特許 6974422 超短距離二重偏波レーダの多重高度観測資料を用いた降雨強度推定方法，及び推定装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6974422

(24)【登録日】2021年11月8日

(45)【発行日】2021年12月1日

(54)【発明の名称】超短距離二重偏波レーダの多重高度観測資料を用いた降雨強度推定方法，及び推定装置

(51)【国際特許分類】

   G01S 13/95 20060101AFI20211118BHJP

   G01W 1/10 20060101ALI20211118BHJP

【ＦＩ】

   G01S13/95

   G01W1/10 T

【請求項の数】2

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2019-221809(P2019-221809)

(22)【出願日】2019年12月9日

(65)【公開番号】特開2021-92407(P2021-92407A)

(43)【公開日】2021年6月17日

【審査請求日】2019年12月9日

(73)【特許権者】

【識別番号】519438567

【氏名又は名称】コリア インスティテュート オフ コンストラクション テクノロジー

(74)【代理人】

【識別番号】100130111

【弁理士】

【氏名又は名称】新保 斉

(72)【発明者】

【氏名】イム、サン フン

(72)【発明者】

【氏名】キム、ウォン

【審査官】 九鬼 一慶

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２０１９／０３６９２３５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１３−１９５１６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 内田孝紀，ほか１名，地域気象モデルＣＳＵ−ＲＡＭＳと局地的風況予測モデルＲＩＡＭ−ＣＯＭＰＡＣＴの接続法に関する研究，大会講演予稿集８３，日本気象学会，2003年05月21日，１２６

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｓ ７／００ − ７／４２

Ｇ０１Ｓ １３／００ −１３／９５

Ｇ０１Ｗ １／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

（Ａ）１ｋｍ以下の超短距離二重偏波レーダの多重高度観測資料のうち、スキャン観測資料である水平偏波反射因子及び比偏波間位相差を、観測された高度角別に入力される段階と、
（Ｂ）前記（Ａ）段階において入力された水平偏波反射因子のボリューム平均と比偏波間位相差のボリューム平均を算出する段階と、
（Ｃ）前記算出される水平偏波反射因子のボリューム平均及び比偏波間位相差のボリューム平均のうち少なくとも一つを用いて降雨強度を推定する段階と、を含み、
前記（Ｃ）段階は、
前記スキャン観測資料の品質に対する信頼度が基準以上であれば、前記比偏波間位相差のボリューム平均を用いて降雨強度を推定し、基準未満であれば、前記水平偏波反射因子のボリューム平均を用いて降雨強度を推定し、
更に、前記（Ｃ）段階は、
（Ｃ１）前記水平偏波反射因子のボリューム平均を用いて一次降雨強度を推定する段階と、
（Ｃ２）前記推定される一次降雨強度及び算出される比偏波間位相差のボリューム平均が、それぞれに対して設定された閾値よりも大きければ、前記比偏波間位相差のボリューム平均に基づいて降雨強度を推定する段階と、
（Ｃ３）前記推定される一次降雨強度及び算出される比偏波間位相差のボリューム平均のうち少なくとも一つが、それぞれに対して設定された閾値よりも小さければ、前記推定された一次降雨強度を最終降雨強度として推定する段階をさらに含む
ことを特徴とする超短距離二重偏波レーダの多重高度観測資料を用いた降雨強度推定方法。

