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JP6902241B2 - Charge presence altitude calculation system and charge presence altitude calculation device - Google Patents
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JP6902241B2 - Charge presence altitude calculation system and charge presence altitude calculation device - Google Patents

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Description

本開示は、電荷存在高度算出システム、及び電荷存在高度算出装置に関する。 The present disclosure relates to a charge presence altitude calculation system and a charge presence altitude calculation device.

電力・通信・鉄道などの社会インフラの雷害対策において、雷放電現象そのものを解明することは極めて重要である。非特許文献1に記載されているように、落雷に関連する負電荷が雷雲中に存在する高度を電荷存在高度と言い、その高さは、気温が摂氏−10℃になる高度と言われている。また、非特許文献2に記載されているように、例えば、夏季において、その高度が6000mより高ければ、雷は雲から地面や建物等に下向きにステップトリーダが進展し、6000m以下であれば、地面や建物等から上向きに進展すると言われている。 It is extremely important to elucidate the lightning discharge phenomenon itself in measures against lightning damage in social infrastructure such as electric power, communication, and railways. As described in Non-Patent Document 1, the altitude at which negative charges related to lightning strikes exist in a thundercloud is called the charge existence altitude, and the height is said to be the altitude at which the temperature reaches -10 ° C. There is. Further, as described in Non-Patent Document 2, for example, in summer, if the altitude is higher than 6000 m, the lightning strikes downward from the clouds to the ground, buildings, etc., and if it is 6000 m or less, It is said that it progresses upward from the ground and buildings.

そして、現在では、電荷存在高度である−10℃高度は、例えば、気象庁が発表している高層気象観測データから作成される指定気圧面データから線形予測を用いて求めることが多い。 At present, the altitude of -10 ° C, which is the altitude at which the charge exists, is often obtained by linear prediction from the designated pressure level data created from the high-level meteorological observation data published by the Japan Meteorological Agency, for example.

雷の科学,pp.91-92,東京大学出版,2009年Science of Thunder, pp.91-92, University of Tokyo Press, 2009 T. Shindo,T. Miki,M. Saito,A. Asakawa,H. Motoyama,M. Ishii,H. Taguchi,A. Tajima:“Metrological Condition and Occurrence of Upward Lightning at High Structures”,IEEJ Trans. Power and Energy,Vol.135,No.6, pp.417-418(2015)T. Shindo, T. Miki, M. Saito, A. Asakawa, H. Motoyama, M. Ishii, H. Taguchi, A. Tajima: “Metrological Condition and Occurrence of Upward Lightning at High Structures”, IEEJ Trans. Power and Energy, Vol.135, No.6, pp.417-418 (2015)

しかしながら、高層気象観測を行っている気象官署が日本全国で16ヶ所しかなく、気象官署間の距離が数百km程度離れている。また、高層気象観測を行うのも、通常は一日2回(9時と21時)しか行われていない。このため、高層気象観測を実施している気象官署から離れた場所や観測時間から時間が経過した場合の−10℃高度の精度が低下している可能性は否定できない。このため、気象庁による高層観測デ−タに頼らずに−10℃高度(電荷存在高度)を求める方法が確立できれば、高層気象官署から離れた場所においても、精度の高い−10℃高度(電荷存在高度)を求めることができる。
本開示はこのような状況に鑑みてなされたものであり、より正確に−10℃高度(電荷存在高度)を求めるための技術を提供するものである。
However, there are only 16 meteorological offices nationwide that carry out high-rise meteorological observations, and the distance between the meteorological offices is several hundred kilometers. In addition, high-rise meteorological observations are usually performed only twice a day (9:00 and 21:00). For this reason, it cannot be denied that the accuracy of the altitude of -10 ° C may have decreased when the time has passed since the observation time or at a place away from the meteorological office where the high-rise meteorological observation is carried out. Therefore, if a method for obtaining the -10 ° C altitude (charge existence altitude) can be established without relying on the high-level observation data by the Japan Meteorological Agency, the highly accurate -10 ° C altitude (charge existence) can be established even in a place away from the high-level meteorological office. Altitude) can be calculated.
The present disclosure has been made in view of such a situation, and provides a technique for obtaining an altitude of −10 ° C. (charge existence altitude) more accurately.

上記課題を解決するために、本開示による電荷存在高度算出システムは、第一帰還雷撃を観測し、当該第一帰還雷撃の発生場所の緯度及び経度と、第一帰還雷撃の電流波高値と、を出力する、少なくとも1つの雷観測装置と、プレリミナリブレークダウンパルスを検知し、第一帰還雷撃の発生時間とプレリミナリブレークダウンパルスの発生時間とから、第一帰還雷撃のステップトリーダの継続時間を推定し、出力する雷電界波形記録装置と、第一帰還雷撃の電荷存在高度を算出する電荷存在高度演算装置と、を備える。そして、電荷存在高度演算装置は、雷観測装置から第一帰還雷撃の発生場所の緯度及び経度と、第一帰還雷撃の電流波高値と、を取得する処理と、雷電界波形記録装置から第一帰還雷撃のステップトリーダの継続時間を取得する処理と、地図情報を参照して、緯度及び経度から第一帰還雷撃の高度を取得する処理と、電流波高値と、ステップトリーダの継続時間と、高度とから電荷存在高度を算出する第1の演算式に基づいて、電荷存在高度を算出し、出力する処理と、を実行する。 In order to solve the above problems, the charge existence altitude calculation system according to the present disclosure observes the first return lightning stroke, and determines the latitude and longitude of the place where the first return lightning stroke occurs, the current wave height value of the first return lightning stroke, and so on. From the occurrence time of the first return lightning strike and the occurrence time of the preliminary breakdown pulse by detecting at least one lightning observation device and the preliminary breakdown pulse, the duration of the step triedo of the first return lightning stroke. It is provided with a lightning electric field waveform recording device that estimates and outputs a lightning stroke, and a charge presence altitude calculation device that calculates the charge presence altitude of the first return lightning stroke. Then, the charge existence altitude calculation device performs a process of acquiring the latitude and longitude of the place where the first return lightning strike occurs from the lightning observation device and the current wave height value of the first return lightning strike, and the first from the lightning electric field waveform recording device. The process of acquiring the duration of the step-trider of the return lightning strike, the process of acquiring the altitude of the first return lightning strike from the latitude and longitude by referring to the map information, the current wave height, the duration of the step-trider, and the altitude. Based on the first arithmetic expression for calculating the charge existence altitude from and, the process of calculating and outputting the charge existence altitude is executed.

