JP2004317173A

JP2004317173A - 雷観測システム

Info

Publication number: JP2004317173A
Application number: JP2003108100A
Authority: JP
Inventors: Yuuji Maeda; 融磁前田; Hiroshi Sakamaki; 洋酒巻; Hiromori Nomura; 博盛野村
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2003-04-11
Filing date: 2003-04-11
Publication date: 2004-11-11
Anticipated expiration: 2023-04-11
Also published as: JP4067999B2

Abstract

【課題】電力システムの保全等を目的とした雷観測システムにおいて、より正確な雷情報を提供する。
【解決手段】気象レーダ装置１で得た３次元観測データから雷雲セル抽出処理部２において雷雲セルを抽出し、同抽出した現在の雷雲セルと雷雲セルデータベース３からの過去の雷雲セルとの変位を雷雲セル同定処理部４において求め、この変位から所望時刻先の位置や強度を雷雲セル予測処理部５において予測し、さらに、盛衰状況判定処理手段６において盛衰状況を判定し、表示処理部７において現在、過去および所望時刻先の雷雲セルとその盛衰状況や軌跡等を表示する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は気象レーダ装置からの３次元観測結果をもとに、発雷判定を行うとともに、将来の発雷可能性のある時間および位置の予測を行う雷観測システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、電力システムの保全その他を目的として、雷（雲）観測システムが広く利用されている。この雷観測システムとは、雷雲、即ち、発雷可能性のある雲が発生している領域を、気象レーダ等のセンサからの観測結果に基づき把握・表示するものである。
また、このような雷観測システムは、所望時間先の雷雲の移動予測および発雷予測も行えるのが一般的である。
例えば落雷発生の予測に関するものとして、気象レーダ等の観測データから雷雲域を判定し、その雷雲域の追尾結果から、所望時間先の雷雲の移動予測および盛衰判定ができる雷雲観測システムがある（特許文献１、特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平８−１２２４３３号公報
【特許文献２】
特開２０００−１３１４５８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
雷雲は、セル（ｃｅｌｌ、細胞）と呼ばれる雲の単位から成り、このセルは、発達期、成熟期、減衰期というライフサイクルを経過し、これら各期の持続時間が約１５分であることが知られている。
また、雷雲の水平直径は４〜８Ｋｍ程度で、背丈（高度）は、夏季７Ｋｍ以上、冬季４Ｋｍに達することが知られている。
従来の雷観測システムは、時間的、高度方向さらには水平方向にも変化する雷雲を判定する際に、レーダで得られた３次元観測データを２次元平面（メッシュ）のデータに変換して追尾等の処理を行っていた。このため、レーダの情報量を十分に活かしておらず、雷雲の状態（セルを単位として空間に存在すること）を捉え切れていないために判定精度に劣化が生じるという問題があった。
【０００５】
また、雷雲域内では強い対流が生じていること、また、地面との摩擦等により雷雲の動きは上層と下層とでは異なることなどについても、３次元データを２次元データで表現し予測等の処理を行う場合にはその予測等の精度に劣化が生じるという問題もあった。
【０００６】
さらに、従来の雷観測システムにおいて、鉛直方向積算水分量やエコー頂温度等のいくつかのパラメータの組み合わせで雷雲（セル）を判定する方式のもがあるが、この方式の場合、雷雲の判定を行う際に多くのパラメータが必要となることから、多くの観測手段やパラメータ算出手段を要し、これらパラメータに誤差等の異常値が含まれていた場合にはその影響を受け、結果として判定精度が劣化するという問題もあった。