【請求項2】

１ｋｍ以下の超短距離二重偏波レーダの多重高度観測資料のうち、スキャン観測資料である水平偏波反射因子及び比偏波間位相差を、観測された高度角別に入力されるスキャン観測資料入力部と、
前記入力された水平偏波反射因子のボリューム平均と比偏波間位相差のボリューム平均を算出するボリューム平均算出部と、
前記算出される水平偏波反射因子のボリューム平均及び比偏波間位相差のボリューム平均のうち少なくとも一つを用いて降雨強度を推定する降雨強度推定部と、を備え、
前記降雨強度推定部は、
前記スキャン観測資料の品質に対する信頼度が基準以上であれば、前記比偏波間位相差のボリューム平均を用いて降雨強度を推定し、基準未満であれば、前記水平偏波反射因子のボリューム平均を用いて降雨強度を推定し、
更に、前記降雨強度推定部は、
前記水平偏波反射因子のボリューム平均を用いて一次降雨強度を推定し、前記推定される一次降雨強度及び算出される比偏波間位相差のボリューム平均が、それぞれに対して設定された閾値よりも大きければ、前記比偏波間位相差のボリューム平均に基づいて降雨強度を推定し、
前記推定される一次降雨強度及び算出される比偏波間位相差のボリューム平均のうち少なくとも一つが、それぞれに対して設定された閾値よりも小さければ、前記推定された一次降雨強度を最終降雨強度として推定する
ことを特徴とする超短距離二重偏波レーダの多重高度観測資料を用いた降雨強度推定装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、超短距離二重偏波レーダの多重高度観測資料を用いた降雨強度推定方法，及び推定装置に係り、より詳しくは、二重偏波レーダのスキャン観測資料と体積降雨量の概念を用いて降雨強度を推定することのできる、超短距離二重偏波レーダの多重高度観測資料を用いた降雨強度推定方法，及び推定装置に関する。

【背景技術】

【0002】

二重偏波レーダを用いた降雨量推定時は、単一偏波レーダの降雨量推定時に用いる反射因子（ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｉｔｙ、Ｚ_ｈ）に加えて、反射因子差（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｉｔｙ、Ｚ_ｄｒ）と比偏波間位相差（ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｐｈａｓｅ、Ｋ_ｄｐ）を用いて降雨量を推定する。

【0003】

二重偏波レーダのための代表的な降雨推定アルゴリズムとしては、ＪＰＯＬＥ（Ｊｏｉｎｔ Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ）（Ｒｙｚｈｋｏｖ ｅｔ ａｌ．， ２００５）アルゴリズムと、ＣＳＵ（Ｃｏｌｏｒａｄｏ Ｓｔａｔｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ）（Ｃｉｆｅｌｌｉ ｅｔ ａｌ．， ２０１１）アルゴリズムが挙げられる。

【0004】

ＪＰＯＬＥアルゴリズムは、降雨量に応じて異なる降雨関係式を用い、ＣＳＵアルゴリズムは、大気水象とレーダ資料の品質に応じて異なる降雨関係式を用いる。降雨推定アルゴリズムに用いられる変数間の関係、すなわち、Ｒ（Ｚ_ｈ）、Ｒ（Ｚ_ｈ、Ｚ_ｄｒ）、Ｒ（Ｋ_ｄｐ）、Ｒ（Ｋ_ｄｐ、Ｚ_ｄｒ）は、雨滴粒径分布（Ｄｒｏｐ Ｓｉｚｅ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ、ＤＳＤ）の媒介変数に対する様々な仮定の理論的な研究により導き出された（非特許文献１）。

【0005】

このような既存の降雨推定技法は、主にゲート単位の二重偏波レーダ資料（例えば、水平偏波反射因子、反射因子差、比偏波間位相差）を用いてゲート別の降雨量を算定する。

【0006】

このような各ゲートに対する降雨強度値を算出する既存の降雨推定技法は、短距離（例えば、１０ｋｍ）以上を観測する二重偏波レーダシステムに適合しており、超短距離（例えば、１ｋｍ以下）を観測するレーダシステムには適用し難いことがあった。これは、超短距離レーダシステムでは、降雨強度値を算出するために体積降雨量の概念を必要とするからである。

【0007】

したがって、既存の超短距離レーダシステムにおいて、体積降雨量の概念を用いて降雨強度値をさらに正確に算出するための方法が必要である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】大韓民国登録特許第１０−１５１２０１５号（２０１５．０４．０８．登録）

