气象信息处理装置、气象雷达系统及气象信息处理方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及气象信息处理装置、气象雷达系统及气象信息处理方法，尤其涉及基于雷达的信号观测或预测气象的气象信息处理装置、气象雷达系统及气象信息处理方法。
【背景技术】
[0002]以往已知基于来自雷达的信号观测或预测气象的系统。
[0003]在专利文献1(特开平9-329672号公报)所述的打雷预测方法中，基于针对双极化雷达的水平极化波的雷达反射因子以及水平与垂直极化波的雷达反射因子差识别降水粒子的种类，并且预测打雷的可能性。
[0004]此外，在专利文献2(特开平11-281740号公报)所述的系统中，通过利用扇形波束的低分辨率的搜索用雷达检测雨云等气象现象的大致所在之处，通过利用笔形波束的高分辨率的观测用雷达检测雨云等气象现象的准确所在之处。
[0005]在专利文献3(特开2010-256333号公报)的气象雷达装置中，为了快速地取得降雨强度或多普勒速度，而具备沿铅直方向排列发送雷达脉冲并接收反射脉冲的多个天线元件而成的有源相控阵列方式的天线单元。
[0006]在先技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1:特开平9-329672号公报
[0009]专利文献2:特开平11-281740号公报
[0010]专利文献3:特开2010-256333号公报
【发明内容】
[0011]发明要解决的课题
[0012]可是，在专利文献1所述的双极化雷达中，由于针对上空整体识别降水粒子的种类并预测打雷的可能性，因此存在信号处理需要长时间(例如5?10分钟)之类的问题。
[0013]在专利文献2所述的系统中，虽然能够检测雨云的三维位置，但存在不能检测所检测出的雨云的准确所在之处或雨云的特性之类的问题。
[0014]在专利文献3所述的相控阵列中，存在设备巨大且价格高昂之类的问题。
[0015]因此，本发明的目的在于，提供一种能够廉价且快速地不仅检测雨云的位置还检测雨云的特性的气象信息处理装置、气象雷达系统及气象信息处理方法。
[0016]用于解决课题的手段
[0017]本发明的一方面的气象信息处理装置，具备:雨云检测部，基于来自配置于不同位置的至少第一雷达、第二雷达及第三雷达这3台雷达的信号，检测雨云的位置和雨云的三维速度；以及雨云特性检测部，基于来自与3台雷达不同的1台雷达或3台雷达之中的1台雷达的信号，对检测出的雨云的特性进行检测。
[0018]优选的是，雨云检测部利用检测出的雨云的三维速度来对检测出的雨云进行跟足示ο
[0019]优选的是，雨云特性检测部基于来自第三雷达的信号，对检测出的雨云的特性进行检测。第一雷达及第二雷达为单极化雷达。第三雷达为双极化雷达。
[0020]优选的是，雨云特性检测部基于与3台雷达不同的第四雷达的信号，对检测出的雨云的特性进行检测。第四雷达为双极化雷达。
[0021]优选的是，雨云检测部基于使3台雷达的天线以CAPPI方式进行扫描而得的信号，检测雨云的位置和雨云的三维速度。
[0022]优选的是，雨云特性检测部基于使下述天线进行RHI扫描而得的信号，检测雨云的特性，该天线是得到用于检测雨云的特性的信号的雷达的天线。
[0023]优选的是，雨云检测部基于使第一雷达及第二雷达的天线进行扫描而得的信号检测雨云的位置，使第一雷达、第二雷达及第三雷达的天线进行扫描并对由各雷达得到的检测出的雨云的位置处的速度分量进行合成，从而检测雨云的三维速度。
[0024]优选的是，雨云检测部基于使第一雷达及第二雷达的天线进行扫描而得的信号检测雨云的位置以及二维速度，基于检测出的雨云的二维速度预测雨云的移动后的位置，使第一雷达、第二雷达及第三雷达的天线进行扫描并对由各雷达得到的预测出的雨云的位置处的速度分量进行合成，从而检测雨云的三维速度。
