国際赤道大気研究センター : ICEAR International Center for Equatorial Atmosphere Research 津田 敏隆（京都大学生存圏研究所）

1. 国際赤道大気研究センター: ICEAR International Center for Equatorial Atmosphere Research 津田 敏隆（京都大学生存圏研究所）

2. 地表付近の境界層から対流圏、中層大気（成層圏・中間圏）さらに超高層大気に至る広い大気圏（～高度約 1,000 km）において、赤道域で共通してエネルギー・物質の噴流・循環過程（赤道ファこウンテン現象）が起こっている。 • 赤道ファウンテンが全地球の大気環境に与える影響を、総合拠点観測および広域地上観測ネットワークを基礎に研究し、さらに衛星観測データならびに数値モデルを活用して、赤道大気の動態を定量的に理解し、未来予測に役立てる。 • 地球上で最も大気擾乱現象が活発な、インド洋・インドネシア群島を中心とした赤道大気を主な研究対象領域とする。 • 過去20年にわたるインドネシアとの協力関係を基礎に、ジャカルタに国際赤道大気研究センター（ICEAR）を設置する。2001年に西スマトラに開設した赤道大気観測所の機能を増強すると同時に広域観測ネットワークを拡充する。主要設備として国内（信楽）のMUレーダーと同等以上の機能を持つ大型大気レーダーを設置する。 国際赤道大気研究センター: ICEAR International Center for Equatorial Atmosphere Research 津田 敏隆（京都大学生存圏研究所）

3. (Top) Black body temperature (OLR) in February 1997 (Bottom) Atmospheric wave potential energy Ep=1/2(g/N)2(T’/T)2 at 20-30 km in Nov-Feb in 1995-1997 analyzed with GPS RO data (GPS/MET) 積雲対流（上）と成層圏の大気擾乱（下）の衛星観測結果の比較 インドネシアでは地球上で最も積雲対流が活発で、それにともなって成層圏で強い大気擾乱が生じている。

4. 成層圏QBOと中間圏SAOの変動に強い相関 ―両大気圏の大気波動を介した強い結合 東向き風：　Tirunelveli/MFレーダー 半年周期振動（SAO） ＋ＱＢＯ 中間圏 86-94km 成層圏 20-40km 準2年周期振動（QBO） 東西風：シンガポール/ラジオゾンデ観測

5. N N N S S S 赤道域の電離圏擾乱現象の観測 • 赤道大気レーダー(EAR)の多ビーム観測から、プラズマバブルの時間・空間構造を解明 • 広域の大気光ネットワーク観測により、赤道上空を通る磁力線を介した電離圏の強い水平結合を解明 EAR多ビーム観測 EAR EARによるプラズマバブルの 時空間変動観測 N S

6. 低温の対流圏界面 大気の子午面循環 （なぜ熱帯域が重要か？） • 子午面循環により、熱帯対流圏界面を通して空気塊が成層圏に入る。 • 温度が極小となる対流圏界面で水蒸気量が絞られる。 • 圏界面温度は温暖化の影響により下がりつつあり、成層圏の水蒸気量の減少が予想されたが、インドネシアでの観測では逆に増加傾向がある。？ 成層圏 対流圏界面 対流圏 冬極 赤道 夏極 (WMO, 1998)

7. インドネシアにおける長期間の気球観測から、対流圏オゾン量がエルニーニョあるいはインド洋ダイポールモードと関連していることが分かった。インドネシアにおける長期間の気球観測から、対流圏オゾン量がエルニーニョあるいはインド洋ダイポールモードと関連していることが分かった。 • さらに、1997年のエルニーニョによる乾燥季にバイオマス燃焼が盛んとなり、対流圏オゾンが増大した。 mid September late Sep. to early Oct. late Oct. early to mid Oct. (Thompson et al., Science, 2001)

