JPH09329672A - 発雷予測方法 - Google Patents
発雷予測方法Info
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- JPH09329672A JPH09329672A JP8145644A JP14564496A JPH09329672A JP H09329672 A JPH09329672 A JP H09329672A JP 8145644 A JP8145644 A JP 8145644A JP 14564496 A JP14564496 A JP 14564496A JP H09329672 A JPH09329672 A JP H09329672A
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A90/00—Technologies having an indirect contribution to adaptation to climate change
- Y02A90/10—Information and communication technologies [ICT] supporting adaptation to climate change, e.g. for weather forecasting or climate simulation
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- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 二重偏波レーダを用いて発雷の予測率を高め
た発雷予測方法を提供する。 【解決手段】 二重偏波レーダの水平偏波に対するレー
ダ反射因子ＤH と、水平・垂直偏波のレーダ反射因子差
ＺDRに基づいて、ＺH ≧３０ｄＢＺでかつ｜ＺDR｜≦
０．４ｄＢであればあられであると判断し、ＺH ＜３０
ｄＢＺでかつＺDR≧１．５ｄＢであれば氷晶であると識
別して、あられがＺH ＞４０ｄＢＺを越えたときに発雷
する可能性が高いと予測する。
た発雷予測方法を提供する。 【解決手段】 二重偏波レーダの水平偏波に対するレー
ダ反射因子ＤH と、水平・垂直偏波のレーダ反射因子差
ＺDRに基づいて、ＺH ≧３０ｄＢＺでかつ｜ＺDR｜≦
０．４ｄＢであればあられであると判断し、ＺH ＜３０
ｄＢＺでかつＺDR≧１．５ｄＢであれば氷晶であると識
別して、あられがＺH ＞４０ｄＢＺを越えたときに発雷
する可能性が高いと予測する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は発雷予測方法に関
し、特に、二重偏波レーダを用いて冬季雷雲内の降水粒
子を識別して発雷を予測するような発雷予測方法に関す
る。
し、特に、二重偏波レーダを用いて冬季雷雲内の降水粒
子を識別して発雷を予測するような発雷予測方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】我国の東北地方から近畿北部にかけての
日本海沿岸では、冬季にしばしば雷が発生し、雷研究者
はこれを冬季雷と称している。この冬季雷は昔から漁業
関係者の間ではよく知られており、「雪おこし」あるい
は「ブリおこし」などと呼ばれているが、国外では稀で
あり、日本に特有な現象である。
日本海沿岸では、冬季にしばしば雷が発生し、雷研究者
はこれを冬季雷と称している。この冬季雷は昔から漁業
関係者の間ではよく知られており、「雪おこし」あるい
は「ブリおこし」などと呼ばれているが、国外では稀で
あり、日本に特有な現象である。
【０００３】ところで、近年ではこの日本海沿岸地域に
多くの発電所が建設され、その電力供給のため超高圧送
電線が数多く建設されてきたが、これらの送電線におい
て冬季雷による送電停止事故が頻発した。この送電停止
事故は、従来の耐雷設計では考えられないような２回線
多相事故の比率が高く、時には送電不能となり、多額の
損失を生じるとともに、電力の安定供給面から大きな問
題となった。
多くの発電所が建設され、その電力供給のため超高圧送
電線が数多く建設されてきたが、これらの送電線におい
て冬季雷による送電停止事故が頻発した。この送電停止
事故は、従来の耐雷設計では考えられないような２回線
多相事故の比率が高く、時には送電不能となり、多額の
損失を生じるとともに、電力の安定供給面から大きな問
題となった。
【０００４】このため、大学や電力会社などによって冬
季雷に対する研究が開始された。当初は冬季雷の性状を
把握するため写真観測，雷電流値の測定，雷放電に伴い
発生する電磁波の観測などが実施され、次第に冬季雷の
特徴が判明してきた。その後、これらの観測は現在でも
継続されており、他方、ＬＬＰシステム（LightningLoc
ation & Protection Co.'s System）やＬＰＡＴＳ（Lig
htning Position AndTracking System）といった広域雷
標定装置なども全国的に設置されてきた。
季雷に対する研究が開始された。当初は冬季雷の性状を
