気象レーダ装置
【課題】種々の降水粒子が混在する観測範囲全域において高い精度の雨量強度の３次元分布を求めることを可能にする。
【解決手段】観測範囲の各高度のメッシュ毎に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メッシュ毎の降水粒子の種類を表す降水粒子データとを生成し、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かを判定し、降水エコーと判定された各メッシュに対して遮蔽マップ保存部に保存された遮蔽マップデータを用いて遮蔽領域に含まれているかを判定し、メッシュが遮蔽領域に含まれている場合は偏波間強度比Ｚｄｒ以外を用いて降水粒子の種類の判定し、３次元の雨量強度選択データに基づいて観測範囲の雨量強度の３次元分布を算出する。
【解決手段】観測範囲の各高度のメッシュ毎に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メッシュ毎の降水粒子の種類を表す降水粒子データとを生成し、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かを判定し、降水エコーと判定された各メッシュに対して遮蔽マップ保存部に保存された遮蔽マップデータを用いて遮蔽領域に含まれているかを判定し、メッシュが遮蔽領域に含まれている場合は偏波間強度比Ｚｄｒ以外を用いて降水粒子の種類の判定し、３次元の雨量強度選択データに基づいて観測範囲の雨量強度の３次元分布を算出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、水平偏波および垂直偏波の２偏波の電波を用いて観測範囲の雨量強度（降雨強度とも呼ばれる。）の３次元分布を求める気象レーダ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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の雨量強度の算出方法としては、レーダによって得られる水平偏波反射強度Ｚｈ（以下Ｚｈ）、比偏波間位相差Ｋｄｐ（以下Ｋｄｐ）、偏波間強度比Ｚｄｒ（以下Ｚｄｒ）の３種の観測データを用いて算出された雨量強度を選択することによって観測範囲の雨量強度の３次元分布を求めるという方法を採っている（例えば特許文献１、特許文献２参照）。この３種の観測データから求められる雨量強度としては、Ｚｈによって算出した雨量強度Ｒ（Ｚｈ）、Ｋｄｐによって算出した雨量強度Ｒ（Ｋｄｐ）、ＫｄｐとＺｄｒによって算出した雨量強度Ｒ（Ｋｄｐ，Ｚｄｒ）、およびＺｈとＺｄｒによって算出した雨量強度Ｒ（Ｚｈ，Ｚｄｒ）の４種がある。したがって、この４種の雨量強度を観測範囲の各メッシュ単位で選択して観測範囲全域の雨量強度を得ることとなる。
【０００３】
一般には算出した４種の雨量強度Ｒ（Ｚｈ）、Ｒ（Ｋｄｐ）、Ｒ（Ｋｄｐ，Ｚｄｒ）、Ｒ（Ｚｈ，Ｚｄｒ）を選択する方法としては、Ｚｈがしきい値未満である場合にはＲ（Ｋｄｐ）とＲ（Ｋｄｐ，Ｚｄｒ）を採用せずＲ（Ｚｈ）とＲ（Ｚｈ，Ｚｄｒ）を用い、一方、Ｚｈがしきい値以上である場合にはＲ（Ｋｄｐ）とＲ（Ｋｄｐ，Ｚｄｒ）を用いる。また、Ｚｄｒがしきい値未満であればＲ（Ｚｈ）とＲ（Ｋｄｐ）を用い、一方、Ｚｄｒがしきい値以上であればＲ（Ｋｄｐ，Ｚｄｒ）とＲ（Ｚｈ，Ｚｄｒ）を用いる。これは、Ｚｈが小さい値を示す領域はレーダの反射強度が小さいため二種類の偏波の位相差検出精度が低下し、Ｋｄｐにより雨量強度を算出するのに適さないことと、Ｚｄｒが小さい値または負の値を示す領域では水平偏波と垂直偏波の反射強度の比であるＺｄｒによって雨量強度を算出するのに適さないためである。
【０００４】
また、Ｋｄｐがしきい値を超えているか否かによってＲ（Ｚｈ）とＲ（Ｋｄｐ）の選択を行なう方式もある。これは、Ｋｄｐが小さい領域ではＫｄｐによる雨量強度の算出精度が低いためである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２０８１９５号公報
【特許文献２】特開２００５−１７０８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の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は、以上のように、Ｚｈ、ＺｄｒおよびＫｄｐの値から４種の雨量強度Ｒ（Ｚｈ）、Ｒ（Ｋｄｐ）、Ｒ（Ｋｄｐ，Ｚｄｒ）およびＲ（Ｚｈ，Ｚｄｒ）を算出し、Ｚｈ、Ｚｄｒ、Ｋｄｐの大きさに応じて上記４種の雨量強度の組合せを選択して観測範囲の雨量強度の３次元分布を求めるものであった。したがって、単純に４種の雨量強度のみを採用する方法に比べると、雨量強度の算出精度を若干高くすることはできるが、種々の降水粒子が混在する観測範囲全域の雨量強度の３次元分布を算出する場合には高い精度を得ることはできなかった。
【０００７】
