〔解説〕

501（ウィンドプロファイラ，観測業務；

高層気象観測；高層風；WINDAS）

気象庁におけるウィンドプロファイラ観測業務

加藤美 雄＊・阿保敏 広＊＊・小林健二＊
泉

川安志＊・石 原正仁＊＊＊

1．はじめにkmである．

気象庁は全国にウィンドプロファイラを展開し，1959年に運用が始まった気象庁の数値予報モデルは2001年4月から高層風の定常観測を開始した．この観数々の変遷を経た後，2001年には水平格子間隔10km，

測網は「局地的気象監視システム」：略称ウィンダス

鉛直40層のメソ数値予報モデル（MSM）までに発展しWINDAS（WindProfilerNetworkandDataAcqui−

た（数値予報課，2000）．こうした数値予報モデルを効

sitionSystem）と名付けられ，当初25台のウィンドプ

果的に運用するには，空間・時間分解能の高い高層観

ロファイラによって運用を開始し，2003年3〜6月には31台に増強された．ここではWINDASの設置目的，

測データが必要となっている．しかし，ラジオゾンデ

システム構成，観測データの性質や品質管理，さらに気象観測，気象レーダー，気象衛星，民問航空機など

観測データを利用する上での注意点などを解説する．

による既存の観測データを数値予報モデルに取り入れ

観測点を増やすことは容易ではない．このため，地上る努力を続けてきたが，MSMの運用を開始するにあ

2．導入の目的と設置までたって新しい高層気象観測網の整備を検討することと気象庁は中期的重要課題のひとつに「局地的豪雨等

なったのメソ気象現象の的確な予報」を掲げている（気象庁，気象庁はMSMの試験運用の開始と前後して，既存

2000）．このため，局地的豪雨・豪雪をもたらす水平スの観測網に加えてどのような観測システムを新たに採ケールが数十kmから数百km，寿命が数時間のメソ用すべきかの検討に入った（数値予報課，1998）．また，

スケール現象が，いつ，どこで，どの程度の強さで発気象研究所の400MHzウィンドプロファイラ（気象衛星・観測システム研究部，1995）を使用して，ウィン

生するかをより的確に予測し，精度の高い防災情報を発表することを目指して，数値予報モデルの改良ととドプロファイラの観測データを現業で利用することをもに観測網の充実を図っている．

想定した業務実験を行った（高層気象台・観測部・予

世界各国では，世界気象機構（WMO）が定めた世界
気象監視計画（WWW）の全球観測システム（GOS）

報部，1998）．さらに，各種の新しい観測システムのデーとして，ラジオゾンデによる高層気象観測を行ってお湿潤大気の流れの動向を常時監視することができる

タが数値予報に与える効果を調査し，豪雨をもたらす

り，その数は全世界で約900地点にのぼる．気象庁では，

ウィンドプロファイラを観測網として整備する計画が国内18地点と4隻の海洋気象観測船でラジオゾンデ観立てられた（気象庁，1999）．こうした準備をもとにし測を行っている．遠隔地である父島と南鳥島を除くと，て，2000年には必要な予算が成立し，翌2001年4月に国内における高層観測の地点間距離は平均で約350

WINDASが完成した（石原，2001）．

＊気象庁観測部観測課高層気象観測室．
＊＊同部管理課南極観測事務室．

◎2003

日本気象学会

2003年12月

3．ウィンドプロファイラ
電波を利用して上空の風の鉛直分布を測定するウィ＊＊＊観測課．

一2003年9月10日受領一

ンドプロファイラ（windprofiler）とは，上空の風一2003年11月10日受理一（wind）のプロファイル（profile：横顔，輪郭，側面図）

を測定する機器を意味している．ウィンドプロファイ

3気象庁におけるウィンドプロファイラ観測業務

892

ヒヤ

ラはドップラーレーダーの一種であるが，ドップラー

ヨ

レ

ダ

気象レーダーが雨滴や雪片などの降水粒子を媒体として風を測定するのに対し，ウィンドプロファイラは降水の有無によらず風を測定できるという大きな特徴を有している．

ウィンドプロファイラは成層圏・中間圏などの超高層大気を対象に風や乱流などを測定する「大気レーダー」（Woodman

and1300MHz帯ウィンドフ。ロファイラ

Guillen，1974）に由来してい

対
圏

・流

る．京都大学宙空電波科学研究センターのMUレー
ダーは，代表的な大気レーダーである（深尾1989）．

こうしたレーダーは対流圏も観測領域とすることから

気象関係者の注目するところとなり，主に対流圏の風を測定する大気レーダーを「ウィンドプロファイラ」（波長：10m）（波長：lm）（波長＝10cm）

第1図周波数別に見た大気レーダーとウィンド
プロファイラの観測高度の比較と呼ぶようになった．1990年代に入ると気象業務での利用が検討されるようになり，米国海洋大気庁

L3GHz帯ウィンドプロファイラの観測は，対流圏中（NOAA）は1990年初頭に30数台のウィンドプロファ層〜下層に限定される（Hashiguchi，6！α1．，1995）．た

イラを米国中西部に展開した．（NFOAA，1994；迫田，だし，長い波長を使うと大型のアンテナや多くの電力

1997）．ヨーロッパ諸国でも各国のウィンドプロファイを必要とすることから，建設や運営にコストがかかる．

ラのデータを統合して予報業務に利用する実験が進行

400MHz帯ウィンドプロファイラは対流圏のほぼ全中である（EC，2001）．

層を観測領域とし気象観測には最適であるが，国内でウィンドプロファイラは，空気の屈折率のゆらぎ（空は同一周波数帯に既存の無線局が存在することを考慮

間変動）によって生じる電波の散乱を受信することにすると，この周波数帯のウィンドプロファイラを各地

よって，上空の風を測定する．大気中に電波の波長のに設置することは困難である．こうした諸条件を考慮

1／2の空間スケールをもつ乱流が存在しそれによっするとともに，技術の進歩により1．3GHz帯ウィンドて屈折率のゆらぎが生じると，ブラッグ散乱によりごプロファイラでも条件が良いときには対流圏中層まで

く微弱ではあるが電波が戻ってくる（加藤ほか，1982）．

の観測が可能となったことから（橋口，1999），気象庁

サイズの小さい乱流は対流圏下層には豊富に存在するは1．3GHz帯ウィンドプロファイラを採用することが，高度が増すに連れて急激に減少する．したがって，を決めた．

高い高度の風を観測するためには，波長の長い電波をウィンドプロファイラによって高層風を観測するこ使う必要がある．また，空気屈折率の鉛直勾配が大きとの長所は，高い時間分解能で観測が可能であること，

いほど電波は多く散乱される．空気屈折率は気温・気

自動観測が可能であること，飛揚地点真上の高層風が圧・水蒸気量の関数であるが，対流圏では空気屈折率測定できること（ラジオゾンデの場合，風に乗ってラの鉛直勾配はほぼ水蒸気量の鉛直勾配によって決定さ

ジオゾンデが流されるから，必ずしも観測点真上の観れる（Tsuda6地1．，2001）．水蒸気の鉛直勾配は一般測をしているとはいえない．）などである．一方，短所に対流圏下層で大きく上層では小さい．これらのこと