【０００７】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、気象レーダによって得られる３次元情報を活かし、かつ、セルを単位として存在する現実の雷雲の変化を考慮して雷雲の判定および予測を行うことにより、より正確な雷情報を提供する雷観測システムを得ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る雷観測システムは、気象レーダ装置で得た観測データから雷雲セルを抽出する雷雲セル抽出処理部と、前記雷雲セル抽出処理部で抽出した現在の雷雲セルと雷雲セルデータベースからの過去の雷雲セルの同定を図り、両セル間の移動量を変位として出力する雷雲セル同定処理部と、前記変位出力をもとに雷雲セルの移動諸元および盛衰変化量をそれぞれ算出し、同算出結果から所望時刻先の雷雲セルの位置および強度を算出する雷雲セル予測処理部と、前記雷雲セル抽出処理部、雷雲セルデータベースおよび雷雲セル予測処理部からの雷雲セルのデータをもとに、現在、過去および所望時刻先の雷雲セルの盛衰状況を判定する盛衰状況判定処理手段と、前記各処理部、処理手段および雷雲セルデータベースからのデータをもとに、現在、過去および所望時刻先の雷雲セルとその盛衰状況および軌跡等を表示する表示処理部とを備えたものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による雷観測システムの構成を示すブロック図である。
図１に示すように、この実施の形態１による雷観測システムは、気象レーダ装置１、雷雲セル抽出処理部２、雷雲セルデータベース３、雷雲セル同定処理部４、雷雲セル予測処理部５、盛衰状況判定処理手段６および表示処理部７で構成される。
【００１０】
ここで、気象レーダ装置１は降雨強度等の気象観測データを得るものである。
雷雲セル抽出処理部２はレーダ観測値もしくはそれを変換したレーダデータから雷雲セルを抽出する処理を行う。
雷雲セルデータベース３は現在および過去の雷雲セルデータを格納する。
雷雲セル同定処理部４は現在の雷雲セルと過去の雷雲セルの同定を図り変位（移動量）を出力する。
【００１１】
雷雲セル予測処理部５は雷雲セル移動諸元算出手段５１、盛衰変化量算出手段５２およびセル統合処理手段５３とで構成され、雷雲セル移動諸元算出手段５１は雷雲セルの速度や加速度といった移動諸元を算出し、盛衰変化量算出手段５２は雷雲セルの単位時間当たりの盛衰変化量を算出し、また、セル統合処理手段５３は雷雲セルの移動諸元および盛衰変化量から所望時刻先の雷雲セルの位置や強度といった状態を求める。
盛衰状況判定処理手段６は現在、過去および所望時刻先の雷雲セルの盛衰状況を判定する。
表示処理部７は現在、過去および所望時刻先の雷雲セルとその盛衰状況および軌跡等を表示する。
【００１２】
次に動作について説明する。
なお、以下では、気象レーダ装置１から得られるレーダ観測値もしくはそれを例えば、降雨強度データに変換したデータを総称してレーダデータと呼ぶ。
気象レーダ装置１は、例えばＣＡＰＰＩ（ＣｏｎｓｔａｎｔＡｌｔｉｔｕｄｅＰｌａｎＰｏｓｉｔｉｏｎＩｎｄｉｃａｔｏｒ）観測によって観測領域内を３次元観測し、そのレーダデータまたはこのデータを変換したデータを得る。なお、その際得られるデータは、ｒ−θ−ψ極座標系もしくはｘ−ｙ−ｚ直交座標系どちらであっても以下の説明では一般性を失わないが、以下ではｘ−ｙ−ｚ直交座標系として説明を行う。
【００１３】
次に、雷雲セル抽出処理部２では、３次元で得られたレーダデータから雷雲セル領域を抽出する。
図２は雷雲セル抽出処理部２の一構成例を示したものであり、３次元のレーダデータ領域内で雷雲セルの規模に合わせて移動積算処理を行う移動積算処理手段２１と、この移動積算結果に対して所定の閾値によって閾値処理を行うことにより雷雲セルか否かを判定し雷雲セルを抽出するセル閾値処理手段２２とで構成されている。例えば、観測領域内のある区画（ｐ，ｑ，ｒ）における移動積算値Ｍ（ｐ，ｑ，ｒ）の算出法としては、座標（ｘ，ｙ，ｚ）におけるレーダデータをＲ（ｘ，ｙ，ｚ）、観測領域の範囲（区画数）を（Ｘ，Ｙ，Ｚ）、雷雲セルの範囲を（ａ，ｂ，ｃ）とすると、
【数１】

のように求めることができる。
【００１４】
