解説NICTにおけるイオノゾンデ観測

情報通信研究機構(NICT)では、国内での定常観測としてイオノゾンデ観測を行っています。国内におけるイオノゾンデ観測は1930年台に始まり、世界的にも早い段階で、本格的に定常観測が開始されました。長い歴史の中で、観測機器やシステムは常に進化しています。ここでは、NICTにおける現在のイオノゾンデ観測について紹介しつつ、イオノゾンデ観測の歴史の変遷や過去の観測メタデータについてまとめます。

現在のシステム:VIPIR2

現在、2016年-2017年に導入したVIPIR2(Vertical Incidence Pulsed Ionospheric Radar 2 )の観測システムを運用しております。VIPIR2は、受信アンテナのアレイ構造により、電波の正常波と異常波を分類できることが特徴の一つです。送信アンテナにはデルタアンテナを、受信アンテナには8基のダイポールアンテナを用いています。VIPIR2の送受信機の概観を図1に、その諸元を表1に示します。

図1 送受信機の概観

観測方式 シングルパルス
観測モード 垂直/斜入斜
送信電力平均/尖頭電力 32 W / 4 kW
掃引周波数範囲 1-30 MHz
観測高度範囲 60-1500 km
強度情報分解能 16 bit
観測間隔 5分
観測所要時間 約15秒
送信繰り返し周波数 50-100 Hz
送信アンテナ 1基
受信アンテナ 8基

表1 VIPIR2型電離圏観測装置主要緒元

国内の観測施設と観測スケジュール


2009年3月以降、北海道サロベツ、東京国分寺、鹿児島山川、沖縄大宜味の4観測点で観測を行っています。観測点地図および緯度経度情報は以下の通りです。2009年3月までの観測施設情報についてはこちらをご覧ください。

国内の観測施設

観測施設 地理緯度
 (世界測地系)
地理経度
 (世界測地系)
磁気緯度
 (IGRF-10(2005))
磁気経度
 (IGRF-10(2005))
海抜 住所
稚内/サロベツ 45.16 N 141.75 E 36.4 N 208.9 E 10m 北海道天塩郡豊富町字上サロベツ13
国分寺 35.71 N 139.49 E 26.8 N 208.2 E 75m 東京都小金井市貫井北町4-2-1
山川 31.20 N 130.62 E 21.7 N 200.5 E 60m 鹿児島県指宿市山川成川2719
沖縄/大宜味 26.68 N 128.15 E 17.0 N 198.6 E 270m 国頭郡大宜味村饒波比謝1321-1
過去の観測所
観測施設 地理緯度
 (世界測地系)
地理経度
 (世界測地系)
磁気緯度
 (IGRF-10(2005))
磁気経度
 (IGRF-10(2005))
海抜 住所(備考)
稚内 45.39 N 141.68 E 36.6 N 208.8 E 15m 北海道稚内市緑2-3-20
 (2009年2月にサロベツ移転のため停止)
沖縄 26.28 N
 (日本測地系)
127.81 E
 (日本測地系)
150m 中頭郡中城村字久場台城原829-3
 (2001年8月に大宜味移転のため停止)
秋田 39.7250 N
 (日本測地系)
140.1333 E
 (日本測地系)
(1993年2月に運用終了)

観測スケジュールについて

2020年6月より、全観測点にて5分毎の観測を行っています。サロベツ、国分寺、山川、大宜味の順に、タイムスタンプ(毎時0分/5分/10分/15分/20分/25分/30分/35分/40分/45分/50分/55分)の40秒前、タイムスタンプちょうど、40秒後、80秒(1分20秒)後のタイミングで電波を送信し、各観測点にて受信します。送信した観測点では鉛直観測を、受信のみの観測点では斜入射観測を行っています。2020年5月以前の観測スケジュールについては、こちらをご覧下さい。

過去の観測機器と観測所

イオノゾンデ観測開始当初の1930年台は、4人がかりの手動作業での観測でしたが、1950年台には1950年代には全てが自動化され、1970年代にはPCの活用、1990年代にはデジタル化やインターネットの活用が進みました。図3に観測機器の移り変わりを示します。


図3 観測機器の移り変わり

過去の観測時刻など

実際の観測開始時刻

2020/06/01 15:00 JST ~ 現在 稚内/サロベツ VIPIR2 タイムスタンプ - 40秒
2020/06/01 13:00 JST ~ 現在 国分寺 VIPIR2 タイムスタンプ + 0秒
2020/06/01 15:30 JST ~ 現在 山川 VIPIR2 タイムスタンプ + 40秒
2020/06/01 15:30 JST ~ 現在 沖縄/大宜味 VIPIR2 タイムスタンプ + 80秒
2020/06/01 15:30 JST

2020/06/01 14:45 JST
稚内/サロベツ VIPIR2 タイムスタンプ - 75秒
2017/05/15 18:00 JST

2020/06/01 12:45 JST
国分寺 VIPIR2 タイムスタンプ + 0秒
2017/05/10 15:00 JST

2020/06/01 15:15 JST
山川 VIPIR2 タイムスタンプ + 75秒
2017/05/17 16:15 JST

2020/06/01 15:15 JST
沖縄/大宜味 VIPIR2 タイムスタンプ + 150秒
2003/04/22 17:00 JST

2016/05/12 23:45 JST
稚内/サロベツ 10C タイムスタンプ - 105秒
2003/04/22 17:00 JST

2017/05/15 17:45 JST
国分寺 10C タイムスタンプ - 30秒
2003/04/22 17:00 JST

2017/05/10 14:45 JST
山川 10C タイムスタンプ + 45秒
2003/04/22 17:00 JST

2017/05/17 16:00 JST
沖縄/大宜味 10C タイムスタンプ + 120秒
2003/01/15 14:15 JST

2003/04/22 16:45 JST
稚内 10A タイムスタンプ - 60秒
稚内 10C タイムスタンプ - 105秒
国分寺 10A タイムスタンプ + 0秒
国分寺 10C タイムスタンプ - 30秒
山川 10A タイムスタンプ + 60秒
山川 10C タイムスタンプ + 45秒
沖縄/大宜味 10C タイムスタンプ + 120秒
2001/11/16

2003/01/15 14:00 JST
稚内 10A タイムスタンプ - 60秒
稚内 10C タイムスタンプ - 90秒
国分寺 10A タイムスタンプ + 0秒
国分寺 10C タイムスタンプ - 30秒
山川 10C タイムスタンプ + 30秒
沖縄/大宜味 10C タイムスタンプ + 90秒
1987

2001/11/15
稚内 9B/10A タイムスタンプ - 60秒
秋田 9B タイムスタンプ - 30秒
国分寺 9B/10A タイムスタンプ + 0秒
山川 9B タイムスタンプ + 30秒
沖縄 9B/10A タイムスタンプ + 90秒