(57)【要約】【課題】気象データによる観測データを加工することで冬季雷の発生を予測することを目的とする。【解決手段】過去に標定された冬季雷が発生したときのデータを用いて、気象庁が数値予報を行なう時の基データを調査して発雷時のしきい値を設定し、その発雷時刻における気象レーダの観測項目のうちの２ｋｍ，４ｋｍの高度における雲からの反射強度および雲頂高度が発雷時のしきい値内に存在するか否かにより冬季雷の発雷を予測する。【選択図】　　　　図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
過去に標定された冬季雷の雷放電データを用いて冬季雷の発雷を予測する方法であって、
数値気象予報に使用される気象データの組合せと、発雷に至るまでの当該雷雲の観測データとを組み合わせ、発雷現象に最も高い相関を寄与する組合せを見出して発雷予測率を算出することを特徴とする、冬季雷発雷予測方法。
【請求項２】
冬季雷の発雷を予測する方法であって、
過去に標定された冬季雷が発生したときのデータを用いて、気象庁が数値予報を行うときの基データを調査して発雷時のしきい値を設定し、
その発雷時刻における気象レーダの観測項目のうちの所定の複数の高度における雲からのレーダエコー反射強度および雲頂高度が発雷時のしきい値内に存在するか否かにより冬季雷の発雷を予測することを特徴とする、冬季雷発雷予測方法。
【請求項３】
前記気象庁が数値予報を行うときの基データは、所定の緯度および経度で囲まれた領域内の各要素の組合せから構成される気象データであることを特徴とする、請求項１に記載の冬季雷発雷予測方法。
【請求項４】
前記発雷予測は、前記所定の緯度および経度で囲まれた領域内の所定の領域内を領域的許容範囲として定められることを特徴とする、請求項３に記載の冬季雷発雷予測方法。
【請求項５】
前記発雷予測は、所定の時間的許容範囲を有して定められることを特徴とする、請求項３に記載の冬季雷発雷予測方法。
【請求項６】
気象レーダの観測データを用いて冬季雷の発雷を予測する装置であって、
過去に標定された冬季雷が発生したときのデータを記憶するデータベースと、気象庁が数値予報を行うときの基データを調査して発雷時のしきい値を設定し、その発雷時刻における前記気象レーダの観測項目のうちの所定の複数の高度における雲からの反射強度および雲頂高度が発雷時のしきい値内に存在するか否かにより冬季雷の発雷を予測する予測手段とを備えたことを特徴とする、冬季雷発雷予測装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は冬季雷発雷予測方法および予測装置に関し、特に、冬季の日本海沿岸で送電線などの電力設備に落雷するのを予測する冬季雷発雷予測方法および予測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
冬季雷は秋田県から兵庫県において、日本海側の海岸線から３０ｋｍ〜４０ｋｍの沿岸部で１１月頃から翌年の３月頃までに発生するものであるが、夏季雷に比べて発生するメカニズムが完全には解析されておらず、その予測が極めて困難なことが知られている。特に、近畿地方から北陸地方の日本海沿岸には原子力発電所が複数設置されており、そこで発電された電力を京阪神地区に送電するためにいくつかのルートに分かれて超高圧送電線が敷設されている。超高圧送電線には避雷のために高圧鉄塔の頂部に架空地線が敷設されており、架空地線に落雷が発生しても他の電力線に落雷の影響を及ぼさないように落雷対策が施されている。
【０００３】
このような架空地線により夏季雷が発生しても高圧電力線が影響を受けることは少なく、また夏季雷の発生は気象レーダなどにより比較的予測し易く、発生する地域も限られており、落雷の発生が予測される地域の送電ルートを避けて他のルートで送電するように対策が取られる。
【０００４】
