衛星観測による雷・雷雲と高高度発光現象のグローバルな電気的結合の解明

通过卫星观测阐明闪电、雷云和高空发光现象之间的全球电耦合

• 批准号: 05J04713
• 负责人: 足立 透
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05J04713/
• 关键词: スプライト; エルブス; ヘイロー; 巨大ジェット; 雷放電; FORMOSAT-2; ISUAL; ELF

スプライト内部における電気力学過程を明らかにするため、新規開発したアレイフォトメータによって観測された発光の青/赤比を用いて、電場強度の時空間変化を推定した。得られた電場強度は約75kmに明瞭な遷移を有しており、スプライト上部の構造が見られないヘイロー領域から下部の微細構造が見られるストリーマ領域への形態遷移高度に対応する事が明らかになった。ヘイロー領域における電場強度は絶縁破壊電場強度(E_k)の0.6-0.8倍の値であった。これは、大気分子がイオン化を伴わずに励起・発光する事が可能であるという理論予測を支持する結果である。その一方で、ストリーマ領域における電場強度は1-2E_kの値となり、強いイオン化が起こっている事が確かめられた。しかしながら、単体のストリーマを扱ったモデルの予測値に比べると数倍程度小さい値であり、理論値と観測値に相違が認められた。これらの相違は、スプライトの内部に存在する上方分岐構造の下部領域やビーズ構造といった、長期間持続する発光構造に起因すると結論付けられた。また、スプライトと雷放電の電気的結合関係を明らかにするため、アレイフォトメータによって得られた光学データとELF帯の磁場強度データを用いて、雷の電荷モーメントの時間変化を推定した。時定数(電流モーメントの半値全幅)が約1msと短い場合、約400C-kmの中規模な電荷モーメントを有する雷放電はヘイローのみを誘起するのに対し、約1000C-kmの大規模な電荷モーメントを有する雷放電は、ヘイローに加えてストリーマも誘起する事が明らかになった。その一方で、時定数が約10msと比較的長く、また約1000C-kmの大規模な電荷モーメントを有する雷放電は、ストリーマのみを誘起する事が明らかになった。得られた結果は、ストリーマの発生に不可欠な時間変化しない絶縁破壊電場強度と、ヘイローの発生に必要な時間と共に増加する臨界電場強度を用いて解釈される事が明らかになった。

The electrodynamic process in the interior of the electric field is clearly defined, and the time and space variation of the electric field intensity are estimated. The electric field intensity of the obtained light is about 75km. The structure of the upper part of the light is visible. The structure of the lower part of the light is visible. The morphological migration height of the light is visible. The electric field intensity of the field is 0.6-0.8 times that of the dielectric field intensity (E_k). The results of theoretical prediction are supported by the results of theoretical prediction. The electric field intensity is 1-2E_k. The value of the unit is several times smaller than the value of the unit. The results show that there are two kinds of structures in the upper part of the structure, one is the structure of the lower part of the structure, and the other is the structure of the lower part of the structure. The electric field intensity of the electromagnetic field in the electromagnetic field can be estimated from the electric field intensity of the electromagnetic field. The time constant (half-amplitude of the current) is about 1ms for short periods, about 400C-km for medium-scale charge, and about 1000C-km for large-scale charge. The time limit of a square meter is about 10ms, and the length of a large-scale electric charge is about 1000C-km. The result is that the critical electric field strength increases with the increase of the time required for the occurrence of the disease.

项目成果

Beta-type stepped leader of elve-producing lightning

• DOI: 10.1029/2005gl023080
• 发表时间: 2005-07-15
• 期刊: GEOPHYSICAL RESEARCH LETTERS
• 影响因子: 5.2
• 作者: Frey, HU;Mende, SB;Takahashi, Y
• 通讯作者: Takahashi, Y

Electric field transition between the diffuse and streamer regions of sprites estimated from ISUAL/array photometer measurements

根据 ISUAL/阵列光度计测量估计的精灵漫射区域和流光区域之间的电场转变

• 发表时间: 2006
• 期刊: Geophysical Research Letters 33
• 作者: Adachi;T;H.Fukunishi;Y.Takahashi;T.Hiraki;R.-R.Hsu;H.T.Su;A.B.Chen;S.B.Mende;H.U.Frey;L.C.Lee
• 通讯作者: L.C.Lee

VLf/Elf sferic evidence for in-cloud discharge activity producing sprites

云内放电活动产生精灵的 VLf/Elf 场证据

• 发表时间: 2005
• 期刊: Geophysical Research Letters 32
• 作者: Ohkubo A.;H.Fukunishi;Y.Takahashi;T.Adachi
• 通讯作者: T.Adachi

Characteristics of thunderstorm systems producing wihter sprites in Japan

日本产生白精灵的雷暴系统的特征

• 发表时间: 2005
• 期刊: Journal of Geophysical Research 110
• 作者: Adachi;T.;H.Fukunishi;Y.Takahashi;M.Sato;A.Ohkubo;K.Yamamoto
• 通讯作者: K.Yamamoto