としては，大気の成層状態などによって観測到達高度

から，波長の短い電波ほど上層の風の測定は難しくなが変動すること，大気や降水粒子以外の物体によってる．

散乱された電波により誤データが発生し，それらを品

大気レーダー及びウィンドプロファイラは50MHz
帯（46−68MHz），400MHz帯（440−450，470−494MHz），L3GHz帯（1270−1295，1300−1375MHz，ただし北米ではさらに904−928MHz）の3つの周波数帯

質管理によって取り除くためにデータの一部が欠落することがあること，さらに品質管理で除去されずに残った誤データが正常データとして出力されることがあることなどがあげられる．

を使用することが国際的に決められている．第1図のように波長の長い50MHz帯大気レーダーでは観測領

4．測風の原理

域は対流圏から中問圏・熱圏に及ぶが，波長の短い

大気中の乱流は風によって移流する．

4

このときドッ天気

50．12．

気象庁におけるウィンドプロファイラ観測業務

893

プラー効果によって生じる送信と受信の周波数差を測定すれば，乱流を流している風を推定することができる．なお，50MHz大気レーダーなどでは，この方式とは異なり，散乱信号が地上付近に作る干渉パターンの空間的な相関から風を測定する方式（spacedantema
drift法）を使用することもある（R6ttger

andVincent，

1978）．

第2図のように，WINDASのウィンドプロファィ
ラでは地面近くに水平に設置したアンテナから，天頂及び天頂から10度傾けた東西南北4方向にビームを順次発射し，各高度で散乱され戻ってきた電波を同じアンテナで受信し，電波の強さと周波数の偏移（ドップラー周波数）を測定する．

第2図 ウィンドプロファイラによる高層風測定の概念図．

電波の波長をλとするとき，乱流の移動速度

Vとドップラー周波数∫との問には，y二一亙／2の関係が（1）式右辺の〜〃cosθは，％sinθ，∂sinθと同じオーダーある．ただし，このyは風ベクトルのビーム方向（視となることが多い．またゼロm／s付近の値を示す卿

線方向）の成分（風ベクトルをビーム方向に投影したは，特に大気下層では地形エコーの影響を受け誤差をときのベクトルの成分）である．東西南北，鉛直の5ともなうことがある．5ビーム法を使えば方向のビームから得られる5つのドップラー速度をそ％，∂に反映させずに済む．一般的に3ビーム法は5

れぞれ玲，『Vw，恥，脇，珍，散乱体の移動ベクトビーム法にくらべ風の測定精度が低いことが多い．

の誤差を

ルの東西・南北・鉛直の各成分をそれぞれ麗，∂，3〃とこのようにして求めた％，∂，〜〃のうち側は，電波し，4つのビームは天頂からθの角だけ傾いているとの散乱体が大気であるときには大気の鉛直速度（上昇き，（1）の各式が成り立つ．

流・下降流の大きさ）である．1．3GHzの電波は大気玲二側COSθ十％sinθ

より降水粒子によってより多く散乱されるから，上空

yw二z〃cosθ一z6sinθ

に降水があるときには卿は降水粒子の鉛直速度，すな

脇＝z〃COSθ十∂sinθ

（1）％二卿COSθ一∂sinθ

玲＝ω繋籔籔獲難灘灘灘灘叢i羅灘難繋＿聾一 Vw
2sinθ

麗一

＿脇一恥

∂一

（2）

2sinθ

側二『砺

このとき，（2）の3つ式から％，∂，〜〃を求める方式

を5ビーム法と称し，WINDASでは通常この方式を用いている．また，何らかの原因で5つのうちのひとつ，例えば玲が測定できなかった場合には，（1）式のyw，『玲（又は恥），珍の式から麗，か，ωを求める3ビーム法を使用する．

2003年12月

第3図WINDASのシステム構成と観測データの流れの概要．

5

894

気象庁におけるウィンドプロファイラ観測業務

第1表WINDASの観測局（ウィンドプロファイラ）設置地点の一覧．

わちその終端落下速度と大気の鉛直速度の和であるこ

地点番号

観

測

住

局

所

緯度

経度

標高（m）

運用開始

とに注意する必要がある．
47406

留萌

北海道留萌市43．95

141．6323

2001．447417

帯広

北海道帯広市42．92

143．21

38

2001．447423

室蘭

北海道室蘭市42．32

140．97

3

2001．4

第3図に示すように，

47585

宮古

岩手県宮古市39．65

141．9643

2001．4

WINDASは全国31地点の

47587

酒田

山形県酒田市38．91

139．84

3

2001．4「観測局」と，東京の気象庁

47612

高田

新潟県上越市37．11

138．25

13

2001．4

ビル内の「中央監視局」か

47616

福井

福井県福井市36．06

136．22

9

2001．447626

熊谷

埼玉県熊谷市36．15

139．3830

2001．447629

水戸

茨城県水戸市36．38

140．47

29

2001．447636

名古屋

愛知県名古屋市

35．17

136．96

51

2001．4

第1表は31の観測局の所

47640

河ロ湖

山梨県南都留郡河ロ湖町

35．5

138．76860

2001．4

在地である．各観測局は中

47656

静岡

静岡県静岡市

34．98

138．4

14

2001．4

央監視局からの遠隔制御に

47663

尾鷲

三重県尾鷲市34．07

136．1915

2001．4より自動運転されている．

47674

勝浦

千葉県勝浦市

35．15

14α31

12

2001．4

観測局は，降雨災害が多発

47678

八丈島

東京都八丈島八丈町

33．12

139．78152

2003．647746

鳥取

鳥取県鳥取市

35．53

134．2

6

2003．3浜田島根県浜田市34．9

132．0720

2001．4和歌山県日高郡美浜町

33．89

135．13

3

2003．65．観測システムの概要

5．1システム構成

ら構成され，両者は気象庁の専用回線網L−ADESS
または公衆デジタル回線で結ばれている．

する地域，人口の集中度が高い地域，暖湿流の動向を監視しやすい太平洋沿岸などにやや重みをつけ，さら

47755
47795

和歌山／
美浜（みはま）に急峻な山の近くや谷間な

47800

厳原

長崎県下県郡厳原町

34．15

129．22130

2001．4

どはできるだけ避けるよう

47805

平戸

長崎県平戸市33．36

129．55

58

2001．4配置されている．25局は気

47815

大分

大分県大分市33．24

131．62

5

2001．4

象官署構内に，6局は国・

47819

熊本

熊本県熊本市32．81

130．71

38

2001．447822

延岡

宮崎県延岡市32．58

131．66

19

2001．4屋久島

鹿児島県熊毛郡上屋久町

30．38

130．6636

2001．4鹿児島県日置郡市来町

31．71

130．32

25

2003．334．32

134．05

9

2001．4

3

2001．4

県・町の敷地に設置されている．北海道から九州までの4島における高層風の観測地点間隔は，ラジオゾン

47836
47848

鹿児島／
市来（いちき）47891

高松

香川県高松市

観測網では平均112km，ま

47893

高知

高知県高知市33．57

133．55

たWINDASのみでは133

47898

清水

高知県土佐清水市

32．72

133．01

31

2001．4kmである．各観測局は10

47909

名瀬

鹿児島県名瀬市

28．38

129．5

3

2003．3

47912

与那国島

沖縄県八重山郡与那国町

24．47

123．0130

2001．4

47945

南大東島

沖縄県島尻郡南大東村

25．83

131．23

16

2003．3デとWINDASを合わせた

分ごとに高層風を測定し，それらを1時間毎に中央監視局に送ってくる．高度方向の分解能は通常300mである．このように，WIN−DASの登場によって，ラジオゾンデ観測では得られなかった高い時間・空間分解能をもつ高層風データが提供されることとなった．