本開示に関連する更なる特徴は、本明細書の記述、添付図面から明らかになるものである。また、本開示の態様は、要素及び多様な要素の組み合わせ及び以降の詳細な記述と添付される特許請求の範囲の様態により達成され実現される。
本明細書の記述は典型的な例示に過ぎず、本開示の特許請求の範囲又は適用例を如何なる意味に於いても限定するものではないことを理解する必要がある。
Further features relating to this disclosure will become apparent from the description herein and the accompanying drawings. In addition, the aspects of the present disclosure are achieved and realized by the combination of elements and various elements, the detailed description below, and the aspects of the appended claims.
It should be understood that the description herein is merely a exemplary example and is not intended to limit the claims or applications of the present disclosure in any way.

本開示によれば、より正確に−10℃高度を求めることができるようになる。 According to the present disclosure, it becomes possible to obtain an altitude of -10 ° C more accurately.

雷の進展過程を示す図である。It is a figure which shows the progress process of lightning. PBPと第一帰還雷撃との間の時間間隔からステップトリーダの継続時間を推定する例を示す図である。It is a figure which shows the example which estimates the duration of a step triader from the time interval between PBP and the first return lightning stroke. 雷撃点の地上高の差がない状態でステップトリーダの継続時間とそれに続く第一帰還雷撃の電流波高値との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the duration of a step triader and the current wave height value of the 1st return lightning stroke that follow with no difference in the ground clearance of a lightning strike point. ステップトリーダの進展速度Vsとそれに続く第一帰還雷撃の推定(観測)電流波高値Iとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the traveling speed Vs of a step triader, and the estimated (observation) current wave height I of the subsequent first return lightning stroke. 本開示の実施形態による電荷存在高度算出システム10の概略構成例を示す図である。It is a figure which shows the schematic configuration example of the charge existence altitude calculation system 10 by embodiment of this disclosure. 電荷存在高度(−10℃高度H10)を算出するまでの処理を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the process until the charge existence altitude (-10 degreeC altitude H 10) is calculated. 電荷量変化算出処理を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the charge amount change calculation process.

本開示は、ステップトリーダの継続時間と第一帰還雷撃の電流波高値との間に強い相関関係があることに着目し、ステップトリーダの進展速度と第一帰還雷撃の電流波高値との関係を求めること、このステップトリーダの進展速度と第一帰還雷撃の電流波高値との関係と一般的なステップトリーダの進展速度の算出式(放電路の距離/ステップトリーダの継続時間)とから、電荷存在高度を算出する式を特定し、当該式に基づいて電荷存在高度を算出すること、について開示する。 This disclosure focuses on the fact that there is a strong correlation between the duration of the step triader and the current peak value of the first return lightning strike, and discusses the relationship between the progress speed of the step trieder and the current peak value of the first return lightning strike. Charges are present from the relationship between the progress rate of this step triader and the current peak value of the first return lightning strike and the calculation formula (distance of the discharge path / duration of the step trider) of the general step trider. The formula for calculating the altitude is specified, and the calculation of the charge existence altitude based on the formula is disclosed.

以下、添付図面を参照して本開示の実施形態について説明する。添付図面では、機能的に同じ要素は同じ番号で表示される場合もある。なお、添付図面は本開示の原理に則った具体的な実施形態と実装例を示しているが、これらは本開示の理解のためのものであり、決して本開示を限定的に解釈するために用いられるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described with reference to the accompanying drawings. In the attached drawings, functionally the same elements may be displayed with the same number. The accompanying drawings show specific embodiments and implementation examples in accordance with the principles of the present disclosure, but these are for the purpose of understanding the present disclosure and in order to interpret the present disclosure in a limited manner. Not used.

本実施形態では、当業者が本開示を実施するのに十分詳細にその説明がなされているが、他の実装・形態も可能で、本開示の技術的思想の範囲と精神を逸脱することなく構成・構造の変更や多様な要素の置き換えが可能であることを理解する必要がある。従って、以降の記述をこれに限定して解釈してはならない。 In this embodiment, the description is given in sufficient detail for those skilled in the art to implement the present disclosure, but other implementations and embodiments are also possible and do not deviate from the scope and spirit of the technical idea of the present disclosure. It is necessary to understand that it is possible to change the structure / structure and replace various elements. Therefore, the following description should not be construed as limited to this.

更に、本開示の実施形態は、後述されるように、汎用コンピュータ上で稼動するソフトウェアで実装しても良いし専用ハードウェア又はソフトウェアとハードウェアの組み合わせで実装しても良い。 Further, as will be described later, the embodiments of the present disclosure may be implemented by software running on a general-purpose computer, or may be implemented by dedicated hardware or a combination of software and hardware.

以下では、演算装置やプロセッサ(例えば、CPU等)等を主語(動作主体)として本開示の実施形態における各処理について説明を行うが、各プログラムを主語とした説明としてもよい。 In the following, each process in the embodiment of the present disclosure will be described with an arithmetic unit, a processor (for example, a CPU, etc.) as the subject (acting subject), but each program may be the subject.

<ステップトリーダの継続時間と観測された第一雷撃の電流波高値との関係の考察>
本発明者らは、鋭意検討の結果、ステップトリーダの継続時間と第一雷撃の電流波高値との間には強い相関があることを発見した。以下、詳細に説明する。
<Consideration of the relationship between the duration of the step triader and the observed current peak value of the first lightning strike>
As a result of diligent studies, the present inventors have found that there is a strong correlation between the duration of the step triader and the current peak value of the first lightning strike. Hereinafter, a detailed description will be given.

(i)ステップトリーダの継続時間の推定
通常、1kA程度以下の電流波高値しか持たないステップトリーダを一般的な雷観測装置(JLDN(Japan Lightning Detection Network)に設置された雷観測装置)で検知することは困難である。そこで、ステップトリーダの継続時間を推定するため、雷電界波形記録装置によって観測された雷電界波形から第一帰還雷撃に関連したステップトリーダの進展前に起こるPreliminary Breakdown Pulse(以後PBP、或いはプレリミナリブレークダウンパルスと呼ぶ場合がある)と、そのPBPに続く第一帰還雷撃が発生するまでの時間を計測し、この時間をステップトリーダの継続時間として推定する。
(I) Estimating the duration of the step tresser A general lightning observing device (lightning observing device installed in JLDN (Japan Lightning Detection Network)) detects a step tresser that normally has a current peak value of about 1 kA or less. That is difficult. Therefore, in order to estimate the duration of the step triader, the Preliminary Breakdown Pulse (hereinafter referred to as PBP, or preliminary break) that occurs before the progress of the step triader related to the first return lightning stroke from the lightning electric field waveform observed by the lightning electric field waveform recorder. (Sometimes called a down pulse), the time until the first return lightning stroke following the PBP occurs is measured, and this time is estimated as the duration of the step triader.

