JP2009008440A - 気象レーダ装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】降水粒子・雨量選択判定部で、観測範囲の各高度のメッシュ毎に偏波間相関ρhvに基づいて降水・非降水を判定し、降水と判定されたメッシュに対しては水平偏波反射強度Zh、偏波間強度比Zdr、偏波間位相差Kdp、偏波間相関係数ρhvおよび遮蔽マップデータに基づいてそれぞれのメッシュが遮蔽領域かを判定し、遮蔽領域の判定結果に対応したメッシュの降水粒子を判定し、当該判定した降水粒子に適した雨量強度の種類または非降水判定結果を表す3次元の雨量強度選択データと降水粒子データを生成し、雨量強度判定部により、この雨量強度選択データに基づいて4種の雨量強度から観測範囲の最終的な雨量強度の3次元分布を算出する。
【選択図】図2
Description
図1は、この発明の実施の形態1による気象レーダ装置の受信データ処理の機能構成を示すブロック図である。
図において、水平偏波反射強度算出部1は、水平偏波受信信号に基づいて水平偏波反射強度Zhを算出する手段である。偏波間強度比算出部2は、水平偏波および垂直偏波受信信号に基づいて偏波間強度比Zdrを算出する手段である。位相差検出部3は、水平偏波および垂直偏波受信信号に基づいて偏波間の伝搬位相差Φdpを算出する手段である。距離微分算出部4は、位相差検出部で算出された伝搬位相差Φdpに基づいて単位距離あたりの偏波間位相差Kdpを算出する手段である。偏波間相関算出部5は、水平偏波および垂直偏波受信信号に基づいて偏波間相関係数ρhvを算出する手段である。
水平偏波および垂直偏波の2偏波の電波を用いる気象レーダ装置では、水平偏波および垂直偏波の電波を発射し、これら2つの偏波の反射信号から得られた水平偏波受信信号Hと垂直偏波受信信号Vを得る。水平偏波反射強度算出部1では、水平偏波受信信号Hから水平偏波反射強度Zhを算出する。ここで、気象レーダの観測目標である降水粒子はランダムに空間分布しているため、受信信号もランダムな性質を持っているので、反射強度はゆらぎを生じる。そのため、水平偏波反射強度算出部1は、水平偏波反射強度Zhの算出時に、複数回の送信パルスによって得られた複数の受信信号を平均化処理して反射強度のゆらぎを抑制し、算出精度を向上させている。水平偏波反射強度算出部1で算出された水平偏波反射強度Zhは雨量強度R(Zh)算出部6、雨量強度R(Zh,Zdr)算出部7および降水粒子・雨量選択判定部12に与えられる。
偏波間相関算出部5では、水平偏波受信信号Hと垂直偏波受信信号Vの相関係数ρhvを算出し、降水粒子・雨量選択判定部12に出力する。
雨量強度R(Zh,Zdr)算出部7では、水平偏波反射強度Zhおよび偏波間強度比Zdrに対して(4)式の処理を行って雨量強度R(Zh,Zdr)を算出し、雨量強度判定部13に出力する。
雨量強度R(Kdp)算出部9では、距離微分算出部4で算出された偏波間位相差Kdpに対して(6)式の処理を行って雨量強度R(Kdp)を算出し、雨量強度判定部13に出力する。
降水粒子・雨量強度選択判定部12では、まず、該当メッシュの偏波間相関係数ρhvが非降水判定のしきい値以下であるかの判定を行う(ステップST1)。偏波間相関係数ρhvがしきい値以下である場合には、非降水エコーと判定する。一方、ρhvがしきい値以下とならない場合には、降水エコーと判定し、偏波間相関係数ρhvの値から、雨、雪、あられ、雹等の降水粒子毎の確率を求める。(ステップST2)。次に、水平偏波反射強度Zhの値から、雨、雪、あられ、雹等の降水粒子毎の確率を求める。(ステップST3)。次に、偏波間位相差Kdpの値から、雨、雪、あられ、雹等の降水粒子毎の確率を求める(ステップST4)。次に、偏波間強度比Zdrの値から、雨、雪、あられ、雹等の降水粒子毎の確率を求める(ステップST5)。
