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2022 年度 実績報告書

世界最高性能の3次元雷放電路可視化システムの開発とこれを用いた最終雷撃過程の解明

研究課題

研究課題/領域番号 20H02129
研究機関岐阜大学

研究代表者

高木 伸之  岐阜大学, 工学部, 特任教授 (80179415)

研究分担者 王 道洪  岐阜大学, 工学部, 教授 (20273120)
ウ ティン  岐阜大学, 工学部, 准教授 (50789774)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2024-03-31
キーワード雷 / 雷放電路の可視化 / 最終雷撃過程 / 落雷の予知
研究実績の概要

本研究で開発する世界最高性能を有する3次元雷放電路可視化システムの位置精度は1m、時間分解能を1μs、1回の落雷に伴う電波放射源の数3万個以上を目指している。当初はLF帯(30kHz-300kHz) 3次元雷放電路可視化システムFALMAの性能向上だけを目指していたが、その目処が立ったので、他の3次元雷放電路可視化システムMF-HF帯(300kHz-30MHz) 3次元雷放電路可視化システムDALMAとVHF帯(30MHz-300MHz) 3次元雷放電路可視化システムInLMA(干渉法による位置標定)の追加製作と設置をおこなった。さらに高さ50mの砂丘台地によって雷放電路下部の観測が難しかった高速度カメラ用に新たな観測小屋を海岸間際に設置し、高度0m、距離20km先まで観測することが可能となった。これにより4種類の観測データを相互に比較することが可能となった。
3次元雷放電路可視化システムFALMA、DALMA、InLMAにより取得できたデータ数は300kmx300km四方では1万個以上あるが最終雷撃過程が識別可能なアンテナから近距離での落雷を抽出して、各3次元雷放電路可視化システム毎に上向き放電の確認や帰還雷撃開始高度の確認作業を行っており、複数の候補データを得ている。
海岸線に設置した2台の高速度ビデをカメラによるデータの取得にも成功した。このデータは放電路の下部まで撮影できている。さらにこの高速度カメラ近傍でのドローンを用いた人工誘雷にも挑戦しているので成功すれば至近距離での撮影データの取得及びFALMA、DALMA、InLMAでのデータ取得が可能となる。
落雷の予知に関してはこれまでは半径10kmの円内でかつ30分以内の予測であったが、これを半径1kmかつ時間が5分以内に発生する落雷の予知も可能であることが示された。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

当初はLF帯(30kHz-300kHz) 3次元雷放電路可視化システムFALMAの性能向上だけを目指していたが、その目処が立ったので、他の3次元雷放電路可視化システムMF-HF帯(300kHz-30MHz) 3次元雷放電路可視化システムDALMAとVHF帯(30MHz-300MHz) 3次元雷放電路可視化システムInLMA(干渉法による位置標定)の追加製作と設置をおこなった。さらに高さ50mの砂丘台地によって雷放電路下部の観測が難しかった高速度カメラ用に新たな観測小屋を海岸間際に設置し、高度0mまで観測することが可能となった。

今後の研究の推進方策

最終雷撃過程を検知可能な観測システムが4種類稼働状態となった。今後も観測機器を常にチェックしてデータ数を増やす。取得できる雷放電データは300kmx300km四方では年間一万個以上あるが、最終雷撃過程が判別可能な距離は100kmx100km四方以下である。それでもかなりのデータ数があるが、1つづつ識別するのに時間を要する。今後はデータの自動判別化が必要である。
落雷の予知についてはピンポイントでかつ数分先の落雷を予知できるように予報円の位置の最適化を検討する。

  • 研究成果

    (18件)

すべて 2022 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (13件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] On the Intensity of First Return Strokes in Positive Cloud‐To‐Ground Lightning in Winter2022

    • 著者名/発表者名
      Wu Ting、Wang Daohong、Takagi Nobuyuki
    • 雑誌名

      Journal of Geophysical Research: Atmospheres

      巻: 127 ページ: 1-18

    • DOI

      10.1029/2022JD037282

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Mapping of Winter Lightning in Japan with an Array of Discone Antennas2022

    • 著者名/発表者名
      Wang Daohong、Wu Ting、Huang Haitao、Yang Junchen、Yamamoto Kazuo
    • 雑誌名

      IEEJ Transactions on Electrical and Electronic Engineering

      巻: 17 ページ: 1606~1612

    • DOI

      10.1002/tee.23667

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Complicated aspects of a CG lightning flash observed in winter storm in Japan2022

