(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
大気水象によって減衰される波長で作動するパルスレーダを使用して大気水象の降水率および反射率を測定する方法であって、前記レーダは、偏波の各々に従っていろいろな距離ゲートに対する減衰反射率（ＺHa（ｒ），ＺVa（ｒ））の対の一連の測定値を供給する二偏波レーダであり、この方法において、降水率（Ｒ）が１つの偏波（ＺH）に対する反射率および非減衰示差反射率（ＺDR）に基づいて推定され、前記方法は、
Ａ）レーダの各距離ゲートにおいて、反射率Ｚを式Ｚ＝αＲβ（ここで、αおよびβはパラメータである）の降水率Ｒと、および単一の偏波に対する減衰率を降水率とに連結する式の組合せによって、単一の偏波に対して測定された反射率に基づいて第１の降水率（Ｒs）の推定値を決定するステップ、
Ｂ）前記降水率の第１の推定に基づいて、非減衰示差反射率（ＺDRs）の推定値を得るステップ、
Ｃ）前記非減衰示差反射率（ＺDRs）の推定値および減衰示差反射率（ＺDRs）のレーダ測定値から、示差偏波減衰（ＡDP）の推定値を導くステップ、
Ｄ）非減衰反射率（ＺHs（ｒ））および降水率（Ｒs（ｒ））の補正値を抽出することができるように、反射率を降水率を連結する式のパラメータの中の一方（α）を反復調整によって、他方のパラメータ（β）を所定の定数に保持して、レーダの単一の偏波に対するステップＡで推定された降水率の積分（Ｉ1（ｒ，Ｒ））と前記示差偏光減衰（ＡDP）から導き出された降水率の積分（Ｉ2（ｒ，Ｒ））とが等しくなるように試みるステップ、
を備えていることを特徴とする方法。
【請求項２】
ステップＡ）が
ａ）第１の前記一連の測定値（ＺHa（ｒ））に対して、任意の一定のパラメータ（α，β）に基づいていろいろな距離ゲート（１〜ｎ−１）に対する降水率（Ｒi）の推定値を計算するステップ、
ｂ）前記降水率（Ｒi）の推定値から、降水による減衰に固有な第１の推定値（Ｉ1（ｒ，Ｒ））を導くステップであって、前記第１の推定値は、単一の偏波に対する推定された降水率の積分であり、
ｃ）前記第１の推定値（Ｉ1（ｒ，Ｒ））および第１の一連の測定値（ＺHa（ｒ））に基づいて、非減衰反射率（ＺHs（ｒ））および補正された降水率（Ｒs）の推定値を決定するステップ、
を備えていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ステップＢ）が、
ｄ）前記補正された降水率（Ｒs）の推定値および所与の粒径分布（ＤＳＤ）に基づいて、非減衰示差反射率（ＺDRs（ｒ））の推定値を計算するステップ、
を備えていることを特徴とする請求項１および２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４】
前記ステップＣ）が
ｅ）前記減衰反射率（ＺHa（ｒ），ＺVa（ｒ））の対の一連の測定値に基づいて、減衰示差反射率（ＺDRa（ｒ））の測定値を計算するステップ、
ｆ）減衰示差反射率（ＺDRa（ｒ））の測定値およびステップｄ）中に得られた非減衰示差反射率（ＺDRs（ｒ））の推定値から、示差偏波減衰（ＡDP）の推定値を導くステップ、
を備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記ステップＤ）が、
ｇ）前記示差偏波減衰（ＡDP）の推定値から、降水による減衰に固有な第２の推定値（Ｉ2（ｒ，Ｒ））、すなわち降水率の積分を導くステップ、
ｈ）前記降水による減衰に固有な前記第１の推定値（Ｉ1（ｒ，Ｒ））および第２の推定値（Ｉ2（ｒ，Ｒ））を比較するステップ、
ｉ）ステップｈ）による前記比較が、前記第１および第２の推定値が異なっていることを示しているならば、ステップａ）の前記パラメータ（α，β）の少なくとも１つを変え、かつステップａ）〜ｈ）を繰り返すステップ、
ｊ）ステップｈ）による前記比較が、前記第１および第２の推定値が等しいことを示しているならば、非減衰反射率（ＺHs（ｒ））および補正降水速度（Ｒｓ）の前記推定値を抽出するステップ、
を備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
ステップａ）が、
ａ．１）レーダのＮ個のパルスにわたって前記第１の一連の前記測定値（ＺHa（ｒ））を平均化すること、
ａ．２）各距離ゲート（ｉ）に対して、式
