「ブラックアウト」の発生しやすさを表す新指標防衛大やNICT等研究グループが定義、短波通信の安定運用に期待

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2026年2月10日

　防衛大学校、国立研究開発法人情報通信研究機構（NICT）、名古屋大学の研究グループはこのほど、日本国内4か所のイオノゾンデの40年以上にわたる観測データを解析し、ブラックアウトの発生しやすさには太陽フレアの規模だけでなく、フレア発生前の電離圏の状態が強く依存していることを突き止めたと明らかにした。
　同共同研究グループは、この「電離圏の状態」を定量的に示す新しい指標「fB」を定義し、この指標を用いることでブラックアウト発生の予測精度が劇的に向上することを確認した。この成果は、より信頼性の高い宇宙天気予報の実現に貢献し、航空無線や防災無線など、社会基盤を支える短波通信の安定運用につながることが期待されるという。
　電離圏の反射を利用している短波通信は、航空機無線や災害時の長距離通信に使用されている。しかし、太陽フレアによって短波通信が使用困難となるデリンジャー現象（SWF）が発生することがあり、最悪の場合、全ての短波通信が途絶するブラックアウトに至る。
　従来のSWF予測は、主に太陽フレアの規模（フレアクラス）に基づいて行われてきた。しかし、同規模のフレアでもブラックアウトの発生有無や継続時間にばらつきがあり、フレアクラスのみでは十分な予測ができないことが課題となっていたという。
　研究では1981年から2024年にかけて、日本国内のイオノゾンデ観測でとらえられた多数のSWF事例を統計的に解析した。その結果、SWF事例とブラックアウトには季節依存性があることが判明した。
　また、世界中でオーロラが見られた2024年5月のSWF事例を詳細に分析したところ、5月11日には「負相嵐」が発生しており、この時のブラックアウトの継続時間は沖縄で35分間、負相嵐の影響が顕著であった稚内で約105分間であったことがわかった。これにより、電離圏の状態がブラックアウトの発生しやすさや継続時間に大きく影響していることが判明した。
　そこで研究グループでは、フレア発生直前のイオノグラム（F2層臨界周波数f0F2と最小反射周波数fmin）から、「ブラックアウトになりやすい電離圏の状態」を表す新指標を定義。このｆBをSWF予測に組み込むことで、SWFの規模を再現できるだけでなく、ブラックアウト発生の予測精度が劇的に向上することを実証した。
　電波タイムズの取材に対し、防衛大学校応用科学群地球海洋学科教授の渡邉恭子氏は、今回の成果について「長年にわたる太陽フレアと電離圏観測データより得られたもので、短波通信障害（デリンジャー現象）の予測精度を劇的に向上させるものです。今後は社会基盤を支える短波通信の安定運用のため、特にデリンジャー現象の継続時間の予測に取り組むとともに、これらの結果を現存の宇宙天気予報システムに取り入れることで、さらなる短波通信障害予報の精度向上を目指します」とコメントした。
　研究グループによると、新指標は、既存のイオノゾンデ観測網からリアルタイムで取得できる情報に基づいている。将来的に、この指標を宇宙天気予報システムに組み込むことで、ブラックアウト発生のナウキャスト予測精度向上が期待でき、通信障害に備えた事前対策がより効果的になるという。
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　※イオノゾンデ／イオノグラム／f0F2／fmin：イオノゾンデは、地上から電離圏へ電波を発射し、反射して戻ってくるまでの時間や周波数から電離圏の状態を観測する装置。イオノゾンデで観測されたデータをイオノグラムと呼び、図1のように横軸が周波数、縦軸が高度（送受信の時間差）、色で電離圏エコーの受信強度を表す。最小反射周波数（fmin）はイオノグラムで観測できる電離圏エコーの周波数の最小値でSWFの規模を表す指標。F2層臨界周波数（f0F2）は電離圏で最も電子密度が高いF2層の最大電子密度を示す指標。
　※ブラックアウト／デリンジャー現象（SWF: Shortwave Fadeout）：太陽フレアからのX線や極端紫外線放射により電離圏下部の電子密度が急増し、短波通信が吸収されてしまう現象。特に、全ての短波通信が完全に途絶してしまう状態をブラックアウトと呼ぶ。イオノグラムでは図1の下図のように電離圏エコーが消失する。
　※太陽フレア／フレアクラス：太陽フレアは、太陽表面で起こる爆発現象。フレアクラスはフレアの規模を表す指標で、GOES衛星で観測されたフレアX線放射強度の最大値により決定されている。
　※新指標fB：本研究で定義した、フレア発生前の電離圏の状態（ブラックアウトの起こりやすさ）を表すパラメータ。
　※負相嵐：地磁気嵐などの影響で、電離圏全体の電子密度が通常よりも減少する現象。負相嵐発生時にはf0F2の値が通常よりも小さくなる。

この記事を書いた記者

kobayashi: 主に行政と情報、通信関連の記事を担当しています。B級ホラーマニア。甘い物と辛い物が好き。あと酸っぱい物と塩辛い物も好きです。たまに苦い物も好みます。

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