國立成功大學
高教深耕計畫出國報告書
報告名稱：2018 年 AGU Fall Meeting 美國地球物理聯盟秋季會議心得報
告
出國期間：2018/12/9-2018/12/17
經費來源：高教深耕計畫
單位： 地球科學系
職稱：博士後研究員、教授
姓名：周敏揚、林建宏
中華民國 107 年 12 月 20 日
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中文及英文摘要
美國地球物理聯盟秋季會議(AGU Fall Meeting)是地球科學領域最大的會議，每年吸引了超過 兩萬名地球科學領域的專家學者前往參加討論最新研究成果。2017 年會議舉辦於「美國最獨特的 城市」紐奧良，今年 2018 年 12 月 10-14 日將首次選擇在美國華盛頓 DC 舉行。今年的地點提供 了特殊機會，向世界展示科學合作是國際性、跨學科與不可或缺的。並向決策者、思想領袖與公 眾展示科學價值。
這一年一度的會議聚集了全球各地優秀的專家學者，追求高質量的科學、知識與可持續的未 來。在此會議中，我們可以分享科學，推進職涯，並分享自己的科學研究成果，在世界知名的科 學家中增加知名度與獲得認可。在此次研討會中，周敏揚博士後研究員主要參與的科學領域為「太 空高層大氣物理學」，並在此領域發表最新研究結果海報報告「觀測與模擬同心園重力波引發之 夜間赤道地區中尺度移行電離層擾動」。林建宏教授受邀代表福爾摩沙衛星七號任務參加 Invited Panel Discussion「Multi-instrument Satellite-based Observations of Global Low-Latitude Ionosphere:
Toward Forecast」， 並且發表火箭發射影響大氣之研究成果「Ionospheric disturbances triggered by SpaceX rocket launches」。
The AGU Fall Meeting is the largest Earth and space science meeting in the world, it gather over 20,000 earth and space science experts from around the globe to discuss emerging trends and the last research. AGU Fall meeting was held in the “most unique city in the United States”, New Orleans, Louisiana in 2017. The AGU 2018 Fall Meeting will be held in Washington, DC, USA, for the first time from 10-14 December 2018. This year’s location provides a special opportunity to show the world that scientific collaboration is international, interdisciplinary, and indispensable, demonstrating the value of science to policy makers, thought leaders and the public.
Once a year the meeting gather the best and brightest minds from the globe in the pursuit of high quality science, knowledge, and a more sustainable future. Share the science, advance your career, and gain visibility and recognition for your own scientific efforts alongside the world’s leading scientific minds. In this meeting, Min-Yang Chou focused on the section of “Space science and Aeronomy” and presented our recent research result “Observations and Simulations of the Concentric Gravity Wave Seeding of Equatorial Nighttime Medium Scale traveling ionospheric disturbances”. Professor Charles Lin joined the Invited Panel Discussion section for FORMOSAT-7/COSMIC2 mission and gave an invited talk “Multi-instrument Satellite-based Observations of Global Low-Latitude Ionosphere: Toward
Forecast”. He also gave a poster presentation of “Ionospheric disturbances triggered by SpaceX rocket launches”.
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目次
摘要 ... 2
本文 ... 5
1.會議目的 ... 5
2.過程 ... 5
3.心得及建議事項 ... 9
1.會議目的
AGU Fall Meeting 是世界最大型的地球物理科學研討會，聚集了國際上各國的專業學者、
開發者與政府機關人員，提供一個公開討論的場所去分享最新突破的研究成果。也是我們 太空科學領域裡最盛大的會議，因此參加本會議主要為分享本研究團隊最新的研究成果，
並與其它國家的研究團隊學者交流，獲得更多意見回饋與增加合作機會。
2.過程
美國地球物理聯盟秋季會議(AGU Fall Meeting)是世界最大型的地球物理科學研討會，聚 集了國際上各國的專業學者、開發者與政府機關人員，提供一個公開討論的場所去分享最 新突破的研究成果。2018 年美國地球物理聯盟秋季會議於華盛頓 DC 舉行，這也是 AGU 首 度在華府舉辦。
