(57)【要約】【課題】安価かつ短時間で、雨雲を検出し、検出した雨雲の上空への移動を検出することができる気象情報処理装置、気象レーダシステムおよび気象情報処理方法を提供する。【解決手段】雨雲検出部２３は、異なる位置に配置された少なくとも第１、第２、第３の３つのレーダからの信号に基づいて、雨雲の位置と雨雲の３次元速度を検出する。雨雲特性検出部２６は、３つのレーダと異なる１つのレーダまたは３つのレーダの中の１つのレーダからの信号に基づいて、検出された雨雲の特性を検出する。【選択図】図８
2015005020.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる位置に配置された少なくとも第１、第２、および第３の３つのレーダからの信号に基づいて、雨雲の位置と雨雲の３次元速度を検出する雨雲検出部と、
前記３つのレーダと異なる１つのレーダまたは前記３つのレーダの中の１つのレーダからの信号に基づいて、前記検出された雨雲の特性を検出する雨雲特性検出部とを備える気象情報処理装置。
【請求項２】
前記雨雲検出部は、前記検出された雨雲の３次元速度を利用して、前記検出された雨雲を追尾する、請求項１記載の気象情報処理装置。
【請求項３】
前記雨雲特性検出部は、前記第３のレーダからの信号に基づいて、前記検出された雨雲の特性を検出し、
前記第１のレーダおよび前記第２のレーダは単一偏波レーダであり、
前記第３のレーダは、二重偏波レーダである、請求項１記載の気象情報処理装置。
【請求項４】
前記雨雲特性検出部は、前記３つのレーダと異なる第４のレーダからの信号に基づいて、前記検出された雨雲の特性を検出し、
前記第４のレーダは、二重偏波レーダである、請求項１記載の気象情報処理装置。
【請求項５】
前記雨雲検出部は、前記３つのレーダのアンテナをＣＡＰＰＩ方式で走査させて得られる信号に基づいて雨雲の位置と雨雲の３次元速度を検出する、請求項１記載の気象情報処理装置。
【請求項６】
前記雨雲特性検出部は、前記雨雲の特性を検出するための信号を得るレーダのアンテナをＲＨＩ走査させて得られる信号に基づいて、雨雲の特性を検出する、請求項１記載の気象情報処理装置。
【請求項７】
前記雨雲検出部は、前記第１のレーダおよび前記第２のレーダのアンテナを走査させて得られる信号に基づいて雨雲の位置を検出し、前記第１のレーダ、前記第２のレーダ、および前記第３のレーダのアンテナを走査させて、各レーダで得られる前記検出された雨雲の位置での速度成分を合成することによって、前記雨雲の３次元速度を検出する、請求項１記載の気象情報処理装置。
【請求項８】
前記雨雲検出部は、前記第１のレーダおよび前記第２のレーダのアンテナを走査させて得られる信号に基づいて雨雲の位置および２次元速度を検出し、前記検出された雨雲の２次元速度に基づいて雨雲の移動後の位置を予測し、前記第１のレーダ、前記第２のレーダ、および前記第３のレーダのアンテナを走査させて、各レーダで得られる前記予測した雨雲の位置での速度成分を合成することによって、前記雨雲の３次元速度を検出する、請求項１記載の気象情報処理装置。
【請求項９】
前記雨雲検出部は、前記第１のレーダのアンテナを走査させて得られる信号に基づいて雨雲の位置を検出し、前記第１のレーダ、前記第２のレーダおよび前記第３のレーダのアンテナを走査させて、各レーダで得られる前記検出された雨雲の位置での速度成分を合成することによって、前記雨雲の３次元速度を検出する、請求項１記載の気象情報処理装置。
【請求項１０】
前記気象情報処理装置は、さらに、
前記第１のレーダおよび前記第２のレーダからの信号によって前記雨雲を検出するまでは、前記第３のレーダを低電力消費状態で動作させるレーダ制御部を備える、請求項７ま
たは８記載の気象情報処理装置。
【請求項１１】
前記気象情報処理装置は、さらに、
前記第１のレーダからの信号によって前記雨雲を検出するまでは、前記第２のレーダおよび前記第３のレーダを低電力消費状態で動作させるレーダ制御部を備える、請求項９記載の気象情報処理装置。
【請求項１２】
前記雨雲検出部は、複数個の雨雲を検出された場合に、前記３つのレーダのうちの１つのレーダからの信号に基づいて、前記検出された雨雲を構成する降水粒子の大きさを検出し、前記検出した大きさに基づいて、降水可能性が最大の雨雲を前記追尾する雨雲として選別する、請求項２記載の気象情報処理装置。
【請求項１３】
前記雨雲特性検出部は、前記検出された雨雲を構成する降水粒子の特性を検出する、請求項１記載の気象情報処理装置。
【請求項１４】
前記雨雲特性検出部は、前記検出された雨雲の鉛直方向の長さを検出する、請求項１記載の気象情報処理装置。
【請求項１５】
前記気象情報処理装置は、さらに、
前記検出された雨雲の位置、雨雲の３次元速度および雨雲の特性の少なくとも１つに基づいて、降水を予測する降水予測部を備える、請求項１記載の気象情報処理装置。
【請求項１６】
前記雨雲の特性は、前記雨雲を構成する降水粒子の大きさを含み、
前記降水予測部は、前記雨雲を構成する降水粒子の大きさに基づいて、降水の発生を予測する、請求項１５記載の気象情報処理装置。
【請求項１７】
前記降水予測部は、前記雨雲の鉛直方向の長さに基づいて、降水の発生を予測する、請求項１５記載の気象情報処理装置。
【請求項１８】
異なる位置に配置された２つの単一偏波レーダと、１つの二重偏波レーダと、
気象情報処理装置とを備え、
前記気象情報処理装置は、
前記２つの単一偏波レーダと前記１つの二重偏波レーダからの信号に基づいて、雨雲の位置と雨雲の３次元速度を検出する雨雲検出部と、
前記二重偏波レーダからの信号に基づいて、前記検出された雨雲の特性を検出する雨雲特性検出部とを備える、気象レーダシステム。
【請求項１９】
前記３つのレーダは、電波の送信および受信時において、ペンシルビーム型のアンテナビームを形成する、請求項１８記載の気象レーダシステム。
【請求項２０】
異なる位置に配置された３つのレーダのうちの少なくとも１つのアンテナをＣＡＰＰＩ走査させて得られる信号に基づいて、雨雲の位置を検出するステップと、
前記３つのレーダのアンテナをＣＡＰＰＩ走査させて得られる信号に基づいて、前記検出した雨雲の３次元速度を検出するステップと、
前記検出した雨雲の３次元速度を用いて、前記雨雲を追尾するステップと、
前記３つのレーダと異なる１つのレーダまたは前記３つのレーダの中の１つのレーダのアンテナをＲＨＩ走査させて得られる信号に基づいて、前記検出された雨雲の特性を検出するステップとを備える、気象情報処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気象情報処理装置、気象レーダシステムおよび気象情報処理方法に関し、特にレーダの信号に基づいて気象を観測または予測する気象情報処理装置、気象レーダシステムおよび気象情報処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、レーダからの信号に基づいて気象を観測または予測するシステムが知られている。【０００３】
特許文献１（特開平９−３２９６７２号公報）に記載の発雷予測方法では、二重偏波レーダの水平偏波に対するレーダ反射因子と、水平・垂直偏波のレーダ反射因子差に基づいて、降水粒子の種類を識別し、かつ発雷する可能性を予測する。【０００４】
また、特許文献２（特開平１１−２８１７４０号公報）に記載されたシステムは、ファンビームを用いた粗い分解能の探索用レーダで雨雲などの気象現象のおおまかな所在を検出し、ペンシルビームを用いた高い分解能の観測用レーダで雨雲などの気象現象の正確な所在を検出する。【０００５】
特許文献３（特開２０１０−２５６３３３号公報）の気象レーダ装置は、降雨強度やドップラ速度を短時間で得るために、レーダパルスを送信し、反射パルスを受信する複数のアンテナ素子を鉛直方向に配列したアクティブフェーズドアレイ方式のアンテナユニットを備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−３２９６７２号公報
【特許文献２】特開平１１−２８１７４０号公報
【特許文献３】特開２０１０−２５６３３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の二重偏波レーダでは、上空全体について、降水粒子の種類を識別し、発雷する可能性を予測するので、信号処理に長時間（たとえば５〜１０分）要するという問題がある。【０００８】
特許文献２に記載のシステムでは、雨雲の３次元位置を検出することができるが、検出した雨雲の正確な所在や雨雲の特性を検出することができないという問題がある。【０００９】
特許文献３に記載されているフェーズドアレイは、巨大かつ高価であるという問題がある。【００１０】
それゆえに、本発明の目的は、安価かつ短時間に、雨雲の位置だけでなく雨雲の特性を検出することができる気象情報処理装置、気象レーダシステムおよび気象情報処理方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のある局面の気象情報処理装置は、異なる位置に配置された少なくとも第１、第