8. 赤道ファウンテン • 赤道域で地表から放出される大気物質は、対流圏を循環しつつ積雲や巻雲の生成・発達に寄与し、さらに対流圏界面を通過して成層圏に噴出され中高緯度に広く輸送される。 • 赤道対流圏を源泉とする大気波動は中層大気の特異な長周期・不規則変動を駆動する。 • 電離圏では中性風によるダイナモ電場が地球磁場と相互作用してプラズマを噴き上げる。 • 赤道ファウンテン現象の特性と相互作用の研究を進め、以下の課題に取り組む。 • 陸面・海洋からの物質噴出と対流圏内の物質循環 • 大気波動エネルギーの発生・輸送 • 対流圏界面からの物質流入と中層大気大循環 • 力学・電磁力学的結合によるエネルギー交換とプラズマ密度変動

9. インドネシアを中心とした赤道大気研究の経緯インドネシアを中心とした赤道大気研究の経緯 1985 1990 1995 2000 2005 2010 STEP EPIC/PSMOS CAWSES CAWSES-II 国際研究プログラム 国際研究集会開催 観測機器の整備 研究の流れ 大型研究課題 MSTレー ダーWS ISEA(バリ島) MAS DYSMER EPIC CPEA CAWSES 西ジャワMFレーダー（2004） 赤道大気レーダー（2001） スルポンBLR、流星レーダー（1992） ポンティアナMFレーダー（1995） コトタバン流星レーダー（2002） ウィンドプロファイラ観測網（2008） コトタバンBLR（1998） 赤道レーダー現地調査1986-1991 特定領域「赤道大気上下結合」 インドネシア各地での気球観測（1991～多数回） 多数の科研費・海外観測課題の他、地球観測システム構築プラン２件などを実施してきた アジア・アフリカ学術基盤形成事業 振興調整費「インドネシア宇宙天気」

10. 赤道大気レーダー(Equatorial Atmosphere Radar; EAR) インドネシア共和国西スマトラ州の赤道直下 (南緯0.20度, 東経100.32度) アンテナ全景(直径110mの略円形フィールド) 2001年6月から今日まで、赤道大気の長期連続観測を継続している。特定領域研究「赤道大気上下結合（CPEA）」はじめ、多くの業績を上げてきた。 八木アンテナ560本、送信出力100kW

11. 光・電波を用いた多種多様な観測装置を結集した赤道大気総合観測所をインドネシアに構築光・電波を用いた多種多様な観測装置を結集した赤道大気総合観測所をインドネシアに構築 VHF Radar FM-CW Radar Bistatic RX system Meteor Radar X-band radar RASS Equatorial Atmosphere Radar (EAR) Micro-rain radar Optical rain gausge Ceilometer Lidar Imager Radiometer GPS Receiver Disdrometer

12. インドネシアに設置された赤道大気観測装置 熱圏・電離層 (60- 1,000 km) 中間圏 (50-90 km) 成層圏 (15-50 km) 対流圏 (0-15 km) EARの約10倍の探知能力を持ち、分散型送受信システムを備えた大型大気レーダー（MUレーダー級）を導入する。 VHF 電離層レーダー 大気光イメージャGPS シンチレーション アイオノゾンデ ライダー 流星レーダー MF レーダー 気球・ラジオゾンデ RASS 気象レーダー 放射計 レーダー干渉計 赤道大気レーダー（ＥＡＲ）

13. 赤道大気観測所（Google Earthによる） GAWステーション BLR, ソーダ－ 大型レーダー予定地 EAR EAR管理棟 気象観測測器 大気光イメージャ 多機能ライダー X-バンド気象レーダー GPS受信機 衛星回線用アンテナ アイオノゾンデ

14. 国際赤道大気研究センター International Center for Equatorial Atmosphere Research (ICEAR) 予算規模：総額６２億円＝初期投資３２億円＋運営費３０億円（5年間、 　　　　　但し、１０年間継続を希望。） 初期投資：　３２億円 設備費　３０億円 　　　赤道レーダー装置整備 　　　多機能ライダー装置整備 　　　大気質・電離層等の観測ネットワーク整備 サテライトオフィス備費　２億円 運営費：　年額６億円×５年間＝３０億円 研究センター（ジャカルタ）運営費１億円 観測所（コトタバン）運営費２億円 人件費・研究費３億円

