Abstract

W
次

1.はじめに

4. 1台のドップラーレーダーの利用方法 …………………… 45 4.1 メソサイクロンの検出 ……… 45
その他の問題 ………………… 52 4.6 5.おわりに…………………………… 55気象衛星による監視などにより,台風による広域にわたる大きな被害は減少しつつあるが,集中豪雨などの局地的な気象現象による被害は後をたたない、都市域の拡大により，被害を受ける可能性の高い地域も広がっている．局地的な災害を防ぐためには特定の地域に即した対策が必要であり，対象地域の周辺の詳細な気象情報が不可欠である．特定の地域の気象現象を詳細に監視し,危険な気象現象を検出する手段として,近年,気象用ドップラーレーダーが注目されるようになった．そこで，集中豪雨雪・突風・地吹雪などの，災害を引き起こす可能性の高い気象現象を常時監視し自動検出するための観測手段として期待されるドップラーレーダの利用技術研究の現状について文献調査を行なった、本資料はこの調査結果をとりまとめたものである.本資料では，米国の気象学会誌に発表された論文を中心に調査し，国際研究集会論文集，米国のERL (Environmental  Research  Laboratory),  NCAR (Nationam  Center  for Atmospheric  Research）の資料等を参考にし，部分的には著者の最近のNSSL（National Severe Storms Laboratory）滞在の経験に基づいてまとめた．調査の範囲がソ連の研究には及ばず米国の研究を中心にまとめたことはドップラーレーダー研究の現状と資料の入手のしやすさからやむを得ないことと考えられる。なお，本資料では，現業観測において災害気象現象を，水平風の面的分布から検出することを中心に考えたため,センチ波のパルスドップラーレーダーによる研究についてまとめた。ミリ波, VHF, UHFのドップラーレーダーとFM-CWのドップラーレーダーによる研究についてはほとんど扱わなかった。 2章では各国のドップラーレーダーの利用状況について述べ，３章ではドップラーレーゲーを用いた最近の基礎研究の現状について述べ，４章では１台のドップラーレーダーによる，災害を引き起こす恐れのある気象現象の監視・自動検出方法の開発の現状について述べた．現業での利用方法に特に関心のある読者は4章をさきに読まれるとよいでしょう．本資料では，観測の概要と解析結果の図を中心に紹介し，基礎理論と解析方法についての詳述は行なわなかった．図をながめることによりドップラーレーダーの利用方法の概要を把握することを第一に考えたので，詳細については巻末にあげた参考文献を参照していただきたい.なお，本資料を書くために参照した資料は主に1985年4月までに入手できたものであり，また引用すべき大切な論文・報告を落している可能性のあることをあらかじめおことわりしておく.
2.各国のドップラーレーダーの利用研究の現状
ドップラーレーダーを用いた気象現象の観測研究は，1980年代になって，米国を中心として大きな進展をみた．特に，災害を起こすような気象現象の監視と予測にはドップラーレーゲーが威力を発揮することが明らかになりつつある。本資料ではこのことに焦点が絞られることになるが，はじめに各国のドップラーレーダー利用研究の進め方について概略を述べ、ドップラーレーダー利用研究推進の背景を理解する助けとする、この目的に格好な報告が米国気象学会主催の第22回レーダー気象会議でなされた。この会議がはじめてヨーロッパ（スイスのチューリッヒ）で行なわれたことを記念して，イギリス，米国，フランス，スイスのレーダー観測と研究の現状に関する報告が巻頭に掲載された．この報告をもとに，上述の4ケ国の状況を述べ，さらに日本とその他の国々におけるドップラーレーダー利用研究の状況について述べる.
2.1  イギリス
イギリスは，第二次世界大戦後しばらくはレーダー気象学の中心であったが，最近では米国のレーダー気象学進展に比較するとめだたなくなった．そうなった経過と最近の状況についてCollier（1984）の報告を要約して述べる。 1950年代後半から1960年代中頃までは，鉛直ドップラーレーダーが水平キャンをする２台のドップラーレーダーによる観測など活発な研究が行なわれてきた．しかし，1960年中頃以降イギリス気象庁は通常レーダーによる気象観測に力点を移した、 2 ～ 3個の雨量計のデータを用いて，レーダーで測定した降水量の補正を行なう研究やNorth West Radar Project (NWPR)のようにレーダーのデータから実時間で流出予測を行なおうという研究が続けられている．また，レーダーデータのデジタル処理が行なわれるようになり，現在４台のレーダーの合成画像が作られ多数のユーザーに分配されるようになった. COST-72  (European COoperation in the Field of Scientific and Technical research, A European Economic Communities program）計画の一部として，アイルランドやフランスとのデジタルレーダーのデータ交換が始まった. Browning（1979）によって提案された，マン•マシーンシステムによる短時間降雨予測を行なおうというFRONTIERS (Forecasting Rain Optimized using New Techniques of △ 1    FRONTIERS計画で使用される，気象レーダーの観測範囲と気象衛星データの解析範囲.レーダー観測点名は以下の通り、(1) Camborne, (2) Upavon, (3) Clee Hill, (4) Hameldon Hill, (5) Chenies,  (6) Shannon (アイルランド),  (7) Brest (フランス),  (8) Dammartin en Goelle (フランス)、円は各レーダーの有効計測範囲(半径150km,すなわち,定量範囲75kmと最大半径210kmの間の半径)、外枠は，FRONTIERS計画で使用される気象衛星画像の表示範囲，内側の点線枠は，定量化されてはいないが，ルーチンのレーダー観測網(Carpenter and Browning, 1984). — 4 — Interactively Enhanced Radar and Satellite）システム構想は現在テストを試みつつある。 FRONTIERSシステムの中心は大型計算機とデイスプレイシステムであり，レーダー，衛星及び地上のデータを実時間で受けることができる．図１に，Carpenter and Browning (1984)による1984年夏のFRONTIERSで利用されたレーダーの測定範囲を示した、イギリスのレーダー観測網とFRONTIERS構想及び諸外国のレーダーシステムについては立平ら(1980)の報告を参照していただきたい。イギリスではデジタルレーダー網には熱心であるのに比べるとドップラーレーダーに積極的でない理由は，Collier（1984）によると，イギリスには米国に起こるような嵐はほとんど起きないのでドップラーレーダーは不用だと考えられることである．ただし，将来飛行場に1台のドップラーレーダーを設置することは考えられるとしている、イギリスのドップラーレーダーに対する考え方は，イギリスの気象現象が穏やかなことからうなずける面もあるが，イギリスの経済力の現状からデジタルレーダー網を作ることが先だという考えが大きく働いていると考えられる、
2.2 米国