２、および第３の３つのレーダからの信号に基づいて、雨雲の位置と雨雲の３次元速度を検出する雨雲検出部と、３つのレーダと異なる１つのレーダまたは３つのレーダの中の１つのレーダからの信号に基づいて、検出された雨雲の特性を検出する雨雲特性検出部とを備える。【００１２】
好ましくは、雨雲検出部は、検出された雨雲の３次元速度を利用して、検出された雨雲を追尾する。【００１３】
好ましくは、雨雲特性検出部は、第３のレーダからの信号に基づいて、検出された雨雲の特性を検出する。第１のレーダおよび第２のレーダは単一偏波レーダである。第３のレーダは、二重偏波レーダである。【００１４】
好ましくは、雨雲特性検出部は、３つのレーダと異なる第４のレーダからの信号に基づいて、検出された雨雲の特性を検出する。第４のレーダは、二重偏波レーダである。【００１５】
好ましくは、雨雲検出部は、３つのレーダのアンテナをＣＡＰＰＩ方式で走査させて得られる信号に基づいて雨雲の位置と雨雲の３次元速度を検出する。【００１６】
好ましくは、雨雲特性検出部は、雨雲の特性を検出するための信号を得るレーダのアンテナをＲＨＩ走査させて得られる信号に基づいて、雨雲の特性を検出する。【００１７】
好ましくは、雨雲検出部は、第１のレーダおよび第２のレーダのアンテナを走査させて得られる信号に基づいて雨雲の位置を検出し、第１のレーダ、第２のレーダ、および第３のレーダのアンテナを走査させて、各レーダで得られる検出された雨雲の位置での速度成分を合成することによって、雨雲の３次元速度を検出する。【００１８】
好ましくは、雨雲検出部は、第１のレーダおよび第２のレーダのアンテナを走査させて得られる信号に基づいて雨雲の位置および２次元速度を検出し、検出された雨雲の２次元速度に基づいて雨雲の移動後の位置を予測し、第１のレーダ、第２のレーダ、および第３のレーダのアンテナを走査させて、各レーダで得られる予測した雨雲の位置での速度成分を合成することによって、雨雲の３次元速度を検出する。【００１９】
好ましくは、雨雲検出部は、第１のレーダのアンテナを走査させて得られる信号に基づいて雨雲の位置を検出し、第１のレーダ、第２のレーダおよび第３のレーダのアンテナを走査させて、各レーダで得られる検出された雨雲の位置での速度成分を合成することによって、雨雲の３次元速度を検出する。【００２０】
好ましくは、気象情報処理装置は、さらに、第１のレーダおよび第２のレーダからの信号によって雨雲を検出するまでは、第３のレーダを低電力消費状態で動作させるレーダ制御部を備える。【００２１】
好ましくは、気象情報処理装置は、さらに、第１のレーダからの信号によって雨雲を検出するまでは、第２のレーダおよび第３のレーダを低電力消費状態で動作させるレーダ制御部を備える。【００２２】
好ましくは、雨雲検出部は、複数個の雨雲を検出された場合に、３つのレーダのうちの１つのレーダからの信号に基づいて、検出された雨雲を構成する降水粒子の大きさを検出し、検出した大きさに基づいて、降水可能性が最大の雨雲を追尾する雨雲として選別する。【００２３】
好ましくは、雨雲特性検出部は、検出された雨雲を構成する降水粒子の特性を検出する。【００２４】
好ましくは、雨雲特性検出部は、検出された雨雲の鉛直方向の長さを検出する。
好ましくは、気象情報処理装置は、さらに、検出された雨雲の位置、雨雲の３次元速度および雨雲の特性の少なくとも１つに基づいて、降水を予測する降水予測部を備える。【００２５】
好ましくは、雨雲の特性は、雨雲を構成する降水粒子の大きさを含む。降水予測部は、雨雲を構成する降水粒子の大きさに基づいて、降水の発生を予測する。【００２６】
好ましくは、降水予測部は、雨雲の鉛直方向の長さに基づいて、降水の発生を予測する。【００２７】
本発明のある局面の気象レーダシステムは、異なる位置に配置された２つの単一偏波レーダと、１つの二重偏波レーダと、気象情報処理装置とを備える。気象情報処理装置は、２つの単一偏波レーダと１つの二重偏波レーダからの信号に基づいて、雨雲の位置と雨雲の３次元速度を検出する雨雲検出部と、二重偏波レーダからの信号に基づいて、検出された雨雲の特性を検出する雨雲特性検出部とを備える。【００２８】
好ましくは、３つのレーダは、電波の送信および受信時において、ペンシルビーム型のアンテナビームを形成する。【００２９】
本発明のある局面の気象情報処理方法は、異なる位置に配置された３つのレーダのうちの少なくとも１つのアンテナをＣＡＰＰＩ走査させて得られる信号に基づいて、雨雲の位置を検出するステップと、３つのレーダのアンテナをＣＡＰＰＩ走査させて得られる信号に基づいて、検出した雨雲の３次元速度を検出するステップと、検出した雨雲の３次元速度を用いて、雨雲を追尾するステップと、３つのレーダと異なる１つのレーダまたは３つのレーダの中の１つのレーダのアンテナをＲＨＩ走査させて得られる信号に基づいて、検出された雨雲の特性を検出するステップとを備える。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、安価かつ短時間に、雨雲の位置だけでなく雨雲の特性を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】第１の実施形態の気象レーダシステムを構成するレーダの配置を表わす図である。
【図２】単一偏波ドップラレーダの構成を表わす図である。
【図３】平面アンテナのＣＡＰＰＩ走査を表わす図である
【図４】二重偏波ドップラレーダの構成を表わす図である。
【図５】パラボラアンテナのＣＡＰＰＩ走査を表わす図である。
【図６】パラボラアンテナのＲＨＩ走査を表わす図である。
【図７】単一偏波ドップラレーダおよび二重偏波ドップラレーダのアンテナの走査範囲を説明するための図である。
【図８】第１の実施形態の気象情報処理装置の構成を表わす図である。
【図９】第１の実施形態の雨雲の検出および雨雲の特性検出の手順を表わす図である。
【図１０】雨雲の発生および発達を説明するための図である。
【図１１】氷相の地面からの距離と降水の種類を説明するための図である。
【図１２】第２の実施形態の雨雲の検出および雨雲の特性検出の手順を表わす図である。
【図１３】第３の実施形態の気象レーダシステムを構成するレーダの配置を表わす図である。
【図１４】第３の実施形態の雨雲の検出および雨雲の特性検出の手順を表わす図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態の気象レーダシステムを構成するレーダの配置を表わす図である。
【００３３】
この気象レーダシステムは、２台の単一偏波ドップラレーダ１ａ，１ｂと、１台の二重偏波ドップラレーダ２０と、気象情報処理装置５０とを備える。
【００３４】
単一偏波ドップラレーダ１ａと、単一偏波ドップラレーダ１ｂと、二重偏波ドップラレーダ２０は、異なる地点に分散して配置される。これらのレーダ１ａ，１ｂ，２０は、小型であり、たとえばビルの屋上などの狭い場所に設置することが可能である。これらのレーダ１ａ，１ｂ，２０は同一直線上に配置されない。また、これらのレーダ１ａ，１ｂ，２０のアンテナは単一素子である。
【００３５】
単一偏波ドップラレーダ１ａ，１ｂおよび二重偏波ドップラレーダ２０の検出距離は半径ｒ１である。単一偏波ドップラレーダ１ａの検出範囲と、単一偏波ドップラレーダ１ａの検出範囲と、二重偏波ドップラレーダ２０の検出範囲とが重複する領域ＡＲが、雨雲の検出範囲である。
【００３６】
単一偏波ドップラレーダ１ａ，１ｂと、二重偏波ドップラレーダ２０は、雨雲の位置および速度を検出するために用いられる。二重偏波ドップラレーダ２０は、検出した雨雲の特性を検出するために用いられる。
【００３７】
単一偏波ドップラレーダ１ａ、単一偏波ドップラレーダ１ｂ、二重偏波ドップラレーダ２０は、有線または無線のネットワーク９ａ，９ｂ，９ｃを通じて気象情報処理装置５０と接続される。
【００３８】
図２は、単一偏波ドップラレーダ１ａの構成を表わす図である。単一偏波ドップラレーダ１ｂの構成もこれと同様である。
【００３９】
図２に示すように、単一偏波ドップラレーダ１ａは、平面アンテナ２と、アンテナ制御部３と、送受切替器４と、送信部５と、受信信号処理部６と、ネットワーク通信部７と、電源制御部８とを備える。
【００４０】
平面アンテナ２は、電波送信時および電波受信時において、方位角方向および仰角方向に鋭い指向性を有するペンシルビーム型のアンテナビームを形成する。このようにペンシルビームを用いたのは、本実施の形態では、特許文献３と異なり、単一偏波ドップラレーダ１ａによって、雨雲の正確な位置を検出するためである。平面アンテナ２は、単一偏波の電波を送信および受信する。
【００４１】
アンテナ制御部３は、平面アンテナ２のＣＡＰＰＩ（Constant Altitude Plane Position Indicator）走査を制御する。ＣＡＰＰＩ走査とは、複数の仰角で、平面アンテナ２を水平方向に回転させる方式である。図３は、平面アンテナ２のＣＡＰＰＩ走査を表わす図