これに対して、冬季雷はその発生の予測が困難であり、しかも夏季雷に比較して落雷時に流れる電流も十倍以上の大きさとなることもあり、架空地線に落雷すると架空地線の素線が瞬時に溶断したり、超高圧送電線が２回線多相事故を発生し、多大な被害を受けてしまう。このため、従来より、ＬＬＳ（Ｌｉｇｈｔｎｉｎｇ　Ｌｏｃａｔｉｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍ：落雷のみを検出する装置）を利用したり、冬季雷の発生を予測する方法が検討されているが、未だ十分な予測が行われていないのが実情である。
【０００５】
それゆえに、この発明の主たる目的は、気象レーダによる観測データを加工することで冬季雷の発生を予測し得る冬季雷発雷予測方法および予測装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明は、過去に標定された冬季雷の雷放電データを用いて冬季雷の発雷を予測する方法であって、数値気象予報に使用される気象データの組合せと、発雷に至るまでの当該雷雲の観測データとを組み合わせ、発雷現象に最も高い相関を寄与する組合せを見出して発雷予測率を算出することを特徴とする。
【０００７】
他の発明は、冬季雷の発雷を予測する方法であって、過去に標定された冬季雷が発生したときのデータを用いて、気象庁が数値予報を行うときの基データを調査して発雷時のしきい値を設定し、その発雷時刻における気象レーダの観測項目のうちの所定の複数高度における雲からの反射強度および雲頂高度が発雷時のしきい値内に存在するか否かにより冬季雷の発雷を予測することを特徴とする。
【０００８】
また、気象庁が数値予報を行うときの基データは、所定の緯度および経度で囲まれた領域内の各要素の組み合わせから構成される気象データであることを特徴とする。
【０００９】
また、発雷予測は所定の緯度および経度で囲まれた領域内の所定の領域内を領域的許容範囲として定められることを特徴とする。
【００１０】
また、発雷予測は所定の時間的許容範囲を有して定められることを特徴とする。
【００１１】
さらに、他の発明は、気象レーダの観測データを用いて冬季雷の発雷を予測する装置であって、過去に標定された冬季雷が発生したときのデータを記憶するデータベースと、気象庁が数値予報を行うときの基データを調査して発雷時のしきい値を設定し、その発雷時刻における前記気象レーダの観測項目のうちの所定の複数高度における雲からの反射強度および雲頂高度が発雷時のしきい値内に存在するか否かにより冬季雷の発雷を予測する予測手段とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１はこの発明の実施形態に用いられる発雷予測領域の位置図である。図１に示した位置図は近畿地方北部および北陸地方の若狭湾沿岸地域を中心とした北緯３５度００分〜３６度１２分，経度東経１３４度４５分〜１３６度４５分で囲まれた領域を示しており、矩形の１２のメッシュ領域が予測領域であり、破線の円はその中心点Ａに設置されている気象用レーダの観測領域を示している。この気象レーダは、関西電力が日本海側の気象観測を目的として設置したレーダである。
【００１３】
図１に示した１２のメッシュ領域はそれぞれの一辺が４０ｋｍの領域であり、各領域内の数値気象データが気象庁Ｇ．Ｐ．Ｖ（Ｇｒｉｄ　Ｐｏｉｎｔ　Ｖａｌｕｅ）データとして提供される。このデータは気象庁が気象予報を行う場合に用いる数値気象データである。数値気象データは、世界各国の主立った気象観測機関が、世界標準時で午前０時と午後０時の一日に２回、高層気象データを含む観測を実施し、そのデータをアメリカのＷ．Ｍ．Ｏ（世界気象機関：Ｗｏｒｌｄ　Ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌ　Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ）に集めて、スーパーコンピュータで計算し、各国へ数値気象データとして配信している。
【００１４】
日本では、その２回の数値データを基に、さらにスーパーコンピュータで３，６，９，１２時間先までの数値予報を計算し日本特有の地形的特色を加えて、各気象官署へ配信している。
【００１５】
また、図１の斜線で囲まれた矩形の範囲は、２７．５ｋｍ四方の予測範囲であり、この発明によって冬季雷の起こると予測される範囲の一例である。