米国のドップラーレーダーの利用研究については，本資料のほとんどの部分があてられることになるので，ここでは，Serafin and Carbone (1984)による“米国のレーダー気象学の現状と動向”に関する報告を要約して述べる。米国における最近の気象学の中心テーマの一つはメソスケールの気象現象（メソスケールの定義についてはFujita (1981)などを参照にしていただきたい.）とその予測可能性の限度を良く理解することである。 meso α  (1000〜100km)からmeso γ  (10- 1 km)のスケールにわたって，多くの気象要素を同時に測定する必要がある．この目的のために多くの研究がなされている。その一つにSTORM（Storm Scale Operational and Research Meteorology）計画がある、STORM計画では2 ～ 3  km以上のスケールの対流系に関心の中心があるので地上に設置されたドップラーレーダーが有効であり，mesoß（100〜10km）観測網のためには,現在STORM計画に使用できるドップラーレーダーに加えてさらに10台の投入が必要となると考えられる。この計画には航空機塔載のドップラーレーダーや，パルス・ドップラーライダーなどの使用も期待される。気象の現業観測にドップラーレーダーを利用する計画として，NEXRAD（Next Genera- tion Weather Radar）計画が進行している、この計画は，全米に展開されている百数十台の通常気象レーダーをドップラーレーダーに置き換えようという計画である。ドップラーレーゲー網が完成したときには，計算機による気象現象の自動検出及び予測方法の開発が進み，メソスケールの数値モデルの役割が増し，予報官の役割は減少していくと考えられる。ここで，NEXRADに関して著者の考えを補足すると，現業化をめざすNEXRAD計画の観測網では，解析や予測をしたい地域を覆うレーダーの数は，殆んどの場合１台だけである．それで，１台のドップラーレーダーの観測から最大限に気流の情報を引き出そうとする研究が，近年NSSL（National Severe Storms Laboratory）やCIMMS（Cooperative Institute for  Mesoscale  Meteorological  Studies）などで進んでいる．NEXRADの動向については藤原（1984）や上田（1985）を参照していただきたい、飛行場の気象監視用にもドップラーレーダーは重要な役割をはたしつつある。飛行場周辺の低高度の危険な気象現象の監視•予測方法の開発をめざすJAWS（Joint Airport Weather Studies）計画の進展により，グウンバーストやヤイクロバースの解明がなされつつある。米国ですでに使われているドップラーレーダーの数が非常に多いだけでなく，ドップラーレーダーのスキャンやアンテナなどに関する工学的な研究から，各種の波長のドップラーレーゲーの開発など，米国のこの分野の研究の進展はあまりにも速い．このことに対応して， Serafin and Carbone (1984)はドップラーレーダーを中心とするレーダー気象学に携わる人達の教育の問題まで考慮している．今後，複教台のドップラーレーゲーを使った基礎研究と，１台のドップラーレーダーを使う現業観測が進展すると考えられる。なかでも，ドップラーレーダーのデータの計算機による解析手法の開発は急速に進むと考えられる。さらに,ディスプレイの方法や，気象情報の伝達方法についても急速な発展が予想される．米国におけるドップラーレーダーの利用研究の発展を考える場合に，1980年にはすでに米国気象学会誌に，ドップラーレーダーの現業觀測に利用する場合の問題点と複数台のドップラーレーダーによる観測・解析の問題に関する総合報告がそれぞれWilson et al. (1980)とCarbone et al. (1980)によってなされているなどのドップラーレーダー利用研究の方向性についての指針が出されていたことをみのがすことはできない。また，American Meteo- rological Society (1981)からドップラーレーダー利用に関する声明が出されていることも注目される。
2.3 フランス
最近，フランスのドップラーレーゲーによる気象観測の研究論文が多く発表されるようになった。このフランスの状況について，Gilet et al. (1984)の“フランスの気象レーダー計画”について述べた報告を紹介する。フランスにも1950年代にすでにドップラーレーダー技術はあったが，気象の現業観測や研究へのドップラーレーダーの利用に関する大きな計画がたてられたのは1970年代になってからであった、現在、フランスの研究用のレーダーとしては，RONSARD計画の2台のCパンド•ドップラーレーダーシステム，RABELAISのミリ波ドップラーレーダー，ANATOLの偏波レーダー, PROVENCEのVHFレーダーなどがある、これらの諸元については表1に示される.
径150kmを示す。暗い部分はフランスのレーダー (そのうちの2つは示されていない).フランスの雨の観測と予測に関係する外国のレーダーも含めた,フランスのレーダー観測網.図はレーダー合成画像の写される範囲(Gilet et al., 1984).現業観測用のレーダー網を発展させることを，最近，DMN (Direction de la Météorologie Nationale)が決定した．その目的は，①レーダーと気象衛星による全体的な気象現象の理解， ②１～６時間の降雨域の予測，③降雨の気候学である．衛星とレーダーのデータを専用電話回線を使い一旦パリに集め再配分するシステムが用いられる。その現業観測用のレーダー (RODIN)の諸元は表1に示されている、METEOTEL Franceは図2に示される範囲について，６×６ kmメッシュの解像度の画像が15分間隔で提供される．METEOTEL  Europeは西ヨーロッパと北西大西洋をカバーし，12×12kmメッシュの解像度の画像が3時間ごとに得られる.研究観測として，前線観測ではFRONTS 77とLANDES 79がある．最近では，コートジドアールで2台のドップラーレーダーを用いて行なわれた熱帯対流の観測COPT  81がある(Sommeria  and  Testud,  1984). COPT81では1984年５月と６月に，南西フ表2　スウェーデンのドップラーレーダーの諸元(Andersson et al., 1984).ランスで前線性の対流の観測がなされ非常に大量のデータが得られた。将来の方向としては，降雨量測定用レーダーとUHF/VHFレーダーによるウィンドプロファイラーの開発が進められるだろう、ウィンドプロファイラーは300m〜20 kmの高度の風を測定するものである. FRONTS  84の次に1986年か1987年にも観測が計画されている他，「暖かい雨」の形成に関すず研究も予定されている。
2.4 その他の国
スイスで第22回レーダー会議が開催されたために，Cavalli (1984)によってスイスの紹介があるが，スイスでは気象用ドップラーレーダーの研究はあまり進んでいないようである。 1979年以後，Swiss Meteor- ological Instituteは2台の気象レーダーを持ち，デジタルデータを電話線を利用して配送している。レーダーのデジタルデータ，衛星データ及び地上データを組み合わせた実時間処理に力を入れているのが現状である。ヨーロッパ各国はスイスと似た段階にあると推定される．米国，フランス，イギリ
スの他に気象用ドップラーレーダーを所有している国ないし所有しようとしている国として，ソ連，日本，スウェーデン，西ドイツ，中国などがある．ソ連のドップラーレーダー利用の研究は，レーダー会議等に論文が投稿されているので，けっこう進んでいると考えられるが，計算機を使った処理方法がどの程度行なわれているかなど不明なことが多い。スウェーデンではPROMIS計画でドップラーレーグーを導入したことがAndersson　et al. (1984)によって紹介されている．表2に示されるように，ドップラーレーダーの諸元にはこれからの研究用に自由度がもたされている。中国は，中国科学院などから米国のドップラーレーダー利用研究を行なっている機関に研究者を派遣しており，近いうちにドップラーレーダーを用いた気象観測研究が始められると考えられる。西ドイツもドップラーレーダーを購入したと伝えられるので，`互いうちに研究発表があるものと考えられる。その他，カナダなどいくつかの国でドップラーレーダーを導入する可能性が考えられる。日本では，電波研究所，気象研究所，北海道大学低温科学研究所でドップラーレーダーを所有し，最近基礎研究が軌道に乗り出した．また，いくつかの機関でもドップラーレーダーの導入が計画されている．これから，日本におけるドップラーレーダーの利用研究は活発になると考えられる。それゆえ，３章と４章でドップラーレーダーを用いた気象観測例と１台のドップラーレーダーによる気象現象の自動検出方法についてみておくことは，日本のドップラーレーダーの利用研究の方向を探る上で有意義であろう．
3. ドップラーレーダーを利用した気象現象の観測
1980年までのドップラーレーダー観測については，武田（1980）が主に2台のドップラーレーゲーによる降水雲内の気流の構造の観測の紹介がある。1980年までのドップラーレーグー観測に関する論文だけでも膨大なものであるが，1980年以後は，1970年代後半に行なわれた集中観測の詳細な解析結果と,最近の新しい発想による研究結果が報告されている, 1980年以後の研究もまた膨大なものであるが，本章では，前線の構造や積乱雲の構造などのいくつかの項目について，1980年以後に報告されたドップラーレーダー観測及び解析について紹介する.