である。図３に示すように、平面アンテナ２は、水平方向に一回転するごとに、仰角を変更させて、同様の回転走査を行なう。
【００４２】
送受切替器４は、送信時には送信部５からの信号を平面アンテナ２に出力し、受信時には平面アンテナ２からの信号を受信信号処理部６へ出力する。
【００４３】
送信部５は、マイクロ波またはミリ波の周波数帯の搬送波を用いて送信信号を生成して、平面アンテナ２へ送る。
【００４４】
受信信号処理部６は、平面アンテナ２からの受信信号を受けて、レーダ反射因子および動径方向の速度を表わす信号を生成して、ネットワーク通信部７へ出力する。
【００４５】
ネットワーク通信部７は、気象情報処理装置５０から電源制御に関する信号およびアンテナ制御に関する信号を受信する。ネットワーク通信部７は、レーダ反射因子および動径方向の速度を表わす信号を気象情報処理装置５０へ送信する。
【００４６】
電源制御部８は、気象情報処理装置５０から低電力消費状態への移行を指示する信号を受信したときには、低消費電力状態へ移行する。電源制御部８は、気象情報処理装置５０から通常電力消費状態への移行を指示する信号を受信したときには、通常電力消費状態に移行する。低消費電力状態は、電力消費量が少ない状態である。低消費電力状態では、たとえば、各構成要素に通常よりも低速のクロックが供給され、通常よりも低い電源電圧が供給される。さらに、たとえば、気象情報処理装置５０からの指示で電力を通常消費状態に復帰させるために必要な構成要素以外には、クロックおよび電源電圧を供給しないこととしてもよい。
【００４７】
図４は、二重偏波ドップラレーダ２０の構成を表わす図である。
図４に示すように、二重偏波ドップラレーダ２０は、パラボラアンテナ１２と、アンテナ制御部１３と、送受切替器１４と、送信部１５と、受信信号処理部１６と、ネットワーク通信部１７と、電源制御部１８とを備える。
【００４８】
送信部１５は、マイクロ波またはミリ波の周波数帯の搬送波を用いて送信信号を生成する。
【００４９】
送受切替器１４は、送信時には送信部１５からの信号をパラボラアンテナ１２に出力し、受信時にはパラボラアンテナ１２からの信号を受信信号処理部１６へ出力する。
【００５０】
パラボラアンテナ１２は、電波送信時および電波受信時において、方位角方向および仰角方向に鋭い指向性を有するペンシルビーム型のアンテナビームを形成する。パラボラアンテナ１２は、水平偏波（電場が水平方向に振動する電波）と垂直偏波（電場が垂直方向に振動する電波）の２種類の電波を同時に送信および受信する。
【００５１】
アンテナ制御部１３は、雨雲の検出時には、パラボラアンテナ１２のＣＡＰＰＩ走査を制御し、雨雲の特性検出時には、パラボラアンテナ１２のＲＨＩ走査を制御する。
【００５２】
受信信号処理部１６は、水平偏波のレーダ反射因子、垂直偏波のレーダ反射因子および動径方向の速度を表わす信号を生成して、ネットワーク通信部１７へ出力する。
【００５３】
ネットワーク通信部１７は、気象情報処理装置５０からアンテナ制御に関する信号を受信する。ネットワーク通信部１７は、水平偏波のレーダ反射因子、垂直偏波のレーダ反射因子および動径方向の速度を表わす信号を気象情報処理装置５０へ送信する。
【００５４】
電源制御部１８は、気象情報処理装置５０から低電力消費状態への移行を指示する信号を受信したときには、低消費電力状態へ移行する。電源制御部１８は、気象情報処理装置５０から通常電力消費状態への移行を指示する信号を受信したときには、通常電力消費状態に移行する。
【００５５】
図５は、パラボラアンテナ１２のＣＡＰＰＩ走査を表わす図である。パラボラアンテナ１２は、水平方向に一回転するごとに、仰角を変更させて、同様の回転走査を行なう。
【００５６】
図６は、パラボラアンテナ１２のＲＨＩ走査を表わす図である。パラボラアンテナ１２は、仰角を変更させる走査を行なう。
【００５７】
図７（ａ）、（ｂ）は、単一偏波ドップラレーダ１ａ，１ｂおよび二重偏波ドップラレーダ２０のアンテナの走査範囲を説明するための図である。
【００５８】
図７（ａ）に示すように、レーダ１ａ，１ｂ，２０のＣＡＰＰＩ走査では、アンテナの方位角αが変化する。たとえば、方位角αの範囲は０≦α＜３６０であり、方位角αは、Δα間隔で変化した後、もとの位置に戻る。
【００５９】
また、図７（ｂ）に示すように、レーダ１ａ，１ｂ，２０のＣＡＰＰＩ走査およびレーダ２０のＲＨＩ走査では、アンテナの仰角βが変化する。たとえば、仰角βの範囲はβＳ≦β≦βＬであり、仰角βは、Δβ間隔で変化する。
【００６０】
図８は、第１の実施形態の気象情報処理装置の構成を表わす図である。図８に示される各機能ブロックは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）が予め記憶された気象情報処理プログラムを実行するによって実現されてもよく、あるいは専用の電子回路（ハードウェア）による演算処理によって実現されてもよい。
【００６１】
図８に示すように、この気象情報処理装置５０は、ネットワーク通信部２１と、レーダ制御部２２と、雨雲検出部２３と、雨雲特性検出部２６と、降水予測部２７とを備える。
【００６２】
レーダ制御部２２は、単一偏波ドップラレーダ１ａ，１ｂおよび二重偏波ドップラレーダ２０のアンテナの走査および電力消費を制御する信号を生成して、ネットワーク通信部２１へ送る。
【００６３】
ネットワーク通信部２１は、単一偏波ドップラレーダ１ａ，１ｂおよび二重偏波ドップラレーダ２０へアンテナの走査および電力消費を制御する信号を送信する。
【００６４】
ネットワーク通信部２１は、単一偏波ドップラレーダ１ａ，１ｂからレーダ反射因子および動径方向の速度を表わす信号を受信する。ネットワーク通信部２１は、二重偏波ドップラレーダ２０から水平偏波のレーダ反射因子、垂直偏波のレーダ反射因子および動径方向の速度を表わす信号を受信する。
【００６５】
雨雲検出部２３は、単一偏波ドップラレーダ１ａおよび単一偏波ドップラレーダ１ｂのアンテナをＣＡＰＰＩ走査させて得られる信号に基づいて雨雲の位置および２次元速度を検出する。雨雲検出部２３は、単一偏波ドップラレーダ１ａ、単一偏波ドップラレーダ１ｂ、および二重偏波ドップラレーダ２０のアンテナをＣＡＰＰＩ走査させて、各レーダから得られる動径方向の速度を合成することによって、雨雲の３次元速度を検出する。雨雲検出部２３は、検出した雨雲の３次元速度を用いて、検出した雨雲を追尾する。
【００６６】
雨雲特性検出部２６は、二重偏波ドップラレーダ２０からの信号に基づいて、雨雲の特性を検出する。雨雲の特性は、たとえば、雨雲を構成する降水粒子の特性（降水粒子の種類および降水粒子の大きさ）および雨雲の鉛直方向の長さである。
【００６７】
降水予測部２７は、検出された雨雲の位置、３次元速度および特性の少なくとも１つに基づいて降水を予測する。降水予測部２７は、雨雲を構成する降水粒子の大きさおよび雨雲の鉛直方向の長さに基づいて、降水の発生を予測する。降水予測部２７は、降水が発生する場合に、雨雲を構成する降水粒子の種類および降水粒子の地面からの距離に基づいて、降水の種類を予測する。また、降水予測部２７は、雨雲を構成する降水粒子の地面からの距離および雨雲の３次元速度に基づいて、降水時刻および降水地点を予測する。
【００６８】
図９は、第１の実施形態の雨雲の検出および雨雲の特性検出の手順を表わす図である。図１０は、雨雲の発生および発達を説明するための図である。
【００６９】
図１０に示すように、発生した雨雲５１０ａは、５１０ｂに示すように時間とともに上空へ移動し、その後、５１０ｃに示すように鉛直方向に発達するという特徴がある。図９に示す手順は、このような雨雲の発達のプロセスに着目したものである。
【００７０】
図９を参照して、ステップＳ１０１において、気象情報処理装置５０のレーダ制御部２２は、二重偏波ドップラレーダ２０の低電力消費状態への移行を指示する信号をネットワーク通信部２１およびネットワーク９ｃを通じて二重偏波ドップラレーダ２０へ送信する。二重偏波ドップラレーダ２０の電源制御部１８は、ネットワーク通信部１７を通じて低電力消費状態への移行を指示する信号を受信すると、低消費電力状態へ移行する。
【００７１】
ステップＳ１０２において、気象情報処理装置５０のレーダ制御部２２は、２台の単一偏波ドップラレーダ１ａ，１ｂの平面アンテナ２をＣＡＰＰＩ走査させる信号をネットワーク通信部２１およびネットワーク９ａ，９ｂを通じて単一偏波ドップラレーダ１ａ，１ｂへ送信する。
【００７２】