把握するため写真観測，雷電流値の測定，雷放電に伴い
発生する電磁波の観測などが実施され、次第に冬季雷の
特徴が判明してきた。その後、これらの観測は現在でも
継続されており、他方、ＬＬＰシステム（LightningLoc
ation & Protection Co.'s System）やＬＰＡＴＳ（Lig
htning Position AndTracking System）といった広域雷
標定装置なども全国的に設置されてきた。
【０００５】電力会社にとって送電線に落雷が生じても
損害を軽微に抑える必要があり、落雷が生じたときの事
故から復旧するための復旧員を待機させたり、落雷が生
じると予測される地点の送電系統を振り替えたりしてい
る。
損害を軽微に抑える必要があり、落雷が生じたときの事
故から復旧するための復旧員を待機させたり、落雷が生
じると予測される地点の送電系統を振り替えたりしてい
る。
【０００６】このためには、落雷の発生を予測する必要
がある。落雷を予測するために、従来からレーダを用い
た雷現象の観測研究がいくつか実施されている。たとえ
ば、レーダと上述の広域雷標定装置を用いて落雷の機構
とレーダエコー強度の過程を調査した研究や、針端コロ
ナ電流測定装置とドップラーレーダを用いてマイクロバ
ーストを伴う対流雲の雷放電の頻度などの電気的特性を
調査した研究が行なわれている。
がある。落雷を予測するために、従来からレーダを用い
た雷現象の観測研究がいくつか実施されている。たとえ
ば、レーダと上述の広域雷標定装置を用いて落雷の機構
とレーダエコー強度の過程を調査した研究や、針端コロ
ナ電流測定装置とドップラーレーダを用いてマイクロバ
ーストを伴う対流雲の雷放電の頻度などの電気的特性を
調査した研究が行なわれている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従来の気象レーダは、
１偏波（水平偏波）の電波を使用しており、雲頂高度や
レーダ波の反射強度（エコー強度）といったマクロ的な
物理量で測定を行なっていたため、発雷予測率が低かっ
た。
１偏波（水平偏波）の電波を使用しており、雲頂高度や
レーダ波の反射強度（エコー強度）といったマクロ的な
物理量で測定を行なっていたため、発雷予測率が低かっ
た。
【０００８】それゆえに、この発明の主たる目的は、二
重偏波レーダを用いて発雷の予測率を高めた発雷予測方
法を提供することである。
重偏波レーダを用いて発雷の予測率を高めた発雷予測方
法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この発明は二重偏波レー
ダを用いて冬季雷雲内の降水粒子を識別して発雷を予測
する発雷予測方法であって、二重偏波レーダの水平偏波
に対するレーダ反射因子ＺH と、水平・垂直偏波のレー
ダ反射因子差ＺDRに基づいて降水粒子である、あられと
氷晶を識別し、そのしきい値としてあられに対してはＺ
H ≧３０ｄＢＺでかつ｜ＺDR｜≦０．４ｄＢ，氷晶に対
してはＺH ＜３０ｄＢＺでかつＺDR≧１．５ｄＢを用
い、あられに対するエコー強度がＺH ＞４０ｄＢＺを越
えるときに発雷する可能性が高いと予測するものであ
る。
ダを用いて冬季雷雲内の降水粒子を識別して発雷を予測
する発雷予測方法であって、二重偏波レーダの水平偏波
に対するレーダ反射因子ＺH と、水平・垂直偏波のレー
ダ反射因子差ＺDRに基づいて降水粒子である、あられと
氷晶を識別し、そのしきい値としてあられに対してはＺ
H ≧３０ｄＢＺでかつ｜ＺDR｜≦０．４ｄＢ，氷晶に対
してはＺH ＜３０ｄＢＺでかつＺDR≧１．５ｄＢを用
い、あられに対するエコー強度がＺH ＞４０ｄＢＺを越
えるときに発雷する可能性が高いと予測するものであ
る。
【００１０】
【発明の実施の形態】雷雲内では種々の降水粒子が観測
されるが、その主なものについて図１を参照して簡単に
説明する。
されるが、その主なものについて図１を参照して簡単に
説明する。
【００１１】図１（ａ）に示す氷晶は、一般に雪片の結
晶の初期の段階を氷晶といい、氷点下の大気中に浮遊し
ているエーロゾルに、直接水蒸気が昇華凝結することな
どによって生成されると考えられている。大きさは１ｍ
ｍより小さく、その形状は角柱，平板，樹枝状など様々
である。
晶の初期の段階を氷晶といい、氷点下の大気中に浮遊し
ているエーロゾルに、直接水蒸気が昇華凝結することな
どによって生成されると考えられている。大きさは１ｍ
ｍより小さく、その形状は角柱，平板，樹枝状など様々
である。
【００１２】あられは、図１（ｂ）に示すように、氷晶
にさらに水蒸気が昇華凝結して、雪片へ成長し、成長し
た雪片が落下途中に過冷却水滴に衝突し、衝突した過冷
却水滴が凍結して雪片をさらに成長させ、この過程が続
いてあられが形成される。大きさは２〜５ｍｍ程度であ
り、形状は円錐形，六方形，粒状などのものが観測され
ている。
にさらに水蒸気が昇華凝結して、雪片へ成長し、成長し
た雪片が落下途中に過冷却水滴に衝突し、衝突した過冷
却水滴が凍結して雪片をさらに成長させ、この過程が続
いてあられが形成される。大きさは２〜５ｍｍ程度であ
り、形状は円錐形，六方形，粒状などのものが観測され