3.1 前線の構造
米国ワシントン大学の雲物理グループは1973年にCYCLES(for CYCLonic Extratropical Storms)計画を発足させ，温帯性低気圧の研究に取り組み，1980年以後も一連の研究発表が
CYCLES計画で用いられたレーダーの諸元(Hobbs et al., 1980).表3 CYCLES計画において、それぞれの異なる規模の気象現象の研究に用いられた観測装置(Hobbs et al., 1980).

表5
表4
改Pt. Brownを通り1976年11月17日の寒冷前線に直立する方向の鉛直断面図.細な水平風（風向のみを示す小さな矢羽根で示した）はドップラーレー定されたものである。レーウンゾンデ測定の風（風向と，ノット表示の風速で示した）を長方形の中に示した．暖域内のレインパンド，幅の広い寒冷前線のレインバンド(1 ～ 3 ),幅の狭い寒冷前線のレインバンド(5)及び0715PSTの寒冷前線の位置が示されている（Hobbs et al., 1980).行なわれている。主なものは，Hobbs et al. (1980)，Herzegh and Hobbs (1980)，Houze et al. (1981), Herzegh and Hobbs (1981), Hobbs and Persson (1982), Wang et al. (1983),  Parsons and Hobbs (1983a),  Rutledge and Hobbs (1983),  Parsons and Hobbs (1983b), Wang and Hobbs (1983), Parsons and Hobbs (1983c) and Rutledge and Hobbs (1984)などである.上記の最初の論文，Hobbs et al. (1980)に，米国ワシントン州における観測網（図３),レーゲー諸元（表3 ）及び飛行機による観測項目（表4 ）が示されている．注目しているスケールと観測項目は表５に示されるようにシノプティックスケールからマイクロスケールまであるが,主力はメソスケールとマイクロスケールであることがわかる.ドップラーレーダーとしては，PPIとRHIの観測ができるNCARのCP-3ドップラーレーダーと鉛直方向だけをみるヴァーティカルポインティング・ドップラーレーダーを使用している.図6   寒冷前線，幅の狭い寒冷前線のレインバンド(5),幅の広い寒冷前線のレインバンド（２と３）に直交する鉛直断面について示された,計算した凝結率(単位は10~7kg s~¹m~³)。形をつけた部分は，愛底下又は上昇流のない部分を示す.接合線の右側は0700 PST，左側は0730PSTについて計算された(Hobbs et al., 1980).図7   温暖前線のレインバンド中のΔu/Δx (単位はFURTHER  DEPOSITION
RIMING SLIGHT AGGREGATION HEAVY AGGREGATION COLLECTION ENHANCEMENT OF LOWER  CLOUD  BY strong low level CONVERGENCE図9    温帯性低気圧の4つのタイプの波状のレインバンド（影の部分）の位置を示す図（Wang　and Hobbs, 1983).凝結率と降水率の比較から，Seeder-Feeder  Zoneの役割が議論されている．このように，ドップラーレーグーによる気流の観測により寒冷前線と暖域内のレインバンドの構造が解明されつつある。温暖前線については，Houze et al. (1981)によって，1977年12月13日ワシントン州での観測例についての解析が報告されている．ドップラーレーダーで測定した速度から，温暖前線に直交する方向の鉛直断面内の収束量を計算し（図7)，凝結率を計算することにより，メソスケールの上昇流の地上降水量に対する寄与は65％であり, −4℃より上空からの降雪の地上降水量に対する寄与は35%であることが示された（図8 ).前線近くのマイクロスケールの観測結果，波状のレインバンドの特徴が明らかにされた。図9に示されるように，レインバンドには4つのタイプがある．寒冷前線に伴うレインバンド（図9のA）は50～200kmの範囲に渡り，バンドの間隔は10～15kmで前線に直交し，高さは３～５ kmである、このタイプのレインバンドは寒冷前線のシアー不安定によって引き起こされると考えられる（Parsons and Hobbs（1983c）及びWang et al. (1983)).温暖前線付近で観測される，Ｂタイプのレインバンドは，レインバンドの幅が～８ kmで間隔が～12kmであり，地上の温暖前線に平行に並ぶ。これは，上層の generating  cellに伴うと考えられた(Herzegh and Hobbs, 1980).図９のＣタイプのレインバンドについては，Mateika et al. (1980)の解析があり，温暖前線の上空の強いprefrontal  cold  surgeの後面のポテンシアル不安定の所に位置していることが知られた.図９のDタイプは，上空の寒冷前線の後で，地上の閉塞前線の近くの冷たい不安定空気の所に位置している，幅３～５ m，長さ～80km，間隔５～10kmの，上層の風に平行なレインバンドであったことがWang and Hobbs（1983）によって示され，境界層内の水平ロール渦が原因だと推定された.図13  波状のレインバンドと気流の関係についての概念図（Wang and Hobbs, 1983).図14 三次元的風の場の前線に直交する方向の鉛直断面図。(a)は前線を横切る速度U (ms-¹)の等値線. (b)は前線に添う方向の速度V (ms-¹)の等値線, (c)は水平発散(10~ s~¹)の等価線。(d)は鉛直速度W (cm•s¯¹).横軸はX軸方向の距離と時刻(GMT)を示す. (b) (Testud et al., 1980)レインバンドの観測には波長8.5mmのミリ波レーダーも使用され，図10のように反射強度の鉛直時間断面が得られている。矢印はDタイプのレインバンドを示している。この時の，波長5.45cmのドップラーレーダーで測定された。レインバンドに直交する方向の気流の断面図も示されている(図11)、図の上部は風の鉛直速度，下部はレインバンドに相対的な気流を示す。また，図12のように，水平方向の発散量も求められている．これらの結果をもとに，レインバンドと気流の関係が提案された（図13）. Parsons and Hobbs (1983c)はレインバンドの研究の一つのまとめとして，1976年12月8日の例について，各レインバンドの構造を観測と理論をつき合わせて議論している．その中で注目されるのは，寒冷前線に伴う狭いレインバンドをgravity  currentで説明していることなどである。ワシントン大学のグループは，寒冷前線に伴う狭いレインバンドにおける図15  コロラド州のサウスパーク地域の地図, 9000 ft (2744m)以下の部分をハッチし，1000ft (3049 m）以上の部分に陰影をほどこし，1200ft (3659 m）以上の部分に黒い陰影をほどこした．PAM観測点の位置は観測番号を添えた黒丸で示した。星印は観測基地を示す。 CP—3,  NOAA—C及びNOAA—Dのレーダー設地点を黒三角で示した。準定常なストームの軌跡，レーダースキャンの時刻，移動速度も示した(Cotton et al., 1982).降水の発達のモデル作りも行なっている(Rutledge and Hobbs, 1984).ワシントン大学のHobbsのグループ以外にも,前線に関する多くの研究があるが, Testud et al. (1980)による，フランスにおける寒冷前線の観測が注目される．VADの方法を改良して，水平風の測定に力点が置かれており，図14のように，寒冷前線の断面用での，前線を横切る等風速線，水平発散，鉛直速度が示され興味深い．前線を伴う低気圧の研究は，主に１台のドップラーレーダーによる隊線の断面内の気流の構造解析に中心があり，その結果を基に降水機構に迫ろうとしているのが現在の研究の方向だと考えられる。