【００１６】
図２は図１の１２のメッシュ領域における数値気象データ（Ｇ．Ｐ．Ｖ．）の一例を示す。この図２には１２のメッシュ領域における地上気温，９２５ｈＰａ（ヘクトパスカル），５００ｈＰａ，地上−５００ｈＰａ気温差，地上−７００ｈＰａ気温差，９２５ｈＰａ−７００ｈＰａ気温差，８５０ｈＰａ−７００ｈＰａ２２気温差，地上風向風速，９２５ｈＰａ風向風速，８５０ｈＰａ風向風速，５００ｈＰａ，９２５ｈＰａ−地上鉛直シア，８５０ｈＰａ−地上鉛直シア，５００ｈＰａ−地上鉛直シア，７００−８５０ｈＰａ鉛直シア，８５０ｈＰａ高度，８５０ｈＰａ相対湿度，７００ｈＰａ相対湿度，５００−９２５ｈＰａ相当温位差，７００−９２５ｈＰａ相当温位差，７００−８５０ｈＰａ相当温位差，下層雲量の２２の気象要素が列記されている。ここで鉛直シアとは、上空の風のベクトルと地上付近の風のベクトルが大きく違っているときシアが大きいという。温位は大気の不安定さを示す指標である。
【００１７】
図３は気象レーダから出力されるレーダ要素の階級区分を示す図である。この階級要素には、ＣＡＰＰＩ−Ｌ，ＣＡＰＰＩ−Ｍおよび雲頂高度の３要素が含まれている。ＣＡＰＰＩ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ　Ａｌｔｉｔｕｄｅ　ＰＰＩ（Ｐｌａｎ　Ｐｏｓｉｔｉｏｎ　Ｉｎｄｉｃａｔｉｏｒ））−Ｌは、高度２ｋｍでのレーダエコー反射強度であり、ＣＡＰＰＩ−Ｍは高度４ｋｍでのレーダエコー反射強度であり、雲頂高度は雷雲の最大高度である。
【００１８】
気象レーダで雷雲を探索するときは、最初にＣＡＰＰＩ−Ｌにより高度２ｋｍの比較的低い雷雲を探索し、次いでＣＡＰＰＩ−Ｍにより高度４ｋｍの比較的高い雷雲を探索し、雲頂高度により雷雲の最大高度を探索することにより発雷の予測が行なわれる。
【００１９】
図３にはレーダ要素として階級１〜４の例が示されているが、階級の区切り方によって発電ポテンシャルの値が変化する。階級幅を大きくすると発雷率は平均的なものになりやすく、階級幅を小さくすれば階級内のデータ数が少なくなり、信頼性の問題が出る可能性がある。特に、複数のレーダ要素を組み合わせる関係から階級幅が小さくなりすぎないよう考慮される。最大３種類のレーダ要素を使用することから階級の数は３程度を目安として設定され、図１の１２のメッシュ領域で共通とされる。
【００２０】
さらに、この発明では、発雷に対する気象ポテンシャルが利用される。これは過去の冬季間に、雷放電点位置標定システム（商品名：ＳＡＦＩＲ）で測定された発雷（雲放電，落雷）現象が発生したときの気象要素の組み合わせである。
【００２１】
図４はこの発明を実施するための装置のブロック図である。図４において、コンピュータ１には、気象庁からのＧ．Ｐ．Ｖデータと、気象レーダからのデータが与えられる。データベース２には上記ＳＡＦＩＲによって測定された過去に発雷現象が発生したときの気象要素の組合せが蓄積されていて、その蓄積された気象要素の組合せがコンピュータ１に与えられる。コンピュータ１は後述の図５に示すフローチャートに基づくソフト処理により発雷予測を行い、たとえば２時間後までの発雷予測率を計算してディスプレイ３に表示する。
【００２２】
図５はこの発明の実施形態の具体的な動作を説明するためのフローチャートである。
【００２３】
次に、図１〜図５を参照して、この発明の一実施形態の動作について説明する。図５において、ステップＳＰ（図示ではＳＰと略称する）１において、図２に示した気象庁からのＧ．Ｐ．Ｖデータがコンピュータ１に入力されるとともに、ステップＳＰ２において図３に示した気象レーダからのレーダ要素の階級区分データが常時入力されている。
【００２４】
ステップＳＰ３において、コンピュータ１はデータベース２に蓄積されているＳＡＦＩＲによって測定された過去に発雷現象が発生したときの気象要素の組合せに基づいて発雷に対する気象ポテンシャルを計算する。具体的には、図１に示した１２のメッシュ領域で構成される予測領域内において、気象要素の組み合わせを設定する。気象要素は高度別の気圧，気温，相対湿度，相当音位，上昇流，雲量および風向，風速である。これらの気象要素の組み合わせに基づいて、図２に示す気象庁からのＧ．Ｐ．Ｖで示される各メッシュ領域気象要素が過去の事例で冬季雷の発生する気象条件を満たしているか否かを判断して、しきい値を設定する。たとえば、晴天のときには雷が発生することは明らかにあり得ないので、そのような気象データを判断の対象から削除する。
