JPH04269685A - 気象観測用レーダにおける降水形態識別方法 - Google Patents
気象観測用レーダにおける降水形態識別方法Info
- Publication number
- JPH04269685A JPH04269685A JP3050124A JP5012491A JPH04269685A JP H04269685 A JPH04269685 A JP H04269685A JP 3050124 A JP3050124 A JP 3050124A JP 5012491 A JP5012491 A JP 5012491A JP H04269685 A JPH04269685 A JP H04269685A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- polarized wave
- wave
- raindrops
- received
- horizontal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- 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
Landscapes
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、偏波レーダを用いて空
間に存在する降水の形態を識別する方法に関する。
間に存在する降水の形態を識別する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来２偏波を用いた気象観測用レーダに
おける降水形態の識別は、レーダ反射因子ＺＨＨと、こ
のレーダ反射因子ＺＨＨともう１つのレーダ反射因子Ｚ
ＶＶの比をデジベルｄＢであらわした下記の数式１に示
すような値ＺＤＲとを組合せ指標として実施されている
。ここにＺＨＨは水平偏波面の電波を送信したときに水
平偏波面で受信したレーダ反射因子であり、ＺＶＶは垂
直偏波の電波を送信したときに垂直偏波面で受信したレ
ーダ反射因子である。ＺＤＲはＺＨＨとＺＶＶの比であ
り、降水粒子の偏平度を示す。
おける降水形態の識別は、レーダ反射因子ＺＨＨと、こ
のレーダ反射因子ＺＨＨともう１つのレーダ反射因子Ｚ
ＶＶの比をデジベルｄＢであらわした下記の数式１に示
すような値ＺＤＲとを組合せ指標として実施されている
。ここにＺＨＨは水平偏波面の電波を送信したときに水
平偏波面で受信したレーダ反射因子であり、ＺＶＶは垂
直偏波の電波を送信したときに垂直偏波面で受信したレ
ーダ反射因子である。ＺＤＲはＺＨＨとＺＶＶの比であ
り、降水粒子の偏平度を示す。
【０００３】
【数１】
【０００４】上記のＺＨＨおよびＺＤＲと降水形態の対
応関係は次のとおりである。■ＺＨＨ：降水の誘電率の
大小に対応する。雨滴の誘電率は雪の誘電率に比べ大き
いため、雨滴の反射因子ＺＨＷは雪片の反射因子ＺＨＳ
よりはるかに大きい。■ＺＤＲ：降水の偏球度の大小に
対応する。 雨滴形状が球形である場合は水平軸と垂直軸の長さが一
致するため、水平および垂直偏波面で受信した反射因子
ＺＨＷおよびＺＶＷはほぼ同一値となり、ＺＤＲは理論
的に０ｄＢとなる。雨滴が大きくなると雨滴形状は偏球
し楕円形となり、水平軸の長さは垂直軸に比べ長くなる
。このためレーダ反射因子ＺＨＨはＺＶＶより大きくな
り、ＺＤＲは正の数ｄＢとなる。また降水粒子が雪片の
場合は不定形状を呈するが、誘電率が小さいためＺＨＨ
とＺＶＶはほぼ同一値となる。このためＺＤＲは０ｄＢ
を中心として±数ｄＢの範囲となる。
応関係は次のとおりである。■ＺＨＨ：降水の誘電率の
大小に対応する。雨滴の誘電率は雪の誘電率に比べ大き
いため、雨滴の反射因子ＺＨＷは雪片の反射因子ＺＨＳ
よりはるかに大きい。■ＺＤＲ：降水の偏球度の大小に
対応する。 雨滴形状が球形である場合は水平軸と垂直軸の長さが一
致するため、水平および垂直偏波面で受信した反射因子
ＺＨＷおよびＺＶＷはほぼ同一値となり、ＺＤＲは理論
的に０ｄＢとなる。雨滴が大きくなると雨滴形状は偏球
し楕円形となり、水平軸の長さは垂直軸に比べ長くなる
。このためレーダ反射因子ＺＨＨはＺＶＶより大きくな
り、ＺＤＲは正の数ｄＢとなる。また降水粒子が雪片の
場合は不定形状を呈するが、誘電率が小さいためＺＨＨ
とＺＶＶはほぼ同一値となる。このためＺＤＲは０ｄＢ
を中心として±数ｄＢの範囲となる。
【０００５】従来の技術では、以上のレーダ反射因子Ｚ
ＨＨとＺＤＲを組み合わせ降水形態を識別すると共に、
降雨強度のＲの算定は、Ｋとｎを定数として、数式２に
よって行っている。なお定数Ｋとｎは、ＺＤＲが０．０
５から４ｄＢの範囲においては、それぞれ１．６８９×
１０−３程度と１．５程度である。
ＨＨとＺＤＲを組み合わせ降水形態を識別すると共に、
降雨強度のＲの算定は、Ｋとｎを定数として、数式２に
よって行っている。なお定数Ｋとｎは、ＺＤＲが０．０