3.2  積乱雲の構造
積乱雲の構造の研究は，雹，竜巻，雷，突風などの研実と密接に関係があり，それぞれの項目の所で多くの例について述べる．最初に，ドップラーレーダーを利用した積乱雲の観測研究2例について述べる。
3.2.1 積乱雲
山地の積乱雲の解析の一例として，1977年７月19日にコロラド州サウスパークで行なわれた観測がある(Cotton et al. , 1982).図15のような観測網で，３台のドップラーレーダー (NCARのCP-3及びNOAAのNOAA-DとNOAA-C)を中心とした，地上メソネット，ゾンデ，航空機による観測がなされた。このケースは，日射と地形の影響を受けてできた収束にメソスケールの積乱雲が発生したものであった. Knupp and Cotton (1982a)の解析では，図16に示されるように，4高度の反射強度と水平風をみることができる、下層(１ km)では北西の風と収束域及び発散域がみられる、上層（10km）では発散が顕著である。図16の反射強度の大きな部分を切る鉛直断面が図17である、これらの解析を基に，図18のような概念モデルが示された．主な上昇流U  1，下降流D 4などの様子がわかる。このように，実測に基づいた気流の三次元的構造が描かれるようになった意義は大きい.さらに，Knupp and Cotton（1982b）は，乱れの問題を扱っている．運動エネルギーの消散係数（ε）と放射線方向の平均速度の測定ゲート間の変動（ΔVr/ΔR）を計算している。運動エネルギーの消散係数は次式で定義される。 ε＝ 1.66 [ o ] 1.5ここで，♂はドップラースペクトルの二次のモーメントであり，Rはレーダーからの距離， Qはビーム幅である。Aは定数で，Knupp and Cotton（1982b）はA＝1.44を用いた。図19に, εとΔr/ ΔRが一定値の体積の時間変化が示される. 19時27分以後に, Δ V,/ ΔR一定の体積が急激に減少している．これはストームの構造の変化によるものである．これに比べるとε一定の体積の変化は比較的少ない．この理由は，小さな渦は時間変動が小さいためと説明される.また，ε＝0.04m²•s¯³とΔ V r/ Δ R＝10¯²s¯¹の等値線の水平的な面積の鉛直分布が19時27分前後について示されている(図20)、19時７分，19時15分，19時27分の△Ｖr/ △R=10~²s-¹の等値線の面積の小さな部分が高度2 ～ 6  kmにみられ， 2  km付近の高度にε＝0.04m² • s−³の面積の小さな部分がある。図21と図22にそれぞれ，19時27分の，反射強度と平均速度ペクトルに, εとΔ Vr/ Δ Rの等値線が示されている.高度7 kmでは,エコーの北側の強風域で乱れが小さいこと，εとΔ V r/ Δ Rの大きな値は風のトランスバースなシアーに伴っていること，ε>0.04m² • s-²の領域は局所的に分布しているなど多くの特徴が得られている．こ
のような研究は今後注目すべき分野である.
次に，鉛直シアーの弱い場合の対流雲の構造の観測についてDye et al. (1983)とMiller et al. (1983)の研究がある。シアーが弱い場合には，上昇流からの暖かくて湿った気塊との混合によって，下降流の負の浮力を減少させ，地上には弱い下降流は到達しないことを示した。1976年７月25日のケースの解析について示された，各高度別の反射強度，上昇・下降流及び水平気流の表現が注目される（図23）、上昇•下降流の境界線に反射強度と水平風を重ねているので現象を理解しやすい．また，ドップラーレーダー観測から得られた三次元的気流を用いて30分後までの降水粒子の軌跡と粒子の直径が計算されている（図24）のも注目されろ？
3.2.2
ドップラーレーダー観測を中心としてなされた雹の生成及び雹雲の構造の組織的な研究として，コロラド州で行なわれたNHRE（National Hail RYsearch Experiment）プロジェクトがある、そのなかの一つ，1976年７月22日のケースについて詳しい解析結果が報告されている。まず，雹成長のメカニズムについて，Heymsfield et al. (1980)が三台のドップラーレーゲーによる風解析，二波長のレーダーによる雹域の推定，及び飛行機による雹雲の観測の結果を述べている。この論文にはカラーの図面が多数掲載されており，ドップラーレーダーの図29  3つの異なる形態のストームの上昇流の発達を示す概念図。等値線は上昇流の等風速線を示す。図の左側は断続的な上昇の形成を供ないマルチセル・モデルに従うセルの発達を示す、右側のスーパーセルモデルでは，上昇流は準定常である。図の中央に示したウェストプレーンズのストームについて推定されたモデルは，大きな上昇流の部分は除々に変化するが，常に一つにつながっている。この例はマルチセルの強い発達と対照させて弱い発達と呼ぶことにする。図の上から下へ移る時間間は3 ～ 5分である（Foote and Frank, 1983).図30  ウェストプレインズ・ストームの気流の主な構成要素・強い上昇流は，ストームの南～南東の低い層から始まる．Ａのリボンで描かれており，ストームの内部では急激に上昇し，アンビルの流れを作ってストームから北の方へぬける。強い上昇流のわきでは，もっとゆっくりと上昇し，北にぬける前にストームの後深く入りこむ．中層では西風の一般場の流れがストームの横をまわって発散的になる傾向がある(Cで示した流線）が，一定部分はストームに入り（DとEの流線），下降流になる。下降流になるものには，はじめ南東から東の下層にある気流（FとGの流線）もある．それらはエコーのコアのまわりをまわって下降する前に数キロメートル上昇する.地面にではなく,南～南東へ移動しているストームに相対的にいくつかの流線を描いた。小さな丸印は可能な雹の軌跡である（Foote and Frank, 1983). — 29  —情報量の多さを印象づけた．上昇・下降流，水平風，중域の高度別の分布等が解析され（図25)，二波長のレーダーによる雹域の三次元的分布(図26)が示され，さらに，図27のように雹の軌跡が描かれ，フィーダーセルからメインセルへの雹の移動が示された．これらの結果をまとめて図28のような, 1976年7月22日16時26分～16時40分についての概念図が示された.なお，NCARのCP- 2 （波長10cmと3 cm）による二波長レーダー観測の解析結果はJameson and Heymsfield (1980)に詳しい、このケースについてはその後も研究結果が発表されている。 Foote and Wade (1982)によって，このストームのレーダー反射強度の詳しい解析が報告され，Heymsfield and Musil (1982)によって，飛行機観測による，微物理観測，熱力学的要素と鉛直速度の測定結果が報告されている．さらに，Foote and Frank（1983）は3台のドップラーレーダーによる気流の三次元的解析と気塊の軌跡の計算から，1976年7月22日のコロラドのケースは，マルチセルモデルとスーパーセルモデルの中間であることを示した(図29)、また，そのストームの内部と周辺の三次元気流のモデルも措かれている(図30)、Heymsfield (1983)は上述の結果をもとに雹の芽の発達の過程を演繹している．