【非特許文献】

【0009】

【非特許文献1】Ｂｒｉｎｇｉ ａｎｄ Ｃｈａｎｄｒａｓｅｋａｒ， ２００１

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

上述した問題点を解決するために、本発明が解決しようとする技術的課題は、反射因子（Ｚ_ｈ）と比偏波間位相差（Ｋ_ｄｐ）を用いてボリューム（体積）単位の降雨推定を行うことにより、超短距離に対しても、既存よりもさらに正確に降雨を推定することのできる、超短距離二重偏波レーダの多重高度観測資料を用いた降雨強度推定方法及び推定装置を提供することにある。

【0011】

本発明の解決課題は、上記言及されたものに限定されず、言及されていない他の解決課題は、以下の記載に基づき、当業者に明確に理解される。

【課題を解決するための手段】

【0012】

上述した技術的課題を解決するための手段として、本発明の実施形態によれば、二重偏波レーダの多重高度観測資料を用いた降雨強度推定方法は、（Ａ）超短距離二重偏波レーダの多重高度観測資料のうち、スキャン観測資料である水平偏波反射因子及び比偏波間位相差を、観測された高度角別に入力される段階と、（Ｂ）前記（Ａ）段階において入力された水平偏波反射因子のボリューム平均と比偏波間位相差のボリューム平均を算出する段階と、（Ｃ）前記算出される水平偏波反射因子のボリューム平均及び比偏波間位相差のボリューム平均のうち少なくとも一つを用いて降雨強度を推定する段階と、を含んでもよい。

【0013】

前記（Ｃ）段階は、前記スキャン観測資料の品質に対する信頼度が基準以上であれば、前記比偏波間位相差のボリューム平均を用いて降雨強度を推定し、基準未満であれば、前記水平偏波反射因子のボリューム平均を用いて強雨強度を推定してもよい。

【0014】

前記（Ｃ）段階は、（Ｃ１）前記水平偏波反射因子のボリューム平均を用いて一次強雨強度を推定する段階と、（Ｃ２）前記推定される一次強雨強度及び算出される比偏波間位相差のボリューム平均が、それぞれに対して設定された閾値よりも大きければ、前記比偏波間位相差のボリューム平均に基づいて強雨強度を推定する段階と、を含んでもよい。

【0015】

前記（Ｃ）段階は、（Ｃ３）前記推定される一次強雨強度及び算出される比偏波間位相差のボリューム平均のうち少なくとも一つが、それぞれに対して設定された閾値よりも小さければ、前記推定された一次強雨強度を最終強雨強度として推定する段階をさらに含んでもよい。

【0016】

一方、上述した技術的課題を解決するための手段として、本発明の実施形態によれば、二重偏波レーダの多重高度観測資料を用いた降雨強度推定装置は、超短距離二重偏波レーダの多重高度観測資料のうち、スキャン観測資料である水平偏波反射因子及び比偏波間位相差を、観測された高度角別に入力されるスキャン観測資料入力部と、前記入力された水平偏波反射因子のボリューム平均と比偏波間位相差のボリューム平均を算出するボリューム平均算出部と、前記算出される水平偏波反射因子のボリューム平均及び比偏波間位相差のボリューム平均のうち少なくとも一つを用いて降雨強度を推定する強雨強度推定部と、を備える。

【0017】

前記強雨強度推定部は、前記スキャン観測資料の品質に対する信頼度が基準以上であれば、前記比偏波間位相差のボリューム平均を用いて降雨強度を推定し、基準未満であれば、前記水平偏波反射因子のボリューム平均を用いて強雨強度を推定してもよい。

【0018】

前記強雨強度推定部は、前記水平偏波反射因子のボリューム平均を用いて一次強雨強度を推定し、前記推定される一次強雨強度及び算出される比偏波間位相差のボリューム平均が、それぞれに対して設定された閾値よりも大きければ、前記比偏波間位相差のボリューム平均に基づいて強雨強度を推定してもよい。

【0019】

前記強雨強度推定部は、前記推定される一次強雨強度及び算出される比偏波間位相差のボリューム平均のうち少なくとも一つが、それぞれに対して設定された閾値よりも小さければ、前記推定された一次強雨強度を最終強雨強度として推定してもよい。

