XRAIN偏波レーダによる降水粒子判別

Last updated: 2024/11/05

このページは名古屋大学の研究グループが開発した降水粒子判別のプログラムセットを利用してXRAIN偏波レーダの生データを処理し、反射率や降水粒子判定結果等を含むCAPPI (一定高度面表示) データを作成する手順を説明します。

1. SSHサーバにログイン

粒子判別のプログラムセットを使用するためには、様々なライブラリが必要です。それらのライブラリのインストールは非常に時間がかかり、失敗することもよくあるので、ここで専用のSSHサーバを立てました。粒子判別プログラムセットの実行はすべてこの専用のサーバに行います。サーバの詳細及び使用方法については以下のページに参考してください。
https://tingwu.info/pylab/ref02.html

サーバにログインできたら、コマンドラインに以下の状態になります。ここからプログラムを実行することができます。

(base) username@WangWuLab:~$
(base) username@WangWuLab:~$

2. 既存データの有無を確認

処理しようとするデータは既に他の人が処理した可能性があるので、まずそのデータがサーバにあるかどうかを確認します。WinSCPでSSHサーバにログインして、/media/DISK/XRAIN_CAPPI/に入って、このフォルダーには処理されたデータが保存されています。もしデータが既に存在すれば、もう一回処理する必要がないです。

3. XRAIN生データをダウンロード

以下のサイトでXRAIN生データをダウンロードすることができます (アカウントを申請する必要があります)。
https://search.diasjp.net/ja/dataset/MLIT_XRAIN

データをダウンロードする際、以下の点を留意してください。

ダウンロードしたファイルは一つのアーカイブファイルfiles.tar (圧縮ファイル) になります。

4. 生データをサーバにアップロード

ステップ3でダウンロードされたXRAIN生データfiles.tarをWinSCPを使ってサーバのHOMEフォルダーにアップロードします。(解凍する必要はありません)

アップロードが成功すれば、lsコマンドでファイルを確認できます。

(base) username@WangWuLab:~$ ls
files.tar
(base) username@WangWuLab:~$ ls
files.tar

5. 生データを解凍・整理するプログラム

次は、以下のプログラムcopyRawData.pyを使ってダウンロードした生データfiles.tarを解凍し、指定のフォルダーに保存します。WinSCPでHOMEフォルダーにpythonファイルcopyRawData.pyを作成します。作成したら、以下のページのコードをcopyRawData.pyにコピーして、保存します。(自分のパソコンにpythonファイルを作成した後、HOMEフォルダーにアップロードしてもいいです)
copyRawData.py

PuTTYの画面でコマンドpython3 copyRawData.pyを打ってプログラムを実行します。

(base) username@WangWuLab:~$ python3 copyRawData.py 
Decompressing /home/username/files.tar...
Moving raw data ...
Finish. Copied 726 data files.
(base) username@WangWuLab:~$ python3 copyRawData.py 
Decompressing /home/username/files.tar...
Moving raw data ...
Finish. Copied 726 data files.

プログラムがうまく実行できれば、コピーされたデータの個数がプリントされます。また、files.tarは自動的に削除されます。

6. 粒子判定プログラム

名古屋大学の研究グループが提供してくださった粒子判定のプログラムセットにはC, Fortran, Perl等の言語で作成したプログラムは多数あります。それぞれのプログラムの実行には多くのステップが必要です。

ここは、以下のPythonプログラムXRAINProcess.pyを利用します。このプログラムは直接データを処理しなく、単にそのプログラムセットの中のプログラムの実行を自動化するものです。

WinSCPでHOMEフォルダーにpythonファイルXRAINProcess.pyを作成します。作成したら、以下のページのコードをXRAINProcess.pyにコピーして、保存します。
XRAINProcess.py

パラメータの設定
XRAINProcess.pyを実行する前に、行11〜18のパラメータを設定する必要があります。radarDateは処理データの日にち、radarStartHourは開始時、radarEndHourは終了時です。例えば、2021年11月1日の20時と21時の2時間分のデータを処理する場合は、以下のように設定します:

radarDate  =  '20211101'
radarStartHour  =  20
radarEndHour  =  21
radarDate  =  '20211101'
radarStartHour  =  20
radarEndHour  =  21

minuteIndexで生成されるデータの時刻を設定することができる。minuteIndex=0では00, 05, 10, 15 ... 50, 55分のデータが作成される。
minuteIndex=1では01, 06, 11, 16 ... 51, 56分のデータが作成される。
...
minuteIndex=4では04, 09, 14, 19 ... 54, 59分のデータが作成される。

注意：　例えば、20:02のデータが作られます。このデータは20:02:00~20:06:59の間の生データに基づいて作られたのです。すなわち、もし20:01:40に雷が起きた場合、19:59のデータを作ったほうが一番いいです。

vxとvyは雷雲のX方向とY方向の移動速度です。まず、両方を0に設定してデータを作成します。作成したデータから解析プログラムXRAIN_viewer.pyを使ってで雷雲の移動速度を求めることができる。求められた速度を行16, 17に書いて、XRAINProcess.pyをもう一回実行して、より精確なデータが作られます。

zdrBiasについて、２０２１年冬の場合は変更する必要がないです。他の時期については別途連絡します。

以上のパラメータを設定した後、PuTTYの画面でコマンドpython3 XRAINProcess.pyを打ってプログラムを実行します。

(base) username@WangWuLab:~$ python3 XRAINProcess.py 
(base) username@WangWuLab:~$ python3 XRAINProcess.py

うまく実行できれば、最後は以下のような処理が成功したというメッセージがプリントされます。

Success! 20211101: Data from 20 to 21 are processed.
Success! 20211101: Data from 20 to 21 are processed.

できたデータは/media/DISK/XRAIN_CAPPI/にあります。このデータを使って、反射率や粒子判定結果の図を作成することができます。作成したデータは他の人が使う可能性もあるので、削除しないでください。

作成したデータの解析については、以下のページを参考してください:
https://tingwu.info/pylab/lab08.html

参考

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