15. ★ICEAR Koto Tabang, 信楽、Gadanki の総合観測拠点を連携し、国際共同研究を推進する。 Routine Balloon Launch Sites 京大・生存研 信楽ＭＵ観測所 MU (Middle and Upper atmos-phere) Radar (34.8N, 136.1E) インドの共同研究機関: NARL、地磁気研究所（IIG）、SPL, EEG 等 国内共同研究機関：　 京大・理、名大STE、名大・環境、北大・地球環境、北大・低温研、北大・理、東大・理、東大・大気海洋研（ＣＣＳＲ）、首都大、弘前大、島根大、九大・理、東北大・理、福岡大、大阪電通大、JAMSTEC、防衛大、情報通信研究機構（NICT） インド・国立大気科学研究所(NARL) Gadanki MSTRadar, (13.5N, 9.2E) 学術交流協定 インドネシアの共同研究機関 航空宇宙庁（LAPAN）、インドネシア科学院（ＬＩＰＩ）、科学技術応用評価庁（BPPT）、気象庁（BMKG）、地図測量庁（BAKOSURTANAL）、バンドン工大（ＩＴＢ）、ボゴール農大（IPB）、Andalas大, Tanjungpura大、Gadjah Madah大　 京大・生存研＋LAPAN 赤道大気観測所 EAR (Equatorial Atmosphere Radar), Koto Tabang (0.2S, 100.3E)

16. 超高層 大気 （電離圏） 中層大気（成層圏・中間圏） 対流圏 境界層 データの流れ 赤道大気圏の拠点観測 アジア・西太平洋域の広域ネットワーク観測 研究体制 高度領域 南北共役観測による 中性・電離大気間の エネルギーフローの研究 レーダーによる赤道大気圏の擾乱構造の観測 ライダーによる微量成分プロファイル・エネルギーフローの観測 名大ＳＴＥ／ＮＩＣＴ 多地点特殊ゾンデ観測 による対流圏・下部成 層圏における大気質 変動の研究 境界層・対流圏の雲・物質・エネルギーの動態 京大ＲＩＳＨ 首都大 北大地球環境／名大環境学 北大低温研他 詳細過程の相互 比較・定量的理解 広域・全球規模現象の相互比較 衛星観測・数値モデル・データベースによる総合解析 衛星観測によるエネルギー・ 物質の４次元構造解析と 統合データベース構築 観測に基づく赤道 大気圏高解像 モデル研究 東大理／東大大気海洋／ＪＡＭＳＴＥＣ 京大ＲＩＳＨ／京大理／北大理

17. 波及効果 • 赤道大気の科学的理解から応用・実利用への展開　 • 熱帯域で頻発する気象災害予報や気候変化の予測に貢献。 • インドネシアの森林・泥炭火災によるCO2排出、越境汚染問題に貢献。 • 宇宙天気に貢献し、衛星システム等の安全運用の社会ニーズに応える。 • 温暖化影響が増幅して現れる超高層大気の変動特性を長期監視する。 • 関連研究分野への展開：　GCOEプログラム • 「生存基盤持続型の発展を目指す地域研究拠点」（京大・東南アジア研） • 熱帯林の資源活用と保全に関係した地域研究。 • 「極端気象と適応社会の生存科学」（京大・防災研） • 異常気象(気象・水災害)の被害低減、温暖化に対する社会適用策。 • 人材育成：　 • ICEAR に日本・アジア・欧米から若手研究者を雇用し、フィールド観測に参加させる。最新課題の研究を推進させるとともに、先端技術習得と研究立案・実行能力の獲得を促す。 • 赤道大気科学研究のリーダーシップを発揮して、アジア各国に国際レベルの研究者を育成し、高度人材ネットワークの構築に貢献する。