【発明の効果】

【0020】

本発明によれば、反射因子（Ｚ_ｈ）と比偏波間位相差（Ｋ_ｄｐ）を用いて強雨強度を推定することにより、近距離のみならず、超短距離でも、さらに正確に強雨強度を推定することができる。

【0021】

また、１つの高度角ではなく、多重高度角から観測及び算出されたレーダ資料、すなわち、反射因子（Ｚ_ｈ）と比偏波間位相差（Ｋ_ｄｐ）を用いて体積単位で強雨強度をさらに正確に推定することができる。

【0022】

また、近距離の短時間の間、多重高度角で光線をスキャンして観測されたレーダ資料を用いることにより、レーダ資料を汚染させ得る各種のエコーに対する問題点を解消し、正確な強雨推定により、集中豪雨及び洪水を予防することができる。

【0023】

本発明の効果は、上記言及されたものに限定されず、言及されていない他の効果は、以下の記載に基づき、当業者に明確に理解される。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】本発明の実施形態に係る降雨強度推定装置において、光線を多重観測高度角で照射して観測した結果を示すグラフ

【図2】１つのスキャン（例えば、４５度でのスキャン）をなす３６０個の光線のうち、１番目の光線（光線１）と３６０番目の光線（光線３６０）に対する水平偏波反射因子をゲート別に示す例示説明図

【図3】本発明の実施形態に係る超短距離二重偏波レーダの多重高度観測資料を用いた降雨強度推定方法を説明するための流れ図

【図4】本発明の実施形態に係る強雨強度推定装置を備えるレーダの例示説明図

【図5】本発明の実施形態に係る超短距離二重偏波レーダの多重高度観測資料を用いた降雨強度推定装置を示すブロック図

【発明を実施するための形態】

【0025】

上述した本発明の目的、他の目的、特徴、及び利点は、添付された図面と関連した以下の好適な実施形態に基づいて容易に理解される。

【0026】

以下、図面を参照して本発明について詳述する。ある場合は、発明を記述するにあたって、よく知られており、本発明と大いに関連しない部分は、本発明を説明するにあたって、特別な理由なしで混沌をもたらすことを防ぐために記述しないことを予め言及しておく。

【0027】

先ず、本発明の実施形態に係る超短距離二重偏波レーダの多重高度観測資料を用いた降雨強度推定方法は、二重偏波レーダがＫバンド二重偏波レーダを照射し、反射体から反射した光線を入射されると、強雨強度推定装置が入射された光線から強雨強度の推定に必要な値を算出する。特に、本発明の実施形態において、強雨強度推定方法は、近距離の短い観測時間の間は、降雨量の変動が小さいという仮定下で、多重観測高度角資料を用いて強雨強度を推定する。

【0028】

二重偏波レーダと強雨強度推定装置は、１つの装置で実現されてもよく、本実施形態では分離して説明する。

【0029】

本発明の実施形態では、超短距離として１ｋｍを挙げているが、これも一例として、これに限定されず、１ｋｍ以上を超短距離として定義してもよく、超短距離でなくても、１ｋｍ以上の距離に対しても、光線を照射した資料から強雨推定を行うことができるのは言うまでもない。

【0030】

また、本発明の実施形態において、多重観測高度角は、例えば、３０度、４５度、及び６０度であり、これは一例として、これに限定されない。

【0031】

図１は、本発明の実施形態に係る降雨強度推定装置において、超短距離二重偏波レーダの多重高度観測資料のうち、一つのボリューム資料の例示を示すグラフである。

【0032】

図１を参照すると、１つのボリューム資料は、多数のスキャン、本発明の実施形態では、３つのスキャンで構成され、１つのスキャンは、多数の光線で構成される。また、１つの光線は、多数のゲートからなる。

【0033】

図１において、青色、赤色、及び緑色は、１つのスキャンを示す。各スキャンは、３０度、４５度、及び６０度で構成される。青色、赤色、及び緑色で表記されたスキャンは、それぞれ多数の光線で構成され、光線の個数は、観測方法により異なり、本実施形態では、３６０個を用いる。各光線（すなわち、青色、赤色、及び緑色の１つの線）を構成する多数のゲートも、レーダ運用方法により、数十個から数百個まで可能である。１つのゲートは、１つの点（ポイント）とみなしてもよい。