6

5．2

機器の構成

第2表はWINDASの主要諸元である．第4図は31のウィンドプロファイラの配置を，第5図にはWIN．
DASの機器構成を示す．第6図は観測局，中央監視局
天気50．12．

895

気象庁におけるウィンドプロファイラ観測業務

及び空中線（アンテナ）の第2表WINDASの主要諸元．

外観である．

（1）観測局の機器

ウィンドプロファイラの空中線（アンテナ）は，レーダーなどの放物面アンテナとは異なり，24本の半波長アンテナ素子を1列として，それを24列並べたアクティブフェーズドアレイア

ンテナ2組から構成される．各列の24本の素子には電力を同位相で供給し，列方向に位相を少しずつ遅ら

素

要

諸

元

システム全体観測局（ウィンドプロファイラ）数

25局（20q年4月）、6局（2003年6月〉
気象庁本庁3階観測部現業室
10分
1時間（10分値×6回）
1時間（10分値×6回）

中央監視局
観測局における観測時間間隔
観測局からの観測値の出力簡隔
中央監視局からの観測値の出力間隔
観測最低高度
各ビームの観測分解能
高層風算出高度分解能
観測到達高度
観測値の要素観測値の出力形式

400m（標準観測モード、以下同様〉
30（㎞

291m
5、5km（25局の年平均値）

風の東西成分・南北成分・鉛直速度・信号／雑音比・品質管理情報
BurR（二進形式汎用気象通報式〉

ウィンドプロファイラ本体
送悩周波数、送信電力、占有周波数帯域幅
給57．5洲z、1、8kW、1㎝Hz以下
アンテナ開口面積、ビーム幅、アンテナ利得 4m×4m 、 4、1。 、 33dB
サイドローブレベル−40dB以下、ただし屋久島のみ一60dB（仰角0〜10。における最大値）
パルス幅（対応する高度分解能）
0、67、1．33、2、00、4．00μs（100、200、300、600m）
パルス圧縮
廓、4、8bit（標準8bit）
5、 10、 15、 20kHz
パルス繰り返し周波数

5方向のドップラー速度測定

で分ごとせて供給すると，各素子から発射された電波は合成されてひとっのビームとなり，そのビームは列方向に傾く．このアンテナは，この周波数帯のウィンドプロ

鋤

気象庁の高層気象観測網
ラジオゾンデ
：18地点

稚内

㌔

▼ウィンドプロファイラ931地点

〆

留萌

りぴ

ファイラとしては最大級の4m×4mの開口面積を持σ

ち，高い送信及び受信利得

ノ

ノ．
▼

リソ

広

根室

室

秋曜．．

を得ている．アンテナの周
酒畝

囲は，地形からの反射波（地輪魂形エコー）を遮断するため

台晦・蕉懸艶…・のクラッタフェンス（金属柵）が取り囲んでいる．そ0 ヲ
市来の外側には，高周波増幅器などが収容されているモジュール収容架が置かれている．豪雪地域の観測局で1ドームの中にアンテナ・ク

ル収容架が収納されている．

アンテナに隣接する観測

節洲

卿

八丈島

児島

屋久認

㍗

名瀬夕▼

は，直径7mの半球状のレ
ラッタフェンス・モジュー

延高清水

げら

那覇（沖縄）ぎ▼b
与那国島囎石垣島

轍

馨▼
南大東島

父島

南鳥島麟

第4図 気象庁の高層気象観測網．31のウィンドプロファイラ設置地点と18のラジオゾンデ観測地点を示す．

局舎の中には，送受信装置（送信部，受信部，信号処理部）とデータ処理部が収納されている．データ処理部

都大学宙空電波科学研究センターと三菱電機（株）がは，観測データを生成し中央監視局へ送信するための開発した下部対流圏Lバンドレーダ（橋口ほか，1999）

パソコンであり，同時に観測局の各機器の制御と監視を基礎として設計されている．

を行っている．アンテナからデータ処理部までは，京2003年12月7896

気象庁におけるウィンドプロファイラ観測業務

観測局（2）中央監視局

中央監視局

中央監視局は気象庁ビル
3階の観測部現業室に設置されており，計算機と通信機器類から構成されている．中央監視局の役目は，観測局からデータを集め，集まったデータを品質管理
し，観測データを気象庁の中央計算機システムである

