カナダの気象レーダーネットワーク

カナダの気象レーダーネットワーク

カナダの気象レーダーの位置。
原産国	カナダ
メーカー	様々な
建造数	33
タイプ	Sバンド

カナダの気象レーダー ネットワークは、カナダの人口が最も密集している地域に広がる 33 の気象レーダーで構成されています。その主な目的は、降水量、降水量の動き、および生命と財産に及ぼす脅威を 早期に検知することです。

2018年まで、各衛星は反射率を検出するためにサイトの周囲半径256km（159マイル）の範囲、速度パターン（ドップラー効果）を検出するために128km（80マイル）の範囲で3つの角度を持ち、低仰角では最大240km（150マイル）の超長距離を観測していたが、強く折り返されたりエイリアスされたりしていた（最大の明確な速度間隔（±Vmax）が測定される速度の全範囲よりも小さいため、一部が誤った値で表示される^[1]）。

2018年から2023年にかけて新しいSバンドレーダーを導入してネットワークを更新することで、反射率ではこれらの数値はそれぞれ300 km（190マイル）、ドップラー全カバレッジでは240 km（150マイル）になる。^[2]さらに、新しいレーダーは二重偏波であるため、降水タイプを直接推定できる。2021年6月から、一部のレーダーの範囲は、反射率データの最低角度で400 km（250マイル）まで拡張される。^{[3]範囲の拡張は、}カナダ環境・気候変動省の一部であるカナダ気象局の予報官に、更新の一環として近くのレーダーが交換されている間にレーダー情報を提供することを目的としています。^[4] 2022年6月29日から、パイロットプロジェクトにより、外部ユーザーが生データにアクセスできるようになりました。これには400 kmのデータが含まれる可能性があります。^[5]

カナダにおける気象レーダーの研究は、第二次世界大戦の終わりに「ストーミーウェザー計画」として始まりました。^[6]戦後、JS マーシャルはマギル大学で「ストーミーウェザーグループ」との研究を続けました。^[7]カナダのネットワークはこのように徐々に形成され、1997 年までに、全国に 2 種類の気象レーダーが 19 台設置されました。マギル大学には 5 センチメートル波長 (C バンド) レーダーが 18 台、10 センチメートル波長 (S バンド) レーダーが 1 台設置され、すべてのレーダーが反射率を検出しましたが、ドップラー機能を備えていたのは、カーベル (エドモントン)、キングシティ(トロント)、マギル (モントリオール) のみでした。

カナダ環境省は1998年に、ネットワークをドップラー基準にアップグレードし、環境省の研究レーダーであるキングシティ気象レーダーステーション（CWKR）の運用特性を備えたレーダーを12台追加する承認を受けました。 ^[8]しかし、マギルレーダー（JSマーシャルレーダー観測所）はネットワークの一部ではあるものの、マギル大学が所有していました。それは研究レーダーであると同時に運用レーダーでもあり、独立して改造されました。ジミーレイクステーションとラックカストールステーションは国防総省（DND）が所有・運営しており、これらもネットワークの一部です。

2017年2月、キャサリン・マッケナ環境・気候変動大臣は、Selex ES （レオナルドSpAの旧子会社で、現在はレオナルド・エレクトロニクスとして販売されている）と、最新技術（Sバンドおよび二重偏波）を備えた20台の新しいレーダーを購入し、ネットワークを更新する8,300万ドルの契約を締結したことを発表しました。 ^{[9] [10]} 契約には、2023年3月31日までにカナダ気象レーダーネットワークのすべてのレーダーを交換するオプションが含まれていました。最初のレーダーは2017年秋にサスカチュワン州ラディソンに設置されました。2番目のレーダーは、老朽化し​​たマギルレーダー（ WMN）を交換するために、 2018年夏にモントリオール地域のブランビルに設置されました。 2018年には、マニトバ州フォックスワーレン、オンタリオ州ティミンズ（スムースロックフォールズ近郊）、アルバータ州スピリットリバーでもレーダーの交換が行われ、2020年末までに19台の新しいレーダーが設置され、残りは2023年までに順次交換される予定。アルバータ州のローワーアサバスカ地域にも追加のレーダーが設置される予定。2021年6月、レーダーの交換中に一部地域でのレーダーカバレッジの継続性を確保するため、いくつかのレーダーの範囲が、反射率データの最小角度で400 km（250マイル）まで拡張された。そのような地域には、エドモントン地域とニューファンドランド島南西部が含まれる。^{[3] [4]}

