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Citizen science to elucidate the high-energy radiation mechanism from accelerated electrons in winter thunderstorms

Research Project

Project/Area Number 20K21843
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Medium-sized Section 63:Environmental analyses and evaluation and related fields
Research InstitutionInstitute of Physical and Chemical Research

Principal Investigator

Enoto Teruaki  国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 理研白眉研究チームリーダー (20748123)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 一方井 祐子  金沢大学, 人間科学系, 准教授 (00709214)
Project Period (FY) 2020-07-30 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2020: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Keywordsシチズンサイエンス / 高エネルギー大気物理学 / 雷雲ガンマ線 / 環境放射線 / 電子加速 / 雷雲プロジェクト / gamma-ray glow / citizen science / 雷放電 / 雷雲 / オープンサイエンス / 金沢 / 放射線測定 / 雷 / 光核反応
Outline of Research at the Start

自然放射線には、地球の誕生当初から存在する長寿命の放射性核種と、宇宙線に由来する成分がある。しかし、近年の研究で、雷雲や雷も電場による電子加速により、第三の自然放射線源になるとわかってきた。日本海沿岸に冬季に発生する雷雲から地上に放出される放射線を観測し、その発生条件を解明するため、可搬型の放射線測定器を製作し、金沢の市街地放射線マッピング観測網を構築する。十分な観測点を確保することに加え、放射線の到来時の気象の様子を目視や写真撮影で記録するため、インターネットも活用し、市民が参加でき、楽しむことのできるシチズンサイエンスのプロジェクトにすることを目指している。

Outline of Final Research Achievements

In winter, gamma rays are sometimes detected from thunderclouds along the Japan Sea coast. In order to systematically investigate what kind of thunderclouds cause this phenomenon, a multi-point radiation mapping observation network was constructed in the framework of Citizen Science in the urban area of Kanazawa with the cooperation of citizen supporters. In this project, a small, one-button-operated, fully automatic radiation monitor called "Cogamo" (Compact Gamma-ray Monitor) has been developed and distributed to citizen supporters to make measurements. A total of 54 Cogamo modules were deployed within the timeframe of this program, and the transmitted data can now be analyzed in real-time on a server to issue automatic alerts for gamma radiation from thunderclouds.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

自然放射線には、地球の誕生当初から存在する長寿命の放射性核種と、宇宙線に由来する成分がある。しかし、近年の研究で、雷雲や雷もその強い電場により電子 を加速し第三の自然放射線源であるとわかってきた。雷雲からの放射線は人体には影響がないレベルと考えられるが、雷雲到来時に限っては地面や宇宙線よりも強い放射線が到来しており、環境放射線のよりよい理解のためには、定量化とどのような気象条件で発生するかの理解が大切である。本研究では、オープンサイエンスの枠組みを活用し、市民が参加でき、楽しむことのできるシチズンサイエンスとして、多地点の雷雲ガンマ線のマッピング観測網の構築を推進した意義が大きい。

Report

(3 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (22 results)

All 2022 2021 2020 Other

All Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (15 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 8 results) Remarks (5 results)

  • [Journal Article] Atmospheric Electron Spatial Range Extended by Thundercloud Electric Field Below the Relativistic Runaway Electron Avalanche Threshold2022

    • Author(s)
      Diniz G.、Wada Y.、Ohira Y.、Nakazawa K.、Enoto T.
    • Journal Title

      Journal of Geophysical Research: Atmospheres

      Volume: 127 Issue: 3 Pages: 1-14

    • DOI

      10.1029/2021jd035958

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    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Thundercloud Project: Exploring high-energy phenomena in thundercloud and lightning2020

    • Author(s)
      Yuasa Takayuki、Wada Yuuki、Enoto Teruaki、Furuta Yoshihiro、Tsuchiya Harufumi、Hisadomi Shohei、Tsuji Yuna、Okuda Kazufumi、Matsumoto Takahiro、Nakazawa Kazuhiro、Makishima Kazuo、Miyake Shoko、Ikkatai Yuko
    • Journal Title

      Progress of Theoretical and Experimental Physics

      Volume: 2020 Issue: 10 Pages: 1-27

    • DOI

      10.1093/ptep/ptaa115

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] シチズンサイエンスを活用した金沢での放射線マッピング「雷雲プロジェクト」2022

