グローバルサーキットと雲との関連性に関する研究

• 研究課題/領域番号: 21K03679
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分17030:地球人間圏科学関連
• 研究機関: 千葉大学
• 研究代表者: 大矢 浩代 千葉大学, 大学院工学研究院, 助教 (00241943)
• 研究分担者: 鷹野 敏明 千葉大学, 環境リモートセンシング研究センター, 名誉教授 (40183058) ; 高橋 幸弘 北海道大学, 理学研究院, 教授 (50236329)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2024-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2023年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2023年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円); 2022年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円); 2021年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
• キーワード: 大気電場 / グローバルサーキット / 雲 / 雷雲 / 雪雲 / 雷 / 雲レーダー / 気象

研究開始時の研究の概要

雷・雷雲等を発電機とする、地表―下部電離圏に形成される地球規模の回路をグローバルサーキットと呼ぶ。その電流は分子イオンによって運ばれており、分子イオンは雲生成に関係しているため、グローバルサーキットが、気候変動に影響する可能性が指摘されている。一方、積乱雲活動と電流の詳細な関係は未だ明らかになっていない。本研究では、世界最高クラスの空間分解能を有するWバンド雲レーダFALCON-Ⅰと、大気電場観測ネットワークを組み合わせた観測システムを構築することで、積乱雲の様相と電流の定量的関係を初めて明らかにし、グローバルサーキットの気候への影響を評価するための基礎的な知見を得ることを目的とする。

研究成果の概要

本研究は、大気電場計と 95 GHz 雲レーダFALCON-Iを用いて雷や雷雲がグローバルサーキットに与える影響を明らかにすることを目的としている。福島県飯館と宮城県仙台市に大気電場計を新設し、千葉大学で雲の定常観測を実施し、以下の成果を得た。全天カメラで雲底高度と雲量を推定する方法を提案し、高精度で推定できることを確認した。雷発生時に大気電場とレーダ反射因子の周期性を調査し、雷雲や降水の影響があることが分かった。2022年6月3日の千葉での雷雨解析で、大気電場の変動パターンを明らかにした。2018年1月22日の千葉の霙の際、大気電場の周期振動と雪雲下層の雲粒子の動きを関連付けることができた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、地表と下部電離圏間に形成されるグローバルサーキットと雲との関連性を調べ、雷雲や雪雲により地表の大気電場が大きく変動する様子を定量的に明らかにした。本研究は、対流圏（気象現象）―下部電離圏（高度60-100 km)結合を解明可能にするだけでなく、電離圏の外側に位置する磁気圏―電離圏電流系をも含めた太陽活動と地球の気候との関連性の解明に貢献できる可能性があり、学術的に波及効果をもたらすものと思われる。

研究成果

• [国際共同研究] 国立成功大学(台湾)
• [雑誌論文] Lower ionospheric resonance caused by Pekeris wave induced by 2022 Tonga volcanic eruption (2024)
  • 著者名/発表者名: Ohya Hiroyo、Tsuchiya Fuminori、Takamura Tamio、Shinagawa Hiroyuki、Takahashi Yukihiro、Chen Alfred B.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 14 号: 1
  • DOI: 10.1038/s41598-024-65929-x
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Local Time and Seasonal Variations in the D-Region Ionosphere: Does It Reflect Sudden Stratospheric Warming Effects? (2023)
  • 著者名/発表者名: Nozaki, Y., H. Ohya, F. Tsuchiya, K. Nozaki, H. Nakata, and K. Shiokawa
  • 雑誌名: URSI Radio Science Letters 巻: 4 ページ: 1-4
  • DOI: 10.46620/22-0045
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Ultra Low Frequency Modulation of Energetic Electron Precipitation in the D-Region Ionosphere in a Magnetically Quiet Time Using OCTAVE Very Low Frequency and Low Frequency (VLF/LF) Observations (2023)