単一偏波ドップラレーダ１ａのアンテナ制御部３は、ネットワーク通信部７を通じて平面アンテナ２をＣＡＰＰＩ走査させる信号を受信すると、平面アンテナ２のＣＡＰＰＩ走査を開始する。単一偏波ドップラレーダ１ａの受信信号処理部６は、時刻ｉ＝１〜Ｎについての平面アンテナ２の回転角αａ（ｉ）（０≦αａ（ｉ）＜３６０）、仰角βａ（ｉ）（βＳ≦βａ（ｉ）≦βＬ）における、平面アンテナ２からの距離ｄａ（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ，０＜ｄａ（ｊ）≦ｒ１）についてのレーダ反射因子Ｚａ（αａ（ｉ），βａ（ｉ），ｄａ（ｊ））を表わす信号および動径方向の速度Ｖａ（αａ（ｉ），βａ（ｉ），ｄａ（ｊ））を表わす信号をネットワーク通信部７およびネットワーク９ａを通じて気象情報処理装置５０へ送信する。
【００７３】
同様に、単一偏波ドップラレーダ１ｂのアンテナ制御部３は、ネットワーク通信部７を通じて平面アンテナ２をＣＡＰＰＩ走査させる信号を受信すると、平面アンテナ２のＣＡＰＰＩ走査を開始する。単一偏波ドップラレーダ１ｂの受信信号処理部６は、時刻ｉ＝１〜Ｎについての平面アンテナ２の回転角αｂ（ｉ）（０≦αｂ（ｉ）＜３６０）、仰角βｂ（ｉ）（βＳ≦βｂ（ｉ）≦βＬ）における、平面アンテナ２からの距離ｄｂ（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ，０＜ｄｂ（ｊ）≦ｒ１）でのレーダ反射因子Ｚｂ（αｂ（ｉ），βｂ（ｉ），ｄｂ（ｊ））を表わす信号および動径方向の速度Ｖｂ（αｂ（ｉ），βｂ（ｉ），ｄｂ（ｊ））を表わす信号をネットワーク通信部７およびネットワーク９ｂを通じて気象情報処理装置５０へ送信する。
【００７４】
気象情報処理装置５０の雨雲検出部２３は、ネットワーク通信部２１を通じて、単一偏
波ドップラレーダ１ａからレーダ反射因子Ｚａ（αａ（ｉ），βａ（ｉ），ｄａ（ｊ））を表わす信号および動径方向の速度Ｖａ（αａ（ｉ），βａ（ｉ），ｄａ（ｊ））を表わす信号を受信し、単一偏波ドップラレーダ１ｂからレーダ反射因子Ｚｂ（αｂ（ｉ），βｂ（ｉ），ｄｂ（ｊ））を表わす信号および動径方向の速度Ｖｂ（αｂ（ｉ），βｂ（ｉ），ｄｂ（ｊ））を表わす信号を受信する。ただし、ｉ＝１〜Ｎ、ｊ＝１〜Ｍである。雨雲検出部２３は、レーダ反射因子Ｚａ（αａ（ｉ），βａ（ｉ），ｄａ（ｊ））から降雨強度Ｒａ（αａ（ｉ），βａ（ｉ），ｄａ（ｊ））を算出し、レーダ反射因子Ｚｂ（αｂ（ｉ），βｂ（ｉ），ｄｂ（ｊ））から降雨強度Ｒｂ（αｂ（ｉ），βｂ（ｉ），ｄｂ（ｊ））を算出する。
【００７５】
ステップＳ１０３において、雨雲検出部２３は、ｉ＝１〜Ｎ，ｊ＝１〜Ｍのうちの図１に示す重複領域ＡＲに含まれるｉおよびｊについて、降雨強度Ｒａ（αａ（ｉ），βａ（ｉ），ｄａ（ｊ））が所定値ＴＨ以上か否かを判定することによって、図１に示す重複領域ＡＲの中の単一偏波ドップラレーダ１ａを中心とした（αａ（ｉ），βａ（ｉ），ｄａ（ｊ））で特定される位置に雨雲が存在するか否かを調べる。
【００７６】
また、雨雲検出部２３は、ｉ＝１〜Ｎ，ｊ＝１〜Ｍのうちの図１に示す重複領域ＡＲに含まれるｉおよびｊについて、降雨強度Ｒｂ（αｂ（ｉ），βｂ（ｉ），ｄｂ（ｊ））が所定値ＴＨ以上か否かを判定することによって、図１に示す重複領域ＡＲの中の単一偏波ドップラレーダ１ｂを中心とした（αｂ（ｉ），βｂ（ｉ），ｄｂ（ｊ））で特定される位置に雨雲が存在するか否かを調べる。
【００７７】
雨雲を検出された場合、すなわち所定値ＴＨ以上となる降雨強度Ｒａ（αａ（ｉ），βａ（ｉ），ｄａ（ｊ））またはＲｂ（αｂ（ｉ），βｂ（ｉ），ｄｂ（ｊ））が検出された場合に（ステップＳ１０３でＹＥＳ）、処理がステップＳ１０４に進む。
【００７８】
雨雲が検出されなかった場合、すなわち所定値ＴＨ以上となる降雨強度Ｒａ（αａ（ｉ），βａ（ｉ），ｄａ（ｊ））またはＲｂ（αｂ（ｉ），βｂ（ｉ），ｄｂ（ｊ））が検出されなかった場合に（ステップＳ１０３でＮＯ）、処理がステップＳ１０２に戻る。
【００７９】
図１０に示すように、雨雲５１０ａが検出された場合には、ステップＳ１０４において、気象情報処理装置５０のレーダ制御部２２は、二重偏波ドップラレーダ２０の通常電力消費状態への移行を指示する信号をネットワーク通信部２１およびネットワーク９ｃを通じて二重偏波ドップラレーダ２０へ送信する。二重偏波ドップラレーダ２０の電源制御部１８は、ネットワーク通信部１７を通じて通常電力消費状態への移行を指示する信号を受信すると、通常電力消費状態に移行する。
【００８０】
ステップＳ１０５において、気象情報処理装置５０のレーダ制御部２２は、二重偏波ドップラレーダ２０のパラボラアンテナ１２をＣＡＰＰＩ走査させる信号をネットワーク通信部２１およびネットワーク９ｃを通じて二重偏波ドップラレーダ２０へ送信する。
【００８１】
二重偏波ドップラレーダ２０のアンテナ制御部１３は、ネットワーク通信部１７を通じてパラボラアンテナ１２をＣＡＰＰＩ走査させる信号を受信すると、パラボラアンテナ１２のＣＡＰＰＩ走査を開始する。二重偏波ドップラレーダ２０の受信信号処理部１６は、時刻ｉ＝１〜Ｎについてのパラボラアンテナ１２の回転角αｃ（ｉ）（０≦αｃ（ｉ）＜３６０）、仰角βｃ（ｉ）（βＳ≦βｃ（ｉ）≦βＬ）における、パラボラアンテナ１２からの距離ｄｃ（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ，０＜ｄｃ（ｊ）≦ｒ１）での水平偏波のレーダ反射因子Ｚｃｈ（αｃ（ｉ），βｃ（ｉ），ｄｃ（ｊ））、垂直方向のレーダ反射因子Ｚｃｖ（αｃ（ｉ），βｃ（ｉ），ｄｃ（ｊ））、および動径方向の速度Ｖｃ（αｃ（ｉ），βｃ（ｉ），ｄｃ（ｊ））を表わす信号をネットワーク通信部１７およびネットワーク９ｃ
を通じて気象情報処理装置５０へ送信する。
【００８２】
気象情報処理装置５０の雨雲検出部２３は、ネットワーク通信部２１を通じて、二重偏波ドップラレーダ２０から水平偏波のレーダ反射因子Ｚｃｈ（αｃ（ｉ），βｃ（ｉ），ｄｃ（ｊ））、垂直方向のレーダ反射因子Ｚｃｖ（αｃ（ｉ），βｃ（ｉ），ｄｃ（ｊ））と動径方向の速度Ｖｃ（αｃ（ｉ），βｃ（ｉ），ｄｃ（ｊ））とを表わす信号を受信する。ただし、ｉ＝１〜Ｎ、ｊ＝１〜Ｍである。雨雲検出部２３は、水平方向のレーダ反射因子Ｚｃｈ（αｃ（ｉ），βｃ（ｉ），ｄｃ（ｊ））から降雨強度Ｒｃ（（αｃ（ｉ），βｃ（ｉ），ｄｃ（ｊ））を算出する。
【００８３】
また、雨雲検出部２３は、単一偏波ドップラレーダ１ａ，１ｂもＣＡＰＰＩ走査を継続しているので、ネットワーク通信部２１を通じて、単一偏波ドップラレーダ１ａからレーダ反射因子Ｚａ（αａ（ｉ），βａ（ｉ），ｄａ（ｊ））を表わす信号および動径方向の速度Ｖａ（αａ（ｉ），βａ（ｉ），ｄａ（ｊ））を表わす信号を受信し、単一偏波ドップラレーダ１ｂからレーダ反射因子Ｚｂ（αｂ（ｉ），βｂ（ｉ），ｄｂ（ｊ））を表わす信号および動径方向の速度Ｖｂ（αｂ（ｉ），βｂ（ｉ），ｄｂ（ｊ））を表わす信号を受信する。ただし、ｉ＝１〜Ｎ、ｊ＝１〜Ｍである。
【００８４】
雨雲検出部２３は、ステップＳ１０３において降雨強度ＲａまたはＲｂが所定値以上となった位置における動径方向の速度Ｖａおよび動径方向の速度Ｖｂから得られる雨雲の２次元速度を用いて雨雲の現在の位置を予測する。さらに、雨雲検出部２３は、予測した現在の位置の動径方向の速度Ｖａ、動径方向の速度Ｖｂおよび動径方向の速度Ｖｃから得られる雨雲の３次元速度を用いて雨雲の将来の３次元の位置を予測する。雨雲検出部２３は、次に単一偏波ドップラレーダ１ａ、単一偏波ドップラレーダ１ｂ、または二重偏波ドップラレーダ２０から信号を受信すると、予測した移動後の位置の近傍において、所定値以上となる降雨強度Ｒａ、ＲｂまたはＲｃとなる位置があるかどうかを判定する。３次元速度を用いることによって、雨雲の水平方向の移動だけでなく、図１０の５１０ｂに示すように、鉛直方向の移動に対しても追尾することができる。
【００８５】
雨雲検出部２３は、上記のような雨雲の追尾処理、すなわち、３つのレーダ１ａ，１ｂ，１０をＣＡＰＰＩ走査させて雨雲の３次元速度を検出し、雨雲の３次元速度を利用して雨雲の位置を予測して、予測した近傍に所定値以上となる降雨強度Ｒａ、ＲｂまたはＲｃとなる位置があるかどうかを探す処理を所定時間繰り返す。
【００８６】
所定値以上となる降雨強度Ｒａ、ＲｂまたはＲｃとなる位置がある状態、すなわち雨雲が維持されている状態が所定時間継続した場合には（ステップＳ１０６でＹＥＳ）、処理がステップＳ１０７に進み、雨雲が維持されている状態が所定時間継続しなかった場合には（ステップＳ１０６でＮＯ）、処理がステップＳ１０１に戻る。
【００８７】
ステップＳ１０７において、気象情報処理装置５０のレーダ制御部２２は、二重偏波ドップラレーダ２０のアンテナを方位角αｃｌにおいてＲＨＩ走査させる信号をネットワーク通信部２１およびネットワーク９ｃを通じて二重偏波ドップラレーダ２０へ送信する。方位角αｃｌは、ステップＳ１０５で得られた３次元速度を用いて予測される雨雲の移動後の位置に基づいて算出される。
【００８８】