気象資料総合処理システム（COSMETS）へ送ることである．この中央監視局には，システムの運用と観測

第5図WINDASの機器構成図．

データを監視するために観測当番者が常駐している．

5．3信号とデータの流

（a）

（b）

れ
懸
鑛嚢

第7図はWINDASにお叢ける信号とデータの流れである．電波は問欠的なパルスとして発射される．

WINDASのウインドプロ
ファイラは2．0μ秒のパル

スを1秒問に1万回の頻度で約0．4秒ずつ5方向に発
これを1分間に28回 （C）

（d）

射し，

繰り返す．パルスが発射されていない100μ秒の間に上空で散乱され戻ってきた電波を受信し，送信時刻と受信時刻の時間差から測定高度を決める．

WINDASのウィンドプ
ロファイラでは，2値符号位相変調方式（加藤ほか，

1982）による8ビットのパ

第6図 WINDASの観測局の外観（a）標準タイプ，（b）レドームタイプ，（c）
中央監視局，（d）レドーム内の納められた空中線（アンテナ）．

ルス圧縮によって送信電力の増大を図っている．送信部は本来の長さの8倍の長さのパルスを作り送信する（パルスデコーディング）．これによって，長さ4800

る．このとき，パルスを時間的に8つのセクターに分mのパルスを発射して8倍の電力を得ながら，600m

割し，各セクターの位相を決められた量だけシフトさのパルス長に対応する300mの距離分解能を得ることせる（パルスコーディング）．受信部では，受信信号にができる．

対してシフトした位相量を補正しながら移動平均をと8

受信部ではパルスデコーディングが終了した信号に
天気

50．12．

897

気象庁におけるウィンドプロファイラ観測業務

麗卿讐鵬学鱈臨謹翻 蟷 灘轟磁購謹鯉叢

霜髪膿灘聯騰騨
信号処理部では，信号対雑，

雑音レベル算出業

鞍グランドクラッタ除去

嘉

1

i難き繍

コヒーレン膿分嚢

め位相情報を保存しながら

フー礎変換（ドップラー速度・SIN比・132の位相差信号を積分する

（FFT）
潅

音比（S／N比）を高めるた

1

鞍叢
毒
擢

折り返し補正彗

10分平均値作成2

無箏

鉛直シア・一ヂエック

嚥睡撒
…
…

霊次曲面近似

妻

蒲エック

陛，

風の場の均質姓
チエック1（風3成分に対して）

韮

響

灘

風の3成分算出1

ス邸外ル幅算出）

インコヒーレント積分

位相差信号をFFT（高速糠蝶懸擁スペクトル幅チェック

ガウス分布フィッティンゲ

渡り鳥エコー除去1（コヒーレント積分）．次に，1
饗

室繊灘

受信強度釜ヱ愛ク

奪フーリエ変換）によって時

1

人機よる監視き轟騨

間・周波数変換してドップ
ラースペクトルを求める．

その後28組のドップラー

第7図

スペクトルを積算してスペ

WINDASにおける信号とデータの流れ．12003年2月から実施．2コンセ
ンサスアベレージ法．

クトル曲線を平滑化する（インコヒーレント積分）．
一アータ処理部ではスペクトル曲線をガウス分布で近鳥によるエコーの判別に効果がある．風の場の均質性

似し，スペクトルのピーク（ドップラー速度），スペク

チェックは，5つのビームが同質の観測対象の中にな

トル幅，受信強度（S／N比）を1分値として求める．

いとき（例えば大気と降水雲）に起きる誤観測を判定

ドップラー速度の1分値に5．4節で解説する品質管理することに効果がある．鉛直シヤーチェックと2次曲を施しながら平均し，最大で高度9kmまでの各高度における風ベクトルを300mごとに計算し，10分値を面近似チェック（Sakota，1997）は，データの時間方作成する．なお，600mのパルス幅から達成できる最低

質管理においてデータの良・不良を判定する「しきい観測高度は原理的には300mであるが，WINDASで値」は経験的に決めることが多い．このため，特には信号処理の制約から400mとなっている．

WINDASが運用を開始した2001年度には，様々な条

各観測局は1時間に6回得られる10分値を正時ごとに中央監視局に送っている．中央監視局では，10分値

件下でしきい値を調整する作業が行われ，最適な値が向と高度方向の連続性を前提としている．これらの品決定された．また，9節で述べるようにいわゆる「渡に品質管理を施し，6回分の10分値を集めて通報デー

り鳥エコー」による誤観測への対策として，最近になっタとし，これを毎正時20分後までにCOSMETSに出て新たに組み込まれた品質管理処理もある（小林ほか，

力している．

2003）．

5．4信号とデータの品質管理

品質管理はデータの良・不良を判定するものである

ウィンドプロファイラが降水を含まない大気から受が，真値がわかっているわけではないので，良と判定

け取る信号（大気エコー）はごく微弱であり，パルス

したデータが100％真であるとは限らず，また逆の場合

圧縮やコヒーレント積分などの特有の処理を施すことも起こり得る．WINDASでは，中央監視局で行われてによってはじめて信号として認められる．一般にウィいる品質管理においては，不良と判定したときデータ

ンドプロファイラでは，地形からのエコーや機器内部を削除することをせず，データの中の品質管理情報にからのノイズ，さらに鳥や昆虫の大群の移動にともな「正常・疑問・欠測」というフラグを付加することにようエコーによって誤った風を計算することがある．こり，データの質を利用者に通知している．

のため，WINDASの運用においてはデータの品質管

5．5観測データの利用理が重要な作業のひとつとなっている．

WINDASの観測データは中央監視局からCOS−

第3表はWINDASにおける信号処理とデータの品

METSに送られ，数値予報業務に使用されるととも

質管理の一覧である．このうちスペクトル幅チェックに，各気象官署に配信され，実況監視や解析に利用さは大気エコーと降水エコーの判別や大気エコーと渡りれている．また，気象庁外の国内ユーザーへは他の気

2003年12月

9898

気象庁におけるウィンドプロファイラ観測業務
第3表㎜NDASにおける信号処理とデータ品質管理の一覧

処理部位

信号処理・データ品質管理

観 測 局
信号処理部

コヒーレント積分

32組の複素位相差信号を平均化

位相差信号のS／N比の

する。

改善

フーリエ変換

128の複素位相差信号からFFTに
よってドップラースペクトルを

時間空間から周波数（速度）空間への変換

処理の概要

効

果

求める。

渡り鳥エコー除去

受信強度が特に大きいドップラ

渡り鳥エコーの除去

一スペクトルを除去する。

28組のドップラースペクトルの

インコヒーレント積分

スペクトルの平滑平均化する。

観 測 局
データ処理部

地形エコー除去

ドップラースペクトルにおける
速度ゼロ付近のスペクトル成分

ガウス分布フィツティング

スペクトルをガウス分布で近似

S／N比の小さい信号からさせ、ドップラー速度とスペクト

でもドップラー速度と地形エコーの除去を除去し、間隙を直線補完する。

ル幅を求める。

折り返し補正ドップラー速度がスペクトル幅が求まる。

送信周波数・

パルス繰返し周波数／4

強風による誤観測の防を超え 止たときに発生する折返しを、ドッ

プラー速度の下層から上方への連続性を仮定することにより、補正する。

受信強度チェック

受信強度（S／N比）がしきい値より小さいとき、ドップラー速度をノイズによる誤観測の防止

無効とする。

スペクトル幅チェック

スペクトル幅がしきい値より大種々のノイズによる誤きいとき、ドップラー速度を無効

観測を防ぐ。

とする。

風の3成分算出

5方向または3方向のドップラ一速度から、水平風と鉛直流を計算する。

風の場の均質性チェック

鉛直のみ、東西の組、南北の組か5つのビームで囲まれら得られる3つの鉛直流の相互る領域の風の分布、あるの偏差を調べ、偏差が大きいとき
ドップラー速度を無効とする。

いは降水の分布が付近いっであるとき生じる誤計算を防ぐ。

コンセンサスアベレージ

10個の1分値の平均値から大きな偏差を示す1分値を取り除き10分平均値を求める。

中央監視局

二次曲面チェック

時間・高度空間における風の東西
成分値（または南北成分値）を二次曲面で近似し、この曲面からの

時間方向・高度方向に連続性が低い観測値を除去する。

偏差が大きい観測値を無効とする。

鉛直シヤーチェック

風速の鉛直シヤーがしきい値を超える観測値を無効とする。

非現実的な鉛直シヤーを生じさせる誤観測値を除去する。

象情報と同様に，気象業務支援センターを通じてオン

2002年の台風6号は，7月11日に房総半島を北東に縦ラインで提供されている．さらに観測データはWMO
加盟諸国が運用するGTS回線にオンラインで通報さ断して銚子付近から太平洋上に進んだ．同日3時のれている．また2002年4月からの観測データは，「気象の眼と思われる直径約200kmの環状のエコーの内側

レーダー・アメダス解析雨量図で見ると，水戸は台風

庁月報」及び「高層気象観測年報」のCD−ROMに収録に位置している．このとき水戸のウィンドプロファイ

され，気象庁の非即時情報のひとつとして一般に公開

ラが観測した高層風の時問高度断面図には，同日1時されている．

と5時の高度1〜3kmには台風の眼の壁雲と思われる
S／N比の大きい領域と30〜35m／sに達する強風域が現れている．また，3時を中心として下層から中層ま第8図は，上記CD−ROM付属の表示ソフトを使ってWINDASの観測データを表示させた例である．
10

