• 한국우주과학회:학술대회논문집(한국우주과학회보)
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• 한국우주과학회 2003년도 한국우주과학회보 제12권2호
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• pp.34-34
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• 2003

To better understand how high-latitude electric fields influence thermospheric dynamics, we study winds in the high-latitude lower thermosphere using the Thermosphere-Ionosphere-Electrodynamics General Circulation Model of the National Center for Atmospheric Research (NCAR/TIEGCM). In order to compare with Wind Imaging Interferometer (WINDII) observations the model is run for the conditions of 1992-1993 southern summer. The association of the model results with the interplanetary magnetic field (IMF) is also examined to determine the influences of the IMF-dependent ionospheric convection on the winds. The wind patterns show good agreement with the WINDII observations, although the model wind speeds are generally weaker than the observations. It is confirmed that the influences of high-latitude ionospheric convection on summertime thermospheric winds are seen down to 105 km. For negative and positive IMF By the difference winds, with respect to the wind during null IMF conditions, show significantly strong anticyclonic and cyclonic vortices, respectively, down to 105 km. For positive IMF Bz the difference winds are largely confined to the polar cap, while for negative IMF Bz they extend to subauroral latitudes. The IMF Bz-dependent diurnal wind component is strongly correlated with the corresponding component of ionospheric convection velocity down to 108 km and is largely rotational. The influence of IMF By on the lower thermospheric summertime zonal-mean zonal wind is substantial at high latitudes, with maximum wind speeds being 60 m/s at 130 km around 77 magnetic latitude.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제21권1호
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• pp.11-28
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• 2004

고위도의 이온권 전기장이 열권 역학에 어떻게 영향을 주는지를 이해하기 위하여, 미 국립대기연구소(NCAR)의 열권-이온권 전기역학적 대순환 모델(TIEGCM)을 이용하여 고위도 하부 열권의 바람을 연구하였다. 1992-1993년 기간의 남반구 여름철 조건에 대해 모델을 가동하였으며, 행성간 자기장(IMF)에 좌우되는 이온권 대류가 바람에 미치는 영향을 살펴보기 위하여 IMF와 열권 바람과의 관련성을 또한 조사하였다. 비록 모델로부터 추정된 바람의 세기가 WINDII관측치에 비해 대체적으로 약하긴 하지만, 바람의 형태는 잘 일치하였다. 고위도 여름철 열권 바람에 대한 이온권 대류의 영향이 105km까지 나타나는 것으로 확인되었다. IMF$\neq$O와 IMF=0인 경우의 바람차이(difference wind)는 IMF$B_y$성분이 양과 음일 때 각각 시계방향과 반시계방향의 강한 소용돌이 형태를 보이며, 이 소용돌이 양상은 고도 105km까지 나타났다. IMF $B_z$가 양인 경우의 바람차이는 극관에 아주 국한되는 반면, IMF $B_z$가 음일 경우에는 아오로라(subauroral) 위도까지 확장되었다. IMF $B_z$에 좌우되는 일주풍(diurnal wind) 성분과 이온권 대류 성분 사이에는 뚜렷한 상관관개를 보이며, 그 관련성은 고도 108km까지 나타나고, 그때 일주풍은 강한 회 전성을 나타냈다 하부 열권의 여름철 동서성분바람의 자기지방시(MLT) 평균에 대한 IMF $B_y$ 영향은 고위도에서 상당히 크며, 최대 풍속은 지자기 위도 $77^{\circ}$부근의 고도 130km에서 약$60ms^-1$로 나타났다.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제25권2호
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• pp.129-138
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• 2008