図３は、式（１）で示した処理の概念図を示す。同図のように、移動積算処理では、雷雲セルの大きさに合わせたボリュ−ム（体積）毎にレーダデータを積算する処理を観測領域全体について行う。
セル閾値処理手段２２では、このように算出したセル積算値に対して、所定の値Ｔ１を越えている場合は雷雲セルと判定する。このとき、閾値を越えた雷雲セル領域どうしが重なり、所定の雷雲セル範囲（ａ，ｂ，ｃ）を越えることが考えられる。その場合は、例えば、閾値を越える雷雲セル領域が所定の大きさになるように閾値を変化させることや、閾値を越える領域の中央部分を抽出する方法等が考えられる。この構成では、観測領域全体について、雷雲セルを探索するので、雷雲セルの見落とし等がなくなる効果がある。
【００１５】
このとき、例えば、雷雲セル領域や雷雲セル閾値を変化させることで、特定の大きさや強度を持つ雷雲セル領域を抽出でき、特定セルの動向に着目した処理が行うことができ、また、予め雷雲のライフサイクルの時期がわかっている場合にはそれを活かすことができる。更に、季節によって動態が異なることが知られている雷雲の季節情報を盛り込むことができる。
【００１６】
また、図４は他の構成による雷雲セル抽出処理部２であり、レーダデータに対して所定の閾値によって閾値処理を行い、その結果、ある値以上をもつデータを抽出するエコー閾値処理手段２３と、抽出された３次元空間内のレーダデータに対して、領域分割や補間等により雷雲セル領域を形成するセル形成処理手段２４とで構成されている。
【００１７】
エコー閾値処理手段２３では、雷雲セルの所定の強度に応じて閾値を設定し、所定強度以上となったレーダデータを出力する。このようにして出力されたレーダデータは、一般に雷雲セルの形態を成していないため、後段のセル形成処理手段２４において雷雲セルを形成する。雷雲セル形成法としては、例えば、前述した雷雲セルの規模に合わせた移動積算処理が考えられる。この構成では、雷雲セル領域を絞り込むことができ、計算量を削減できるメリットがある。
【００１８】
以上説明の雷雲セル抽出処理部２によって抽出された（複数の）雷雲セルは、雷雲セルデータベース３、雷雲セル同定処理部４および表示処理部７に送られる。雷雲セルデータベース３は、現在および所定時刻前過去の雷雲セルの位置、強度、軌跡といった情報を保持する。
【００１９】
以上のように雷雲セル毎に処理を行うことで、一般には雷雲域に複数存在する雷雲セルの個別の動きに対応することができる。
【００２０】
次に、雷雲セル同定処理部４では、現在のある雷雲セルと雷雲セルデータベースから送られた過去の雷雲セル（群）との同定を図る。
図５は、雷雲セル同定処理部４の一構成例であり、雷雲セル間の相関処理を行うセル相関処理手段４１と、そのように算出された相関値から雷雲どうしが同一か否かを判定する同定判定処理手段４２とで構成されている。
【００２１】
セル相関処理手段４１では、例えば、式（２）によって位置（ｘ１，ｙ１，ｚ１）にある現在の雷雲セルＲＣ１と位置（ｘ２，ｙ２，ｚ２）にある過去の雷雲セルＲＣ２との相関値Ｃ（α，β，γ）を求める。ただし、α，β，γはそれぞれの座標軸における現在の雷雲セルＲＣ１と過去の雷雲セルＲＣ２の変位量を表す。
【数２】

【００２２】
同定判定処理手段４２では、セル相関処理手段４１で得られた相関値が最も高い、もしくは、所定の値以上、もしくは所定の値とある幅をもって合致するか否かにより、現在の雷雲セルと過去の雷雲セルとの同定を判定する。同一性が判定された場合、その結果は雷雲セル予測処理部５および表示処理部７へ送られる。
【００２３】
また、図６は雷雲セル同定処理部４の他の構成例であり、現在の雷雲セルと過去の雷雲セル間の差分を求めるセル差分処理手段４３と、そのように算出された差分値から雷雲どうしが同一か否かを判定する同定判定処理手段４４とで構成されている。
【００２４】
セル差分処理手段４３では、例えば、式（３）によって位置（ｘ１，ｙ１，ｚ１）にある現在の雷雲セルＲＣ１と位置（ｘ２，ｙ２，ｚ２）にある過去の雷雲セルＲＣ２との差分値Ｄ（α，β，γ）を求める。ただし、α，β，γはそれぞれの座標軸における現在の雷雲セルＲＣ１と過去の雷雲セルＲＣ２の変位量を表す。
【数３】

【００２５】