ている。
【００１３】雹は図１（ｃ）に示すように、米国の雷嵐
などの発達した対流雲内で強い上昇気流によってあられ
の滞空時間が長くなり、過冷却雲粒も豊富なため、あら
れがさらに成長して雹になるものである。大きさはｃｍ
オーダであり、成長すると数十ｃｍのものも観測されて
いる。
などの発達した対流雲内で強い上昇気流によってあられ
の滞空時間が長くなり、過冷却雲粒も豊富なため、あら
れがさらに成長して雹になるものである。大きさはｃｍ
オーダであり、成長すると数十ｃｍのものも観測されて
いる。
【００１４】雨滴は図１（ｄ）に示すように、あられ，
雪片などの降水粒子が０℃層より下の暖かい領域に落
下，融解して雨滴となったものである。雨滴は大気中を
落下するとき、空気の抵抗を受けて偏平になり、直径が
大きくなる程その偏平度は増加する。大きさは数百μｍ
〜数ｍｍである。
雪片などの降水粒子が０℃層より下の暖かい領域に落
下，融解して雨滴となったものである。雨滴は大気中を
落下するとき、空気の抵抗を受けて偏平になり、直径が
大きくなる程その偏平度は増加する。大きさは数百μｍ
〜数ｍｍである。
【００１５】従来より雷雲内で電荷が生成されるのは、
図１に示した降水粒子のうち、氷晶とあられの接触が主
要因と考えられており、これらの機構は着氷電荷分離機
構と呼ばれている。本願発明者らは、実際の冬季雷雲内
部でもこの機構が働いていることを初めて確認した。す
なわち、図２に示すように、ゾンデによる観測によっ
て、あられの−１０℃層での電荷符号の逆転が確認され
るとともに、降水粒子の平均電荷量は氷晶の空間濃度に
比例してあられの電荷量も増加し、あられの電荷量が氷
晶との接触回数に比例すると仮定した着氷電荷分離機構
の数値モデル結果とよく合致していることなど、冬季雷
雲内で着氷電荷分離機構が機能していることを新たに見
い出した。冬季雷雲内で起こっている電荷発生機構は、
夏期雷での電荷発生機構と同様と考えられるが、北陸の
冬季雷雲では雹は観測されず、また雨滴などの大きな水
滴も存在しないことがわかった。
図１に示した降水粒子のうち、氷晶とあられの接触が主
要因と考えられており、これらの機構は着氷電荷分離機
構と呼ばれている。本願発明者らは、実際の冬季雷雲内
部でもこの機構が働いていることを初めて確認した。す
なわち、図２に示すように、ゾンデによる観測によっ
て、あられの−１０℃層での電荷符号の逆転が確認され
るとともに、降水粒子の平均電荷量は氷晶の空間濃度に
比例してあられの電荷量も増加し、あられの電荷量が氷
晶との接触回数に比例すると仮定した着氷電荷分離機構
の数値モデル結果とよく合致していることなど、冬季雷
雲内で着氷電荷分離機構が機能していることを新たに見
い出した。冬季雷雲内で起こっている電荷発生機構は、
夏期雷での電荷発生機構と同様と考えられるが、北陸の
冬季雷雲では雹は観測されず、また雨滴などの大きな水
滴も存在しないことがわかった。
【００１６】本願発明者らは、二重偏波レーダのＰＰＩ
（Plan Position Indicator ）モードで観測した冬季雷
雲の構造と発雷の態様，ＲＨＩ（Range Height Indicat
or）および距離・高度断面図による降水粒子の運動・分
布と発雷の関係について、雷雲内で予め氷晶が存在して
いるところにあられの領域が成長し、２種類の降水粒子
が接触して発雷に至ることを確認した。この現象は、上
述の着氷電荷分離機構が雷雲内で生じていることを二重
偏波レーダによる観測データから支持するものである。
（Plan Position Indicator ）モードで観測した冬季雷
雲の構造と発雷の態様，ＲＨＩ（Range Height Indicat
or）および距離・高度断面図による降水粒子の運動・分
布と発雷の関係について、雷雲内で予め氷晶が存在して
いるところにあられの領域が成長し、２種類の降水粒子
が接触して発雷に至ることを確認した。この現象は、上
述の着氷電荷分離機構が雷雲内で生じていることを二重
偏波レーダによる観測データから支持するものである。
【００１７】観測に使用した二重偏波レーダは、リアフ
ィード方式の直径２ｍφの円形パラボラアンテナから、
周波数５２８０ＭＨｚ，出力７５ｋＷ，ビーム幅１．８
°の水平，垂直偏波を発射し、観測を行なう装置であ
る。レーダの観測範囲は、距離方向に４０ｋｍ，方位方
向に３６０°であり、仰角は０〜９０°まで操作可能で
ある。また、スキャン（方位方向の回転）観測の他に方
位角，仰角固定の観測にも対応できる。
ィード方式の直径２ｍφの円形パラボラアンテナから、
周波数５２８０ＭＨｚ，出力７５ｋＷ，ビーム幅１．８
°の水平，垂直偏波を発射し、観測を行なう装置であ
る。レーダの観測範囲は、距離方向に４０ｋｍ，方位方
向に３６０°であり、仰角は０〜９０°まで操作可能で
ある。また、スキャン（方位方向の回転）観測の他に方
位角，仰角固定の観測にも対応できる。
【００１８】二重偏波レーダの水平偏波に対するレーダ
反射因子ＺH と水平・垂直偏波のレーダ反射因子差ＺDR
の値に基づいて、あられおよび氷晶を識別することがで
きた。すなわち、冬季雷雲内で観測されたあられと氷晶
の識別条件として、あられに対してはＺH ≧３０ｄＢＺ