  • 著者名/発表者名: Tanaka, K., H. Ohya, F. Tsuchiya, K. Nozaki, M. Teramoto, K. Shiokawa, Y. Miyoshi, M. Connors, and H. Nakata
  • 雑誌名: URSI Radio Science Letters 巻: 4 ページ: 1-4
  • DOI: 10.46620/22-0049
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Atmospheric and ionospheric waves induced by the Hunga eruption on 15 January 2022; Doppler sounding and infrasound (2022)
  • 著者名/発表者名: Chum, J., T. Sindelarova, P. K. Knizova, K. Podolska, J. Rusz, J. Baae, H. Nakata, K. Hosokawa, M. Danielides, C. Schmidt, L. Knez, J.-Y. Liu, M. G. Molina, M. Fagre, Z. K.-Joseph, H. Ohya, T. Omori, J. Lastovicka, D. O. Buresova, D. Kouba, J. Urbar, V. Truhlik
  • 雑誌名: Geophysical Journal International 巻: 233 号: 2 ページ: 1429-1443
  • DOI: 10.1093/gji/ggac517
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] 地上稠密気象観測網を利用したダウンバースト突風予測アルゴリズムの精度検証 (2022)
  • 著者名/発表者名: 岩下 久人、小林 文明、諸富 和臣、嶋村 重治、樋口 篤志、大矢 浩代、鷹野 敏明、高村 民雄
  • 雑誌名: 風工学研究論文集 巻: 27 号: 0 ページ: 144-153
  • DOI: 10.14887/windengresearch.27.0_144
  • ISSN: 2435-4384, 2435-5429
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Effects of Lamb and Pekeris waves on the D-region ionosphere associated with the 2022 Tonga volcanic eruption using AVON VLF/LF transmitter signals (2023)
  • 著者名/発表者名: H. Ohya, F. Tsuchiya, M. Kamogawa, T. Suzuki, J. Chum, T. Takamura, H. Shinagawa
  • 学会等名: The 28th International Union of Geodesy and Geophysics (IUGG) General Assembly
  • 国際学会
• [学会発表] Coupling between the D-region ionosphere and atmosphere due to Lamb and Pekeris waves associated with the 2022 Tonga volcanic eruption based on observations of AVON VLF/LF transmitter signals (2023)
  • 著者名/発表者名: Ohya, H., F. Tsuchiya, M. Kamogawa, T. Suzuki, J. Chum, T. Takamura
  • 学会等名: Japan Geoscience Union (JpGU) Meeting2023
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Variations in the D-region ionosphere after the 2022 Tonga volcanic eruption using AVON VLF/LF transmitter signals (2023)
  • 著者名/発表者名: Ohya, H., F. Tsuchiya, M. Kamogawa, T. Suzuki, J. Chum, T. Takamura, H. Shinagawa
  • 学会等名: SGEPSS Fall Meeting2023
• [学会発表] VLF/LF帯標準電波を用いた太陽フレア時の下部電離圏電子密度の不均一性に関する研究 (2023)
  • 著者名/発表者名: 中山雅晴、大矢浩代、土屋史紀、塩川和夫、中田裕之
  • 学会等名: 陸別・母子里ユーザーズミーティング2023
• [学会発表] POTEKA 利用の突風予測技術の精度検証報告 (2023)
  • 著者名/発表者名: 岩下久人、小林文明、諸富和臣、嶋村重治、樋口篤志、大矢浩代、鷹野敏明、高村民雄
  • 学会等名: 日本大気電気学会第101回研究発表会
• [学会発表] Extreme weather monitoring with lightning network and micro-satellites in SE Asia and Japan (2023)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, Y.