18. Terima Kasih Banyak

19. Wave dynamics and transportation of atmospheric constituents driven by the equatorial atmosphere Atmospheric tides Kelvin wave Gravity wave Rossby wave, gravity wave Quasi-Biennial Oscillation (QBO) Aerosoal Ozone Ozone Freon Cloud convection Air pollutant Arctic (North pole) Antarctic (South pole) Equator Atmos-pheric waves tropopause transportation Jet stream

20. (1) Invitation of Foreign Researchers to RISH • Large facilities: MU radar, A-KDK, etc • Data-base: radar and satellite data • (2) Utilization of Overseas Cooperative Facilities • Equatorial Atmosphere Radar (EAR) (LAPAN) • Radar network; Meteor and MF radars, BLR chain (HARIMAU) • Balloon sounding facilities (4) Operate International Education Programs ・summer/spring schools ・ symposia, workshops, field campaigns Equatorial Atmosphere Radar （EAR） • (3) International Collaborative Projects • Intensive campaign of the atmospheric wave dynamics • Coordinated observation of transport and mixing of minor constituents • Latitudinal observation network of plasma fountain and equatorial anomaly Radiosonde campaigns

21. Coordinated Observation of Equatorial Atmosphere Dynamics in Indonesia Hemispheric Comparison (1977- ) Shigaraki: Meteor radar, MU radar, lidar, CCD; Adelaide; MF radar MF Radar at Tirunelveli, India (1992 - ) Equatorial Network Christmas Island, Indonesia, India Meteor Radar at the EAR site, west Sumatra (2002 - ) Regional network in Indonesia Meteor radar (Jakarta, Koto Tabang), MF radar (Pontianak, Pameungpeuk) MF radar, Pontianak West Kalimantan (1995- ） U. Adelaide Meteor Radar at the EAR site, west Sumatra (2002 - ) ★ ★ Meteor radar Jakarta (1992-) ★ ★ MF radar MF radar, Pameungpeuk (2004-)

22. MLT radar network in the Asia-Oceania region Mohe Wakkanai Beijing Gyeryong Rikubetsu (VHF Ionospheric radar) (SuperDARN HF radar) Langfang (Lidar) Shigaraki (MU radar / Lidar) Yamagawa Kunming Wuhan (MST radar) Kauai Fuke Sanya Kodapa Kolhapur (VHF Ionospheric radar) Gadanki (VHF MST radar / Lidar) Trivandrum Tirunelveli Christmas Is. Koto Tabang Pontianak Biak Is. Jakarta Pameungpeuk Darwin (VHF BLT radar) MF radar Katherine Meteor radar VHF radar Rarotonga Is. Alice Springs Others Geraldton Buckland Park (Adelaide) (VHF ST radar / VHF BLT radar) (SuperDARN / Lidar) * Open symbol : suspended or terminated * Blue colored : planned Davis Station (66.6S, 78.0E)

23. The MU (Middle and Upper atmosphere) radar operated since 1984 at Shigaraki, Shiga Equatorial Atmosphere Radar (EAR), Installed in 2001 at Sumatra, Indonesia Antenna (110 m, 560 crossed Yagi) Output: 47.0MHz, 100 kW (peak power) Antenna array (103 m diameter)：　 475 crossed Yagi antennas Output: 46.5MHz, 1MW (peak power) Time-height variations of wind velocity, temperature, humidity and atmospheric turbulence

24. インドネシア関連研究による博士学位取得者数インドネシア関連研究による博士学位取得者数 EAR完成 (参考) 修士論文数(1995年度以降) 学外外国人: 3名 学外日本人: 17名 学内外国人: 5名 学内日本人: 19名 国費留学生、JSPS論博プログラム、21世紀/グローバルCOE、JSPSアジア・アフリカ学術基盤形成事業、JSPS若手研究者交流支援事業など、可能な限りの教育研究プログラムを活用して、国際的な人材育成を推進してきた。

25. 17 18 192021 22 (年度) 赤道大気レーダー全国国際共同利用 課題数 • 2005年度に開始された。当初は日本及びインドネシアに限定したが、2007年度から本格的な国際共同利用を開始した。 • 毎年約３０件（延べ参加者約２００名）の課題を実施しており、うち海外からの利用が3割程度を占めている。

26. 赤道大気レーダー及び関連プロジェクトによる公表論文数赤道大気レーダー及び関連プロジェクトによる公表論文数 2010年8月現在 250編 論文数（累積） 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 西暦年 CPEA

27. EAR + SEALION experiment ESF echoes (EAR) and ionosphere height (SEALION) Lower boundary of PB echoes corresponds to bottom height of F-region. F-region ascends around sunset because of pre-reversal enhancement. PBs appear when F-region starts to descend.