でかつ｜ＺDR｜≦０．４ｄＢ，氷晶に対してはＺH ＜３
０ｄＢＺでかつＺDR≧１．５ｄＢのしきい値を用いた。
反射因子ＺH と水平・垂直偏波のレーダ反射因子差ＺDR
の値に基づいて、あられおよび氷晶を識別することがで
きた。すなわち、冬季雷雲内で観測されたあられと氷晶
の識別条件として、あられに対してはＺH ≧３０ｄＢＺ
でかつ｜ＺDR｜≦０．４ｄＢ，氷晶に対してはＺH ＜３
０ｄＢＺでかつＺDR≧１．５ｄＢのしきい値を用いた。
【００１９】このしきい値の妥当性について、本願発明
者らは既に１９９０年１月１２日に発生した落雷位置近
辺の二重偏波レーダの測定データで検証を行なった。す
なわち、落雷地点を中心とする１０ｋｍ四方の正方形内
において、−１０℃層を含む高度１．５〜３．０ｋｍの
ＣＡＰＰＩ（Constant Altitude Plan Position Indica
tor ）画面から、雷雲の中心付近のＺH ≧３０ｄＢＺ
と、雷雲の周辺部のＺH＜３０ｄＢＺのデータ点に対応
するＺDRの頻度分布を０．５ｄＢごとに求め、これらを
それぞれＺH の値に関係なくＣＡＰＰＩ画面全体に対す
るＺDRの頻度分布の平均値と比較した。その結果、ＺH
の値が大きい（≧３０ｄＢＺ）場合にはＺ DRは±０．５
ｄＢの範囲内でその頻度分布の平均値を上回っており、
ＺH の値が小さい場合（＜３０ｄＢＺ）には１．５ｄＢ
を越えるＺDRのデータの数がＣＡＰＰＩ画面全体に対す
るＺDRの頻度分布の平均値を上回っていることを確認し
た。このことより、本願発明者らが提唱してきたあられ
と氷晶の存在を示す識別条件はいずれもほぼ妥当なこと
が説明される。
者らは既に１９９０年１月１２日に発生した落雷位置近
辺の二重偏波レーダの測定データで検証を行なった。す
なわち、落雷地点を中心とする１０ｋｍ四方の正方形内
において、−１０℃層を含む高度１．５〜３．０ｋｍの
ＣＡＰＰＩ（Constant Altitude Plan Position Indica
tor ）画面から、雷雲の中心付近のＺH ≧３０ｄＢＺ
と、雷雲の周辺部のＺH＜３０ｄＢＺのデータ点に対応
するＺDRの頻度分布を０．５ｄＢごとに求め、これらを
それぞれＺH の値に関係なくＣＡＰＰＩ画面全体に対す
るＺDRの頻度分布の平均値と比較した。その結果、ＺH
の値が大きい（≧３０ｄＢＺ）場合にはＺ DRは±０．５
ｄＢの範囲内でその頻度分布の平均値を上回っており、
ＺH の値が小さい場合（＜３０ｄＢＺ）には１．５ｄＢ
を越えるＺDRのデータの数がＣＡＰＰＩ画面全体に対す
るＺDRの頻度分布の平均値を上回っていることを確認し
た。このことより、本願発明者らが提唱してきたあられ
と氷晶の存在を示す識別条件はいずれもほぼ妥当なこと
が説明される。
【００２０】図３は１９９３年１月２１日のゾンデ記録
によって得られた降水粒子の種類と粒径の高度分布を示
す。図３において、△があられを示し、×が氷晶を示
し、□が雪片を示している。
によって得られた降水粒子の種類と粒径の高度分布を示
す。図３において、△があられを示し、×が氷晶を示
し、□が雪片を示している。
【００２１】図４は図３の観測データより、ゾンデの毎
分ごとの上昇速度にほぼ相当する３００ｍ間隔で、あら
れと氷晶の個数の高度分布を求めた図である。図４
（ａ）があられの個数の高度分布を示し、図４（ｂ）が
氷晶の個数の高度分布を表わしている。この図４から、
あられは高度１．５ｋｍ付近に多く分布しており、氷晶
は高度１．２ｋｍおよび２．７ｋｍの２ヶ所においてピ
ークが見られるが、この他のゾンデの観測事例も合わせ
て比較すると、相対的にあられは下層に分布し、氷晶は
上層に多く分布する傾向にある。
分ごとの上昇速度にほぼ相当する３００ｍ間隔で、あら
れと氷晶の個数の高度分布を求めた図である。図４
（ａ）があられの個数の高度分布を示し、図４（ｂ）が
氷晶の個数の高度分布を表わしている。この図４から、
あられは高度１．５ｋｍ付近に多く分布しており、氷晶
は高度１．２ｋｍおよび２．７ｋｍの２ヶ所においてピ
ークが見られるが、この他のゾンデの観測事例も合わせ
て比較すると、相対的にあられは下層に分布し、氷晶は
上層に多く分布する傾向にある。
【００２２】図５は図３に示した観測データをもとに各
降水粒子エコー強度とレーダ反射因子差ＺDRの高度分布
を示した図である。図３の観測データをもとにあられ，
雪片および氷晶の各粒径（直径）の測定値Ｄi （ｍｍ）
と単位体積当たりの個数Ｎ（ｍ-3）から第（１）式を用
いて算出したこれらの降水粒子に対するレーダ反射因子
Ｚ（ｄＢＺ）におけるあられ：△，雪片：□，氷晶：×
の高度分布を示したものである。
降水粒子エコー強度とレーダ反射因子差ＺDRの高度分布
を示した図である。図３の観測データをもとにあられ，
雪片および氷晶の各粒径（直径）の測定値Ｄi （ｍｍ）
と単位体積当たりの個数Ｎ（ｍ-3）から第（１）式を用
いて算出したこれらの降水粒子に対するレーダ反射因子
Ｚ（ｄＢＺ）におけるあられ：△，雪片：□，氷晶：×
の高度分布を示したものである。
【００２３】
【数１】
【００２４】ここで、ｋ≒０．２は散乱体が氷相の場合