[0025]优选的是，雨云检测部基于使第一雷达的天线进行扫描而得的信号检测雨云的位置，使第一雷达、第二雷达及第三雷达的天线进行扫描并对由各雷达得到的检测出的雨云的位置处的速度分量进行合成，从而检测雨云的三维速度。
[0026]优选的是，气象信息处理装置还具备雷达控制部，该雷达控制部使第三雷达以低耗电状态进行动作，直到根据来自第一雷达及第二雷达的信号检测出雨云为止。
[0027]优选的是，气象信息处理装置还具备雷达控制部，该雷达控制部使第二雷达以及第三雷达以低耗电状态进行动作，直到根据来自第一雷达的信号检测出雨云为止。
[0028]优选的是，雨云检测部在检测出多个雨云时，基于来自3台雷达之中的1台雷达的信号对构成检测出的雨云的降水粒子的大小进行检测，基于检测出的大小拣选降水可能性最大的雨云作为跟踪的雨云。
[0029]优选的是，雨云特性检测部对构成检测出的雨云的降水粒子的特性进行检测。
[0030]优选的是，雨云特性检测部对检测出的雨云在铅直方向上的长度进行检测。
[0031]优选的是，气象信息处理装置还具备降水预测部，该降水预测部基于检测出的雨云的位置、雨云的三维速度以及雨云的特性中的至少一个预测降水。
[0032]优选的是，雨云的特性包括构成雨云的降水粒子的大小。降水预测部基于构成雨云的降水粒子的大小预测降水的发生。
[0033]优选的是，降水预测部基于雨云在铅直方向上的长度来预测降水的发生。
[0034]本发明的一方面的气象雷达系统具备配置于不同位置的2台单极化雷达、1台双极化雷达、以及气象信息处理装置。气象信息处理装置具备:雨云检测部，基于来自2台单极化雷达和1台双极化雷达的信号，检测雨云的位置和雨云的三维速度；以及雨云特性检测部，基于来自双极化雷达的信号对检测出的雨云的特性进行检测。
[0035]优选的是，3台雷达在发送以及接收电波时形成笔形波束型的天线波束。
[0036]本发明的一方面的气象信息处理方法具备:基于使配置于不同位置的3台雷达之中的至少1台雷达的天线进行CAPPI扫描而得的信号检测雨云的位置的步骤;基于使3台雷达的天线进行CAPPI扫描而得的信号对检测出的雨云的三维速度进行检测的步骤;利用检测出的雨云的三维速度来跟踪雨云的步骤；以及基于使来自与3台雷达不同的1台雷达或3台雷达之中的1台雷达的天线进行RHI扫描而得的信号来对检测出的雨云的特性进行检测的步骤。
[0037]发明效果
[0038]根据本发明，能够廉价且快速地不仅检测雨云的位置而且检测雨云的特性。
【附图说明】
[0039]图1为表现构成第一实施方式的气象雷达系统的雷达的配置的图。
[0040]图2为表现单极化多普勒雷达的构成的图。
[0041 ]图3为表现平面天线的CAPPI扫描的图。
[0042]图4为表现双极化多普勒雷达的构成的图。
[0043]图5为表现抛物面天线的CAPPI扫描的图。
[0044]图6为表现抛物面天线的RHI扫描的图。
[0045]图7为用于说明单极化多普勒雷达以及双极化多普勒雷达的天线的扫描范围的图。
[0046]图8为表现第一实施方式的气象信息处理装置的构成的图。
[0047]图9为表现第一实施方式的雨云的检测以及雨云的特性检测的流程的图。
[0048]图10为用于说明雨云的产生以及扩展的图。
[0049]图11为用于说明冰相距地面的距离与降水的种类的图。
[0050]图12为表现第二实施方式的雨云的检测以及雨云的特性检测的流程的图。
[0051]图13为表现构成第三实施方式的气象雷达系统的雷达的配置的图。
[0052]图14为表现第三实施方式的雨云的检测以及雨云的特性检测的流程的图。
【具体实施方式】
[0053]以下，利用【附图说明】本发明的实施方式。
[0054][第一实施方式]
[0055]图1为表现构成第一实施方式的气象雷达系统的雷达的配置的图。