• マギルレーダー（ JSマーシャルレーダー観測所内）: ^[11]
  • 直径9メートル（30フィート）のアンテナ。
  • クライストロンを使用して10 cm の波長信号を生成します。(S バンド)
  • 1993 年からドップラーが採用され、1999 年にはデュアル偏波が追加されました。
• キングシティ気象レーダーステーション
  • この研究用レーダーは、基本的には WSR-98A (下記参照) であり、2004 年に二重偏波機能が追加されてアップグレードされました。
• ネットワークの残りの部分: ^[8]
  • 既存のレーダーには、エンタープライズ・エレクトロニクス・コーポレーション（EEC）とレイセオンの2つのメーカーのアンテナが搭載されています。
  • 既存のレーダーの一部には、アンドリュー・カナダ社製のアンテナが搭載されています。直径は旧型のほぼ2倍で、解像度も同じだけ向上しています。
  • 5.6cmの波長を放射するマグネトロンを使用します。(Cバンド)
  • 受信した反射率データとドップラー データを、現在Vaisala Oyjの一部であるSigmet Radar Data Systemsで処理します。
  • したがって、ネットワーク内の各レーダーは、Weather Surveillance Radar - 1998 (プログラムの開始年) と、ペデスタル/アンテナの製造元 (Enterprise、Raytheon、または Andrew) の頭文字をとって、WSR-98E、WSR-98R、または WSR-98A と呼ばれます。
  • 1998 年以前のレーダーのアンテナの直径は 3.6 メートル、新しいレーダーのアンテナの直径は 6.1 メートルです。
  • パルス長とパルス繰り返し周波数は調整可能。パルス長は 0.8、1.6、2.0秒。パルス繰り返し周波数 (PRF) は 250 Hz、デュアル PRF (ドップラー モード) は 1190/1200 Hz。${\displaystyle \mu}$

• 
  マギルレーダー（CWMN）の塔とレドーム。
• 
  ケベック市の南西 75 km にある Villeroy レーダー (WSR-98E) 。左側に 塔とレドーム、右側の建物に送信機と受信機があります。
• 
  シルバー スター マウンテンの CXSS ステーション (WSR-98A) 。
• 
  2019 年 6 月のランドリエンヌの WSR-98R ステーション CXLA 。その前には交換用のベースがあります。

ネットワークはCバンドレーダーを使用しているため、最大反射範囲と最大非曖昧速度の間で妥協する必要がありました（ドップラージレンマを参照）。実際のスキャン戦略（2006年）は、10分間の2つの別々のスキャンに分かれています。^[8]

• 従来サイクル: 5 分間に 24 の仰角をスキャンし、反射率でレーダーから 256 km 以内の大気の 3 次元ビューを取得します。
• ドップラー サイクル: 反射率と速度を 4 つの角度でスキャンします。最初の 3 つは 128 km の範囲、最後の 1 つは 256 km 以内です。このサイクルは、風のパターンにおける小規模な回転とせん断、および大規模な循環を見つけるために使用されます。速度データは、地上エコーなどの反射率のアーティファクトをフィルタリングするのにも役立ちます。

マギルレーダーはCバンド送信機の代わりにSバンド送信機を使用して、同じ5分周期で24の仰角ごとに反射率と速度を取得します。^[11]