0003720848.tif 000032
により、任意の一定のパラメータ（α，β）に基づいて降水率の推定値
0003720848.tif 000033
を計算すること、
を含むことを特徴とする請求項２〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
ステップｂ）が、
ｂ．１）降水率の推定値
0003720848.tif 000034
に基づいて、下記の式により各距離ゲートで減衰率
0003720848.tif 000035
を計算すること、
0003720848.tif 000036
ここで、ｋHおよびγHは、所与の温度および所与の粒径分布に対する所定のパラメータである、及び
ｂ．２）これらの減衰率
0003720848.tif 000037
から、下記の式により前記第１の推定値
0003720848.tif 000038
を導くこと、
0003720848.tif 000039
ここで、ｎはレーダからの距離ｒに対する距離ゲートの数である、
を含むことを特徴とする請求項２〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
ステップｃ）が、
ｃ．１）前記第１の推定値
0003720848.tif 000040
に基づいて、
0003720848.tif 000041
であるような減衰値
0003720848.tif 000042
を計算すること、
ここで、Δｒは距離ゲートの幅である、
ｃ．２）レーダのＮ個のパルスにわたって前記第１の一連の前記測定値(ZHz(r))を平均化すること、
ｃ．３）前記非減衰反射率推定値
0003720848.tif 000043
を得るために前記減衰
0003720848.tif 000044
と前記減衰反射率の平均値
0003720848.tif 000045
との和をとること、
ｃ．４）
式
0003720848.tif 000046
により補正された降水率の推定値
0003720848.tif 000047
を計算すること、
を含むことを特徴とする請求項２〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
ステップｅ）が、
ｅ．１）レーダの減衰示差反射率（ＺDRa（ｒ））の値を得るために前記一連の対の系列（ＺHa（ｒ），ＺVa（ｒ））における測定値の比をとること、
ｅ．２）レーダのＮ個のパルスにわたって前記減衰示差反射率の前記値を平均化すること、
を含むことを特徴とする請求項４〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
ステップｆ）が、レーダ経路のための前記示差偏波減衰
0003720848.tif 000048
の推定値を得るために、ステップｄ）より得られた非減衰示差反射率
0003720848.tif 000049
の前記推定値と減衰示差反射率
0003720848.tif 000050
の前記平均値との差をとることを含むことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項１１】
ステップｇ）が、示差偏波減衰
0003720848.tif 000051
の前記推定値に基づいて、下記の式により前記第２の推定値
0003720848.tif 000052
を計算することを含むことを特徴とする請求項５〜１０のいずれか一項に記載の方法であって、
0003720848.tif 000053
ここで、ｋvは、第２の一連の測定値（ＺVa（ｒ））に対してｋhと同様に予め決められたパラメータである。
【請求項１２】
大気水象によって減衰される波長のパルスで作動し、降水率および反射率を測定する二偏波気象レーダにおいて、前記レーダは、
手段（２，３，４）に結合し、２つの直交偏波チャネル
0003720848.tif 000054
に対応するモードを抽出する二偏波アンテナ（１）と、
前記アンテナの２つのチャネルにパルスを供給する送信機（５、６）と、
前記２つの直交偏波チャネルによって出力される信号を処理する少なくとも１つの受信チャネル（７、９、１１、１３、１５、１７、１９；１０、１２、１３、１６、１８、２０）とを有し、
前記レーダは、請求項１〜１１のいずれか一項による方法を実施するたるに設計されたディジタル信号処理装置（２１）を有することを特徴とする二偏波気象レーダ。
