自然落雷の最終雷撃過程に関する研究

自然雷击最终雷击过程研究

• 批准号: 12750238
• 负责人: 王 道洪
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Gifu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2001
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-12750238/
• 关键词: 雷; リーダー; 帰還雷撃; 最終雷撃過程; 超長ギャップ放電; 落雷; リーダ放電

最終雷撃過程は工学上重要である雷撃電流及び落雷点に最も関係する部分である。この最終雷撃による電界変化波形の立ち上がり部分には、穏やかに変化するスローフロント部分と、それに続き急峻に変化するファーストトランジション部分がある。本研究はこのような最終雷撃過程の解明を目的とする。そこで本研究では自然落雷の最終帰還雷撃について電界アンテナと光速ディジタルカメラによる観測を平成12年度と13年度夏季と冬季に分けて計4回行い、貴重な自然雷の電界と光の同期データを数多く得ることに成功した。用いた電界アンテナの周波数帯域は100Hz〜5MHzであり、その出力は新たに購入した12bitの分解能、サンプリング周波数12.5MHz、記録長8MWordsを有するディジタルスコープにより記録された。用いた高速ディジタルカメラはサンプリング周波数10MHzで、記録長は最大で64000フレームである。電界アンテナとALPSは、ALPSのトリガ信号をディジタルスコープに同時記録することにより、100nsの精度で時間同期していた。本研究より得たデータを基にして、スローフロントの開始点として以下の3つの場合を想定し、最終雷撃過程のモデルを検討した。(1)コネクティングリーダが進展を開始したとき、(2)下向き進展リーダとコネクティングリーダが結合したとき、(3)両リーダが結合し、その点から下向きに進展する波頭が大地に達したとき。その結果、以下のことが明らかになった。下向きリーダが高度約300m付近に進展すると地上から上向きリーダが発生する。上向きリーダもステップドリーダであり、リーダパルスが下向きリーダのパルスよりも大きい。下向きリーダの速度は4×10^6m/sであり、帰還雷撃進展速度は平均で1.2×10^8m/sとなる。スローフロント開始時には放電路下部において、発光の増大が始まる。ファーストトランジション開始時には、高度約300m付近の放電路において発光の増大が開始し、高度約100m付近の放電路において発光が急激に立ち上がる。また、放電路最下部における発光強度変化率のピーク点と電界変化のピーク点が時間的に一致し、そのとき、高度約350〜400m付近の放電路において発光の増大が開始し、高度約150〜250m付近の放電路において発光が急激に立ち上がる。これらの結果を基に最終雷撃過程のモデルを考案した。実験で得られたデータの解析を今でも進んでおり、上記結果以外にも多くの成果が期待できる。また、本研究を通じて新型雷観測用高速ディジタルカメラを開発する糸口を見出した。

最终的雷击过程是与雷击电流和雷击点的工程重要性最重要的部分。最终雷击引起的电场变化波形的上升部分包括缓慢变化的缓慢变化，然后是快速过渡部分，急剧变化。这项研究旨在阐明最终的闪电攻击过程。因此，在这项研究中，我们使用电场天线和光速数码相机对自然雷击的最终回归进行了四次观察，分为2000年和2001年的夏季和冬季，并成功地获得了有关电场和自然光的电场之间同步数据的大量数据。使用的电场天线的频带为100 Hz至5 MHz，其输出记录在新购买的数字范围内，具有12位分辨率，采样频率为12.5 MHz，记录长度为8 m单词。使用的高速数码相机的采样频率为10MHz，最大记录长度为64,000帧。通过同时在数字范围上记录Alps触发信号，将电场天线和阿尔卑斯山与100Ns的准确度相同步。基于从这项研究中获得的数据，我们检查了最终闪电攻击过程的模型，假设以下三种情况是缓慢阵线的起点。 （1）当连接读取器开始发展时，（2）当将向下的进步读取器和连接读取器组合在一起时，（3）当两个读取器都组合在一起并且从该点向下移动的波形到达地球时。结果揭示了以下内容：当向下的领导者前进到约300m的高度时，从地面产生了一个向上的领导者。向上的读者也是阶梯式的读者，读取器脉冲大于向下读取器的脉冲。向下领导者的速度为4×10^6m/s，返回雷击进程的平均速度为1.2×10^8m/s。在慢速前部开始时，光发射的增加开始于排放路径的底部。在第一个过渡开始时，在约300m的高度处排放路径的发射增加，并且在放电路径上的发射迅速上升，高度约为100m。此外，放电路径底部发射强度变化速率的峰值与时间的峰值变化一致，然后在约350-400m的高度处发射的排放路径开始增加，并且在排放路径上的发射突然在约150-250m的高度下升高。基于这些结果，我们为最终的雷击过程设计了一个模型。我们仍在分析实验中获得的数据，除上述结果外，我们还可以预期许多其他结果。此外，通过这项研究，我们找到了开发新的高速数码相机进行闪电观察的线索。

项目成果

N. Takagi: "R-L-C-G transmission line parameters for progression of return strokes"Proceedings of 5^<th> International Workshop on Physics of Lightning. 43-47 (2001)

N. Takagi：“用于回击进展的 R-L-C-G 传输线参数”第 5 届国际闪电物理研讨会论文集。

D. Wang: "Correlated Sub-microsecond E-field and High-speed Image of the Natural Lightning Attachment Process"Proceedings of the 2001 Aerospace Congress. 2882 (2001)

D. Wang：“自然闪电附着过程的相关亚微秒电场和高速图像”2001 年航空航天大会论文集。