【0034】

１つのゲートには、水平偏波反射因子、反射因子差、及び比偏波間位相差以外に、様々な変数がある。本発明の実施形態では、水平偏波反射因子と比偏波間位相差を用いる。

【0035】

図２は、１つのスキャン（例えば、４５度でのスキャン）をなす３６０個の光線のうち、１番目の光線（光線１）と３６０番目の光線（光線３６０）に対する水平偏波反射因子をゲート別に示す例示図である。

【0036】

図２を参照すると、Ｒは、スキャン距離であり、１つの光線がＮ個のゲートからなる場合、水平偏波反射因子は、ゲート１〜ゲートＮに対する値である。降雨強度推定装置は、二重偏波レーダの照射距離による水平偏波反射因子の変化から水平偏波減衰度を算出する。

【0037】

図３は、本発明の実施形態に係る超短距離二重偏波レーダの多重高度観測資料を用いた降雨強度推定装置の降雨強度推定方法を説明するための流れ図である。

【0038】

図３を参照すると、本発明の実施形態によれば、降雨強度推定装置は、スキャン観測資料、すなわち、各スキャン資料で構成されたボリューム資料を入力される（Ｓ３１０）。Ｓ３１０段階において入力されるスキャン観測資料は、３０度、４５度、及び６０度の高度角で得られた値から算出される値であって、Ｚ_ｈ（３０）、Ｚ_ｈ（４５）、Ｚ_ｈ（６０）、Ｋ_ｄｐ（３０）、Ｋ_ｄｐ（４５）、及びＫ_ｄｐ（６０）である。

【0039】

Ｚ_ｈ（３０）は、３０度スキャンから得られたＺ_ｈの平均値であって、すなわち、数個のゲートで構成された数個の光線から算出された平均値である。これと同様に、Ｚ_ｈ（４５）は、４５度スキャンから得られたＺ_ｈの平均値であり、Ｚ_ｈ（６０）は、６０度スキャンから得られたＺ_ｈの平均値である。

【0040】

また、Ｋ_ｄｐ（３０）は、３０度スキャンから得られたＫ_ｄｐの平均値であって、すなわち、数個のゲートで構成された数個の光線から算出された平均値である。これと同様に、Ｋ_ｄｐ（４５）は、４５度スキャンから得られたＫ_ｄｐの平均値であり、Ｋ_ｄｐ（６０）は、６０度スキャンから得られたＫ_ｄｐの平均値である。

【0041】

降雨強度推定装置は、各観測高度角別に、すなわち、各スキャンに対する水平偏波反射因子（Ｚ_ｈ（０）、Ｚ_ｈ（４５）、Ｚ_ｈ（９０））のボリューム平均（μ（Ｚ_ｈ））と、比偏波間位相差（Ｋ_ｄｐ（０）、２・Ｋ_ｄｐ（４５））のボリューム平均（μ（Ｋ_ｄｐ））とを算出する（Ｓ３２０、Ｓ３３０）。

【0042】

Ｓ３２０段階において、降雨強度推定装置は、Ｓ３１０段階において入力されたＺ_ｈ（３０）、Ｚ_ｈ（４５）、及びＺ_ｈ（６０）の平均値または中間値を水平偏波反射因子のボリューム平均（μ（Ｚ_ｈ））として算出する。

【0043】

また、Ｓ３３０段階において、降雨強度推定装置は、Ｓ３１０段階において入力されたＫ_ｄｐ（３０）とＫ_ｄｐ（４５）とＫ_ｄｐ（６０）の平均値または中間値を比偏波間位相差のボリューム平均（μ（Ｋ_ｄｐ））として算出する。

【0044】

Ｓ３２０段階及びＳ３３０段階において、３０度、４５度、及び６０度に対して算出された水平偏波反射因子のボリューム平均（μ（Ｚ_ｈ））と比偏波間位相差のボリューム平均（μ（Ｋ_ｄｐ））は、それぞれ下記の通りである。