天気50．12．

気象庁におけるウィンドプロファイラ観測業務

で弱風域が広がり，このと（a）きウィンドプロファイラが

ヤ！

示している．この例では，ウィンドプロファイラがその時問分解能の高さを生かして台風の中心付近の風の場をよく捉えている．

（b）
／ノ

イかノ

〆

／

1デ

台風の眼の中にあることを

ノ

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v、…守〈ジ》

〆

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ノ
＿、ぐ

1

l

l

〉

1！
ぐ！ q

これまでの研究や業務で｛の実績により，ウィンドプ
ロファイラが高い精度で高層風を測定することは知られているが（牧野・平，1995），WINDASの観測
データは防災上重要な情報

｝

．ノ

禽

嚇

ll

日0時

黛

／

6．観測精度の評価

ノ

擁繍締

蝋羅藤

縁，ノ＄麺
又鋼

1

・母

…時

θ

駄 ．轟

（c）
水、戸

（47s29）
20の2年

07矧聡

として使用されることか
ら，3つの手段によりその観測精度を確認した．

承単風

旛ん，勲

（1）ラジオゾンデ内挿値との比較

国内のラジオゾンデ観測
点の観測値を各ウィンドプ

ロファイラ観測点へ内挿し，それらをウィンドプロ

ファイラ値と比較した．

2001年6月12日〜2002年1月31日の観測データを使用
した．ウィンドプロファイ

ラによる風とラジオゾンデ

灘羅難灘灘麟顯鱗韓灘轟灘灘鰭鞭難萎灘纂難難購羅萎麟灘鱗籔羅羅き雛灘欝羅翻舞難灘鑛難灘羅雛羅灘欝羅羅響難鑛麟購螺難鞍鑛欝難灘蒙i騒繋．1．．、，．．．．．

内挿風との風速差の25地点

第8図

平均値は，いずれの高度においても0．0〜0．6m／sec

2002年7月11日に台風6号が通過した際の観測データ．（a）台風の経路，（b）同日03時のレーダーアメダス合成図．（c）水戸のウィンドプロファイ
ラが測定した風とS／N比の時問高度断面図．

の範囲にあった．これは，両観測値の間に系統的な偏り（バイアス）がないこと（2）近接するラジオゾンデとの比較を示している．一方，風速値の偏差を示す各高度の平水戸のウィンドプロファイラの観測値と高層気象台

均二乗偏差平方根（RMSE）は，3．4m／sから4．1m／（つくば市）のラジオゾンデの観測値を比較した．水戸sの範囲にあった．このRMSE値にはラジオゾンデとのウィンドプロファイラは高層気象台の北東47kmに位置している．第9図によると，2001年7月におけるウィンドプロファイラの観測点が異なることによる偏差も含まれていることを考慮すると，ウィンドプロ

ウィンドプロファイラとラジオゾンデの観測値の偏差

ファイラ側のランダム誤差は上記のRMSE値よりさの平均値は，風の東西成分で0．4m／s，南北成分で1．O

らに小さいと考えてよいだろう．

m／sであり，標準偏差は東西成分，南北成分ともに2m／s以下ある．これによって両者の問には高い相関が2003年12月

11気象庁におけるウィンドプロファイラ観測業務

900あることがわかった．

東西成分の比較（a）（3）数値予報値との比較
気象庁数値予報課はウィンドプロファイラ観測値の精度を評価するため，各
ウィンドプロファイラ地点

一20

観測値と領域スペクトルモ

0

10

20

30

E

曄
魚
怪

暉10

20

魚
慣

10

4ロ
磁

貧

1推定値）との問の風の東

0

1トー10

λ

、

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、
ヤ

一10

歯・

㌻〉し

㌻〉

1『、

1「、

一20

西成分に関する偏差（D値）を求め，同様に国内のラジオゾンデの観測値と予報値とのD値も求め，両者を比

0

戚
塵
恒

1ト

デル（RSM）の予報値（第R2＝0．8847

き

e
磁
戚
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炬

y−0、9505x＋00583

E

30

20

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の

＼

0

一10

一20

40

40

4皿

でのウィンドプロファイラ

一10

南北成分の比較（b）

一20
ウィンけロファイラ（水戸）の成分風x（m／s）

ウィンドプロファイラ（水戸）の成分風x（m／s）

第9図 水戸ウィンドプロファイラと高層気象台のラジオゾンデによる風向と風速の散布図．2001年7月1日〜31日．（a）風の東西成分，（b）風の南北
成分．

較した（数値予報課，2001）．

期問は2001年6月上旬と7月上旬である．D値を用いて観測値の精度を統計的に評価することは，数値予報

オゾンデとのD値は，単純平均で示される系統的な偏差（バイアス），及びRMSEで表されるランダム偏差

令600
し
ε700
出
醸800

φ
P

一一，一w

鋤

噂

9

＋》鴨6月）
一◇一㎎6月）＋WPR（7月）
一〇一TMP（7月）

1000

0

ともにほぼ同等の値を示している．これはウィンドプ

ロファイラの観測値がラジオゾンデの観測値と同程度

9亀

ρ

真

一重

の精度を有していることを示す結果である．

、
血

口魯

分布を見ると，ウィンドプロファイラとのD値とラジ

RM E

BIA
o暫

の業務で日常的に行われている．第10図に示すD値の

伽
鋤

第10図

1

2

差（肉ゾs）

3

4

5

ウィンドプロファイラ観測値と気象庁領域数値予報モデルの第1推定値（予報値）との問の風の東西成分に関する偏差（D値）の高度別分布（数値予報課，2001）．

7．運用実績
WINDASの性能を評価するため，2001及び2002年
度に観測到達高度を調査した．

2001年6月上旬及び7月上旬の25地点のウィンドプロファイラについての平均値（WPR）．同じく国内のラジオゾンデ観測値に関するD値（TMP）．

ウィンドプロファイラが大気から受信する電波の強さ（受信強度）は，主に大気中の乱流の強さと水蒸気量の鉛直勾配に依存する（Tsuda6渉α1．，2001）．またて鉛直速度が一2．O

降水があると降水粒子が散乱体となることから，気象在する場合を「降水あり」とした．ただしこの定義にm／s以下のデータが10層以上に存条件の変化に応じてウィンドプロファイラの受信強度

従うと，雪やごく弱い雨の事例は「降水あり」とは判は大きく変動し，観測によってデータが得られる最高

定されない．この調査では，明らかに雨やあられが存

高度（観測到達高度）も大きな変動を示す．観測到達在した場合のみを「降水あり」としたことに注意して高度はウィンドプロファイラの性能を示すひとつの指いただきたい．

標である．

第11図に示す無降水時の月平均観測到達高度を見る

標準の観測モードである高度分解能300mのもとと，7月の6．7kmを最大とし1月の3．8kmを最小とで，季節によって観測到達高度がどのように変化するする正弦曲線のような曲線を描いており，これは大気かを調べた．2002年3月〜2003年4月の観測を無降水による電波の散乱量が対流圏内の水蒸気量と密接な関時・降水時・すべての3つに場合分けして各観測局に係を持つことを示唆している．年問を通じての無降水

