Development of observation method to analyze the formation of heavy rainfall with dual-polarized radar. Where is big raindrops formed?

本研究課題の中心となるのは、レーダーシミュレーターの開発と、これを用いた二重偏波レーダーで観測される偏波パラメータから雨の粒径分布を推定する手法の開発である。雨の粒径分布は単位体積の大気中の各雨粒の数をその大きさ別に表したもので、平均直径(D0)、数密度(Nw)、形状指数(μ)の3個のパラメータで規定されるガンマ函数で近似できることが知られている。粒径分布が分かれば降水強度など単位体積の大気中の雨に関する平均値のほか、これを構成する雨粒の大きさと個数も分かるため、大粒の雨の有無や、時間変化から雲の中で雨がどのように成長しているかも推定できる。粒径分布の3つのパラメータのうちμは各直径の雨粒の個数の割合を表すため、雨滴成長の解析に重要である。しかし形状指数の水底には理論的には非線形方程式を解く必要があり、これまで偏波パラメータから解析的に推定することは世界的にもされていなかった。そこで本課題ではシミュレーターを改良し、相関係数(ρhv)からμを推定する手法を開発した。相関係数は偏波レーダーで得られるデータの一つであるがこれまで定量的に利用されてこなかった。これは、従来のレーダーの出力が時間的に不安定なため、観測精度が不十分であったためである。しかし本研究で用いるレーダーは送信素子に従来のような真空管ではなくトランジスタで構成され出力が格段に安定しているためρhvは理論値に極めて近く利用が可能となった。そこで本課題ではシミュレーターを高度化し、平均直径(D0)、数密度(Nw)だけでなく、相関係数(ρhv)からμを推定する手法の開発と改良を行った。この手法を用いて強雨の1事例の解析を行い、地上観測と比較し精度検証をしたところ、比較的よく一致した。この結果については国際学会などで発表を行った。

本研究課題の中心となるのは、レーダーシミュレーターの開発と、これを用いた二重偏波レーダーで観測される偏波パラメータから雨の粒径分布を推定する手法の開発である。雨の粒径分布は単位体積の大気中の各雨粒の数をその大きさ別に表したもので、平均直径(D0)、数密度(Nw)、形状指数(μ)の3個のパラメータで規定されるガンマ函数で近似できることが知られている。粒径分布が分かれば降水強度など単位体積の大気中の雨に関する平均値のほか、これを構成する雨粒の大きさと個数も分かるため、大粒の雨の有無や、時間変化から雲の中で雨がどのように成長しているかも推定できる。粒径分布の3つのパラメータのうちμは各直径の雨粒の個数の割合を表すため、雨滴成長の解析に重要である。しかし形状指数の水底には理論的には非線形方程式を解く必要があり、これまで偏波パラメータから解析的に推定することは世界的にもされていなかった。そこで本課題ではシミュレーターを改良し、相関係数(ρhv)からμを推定する手法を開発した。相関係数は偏波レーダーで得られるデータの一つであるがこれまで定量的に利用されてこなかった。これは、従来のレーダーの出力が時間的に不安定なため、観測精度が不十分であったためである。しかし本研究で用いるレーダーは送信素子に従来のような真空管ではなくトランジスタで構成され出力が格段に安定しているためρhvは理論値に極めて近く利用が可能となった。そこで本課題ではシミュレーターを高度化し、平均直径(D0)、数密度(Nw)だけでなく、相関係数(ρhv)からμを推定する手法の開発と改良を行った。この手法を用いて強雨の1事例の解析を行い、地上観測と比較し精度検証をしたところ、比較的よく一致した。この結果については国際学会などで発表を行った。