日本初 「フェーズドアレイ気象レーダ」を開発

近年、局地的大雨（いわゆるゲリラ豪雨）や竜巻による甚大な被害が社会問題となっています。このような局所的で突発的な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」であるとされています。従来から、台風や低気圧、梅雨前線などによる降雨を観測するために、大型の「気象レーダ」が日本全土を覆うように配備され、最近では、都市域の降雨をより細かく観測できる小型の「XバンドMPレーダ」が整備されてきています。これらのレーダは、パラボラアンテナを機械的に回転させて降雨観測を行うため、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分以上の時間を要します。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ため、それらの兆候をより迅速に察知するためには、より短時間で詳細な3次元構造を観測できるフェーズドアレイ気象レーダ技術の実現が期待されています。

今後、局地的大雨や集中豪雨などの現象を対象として、性能評価試験を兼ねた観測を行います。本レーダにより得られる詳細な3次元観測データは、短時間に大雨をもたらす積乱雲のメカニズムを明らかにします。このことは、気象予測の高精度化、また局所的・突発的な気象災害の前兆現象の検出や短時間予報（ナウキャスト）情報としても期待されます。

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及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。パラボラアンテナを機械的に回転させるレーダと異なり、瞬間的にビーム方向を自由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。

一般に配信されるレーダ観測情報は、地図上にマッピングされた地上付近の（2次元）降雨分布のみであるが、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、通常3次元観測を行っており、「ゲリラ豪雨の卵」や「竜巻の親雲」などが観測されているが、それらのより詳細な鉛直構造や時間変動が求められている。

日本の気象レーダで主に使われているCバンド（5GHz帯、波長約6cm）及びＸバンド（9GHz帯、波長約3cm）の周波数帯のうち、アンテナの小型化ができるXバンドを用いたドップラー及び二重偏波観測が可能なマルチパラメータ（MP）レーダのこと。ここ数年、大学・研究所・国土交通省などにより、各地に導入が進められている。

多くのスロット（溝穴）を開けた、大電力のマイクロ波を通す導波管（スロットアンテナ）をアレイ状に並べたアンテナ。本レーダでは、横倒しにした長さ2mのスロットアンテナを縦方向に128本並べることで（サイズは約2m×2m、ビーム幅は約1度）、縦方向（仰角方向）に電子走査を行う1次元フェーズドアレイアンテナとしている。

多数のアンテナ素子で構成されるアレイアンテナにおいてそれぞれのアンテナ素子の信号をデジタル処理することにより、複数のアンテナビームを形成する技術。本レーダでは仰角方向に5～10度程度の広いビーム幅の電波を送信して、雨粒の散乱で戻ってくる電波を128本のスロットアンテナで独立に受信し、その受信信号をソフトウェア上で合成処理することで、約1度の分解能で全角の観測値を同時に得ることができる。

組織ごとの主な役割分担は、以下のとおりです。