JP2002156467A - 局地気象観測システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 各種気象観測センサの実観測データを統合し
て提供する。 【解決手段】 データ入力処理部１１Ａ〜１１Ｅによ
り、各種気象観測センサにより得られる気象観測データ
を取り込み、データ統一処理部１２Ａ〜１２Ｅにより、
取り込まれた気象観測データを統一した形式に変換し、
データ統合処理部１３により、統一形式に変換された気
象観測データをそれぞれ予め決められた三次元の格子点
のデータに振り分け、格子点毎にデータを統合し、この
統合された三次元格子点のデータを表示装置１４にモニ
タ表示する。また、データ選択処理部１５により、デー
タ統合処理部１３で統合されたデータを局地気象予測計
算システム側で要求する条件に応じて取捨選択し、デー
タ出力処理部１６により、選択されたデータを所定のフ
ォーマットに変換して局地気象予測計算システムへ送出
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば空港等の局
地における気象観測を種々のセンサで行い、各センサに
よる観測結果を統合してユーザに提示する局地気象観測
システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、気象観測に使用されているセンサ
には種々のものがあるが、それぞれ独立して使用される
ことがほとんどである。これは、各観測センサで取得さ
れるデータが気象現象の単独の諸元（例えば降雨や風な
ど）を表すものであることによる。気象庁などでは、例
えば国内各地に点在する降雨観測用気象レーダのデータ
を合成処理し、全国領域でのレーダ情報として利用して
いるが、異なる種類のセンサを複合的に組み合わせて統
合的に気象観測を行う方式は未だ実現されていない。

【０００３】ところで、現在、空港等の交通機関や災害
対策等の面から高精度な局地予報の要求が高まってい
る。局地予報は従来から行われているが、局地予報に使
用される狭領域の予測計算は、基本的には気象庁が作成
した広範囲の気象予測結果（ＧＰＶ：Grid Point Value
格子点数値予測データ）を基にして、その一部を利用
し、対象とする狭領域内の詳細な気象現象を再現／予測
している。

【０００４】この場合、入力に使用するＧＰＶというデ
ータも、気象庁が広領域を計算処理した一種の予測結果
であり、一般に利用されている入力は、地上は一辺２０
ｋｍメッシュ、上空約５．５ｋｍまでは４０ｋｍメッシ
ュ、時間間隔も３時間毎という粗い格子点情報である。
このような粗い入力データによる局地予測では、非常に
狭い領域でごく短時間に発生・消滅するような気象現象
を再現・予測することが困難である。

【０００５】細かな現象を再現・予測するためには、入
力データも合わせて細かなものにすればよい。そのため
には、実観測から得られるリアルタイムデータをオンラ
インで取り込むことが望ましい。しかしながら、これま
での局地予報モデルに対しては、実際に観測センサから
取得された実データを入力する手立てがなく、各観測セ
ンサの表示出力から観測者が主観的な推測により総合判
断しているのが現状である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、現
在の局地気象観測システムでは、広範囲な気象予測結果
を基にその一部を利用し、種々の観測センサにより目的
別に観測して情報の補充を行っているに過ぎず、局地の
細かな現象を再現・予測するための基盤となる統合的な
情報の提供がなされていない。この結果、局地気象予測
も観測者の主観に頼っているのが現状であり、予測精度
の向上が極めて困難な状況にある。

【０００７】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
ので、種々の気象観測センサで得られる実観測の気象観
測情報を統合して提供し、これによって局地気象予測の
精度向上に寄与することのできる局地気象観測システム
を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明に係る局地気象観測システムは、以下のよう
に構成される。

【０００９】（１）複数種類の気象観測センサにより得
られる被観測地域付近の気象観測情報を取り込む複数の
情報入力処理手段と、前記複数の情報入力処理手段で取
り込まれた複数の気象観測センサそれぞれの気象観測情
報を統一した形式に変換する複数の情報統一処理手段
と、前記複数の情報統一処理手段で統一形式に変換され
た複数の気象観測情報をそれぞれ予め決められた三次元
の格子点の情報に振り分け、格子点毎に情報を統合する
情報統合手段と、この情報統合手段により統合された三
次元格子点の情報を提示する三次元情報提示手段とを具
備する。

【００１０】（２）（１）の構成において、前記複数の
情報統一処理手段は、それぞれ対応する情報入力処理手
段で取り込まれた気象観測情報が極座標系であるとき
は、直交座標系へ変換することを特徴とする。

【００１１】（３）（１）の構成において、前記複数の
情報統一処理手段は、それぞれ対応する情報入力処理手
段で取り込まれた気象観測情報を予め決められた互いに
共通の時間間隔の情報に変換することを特徴とする。

