名前:荻野 竜樹(おぎの たつき)
職名:教授
星座:水瓶座
血液型:B型



専門分野:
宇宙プラズマ物理学、特に太陽風と地球磁気圏・惑星電磁圏相互作用、磁気圏
電離圏結合、宇宙プラズマの非線形現象のコンピュータシミュレーション、ス
ーパーコンピューティングと3次元可視化(VR)

研究テーマと内容:

研究テーマ
・コンピュータシミュレーションのよる地球磁気圏・惑星電磁圏相互作用の研究
・新しいシミュレーション手法の研究開発とスーパーコンピューティング
・宇宙における非線形プラズマ現象の研究
・宇宙プラズマ現象の3次元可視化(VR)と情報処理的手法を用いた研究

(1) コンピュータシミュレーションによる地球磁気圏・惑星電磁圏相互作用の研究

地球環境の源となる太陽は光・電磁波とともにプラズマの風(太陽風)を絶えず放
出しています。光・電磁波に比べてそのエネルギーは小さいけれども、太陽風は、
それと一緒に太陽から流れてくる惑星間磁場(IMF)と相まって、地球などの惑
星の周りの磁気圏・電離圏環境に最も大きな影響を与えています。太陽風は地球の
固有磁場を押しつけ、包み込むように下流に流れ去るので、地球磁場は吹き流しの
ように下流に伸びた地球磁気圏を作り出します。太陽風と太陽風に伴われて太陽か
ら流れて来る惑星間磁場によってどのような磁気圏が形作られるか、どのような条
件の時に磁気圏に多くのエネルギーが流入し、磁気圏・電離圏がどのように振る舞
うのかを理解するのが太陽風磁気圏相互作用の主な研究目標です。

具体的には、太陽風と地球磁気圏および惑星電磁圏の相互作用を、3次元のグロー
バル電磁流体力学的(MHD)モデルを用いた計算機シミュレーションから調べます。
計算精度の高いコードの開発、並列計算手法の適用、スパーコンピュータを用いて
のシミュレーションの実行、計算結果の可視化を行って、太陽風と惑星間磁場によ
って制御される地球磁気圏の構造変化と太陽風のエネルギーがどの様な条件下で磁
気圏内に取り込まれ、蓄積され、そして開放されるかを定量的に調べます。特に、
惑星間磁場と太陽風動圧の変化に対する地球磁気圏の応答、および火星・金星・木
星磁気圏の構造とダイナミックスを精力的に調べています。

(2) 新しいシミュレーション手法の研究開発とスーパーコンピューティング

最近、3次元のグローバルMHDシミュレーションにとっても適用できる画期的な計算
方法が研究開発されてきており、実用化が始まっています。その中には、高精度非
一様格子法、自動調節格子法(アダプティブグッリド法)及び時空間マルチスケー
ル法などがあります。その基本的なアルゴリズムを現在使用している高精度計算手
法の一つであるModified Leap-Frog法に適用するための研究と並列計算手法を導入
するためのプログラム開発を行っています。大規模計算を高速に実行するためには、
HPF(High Performance Fortran)やMPI(Message Passing Interface)などの並列計算
手法の利用による計算の高効率化、即ちスーパーコンピューティングの知識と技術
を駆使することは必要不可欠です。また、パラメータが大きく隔たっていたために、
これまで主に太陽風磁気圏相互作用や磁気圏電離圏結合モデルが別々に作られてシ
ミュレーションが行われてきましたが、これからはモデルを統合化して太陽風磁気
圏電離圏ダイナミックスを自己無撞着に解くことが求められており、正にそのよう
な時代が訪れようとしています。更に、それらのシミュレーションコードは、惑星
(火星・水星・木星)電磁圏構造とダイナミックスの研究に用いる計画です。

(3) 宇宙における非線形プラズマ現象の研究

宇宙の大半は荷電粒子のプラズマから成っており、プラズマは電磁場によって力を
受けて運動を変化する一方、プラズマの分布と運動自身が電磁場を作り出すという
強いフィードバック機構を持っています。その相互作用の結果として生じる、磁気
再結合、無衝突衝撃波、大振幅プラズマ波動、粒子・運動量・エネルギーの異常輸
送など宇宙の中で起きている非線形プラズマ現象に関して、その基本的な物理過程
をコンピュータシミュレーションと理論から研究しています。