28. A brief history of collaborative atmosphere observations between LAPAN, BPPT, ITB and RISH • First visit to LAPAN observatories in Pontianak (west Kalimantan) and Biak (Irian Jaya) • 1987Intensive site survey for equatorial atmosphere observations in Pontianak and west Sumatra • Campaign observations with balloon-borne radiosondes at the LAPAN observatory in Watukosek, east Jawa • Establishment of a radar observatory in PUSPITEK, Serpong, west Jawa (Meteor Wind Radar and Boundary Layer Radar) • 1992- Radiosonde campaigns in LAPAN observatories (Bandung, PUSPIPTEK, Pontianak, etc) • Establishment of an MF radar observatory in Pontianak • Establishment of the Equatorial Atmosphere Radar [EAR] in Koto Tabang, West Sumatra • 2004 Establishment of an MF radar in the Pameungpeuk rocket range of LAPAN, west Jawa

29. ①　国内外の学協会での検討経過 国際研究コミュニティ：　SCOSTEP, URSI, IUGG-IAGA/IAMAS 国内学協会：　SGEPSS、日本気象学会、大気化学研究会、、、 　　国内会議 　　　　特定領域・CPEA：　2002-2007年、研究会・シンポジウム等 　　　　地球惑星科学連合：　2010年大会「赤道ファウンテン」 国際Symposium： 1998: STEP-PSMOS, DYSMER 2002: STEP-EPIC 2007: CPEA 2007: CAWSES Capacity Building 21世紀COE Asia-Africa Science Platform アジア域での人材育成、地球環境問題・宇宙天気への取組を強化

30. ②　計画組織と役割分担　（新学術領域） 　主担当機関：　京大RISH 　国内の共同研究機関：　京大・理、名大STE、名大・環境、北大・地球環境、 北大・低温研、北大・理、東大・理、東大・大気海洋研（ＣＣＳＲ）、首都大、 弘前大、島根大、九大・理、東北大・理、福岡大、大阪電通大、JAMSTEC、 防衛大、情報通信研究機構（NICT） 　海外共同研究機関： Indonesia航空宇宙庁（LAPAN）、科学院（ＬＩＰＩ）、科学技術応用評価庁（BPPT）、 　　　　　　　　　　　気象庁（BMKG）、測量庁（BAKOSURTANAL） バンドン工大（ＩＴＢ）、ボゴール農大（IPB）、Andalas大, Tanjungpura大、Gadjah Madah大 India: 大気科学研究所（NARL）、地磁気研究所（IIG）、赤道電磁気研究所（EEG） 　　　　　学術交流協定締結済 全国・国際共同利用 　　信楽MU観測所：　1984年より25年以上共同利用 　　赤道大気レーダー：　2005年より共同利用。課題数約30件/年。利用者200人/年。

31. 長期変動 (1992-2009) プロセス研究の積み重ね  10年規模変動の発見 （熱帯下部成層圏）　 [Fujiwara et al.] ↑ CEPEX SOWER TICOSONDE 1) 1990年代：　~3.6 ppmv から ~3.9 ppmv まで徐々に増加（9月の~3 ppmv を外すと） 2) 2000年から 2002-2003年：　HALOEが指摘していた“drop”を確認 3) 2004年以降：　1990年代後半の値に戻ったようである（少なくとも. . . 再び増加中？） 4) CFHゾンデと MLS はよく合っている。2004-5年のHALOE にはドライバイアスか？