カナダ環境気候変動省は、2011年に財務委員会から資金提供を受け、2つの別々の5カ年計画でカナダのすべてのレーダーを二重偏波にアップグレードする「WES（気象環境サービス）更新」と呼ばれる大規模な近代化プロジェクトを実施しました。ネットワークの完全な安定化とシステムの問題の解決も、カナダ環境気候変動省によるこの主要な取り組みの一部でした。最初の5年間は、既存のレーダーのアップグレードと安定化に集中しました。その後、2017年から2023年の間に、すべてのカナダの気象レーダーが二重偏波Sバンドレーダーに置き換えられます。ECCCが所有および運営する新しいレーダーが、マギルレーダーの使用を置き換えるために、ブレインビル（モントリオール近郊）に設置されました。また、新しいレーダーがロウワーアサバスカ地域に設置される予定です。^[12]

新しいレーダーは、Leonardo METEOR 1700S（以前はSelex ESが販売していた）で、完全なドップラーと二重偏波を備えています。^{[2] [13]}

• 送信機タイプ:クライストロン
• 周波数: 2.7 - 2.9 GHz
• パルス繰り返し周波数（PRF）：250～2000Hz
• パルス長（τ）：0.4μs ... 4.5μs
• ピーク出力: 750kW
• ドップラー範囲: 240 km
• 反射率通常範囲: 300 km
• 最大航続距離: 600 km
• 速度分解能: ± 146 m/s
• アンテナ直径: 8.5 m
• ビーム幅 : < 1°
• 回転: 6分⁻¹

• 
  ケベック州ブランビルの新しいMETEOR 1700S 。
• 
  送信機のクライストロン。
• 
  レーダープロセッサ。
• 
  アンテナと台座。
• 
  アンテナとフィードホーン。

これらの新しいSバンドレーダーは、従来のCバンドレーダーよりも柔軟性が高くなっています。6分間で17の角度をスキャンするスキャン戦略と新しいデュアル偏波機能により、次のことが可能になります。^[14]

• 二重偏波により、降水の種類（雨、雪、雹、凍結雨）、鳥、昆虫、もみ殻、竜巻の残骸の特徴などの生物的および非生物的ターゲットをより適切に区別できるようになります。
• 視線速度範囲（ドップラー範囲）は120キロメートル（75マイル）から240キロメートル（150マイル）に拡大され、気象警報発令のリードタイムが改善され、近隣の他のレーダーとのレーダーカバレッジの重複が改善されます。

2021年6月15日より、Sバンドレーダーの一部のスキャン戦略が変更され、0.3度の低レベル角度では低PRFを使用して反射率で範囲を400kmまで拡張し、中レベル角度はレーダーカバレッジを向上させるためにサイクルで削除されます。^[3]

最初の近代化プロセスは1998年秋にベチューンレーダーの開設とともに始まり、2004年にティミンズのレーダーで終了しました。Cバンド250kWマグネトロン単極レーダーからSバンド1MWクライストロン二極レーダーへの交換は2017年にラディソンサイトで始まり、2023年にハーフムーンピークサイトで終了しました。^[15]

• 米国の気象レーダーネットワークNEXRAD
• オーストラリアの気象レーダー

• Laramée, Sylvain; Li, Qian; Wong, Pat; Savard, Sylvain; Leibiuk, Peter; Brady, Steven; Czepita, Rick; Nasr, Hamid; Benko, Todd; Romaniuk, Michael; Abt, Mark; Wong, Ingrid (2019 年 10 月 7 日)。「カナダ気象レーダーネットワークの交換」。CMOS速報。47 (5)。カナダ気象海洋学会。2020年5月 8 日閲覧。

ウィキメディア・コモンズには、カナダの気象レーダーに関連するメディアがあります。

• カナダ環境・気候変動省。「リアルタイムのカナダ気象レーダー ネットワーク ウェブ マップ」。
  • ECCC 気象レーダーデータ公開文書
  • ECCC MSC AniMet はカスタム気象レーダーアニメーションを作成するためのツールです
  • ECCC 北米気象レーダー合成画像がWMSウェブサービスとして利用可能に
  • ECCC 気象レーダーデータおよび製品ファイルリポジトリ
  • 「ECCC レーダーの停止、メンテナンス、交換スケジュール」。
• 「ECCC のカナダ気象レーダー交換プロジェクトの概要」。
• ECCC (2013 年 4 月 30 日)。「風力タービンによる気象レーダーへの干渉」。