この発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、種々の降水粒子が混在する観測範囲全域において高い精度の雨量強度の３次元分布を求めることを可能にする気象レーダ装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る気象レーダ装置は、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、それら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、偏波間強度比Ｚｄｒの観測精度が低下す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、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を用いて降水粒子の種類の判定を行い、その結果に対応する雨量強度の種類を予め準備された参照テーブルを用いて、観測範囲の各高度のメッシュ毎に雨量強度を選択し、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メッシュ毎の降水粒子の種類を表す降水粒子データとを生成するものであって、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かを判定し、降水エコーと判定された各メッシュに対して遮蔽マップ保存部に保存された遮蔽マップデータを用いて遮蔽領域に含まれているかを判定し、メッシュが遮蔽領域に含まれている場合は降水粒子の種類の判定に偏波間強度比Ｚｄｒ以外を用いる降水粒子・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、観測範囲の雨量強度の３次元分布を算出する雨量強度判定部とを備えたものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、遮蔽マップデータを用いてメッシュが遮蔽領域に含まれているかを判定し、メッシュが遮蔽領域に含まれていない場合は水平偏波反射強度Ｚｈ、偏波間強度比Ｚｄｒ、偏波間位相差Ｋｄｐおよび偏波間相関係数ρｈｖ、メッシュが遮蔽領域に含まれている場合は偏波間相関係数ρｈｖ、水平偏波反射強度Ｚｈおよび偏波間位相差Ｋｄｐを用いて最適な３次元の雨量強度選択データを算出し、この雨量強度選択データを用いて、４種の雨量強度Ｒ（Ｚｈ）、Ｒ（Ｚｈ，Ｚｄｒ）、Ｒ（Ｋｄｐ，Ｚｄｒ）およびＲ（Ｋｄｐ）から最終的な雨量強度の３次元分布を求めるようにしたので、種々の降水粒子が混在する観測範囲全域の雨量強度の３次元分布を算出する場合に高い精度を得ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態１による気象レーダ装置の機能構成を示すブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る降水粒子・雨量強度選択判定部の動作を示すフローチャートである。
【図３】この発明に係る雨量強度選択の参照テーブルの構成例を示す説明図である。
【図４】この発明に係る雨量強度判定のスムージング処理の方法を示す説明図である。
【図５】この発明の実施の形態２による気象レーダ装置の機能構成を示すブロック図である。
【図６】この発明の実施の形態２に係る降水粒子・雨量強度選択判定部の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
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。
【００１２】
雨量強度Ｒ（Ｚｈ）算出部６は、水平偏波反射強度Ｚｈに基づいて雨量強度Ｒ（Ｚｈ）を算出する手段である。雨量強度Ｒ（Ｚｈ，Ｚｄｒ）算出部７は、水平偏波反射強度Ｚｈと偏波間強度比Ｚｄｒに基づいて雨量強度Ｒ（Ｚｈ，Ｚｄｒ）を算出する手段である。雨量強度Ｒ（Ｋｄｐ，Ｚｄｒ）算出部８は、偏波間位相差Ｋｄｐと偏波間強度比Ｚｄｒに基づいて雨量強度Ｒ（Ｋｄｐ，Ｚｄｒ）を算出する手段である。雨量強度Ｒ（Ｋｄｐ）算出部９は、偏波間位相差Ｋｄｐに基づいて雨量強度Ｒ（Ｋｄｐ）を算出する手段である。
【００１３】
遮蔽マップ保存部１０は、本気象レーダ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予め保存する手段である。降水粒子・雨量選択判定部１２は、水平偏波反射強度Ｚｈおよび偏波間強度比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、後述する処理により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手段である。雨量強度判定部１３は、雨量強度選択データおよび遮蔽マップ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）から観測範囲の最終的な雨量強度の３次元分布を算出する手段である。
【００１４】
次に、実施の形態１の気象レーダ装置による処理動作について説明する。
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。
【００１５】
偏波間強度比算出部２では、水平偏波反射強度算出部１と同様に、水平偏波受信信号Ｈから水平偏波反射強度Ｚｈを算出すると共に、垂直偏波受信信号Ｖから垂直偏波反射強度Ｚｖを算出し、これらの算出した水平偏波反射強度Ｚｈと垂直偏波反射強度Ｚｖに対して（１）式の処理を行って偏波間強度比Ｚｄｒを算出する。
【数１】
偏波間強度比算出部２で算出された偏波間強度比Ｚｄｒは、雨量強度Ｒ（Ｚｈ，Ｚｄｒ）算出部７、雨量強度Ｒ（Ｋｄｐ，Ｚｄｒ）算出部８および降水粒子・雨量選択判定部１２に与えられる。
【００１６】
