【第64回】2025年８月試験（学科専門試験）問２（気象レーダーで観測されるエコー）

本問は、気象レーダーで観測されるエコーに関する問題です。

気象レーダーは雨や雪を観測するための装置ですが、実際には降水以外のものからの反射がエコーとして観測されてしまうことがあります。

これを 非降水エコー とよびます。

本問では、非降水エコーの代表例である シークラッタ、晴天エコー、異常伝搬、風車によるエコー について、それぞれの特徴や発生条件、対処方法が問われています。

それぞれの用語の定義や仕組みを、しっかり押さえていきましょう。

非降水エコーの分類（予備知識）

非降水エコー とは、気象レーダーが雨や雪以外のエコーを受信してしまう現象のことです。

下表は、非降水エコーを原因別に分類したものです。

分類	原因	特徴
グランドクラッタ	地形・建物・樹木など動かない構造物	位置が固定されているため降水と区別しやすい
シークラッタ	海面の波しぶき	強風時に発生しやすい
晴天エコー	昆虫や鳥	移動するため降水と紛らわしい
異常伝搬によるエコー	大気の屈折率変化により電波が曲がる	本来届かない地面・海面に電波が当たる

上表のように、非降水エコーには大きく分けて、動かないもの（グランドクラッタ）、動きのあるもの（シークラッタ・晴天エコー）、電波の経路自体が異常になるもの（異常伝搬）の３タイプがあります。

それでは、選択肢を１つずつ見ていきましょう。

本問の解説：(a) について

（問題）シークラッタは、海上の波しぶきなどに電波が当たって、降水のないところにエコーが現れる現象であり、強風時に発生しやすい。

→ 答えは 正 です。

シークラッタ（sea clutter）とは、海面（特に波しぶき）に気象レーダーの電波が当たって反射し、降水がないにもかかわらずエコーとして観測される現象のことで、海上の風が強いときによく発生します。

海上の風が強くなると波しぶきが立ちやすく、その波しぶきに電波が当たって反射するため、エコーの強度も大きくなります。

例えば、台風周辺の強風域や、冬季の発達した低気圧に伴う強風時などに、シークラッタが顕著に観測されることがあります。

なお、シークラッタは電波を用いた観測の特性上避けられない現象で、データの品質管理において完全に取り除くことはできない場合もあります。

したがって、シークラッタは、海上の波しぶきなどに電波が当たって、降水のないところにエコーが現れる現象であり、強風時に発生しやすくなりますので、答えは 正 となります。

本問の解説：(b) について

（問題）二重偏波気象レーダーでは、電波を反射した物体の形状などを検出し、昆虫や鳥などによって生じる晴天時のエコーを降水と区別して除去することができる。

→ 答えは 正 です。

二重偏波ドップラーレーダー とは、水平方向と垂直方向に振動する電波（＝水平偏波と垂直偏波）を用いる気象レーダーのことで、これまでのドップラーレーダーに比べて、降水粒子の種類（雨、雪、氷の粒など）が正確に判別できるようになったり、降水強度の観測精度が向上したりしています。

（参考資料：気象庁「二重偏波レーダーとは」）

気象庁では令和２年（2020年）３月から、従来のレーダーに代えて二重偏波気象ドップラーレーダーの導入を進めています。

下表は、二重偏波気象レーダーで観測される主なパラメータをまとめたものです。

パラメータ	名称	用途・性質
Z	レーダー反射強度	降水強度の推定に用いる
V	ドップラー速度	水平風速の推定に用いる
ZDR	反射因子差	水平偏波と垂直偏波の反射強度の比。物体の形状が偏平であるほど大きな値となる
ΦDP	偏波間位相差	垂直偏波と水平偏波の位相の差。主に偏平な雨滴を通過するときに生じる
KDP	ΦDPの距離微分	高い精度で降雨強度を推定できる
ρHV	偏波間相関係数	水平・垂直偏波間の相関係数。降雨では大きな値、融解層では小さな値を示す

雨滴は落下する際、空気抵抗により やや偏平な形 になります。

一方、昆虫や鳥は 形状が複雑で雨滴とは大きく異なる ため、Z_DR（反射因子差）や ρ_HV（偏波間相関係数）の値が雨滴とは異なる値を示します。

特に 鳥は降水粒子よりもはるかに大きく、レイリー散乱の仮定が成り立たない ため、観測されるパラメータの値が降水粒子とは大きく異なります。

これらの情報を利用することで、二重偏波気象レーダーは 昆虫や鳥のエコーを降水と区別し、除去することが可能 になります。

なお、気象庁では実際に下図のような ２段階の品質管理 を行って、グランドクラッタやシークラッタ、晴天エコーを除去しています。

気象庁の品質管理では、第１段階で構造物や樹木によるグランドクラッタや、波によるシークラッタを除去し、第２段階で昆虫や鳥による晴天エコーを除去する流れになっています。