図1は、雷の進展過程を示す図である。図1において、矩形で囲まれた部分が雷電界波形記録装置で計測したステップトリーダの継続時間を示している。このように、ステップトリーダの継続時間は、PBPから第一帰還雷撃が発生するまでの時間に相当する。なお、雷電界波形記録装置は、「退役した雷検知センサを利用した雷電界波形記録装置」(松井倫弘,道下幸志 著, 平成27年電気学会電力・エネルギー部門大会, No.344 p.9-2-7〜9-2-8 (2015年))や、「北海道南部でJLDNが検知したPreliminary Breakdown Pulseの特徴」(松井倫弘,道下幸志,横山茂 著,平成28年電気学会全国大会, No.7-137, pp.215 (2016年3月))に開示された装置を用いることができる。 FIG. 1 is a diagram showing the progress process of lightning. In FIG. 1, the portion surrounded by the rectangle shows the duration of the step trider measured by the lightning field waveform recording device. In this way, the duration of the step triader corresponds to the time from the PBP to the occurrence of the first return lightning strike. The lightning electric field waveform recording device is "a lightning electric field waveform recording device using a retired lightning detection sensor" (written by Tomohiro Matsui and Koshi Michishita, 2015 Institute of Electrical Engineers of Japan Power and Energy Division Conference, No.344 p.9 -2-7-9-2-8 (2015)) and "Characteristics of Preliminary Breakdown Pulse detected by JLDN in southern Hokkaido" (Tomohiro Matsui, Koshi Michishita, Shigeru Yokoyama, 2016 National Conference of the Institute of Electrical Engineers of Japan) , No.7-137, pp.215 (March 2016)).

図2は、PBPと第一帰還雷撃との間の時間間隔からステップトリーダの継続時間を推定する例を示す図である。本開示の実施形態では、ステップトリーダの推定時間は、PBPのパルスのうち、最初に閾値(ノイズと切り分けて識別するための閾値:例えば±0.87V/mとすることができる)を超えた時刻から、第一帰還雷撃の立ち上がり開始時刻までとする。図2の極性は、大気電気学的習慣で表記されている。また、第一帰還雷撃の時刻を例えば表示ソフトウェアから読み取り、雷観測装置(JLDN)で観測された雷放電データと照合することにより、第一帰還雷撃が特定される。 FIG. 2 is a diagram showing an example of estimating the duration of the step triader from the time interval between the PBP and the first return lightning stroke. In the embodiment of the present disclosure, the estimated time of the step trieder is the time when the first PBP pulse exceeds the threshold value (threshold value for distinguishing from noise: for example, ± 0.87 V / m). From to the start time of the first return lightning strike. The polarities in FIG. 2 are described in atmospheric electrical practice. Further, the first return lightning strike is specified by reading the time of the first return lightning strike from, for example, display software and collating it with the lightning discharge data observed by the lightning observation device (JLDN).

(ii)観測データから推定された負極性ステップトリーダの継続時間と第一帰還雷撃の電流波高値との関係について
同一場所であっても観測された日の−10℃高度の分布には高低差があり、観測された日によって第一帰還雷撃点の高度も異なってくる。ステップトリーダの継続時間は、放電路の長さによって影響を受けるため、これらの高度差がステップトリーダの継続時間とそれに続く第一帰還雷撃の電流波高値との関係を求めるとき、その精度に影響を与える可能性があると考えられる。
(Ii) Relationship between the duration of the negative step triader estimated from the observation data and the current wave height of the first return lightning stroke Even at the same location, there is a height difference in the distribution of -10 ° C altitude on the observed day. The altitude of the first return lightning strike point also differs depending on the day of observation. Since the duration of the step tresser is affected by the length of the discharge path, these altitude differences affect its accuracy when determining the relationship between the duration of the step tresser and the current peak of the subsequent first return lightning strike. It is considered that there is a possibility of giving.

そこで、観測された雷撃の大部分が海上に落ちた観測日の観測例から、海上に落ちた雷撃だけを選び、雷撃点の地上高の差がない状態でステップトリーダの継続時間とそれに続く第一帰還雷撃の電流波高値との関係を調べるのが好ましい。図3は、雷撃点の地上高の差がない状態でステップトリーダの継続時間とそれに続く第一帰還雷撃の電流波高値との関係を示す図である。この場合、ステップトリーダの継続時間とJLDNで観測された負極性第一雷撃の電流波高値の間の相関係数は約0.70と算出され、強い相関関係にあることが分かる。なお、相関係数は、共分散÷(ステップトリーダの継続時間の標準偏差×負極性第一雷撃の電流波高値の標準偏差)によって求められる。 Therefore, from the observation examples on the observation day when most of the observed lightning strikes fell on the sea, only the lightning strikes that fell on the sea were selected, and the duration of the step triader and the subsequent thunderstorm with no difference in the ground clearance of the lightning strike points. It is preferable to investigate the relationship with the current wave height of the one-return lightning stroke. FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the duration of the step triader and the current peak value of the subsequent first return lightning stroke when there is no difference in the ground clearance of the lightning strike point. In this case, the correlation coefficient between the duration of the step trieder and the current peak value of the negative first lightning stroke observed by JLDN is calculated to be about 0.70, which shows that there is a strong correlation. The correlation coefficient is obtained by covariance ÷ (standard deviation of the duration of the step trieder x standard deviation of the current peak value of the negative first lightning strike).

これらのことから、ステップトリーダの継続時間とそれに続く第一帰還雷撃の電流波高値との関係において、それぞれの雷撃点の高度差が両者の相関関係に影響を与えていることが理解できる。そこで、気象庁の高層気象観測データから求めた観測日における−10℃高度をH10、雷撃点の高度をAlt、雷電界波形記録装置による観測デ−タから推定されたステップトリーダの持続時間をTsとし、放電路の距離をD、ステップトリーダの進展速度をVsとすると、放電路の距離Dは式(1)で、Vsは式(2)で表すことができる。
=H10−Alt ・・・ (1)
Vs=D/Ts=(H10−Alt)/Ts ・・・ (2)
From these facts, it can be understood that the difference in altitude of each lightning strike point affects the correlation between the duration of the step triader and the current wave height of the subsequent first return lightning stroke. Therefore, aerological observation date -10 ° C. altitude H 10 in which is determined from the data of JMA, Alt a high degree of lightning point, observation de by lightning field waveforms recording apparatus - the duration of Sutepputo reader estimated from data Ts Assuming that the distance of the discharge path is D 1 and the progress speed of the step trieder is Vs, the distance D 1 of the discharge path can be expressed by the equation (1) and Vs can be expressed by the equation (2).
D 1 = H 10- Alt ... (1)
Vs = D 1 / Ts = (H 10- Alt) / Ts ... (2)