位相差検出部３では、水平偏波受信信号Ｈと垂直偏波受信信号Ｖの間の位相差から伝搬位相差Φｄｐを算出して距離微分算出部４に出力する。距離微分算出部４では、入力された伝搬位相差Φｄｐを距離微分することにより、（２）式に表される偏波間位相差Ｋｄｐを算出する。
【数２】
ただし、Φｄｐ（ｒ1）、Φｄｐ（ｒ2）は、それぞれ距離ｒ1、ｒ2における水平偏波受信信号Ｈと垂直偏波受信信号Ｖの間の伝搬位相差を表す。距離微分算出部４で算出された偏波間位相差Ｋｄｐは、雨量強度Ｒ（Ｋｄｐ，Ｚｄｒ）算出部８、雨量強度Ｒ（Ｋｄｐ）算出部９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。
【００１７】
雨量強度Ｒ（Ｚｈ）算出部６では、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に対して（３）式の処理を行って雨量強度Ｒ（Ｚｈ）を算出し、雨量強度判定部１３に出力する。
【数３】
ただし、Ｒ（Ｚｈ）は雨量強度[ｍｍ／ｈ]であり、ａおよびｂは定数である。
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。
【数４】
ただし、Ｒ（Ｚｈ，Ｚｄｒ）は雨量強度[ｍｍ／ｈ]であり、ａ1、ｂ1およびｃ1は定数である。
【００１８】
雨量強度Ｒ（Ｋｄｐ，Ｚｄｒ）算出部８では、偏波間強度比Ｚｄｒおよび偏波間位相差Ｋｄｐに対して（５）式の処理を行って雨量強度Ｒ（Ｋｄｐ，Ｚｄｒ）を算出し、雨量強度判定部１３に出力する。
【数５】
ただし、Ｒ（Ｋｄｐ，Ｚｄｒ）は雨量強度［ｍｍ／ｈ］であり、ａ２，ｂ２およびｃ２は定数である。
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。
【数６】
ただし、Ｒ（Ｋｄｐ）は雨量強度［ｍｍ／ｈ］であり、ａ３およびｂ３は定数である。
【００１９】
降水粒子・雨量強度選択判定部１２では、観測範囲の各高度のメッシュ毎に、偏波間相関算出部５で算出された偏波間相関係数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および偏波間相関係数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する。さらに、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、判定降水粒子に適した雨量強度の種類を選択し、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。この雨量強度選択データは、観測範囲の３次元の各メッシュで採用する４種の雨量強度Ｒ（Ｚｈ）、Ｒ（Ｚｈ，Ｚｄｒ）、Ｒ（Ｋｄｐ，Ｚｄｒ）およびＲ（Ｋｄｐ）を選択するために使用する最適なデータとなる。
【００２０】
ここで、降水粒子・雨量強度選択判定部１２の詳しい処理動作について、図２のフローチャートにより説明する。
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）。
【００２１】
以上のステップＳＴ２からＳＴ５で偏波間相関係数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のそれぞれの値による降水粒子毎の確率を求めた後に、遮蔽マップデータを用いて、降水粒子毎の確率の算出対象のメッシュが遮蔽領域であるかを判定する（ステップＳＴ６）。この判定で、遮蔽領域でない場合には、雨、雪、あられ、雹等の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の確率の積を求める（ステップＳＴ７）。一方、ステップＳＴ６の判定において、該当メッシュが遮蔽領域であった場合には、雨、雪、あられ、雹等の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の確率の積を求める（ステップＳＴ８）。これは山岳等によりレーダから放射されたビームが一部遮蔽される場合であり、このようにビームが遮蔽されている領域では偏波間強度比Ｚｄｒによる観測精度低下が発生するので、影響を低減するためにその部分に対しては水平偏波反射強度Ｚｈ、偏波間位相差Ｋｄｐ、偏波間相関係数ρｈｖだけを用いる。
【００２２】
続いて、ステップＳＴ７とＳＴ８で求めた各メッシュの雨、雪、あられ、雹等の降水粒子毎の確率の積から最も値の大きい降水粒子を求めると共に、その種類を判定する（ステップＳＴ９）。次に、ステップＳＴ９までで求めた降水粒子判定結果と非降水判定結果を基に、雨量強度判定部１３の雨量強度の判定に使用する雨量強度選択データを予め準備された参照テーブルを用いて作成する（ステップＳＴ１１）。このとき用いる雨量強度選択の参照テーブルは、図３に例示するように、降水粒子判定結果（降水粒子の種類など）毎に遮蔽の有無に応じて指定された雨量強度の種類と偏波間相関係数ρｈｖの判定結果で構成構成されている。
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。
【００２３】