について、レーダ反射因子の誘電係数を補正するための
値である。
について、レーダ反射因子の誘電係数を補正するための
値である。
【００２５】また、図５の○はレーダ追尾により各測定
時刻において同時に得られた水平レーダ反射因子ＺH と
水平・垂直レーダ反射因子差ＺDRの高度分布を示してい
る。図５からあられのエコー強度が大きい下層ではレー
ダで観測されるＺH も３０ｄＢＺ近くあり、ＺDRも０．
５ｄＢ程度である。これに対して、氷晶のエコー強度が
あられのエコー強度とほぼ同じ大きさになる上層では、
レーダで観測されるＺ H は２０ｄＢＺ程度に下がり、Ｚ
DRは１．５ｄＢ程度まで上昇する。
時刻において同時に得られた水平レーダ反射因子ＺH と
水平・垂直レーダ反射因子差ＺDRの高度分布を示してい
る。図５からあられのエコー強度が大きい下層ではレー
ダで観測されるＺH も３０ｄＢＺ近くあり、ＺDRも０．
５ｄＢ程度である。これに対して、氷晶のエコー強度が
あられのエコー強度とほぼ同じ大きさになる上層では、
レーダで観測されるＺ H は２０ｄＢＺ程度に下がり、Ｚ
DRは１．５ｄＢ程度まで上昇する。
【００２６】この測定例は発雷時の雷雲ではなく、比較
的地上電界を高めた雲に対するものである。したがっ
て、降水粒子の個数（空間密度）は発雷時ほど高くな
く、レーダ反射の計算値、実測値ともに３０ｄＢＺを越
えるものは少なかった。しかし、少なくともＺDRに関し
ては、あられはその絶対値が０．４ｄＢ以下、氷晶につ
いては１．５ｄＢ以上という判定基準をほぼ支持してい
る。
的地上電界を高めた雲に対するものである。したがっ
て、降水粒子の個数（空間密度）は発雷時ほど高くな
く、レーダ反射の計算値、実測値ともに３０ｄＢＺを越
えるものは少なかった。しかし、少なくともＺDRに関し
ては、あられはその絶対値が０．４ｄＢ以下、氷晶につ
いては１．５ｄＢ以上という判定基準をほぼ支持してい
る。
【００２７】次に、雷予知パラメータについて説明す
る。本願発明者らは前述のごとく着氷電荷分離機構が雷
雲内における主な電荷生成の要因であると推定し、この
機構によれば、雷雲内で氷晶が上昇し、あられが下降す
るときに両者が接触し、−１０℃層近傍に電荷が蓄積さ
れ、雷放電を生じるというものである。この着氷電荷分
離機構の考え方に基づいた雷予知パラメータを検討する
ために、１９９０年１２月２２日および２３日に酒田市
で発雷観測データを得た。このときのレーダのＰＰＩモ
ニタで得られたスコープでは、４０ｄＢＺ以上のエコー
強度の領域が最大時には６０ｋｍの長さに及び、雷雲の
中心付近ではエコー強度は５０ｄＢＺを越えていた。
る。本願発明者らは前述のごとく着氷電荷分離機構が雷
雲内における主な電荷生成の要因であると推定し、この
機構によれば、雷雲内で氷晶が上昇し、あられが下降す
るときに両者が接触し、−１０℃層近傍に電荷が蓄積さ
れ、雷放電を生じるというものである。この着氷電荷分
離機構の考え方に基づいた雷予知パラメータを検討する
ために、１９９０年１２月２２日および２３日に酒田市
で発雷観測データを得た。このときのレーダのＰＰＩモ
ニタで得られたスコープでは、４０ｄＢＺ以上のエコー
強度の領域が最大時には６０ｋｍの長さに及び、雷雲の
中心付近ではエコー強度は５０ｄＢＺを越えていた。
【００２８】本願発明者らは−１０℃層を含む高度１．
５〜３．０ｋｍのＣＡＰＰＩ画面を５ｋｍ×５ｋｍのメ
ッシュに分割したときの各メッシュに含まれるあられと
氷晶のデータ点数に着目した。ここで、データ点数とは
ここの降水粒子から反射されて返ってくる受信信号の電
力を、平面的には１ｋｍ×１ｋｍの正方形内で、ならび
に高度方向には１．５〜２．０ｋｍの距離を取ってその
容積内で平均化し、水平偏波に対するレーダ反射因子Ｚ
H と水平・垂直偏波のレーダ反射因子差ＺDRの関係を用
いて特定の降水粒子を示す１つのデータ点数と定義し
た。したがって、５ｋｍ×５ｋｍのメッシュ内には、あ
られもしくは氷晶を示すデータ点数が合計して最大で２
５点存在することになる。この場合、当然データが抽出
されない空白の１ｋｍ×１ｋｍの領域もあり得る。そし
て、着氷電荷分離機構におけるあられと氷晶の接触の頻
度の大きさは、それらのデータ点数の組合せの数、すな
わち積に比例するのではないかと仮定し、この積の値を
ここでは「Ｇｒａｕｐｅｌ（あられ）−Ｉｃｅ ｃｒｙ
ｓｔａｌ（氷晶）インデックス」略してＧＩインデック
スと称することにする。
５〜３．０ｋｍのＣＡＰＰＩ画面を５ｋｍ×５ｋｍのメ
ッシュに分割したときの各メッシュに含まれるあられと
氷晶のデータ点数に着目した。ここで、データ点数とは
ここの降水粒子から反射されて返ってくる受信信号の電
力を、平面的には１ｋｍ×１ｋｍの正方形内で、ならび
に高度方向には１．５〜２．０ｋｍの距離を取ってその
容積内で平均化し、水平偏波に対するレーダ反射因子Ｚ
H と水平・垂直偏波のレーダ反射因子差ＺDRの関係を用
いて特定の降水粒子を示す１つのデータ点数と定義し
た。したがって、５ｋｍ×５ｋｍのメッシュ内には、あ
られもしくは氷晶を示すデータ点数が合計して最大で２
５点存在することになる。この場合、当然データが抽出
されない空白の１ｋｍ×１ｋｍの領域もあり得る。そし