さらに，Foote (1984)もこのケースの観測結果をもとに，雹の成長について議論している。 1976年のNHREプロジェクト中の別の観測例， 6月22日のケースについて，Miller   and Fankhauser (1983)の解析がある。地上の風の解析も加えて，大きなマルチセルの積乱雲の雹形成と，気流の解析をしている．雹の観測はオクラホマ州でも多数なされている。Nelson (1983)により，1976年5月29日のスーパーセルストームについて，複数のドップラーレーダーを用いた気流の解析と雹形成のモデルが示されている。 1977年5月28日のケースについては，Ziegler et al. (1983)により，二台のドップラーレーダーによる風解析と，雹の成長のモデル計算が行なわれている．オクラホマ州での観測網は図33のとおりである（ただし，Ziegler et al. (1983)はNSSLとCIMの2地点のドップラーレーダーを使用した)、図31に示したように，上昇・下降流，水平風などの詳細な解析がある。また，採集した雹の重水素の含有料の分析などから，雹形成の温度を推定し，モデル計算の結果と比較している（図32）ことなどが注目される．以上のように，米国においては，雹の研究観測においても複数台のドップラーレーダーが不可欠になっている。なお，雹をもたらすような積乱雲に伴なう，グウンバーストやガストフロントに関する研究も多い。グウンバーストについては3.4節“マイクロバースト”で，ガストフロントについては4.4節”ガストフロント”で述べる.
3.2.3 竜巻
竜巻の観測はオクラホマ州で行なわれたものが多い。1977年には，NSSLの2台の波長10 0-27-3a図32  モデル化した雹A（図の左側）と採集した雹27一3a (右側)の断面(透過光による)、水の層が形成された温度（℃）を示してある。網状の陰影部分はモデル化された雹の芽を示す。薄く点刻した層は高密度(>0.75gcm-³)ドライグロースを意味する。点刻のない部分はウェットグロースを意味する。主な上昇流中での上昇時間は図の中心部閏33  1977年のスプリングプログラム期間中に，オクラホマ州に展開された，レーダー，地上観測装置，塔及びレーウィンゾンデの位置。 5月20日に起きた16個の竜巻の被害経路も示した (Ray et al., 1981). CST）の反射強度と速度成分（Brandes, 1981). cmのドップラーレーダーと，NCARの波長10mと5 mのドップラーレーダーの計4台を展開し、ゾンデ，地上観測を加えた，組織的な観測がなされた(図33)、観測期間中の竜巻をもたらした，５月20日の例について多くの解析がなされている． Ray et al. (1981)は，この日の16時18分から18時47分までのストームの形態を明らかにするために，風の三次元的解析を大量に行なっている．このケースは，図34に示されるような大気の鉛直構造をもち，500～600mbの愛が顕著であり，また，ホドグラフから風のシアーの様子がわかる、ホドグラフ中の×印はドップラーレーダーで測定したストームの移動速度を図35  デル市ストームの，地上２ kmのストームに相対的なドップラーレーゲーによる風，解析時刻は次の通りである。(a)1740，(b)1800，(c)1814，(d)1826，(c)1833及び(f)1847CST，上昇流のある所は(A)と(B)で示した。(g)は地上風，反射強度，及び点刻で示した竜巻の被害経路，ドップラーレーダーで得られた風の場から決められるガストフロントは循環の中心からのびる曲線で示される。その北東に他の収束域を示した、(h)は1847CSTの2  km高度での鉛直渦度（s-'）である（Ray et al , 1981). — 34 —示している、図35に地上2  kmにおける風の分布の時間変化が示されている、図35-gには地上風と竜巻被害を受けた場所（点刻）が示されている．この解析によって竜巻を伴うストームの構造がかなり明らかにされた。しかし，アンテナスキャンの時間間隔が大きいために，竜巻発生地点近くの上昇流の発達，渦度の増大などはまだ十分にとらえられていない。同じ日の18時45分頃のストームについて，Brandes (1981)は風の三次元的解析を行ない，図36のように，気塊の軌跡を計算している．下層で収束し，ループを描きながら上昇していることが示されている、もう一つ注目されるのは，反射強度とドップラー速度の極座標表示である(図37)、このような表示の積み重ねから，４章で述べる一台のドップラーレーダーによるストームの自動検出方法の開発につながったと考えられる.このケースについてKlemp et al. (1981)が数値シミュレーションを行ない，観測結果と比較している．図38のように，主な上昇部の気塊の軌跡がよく示されている．さらに，Klemp et al. (1983)は250m×250mのメッシュで数値シュミレーションを行なっている. 1977年のオクラホマ州での観測は，NSSLのKesseler所長の言によると，米国の建国200年を記念するものであり,その後のストーム研究の方向を占うものであったとのことである.オクラホマ州でのドップラーレーダー観測で竜巻を検出できることが明らかになり， NEXRAD等の計画を推進させる力になったことはよく知られている。オクラホマ州における竜巻の研究はその後も続けられており，気象衛星のデータも利用した，Heymsfield et al. (1983a, 1983b)の研究などが注目される．竜巻は冬期にも発生する、Carbone (1982)は，米国西海岸のサクラメント市付近に３台のドップラーレーグーを設置し，1978年2月5日の前線に伴う竜巻の観測を行ない，三次元的な気流の解析を行なった．図39に，フックエコーと風の場の渦からわかるように，前線に伴う竜巻の位置が示される。Carbone (1982)は，気塊の軌跡，凝結率，及び降水率を計算している。また，注目されるのは，前線に添う方向（Y'方向）と前線に直交する方向（X'方向）に添っての速度成分(u´とv´)のパワースペクトルを示していることである(図40).前線に添う（Y'）方向のu'のスペクトルの波長2.1kmと2.4kmに，不安定な内部重力波の存在の可能性を示すピークがみられる。解析結果は図41のような概念図にまとめられている。なお竜巻の渦の構造についてはCarbone（1983）に詳しい、
3.3 その他の気象現象の構造
3.3.1 台 風
