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数値気象モデルと放射線計測の融合による雷雲の電場構造と雷放電メカニズムの解明

研究課題

研究課題/領域番号 17K05659
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 気象・海洋物理・陸水学
研究機関北海道大学 (2019)
名古屋大学 (2017-2018)

研究代表者

佐藤 陽祐  北海道大学, 理学研究院, 特任准教授 (10633505)

研究分担者 榎戸 輝揚  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)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2018年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2017年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワード雷放電 / 気象モデル / 雲物理 / 数値気象モデル / 放射線計測 / 雷 / 大気現象
研究成果の概要

雷を直接考慮した気象モデル(雷気象モデル)を用いて台風内部の電荷構造を再現した。同時に、エアロゾルの数濃度が台風内部の電荷構造に与える影響を感度実験によって調査した。感度実験の結果から、エアロゾルは台風の強度自体には大きな影響は与えなかったが、台風内部の電荷構造と発雷頻度に大きな影響を及ぼすことが明らかになった。
また、観測から指摘されていた台風のライフサイクルと台風周辺で発生する雷頻度の関係を数値モデルによって再現し、台風のライフサイクルと台風周辺で発生する雷頻度の関係が生じる理由を明らかにした。
最後に雷雲から放出される放射線を多地点で観測し、雷気象モデルを改良するデータを蓄積できた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究によって、雷を直接計算した気象モデルで、台風を網羅できるほどの高領域で大規模な数値実験を実行できるようになった。また、数値実験により観測的研究から指摘されていた、台風のライフサイクルと台風周辺の発雷頻度を気象モデル再現でき、その原因を明らかにできた。さらに、今後雷を考慮した気象モデルによる雷予測の精度の向上させるために必要な、雷雲から放出される高エネルギーガンマ線のデータを蓄積することができた。これらは台風の強度予測に資する知見になる可能性があるだけでなく、現在の天気予報では予報されていない雷を、将来的に予報するための技術開発が一歩進んだことを意味し、人間生活の利益に資する研究である。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2019 2018

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 3件)

  • [雑誌論文] Large dependency of charge distribution in a tropical cyclone inner core upon aerosol number concentration2019

    • 著者名/発表者名
      Sato Yousuke、Miyamoto Yoshiaki、Tomita Hirofumi
    • 雑誌名

      Progress in Earth and Planetary Science

      巻: 6 号: 1

    • DOI

      10.1186/s40645-019-0309-7

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Gamma-ray glow preceding downward terrestrial gamma-ray flash2019

    • 著者名/発表者名
      Wada Yuuki、Enoto Teruaki、Nakamura Yoshitaka、Furuta Yoshihiro、Yuasa Takayuki、Nakazawa Kazuhiro、Morimoto Takeshi、Sato Mitsuteru、Matsumoto Takahiro、Yonetoku Daisuke、Sawano Tatsuya、Sakai Hideo、Kamogawa Masashi、Ushio Tomoo、Makishima Kazuo、Tsuchiya Harufumi
    • 雑誌名

      Communications Physics

      巻: 2 号: 1 ページ: 67-67

    • DOI

      10.1038/s42005-019-0168-y

    • NAID

      120006647300

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Downward Terrestrial Gamma-Ray Flash Observed in a Winter Thunderstorm2019

    • 著者名/発表者名
      Wada Y.、Enoto T.、Nakazawa K.、Furuta Y.、Yuasa T.、Nakamura Y.、Morimoto T.、Matsumoto T.、Makishima K.、Tsuchiya H.
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 123 号: 6 ページ: 061103-061103

    • DOI

      10.1103/physrevlett.123.061103

    • NAID

      120007185892

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Relationship between lifecycle of tropical cyclone and lightning frequency ~an insight from a numerical simulation~2019

    • 著者名/発表者名
      Yousuke Sato, Yoshiaki Miyamoto, Hirofumi Tomita
    • 学会等名
      AGU Fall meeting 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Numerical study on lightning frequency in a tropical cyclone (TC)2019

    • 著者名/発表者名
      Yousuke Sato, Yoshiaki Miyamoto, Hirofumi Tomita
    • 学会等名
      JpGU Annual meeting 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 台風内部の雷構造に関する数値考察2019

    • 著者名/発表者名
      佐藤陽祐、宮本佳明、富田浩文
    • 学会等名
      日本気象学会2019年度春季大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 台風内の雷構造にエアロゾルが与える影響2019

    • 著者名/発表者名
      佐藤陽祐、宮本佳明、富田浩文
    • 学会等名
      日本気象学会2019年度秋季大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 次世代気象機構ライブラリで利用可能な雷モデルの開発2019

    • 著者名/発表者名
      佐藤陽祐
    • 学会等名
      日本気象学会2018年秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Development of lightning model on a next generation library for weather and climate model, SCALE2018

    • 著者名/発表者名
      Yousuke Sato, Hirofumi Tomita
    • 学会等名
      XVI International Conference on Atmospheric Electricity
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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