気象災害予測を目的とした雲の外形・内部計測に関する研究

气象灾害预报中云的外部和内部测量研究

基本信息

批准号：
12780347
负责人：
椎名達雄
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Wakayama University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至 2001
项目状态：
已结题

项目摘要

気象災害予測を最終目的とし、ライダーを用いた雲の外形・内部計測を行うことを目的として研究を進めてきた。製作したライダーシステムは特にその光学系に工夫を凝らした。送受信に共通の光学系を使用するインライン型を採用し、その実現のために光サーキュレータを応用した。この光サーキュレータは送信ビームと受信エコーを分離するだけでなく、エコーを直交する偏光成分によって個別に受光できる特徴をもつ。また、カセグレン式望遠鏡の副鏡がビーム出射を妨げるのを防ぐために、送信レーザビームは1組のアキシコンプリズムによって環状ビームに変換される。この環状ビームは大気中を伝搬するにつれ、強度分布を変化させ、擬似的な非回折ビーム(Nearly Non-diffractive Beam)となる。これらの趣向をもとに望遠鏡視野角0.1mrad.で250mからの観測を可能とするインライン型ライダーシステムを製作した。レーザ光源にLD励起YLFレーザ(出力16kW、パルス幅5ns)、受光器にNIR enhanced Si-APD(感受率36A/W、量子効率40%)を使用してフィールドテストを行った。受光したエコー信号を製作した80dBLog-Amp.および1000倍Linear Amp.で増幅して観測を行った。現状として3km以上先のハードターゲット(山など)からのエコーは得られたものの、雲や大気からの後方散乱光を受光するには至っていない。kmレンジでの送受信光学系の光軸調整、APD受光回路のノイズ除去・S/Nの改善、および高分解能A/Dコンバータ、DSP等の利用で対応を図っていく。雲や大気からのエコー計測を可能とした上で、エコーを偏光成分で分離して測定できるメリットを活かし、雲内外の構造(氷晶/雨滴の識別、気流変化他)を計測・解析する予定である。統計的な解析を加味することで、局所的な気象災害の兆候を導出する。

这项研究的最终目的是预测天气灾难，旨在使用骑手来测量外部和内部云。制造的激光剂系统对其光学系统特别巧妙。采用了一种直列类型，该类型使用通用的光学系统进行传输和接收，并应用了光学循环器来实现这一目标。该光学循环器不仅将发射光束和接收的回声分开，而且具有允许通过垂直于回声的极化组件单独接收光的特征。此外，为了防止CaseGlen望远镜的次级镜子阻止光束发射，通过一组axicom Prisms将透射激光束转换为环形束。随着环形光束在大气中传播时，其强度分布会变化，从而导致模拟的非裂开光束。基于这些想法，我们创建了一个内联刺激系统，该系统允许望远镜的望远镜场角为0.1亿。使用LD泵送的YLF激光器（输出16kW，脉冲宽度5NS）作为激光光源和NIR增强的Si-APD（敏感性36A/W，量子效率40％）作为接收器进行现场测试。使用产生的80dB日志AMP放大了接收的回声信号。和1000倍线性放大器。并进行了观察到的数据。目前，尽管已经从超过3公里的艰难目标（山等）中获得了回声，但他们无法从云或气氛中接收反向散射的光。公司将通过调整km范围内传输和接收光学系统的光轴，消除噪声并改善APD接收器电路中的S/N，以及使用高分辨率的A/D转换器，DSP等进行响应。计划使ECHO的测量与衡量云和大气分开的优势，以使ECHO测量的优势分开，并实现ECHOS的优势，并将其用于衡量范围。云内外（识别冰晶/雨滴，气流变化等）。通过考虑统计分析，会引发天气灾难的当地迹象。