【００１２】（４）（１）の構成において、前記情報統
合手段は、予め決められた三次元の格子点に、気象観測
情報をセンサ精度に基づく分布関数により重み付けして
振り分けることを特徴とする。

【００１３】（５）（１）の構成において、さらに、前
記情報統合手段で統合された情報を要求される条件に応
じて取捨選択する情報選択処理手段を備えることを特徴
とする。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について詳細に説明する。

【００１５】図１は本発明に係る局地気象観測システム
の構成を示すブロック図である。図１に示すシステムに
あっては、観測センサとして、ウィンドプロファイラ
（４００ＭＨｚ帯及び１．３ＧＨｚ帯）、ドップラー気
象レーダ、ドップラーソーダ、風向・風速計、ラジオゾ
ンデを用い、それぞれの観測センサで得られるデータを
統合処理し、局地予測計算システムに提供する場合を想
定している。

【００１６】ここで、ウィンドプロファイラ（４００Ｍ
Ｈｚ帯及び１．３ＧＨｚ帯）は、設置地点上空約１ｋｍ
から最高約１６ｋｍまでを観測対象とし、分解能１５０
ｍ単位で風向・風速情報を得る。ドップラー気象レーダ
は、設置地点を中心とした半径１００ｋｍ以上の領域を
観測対象とし、水平方向最小１ｋｍメッシュ以下、高度
約１７ｋｍまでの三次元的な雨・風の情報を得る。ドッ
プラーソーダは、設置地点上空の、特に地表から約１ｋ
ｍまでを観測対象とし、分解能１５０ｍ単位で気流の乱
れの情報を得る。風向・風速計は、地上における連続的
な風向・風速情報を得る。ラジオゾンデは、上空約３０
ｋｍまでを観測対象とし、主に高度別の気圧、気温、湿
度の連続的な情報を得る。

【００１７】図１において、データ入力処理部１１Ａ〜
１１Ｅはそれぞれウィンドプロファイラ（４００ＭＨｚ
帯及び１．３ＧＨｚ帯）、ドップラー気象レーダ、ドッ
プラーソーダ、風向・風速計、ラジオゾンデから得られ
る実観測データをネットワーク（図示せず）を通じてリ
アルタイムで取り込むもので、各実観測データはそれぞ
れデータ統一処理部１２Ａ〜１２Ｅに供給される。これ
らのデータ統一処理部１２Ａ〜１２Ｅは、それぞれデー
タ入力処理部１１Ａ〜１１Ｅで取り込まれた気象観測セ
ンサそれぞれの気象観測データを互いに共通のフォーマ
ット形式に変換するものである。

【００１８】具体的には、極座標系のデータ（例えばド
ップラー気象レーダからの入力データ）を直交座標系に
変換する。また、それぞれの観測タイミングが異なるこ
とから、各観測データを予め決められた時間間隔のデー
タに変換し、互いの観測タイミングの同期を図る。この
場合、実観測データの取り込みタイミングと規定の時間
タイミングとが一致しない場合、直前の実観測データを
規定の時間タイミングにそのまま置き換えてもよいが、
前後のデータの平均データを算出して適用するようにし
てもよい。

【００１９】上記データ統一処理部１２Ａ〜１２Ｅで統
一化された気象観測データはデータ統合処理部１３に供
給される。このデータ統合処理部１３は、入力された各
系統の直交座標系データをそれぞれ予め決められた三次
元の格子点に振り分け、格子点毎にデータを統合する。

【００２０】この統合処理における直交座標系データの
振り分け方法としては、簡易な方法として、周囲８点の
格子点のうち最も近い格子点に置き換える方法（データ
の座標が格子点と一致する場合はそのまま）、周囲８個
の格子点にその距離に応じて重み付けして分散する方法
がある。しかしながら、これらの方法では分散が均等に
ならず、精度が落ちる。そこで、センサの精度に応じた
分布関数（例えばガウシアン分布）により周囲１６個以
上の格子点に重み付けして振り分ける。これにより、デ
ータの振り分けが均等となり、データ置換による精度の
劣化を軽減することができる。

【００２１】また、上記統合処理における各格子点のデ
ータ統合方法としては、センサ間で同じ諸元の場合は、
精度を優先順位として重み付けして加算処理し、諸元が
異なる場合は、それぞれ独立した諸元データとしてその
まま採用する。

【００２２】上記データ統合処理部１３で得られた三次
元格子点統合データは表示装置１４に供給される。この
表示装置１４は、ユーザの目的に合わせて、入力された
統合データを諸元別にまたは各諸元を複合して三次元表
示する機能、任意の格子点における各諸元データを時系
列的に表示する機能等を有する。

