[发明专利]雷发生位置标定装置以及雷发生地域推测方法

说明书

技术领域

本发明涉及雷发生位置的标定和推测雷发生地域的技术。

背景技术

如果雷云内的电荷持续分离、电场强度变大，则在作为绝缘体的大气中引起绝缘破坏，发生雷放电。

雷放电产生于雷云中的正电荷与负电荷之间、雷云与其他雷云之间、雷云与大地之间等各种方向上。即，不仅在下方向，而且在横方向、上方向也产生雷放电。特别地，从雷云朝向大地的雷放电被称为落雷。雷云内以及雷云之间的放电的数量多于落雷的数量，也有其比约为10比1这样的报告。在落雷中，有雷云的负电荷向大地放电的负极性落雷、和雷云的正电荷向大地放电的正极性落雷。

在日本的夏季，负极性落雷的数量多于正极性落雷的数量，负的电荷的层比地面高7～10km左右。

根据非专利文献1，落雷中的先导(上述电荷的发展)从雷云直至地上阶梯状地发展(梯级先导)，其一步的长度是10～200m、速度约105m/s、时间间隔为30～125μsec。经验上已知该先导的发展伴随闪光和雷鸣。这些见解是通过非专利文献1记载的基于高速图像测量的落雷观测性研究而得到的。

另外，还已知先导的发展是大气空间中的电荷移动，伴随该发展而放射电磁波。

在非专利文献2以及专利文献1中公开了如下技术：关注由雷的先导而放射的电磁波的、特别是VHF(Very High Frequency，甚高频)波带的脉冲状的电磁波，根据从配置为多个的天线接收到的各个电磁波之间的相位差，检测从该接收位置观察的朝向先导的位置的方向矢量(方位角和仰角)。但是，通过本测量方法得不到该接收位置至雷的位置即先导发展的位置的距离，以从多个观测地点得到的各个方位角以及仰角、即方向矢量的交点作为其发生位置(该方法被称为交会法)。

在通过来自地上的图像测量光学地观测落雷现象的情况下，虽然以雷云与地上之间的落雷为对象的情况下适合，但对于雷云之间或者从雷云向上方发展的雷，雷云成为影子，在原理上难以得到其图像或者影像。另一方面，根据非专利文献1以及专利文献1记载的方法，所关注的频带的电磁波还透射过雷云之间，所以还能够从地上观测成为雷云的影子的雷云之间或者从雷云向上方发展的雷的先导。

【专利文献1】日本特开2001-4731号公报

【非专利文献1】日本大気電気学会編、大気電気学概論、コロナ社2003

【非专利文献2】Takeshi Morimoto、Akimasa Hirata、Zen Kawasaki、Tomoo Ushio、Akinori Matsumoto、Lee Jong Ho、“An Operational VHF Broadband Digital Interferometer for Lightning Monitoring”、IEEJ Trans.FM、Vol.124、No.12、2004、PP.1232-1238

发明内容

但是，不论哪个现有技术，如果雷发生位置与其观测位置的距离远离，则都难以实现该观测。在光学地观测落雷的情况下，通常，由于存在雷雨，所以随着直至观测位置的距离的延长，难以观察其闪光，难以正确地得到向雷发生位置的方向矢量。另外，电磁波在大气中的衰减随着频率的高频化而变得显著。虽然还基于落雷先导的强度，但认为该VHF波频带的电磁波的到达距离最大是10km左右。因此，在图像、影像观测、VHF波频带电磁波测量中的任意一个的情况下，为了观测几十km以上的宽范围的区域的雷发生位置，都需要某种手段。

因此，本发明的课题在于提供一种能够在宽范围的区域中高精度地测定或者推测雷的活动状况、特别是其发生位置的技术。