同定判定処理手段４４では、セル差分処理手段４３で得られた差分値が最も小さい、もしくは、所定の値以下、もしくは所定の値とある幅をもって合致するか否かにより、現在の雷雲セルと過去の雷雲セルとの同定を判定する。同一性が判定された場合、その結果である軌跡は表示処理部７へ、また、雷雲セル間の変位（移動）量は雷雲セル予測処理部５へ送られる。
【００２６】
雷雲セル予測処理部５は、例えば、雷雲セル移動諸元算出手段５１、盛衰変化量算出手段５２、セル統合処理手段５３のように構成される。
雷雲セル移動諸元算出手段５１では、例えば、雷雲セルの変位（移動）量を観測単位時間によって除することにより、雷雲セルの速度を求められ、また、追尾処理等により加速度といった他の移動諸元が求められる。
盛衰変化量算出手段５２では、例えば、雷雲セル間の値の変化量を観測単位時間で除することにより、単位時間あたりの変化量を求めることができ、また、速度と同様に高次変化量等も求めることができる。
セル統合処理手段５３では、そのようにして算出された移動諸元と変化量を用いて所望時刻先の雷雲セルの位置および値を算出する。
【００２７】
次に、盛衰状況判定処理手段６では、現在、過去、および所望時刻先の雷雲セルの状態から、その雷雲セルの盛衰状況を判定し、その段階と発雷危険性を出力する。盛衰状況は、例えば、雷雲セルが図７のように変化することを利用する。この図７は雷雲の盛衰の様子を示す図であり、雷雲の発達・成熟・衰弱について時間と高度との関係で描いたものである。この図７のように変化することを利用して、雷雲セル、もしくは、ある強度をもつ部分の高度、体積、強度等の変化に着目することで判定が可能である。発雷現象は一般に雷雲セルの成熟期から衰弱期に至るところで起こることが知られているため、注目する雷雲セルがその段階にあれば発雷危険であることを出力する。
【００２８】
予測に用いる過去のデータとしては、過去数観測分のデータを用いることができる。また、雷雲のライフサイクルを考慮して、例えば、発達期、成熟期、減衰期に相当する時刻のデータを選ぶことができる。
【００２９】
盛衰状況および発雷危険性の判定には、例えば、地形情報、落雷情報、他のシステムによる発雷危険性判定値等を加味することで、その精度を向上させることができる。
【００３０】
最後に表示処理部７では、現在、過去、所望時刻先の雷雲セルの状態および、雷雲セルの軌跡、ライフサイクルにおける段階、発雷危険性といった情報を表示する。
【００３１】
図１では、例えば、レーダデータを分割処理したり、雷雲セルを抽出後に各雷雲セル毎に並列処理することで、演算時間を短縮することができる。図８に、レーダデータを所定の大きさの領域に分割するレーダデータ分割処理部１１を加えた雷予測システムの構成例を示す。このような構成をとることで、個々の雷雲セルの動きに対応できる他、領域を大きくとり過ぎることによる細部の精度劣化を抑える効果がある。
【００３２】
以上のように、この実施の形態１によれば、気象レーダ装置１で得た３次元観測データから雷雲セルを抽出し、抽出した現在の雷雲セルと過去の雷雲セル間の変位を求め、この変位から所望時刻先の位置や強度を予測し、さらに、盛衰状況を判定するので、気象レーダ装置１によって観測された３次元情報を活かし、雷雲セルを単位として存在する現実の雷雲の変化に即して雷雲の判定および予測を行うことができ、より正確な雷情報を提供することができる。
【００３３】
また、雷雲セル抽出処理部２として、３次元のレーダデータ領域内を雷雲セルの規模に合わせて移動積算処理を行う移動積算処理手段２１と、前記移動積算結果に対して所定の閾値によって閾値処理を行うことで雷雲セルか否かを判定し雷雲セルを抽出するセル閾値処理手段２２とを備えた構成とし、観測領域全体について雷雲セルを探索するので、雷雲セルの見落とし等をなくすことができる。
【００３４】
また、雷雲セル抽出処理部２の他の構成として、レーダデータに対して所定の閾値によって閾値処理を行い、ある値以上の強度をもつデータを抽出するエコー閾値処理手段２３と、前記抽出された３次元空間内のレーダデータに対して、領域分割や補間等により雷雲セル領域を形成するセル形成処理手段２４とを備えた構成としたので、探索すべき雷雲セル領域を絞り込むことができ、計算量を削減することができる。
【００３５】