【0045】

【数1】

【0046】

【数2】

【0047】

降雨強度推定装置は、Ｓ３２０段階及びＳ３３０段階において算出された水平偏波反射因子のボリューム平均（μ（Ｚ_ｈ））及び比偏波間位相差のボリューム平均（μ（Ｋ_ｄｐ））のうち少なくとも一つを用いて降雨強度を推定する（Ｓ３４０〜Ｓ３７０）。特に、降雨強度推定装置は、入力されるスキャン観測資料の品質に対する信頼度が、前もって設定された基準以上であれば、比偏波間位相差のボリューム平均を用いて降雨強度を推定し、基準未満であれば、水平偏波反射因子のボリューム平均を用いて降雨強度を推定する。

【0048】

以下、Ｓ３４０段階乃至Ｓ３７０段階の降雨強度推定について詳述する。

【0049】

先ず、降雨強度推定装置は、反射因子と降雨強度の関係式を用いて一次降雨強度を推定する（Ｓ３８０）。すなわち、降雨強度推定装置は、水平偏波反射因子のボリューム平均（μ（Ｚ_ｈ））を、下記の［式１］に適用して一次降雨強度を推定する。

【0050】

【数3】

［式１］

【0051】

前記［式１］において、ａ及びｂは、２４ＧＨｚ周波数において有する変数であって、例えば、４５度高度角の２４ＧＨｚにおいて、ａ＝０．０１、ｂ＝０．７８であってもよい。Ｒ（μ（Ｚ_ｈ））は、水平偏波反射因子のボリューム平均（μ（Ｚ_ｈ））により推定された一次降雨強度である。

【0052】

降雨強度推定装置は、Ｓ３４０段階において算出された一次降雨強度（Ｒ（μ（Ｚ_ｈ）））と、Ｓ３３０段階において算出された比偏波間位相差のボリューム平均（μ（Ｋ_ｄｐ））が、それぞれに対して設定された第１及び第２の閾値（ＴＨ１、ＴＨ２、例えば、ＴＨ１＝１０、ＴＨ１＝１）であって、前もって設定された基準値）よりも大きければ（Ｓ３５０−ｙｅｓ）、降雨強度が強く（すなわち、いま降っている雨の量が基準よりも多く）、Ｓ３１０段階で入力され、Ｓ３２０段階及びＳ３３０段階で算出された資料品質が、一定水準以上の高い信頼度を有すると判断することができる。したがって、降雨強度推定装置は、比偏波間位相差のボリューム平均（μ（Ｋ_ｄｐ））から下記の［式２］を用いて最終降雨強度を推定するようになる（Ｓ３６０）。

【0053】

【数4】

［式２］

【0054】

前記［式２］において、ｃは、２４ＧＨｚ周波数において有する変数であって、例えば、４５度高度角において、ｃ＝２１．４であってもよい。前記［式１］及び［式２］において、２４ＧＨｚ周波数は、商用周波数の一つであって、このときの変数ａ、ｂ、ｃは、散乱シミュレーション（Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ）により求めた理論的な値である。したがって、他の周波数でも、２４ＧＨｚであるときに適用したものと同一の方法により、理論的な値を求めることができる。Ｒ（μ（Ｋ_ｄｐ））は、比偏波間位相差のボリューム平均（μ（Ｋ_ｄｐ））により推定される最終降雨強度である。

【0055】

ここで、μ（Ｋ_ｄｐ）＞１は、直接的にはＫ_ｄｐの品質を言い、間接的には中間降雨強度程度において示される値を意味する。

【0056】

これに対して、Ｓ３５０段階において、推定された一次降雨強度（Ｒ（μ（Ｚ_ｈ）））及び算出された水平偏波反射因子のボリューム平均（μ（Ｚ_ｈ））のうち少なくとも一つが、各閾値（ＴＨ１、ＴＨ２）以下であれば（Ｓ３５０−ｎｏ）、降雨強度推定装置は、Ｓ３４０段階において推定される一次降雨強度を最終降雨強度として推定する（Ｓ３７０）。