<計測された第一帰還雷撃の電流波高値に基づく−10℃高度の算出>
図4は、ステップトリーダの進展速度Vsとそれに続く第一帰還雷撃の推定(観測)電流波高値Iとの関係を示す図である。図4のグラフを生成するためには、複数の観測結果(例えば、海の近くの観測所で、高度差に影響されない正確なデータを観測して得られた結果を用いる)に基づく負極性ステップトリーダの推定持続時間Ts(図2参照)、−10℃高度H10(気象庁観測データから得られる値)、及び第一帰還雷撃位置の高度Altを式(2)に代入してステップトリーダの進展速度Vsを求める。そして、ステップトリーダの進展速度Vsと第一帰還雷撃の推定電流波高値Iとの関係をグラフ上にプロットする。このようにして図4のグラフが生成される。
<Calculation of -10 ° C altitude based on the measured current peak value of the first return lightning stroke>
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the traveling speed Vs of the step triader and the estimated (observed) current wave height I of the subsequent first return lightning stroke. In order to generate the graph of FIG. 4, a negative step based on multiple observation results (for example, using the results obtained by observing accurate data that are not affected by altitude differences at an observatory near the sea). leader of the estimated duration Ts (see FIG. 2), - 10 ° C. (values obtained from the Japan Meteorological Agency observed data) altitude H 10, and development of Sutepputo reader altitude Alt into equation (2) of the first return stroke position Find the speed Vs. Then, the relationship between the progress speed Vs of the step trieder and the estimated current peak value I of the first return lightning stroke is plotted on the graph. In this way, the graph of FIG. 4 is generated.

図4の相関係数を算出すると−0.751であり、ステップトリーダの進展速度Vsと第一帰還雷撃の推定電流波高値Iとの間に強い負の相関関係があることを分かる。そして、図4のグラフに基づいて、ステップトリーダの進展速度をVs、第一帰還雷撃の推定(観測)電流波高値をIとすると、Vs=a×I+bと表現することができ、図4の場合、VsとIは、式(3)に示す関係に近似することができる。図4の場合、b=0としている。
Vs=−0.0768×I×10 ・・・ (3)
The correlation coefficient shown in FIG. 4 is −0.751, and it can be seen that there is a strong negative correlation between the progress speed Vs of the step triader and the estimated current peak value I of the first return lightning stroke. Then, based on the graph of FIG. 4, assuming that the traveling speed of the step trieder is Vs and the estimated (observed) current peak value of the first return lightning stroke is I, it can be expressed as Vs = a × I + b. In this case, Vs and I can be approximated to the relationship shown in the equation (3). In the case of FIG. 4, b = 0.
Vs = -0.0768 x I x 10 5 ... (3)

なお、ここで、電流波高値Iの係数が負の値である理由は、推定(観測)電流波高値Iが負極性のためである。このことから、負極性第一雷撃の推定電流波高値の絶対値が大きくなると、それに関連した下向き負極性ステップトリーダの進展速度は速くなることが分かる。また、ここでは、傾きとして−0.0768を採用するが、採用可能な傾きは、例えば、直線41の傾きを上限、直線42の傾きを下限とし、−0.84以上−0.024以下の値とすることが可能である。
また、式(2)から電荷存在高度である−10℃高度H10を求めると式(4)が成り立つ。
10=Vs×Ts+Alt
=−0.0768×I×10×Ts+Alt ・・・ (4)
Here, the reason why the coefficient of the current wave height I is a negative value is that the estimated (observed) current wave height I is a negative electrode. From this, it can be seen that the larger the absolute value of the estimated current wave height of the negative first lightning strike, the faster the traveling speed of the downward negative step trieder associated therewith. Further, here, -0.0768 is adopted as the inclination, but the inclination that can be adopted is, for example, -0.84 or more and -0.024 or less , with the inclination of the straight line 41 as the upper limit and the inclination of the straight line 42 as the lower limit. It can be a value.
Further, Equation (4) holds the seek -10 ° C. altitude H 10 is a highly charge present from equation (2).
H 10 = Vs × Ts + Alt
= −0.0768 × I × 10 5 × Ts + Alt ・ ・ ・ (4)

<−10℃高度H10における電荷量変化の算出>
−10℃高度H10(電界存在高度)における電荷量変化ΔQは、式(4)によって求められたH10を以下の式(5)に代入することによって求めることができる。
ΔQ=[2π×ε×D ×ΔE×{1+(H10/D3/2]/H10
・・・ (5)
<-10 ° C. calculating the amount of charge change in altitude H 10>
The charge amount change ΔQ at -10 ° C altitude H 10 (electric field existence altitude) can be obtained by substituting H 10 obtained by Eq. (4) into the following Eq. (5).
ΔQ = [2π × ε 0 × D 2 3 × ΔE × {1 + (H 10 / D 2 ) 2 } 3/2 ] / H 10
・ ・ ・ (5)

ここで、Dは電荷中心と観測点との水平距離を、ΔEは電界変化を、H10は電荷存在高度を、それぞれ表している。Dは、観測された落雷の位置情報から求めることができる。また、ΔEは、雷放電に伴って発生した電界の測定値である。 Here, D 2 represents the horizontal distance between the charge center and the observation point, ΔE represents the electric field change, and H 10 represents the charge existence altitude. D 2 can be obtained from the position information of the observed lightning strike. Further, ΔE is a measured value of the electric field generated by the lightning discharge.

以上のように、気象庁によって与えられる−10℃高度ではなく、より正確な−10℃高度H10に基づいて電荷量変化ΔQを求めることができるため、雷が持っているエネルギー量をより正確に把握することができるようになる。 Thus, rather than -10 ° C. highly given by the Meteorological Agency, more accurate -10 ° C. it is possible to determine the amount of charge change ΔQ based on altitude H 10, the amount of energy lightning have more accurate You will be able to grasp.

<電荷存在高度算出システムの構成>
図5は、本開示の実施形態による電荷存在高度算出システム10の概略構成例を示す図である。電荷存在高度算出システム10は、各観測地点に配置された雷観測装置(JLDN:Japanese Lightning Detection Network)100と、雷電界波形記録装置200と、雷波形記憶装置300と、演算装置400と、地図情報データベース(以下、地図情報DB)500と、JLDN100と演算装置400とを通信可能なように繋ぐネットワーク600と、を備えている。
<Configuration of charge presence altitude calculation system>
FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration example of the charge presence altitude calculation system 10 according to the embodiment of the present disclosure. The charge existence altitude calculation system 10 includes a lightning observation device (JLDN: Japanese Lightning Detection Network) 100, a lightning electric field waveform recording device 200, a lightning waveform storage device 300, a calculation device 400, and a map arranged at each observation point. It includes an information database (hereinafter, map information DB) 500 and a network 600 that connects the JLDN 100 and the arithmetic unit 400 so that they can communicate with each other.