５から４ｄＢの範囲においては、それぞれ１．６８９×
１０−３程度と１．５程度である。
【０００６】
【数２】
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ＺＨＨおよびＺＤＲを
用いた識別方法では、図１に示すようにＺＨＨ軸および
ＺＤＲ軸上で雨の領域と雪の領域に重複部分が生じてお
り、測定の信頼性が損われる。またＺＤＲ軸のダイナミ
ックレンジが狭く、特に実際の計測結果では雪の場合−
１〜＋１ｄＢ程度、雨の場合０〜＋２ｄＢ程度である。 このため識別性能が低く、識別結果が不安定なものとな
る。又降水強度の算定も、数式１の分母ＺＶＶが小さい
ので精度が悪く、支障を来たしている。
用いた識別方法では、図１に示すようにＺＨＨ軸および
ＺＤＲ軸上で雨の領域と雪の領域に重複部分が生じてお
り、測定の信頼性が損われる。またＺＤＲ軸のダイナミ
ックレンジが狭く、特に実際の計測結果では雪の場合−
１〜＋１ｄＢ程度、雨の場合０〜＋２ｄＢ程度である。 このため識別性能が低く、識別結果が不安定なものとな
る。又降水強度の算定も、数式１の分母ＺＶＶが小さい
ので精度が悪く、支障を来たしている。
【０００８】したがって本発明は、雨と雪の識別性を改
善し識別性能を高めるとともに、識別指標のダイナミッ
クレンジを拡大し、識別結果の安定化を図ることを目的
とする。
善し識別性能を高めるとともに、識別指標のダイナミッ
クレンジを拡大し、識別結果の安定化を図ることを目的
とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】はじめに本発明の原理に
ついて説明する。特定の偏波面のみを持つ直線偏波面に
よる電磁パルスを降水粒子群に向け送信した場合、降水
粒子に入射した電磁波は減衰と位相推移を受け散乱する
。このとき入射波の受ける減衰量と位相推移量は、降水
粒子の形状および電気的特性により異なり、降水粒子が
雨滴の場合は雪片に比べ誘電率が高く、形状も球形から
偏球まで広く分布していることが一般に知られている。 特に偏球の場合は減衰と位相推移を顕著に受け、入射し
た直線偏波は楕円偏波となって散乱される。他方雪片の
場合は雨滴に比べ減衰と位相推移を受けにくく、入射し
た直線偏波はほとんど直線偏波として散乱される。 本発明は以上の性質に着目して、送受信の偏波面を従来
とは異らせることにより所期の目的を達成したものであ
る。
ついて説明する。特定の偏波面のみを持つ直線偏波面に
よる電磁パルスを降水粒子群に向け送信した場合、降水
粒子に入射した電磁波は減衰と位相推移を受け散乱する
。このとき入射波の受ける減衰量と位相推移量は、降水
粒子の形状および電気的特性により異なり、降水粒子が
雨滴の場合は雪片に比べ誘電率が高く、形状も球形から
偏球まで広く分布していることが一般に知られている。 特に偏球の場合は減衰と位相推移を顕著に受け、入射し
た直線偏波は楕円偏波となって散乱される。他方雪片の
場合は雨滴に比べ減衰と位相推移を受けにくく、入射し
た直線偏波はほとんど直線偏波として散乱される。 本発明は以上の性質に着目して、送受信の偏波面を従来
とは異らせることにより所期の目的を達成したものであ
る。
【００１０】すなわち本発明によれば、特定の偏波面の
電磁波を物標に送信し、散乱波もしくは反射波を受信す
るとき送信偏波面に同じ偏波面と送信偏波面に交差する
偏波面で受信し、両偏波面の受信電力から得られるレー
ダ反射因子の比を指標として物標の降水形態を識別する
方法が得られる。
電磁波を物標に送信し、散乱波もしくは反射波を受信す
るとき送信偏波面に同じ偏波面と送信偏波面に交差する
偏波面で受信し、両偏波面の受信電力から得られるレー
ダ反射因子の比を指標として物標の降水形態を識別する
方法が得られる。
【００１１】
【実施例】次に図面を参照して本発明の一実施例につい
て説明する。図２は水平偏波Ｈを送信し、水平偏波と垂
直偏波を同時に受信する状態を示す図であり、図３は水
平偏波受信と垂直偏波受信を時分割的に行う場合を示す
図である。なお本発明においては送信波はこの場合水平
偏波Ｈだけでよいのであるが、従来使用されている装置
を使用して垂直偏波も送信している。このような方式に
より水平偏波とこれに直交する垂直偏波を同時もしくは
交互に受信して水平偏波によるレーダ反射因子ＺＨＨと
垂直偏波によるレーダ反射因子ＺＨＶを得る。また、そ
れぞれの反射因子の比を下記の数式３に示すような値Ｚ
ＸＰＤ として得る。ここでレーダ反射因子のうち、Ｚ
ＨＨは従来技術と同一の反射因子である。また、従来技
術のＺＤＲが降水粒子の偏平度を示す指標であるのに対
して、この実施例のＺＸＰＤ は偏球によって生ずる交
差偏波識別度の劣化を示す指標である。
て説明する。図２は水平偏波Ｈを送信し、水平偏波と垂
直偏波を同時に受信する状態を示す図であり、図３は水
平偏波受信と垂直偏波受信を時分割的に行う場合を示す
図である。なお本発明においては送信波はこの場合水平
