Transcript M - NICT

400MHz帯WPR/RASSによる風速と気温
プロファイルの定常観測の現状と課題
佐藤晋介、花土弘、川村誠治、杉谷茂夫、中川勝広、
村山泰啓（NICT）、津田敏隆、古本淳一（京大生存研）
NICT-HyARC 平成22年度共同研究集会
2011年3月4日＠NICT沖縄亜熱帯計測技術センター
大宜味４４３ＭＨｚＷＰＲ／ＲＡＳＳの研究目的
（１） 風速プロファイルの高高度観測（高分解能・高精度）
⇒ 開発当初（2001年）の目標、高分解能化の必要性は？
（２） 降水の粒径分布（ＤＳＤ）プロファイルの推定
⇒ 解析は昔から行われている、なぜ自動化できないのか？
（３） 気温（仮温度）プロファイルの観測
⇒ 新しい技術開発要素はない。騒音問題のため実用化できないのでは？
（４） 水蒸気プロファイルの推定 （２０１１年～）
⇒ 解析手法は既出だが、ニーズは大きい。京大、気象研と連携？
NICTではリモートセンシング技術の研究開発を目的として
おり、先端的計測技術の開発と実証、あるいは機能・性能、
精度・分解能の向上などを目標とし、その検証と応用研究
を実施している。最近は、実用化や社会貢献も求められる。
風速プロファイル観測（台風０４１８）
16
14
高度（km）
SEP05-06, 2004
水平風速
m/s
m/s
12
10
8
6
4
2
00 (SEP05)
受信強度
06
12
18
00 (SEP06)
06
→ 時間
12JST
dB
（ＳＮＲ）
⇒ ほとんどが
降水エコー
ドップラー速度
（真上ビーム）
⇒ 降水落下速度
m/s
晴天時の風速プロファイル（夏季／冬季）
m/s
12
19 AUG 2009
m/s
10
8
6
4
2
00
03
06
09
12
15
18
21
24
夏季の平均観測到達高度（非降水時）：８～１０ km
12
10
m/s
17 FEB 2010
m/s
8
6
4
2
00
03
06
09
12
15
18
冬季の平均観測到達高度（非降水時） ：４～６ km
21
24
大気乱流によるブラッグ散乱と降水粒子
によるレイリー散乱強度の周波数依存性
12 mm/h
2.7 mm/h
0.65 mm/h
0.16 mm/h
（Z = 200R^1.6 で計算）
1375MHz
50MHz
443MHz
（深尾・浜津, 2005 京大出版会）
雨滴粒径分布プロファイルの推定
Sobs(v)=PtSt(v)+SD(v)＊St(v)+Pn
層状性降雨
SD(v)=C・N(D)・D6・ｄD/ｄｖ
大気エコー
＋
降雪エコー
大気エコー
スペクトル
の広がりは
ＤＳＤ
4
log10(N(D))
降雨エコー
↓
粒径分布
DSD算出
ND(H=1522m)
ND(H=2519m)
ND(H=3517m)
0
-4
-8
3
4
【 ※左図とは別事例 】 Diameter (mm)
対流性降雨
スペクトルの広がり
はＤＳＤ＋鉛直流
0
1
2
5
6
（北村ほか、2007水工学論文集）
・ ＤＳＤと鉛直流（ｗ）は
分離できない
⇒ むしろ、同時観測のＣＯＢＲＡ
偏波情報などでＤＳＤを推定して、
ｗプロファイルを求める方が有効？
ＲＡＳＳ観測の問題点
Wind Prof.
Zenith
East
South
North
West
Radar
beam
RASS
speaker
Acoustic
wave front
リアルタイム レイ・
トレーシングによっ
て、高度毎に音波
の発射方向を制御
フェーズドアレイ
スピーカーシステム
内部に収納
443 MHz Wind Profiling Radar
● 風速が強いと、音波面が流されて
高々度まで観測できない
● 騒音問題により夜間の観測が困難
（現在は７～２０時のみRASS観測）
遮音板
境界層ＲＡＳＳ観測 （夏季／冬季）
HEIGHT (km)
（2008年6月20日）
夏季（弱風速）：４～５ km
HEIGHT (km)
（2009年2月10日）
冬季（強風速） ：１.５～２ km
低騒音型アレイスピーカー
Zenith
N-11
W-11
S-11
E-11
既存スピーカーとアレイスピーカーの音量比較（３分後に既存スピーカー１８台オフ。
時刻は３月６日、１９時４２分００秒からの経過時間（分：秒）
ＲＡＳＳ音量調査結果
主風向
×/×
遮音板＋金属フェンスで横方向
の音漏れ（騒音）は３０dB以上
下がったが、風下側の山の峰を
回折して伝わる音や逆転層で
反射（屈折）する音は防ぎようが
ない。
国道58号
⇒ 但し、音量としては音圧計で
計測できない程度なので、音源
の工夫で軽減できる可能性あり。
至 名護
●
３７/○
●
●
○/△
大宜味大気観測施設
４８/４０ dB
●
●
４９/４２
●
４７/○
3 km
●
○/×
2010年6月5日 17:00-18:30
４４３ＭＨｚＷＰＲ／ＲＡＳＳによる
水蒸気プロファイル推定
radar-derived M
Ｍ符号を決めるのに
１Ｄ変分法 （ＧＰＳ水蒸気量：
トータル値＋現業数値
モデル：初期値） を開発中
|M|
M
q
The sign of M is determined to agree
with the sign of M derived from
simultaneous radiosonde soundings
(dashed lines).
まとめ （今後の展望）
(1) 風観測 ⇒ 高分解能化、下層（高度1 km以下）観測精度向上
(2) 雨DSD推定⇒ 自動解析処理、対流性降雨の推定手法開発
(3) 気温観測 ⇒ （夜間観測のための）騒音軽減、品質管理
(4) 水蒸気推定 ⇒ ゾンデ観測不要な1D Var開発、自動処理
データ同化実験（気象研）
● 今後は観測データの利用技術
（ニーズの高い水蒸気推定、自動
解析処理と品質管理など）、実用
化といった目標を立てて、定常観
測を継続しつつ社会的貢献度の
高い成果を出していきたい。
下層（高度０．７ km以下）
の観測をぜひ実現したい！