  • 学会等名: THE INTERNATIONAL WORKSHOP ON CLIMATE, WATER, LAND, AND LIFE IN MONSOON ASIA
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Variations in atmospheric electric field and VLF/LF transmitter signals associated with Tonga volcanic eruption of 15 January, 2022 (2022)
  • 著者名/発表者名: Ohya, H., F. Tsuchiya, J. Chum, T. Omori, and K. Shiokawa
  • 学会等名: Japan Geoscience Union (JpGU)2022
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Diurnal and seasonal variations in the D-region ionosphere using LF transmitter signals (2022)
  • 著者名/発表者名: Nozaki, Y., H. Ohya, F. Tsuchiya, H. Nakata, and K. Shiokawa
  • 学会等名: Japan Geoscience Union (JpGU)2022
  • 国際学会
• [学会発表] Large solar flare effects on the D-region ionosphere using VLF/LF transmitter signals (2022)
  • 著者名/発表者名: Nakayama, M., H. Ohya, F. Tsuchiya, K. Shiokawa
  • 学会等名: Japan Geoscience Union (JpGU)2022
  • 国際学会
• [学会発表] ULF modulation of VLF/LF transmitter signals in the D-region ionosphere (2022)
  • 著者名/発表者名: Tanaka, K., H., Ohya, F. Tsuchiya, K. Shiokawa, Y. Miyoshi, M. Teramoto, M. Connors, H. Nakata
  • 学会等名: Japan Geoscience Union (JpGU)2022
  • 国際学会
• [学会発表] Response of Atmospheric Electric Field and VLF/LF Transmitter Signals to Tonga Volcanic Eruption of 15 January, 2022 (2022)
  • 著者名/発表者名: Ohya, H., F. Tsuchiya, J. Chum, T. Omori, and K. Shiokawa
  • 学会等名: Asia Oceania Geosciences Society (AOGS)2022
  • 国際学会
• [学会発表] Statistical analysis of local time and seasonal dependence of D-region ionosphere using LF transmitter signals (2022)
  • 著者名/発表者名: Nozaki, Y., H. Ohya, F. Tsuchiya, H. Nakata, K. Shiokawa
  • 学会等名: Asia Oceania Geosciences Society (AOGS)2022
  • 国際学会
• [学会発表] VLF/LF oscillations in the D-region ionosphere by ULF modulation (2022)
  • 著者名/発表者名: Tanaka, K., H. Ohya, F. Tsuchiya, K. Shiokawa, Y. Miyoshi, M. Teramoto, M. Connors, and H. Nakata
  • 学会等名: Asia Oceania Geosciences Society (AOGS)2022
  • 国際学会
• [学会発表] Horizontal Inhomogeneity In The D-region Ionosphere During A X-class Solar Flare Using VLF/LF Transmitter Signals (2022)
  • 著者名/発表者名: Nakayama, M., H. Ohya, F. Tsuchiya, H. Nakata, and K. Shiokawa
  • 学会等名: Asia Oceania Geosciences Society (AOGS)2022
  • 国際学会
• [学会発表] Variability and Role of the D-region Ionosphere Based on VLF/LF Wave Observations (2022)
  • 著者名/発表者名: Ohya, H.