JLDN100は、落雷(第一帰還雷撃)を検知し、第一帰還雷撃が発生した緯度及び経度の情報と、第一帰還雷撃の電流波高値と、を取得し、ネットワーク600を介して、演算装置400に送信する。 The JLDN100 detects a lightning strike (first return lightning strike), acquires information on the latitude and longitude at which the first return lightning strike occurred, and the current wave height value of the first return lightning strike, and obtains an arithmetic unit via the network 600. Send to 400.

雷電界波形記録装置200は、雷電界信号(雷波形)を検知し、検知した雷波形からステップトリーダが発生する直前(約1ms前)に雷雲内で起こるPBP(Preliminary Breakdown Pulse)と、第一帰還雷撃を特定する。そして、雷電界波形記録装置200は、PBPの発生時刻と第一帰還雷撃の発生時刻から、PBPから第一帰還雷撃までの時間を算出し、この時間をステップトリーダの継続時間とする。雷電界波形記録装置200は、推定されたステップトリーダの継続時間を演算装置400に送信し、さらに、例えば、観測地の情報と、観測日時の情報と、対応するステップトリーダの継続時間の情報と、計測された雷の波形と、を雷波形記憶装置300に格納する。また、雷電界波形記録装置200は所定時刻精度(例えば、0.2μsec)を持つGPSオプションを含むため、各雷観測装置(JLDN)100で観測された雷データと雷電界波形記録装置200で観測・保存した波形データとを照合することが可能である。 The lightning electric field waveform recording device 200 detects a lightning electric field signal (lightning waveform), and PBP (Preliminary Breakdown Pulse) that occurs in the thundercloud immediately before the step triader is generated (about 1 ms before) from the detected lightning waveform, and the first Identify the return lightning strike. Then, the lightning electric field waveform recording device 200 calculates the time from the PBP to the first return lightning strike from the occurrence time of the PBP and the occurrence time of the first return lightning strike, and sets this time as the duration of the step triader. The lightning electric field waveform recording device 200 transmits the estimated duration of the step-treader to the arithmetic unit 400, and further, for example, information on the observation site, information on the observation date and time, and information on the duration of the corresponding step-treader. , And the measured lightning waveform are stored in the lightning waveform storage device 300. Further, since the lightning electric field waveform recording device 200 includes a GPS option having a predetermined time accuracy (for example, 0.2 μsec), the lightning data observed by each lightning observation device (JLDN) 100 and the lightning electric field waveform recording device 200 are observed. -It is possible to collate with the saved waveform data.

雷波形記憶装置300は、雷電界波形記録装置200から、例えば、観測地の情報と、観測日時の情報と、対応するステップトリーダの継続時間の情報と、計測された雷の波形と、を受信し、これらの情報を保持する。なお、雷波形記憶装置300は、一構成要素として演算装置400に含まれるように構成しても良い。 The lightning waveform storage device 300 receives, for example, information on the observation site, information on the observation date and time, information on the duration of the corresponding step triader, and the measured lightning waveform from the lightning field waveform recording device 200. And retain this information. The lightning waveform storage device 300 may be configured to be included in the arithmetic unit 400 as one component.

演算装置400は、例えば通常のコンピュータによって構成され、各種プログラムをプログラムメモリから読み込んで内蔵メモリ(図示せず)に展開して当該プログラムで実現される機能を実行するプロセッサ401と、各種データを入力し、出力するための入出力装置402と、外部機器と各種情報を通信するための通信装置403と、パラメータ等のデータを格納するメモリ404と、各種プログラムを格納するプログラムメモリ405と、例えば演算結果を格納するための記憶装置406と、を備えている。プログラムメモリ405は、電荷存在高度H10を算出するための電荷存在高度算出プログラム4051と、電荷存在高度H10に基づいて電荷量変化を算出するための電荷量変化算出プログラム4052と、を格納している。入出力装置402は、例えば、マウス、キーボード、タッチパネル、スイッチ、マイク等の入力装置と、表示デバイス、スピーカ等の出力装置と、を含んでいる。なお、演算装置400は、電流波高値やステップトリーダの継続時間等の情報を受信し、それらに基づいて電荷存在高度を算出しているので、演算装置400を電荷存在高度算出装置と称することも可能である。 The arithmetic unit 400 is composed of, for example, an ordinary computer, and inputs various data and a processor 401 that reads various programs from the program memory, expands them into the built-in memory (not shown), and executes the functions realized by the programs. An input / output device 402 for output, a communication device 403 for communicating various information with an external device, a memory 404 for storing data such as parameters, and a program memory 405 for storing various programs, for example, calculation. It is equipped with a storage device 406 for storing the result. Program memory 405 stores the charge present altitude calculation program 4051 for calculating the charge present altitude H 10, and the charge amount change calculation program 4052 for calculating a change in the charge amount based on the charge present altitude H 10, the ing. The input / output device 402 includes, for example, an input device such as a mouse, a keyboard, a touch panel, a switch, and a microphone, and an output device such as a display device and a speaker. Since the arithmetic unit 400 receives information such as the current wave height value and the duration of the step trieder and calculates the charge existence altitude based on the information, the arithmetic unit 400 may also be referred to as a charge existence altitude calculation device. It is possible.

地図情報DB500は、日本全国や所定地域の地図情報を格納するデータベースであって、例えば、観測地の緯度及び経度の情報に対応する高度の情報を格納している。図5では、地図情報DB500は、演算装置400とは別の構成要素として描かれているが、演算装置400の記憶装置406に地図情報が含まれるように構成しても良い。 The map information DB 500 is a database that stores map information of the whole of Japan or a predetermined area, and stores, for example, altitude information corresponding to the latitude and longitude information of the observation site. In FIG. 5, the map information DB 500 is drawn as a component different from the arithmetic unit 400, but the storage device 406 of the arithmetic unit 400 may be configured to include the map information.

<電荷存在高度算出処理>
図6は、電荷存在高度(−10℃高度H10)を算出するまでの処理を説明するためのフローチャートである。
<Charge presence altitude calculation process>
FIG. 6 is a flowchart for explaining the process up to the calculation of the charge existence altitude (-10 ° C altitude H 10).

(i)ステップ101
JLDNにおける観測装置100は、第一帰還雷撃を観測し、当該第一帰還雷撃の電流波高値情報と、当該第一帰還雷撃が発生した場所の緯度及び経度の情報とを演算装置400に送信する。
(I) Step 101
The observation device 100 in JLDN observes the first return lightning stroke and transmits the current wave height information of the first return lightning stroke and the latitude and longitude information of the place where the first return lightning stroke occurred to the arithmetic unit 400. ..