て、着氷電荷分離機構におけるあられと氷晶の接触の頻
度の大きさは、それらのデータ点数の組合せの数、すな
わち積に比例するのではないかと仮定し、この積の値を
ここでは「Ｇｒａｕｐｅｌ（あられ）−Ｉｃｅ ｃｒｙ
ｓｔａｌ（氷晶）インデックス」略してＧＩインデック
スと称することにする。
【００２９】図６はこのようにして求めたＧＩインデッ
クスの例を示す。図６において５ｋｍ×５ｋｍの正方形
のメッシュがＧＩインデックスの情報を表しており、数
値が４〜７ということは、既述のように１ｋｍ×１ｋｍ
の領域に対応するあられもしくは氷晶のデータ点数の５
ｋｍ×５ｋｍのメッシュ内での積が４〜７の範囲内にあ
るということである。雷雲の形状は３０ｄＢＺと４０ｄ
ＢＺの等値線で示してあり、１９９０年１２月２３日０
時５２分〜５７分の間に発生した発雷地点を＊Ｒ，＊Ｓ
で示している。また、図６において×は同日の１時０２
分〜０７分までに発雷した地点を示している。図６にお
いては、発雷地点＊Ｒ，＊Ｓの近傍ではそれほどＧＩイ
ンデックスの数値の高まりは見られ、また、×の近傍で
４〜７の視標数値を示すインデックスが見られる傾向に
ある。
クスの例を示す。図６において５ｋｍ×５ｋｍの正方形
のメッシュがＧＩインデックスの情報を表しており、数
値が４〜７ということは、既述のように１ｋｍ×１ｋｍ
の領域に対応するあられもしくは氷晶のデータ点数の５
ｋｍ×５ｋｍのメッシュ内での積が４〜７の範囲内にあ
るということである。雷雲の形状は３０ｄＢＺと４０ｄ
ＢＺの等値線で示してあり、１９９０年１２月２３日０
時５２分〜５７分の間に発生した発雷地点を＊Ｒ，＊Ｓ
で示している。また、図６において×は同日の１時０２
分〜０７分までに発雷した地点を示している。図６にお
いては、発雷地点＊Ｒ，＊Ｓの近傍ではそれほどＧＩイ
ンデックスの数値の高まりは見られ、また、×の近傍で
４〜７の視標数値を示すインデックスが見られる傾向に
ある。
【００３０】着氷電荷分離機構では、あられが降下し、
氷晶が上昇して両者が接触し、電荷が蓄積される。そこ
で、上述のＧＩインデックスにさらにこの降水粒子の下
降および上昇現象を考慮したインデックスを導入する。
すなわち、高度１．５〜３．０ｋｍでのＣＡＰＰＩ画面
をＣＡＰＰＩD とし、その５ｋｍ×５ｋｍメッシュでの
あられと氷晶のデータ点数をそれぞれＧD ，ＩD とす
る。
氷晶が上昇して両者が接触し、電荷が蓄積される。そこ
で、上述のＧＩインデックスにさらにこの降水粒子の下
降および上昇現象を考慮したインデックスを導入する。
すなわち、高度１．５〜３．０ｋｍでのＣＡＰＰＩ画面
をＣＡＰＰＩD とし、その５ｋｍ×５ｋｍメッシュでの
あられと氷晶のデータ点数をそれぞれＧD ，ＩD とす
る。
【００３１】他方、高度２．５〜４．５ｋｍのＣＡＰＰ
Ｉ画面をＣＡＰＰＩU とし、同様に各５ｋｍ×５ｋｍメ
ッシュでのそれぞれのデータ点数をＧU ，ＩU で表わ
す。そして、次の第（２）式により、上層（２．５〜
４．５ｋｍ）および下層（１．５〜３．０ｋｍ）の２層
のＣＡＰＰＩ画面によるＧＩUDインデックスを定義す
る。
Ｉ画面をＣＡＰＰＩU とし、同様に各５ｋｍ×５ｋｍメ
ッシュでのそれぞれのデータ点数をＧU ，ＩU で表わ
す。そして、次の第（２）式により、上層（２．５〜
４．５ｋｍ）および下層（１．５〜３．０ｋｍ）の２層
のＣＡＰＰＩ画面によるＧＩUDインデックスを定義す
る。
【００３２】
【数２】
【００３３】ただし、第（２）式はＧD −ＧU ＞０かつ
ＩU −ＩD ＞０の場合に使用し、その他の場合はＧＩUD
＝０とする。
ＩU −ＩD ＞０の場合に使用し、その他の場合はＧＩUD
＝０とする。
【００３４】図７はこのようにして求めた図６と同時刻
の発雷に対するＧＩUDインデックス例を示す。図７と図
６とを比較すると、今回新たに得られたＧＩUDインデッ
クスの方が、より一層発雷位置と対応していることがわ
かる。また、図７において、レーダサイト（図７の中
心：◇）より正方約３０ｋｍの領域でインデックスの数
値の増加が見られるが、これはこの地点において約５分
後に発雷があったことに対応していると考えられる。こ
のように、ＧＩUDインデックスの方がより一層発雷地点
との対応に関して明らかに改善が認められる。このこと
は、今回さらにあられの降下と氷晶の上昇という要素を
組入れたことの効果によるものといえる。
の発雷に対するＧＩUDインデックス例を示す。図７と図
６とを比較すると、今回新たに得られたＧＩUDインデッ
クスの方が、より一層発雷位置と対応していることがわ
かる。また、図７において、レーダサイト（図７の中
心：◇）より正方約３０ｋｍの領域でインデックスの数
値の増加が見られるが、これはこの地点において約５分
後に発雷があったことに対応していると考えられる。こ
のように、ＧＩUDインデックスの方がより一層発雷地点
との対応に関して明らかに改善が認められる。このこと
は、今回さらにあられの降下と氷晶の上昇という要素を
組入れたことの効果によるものといえる。
【００３５】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、二重
