Interrelation between ELF transients and ionospheric disturbances in association with sprites and elves

Abstract

Red sprites and elves were observed in Japan during the winter of 1998/99 in Hokuriku region by the group of Tohoku University (Fukunishi et al., EOS, 80(46), F217, 1999). The results are quantitatively analyzed from the coordinated measurements consisting of ELF (Extremely Low Frequency) transients, VLF (Very Low Frequency) subionospheric disturbances and lightning discharges associated with the optical events. The strong straightforward relationship is found between charge transfer of the parent discharge calculated from ELF (f less than 15 Hz) and the ionospheric disturbances regardless of the types of optical events indicating a strong atmosphere-mesosphere-ionosphere coupling. Sprites tend to associate with a large ionospheric disturbance with a large charge transfer, whereas a large lightning peak current (or slow-tail amplitude) leading to the strong EMP (Electromagnetic Pulse) is necessary to initiate elves, but with rather small ionospheric disturbances.

日本でのレッドスプライトとエルブが1998/99年の冬、北陸地域で東北大学のグループ(Fukunishi et al., EOS, 80(46), F217, 1999)によって観測された。ELF(極端低周波)トランジェント、VLF(超低周波)電離層擾乱、可視現象に伴う放電現象からなる座標別測定の結果を定量的に解析する。ELF(f<15Hz)から計算された放電の電荷輸送と電離層擾乱との間に、可視現象のタイプに関わらず、強い直接的相関のあることが分かったが、これは大気、中間圏、電離層の間に強い相関があることが示された。スプライトは大きな電荷輸送を伴う大規模な電離層擾乱と関連する傾向がある。しかし、強いEMP(電磁パルス)につながる大きな放電ピーク電流(スローテール振幅)がエルブを誘発するものの、電離層擾乱はかなり小さい。