【請求項１３】
前記受信チャネルの出力において、前記レーダがダイナミックレンジを増加させる対数増幅器（１７、１８）を備え、前記ディジタル信号処理装置（２１）が受信信号の値を取り出すためにその入力で変換手段（３０、３６、４０）を有することを特徴とする請求項１２に記載のレーダ。
【請求項１４】
２つの偏波のための受信チャネルの出力とそれぞれ結合された２つのドップラー受信チャネル（２２〜２４；２５〜２７）をさらに備えていることを特徴とする請求項１２および１３のいずれか一項に記載のレーダ。
【請求項１５】
２つの偏波を交互に処理するために同時に制御される入出力スイッチング手段と結合された単一の受信チャネルを有し、スイッチング速度が、２つの偏波で受信された信号がスイッチング時間中に互いに関連しないようなものであることを特徴とする請求項１２〜１４のいずれか一項に記載のレーダ。
【発明の詳細な説明】
本発明は、降水率および大気水象によって減衰された波長で作動するパルスレーダを使用して大気水象の反射率を決定する方法およびこの方法を実施する二偏波気象レーダに関するものである。
気象学では、特に短期予報の問題のために降水量および他の大気水象を観測する必要がある。この目的のために、これらの現象に特有なパラメータである降水率を定量的に測定するレーダを使用することに対して検討が何年間もなされている。これを行うために、レーダビームで照射されるとき、雨あるいは大気水象の反射率を測定することに基づいて方法が使用される。しかしながら、これらの方法の大部分に関しては、大気水象による減衰は測定を偏らせ、したがって、できるだけ減衰が小さく、比較的長い波長で作動する必要がある。このことは実用的な難点および高いコストをもたらす。
他のより魅力的な方法、すなわち、２つの波長および単一の偏波のための減衰の方法が提案されている。これは、レーダの較正とは無関係である利点を有する。しかしながら、この方法は、所望の精度の測定値を得る際にある種の技術的な困難をもたらす。これは、問題点が２つの波長のビームを一致させる際および同時測定の際に見られるためである。
実施されている全ての研究は、より短い波長でレーダを使用する利点を実証し、よりコンパクトで、あまり高価でない装置を選択するのを可能にした。しかしながら、これは、特に大量の降水がある場合、解決するのが非常に困難である減衰を補正する問題を引き起こす。
示差反射率を使用することによって降水率を決定する二偏波レーダを使用することにある改良が提案されている。この種の解決策は、例えば、Ｅ．ＧＯＲＧＵＣＣＩら著の論文「Ａ  Ｒｏｂｕｓｔ  Ｅｓｔｉｍａｔｏｒ  ｏｆ  Ｒａｉｎｆａｌｌ  Ｒａｔｅ  Ｕｓｉｎｇ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｉｔｙ」（Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ  ａｎｄ  Ｏｃｅａｎｉｃ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｖｏｌ．１１，Ａｐｒｉｌ  １９９４，ｐａｇｅｓ  ５８６−５９２）あるいはＣ．Ｗ．ＵＬＢＲＩＣＨら著の論文「Ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎ  ｏｆ  ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  ｔｏ  ｉｍｐｒｏｖｅｄ  ｒａｉｎｆａｌｌ  ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ」（Ｒａｄｉｏ  Ｓｃｉｅｎｃｅ，ｖｏｌ．１９，Ｎｏ．１，Ｊａｎｕａｒｙ−Ｆｅｂｒｕａｒｙ  １９８４，ｐａｇｅｓ  ４９−５７）に記載されている。これらの解決策は、適度の減衰に対して得られた結果を改良するが、大量の降水が直面する全ての問題点を解決しない。
本発明は、大気水象（雨、あられ、雲）が作る吸湿性媒体を通るリターン経路の電磁波の比較的高い減衰をもたらす短い波長の使用にもかかわらずこれらの欠点を解決する方法に関するものである。
本発明は、２つの偏波成分
0003720848.tif 000002
の反射率を測定し、一方で得られる値への減衰の影響を行われる示差測定によって補正するために二偏波レーダの使用に基づいている。