12/10 為會議第一天，一早便至會議的舉辦地點 Walter E.Washington Convention Center 報到領取識別證。會議 安排的動線良好，因此領取識別證的效率也非常迅速，真 不愧是世界上最大的地球科學會議，畢竟每年有數萬人參 與。上午第一個 section 是＂Global Dynamical Response of the Upper Atmosphere to External Forcing I＂，
主要探討的主題是利用未來新的太空任務如 GOLD、ICON 與 COSMIC2 探討中低緯度電離層與熱氣層如何受到來自太 空與低層大氣活動的影響，並利用目前既有的地面與衛星 觀測如 TIMED、DMSP、Swarm 與模式去了解高層電離層如
何受到熱氣層與低層電離層的影響。本 section 有許多著 名的科學家進行演說如 Jaffrey Forbes、 Liying Qian、
Stanley Solomon 與前幾天在 APL 認識的 Larry Paxton 博士。比較印象深刻的是 Stanley Solomon 報告的 Observations and Modeling of Atomic/Molecular Composition in the Thermosphere，他發表 NASA 的最新 任務 GOLD 衛星最新的觀測成果，他利用 GOLD 衛星 O/N2 進行觀測，發現許多電離層的變化現象，也首次在南美洲
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區域觀測大範圍的電漿泡升成。下午的 section 則是 NASA ICON 計畫主持人 Thomas Immel 主持的＂New Scientific Measurements in near-Earth Space I＂。
Cesar Enrique Valladares 利用密集的地面全球定位系 統研究電離層擾動現象的統計結果，討論天氣系統與電
離層的擾動關係與共軛現象。成大林建宏教授也在本 section 發表最新研究成果＂Multi-instrument Satellite-based Observations of Global
Low-Latitude Ionosphere: Toward Forecast＂，利用 資料同化系統模式對太空天氣進行預報，未來科學家可 以利用此系統進行科學資料分析與研究。
12/11 日會議第二天，今天的 oral section 比較少，主要都是海報 section。印象比較深 刻的是在加州柏克萊進行博士後研究的吳博士發表的＂The error analysis of the MIGHTI neutral wind velocity retrieval with repect to the non-uniformity of the 630 nm airglow＂，主要評估 ICON 衛星上的 payload MIGHTI 測量的大氣風場誤差。中央大學蘇 信一與劉正彥博士也分別發表福衛五號 AIP 的初步電離層觀測結果。UCAR COSMIC OFFICE John Braun 博士也在海報會場發表目前的福衛七號衛星任務成果，並在會場與他聊聊工作 瑣事，也見到了 COSMIC 的 director Bill Schreiner，很期待未來福衛七號發射能夠帶來 有趣的科學觀測資料，也希望衛星發射一切能夠順利。在會場也遇到了在美國 HAO 的劉漢 立博士與 Nick Pedatella，劉漢立博士很關心我的工作情形，期望未來能夠與 HAO 有合作 機會。利用他們的 Whole Atmosphere Community Climate Model eXtended (WACCMX)模式 進行一些有趣的研究。
12/13 日會議第三天，上午 Joe Huba 博士演說＂Stormtime Modeling of the ITM System with SAMI3/GITM/RCM＂。他利用三個模式去了解磁暴對電離層與電漿層的影響。SAMI3 與 RCM 是 self-consistent 的 electrodynamic 模式，GITM 則提供熱氣層的大氣參數如中性 密度、溫度與風場資訊，模擬的結果則與觀測資料進行比較，未來將可以利用 ICON 衛星 提供的觀測訊進行太空天氣的模擬與預報。成大地科陳佳宏博士則在海報會場發表＂
Modeling the ionospheric prereversal enhancement by using coupled
thermosphere-ionosphere ＂，利用 DART-TIEGCM 同 化地面 TEC 與福衛三號資料，未來可以運用在太空天 氣預報，每兩小時提供全球電離層預報。下午則開始 發表我的海報成果，我的研究題目是＂Observation and Simulation of the Concentric Gravity Wave Seeding of Equatorial Nighttime Medium Scale Traveling Ionospheric Disturbances＂，本研究是
利用地面 GNSS 觀測與 NRL SAMI3 Model 模擬重力波誘發低緯度夜間電離層擾動現象的研 究。期間 SAMI3 專家 Joe Huba、Johnason Krall 等人也來觀看我的海報，本研究能夠完 成，得感謝他們發展的模式與發表的期刊，我從他們過去的研究成果學習到很多新的知 識。海報時間比較有興趣的是 Kate Zawdie 博士的＂Simulating MSTIDs generated from troposphere weather＂，他同樣利用 SAMI3 模擬颱風產生的大氣重力波對電離層的影響 機制，她利用其它模式產生重力波風場，在將重力波的風場應用至 SAMI3 模式中，重力波 如何影響背景風場，電子密度與風場的共軛效應。也與
波士頓大學的 Carlos Martinis 博士討論了夜間低緯度 MSTIDs 的現象，他們在中南美洲區域佈滿了全天空影 像儀，藉此觀測夜間的電離層擾動情況。整個下午非常 的充實，認識了許多年輕的國外學者，同時實驗室的學 妹也在報告海報，我想她也收穫良多吧。晚上則去中國 城 Tony chen 餐廳參加台灣地科中心舉辦的台灣之夜，
度過美好的一天。