宇宙プラズマ現象の特徴として、粒子間衝突がほとんど効かないために、大振幅プ
ラズマ波動が容易に励起されて重要な役割を果たす非線形性の他に、物理量が大き
く変化する空間非一様性と時間的に絶えず変化する非定常性が上げられます。磁気
圏外部領域と内部領域等、異なった二つの領域が狭い境界層(磁場や密度が大きく
変化するマグネトポーズ)で隔てられ、その境界層を通してプラズマとエネルギー
の異常輸送が起こり、更に磁気圏内部で粒子加速や熱化が生じます。これらの過程
には、磁気再結合で代表されるような運動論的なミクロ不安定とメソスケール過程
の密接な結合が重要である考えられていますが、その本格的な解明はこれからの課
題です。

(4) 宇宙プラズマ現象の3次元可視化(VR)と情報処理的手法を用いた研究

コンピュータシミュレーションの結果を理解するためには、アニメーション動画を
作ることと、3次元可視化それもバーチャルリアリティ(VR:Virtual Reality:人
工現実感)技術を利用して立体視することは極めて強力な方法です。特に地球磁気
圏でのサブストームや磁気嵐に対応する臨界的な条件下で、磁力線や流線構造とプ
ラズマ粒子・圧力分布の関係を見ようとする場合、立体視無しでは複雑な3次元構
造とその中で生起するダイナミックスの理解は困難です。

こうして、シミュレーション結果に対する動画作成や3次元可視化方法の研究開発
を行っています。特に、PostScript言語を使用した図形出力や3次元可視化のため
にVRML(Virtual Reality Modeling Language)の開発利用を独自に進めてきました
が、その方法はオリジナルであると同時に、コンピュータの種類に依存しない、ネ
ットワークとの整合性が良いという利点があります。今後、ソフトウエアを更に充
実し、かつ公開して普及を計りたいと思っています。バーチャルリアリティへの拡
張や3次元動画作成は今後取り組むべき魅力ある課題です。

経歴:

昭和42年  福岡県立八女高等学校卒業
昭和46年  九州工業大学電気工学科卒業
昭和48年  名古屋大学大学院工学研究科修士課程修了
昭和51年  名古屋大学大学院工学研究科博士課程満了
昭和51年  名古屋大学工学部電気工学科助手
昭和53年  名古屋大学空電研究所・助手
平成 元年  名古屋大学空電研究所・助教授
平成 2年  名古屋大学太陽地球環境研究所・助教授
平成 8年  名古屋大学太陽地球環境研究所・教授
〜  現在


所属学会:
 地球電磁気・地球惑星圏学会
 電気学会
 American Geophysical Union

研究室人員:

主要論文・著書:

Ogino, T., R.J. Walker and M. Ashour-Abdalla, An MHD simulation of energy
    flow in the solar wind, magnetosphere, and ionosphere system: Steady
    convection events, Adv. Space Res., Vol.18, No.8, (8)247-(8)251 (1996).

Khurana, K.K., R.J. Walker and T. Ogino, Magnetospheric convection in the
    presence of interplanetary magnetic field By: A conceptual model and
    simulations, J. Geophys. Res., Vol.101, No.A3, 4907-4916 (1996)

Walker, R.J. and T. Ogino, A global magnetohydrodynamic simulation of the
    origin and evolution of magnetic flux ropes in the magnetotail,
    J. Geomag. Geoelectr., 48, 765-779 (1996).

Walker, R.J., R.L. Richard, T. Ogino, and M. Ashour-Abdalla, Solar wind
    entry into the magnetosphere when the interplanetary magnetic field is
    southward, in Physics of Space Plasmas (1995), SPI Conference
    Proceedings and Reprint Series, p. 561, edited by T. Chang, MIT,
    Cambridge, MA, 1996.

Yi, Y., R.J. Walker, T. Ogino, and J.C. Brandt, Global
    magnetohydrodynamic simulation of a comet crossing the heliospheric
    current sheet, J. Geophys. Res., 101, 27,585-27,601, 1996.

Shiokawa, K., T. Ogino, K. Hayashi, and D.J. McEwen, Quasi-periodic
    poleward motions of morning side Sun-aligned arcs: A multievent study,
    J. Geophys. Res., 102, 24325-24332, 1997.