偏波Ｈだけでよいのであるが、従来使用されている装置
を使用して垂直偏波も送信している。このような方式に
より水平偏波とこれに直交する垂直偏波を同時もしくは
交互に受信して水平偏波によるレーダ反射因子ＺＨＨと
垂直偏波によるレーダ反射因子ＺＨＶを得る。また、そ
れぞれの反射因子の比を下記の数式３に示すような値Ｚ
ＸＰＤ として得る。ここでレーダ反射因子のうち、Ｚ
ＨＨは従来技術と同一の反射因子である。また、従来技
術のＺＤＲが降水粒子の偏平度を示す指標であるのに対
して、この実施例のＺＸＰＤ は偏球によって生ずる交
差偏波識別度の劣化を示す指標である。
【００１２】
【数３】
【００１３】降水粒子が雨滴である場合、雨滴中には降
雨強度に拘らず球形粒子と偏球粒子が混在している。球
形粒子は降雨強度が弱いときに卓越して存在し、偏球粒
子は降雨強度が強いときに卓越して存在するが、弱いと
きも存在する。このような雨滴に水平偏波の電磁波を入
射した場合、球形粒子では楕円偏波が発生しないが、偏
球粒子では減衰と位相推移の影響を受け楕円偏波が発生
する。楕円偏波が発生する場合は偏球粒子の存在する割
合すなわち降雨強度によって異なるが、雨滴の場合必ず
楕円偏波が発生し、水平偏波と垂直偏波が同時に受信さ
れることになる。他方、降水粒子が雪片の場合、減衰と
位相推移の影響をほとんど受けないため楕円偏波が発生
せず、水平偏波のみが受信される。
雨強度に拘らず球形粒子と偏球粒子が混在している。球
形粒子は降雨強度が弱いときに卓越して存在し、偏球粒
子は降雨強度が強いときに卓越して存在するが、弱いと
きも存在する。このような雨滴に水平偏波の電磁波を入
射した場合、球形粒子では楕円偏波が発生しないが、偏
球粒子では減衰と位相推移の影響を受け楕円偏波が発生
する。楕円偏波が発生する場合は偏球粒子の存在する割
合すなわち降雨強度によって異なるが、雨滴の場合必ず
楕円偏波が発生し、水平偏波と垂直偏波が同時に受信さ
れることになる。他方、降水粒子が雪片の場合、減衰と
位相推移の影響をほとんど受けないため楕円偏波が発生
せず、水平偏波のみが受信される。
【００１４】従って、降水粒子に水平偏波を送信した場
合、レーダ反射因子ＺＸＰＤ は、■雨滴の場合、レー
ダ空中線系が固定的に持つ分離度つまり交差偏波識別度
が劣化する方向に変化し、■雪片の場合、交差偏波識別
度がほとんど劣化しない。このためＺＨＨとＺＸＰＤ
を指標とした場合、従来技術のＺＨＨとＺＤＲに比べダ
イナミックレンジが広く雨滴と雪片の識別が明瞭となる
。図１は上記のようにして得た本発明による各指標と降
水形態を従来技術に於けるものと比較した図である。
合、レーダ反射因子ＺＸＰＤ は、■雨滴の場合、レー
ダ空中線系が固定的に持つ分離度つまり交差偏波識別度
が劣化する方向に変化し、■雪片の場合、交差偏波識別
度がほとんど劣化しない。このためＺＨＨとＺＸＰＤ
を指標とした場合、従来技術のＺＨＨとＺＤＲに比べダ
イナミックレンジが広く雨滴と雪片の識別が明瞭となる
。図１は上記のようにして得た本発明による各指標と降
水形態を従来技術に於けるものと比較した図である。
【００１５】降雨強度Ｒの算定は上記のＺＨＨと識別度
の高いＺＸＰＤ を用いて下記の数式４に示されるよう
な形で得られる。図の左側は従来技術を示し、右側の斜
線を施した部分は本発明によるものを示している。なお
横軸の＋２５ｄＢはレーダ空中線が固定的に有する交差
偏波識別度の一例を示す。
の高いＺＸＰＤ を用いて下記の数式４に示されるよう
な形で得られる。図の左側は従来技術を示し、右側の斜
線を施した部分は本発明によるものを示している。なお
横軸の＋２５ｄＢはレーダ空中線が固定的に有する交差
偏波識別度の一例を示す。
【００１６】
【数４】
【００１７】上記の実施例は、送信波として水平偏波（
Ｈ）を、受信波として水平偏波（Ｈ）と垂直偏波（Ｖ）
を用いているが、送受信波の組合せはこれに限られるも
のではない。すなわち、送信波として図２に示されてい
る垂直偏波（Ｖ）を用いてもよい。ただし、この場合は
偏球粒子の垂直軸に入射するため、受信電力が低下する
。又送信波として平面波と垂直波の中間の角度の偏波面
のものを用いてもよい。更に２つの受信波は実施例とは
異って斜めに交叉しても識別効果が期待できる。 但しこの場合は直交している場合よりは識別度が低下す
る。
Ｈ）を、受信波として水平偏波（Ｈ）と垂直偏波（Ｖ）
を用いているが、送受信波の組合せはこれに限られるも
のではない。すなわち、送信波として図２に示されてい
る垂直偏波（Ｖ）を用いてもよい。ただし、この場合は
偏球粒子の垂直軸に入射するため、受信電力が低下する
。又送信波として平面波と垂直波の中間の角度の偏波面
のものを用いてもよい。更に２つの受信波は実施例とは
異って斜めに交叉しても識別効果が期待できる。 但しこの場合は直交している場合よりは識別度が低下す
る。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように、特定の偏波面の電
