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リモートセンシング工学. 2006 年 11 月 9 日 森広研  M1 本田慎也. 第 6 章 レーダーによる降水の観測. 6.1  降水パラメータ 6.2  粒径分布の推定 6.3  大気中での電波の減衰 6.4  マルチパラメータレーダー 6.5  2波長による降水強度の推定. 6.1  降水パラメータ. 6.1.1  粒径に関するパラメータ 6.1.2 レーダー基本パラメータと粒径分布の関係 6.1.3  降水に関する物理量 6.1.4  レーダー反射因子と降水強度. 6.1.1  粒径に関するパラメータ. 降水の粒径分布→修正ガンマ分布

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Presentation Transcript
slide1

リモートセンシング工学

2006年11月9日

森広研 M1 本田慎也

slide2
第6章 レーダーによる降水の観測

6.1 降水パラメータ

6.2 粒径分布の推定

6.3 大気中での電波の減衰

6.4 マルチパラメータレーダー

6.5 2波長による降水強度の推定

slide3
6.1 降水パラメータ

6.1.1 粒径に関するパラメータ

6.1.2レーダー基本パラメータと粒径分布の関係

6.1.3 降水に関する物理量

6.1.4 レーダー反射因子と降水強度

6 1 1
6.1.1 粒径に関するパラメータ

降水の粒径分布→修正ガンマ分布

粒径分布の高次モーメント

降水粒子の落下速度

6 1 11
6.1.1 粒径に関するパラメータ

修正ガンマ分布

雲水量

雨滴の粒径分布の中央値

6 1 2
6.1.2 レーダー基本パラメータと粒径分布の関係6.1.2 レーダー基本パラメータと粒径分布の関係

レーダー反射因子と粒径分布

ドップラー速度と粒径分布

速度幅と粒径分布

6 1 3
6.1.3 降水に関する物理量

雲水量W[g/m^3]=単位体積中の含水量

特に     のとき

全降水粒子数=単位体積中の全降水粒子数

6 1 31
6.1.3 降水に関する物理量

粒径分布の中心値

粒径分布の中央値

これを解くことにより

6 1 32
6.1.3 降水に関する物理量
  • 粒径分布パラメータ粒径分布の中央値により粒径分布を表現する
  • 降水強度背景風がない場合
6 1 4
6.1.4 レーダー反射因子と降水強度
  • 粒径分布と各種物理量の関係Sをその他の物理量とする高次モーメントの式
6 1 41
6.1.4 レーダー反射因子と降水強度

降水強度とレーダー反射因子の関係層状雲による降雨対流雲や台風による降雨降雪

slide12
6.2 粒径分布の推定
  • 降水粒子のパワースペクトル分布型標的のレーダー方程式観測されるパワースペクトル

フィッティングにより粒径分布に関するパラメータを推定する

slide13
6.3 大気中での電波の減衰

6.3.1 減衰係数

6.3.2 大気による減衰

6.3.3 水滴による減衰

6 3 1
6.3.1 減衰係数
  • 減衰率k
  • 減衰係数K:単位距離あたりの減衰量[dB/km]
6 3 2
6.3.2 大気による減衰
  • 酸素による減衰 60GHz前後、118GHz
  • 水蒸気による減衰 22.5GHz、183.3GHz
6 3 21
6.3.2 大気による減衰

大気温度15℃、大気圧1013hPa条件下でのCCIRによる簡易式

  • 酸素による減衰係数
  • 水蒸気による減衰係数
6 3 3
6.3.3 水滴による減衰
  • 水滴による電波の減衰=雲による減衰+降水による減衰→
  • 雲による電波の減衰雲→粒子径100μm以下でレイリー近似が成立する(Benoit[1968]の関係式)
6 3 31
6.3.3 水滴による減衰
  • 降水による電波の減衰波長に対して粒径が大きいのでレイリー近似が成立しないN(D)を特定する必要があるために減衰係数を特定するのは困難の形で表現されることが多い
slide19
6.4 マルチパラメータレーダー

6.4.1 二重偏波の生成

6.4.2 偏波パラメータの特性

6.4.3 降水粒子の形状と偏波パラメータ

6.4.4 降水強度推定

6.4.5 雲水量の推定

6.4.6二重偏波レーダーの離散的な受信信号の表現

6 4 1
6.4.1 二重偏波の生成
  • 基本構成同時に2個以上のパラメータを測定し降水強度の推定精度を向上させる複数の偏波を用いることで粒子の形状と向きに関する情報が得られる
6 4 11
6.4.1 二重偏波の生成

  アンテナ点での受信電界          送信電界

  • 後方散乱行列s距離  にあるn番目の粒子による後方散乱受信信号電圧2次モーメント
6 4 2
6.4.2 偏波パラメータの特性
  • 偏波と後方散乱信号の共分散行列レーダー反射率
  • レーダー反射因子差
  • 直線偏波抑圧比Linear Depolarization Ratio ;LDR
6 4 21
6.4.2 偏波パラメータの特性
  • 偏波間の相関係数 correlation coefficient at zero lag降水粒子のふぞろいを示すパラメータ
  • 伝播位相差の変化率非等方性散乱標的に対する水平偏波と垂直偏波の位相差単位あたりの位相差は
6 4 3
6.4.3 降水粒子の形状と偏波パラメータ
  • 粒子形状Pruppacher and Beard[1970]Beard and Chuang[1987]
6 4 31
6.4.3 降水粒子の形状と偏波パラメータ
  • 軸比とZの関係
  • 軸比とKの関係
6 4 4
6.4.4 降水強度推定
  • Zとξによる推定
  • Kによる推定
  • Kとξによる推定a,b,cの値は教科書参照。
6 4 5
6.4.5 雲水量の推定
  • Zとξによる推定
  • Kによる推定
  • Kとξによる推定
6 4 6
6.4.6 二重偏波レーダーの離散的な受信信号の表現6.4.6 二重偏波レーダーの離散的な受信信号の表現
  • 平均電力
  • 共分散
  • スペクトル幅
slide29
6.5 2波長による降水強度の推定

  波長の異なる複数の電波の減衰量の違いから降水量を推定する

l

降雨

s