二重偏波ドップラレーダ２０のアンテナ制御部１３は、ネットワーク通信部１７を通じて、アンテナを固定の方位角αｃｌにおいて、ＲＨＩ走査させる信号を受信すると、パラボラアンテナ１２をＲＨＩ走査させる。二重偏波ドップラレーダ２０の受信信号処理部１６は、時刻ｉ＝１〜Ｎについての、パラボラアンテナ１２の固定の方位角αｃｌ、仰角βｃ（ｉ）（βＳ≦βｃ（ｉ）≦βＬ）における、パラボラアンテナ１２からの距離ｄｃ（
ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ，０＜ｄｃ（ｊ）≦ｒ１）での水平偏波のレーダ反射因子Ｚｃｈ（αｃｌ，βｃ（ｉ），ｄｃ（ｊ））および垂直偏波のレーダ反射因子Ｚｃｖ（αｃｌ，βｃ（ｉ），ｄｃ（ｊ））を表わす信号をネットワーク通信部１７およびネットワーク９ｃを通じて気象情報処理装置５０へ送信する。
【００８９】
気象情報処理装置５０の雨雲特性検出部２６は、ネットワーク通信部２１を通じて、二重偏波ドップラレーダ２０から水平偏波のレーダ反射因子Ｚｃｈ（αｃｌ，βｃ（ｉ），ｄｃ（ｊ））と垂直偏波のレーダ反射因子Ｚｃｖ（αｃｌ，βｃ（ｉ），ｄｃ（ｊ））とを表わす信号を受信する。ただし、ｉ＝１〜Ｎ、ｊ＝１〜Ｍである。
【００９０】
雨雲特性検出部２６は、水平偏波のレーダ反射因子Ｚｃｈ（αｃｌ，βｃ（ｉ），ｄｃ（ｊ））と垂直偏波のレーダ反射因子Ｚｃｖ（αｃｌ，βｃ（ｉ），ｄｃ（ｊ））に基づいて、位置（αｃｌ，βｃ（ｉ），ｄｃ（ｊ））での雨雲を構成する降水粒子の特性および雨雲の鉛直方向の長さを判定する。
【００９１】
たとえば、雨雲特性検出部２６は、水平偏波のレーダ反射因子Ｚｃｈ、水平偏波のレーダ反射因子Ｚｃｈと垂直偏波のレーダ反射因子Ｚｃｖの差または比、水平偏波のレーダ反射因子Ｚｃｈと垂直偏波のレーダ反射因子Ｚｃｖの相関係数、および水平偏波のレーダ反射因子Ｚｃｈの位相変化と垂直偏波のレーダ反射因子Ｚｃｖの位相変化の差の距離に対する変化率である伝搬位相差変化率に基づいて、位置（αｃｌ，βｃ（ｉ），ｄｃ（ｊ））における降水粒子の特性を判定する。雨雲特性検出部２６は、降水粒子の特性として、たとえば、降水粒子の大きさおよび降水粒子の種類を判定する。雨雲特性検出部２６は、降水粒子の種類として、雨、霰、氷晶および雪片の４種類のうちのいずれであるかを判定する。また、雨雲特性検出部２６は、位置（αｃｌ，βｃ（ｉ），ｄｃ（ｊ））の降水粒子の種類が霰、氷晶または雪片の場合に、その位置が氷相であると判定する。また、雨雲特性検出部２６は、水平偏波のレーダ反射因子Ｚｃｈ（αｃｌ，βｃ（ｉ），ｄｃ（ｊ））から降雨強度Ｒｃ（αｃｌ，βｃ（ｉ），ｄｃ（ｊ））を算出する。雨雲特性検出部２６は、鉛直方向に連続して、降雨強度Ｒｃ（αｃｌ，βｃ（ｉ），ｄｃ（ｊ））が所定値以上となる領域を雨雲の鉛直方向の存在範囲であると判定し、その鉛直方向の存在範囲の長さを雨雲の鉛直方向の長さであると判定する。
【００９２】
ステップＳ１０９において、降水予測部２７は、位置（αｃｌ，βｃ（ｉ），ｄｃ（ｊ））（ｉ＝１〜Ｎ，ｊ＝１〜Ｍ）の降水粒子の大きさが所定値以上または雨雲の鉛直方向の長さが所定値以上の場合に、降水が発生すると予測し、所定値未満の場合には、降水が発生しないと予測する。図１０の５１０ｃに示すように、雨雲が発達した場合には、雨雲の鉛直方向の長さが所定値以上となる。
【００９３】
降水が発生すると予測した場合には（ステップＳ１０９でＹＥＳ）、処理がステップＳ１１０に進み、降水が発生しないと予測した場合には（ステップＳ１０９でＮＯ）、処理がステップＳ１０５に戻る。
【００９４】
ステップＳ１１０において、降水予測部２７は、降水の種類を予測する。すなわち、降水予測部２７は、図１１（ａ）に示すように、氷相の地面からの距離が所定値Ｄ以上の場合には、霰、氷晶および雪片が落下途中に雨に変わり、降雨が発生すると予測する。降水予測部２７は、図１１（ｂ）に示すように、氷相の地面からの距離が所定値Ｄ未満の場合には、霰、氷晶および雪片がそのまま落下すると予測する。
【００９５】
また、降水予測部２７は、氷相の地面からの距離と、降水粒子の落下速度に基づいて、降水時刻を予測する。
【００９６】
また、降水予測部２７は、氷相の地面からの距離と、降水粒子の落下速度、雨雲の３次元速度に基づいて、降水地点を予測する。
【００９７】
以上のように、本実施の形態によれば、２台の単一偏波ドップラレーダを走査させて雨雲の位置を検出し、２台の単一偏波ドップラレーダと二重偏波ドップラレーダを走査させて検出した雨雲の３次元速度を検出して雨雲を追尾する。さらに、二重偏波ドップラレーダを走査させて雨雲の特性を検出する。したがって、安価かつ短時間に、雨雲の正確な位置を検出し、かつ雨雲の特性を検出することができる。
【００９８】
［第１の実施形態の変形例］
ステップＳ１０５において、雨雲検出部２３は、ステップＳ１０３において降雨強度ＲａまたはＲｂが所定値以上となった位置における動径方向の速度Ｖａおよび動径方向の速度Ｖｂから得られる雨雲の２次元速度を用いて雨雲の現在の位置を予測したが、雨雲の速度に対して、レーダ１ａ，１ｂの走査速度が速い場合には、動径方向の速度Ｖａおよび動径方向の速度Ｖｂから得られる雨雲の２次元速度を用いなくても、雨雲の現在の位置を検出することができる。
【００９９】
すなわち、雨雲検出部２３は、ステップＳ１０３において降雨強度ＲａまたはＲｂが所定値以上となった位置の動径方向の速度Ｖａ、動径方向の速度Ｖｂおよび動径方向の速度Ｖｃから得られる雨雲の３次元速度を用いて雨雲の将来の３次元的の位置を予測してもよい。
【０１００】
［第２の実施形態］  
図１２は、第２の実施形態の雨雲の検出および雨雲の特性検出の手順を表わす図である。
【０１０１】
ステップＳ２０１において、気象情報処理装置５０のレーダ制御部２２は、二重偏波ドップラレーダ２０の低電力消費状態への移行を指示する信号をおよび単一偏波ドップラレーダ１ｂの低電力消費状態への移行を指示する信号をネットワーク通信部２１およびネットワーク９ｂ，９ｃを通じて単一偏波ドップラレーダ１ｂおよび二重偏波ドップラレーダ２０へ送信する。二重偏波ドップラレーダ２０の電源制御部１８は、ネットワーク通信部１７を通じて低電力消費状態への移行を指示する信号を受信すると、低消費電力状態へ移行する。単一偏波ドップラレーダ１ｂの電源制御部８は、ネットワーク通信部７を通じて低電力消費状態への移行を指示する信号を受信すると、低消費電力状態へ移行する。
【０１０２】
ステップＳ２０２において、気象情報処理装置５０のレーダ制御部２２は、１台の単一偏波ドップラレーダ１ａの平面アンテナ２をＣＡＰＰＩ走査させる信号をネットワーク通信部２１およびネットワーク９ａを通じて単一偏波ドップラレーダ１ａへ送信する。
【０１０３】
単一偏波ドップラレーダ１ａのアンテナ制御部３は、ネットワーク通信部７を通じて平面アンテナ２をＣＡＰＰＩ走査させる信号を受信すると、平面アンテナ２のＣＡＰＰＩ走査を開始する。単一偏波ドップラレーダ１ａの受信信号処理部６は、時刻ｉ＝１〜Ｎについての平面アンテナ２の回転角αａ（ｉ）（０≦αａ（ｉ）＜３６０）、仰角βａ（ｉ）（βＳ≦βａ（ｉ）≦βＬ）における、平面アンテナ２からの距離ｄａ（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ，０＜ｄａ（ｊ）≦ｒ１）についてのレーダ反射因子Ｚａ（αａ（ｉ），βａ（ｉ），ｄａ（ｊ））を表わす信号および動径方向の速度Ｖａ（αａ（ｉ），βａ（ｉ），ｄａ（ｊ））を表わす信号をネットワーク通信部７およびネットワーク９ａを通じて気象情報処理装置５０へ送信する。
【０１０４】
気象情報処理装置５０の雨雲検出部２３は、ネットワーク通信部２１を通じて、単一偏
波ドップラレーダ１ａからレーダ反射因子Ｚａ（αａ（ｉ），βａ（ｉ），ｄａ（ｊ））を表わす信号および動径方向の速度Ｖａ（αａ（ｉ），βａ（ｉ），ｄａ（ｊ））を表わす信号を受信する。ただし、ｉ＝１〜Ｎ、ｊ＝１〜Ｍである。雨雲検出部２３は、レーダ反射因子Ｚａ（αａ（ｉ），βａ（ｉ），ｄａ（ｊ））から降雨強度Ｒａ（αａ（ｉ），βａ（ｉ），ｄａ（ｊ））を算出する。
【０１０５】
ステップＳ２０３において、雨雲検出部２３は、ｉ＝１〜Ｎ，ｊ＝１〜Ｍのうちの図１に示す重複領域ＡＲに含まれるｉおよびｊについて、降雨強度Ｒａ（αａ（ｉ），βａ（ｉ），ｄａ（ｊ））が所定値ＴＨ以上か否かを判定することによって、図１に示す重複領域ＡＲ内の単一偏波ドップラレーダ１ａを中心とした（αａ（ｉ），βａ（ｉ），ｄａ（ｊ））で特定される位置に雨雲が存在するか否かを調べる。
【０１０６】
雨雲を検出された場合、すなわち所定値ＴＨ以上となる降雨強度Ｒａ（αａ（ｉ），βａ（ｉ），ｄａ（ｊ））が検出された場合に（ステップＳ２０３でＹＥＳ）、処理がステップＳ２０４に進む。
【０１０７】
雨雲が検出されなかった場合、すなわち所定値ＴＨ以上となる降雨強度Ｒａ（αａ（ｉ），βａ（ｉ），ｄａ（ｊ））が検出されなかった場合に（ステップＳ２０３でＮＯ）、処理がステップＳ２０２に戻る。
【０１０８】