  • 学会等名: International of Radio Science (URSI)-Japan Radio Science Meeting (JRSM)2022
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Statistical Analysis of Local Time and Seasonal Variations in the Sub-Ionosphere Using LF Transmitter Signals (2022)
  • 著者名/発表者名: Nozaki, Y., H. Ohya, F. Tsuchiya, K. Nozaki, H. Nakata, and K. Shiokawa
  • 学会等名: International of Radio Science (URSI)-Japan Radio Science Meeting (JRSM)2022
  • 国際学会
• [学会発表] Horizontal Inhomogeneity of Electron Density in the D-region Ionosphere During a X-class Solar Flare Using OCTAVE VLF/LF Observations (2022)
  • 著者名/発表者名: Nakayama, M., H. Ohya, F. Tsuchiya, K. Shiokawa, K. Nozaki and H. Nakata
  • 学会等名: International of Radio Science (URSI)-Japan Radio Science Meeting (JRSM)2022
  • 国際学会
• [学会発表] Energetic Electron Precipitations from OCTAVE VLF/LF Observations (2022)
  • 著者名/発表者名: Tanaka, K., H. Ohya, F. Tsuchiya, K. Shiokawa, Y. Miyoshi, M. Teramoto, K. Nozaki, M. Connors and H. Nakata
  • 学会等名: International of Radio Science (URSI)-Japan Radio Science Meeting (JRSM)2022
  • 国際学会
• [学会発表] Effects of the 2022 Tonga volcanic eruption on the D-region ionosphere based on observation of AVON VLF/LF transmitter signals (2022)
  • 著者名/発表者名: Ohya, H., F. Tsuchiya, M. Kamogawa, T. Suzuki, J. Chum, T. Takamura
  • 学会等名: 第152回地球電磁気・地球惑星圏学会講演会
• [学会発表] Local time and seasonal variability of the D-region Ionosphere using OCTAVE observations (2022)
  • 著者名/発表者名: Nozaki, Y., H. Ohya, F. Tsuchiya, K. Nozaki, H. Nakata, K. Shiokawa
  • 学会等名: 第152回地球電磁気・地球惑星圏学会講演会
• [学会発表] Horizontal inhomogeneity detected by OCTAVE VLF/LF observations during a X-class solar flare (2022)
  • 著者名/発表者名: Nakayama, M., H. Ohya, F. Tsuchiya, K. Shiokawa, K. Nozaki, H. Nakata
  • 学会等名: 第152回地球電磁気・地球惑星圏学会講演会
• [学会発表] Variations in the D-region ionosphere associated with Tonga volcanic eruptions of 15 July 2022 using VLF/LF transmitter signals (2022)
  • 著者名/発表者名: Ohya, H., F. Tsuchiya, M. Kamogawa, T. Suzuki, J. Chum, and T. Takamura
  • 学会等名: 10th VLF/ELF Remote Sensing of Ionosphere and Magnetospheres (VERSIM)2022
  • 国際学会
• [学会発表] Local time and seasonal variations in the D-region ionosphere:Does it reflect SSW effects? (2022)
  • 著者名/発表者名: Nozaki, Y., H. Ohya, F. Tsuchiya, K. Nozaki, H. Nakata, and K. Shiokawa
  • 学会等名: 10th VLF/ELF Remote Sensing of Ionosphere and Magnetospheres (VERSIM)2022
  • 国際学会
• [学会発表] Response of the D-region ionosphere to a X-class solar flare by OCTAVE VLF observations (2022)
  • 著者名/発表者名: Nakayama, M., H. Ohya, F. Tsuchiya, K. Shiokawa, K. Nozaki and H. Nakata
  • 学会等名: 10th VLF/ELF Remote Sensing of Ionosphere and Magnetospheres (VERSIM)2022
  • 国際学会
• [学会発表] ULF modulation of energetic electron precipitation in the D-region ionosphere in magnetically quiet time using OCTAVE VLF/LF observations (2022)
  • 著者名/発表者名: Tanaka, K., H. Ohya, F. Tsuchiya, K. Shiokawa, Y. Miyoshi, M. Teramoto, K. Nozaki, M. Connors and H. Nakata
  • 学会等名: 10th VLF/ELF Remote Sensing of Ionosphere and Magnetospheres (VERSIM)2022
  • 国際学会
• [学会発表] 千葉北西部～房総半島におけるレーダ、衛星、地上観測による対流雲発生の観測的研究：これまでとこれから (2022)
  • 著者名/発表者名: 樋口篤志、本橋優登、小林文明、諸富和臣、嶋村重治、大矢浩代、鷹野敏明、高村民雄、岩下久人、本吉弘岐、中井専人
  • 学会等名: 水文・水資源学会研究発表会
• [学会発表] 地上稠密気象観測(POTEKA)を利用した突風予測手法の気温低下閾値(1分間2℃低下)のロバスト性確認 (2022)
  • 著者名/発表者名: 岩下久人、小林文明、諸富和臣、嶋村重治、樋口篤志、大矢浩代、鷹野敏明、高村民雄
  • 学会等名: 日本気象学会 2022年秋季大会
• [学会発表] 複数のレーダが捉えた積乱雲の内部構造の時間変化 (2022)
  • 著者名/発表者名: 本橋優登、樋口篤志、小林文明、諸富和臣、嶋村重治、大矢浩代、鷹野敏明、高村民雄、岩下久人
  • 学会等名: 日本気象学会 2022年秋季大会
• [学会発表] A constellation of micro-satellite for the earth, space, and planetary observation with advanced sensors and operation (2022)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, Y.