したがって、二重偏波気象レーダーでは、電波を反射した物体の形状などを検出し、昆虫や鳥などによって生じる晴天時のエコーを降水と区別して除去することができますので、答えは 正 となります。

本問の解説：(c) について

（問題）気象レーダーからの電波が通常の伝搬経路から外れて伝搬する、いわゆる異常伝搬の発生する具体的な気象条件として、高気圧圏内の空気の沈降や夜間の放射冷却、海陸風による温度の異なる空気の移流などが考えられる。

→ 答えは 正 です。

気象レーダーから発射された電波は、通常は 直進して山岳などの上空を通過 します。

しかし、大気の屈折率の分布状態に応じて電波が曲げられ、通常の伝搬経路から大きく外れることがあります。この現象を 異常伝搬 とよびます。

下図は、気象レーダーの電波の異常伝搬についてのイメージです。

通常時の電波は山岳の上空を直進しますが、異常伝搬時には電波が下向きに大きく曲げられ、本来届かないはずの海面や地面に到達してしまいます。

異常伝搬は、大気の屈折率が高さ方向に大きく変化する ときに発生します。

大気の屈折率は 気温や湿度 によって決まるため、これらが急変する層がある場合に異常伝搬が起こりやすくなります。

具体的な気象条件として、以下のようなものが挙げられます。

気象条件	屈折率が大きく変化する仕組み
高気圧圏内の空気の沈降	沈降性逆転層が形成され、上空に乾燥した暖かい空気の層ができる
夜間の放射冷却	地表付近の空気が冷却され、接地逆転層が形成される
海陸風による温度の異なる空気の移流	陸上と海上で温度差が生じ、温度の異なる空気が水平方向に流入する

上表のように、いずれの条件も 気温や湿度が急変する層が大気中にできる という共通点があります。

なお、海上では地形の起伏がない分、異常伝搬の原因となる大気構造を安定して形成しやすいといった特徴もあります。

したがって、気象レーダーからの電波が通常の伝搬経路から外れて伝搬する、いわゆる異常伝搬の発生する具体的な気象条件として、高気圧圏内の空気の沈降や夜間の放射冷却、海陸風による温度の異なる空気の移流などが考えられますで、答えは 正 となります。

本問の解説：(d) について

（問題）気象レーダーの送信波が巨大な発電用風車に当たると、風車およびその近傍の物体で散乱や反射が複数回生じる多重散乱が起き、偽エコーが発生することがある。

→ 答えは 正 です。

近年、再生可能エネルギーの普及に伴い、各地に 巨大な風力発電用風車 が設置されるようになりました。

このような風車は気象レーダーの観測にとって大きな影響を及ぼす場合があります。具体的には以下のような問題が生じる可能性があります。

影響	内容
強い反射波の発生	風車の金属部分が電波を強く反射し、強い偽エコーとして観測される
多重散乱による偽エコー	風車および近傍の物体で散乱や反射が複数回生じ、偽の強い降水域として観測される
送信波の遮蔽	風車によって電波が遮られ、風車より先（遠方）の観測ができなくなる
レーダー本体への影響	レーダーから近距離に巨大風車がある場合、強い反射波の受信によって故障につながる悪影響が生じる可能性がある

特に問題文で問われている 多重散乱 とは、レーダーの送信波が風車に当たり、風車と近傍の物体（地面や別の風車など）の間で 散乱や反射が複数回繰り返される 現象のことです。

多重散乱が発生すると、本来そこに存在しない強いエコー、つまり 偽エコー が観測されてしまいます。

気象レーダーがこの偽エコーを「強い降水域」と誤って捉えてしまうと、降水予測の精度に悪影響が出る可能性があります。

したがって、気象レーダーの送信波が巨大な発電用風車に当たると、風車およびその近傍の物体で散乱や反射が複数回生じる多重散乱が起き、偽エコーが発生することがありますので、答えは 正 となります。

以上より、本問の解答は、(a) 正　(b) 正　(c) 正　(d) 正 とする ５ となります。