図１０に示すように、雨雲５１０ａが検出された場合には、ステップＳ２０４において、気象情報処理装置５０のレーダ制御部２２は、二重偏波ドップラレーダ２０の通常電力消費状態への移行を指示する信号をネットワーク通信部２１およびネットワーク９ｃを通じて二重偏波ドップラレーダ２０へ送信する。二重偏波ドップラレーダ２０の電源制御部１８は、ネットワーク通信部１７を通じて通常電力消費状態への移行を指示する信号を受信すると、通常電力消費状態に移行する。また、気象情報処理装置５０のレーダ制御部２２は、単一偏波ドップラレーダ１ｂの通常電力消費状態への移行を指示する信号をネットワーク通信部２１およびネットワーク９ｂを通じて単一偏波ドップラレーダ１ｂへ送信する。単一偏波ドップラレーダ１ｂの電源制御部８は、ネットワーク通信部７を通じて通常電力消費状態への移行を指示する信号を受信すると、通常電力消費状態に移行する。
【０１０９】
ステップＳ２０５において、気象情報処理装置５０のレーダ制御部２２は、二重偏波ドップラレーダ２０のパラボラアンテナ１２をＣＡＰＰＩ走査させる信号をネットワーク通信部２１およびネットワーク９ｃを通じて二重偏波ドップラレーダ２０へ送信する。
また、気象情報処理装置５０のレーダ制御部２２は、１台の単一偏波ドップラレーダ１ｂの平面アンテナ２をＣＡＰＰＩ走査させる信号をネットワーク通信部２１およびネットワーク９ｂを通じて単一偏波ドップラレーダ１ｂへ送信する。
【０１１０】
単一偏波ドップラレーダ１ｂのアンテナ制御部３は、ネットワーク通信部７を通じて平面アンテナ２をＣＡＰＰＩ走査させる信号を受信すると、平面アンテナ２のＣＡＰＰＩ走査を開始する。単一偏波ドップラレーダ１ｂの受信信号処理部６は、時刻ｉ＝１〜Ｎについての平面アンテナ２の回転角αｂ（ｉ）（０≦αｂ（ｉ）＜３６０）、仰角βｂ（ｉ）（βＳ≦βｂ（ｉ）≦βＬ）における、平面アンテナ２からの距離ｄｂ（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ，０＜ｄｂ（ｊ）≦ｒ１）についてのレーダ反射因子Ｚｂ（αｂ（ｉ），βｂ（ｉ），ｄｂ（ｊ））を表わす信号および動径方向の速度Ｖｂ（αｂ（ｉ），βｂ（ｉ），ｄｂ（ｊ））を表わす信号をネットワーク通信部７およびネットワーク９ｂを通じて気象情報処理装置５０へ送信する。
【０１１１】
二重偏波ドップラレーダ２０のアンテナ制御部１３は、ネットワーク通信部１７を通じてパラボラアンテナ１２をＣＡＰＰＩ走査させる信号を受信すると、パラボラアンテナ１
２のＣＡＰＰＩ走査を開始する。二重偏波ドップラレーダ２０の受信信号処理部１６は、時刻ｉ＝１〜Ｎについてのパラボラアンテナ１２の回転角αｃ（ｉ）（０≦αｃ（ｉ）＜３６０）、仰角βｃ（ｉ）（βＳ≦βｃ（ｉ）≦βＬ）における、パラボラアンテナ１２からの距離ｄｃ（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ，０＜ｄｃ（ｊ）≦ｒ１）での水平偏波のレーダ反射因子Ｚｃｈ（αｃ（ｉ），βｃ（ｉ），ｄｃ（ｊ））、垂直偏波のレーダ反射因子Ｚｃｖ（αｃ（ｉ），βｃ（ｉ），ｄｃ（ｊ））、および動径方向の速度Ｖｃ（αｃ（ｉ），βｃ（ｉ），ｄｃ（ｊ））を表わす信号をネットワーク通信部１７およびネットワーク９ｃを通じて気象情報処理装置５０へ送信する。
【０１１２】
気象情報処理装置５０の雨雲検出部２３は、ネットワーク通信部２１を通じて、単一偏波ドップラレーダ１ｂからレーダ反射因子Ｚｂ（αｂ（ｉ），βｂ（ｉ），ｄｂ（ｊ））を表わす信号および動径方向の速度Ｖｂ（αｂ（ｉ），βｂ（ｉ），ｄｂ（ｊ））を表わす信号を受信する。ただし、ｉ＝１〜Ｎ、ｊ＝１〜Ｍである。雨雲検出部２３は、レーダ反射因子Ｚｂ（αｂ（ｉ），βｂ（ｉ），ｄｂ（ｊ））から降雨強度Ｒｂ（αｂ（ｉ），βｂ（ｉ），ｄｂ（ｊ））を算出する。
【０１１３】
また、雨雲検出部２３は、ネットワーク通信部２１を通じて、二重偏波ドップラレーダ２０から水平偏波のレーダ反射因子Ｚｃｈ（αｃ（ｉ），βｃ（ｉ），ｄｃ（ｊ））、垂直偏波のレーダ反射因子Ｚｃｖ（αｃ（ｉ），βｃ（ｉ），ｄｃ（ｊ））、および動径方向の速度Ｖｃ（αｃ（ｉ），βｃ（ｉ），ｄｃ（ｊ））とを表わす信号を受信する。ただし、ｉ＝１〜Ｎ、ｊ＝１〜Ｍである。雨雲検出部２３は、水平方向のレーダ反射因子Ｚｃｈ（αｃ（ｉ），βｃ（ｉ），ｄｃ（ｊ））から降雨強度Ｒｃ（（αｃ（ｉ），βｃ（ｉ），ｄｃ（ｊ））を算出する。
【０１１４】
また、雨雲検出部２３は、単一偏波ドップラレーダ１ａもＣＡＰＰＩ走査を継続しているので、ネットワーク通信部２１を通じて、単一偏波ドップラレーダ１ａからレーダ反射因子Ｚａ（αａ（ｉ），βａ（ｉ），ｄａ（ｊ））を表わす信号および動径方向の速度Ｖａ（αａ（ｉ），βａ（ｉ），ｄａ（ｊ））を表わす信号を受信する。ただし、ｉ＝１〜Ｎ、ｊ＝１〜Ｍである。
【０１１５】
雨雲検出部２３は、ステップＳ３０３において降雨強度Ｒａが所定値以上となった位置の動径方向の速度Ｖａ、動径方向の速度Ｖｂおよび動径方向の速度Ｖｃから得られる雨雲の３次元速度を用いて雨雲の将来の３次元の位置を予測する。
【０１１６】
以降の処理は、第１の実施形態の処理と同様であるので説明を繰り返さない。
以上のように、本実施の形態によれば、１台の単一偏波ドップラレーダを走査させて雨雲の位置を検出し、２台の単一偏波ドップラレーダと二重偏波ドップラレーダを走査させて検出した雨雲の３次元速度を検出して雨雲を追尾する。さらに、二重偏波ドップラレーダを走査させて雨雲の特性を検出する。したがって、安価かつ短時間に、雨雲の正確な位置を検出し、かつ雨雲の特性を検出することができる。
【０１１７】
［第３の実施形態］
図１３は、第３の実施形態の気象レーダシステムを構成するレーダの配置を表わす図である。
【０１１８】
図１３に示すように、この気象レーダシステムは、３台の単一偏波ドップラレーダ１ａ，１ｂ，１ｃと、１台の二重偏波ドップラレーダ２０と、気象情報処理装置５０とを備える。
【０１１９】
単一偏波ドップラレーダ１ａと、単一偏波ドップラレーダ１ｂと、単一偏波ドップラレ
ーダ１ｃと、二重偏波ドップラレーダ２０は、異なる地点に分散して配置される。これらのレーダ１ａ，１ｂ，１ｃ，１０は、小型であり、たとえばビルの屋上などの狭い場所に設置することが可能である。これらのレーダ１ａ，１ｂ，１ｃは同一直線上に配置されない。また、これらのレーダ１ａ，１ｂ，１ｃ，２０のアンテナは単一素子である。
【０１２０】
単一偏波ドップラレーダ１ａ，１ｂ，１ｃの検出距離は、半径ｒ１であり、二重偏波ドップラレーダ２０の検出距離は、半径ｒ１である。単一偏波ドップラレーダ１ａ，１ｂ，１ｃは、雨雲の位置を検出するために用いられ、二重偏波ドップラレーダ２０は、検出した雨雲の特性を検出するために用いられる。
【０１２１】
単一偏波ドップラレーダ１ａの検出範囲と、単一偏波ドップラレーダ１ａの検出範囲と、単一偏波ドップラレーダ１ｃの検出範囲と、二重偏波ドップラレーダ２０が重複する領域ＡＲが、雨雲の検出範囲である。
【０１２２】
単一偏波ドップラレーダ１ａ、単一偏波ドップラレーダ１ｂ、単一偏波ドップラレーダ１ｃ、および二重偏波ドップラレーダ２０は、有線または無線のネットワーク９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄを通じて気象情報処理装置５０と接続される。
【０１２３】
図１４は、第３の実施形態の雨雲の検出および雨雲の特性検出の手順を表わす図である。
【０１２４】
ステップＳ３０１において、気象情報処理装置５０のレーダ制御部２２は、二重偏波ドップラレーダ２０の低電力消費状態への移行を指示する信号をネットワーク通信部２１およびネットワーク９ｄを通じて二重偏波ドップラレーダ２０へ送信する。二重偏波ドップラレーダ２０の電源制御部１８は、ネットワーク通信部１７を通じて低電力消費状態への移行を指示する信号を受信すると、低消費電力状態へ移行する。
【０１２５】
ステップＳ２０２において、気象情報処理装置５０のレーダ制御部２２は、３台の単一偏波ドップラレーダ１ａ，１ｂ、１ｃの平面アンテナ２をＣＡＰＰＩ走査させる信号をネットワーク通信部２１およびネットワーク９ａ，９ｂ，９ｃを通じて単一偏波ドップラレーダ１ａ，１ｂ，１ｃへ送信する。
【０１２６】
単一偏波ドップラレーダ１ａのアンテナ制御部３は、ネットワーク通信部７を通じて平面アンテナ２をＣＡＰＰＩ走査させる信号を受信すると、平面アンテナ２のＣＡＰＰＩ走査を開始する。単一偏波ドップラレーダ１ａの受信信号処理部６は、時刻ｉ＝１〜Ｎについての平面アンテナ２の回転角αａ（ｉ）（０≦αａ（ｉ）＜３６０）、仰角βａ（ｉ）（βＳ≦βａ（ｉ）≦βＬ）における、平面アンテナ２からの距離ｄａ（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ，０＜ｄａ（ｊ）≦ｒ１）についてのレーダ反射因子Ｚａ（αａ（ｉ），βａ（ｉ），ｄａ（ｊ））を表わす信号および動径方向の速度Ｖａ（αａ（ｉ），βａ（ｉ），ｄａ（ｊ））を表わす信号をネットワーク通信部７およびネットワーク９ａを通じて気象情報処理装置５０へ送信する。
【０１２７】
