巨大電流・エネルギーを持つ冬季落雷のメカニズムの解明と予知

冬季大电流大能量雷击机理解析与预测

• 批准号: 21K03681
• 负责人: ウ ティン
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Gifu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K03681/
• 关键词: 冬季雷; 強帰還雷撃; 巨大落雷; 機械学習; 雷三次元可視化システム

本年度は主に(1)強い正極性雷撃の解析・論文発表、(2)機械学習を用いて帰還雷撃の自動識別方法の開発を行った。(1)冬季に観測された700例ぐらいの正極性帰還雷撃の強さについて詳細な解析を行った。正極性帰還雷撃は夏季雷雲には多く発生しないため、このような大量な事例の解析は世界でも珍しい。この研究で初めて判明したことは主に: ①正極性帰還雷撃の強さは帰還雷撃の電界変化波形と深くかかわる。②強い正極性帰還雷撃は雷始まった後すぐ発生する傾向が強い。これは強い正極性帰還雷撃の発生時、雷雲下非常に強い電場の存在を示唆する。③正極性帰還雷撃が強いほど、直前のリーダパルスも強い。そしてこの傾向は海に落ちた雷撃のほうが強い。④強い正極性と負極性帰還雷撃の比較を行った。強い負極性帰還雷撃と比べると、正極性のほうが全体的にもっと強い。そして、海に落ちる可能性は高い。しかし、強い正極性帰還雷撃は負極性のような異常な電界変化波形を生じない。⑤強い正極性帰還雷撃は正負電荷層逆転型の電荷構造とかかわり、正電荷層が非常に大きいという可能性が高い。これらの結果から強い正極性帰還雷撃の発生条件は雷雲下非常に強い下向きの電場が存在することが明らかになった。この研究成果は既に論文にまとめて国際学術誌に発表した。(2)もっと大規模な解析を行うため、高精度の帰還雷撃自動識別方法の確立が必要である。現在主流の自動識別方法の精度は90%ぐらい留まっている。本研究では大量の観測データをもとに、機械学習の手法を用いて高精度の自動識別方法の確立を目指す。本年度は既に識別方法の開発を完了し、負極性帰還雷撃の識別精度は98%以上に達することに成功した。

今年，我们主要关注（1）分析和展示有关强正极性雷击的论文，以及（2）利用机器学习开发一种回击雷击的自动识别方法。 (1)对冬季观测到的约700次正回雷的强度进行了详细分析。夏季雷云中正回雷的发生频率并不高，如此大量的案例分析在国际上也是罕见的。本研究首次的主要发现是：（1）正回击雷击的强度与回击雷击的电场变化波形密切相关。 ②强正回雷往往在雷击开始后立即发生。这表明当发生强烈的正向回击雷击时，雷云下方存在非常强的电场。 ③正回雷击越强，前一个先导脉冲越强。对于击中大海的雷击来说，这种趋势更为强烈。 ④对强正极性回击雷和负极性回击雷进行了比较。与强负极性回程相比，正极性整体更强。而且很有可能会掉进海里。但强正极性回雷不会像负极性雷击那样产生异常的电场变化波形。 ⑤强正回雷与正负电荷层颠倒的电荷结构有关，极有可能是正电荷层极大。这些结果表明，强正回雷发生的条件是雷云下方存在很强的向下电场。该研究成果已被整理成论文并发表在国际学术期刊上。 (2)为了进行更大规模的分析，需要建立高精度的回击雷自动识别方法。目前主流的自动识别方法的准确率保持在90%左右。本研究旨在基于大量观测数据，利用机器学习技术建立高精度的自动识别方法。本财年，我们已经完成了识别方法的开发，成功实现了负极性回击雷识别准确率超过98%。

项目成果

Compact Lightning Strokes in Winter Thunderstorms

冬季雷暴中的紧凑型雷击

• DOI: 10.1029/2021jd034932
• 发表时间: 2021
• 作者: Wu; T.; Wang; D.; & Takagi; N
• 通讯作者: N

Strongest negative return strokes in winter produce special LF waveforms

冬季最强的负回波会产生特殊的低频波形

• 发表时间: 2022
• 作者: Ting Wu; Daohong Wang; Haitao Huang; Nobuyuki Takagi
• 通讯作者: Nobuyuki Takagi

The Strongest Negative Lightning Strokes in Winter Thunderstorms in Japan

日本冬季雷暴中最强的负雷击

• DOI: 10.1029/2021gl095525
• 发表时间: 2021
• 影响因子: 5.2
• 作者: Wu; T.; Wang; D.;Huang; H.; & Takagi; N.
• 通讯作者: N.

On the Intensity of First Return Strokes in Positive Cloud‐To‐Ground Lightning in Winter

冬季正云—地雷首次回击强度的探讨

• DOI: 10.1029/2022jd037282
• 发表时间: 2024-09-13
• 期刊: Journal of Geophysical Research: Atmospheres
• 作者: Ting Wu;Daohong Wang;N. Takagi
• 通讯作者: N. Takagi

FALMA の観測データに基づく冬季落雷の基礎特性の解析

基于FALMA观测数据的冬季雷击基本特征分析

• 发表时间: 2022
• 作者: 角亮佑;ウティン;王道洪;高木伸之
• 通讯作者: 高木伸之