【0057】

図４は、本発明の実施形態に係る強雨強度推定装置６００が適用される超短距離二重偏波レーダを示す例示図である。

【0058】

図４を参照すると、超短距離二重偏波レーダは、アンテナ４００、駆動部５００、及び降雨強度推定装置６００を備える。

【0059】

アンテナ４００は、多重高度角で電磁波を発射し、その電磁波が対象物体から反射して帰ってくる反響波を受信する。

【0060】

駆動部５００は、アンテナが多重高度角で電磁波を発射するように、アンテナ４００を含むレーダを駆動する。

【0061】

降雨強度推定装置６００は、アンテナ４００が受信した信号からスキャン観測資料を生成し、スキャン観測資料のうち、反射因子（Ｚ_ｈ）と比偏波間位相差（Ｋ_ｄｐ）を用いてボリューム（体積）単位の降雨推定を行う。

【0062】

降雨強度推定装置６００は、図１乃至図４を参照して説明した降雨強度推定方法を行うための装置であって、降雨推定アルゴリズムを用いて降雨推定を行うプロセッサと、降雨推定アルゴリズムを保存するメモリと、を備えるコンピュータ装置であってもよい。

【0063】

図５は、図４において用いられる本発明の実施形態に係る超短距離二重偏波レーダの多重高度観測資料を用いた降雨強度推定装置６００を示すブロック図である。

【0064】

図５を参照すると、降雨強度推定装置６００は、通信インターフェース部６１０、メモリ６２０、及びプロセッサ６３０を有する。

【0065】

通信インターフェース部６１０は、アンテナ４００から受信信号（すなわち、反射波）を受信する通信回路を有する。

【0066】

メモリ６２０は、揮発性メモリ及び／または不揮発性メモリを有してもよい。メモリ６２０には、例えば、降雨強度推定装置６００が提供する動作、機能などを実現及び／または提供するために、構成要素６１０〜６３０と関連した命令またはデータ、１つ以上のプログラム及び／またはソフトウェア、運用体制などが保存されてもよい。

【0067】

メモリ６２０に保存されるスキャン観測資料を用いて、超短距離において降雨強度を推定するように命令語を含む降雨強度推定プログラムを含んでもよい。

【0068】

プロセッサ６３０は、降雨強度推定装置６００に保存された１つ以上のプログラムを実行し、降雨強度推定装置６００の全般的な動作を制御する。例えば、プロセッサ６３０は、メモリ６２０に保存された降雨強度推定プログラムを実行して降雨強度を推定する。

【0069】

このため、降雨強度推定プログラムの実行により、プロセッサ６３０は、スキャン観測資料生成部６３２、スキャン観測資料入力部６３４、ボリューム平均算出部６３６、及び降雨強度推定部６３８を有する。

【0070】

スキャン観測資料生成部６３２は、アンテナ４００が受信した反射波からスキャン観測資料を生成し、生成されるスキャン観測資料をスキャン観測資料入力部６３４に伝達する。スキャン観測資料は、３０度、４５度、及び６０度の高度角で測定された反射因子と比偏波間位相差、すなわち、Ｚ_ｈ（３０）、Ｚ_ｈ（４５）、Ｚ_ｈ（６０）、Ｋ_ｄｐ（３０）、Ｋ_ｄｐ（４５）、及びＫ_ｄｐ（６０）を含んでもよい。

【0071】

スキャン観測資料入力部６３４は、超短距離二重偏波レーダの多重高度観測資料のうち、スキャン観測資料、すなわち、Ｚ_ｈ（３０）、Ｚ_ｈ（４５）、Ｚ_ｈ（６０）、Ｋ_ｄｐ（３０）、Ｋ_ｄｐ（４５）、及びＫ_ｄｐ（６０）を入力される。スキャン観測資料は、スキャン観測資料入力部６３４で算出されてもよい。