  • 学会等名: Japan Geoscience Union (JpGU)2022
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] リモートセンシングでさぐる人間活動と自然環境の関係 (2022)
  • 著者名/発表者名: 高橋幸弘
  • 学会等名: Japan Geoscience Union (JpGU)2022
  • 招待講演
• [学会発表] Extreme weather monitoring system using microsatellite and ground observation network in Asia (2022)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, Sato, M., Meryl Regine Algodon, and H. Kubota
  • 学会等名: Japan Geoscience Union (JpGU)2022
  • 国際学会
• [学会発表] Toward construction of on-demand network for micro-satellite constellation (2022)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, Y.
  • 学会等名: Japan Geoscience Union (JpGU)2022
  • 国際学会
• [学会発表] CONTRIBUTION OF ADVANCED REMOTE SENSING WITH MICRO-SATELLITE TO EARTH OBSERVATION (2022)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, Y.
  • 学会等名: IGARSS 2022
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Lightning Activities in Typhoon Clouds and Their Relation to the Typhoon Intensity Development (2022)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, Y., Sato, M., Meryl Regine Algodon, and H. Kubota
  • 学会等名: Asia Oceania Geosciences Society (AOGS)2022
  • 国際学会
• [学会発表] 全天カメラを用いた雲底高度および雲量の推定法に関する検討 (2022)
  • 著者名/発表者名: 根本敦哉、大矢浩代、鷹野敏明、高村民雄、A. Damiani, 中田裕之
  • 学会等名: 日本大気電気学会第100回研究発表会
• [学会発表] Estimation of cloud base height using cloud images captured by all-sky cameras (2021)
  • 著者名/発表者名: Nemoto, A., H. Ohya, T. Takano, T. Takamura, A. Damiani, and H. Nakata
  • 学会等名: Japan Geoscience Union (JpGU) Meeting 2021
  • 国際学会
• [学会発表] 全天カメラを用いた雲底高度および雲量の推定 (2021)
  • 著者名/発表者名: 根本敦哉、大矢浩代、鷹野敏明、高村民雄、中田裕之
  • 学会等名: 「太陽地球系物理学分野のデータ解析手法、ツールの理解と応用」研究集会
• [学会発表] Estimation of cloud base height and cloud cover from all-sky cloud imagers (2021)
  • 著者名/発表者名: Nemoto, A., H. Ohya, T. Takano, T. Takamura, A. Damiani, and H. Nakata
  • 学会等名: 第150回地球電磁気・地球惑星圏学会講演会
• [学会発表] Response of thunderstorms, rainfalls and snowfalls to global electric circuit in Kanto area using W-band cloud radar FALCON-I (2021)
  • 著者名/発表者名: Ohya, H., M. Kamogawa, T. Suzuki, T. Takano, and K. Morotomi
  • 学会等名: 第150回地球電磁気・地球惑星圏学会講演会
• [学会発表] Quasi-real time monitoring of lightning and weather in the Philippines and western north Pacific for the severe weather intensity prediction (2021)
  • 著者名/発表者名: Sato, M., Y. Takahashi, H. Kubota, A. Noda, J. Hamada, and G. V. C. Lopez
  • 学会等名: European Geosciences Union (EGU) General Assembly 2021
  • 国際学会
• [学会発表] Lightning activity in western north Pacific measured by the V-POTEKA network and its relation to typhoon intensity (2021)
  • 著者名/発表者名: Sato, M., Y. Takahashi, H. Kubota, and G. V. C. Lopez