したがって、本発明は、大気水象によって減衰される波長で作動するパルスレーダを使用して大気水象の降水率および反射率を測定する方法を提供し、前記レーダが、偏波の各々によるいろいろな距離ゲートに対する減衰反射率（ＺHa（ｒ），ＺVa（ｒ））の対の一連の測定値を供給する二偏波レーダであり、この方法において、降水率（Ｒ）が１つの偏波（ＺH）に対する反射率および非減衰示差反射率（ＺDR）に基づいて推定され、前記方法は、
Ａ）レーダの各距離ゲートにおいて、反射率Ｚを式Ｚ＝αＲβ（ここで、αおよびβはパラメータである）の降水率Ｒと、および単一の偏波に対する減衰率を降水率とに連結する式の組合せによって、単一の偏波に対して測定された反射率に基づいて降水率（Ｒs）の第１の推定を決定するステップ、
Ｂ）前記降水率の第１の推定に基づいて、非減衰示差反射率（ＺDRs）の推定値を得るステップ、
Ｃ）前記非減衰示差反射率（ＺDRs）の推定値および減衰示差反射率（ＺDRa）のレーダ測定値から、示差偏光減衰（ＡDP）の推定値を導くステップ、及び
Ｄ）非減衰反射率（ＺHs（ｒ））および降水率（Ｒs（ｒ））の補正値を抽出することができるように、反射率を降水率を連結する式のパラメータ（α）の中の一方を反復調整によって、他方のパラメータ（β）を所定の一定の値に保持して、レーダの単一の偏波に対するステップＡで推定された降水率の積分（Ｉ1（ｒ，Ｒ））と前記示差偏光減衰（ＡDP）から導かれた降水率の積分（Ｉ2（ｒ，Ｒ））とが等しくなるように試みるステップ、
を備えていることを特徴とする。
この方法の最大の利点は、この方法が示差測定に基づいているためにレーダの較正および可能な未検出の雲による減衰とは無関係であるということである。
本発明の他の態様は、降水率及び反射率を決定するために、大気水象によって減衰される波長のパルスで作動する二偏波気象レーダを提供し、前記レーダが、
２つの直交する偏波チャネル
0003720848.tif 000003
チャネルに対応するモードを抽出する手段に結合する二偏波アンテナ（１）と、
前記アンテナの２つのチャネルにパルスを送る送信機と、
２つの直交偏波チャネルによって出力される信号を処理する少なくとも１つの受信チャネルとを有し、
前記レーダは、前述の方法を利用するために設計されたディジタル信号処理装置を有することを特徴としている。
本発明は、下記の説明および添付図面によって、より明らかに理解され、他の特徴および利点は、明らかになる。
図１は、本発明による気象レーダの図である。
図２は、本発明による方法を利用するディジタル信号処理のブロック図である。
図１は、対の偏波気象レーダの図を表している。このレーダは、反射器（図示せず）を照明する二偏波主発生源１を備える二偏波アンテナを有する。この発生源は、２つの偏波チャネル
0003720848.tif 000004
を有するモード（直交モード）抽出器２と結合されている。この主発生源は、所望の距離（例えば、１５０ｋｍの距離に対してＦr＝１ｋＨｚ）に一致する反復周波数を有するパルスを送出するパルス送信機（６）によって供給される。送信電力は、水平に対して４５°に向けられた偏波を得るためにマジックＴを介して、すなわち円形偏波を得るために３ｄＢの結合器５によってアンテナの２つのチャネルに分配される。この目的は、直交偏波を有する２つの信号を送受信し、その振幅に基づいてこの２つの信号を処理することにあるため、これらの２つの送信モードは同等である。円形偏波は、アンテナによって送信機に反射された定在波比によって二次的な利点を有する。
２つの電力サーキュレータ３および４によって得られる信号を処理する２つの同一受信チャネルが備えられている。従来のように各チャネルは、リミッタ７、８と、増幅器９、１０と、中間周波数に変えるミキサ１１、１２と、中間周波数増幅器１５、１６、そのとき大きなダイナミックレンジを得る対数増幅器１７、１８と、アナログ／ディジタルコーダ１９、２０とを備えている。符号化信号は、下記に詳述され、この符号化信号が補正された後その出力として反射率Ｚおよび降水率Ｒを供給する、本発明によるディジタル処理装置２１に送られる。ミキサ１１および１２は、さらに、自動周波数制御回路１４によって制御されるローカル発振器１３から信号を受信する。
大気水象の特徴に関する補助的な情報を得ることが望ましいある種の気象上の応用では、付加的ドップラー受信チャネルを使用して受信信号の位相を測定することは有利である。これらのチャネルは、チャネル