    • Author(s)
      榎戸輝揚
    • Organizer
      日本大気電気学会第100回研究発表会
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  • [Presentation] シンチレータを用いた自然放射線の科学観測2022

    • Author(s)
      榎戸輝揚
    • Organizer
      第69回応用物理学会
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  • [Presentation] 雷トリガーの謎に挑むシチズンサイエンス 「雷雲プロジェクト」のプラットフォーム構築2022

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      榎戸輝揚
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      理研シンポジウム: 理研ハッカソン
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      榎戸輝揚
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      榎戸輝揚
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      原子・分子・光科学 (AMO) 討論会
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  • [Presentation] オープンサイエンスも活用した雷と雷雲からの放射線計測2021

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      榎戸輝揚
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  • [Presentation] 雷と雷雲の高エネルギー大気物理学2021

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      榎戸輝揚
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    • Author(s)
      Teruaki Enoto
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      Workshop on Thunderstorm Radiation
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 雷雲電場における粒子加速と宇宙線シャワーへの影響の観測的研究2021

    • Author(s)
      榎戸輝揚, 和田有希, Gabriel Diniz, 沼澤正樹, 加藤陽, 中澤知洋, 久富富平, 辻結菜, 一方井祐子, 三宅晶子, 土屋晴文, 湯浅孝行, 高垣徹, 森本健志, 中村佳敬, 鴨川仁, 佐藤陽祐, 篠田太郎, 小野英理
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      東京大学宇宙線研究所・2020年度共同利用成果報告会
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  • [Presentation] Thunder Cloud Project : Ground-based multipoint radiation measurement campaign of high-energy atmospheric phenomena2020

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      Teruaki Enoto, Yuuki Wada, Takayuki Yuasa, Yuko Ikkatai, Kazuhiro Nakazawa, Shohei Hisadomi, Yuna Tsuji, Harufumi Tsuchiya, Takeshi Morimoto, Yoshitaka Nakamura, Masashi Kamogawa, Yousuke Sato
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      the JpGU-AGU Joint Meeting 2020
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  • [Presentation] 雷雲プロジェクト:シチズンサイエンスも活用した高エネルギー大気物理現象の観測網2020

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      榎戸輝揚, 和田有希, 久富富平, 辻結菜, 中澤知洋, 湯浅孝行, 一方井祐子, 三宅晶子, 土屋晴文
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      日本物理学会2020年秋季大会
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  • [Presentation] みんなで探る雷の不思議2020

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      榎戸輝揚, 志岐真
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      理研DAY: 研究者と話そう!
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    • Invited
  • [Presentation] High-Energy Atmospheric Physics of Lightning and Thunderstorms Observed along the Sea of Japan2020

    • Author(s)
      Teruaki Enoto, Yuuki Wada, Takayuki Yuasa, Yuko Ikkatai,Shohei Hisadomi, Yuna Tsuji, Kazuhiro Nakazawa, Gabriel Sousa Diniz, Harufumi Tsuchiya, Takeshi Morimoto, Yoshitaka Nakamura, Masashi Kamogawa, Yousuke Sato
    • Organizer
      Connecting high-energy astroparticle physics for origins of cosmic rays and future perspectives
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    • Invited
  • [Presentation] Thundercloud Project: Citizen Science Observation Campaign of High-energy Atmospheric Phenomena from Lightning and Thunderstorms in Japan2020

    • Author(s)
      Teruaki Enoto, Yuuki Wada, Takayuki Yuasa, Yuko Ikkatai,Shohei Hisadomi, Yuna Tsuji, Kazuhiro Nakazawa, Gabriel Sousa Diniz, Harufumi Tsuchiya, Takeshi Morimoto, Yoshitaka Nakamura, Masashi Kamogawa, Yousuke Sato
    • Organizer
      American Geophysical Union - Fall Meeting 2020
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      榎戸輝揚, 早野龍五
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      https://fabcafe.com/jp/labs/kyoto/thunderstorm/

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      https://twitter.com/thdr_proj?lang=en

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      https://fabcafe.com/jp/labs/%25branch%25/thunderstorm/

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    • URL

      http://enotolab.com

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Published: 2020-08-03   Modified: 2023-01-30  

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