Nishida, A., and T. Ogino, Convection in the earth's magnetotail,
    AGU Mono. 105, "New Perspectives on the Earth's Magnetotail",
    edited by A. Nishida, D.N. Baker, and S.W.H. Cowley, 105, 61-75, 1998.

Ogino, T., R.J. Walker, and M.G. Kivelson, A global magnetohydrodynamic
    simulation of the Jovian magnetosphere, J. Geophys. Res., 103,
    225-235, 1998.

Ogino, T., and R.J. Walker, Response of the magnetosphere to a southward
    turning of the IMF: Energy flow and near earth tail dynamics, Proc. of Int.
    Conf. on Substorms, (ICS-4), Hamanako, Japan, 635-640, 1998.

Walker, R.J., T. Ogino, and M. Ashour-Abdalla, The response of the
    magnetosphere to a solar wind density pulse, Proc. of Int. Conf. on
    Substorms, (ICS-4), Hamanako, Japan, 527-530, 1998.

Bargatze, L.F., T. Ogino, and R.L. McPherron, Dependence of growth
    phase duration and expansion onset timing on IMF history: The
    magnetotail remembers, Proc. of Int. Conf. on Substorms, (ICS-4),
    Hamanako, Japan, 383-386, 1998.

Lui, A.T.Y., K. Liou, P.T. Newell, C.-I. Meng, S.-I. Ohtani, T. Yamamoto,
    T. Ogino, S. Kokubun, M.J. Brittnacher, and G.K. Parks, Plasma sheet
    behavior associated with auroral breakups,  Proc. of Int. Conf. on
    Substorms, (ICS-4), Hamanako, Japan, 183-186, 1998.

Walker, R.J., R.L. Richard, T. Ogino, and M. Ashour-Abdalla, The response
    of the magnetotail to changes in the IMF orientation: The magnetotail's
    long memory, Phys. Chem. Earth (C), Vol. 24, No. 1-3, 221-227, 1999.

Bargatze, L.F., T. Ogino, R.L. McPherron, and R.J. Walker, Solar
    wind magnetic field control of magnetospheric response delay
    and expansion phase onset timing, J. Geophys. Res., 104,
    14,583-14,599, 1999.

荻野竜樹,太陽風と磁気圏相互作用の電磁流体力学的シミュレーション,
  プラズマ・核融合学会誌,CD-ROM 特別企画(解説論文),
    Vol.75, No.5, CD-ROM 20-30, 1999.

Ogino, T., Global MHD Simulation Code for the Earth's Magnetosphere Using
    HPF/JA, 14-22, HUG2000, Tokyo, October, 2000.

Walker, R.J., T. Ogino, M.G. Kivelson, Magnetohydrodynamic simulations
    of the effects of the solar wind on the Jovian magnetosphere,
    Planetary and Space Science, 49, 237-245, 2000.
    
Buechner, J., B. Nikutowski, Y. Kamide, T. Ogino, A. Otto, P. Daly, A. Korth,
    U. Mall, V. Vasyliunas, B. Wilken, J. Woch, Numerical simulations for cluster
    tested with equator-s and geotail, Proc. Cluster-II Workshop on
    Multiscale/Multipoint Plasma Measurements, London, 22-24 Sep. 1999,
    219-226, ESA SP-449, Feb. 2000.

Walker, R.J., T. Ogino, M.G. Kivelson, Magnetohydrodynamic simulations
    of the effects of the solar wind on the Jovian magnetosphere,
    Planetary and Space Science, 49, 237-245, 2001.

Kamide, Y., S. Masuda, H. Shirai, H.-J. Kim, T. Ogino, H. Shinagawa, M. Kojima, 
    E. A. Kihn, and A. J. Ridley, The geospace environment data analysis
    system, Adv. Space Res., 31,807-812, 2003.

Ogino, T., Global MHD Simulation of Magnetosphere Using HPF,
    Proc. of ISSS-6, 104-107, Garching, Germany, 2001.

Ogino, T., Global MHD Simulation Code for the Earth's Magnetosphere Using
    HPF/JA, Special Issues of Concurrency: Practice and Experience,
    (in press), 2001.