また、雷雲セル同定処理部４として、雷雲セル間の相関処理を行うセル相関処理手段４１と、前記相関値から雷雲どうしが同一か否かを判定する同定判定処理手段４２とを備えた構成とし、現在と過去の雷雲セルの同定を、相関処理によって実現しているので、より精度の高い雷雲セルの同定を行うことができる。
【００３６】
また、雷雲セル同定処理部４の他の構成として、現在の雷雲セルと過去の雷雲セル間の差分を求めるセル差分処理手段４３と、前記差分値から雷雲セルどうしが同一か否かを判定する同定判定処理手段４４とを備えた構成とし、現在と過去の雷雲セルの同定を、差分処理によって実現しているので、演算負荷を削減することができる。
【００３７】
また、気象レーダ装置１からの３次レーダデータを所定の領域に分割するレーダデータ分割処理部１１を備えた構成にすることにより、個々の雷雲セルの動きに対応できる他、領域を大きくとり過ぎることによる細部の精度劣化を抑え、より精度の高い雷雲・雷雲セルの判定・予測結果を得ることができ、また、並列処理等により演算時間を短縮し処理の高速化が可能となる。
【００３８】
実施の形態２．
図９はこの発明の実施の形態２による雷観測システムの構成を示すブロック図である。なお、図１と同一のものについては同一符号を付し、下記ではその説明を省略する。
図９に示すように、この実施の形態２による雷観測システムは、気象レーダ装置１、レーダデータデータベース６１、レーダデータ同定処理部６２、レーダデータ予測処理部６３、雷雲セル抽出処理部２、雷雲セル同定処理部６４、盛衰状況判定処理手段６５および表示処理部６６で構成される。
【００３９】
ここで、レーダデータデータベース６１はレーダ観測値もしくはそれを変換したレーダデータを格納する。
レーダデータ同定処理部６２は現在のレーダデータと過去のレーダデータの同定を図る。
レーダデータ予測処理部６３はレーダデータ移動諸元算出手段６３１、レーダデータ変化量算出手段６３２、レーダデータ統合処理手段６３３とで構成され、レーダデータ移動諸元算出手段６３１はレーダデータの観測領域内における速度や加速度といった移動諸元を算出し、レーダデータ変化量算出手段６３２は観測領域内のレーダデータの単位時間当たりの変化量を算出し、また、レーダデータ統合処理手段６３３はレーダデータの移動諸元および変化量から所望時刻先のレーダデータの状態を求める。
【００４０】
雷雲セル同定処理部６４は現在、過去、所望時刻先の雷雲セルの同定を図る。
盛衰状況判定処理手段６５は現在、過去、所望時刻先の雷雲セルの盛衰状況を判定する。
表示処理部６６は図１の表示処理部７に相当するものである。
【００４１】
次に動作について説明する。ただし、図１に示す雷観測システムと同じ動作をする部分、もしくは、類推される動作については説明を省略する。
気象レーダ装置１によって得られたレーダデータは、レーダデータベース６１およびレーダデータ同定処理部６２および雷雲セル抽出処理部２へ送られる。
【００４２】
レーダデータ同定処理部６２では、現在のレーダデータと過去のレーダデータとの同定を図る。
図１０はレーダデータ同定処理部６２の一構成例であり、現在のレーダデータと過去のレーダデータとの間で相関処理を行うレーダデータ相関処理手段６２１と、現在のレーダデータと過去のレーダデータとの同一性を判定するレーダデータ同定判定処理手段６２２とで構成されている。
【００４３】
レーダデータ相関処理手段６２１では、例えば、式（４）によって現在のレーダデータＲＤ１と過去のレーダデータＲＤ２の相関値ＣＲ（α’，β’，γ’）を求める。ただし、α’，β’，γ’はそれぞれの座標軸における現在のレーダデータＲＤ１と過去のレーダデータＲＤ２の変位量を表す。
【数４】

【００４４】
レーダデータ同定判定処理手段６２２では、レーダデータ相関処理手段６２１で得られた相関値が最も高い、もしくは、所定の値以上、もしくは所定の値とある幅をもって合致するか否かにより、現在のレーダデータと過去のレーダデータとの同定を判定する。同一性が判定された場合、その結果はレーダデータ予測処理部６３および表示処理部６６へ送られる。
【００４５】
また、図１１はレーダデータ同定処理部６２の他の構成例であり、現在のレーダデータと過去のレーダデータ間の差分を求めるレーダデータ差分処理手段６２３と、そのように算出された差分値からレーダデータどうしが同一か否かを判定するレーダデータ同定判定処理手段６２４とで構成されている。
