地磁気観測所テクニカルレポート 第17巻第 1 号 1-24頁 令和 4 年 3 月
Technical Report of the Kakioka Magnetic Observatory Vol.17, No.1, pp.1-24, March 2022

地磁気観測所における大気電場と雷雲との関連の調査−降雹 4 事例（2012/5/6，2014/4/4，2017/6/16，2018/5/24）−
熊本真理子
地磁気観測所観測課
2021年11月 2 日受領，2022年 3 月 9 日受理，2022年 3 月22日刊行

要旨

地磁気観測所（茨城県石岡市柿岡）では構内で 4 件（2012年 5 月 6 日，2014年 4 月 4 日，2017年
6 月16日，2018年 5 月24日），降雹が見られた．地磁気観測所で常時観測していた大気電場のデー
タの時間変化と，気象庁の 3 次元レーダーや成田，羽田両国際空港設置のドップラーレーダーのデータの時間変化や降水量の関係から，雷雲の構造との関連について調査を行った．大気電場の変動の主な特徴は以下である．
1 ）降雹発生前 5 ～10分前に，中層に53dBz 以上の領域（雹域コアと想定）が近づくと大気電場は大きく正（＋）の極大に急変した．
2 ）雹域コアの降下時に，大気電場が負（－）側に変動し極小となり，直後に降雹が発生した．
3 ）降雹の発生時には，大気電場は 0 付近で変動が見られた．
4 ）降水が止むと，大気電場は負（－）の極小となり，エコー通過後，寒気移流時に大気電場は正（＋）の極大に変化した．
レーダーエコーの監視と共に，大気電場の変化をモニターすることによって， 1 ）， 2 ）， 3 ）の変化から雹域コアの到来を探知し，降雹の発生を直前に知ることに繋がるのではないかと考える．
また，2020年の 4 ～10月の大気電場の変動が顕著な事例から，短時間降水が最大となる時には，大気電場が負（－）の極小になる場合と 0 付近で変動する場合があった．前者はウォームレインで，
後者は上空で霰や雹を伴う降水と考えられる．短時間降水が最大となる時に，大気電場が正（＋）の電荷となる事例は 1 例のみであった．2017年～2019年の 4 ～10月について，大気電場の顕著な事例を調べたところ，2020年と同様な傾向であった．

1 ．はじめに発達した積乱雲によって，短時間強雨や落雷，突風，降雹を伴うダウンバーストや竜巻などの顕著現象が， 5 ～数10分程度の短時間に数100m ～数 km
程度の狭い領域で発生する．時には人的被害，家屋や車両の損壊，果樹の損傷，農作物への被害など様々な被害を伴うことがある．
筆者は，1996年 7 月15日16時前につくば市でダウ
ンバーストに遭遇した．真夏の晴れた日にこれまで出会ったことがないような真っ黒い雷雲がやってきて，わずか 5 ～10分，横殴りの風と土砂降りの雨に見舞われ，まるで突然，台風の真っただ中に入ったようだった．事前に到来の惧れを知ることなく，突然，短時間強雨や突風に遭遇することは恐怖だった．
この雷雲は約 1 時間前の15時頃，下館市でダウン©2022 Kakioka Magnetic Observatory, Japan Meteorological Agency

バーストを発生させ，JR 鬼怒川鉄橋の風速計は46ⅿ /s の瞬間風速を観測しており，死者 1 人，負傷者19人などの被害があった（中村・森（1999））．事
前にシビアストームの到来を知らないことは，屋外では危険である．逆に，事前に到来を知ることによって，わずか数分間屋内にいれば，少なくとも人的被害を防げることは多いのではないだろうか．
降雹は局所的に発生するため，現在の地上気象観
測網で降雹や降雹による被害の実態をとらえた事例は少ないが，最近は様々な研究がなされている．レー
ダーやドップラーレーダーの積乱雲の 3 次元構造から，上空の雹域コアや降水コアの形成から落下に至るシステムが解析され（Browning and Foote（1976）；
楠（1999）；中村・森（1999）；森・高谷（2004）；出世・坪木（2006）；山下（2007）；石原（2012）；林ほ

2

熊本真理子

か（2015）），最近では，フェーズドアレイレーダーにより雹域コアや降水コアの詳細な 3 次元構造が観測されている（足立（2019））．また，スーパーセル
によって雹が形成される場合は，進行方向前面にヴォールト（上昇流域）があり，雨が降らないとこ
ろに，突然の降雹や短時間強雨，ダウンバーストなどが発生するため，屋外で活動中の時など事前の退避が重要である．
しかしながら，不規則な形状の雹に関する報告はほとんど見られず（平野（1927）），雹形成に至るシ
ステムの報告はされていない．近年 SNS などで数々の雹の写真が掲載され，それらは球状の雹が多いが，時折，多様で不規則な形状の雹の写真も見られる．
そこで，降雹 3 事例（2014/ 4 / 4 を除く）について，
ドップラーレーダーの鉛直構造の解析を行い，球状な雹と不規則な雹では，雹形成に至るシステムが異なることがわかった（熊本（2022））．
一方，雷雲の接近・通過時には，地表付近の大気電場の変動は W 型（＋－＋－＋）の特徴的な変化が見られることが，これまで報告されており（Simpson
and Scrase（1937）；畠山・久保（1946）；今道・菊池（1950）；Kuettner（1950）；畠山（1970）；北川（1996）；
Rakov and Uman（2005）；Toya and Tsunomura（2008）；高橋（2009）），降雹時の事例は少ないが，大気電場の変動も W 型であることが報告されている（道本ほか（1996）；Fujiwara et al.（2021））．
大気電場を常時測定していた地磁気観測所（茨城県石岡市柿岡）では，2012年～2021年 2 月の10年で4 例，構内で降雹が見られた．このうち，降雹時刻が明らかな 3 例（2014/ 4 / 4 を除く）について，気象庁の 3 次元レーダーデータや成田，羽田両国際空港設置のドップラーレーダーデータの時間変化と地表付近の大気電場の変化，および降水量（アメダス柿岡）の関係から，降雹直前から降雹に至る雷雲の鉛直構造の変化を主として，調査を行った．雷雲の接近に伴って，上層雲や中層雲が近づいてくると，
大気電場は＋や－の変動が見られ，降雹直前に上空に雹域がかかってくると，大気電場が＋から－に急減し，降雹時には 0 付近で変動が見られることがわかった（熊本（2022））．
本報告では，雷雲の水平構造の高度別時間変化と大気電場の変化について，降雹の前後における雷雲の構造と詳細な関係を調査した．また，2017年～
2020年の 4 ～10月について，短時間強雨と大気電場の関係について，調査を実施した．大気電場が大きく変化する時に，短時間強雨となるか，雨が降らな
いか，降雹となるかならないか，その違いについて調べた．以下，報告する．

2 ．降雹 4 事例の概要
図 1 に地形図と降雹 4 事例のレーダーエコーと竜巻の経路，図 2 に空中電気室（水滴集電器）とフィールドミル（テラテクニカ製 EF-308），図 3 に構内の機器の配置図と降雹が見られた地点，表 1 に降雹 4
事例の状況及び図 4 に雹の写真と気象状況を示す．
2012年 5 月 6 日を事例①，2014年 4 月 4 日を事例②，2017年 6 月16日を事例③，2018年 5 月24日を事例④と記す．図 1 のように事例③と事例④の積乱雲は，栃木県・茨城県県境の雨巻山付近から加波山方面を経て発達し，同じような経路を通ってほぼ同じ
時刻07UTC（以下，UT と記す）過ぎに地磁気観測所で降雹があった．事例②は加波山の北側で発生し，
事例③，④と同じ経路であった．事例③と同日，八王子駅周辺でも降雹2cm が発生し，ドップラーレー
ダーにより解析されている（石原（2020））．どちらも西側に南北走向の山があり，雹を伴う雷雲の発達

雨巻山

③

④
➁

吾国山

加波山
筑波山

＋

①

図 1 事例①～④の経路と地形図（地理院地図）．事例①
図10335-0353UT 竜巻の経路と0351UT 北条の竜巻被害地点（○）（気象研究所 2012），事例②～④レー
ダーエコーの経路．●：地磁気観測所，◎：事例①0415UT 笠間市降雹を確認した地点 右上図＋：地磁気観測所，○：八王子駅（③降雹2cm（石原（2020））．

図2

空中電気室（水滴集電器）とフィールドミル．

地磁気観測所における大気電場と雷雲との関連の調査において，地形の影響が推察される．事例①の経路はこれらと直交する方向であった．
図 3 のように，大気電場はアメダス柿岡から約100 ⅿ南西にある水滴集電器（空中電気室：センサーの設置高は地表面から約2.5 ⅿ）で，地表面付近か
ら垂直方向の電場（静穏時は正電荷で約100V/m）を観測していた．フィールドミルは感度補正などを実施していないデジット値のため，絶対値として使用できないが，水滴集電器の正負の極性の変化を確認するなど参考資料として使用した．当時，地電流観測を実施しており，付近で雷鳴があり落雷のおそれがあるときには，機器の保護のため地電流観測を停①2012/5/6
・アメダス－降雹地点 145m
・空電室－降雹地点 234m

①2012/5/6
降雹③2017/6/16 ，④2018/5/24
・アメダス－降雹地点
観測課事務室a 北側
27m
観測課・技術課事務室ab 南側 38m
・空電室－アメダス 95m

234m

145m

a

b

アメダス
95m ③2017/6/16④2018/5/24
降雹

空電室

30m

図3

構内配置図（地理院地図より）．空中電気室（空電室），
アメダス，事例①，③，④の降雹を確認した地点と
距離
表1

事

日付

例

発生時刻

継続

［UT］

時間

雹の

雹の形状

最大

大きさ

3

止し遮断していた．そのような時は必ず，大気電場の変動は大きい．
事例①：2012年 5 月 6 日0335-53UT につくば市で竜巻が発生し，0351UT 頃北条では竜巻による人的被害や家屋の甚大な被害が発生し，スーパーセルであったことが報告されている（気象研究所（2012））.
この 2 分後，0353UT に地磁気観測所の構内宿舎付
近にて，雹（球状，3cm）が雨と共に降っている動画が記録されていた．写真は動画から静止画に取り出したものである（図 4 ①左）．アメダス柿岡での雨量はわずか0.5mm であった．雨量計と降雹の見られた地点の距離は145 ⅿで，雨量計は南西に位置する（図 3 ）．この22分後の0415UT 頃，笠間市で
雹（球状，5cm）が降り，職員によって写真が撮影されていた（図 4 ①右）．芝生の上に落ちたものを，
降雹の合間に一番形のいいものを採取した．直径 5～10mm 位の粒が集まって直径5cm の球体となっていたとのことである．
事 例 ②：2014 年 4 月 4 日 に つ い て， 観 測 課の 記 録 を 調 べ る と， 雹（0.6cm）の 写 真 が あ り，
0831,32,33UT に 3 枚の写真が屋外で撮影されていた．そのうち 1 枚は大きさがわかり，0.6cm の雹であった（図 4 ②）．降雹の時刻は0830UT 頃と推察される．
事例③：2017年 6 月16日0640UT 頃，地磁気観測所の観測課事務室（図 3 の③・④降雹が見られた地点）では，北側の山々の方から雷鳴が聞こえてきた．0707UT より少し前から雨が降り始め，0707UT
頃，雨に混じって霰（大きさ5mm 未満）が降り出した．米粒のような丸みを帯びた楕円形で，半透明

降雹 4 事例．

雹の特徴

降雹の発生地点（地磁気観測所又は職員が写真撮影）

アメダス

降水量

との距離[m]

[mm]

最大降水
強度

備考（大きさは雹）[mm/h]

・【 】笠間市・0415UT水戸2.8cm＊3，0450①

2012/5/6

0353

不明

球状

3cm

3cm

【5cm】

不透明の球状構内宿舎周辺
【笠間市】

145

6.5

32.7

55UT盛岡0.5cm＊3【NE13km】 (0.5)＊1 (0.5)＊1 ・0335-0353UT竜巻,0351UT北条の竜巻被害（気象研究所 2012）
・竜巻発生前 つくば市 雹＊2②

2014/4/4

0831-33
撮影

不明

三角錐

0.6cm

不明

不透明と透明不透明の球状が③

2017/6/16

0710-20

10分

球状

1-2cm

2cm

透明な氷で覆われて
いる

構内

不明

観測課・技術課

17

事務室周辺

38

観測課・技術課

17

事務室周辺

38

5.5

36

(--)＊1(--)＊119.072

起状のものもあり
2018/5/24

0717-21

4分 不規則な形状 1-2cm

4cm

様々、透明と不透明の層が重り中心部分
が透明なものもある

＊1

2

3

降雹発生時の降水量と最大降水強度，＊ SNS，＊ 地上気象観測日表

・東京都内 局地的に雹
・0620UT頃 さいたま市桜 突風
・0707UT雨と霰( 0.5cm未満)、降雹時は雨まじり・0434UT 宇都宮2㎝＊3

透明な部分が多く突④

・0535UT 宇都宮0.5cm

・雨まじり
3.5

85.7

・0430UT頃八王子駅周辺
雹（2㎝余り）(石原 2020)

大粒の

4

熊本真理子

と透明な部分があった（図 4 ③）．やがて，0710UT
頃，土砂降りの雨となり，大きさ1cm の丸い氷の粒，雹が混じり始めた．雹の多くは中が不透明で，外側が透明の 2 層構造，球形が多いが，一部は変形していた．不透明な部分は数 mm 程度の小さな不透明の霰がまとまって，金平糖のようなものもあった．0720UT 頃，地面に落ちた雹のうち，大きいものを拾って計測し，冷凍庫へ保管した．最大で大きさ2cm，1cm 前後が多かった（図 4 ③）．雷雲の構造は中層で反時計回りの回転が見られ，ドーナツ状の WER（Weak Echo Region ）があり，下層で収束，上層で発散があり，スーパーセルの形状であった（熊本（2022））．
事例④：2018年 5 月24日0650UT 以前に，北西方向の山々の方から雷鳴が聞こえてきた．雷雲は次第に近づいてきて，LIDEN によると0700UT に地磁気観測所付近で雲間放電があり，0710UT には6km 東で対地放電があった（熊本（2022））．0717UT に大きさ0.6cm 位の雹が雨と共に降り始め，0719UT には大きさ2-3cm，最大4cm のいろいろな形（突起がついているような形状もあり）の雹（図 4 ④）が降った．中が不透明なものが多いが，透明なものもあった．0721UT には雨のみとなった．雷雲通過後，南東方向に虹が出ていた．上空に寒気が入り晴れ間が①2012/5/6

