フェーズドアレイ気象レーダー稼働……ゲリラ豪雨の3次元構造をすばやく観測

ブロードバンドテクノロジー

2012年8月31日（金） 17時30分

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　近年、局地的大雨（ゲリラ豪雨）や竜巻による被害が問題となっている。情報通信研究機構（NICT）、大阪大学、東芝は、ゲリラ豪雨や竜巻などを観測するための「フェーズドアレイ気象レーダー」を日本で初めて開発、31日に大阪大学吹田キャンパスで試験観測を開始した。

　局地的大雨をもたらす積乱雲は10分程度で急発達し、竜巻もわずか数分で発生し移動する。それらの兆候をより迅速に察知するためには、短時間で詳細な3次元構造を観測できるフェーズドアレイ気象レーダー技術の実用化が期待されている。

　フェーズドアレイ気象レーダーは、多数のアンテナ素子を配列し、それぞれの素子における送信および受信電波の位相を制御することで、電子的にビーム方向を変えることができるレーダー。パラボラアンテナを機械的に回転させるレーダーと異なり、ビーム方向を瞬間的に変化させることができるため、航空機やミサイル等の飛翔体検出に用いられることが多い。

　吹田キャンパスに新設されたレーダーは、10秒間隔で隙間のない3次元降水分布を100メートルの分解能で観測することが可能。本研究成果の一部は、NICTの委託研究「次世代ドップラーレーダー技術の研究開発」により得られたものだ。

　大気現象の詳細な構造や、前兆現象を直接観測するのに最も有効な手段は、「気象レーダー」であるとされている。一般にレーダー観測情報は、地図上にマッピングされた地上付近の（2次元）降雨分布だ。しかし、雨は上空の雲中で生成され成長しながら地上に落下してくるため、上空の降水（雪・霰・雨など）の3次元構造を観測することで、大雨のメカニズム解明や10〜30分程度の短時間予測が可能となる。

　既存の気象レーダでも3次元観測を行なっており、「ゲリラ豪雨の卵」や「竜巻の親雲」などが観測されているが、より詳細な鉛直構造や時間変動が求められている。

　従来型レーダーでの3次元観測は、仰角を変えながらパラボラアンテナを10数回転させる必要があった。地上付近の降雨分布観測には1〜5分、降水の3次元立体観測には5分以上の時間を要する。

　新設のフェーズドアレイ気象レーダーは、128本のスロットアレイアンテナによるデジタルビームフォーミング（DBF）を採用することで、観測時間を10〜30秒に短縮した。仰角方向にDBFを用いた電子走査（最大112仰角）を行なうことで、アンテナを1回転させるだけで半径15〜60キロメートル、高度14キロメートルまでの範囲における、隙間のない詳細な3次元降水分布を観測できる。

　今回、東芝、大阪大学、NICTが共同でフェーズドアレイ気象レーダの開発に、日本で初めて成功した。2012年5月に大阪大学吹田キャンパスの電気系建屋屋上に設置し、調整作業を続けてきたが、このたび試験観測を開始した。

《高木啓》