【0072】

ボリューム平均算出部６３６は、入力された反射因子のＺ_ｈ（３０）、Ｚ_ｈ（４５）、及びＺ_ｈ（６０）の平均値または中間値を、水平偏波反射因子のボリューム平均（μ（Ｚ_ｈ））として算出する。

【0073】

また、ボリューム平均算出部６３６は、入力された比偏波間位相差のＫ_ｄｐ（３０）、Ｋ_ｄｐ（４５）、及びＫ_ｄｐ（６０）の平均値または中間値を、比偏波間位相差のボリューム平均（μ（Ｋ_ｄｐ））として算出する。

【0074】

降雨強度推定部６３８は、算出された水平偏波反射因子のボリューム平均（μ（Ｚ_ｈ））及び比偏波間位相差のボリューム平均（μ（Ｋ_ｄｐ））のうち少なくとも一つを用いて降雨強度を推定する。

【0075】

詳述すると、降雨強度推定部６３８は、反射因子と降雨強度の関係式である前記［式１］を用いて一次降雨強度（Ｒ（μ（Ｚ_ｈ）））を推定する。すなわち、降雨強度推定部６３８は、水平偏波反射因子のボリューム平均（μ（Ｚ_ｈ））を前記［式１］に適用して一次降雨強度を推定する。

【0076】

降雨強度推定部６３８は、推定された一次降雨強度と算出された比偏波間位相差のボリューム平均（μ（Ｋ_ｄｐ））が、それぞれに対して設定された第１及び第２の閾値（ＴＨ１、ＴＨ２、例えば、ＴＨ１＝１０、ＴＨ１＝１）よりも大きければ、降雨強度が強く、スキャン観測資料のような資料品質が前もって定められた一定水準以上の高い信頼度を有すると判断することができる。

【0077】

したがって、降雨強度推定部６３８は、比偏波間位相差のボリューム平均（μ（Ｋ_ｄｐ））から前記［式２］を用いて最終降雨強度を推定するようになる。

【0078】

これに対して、降雨強度推定部６３８は、推定された一次降雨強度と算出された比偏波間位相差のボリューム平均（μ（Ｋ_ｄｐ））のうち少なくとも一つが、それぞれに対して設定された閾値（ＴＨ１、ＴＨ２）以下であれば、前記［式１］を用いて推定された一次降雨強度を最終降雨強度として推定する。

【0079】

一方、本発明に係る超短距離二重偏波レーダの多重高度観測資料を用いた降雨強度推定方法は、これを実現するための命令語のプログラムが類型的に実現されることにより、コンピュータで読み取り可能な記録媒体に含まれて提供されてもよいことは、通常の技術者が容易に理解することができる。

【0080】

すなわち、本発明に係る超短距離二重偏波レーダの多重高度観測資料を用いた降雨強度推定方法は、多様なコンピュータ手段により行われるプログラム命令の形態で実現され、コンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、前記コンピュータで読み取り可能な記録媒体は、プログラム命令、データファイル、データ構造などを単独または組み合わせて含む。前記コンピュータで読み取り可能な記録媒体の例には、ハードディスクなどの磁気媒体（ｍａｇｎｅｔｉｃ ｍｅｄｉａ）、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤのような光記録媒体（ｏｐｔｉｃａｌ ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ ｍｅｄｉａ）、及びＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ、ＵＳＢメモリなどのプログラム命令を保存して行えるように特別に構成されたハードウェア装置が含まれる。

【0081】

したがって、本発明は、超短距離二重偏波レーダの多重高度観測資料を用いた降雨強度推定方法を実現するために、前記降雨強度推定装置を制御するコンピュータ上で行われるコンピュータで読み取り可能な記録媒体に保存されたプログラムを一緒に提供する。

【符号の説明】

【0082】

４００ アンテナ
５００ 駆動部
６００ 降雨強度推定装置
６１０ 通信インターフェース部
６２０ メモリ
６３０ プロセッサ
６３２ スキャン観測資料生成部
６３４ スキャン観測資料入力部
６３６ ボリューム平均算出部
６３８ 降雨強度推定部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】