出てきたためである．わずか 4 分間の降雹であった．
3 ．気象状況
図 4 に気象状況を示す．300hPa の高層天気図では，事例①～④では上空に－45 ℃の寒気移流があり，衛星の水蒸気画像では関東地方の南まで，乾いた空気が入り込んでいた（熊本（2022））．地上天気
図では事例①，②，④では寒気に伴う低気圧が入ってきており，事例②では寒冷前線の通過後，寒気が入ってきている．つくばの高層断面図から，中層には乾燥した寒気が入っており，不安定度の指数である CAPE は事例①，③の順で約500，300J/Kg と大きく不安定で，事例②，④で 0 近くと小さい．ホド
グラフから，下層は事例②，③，④では東風成分があり（事例②では降雹時刻0830UT 頃，東風），上空
では強い南西風で鉛直シアーが大きい．事例③は下層では南風で，図 5 - 3（g）のアメダスの風と気温の分布から，地磁気観測所の南側と北側で温度傾度が大きかった．地上付近の温度分布は事例①，③，④では地磁気観測所の北東側に寒気移流があり，事例③で特に顕著で，地磁気観測所付近では，北西から南東方向に温度傾度が大きく，事例②では温度差が小さいが，同様に温度傾度があった（図 5 - 2（g））．
北側から寒気移流があるとき，図 1 より筑波山系の③2017/6/16②2014/4/4④2018/5/24

5cm
1cm

1cm

3cm
・0353UT 最大3㎝ 構内宿舎2cm
・0415UT 5㎝
笠間市（NE13km）

・雹 水戸（2.8cm）、盛岡（0.5cm）
・0345UT頃 北条竜巻など
・北条竜巻発生前 つくば市 雹・ 0833UT撮影 0.6㎝
（0830UT頃と推測）

・0535U 宇都宮雹0.5cm
・東京都内 局地的にひょう・0630UT頃 さいたま市桜 突風

・0710-20UT 1㎝（最大2㎝）土砂降りに混じる・0434UT 宇都宮 雹（2㎝）300hPa高層天気図（00UT）

CAPE
508.9

図4

CAPE
2.9

・0717-21UT 1-2㎝（最大4㎝） 雨に混じる
・0430UT頃八王子駅周辺 大粒の雹（2㎝余り）（06UT）（06UT）

地上天気図（00UT）

2cm・0707UT
降り始め 霰
0.5cm未満（06UT）
CAPE
269.5

4 事例の雹の写真と高層天気図（00UT）と地上天気図および高層断面図（館野）．

CAPE
0.0

地磁気観測所における大気電場と雷雲との関連の調査(a)0350UT

0340UT

0330UT

5
0410UT

0400UT

0420UT

✕

(b)
✕

✕

✕

✕

✕

✕

✕

✕

0411UT

0416UT

✕

✕

✕

✕

(ｃ)

(d)
5cm

(e)

0331UT

0336UT

0348UT

0342UT

0353UT

0359UT

0405UT(f)(g)

図5-1 事例①2012年 5 月 6 日の降雹事例の成田ドップラーレーダーエコーと雷と気象データ．（a）レーダーエコー頂高度，（b）－10 ℃面40dBz 以上（高度約4km），（c）成田ドップラーレーダー反射強度（仰角6.8度；高度約6km），（d）仰角4.3度：
高度約4km，（e）仰角0.7度：高度約1km，（f）雨量（10分値），（g）アメダスの気温と風  中心は地磁気観測所，×は笠間市．
円は半径10km と20km．時系列は左から右に進む．左上の地図は標高図．
0750UT

0820UT

0810UT

0800UT(a)

0840UT

0830UT(b)(ｃ)

0753UT

0758UT

0804UT

0810UT

0816UT

0821UT

0827UT

0833UT

0838UT

(d)

(e)

(f)

(g)

図5-2 事例②2014年 4 月 4 日の降雹事例の成田ドップラーレーダーエコーと雷と気象データ．（a）レーダーエコー頂高度，（b）－10 ℃面40dBz 以上（高度約6km），（c）成田ドップラーレーダー反射強度（仰角5.4度；高度約5km），（d）仰角3.4度：
高度約3km，（e）仰角2.1度：高度約2km，（f）雨量（10分値），（g）アメダスの気温と風．
中心は地磁気観測所．円は半径10km と20km．時系列は左から右に進む．左上の地図は標高図．

6

熊本真理子

(a)

0640UT

0630UT

0710UT

0700UT

0650UT(b)(ｃ)

0635UT

0630UT

0640UT

0650UT

0645UT

0705UT

0700UT

0655UT

0710UT

(d)

(e)

(f)

(g)

図5-3 事例③2017年 6 月16日の降雹事例の成田ドップラーレーダーエコーと雷と気象データ．
（a）レーダーエコー頂高度，（b）－10 ℃面40dBz 以上（高度約6km），成田ドップラーレーダー反射強度（（c）仰角6.9度：高度約7km，（d）仰角5.1度：高度約5km，（e）仰角1.1度：高度約1km），（f）雨量（10分値），（g）アメダスの気温と風．
中心は地磁気観測所．円は半径10km と20km．時系列は左から右に進む．左上の地図は標高図．
0720UT

0750UT

0740UT

0730UT(a)(b)(ｃ) 0715UT

0720UT

0725UT

0730UT

0735UT

0740UT

(d)

(e)

(f)

(g)

図5-3（続き）．

0745UT

0750UT

0800UT地磁気観測所における大気電場と雷雲との関連の調査(a)0630UT

0650UT

0640UT

7

0700UT

0710UT(b)(ｃ)

0635UT

0630UT

0640UT

0645UT

0650UT

0655UT

0700UT

0755UT

0800UT

(d)

(e)

(f)

(g)

図5-4 事例④2018年 5 月24日の降雹事例の成田ドップラーレーダーエコーと雷と気象データ．
（a）レーダーエコー頂高度，（b）－10 ℃面40dBz 以上（高度約5km），（c）成田ドップラーレーダー反射強度（仰角5.1度：高度5km），（d）仰角3.8度：高度4km，（e）仰角1.1度：高度1km，（f）雨量（10分値），（g）アメダスの気温と風．
中心は地磁気観測所．円は半径10km と20km．時系列は左から右に進む．左上の地図は標高図．
0720UT(a)

山々が寒気を遮り，八郷盆地で温度傾度が大きくなったと推察する．また，事例①では南風の暖気移流が強いときに，筑波山系の地形によって遮られ，東西方向に温度傾度が大きくなったと推察する．

0730UT(b)(ｃ)

0715UT

0720UT

0725UT

0730UT

4 ．ドップラーレーダーの時間変化と大気電場
レ ー ダ ー エ コ ー に よ る 雹 の 目 安 と し て， 1 ）反 射 強 度 45dBz 以 上 で あ る こ と（Waldvogel etal.（1979））， 2 ）被害の発生した降雹では反射強度
55dBz 以 上 で あ っ た こ と（ 森・ 高 谷（2004））を 参考とした．また，Vild（Vertically Integrated Liquid
Water density：鉛直積算降水量密度）が 3 ）1.0g/m3

(d)

(e)

(f)

(g)

図5-4（続き）．

以上であることが15mm 以上の降雹の必要条件であること（吉田ほか（2006））， 4 ）3.5g/m3が暖候期の雹判別の閾値であることや， 5 ）top（頂高度）8kmが適当である（内田ほか（2010）），とされていることから，これらを雹域判定の参考とした．
図17のように大気電場の急な変化が顕著であるが，柿岡に降水がなく，付近で降水が観測されたことがあったことから，雷雲の水平構造の高度別時間変化を調べた．成田や羽田のドップラーレーダーによる4-6分毎の上層，中層，下層に相当する仰角のPPI（Plan Position Indicator）を図 5 - 1 ～ 4 に示す．

8

熊本真理子

図 6 に 4 事例の大気電場（水滴集電器とフィールドミル）と降水量および降水強度（ 1 分）を示す．
事例①では，図 6 より大気電場は0325-30UT にかけて大きくなり正（＋）の極大となった時，図 5 - 1
より上層のエコーが接近し，地磁気観測所の真上にかかってきていた．その後0335UT にかけて大気電場は減少し，負（－）の極小に急変しているが，この時上層のエコーは33dBz 以上が接近し中層にエコーがかかり始めている．0345UT に大気電場が正（＋）の極大に転じた頃，図 5 - 1 の0348-53UT では
上層～中層に赤い領域53dBz 以上（雹域と想定）が真上にかかり，下層の53dBz 以上の領域は地磁気観測所のやや北側を通過した．0350UT に大気電場が急減したが，0342-48UT にかけて上層～中層の53dBz 以上の領域が減少し，下層の同領域の中頃で増加し前方に張り出していることから，地磁気観測所の南西5km 付近で降水があったと推察される．このあたりに雨量の観測点はなく不明である．
その後，0353UT に大気電場は 0 付近で変動が見られ，この頃，降雹があり，柿岡では0.5mm の降水が記録されている．同時刻のエコーでは上層～中層の53dBz 以上の領域が真上にかかってきており減少
し，下層では53dBz 以上の領域の西側が減少し，－
10 ℃面高度では0350-0400UT にかけて53dBz 以上の領域が地磁気観測所付近で減少し，地磁気観測所の降雹はその一部と考えられる．図 5 - 1 の0411-16UTにかけて，笠間付近では上層や中層の53dBz 以上の領域が北東進し，後面ではエコーがくさび状にくび②2014/4/4(a)400000ef208 [digit]

300000200000100000①2012/5/6

0-100000 6

7

8

7

8

7

8

-200000-300000(b)-400000-500000(b)

3000

pm_org [V/m]

2000
1000
0
-1000 6

(c)

-2000
-3000
-4000

(c)

1

降水量 [mm]

0.5
0

6

(d)

50

(d)

H推

降水強度 [mm/h]

40
30
20
10
0

6

3

4

5

６

6［UT］

③2017/6/16
(a)

(b)

(b)

(c)

(c)

(d)

(d)

図6

７

8

［UT］

8

９［UT］

8

９［UT］

④2018/5/24

(a)

６

7

７

8

［UT］

６

７

降雹 4 事例の大気電場（（a）フィールドミルと（b）水滴集電器）と（c）降水量および（d）降水強度（ 1 分値）．事例③
2017/ 6 /16 0646－47UT，事例④2018/ 5 /24 0701UT 作業欠測 大気電場の水滴集電器の分値は参考値（確定値はオリジナルデータに平面較正1.3補正）．
「H」と赤線は，降雹の発生した時刻を示す．事例②は推測であるため，点線で示す．
事例①は，降水があった時刻を示す．

地磁気観測所における大気電場と雷雲との関連の調査れており，0415UT に付近で5cm の降雹があったことから，降雹と共に後面から中層の乾いた空気の流入があったのではないかと推察される．
事例②では，図 6 より0620-30UT に大気電場が負（－）の極小に急変しているが，この頃，地磁気観測所付近の上層～中層にエコーがかかってきていた．その後，南西方向から北東方向に連なって，盛衰を繰り返しながら広がった．大気電場は±の脈動がみられ数分の短い周期で変動していた．0800UTに正（＋）の極大になり，0810UT に急変して負（－）の極小になったが，図 5 - 2 より0800UT に下層ではエコーが通過しており，地上付近では北東から寒気の流入が見られ，上空からの寒気が移流したものと推察される．
その後，0815UT に大気電場が正（＋）の極大とな っ た が， こ れ は， そ れ ま で と は 別 に，0804UTに 加 波 山 方 面 に エ コ ー が 発 生 し， 発 達 し な が ら
0820UT に上層～中層のエコーが北西5km 以内に近づいてきたことに対応している．0827UT に大気電場は急減し 0 付近であるが，この頃エコーは0830UT に上層～下層ともに小さくなりながら地磁気観測所付近にかかっており，降雹があった．アメダス柿岡では降水が観測されていないが，地磁気観測所の北側の瓦会で2.0mm，0840UT に近くの八郷町柿岡で1.0mm 観測されている．0830UT に大気電場は負（－）の極小であるが，この頃エコーは通過しており，降雹とともに上空の空気の降下があったと推察される．
事例③では，図 6 から0630-45UT に大気電場が正（＋）の極大に上がったが，図 5 - 3 より0635UTに上層のエコーが5km 以内にかかり，0640UT には 中 層 で5km 付 近，0645UT に は 中 層 で28Bz 以
上のエコーが地磁気観測所の真上にかかってきていた．0655UT には大気電場は負（－）極小に変化したが，この頃下層までエコーがかかってきていた．0700UT に大気電場は急変し正（＋）の極大となったが，この頃エコーは上層～中層まで地磁気観測所の真上に53dBz 以上のエコーがかかっていた．0705UT に大気電場は負（－）の極小に急変していたが，この頃，上層～中層も53dBz 以上のエ
コーは地磁気観測所の真上を通過中であり，下層にも53dBz 以上のエコーがかかってきていたことから，雹域の降下が推察される．0707UT には大気電場は急変し 0 付近で変動がみられたが，同時刻に霰
と雨が降りはじめた．この後0710-20UT に降雹が継続していたが，この時刻の大気電場は 0 付近で変動していた．0740UT 大気電場は負（－）の極小に急減し，0745UT に急変し正（＋）の極大となった

9が，0740UT にほぼ降水は止み，上層～中層のエコーは通過しており，図 5 - 3（g）より地上では20 ℃線
が南に下がり寒気が流入し，0740-50UT にかけて
20 ℃線は大きく南下し上空からの寒気の移流が推察される．
事例④では，図 6 から0630-40UT にかけて大気電場が減少し負（－）の極小になったが，この頃，図5 - 4 より0635UT では中層のエコーが5km 以内にかかりはじめ，0640UT では中層の28dBz 以上のエ
コーが5km 以内にかかっていた．0650-0700UT 過
ぎにかけて大気電場が正（＋）の極大になったが，0650-0705UT にかけて中層の40dBz 以上の領域が接近してきていた（熊本（2022）の図 4 ③の鉛直断面図をみると明らかである）．0700UT には大気電場は一時急減し 0 付近となったが，0700-05UT にかけて
上層～下層の53dBz 以上の領域が減少し，0710UTに北側の瓦会で6.0mm の短時間強雨があり，雹域
の降下があったと推察される．その後，0705UT に
大気電場は急減し負（－）の極小になったが，この頃，0705-10UT では，地磁気観測所の真上に，中層に53dBz 以上の領域がかかってきた．0713-17UT のわずか 4 分間に土砂降りの雨と共に降雹があった．
その後，0725UT にかけて大気電場は負（－）の極小となったが，同時刻にはエコーは通過しており，寒気の流入によると推察される．
5 ．積乱雲内の電荷構造と地上付近の大気電場
事例③と事例④は，進行方向にヴォールトがあり，雷雲の構造がシンプルであった（熊本（2022））．そこで，雷雲の電荷構造と地表面付近の大気電場の概念図を図 7 に示す．雷雲の霰の電荷分離は－10 ℃
以下で－電荷，－10 ℃以上で＋電荷と分かれることから（図10：高橋（2004）），高層気象観測（館野）から得られる上空の気温をもとに－10 ℃と 0 ℃のラインを付し，雲内の電荷分布を推測した．事例①～④の大気電場の変化パターンを図 8 に示す．大気
電場の変化が典型的な W 型に近いものから順に事
例③，①，④，②を記す．図 7 と図 8 の事例③と④のⅠ～Ⅶはそれぞれ対応する．
事例③は積乱雲の接近に伴い，Ⅰ上層雲（＋電荷）がかかり始め，地表付近では＋が増加し，Ⅱ次第に雲が厚くなり中層雲（－電荷）がかかり始め，地表付近では大気電場が負（－）の極小となり，ヴォー
ルトの領域に入り，Ⅲ上空に雹域コアがかかり始め
ると，地表付近では正（＋）の極大となり，Ⅳその直後，雹域が下層に降下し始めると地表付近では負（－）の極小となり，Ⅴ雹域が地上に達すると 0 付
近となり変動がみられた．地表面付近では－の電荷