0003720848.tif 000005
の場合、直角符号化信号ＩH、ＱHを、またチャネル
0003720848.tif 000006
の場合、ＩV、ＱVを供給するために、一方は２つのアナログ／ディジタルコーダ２３、２４、および他方は２つのアナログ／ディジタルコーダ２６、２８が続くベクトル復調回路２２、２５を備えている。
本発明による方法の原理は下記のとおりである。単一の偏波、例えば
0003720848.tif 000007
チャネルに基づいて、距離ｒで雨（あるいは他の大気水象）の中で測定された減衰反射率ＺHa（ｒ）を減衰率に関係付ける式は下記のように記述することができる。
0003720848.tif 000008
ここで、ＺO（ｒ）は非減衰反射率であり、Δｒは距離ゲートの幅であり、ａiは階数ｉの距離ゲートに属する減衰率であり、単位長当たりｄＢで表され、ここで、ＺHa（ｒ）およびＺO（ｒ）は、ｄＢＺで、つまり、ｍｍ6ｍ-3の１０・ｌｏｇＺで表され、かつここで、ｒ＝ｎ△ｒである。
減衰率は、下記の既知の式によって降水率Ｒと連結される。
0003720848.tif 000009
ここで、ｋHおよびγHは、温度および粒径分布（ＤＳＤ）に若干依存し、各波長に対して計算することができる偏波
0003720848.tif 000010
に関するパラメータである。
式（１）および（２）を結合すると、下記の式となる。
Zo(r)=ZHa(r)+2ΔrkHI1(r,R)            （３）
ここで、
0003720848.tif 000011
である。
Ｉ1は、選択された
0003720848.tif 000012
偏波に対するレーダのビームに沿った降水率の積分を表す。つまり、Ｉ1は、ゲートｎの前のｎ−１の距離ゲートの累積減衰を表している。
ところで、雨による反射率Ｚと降水率Ｒとの間に既知の関係がある。すなわち、
Z=αRβ          （５）
ここで、αおよびβはパラメータである。したがって、式（４）は下記の等式で記述できる。
0003720848.tif 000013
パラメータαおよびβはＤＳＤに強く依存する。式（３）および（５）の４つのパラメータｋ、γ、αおよびβに対する近似値を使用することによって、補正された推定値Ｚ′（ｒ）は、「雨の中で５ｃｍのレーダの減衰の反復的補正（Ｉｔｅｒａｔｉｖｅ  ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ  ｆｏｒ  ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ  ｏｆ  ５ｃｍ  ｒａｄａｒ  ｉｎ  ｒａｉｎ）」（Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｍｅｔｅｏｒ．，１７，５０８〜５１４ページ）において、１９７８年にＰ．Ｈ．Ｈｉｌｄｅｂｒａｎｄによって提案された反復方法を使用することによって、ｎ個の一連の測定値Ｚa（ｒ）に基づいて計算することができる。この論文で示されるように、推定されるＤＳＤの誤差および温度は、これらの減衰推定値をひどく劣化させるが、これらの劣化は、レーダを較正する際の誤差から生じる劣化と比較して小さい。レーダ較正誤差によって影響が及ぼされるパラメータはＺをＲに関係付ける式のパラメータであるので、Ｉ1（ｒ，Ｒ）に関する本質的な不確実性はパラメータαおよびβに関する不確実性から生じる。
したがって、これらの不確実性を解決するために、レーダの両方の偏波を使用する示差測定が使用される。示差反射率ＺDRは下記の式によって定義される。
ZDR=ZH-ZV              （６）
ここで、ＺはｄＢＺで表され、ここで、添え字ＨおよびＶは、レーダの２つの偏波、例えば水平および垂直に対応する。
減衰波長の場合、Ｈ偏波およびＶ偏波に対して式（１）を使用して、Ｈ項からＶ項を減算すると下記の式が与られる。
ZDRa(r)=ZDRS(r)-2ADP(r)              （７）
ここで、ＺDRaは減衰偏波レーダ測定値であり、ＺDRs＝ＺOH−ＺOVは、単に滴の形状による非減衰示差反射率であり、ＡDPは、電磁波の経路に対する示差偏波減衰であり、すなわち、
0003720848.tif 000014
である。
仮定されたＤＳＤの場合、滴の形状による示差反射率ＺDRsは降水率の関数として計算することができる。すなわち、
