海洋短波レーダ観測データ リアルタイム配信システム

観測機器の説明 目次


(1)観測地点およびエリアについて
(2)観測原理について
(3)観測機器について



(1)観測地点およびエリアについて


 海洋短波レーダ(HFレーダ:周波数24.515MHz)の設置位置を示します。
本システムは、2局以上のレーダで計測を行うため、扇形の電波照射範囲の重なる部分が解析可能エリアとなります。

@大阪湾の流況を観測する海洋短波レーダの位置と観測範囲を示します。

【垂水局】兵庫県神戸市垂水区平磯地先
 座標 北緯 34°37′41.89″ 東経 135°04′25.43″
【堺 局】大阪府堺市西区築港新町地先
 座標 北緯 34°35′40.75″ 東経 135°24′13.03″

大阪湾_観測エリア
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A紀伊水道の流況を観測する海洋短波レーダの位置と観測範囲を示します。

【湊  局】和歌山県和歌山市湊地先
 座標 北緯 34°13′50.97″ 東経 135°06′23.33″
【徳 島 局】徳島県徳島市川内町旭野地先
 座標 北緯 34°05′48.72″ 東経 134°36′18.18″
【阿 南 局】徳島県阿南市那賀川町上福井地先
 座標 北緯 33°57′04.44″ 東経 134°41′37.02″

紀伊水道_観測エリア
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(2)観測原理について


 海洋短波レーダは陸上の機器より電波を発信させ、その反射エコー(ドップラーエコー)を受信・処理し、2台以上のレーダ局の解析結果データを合成する事によって、海洋の表層流況(流向・流速)を広範囲かつ面的に取得する事ができるリモートセンシング技術を利用した観測機器です。
 観測範囲は陸上に設置されたレーダ局から約1.5Km〜50Kmで、1.5Kmメッシュのデータ取得が可能となります。

■観測原理について
 陸上に設置したアンテナから海上に向けて短波(HF)帯24.5MHzや超短波(VHF)帯41.9MHzの電波を照射すると、電波の波長の半分の長さを持ち、レーダビームと同方向に伝播する海面波から強い信号が返ってきます。これはブラッグ共鳴散乱機構(図1)により、海面で反射された電波の位相と、隣の海面波で反射された電波の位相とが一致するためです。海面で反射され戻ってきた受信信号を周波数解析するとドップラースペクトル(図2)が得られます。

図1 ブラッグ共鳴散乱
図1 ブラッグ共鳴散乱

■流れ計測原理
 図2はHF帯のレーダで観測したドップラースペクトルです。周波数の+0.505Hzと−0.505Hz付近に大きなピークがみられます。これは1次散乱ピークと呼ばれ、レーダ波と共鳴散乱を起こす海面波(HF帯、24.5MHzのレーダでは波長約6m)によるものです。海面波は、自身が進む速さ(波長によって決まる位相速度)と、海面波が乗っている表層流速を合わせた速度で移動しています。そのため1次散乱ピークの位置からドップラーシフト量(海面波の移動速度)を調べれば、レーダ波と共鳴する海面波の位相速度はわかっているので、レーダビーム視線方向の表層流速を知ることができます。

図2 ドップラースペクトル
図2 ドップラースペクトル

 1つのレーダは、レーダ局に近づく方向または遠ざかる方向、すなわちビーム視線方向の表層流速を計測します。そのため、図3のように離して設置した2台(複数台)のレーダで計測したビーム視線方向の流速を合成することにより、対象海域の表層流ベクトルを観測することができます。算出された表層流の観測相当水深は理論上HF帯で約0.5m、VHF帯で約0.3mです。

図3 流況の算出手法について
図3 流況ベクトルの算出手法

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(3)観測機器について


 大阪湾、紀伊水道の海洋短波レーダの観測機器の諸元を示します。垂水局、堺局、湊局はタイプ1を採用し、徳島局、阿南局は、タイプ2を採用しています。

海洋短波レーダ主要諸元
項 目 タイプ1 タイプ2
アンテナ方式 DBFアレイ方式 モノポール・クロスループ方式
レーダ形式 FMICW方式
使用周波数帯 24.465〜24.565MHz
周波数掃引幅 100kHz
レンジ方向距離分解能 1500m 1500m
アジマス方向分解能 7.5度 5度
実行計測距離 50km 50Km
測定方位範囲 アンテナ正面±45度 全方位(陸地不可)
採用レーダ局 垂水局
堺局
湊局

徳島局
阿南局

レーダ局機器
【タイプ1送受信機および解析用コンピュータ】

タイプ2送受信機および解析用コンピュータ
【タイプ2送受信機および解析用コンピュータ】
垂水局
【タイプ1:垂水局】兵庫県神戸市垂水区平磯地先
堺局
【タイプ1:堺 局】大阪府堺市西区築港新町地先
湊局
【タイプ1:湊局】和歌山県和歌山市湊地先
徳島局
【タイプ2:徳島局】徳島県徳島市川内町旭野地先
阿南局
【タイプ2:阿南局】徳島県阿南市那賀川町上福井地先

レーダ解析局
【流況データ解析局】神戸港湾空港技術調査事務所内


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