【００４６】
レーダデータ差分処理手段６２３では、例えば、式（５）によって現在のレーダデータＲＤ１と過去のレーダデータＲＤ２との差分値ＤＲ（α’，β’，γ’）を求める。ただし、α’，β’，γ’はそれぞれの座標軸における現在のレーダデータＲＤ１と過去のレーダデータＲＤ２の変位量を表す。
【数５】

【００４７】
レーダデータ同定判定処理手段６２４では、レーダデータ差分処理手段６２３で得られた差分値が最も小さい、もしくは、所定の値以下、もしくは所定の値とある幅をもって合致するか否かにより、現在のレーダデータと過去のレーダデータとの同定を判定する。同一性が判定された場合、その結果である軌跡は表示処理部６６へ、また、レーダデータ間の変位（移動）量はレーダデータ予測処理部６３へ送られる。
【００４８】
その後、レーダデーダの移動諸元および変化量をレーダデータ移動諸元算出手段６３１およびレーダデータ変化量算出手段６３２において算出し、それらを用いてレーダデータ統合処理手段６３３において未来時刻のレーダデータを予測する。
【００４９】
その後、現在時刻の雷雲セル、将来時刻の雷雲セル、過去の雷雲セルをそれぞれの雷雲セル抽出処理部２により抽出し、雷雲セル同定処理部６４においてそれらの同定を図った後、例えば実施の形態１と同様に盛衰を判定し、表示を行う。
【００５０】
図９の構成における効果として、図９ではレーダデータの状態で予測まで行い、その後、雷雲セルを求めているので、発生・消滅・分裂・統合といった現象のため、同定や追尾が困難である雷雲セルどうしの対応を考慮せずに処理が行える点が考えられる。
【００５１】
また、図８で説明したレーダデータの分割処理や並列処理は図９の構成でも用いることができる。これにより、個々の雷雲セルの動きに対応することができ、また、並列化により演算量を削減することができる。
【００５２】
以上のように、この実施の形態２によれば、雷雲セルを抽出する前段階にレーダデータ同定処理部６２およびレーダデータ予測処理部６３を設ける構成とし、気象レーダ装置１によって観測された３次元情報であるレーダデータの状態で予測まで行い、その後、雷雲セルを求めているので、発生・消滅・分裂・統合といった現象のため、同定や追尾が困難である雷雲セルどうしの対応を考慮せずに処理を行うことができる。即ち、厳密に定義することが困難である自然界の雷雲域もしくは雷雲セルを、予測の段階では定義せずに観測データそのものを扱うので、より精度の高い予測を行うことができる。
【００５３】
また、レーダデータ同定処理部６２として、レーダデータ間の相関処理を行うレーダデータ相関処理手段６２１と、前記相関値からレーダデータどうしが同一か否かを判定するレーダデータ同定判定処理手段６２２とを備えた構成とし、現在と過去のレーダデータの同定を相関処理によって実現しているので、より精度の高い雷雲セルの同定を行うことができる。
【００５４】
また、レーダデータ同定処理部６２の他の構成として、現在のレーダデータと過去のレーダデータ間の差分を求めるレーダデータ差分処理手段６２３と、前記差分値からレーダデータどうしが同一か否かを判定するレーダデータ同定判定処理手段６２４とを備えた構成とし、現在と過去のレーダデータの同定を差分処理によって実現しているので、演算負荷を削減することができる。
【００５５】
また、実施の形態１と同様に、気象レーダ装置１からの３次レーダデータを所定の領域に分割するレーダデータ分割処理部１１を備えた構成にすることにより、個々の雷雲セルの動きに対応できる他、領域を大きくとり過ぎることによる細部の精度劣化を抑え、より精度の高い雷雲・雷雲セルの判定・予測結果を得ることができ、また、並列処理等により演算時間を短縮し処理の高速化が可能となる。
【００５６】
実施の形態３．
図１２および図１３はこの発明の実施の形態３による雷観測システムの構成を示すブロック図である。
この実施の形態３は前述の実施の形態１または実施の形態２の構成に対し、避雷針や建造物を含む地形情報、大気情報、過去事例、落雷情報等の補助情報を付加することにより雷観測システムとしての精度を一層向上させたものである。
【００５７】
図１２は図１の構成に対し、上記補助情報を提供する補助情報提供部７１を追加したものである。この補助情報提供部７１による補助情報は図示のように、雷雲セルの抽出、同定、予測、盛衰状況判定および表示の各処理に提供される。