以上のようにして降水粒子・雨量強度選択判定部12で求めた降水粒子データを出力すると共に、作成された3次元の雨量強度選択データを雨量強度判定部13に与える。
なお、ステップST11の判定で地形エコー、昆虫等の気象エコーではないものであった場合には、その非降水エコー領域を偏波間相関係数ρhvに基づいて算出し、当該非降水エコー領域を3次元の雨量強度選択データと共に雨量強度判定部13に出力するようにしてもよい。このことにより、雨量データに非降水エコーが混在することにより気象エコーの判定を困難にするのを防止することができる。
図5は、この発明の実施の形態2による気象レーダ装置の受信データ処理の機能構成を示すブロック図である。図において、図1と同一あるいは相当する構成要素には同一符号を付し、原則としてその説明を省略する。この実施の形態2の気象レーダ装置では、実施の形態1に対して気温算出部11を備えた構成を持っている。
気温算出部11は、各気圧面の温度情報などの高層気象情報等を受信し、観測範囲の各高度の気温データを算出する手段である。算出された気温データは、降水粒子・雨量選択判定部12に与えられ、水平偏波反射強度Zh、偏波間強度比Zdr、偏波間位相差Kdp、偏波間相関係数ρhvおよび遮蔽マップデータに基づいた降水粒子判定と非降水判定の結果に対して、再判定を行うために用いられる。
降水粒子・雨量強度選択判定部12は、ステップST9で判定した降水粒子に対して、気温算出部11から与えられる観測範囲の各高度の気温データに基づいて、該当メッシュの高度の温度に応じて補正する(ステップST10)。この補正の方法としては、判定した降水粒子と気温データから融解状態を加味して降水粒子を再判定するものである。次に、ステップST10までで求めた降水粒子判定結果と非降水粒子判定結果を基に雨量強度選択データを作成し、雨量強度判定部13に出力する(ステップST11)。
Claims (6)
- 発射した水平偏波および垂直偏波の反射波から得られる水平偏波受信信号および垂直偏波受信信号から水平偏波反射強度Zh、偏波間強度比Zdrおよび偏波間位相差Kdpをそれぞれ算出し、水平偏波反射強度Zhから雨量強度R(Zh)を、水平偏波反射強度Zhと偏波間強度比Zdrから雨量強度R(Zh,Zdr)を、偏波間位相差Kdpと偏波間強度比Zdrから雨量強度R(Kdp,Zdr)を、偏波間位相差Kdpから雨量強度R(Kdp)をそれぞれ算出し、算出した雨量強度R(Zh)、R(Zh,Zdr)、R(Kdp,Zdr)およびR(Kdp)を用いて観測範囲の雨量強度の3次元分布を求める気象レーダ装置において、
水平偏波受信信号および垂直偏波受信信号に基づいて偏波間相関係数ρhvを算出する偏波間相関算出部と、
当該装置が放射したレーダビームの一部または全部が遮蔽される領域を表す遮蔽マップデータを保存する遮蔽マップ保存部と、
観測範囲の各高度のメッシュ毎に偏波間相関係数ρhvに基づいて降水エコーか非降水エコーを判定し、降水エコーと判定されたメッシュに対しては水平偏波反射強度Zh、偏波間強度比Zdr、偏波間位相差Kdp、偏波間相関係数ρhvおよび遮蔽マップデータに基づいてそれぞれの判定メッシュが遮蔽領域に含まれているかを判定し、遮蔽領域の判定結果に対応したメッシュの降水粒子を判定し、当該判定した降水粒子に適した雨量強度の種類を選択し、当該選択した雨量強度の種類または非降水エコーの判定結果を表す3次元の雨量強度選択データと降水粒子データを生成する降水粒子・雨量選択判定部と、
3次元の雨量強度選択データに基づいて雨量強度R(Zh)、R(Zh,Zdr)、R(Kdp,Zdr)およびR(Kdp)から観測範囲の3次元の各メッシュで採用する雨量強度を選択して観測範囲の最終的な雨量強度の3次元分布を算出する雨量強度判定部とを備えたことを特徴とする気象レーダ装置。 - 高層気象情報に基づいて各高度の気温データを算出する気温算出部を備え、