雨量強度判定部１３には４種の雨量強度Ｒ（Ｚｈ）、Ｒ（Ｚｈ，Ｚｄｒ）、Ｒ（Ｋｄｐ，Ｚｄｒ）およびＲ（Ｋｄｐ）が与えられているが、雨量強度判定部１３では、これらの雨量強度から、降水粒子・雨量強度選択判定部１２で生成された３次元の雨量強度選択データに基づいて、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Ｒ（Ｚｈ，Ｋｄｐ，Ｚｄｒ）の３次元分布を作成する。このとき、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、２種の雨量強度Ｒ（Ｚｈ，Ｚｄｒ）およびＲ（Ｋｄｐ，Ｚｄｒ）は使用しないように処理する。これにより、レーダビームの遮蔽領域では観測精度が低下する偏波間強度比Ｚｄｒを用いた雨量強度算出を除外することが可能となる。また、雨量強度選択データの内容が非降水判定結果（ステップＳＴ１で非降水エコーと判定されたこと）である場合には、雨量強度判定部１３は降雨を伴わない領域のデータを除去する処理を行う。
【００２４】
また、遮蔽領域と非遮蔽領域が存在している場合、雨量強度判定部１３は、雨量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で採用された雨量強度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てもよい。これにより、遮蔽領域と非遮蔽領域の境目における雨量強度の面的な不連続を低減させることができる。このスムージング処理は、図４に示すように、遮蔽領域Ａと非遮蔽領域Ｂの境界について境界から任意のメッシュをスムージング領域Ｃとして設定し、遮蔽領域Ａで２種の中から選択された雨量強度と非遮蔽領域Ｂで４種の中から選択された雨量強度を用い、これらの雨量強度を各メッシュの境界からの距離で案分した比率で合成する方法で行う。
【００２５】
以上のように、この実施の形態１によれば、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を用いて最適な３次元の雨量強度選択データを算出し、この雨量強度選択データを用いて、雨量強度Ｒ（Ｚｈ）、Ｒ（Ｚｈ，Ｚｄｒ）、Ｒ（Ｋｄｐ，Ｚｄｒ）およびＲ（Ｋｄｐ）から最終的な雨量強度の３次元分布を求めるようにしたので、種々の降水粒子が混在する観測範囲全域の雨量強度の３次元分布を算出する場合に高い精度を得ることが可能になる。
【００２６】
実施の形態２．
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。
【００２７】
図６は、実施の形態２の降水粒子・雨量強度選択判定部１２の処理動作を示すフローチャートであるが、図２の実施の形態１のフローチャートと同様な処理については同一ステップ符号を示し、原則としてその説明はショウリャクスル。実施の形態２の場合は、ステップＳＴ１０の処理を追加したフロー構成となっている。
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）。
【００２８】
以上のように、この実施の形態２によれば、降水粒子・雨量強度選択判定部１２において、レーダによる観測データによる降水粒子判定に加えて、観測範囲の各高度の気温データを加味して各メッシュ単位の雨、雪、あられ、雹等の降水粒子の３次元分布を判定するようにしたので、実施の形態１よりもさらに降水粒子の誤判定を低減できるため、降水粒子の判定精度が向上し、最適な雨量強度の３次元分布を算出できるようになる。
【符号の説明】
【００２９】
１ 水平偏波反射強度算出部、２ 偏波間強度比算出部、３ 位相差検出部、４ 距離微分算出部、５ 偏波間相関算出部、６ 雨量強度Ｒ（Ｚｈ）算出部、７ 雨量強度Ｒ（Ｚｈ，Ｚｄｒ）算出部、８ 雨量強度Ｒ（Ｋｄｐ，Ｚｄｒ）算出部、９ 雨量強度Ｒ（Ｋｄｐ）算出部、１０ 遮蔽マップ保存部、１１ 気温算出部、１２ 降水粒子・雨量選択判定部、１３ 雨量強度判定部。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、水平偏波および垂直偏波の２偏波の電波を用いて観測範囲の雨量強度（降雨強度とも呼ばれる。）の３次元分布を求める気象レーダ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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の雨量強度の算出方法としては、レーダによって得られる水平偏波反射強度Ｚｈ（以下Ｚｈ）、比偏波間位相差Ｋｄｐ（以下Ｋｄｐ）、偏波間強度比Ｚｄｒ（以下Ｚｄｒ）の３種の観測データを用いて算出された雨量強度を選択することによって観測範囲の雨量強度の３次元分布を求めるという方法を採っている（例えば特許文献１、特許文献２参照）。この３種の観測データから求められる雨量強度としては、Ｚｈによって算出した雨量強度Ｒ（Ｚｈ）、Ｋｄｐによって算出した雨量強度Ｒ（Ｋｄｐ）、ＫｄｐとＺｄｒによって算出した雨量強度Ｒ（Ｋｄｐ，Ｚｄｒ）、およびＺｈとＺｄｒによって算出した雨量強度Ｒ（Ｚｈ，Ｚｄｒ）の４種がある。したがって、この４種の雨量強度を観測範囲の各メッシュ単位で選択して観測範囲全域の雨量強度を得ることとなる。
【０００３】
一般には算出した４種の雨量強度Ｒ（Ｚｈ）、Ｒ（Ｋｄｐ）、Ｒ（Ｋｄｐ，Ｚｄｒ）、Ｒ（Ｚｈ，Ｚｄｒ）を選択する方法としては、Ｚｈがしきい値未満である場合にはＲ（Ｋｄｐ）とＲ（Ｋｄｐ，Ｚｄｒ）を採用せずＲ（Ｚｈ）とＲ（Ｚｈ，Ｚｄｒ）を用い、一方、Ｚｈがしきい値以上である場合にはＲ（Ｋｄｐ）とＲ（Ｋｄｐ，Ｚｄｒ）を用いる。また、Ｚｄｒがしきい値未満であればＲ（Ｚｈ）とＲ（Ｋｄｐ）を用い、一方、Ｚｄｒがしきい値以上であればＲ（Ｋｄｐ，Ｚｄｒ）とＲ（Ｚｈ，Ｚｄｒ）を用いる。これは、Ｚｈが小さい値を示す領域はレーダの反射強度が小さいため二種類の偏波の位相差検出精度が低下し、Ｋｄｐにより雨量強度を算出するのに適さないことと、Ｚｄｒが小さい値または負の値を示す領域では水平偏波と垂直偏波の反射強度の比であるＺｄｒによって雨量強度を算出するのに適さないためである。