【００２５】
コンピュータ１は各メッシュ領域のそれぞれについて発雷ポテンシャルの計算を行い、ステップＳＰ４において発雷の可能性を判断すると、ステップＳＰ５において、Ｇ．Ｐ．Ｖデータが示すどのような気象条件の組み合わせのときに雷雲が発生し、なおかつそのときに気象レーダのＣＡＰＰＩ−Ｌ，ＣＡＰＰＩ−Ｍ，雲頂高度がどのような値を示したのかの組合せを基にして、実際の雲が発達してどのように移動するか、あるいは衰弱するかを計算する。すなわち、気象レーダによる高度２ｋｍにおけるエコー強度，高度４ｋｍにおけるエコー強度および雲頂高度が発雷時の各しきい値内に存在するかに基づいて雷雲の移動・発達を計算する。
【００２６】
ステップＳＰ６において２時間後までの予想降水強度図を作成する。これはステップＳＰ５で計算された雷雲の移動量および発達量に基づいて降水強度を計測でき、図面に表される。ステップＳＰ７において発雷雲を推定する。すなわち、気象レーダから与えられる現在の気象データがＳＡＦＩＲから与えられる過去の冬季雷の生じた気象条件と類似していればＳＰ５，ＳＰ６から計算された雷雲の予測結果とあわせて落雷の危険性があると推定する。そして、ステップＳＰ８において気象レーダからの雲からのエコー強度および雲頂高度に基づいて、２時間後までの発雷予測率を計算する。
【００２７】
ステップＳＰ９〜１７において、４５分まで，６０分後，９０分後，１２０分後のそれぞれについて時間・距離の許容範囲を加味し、それぞれの結果をディスプレイ３に表示する。これらの時間は必要に応じて選択される。ただし、４５分を選択した場合には現時点の気象からの変化が少ないと考えられるので時間・距離の許容範囲が小さく、１２０分を選択した場合には変化が大きいと考えられるので時間・距離の許容範囲が大きく設定される。
【００２８】
図６はこの発明の実施形態の発雷予測手法による観測範囲と予測事例である。
この発明の実施形態による定量的発雷予測率の計算は、図６に示すように、予測範囲は図１に示した１２のメッシュエリア内の北緯３５度００分〜３６度１２分，経度東経１３４度４５分〜１３６度４５分で囲まれた領域内であり、予測時間を６０分先とした場合には時間的許容範囲は１５分，領域的許容範囲は２７．５ｋｍ四法の領域内であり、予測表示方法として出現時間確率（％）が選ばれている。
【００２９】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００３０】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、過去に標定された冬季雷が発生したときのデータを用いて、気象庁が数値予報を行うときの基データを調査して発雷時のしきい値を設定し、その発雷時刻における気象レーダの観測項目のうちの所定の高度における雲からの反射強度および雲頂高度が発雷時のしきい値内に存在するか否かにより冬季雷の発雷を予測することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に用いられる発雷予測領域の位置図である。
【図２】図１の１２のメッシュ領域における数値気象データの一例を示すである。
【図３】レーダ要素として階級１〜４の例を示す図である。
【図４】この発明を実施するための装置のブロック図である。
【図５】この発明の具体的な動作を説明するためのフローチャートである。
【図６】この発明の実施形態の発雷予測手法による観測範囲と予測事例である。
【符号の説明】
１　コンピュータ、２　データベース、３　ディスプレイ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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