【００５８】
また、図１３は図２の構成に対し、上記補助情報を提供する補助情報提供部７２を追加したものである。この補助情報提供部７２による補助情報は、図示のように、レーダデータの同定、予測、雷雲セルの抽出と同定および盛衰状況判定の各処理に供される。
【００５９】
このような構成をとることで、例えば、地形により雷雲と地表面との距離が狭まり、他の地域より発雷危険性が高かったり、大気情報により移動諸元の算出を補正したり、過去事例により、雷雲が通る道筋（雷道）を移動諸元に盛り込んだり、落雷情報により、発雷後の雷雲を特定でき、その雷雲の危険性の評価を下げることができ、雷雲判定および予測精度を向上させることができる。
【００６０】
以上のように、この実施の形態３によれば、実施の形態１または実施の形態２の構成に対し、地形情報、大気情報、過去事例、落雷情報等の補助情報を提供する補助情報提供部７１（または７２）を備えた構成としたので、これら補助情報を用いた雷雲・雷雲セルの判定・予測が行われ、より高精度な判定・予測ができることとなる。
【００６１】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、気象レーダ装置で得た３次元観測データから雷雲セルを抽出し、抽出した現在の雷雲セルと過去の雷雲セル間の変位を求め、この変位から所望時刻先の位置や強度を予測し、さらに、盛衰状況を判定するように構成したので、気象レーダ装置によって観測された３次元情報を活かし、雷雲セルを単位として存在する現実の雷雲の変化に即して雷雲の判定および予測を行うことができ、より正確な雷情報を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１による雷観測システムの構成を示すブロック図である。
【図２】図１の雷雲セル抽出処理部の一構成例を示すブロック図である。
【図３】図２に関する移動積算処理を示す概念図である。
【図４】図１の雷雲セル抽出処理部の他の構成例を示すブロック図である。
【図５】図１の雷雲セル同定処理部の一構成例を示すブロック図である。
【図６】図１の雷雲セル同定処理部の他の構成例を示すブロック図である。
【図７】図１の盛衰状況判定処理手段に関する雷雲の盛衰の様子を示す図である。
【図８】図１または図９の構成にレーダデータ分割処理部を加える場合の構成を示すブロック図である。
【図９】この発明の実施の形態２による雷観測システムの構成を示すブロック図である。
【図１０】図９のレーダデータ同定処理部の一構成例を示すブロック図である。
【図１１】図９のレーダデータ同定処理部の他の構成例を示すブロック図である。
【図１２】この発明の実施の形態３による雷観測システムの構成を示すブロック図である。
【図１３】この発明の実施の形態３による雷観測システムの他の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１気象レーダ装置、２雷雲セル抽出処理部、３雷雲セルデータベース、４雷雲セル同定処理部、５雷雲セル予測処理部、６盛衰状況判定処理手段、７表示処理部、１１レーダデータ分割処理部、２１移動積算処理手段、２２セル閾値処理手段、２３エコー閾値処理手段、２４セル形成処理手段、４１セル相関処理手段、４２同定判定処理手段、４３セル差分処理手段、４４同定判定処理手段、５１雷雲セル移動諸元算出手段、５２盛衰変化量算出手段、５３セル統合処理手段、６１レーダデータデータベース、６２レーダデータ同定処理部、６３レーダデータ予測処理部、６４雷雲セル同定処理部、６５盛衰状況判定処理手段、６６表示処理部、７１，７２補助情報提供部、６２１レーダデータ相関処理手段、６２２レーダデータ同定判定処理手段、６２３レーダデータ差分処理手段、６２４レーダデータ同定判定処理手段Ｂ、６３１レーダデータ移動諸元算出手段、６３２レーダデータ変化量算出手段、６３３レーダデータ統合処理手段。

Claims