同様に、単一偏波ドップラレーダ１ｂのアンテナ制御部３は、ネットワーク通信部７を通じて平面アンテナ２をＣＡＰＰＩ走査させる信号を受信すると、平面アンテナ２のＣＡＰＰＩ走査を開始する。単一偏波ドップラレーダ１ｂの受信信号処理部６は、時刻ｉ＝１〜Ｎについての平面アンテナ２の回転角αｂ（ｉ）（０≦αｂ（ｉ）＜３６０）、仰角βｂ（ｉ）（βＳ≦βｂ（ｉ）≦βＬ）における、平面アンテナ２からの距離ｄｂ（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ，０＜ｄｂ（ｊ）≦ｒ１）でのレーダ反射因子Ｚｂ（αｂ（ｉ），βｂ（ｉ），ｄｂ（ｊ））を表わす信号および動径方向の速度Ｖｂ（αｂ（ｉ），βｂ（ｉ），ｄｂ（ｊ））を表わす信号をネットワーク通信部７およびネットワーク９ｂを通じて気象情報
処理装置５０へ送信する。
【０１２８】
同様に、単一偏波ドップラレーダ１ｃのアンテナ制御部３は、ネットワーク通信部７を通じて平面アンテナ２をＣＡＰＰＩ走査させる信号を受信すると、平面アンテナ２のＣＡＰＰＩ走査を開始する。単一偏波ドップラレーダ１ｃの受信信号処理部６は、時刻ｉ＝１〜Ｎについての平面アンテナ２の回転角αｃ（ｉ）（０≦αｃ（ｉ）＜３６０）、仰角βｃ（ｉ）（βＳ≦βｃ（ｉ）≦βＬ）における、平面アンテナ２からの距離ｄｃ（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ，０＜ｄｃ（ｊ）≦ｒ１）でのレーダ反射因子Ｚｃ（αｃ（ｉ），βｃ（ｉ），ｄｃ（ｊ））を表わす信号および動径方向の速度Ｖｃ（αｃ（ｉ），βｃ（ｉ），ｄｃ（ｊ））を表わす信号をネットワーク通信部７およびネットワーク９ｃを通じて気象情報処理装置５０へ送信する。
【０１２９】
気象情報処理装置５０の雨雲検出部２３は、ネットワーク通信部２１を通じて、単一偏波ドップラレーダ１ａからレーダ反射因子Ｚａ（αａ（ｉ），βａ（ｉ），ｄａ（ｊ））を表わす信号および動径方向の速度Ｖａ（αａ（ｉ），βａ（ｉ），ｄａ（ｊ））を表わす信号を受信し、単一偏波ドップラレーダ１ｂからレーダ反射因子Ｚｂ（αｂ（ｉ），βｂ（ｉ），ｄｂ（ｊ））を表わす信号および動径方向の速度Ｖｂ（αｂ（ｉ），βｂ（ｉ），ｄｂ（ｊ））を表わす信号を受信し、単一偏波ドップラレーダ１ｃからレーダ反射因子Ｚｃ（αｃ（ｉ），βｃ（ｉ），ｄｃ（ｊ））を表わす信号および動径方向の速度Ｖｃ（αｃ（ｉ），βｃ（ｉ），ｄｃ（ｊ））を表わす信号を受信する。ただし、ｉ＝１〜Ｎ、ｊ＝１〜Ｍである。雨雲検出部２３は、レーダ反射因子Ｚａ（αａ（ｉ），βａ（ｉ），ｄａ（ｊ））から降雨強度Ｒａ（αａ（ｉ），βａ（ｉ），ｄａ（ｊ））を算出し、レーダ反射因子Ｚｂ（αｂ（ｉ），βｂ（ｉ），ｄｂ（ｊ））から降雨強度Ｒｂ（αｂ（ｉ），βｂ（ｉ），ｄｂ（ｊ））を算出し、レーダ反射因子Ｚｃ（αｃ（ｉ），βｃ（ｉ），ｄｃ（ｊ））から降雨強度Ｒｃ（αｃ（ｉ），βｃ（ｉ），ｄｃ（ｊ））を算出する。
【０１３０】
ステップＳ３０３において、雨雲検出部２３は、ｉ＝１〜Ｎ，ｊ＝１〜Ｍのうちの図１３に示す重複領域ＡＲに含まれるｉおよびｊについて、について、降雨強度Ｒａ（αａ（ｉ），βａ（ｉ），ｄａ（ｊ））が所定値ＴＨ以上か否かを判定することによって、図１３に示す重複領域ＡＲ内の単一偏波ドップラレーダ１ａを中心とした（αａ（ｉ），βａ（ｉ），ｄａ（ｊ））で特定される位置に雨雲が存在するか否かを調べる。また、雨雲検出部２３は、ｉ＝１〜Ｎ，ｊ＝１〜Ｍのうちの図１３に示す重複領域ＡＲに含まれるｉおよびｊについて、降雨強度Ｒｂ（αｂ（ｉ），βｂ（ｉ），ｄｂ（ｊ））が所定値ＴＨ以上か否かを判定することによって、図１３に示す重複領域ＡＲ内の単一偏波ドップラレーダ１ｂを中心とした（αｂ（ｉ），βｂ（ｉ），ｄｂ（ｊ））で特定される位置に雨雲が存在するか否かを調べる。また、雨雲検出部２３は、ｉ＝１〜Ｎ，ｊ＝１〜Ｍのうちの図１３に示す重複領域ＡＲに含まれるｉおよびｊについて、降雨強度Ｒｃ（αｃ（ｉ），βｃ（ｉ），ｄｃ（ｊ））が所定値ＴＨ以上か否かを判定することによって、図１３に示す重複領域ＡＲ内の単一偏波ドップラレーダ１ｃを中心とした（αｃ（ｉ），βｃ（ｉ），ｄｃ（ｊ））で特定される位置に雨雲が存在するか否かを調べる。
【０１３１】
雨雲を検出された場合、すなわち所定値ＴＨ以上となる降雨強度Ｒａ（αａ（ｉ），βａ（ｉ），ｄａ（ｊ））、Ｒｂ（αｂ（ｉ），βｂ（ｉ），ｄｂ（ｊ））、またはＲｃ（αｃ（ｉ），βｃ（ｉ），ｄｃ（ｊ））が検出された場合に（ステップＳ３０３でＹＥＳ）、処理がステップＳ３０４に進む。
【０１３２】
雨雲が検出されなかった場合、すなわち所定値ＴＨ以上となる降雨強度Ｒａ（αａ（ｉ），βａ（ｉ），ｄａ（ｊ））、Ｒｂ（αｂ（ｉ），βｂ（ｉ），ｄｂ（ｊ））、またはＲｃ（αｃ（ｉ），βｃ（ｉ），ｄｃ（ｊ））が検出されなかった場合に（ステップＳ３０３でＮＯ）、処理がステップＳ３０２に戻る。
【０１３３】
図１０に示すように、雨雲５１０ａが検出された場合には、ステップＳ３０４において、雨雲検出部２３は、ステップＳ３０３において降雨強度Ｒａ、ＲｂまたはＲｃが所定値以上となった位置における動径方向の速度Ｖａ、動径方向の速度Ｖｂ、動径方向の速度Ｖｃから得られる雨雲の３次元速度を用いて雨雲の現在の３次元位置を予測する。さらに、雨雲検出部２３は、予測した現在の位置の動径方向の速度Ｖａ、動径方向の速度Ｖｂおよび動径方向の速度Ｖｃから得られる雨雲の３次元速度を用いて雨雲の将来の３次元の位置を予測する。
【０１３４】
雨雲検出部２３は、次に単一偏波ドップラレーダ１ａ、単一偏波ドップラレーダ１ｂ、または単一偏波ドップラレーダ１ｃから信号を受信すると、予測した移動後の位置の近傍において、所定値以上となる降雨強度Ｒａ、ＲｂまたはＲｃとなる位置があるかどうかを判定する。３次元速度を用いることによって、雨雲の水平方向の移動だけでなく、図１０の５１０ｂに示すように、鉛直方向の移動に対しても追尾することができる。
【０１３５】
雨雲検出部２３は、上記のような雨雲の追尾処理、すなわち、３つのレーダ１ａ，１ｂ，１ｃをＣＡＰＰＩ走査させて雨雲の３次元速度を検出し、雨雲の３次元速度を利用して雨雲の位置を予測して、予測した近傍に所定値以上となる降雨強度Ｒａ、ＲｂまたはＲｃとなる位置があるかどうかを探す処理を所定時間繰り返す。
【０１３６】
所定値以上となる降雨強度Ｒａ、ＲｂまたはＲｃとなる位置がある状態、すなわち雨雲が維持されている状態が所定時間継続した場合には（ステップＳ３０５でＹＥＳ）、処理がステップＳ３０６に進み、雨雲が維持されている状態が所定時間継続しなかった場合には（ステップＳ３０５でＮＯ）、処理がステップＳ３０１に戻る。
【０１３７】
ステップＳ３０６において、気象情報処理装置５０のレーダ制御部２２は、二重偏波ドップラレーダ２０の通常電力消費状態への移行を指示する信号をネットワーク通信部２１およびネットワーク９ｄを通じて二重偏波ドップラレーダ２０へ送信する。二重偏波ドップラレーダ２０の電源制御部１８は、ネットワーク通信部１７を通じて通常電力消費状態への移行を指示する信号を受信すると、通常電力消費状態に移行する。
【０１３８】
ステップＳ３０７において、気象情報処理装置５０のレーダ制御部２２は、二重偏波ドップラレーダ２０のアンテナを方位角αｄｌにおいてＲＨＩ走査させる信号をネットワーク通信部２１およびネットワーク９ｄを通じて二重偏波ドップラレーダ２０へ送信する。方位角αｄｌは、ステップＳ３０３で得られた３次元速度を用いて予想される雨雲の移動後の位置に基づいて算出される。
【０１３９】
二重偏波ドップラレーダ２０のアンテナ制御部１３は、ネットワーク通信部１７を通じてアンテナを固定の方位角αｄｌにおいて、ＲＨＩ走査させる信号を受信すると、パラボラアンテナ１２をＲＨＩ走査させる。二重偏波ドップラレーダ２０の受信信号処理部１６は、時刻ｉ＝１〜Ｎについての、パラボラアンテナ１２の固定の方位角αｄｌ、仰角βｄ（ｉ）（βＳ≦βｄ（ｉ）≦βＬ）における、パラボラアンテナ１２からの距離ｄｄ（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ，０＜ｄｄ（ｊ）≦ｒ２）での水平偏波のレーダ反射因子Ｚｄｈ（αｄｌ，βｄ（ｉ），ｄｄ（ｊ））および垂直偏波のレーダ反射因子Ｚｄｖ（αｄｌ，βｄ（ｉ），ｄｄ（ｊ））を表わす信号をネットワーク通信部１７およびネットワーク９ｄを通じて気象情報処理装置５０へ送信する。
【０１４０】
気象情報処理装置５０の雨雲特性検出部２６は、ネットワーク通信部２１を通じて、二重偏波ドップラレーダ２０から水平偏波のレーダ反射因子Ｚｄｈ（αｄｌ，βｄ（ｉ），ｄｄ（ｊ））と垂直偏波のレーダ反射因子Ｚｄｖ（αｄｌ，βｄ（ｉ），ｄｄ（ｊ））と
を表わす信号を受信する。ただし、ｉ＝１〜Ｎ、ｊ＝１〜Ｍである。
【０１４１】
雨雲特性検出部２６は、水平偏波のレーダ反射因子Ｚｄｈ（αｄｌ，βｄ（ｉ），ｄｄ（ｊ））と垂直偏波のレーダ反射因子Ｚｄｖ（αｄｌ，βｄ（ｉ），ｄｄ（ｊ））に基づいて、位置（αｄｌ，βｄ（ｉ），ｄｄ（ｊ））での雨雲を構成する降水粒子の特性および雨雲の鉛直方向の長さを検出する。