偏波レーダの水平偏波に対するレーダ反射因子ＺH と水
平・垂直偏波のレーダ反射因子差ＺDRとに基づいて、冬
季雷雲内の降水粒子であるあられと氷晶を所定のしきい
値で識別するようにしたので、従来に比べて発雷の予測
率を高めることができる。
偏波レーダの水平偏波に対するレーダ反射因子ＺH と水
平・垂直偏波のレーダ反射因子差ＺDRとに基づいて、冬
季雷雲内の降水粒子であるあられと氷晶を所定のしきい
値で識別するようにしたので、従来に比べて発雷の予測
率を高めることができる。
【図１】雷雲内の種々の降水粒子を示す図である。
【図２】着氷電荷分離機構を説明するための図である。
【図３】ゾンデ観測で得られた降水粒子の種類と粒径の
高度分布を示す図である。
高度分布を示す図である。
【図４】ゾンデ観測で得られたあられと氷晶の個数の高
度分布を示す図である。
度分布を示す図である。
【図５】ゾンデ観測とレーダ追尾観測で得られた降水粒
子エコー強度とレーダ反射因子差の高度分布を示す図で
ある。
子エコー強度とレーダ反射因子差の高度分布を示す図で
ある。
【図６】ＧＩインデックスの分布例とエコー強度の等値
線を示す図である。
線を示す図である。
【図７】ＧＩUDインデックスの分布例とエコー強度の等
値線を示す図である。
値線を示す図である。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成８年８月２９日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】雷雲内の種々の降水粒子を示す顕微鏡写真図で
ある。
ある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 前川 泰之 大阪府寝屋川市初町18−８ 大阪電気通信 大学工学部通信工学科内 (72)発明者 深見 和彦 茨城県つくば市大字旭１番地 建設省土木 研究所河川部水文研究室内 (72)発明者 井川 貴史 大阪府大阪市中央区大手前１−５−44 大 阪合同庁舎１号館建設省近畿地方建設局内
Claims (1)
- 【請求項１】 二重偏波レーダを用いて冬季雷雲内の降
水粒子を識別して発雷を予測する発雷予測方法であっ
て、 前記二重偏波レーダの水平偏波に対するレーダ反射因子
ＺH と、水平・垂直偏波のレーダ反射因子差ＺDRに基づ
いて前記降水粒子であるあられと氷晶とを識別し、その
しきい値としてあられに対してはＺH ≧３０ｄＢＺでか
つ｜ＺDR｜≦０．４ｄＢ，氷晶に対してはＺH ＜３０ｄ
ＢＺでかつＺDR≧１．５ｄＢを用い、あられに対するエ
コー強度がＺH ＞４０ｄＢＺを越えるときに発雷する可
能性が高いと予測することを特徴とする、発雷予測方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8145644A JPH09329672A (ja) | 1996-06-07 | 1996-06-07 | 発雷予測方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8145644A JPH09329672A (ja) | 1996-06-07 | 1996-06-07 | 発雷予測方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09329672A true JPH09329672A (ja) | 1997-12-22 |
Family
ID=15389785
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8145644A Withdrawn JPH09329672A (ja) | 1996-06-07 | 1996-06-07 | 発雷予測方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09329672A (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11281741A (ja) * | 1998-03-30 | 1999-10-15 | Mitsubishi Electric Corp | 気象レーダ装置 |
| JP2009008440A (ja) * | 2007-06-26 | 2009-01-15 | Mitsubishi Electric Corp | 気象レーダ装置 |
| JP2011081015A (ja) * | 2011-01-11 | 2011-04-21 | Mitsubishi Electric Corp | 気象レーダ装置 |
| WO2015005020A1 (ja) | 2013-07-11 | 2015-01-15 | 古野電気株式会社 | 気象情報処理装置、気象レーダシステムおよび気象情報処理方法 |
| JP2017156282A (ja) * | 2016-03-03 | 2017-09-07 | 一般財団法人電力中央研究所 | 電荷量の推定方法、推定装置、及び推定プログラム |