ZDRS=f(R)        （９）
式（８）の減衰率ａiHおよびａiVは、Ｈ偏波およびＶ偏波に対する式（２）によって表される。ＤＳＤが仮定されている場合、パラメータｋH、ｋV、γHおよびγVを計算することができる。計算は、差ａH−ａVがＤＳＤには著しく依存しないことを示している。所与の波長に関しては、ｋHおよびｋVはまったく異なるが、
0003720848.tif 000015
である。
したがって、式（２）および（８）を結合することにより、下記の式が与えられる。
ADP(r)=Δr(kH-kV)I2(r,R)              （１０）
ここで、
0003720848.tif 000016
式（１１）は、式（４′）として、つまり、Ｚの関数として同様に記述することができる。
Ｉ2（ｒ，Ｒ）は、正確に既知と仮定される示差減衰ＡDP、ｋH−ｋVから推定される降水率の積分を表す。Ｉ2（ｒ，Ｒ）は示差測定から生じるので、ＡDPはレーダの較正に依存しない。
これはＩ1およびＩ2の推定における場合であり、パラメータαおよびβだけは、雨および較正の誤差におけるＤＳＤの自然の変動性のために可変である。
本発明による方法において、観察される降雨の種類と波長に対応する気候学上の平均値に等しい一定値にβを保持し、示差減衰ＡDPを使用してパラメータαを調整することが提案されている。
このβに関する仮定は文献で利用可能な多数の測定値によって確認されている。
したがって、この原理は、偏波の中の単一の偏波に対する一連の測定値に基づいてＩ1を決定する一方、αの任意の中間値を選択し、示差レーダ測定値および非示差反射率を推定するためのＩ1を使用する計算に基づいてＩ2を推定し、そのとき非減衰反射率Ｚi（ｒ）および降水率Ｒi（ｒ）の補正推定値を抽出することができるαを
0003720848.tif 000017
まで変えるのに適当であるかのようにＩ1およびＩ2を比較することにある。
図２は、この方法を利用することができるディジタル処理装置を示している。この図の左側の部分は単一の偏波、すなわちＨ偏波の処理に関するものであるのに対して、右側の部分は示差処理に関するものである。
Ｈチャネルのコーダ１９によって供給された対数信号は、変換され、ステップ３０の線形信号ＺHa（ｒ）に戻される。これらの信号はレーダのＮ個のパルスにわたって平均化され（ステップ３１）、それから、推定降水率
0003720848.tif 000018
は、αの場合には任意に式（５）により予め決定されるパラメータαおよびβに基づいて計算され（ステップ３２）、これは各距離ゲートｉに対して行われる。
ステップ３３は、式（２）に基づいて減衰率ａiを計算することにある。
それから、値
0003720848.tif 000019
の推定は、そこから式（２）および（４）により導かれる（ステップ３４）。
さらに、単一の偏波Ｈに対する一連の測定値から導かれる減衰反射率
0003720848.tif 000020
はステップ３６および３７によって計算され、式（３）の減衰項
0003720848.tif 000021
はステップ３５で推定される。足し算からなるステップ３８によってこの式（３）を利用することによって、Ｈ偏波に対する非減衰反射率の推定ＺHS（ｒ）を提供し、それから、ステップ４７によって、既に選択されたパラメータαおよびβを有する式（５）利用することによって補正された降水率
0003720848.tif 000022
の推定値を提供する。
この推定値に基づいて、ステップ４８によって、式（９）により非減衰示差反射率ＺDRsの推定値を計算できる。
さらに、３０および４０によって供給されるＨチャネルおよびＶチャネルに対する符号化信号で開始し、比率ＺHa（ｒ）／ＺVa（ｒ）がとられ（ステップ４１）、それからステップ４２のＮ個のパルスにわたって平均化される減衰偏波レーダ測定値ＺDRa（ｒ）を提供する。この平均値と４８によって供給された非減衰示差反射率の推定値との差（ステップ４３）は、示差偏波減衰
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の推定を構成する。値ΔｒおよびｋH−ｋVに基づいて、ステップ４４は、式（１０）により
0003720848.tif 000024
の推定値を供給する。それから
0003720848.tif 000025
がステップ４５で比較される。