磁波を物標に送信し、散乱波もしくは反射波を受信する
とき送信偏波面に同じ偏波面と送信偏波面に交差する偏
波面で受信しすることにより、降水形態の識別を大巾に
改善でき、識別性能を高めるとともに、識別指標のダイ
ナミックレンジが拡大でき識別結果の安定化が図れる効
果がある。また、降雨強度の算定は、ＺＤＲをＺＸＰＤ
に置きかえることにより、雨滴の形状分布をより強く
反映でき、安定した降雨強度算定結果が得られる。
磁波を物標に送信し、散乱波もしくは反射波を受信する
とき送信偏波面に同じ偏波面と送信偏波面に交差する偏
波面で受信しすることにより、降水形態の識別を大巾に
改善でき、識別性能を高めるとともに、識別指標のダイ
ナミックレンジが拡大でき識別結果の安定化が図れる効
果がある。また、降雨強度の算定は、ＺＤＲをＺＸＰＤ
に置きかえることにより、雨滴の形状分布をより強く
反映でき、安定した降雨強度算定結果が得られる。
【図１】降水粒子別の従来技術のＺＨＨとＺＤＲおよび
本発明のＺＨＨとＺＸＰＤ の関係を示す図である。
本発明のＺＨＨとＺＸＰＤ の関係を示す図である。
【図２】水平・垂直偏波同時受信の例を示す図である。
【図３】水平・垂直偏波時分割受信の例を示す図である
。
。
Claims (1)
- 【請求項１】 特定の偏波面の電磁波を物標に送信し
、散乱波もしくは反射波を受信するとき送信偏波面に同
じ偏波面と送信偏波面に交差する偏波面で受信し、両偏
波面の受信電力から得られるレーダ反射因子の比を指標
として物標の降水形態を識別する降水形態識別方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3050124A JP2660942B2 (ja) | 1991-02-25 | 1991-02-25 | 気象観測用レーダにおける降水形態識別方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3050124A JP2660942B2 (ja) | 1991-02-25 | 1991-02-25 | 気象観測用レーダにおける降水形態識別方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04269685A true JPH04269685A (ja) | 1992-09-25 |
| JP2660942B2 JP2660942B2 (ja) | 1997-10-08 |
Family
ID=12850382
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3050124A Expired - Lifetime JP2660942B2 (ja) | 1991-02-25 | 1991-02-25 | 気象観測用レーダにおける降水形態識別方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2660942B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000502794A (ja) * | 1995-12-26 | 2000-03-07 | トムソン―セーエスエフ | 二偏波レーダを使用する降水率を決定する方法およびそれを利用する気象レーダ |
| 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 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS549596A (en) * | 1977-05-16 | 1979-01-24 | Long Maurice W | Device for suppressing radar clutter |
| JPH01282487A (ja) * | 1988-05-09 | 1989-11-14 | Toshiba Corp | 気象レーダ装置 |
-
1991
- 1991-02-25 JP JP3050124A patent/JP2660942B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS549596A (en) * | 1977-05-16 | 1979-01-24 | Long Maurice W | Device for suppressing radar clutter |
| JPH01282487A (ja) * | 1988-05-09 | 1989-11-14 | Toshiba Corp | 気象レーダ装置 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000502794A (ja) * | 1995-12-26 | 2000-03-07 | トムソン―セーエスエフ | 二偏波レーダを使用する降水率を決定する方法およびそれを利用する気象レーダ |