10

熊本真理子

③2017/6/16

Ⅰ

Ⅱ

Ⅳ

Ⅲ

Ⅵ

Ⅴ：降雹

Ⅶ

6㎞ -10℃
4.5㎞ 0℃
✕

✕

✕

✕

-✕
--

✕

+++

✕

✕：地磁気観測所④2018/5/24

Ⅰ

Ⅱ

Ⅲ

Ⅴ：降雹

Ⅳ

Ⅵ

5㎞ -10℃
3.5km 0℃✕

上空に上層雲の接近
大気電場：＋極大✕

中層雲の接近ー極小✕✕雹域コア接近
＋極大

図7

- -✕-

✕

降雹直前：強雨域の接近
急減しー極小降雹発生０付近で変動降水が止む－極小

エコー通過後気温低下 +極大

雷雲の電荷構造と地上付近の大気電場．

のなかに＋の電荷も混ざり合い，土砂降りの雨と雹がアースされたと推測する．やがて，Ⅵ降雹が止み雨も上がった後，大気電場は負（－）の極小に急変し，Ⅶエコーが通過し，図 5 - 3 より地上付近に寒気が入り気温が下がる頃，大気電場は正（＋）の極大となり，やがて 0 付近に戻っている．
事例④はⅠ中層雲（－電荷）がかかり始め，地表
付近は－から＋となり，Ⅱ中・下層雲がかかると，地表付近は正（＋）の極大となり，その後－に急変し（この頃，付近でエコーの降下あり），Ⅲヴォー
ルトの領域に入り，上空に雹域コアがかかり始めると，地表付近は正（＋）の極大となり，強雨域の接近に伴い，地表面付近の大気電場は負（－）の極小に急減し，降雹の発生とともに大気電場は 0 付近となる変動がみられた．Ⅵ降雹や雨が止んだ直後，大気電場は負（－）の極小となり，やがて 0 に戻っている．事例③のⅦのような大気電場の変化は見られず，地上付近の温度の低下はわずかで寒気移流が小さかったと推察する．
事例①ではⅣ降雹直前の負（－）の極小の変化はみられなかった．進行方向とヴォールトが事例③，④のように同じ方向ではなく斜め方向であったためと推察する．事例②は W 型の変化は見られず，＋と－であった．雹は0.6cm と小さく，図 5 - 2（b）
より雹域の拡がりも見られなかったため，ⅢやⅣがなかったと推察する．
図 9 のように，積乱雲内の電荷分布を＋と－のシンプルな構造とし（Rakov and Uman（2005）），ドッ
プラーレーダーの雹域コアの高度と水平距離および地表付近の大気電場の極大，極小値から，積乱雲の＋電荷と－電荷を変えて，図 7 の③と④の大気電場の極大，極小値となるように見積もった．

③2017/6/16

Ⅰ Ⅱ

Ⅲ ⅣⅤ

Ⅵ Ⅶ
＋
0
－

G H

①2012/5/6
Ⅰ

Ⅱ

Ⅲ Ⅴ

④2018/5/24 Ⅰ Ⅱ ⅢⅣ

Ⅵ Ⅶ

＋
0
－

ⅤⅥ
＋
0
－

②2014/4/4

H
Ⅱ ⅤⅥ
＋
0
－

図8

降雹 4 事例の大気電場の変化パターンと降雹の 関 連． 上 か ら 順 に W 型 に 近 い も の か ら， ③
2017/ 6 /16， ① 2012/ 5 / 6 ， ④ 2018/ 5 /24，
②2014/ 4 / 4 ．G は霰，H は降雹のあった時刻．
青い点線は降雹や霰のあった時刻．Ⅰ～Ⅶは，図7 の各ステージに対応．Ⅰ，Ⅱ：上層，中層雲の接近，Ⅲ：降雹コアの接近に伴う＋極大の変化，Ⅳ：降雹直前の強雨域の接近に伴う－極小の変化，Ⅴ：降雹発生，大気電場は 0 付近で変動，Ⅵ：降水が止み－極小，Ⅶ：エコーが通過後，寒気移流により気温が下がる，＋極大の変化．

6 ．大気電場の変化と降水量の関係
2017～2020年の 3 ～10月の大気電場の変化（水滴集電器とフィールドミル）と，日最大10分間降水量の関係を図11，図12に，2017年 3 ～10月の日降水量との関係を図11に示す．日最大10分間降水量が多い

地磁気観測所における大気電場と雷雲との関連の調査

ときには，大気電場の変動も大きいが，日降水量が大きいときに大気電場の変動が大きいわけではな
い．雷雲が活発で霰や雹が形成され電荷分離が激し
いほど，短時間強雨が大きくなり，狭い領域に集中すると推察される．水滴集電器とフィールドミルの大気電場は定性的に同じ変化をしているが，変化量は異なることがあり，定量的には違いが見られる．

また，図12のように大気電場の変動は年や季節によって異なる．
図13に2020年 5 月と 6 月の大気電場（水滴集電器とフィールドミル）と地電流（EW 成分，NS 成分）と 1 時間降水量の関係を示す．大気電場の変動が顕著な時には， 1 時間降水量が大きいことが多いが，降水がわずか0.5mm や降水無の場合もある．

QN

Total

E ［kＶ/m］

Hp=12km11

HN=7km

QP

QL

P

距離［km］

1C -

２C
3.5km

③2018/5/24 Ⅲ0705UT|E(－)| = |E(+)| =
③Ⅲ
②Ⅲ

5㎞
ー10℃

地表面付近
＋電荷 ー電荷＋の高度 ーの高度 ＋の距離 ーの距離の大気電場
E[kV/m]Qｐ [C]Qｎ [C]
Hp[km]
Hn
Dp
Dn
2.7E+00
2.1
1
3.5
0
1
1
-2.5E+00
4.9
3
3.5
2
0
1
1.1E+00
3.1
5
5
2
0
5
-1.4E-01
3
3
5
2
0
3
真空の誘電率 ε 0 (= 8.854×10−12 A2·s2·N−1·m−2)
真空のε0=(4π)-1c-2×107
誘電率

図9

積乱雲内の電荷分布と大気電場（Rakov and Uman（2005））．

図10

雷雲の 3 極構造（左）と霰の電荷分離（右）（高橋（2004）
）．

12

熊本真理子

7 ．大気電場と降水，地電流，レーダーの関係
図13から 1 時間降水量が大きくなる時は，大気電場の変化が顕著であった．一方，大気電場の変化が大きくても降水の無い場合もある．そこで，2020年
4 ～10月について，大気電場の変化が500V/m 以上の67例の大気電場の変化と積乱雲の発達および降水の関係を調べた．大気電場は1m（分値：オリジナ
ルデータ）を使用した（ 1 分確定値はおおよそオリ
ジナルデータに平面較正1.3を掛けた値）．表 2 に調査項目を示す．大気電場の変化パターン，地電流の雷対応による欠測やノイズおよび gap，降水強度（ 1 分），降水量，積乱雲の構造として，レーダーの －10 ℃ 面40dBz 以 上，CAPPI（Constant Altitude
PPI：等高度面データ）23dBz 以上の最も高い高度，
LIDEN，付近の雨量，および最大降水強度となる
ときの大気電場の型について調べた．

中に発達したエコーがかかってきた場合であり，次第に降水強度が大きくなる山型の変化であった．これは，「暖かい雨」型，ウォームレイン（高橋（2009））に対応する．図15左のように，大気電場の変化が 0付近に急変する時に短時間強雨が発生した事例は，
突然強い雨が降り出すことが多く，孤立した雷雨が到来する場合であった．これは，霰を含む「冷たい雨」型（高橋（2004））に対応する．大気電場は降水の降り出す数10分前から大きな変動が見られた．後者のような場合は，雨が降っていないところに，突然，短時間強雨が発生するため，屋外で作業中の場
合など，特に注意が必要である．
7 ．2 雹域コア発生と雷電の事例
表 3 にレーダーの－10 ℃面40dBz 以上（雹域コアと想定）が水平距離5km 以内にあった場合 7 例，水平距離7-15km にあった場合 6 例を示す．前者は 1
例を除き，近くで雷鳴があり，地電流にノイズやgap がみられた．降水無の場合は，大気電場は＋－または－変動など大気電場の変動はシンプルであった．
表 4 に地電流にノイズや gap が見られた17例を示す． 1 例の遠雷を除き，近くで雷鳴が発生し，大気電場の大きさは2000V/m 以上であった．

7 ．1 最大降水強度発生時の大気電場の変化
表 2 に示された事例について，最大降水強度が発生した時の大気電場の変化の型を図14に示す．大気
電場が－で極小となる事例が最も多く約40％で，次に 0 付近で変動の事例が25％，－から＋，＋から－に変化する事例が約10％，正（＋）の極大は 1 例のみであった．降水無や降水量0.5mm も合わせて24％であった．典型的な 2 つの例を図15に示す．図15右のように，大気電場の変化が負（－）の極小となる時に短時間強雨が発生した事例は，降雨が継続

7 ．3 降水現象がほとんど見られなかった事例
表 5 に降水無と降水量0.5mm の事例を示す．降［mm］
20
2017年 日最大10分間降水量
15
10

4/10

4/20

4/30

5/10

5/20

5/30

6/9

6/19

6/29

7/9

7/19

7/29

8/8

8/18

8/28

9/7

9/17

9/27

10/7

10/17

10/27

4/10

4/20

4/30

5/10

5/20

5/30

6/9

6/19

6/29

7/9

7/19

7/29

8/8

8/18

8/28

9/7

9/17

9/27

10/7

10/17

10/27

3/31

3/21

3/11

0

3/1

5

［mm］
200
2017年 日降水量
150
100
50

図11

3/31

3/21

3/11

3/1

0

大気電場（水滴集電器とフィールドミル）日最大10分間降水量及び日降水量（JST）．2017年 3 月～10月 赤線は欠測．

0

図12
8/18
8/28
9/7
9/17
9/27
10/7
10/17
10/27

8/28
9/7
9/17
9/27
10/7
10/17
10/27

8/28

9/7

9/17

9/27

10/7

10/17

10/27

7/19

7/9

6/29

6/19

6/9

5/30

5/20

5/10

4/30

4/20

4/10

3/31

3/21

3/11

8/18

5

8/18

10
8/8

［mm］
20
2020年 日最大10分間降水量15
8/8

2020年3月～10月

8/8

2020年3月～10月
7/29

日最大10分間降水量

7/29

7/19

7/9

6/29

6/19

6/9

2019年3月～10月

7/29

7/19

7/9

6/29

6/19

6/9

5

5/30

5/20

5/10

4/30

4/20

4/10

10

5/30

5/20

5/10

4/30

4/20

4/10

［mm］
20
2019年
15

3/31

3/21

3/11

3/1

［mm］
20
2018年
15

3/31

3/21

3/11

0
3/1

0

3/1

地磁気観測所における大気電場と雷雲との関連の調査
13

2018年3月～10月日最大10分間降水量105

大気電場（水滴集電器とフィールドミル）と日最大10分間降水量（JST）．2018年～2020年の 3 ～10月．赤線は欠測．

14

熊本真理子

2020年5月

水滴集電器（分値）

フィールドミル（分値）

地電流EW（分値）

地電流NS（分値）25

1時間降水量

20

[mm]

15
10
5
0

5/1

5/6

5/11

5/16

5/21

5/26

5/31

2020年6月

水滴集電器（分値）

フィールドミル（分値）

地電流EW（分値）

地電流NS（分値）25

1時間降水量

20

[mm]

15
10
5
0

6/1

6/6

6/11

6/16

6/21

6/26

7/1

図13 大気電場の変化と 1 時間降水量．2020年 5 月， 6 月，水滴集電器（分値：オリジナルデータ），フィールドミル（分値：オリジナルデータ，参考資料），地電流（分値：EW・NS）， 1 時間降水量（柿岡）．地電流観測の欠測は，近くに雷鳴があり落雷のおそれがあるときに機器の保護のため停止．

地磁気観測所における大気電場と雷雲との関連の調査
表2

大気電場の変化が顕著な事例 2020年 4 ～10月 500V/m 以上（分値：オリジナルデータ）67例．

日時

大気電場

大気電場の
date
調査事例［UT］ 大きさ[JST]
H:ヒゲ状有4/1 01d5-14h
4/2 01d23-24h
4/5 05d3-7h-1000+1000,-500±2000

降り始め直前
大気電場の変化 の電場変化
Ｒ無：降水無－－+－↓+－+－+－+

同時
Ｒ無
－10分

降水
最大降水
時の大気
電場

強雨の型 部外雨量(5
㎞)など

極小付近
Ｒ無
極小

地雨
Ｒ無
少雨
地雨

4/9 09d7-12h,12-16h ±5000 H－+↓－±±脈動ー －30分

極小

4/11 11d13-14h
4/12 11d15-16h±3000 H
+500,-1000－+-+凸-極小↓変動+

極小

－小+

－20分
同時

4/13 13d1-6h, 6-8h

±3000 H-+-脈動++-+、-+-↓+-

同時、－10分

極小,極小

地雨、凸雨

4/18 18d2-8h±3000 H－±-±脈動

同時

極小付近

地雨

4/20 20d1h-1000－０－、－０－同時

極小付近

4/23 22d15-17h+1000,-2000

+－+－+

Ｒ無

Ｒ無

19d20-21h,23h-

4/24 24d7-14h
4/27 27d5-12h+6000,-4000 H +-+-++--++-+--++ +15分

±3000 H±±脈動、－+－+－±脈動

Ｒ無、－20分

極小付近

5/6 06d6-13h+1000±3000 H+0+0++－0付近+-脈動

同時
同時

地雨

雷関連

降水量
日
雷対応 合
計

層状

なし
なし
なし

5-6km
水色4km
2km以下
4km

[JST]

0805N,0810- 遠雷
25欠
0805-40

10分
間最
大値
[mm]

5.5 21:50 1.5
0.5 0:22 0
2 13:22 0.5

12

3 19:05

0.5
4

0.5 23:41 0.5
1 6:37 0.50410▲S2km, 0410N,04100220▲N10km, 20欠
0600N,06005km0210、4km2120- 0540▲E5km
0740欠

遠雷
0400-20
遠雷
0602

35

7.5 14:13

87

19 12:33

6

地雨5km付近2010

なし

10.5

3.5

9:21

1

Ｒ無

5km15h,3km16h,3km通過1030,付近で少し降下模様なし

0

0 24:00

0

7.5

4.5 19:35

1

なし

2.5

1.5 19:35 0.5

なし

1

0.5 24:00 0.5なし

65km通過, 4km0650

地雨

4km0900_10-40上_50減

0730,0845,08
近雷
52,0904N,090
0900-20
3-1130欠

4kmかかる0820,
5km真上1000_10
過ぎる
水色5km,1230小エ0640▲S3km
コー通過,3km

地雨
0.5
地雨

3-4km

地雨の始め

0付近変動 強雨山型

0700-10 かかり減少 11km

0640▲10km
NNW

0610S10km,top10km 9km(S5km)

