[M-IS29] 大気電気学

[MIS29-01] 雲内放電及び対地放電に先行するPreliminary breakdownの比較

*秋山 泰洋¹、Ting Wu¹、金 寛¹、菊池 博史¹、牛尾 知雄¹、吉田 智² (1.大阪大学、2.気象研)

キーワード：Preliminary breakdown, 雷放電, 電磁波観測

Preliminary breakdown（以下，PB）は電界変化波形において，数十μ秒の両極性パルスが複数，連続的に発生する現象で，雷放電における最初の放電過程であると考えられている．PBを解析することによって，雲内の物理的な状況や後に現れる放電プロセスを推測することができる．しかし，PBについて不明な点は多く，特にPBの放射源の３次元標定事例は非常に少ない．また，放電過程に大きな違いがある雲内放電及び対地放電に対して，先行するPBを解析することは，雷放電の初期段階で，雲内で放電を終える場合と大地へ放電し直接被害をもたらす場合を判断する指標となる可能性があり，防災の観点からも非常に重要であると考えられる．そこで，本研究では，我々の研究グループが開発した広域雷放電観測ネットワークであるBroadband Observation network for Lightning and Thunderstorm(BOLT)を用いて，2013年夏季における雲内放電及び対地放電に先行するPBを三次元的に観測し，解析した．BOLTは，数kmから数十km離れた複数の観測地点に設置したLF帯広帯域センサにより構成される．LF帯広帯域センサは，時定数200μsの容量性円形平板アンテナ，A/D変換ボード(ADC)，GPS，パーソナルコンピュータ(PC)で構成される．A/D変換ボードのサンプリングレートは4MHzである．各センサは，GPSにより250ns以下の精度で装置間の時刻同期し，A/D変換ボードの垂直分解能は16bitで，記録時間は200msである．LF帯広帯域センサにより観測した電界変化波形から電磁波パルスのピークを検出し，到達時間差法を用いて電磁波放射源の三次元位置標定を行う．PBについては，LF帯広帯域センサで得られた電界変化波形においてPB pulseのinitial peakの極性が正のものを-PB，initial peakの極性が負のものを+PBとして分類し，+PBを334事例，-PBを400事例解析した．また，PBの特徴を表すパラメータとして，パルス幅，パルス間時間，パルス数，PB継続時間，PB発生高度及び進展速度を定義した．定義したパラメータの内，パルス幅，パルス間時間，PB継続時間及びPB開始高度の平均値は-PBよりも+PBの方が大きくなった．一方で，PBのパルス数及びPBの進展速度は，+PB，-PBともに大きな違いは無かった．また，+PBは放電開始から上方に進展する上方進展，-PBは放電開始から下方に進展する下方進展及び水平に進展する水平進展と，極性に応じて進展路が異なっており，下方進展におけるPBの収束高度は水平進展の発生高度と近い値をとった．また，フェーズドアレイレーダを用いて積乱雲の成熟度とPBのパラメータとの関連性を考察する．