2016 Fiscal Year Annual Research Report
Development of weather disaster prevention system with Phased Array Weather Radar and Lightning Location System
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26350487
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
牛尾 知雄 大阪大学, 工学研究科, 准教授 (50332961)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
金 寛 大阪大学, 工学研究科, 助教 (90243170) [Withdrawn]
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | レーダ / 降水 / 防災 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年の日本社会の情報化，高度化に伴い，集中豪雨などに伴う土砂災害，竜巻，雷放電等，災害気象に対する警報，正確な情報伝達の必要性は，年々広く認識されるようになってきている。本研究では，2012年に開発に成功した超高速走査が可能なフェーズドアレイレーダネットワーク，広帯域レーダネットワークそして雷放電の3次元標定装置を核として，大阪，神戸地域を中心に観測網を構築，そのデータ配信処理アルゴリズムの開発とデータ配信システムの構築を行う。
本年度においては，特にデジタルビームフォーミング技術を用いたフェーズドアレイレーダにおいて問題となるグランドクラッタ除去に関して，詳細な検討を行った。デジタルビームフォーミング技術を用いた本フェーズドアレイ気象レーダの場合，送信に仰角方向にビーム幅の広い送信波を送信する。そのため，仰角方向のサイドローブレベルが従来型のパラボラアンテナに比して10dB以上高くなり，グランドクラッタおよび強い降雨域の影響を受けやすい。そのため，適応的な信号処理手法が有効であると考えられ，本研究ではMMSE法を応用したグランドクラッタ除去アルゴリズムを検討した。結果，開発したアルゴリズムによって，20dB以上の改善を見込むことができるようになった。
また一方，フェーズドアレイレーダネットワークは単偏波のレーダであり，定量的な雨量推定が比較的難しいことが知られている。そこで，本研究ではXRainにおける地上付近の雨量とフェーズドアレイレーダにおける最低仰角におけるレーダ反射因子を比較し，動的なZ-R関係を求めることによって，3次元的に密でかつ，30秒毎の雨量を求めるアルゴリズムの開発を行った。結果，フェーズドアレイレーダから推定される雨量は，XRainにおける推定雨量と相関係数0.85以上の相関をゆうしており，平均バイアスが0.2mm/h以内であることがわかった。
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