降水粒子・雨量選択判定部は、観測範囲の各高度の各メッシュ単位の降水粒子の3次元分布の判定を各高度の気温データに基づいて再判定することを特徴とする請求項1記載の気象レーダ装置。 - 雨量強度判定部は、遮蔽マップ保存部からの遮蔽マップデータを用いてレーダの遮蔽領域のメッシュに対しては、雨量強度R(Zh,Zdr)とR(Kdp,Zdr)は用いずに観測範囲の最終的な雨量強度の3次元分布を算出することを特徴とする請求項1または請求項2記載の気象レーダ装置。
- 雨量強度判定部は、雨量強度選択データと遮蔽マップデータに基づいて、遮蔽領域と非遮蔽領域の境界点で、選択した雨量強度R(Zh)、R(Zh,Zdr)、R(Kdp,Zdr)およびR(Kdp)のスムージング処理を行うようにしたことを特徴とする請求項1から請求項3のうちのいずれか1項記載の気象レーダ装置。
- 降水粒子・雨量選択判定部は、
観測範囲の各高度のメッシュ毎に偏波間相関係数ρhvに基づいて降水エコー(1)か非降水エコー(2)かの判定を行い、
降水エコー(1)と判定された場合には、
(1・1)偏波間相関係数ρhv、水平偏波反射強度Zh、偏波間位相差Kdpおよび偏波間強度比Zdrのそれぞれの値に基づいて降水粒子毎の確率をそれぞれ算出し、
(1・2)降水粒子毎の確率の算出対象のメッシュが遮蔽領域か否かを遮蔽マップデータを用いて判定し、
(1・2・1)当メッシュが遮蔽領域でない場合には、降水粒子毎に偏波間相関係数ρhv、水平偏波反射強度Zh、偏波間位相差Kdpおよび偏波間強度比Zdrの確率の積を算出し、
(1・2・2)該当メッシュが遮蔽領域であった場合には、降水粒子毎に偏波間相関係数ρhv、水平偏波反射強度Zhおよび偏波間位相差Kdpの確率の積を算出し、
(1・3)前記算出された降水粒子毎の確率の積から最も値の大きい降水粒子を判定してその降水粒子の種類を求め、
(1・4)予め準備された参照テーブルから、上記降水エコー(1)である場合に求めた降水粒子の種類、遮蔽の有無情報または非降水エコー(2)の判定結果に対応した雨量強度の種類を抽出して雨量強度選択データを生成することを特徴とする請求項1記載の気象レーダ装置。 - 降水粒子・雨量選択判定部は、
観測範囲のメッシュ毎に偏波間相関係数ρhvに基づいて降水エコー(1)か非降水エコー(2)かの判定を行い、
降水エコー(1)と判定された場合には、
(1・1)偏波間相関係数ρhv、水平偏波反射強度Zh、偏波間位相差Kdpおよび偏波間強度比Zdrのそれぞれの値に基づいて降水粒子毎の確率をそれぞれ算出し、
(1・2)降水粒子毎の確率の算出対象のメッシュが遮蔽領域か否かを遮蔽マップデータを用いて判定し、
(1・2・1)当メッシュが遮蔽領域でない場合には、降水粒子毎に偏波間相関係数ρhv、水平偏波反射強度Zh、偏波間位相差Kdpおよび偏波間強度比Zdrの確率の積を算出し、
(1・2・2)該当メッシュが遮蔽領域であった場合には、降水粒子毎に偏波間相関係数ρhv、水平偏波反射強度Zhおよび偏波間位相差Kdpの確率の積を算出し、
(1・3)前記算出された降水粒子毎の確率の積から最も値の大きい降水粒子を判定し、
(1・3・1)判定された降水粒子に対して、観測範囲の該当メッシュの高度の気温に応じて補正判定し、補正判定された降水粒子の種類を求め、
(1・4)予め準備された参照テーブルから、上記降水エコー(1)である場合に求めた降水粒子の種類、遮蔽の有無情報または非降水エコー(2)の判定結果に対応した雨量強度の種類を抽出して雨量強度選択データを生成することを特徴とする請求項2記載の気象レーダ装置。
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