おける観測到達高度を集計し，各月の平均値を求めた．

時の観測到達高度は5．5kmであり，これはWINDAS

降水の有無の判別では，降水粒子の終端落下速度をもを整備するにあたって設定した観測到達高度の目標値とに，最下層（400m）から第20層（約6km）においが達成されたことを示している．通常降水粒子からの12

天気50．12．

気象庁におけるウィンドプロファイラ観測業務

902（b）プロファイラデータありの（a）プロファイラデータなしのメソモデルによる3時間予報値（c）レーダーアメダス解析雨量

メソモデルによる3時間予報値

一早＿

『へ、

v謡id＝6！1壁12三一

valid＝5！1912z−5／L915z

0．5

1．0

5．0

10．

20．

30．

2001年6月19日12−15UTC

6／Lg

L5Z

●ラジオゾンデ⑱ウィンドプロ7アイラ

3時間雨量（mm）（d）850hPaの風（プロファイラなし）（e）850hPaの風（プロファイラあり）

1議霧萎
蕊薫饗簾
霧獅験、．

諺鷺）

鞭．卍ラ購

諺舞賜膨

第13図

メソ数値予報モデル（MSM）におけるウィンドプロファイラ観測値のインパクト実験（効果実験）．
（a）はウィンドプロファイラ観測値なしの初期値にもとづき，2001年6月19日12UTCから3時問予報を行ったときの3時問降水量（b）12UTCの6時問前から4D−VARにより，ウィンドプロファイ
ラ観測値のデータ同化を2回行い，その結果得られた初期値を使って予報を行った結果の3時間降水量，（c）は対応する期間のレーダー・アメダス解析雨量の3時間降水量である．（d）と（e）は，それぞれ（a）と（b）に対応する15UTCにおける850hPaの風の予報値。数値予報課（2001）から引用．

する（数値予報課，2001）．2001年6月19日から翌20日

く一致している．一方（a）では，強雨域は実況より100にかけて，西日本に梅雨前線が停滞し活発なメソ降水

kmほど北方にずれた山口，広島，岡山各県の南部に予システムを発達させた．これにともない愛媛県松山市

想されている．こうした相違が生じた原因を調べるた

内では大雨により1名が死亡し，和歌山・奈良両県でめ，（a）と（b）に対応する15UTCの850hPaにおけ

土砂崩れが発生した．この事例においてウィンドプロ

る風ベクトルの予報値を，それぞれ（d）と（e）に示

ファイラ観測値を4D−VARによってMSMに取り込

す．（d）の楕円の中には，瀬戸内海西部の北向き成分

んだ場合と，取り込まなかった場合の数値予報の精度をもつ風ベクトルが予報されている．一方（e）では，を比較した．第13図（a）はウィンドプロファイラ観測

ウィンドプロファイラ観測値を同化したことで，大雨

値を使わずに2001年6月19日12UTCの初期値を作成し，そこからMSMにより3時間予報を行ったときの域周辺の風の北向き成分が抑えられ，これによって大雨を実況とほぼ一致する領域に予想することとなっ3時間積算降水量である．（b）は12UTCの6時問前かた．この事例は，WINDASの観測データが数値予報のら4D−VARによりウィンドプロファイラ観測値の精度向上に大きく貢献していることを示している．

データ同化を2回行って初期値を作成し予報したとき（3）毎時下層風解析値の3時間積算降水量である．（c）はそれらに対応する

ウィンドプロファイラの時間分解能の高さを予報現

レーダー・アメダス解析雨量であり，比較にあたって

場で効果的に利用するため，気象庁では実況監視資料

はこれを実況値とする．

として「毎時下層風解析値」を作成し各気象官署に配まず第13図（b）の4D−VARによる予報では，3時問信している（数値予報課，2001）．毎時下層風解析値は，積算降水量が30mmを超える大雨域が大分，愛媛の両県を中心に予想されており，これは（c）の実況値とよMSMが出力する下層風の予報値をウィンドプロファ

14イラ観測値で修正することにより，風の面的な分布を
天気50．12．

904

気象庁におけるウィンドプロファイラ観測業務

結び，地形エコーを除いたスペクトル曲線としている．

推定される風の場から風向で最大90。，風速で最大WINDASでは運用開始当初，いくつかの観測局で10m／sの偏差を示す．第15図は渡り鳥エコーが顕地形エコーが観測に影響を与え，特定の高度の風速が著に出現した2001年10月18日21時にラジオゾンデ

実際より弱く測定されるなどの問題が生じた．特にアによって観測された高度2kmの風（約70kmのンテナにレドームが設置されている地点のクラッタ
フェンスはレドームのない地点のクラッタフェンスよ

格子上に内挿している）と，ウィンドプロファイ
ラが観測した 風 である．後者のベクトルは渡りやや小型であることから，この傾向が現れた．このり鳥の移動ベクトルであり，多くの地点でラジオ

ため，クラッタフェンスを補強するとともに，地形エゾンデにくらべその向きが西に偏る傾向がある．

コー除去プログラムにおいて地形エコーとみなし除去

春に渡り鳥が示す

風

は，ラジオゾンデの風よするスペクトル成分をそれまでよりも増やすことにしり北向きに偏る地点があるが，秋の場合ほどにはた．これによって2001年12月以降，地形エコーによる

組織的ではないように見える．

誤観測は各観測局においてほとんど出現していない．

に強く，スペクトル幅は大気エコーより広く，鉛（2）渡り鳥による誤観測

春と秋を中心に出現する渡り鳥が，WINDASに誤観測をもたらす．誤観測の発生時期や天候との関係，

受信信号の性質，渡り鳥の生態との関係や，米国や欧州での実績（Wilczak6！α1．，1995；Engerbart

・渡り鳥エコーの受信強度は降水エコーと同じ程度

and

直速度成分は＋1〜一1m／sの範囲にある．また，受信強度の1分平均値の時系列を見ると，その時問変化は大気エコーの時間変化より大きい．

渡り鳥エコーは無降水時に限って出現することか

G6rsdorf，1997）などを調査した結果，こうした誤観測

ら，大雨や大雪など激しい気象じょう乱を監視するとは渡り鳥の群れがウィンドプロファイラの電波を散乱いうWINDASの第一の目的に影響を与えることはな

することによって起きることがわかった．上空を鳥のいが，不良データを放置することはできない．一般に集団がある方向に飛ぶとき，それらが散乱する電波（渡渡り鳥エコーのスペクトル幅は大気エコーのそれより

り鳥エコー）をウィンドフロファイラが受信し，鳥の大きい．この性質を利用して，観測局で実施している

移動ベクトルを大気の流れ（風）と誤って測定するのスペクトル幅チェックのしきい値を当初の6．Om／sかである．

ら2．Om／sに変更したところ，渡り鳥による観測値を2002年12月までの調査によって，渡り鳥エコーとそ

識別することが可能となり，これによる渡り鳥にともれによる誤観測値は次のような性質を持つことがわ

なう誤観測値の除去を，2001年12月6日から開始した．

かった（小林ほか，2003）．

・発生する量の違いはあるが，渡り鳥エコーは

その後，渡り鳥エコーの位相差信号を調べたところ，

渡り鳥エコーと大気エコーは混在することが多く，こWINDASのいずれの地点でも発生する．WIN−のとき渡り鳥エコーの信号強度は大気エコーの信号強DASの観測で得られる全データ数に中で，渡り鳥