【０００４】
また、Ｋｄｐがしきい値を超えているか否かによってＲ（Ｚｈ）とＲ（Ｋｄｐ）の選択を行なう方式もある。これは、Ｋｄｐが小さい領域ではＫｄｐによる雨量強度の算出精度が低いためである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２０８１９５号公報
【特許文献２】特開２００５−１７０８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の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は、以上のように、Ｚｈ、ＺｄｒおよびＫｄｐの値から４種の雨量強度Ｒ（Ｚｈ）、Ｒ（Ｋｄｐ）、Ｒ（Ｋｄｐ，Ｚｄｒ）およびＲ（Ｚｈ，Ｚｄｒ）を算出し、Ｚｈ、Ｚｄｒ、Ｋｄｐの大きさに応じて上記４種の雨量強度の組合せを選択して観測範囲の雨量強度の３次元分布を求めるものであった。したがって、単純に４種の雨量強度のみを採用する方法に比べると、雨量強度の算出精度を若干高くすることはできるが、種々の降水粒子が混在する観測範囲全域の雨量強度の３次元分布を算出する場合には高い精度を得ることはできなかった。
【０００７】
この発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、種々の降水粒子が混在する観測範囲全域において高い精度の雨量強度の３次元分布を求めることを可能にする気象レーダ装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る気象レーダ装置は、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、それら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、偏波間強度比Ｚｄｒの観測精度が低下す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、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を用いて降水粒子の種類の判定を行い、その結果に対応する雨量強度の種類を予め準備された参照テーブルを用いて、観測範囲の各高度のメッシュ毎に雨量強度を選択し、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メッシュ毎の降水粒子の種類を表す降水粒子データとを生成するものであって、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かを判定し、降水エコーと判定された各メッシュに対して遮蔽マップ保存部に保存された遮蔽マップデータを用いて遮蔽領域に含まれているかを判定し、メッシュが遮蔽領域に含まれている場合は降水粒子の種類の判定に偏波間強度比Ｚｄｒ以外を用いる降水粒子・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、観測範囲の雨量強度の３次元分布を算出する雨量強度判定部とを備えたものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、遮蔽マップデータを用いてメッシュが遮蔽領域に含まれているかを判定し、メッシュが遮蔽領域に含まれていない場合は水平偏波反射強度Ｚｈ、偏波間強度比Ｚｄｒ、偏波間位相差Ｋｄｐおよび偏波間相関係数ρｈｖ、メッシュが遮蔽領域に含まれている場合は偏波間相関係数ρｈｖ、水平偏波反射強度Ｚｈおよび偏波間位相差Ｋｄｐを用いて最適な３次元の雨量強度選択データを算出し、この雨量強度選択データを用いて、４種の雨量強度Ｒ（Ｚｈ）、Ｒ（Ｚｈ，Ｚｄｒ）、Ｒ（Ｋｄｐ，Ｚｄｒ）およびＲ（Ｋｄｐ）から最終的な雨量強度の３次元分布を求めるようにしたので、種々の降水粒子が混在する観測範囲全域の雨量強度の３次元分布を算出する場合に高い精度を得ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態１による気象レーダ装置の機能構成を示すブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る降水粒子・雨量強度選択判定部の動作を示すフローチャートである。
【図３】この発明に係る雨量強度選択の参照テーブルの構成例を示す説明図である。
【図４】この発明に係る雨量強度判定のスムージング処理の方法を示す説明図である。
【図５】この発明の実施の形態２による気象レーダ装置の機能構成を示すブロック図である。
【図６】この発明の実施の形態２に係る降水粒子・雨量強度選択判定部の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
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。
【００１２】