【００２３】また、上記データ統合処理部１３で得られ
た三次元格子点統合データは、データ選択処理部１５に
供給される。このデータ選択処理部１５は、後段の局地
気象予測計算に必要なデータのみを選択し、不要なデー
タを削除する。このデータ選択処理部１５で取捨選択さ
れた三次元格子点統合データはデータ出力処理部１６で
所定の出力フォーマット形式に変換され、ネットワーク
（図示せず）を通じて局地気象予測計算システムに送ら
れる。

【００２４】上記構成において、以下にその具体的な処
理内容について説明する。

【００２５】これまでに実現されている各種気象観測セ
ンサは、それぞれ目的を異にしており、取得されるデー
タの諸元も異なっている。本システムは、これらのデー
タを統合的に処理して三次元領域の詳細な局地観測を実
現するもので、特に気象観測センサ（ここではウィンド
プロファイラ（４００ＭＨｚ帯及び１．３ＧＨｚ帯）、
ドップラー気象レーダ、ドップラーソーダ、風向・風速
計、ラジオゾンデ）からのリアルタイムな観測データの
取り込み、局地気象予測計算に対する入力値として必要
な諸元のデータに変換する方式（データ同化）を提供す
る。

【００２６】観測データは空間的にも時間的にも局在し
ており、これを空間的かつ時間的に質量保存測を満たす
ようにモデルの格子点データを取り込む。本実施形態で
は、気象観測センサとして、ウィンドプロファイラの設
置点上空における風向・風速情報、ドップラー気象レー
ダの三次元的な雨・風の情報、ドップラーソーダの設置
地点上空における気流の乱れの情報、風向・風速計の地
上における連続的な風向・風速情報、ラジオゾンデの高
度別の気圧、気温、湿度の情報を取り込み、取得される
データの目的・領域を考慮しながら組み合わせて使用す
る。これにより、三次元的に、また時間的にも密な気象
情報を取り込む局地気象観測システムが構築できる。図
２に、空港における局地気象観測システムの概念図を示
す。

【００２７】図１において、データ入力処理部１１Ａ〜
１１Ｅでは、それぞれの対応する気象観測センサから出
力される実観測データをリアルタイムに受け付ける。各
センサから取得される気象諸元データは、極座標系の場
合、（ｒＡ，θＡ，ψＡ，ｔＡ）（ｒ：半径距離、θ：
方位角、ψ：仰角、ｔ：観測時刻）、直交座標系の場
合、（ｘＢ，ｙＢ，ｚＢ，ｔＢ）（ｘ：東西座標、ｙ：
南北座標、ｚ：高度、ｔ：観測時刻）、緯経度座標系の
場合、（ＬｏｔＣ，ＬｏｎＣ，ｚＣ，ｔＣ）（Ｌｏｔ：
緯度、Ｌｏｎ：経度、ｚ：高度、ｔ：観測時間）のよう
に所定の形式で取り込まれる。本実施形態で用いるドッ
プラー気象レータは極座標系、ウィンドプロファイラ
（４００ＭＨｚ帯及び１．３ＧＨｚ帯）、ドップラーソ
ーダ、風向・風速計は直交座標系である。ラジオゾンデ
は緯経度座標系である。

【００２８】データ統一処理部１２Ａ〜１２Ｅでは、そ
れぞれデータ入力処理部１１Ａ〜１１Ｅで取り込んだ、
タイミングが互いに関連性を持たないデータのフォーマ
ットを所定の基準に合わせて統一し、三次元直交座標系
へと変換する。具体的には、ドップラー気象レーダ出力
の極座標系のデータは直交座標系に変換する。基準とな
るデータフォーマットに合致しない諸元のデータがあれ
ば、そのデータは０とする。

【００２９】また、各センサの観測データは観測時刻に
関連性を持たないため、基準とする同期信号に合わせて
各センサの観測データを取捨選択または計算によって置
換する。置換の方法としては、前述したような前値保持
または平均化処理等がある。ここで同期信号による観測
時間間隔は、後に必要となる表示更新時間間隔と予測計
算時間間隔の最大公約数とする。勿論、表示更新時間間
隔と予測計算時間間隔とは一致していても構わない。

【００３０】データ統合処理部１３では、表示に用いる
格子点位置情報と予測計算に用いる格子点位置情報を備
える。すなわち、データ統一処理部１２Ａ〜１２Ｅで統
一フォーマットに変換され、互いに同期化された三次元
直交座標上の複数のデータを、表示、予測計算それぞれ
に用いる格子点位置でのデータに変換する。