0610▲W2kmとE,0600▲
13kmSW発達

5/13 13d5-7h+1000,-500

+－

Ｒ無

Ｒ無

Ｒ無

5/19 18d15h-19d3h
5/23 23d0-7h
5/26 26d13-16h+500,-1000+200+500,-1000－0－小+0小-+-

同時
同時

極小付近,強雨あり

地雨＋同時(降水強度増加)

5/27 27d9-12h

±2000

-－+-+

極大から減少時 0.5 +5/28 28d12-16h+2500,-3000

小+-、小+-+↓+-+- 小+－15分

極大付近,14h
過ぎ,15h過ぎ+雨

凸雨

5/30 30d6-7h+1000,-2000

+－

Ｒ無

Ｒ無

Ｒ無

0600-10SE5km小,付近で急発達,1-9km
top10km,0630衰退

6/11 11d5-12h+1000,-1500-+-+脈動,-0-

同時

極小付近

山型

1-7km

0650N
gap,0752N
大,0655-欠

0.51010小NE5km,

8㎞1100,5-6km1040

28.5

1

2

2 20:01 0.5
15 16:54

80

00 24:00

なし
なし
なし

61.5
5
11.5

19 7:20 6.5
3 2:19 1
8.5 24:00 2.5

1006N,1008- 近雷
1156欠
1000

1.5

9.5

6km
水色3km
水色8㎞,4㎞

0.5 1050瓦会1.0,1110八郷柿岡0.5 1020E2km通過

近雷
0655
-1000
遠雷
05000630

1210付近減5㎞,1410
発達雨,1420_5㎞真 1330▲SW5km 1336N
上,5km1510,1540過
0610▲7kmSE発達

なし

3

0:13

2

3 24:00 1.5

遠雷
0600

0

0 24:00なし

26.5

11 18:28 3.5

0付近

凸山型

0810-20SW5km小0810▲付近10755gap,0821 近雷
エコー,付近で急発 12km0810,1-9km 10km,0910▲-0906欠0810-50
達,top13km
W3km

0付近、極小付近

凸雨、地雨

付近で発達

6km22h,7km05h+60分－極小40分
変動有0付近0付近

0.5×2

1210W15km・N15km

7km1130,6km1140か
多数▲
かり始める

－から+同時－から+0付近 地雨、山型

0

6/12 12d7-10h±2500

W型+-0-0+-+-6/13 12d22h-13d7h±2500-+-脈動,-+-+-+同時+-変動

6/16 16d10-13h+2500,-3500 H Ｖ型+-0付近↓

6/19 19d8-10h+500,-1000

6/22 22d0-4h+1000,-1500-0-+,小+↓-、小+ +同時

0.5×3,Ｒ無,
小+,Ｒ無

0.5×3

8km

なし

4

6/28 27d19h-28d4h+2000,-2500±脈動－+－+－+-+

脈動+,極小付近

地雨+山型

7km2120,6km2310,
28d0030なし

82.5 22.5

6/30 30d7-16h
7/1 01d14-17h
7/3 03d14-24h
7/4 04d14-15h+1000,-1500
±2000
-1000
-1000

極小付近
極小付近
極小付近
0付近

地雨+山型
山型
山型
凸雨

7km0750・15h
7km1450
6ｋｍ1820-30
7km1430-40通過減少

なし
なし
なし
なし

26 5.5 17:14 2
20 10.5 0:26 36
3 23:54 1
40.5
9 4:14 4.5

7/5 05d16h-06d2h－+－+15分0付近

33.5
0
2.5

[mm]

なし
なし

0付近
極小付近

0810▲

1時
間最 時分
大値 [JST]

3km
3km

0.5

極小付近

レーダー

－10℃面40dBz
LIDEN
地電流epr
23dBz以上の以上(雹域コア)▲雲間,✕対 N:ノイズ,最大高度 cappi
など
地放電
欠:欠測

0.5
0.5 1510八郷柿岡0.5

4/28 28d6-10h,12-14h +2000,-3000 H －0ー↓+、－+－↓+ Ｒ無、+25分(－5分) 極小付近
5/5 05d8-13h

15

－、－
－－
小－0－

同時
同時
－5分

+500,-1000

小-+-,－+-+、－－10分

7/6 06d14-16h
7/7 07d19-21h-500+1000,-1500－
小-、-+↓-

7/8 08d20h-09d3h+1500,-1000

小-、－+-、+-、-

同時
極小付近 並雨+山型－から0付近+ 0.5、凸雨－10分
同時、+から-、 極小付近×2 並雨+山型、0.5×2-から+

7/9 09ｄ11-13h+1500,-1000－－

W型風±脈動－+-+-+-

同時

小-から+、極 凸雨、地雨
小付近×2
+山型

極小付近

山型

7/11 11d5-6h,10-12h ±1500

W型風－+↓－+、+－ －20分+、Ｒ無

0.5,＋,Ｒ無

0.5、Ｒ無7/12 12d4-5h

+500

小+

Ｒ無

Ｒ無

Ｒ無

7/14 14d9-12h

+1000

小+-+

Ｒ無

Ｒ無

Ｒ無

7/17 17d12-15h-500

小-↓0-、小-同時

7/18 17d22-24h,08d0-2h ±2000+-+-+-脈動、-00-+↓-+-

7/21 20d14-19h±1000

小+0+↓－+-0-、+↓-+-

小+10分

7/23 23d3-4h+500,-1000

－＋－↓

－20分

7/24 24d18-21h+3000,-2000-0-+-+-0-0-+脈動 －10分

7/25

25d1-3h,4-7h,9+2500,-3000
11h,19-22h

1020八郷柿岡
1.0小エコー,+付
近エコー+2500,-3000－０－↓+-+-,-±変動

7/31 30d21-31d1h-500,-500

小-0↓-,小-0-

8/12 12d3-8h,8-12h+2000,-3000 H－+－変動有0↓+30分-20分
0-+、+－+-+

8/13 13d-12h+2500,-3000 H Ｗ型+-0↓付近変動-+ +10分-20分－8分,同時39.5

1120gap,1136 近雷
-欠
1130

1

1 22:19 0.5

6km0810なし

27.5

6 18:02 1.5

なし

1

5

0:31 0.5

なし
なし

22.5
5

4
3

6:33 1.5
0:12 0.56km2220,7km2240
発達,付近強いエコー

なし

2.5

2

6:13

7-8km1200-10発
達真上

なし

23

8 21:53 4.5

5-7㎞0530,5-6㎞
1050-1100・R無
5-6㎞0430SW10km
雨有・R無

なし

0.5

0.5 15:32 0.5

なし

0

0 24:00

0

5-6km1020小

なし

12.5

3 10:051

山型+地雨

5-6㎞1220,7km付
近S5km

なし

7.5

3 22:251

0.5×5、
0.5×2

5-6㎞

なし

5

2

8:46

1

9.5

7

0:59

4

0.5×2

9km1650-1820,78㎞1730
4㎞0230,5-6㎞
0330

なし

0.5×2

なし

6

2 10:55

1+から-強雨×2

山型

8㎞近く1950,vildあり

なし

0

0 24:00

05㎞0130,5kmvild
0200,8km0520真上,
0530発達6-8㎞,
0510▲SW10km
0540vild,+7㎞,5-7
km0940,5-6km1000,
20h前急にエコー

遠雷
0510

25

9

1710瓦会1.0,1720八郷柿岡0.5,1730柿岡
0.5

凸雨

1950瓦会8.0

1910 20kmS,
192015kmSW

0.5×3,山型,0.5,0.5×2

6-7㎞

なし

9.5

3.5 22:57 1.5-から+,極小
付近×2

凸雨、凸
雨、凸雨

5-7㎞

なし

8.5

5.5

近雷

2.5

-から+0付近 凸雨、0.5-から+0付近 凸雨

0400WSW10km減少

5-8㎞09h28dBz以上12㎞,1320降下 1-2㎞
増,1230-40W20㎞

12kmから急減
1250-1320+1000,-2000

W型－変動0↓+-+-+から-極小付近

0.5 同11,40同1.0

8/22 22d9-13h+1500,-1000

+-

Ｒ無

Ｒ無

Ｒ無

8/23 23d3-5h+1000,-500

-+

Ｒ無

Ｒ無

Ｒ無

9/2 02d5-6h

-500

-

小－15分

極小付近

凸雨

－10分

-から0付近極
大強雨後+

凸雨

1-9km0320-30付近
通過,5-6㎞
S5km0410

0.5,Ｒ無0.5、Ｒ無7km2230-2250付
近Ｅを通過

小+-↓変動大++2000,-3000-から0付近 極

小+30分小-15分 大0920瓦会12,30 0910付近,0920NE5km
12ｋｍ0910-3000 H

－変動 ー変動Ｒ無10.0mm0840通過
50通過

Ｒ無

Ｒ無

凸雨×2

9/11 11d13-17h+2500,-3500 H －、-0-↓変動大+- 同時,－15分

9/12 11d19-21h-500

小-,－0-↓変動+- 同時

極小付近

山型,凸雨

10/7 07d5-8h±2000+-↓、-+↓

0.5×2

0.5×2

10/8 08d0-4h,8-14h
10/9 09d0-12h
10/17 17d2-9h
10/23 22d18-19h,23d2-3h

-500
-500
-500
-500

― ー
小－
小-、小-

極小付近
地雨
極小付近
極小付近

山型
地雨
地雨
0.5、山型

同時

0330W10㎞12
雨強し

180mm/h,08400840E通過
50雨量通過10極小付近,極小+0付近極小,強雨後-+

同時

10htop11-12km,68km1050,2km以下エ
コー無

凸雨

強雨後－+

9/10 10d3-6h

0300▲,0320

強雨120㎜/h 0940W7-12km減少 5-10㎞,9㎞まで0920

8/17 17d8-12h

9/9 09d8-10h

4:56 5.5

急変時0.5×2

0.5 1330R0.5

小+-↓、小+-1

極小付近-から0+極大付近-0付近↓-+

1
6

6km1440-50

W型－変動0↓+-+- -30分++1000,-2000

9:48

7km1620・2040+2000,-1500

9/7 06d22-23h,07d0-1h ±1000

2.5 12:08

5-7㎞2020真上通過

8/15 15d12-15h

9/3 03d3-5h

7 14:20 3.5

極小0.5極
大×3
+0付近極
小,+極小

W型－↓+－+－+0.5×3,凸+変動、+-↓+-↓+ －10分、+-25分 変動時、－
0540八郷柿岡4.5
雨,同時から+0付近－変動、-+-、－
0.5,0.5×6+-+-

7/26 26d0-2h,4-9h

15.5 15.5 18:02 5.5

なし

5-10km03000410N発達
5-8㎞付近0240▲N10km

0358N,03580521欠,0915N

0357-0527

0902gap,N,090 近雷
8-1004欠0906-1102

22.5 22.5 19:38 12
0.5

0.5 23:21 0.5

0855N,0910- 近雷
N多,0915-欠 0900-

0.5

0.5 21:06 0.5

なし

00 24:00

なし

0

0 24:00

00522ノイズ なし

4.5

4 15:18

30255N,0302N
近雷
gap,03080310-0400
0417欠

なし

0820N
近雷
gap,08270826-0935
0918欠
03101-9km0330W 0430W
近雷
N,0340-N
通過,5㎞以内付近小0550×NNE8km
0345急発達,0530弱8㎞W
多,0348-0615
0619
側通過
欠

3-8㎞0530,1-4㎞
05405㎞以上通過
5㎞0020、5-6㎞0910

2

1228N,1250g 遠雷
0830-0930
ap-1307N

1-12km0830-40S-E
通過,1-8km小0810- 0750✕付近
20S付近通過

1-8㎞1400真上

9:29

2 14:23 1.5

2
0.5

0

2 13:11 1.5
0.5

8:48 0.5

8.5

8 18:34800 24:00

0

なし

6.5

4 23:52 3.5

なし

17

11

なし

7

1.5 20:47 0.5

なし
なし
なし
なし

34
32
26
14

4 22:14
3.5 21:24
4 16:19
6 11:53

0:58 7.5
1
1
1
2

16

熊本真理子

水無の場合は，大気電場の変動が＋－，－＋，－変動など，67例の中では大気電場の変動が小さかった
が，0.5mm の場合は，大気電場の変動の急変が見られるものもあった．図17にこのような事例を示す．
降水が観測されなくても，大気電場が短時間に急変しており，レーダーエコーの変化から，付近で降雨があったと推測される．
7 ．4 最大降水発生直前の大気電場の変化
地磁気観測所で，近年降雹が発生したことが確認できた事例は，事例①～④の 4 つであった．それらに共通する特徴として，降雹直前に，大気電場が＋から－に急減し，降雹時には 0 付近で変動することがわかった．また，2017～2021年の 4 月～10月において，降雹が確認できたのは，事例③と④の 2 例のみである．そこで，2017～2019年の 4 月～10月について，降雹がある場合と，そうでない場合にどのような違いがあるか調べた．表 6 ～ 8 に示す．
図 8 のような大気電場の変化が W 型に似た例
は，毎年数例見られた．このような時は，－10 ℃
面40dBz 以上が発生したり，Vild が0.1g/m3以上の

図14 最大降水時の大気電場の変化型．表 2 の67事例から．

図15 短時間強雨の発生した時の主な 2 つの大気電場の変動．左は図14の「 0 付近」，右は「－極小」の例．上段：図説は図13と同じ，但し，地電流観測は秒値．下段：図説は図 5 と同じ，但し，レーダーエコー，Vild（鉛直積算降水量密度）と解析雨量，LIDEN（▲雲間放電，×対地放電），雨量はアメダスのみ．

地磁気観測所における大気電場と雷雲との関連の調査領域がかかったり，CAPPI の高さ5km 以上で23dBz以上が発生するなど，積乱雲が発達し，エコーは発達して 0 ℃以下になり，霰や雹などの固形降水が形成され，電荷分離が起こっていると推察される．
数 km 程度の小さいエコーでも，真上を通過する時には，大気電場は大きな変化が見られる．また，図1 ②～④のような経路をエコーがたどって，発達しながら地磁気観測所の真上に到来する場合も年に数17例みられた．しかしながら，セルが分裂したり，近くにいくつかのセルが盛衰したり，事例③や④のよ
うにエコーがまとまった一つのシステムとなっている事例や，図 8 のⅢ，Ⅳ，Ⅴが顕著にみられるような事例は見られなかった．事例①，③，④のような2cm 以上の雹が形成されるときには，システムがひとつにまとまって，雹域コアが形成され，降水が局所的に短時間に集中している．上層から下層にお図16 大気電場（水滴集電器とフィールドミル）と降水量（ 1 分）及び降水強度（ 1 分）．左：2019年 8 月20日スコールライン
状エコー．大気電場の下がり始めと同時に突然に短時間強雨開始（凸型と記す）．右：2018年 8 月 6 日．大気電場は「－」で極小のときに最大降水強度（－極小と記す）．
表3

大気電場の変化が顕著な事例の抽出．表 2 の事例のうち－10 ℃面40dBz 以上の領域が5km 以内にあった場合と，
7-15km 以内にあった場合．
-10℃面40dBz以上（雹域コア） 5㎞以内
日時