This study attempts to show how the geomagnetic indices, AU, AL and Dst, respond to the interplanetary parameters, more specifically, the solar wind electric field VBz during southward interplanetary magnetic field (IMF) period. The AU index does not seem to respond linearly to the variation of southward IMF. Only a noticeable correlation between the AU and VBz is shown during summer, when the ionospheric conductivity associated with the solar EUV radiation is high. It is highly likely that the effect of electric field on the eastward electrojet intensification is only noticeable whenever the ionospheric conductivity is significantly enhanced during summer. Thus, one should be very cautious in employing the AU as a convection index during other seasons. The AL index shows a significantly high correlation with VBz regardless of season. Considering that the auroral electrojet is the combined result of electric field and ionospheric conductivity, the intensification of these two quantities seems to occur concurrently during southward IMF period. This suggests that the AL index behaves more like a convection index rather than a substorm index as far as hourly mean AL index is concerned. Contrary to the AU index, the AL index does not register the maximum value during summer for a given level of VBz. It has something to do with the findings that discrete auroras are suppressed in sunlight hemisphere (Newell et al. 1996), thus reducing the ionospheric conductivity during summer. As expected, the Dst index tends to become more negative as VBz gets intensified. However, the Dst index (nT) is less than or equal to 15VBz(mV/m) + 50(Bz < 0). It indicates that VBz determines the lower limit of the storm size, while another factor(s), possibly substorm, seems to get further involved in intensifying storms. Although it has not been examined in this study, the duration of southward IMF would also be a factor to be considered in determining the size of a storm.

• 한국우주과학회:학술대회논문집(한국우주과학회보)
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• 한국우주과학회 2011년도 한국우주과학회보 제20권1호
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• pp.26.3-27
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• 2011

Formation of a steep plasma density gradient in the middle-latitude ionosphere during geomagnetic storms and the latitudinal migration of its location depending on the storm phase are suggested to be associated with the ionospheric signature of the plasmapause. We test this idea by using the satellite and ground observation data during the 11 April 2001 storm. The locations of the steep plasma density gradient identified by TOPEX/Poseidon (2001 LT) and DMSP (1800 and 2130 LT) satellites coincide with the ionospheric footprints of the plasmapause identified by the IMAGE satellite. This observation may support the dependence of the middle-latitude plasma density gradient location on the plasmapause motion, but does not explain why the steep density gradient whose morphology is largely different from the morphology of the middle-latitude ionization trough during quiet period is formed in association with the plasmapause. The ionospheric disturbances in the total electron content (TEC) maps shows that the steep TEC gradient is formed at the boundary of the positive ionospheric storm in low-middle latitudes and the negative ionospheric storm in middle-high latitudes. We interpret that the thermospheric neutral composition disturbance in the dayside is confined within the middle-high latitude ionospheric convection zone. The neutral composition latitudes and, therefore, the locations of the steep plasma density gradient coincide with the footprints of the plasmapause. The TEC maps show that the appearance of the steep plasma density gradient in the pre-midnight sector during the recovery phase is related to the co-rotation of the gradient that is created during the main phase.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제19권2호
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• pp.141-150
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• 2002

전리층은 우주환경의 변화에 매우 중요한 역할을 하고 있다. 특히 전기전도도 분포에 관한 정보는 자기권-전리층 상호작용을 이해하는데 필수적이다. 이러한 요구에 부응해서 전기전도도를 구하려는 다양한 시도가 있었다. 본 연구에서는 SuperDARN(Super Dual Auroral Radar Network) 레이더망 중 Goose Bay 및 Stokkseyri 레이더에서 관측한 전기장과 Greenland의 서부해안에 설치된 지자기 관측소에서 동시에 얻은 지상 지자기 기록을 이용하여 전기전도도를 추정하였다. 또한 전리층을 흐르는 전류를 무한판상으로 가정하고 Biot-Savart 및 Ohm의 법칙을 적용하여 Hall 및 Pedersen 전기전도도를 추정하였다. 예상한대로 Hall 전기전도도는 오로라 제트전류대의 중심을 따라 상당히 강화됨을 알 수 있었다. 그러나 Pedersen 전기전도도는 광범위한 지역에 서 음의 값이 나타났다. 이러한 문제를 보완하기 위해서 지자기 변화 성분인 ${\Delta}D$에 연자기력선 전류의 효과를 고려하였다. 그 결과 이전에 음으로 나타난 지역이 상당히 감소되었다. 따라서 지상 지자기 변화 자료와 레이더에서 관측된 전기장을 이용해서 전기전도도를 구하는 경우 연자기력선 전류의 효과를 고려해야 한다.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제27권4호
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• pp.329-335
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• 2010