度にくらべて相対的に大きいことがわかった．信号処が影響を与えたと思われるデータ数の割合を渡り理部におけるインコヒーレント積分では，28のドップ

鳥エコーの発生率と定義すると，第14図のとおり

ラースペクトルを積算し平均化している．この中で渡2001年4月〜11月の25地点での平均発生率は4月

り鳥エコーに起因すると思われる大きな信号強度を示の8％と10月の12％にピークを示し，7月に2％すスペクトルを除去しながら積算すると，大気エコーの最小値を示した．期問中の平均値は7％であっだけによるスペクトルを取り出すことが可能となるこた．

とがわかった．こうして得られたドップラースペクト

・渡り鳥エコーは夕方19時頃から増加をはじめ，23

ルからドップラー速度を求めれば，真の風向風速を算時にピークを示し，その後朝8時に向かって減少

出することできる．こうした原理にもとづいて新しいする．昼の13時にもピークがあるが夜間ほどの値

渡り鳥エコー除去プログラムを開発し，2003年2月かは示さない．

・渡り鳥エコーが出現する高度は通常は地表付近から2〜3kmであり，最高で4kmである．
・渡り鳥の移動ベクトルは4〜6月には北向き，8〜11

ら信号処理部に組み込んだ（小林ほか，2003）．この処理により渡り鳥エコーが混入したことによって不良となっていたデータのうちの約半数において，真の風の算出することが可能となった．

月には南向きを示すとことが多く，気圧配置から
16

天気50．12．

気象庁におけるウィンドプロファイラ観測業務

10．観測データの特徴と注意点

use

観測最高高度が季節や気象条件によって変動するな

Report．

in905

Europeanど，ウィンドプロファイラによる高層風観測は，従来

Engerbart，D．andの観測手段とは性格の異なるところがある．WINDASの観測データが収録されている気象庁月報及び高層気

observation

象観測年報には，ウィンドプロファイラの観測データを使用する上での注意点が掲載されている．本解説の

wind

of

observing

R．G6rsdorf，1997：Effects

migratingprofilersystems，COST−76Final

in

birds

a

on

eastemaandboundary−1ayer

Germany，COST−76

Workshop，Engelberg，227−230．

深尾昌一郎，1989：大型レーダーによる高層大気波動の研究，天気，36，341−346．

付録にはこれらの注意点を転記したので，WINDAS

Hashiguchi，H．，S．Fukao，T．Tsuda，M．D．Yamana−のデータを利用する際の参考としていただきたいka，D。L．Tobing，T．Sribimawati，S．W．B．Harijono

and11．おわりに

WINDASの運用開始直後から，品質管理パラメー
タの最適化やハード・ソフト面でさまざま改修や改良が行われ，これによって現在では高い品質の観測デー
タが提供できるようになった．風の観測に限られるも

H．Wiryosumarto，1995：0bservations

planetaryboundary

withL−bandan

results，Radio

layer

over

clear−airequatorial

DopplertheIndonesia

radar：InitialSci．，30，1043−1054．

橋口浩之，深尾昌一郎，津田敏隆，山本佐藤of衛，中村卓司，亨，山中大学，浜津享助，磯村昭彦，1999：RASC

における境界層レーダー開発，第3回MUレーダーシのの，WINDASの出現によってメソスケールの大気

ンポジウム，64−68，京都大学超高層電波研究センター．

現象に対応するような空間・時問密度を有する高層気石原正仁，2001：気象庁がウィンドプロファイラ観測業

象観測が日常的に行われるようになった．WINDASは洪水や土砂災害などの気象災害をもたらす大気現象

務を開始，気象，9，17378−17384．

加藤進，福山薫，若杉耕一，佐藤享，深尾昌一郎，の予測や監視の改善に貢献するとともに，それらの構

1982：大型レーダーによる中層大気の観測．気象研究

造や物理過程を理解する上でも有効な情報を提供する

ノート，

ものと思われる．WINDASのデータが気象庁の業務をはじめ，気象庁の外でも広く利用されることを期待している．

（144），

1−55．

気象衛星・観測システム研究部，1995：ウィンドプロファ

イラーによる気象の観測法の研究，気象研究所技術報
告，35，88pp．

気象庁，1999：関東地域メソ解析プロジェクト，気象庁
技術報告，120pp．

謝辞

気象庁，2000：平成12年度

WINDASの整備にあたっては，京都大学宙空電波

小林健二，泉川安志，阿保敏広，石原正仁，河原恭一，

科学研究センターの深尾昌一郎所長及び橋口浩之氏並

若山俊夫，松田知也，2003：気象庁のウィンドプロファ

今日の気象業務．

びに気象研究所の小林隆久氏及び足立アホロ氏からごイラ観測における渡り鳥エコーの影響と対策，天気，協力をいただきました．通信総合研究所及び福島大学

投稿中．

からは有益な情報の提供を受けました．米国海洋大気庁（NOAA）からは，ウィンドプロファイラの運用に関する情報の提供を受けました．無線局の開局手続きに関して，総務省総合基盤通信局にご尽力いただきました．渡り鳥の生態に関しては，山階鳥類研究所から高層気象台，観測部，予報部，1998：ウィンドプロファ