大気電場

date
大気電場の
[JST 調査事例［UT］ 大きさ]
H:ヒゲ状有5/6 06d6-13h±3000 H

5/27 27d9-12h±2000

5/30 30d6-7h+1000,-2000

6/12 12d7-10h±2500

8/17 17d8-12h+1000,-2000

9/9 09d8-10h+2000,-3000

9/10 10d3-6h-3000 H

5/13 13d5-7h+1000,-500

降水

－10℃面
LIDEN
地電流epr
23dBz以上の40dBz以上(雹▲雲間,?対 N:ノイズ,最大高度 cappi
域コア)など地放電
欠:欠測+－0付近+-脈動

地雨の始め
強雨山型

0700-10 かかり減少 11km

-－+-+

同時

0付近変動

1010小NE5km,
1050瓦会1.0,
0.5 1110八郷柿岡0.5 1020E2km通過

極大から減少時 0.5 +0640▲10km
NNW

8㎞1100,5-6km1040

降水量
日
雷対応 合
計

1時
間最 時分
大値 [JST][J ST]

0650N
近雷
gap,0752N
0655
大,0655-欠 -1000
1006N,1008- 近雷
1156欠
1000

[mm]

10分
間最
大値
[mm]

28.5

15 16:54

8

1.5

9.5

2

0:13

0600-10SE5km小,遠雷
0610▲7kmSE発達付近で急発達,1-9km
00 24:00 0
0600
top10km,0630衰退
0810-20SW5km小0810▲付近10755gap,0821 近雷W型+-0-0+-++15分0付近
0付近
凸山型
15.5 15.5 18:02 5.5
エコー,付近で急発 12km0810,1-9km 10km,0910▲-0906欠0810-50
達,top13km
W3km
0920瓦会12,30
0855N,0910- 近雷+から-極小付近
W型－変動0↓+-+12km0910
0.5 同11,40同1.0 0910付近,0920NE5km 12ｋｍ0910
0.5 0.5 21:06 0.5
N多,0915-欠 09000820N-から0付近 極
1-12km0830-40S-E
180mm/h,0840近雷
小+30分小-15分 大0840E通過
通過,1-8km小0810- 0750? 付近
小+-↓変動大+
gap,0827凸雨
8.5
8 18:34 8
50雨量通過100826-0935
強雨後－+
20S付近通過
0918欠
03101-9km0330W 0430W
近雷
N,0340-N
10.0mm0840通過,5㎞以内付近小03450550×NNE8km
通過00 24:00 0－変動 ー変動Ｒ無Ｒ無Ｒ無急発達,0530弱8㎞W
多,034850通過
0619
側通過
0615欠

+－

Ｒ無

Ｒ無

Ｒ無

+－

Ｒ無

Ｒ無

Ｒ無

0610S10km,top10km 9km(S5km)

0.5×2

7km1130,6km1140か
1210W15km・N15km
多数▲
かり始める

+60分－極小40分
変動有0付近+2500,-3500 H Ｖ型+-0付近↓

7/24 24d18-21h+3000,-2000-0-+-+-0-0-+脈動 －10分+から-強雨×2 山型

8/12 12d3-8h,8-12h+2000,-3000 H－+－変動有0↓+30分-20分
0-+、+－+-+-から+0付近 凸雨、0.5

8/13 13d-12h+2500,-3000 H Ｗ型+-0↓付近変動-+ +10分-20分+2000,-1500

雷関連

強雨の型 部外雨量(5㎞)など

6/16 16d10-13h

8/15 15d12-15h

レーダー

最大降水
降り始め直前時の大気
大気電場の変化 の電場変化
電場
Ｒ無：降水無W型－変動0↓+-+- -30分+

0付近-から+0付近 凸雨-から0+極大付近

1950瓦会8.0

1910 20kmS,
192015kmSW

8㎞近く1950,vildあり

0400WSW10km減少

5-8㎞09h

強雨120㎜/h 0940W7-12km減少 5-10㎞,9㎞まで0920
0.5 1330R0.5-10℃面40dBz以上（雹域コア） 7～15㎞以内

表３28dBz以上12㎞,1320 12kmから急減
降下 1-2㎞増,12301250-1320
40W20㎞0610▲W2kmとE,0600▲
13kmSW発達

遠雷
05000630
1120gap,1136 近雷-欠1130

0 24:00

0

1

1 22:19 0.5

0

0 24:00

0358N,0358近雷
0521欠,0915N 0357-0527

2.5

2 14:23 1.50902gap,N,0908 近雷-1004欠0906-1102

22.5 22.5 19:38 12

1228N,1250g 遠雷
0830-0930
ap-1307N

0.5

なし
0300▲,0320

000.5 23:21 0.5

18

熊本真理子

ける気象状況と，雷雲のシステムが共に影響し合い，一つのシステムとなった時に形成されると推察される．

表4

一方，小さなエコーが発達し，図 8 ②のような大気電場の変化は時折みられることから，霰や0.6cm程度の雹などは，発生しているのかもしれない．

大気電場の変化が顕著な事例の抽出．表 2 の事例のうち雷電（地電流にノイズや gap）があった場合．

雷電
日時

大気電場

降水

最大降水
降り始め直前時の大気
大気電場の変化 の電場変化
電場
Ｒ無：降水無date
大気電場の[JST 調査事例［UT］ 大きさ]
H:ヒゲ状有強雨の型 部外雨量(5㎞)など

4/24 24d7-14h+6000,-4000 H +-+-++--++-+--++

+15分

極小付近

5/6 06d6-13h±3000 H

同時

0付近変動 強雨山型+－0付近+-脈動

地雨
地雨の始め

極大から減少時 0.5 +

±2000

-－+-+

+2500,-3000

小+-、小+-+↓+-+- 小+－15分

極大付近,14h
過ぎ,15h過ぎ+雨

凸雨

6/12 12d7-10h±2500

W型+-0-0+-+-+15分0付近

0付近

凸山型+60分－極小40分
変動有0付近0付近

0.5×2+2500,-3500 H Ｖ型+-0付近↓+2000,-3000 H

8/13 13d-12h+2500,-3000 H Ｗ型+-0↓付近変動-+ +10分-20分－+－変動有0↓+30分-20分
0-+、+－+-+

0640▲10km
NNW

0700-10 かかり減少 11km

1010小NE5km,
1050瓦会1.0,
0.5 1110八郷柿岡0.5 1020E2km通過

5/28 28d12-16h

6/16 16d10-13h

雷関連

4km0900_10-40上_50減

5/27 27d9-12h

8/12 12d3-8h,8-12h

レーダー

8㎞1100,5-6km1040

0.5 1330R0.5+から-極小付近

0.5 同11,40同1.0

0:13

1

1 22:19 0.5

2.5

2 14:23 1.5

0.5 23:21 0.5
0.5 21:06 0.5

0522ノイズ なし

4.5

4 15:18

2

2 13:11 1.5

8.5

8 18:34800 24:00

0

-

小－15分

極小付近

凸雨

5-8㎞付近

9/3 03d3-5h+1000,-2000-0付近↓-+－10分-から0付近極
大強雨後+

凸雨

1-9km0320-30付近
通過,5-6㎞
S5km0410

9/9 09d8-10h+2000,-3000

小+-↓変動大+

小+30分小-15分 大

表52

3 24:00 1.5

0.5

-500

Ｒ無

9.5

3

0.5

9/2 02d5-6h

Ｒ無

1.5

0855N,0910- 近雷
N多,0915-欠 0900-

W型－変動0↓+-+-－変動 ー変動80910付近,0920NE5km 12ｋｍ0910+2000,-1500-3000 H15 16:54

22.5 22.5 19:38 12+1000,-2000

凸雨180mm/h,08400840E通過
50雨量通過10Ｒ無10.0mm0840通過
50通過

強雨後－+

28.5

1228N,1250g 遠雷
0830-0930
ap-1307N

8/15 15d12-15h-から0付近 極

1

28dBz以上12㎞,1320 12kmから急減
降下 1-2㎞増,12301250-1320
40W20㎞

8/17 17d8-12h

0920瓦会12,30

4.5 19:35

0902gap,N,0908 近雷-1004欠0906-1102

強雨120㎜/h 0940W7-12km減少 5-10㎞,9㎞まで0920-から0+極大付近

0255N,0302N
近雷
gap,03080310-0400
0417欠
0820N
1-12km0830-40S-E
近雷
通過,1-8km小0810- 0750? 付近
gap,08270826-0935
20S付近通過
0918欠
03101-9km0330W 0430W
近雷
N,0340-N
通過,5㎞以内付近小03450550×NNE8km
急発達,0530弱8㎞W
多,03480619
側通過
0615欠

表4

大気電場の変化が顕著な事例の抽出．表 2 の事例のうち降水量無しと降水量0.5mm の場合．

降水無し（R無）
日時

大気電場

date
大気電場の
[JST 調査事例［UT］ 大きさ]
H:ヒゲ状有降水

最大降水
降り始め直前時の大気
大気電場の変化 の電場変化
電場
Ｒ無：降水無強雨の型 部外雨量(5
㎞)など

レーダー

雷関連

－10℃面
LIDEN
地電流epr
23dBz以上の40dBz以上(雹▲雲間,?対 N:ノイズ,最大高度 cappi
域コア)など
地放電
欠:欠測

降水量
日
雷対応 合
計

1時
間最 時分
大値 [JST][J ST]

[mm]

10分
間最
大値
[mm]

4/2 01d23-24h+1000,-500

－+

Ｒ無

Ｒ無

Ｒ無

水色4km

なし

0

0.5

0:22

0

4/23 22d15-17h+1000,-2000

+－+－+

Ｒ無

Ｒ無

Ｒ無

5km15h,3km16h,3km通過1030,付近
で少し降下模様なし

0

0 24:00

0

5/13 13d5-7h+1000,-500

+－

Ｒ無

Ｒ無

Ｒ無

0610S10km,top1
9km(S5km)
0km

0610▲W2kmとE,0600▲
13kmSW発達

遠雷
05000630

00 24:000Ｒ無0600-10SE5km小,1-9km
付近で急発達,top10km,0630衰退

0610▲7kmSE発達

遠雷
0600

0

0 24:00

0

5/30 30d6-7h+1000,-2000

+－

Ｒ無

Ｒ無

7/12 12d4-5h

+500

小+

Ｒ無

Ｒ無

Ｒ無

7/14 14d9-12h

+1000

小+-+

Ｒ無

Ｒ無

Ｒ無

8/22 22d9-13h+1500,-1000

+-

Ｒ無

Ｒ無

Ｒ無

8/23 23d3-5h+1000,-500

-+

Ｒ無

Ｒ無

Ｒ無

9/10 10d3-6h-3000 H

－変動 ー変動Ｒ無Ｒ無4/11 11d13-14h
4/12 11d15-16h±3000 H
+500,-1000－+-+凸-極小↓変動+

－20分
同時

極小

－小+

1020八郷柿岡
1.0小エコー,+付
近エコー

0.5

5-6㎞0430SW10km
雨有・R無

なし

0

0 24:00

0

5-6km1020小

なし

12.5

3 10:05

1

なし

0

0 24:00

0なし

0

0 24:000010htop11-12km,68km1050,2km以下エ
コー無Ｒ無0330W10㎞12
雨強し

5-10km03000410N発達

10.0mm0840通過
50通過

1-9km0330W 0430W
通過,5㎞以内付近小0550×NNE8km
急発達,0530弱8㎞W
側通過

0.5
0.5 1510八郷柿岡0.5

0240▲N10km

3km
3km

0310N,0340-N
多,03480615欠

近雷
03450619

00 24:00

なし
なし

0.5
4

0.5 23:41 0.5
1 6:37 0.5
0.5 24:00 0.5

4/28 28d6-10h,12-14h +2000,-3000 H －0ー↓+、－+－↓+ Ｒ無、+25分(－5分) 極小付近

0.5

水色5km,1230小エ0640▲S3km
コー通過,3kmなし

1

5/23 23d0-7h

+200

小+0-

同時

0.5

水色3km

なし

5

3

2:19

1

5/27 27d9-12h

±2000

-－+-+

極大から減少時 0.5 +1006N,1008- 近雷
1156欠
1000

1.5

9.5

0:13

2

なし

0.5

0.5 15:32 0.5
0.5 23:21 0.5

0付近

1050瓦会1.0,

0.5 1110八郷柿岡0.5

W型風－+↓－+、+－ －20分+、Ｒ無

0.5,＋,Ｒ無8/15 15d12-15h+2000,-1500

W型－変動0↓+-+- -30分+-から0+極大付近

0.5 1330R0.5

8/17 17d8-12h+1000,-2000

W型－変動0↓+-+-+から-極小付近

0.5 同11,40同1.0

小+-↓、小+-0.5,Ｒ無9/7 06d22-23h,07d0-1h ±1000

1010小NE5km,
1020E2km通過

8㎞1100,5-6km1040
5-7㎞0530,5-6㎞
1050-1100・R無

7/11 11d5-6h,10-12h ±1500

0.5、Ｒ無0920瓦会12,30

28dBz以上12㎞,1320
12kmから急減
降下 1-2㎞増,12301250-1320
40W20㎞

1228N,1250g 遠雷
ap-1307N
0830-0930

0.5

0910付近,0920NE5km 12ｋｍ0910

0855N,0910- 近雷
N多,0915-欠 0900-

0.5

0.5 21:06 0.5

なし

0.5

0.5

7km2230-2250付
近Ｅを通過

0.5、Ｒ無降水量0.5㎜

表５[mm]

15.5 15.5 18:02 5.5

0357-0527-から+0付近 凸雨

[mm]

10分
間最
大値

7.5

なし

0810-20SW5km小0810▲付近10755gap,0821 近雷
エコー,付近で急発 12km0810,1-9km 10km,0910▲-0906欠0810-50
達,top13km
W3km
1120gap,1136 近雷
7km1130,6km1140か
1210W15km・N15km
多数▲
かり始める
-欠
1130
0358N,0358近雷
0400WSW10km減少 5-8㎞09h
0300▲,0320 0521欠,0915N-から+0付近 凸雨、0.5

1時
間最 時分
大値 [JST][J ST]

0730,0845,08
近雷
52,0904N,090
0900-20
3-1130欠
0650N
近雷
gap,0752N
0655
大,0655-欠 -1000
1006N,1008- 近雷
1156欠
1000