【００３１】統合処理の方法については、前述したよう
に、センサの精度に応じた分布関数（例えばガウシアン
分布）により周囲１６個以上の格子点に重み付けして振
り分ける。例えば、一次元で考えた場合、各座標点の値
が図３（ａ）に示すような間隔で得られているとき、そ
れぞれ図３（ｂ）に示すガウシアン分布の特性に従って
重み付けし、図３（ｃ）に示す格子点の値とする。これ
を図３（ｄ）に示すように座標点と格子点との距離に応
じて三次元で処理する。各格子点では同じ諸元のデータ
を加算して統合データとする。

【００３２】表示装置１４では、データ統合処理部１３
で統合された表示用の三次元格子点データを取り込み、
ユーザの要求する諸元データを抽出してモニタ表示す
る。表示形式としては、三次元表示、数値表示等があ
り、三次元表示にあっては色分けにより分布表示できる
ことが望ましい。

【００３３】また、データ選択処理部１５では、上記デ
ータ統合処理部１３で得られた予測計算用の三次元格子
点統合データを取り込み、後段の局地気象予測計算に必
要な領域及び観測タイミングのデータのみを選択し、不
要なデータを削除する。データ出力処理部１６では、デ
ータ選択処理部１５で取捨選択された三次元格子点統合
データを所定の出力フォーマット形式に変換し、ネット
ワークを通じて局地気象予測計算システムに送出する。

【００３４】すなわち、本実施形態の局地気象観測シス
テムを用いた場合、局地気象予測計算システムでは、局
地気象予測計算への入力値として、従来のように時間的
・空間的に粗いポイント情報を用いる場合に比較して、
例えば距離方向が約１００ｍメッシュで、時間が数分間
隔で取得できるような実観測データを取り入れることが
できる。その結果、過去に予測されていた予測値と実測
値との誤差分を修正することによって、実測値を取り入
れた後の予測精度を向上させることができる。

【００３５】例えば、図２に示した空港に整備されてい
る気象観測センサから取得されるデータを入力として使
用し、局地三次元気象予測モデルと組み合わせることに
よって、航空機の離着陸時の安全を確保するために、風
向・風速及びその変化を高精度に予測するシステムを構
築することが可能となる。

【００３６】尚、本発明に用いる気象観測センサは、上
記実施形態のセンサに限定されるものではない。例え
ば、境界層レーダ等も利用可能である。

【００３７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、種々の気
象観測センサで得られる実観測の気象観測情報を統合し
て提供し、これによって局地気象予測の精度向上に寄与
することのできる局地気象観測システムを提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る局地気象観測システムの一実施
形態の構成を示すブロック図。

【図２】 同実施形態を空港の気象観測に適用した場合
の概念図。

【図３】 同実施形態のデータ統合処理部における格子
点への観測データの振り分け方法を説明するため図。

【符号の説明】

１１Ａ〜１１Ｅ…データ入力処理部 １２Ａ〜１２Ｅ…データ統一処理部 １３…データ統合処理部 １４…表示装置 １５…データ選択処理部 １６…データ出力処理部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数種類の気象観測センサにより得られ
   る被観測地域付近の気象観測情報を取り込む複数の情報
   入力処理手段と、 前記複数の情報入力処理手段で取り込まれた複数の気象
   観測センサそれぞれの気象観測情報を統一した形式に変
   換する複数の情報統一処理手段と、 前記複数の情報統一処理手段で統一形式に変換された複
   数の気象観測情報をそれぞれ予め決められた三次元の格
   子点の情報に振り分け、格子点毎に情報を統合する情報
   統合手段と、 この情報統合手段により統合された三次元格子点の情報
   を提示する三次元情報提示手段とを具備することを特徴
   とする局地気象観測システム。
2. 【請求項２】 前記複数の情報統一処理手段は、それぞ
   れ対応する情報入力処理手段で取り込まれた気象観測情
   報が極座標系であるときは、直交座標系へ変換すること
   を特徴とする請求項１記載の局地気象観測システム。
3. 【請求項３】 前記複数の情報統一処理手段は、それぞ
   れ対応する情報入力処理手段で取り込まれた気象観測情
   報を予め決められた互いに共通の時間間隔の情報に変換
   することを特徴とする請求項１記載の局地気象観測シス
   テム。
4. 【請求項４】 前記情報統合手段は、予め決められた三
   次元の格子点に、気象観測情報をセンサ精度に基づく分
   布関数により重み付けして振り分けることを特徴とする
   請求項１記載の局地気象観測システム。
5. 【請求項５】 さらに、前記情報統合手段で統合された
   情報を要求される条件に応じて取捨選択する情報選択処
   理手段を備えることを特徴とする請求項１記載の局地気
   象観測システム。