| CN108020840A (zh) * | 2017-11-20 | 2018-05-11 | 天津大学 | 一种基于多普勒天气雷达数据的冰雹云早期识别方法 |
| JP2019138737A (ja) * | 2018-02-08 | 2019-08-22 | 国立研究開発法人防災科学技術研究所 | 雷危険度判定装置 |
| JP2019138736A (ja) * | 2018-02-08 | 2019-08-22 | 国立研究開発法人防災科学技術研究所 | 雷危険度判定装置 |
| US10859694B2 (en) | 2013-12-19 | 2020-12-08 | Ustav Stavebnictva A Architektury Sav | Method and apparatus for lightning threat indication |
| JPWO2020183862A1 (ja) * | 2019-03-12 | 2021-03-18 | 株式会社東芝 | 発雷推定装置、システムおよび方法 |
| CN112731403A (zh) * | 2021-03-17 | 2021-04-30 | 北京墨迹风云科技股份有限公司 | 一种降水预测方法以及装置 |
| CN115629387A (zh) * | 2022-12-07 | 2023-01-20 | 成都远望科技有限责任公司 | 一种多波段双偏振雷达的冰晶凇附增长估算方法 |
-
1996
- 1996-06-07 JP JP8145644A patent/JPH09329672A/ja not_active Withdrawn
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11281741A (ja) * | 1998-03-30 | 1999-10-15 | Mitsubishi Electric Corp | 気象レーダ装置 |
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| JP4667426B2 (ja) * | 2007-06-26 | 2011-04-13 | 三菱電機株式会社 | 気象レーダ装置 |
| JP2011081015A (ja) * | 2011-01-11 | 2011-04-21 | Mitsubishi Electric Corp | 気象レーダ装置 |
| WO2015005020A1 (ja) | 2013-07-11 | 2015-01-15 | 古野電気株式会社 | 気象情報処理装置、気象レーダシステムおよび気象情報処理方法 |
| US10139487B2 (en) | 2013-07-11 | 2018-11-27 | Furuno Electric Co., Ltd. | Meteorological radar system and method and device for processing meteorological information |
| US10859694B2 (en) | 2013-12-19 | 2020-12-08 | Ustav Stavebnictva A Architektury Sav | Method and apparatus for lightning threat indication |
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| CN108020840A (zh) * | 2017-11-20 | 2018-05-11 | 天津大学 | 一种基于多普勒天气雷达数据的冰雹云早期识别方法 |
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| JP2019138737A (ja) * | 2018-02-08 | 2019-08-22 | 国立研究開発法人防災科学技術研究所 | 雷危険度判定装置 |
| JP2019138736A (ja) * | 2018-02-08 | 2019-08-22 | 国立研究開発法人防災科学技術研究所 | 雷危険度判定装置 |
| JPWO2020183862A1 (ja) * | 2019-03-12 | 2021-03-18 | 株式会社東芝 | 発雷推定装置、システムおよび方法 |
| JP2022000651A (ja) * | 2019-03-12 | 2022-01-04 | 株式会社東芝 | 発雷推定システム、及び方法 |
| CN112731403A (zh) * | 2021-03-17 | 2021-04-30 | 北京墨迹风云科技股份有限公司 | 一种降水预测方法以及装置 |
| CN115629387A (zh) * | 2022-12-07 | 2023-01-20 | 成都远望科技有限责任公司 | 一种多波段双偏振雷达的冰晶凇附增长估算方法 |
| CN115629387B (zh) * | 2022-12-07 | 2023-02-28 | 成都远望科技有限责任公司 | 一种多波段双偏振雷达的冰晶凇附增长估算方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20030902 |