演算装置400は、通信装置403を用いて、観測装置100からの、第一帰還雷撃の電流波高値情報と、第一帰還雷撃が発生した場所の緯度及び経度の情報とを受信し、メモリ404或いは記憶装置406に格納する。 The arithmetic unit 400 uses the communication device 403 to receive the current wave height information of the first return lightning strike and the latitude and longitude information of the place where the first return lightning strike occurs from the observation device 100, and receives the memory 404. Alternatively, it is stored in the storage device 406.

(ii)ステップ102
ステップトリーダの電流波高値は、およそ0.1〜1kA程度であるため、通常のJLDNにおける観測装置100では検知することができない。そこで、雷電界波形記録装置200は、ステップトリーダが発生する直前(約1msec前)に雷雲内で起こるPBP及び第一帰還雷撃を検知し、PBPから第一帰還雷撃までの時間を計測する。このPBPから第一帰還雷撃までの時間がステップトリーダの継続時間として推定される。
(Ii) Step 102
Since the current peak value of the step triader is about 0.1 to 1 kA, it cannot be detected by the observation device 100 in a normal JLDN. Therefore, the lightning electric field waveform recording device 200 detects the PBP and the first return lightning strike that occur in the thundercloud immediately before the step triad occurs (about 1 msec before), and measures the time from the PBP to the first return lightning strike. The time from this PBP to the first return lightning strike is estimated as the duration of the step triader.

雷電界波形記録装置200は、推定してステップトリーダの継続時間の情報を演算装置400に送信すると共に、雷波形記憶装置300に格納する。雷波形記憶装置300は、同一観測箇所で過去に観測された雷波形(PBPの情報と、第一帰還雷撃の情報と、ステップトリーダの継続時間を含む)を蓄積して保持している。 The lightning electric field waveform recording device 200 transmits information on the estimated duration of the step triader to the arithmetic unit 400 and stores it in the lightning waveform storage device 300. The lightning waveform storage device 300 accumulates and holds lightning waveforms (including PBP information, information on the first return lightning strike, and duration of the step triader) observed in the past at the same observation point.

なお、本実施形態では、JLDNにおける各観測装置100及び雷電界波形記録装置200の両方で第一帰還雷撃を検知しているが、両者は所定時刻精度のGPSを備えているため、両者が設置された場所の距離と光(雷光)の速度から時間差を求めることができ、互いに対応する第一帰還雷撃を特定することは容易にできる。観測装置100だけが第一帰還雷撃を検知する場合には、観測装置100と雷電界波形記録装置200とが互いに通信し、検知した第一帰還雷撃の情報が観測装置100から雷電界波形記録装置200に送信されるようにすればよい。 In this embodiment, both the observation device 100 and the lightning field waveform recording device 200 in JLDN detect the first return lightning strike, but since both are equipped with GPS with a predetermined time accuracy, both are installed. The time difference can be obtained from the distance of the location and the speed of the light (lightning), and it is easy to identify the first return lightning strikes that correspond to each other. When only the observation device 100 detects the first return lightning strike, the observation device 100 and the lightning electric field waveform recording device 200 communicate with each other, and the detected first return lightning strike information is transmitted from the observation device 100 to the lightning electric field waveform recording device. It may be transmitted to 200.

演算装置400は、通信装置403を用いて、雷電界波形記録装置200からの雷データ(ステップトリーダの継続時間、第一帰還雷撃の情報等)を受信し、メモリ404或いは記憶装置406に格納する。 The arithmetic unit 400 uses the communication device 403 to receive lightning data (duration of step trieder, information on first return lightning strike, etc.) from the lightning electric field waveform recording device 200, and stores it in the memory 404 or the storage device 406. ..

(iii)ステップ103
演算装置400は、観測装置100から受信した、第一帰還雷撃の発生位置の緯度及び経度の情報に対応する高度の情報を地図情報DB500から取得する。なお、ここで、演算装置400を動作主体としているが、プロセッサ401を動作主体として処理内容を説明しても良い。
(Iii) Step 103
The arithmetic unit 400 acquires altitude information corresponding to the latitude and longitude information of the first return lightning strike occurrence position received from the observation device 100 from the map information DB 500. Although the arithmetic unit 400 is the main operating body here, the processing content may be described with the processor 401 as the main operating body.

(iv)ステップ104
演算装置400(プロセッサ401)は、取得したステップトリーダの継続時間Tsと高度Altとを用いて、式(4)に基づき、電荷存在高度(−10℃高度H10)を算出する。
(Iv) Step 104
The arithmetic unit 400 (processor 401) calculates the charge existence altitude (-10 ° C altitude H 10 ) based on the equation (4) by using the acquired step tridder duration Ts and altitude Alt.

(v)ステップ105
演算装置400(プロセッサ401)は、算出した電荷存在高度(−10℃高度H10)を、例えば入出力装置402を介して出力する。
(V) Step 105
The arithmetic unit 400 (processor 401) outputs the calculated charge existence altitude (-10 ° C altitude H 10 ) via, for example, the input / output device 402.

<電荷量変化算出処理>
図7は、電荷量変化算出処理を説明するためのフローチャートである。ここでは、動作主体を演算装置400としているが、実際に電荷量変化算出プログラム4052を実行するのはプロセッサ401であるため、動作主体をプロセッサ401としても良い。なお、本実施形態では、図7のフローチャートによる処理と図6のフローチャートによる処理とは独立のものとして説明しているが、図6の処理の流れで電荷量変化を算出する処理を実行し、電荷存在高度(−10℃高度H10)と電荷量変化とをそれぞれ出力するようにしても良い。
<Charge change calculation process>
FIG. 7 is a flowchart for explaining the charge amount change calculation process. Here, the operating subject is the arithmetic unit 400, but since it is the processor 401 that actually executes the charge amount change calculation program 4052, the operating subject may be the processor 401. In the present embodiment, the process according to the flowchart of FIG. 7 and the process according to the flowchart of FIG. 6 are described as independent, but the process of calculating the change in the amount of electric charge is executed in the flow of the process of FIG. The charge existence altitude (-10 ° C altitude H 10 ) and the charge amount change may be output respectively.

(i)ステップ201
演算装置400は、図6の処理で算出された電荷存在高度(−10℃高度H10)を用いて、式(5)に基づき、電荷量変化を算出する。
(I) Step 201
The arithmetic unit 400 calculates the change in the amount of electric charge based on the equation (5) by using the altitude at which the electric charge exists (-10 ° C. altitude H 10) calculated by the process of FIG.

(ii)ステップ202
演算装置400は、ステップ201で算出した電荷量変化を、例えば入出力装置402を介して出力する。
(Ii) Step 202
The arithmetic unit 400 outputs the change in the amount of electric charge calculated in step 201 via, for example, the input / output device 402.