台風（ハリケーン）をドップラーレーダーで観測した例は米国でも少ない。興味深い観測は，Marks and Houze（1984）が，航空機に波長３ cmのドップラーレーダーを搭載し，飛行機の移動を利用して，２台のドップラーレーダーによる水平風の測定と同様の原理で水平図41ストームの運動学的構造の概念図風を解析したものである．図42のようなコースを飛び，Box1とBox 3の領域の風が図43のように解析された．一台のドップラーレーダーを利用したものであるが，飛行機の移動速度が速いこととハリケーンの系の保存性が良いことから，二次元的な風の場が解析できたことは注目される。なお，この飛行機に塔載したドップラーレーダーについてはJorgenson et al. (1983)の報告がある.日本では，Sakakibara et al. (1985)による，ドップラーレーダーを用いた台風のレインバンドの風の観測・解析があり，今後の発展が期待される． 3.3.2 マイクロバースト近年，飛行機の安全運航という観点からマイクロパーストが注目されるようになり，米国ではマイクロバーストの観測と検出のための大がかりなプロジェクトが組まれたので，紹介する. “マイクロバースト”とは“水平スケール0.4〜4.0kmの下降流で，地上に達し，被害をもたらす恐れのある強い水平風をもたらすものである”とFujita（1981）が命名した気象現象である。この離着陸時の飛行機に危害をもたらすマイクロバーストをドップラーレーダーを主力として検出しようというプロジェクトにJAWS（Joint  Airport  Weather  Studies）がある(McCarthy  et  al. , 1982).コロラド州デンバー市近くで，NCARのCP-2,  CP-3,  CP-4の三台のドップラーレーダーを用いて観測がなされている。1984年10月に著者がJim Wilson博士に会って，CP-2ドップラーレーダーをみせてもらった際に，「今，デンバー空港で実時間に，ドップラーレーダーのデータを送って，飛行機の管制にどの程度利用できるかテストしようといているのだ」という話を聞いた。その成果の発表が待たれるところである。 Wilson et al. (1984)による1982年７月14日の観測例を図44に示した、地上２ kmに注目すると，14時47分にみられる発散は14時52分にはさらに発達している．C-D，A-Bの断面図をみると，マイクロバーストは14時52分に地上に達していることがわかる，観測されたマイクロパーストの時空間的な大きさが表6に示されている、観測結果をもとにしたマイクロバーストのモデルの鉛直断面が図45に示されている。なお，参考のために，Fujita (1979)による，ガストフロント，ダウンバースト，マイクロバーストのスケールを表７に示した．マイクロパーストは，時間スケール及び空間スケールが小さいために，これまでほとんど検出されなかったが，ドップラーレーダーによる観測技術の向上により，多数の例が観測さ
表6    ドップラーレーダーで低高度の発散を最初に観測した時刻のマイクロバーストの高速度（△Vr）と最大の△ Vrの時空間スケール.各マイクロバーストの地上500mにおける最大の反射強度も示した（Wilson et al., 1984).表7 ストームに伴う風のシアーの乱れの，水平的広がり，継続時間及び最大風速. Fujita（1979）による，メソスケールの平均的な大きさは10～100kmでありミソスケール(my-so)の平均的な大きさは0.1〜1kmである。人為的に，メソスケールとミソスケールの間を４ kmで区切った（Wilson et al. , 1984).
れるようになった、JAWSプロジェクトがNEXRADプロジェクト等との関係を保ち，米国のERLにできた，PROFS（Program for Regional Observing and Forecasting Services）などとの協力が進むと，実用化の面だけでなく，境界層とその上の層との相互の関係に関する研究が急速に進むことが期待される。 3.3.3 降雪，雷などここまで述べた他に，ドップラーレーダーを利用した研究として，降雪，大気電気，晴天大気（特に大気境界層）などがある。これらについて簡単に述べる．最近，Sanders and Bosart（1985）によるスノーバンドの研究などがあるが，ドップラーレーゲーを用いた降雪の研究はあまりない．各国の気象条件とドップラーレーゲーの所有状祝から考えると,日本とスエーデンから多くの研究報告が出されるようになると期待される.ドップラーレーダーを用いた大気電気の研究としては，Rust et al. (1981)によって，落雷の場所とレーダー反射強度の分布，上昇•下降流の位置などの相互関係が調べられている。今後は，ドップラーレーダーによって，雷放電を起こすストームの三次元的気流を調べるだけでなく，放電現象の解明にも利用することが計画されているので，この方面の研究も注目される。晴天大気のドップラーレーダー観測は，ストームの前兆現象の検出や，晴天乱流の検出にとって重要であり、多くの論文が出されている．しかし，この問題を取りあげるには紙面が限られており，応用面での研究はまだあまり進んでいないので，ここでは，Gossard　and Strauch (1983)によって，レーダーによる晴天大気の観測方法についての教科書が出版されていることを指摘するに止め，４章で大気境界層の場を１台のドップラーレーダーで解析する方法について一部紹介する。
4. 1台のドップラーレーダーの利用方法
これまで述べてきた，気象現象を解明しようという基礎研究では複数のドップラーレーダーによる観測が威力を発揮した、米国を中心とした，複数台のドップラーレーダーを用いた多数の特別観測によって，災害をもたらす恐れのある気象現象の三次元的構造がかなり明らかにされた．特に，メソスケールの現象と言われる，水平距離100km～10kmの現象の三次元的構造の解明が進んだ．その結果，これらの知見・情報を基にすると一台のドップラーレーゲーだけの観測によっても各種の気象現象を抽出できる可能性が高まってきた。このような理由のため，米国では，全米のレーダー網をドップラーレーダー網に置き換えるNEXRAD計画が進んでいるわけである。米国に限らず，国全体をドップラーレーダー網でおおって現業観測を行なう場合，費用の問題を考えると，複数台のドップラーレーダーで観測できるような観測網を作ることは現実的ではなく，各地域は一台のドップラーレーダーで観測することになると考えられる．このため，NEXRAD計画で開発している実時間自動検出方法は１台のドップラーレーダーによるものが主力である。また，地方自治体や重要施設の管理者が独自目的のためにドップラーレーダーを設置する場合，厳密な定量測定よりは，現場で役立つ危険な気象現象の実時間自動検出が必要になると考えられるので,やはり１台のドップラーレーダーによる観測が中心となると予想される. 1台のドップラーレーダーによる観測では，レーダービームの各方向の速度成分のみを測定するので，測定領域の速度成分分布から風の情報を最大限に引き出す方法の開発が重要である。また，現業観測にドップラーレーダーを利用する場合には，計算機処理による実時間解析を行ない，災害を引き起こすおそれのある気象現象を自動検出する必要がある．実時間処理のためには，１台のドップラーレーダーによる観測は複数台のドップラーレーダーに比べると，情報量が制限されているが，情報量が少ないので解析処置が速い分だけ有利である．今後のドップラーレーダーの利用方法を考える上での参考のために，現在，米国を中心に，ドップラーレーダーによる自動検出方法が開発された（開発中のものも含めて）ものを図46に示した。 VAD  (Velocity Azimuth Display)以外は1980年以後に開発されたものである。 VADとVVP (Volume Velocity Processing)は風の場をみるものであり，その他は風の収束・発散の特徴に注目してそれぞれの現象を検出するアルゴリズムが作られている。以下に，それぞれの気象現象について，１台のドップラーレーダーを用いた自動検出方法について述べる。
4.1 メソサイクロンの検出
低気圧性の回転をもち，その中に竜巻を発生させるメソサイクロンの自動検出方法が開発