[°°56]该气象雷达系统具备2台单极化多普勒雷达la，lb、1台双极化多普勒雷达20、以及气象信息处理装置50。
[0057]单极化多普勒雷达la、单极化多普勒雷达lb及双极化多普勒雷达20分散地配置在不同地点。这些雷达la，lb，20是小型的雷达，能够设置在例如楼顶等狭小的场所。这些雷达la，lb，20不配置在同一直线上。此外，这些雷达la，lb，20的天线为单一元件。
[0058]单极化多普勒雷达la，lb以及双极化多普勒雷达20的检测距离为半径rl。单极化多普勒雷达la的检测范围与单极化多普勒雷达la的检测范围与双极化多普勒雷达20的检测范围重复的区域AR为雨云的检测范围。
[0059]单极化多普勒雷达la，lb和双极化多普勒雷达20用于检测雨云的位置以及速度。双极化多普勒雷达20用于检测所检测到的雨云的特性。
[0060]单极化多普勒雷达la、单极化多普勒雷达lb、双极化多普勒雷达20经有线或无线的网络9a，9b，9c与气象信息处理装置50连接。
[0061]图2为表现单极化多普勒雷达la的构成的图。单极化多普勒雷达lb的构成也与之相同。
[0062]如图2所示，单极化多普勒雷达la具备平面天线2、天线控制部3、收发切换器4、发送部5、接收信号处理部6、网络通信部7、以及电源控制部8。
[0063]平面天线2在发送电波时以及接收电波时，形成在方位角方向以及仰角方向上具有高指向性的笔形波束型的天线波束。关于利用这样的笔形波束，在本实施方式中与专利文献3不同，是为了通过单极化多普勒雷达la检测雨云的准确位置。平面天线2收发单极化的电波。
[0064]天线控制部3控制平面天线2的CAPPI(Constant Altitude Plane Posit1nIndicator:等高平面位置显示)扫描。所谓“CAPPI扫描”是以多个仰角使平面天线2沿水平方向旋转的方式。图3为表现平面天线2的CAPPI扫描的图。如图3所示，平面天线2每沿水平方向旋转一周，便变更仰角并进行同样的旋转扫描。
[0065]收发切换器4在发送时将来自发送部5的信号输出至平面天线2，在接收时将来自平面天线2的信号向接收信号处理部6输出。
[0066]发送部5采用微波或毫米波的频带的载波生成发送信号并向平面天线2馈送。
[0067]接收信号处理部6接受来自平面天线2的接收信号，并生成表现雷达反射因子以及矢径方向的速度的信号并向网络通信部7输出。
[0068]网络通信部7从气象信息处理装置50接收与电源控制有关的信号以及与天线控制有关的信号。网络通信部7向气象信息处理装置50发送表示雷达反射因子以及矢径方向的速度的信号。
[0069]电源控制部8在从气象信息处理装置50接收到指示向低耗电状态转移的信号时，向低消费电力状态转移。电源控制部8在从气象信息处理装置50接收到指示向通常耗电状态转移的信号时，转移到通常耗电状态。低消费电力状态为耗电量少的状态。在低消费电力状态下，例如，对各构成要素供给与通常相比低速的时钟，供给与通常相比较低的电源电压。再有，例如，对根据来自气象信息处理装置50的指示使电力恢复到通常消耗状态所需的构成要素以外的构成要素，也可以不供给时钟以及电源电压。
[0070]图4为表示双极化多普勒雷达20的构成的图。
[0071]如图4所示，双极化多普勒雷达20具备抛物面天线12、天线控制部13、收发切换器
14、发送部15、接收信号处理部16、网络通信部17、以及电源控制部18。
[0072]发送部15采用微波或毫米波的频带的载波来生成发送信号。
[0073]收发切换器14在发送时将来自发送部15的信号输出至抛物面天线12，在接收时向接收信号处理部16输出抛物面天线12的信号。
[0074]抛物面天线12在发送电波时以及接收电波时，形成在方位角方向以及仰角方向上具有高指向性的笔形波束型的天线波束。抛物面