雨量強度Ｒ（Ｚｈ）算出部６は、水平偏波反射強度Ｚｈに基づいて雨量強度Ｒ（Ｚｈ）を算出する手段である。雨量強度Ｒ（Ｚｈ，Ｚｄｒ）算出部７は、水平偏波反射強度Ｚｈと偏波間強度比Ｚｄｒに基づいて雨量強度Ｒ（Ｚｈ，Ｚｄｒ）を算出する手段である。雨量強度Ｒ（Ｋｄｐ，Ｚｄｒ）算出部８は、偏波間位相差Ｋｄｐと偏波間強度比Ｚｄｒに基づいて雨量強度Ｒ（Ｋｄｐ，Ｚｄｒ）を算出する手段である。雨量強度Ｒ（Ｋｄｐ）算出部９は、偏波間位相差Ｋｄｐに基づいて雨量強度Ｒ（Ｋｄｐ）を算出する手段である。
【００１３】
遮蔽マップ保存部１０は、本気象レーダ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予め保存する手段である。降水粒子・雨量選択判定部１２は、水平偏波反射強度Ｚｈおよび偏波間強度比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、後述する処理により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手段である。雨量強度判定部１３は、雨量強度選択データおよび遮蔽マップ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）から観測範囲の最終的な雨量強度の３次元分布を算出する手段である。
【００１４】
次に、実施の形態１の気象レーダ装置による処理動作について説明する。
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。
【００１５】
偏波間強度比算出部２では、水平偏波反射強度算出部１と同様に、水平偏波受信信号Ｈから水平偏波反射強度Ｚｈを算出すると共に、垂直偏波受信信号Ｖから垂直偏波反射強度Ｚｖを算出し、これらの算出した水平偏波反射強度Ｚｈと垂直偏波反射強度Ｚｖに対して（１）式の処理を行って偏波間強度比Ｚｄｒを算出する。
【数１】
偏波間強度比算出部２で算出された偏波間強度比Ｚｄｒは、雨量強度Ｒ（Ｚｈ，Ｚｄｒ）算出部７、雨量強度Ｒ（Ｋｄｐ，Ｚｄｒ）算出部８および降水粒子・雨量選択判定部１２に与えられる。
【００１６】
位相差検出部３では、水平偏波受信信号Ｈと垂直偏波受信信号Ｖの間の位相差から伝搬位相差Φｄｐを算出して距離微分算出部４に出力する。距離微分算出部４では、入力された伝搬位相差Φｄｐを距離微分することにより、（２）式に表される偏波間位相差Ｋｄｐを算出する。
【数２】
ただし、Φｄｐ（ｒ1）、Φｄｐ（ｒ2）は、それぞれ距離ｒ1、ｒ2における水平偏波受信信号Ｈと垂直偏波受信信号Ｖの間の伝搬位相差を表す。距離微分算出部４で算出された偏波間位相差Ｋｄｐは、雨量強度Ｒ（Ｋｄｐ，Ｚｄｒ）算出部８、雨量強度Ｒ（Ｋｄｐ）算出部９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。
【００１７】
雨量強度Ｒ（Ｚｈ）算出部６では、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に対して（３）式の処理を行って雨量強度Ｒ（Ｚｈ）を算出し、雨量強度判定部１３に出力する。
【数３】
ただし、Ｒ（Ｚｈ）は雨量強度[ｍｍ／ｈ]であり、ａおよびｂは定数である。
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。
【数４】
ただし、Ｒ（Ｚｈ，Ｚｄｒ）は雨量強度[ｍｍ／ｈ]であり、ａ1、ｂ1およびｃ1は定数である。
【００１８】
雨量強度Ｒ（Ｋｄｐ，Ｚｄｒ）算出部８では、偏波間強度比Ｚｄｒおよび偏波間位相差Ｋｄｐに対して（５）式の処理を行って雨量強度Ｒ（Ｋｄｐ，Ｚｄｒ）を算出し、雨量強度判定部１３に出力する。
【数５】
ただし、Ｒ（Ｋｄｐ，Ｚｄｒ）は雨量強度［ｍｍ／ｈ］であり、ａ２，ｂ２およびｃ２は定数である。
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。
【数６】
ただし、Ｒ（Ｋｄｐ）は雨量強度［ｍｍ／ｈ］であり、ａ３およびｂ３は定数である。
【００１９】
降水粒子・雨量強度選択判定部１２では、観測範囲の各高度のメッシュ毎に、偏波間相関算出部５で算出された偏波間相関係数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および偏波間相関係数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する。さらに、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、判定降水粒子に適した雨量強度の種類を選択し、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。この雨量強度選択データは、観測範囲の３次元の各メッシュで採用する４種の雨量強度Ｒ（Ｚｈ）、Ｒ（Ｚｈ，Ｚｄｒ）、Ｒ（Ｋｄｐ，Ｚｄｒ）およびＲ（Ｋｄｐ）を選択するために使用する最適なデータとなる。
【００２０】
ここで、降水粒子・雨量強度選択判定部１２の詳しい処理動作について、図２のフローチャートにより説明する。
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）。
【００２１】