されている．メソサイクロンは１時間以上継続し，回転の速度は23m/s以上，コアの直径約5  kmで鉛直方向に8  km程度の構造をもつことなどが知られている.メソサイクロンの中心部を低仰角のドップラーレーダーで測定した場合の速度成分を説明するための概念的なパターンは図47のように示される. Doviak and Zrnic' (1984)の説明によると，最大速度成分Vmに対する速度成分の比が示され(正はレーダーから遠ざかる成分であり負はレーダーに近づく成分を示す),接線方向の速さが最大の所が点線で示されている。このような知識をもとに，メソサイクロンの自動検出のアルゴリズムがZrnic’et al. (1982)によって提出されている．また，その方法のテスト結果はZrnic' et al. (1984)に示されている、Zrnic' et al. (1982)による，メソサイクロンの中心付近の，距離と方位角に対する速度成分の例を図48に示した.図47と図48で左右の符号が逆になっているのは,レーゲーの中心が，図47では図の下の方にあり，図48では図の上の方にあるためである．図48のようなデータに対し、角度方向のシアーとモーメンタムの閾値を満たす部分が黒枠で囲まれた所であり，星印は検出されたメソサイクロンの中心である．なお，用いられた閾値を表8に示した。数例のテストの結果この検出方法は良好な結果を与えている(Zrnic' et al. , 1984).
4.2 竜巻の検出
竜巻をドップラーレーダーの速度成分でみると，Brown et al. (1978)が1973年5月24日15時45分のオクラホマ州の竜巻について示しているように(図49)，わずか方位角2度の間に急激な速度成分の急変がみられる。たとえば，レーダーから51kmの距離では，方位角１度増et表8メソサイクロン検出アルゴリズムについて用いられた閾値（Zrnic' al., 1982).
図49   1973年5月24日1546CSTの竜巻の渦の特徴(点刻部)、反射強度が弱くデータがぬけている部分を斜線域で示した(Brown et al., 1978).すごとに一10, −21, +36, +18m•s−¹というように変化している.このように非常に顕著な変化があると自動検出は容易なので，竜巻の自動検出のアルゴリズム作りはできあがっていると考えてよい．ただし，竜巻が発生してから検出したのでは遅い場合もあるので，竜巻が起きる前の現象を検出する方法の開発が今後の課題であると考えられる.
4.3発散の検出
活発な対流雲の上空（３ km以上）は，その発達の初期段階からたいてい発散場になっている。一台のドップラーレーダーで測定された速度成分を用いて，発散の対称性を考慮し，距離方向の発散を調べ，閾値以上の速度傾度とモーメンタムをもつ部分をぬき出し，角度方向に並べ，発散の中心と発散の大きさを求めることができる．この考えに基づき，積乱雲上部の発散の自動検出方法をZrnic' and Gal-Chen (1984)が開発した、この方法は簡単で基礎的手法なので，各種のテストで使われ始めた．また，積乱雲の発達域の予測手法としての利用も期待されている。
4.4 ガストフロントの検出
ガストフロントの構造については，オクラホマ市にある400mのテレビ塔のデータをもとにCharba (1974), Goff (1975)の解析があり，図50のような鉛直断図が示されている。ガストフロントの所では速度の急変がみられる．また，水槽実験から突風前線の理論的な扱いもなされている（Simpson（1969), Simpson（1972）, Simpson and Britter（1980）など).ドップラーレーダーを用いた観測が進み，ガストフロントもドップラーレーダーで識別できることがわかってきた（Zrnic' and Lee, 1983).さらに，ドップラーレーダーの画像と鉄塔観測データ及びゾンデデータ等を比較する研究（Klingle, 1985）もなされるようになった.ドップラーレーダーでガストフロントが識別できることがわかると，こんどはガストフロントの実時間自動検出方法の開発が望まれるようになった．図51に示されるように，ガストフロントを横切って着陸する飛行機は特に危険である．そこで１分以内程度にガストフロントを自動検出し，数分先から30分先程度を予測する必要がある．その目的にそって，Uyeda and Zrnic’（1985）は１台のドップラーレーダーによる突風前線の自動検出方法を開発した，図52に示したように，突風前線に直交する方向に添って速度の急変点がみられる(B-Eの間に大きな収束がある)、この速度傾度最大の点を角度方向につなげると，図53のように，1本の突風前線が得られる．等速度成分線にこれを重ねてみると，突風前線とレーダービームが直交する方向では－10m•s-'程度成分の位置に突風前線があ図53   1981年4月13日の平均ドップラー速度の等値線。等値線の間隔は10ms~¹、客観的に検出されたガストフロント（太線）の位置を重ねて表わした．記号Cの右の四角図54　継続するガスフロントの位置. 2111CSTと2116CSTにおけるガストフロントの中心（四角形）の移動速度を用いて2123CSTの予測線（FORECAST）を示した(Uyeda and Zrinic', 1985).り，これは突風前線の移動速度に近いものであると考えられる．一旦突風前線の位置が確定されると，図54に示したように，単純補外法によって位置の予測ができる。この方法は，さらにテストが行なわれ，実用に供される予定である．
4.5 風の場の測定
1台のドップラーレーダーによる水平風の測定方法は，Lhernitte and Atlas(1961)によって提案された, VAD法がよく用いられている.これは,一定仰角αでアンテナを360˚回転し,ドップラー速度成分Ｖは， V = V h cos a cos β + V f sin a
(1)
という関係式があることを用い，各方向の速度成分から回帰曲線を求めて水平風を出すという方法である。なお，(1)式で，hは地上からの高さ，V，は高さhでの風速，V，は降水粒子の落下速度，βはレーダービーム方向と風向のなす角度である、この方法は種々改良されており，たとえば，Kropfli (1984)によって，仰角45°以上にし，レーダーの近くだけをみることにすると反射強度が弱い場合でも水平風が測定できることも示されている。じょう乱がある場合にはレーダーで測定する範囲内の水平風は一様ではない．そこで，１台のドップラーレーダーの観測によって水平風分布及び収束・発散の分布を検出する方法がKoscielny et al. (1982)によって提案された．これは，VVP法を改良したもので，彼らの例では，方位角幅40°，距離20km毎，仰角0.4°と0.8°の解析体積を用い，風速及び収束が計算される。収束量の分布図を図55に示した。15時30分に収束量の大きな部分があり，衛星写真の雲の部分と対応していた．このときの水平風分布が図56である．この方法は短時間で風の分布を示すので応用性が高い。計算機による，１台のドップラーレーダーで測定される風の場の検出・解析方法の開発が進むのと並行して，ドップラーレーダーの速度表示画像をみただけで，風の場の様子や起きている現象を経験的に判断する方法の研究も進められている、Wood and Brown (1983)は,図57に示したような，モデル的な風の場とドップラーレーダーの速度表示画像との関係を多くの例について行なった、彼らがまとめた知見は，ドップラーレーゲーを用いた現業の気象観測・監視を行なう人達の理解を助ける上で大いに役立つと考えられる、日本においても１台のドップラーレーダーによる観測がなされるようになり，解析方法に独特の工夫がなされている（榊原ら(1985)，坪木ら(1985))、これらの経験をもとに今後実時間自動解析の方法の開発が日本でも進められることを期待したい.
