| 研究概要 |
雲、霧、雨などのランダム粒子による電磁波の散乱問題の解析において、周波数の高いミリ波などの電磁波との相互作用では、多重散乱が無視できなくなる。本研究では、ランダム粒子のなかで、降雨の取り上げ、降雨レーダ信号に及ぼす多重散乱の影響の評価と、高精度レーダへの応用に関する研究を行った。解析の手法としては、時間因子を含む放射伝達方程式を基本式として用い,有限長スラブ幅の一様な降雨に対して,まず,2次のインコヒーレント散乱解を導出した。その結果,2次の多重散乱を考慮することにより,球形の降雨粒子に対しても交差偏波が生じ,特に使用する周波数が高いほど多重散乱の効果が顕著になり,また,直線偏波の交差偏波の同相成分に対する比は,降雨の後方のスラブ境界からのレーダー信号において,急激に増加することが理論的に示された。次に,雨滴となる球体をポリフォーム中に3次元的にランダムに配置する事により,室内に模擬降雨を作成した。この降雨に対して,搬送波周波数16.5GHzと30GHzでパルス幅が0.3nsecの直線偏波のパルスを入射し,球体の体積密度を変化させて,データを取得した。レーダ信号に含まれる同一偏波成分とLDR(同一偏波成分に対する交差偏波成分の比)には,予想以上に多重散乱の影響があり、理論的予想値を実験でほぼ確認することができた。この為、同一偏波成分と交差偏波成分を同時受信することにより、LDRの情報を含めて考慮すれば、より精度の高いレーダの信号解析や、雨域の構造を解明できる事が示された。今後は、放射伝達方程式の別の近似解法や球形雨滴以外の場合に対しても適用可能な解析方法の検討を行うと共に、粒子サイズと使用する電磁波の波長との大きさ関係を変えて、より現実的な降雨モデルに対する実験も行う予定である。
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