Walker, R.J., M. Ashour-Abdalla, T. Ogino, V. Peroomian, and R.L. Richard,
    Modeling Magnetospheric Sources, UCLA IGPP Preprint 5678, submitted, 2001

Ogino, T., Global MHD Simulation Code for the Earth's Magnetosphere
    Using HPF/JA, Special Issues of Concurrency and Computation: 
    Practice and Experience, 14, 631-646, 2002.

Walker, R.J., M. Ashour-Abdalla, T. Ogino, V. Peroomian, and R.L. Richard,
    Modeling Magnetospheric Sources, Physics of Magnetic Flux Ropes, Geophys.
    Monogr. Ser., Vol.133, 33-43, 2002.

Joy, S.P., K.G. Kivelson, R.J. Walker, K.K. Khurana, C.T. Russell, and T. Ogino, 
    Probabilistic models of the Jovian magnetosphere and bow shock locations, 
    J. Geophys. Res., 107, A10, 1309.doi:10.1029/2001JA009146, 2002.

Walker, R. J., and T. Ogino, A simulation study of currents in the Jovian
    magnetosphere, Planet. Space Sci., 51, 295-307, 2003.

Ogino, T., Global magnetohydrodynamic simulation using high performance
    Fortran on parallel computers, Space Plasma Simulation, J. Beuchner,
    C. T. Dum, M. Scholer(Eds.), Springer, Berlin Heidelberg New York,
    302-322, 2003.

Nakata H., M. Shinohara, Y. Kamide, and T. Ogino, Ionospheric electric
    potentials for substorms calculated from a solar wind-magnetosphere
    MHD simulation and a magnetogram inversion technique, J. Geophys. Res.,
    109, A01211, dio:10.1029/2002JA009743, 2004.

Pogorelov, N.V., G.P. Zank, and T. Ogino, Three-dimensional features
    of the outer heliosphere due to coupling between the interstellar and
    interplanetary magnetic fields. I. MHD model: Intersteller
    Perspective, Apj., 614:1007-1021, 2004.

Fukazawa, K., T. Ogino, and R.J. Walker, Dynamics of the Jovian
    magnetosphere for northward interplanetary magnetic field (IMF),
    Geophys. Res. Lett., 32, doi:10.1029/2004GL021392, 2005.

Walker, R. J., S. P. Joy, M. G. Kivelson, K. Khurana, T. Ogino and
    K. Fukazawa, The locations and shapes of Jupiter's bow shock and
    magnetopause, The Physics of Collisionless Shocks, G. Li, G. P. Zank,
    and C. T. Russell, eds., AIP Conference Proceedings, 781, 95-108, 2005.

Park, K. S., T. Ogino, and R. J. Walker, On the importance of antiparallel 
    reconnection when the dipole tilt and IMF By are non-zero, J. Geophys. 
    Res., in press, 2005.

Park, K. S., T. Ogino, A study of storm event on October 21-22, 1999 by
    the MHD simulation, Earth Planets Space, in press, 2005.

その他、解説など:

荻野竜樹,太陽風磁気圏相互作用の計算機シミュレーション,
    名古屋大学大型計算機センターニュース,280-291, Vol.28, No.4, (1997).

荻野竜樹,コンピュータシミュレーションと可視化,
  愛媛大学総合情報センター広報,4-15,Vol.6, (1999).

荻野竜樹,VPP FortranからHPFへ,
  名古屋大学大型計算機センターニュース 解説, 372-405, Vol.31, No.4, (2000).

荻野竜樹,津田知子,3次元MHDコードによるPRIMEPOWER HPC2500の性能評価:
    名古屋大学における事例報告,SS研科学技術計算分科会,科学技術計算分科会
    2003年度 第2回会合,2003年10月,富士通報告 (2004).

荻野竜樹,中尾真季,スカラー並列機を用いた高効率MHDコードの開発、
  名古屋大学情報連携基盤センターニュース 解説, 284-299, Vol.4, No.4, (2005).

大学院工学研究科電気工学専攻 宇宙情報工学(太陽地球環境研究所・協力講座)

計算機シミュレーションや画像解析などの情報処理的方法を用いて、太陽と地球・
惑星間の空間で生じる、物質とエネルギーの流れ及びその相互作用を研究する。