気象レーダ装置で得た観測データから雷雲セルを抽出する雷雲セル抽出処理部と、前記雷雲セル抽出処理部で抽出した現在の雷雲セルと雷雲セルデータベースからの過去の雷雲セルの同定を図り、両セル間の移動量を変位として出力する雷雲セル同定処理部と、前記変位出力をもとに雷雲セルの移動諸元および盛衰変化量をそれぞれ算出し、同算出結果から所望時刻先の雷雲セルの位置および強度を算出する雷雲セル予測処理部と、前記雷雲セル抽出処理部、雷雲セルデータベースおよび雷雲セル予測処理部からの雷雲セルのデータをもとに、現在、過去および所望時刻先の雷雲セルの盛衰状況を判定する盛衰状況判定処理手段と、前記各処理部、処理手段および雷雲セルデータベースからのデータをもとに、現在、過去および所望時刻先の雷雲セルとその盛衰状況および軌跡等を表示する表示処理部とを備えた雷観測システム。
気象レーダ装置で得た現在のレーダデータとデータベースからの過去のレーダデータの同定を図り、両セル間の移動量を変位として出力するレーダデータ同定処理部と、前記変位出力をもとにレーダデータの移動諸元および変化量をそれぞれ算出し、同算出結果から所望時刻先のレーダデータの状態を算出するレーダデータ予測処理部と、前記気象レーダ装置、データベースおよびレーダデータ予測処理部からのデータから現在、過去および所望時刻先の雷雲セルを抽出する雷雲セル抽出処理部と、前記雷雲セル抽出処理部からのデータをもとに現在、過去および所望時刻先の雷雲セルの同定を図る雷雲セル同定処理部と、前記雷雲セル抽出処理部および雷雲セル同定処理部からのデータをもとに、現在、過去および所望時刻先の雷雲セルの盛衰状況を判定する盛衰状況判定処理手段と、前記雷雲セル抽出処理部および盛衰状況判定処理手段からのデータをもとに、現在、過去または所望時刻先の雷雲セルとその盛衰状況および軌跡等を表示する表示処理部とを備えた雷観測システム。
雷雲セル抽出処理部は、３次元のレーダデータ領域内を雷雲セルの規模に合わせて移動積算処理を行う移動積算処理手段と、前記移動積算結果に対して所定の閾値によって閾値処理を行うことにより雷雲セルか否かを判定し雷雲セルを抽出するセル閾値処理手段とを備えたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の雷観測システム。
雷雲セル抽出処理部は、レーダデータに対して所定の閾値により閾値処理を行い、ある値以上の強度をもつデータを抽出するエコー閾値処理手段と、前記抽出された３次元空間内のレーダデータに対して、領域分割や補間等により雷雲セル領域を形成するセル形成処理手段とを備えたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の雷観測システム。
雷雲セル同定処理部は、雷雲セル間の相関処理を行うセル相関処理手段と、前記相関値から雷雲どうしが同一か否かを判定する同定判定処理手段とを備えたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の雷観測システム。
雷雲セル同定処理部は、現在の雷雲セルと過去の雷雲セル間の差分を求めるセル差分処理手段と、前記差分値から雷雲セルどうしが同一か否かを判定する同定判定処理手段とを備えたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の雷観測システム。
レーダデータ同定処理部は、レーダデータ間の相関処理を行うレーダデータ相関処理手段と、前記相関値からレーダデータどうしが同一か否かを判定するレーダデータ同定判定処理手段とを備えたことを特徴とする請求項２記載の雷観測システム。
レーダデータ同定処理部は、現在のレーダデータと過去のレーダデータ間の差分を求めるレーダデータ差分処理手段と、前記差分値からレーダデータどうしが同一か否かを判定するレーダデータ同定判定処理手段とを備えたことを特徴とする請求項２記載の雷観測システム。
気象レーダ装置からの３次レーダデータを所定の領域に分割するレーダデータ分割処理部を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の雷観測システム。
雷雲セル抽出処理部、雷雲セル同定処理部、雷雲セル予測処理部、盛衰状況判定処理手段および表示処理部、または、レーダデータ同定処理部、レーダデータ予測処理部、雷雲セル抽出処理部、雷雲セル同定処理部および盛衰状況判定処理手段それぞれに対し、地形情報、大気情報、過去事例または落雷情報等の補助情報を提供する補助情報提供部を備えたことを特徴とする請求項１から請求項９のうちのいずれか１項記載の雷観測システム。