このように、電荷量変化ΔQを求め、各観測された雷データに対応する電荷量変化ΔQを蓄積することにより、現在IEC/TR61400-24で定められている電気設備等(風力発電設備を含む)の耐電荷容量が妥当であるかを判断することが可能となる。 In this way, by obtaining the charge amount change ΔQ and accumulating the charge amount change ΔQ corresponding to each observed lightning data, the electrical equipment, etc. currently defined in IEC / TR61400-24 (including wind power generation equipment). ) Can be judged to be appropriate.

<まとめ>
本開示は、実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードによっても実現できる。この場合、プログラムコードを記録した記憶媒体をシステム或は装置に提供し、そのシステム或は装置のコンピュータ(又はCPUやMPU)が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出す。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコード自体、及びそれを記憶した記憶媒体は本開示を構成することになる。このようなプログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、CD−ROM、DVD−ROM、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、CD−R、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ROMなどが用いられる。
<Summary>
The present disclosure can also be realized by a program code of software that realizes the functions of the embodiment. In this case, a storage medium in which the program code is recorded is provided to the system or device, and the computer (or CPU or MPU) of the system or device reads the program code stored in the storage medium. In this case, the program code itself read from the storage medium realizes the function of the above-described embodiment, and the program code itself and the storage medium storing the program code itself constitute the present disclosure. Examples of the storage medium for supplying such a program code include a flexible disk, a CD-ROM, a DVD-ROM, a hard disk, an optical disk, a magneto-optical disk, a CD-R, a magnetic tape, a non-volatile memory card, and a ROM. Etc. are used.

また、プログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているOS(オペレーティングシステム)などが実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって前述した実施の形態の機能が実現されるようにしてもよい。さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータ上のメモリに書きこまれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータのCPUなどが実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって前述した実施の形態の機能が実現されるようにしてもよい。 Further, based on the instruction of the program code, the OS (operating system) or the like running on the computer performs a part or all of the actual processing, and the processing enables the functions of the above-described embodiment to be realized. You may. Further, after the program code read from the storage medium is written in the memory on the computer, the CPU of the computer or the like performs a part or all of the actual processing based on the instruction of the program code, and the processing is performed. May realize the function of the above-described embodiment.

さらに、実施の形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを、ネットワークを介して配信することにより、それをシステム又は装置のハードディスクやメモリ等の記憶手段又はCD−RW、CD−R等の記憶媒体に格納し、使用時にそのシステム又は装置のコンピュータ(又はCPUやMPU)が当該記憶手段や当該記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出して実行するようにしても良い。 Further, by distributing the program code of the software that realizes the functions of the embodiment via the network, it is distributed as a storage means such as a hard disk or a memory of a system or an apparatus or a storage medium such as a CD-RW or a CD-R. The computer (or CPU or MPU) of the system or device may read and execute the program code stored in the storage means or the storage medium at the time of use.

最後に、ここで述べたプロセス及び技術は本質的に如何なる特定の装置に関連することはなく、コンポーネントの如何なる相応しい組み合わせによってでも実装できる。更に、汎用目的の多様なタイプのデバイスがここで記述した方法に従って使用可能である。ここで述べた方法のステップを実行するのに、専用の装置を構築するのが有益である場合もある。また、実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。本開示は、具体例に関連して記述したが、これらは、すべての観点に於いて限定の為ではなく説明の為である。本分野にスキルのある者には、本開示を実施するのに相応しいハードウェア、ソフトウェア、及びファームウエアの多数の組み合わせがあることが解るであろう。例えば、記述したソフトウェアは、アセンブラ、C/C++、perl、Shell、PHP、Java(登録商標)等の広範囲のプログラム又はスクリプト言語で実装できる。 Finally, the processes and techniques described herein are not essentially associated with any particular device and can be implemented with any suitable combination of components. In addition, various types of devices for general purpose can be used according to the methods described herein. It may be beneficial to build a dedicated device to perform the steps of the method described here. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining the plurality of components disclosed in the embodiments. For example, some components may be removed from all the components shown in the embodiments. In addition, components across different embodiments may be combined as appropriate. The present disclosure has been described in connection with specific examples, but these are for illustration purposes only, not for limitation in all respects. Those skilled in the art will find that there are numerous combinations of hardware, software, and firmware suitable for implementing this disclosure. For example, the described software can be implemented in a wide range of programs or scripting languages such as assembler, C / C ++, perl, Shell, PHP, Java®.

さらに、上述の実施形態において、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。全ての構成が相互に接続されていても良い。 Further, in the above-described embodiment, the control lines and information lines are shown as necessary for explanation, and the product does not necessarily show all the control lines and information lines. All configurations may be interconnected.

加えて、本技術分野の通常の知識を有する者には、本開示のその他の実装がここに開示された本開示の明細書及び実施形態の考察から明らかになる。記述された実施形態の多様な態様及び/又はコンポーネントは、単独又は如何なる組み合わせでも使用することが出来る。 In addition, to those with ordinary knowledge of the art, other implementations of the present disclosure will become apparent from the discussion of the specification and embodiments disclosed herein. The various aspects and / or components of the described embodiments can be used alone or in any combination.

10 電荷存在高度算出システム
100 雷観測装置(JLDN)
200 雷電界波形記録装置
300 雷波形記憶装置
400 演算装置
401 プロセッサ
402 入出力装置
403 通信装置
404 メモリ
405 プログラムメモリ
406 記憶装置
500 地図情報データベース
600 ネットワーク
10 Charge presence altitude calculation system 100 Lightning observation device (JLDN)
200 Lightning field waveform recording device 300 Lightning waveform storage device 400 Arithmetic logic unit 401 Processor 402 Input / output device 403 Communication device 404 Memory 405 Program memory 406 Storage device 500 Map information database 600 Network

Claims (6)