1210付近減5㎞,1410
発達雨,1420_5㎞真 1330▲SW5km 1336N
上,5km1510,1540過W型－変動0↓+-+- -30分+

9/10 10d3-6h

降水量
日
雷対応 合
計

－10℃面
LIDEN
地電流epr
23dBz以上の40dBz以上(雹▲雲間,?対 N:ノイズ,最大高度 cappi
域コア)など地放電
欠:欠測

8:48 0.5

3

地磁気観測所における大気電場と雷雲との関連の調査

19

8 ．議論
の負（－）の極小は見られない．中層に53dBz 以上
降雹が発生した 4 事例において，降雹を伴う雷雲の領域（雹域コアと想定）が近づくと，正（＋）の極と大気電場の関係について，以下のことがわかった．
大の変動が見られ，降雹直前の探知となる．
・事例①～④において，雹が降り始めてから降り終発達した雷雲が接近し，短時間強雨が降り，通過
わるまで，大気電場は 0 付近で±数100V/m 程度変すると，短時間強雨は＋の電荷を持ち，地表付近で動が見られた．また，降雹の前後で，大気電場は±は＋電荷となり，大気電場は接近に伴って W 型（＋
1kV/ⅿ～3kV/ⅿの顕著な変化が見られた．
－＋－＋）の特徴的な変動が見られると報告され・ 事 例 ② よ り， 単 一 セ ル で 小 さ な0.6cm の 降 雹ているが（Simpson and Scrase（1937）；畠山・久保の 場 合， 雷 雲 の 接 近 に 伴 っ て， 大 気 電 場 は ＋ の（1946）； 今 道・ 菊 池（1950）；Kuettner（1950）； 畠
変 化 と な り， 降 雹 時 は 0 付 近 で 変 動 し， そ の 後山（1970）；北川（1996）；Rakov and Uman（2005）；－に大きく変化する．中層の霰や雹など固形降水をToya and Tsunomura（2008）； 高 橋（2009））， 4 事含むエコー接近に伴い＋の電荷となり，降雹の後は例の解析から，降雹発生時には， 0 付近で変動が見
降水に伴って，雷雲内の空気が降下し－の電荷にられ，短時間強雨のときも同様で，＋電荷の事例はなったと推察する．地磁気観測所の真上を通過する
わずかであった．また降雹発生直前に正（＋）極大
場合は，小さなエコーでも大気電場の変動は大きい． から負（－）の極小，そして 0 付近の変動という特・事例④より，中層に53dBz 以上（雹域に想定）が徴的な変化が見られたことから，雹の形成には＋や接近すると，大気電場は正（＋）の極大となり，降－の電荷分離，また，融合などの影響が関わってい雹直前に雹域の降下が始まると－の電荷になると推る可能性が考えられる．
察する．降雹の後，事例②と同様に－の電荷となる．
・事例③より，上層雲や中層雲の接近に伴って，大9 ．まとめ
気電場は30分程度前から＋や－の変動があり，中層降雹 4 事例について大気電場の変動は以下であっに53dBz 以上（雹域に想定）が接近し，降雹が発生， た．
降雹が止むと，④と同様な変化をする．その後，地1 ）発達した雷雲が近づき，上層雲や中層雲がやっ
表付近の気温が降下すると大気電場は一時，正（＋）てくると，降雹の30分程度前から，大気電場はとなりやがて 0 に戻る．
次第に正（＋）や負（－）に大きく変化した．
・事例①より，雷雲の進行方向とヴォールトの方向2 ）降雹発生前 5 ～10分前に，中層に53dBz 以上のが同じでない場合は，事例③や④のような降雹直前
領域（雹域コアと想定）が近づくと大気電場は

図17 大気電場の変化が顕著な事例の抽出．2020年 5 月27日，降水が観測されなくても，大気電場の急変あり．レーダーエコーの時間変化から，付近で降雨があったと推測される．左：水滴集電器（分値），フィールドミル（分値：参考資料），水滴
集電器（秒値），フィールドミル（秒値：参考資料），フィールドミル（分値：参考資料），いずれもオリジナルデータ，降水強度（ 1 分）と降水量，右：図説は図15下段と同じ．

20

熊本真理子
表6

大気電場の変化が顕著な事例．2017年 4 ～10月 500V/m 以上（分値：オリジナルデータ）．

2022/2/12

表6修正_2017年_20220203.xlsx

日時
date
[JST]

大気電場
大気電場の大大気電場の変化調査事例 きさ[V/m]
ヒゲ:ヒゲノイズ［UT］
ef：フィールドミ
ル、W：W型

降水
雷関連
レーダー 鉛直構造
t.雲頂高度、h.-10℃面40dBz以地電流 雷対応[UT]
降り始め直前と最 強雨の型
上、z:dBz、v.vild[g/㎥]、c.CAPPI、 N:ノイ ✕:LIDEN対地 日降
大降水時の電場 R無：降水
水量
k:km
ズ,欠:欠 放電,▲: 雲 [㎜]変化
無測間,k:km4/3 8-11

エラー（ef欠多し） -+-0(凸雨)+-+-0(凸雨)+

山型

h.10k付近、c.6k0900真上小エコー

N,欠4/12 1330-18

エラー（ef欠多し） -0(0.5)-+-0-+--0(0.5)- 脈動0.5

小エコー続く、c.5k1410-

4/15 0530-0730

エラー（ef欠多し） -+0付近凸雨-+-+-+0付近凸雨-

凸型

h.37z6h小通過、c.9k0600-10通過
0610-20降下有N,欠4/17 9-12-600,+400

+-+-

地雨

v.0.1 1110付近、c.3-4k-

4/29 8-11-1700,+3100+-↓+-↓(凸雨)+-+- +-↓(凸雨)+凸型

v.小付近0920,40、c.5-6k急発達092030

N,欠

5/1 4-8-3000,+2800-+0(凸雨)-+脈動 +0(凸雨)-凸型

5/7 9-11-1800,+1300-+-+

5/10 9d19-21-2100,+1700+000 24000 2400R無エコー付近発生09h-7
040

2.5 618
0 2400
7.5 1326

1 17120 24002 1704山型

v.0.1付近0400,c.4k以下

小エコー真上発達0110-40,h.37z付
N,欠近0130-50,c.8k0130-0200

近雷 0140-0400▲付近015013

10 1134

6 1047

遠雷 0730-0750
1940-2040

0.5

0.5 1753

1 17030.5
00.5 526
0 24001 436
0 240019

19 1707

8 1625

35.5
10.5
1

9 1528
4.5 602
0.5 502

3 15242 512
1 412

v.0.2真上5k通過0730-40,1.0mm瓦会 欠

0.5

真上発達,c.5k0930,squall line北通過

6/10 5-7(-200,+400)+-↓0.5-++0+0+

R無c.5-6k,v.<0.1 0520-0550N5k以内
v.3k真上0650,h.50z以上真上0700N,欠10,c.8-9k50z以上減少0710

N,欠
N,欠

凸型

-極小

山型

v.付近通過0610-20-+(強雨)-

凸型

c.5-6k1950-2030,真上2000

＋-(雨)

山型

c.5-7k0300,v.0310-+-0(雨)+

山型

c.5-6k0950

N,欠

近雷 1100-2315
×付近1100122

49 2050 16 2011

c.5-9k・t.10k0850,エコー降下0900▲真上0900

10.5

9.5 1850

近雷 0800-1000▲多数真上0930

23

23 1924 13 1836

遠雷 0340-0430

20
10

1.5 1202
0 2400
9.5 305

1 11120 24009 215

00 24000 240030

8

7/1 0-0430-1500,+1300

7/4 8-15-2600,+2800-+0(雨)+脈動

7/5 7-12-1900,+1100 W -+0.5+-↓凸強雨-+-+-↓(凸強雨)+ 凸型

7/5 20-23-600,0

-雨

-極小

山型

v.0.1,c.4k

N-

7/12 8-11-2900,+700-凸型+-+---凸型+

凸型

h.37z0910-20,c.12k,t.13k・v.0930

N,欠7/13 1-6-500,+200'0-同時(凸雨)+

凸型

小エコー付近で発達0200,c.5k,v.0.1_0150-0200 -7/16 9－12-3200,+3100-++-(ヒゲ)+-R無7/17 1430-18-1100,+1100 -(凸雨)+-3200,+1000 -(ヒゲ)0.5+-(凸強雨)+

凸型

7/18 3-6-ノイズ↑-0.5-

0.5

7/24 6-8-600,0--極小

7/25 5-9-900,＋900

7/25 10-14-1200,+1200-+0+-+-0(0.5)+

0.5x5

N
v.通過_c.5-8k付近通過降下1710-20 N
v.通過エコー減少c.5-9k急減し5-6kに0430-40 gap,N
0650通過c.5k付近0620,c.5-6k付近0650
N

7/26 25d15-21-3400,+2800-+0.5±脈動

脈動+-双方あり

山型

t.13k1740,h.40z付近1740-50,c.5-10k付近発達

8/1 31d20-22-1000,+600+-+-雨同時+-極小山型

c.5-7k発達2110-20,v.通過2120-30 -8/1 0-3

-+雨

-+雨

地雨

c.5-6k0110-20,後ろに小エコー発達して通過 -+0.5-雨+-雨

地雨

v.真上0520-30_0600,c.5-6k真上0500-30 --0(0.5)-+1.5+0.5-0.5

0.5x4

v.真上0800-10

8/7 12-15-800,+800-1400,+1200-2000,+2100-3800,+2300-0.5+0-0.5(強雨)+- -(強雨)山型v.1200-30,v.大真上_c.5-10k1340,減少1400 -

山型

R無
R無

v._c.5-6k付近で減少1010-20-

8/9 11-13-1900,0-雨同時(強雨)-1200,+800-雨0-+0付近(凸強雨)- +0付近(凸強雨)- 凸型

付近発生1450,v.1520-1630,c.5-8k_5-10k1550 N,gap

8/19 6-9-2200,+1100+-0付近雨-+-0付近雨-

v.小0720-50,c.4k0730

8/20 19-22-1700.,+2000+↓0.5 -0.5

8/22 9-12-2000.,+1000

8/30 6-9-1600,+1000+↓+-+-0付近++0+-+'-+-0.5-雨0'-+0.5-+-+0+--+脈動 -↓

'-極小

山型強雨

-

+-脈動

+-脈動

山型

-

-1100,+600

9/8 3-5-1300,+1700

9/13 23-14d00-800 ,09/17 9-14-2800,+2500-1900 ,+2100-1900,+200-1700,+900-2400,+2500

9/17 16-19
9/22 14-21
9/25 9-13-2700,+1400

9/27 15-24-1200,+100

10/6 9-21-800 ,0

10/13 3-9-500,010/14 13d16-20-900,+200

10/19 18d17-19d5-1500,+1900

10/22 21d18-22d9 -2500,+700
10/22 9-12

-3500,+3100

10/23 22d14-18-2200,+600

10/29 28d22-29d12 -2800,+2900
10/29 0-2

-1100,+1400

10/29 2-8-2800,+2400

10/29 8-12

-2600,+2900-同時(強雨)雨

v.1110-1210,c.5-6k1110-50

h.40zNW→NE5-10k減少通過1020-30 N大多R無c.9k接近0640,c.6k付近0710-40,通過弱まる0750 R無v.付近1410,v.真上発達1430-40,c.5-8k-1510 +付近で発達0.5-0.5 0.5x6
-雨
山型
0.5
R無
'-00付近-極小
山型 強雨-↑+↓-↑+- -↓ 0付近-極小 +極大 山型 強雨
雨 0.5x6

遠雷 1720-1850
×N5k1740

434

0 2400346

0 2400遠雷 04時頃

13
3 1743 2 624
31 29 2248 18 2241
39 33.5 2106 9 2051

近雷 1520-1615
頃 ▲1550,×あり

0.5

遠雷 0700▲,×あり

8.5

6

0
0
1

0 24000 24000.5 2016

0 24000 24001 1926

1.5
0
0
40.5

1 24000 24000 240012 2140

1
0
0
4

2.5

1.5 2219

v.2010-40,降下推測2050-2100,c.5-7k

h.50z以上西側通過0950,c.12k発達1000 N,欠-0変動-凸↑+-0-+ 0付近変動凸型- 凸型-極小-0-0同時並雨-極小- -0同時並雨
-極小
同時並雨
-+
0.5x3
t.7kエコー真上- -+- -+-脈動 - -+ -極小
地雨-凸雨↑
山型 強雨 v.,小エコー付近発達-↑0-↑00または+凸雨-極
凸型 強雨
凸雨-+-+凸雨小-極小
山型 強雨 v.付近,小エコー多数発達- -+-0+↓- -極小
山型 強雨
+-脈動
-極小
+0+地雨
-極小+極大+-脈動
山型'-↓↑+凸雨↓- -極小 凸・山型+-脈動 -

48.5
0

-

N

7 1810

遠雷 1120-1210-

8/18 14-17

9/1 2d1-3

遠雷 0525-0820
近雷 07-08 ×
SW-NW2k070010+-0変動(凸雨)-(強雨)-+(強雨)-0-0+-(雨)+0+-0-1400,+1400

2 1930

遠雷 09-10頃▲N8k--+-(瓦会1.0)+-0.5 +-(瓦会1.0)+-0.5 0.5-2100 ,04.5 2020

c.5-8k付近2020-40-1600,+1100

9/1 1930-2130

9.5

0.5x4

-2200,+1600

9/1 13-16

4 1513t.8k付近_c.5k小0930,1.0mmN5k0940,エN
コー降下発散0930-40

6/2 1d1830-21

8/1 7-10

6.5 1600

R無6/1 6-9

8/1 4-7

0 24006.5

2 1845+-+0↓変(凸雨)+-++-+0変動(凸強雨) 凸型

7/1 30d1830-21 -1100,+1500

2 18173 1406-2500,+2400-2200,+1500 W +-+-0変(凸雨)-+

0 24006 14505/18 01-0430-1300,+200

6.5 185707.5

0,+5006/21 0230-0930

6.5

v.0.2付近発達_0450-0510,コールドフロー発散 N,欠-700,+400

6/16 6-10[JST]

4 1917

5/13 12d16-13d9+-↓0.5-時分

4

5/11 8-11-極小

近雷 0559-0745
×0610NE/S3k

10
分
間
最
大

近雷 09-11
×W_SE3k0920
近雷0455-0600
×SE8,NE12_0510

脈動+-0+- - -+-0-

同時

近雷 0810-1030

降水量［JST］
最大
降水
時分
量
[JST]
[mm/
h]

近雷 0940-1050

近雷 0930-1200

遠雷 0600-0900

0.5 2400
113

1 2327
4

105

2346
2400
2400
2110

1 235814.5 13.5 2008
0.5 0.5 2143
12 3.5 2107
18.5
7 14446.5
2 434
24 2.5 1340
110 16 1514

7
1
1
2
1
1
6

1918
2053
2109
1428
424
1305
2330

46.5 20.5 227
77 12 2016

6 202
4 1949

地磁気観測所における大気電場と雷雲との関連の調査
表721

大気電場の変化が顕著な事例．2018年 4 ～10月 500V/m 以上（分値：オリジナルデータ）．

2022/2/12

表7修正_2018年_20220203.xlsx

日時
date
[JST]

大気電場
大気電場の大調査事例
きさ[V/m]
大気電場の変化［UT］
ef：フィールドミ
ル、W：W型

4/7 6d15-16-400 +900
4/7 9-12-600 +100
4/14 13-15,21-15d2 -1000 +200
4/17 17-18d4-2100 +1900
4/24 13-16,20-25d3 -2300 +1900
4/25 13-16-1100 +1200
5/2 18-24-1700 +1200-+-0'- -0-+レーダー 鉛直構造

降水降り始め直前と 強雨の型 t.雲頂高度、h.-10℃面40dBz以上、最大降水時の電 R無：降水 z:dBz、v.vild[g/㎥]、c.CAPPI、k:km
場変化
無

-

-+0凸雨

山型

t.1920,v.1930,t.↓2010-20-

5/4 6-10-2000 +2000 +-0.5+-+-0.5+-

+-0.5

0.5x2

h.40z小通過0650,v.0650-0700-

5/7 5-11
5/9 8d17-24
5/13 5-13
5/18 16-18
5/23 13-16-1100 +100-700 0-2100 +1600-2800 +2200-1000 300

