発射した電波が雨や雪などの粒に反射して戻ってくる時間を調べれば、粒の大きさや距離がわかります。また、周波数の変化を調べれば、粒の動きがわかり風の動きを知ることができます。
柴垣研究室では、電波を使った気象観測の技術を、GPS技術向上や気象現象の解明に生かしています。
地図アプリやカーナビで、現在地がずれていた経験はありませんか。GPSは衛星から電波を送信した時間と受信した時間の差で距離を測定し、位置を割り出す技術。地上に近い対流圏に存在する多量の水蒸気が電波の進行を妨げることによって、GPS測位の誤差が発生するのです。自動運転やドローンなどの技術にとってGPSの高精度化は重要課題。
柴垣研究室では、誤差補正につながる基礎研究として、電波と水蒸気量の関係を解明しようとしています。国土地理院が地殻変動を測定するために全国1300か所に設置しているGPSアンテナを活用して電波が対流圏を通る際の誤差から水蒸気量を推定。また、BSアンテナなどにも幅を広げ水蒸気が電波に与える影響を探ろうとしています。
電波を気象観測に応用する技術に気象レーダがあります。
柴垣研究室では、甲子園球場ぐらいもある大型大気レーダを使った大気の乱れの観測を行っています。雨や雪しか測定できない一般の気象レーダと違い、大きなアンテナで波長の長い電波を出すことで大気の測定が可能。雲を発生させる積雲対流の動きや雨のでき方をはじめ、低気圧が発達していくプロセスや、その移動、持続に導く仕組みなどを詳細に分析しています。
温暖化の影響で激しい気象現象が増加している今だからこそ、こうしたデータの蓄積を通して現象の基本的な特性についての詳細な分析が必要とされており、より精度の高いシミュレーションにもつながる技術と言えます。
GPSアンテナによる水蒸気量測定によって、ゲリラ豪雨発生との関係も分析する柴垣研究室。ゲリラ豪雨を発生させるような強力な積雲対流発生の機構解明は、予測技術の高度化につながります。
予測したデータが防災に役立てられるのはもちろんですが、その先には、人や社会に被害を与えないような場所で起きる積雲対流を積極的に活用する技術の可能性も。積雲対流の莫大なエネルギーを使った発電、人工降雨による干ばつ対策など夢は広がります。
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