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天気予報のレーダーについて説明する

私たちは皆、野外活動の計画を立てる際に、レーダーを利用しています。 傘は持っていったほうがいいのか。 激しい雷雨が近づいているのか? それとも一日中雨は降らないのでしょうか。 レーダーは天気予報に役立ちますが、その仕組みを正確に理解している人はあまりいません。

RADAR は RAdio Detection And Ranging の略で、1800 年代後半から時間をかけてゆっくりと開発されました。

RADARはRAdio Detection And Rangingの略で、1800年代後半から徐々に開発されてきました。 レーダーのオペレーターは、降水が画面上に「偽の」エコーを引き起こすことを発見したとき(潜在的な敵のターゲットを隠してしまう)、レーダーの新しい可能性に気付いたのである。 戦後まもなく、余ったレーダーは降水探知機として使われるようになった。 それ以来、現代の気象レーダーは、より優れたデータ取得方法とより高い解像度のデータを取り入れて、大きく進化・改良されてきた。 実際、現代の気象レーダーのほとんどはパルスドップラーレーダーとなり、降水の強さだけでなく、雨滴の動きも検出できるようになった。 現在では、専用のソフトウェアがレーダーのデータを使って短期予報を行ったり、数値気象予報モデルに組み込んで予報の精度を高めたりしているほどです。

基礎知識: 最新の気象レーダーの仕組み

最新のドップラーレーダーシステムは、風雨から守るためにさらに大きな六角形のドームに収められた大きなレーダーアンテナで構成されています。 レーダーディッシュは水平方向に360度、垂直方向に約20度回転することができます。 レーダーアンテナは回転しながら、パルスと呼ばれる極めて短い電波を発射し、このパルスが戻ってくるのを「待ち受け時間」に待つ。 1パルスは約0.00000157秒で、「聴取期間」は0.00099843秒である。 送信された電波は光速程度で大気圏内を移動する。 雨粒や雪片などの標的に当たると、電波は散乱し、一部のエネルギーがレーダーに戻ってくる。 レーダーは、1秒間に最大1,300回繰り返される「聴取時間」の間に、これらの情報をすべて観測する。 電波がアンテナから発射され、目標物に当たってアンテナに戻ってくるまでの時間を観測し、ドップラー効果を利用して目標物との距離と方向を計算する(ドップラーレーダーという名称の由来)。

ドップラー効果

ドップラー効果を利用して、ターゲットの移動と位置に関する情報を提供するのがドップラーレーダーです。 レーダーは電波を発射した後、送信した電波と受信したエコーの位相のずれを追跡します。 この位相差によって、目標物がレーダーに向かって進んでいるのか、それともレーダーから遠ざかっているのかがわかります(動径速度)。 位相差が正であればレーダーに向かって、負であればレーダーから遠ざかる方向に動いていることを意味します。 この位相差は、音波のドップラー効果に似ています。 物体がある場所に近づくと、音波は圧縮されて周波数が高くなります。 物体が遠ざかると、音波は引き伸ばされ、周波数が低くなる。

二重偏波レーダー
National Weather Service は現在、ネットワークに二重偏波レーダーを使用しています。 従来のレーダーが水平方向にパルスを送受信するのに対し、二重偏波レーダーはさらに一歩進んで、水平方向と垂直方向に波を送受信します。 This provides a more complete picture of targets in the atmosphere, allowing forecasters to differentiate between rain, snow/melting snow, and even hail.

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