0003720848.tif 000026
であるならば、ステップ４６は、適当な方向に増分量Δαだけパラメータαを変え、計算を再開するためにステップ３２および４７に新しいα′を適用することにある。これらの演算は、αに与えられる正しい値に相当する
0003720848.tif 000027
が得られるまで繰り返される。したがって、非減衰反射率
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および降水率
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の補正値を導くことができる。
本発明による方法の原理の説明において、ＺDRs、ならびに式（１０）に対するｋHおよびｋVが単一の仮定されたＤＳＤに対して計算されたことが、式（９）に対して仮定された。このことは、所与の気候条件に対して平均ＤＳＤは安定したパラメータであるので、受け入れられる。したがって、気候学上の考慮すべき問題に基づいて特定のＤＳＤを選択できる。
さらに、反射率が低い場合、距離ｒの距離ゲートを選択することが好ましい。何故ならば、そのときＺDRsは低く、式（９）による推定の誤差はその一部に対しても低いためである。距離ｒのゲートは著しく変更される係数Ｉ1、Ｉ2およびαなしの異なる反射率を有する、ｒの周りの他の距離ゲートと取り換えることができるので、この特定のゲートの選択は、いっそう正当化され、容易になる。
したがって、２あるいは３つの隣接するゲートに基づいてαを計算し、ＤＳＤの分散の影響を減らすために平均値を使用することができる。
観測された半径方向が、本発明による方法が同時に利用できるいくつかのセグメントに細分できることにも注目できる。
前述の方法は、１つの偏波に対するレーダで測定された反射率に影響を及ぼすかあるいは示差値に影響を及ぼすランダムサンプリング誤差にあまり影響を受けない。
本発明による方法の主な利点の１つが既に述べられている。すなわち、これは、レーダの較正および未検出の雲による減衰とは無関係である。
他の可能な使用があられの定性的な検出であることを加えることができる。このための説明は、あられが雨のセルの中にあるとき、あられはほぼ球状であるので、あられは、両方の偏波に対して高い反射率を生じ、その結果、
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であり、したがってほぼゼロの示差反射率を生じることである。一方、偏波とは無関係な強烈な減衰があり、そしてそのゆえに示差減衰ＡDPにゼロ寄与である。したがって、あられの存在はＩ1を修正するが、均一の雨の場合とは著しく違って、同様にＩ2を修正しない。したがって、αのかなりの変化が観測され、これはあられの表示として使用することができる。
前述の説明は示差偏波減衰ＡDPを使用することで示されているが、本発明による方法は、伝搬の程度×ｋｍで示される示差移相ＫDP＝ＫH−ＫVで作動するように行うこともできる。
明らかに、記載されている例はどの方法でも本発明を限定しない。特に、記載されている気象レーダは、記載されている２つのチャネルの代わりに単一の受信チャネルを使用でき、２つの偏波に対する信号は、時分割でチャネルを使用するために入力でスイッチされ、出力で“スイッチされない”。スイッチング速度は、偏波Ｈおよび偏波Ｖに対して受信された信号がスイッチング時間中に互いに関連しないように単に選択される必要がある。
さらに、ドップラーチャネルの出力の使用可能な信号ＩおよびＱによって、チャネルＨおよびＶの各々の信号振幅
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を計算でき、この振幅は、チャネル１７、１９および１８、２０を使用することを避けるためにコーダ１９および２０による信号出力の代わりに使用できる。しかしながら、これに関する欠点は、この振幅が対数増幅器の使用から生じるダイナミックレンジを与えないということである。
最後に、図２の本発明による処理装置において、変換して線形信号に戻す代わりに対数信号を使用し続けることは考えられる。
【図１】
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【図２】
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