4.6 その他の問題
ドップラーレーグーによる風の場の観測によって自動検出のできることが期待される気象図55   CIM地点のレーダーデータについて，角度40°距離20kmの扇形領域に対して図56  1台のドップラーレーダーで求められた風のパターン、矢印の長さで風速を示す、頭に矢印をもつ長い曲線は主観的に引いた流線を示す（Koscielny　et　al ., 1982).ドップラー速度の等値線(円形のレーダー表示中の)は，実線がレーダーから遠ざかる流れ，破線がレーダーに近づく流れを示し，太くて長い破線はドップラー速度0を示す、丸で囲んだ×印，太くて短かい破線及び太い実線は表示内のドップラー速度の極大又は極小を示す(Wood and Brown, 1983).図58地上近くの危険な気象現象を検出Zrnic', 1985).現象としてダウンバースト（大きなものをマクロバースト，小さなものをマイクロバーストと呼ばれることがある）がある。これもUyeda and Zrnic'（1985）が指摘するように，突風前線の検出アルゴリズムに似た方法で自動検出できる可能性がある。計算機処理の素過程で， 1本のレーダービーム方向のデータだけを用いて距離方向の速度変化を調べる方法と2本のレーダービーム方向のデータを用いて角度方向の速度変化を調べる方法，この2つの方法によって多くの風速急変のある現象を自動検出することができると考えられる．図58に示されるように， 2つの方法で一旦各種の現象を検出すると予測を行なったり各種の現象を重ねて表示したりすることが可能になる。災害をもたらす気象現象のうち，雹・雷・豪雨・豪雪などは，ドップラーレーダーによる風の測定だけからは検出がむずかしい．これらの検出のためには，ドップラーレーダーで得られる反射強度やスペクトルの幅のデータに加え， 2偏波レーダーや2波長レーダーによる観測なども必要になると考えられる。いずれにしても，災害をもたらすような気象現象が起きるときは，風の場に特徴的な様子がみられるので，ドップラーレーダーによる風の解析・検出の方法は重要である．現業の気象観測においては実時間自動検出できることが要求される．
5.おわりに
災害を起こす恐れのある気象現象をドップラーレーダーを用いて観測した基礎研究と，それらの現象をドップラーレーゲーによって自動検出する方法の開発について紹介した、ドップラーレーダーの威力については疑問の余地はないので，各種の気象災害に見舞われる日本では，ドップラーレーダーを災害気象現象の監視・予測に利用する技術の開発が急務であるという理解は定着しつつあると考えられる.ドップラーレーダーの威力を強調したが，ドップラーレーダーは半径50～100kmまで，高さ十数キロメートル以内の空間領域について，距離方向約200m，角度方向約１ kmの分解能で，降水強度，風の速度及び風の乱れを測定する装置なので，観測できる気象現象は多くの場合メソスケール現象に限定される。しかし，ドップラーレーダーの測定範囲と分解能は，豪雨•豪雪などの気象災害を引き起こす現象の主要部分を直接観測するのに適しているので,ドップラーレーダーが災害気象現象の監視・予測のための手段として非常に適していることは繰り返し述べた通りである、もちろん，日本のような複雑な地形をもつ国での適用には地形エコー除去装置などに工夫が必要である.また，ドップラーレーダーの観測空間と観測要素は，飛行機の安全運行上必要な気象情報の取得に適しているので，日本においても，この方面の研究に力を入れる必要があると考えられる。その意味では，米国のJAWS計画やNEXRAD計画が参考になる．また，Fujita (1980),  Zrnic' and Lee (1983),  Mahapatra et al. (1983),  McBarthy and Wilson (1984), Fujita（1985）など多くの論文・報告等がある．ドップラーレーダーを有効に使うためには，衛星データや地上観測データとの結合が必要である．米国では，メソスケールの現象を特定の地域で詳しく観測するための特別の観測網が作られている。Fujita et al. (1983)によるシカゴにおける観測や，Reynolds (1983)によって報告されているように，メソスケール現象の予報現業用のテスト機関作りが行なわれている。一方，日本の地上観測は，気象庁によるAMeDASなど非常にすぐれたものがある。ドップラーレーダー観測と衛星データ及びAMeDASデータ等を結びつけると，世界的に進んだ観測システムになると考えられる。最近，UHFレーダーやVHFレーダーによる対流圏，成層圏，中間圏の気流の観測が始められ、ウィンドプロファイラーとしての利用が期待されている。センチ波のパルス・ドップラーレーダーは，対流圏内の風の分布を測定できることに特徴があるので，UHFレーダーやVHFレーダーとの共同観測等により，大気の全層にわたる構造の解明にも寄与すると考えられる.本資料をまとめている間にも次々と新しい論文が発表されているので，全ての関連論文に目を通すことは不可能であることは始めにお断わりした通りである。そのような状況ながら，ドップラーレーダーの利用研究の最近の方向は非常に明確になってきた。複数台のドップラーレーダーによる気流の三次元的構造の解明と１台のドップラーレーダーによる気象現象の監視・予測方法の開発である。このことを考慮すると，今後日本においても，多くの機関の協力による複数台のドップラーレーダーによる集中豪雨雪や台風等の気象現象の解明と， 1台のドップラーレーダーの現業の気象観測への利用方法の開発に力を入れる必要があると考えられる。また，ドップラーレーダーで得られたデータと解析結果を分りやすくディスプレイに表示する工夫も進めておく必要があると考えられる.
商
辞
科学技術庁のパートギャランティの適用を受け，米国国立激しい嵐研究所(NSSL)に1983年11月1日から1984年10月31日まで1台のドップラーレーダーによる突風前線の自動検出方法開発のプロジェクトに参加し，ドップラーレーダーの利用研究について多くの啓発を受けたことが本資料作成の契機となった、米国滞在に際し種々の面倒を見て下さり，また，本資料他成に必要な資料の入手の便宜をはかって下さった, Cooperative Institute for Mesoscale Meteorological   Study所長の佐々木嘉和教授とNSSLのKessler所長，Doviak博士及びZrnic’博士に深く感謝致します.