【０１４２】
たとえば、雨雲特性検出部２６は、水平偏波のレーダ反射因子Ｚｄｈ、水平偏波のレーダ反射因子Ｚｄｈと垂直偏波のレーダ反射因子Ｚｄｖの差または比、水平偏波のレーダ反射因子Ｚｄｈと垂直偏波のレーダ反射因子Ｚｄｖの相関係数、および水平偏波のレーダ反射因子Ｚｄｈの位相変化と垂直偏波のレーダ反射因子Ｚｄｖの位相変化の差の距離に対する変化率である伝搬位相差変化率に基づいて、位置（αｄｌ，βｄ（ｉ），ｄｄ（ｊ））における降水粒子の特性を判定する。雨雲特性検出部２６は、降水粒子の特性として、たとえば、降水粒子の大きさおよび降水粒子の種類を判定する。雨雲特性検出部２６は、降水粒子の種類として、雨、霰、氷晶および雪片の４種類のうちのいずれであるかを判定する。
【０１４３】
また、雨雲特性検出部２６は、位置（αｄｌ，βｄ（ｉ），ｄｄ（ｊ））の降水粒子の種類が霰、氷晶または雪片の場合に、その位置が氷相であると判定する。
【０１４４】
また、雨雲特性検出部２６は、水平偏波のレーダ反射因子Ｚｃｈ（αｄｌ，βｄ（ｉ），ｄｄ（ｊ））から降雨強度Ｒｄ（αｄｌ，βｄ（ｉ），ｄｄ（ｊ））を算出する。雨雲特性検出部２６は、鉛直方向に連続して、降雨強度Ｒｄ（αｄｌ，βｄ（ｉ），ｄｄ（ｊ））が所定値以上となる領域を雨雲の鉛直方向の存在範囲であると判定し、その鉛直方向の存在範囲の長さを雨雲の鉛直方向の長さであると判定する。
【０１４５】
以降の処理は、第１の実施形態の処理と同様であるので説明を繰り返さない。
以上のように、本実施の形態によれば、３台の単一偏波ドップラレーダを走査させて雨雲の位置を検出し、３台の単一偏波ドップラレーダを走査させて検出した雨雲の３次元速度を検出して雨雲を追尾する。さらに、二重偏波ドップラレーダを走査させて雨雲の特性を検出する。したがって、安価かつ短時間に、雨雲の正確な位置を検出し、かつ雨雲の特性を検出することができる。
【０１４６】
（変形例）
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、たとえば、以下のような変形例も含む。
【０１４７】
（１）第３の実施形態の二重偏波ドップラレーダ
本発明の第３の実施形態では、二重偏波のレーダがドップラレーダとして説明したが、これに限定するものではない。二重偏波のレーダは、速度を検出する機能を持たないレーダであってもよい。
【０１４８】
（２）雨雲の検出
本発明の実施形態では、降雨強度が所定値以上の場合に雨雲が存在すると判断したが、これに限定するものではない。たとえば、降雨強度が所定値以上である連続した塊が存在する場合に、雨雲が存在すると判断することとしてもよい。
【０１４９】
（３）雨雲の選別
本発明の実施形態において、複数の雨雲が検出された場合に、そのうちの降雨強度が最大の雨雲を追尾および特性を検出する雨雲として選別することとしてもよい。
【０１５０】
あるいは、降水粒子の大きさが最大（すなわち、二重偏波ドップラレーダから得られる水平偏波のレーダ反射因子と垂直偏波のレーダ反射因子との比が最大）の雨雲が降水を発生しやすいという特徴を考慮して、雨雲検出部は、複数個の雨雲を検出された場合に、二重偏波ドップラレーダからの信号に基づいて、検出された雨雲を構成する降水粒子の大きさを検出し、検出した大きさに基づいて、降水可能性が最大の雨雲を追尾および特性を検出する雨雲として選別することとしてもよい。
【０１５１】
（４）降水粒子の特性の判定
本発明の実施形態では、水平偏波のレーダ反射因子、垂直偏波のレーダ反射因子、水平偏波のレーダ反射因子と垂直偏波のレーダ反射因子の差または比、水平偏波のレーダ反射因子と垂直偏波のレーダ反射因子の相関係数、および伝搬位相差変化率を用いて、降水粒子の特性を判定したが、これに限定するものではない。これらのうちの一部のみを用いたり、あるいはその他の特徴量を用いて、降水粒子の特性を判定するものとしてもよい。
【０１５２】
また、本発明の実施形態では、降水粒子の特性を判定するために二重偏波レーダを用いたが、これに限定するものではない。たとえば、円偏波レーダを用いて降水粒子の特性を判定することとしてもよい。また、本実施の形態では、降水粒子の特性として、降水粒子の大きさおよび降水粒子の種類を判定したが、これに限定するものではない。たとえば、降水粒子の形状も判定することとしてもよい。
【０１５３】
（５）降水の予測
本発明の実施形態では、降水が発生すると予測した場合には、さらに降水の種類、降水時刻、および降水地点を予測したが、これに限定するものではない。上記のうち一部のみを予測するものとしてもよく、あるいはさらに降水量を予測するものとしてもよい。降水量は、たとえば降雨強度などから予測することができる。
【０１５４】
（６）判定結果および予測結果
本発明の実施形態によって判定された雨雲の位置および降水粒子の特性、および予測された降水発生の有無、降水の種類、降水時刻、降水地点、降水量は、気象情報処理装置と接続され、監視員が視認できる位置に設置された表示装置に表示するものとしてもよい。また、予測結果は、河川の氾濫や土砂崩れなどの予測のために、防災情報システムへ送信するものとしてもよい。
【０１５５】
（７）二重偏波ドップラレーダ
本発明の第１の実施形態では、１つの二重偏波ドップラレーダと、２つの単一偏波ドップラレーダを設けたが、これに限定するものではない。３つの二重偏波ドップラレーダを設けるものとしてもよい。
【０１５６】
（８）気象情報処理装置の位置
本発明の実施形態では、気象情報処理装置は、二重偏波ドップラレーダまたは二重偏波ドップラレーダとネットワークを通じて接続されるものとしたが、これに限定するものではない。気象情報処理装置が、二重偏波ドップラレーダまたは二重偏波ドップラレーダと一体化されているものとしてもよい。
【０１５７】
（９）レーダの受信信号処理部
本発明の実施形態では、各レーダ内の受信信号処理が、受信信号からレーダ反射因子および動径方向の速度を生成したが、これに限定するものではない。たとえば、気象情報処理装置側で受信信号からレーダ反射因子および動径方向の速度を算出することとしてもよい。
【０１５８】
（１０）３次元速度の利用
本発明の実施形態で得られた３次元速度は、たとえば以下のようにして、降水予測に用いることができる。隣接する複数の領域で３次元速度の向きが一致している場合には、それらの複数の領域で構成される雨雲が将来さらに発達する可能性が高いと予測し、隣接する複数の領域で３次元速度の向きが異なる場合には、それらの複数の領域で構成される雨雲が将来消失する可能性が高いと予測することとしてもよい。
【０１５９】
（１１）雨雲検出時のレーダの制御
本発明の第１の実施形態では、雨雲のサーチ時には、二重偏波ドップラレーダが低消費電力状態に設定され、２台の単一偏波ドップラレーダのアンテナをＣＡＰＰＩ走査させることにしたが、これに限定するものではない。１台の二重偏波ドップラレーダと２台の単一偏波ドップラレーダのアンテナをＣＡＰＰＩ走査させて、雨雲をサーチすることとしてもよい。
【０１６０】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１６１】
１ａ，１ｂ，１ｃ  単一偏波ドップラレーダ、２  平面アンテナ、３，１３  アンテナ制御部、４，１４  送受切替器、５，１５  送信部、６，１６  受信信号処理部、８，１８  電源制御部、９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ  ネットワーク、１２  パラボラアンテナ、２０  二重偏波ドップラレーダ、５０  気象情報処理装置、７，１７，２１  ネットワーク通信部、２２  レーダ制御部、２３  雨雲検出部、２６  雨雲特性検出部、２７  降水予測部，５１０ａ，５１０ｂ，５１０ｃ  雨雲。
【図１】
2015005020.tif 000003
【図２】
2015005020.tif 000004
【図３】
2015005020.tif 000005
【図４】
2015005020.tif 000006
【図５】
2015005020.tif 000007
【図６】
2015005020.tif 000008
【図７】
2015005020.tif 000009
【図８】
2015005020.tif 000010
【図９】
2015005020.tif 000011
【図１０】
2015005020.tif 000012
【図１１】
2015005020.tif 000013
【図１２】
2015005020.tif 000014
【図１３】
2015005020.tif 000015
【図１４】
2015005020.tif 000016
【国際調査報告】
2015005020.tif 000017
2015005020.tif 000018
2015005020.tif 000019
2015005020.tif 000020