以上のステップＳＴ２からＳＴ５で偏波間相関係数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のそれぞれの値による降水粒子毎の確率を求めた後に、遮蔽マップデータを用いて、降水粒子毎の確率の算出対象のメッシュが遮蔽領域であるかを判定する（ステップＳＴ６）。この判定で、遮蔽領域でない場合には、雨、雪、あられ、雹等の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の確率の積を求める（ステップＳＴ７）。一方、ステップＳＴ６の判定において、該当メッシュが遮蔽領域であった場合には、雨、雪、あられ、雹等の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の確率の積を求める（ステップＳＴ８）。これは山岳等によりレーダから放射されたビームが一部遮蔽される場合であり、このようにビームが遮蔽されている領域では偏波間強度比Ｚｄｒによる観測精度低下が発生するので、影響を低減するためにその部分に対しては水平偏波反射強度Ｚｈ、偏波間位相差Ｋｄｐ、偏波間相関係数ρｈｖだけを用いる。
【００２２】
続いて、ステップＳＴ７とＳＴ８で求めた各メッシュの雨、雪、あられ、雹等の降水粒子毎の確率の積から最も値の大きい降水粒子を求めると共に、その種類を判定する（ステップＳＴ９）。次に、ステップＳＴ９までで求めた降水粒子判定結果と非降水判定結果を基に、雨量強度判定部１３の雨量強度の判定に使用する雨量強度選択データを予め準備された参照テーブルを用いて作成する（ステップＳＴ１１）。このとき用いる雨量強度選択の参照テーブルは、図３に例示するように、降水粒子判定結果（降水粒子の種類など）毎に遮蔽の有無に応じて指定された雨量強度の種類と偏波間相関係数ρｈｖの判定結果で構成構成されている。
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。
【００２３】
雨量強度判定部１３には４種の雨量強度Ｒ（Ｚｈ）、Ｒ（Ｚｈ，Ｚｄｒ）、Ｒ（Ｋｄｐ，Ｚｄｒ）およびＲ（Ｋｄｐ）が与えられているが、雨量強度判定部１３では、これらの雨量強度から、降水粒子・雨量強度選択判定部１２で生成された３次元の雨量強度選択データに基づいて、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Ｒ（Ｚｈ，Ｋｄｐ，Ｚｄｒ）の３次元分布を作成する。このとき、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、２種の雨量強度Ｒ（Ｚｈ，Ｚｄｒ）およびＲ（Ｋｄｐ，Ｚｄｒ）は使用しないように処理する。これにより、レーダビームの遮蔽領域では観測精度が低下する偏波間強度比Ｚｄｒを用いた雨量強度算出を除外することが可能となる。また、雨量強度選択データの内容が非降水判定結果（ステップＳＴ１で非降水エコーと判定されたこと）である場合には、雨量強度判定部１３は降雨を伴わない領域のデータを除去する処理を行う。
【００２４】
また、遮蔽領域と非遮蔽領域が存在している場合、雨量強度判定部１３は、雨量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で採用された雨量強度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てもよい。これにより、遮蔽領域と非遮蔽領域の境目における雨量強度の面的な不連続を低減させることができる。このスムージング処理は、図４に示すように、遮蔽領域Ａと非遮蔽領域Ｂの境界について境界から任意のメッシュをスムージング領域Ｃとして設定し、遮蔽領域Ａで２種の中から選択された雨量強度と非遮蔽領域Ｂで４種の中から選択された雨量強度を用い、これらの雨量強度を各メッシュの境界からの距離で案分した比率で合成する方法で行う。
【００２５】
以上のように、この実施の形態１によれば、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を用いて最適な３次元の雨量強度選択データを算出し、この雨量強度選択データを用いて、雨量強度Ｒ（Ｚｈ）、Ｒ（Ｚｈ，Ｚｄｒ）、Ｒ（Ｋｄｐ，Ｚｄｒ）およびＲ（Ｋｄｐ）から最終的な雨量強度の３次元分布を求めるようにしたので、種々の降水粒子が混在する観測範囲全域の雨量強度の３次元分布を算出する場合に高い精度を得ることが可能になる。
【００２６】
実施の形態２．
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。
【００２７】
図６は、実施の形態２の降水粒子・雨量強度選択判定部１２の処理動作を示すフローチャートであるが、図２の実施の形態１のフローチャートと同様な処理については同一ステップ符号を示し、原則としてその説明はショウリャクスル。実施の形態２の場合は、ステップＳＴ１０の処理を追加したフロー構成となっている。
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）。
【００２８】
以上のように、この実施の形態２によれば、降水粒子・雨量強度選択判定部１２において、レーダによる観測データによる降水粒子判定に加えて、観測範囲の各高度の気温データを加味して各メッシュ単位の雨、雪、あられ、雹等の降水粒子の３次元分布を判定するようにしたので、実施の形態１よりもさらに降水粒子の誤判定を低減できるため、降水粒子の判定精度が向上し、最適な雨量強度の３次元分布を算出できるようになる。
【符号の説明】
【００２９】