+-0.5
-

山型
地雨
山型
0.5x3
地雨

v.0910-20,南をエコー通過,通過後空電+

5/24 6-8-2500 +2400 -+-+-0変動(凸雨)- W 0変動↓凸型-

凸型
0718-22

v.N5k_h.40zNW10k発達0640,v.3k_t.付近
N,欠_c.3-5kN0650,v.付近_t.10k07

5/31 13-15-1900 +2400 '+-+-+-+

6/12 6-8-1000 +600

-極小

脈動-+-+-+-0+ - - -極小

-脈動±

0.5
0.5x3
地雨
並雨

降水量［JST］
雷関連
地電流
雷対応[UT]10分
日降水 最大降
N:ノイ ✕:LIDEN対地 量
間最水量 時分 大値[JST]ズ,欠:欠 放電,▲: 雲[㎜] 〔m m/ｈ][mm]
測間,k:km-+0凸雨 -+0雨+山型- -+0凸雨 -極小 脈動± 凸型 山型

脈動-同時雨 - 並雨
-脈動
+-+
+-+-

凸型強雨

6/20 19d22-20d3 -1000 +700
6/27 0-3-900 +900
7/4 12-15-1200 +1200
7/4 20-24-800 +300
7/5 5d16-21-1400 +0
7/6 12-14-1300 +1400

'-0-+
-+-+
'+-+-+-+0+-

+↓0.5
-極小
+↓0.5

山型
R無
0.5x2
地雨
山型
0.5x4

7/8 78d23-9d2 -3000 +900'-0-+-↓凸強雨-(一時＋)- 凸型

7/9 6-9-700 +400-0+7/11 11-16-2900 +1900 '-±脈動7/16 7-11-3000 +2200 '-+-0-+-+7/19 １-3
7/23 13-16-900 0'-0-0-1200 +1100 '-+-+

7/24 6-13-600 0-極小+

0変動凸型
0変動凸型-

c.5-6km小付近発達0040-0100

11

3.5

-

▲E5k14303

2.5 2347

1

2330

N,欠

近雷 0630-0750▲付近0650-07

1110.5 1655

9

1605

27.5
0
1

6.5 1118
0 24001 2316

-

0

2400

2

1834

0
0.5

2400
2316

-600 +200'-+ -付近にぱらぱら弱いエコー
h.40zW10k通過_2.0mm0700,v.0.1_c.8k1210

40z3kまで,c.7kまでほぼ鉛直

N,欠-▲W10k0710

-

6

49.5

6 2207

11.5

5

2119

726

3.5

1638

R+5分と降水強度相関有り，c.真上4kまで45dBz00 2400

0

2400

54.5
54.5
21
0

41.5 216 12.5
41.5 216 12.5
4 250 1.5
0 2400
0

157
157
1144
2400

山型

上空電荷のみ-R無エコーS,小,W付近発達

gap,欠

0

0 2400

0

2400

-

1

1 1836

1

1746

4

3

809

1

745

12.5

12.5 1935

8

1855

0

0 2400

0

2400

1

2032

-凸型 -山型

凸型
R無'+- - -+↓-凸型

凸型

発達通過,v.0840,小発達_,c.6kS_ライン
状エコー付近通過,'-0- -0+--山型

弱いエコーS通過-

h.v.2.4,c.8k

N,欠8/25 8-12-2300 +1200 -0付近変動-+- W 0付近変動-

山型

8/26 9-15-1700 +1700 -+0+ +-+-+0+-+ W

R無8/27 9-12-2600 +2800 +-+-+-+-+- 逆W

8/29 15-17-700 +800+-+ 逆WR無

付近雨無し,上空のみ,c.3-9k

N

8/30 30d17-19-600 +300-+

R無上空のみ,付近雨無,解析雨量のみ,付近S小発達,c.2-5k1720-

8/31 6-9-1700 +1200
雷災故障-0-+-0- 小W

-+↓-

山型

W発達0640,↓0730_,S↓0800,故障

N欠

9/1 1d7-2d1

欠測

+-脈動

-+↓-

山型

9/3 3-6-2700 +2300 -+-

-+0.5

0.5

9/4 3d23-4d3-2400 +2400 -+- -0+

0+

0.5x3

9/5 4d18-22-3500 +2700 -+-0-0-+-+-+-+-+ +0凸型-脈動9/10 7-9'-1500 +1200 -+0+-0- W崩れ-2800 +2200 '-+ -0-+-+0 24000 24000.5 2400

8/13 7-10

10/18 19-24

0

3.5 1919'-0'+-+ -+-+-+

0.5x5

遠雷0730-0830
×S付近0720

近雷0900-1100 ×NE6k,▲付近0920

h.40z0930,1310E↓,前半SE通過,後半N
近雷1250-1320 ▲N,欠1240,×SW3k13↓
c.7k発達せず0950-1010,Ｗ型途中脈
遠雷1030N,gap,欠 ×E9k1030,▲S6k
動あり,雨少なし

N,gap▲Ｗ1550,NE1620

近雷0700-▲E2k0720,×0750
夜間一発雷1451
×付近1500

W20k,雨無N,gap▲WNW7k01_
SW2k10-凸型

スコールライン

N▲NE2k1910

並雨

c.1-8k付近急発達0730,c.1-6k真上0740,ス
コールライン 北条竜巻エコー類似

N,欠遠雷1600-1700
×NE6k

R無
地雨
R無

-極小
-極小,+
-極小,+

2350
323

0
0.5

-1800 0-1000 0-700 0,-900 +700

9/26 13-20-1600 +200 -0-+-09/30 29d6-9-1300 09/30 29d19-30d1 -700 +-1100 '-0-+-2100 +24000 ''-+脈動 +-+9/30 5-11
10/13 17-22-2200 +1800 '+ +-+--+

1
3

3.5

8/7 6d16-18
8/7 11-13
8/9 2-4
8/10 13-19-1500 +1600 +0+-+↓0凸強雨-+- ⁺+↓0凸強雨-

631
334

凸型

R無

9/25 4-9

2 10470 24000.5 2317

2230

'-+-+

+-

3
8

1627

6

-300 +500

-

8.5
28.5

8

12.5 2317

8/6 9-12'-400 +200+
0 +500-1300 +1500 '+- +-0-

5.5

1750

2 1752
1 7:46
3 19580 24002 2354

14

凸型
凸型 +-

-600 00.5

6.5 1835
4.5 5:58
11.5 1902
0 24008 2357

近雷09:00-10:10 ×▲付近

0↓(凸雨)-極小

9/15 0-3
9/17 9-10
9/18 9-15

0.5 1840

近雷1230-1500▲13-14'-0-+-+- -0-+-

9/13 11-13

1
17.5
26
42
0
16

付近急減,h.50z0910,0908+頃vil発
達,c.12k,赤13k,

7/28 27d20-28d2 -1200 +200
7/28 6-11-1100 +400

+0雨+↓-↑0-0.5
5
0.5 1957
0.5 2341
0.5 2400
1 23323 2355
1.5 2305

v._h.50zW側発達1300-1330,c.11k発達 N,欠

R無 凸型

0-

近雷0650-0740 ▲N2k,×NNW7k07

1
23
1.5 2019
2 2345
1 2400
4.5 2334
8.5 1058
6 2335凸型-0(凸雨)-

8/24 23d22-24d6 -400 +100

h.40z付近通過0650-0700,v.付近通過
0700,雹融けているかも

-

0
3
2.5
1.5
12
58.5
12

R無

-0(凸雨)--1600 +200v.付近通過1630-40,c.5k発達1610[JST]v.付近0030-50,h.付近0030-40,c.1-9km
近雷0020-01 ▲N,gap,欠 S3k20,×5k0030
付近0030-40
v.付近発達0610,h.50z小発達10k08
-

R無
0.5

-極小
-凸型 -極小-極小

遠雷07-08頃
×1650-+↓0.5 -0.5 +-0.5-+ 並雨+0+-0変動(凸強雨)- W' 0変動↓凸型-

8/16 8-11

v., 対流あるとき大気電場+--極小 -変動山型 -変動山型

時分c.7k小発達,W1.0mm,c.3-8k付近発達真上通過1140c.8k,雨域中エコー発達通過-

c.4k付近急発達通過0930

凸型 山型

凸型
地雨
地雨
地雨
+地雨
地雨
R無

c.5kW5k急発達0620,N5k急減
0630,v.0640

v.0.1付近1410-20,c.5k1840
v.0.1付近0710-20,0740-0800
T24号
v.0.1_2000-10,c.8k1940

-

3
0.5

2.5 2113
0.5

231

0.5

141

0

0 2400

0

2400
1711

9.5

8.5 1726

4.5

22.5

6 1729

2

1654

0.5

0.5 1411

0.5

1321

1.5

1.5

943

1

853

4 2400

2

1641

0

2400

10.5
0

0 24009.5
038

4.5 1046
0 240024.5 2322

1.5 1005
0 24009 2307-9.5

5 1608

4

1544

-

13.5
16

6 2348
3.5 556

2
1.5

2322
539

t.7-8k2210,ふらないで通過,それほど発達せず,小エコー00 240002400

00 2400

0

2400

22

熊本真理子
表8

大気電場の変化が顕著な事例．2019年 4 ～10月 500V/m 以上（分値：オリジナルデータ）．

日時
date
[JST]

調査事例
［UT］

大気電場
大気電場の大きさ[V/m]ef：フィールドミ
ル、W：W型

大気電場の変化
ヒゲ:ヒゲノイズ

降水

降水量［JST］

レーダー

降り始め直前と 強雨の型 t.雲頂高度、h.-10℃面40dBz以上、z:dBz、v.vild[g/㎥]、
最大降水時の R無：降 c.CAPPI、k:km
電場変化
水無

地電流
g:gap, N:
ノイズ,
欠:欠測

雷対応[UT]
最大✕:LIDEN対地 日降水 降水 時分
量
量
[JST]
放電,▲: 雲[㎜]
〔mm/ｈ]
間,k:km

10分間
最大値

時分

[mm]

[JST]

4/1 9-16-2300 +2200 -+-+-+-+-+-+

0.5X3付近弱いエコー発達,c.1-2k23z1010-

1

0.5 2150

0.5

2100

4/8 10-14-2600 +5900 '+-+-+0+-+-+-+-+-

0.5X3

W発達1140,c.3-4k-

1.5

1.5 2208

0.5

2156

v.無,c.1k,c.1-2k0300,c.1-3k0340

-

19.5

2.5 1241

0.5

2331

2.5

2 2107

1

2054

0.5

1651

4/10 9d21-10d8 -1700 +600

脈動-0-00000-0 -地雨

4/10 13-19--

地雨-500+100-

4/14 17-21-1000+800-+-

4/19 9-13-3000+2300+-+-+0.5-(雨)

+地雨

+地雨

地雨

-

4/22 9-11-800+600

-+-

+0付近-

凸型(1.0) v.0.10930-40,c.4k真上0940

c.1-4k真上1120,-凸雨1140,V.小真上1140-1200,c.34k1140-50

gap1140 ×真上1130-

4/26 19-23-3400+2500

脈動+-+-小+地雨

v.1950,c.1-4k,発達2000,付近S減2100,c.1-3k2130,2140発達 -2

0.5 1741

4/27 4-9-3300+3100-+-+-+-+--+-+0脈動

0.5x2

v.周辺通過,c.1-3k0040-50,c.1-3k通過0740-50

-

7

2.5

山型

c.4k0840,v.0920,c.3k,v.0930-40真上まとまり急減,c.4k以下

-

24.5

Ｒ無

v.0.1小付近通過0130-0150,c.4k-

0

5/1 8-14-2000+500-+0+0+

5/2 1-3-3000+200'+-

5/7 4-7-1200+1200-極小'+-+-+

5/21 20d21-21d7 -2100+1700- -+-+-+-

5/28 18-20-800+900'+- -+-+-(+)-山型

1 1501

0.5

20.5 1431

6.5

1353

0.5X2

c.5k,1940v.小付近1940,降雨中発達エコー-(+凸),1940vild0.1-

00 2400

0

2400

地雨

エコー発達真上,c.5-8k,v.0.1付近2330,t.10k真上0710,v.0720 g2319

10.5

3 1650

1.5

1621

地雨

c.7-8km,脈動時上空発達エコー有雨多くない,t.10k真上
1330_1550,v.0.1-

57

8.5 1701

2.5

1641

↓-0.5同時,前c.2k,後c.4-5k,v.0450-0520_真上0550

-

27

6

702

2

615

c.3-9k発達W8k1630-NW8k1640-40,v.0.4急発達1700

g1646,N 付近1700

6/15 4-7-2100+2200-+-+-0-+地雨

6/15 16-19-3200+2800-±脈動--+↓0凸雨-±脈動 凸型

6/21 6-9-500+300- -+Ｒ無0810c.SE2k0810_1-7kW1k0820,付近発達W通過0830-0910 -

6/24 3-7-1400+700

'-0-+

0.5X4

c.4k0300-10_0350-04_0350-04_5k0550-06

7/3 21-4d3-2000+1700-雨 -+-強雨0

7/15 17-21-1000+1100'+- +0-+-7/16 8-10-1000+1000+-

7/16 14-16-1500+1200+-0-+-

7/19 6-9-2200+800'-+-+-

7/20 9-11-1000+500-+-+-+- W+↓-強雨↑0-- -0-+--同時凸雨+-+- +-+-同時凸雨+-極小

7/27 18-23-1100 0-0-

7/29 5-9-2600+1500-+-+-0付近変動-+ W

c.5-6k,v.S2310_付近30_分裂40,雨強2340-00,エコーの中発

山型強雨 達SW→NE

c.7kN5k1650-1710,c.4kS5k,c.7-5kエコー最後1950-2040,v.