イラによる風観測の定常化に関する業務実験，測候時
幸侵，

65，

NOAA（U．S．Department
Oceanic

ます．

いた東京大学の中村尚氏及び防衛大学校の小林文明氏

参考文献
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of

wind

for

2003年12月

andverticalandNational

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Administration），1994：

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and

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technique．Geophys．Res．

Lett．，5，917−920．

Commission（EC），2001：Development
profilersofCommerceandR6ttger，J．andに感謝いたします．

European隆介，1995：NOAAのウィンドプロファ

イラ・データ調査，測候時報，62，233−250．

ご指導をいただきました．各機関の皆様に感謝いたし

本解説の投稿にあたって，貴重なコメントをいただ

137−228．

牧野義久，平

sounders

迫田優一（訳），1997：ウィンドプロファイラアセスメン

トレポートー将来への勧告一1987−1994．測候時報，
17気象庁におけるウィンドプロファイラ観測業務

906
64，

istration（米国海洋大気庁）

213−298．

Sakota，Y．，1997：Improvement

scheme

over

of

the

qualitycontrol

RSM：Regional

wind

profiler

報モデル）

six−minute−intervaldata，COST−76Profiler

Workshop

Extended

S／N比：signal

Spectralnoise

Model（気象庁の領域数値予

ratio（信号対雑音比：S／Nと記

すこともある）

Abstract，243−246．

数値予報課，1998：メソ数値予報の実用化に向けて，数TYM：Typhoon

Model（気象庁の台風数値予報モデ

ル）

値予報課報告，別冊44，気象庁，1−13．

数値予報課，2000：新しい数値予報システム，数値予報

WINDAS：WindProfilerNetworkandDataAcquisi．
tion

課報告，別冊47，気象庁，1−7．

数値予報課，2001：新しい数値解析予報システムの検証，

System（気象庁の局地的気象監視システム）

WMO：World

MeteorologicalOrganization（世界気象機構）

数値予報解説資料，34，気象庁，65pp．
数値予報課，2002：変分法データ同化システムの現業化，

WWW：WorldWeatherWatch（WMOの世界気象監
視計画）

数値予報課報告，別冊48，気象庁，1−16．

多田英夫，2002：数値予報システムにおける国内ウィン

ドプロファイラデータの利用，日本気象学会2002年度
春季大会予稿集，C110．

Tsuda，T．，M．Miyamoto
Estimation
echo

of

a

and

humidity

J．Fummoto，2001：

profileusing

characteristics，J．Atoms．Oceanic

turbulence

Tech．，18，

J．M．，RG．Strach，F．M．Ralph，B．LWeber，

D．A．Merritt，」．R．Jordan，D．E．Wolfe，L．K．Lewis，

D．B．Wuertz，J．E．．Gaynor，S．A．McLaughlin，R．R。

Rogers，A．C．Riddle
nationofwindcharacteristics

andprofilerofT．S．Dye，1995：Contami−
data

by

corrupted

solutions，J．Atmos．Oceanic

migrating

data

and

birds：

potential

Tech．，12，449−467．

Woodman，R．F．andA．Guillen，1974：Radarobserva−
tions
and

of

winds

and

turbulence

in

the

stratosphere

略号一覧

COSMETS：Computer

Systemfor

Meteorological

Services（気象庁の気象資料総合処理システム）

EC：European

Transform（高速フーリエ変換）

4D−VAR：4−dimensionalvariational

data

assimila−tion（4次元変分法によるデータ同化システム）
GOS：Global Observation System（WMOの全球観測
SpectralMode1（気象庁の全球数値予報（2）極端な値や短い時間スケールの現象による風の変化は除外されていることがある．

ウィンドプロファイラは，上空の大気で散乱され再び地上に戻ってきた微弱な電波の周波数偏移を測定することで上空の風を観測する．観測値はノイズや気象条件の影響を受けるため，得られる値には時として異常な値を含むことがあり，品質管理を行うことによって正常な値のみを残すようにしている．

続性に着目し，観測時刻を含む1〜2時間程度の時系列値に対して近似的な変化パターンを計算し，そこから極端にずれた観測値を不良としている．その結果，数10分
以下の時間スケールの現象にともなう風の変化，例えば
う風の変化などは除外される可能性がある．

（3）「鉛直速度」は，大気の上昇・下降流を表している

場合と，降水粒子の鉛直速度を表している場合がある．
上空に降水がない場合には，「鉛直速度」は大気の鉛直「鉛直速度」は降水粒子の鉛直速度を表す．したがって，「鉛直速度」がマイナスの大きな値となった場合には，降モデル）

L−ADESS：Local

Automated

Data

Editing

and

Swit−

Model（気象庁のメソ数値予報モデ
Analysis

andPrediction

SystemOceanic

andAtmospheric

ウィンドプロファイラは上空の5方向（鉛直方向および仰角約80度に傾けた東西南北方向）に電波を発射して（気象庁の数値予報解析システム）

NOAA：National（4）降水現象の始まりや終わりの時期には，データが欠落することがある．

ル）

NAPS：Numerical

水粒子の鉛直速度であると考えられる．ただし，この場
合でも水平風は大気の流れを表している．

System（気象庁の気象資料伝送網）

MSM：Mesoscale18

大気では観測できる高度が低くなる．

流の大きさを示す．一一方，大気中に降水があるときには，

システム）

ching

大気中に水蒸気を多く含む場合には，電波の散乱が大積乱雲のようなメソγ（ガンマ）スケールの現象にともな

Commission（ヨーロッパ委員会）

Fourier

GSM：Global（1）観測できる高さは気象条件によって異なる．

品質管理は主として観測値の時間方向と高度方向の連mesosophere，J．Atmos．Sci．，31，493−505．

FFT：Fast（気象庁月報及び高層気象観測年報CD−ROMに掲載）

きいため高い高度までの観測が可能だが，逆に乾燥した

1214−1222．

Wilczak付録
ウィンドプロファイラ観測値を利用する上での注意点

Admin一いるために，ある広がりをもった空気塊の平均的な移動
天気50．12．

気象庁におけるウィンドプロファイラ観測業務

907

速度を観測している（例えば高度5kmでは観測領域は
半径900mの円となる）．降水現象の始まりや終わりの時

常なデータは品質管理により取り除いている．その結果，期には，測定対象となる空気塊中の降水粒子の分布が観データ量が通常よりかなり少なくなることがある．

は，異常なデータを観測することがあり，そのような異測領域で不均一一になるため，正確な風を得ることが困難（6）品質管理情報の利用になり観測値が欠測になることがある．

（5）春や秋の晴れた日の夜間には，ウィンドプロファイラ観測値ファイルには観測値と併
渡り鳥

の影響に

せて品質管理情報を収録している．観測値ファイルを自よりデータの欠落が多くなる．

前のプログラム等で直接読み取り利用する際には，このウィンドプロファイラは大気や降水粒子のほかに，鳥品質管理情報を参照し，正常値のみを使用することをなどの飛揚物体からの影響も受ける．特に，春や秋の晴

おすすめする（添付した表示プログラムではれた夜間を中心に渡り鳥が多数飛んでいるようなときにのみを表示している）．

The

Wind

YoshioProHler

Network

ofthe

KATO＊，Toshihiro

YasushiJapan

Meteorological

ABO＊＊，Kenji

IZUMIKAWA＊＊andMasahito

正常値

AgencyKOBAYASHI＊＊，ISHIHARA＊＊＊0肋θヴ砺Pθ7一碑0わsθ7vα⑳n＆0わsθ7v⑳nsP卿励2θn4吻αnMθ1ε070Z・9加1オ9θn6ツ

乃ゆ0100−8122，」αPαn．
＊＊0わsθ7v伽ns伽α加θnち吻αnMθ1θ・7・1・9たα1オ9θn研（Received10September2003；Accepted10November2003）

今年お世話になったレフェリーの方々（2003年）
遊馬

芳雄

足立

樹泰

石田

祐宣

田口

彰一・

千葉

修

手柴

充博

磯部

英彦

伊藤

秀喜

大窪

浩

遠峰

菊郎

中井

専人

中澤

哲夫

大野

久雄

大橋

唯太

金久

博忠

永田

雅

仲野

責

中村

尚

菅野

洋光

楠

研一

工藤

泰子

萩野谷

成徳

早坂

忠裕

檜尾

守昭

藤野

毅

藤吉

康志
和雄

桑形

恒男

小林

文明

近藤

純正

平沢

尚彦

榊原

均

笹岡

雅宏

佐藤

尚毅

古川

武彦

別所康太郎

馬渕

里村

雄彦

塩原

匡貴

柴田

清孝

水野

芳成

水野

量

村上

正隆

菅原

広史

鈴木

修

清野

直子

山田

芳則

山岬

正紀

吉崎

正憲

吉野

勝美

高橋

俊則

高橋

清利

高橋

忠司

高橋

日出男

高薮

縁

滝川

雅之

2003年12月

19