の第一帰還雷撃を観測することによって得られるデータに基づいて、前記第一帰還雷撃の電荷存在高度を算出して出力する電荷存在高度算出システムであって、
前記第一帰還雷撃を観測し、当該第一帰還雷撃の発生場所の緯度及び経度と、前記第一帰還雷撃の電流波高値と、を出力する、少なくとも1つの雷観測装置と、
プレリミナリブレークダウンパルスを検知し、前記第一帰還雷撃の発生時間と前記プレリミナリブレークダウンパルスの発生時間とから、前記第一帰還雷撃のステップトリーダの継続時間を推定し、出力する雷電界波形記録装置と、
前記第一帰還雷撃の電荷存在高度を算出する電荷存在高度演算装置と、を備え、
前記電荷存在高度演算装置は、
前記雷観測装置から前記第一帰還雷撃の発生場所の緯度及び経度と、前記第一帰還雷撃の電流波高値と、を取得する処理と、
前記雷電界波形記録装置から前記第一帰還雷撃のステップトリーダの継続時間を取得する処理と、
地図情報を参照して、前記緯度及び経度から前記第一帰還雷撃の高度を取得する処理と、
前記電流波高値と、前記ステップトリーダの継続時間と、前記高度とから前記電荷存在高度を算出する第1の演算式に基づいて、前記第一帰還雷撃の電荷存在高度を算出し、出力する処理と、を実行する、電荷存在高度算出システム。
Based on data obtained by observing the first return stroke of lightning, a said first return stroke charge present altitude calculation system for calculating and outputting a charge presence altitude,
At least one lightning observation device that observes the first return lightning strike and outputs the latitude and longitude of the place where the first return lightning strike occurs and the current peak value of the first return lightning strike.
The lightning field waveform that detects the preliminary breakdown pulse, estimates the duration of the step trieder of the first return lightning strike from the occurrence time of the first return lightning strike and the generation time of the preliminary breakdown pulse, and outputs it. Recording device and
A charge existence altitude calculation device for calculating the charge existence altitude of the first return lightning stroke is provided.
The charge presence altitude arithmetic unit is
A process of acquiring the latitude and longitude of the place where the first return lightning strike occurs and the current wave height value of the first return lightning stroke from the lightning observation device.
The process of acquiring the duration of the step trieder of the first return lightning stroke from the lightning field waveform recording device, and
The process of acquiring the altitude of the first return lightning stroke from the latitude and longitude with reference to the map information,
A process of calculating and outputting the charge existence altitude of the first return lightning strike based on the first calculation formula for calculating the charge existence altitude from the current wave height value, the duration of the step triader, and the altitude. And, the charge existence altitude calculation system that executes.
請求項1において、
前記電流波高値をI、前記ステップトリーダの継続時間をTs、前記高度をAlt、傾き係数をa、前記第一帰還雷撃の電荷存在高度をH10とすると、前記第1の演算式は、
10=a×I×10×Ts+Alt
で表され、
前記傾き係数aは、−0.84以上−0.024以下である、電荷存在高度算出システム。
In claim 1,
The current peak value I, Ts the duration of the Sutepputo reader, the altitude Alt, when the slope coefficients a, high charge presence of the first return stroke to H 10, the first arithmetic expression,
H 10 = a × I × 10 5 × Ts + Alt
Represented by
The charge existence altitude calculation system, wherein the inclination coefficient a is −0.84 or more and −0.024 or less.
請求項1又は2において、
前記電荷存在高度演算装置は、さらに、前記算出された第一帰還雷撃の電荷存在高度を用い、前記第一帰還雷撃の電荷存在高度と電荷量変化との関係を示す第2の演算式に基づいて、前記電荷量変化を算出し、出力する、電荷存在高度算出システム。
In claim 1 or 2,
The charge present altitude computation device further first feedback charge exists with a high degree of lightning the calculated, based on a second operation expression showing the relationship between the amount of charge change altitude charges presence of the first return stroke A charge existence altitude calculation system that calculates and outputs the change in the amount of electric charge.
請求項3において、
前記電荷量変化をΔQ、電界変化をΔE、電荷中心と観測点との水平距離をD、前記第一帰還雷撃の電荷存在高度をH10とすると、前記第2の演算式は、
ΔQ=[2π×ε×D×ΔE×{1+(H10/D)3/2]/H10
で表される、電荷存在高度算出システム。
In claim 3,
ΔQ said charge quantity change, the electric field changes Delta] E, when the horizontal distance between the observation point and the charge centers D, and advanced charges presence of the first return stroke to H 10, the second arithmetic expression,
ΔQ = [2π × ε 0 × D 3 × ΔE × {1+ (H 10 / D) 2 } 3/2 ] / H 10
Charge presence altitude calculation system represented by.
の第一帰還雷撃を観測することによって得られるデータに基づいて、前記第一帰還雷撃の電荷存在高度を算出して出力する電荷存在高度算出装置であって、
雷観測装置から、前記第一帰還雷撃の発生場所の緯度及び経度と、前記第一帰還雷撃の電流波高値と、を受信し、雷電界波形記録装置から、前記第一帰還雷撃の発生時間と検知されたプレリミナリブレークダウンパルスの発生時間とから推定された第一帰還雷撃のステップトリーダの継続時間を受信する通信装置と、
電荷存在高度算出プログラムを実行し、前記第一帰還雷撃の電荷存在高度を算出するプロセッサと、を備え、
前記プロセッサは、
地図情報を参照して、前記緯度及び経度から前記第一帰還雷撃の高度を取得する処理と、
前記電流波高値と、前記ステップトリーダの継続時間と、前記高度とから前記第一帰還雷撃の電荷存在高度を算出する第1の演算式に基づいて、前記第一帰還雷撃の電荷存在高度を算出し、出力する処理と、を実行する、電荷存在高度算出装置。
Based on data obtained by observing the first return stroke of lightning, an electric charge present altitude calculation device which calculates and outputs the high charges presence of the first return stroke,
Lightning observation device, and latitude and longitude of place of occurrence of the first return stroke, receive, and current peak value of the first return stroke, the lightning field waveforms recording apparatus, and the occurrence time of the first return stroke A communication device that receives the duration of the step triad of the first return lightning strike estimated from the time of occurrence of the detected preliminary breakdown pulse, and
It is equipped with a processor that executes a charge existence altitude calculation program and calculates the charge existence altitude of the first return lightning stroke.
The processor
The process of acquiring the altitude of the first return lightning stroke from the latitude and longitude with reference to the map information,
Calculating said current peak value, and the duration of the Sutepputo reader, on the basis of the altitude to the first arithmetic expression for calculating the altitude charges presence of the first return stroke, the high charges presence of the first return stroke A charge presence altitude calculation device that executes the processing and output processing.
請求項5において、
前記電流波高値をI、前記ステップトリーダの継続時間をTs、前記高度をAlt、傾き係数をa、前記第一帰還雷撃の電荷存在高度をH10とすると、前記第1の演算式は、
10=a×I×10×Ts+Alt
で表され、
前記傾き係数aは、−0.84以上−0.024以下である、電荷存在高度算出装置。
In claim 5,
The current peak value I, Ts the duration of the Sutepputo reader, the altitude Alt, when the slope coefficients a, high charge presence of the first return stroke to H 10, the first arithmetic expression,
H 10 = a × I × 10 5 × Ts + Alt
Represented by
The charge existence altitude calculation device having the inclination coefficient a of −0.84 or more and −0.024 or less.
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