１ 水平偏波反射強度算出部、２ 偏波間強度比算出部、３ 位相差検出部、４ 距離微分算出部、５ 偏波間相関算出部、６ 雨量強度Ｒ（Ｚｈ）算出部、７ 雨量強度Ｒ（Ｚｈ，Ｚｄｒ）算出部、８ 雨量強度Ｒ（Ｋｄｐ，Ｚｄｒ）算出部、９ 雨量強度Ｒ（Ｋｄｐ）算出部、１０ 遮蔽マップ保存部、１１ 気温算出部、１２ 降水粒子・雨量選択判定部、１３ 雨量強度判定部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、それら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、偏波間強度比Ｚｄｒの観測精度が低下す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、
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を用いて降水粒子の種類の判定を行い、その結果に対応する雨量強度の種類を予め準備された参照テーブルを用いて、観測範囲の各高度のメッシュ毎に雨量強度を選択し、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メッシュ毎の降水粒子の種類を表す降水粒子データとを生成するものであって、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かを判定し、降水エコーと判定された各メッシュに対して上記遮蔽マップ保存部に保存された遮蔽マップデータを用いて遮蔽領域に含まれているかを判定し、メッシュが遮蔽領域に含まれている場合は降水粒子の種類の判定に偏波間強度比Ｚｄｒ以外を用いる降水粒子・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、観測範囲の雨量強度の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。
【請求項２】
上記予め準備された参照テーブルは、上記遮蔽マップ保存部に保存された偏波間強度比Ｚｄｒの観測精度が低下する領域領域において選択し得る雨量強度の種類に雨量強度Ｒ（Ｚｈ）または雨量強度Ｒ（Ｋｄｐ）を準備しているものである請求項１記載の気象レーダ装置。
【請求項１】
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、それら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、偏波間強度比Ｚｄｒの観測精度が低下す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、
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を用いて降水粒子の種類の判定を行い、その結果に対応する雨量強度の種類を予め準備された参照テーブルを用いて、観測範囲の各高度のメッシュ毎に雨量強度を選択し、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メッシュ毎の降水粒子の種類を表す降水粒子データとを生成するものであって、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かを判定し、降水エコーと判定された各メッシュに対して上記遮蔽マップ保存部に保存された遮蔽マップデータを用いて遮蔽領域に含まれているかを判定し、メッシュが遮蔽領域に含まれている場合は降水粒子の種類の判定に偏波間強度比Ｚｄｒ以外を用いる降水粒子・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、観測範囲の雨量強度の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。
【請求項２】
上記予め準備された参照テーブルは、上記遮蔽マップ保存部に保存された偏波間強度比Ｚｄｒの観測精度が低下する領域領域において選択し得る雨量強度の種類に雨量強度Ｒ（Ｚｈ）または雨量強度Ｒ（Ｋｄｐ）を準備しているものである請求項１記載の気象レーダ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−８１０１５（Ｐ２０１１−８１０１５Ａ）
【公開日】平成２３年４月２１日（２０１１．４．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−３０３６（Ｐ２０１１−３０３６）
【出願日】平成２３年１月１１日（２０１１．１．１１）
【分割の表示】特願２００７−１６７９１５（Ｐ２００７−１６７９１５）の分割
【原出願日】平成１９年６月２６日（２００７．６．２６）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年４月２１日（２０１１．４．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月１１日（２０１１．１．１１）
【分割の表示】特願２００７−１６７９１５（Ｐ２００７−１６７９１５）の分割
【原出願日】平成１９年６月２６日（２００７．６．２６）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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