We investigate the sources of the variation of the high-latitude thermospheric neutral mass density depending on the interplanetary magnetic field (IMF) conditions. For this purpose, we have carried out the National Center for Atmospheric Research Thermosphere-Ionosphere Electrodynamics General Circulation Model (NCAR-TIEGCM) simulations for various IMF conditions under summer condition in the southern hemisphere. The NCAR-TIEGCM is combined with a new empirical model that provides a forcing to the thermosphere in high latitudes. The difference of the high-latitude thermospheric neutral mass density (subtraction of the values for zero IMF condition from the values for non-zero IMF conditions) shows a dependence on the IMF condition: For negative $B_y$ condition, there are significantly enhanced difference densities in the dusk sector and around midnight. Under the positive-$B_y$ condition, there is a decrease in the early morning hours including the dawn side poleward of $-70^{\circ}$. For negative $B_z$, the difference of the thermospheric densities shows a strong enhancement in the cusp region and around midnight, but decreases in the dawn sector. In the dusk sector, those values are relatively larger than those in the dawn sector. The density difference under positive-$B_z$ condition shows decreases generally. The density difference is more significant under negative-$B_z$ condition than under positive-$B_z$ condition. The dependence of the density difference on the IMF conditions in high latitudes, especially, in the dawn and dusk sectors can be explained by the effect of thermospheric winds that are associated with the ionospheric convection and vary following the direction of the IMF. In auroral and cusp regions, heating of thermosphere by ionospheric currents and/or auroral particle precipitation can be also the source of the dependence of the density difference on the IMF conditions.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제12권2호
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• pp.216-233
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• 1995

Kamide et al.(1981)이 개발한 지자기기록 연전방법인 KRM 방법과 Ahn et al.(1995)이 개발한 전기전도도모델을 이용하여 지자기활동이 중간정도로 교란된 기간동안의 극전리층의 전기전도도, 전위, 수평전류, 연자기력선전류, Joule 열 발생, 오로라입자에 의한 에너지유입 등의 분포 및 하강오로라입자의 에너지스펙트럼상의 특성을 조사하였다. 지상지자기자료는 단일 자력계망(Alsaka meridian chain)에서 장기간 (1978년 3월 9일부터 4월 27일까지)에 걸쳐 얻어진 자료이므로 극전리층의 평균적인 전자기상태를 보여줄 것으로 기대되낟. 본연구에서 얻어진 몇가지 결론은 다음과 같다. (1) 전위분포는 소위 두개의 대류 cell이라 불리우는 형태를 나타내며 아침영역의 양의 전위 cell이 저녁영역의 음의 전위 cell로 깊숙히 진입된 모습을 보이고 있다. (2) 이 기간동안 오로라제트전류대가 잘 발달되어 있으며 DP-1 및 DP-2 전류계가 확인되었다. 아침영역의 서향제트전류대의 극쪽영역은 전기장이 전기전도도보다 전류의 밀도를 증가시키는데 더 중요한 구실을 하는 반면 적도쪽은 전기전도도가 상대적으로 중요한 역할을 담당하고 있다. (3) 전지구적인 규모의 연자기력선전류의 분포는 Iijima & Potemra(1976)가 구한 통계적인 분포와 유사했다. 그러나 이미 지적된 바(Kamide 1988)와 같이 영역 1의 전류밀도가 영역 2보다 현저하게 높았다. (4) Joule 열발생은 섬처럼 격리된 영역에 집중되어 나타났다. 하나는 서향제트전류대의 극쪽사면을 따라 나타나고 다른 하나는 오후영역의 동향전류대를 따라 나타났다. (5) 하강오로라입자의 최대 평균 에너지는 아침시간대(07~08 MLT)에 나타나는 반면 최대에너지유입은 02 MLT 시간대에 관측되었다. 그래서 지자기활동이 증가할 때 수반되는 오로라밝기의 증가와 전기전도도의 강화는 하강전자의 평균에너지의 증가보다는 에너지속의 증가와 더 밀접한 관계가 있는 것 같다.