雷遮蔽理論刷新のための先行雷撃進展プロセスに与える空間電荷密度分布の影響調査研究

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14550262
• Research Institution: Gifu University
• Principal Investigator: 高木 伸之 岐阜大学, 工学部, 助教授 (80179415)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 王 道洪 岐阜大学, 工学部, 助教授 (20273120) ; 渡邉 貞司 岐阜大学, 工学部, 教授 (20021595)
• Keywords: 空間電荷密度 / 雷雲 / 音波・電波 / 雷遮蔽 / リアルタイム計測

Research Abstract

本研究は当研究室で開発されたリアルタイム空間電荷密度分布測定システムを高感度化して送電鉄塔近傍の空間電荷密度と地上電界、風向、風速の関係を明らかにし、さらに、リーダ進展シミュレーションモデルにこの結果を算入して空間電荷密度分布と雷遮蔽失敗の関係を明らかにすることを目的としている。
本年度は、高感度のチャージアンプの製作、購入した発振器によるバースト正弦波の高精度化、ロックインアンプによるノイズの低減により、これまでの空間電荷密度分布測定システムを10倍以上高感度化することに成功した。
さらに、本装置を用いてこれまでノイズにより計測が困難であった針平板間にコロナ放電によって発生した空間電荷の密度の測定を行った。その結果、送信する音波の送信出力を増やすとそれに伴う電界変化量は理論通り送信電力の1/2乗に比例して増加した。スピーカと空間電荷間の距離を変えた場合は数センチメートルの誤差で電荷量域までの距離を特定でき、電界変化量は理論通り距離に反比例することを確認できた。空間電荷密度を変えた場合、本研究の測定方法以外の方法で求めた空間電荷密度と本方法とは誤差10パーセント以内で一致した。音波の周波数を変えた場合、音波のバースト幅を変えた場合、いずれも理論通りに電界変化量を受信できることを確認した。
そこで、高感度化された本測定システムを福井県三方郡美浜町岳山山頂に設置して、冬季雷雲下の14.5mの接地された金属ポールか発生するコロナ放電に伴う空間電荷を測定した。その電荷密度は100nC/m^3のオーダで垂直方向の電荷領域幅は約1mであることを確認した。この領域幅はイオンのドリフト速度と風速から計算される垂直領域とよく一致している。