    • 著者名/発表者名
      Huang Haitao、Wang Daohong、Yang Junchen、Wu Ting、Takagi Nobuyuki
    • 雑誌名

      Journal of Atmospheric Electricity

      巻: 41 ページ: 11~29

    • DOI

      10.1541/jae.41.11

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Development of an Interferometer-type Lightning Mapping Array System2022

    • 著者名/発表者名
      Junchen Yang,Daohong Wang,Haitao Huang,Ting Wu,Nobuyuki Takagi,Kazuo Yamamoto
    • 雑誌名

      Proceedings of the International Conference on Lightning Protection 2022

      巻: LOC2-2 ページ: -

    • 査読あり
  • [学会発表] Strongest negative return strokes in winter produce special LF waveforms2022

    • 著者名/発表者名
      Ting Wu, Daohong Wang, Haitao Huang, Nobuyuki Takagi
    • 学会等名
      日本大気電気学会第100回研究発表会
  • [学会発表] An investigation on the correlation between the velocity and electrical current of upward leaders in upward lightning2022

    • 著者名/発表者名
      Haitao Huang, Daohong Wang, Ting Wu, Nobuyuki Takagi
    • 学会等名
      日本大気電気学会第100回研究発表会
  • [学会発表] FALMA による冬季落雷の予知の可能性について2022

    • 著者名/発表者名
      鈴木遥士,ウティン,王道洪,高木伸之
    • 学会等名
      日本大気電気学会第100回研究発表会
  • [学会発表] 冬季負極性落雷の開始に伴う電界変化波形について2022

    • 著者名/発表者名
      遠島賢人,ウティン,王道洪,高木伸之
    • 学会等名
      日本大気電気学会第100回研究発表会
  • [学会発表] 正極性帰還雷撃の直前に発生した電界変化パルスに関する研究2022

    • 著者名/発表者名
      岩瀬雄大,ウティン,王道洪,高木伸之
    • 学会等名
      日本大気電気学会第100回研究発表会
  • [学会発表] FALMA の観測データに基づく冬季落雷の基礎特性の解析2022

    • 著者名/発表者名
      角亮佑,ウティン,王道洪,高木伸之
    • 学会等名
      日本大気電気学会第100回研究発表会
  • [学会発表] Detection of Upward Lightning by Using an Interferometer Type of Lightning Mapping Array2022

    • 著者名/発表者名
      Junchen Yang
    • 学会等名
      電気学会東海支部研究フォーラム
  • [学会発表] 冬季落雷の最終雷撃過程に関する研究2022

    • 著者名/発表者名
      小笠原崚祐
    • 学会等名
      電気学会東海支部研究フォーラム
  • [学会発表] ドローンを利用した人工誘雷実験2022

    • 著者名/発表者名
      丸山雅人,上田稔,黄海涛,ウティン,王道洪,高木伸之,枡田俊久,長尾篤,池田高志
    • 学会等名
      令和4年度電気・電子・情報関係学会東海支部連合大会
  • [学会発表] 冬季上向き負極性落雷のトリガー機構2022

    • 著者名/発表者名
      相良勇希,ウティン,王道洪,高木伸之
    • 学会等名
      令和4年度電気・電子・情報関係学会東海支部連合大会
  • [学会発表] 冬季強帰還雷撃をもたらす雷雲の特徴に関する研究2022

    • 著者名/発表者名
      大島佑太,Ting Wu,Daohong Wang,高木伸之
    • 学会等名
      令和4年度電気・電子・情報関係学会東海支部連合大会
  • [学会発表] Correlation between the velocity and electrical current of upward lightning leaders2022

    • 著者名/発表者名
      Haitao Huang,Daohong Wang,Ting Wu,Nobuyuki Takagi
    • 学会等名
      令和4年度電気・電子・情報関係学会東海支部連合大会
  • [学会発表] Detection of Upward Lightning by Using an Interferometer Type of Lightning Mapping Array2022

    • 著者名/発表者名
      Junchen Yang,Daohong Wang,Haitao Huang,Ting Wu,Nobuyuki Takagi,Kazuo Yamamoto
    • 学会等名
      令和4年度電気・電子・情報関係学会東海支部連合大会
  • [備考] 王・ウ研究室

    • URL

      https://www1.gifu-u.ac.jp/~lrg/index.html

URL: 

公開日: 2023-12-25  

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