  • 学会等名: Japan Geoscience Union (JpGU) Meeting 2021
  • 国際学会
• [学会発表] Relation between lightning activities measured by the V-POTEKA network and typhoon intensity development (2021)
  • 著者名/発表者名: Sato, M., Y. Takahashi, H. Kubota, and G. V. C. Lopez
  • 学会等名: 第150回地球電磁気・地球惑星圏学会講演会
• [学会発表] Relation between intensity development of western north Pacific typhoons and lightning activities (2021)
  • 著者名/発表者名: Sato, M., Y. Takahashi, H. Kubota, and G. V. C. Lopez
  • 学会等名: American Geophysical Union (AGU) Fall Meeting 2021
  • 国際学会
• [学会発表] 3D Reconstruction of Typhoon and Thunderstorm Cloud Top Using Airborne Camera (2021)
  • 著者名/発表者名: Algodon, M., Y. Takahashi, M. Sato, H. Kubota, T. Ishida, K. Yamashita, E. C. Castro, G. J. P Perez, J. J. Marciano, J. Matsumoto, J. Hamada, K. Tsuboki, and H. Yamada
  • 学会等名: European Geosciences Union (EGU) General Assembly 2021
  • 国際学会
• [学会発表] Scope and progress of ULAT/SATREPS project for extreme weather monitoring in Asia (2021)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, Y., M. Sato, H. Kubota, T. Ishida, L. J. Estrebillo, Purwadi, M. Algodon, G. Perez, J. Marciano, J. Matsumoto, J. Hamada
  • 学会等名: 第150回地球電磁気・地球惑星圏学会講演会
• [学会発表] Coordinated observation system for extreme weathers consisting of AWS network with lightning sensor and micro-satellites (2021)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, Y., M. Sato, H. Kubota, T. Ishida, E. Castro, M. Algodon, G. Perez, and J. Marciano
  • 学会等名: European Geosciences Union (EGU) General Assembly 2021
  • 国際学会
• [学会発表] Extreme weather monitoring based on coordinated observation system consisting of groundnetworks and micro-satellites (2021)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, Y., M. Sato, H. Kubota, T. Ishida, E. Castro, M. Algodon, Purwadi, G. Perez, J. Marciano, J. Matsumoto, J. Hamada
  • 学会等名: American Geophysical Union (AGU) Fall Meeting 2021
  • 国際学会
• [学会発表] 3D Reconstruction of Tropical Cyclone Trami (2018) eye and eyewall clouds observed by Airborne Camera (2021)
  • 著者名/発表者名: Algodon, M., Y. Takahashi, M. Sato, H. Kubota, T. Ishida, K. Yamashita, E. C. Castro, G. J. P. Perez, J. J. Marciano, J. Matsumoto, J. Hamada, K. Tsuboki, and H. Yamada
  • 学会等名: American Geophysical Union (AGU) Fall Meeting 2021
  • 国際学会
• [学会発表] 台風に伴う発雷分布 ―台風中心壁雲付近で正極性落雷が多い事例― (2021)
  • 著者名/発表者名: 原岡秀樹, 小林文明, 岩下久人, 諸富和臣, 嶋村重治, 鷹野敏明, 高村民雄, 樋口篤志
  • 学会等名: 2021年度日本気象学会春季大会
• [学会発表] 地上稠密気象観測（POTEKA）を利用した突風予測手法の予測精度検証 (2021)
  • 著者名/発表者名: 岩下久人，小林文明，諸富和臣，嶋村重治，樋口篤志，大矢浩代，鷹野敏明，高村民雄
  • 学会等名: 日本気象学会秋季大会
• [備考] トンガ火山噴火によるペケリス波が引き起こした電離圏共鳴
  • URL: https://www.chiba-u.ac.jp/news/research-collab/post_445.html