全球雷放電・高高度放電発光現象活動の観測と地球電流系モデルに対する考察

全球雷电放电/高空放电发光活动观测及地流系统模型考虑

基本信息

批准号：
09J04009
负责人：
山下幸三
金额：
$ 0.9万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2010
项目状态：
已结题

项目摘要

近年の大気電気学分野における重要な研究項目の一つとして、従来から存在が指摘されていたが、その全容が未だ解明されていない大気圏における電流回路(Global Electric Circuit:以下グローバルサーキット)の存在が挙げられる。同回路内においては対流圏下部から電離圏下部に向かって常時1-2kAの上向き方向の電荷移動が存在し、その電流駆動源として雷放電活動、降雨活動などが想定されている。しかし、どのプロセスがどの程度の電荷移動を駆動しているのかという定量的評価は十分に行われていない。本年度、申請者の研究における主目的は、同回路における電流駆動源としての全球落雷活動を実験的見地から評価する事である。全球落雷活動による電荷移動量を推定する上では、各落雷に対する位置推定と共に、極性・エネルギーに対応する電気的規模(中和電荷モーメント:Qdl)の導出が必要不可欠である。Qdlの導出には、ELF/VLF帯電磁場データの解析が本質的アプローチと言える。従来研究では、巨大雷(|Qdl|>2000C-km)の全球活動が約700kmの位置推定精度で導出されているが、主たる電流の担い手と考えられる非巨大落雷は推定位置・Qdlの計算精度の問題から解析対象とされていない。そこで申請者は、落雷活動モニタリングに必要な新アルゴリズムの開発を行い、所属グループ保有の世界4観測点による1-100Hz帯磁場観測網データと、申請者が新規構築したアジアVLF帯電磁場計測網データに適用した。結果、前者からは比較的小規模な落雷(|Qdl|>470C-km)の全球分布を、後者からは200C-km以上の落雷活動をアジア域に限って導出する事を可能にした。結果、非巨大雷を含めた落雷活動の詳細な時空間変化に対する考察を可能にしたと共に、世界に先駆けて非巨大落雷を含めた落雷活動による電荷移動量の定量的評価を行った。同結果を第128回地球電磁気・地球惑星圏学会(那覇)にて発表し、優秀発表学生に選出された。

近年来大气电领域的重要研究项目之一是大气中电流电路（Global Electric Circuits）的存在，人们已指出其存在已有一段时间，但其全部细节尚未阐明。可以提及。在该电路中，始终存在从对流层下层到电离层下层的1-2kA的向上电荷转移，电流驱动源假设为闪电放电活动、降雨活动等。然而，对哪个过程驱动多少电荷转移的定量评估尚未充分进行。申请人今年研究的主要目的是从实验的角度评估全球闪电活动作为该电路中的电流驱动源。为了估计全球闪电活动引起的电荷转移量，必须估计每次雷击的位置并导出与极性和能量相对应的电尺度（中和电荷矩：Qdl）。 ELF/VLF频段电磁场数据的分析可以说是推导Qdl的基本途径。以往的研究中，推导出全球巨型闪电活动（|Qdl|>2000C-km），位置估计精度约为700公里，但对于非巨型雷击，被认为是电流的主要载体，估计位置和Qdl的计算精度较低，由于这个问题，没有进行分析。因此，申请人开发了闪电活动监测所需的新算法，并使用了所属集团拥有的全球四个观测点的1-100Hz磁场观测网络数据以及亚洲VLF频段电磁场测量网络的数据申请人申请新建的。结果，从前者我们能够得出相对小规模雷击（|Qdl|>470C-km）的全球分布，从后者我们能够得出200C-km或以上的雷击活动仅限亚洲地区。因此，我们能够检查雷电活动（包括非特大雷击）的详细时空变化，并且我们是世界上第一个定量评估雷电活动（包括非特大雷击）引起的电荷转移量的人。。该成果在第 128 届地球电磁学和地球、行星与球体学会（那霸）上发表，他被选为最佳演讲学生。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Detection of transient ELF emission caused by the extremely intense cosmic gamma-ray flare of 27 December 2004

检测到 2004 年 12 月 27 日极强的宇宙伽马射线耀斑引起的瞬态 ELF 发射

DOI：
发表时间：
2011
期刊：
Geophysical Research Letters
影响因子：
5.2
作者：
Tanaka;et al
通讯作者：
et al

Ground-based detection of sprites and their parent lightning flashes over Africa during the 2006 AMMA campaign

2006 年 AMMA 活动期间对非洲上空精灵及其母体闪电进行地面探测

DOI：
发表时间：
2009
期刊：
Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society 136
影响因子：
0
作者：
E.R.Williams;W.A.Lyons;Y.Hobara;V.C.Mushtak;N.Asencio;R.Boldi;J.Bor;S.A.Cummer;E.Greenberg;M.Hayakawa;R.H.Holzworth;V.Kotroni;J.Li;C.Morales;T.E.Nelson;C.Price;B.Russell;M.Sato;G.Satori;K.Shirahata;Y.Takahashi;K.Yamashita
通讯作者：
K.Yamashita

Estimation of net Current Due to Lightning Discharge in the Global Electric Circuit

全球电路中雷电放电净电流的估算