0.5 地雨 真上2030-40
0.5
t.8-10k0810-0910,c.3-5k先行0910-1000+900- +-+-+

9/8 3-5-1100+3600

9/9 8d16-24'-1800+800-+-0-+-0-0-0-0-+強雨0+-

9/10 10-14-2400+1900+-+-脈動-+ W似

9/11 6-10-3200+2200+-0変動-+ W

9/11 '13-14-1700+1700+-

00 2400

0

2400

10

2

624

1

1209

-

2.5

1.5 2307

0.5

2347

-

2

1

907

1

545

-

10

4

604

2

2340

10

4

604

2

2340

4

3

116

2.5

114
1931

c.6-9kSW5k1410,t.10k1420,c.6-8k真上,v.1430,c.6k以上無,v.
無1440
c.7-9k減WNW15k0720-30,v.0.2減SW5k0730-40,t.9k,c.6-9k
0.5
急減
t.13k≦,c.N5k0930,h.50z_v.2.4_
凸型g,N,欠c.50z7k1020,Ｔ↓1040
v.SW5k0630,v.発達NE10k0700_付近0730-0800,c.2-9kE5R無 凸雨+
10k
t.13k≦,v._c.1-8k真上2140_v.付近減2150,t.7k≦0020,c.3-6k-凸型+ 0.5付近0030凸型

山型

エコーかかる1800,c.1-6kW,18200.v.付近1840_2100-

9/15 18-23'-800 0-0-0-

9/18 2-10-3200+3200-0-+-+ +-+-0- -+ +-9/22 15-18-800 0-0-

9/24 5-8-2400+1300'-+ '0.5-+

10/3 8-9

0+800

+無

10.5

10 20219.5

遠雷 0700▲NE10k0700-10

2.5

2.5 1734

1.5

1651

×,▲SW12k2140

00 2400

0

2400

▲15k
近雷 0630-0800 ×
真上0630_50▲W20k1530
近雷 0650-0755 ▲
0710,×SW2k
遠雷 0830-0930 ×
NW7k,▲0840▲SW5k0750

10.5

734

7.5

644

0

10

0 240002400

00 24000

2400

21.5 16.5 1651

10

1602

23

11 2318

9.5

2228

2.5

1 1008

0.5

1012

1

1 175911709

86.5 2221

3.5

2146

920

1

856

0.5

0.5 2400

0.5

2346

Ｒ無

▲10kSE0340
g0156
(停電)

0.5

0.5 2400

0.5

2314

82

21

527

6

509

2

1.5 2244

0.5

2228

6.5

5.5 1746

3

1719

c.1-9k0340,v.付近0350-凸型 山型 台風アウターバンド,v.S,c.1-7k,,2010vild通過(強雨)

山型
-山型

6

上空エコー,c.7-9kW5k1010,c.6-9k付近1020,c.5-9k真近雷 1045-1245
N,欠×,S3k,▲E2k1100,
上1040
v.N通過,強雨かすめる,v._c.1-9k0800,弱まって通過Ｓ N,欠
近雷 0730-0900
で強い,、0820つくばT-1℃,0840土浦-1℃（+）
0728頃 ×付近0550_0640
t.9k1310-,v.1330,c.1-6k1340通過

4

-

0

0 2400

0

2400

-

5

1.5 1311

0.5

1808

凸型

c.1-7k真上,v.雨と-同時1850
t.9k_c.1-7k02,t.9k_c.3-7k(+)_v.0310,t.10k_c.1-8k過
0450
v._t.7k1550,小,c.1-2k過1700-10-

5.5

3 2400

1

2358

'0.5

t.7k06-,0610v.弱,c.1-4k,-+雨無-

0.5

0.5 1703

0.5

1613

Ｒ無

t.7k小0820_9k40,N2kc.2-7k,t.9k0850-

00 2400

0

2400

0.5Xn
-凸同雨強

近雷 1000-1030 ▲W5k0940,×0950

g1156 ▲NW5k,×SE3k

0.5
-山型

▲W12k0720

Ｒ無 0.5x2 t.10k付近1130_1450-15,c.1-4k付近W1150,vild付近W

0.5x4
山型

▲NW6k0900-

Ｒ無-凸雨 山型▲NNW5k2320▲SW5k1650,×欠
h.50z付近↓0700－10,c.11k,_近く短時間強雨0730
S付近小発達(凸雨),c.8k16_7k真上1640,降雨時v.N通
8/19 15-17-1700+1300 '+-+-+
0
山型
過,v.5k通過
スコールライン状,Ｔシア付近,v.小付近,c1-6k付近,寒フ N,欠,-凸型+
8/20 6-9-3400+2400 -+-0-0-0+-+-+- W -凸型+
レ0650-0755
g0753-3100+2000 -0-0-+-0-+0+Ｔシアライン通過,0850w10km×N,欠8/21 7-11,12-17-+0凸雨 -山型 凸雨 山型-1300+600+-+-0-0-0-0v.付近W0900-10,c.1-7k真上0910
g1344
c.1-6k2120_c.1-7k付近2200,v.2210通過,c.3-6k付近
22d21-23, -300+600
0.5x4 Ｒ無8/23-+-+ +-+
23d2-4-1000+1500
0230（雨無し）-2100+2900
8/24 7-9 16-18+-+- ++-0.5+0.5 +-0.5 0.5x3v.,c.1-3k真上,c.1-5k上空1520-30,強雨後＋-1300+2300
1120v.付近1120、c.1-7k付近1240
8/25 10-13-600+200
-極小
山型
g1214
Nエコー通過,T3℃↓0710
c.1-6k2220,v.W付近2250,
8/30 29d22-30d1 -3300+2600 +-+-+-+-+- 脈動 '地雨'地雨,c.真上1-7k0630
9/3 11-16

1509

1
71.5

+-+- +- +-+-+-+0+ -+ - - -+-7/26 21-27d1

2400

-

'+0+- -+-0-+-+-+-+-+-0-0-0+-0-+-0-+-1100 0-400+100-1700+800-1600+1600

1834

0

c.小4kSW5k0450,v.小付近0500,c.小4kW付近0550,v.小付近
0600-2400+1700

7/25 5-9

40 2400c.5-6k,v.0.1通過2250真上2200-50,0200-10,0410'-2100+2300

-0雨∔

457

12 1906

0'.5X2

6/7 6d22-8+↓-変動山型強雨↑+

1(+)-山型

6/10 9d20-20

-同時雨

504

10/4 3d21-4d1 -2600+2200-+-+雨0+ W崩

+-地雨

+-地雨

t.9k2110,c.2-4k40,v.2210_2330,t.9-11k2310-40

-

6

4

812

1.5

831

10/11 10d15-18

-同雨

－山型

－山型

1530真上,c1-3k1630-40

-

17

7

230

2

200

10/12 11d18-12d16 -2500+2400-+-脈動－山型-凸型+

山型 凸型 台風アウターバンド,本体,t.7k,v.Ｎ2250-23,c.1-8k06

-

182.5

31 2208

12.5

1738

10/18 16-21-1200 0

-同雨 極小強雨 －山型

山型

v.W過180-20_1850-19,c.1-5k16,c.1-4k1810,時折5k-

5

1.5 23171

125

10/21 13-22-3000+2800

脈動

地雨

c,1-6k(5,6km)1610,v.強2010-20

-

あり

1

1 2340

0.5

2333

あり

-900 0+-脈動,地雨

10/25 24d'23-25d10 -3800+3000-ベースに∔,±脈動 ∔山型強雨-,-山型 ±山型

N,欠10/27 8-12

-0-+-+--3800+29000

凸型-

大きく正（＋）の極大に急変した．
3 ）降雹の発生直前に，雹域コアの降下が明らかな場合は，大気電場が急減し絶対値が大きく負（－）側に変動し極小となり，直後に降雹が発生した．
4 ）降雹の発生時には，大気電場は負（－）から 0付近に急変し変動が見られた．
5 ）降雹や降水が止むと，大気電場は急減し負（－）の極小となった．
6 ）通過後に上空からの寒気移流が顕著な場合，大85 18.5 1710

5

1657

6 1823

5.5

1739

11.0

気電場は正（＋）に変化する．
レーダーエコーの監視と共に，大気電場の変化をモニターすることによって， 2 ）， 3 ）， 4 ）の変化から，雹域コアの到来を降雹の直前に探知することに繋がるのではないかと考える．
2020年の 4 ～10月の大気電場が顕著な事例から，
短時間降水が最大となる時には，大気電場が－極小になる場合と 0 付近で変動する場合があり，前者はウォームレインで，後者は上空で霰や雹を伴う降水である．＋電荷の降水の事例は 1 例のみであった．

地磁気観測所における大気電場と雷雲との関連の調査

これらの特徴は，これまでの報告されている発達した雷雲が到来する時には，強雨は＋電荷を持ち，大気電場の変動は W 型（＋－＋－＋）の特徴的な変動をすることと，やや異なっていた．
謝辞
雨量はアメダスのほか，茨城県土木部河川課，国
土交通省関東地方整備局，国土交通省霞ヶ浦河川事
務所および独立行政法人水資源機構のデータを利用させていただいた．気象研究所の吉田 智氏，元気象研究所の高谷美正氏にはご助言をいただいた．降雹の写真について，地磁気観測所の職員の方々のご提供やご協力により収集することができたものである．齋藤誠所長にはご助言をいただき，笹岡雅宏主
任研究官をはじめ，藤原善明主任研究官，海東恵美
研究官，増子徳道研究官，神谷亜希子技術主任および瀧沢倫明技術課長にはご校閲いただいた．
最後に，これまで大気電場と地電流の連続観測に携われてきた所員の方々に謝意を表する．
参考文献
足立 透，フェーズドアレイレーダーを用いた顕著な
大 気 現 象 の 観 測． 日 本 風 工 学 会 誌，161，371-380,
2019.
Browning, K. A. and G. B Foote, Airflow and hail growth insupercell storms and implications for hail suppression.
Quart. J. Roy. Meteor. Soc., 102, 499-533, 1976.
Fujiwara, H., H. Okochi, M. Kamogawa, T. Suzuki, S.
Hayashi, N. Sato, Y. Orihara, J. Matsumoto, J. Hamada,K. Murata, E. Yoshikawa and T. Kudo, Dif ference
between lightning activities in thunderstorm cells withand without hailfall in western Tokyo. J. Atmos. Electr.,
40, 10-31, 2021.
畠山久尚，久保時夫，昭和15年 8 月中旬以後の雷雨の際の前橋に於ける電位傾度の變化．中央気象台彙報，21，271-275，1946．
畠山久尚，雷の科学．河出書房新社，259pp．1970．
林 修 吾， 吉 田 智， 楠 研 一，2014年 6 月24日 に 調布・三鷹に激しい降雹・落雷をもたらした積乱雲の発生発達とその構造，2015年度秋季大会講演予稿集，108，403，2015.
平野烈介，熊谷に於ける降雹観測．気象集誌， 5 ，189190，1927.
今道周一，菊池繁雄，柿岡附近の雷による急變化電場に就いて．雷の研究（日本学術振興会雷災防止第九特別委員会 編），電気書院，54-61，1950．
石原正仁，2008年雑司が谷大雨当日における積乱雲群の振舞いと局地的大雨の直前予測Ⅱ―積乱雲に伴う局地的大雨の直前予測の試み―．天気，59，563-577，
2012.
石原正仁，降雹の二重偏波レーダー解析－2018年 5 月2423

日八王子事例－．気象研究所台風・災害気象コロキ
ウム（2020年 2 月 6 日開催）講演資料，2020．
気象研究所，平成24年 5 月 6 日に茨城県つくば市付近で発生した竜巻について．報道発表資料（平成24年 5 月11日），2012．http://www.jma.go.jp/jma/press/1205/
11c/120511tsukuba_tornado.pdf（2021.9.20閲覧）
北 川 信 一 郎， 大 気 電 気 学． 東 海 大 学 出 版 会，200pp，
1996.
Kuettner, J., The electrical and meteorological conditions
inside thunderclouds. J. Meteor. 7, 322-332, 1950.
熊本真理子，降雹を伴う雷雲と大気電場の関連の調査―2012年 5 月 6 日・2017年 6 月16日・2018年 5 月24
日地磁気観測所―，天気，69，113-122，2022.
楠 研一，1996.7.15下館ダウンバーストの前兆現象．気象研究ノート，（193），125-127，1999.
道本光一郎，紫村孝嗣，松井敏明，河崎善一郎，冬季雷の気象学的特徴と雷予知技術．電気学会論文誌 B，
116，431-437，1996.
森真理子，高谷美正，関東地方で発生した降ひょう・ダウンバーストを伴ったスーパーセルの事例解析．天気，51，567-581，2004.
中村 一，森真理子，1996年 7 月15日の下館・つくばのダウンバースト．気象研究ノート，（193），111-123，
1999.
Rakov, V. A. and M. A. Uman, Lightning： Physics andEffects. Cambridge University Press, 2005.
出世ゆかり，坪木和久，非定常で短寿命の対流セルのもたらす降雹の水平規模と雹の大きさ－2002年 5 月26日の阪神間の降雹事例について－．天気，53，871877，2006.
Simpson, G. C. and F. J. Scrase，The distribution ofelectricity in thunderclouds. Proc. Roy. Soc. A, 161,
309-352, 1937.
高橋 劭，雷雲電荷発生機構－霰の電荷符号逆転の謎．
天気，51，7-15，2004.
高橋 劭，雷の科学．東京大学出版会，271pp, 2009.
Toya, T. and S. Tsunomura, Discussion of variation
patterns of atmospheric electricity. Technical Reportof the Kakioka Magnetic Obser vator y -SelectedTranslations-, 6, 11-22, 2008. http://www.kakiokajma.go.jp/publ/jour nal_DB/pdf_files/technical_
report_of_KMO_sup_06_02.pdf
内田顕司，溝本 悟，澤田睦子，石原正仁，気象レーダーによる雹（ひょう）の監視の試み．天気，57，646650，2010.
Waldvogel, A., B. Federer and P. Grimm, Criteria for thedetection of hail cells. J. Appl. Meteor., 18, 1521-1525,
1979.
山下浩史，2005年 5 月15日東京都八王子市に降雹と突風をもたらした積乱雲の特徴について．天気，54，781-796，2007.
吉田公一，谷 善典，岡田 京，降雹時のレーダー 3 次
元データの特徴．平成18年度東京管区調査研究会誌，
2006.

24

熊本真理子

Relationship between the atmospheric electric field anddeveloped cumulonimbus clouds
at the Kakioka Magnetic Obser vator y: Four hailstorms(6 May 2012, 4 April 2014, 16 June 2017, and 24 May 2018)by
Mariko KUMAMOTO
Kakioka Magnetic Obser vator yReceived 2 November 2021; accepted 9 March 2022; published 22 March 2022

Abstract
Four cases of hailstorms (on 6 May 2012, 4 April 4 2014, 16 June 2017, and 24 May 2018) havebeen observed by the Kakioka Magnetic Observatory in Ishioka City, Ibaraki Prefecture. Because
we had been continuously monitoring the ground-level atmospheric electric field, it was possible toinvestigate the relationship between the atmospheric electric field and the structure of hailstorms.
By comparing precipitation with data from the 3D radar of the Japan Meteorological Agency andDoppler radars installed at the Narita and Haneda International Airports, we determined thefollowing characteristics of the variation of the atmospheric electric field.
1 ) When a por tion of the mid-level clouds with radar reflectivity of more than 53 dBZ(assumed to be the hail core region) approached 5 or 10 min before the occurrence of
hail, the atmospheric electric field suddenly increased to the maximum positive potential.
2 ) When the hail core region began to descend immediately before the occurrence of hail,
the atmospheric electric field decreased sharply to the minimum negative potential.
3 ) At the occurrence of hail, the atmospheric electric field fluctuations were observed in thepositive and negative potentials.
4 ) When precipitation stopped, the atmospheric electric field changed sharply to theminimum negative potential. After the radar echo passed by, if cold advection was strong,
the atmospheric electric field changed to the maximum positive potential.
By monitoring changes in the atmospheric electric field and radar echoes, it may be possible
to detect the arrival of a hail core region above an observation area from the changes noted inpoints 1), 2), and 3) and to recognize the danger immediately before hail begins to fall.
In addition, in cases from April to October 2020 when the atmospheric electricity
field varied widely, when cumulonimbus clouds developed and sudden heavy rain was at
its maximum, the atmospheric electricity field was at the negative potential minimum or
fluctuated around 0. It is considered that the former was associated with warm rain; the latter,with hail or with a hail core area overhead in the mid-level cloud. Besides it was the only caseof precipitation at its maximum with a positive potential. These similar trends in prominentatmospheric electric field changes and precipitation at its maximum were observed in data ofwarm season (from April to October) from 2017 to 2020.