MUレーダー観測と計算機実験によるドップラー法/干渉計法の風速推定精度の比較研究

大気レーダーにおける風速推定方法は、主にレーダーの周波数帯やアンテナ構成などの要素によって選択されており、風速の推定精度や推定方法そのものの得失はあまり重要視されて来なかった。本研究は、MUレーダーによる比較観測と計算機シミュレーションによって、ドップラー法と干渉計法という異なる風速推定方式の特質を比較研究し、特にそれらの測定精度の振る舞いを明らかにすることを目的としている。本研究では、以下の手順で研究を進めた。1.MUレーダーに最近導入された「MUレーダー実時間データ処理システム」を用いて、アンテナビームを複数方向に走査しながら干渉計法観測を実施した。観測データのうち、単一受信チャンネルの多方向データを利用するとドップラー法による風速推定が可能であり、複数の受信チャンネルの天頂方向ビームデータのみを利用すると干渉計法による風速推定が可能である。これによって完全に同一データから、違った風速推定法を選ぶことかできる。それぞれの推定風速のばらつきを比較した結果、干渉計法の推定風速のばらつきがドップラー法に比べて大きいことが明らかとなった。2.干渉計法による風速推定精度を調べるための計算機シミュレーションプログラムの開発をすすめた。特に1次元のシミュレーションを用いて、干渉計法による風速推定精度の振る舞いを調べた。3.以上の研究の結果、VHF帯のMUレーダーにおいては、干渉計法は風速推定精度の点でドップラー法に劣ることが明らかとなった。しかしながら2MHz程度の周波数を用いるMFレーダーに対しては、シミュレーション結果から、むしろ干渉計法か有利であることが明らかとなった。

大気レーダーにおける風速推定方法は、主にレーダーの周波数帯やアンテナ構成などの要素によって選択されており、風速の推定精度や推定方法そのものの得失はあまり重要視されて来なかった。本研究は、MUレーダーによる比較観測と計算機シミュレーションによって、ドップラー法と干渉計法という異なる風速推定方式の特質を比較研究し、特にそれらの測定精度の振る舞いを明らかにすることを目的としている。本研究では、以下の手順で研究を進めた。1.MUレーダーに最近導入された「MUレーダー実時間データ処理システム」を用いて、アンテナビームを複数方向に走査しながら干渉計法観測を実施した。観測データのうち、単一受信チャンネルの多方向データを利用するとドップラー法による風速推定が可能であり、複数の受信チャンネルの天頂方向ビームデータのみを利用すると干渉計法による風速推定が可能である。これによって完全に同一データから、違った風速推定法を選ぶことかできる。それぞれの推定風速のばらつきを比較した結果、干渉計法の推定風速のばらつきがドップラー法に比べて大きいことが明らかとなった。2.干渉計法による風速推定精度を調べるための計算機シミュレーションプログラムの開発をすすめた。特に1次元のシミュレーションを用いて、干渉計法による風速推定精度の振る舞いを調べた。3.以上の研究の結果、VHF帯のMUレーダーにおいては、干渉計法は風速推定精度の点でドップラー法に劣ることが明らかとなった。しかしながら2MHz程度の周波数を用いるMFレーダーに対しては、シミュレーション結果から、むしろ干渉計法か有利であることが明らかとなった。