| 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 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2660942B2 (ja) | 1997-10-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Lee et al. | X band microwave backscattering from ocean waves | |
| US7145503B2 (en) | Surface wave radar | |
| Bullington | Radio propagation at frequencies above 30 megacycles | |
| Green | The general theory of antenna scattering | |
| CA1238400A (en) | Trihedral radar reflector | |
| US4231037A (en) | Radar clutter suppressor | |
| CA1237171A (en) | Microwave moisture sensor | |
| JPH04269685A (ja) | 気象観測用レーダにおける降水形態識別方法 | |
| JPH1079616A (ja) | 車載用レーダアンテナ | |
| GB2069281A (en) | Doppler radar system | |
| Hassen | Indicators for the signal degradation and optimization of automotive radar sensors under adverse weather conditions | |
| GB1604071A (en) | Radar system with clutter suppressor | |
| Miya et al. | Oblique‐incidence sporadic‐E propagation and its ionospheric attenuation | |
| CN1800876A (zh) | 双通道同时收发式多普勒偏振天气雷达 | |
| McCormick et al. | The backscatter matrix of ice samples: Its relation to the identification of hail by radar | |
| Toyada et al. | Scattering characteristics of VHF television broadcasting waves by steel towers of overhead power transmission lines | |
| Körner et al. | Investigation of Environmental Influences on Radar Measurements in the W-and D-Band | |
| Ando et al. | AK/C/S bands satellite antenna with frequency selective surface | |
| JPH01187479A (ja) | 直交偏波レーダ装置 | |
| JPS60160702A (ja) | モ−ド結合器 | |
| Crysdale et al. | An experimental investigation of the diffraction of electromagnetic waves by a dominating ridge | |
| Awaka et al. | Bistatic rain-scatter experiment at 34.8 GHz | |
| Antar et al. | Correlation measurements in precipitation at linear polarisation using dual-channel radar | |
| Carter et al. | Ultra-high-frequency transmission between the RCA building and the Empire State Building in New York City | |
| Sekine et al. | Raindrop shape limitations on clutter cancellation ratio using circular polarization |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19950613 |