12/14 會議第四天，主要參與 Progress in Whole Atmosphere Coupling Studies I section，比較有興趣的 Yasunobu Miyoshi 報告的 Wave coupling processes between the lower and upper atmosphere simulated by a whole atmosphere model (GAIA)，他利 用 GAIA model 去研究重力波在低層大氣的激發與傳播，並了解重力波如何影響高層大氣，
eastward jet 時間的變化也會影響到重力波的活動，jet 的減弱與反轉可以用來解釋重力 波在熱氣層活動的衰減。NCAR 的 Nicholas Pedatella 博士則發表＂Whole atmoshpere modeling of the middle and upper atmosphere variability during Sudden Stratosphere Warmings＂。他利用 DART ensemble Kalman filter 結合 HAO 發展的 Whole Atmosphere
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Community Climate Model eXtended (WACCMX)模式進行資料同化，研究 SSW 如何影響中 高層大氣系統，他利用 WACCMX＋DART 成功的了解低層大氣的動力與化學變化，也成功的 了解在 SSW 其間電離層的變異情形，利用 WACCMX＋DART 可以在十天以前預報 SSW 的現象，
並提早 10-20 天預報電離層的變化。此實驗也證明利用預報的方法在低層大氣可以改善中 高層大氣的預報範圍。另外一個比較有興趣的主題則是 Chinmaya Nayak 報告的＂
Variation of small scale gravity wave activity in the ionosphere during a major sudden stratospheric warming event of 2009＂。他利用 GPS TEC 的擾動量去探討小尺 度重力波在 SSW 其間的活動。當 zonal flow 減弱時，高層大氣的重力波活動增加，反之 則減少，重力波活動在白天也較夜間明顯。下午則參與海報 section “Gravity Waves in the Mesosphere, Thermosphere, and Ionosphere＂,主要探討重力波在低中高層大氣的 傳播與變化，重力波如何形成、傳播、破碎與影響電離層擾動，如何影響全球循環與和潮 汐的作用關係。
12/15 會議第五天，也是會議的最後一天了。一早便去參加 MIT Zhang 博士主持的 TID section“Understanding Traveling Ionospheric Disturbances (TIDs)＂。Miyoshi、
Jonathan Snively、Otsuka、Larry Lyons 等知名做電離層擾動的科學家都在這一天報告，
Miyoshi 利用了 GAIA model 去模擬重力波從底層傳至電離層造成電離層的擾動現象，重力 波的傳播方向主要受到熱氣層風場的影響，風白天吹向極區，晚上往赤道方向吹，造成白 天的重力波主要往南傳，晚上則往北傳。Otsuka 則利用 TEC 去了解 SSW 對電離層擾動的影 響。Snively 則利用模式模擬重力波引發的中尺度電離層擾動提供新的的見解，認為重力 波的反射波與導波對電離層擾動扮演著重要的角色。Larry Lyons 則利用 TEC 與ＡＳＩ觀 測從極區產生的大尺度電離層擾動現象，主要受到太陽活動的影響。實驗室的林佳廷也在 今天上午有海報發表，主要是利用資料同化模式研究 ionospheric solar and lunar migrating tide 在 2009 年 SSW 其間的變化。
3.心得及建議事項
周敏揚博士後研究員
感謝高教深耕計畫提供經費支持參與年度最大的地球物理科學會議，這也是我今年畢業 拿到博士學位後第一次以非學生的身分參與 AGU。每次來到美國總是可以認識許多來自世 界各地的科學家，這次就認識了來自韓國的 Woo Kyoung Lee 博士，APL 的 Hyosub Kil 與 Larry Paxton 博士，HAO 的 Stan Solomon 與一些年輕的學者，也接觸了美國 UCAR COSMIC 的 John Braun、Iurii Cherniak 與 Bill Schreiner 博士。與他們交流的過程了解他們對 學術研究的熱情，讓我了解太空科學還有許多未知值得去探討，這也是科學美妙的地方，
很期待未來能夠與他們一起合作。最後再次感謝國立成功大學在我還是學生的這些年來提 供經費的支持，讓我可以在國際上分享我研究的成果與認識許多科學家，未來將持續福衛 七號任務的科學研究，期許自己能夠貢獻所學，為台灣的衛星任務貢獻心力。
林建宏教授
本此受邀代表福爾摩沙衛星七號任務參加 Invited Panel Discussion, 原本預計 NASA GOLD, ICON 以及福衛七號皆已發射至軌道，但卻只有 GOLD 已發射並經過 7 個月的轉換軌 道至任務軌道，所以本次會議最大亮點是 GOLD 任務可以精確地提供高解析度 EUV 觀測並 觀測到每週、大西洋的密集電漿泡分佈，顯示 GOLD 任務的光學儀器狀況甚佳，並且超過 預期的看到電離層經結構。
此次會議並且發表火箭發射影響大氣之研究成果，與法國、義大利研究人員討論 GNSS 觀 測電離層之訊號處理技術，並解交換海嘯預警的研究、應用進度。
另一個重點是與 NCAR 研究人員討論 WACCM-X data assimilation 的發展進度，主要發現 調整太空高度的風場造成低層大氣風場也跟著改變，但是這會造成錯誤，因此必須修正 assimilation 裡面影響低層高度大氣參數的共變量必須使其不受影響，方法是給予高度 上的 covariance impact region 範圍。
此外也與科羅拉多大學研究人員討論極區電場資料同化的進度與其同化資料的方法。在會 議中也看到行星波影響赤道高層大氣風場的研究，希望以我們的 Global Ionospheric Specfication (GIS) 模式進行比對性研究。
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此次參與 AGU 雖然包含三天的議程，但是進行了密集的討論，對於福衛七號、太空天氣預 報模式等研究有極大助益。
