概要

ポイント：ライダーは「自分の信号の強さ」を毎回測っている

カップ風速計は、回転数をそのまま風速にするだけなので、その値が正しいかを自分では判断できません。ドップラーライダーは、受信した光の信号の中に「どれくらいはっきり測れたか」という情報が含まれています。品質を％で出せるのはこのためです。

1. 測定の原理（品質が生まれる場所）
レーザーパルスを上空に打ち、空気中のエアロゾル（塵、水滴、花粉など）で散乱して戻ってきた微弱な光を受信します。
受信光を基準光（局部発振光）と混ぜると、ドップラーシフト分のビート信号が出ます（コヒーレント検波）。
この信号をFFTで周波数スペクトルにすると、ドップラー周波数の位置にピークが立ちます。ピークの位置が視線方向の風速になります。

このとき、スペクトルには次の2つが同時に見えています。

ピークの高さ（信号）
周りの平らな部分（ノイズフロア）

この比が CNR（Carrier-to-Noise Ratio）またはSNR です。ピークがノイズからくっきり立っていれば信頼できる値で、ノイズに埋もれていれば「どこがピークか分からない」状態です。ライダーはこれを高度ごと、スキャン方向ごと、1回ごとに計算できます。

【画像：01_測定の原理】
【画像：スペクトルのピークとノイズ（掲載済み）】

2. 有効か無効かの判定

各計測は、主に次の基準で有効か無効かを判定します。

CNRのしきい値：一般的には −20〜−27 dB 程度です。これを下回る計測は捨てます。
スペクトルの形：ピークが広がりすぎている、ピークが複数ある、などの場合は、雲や鳥、風車のブレードなどの影響を疑います。
風ベクトル算出の整合性：Molas B300はVAD方式で風を測ります。1本のレーザービームを天頂から28°傾け、方位45°・135°・225°・315°の4方向へ順にスキャンします（鉛直方向のビームはありません）。同じ高度の4方向の視線風速から、最小二乗法で風ベクトル（東西成分u、南北成分v、鉛直成分w）を求めます。そこから風速と風向を計算します。この方法は「スキャンする円の範囲で風が一様である」ことが前提です。風が一様なら、4方向の測定値と、求めた風ベクトルから逆算した値はほぼ一致します。どこかの方向が欠測したり、測定値と逆算値のずれが大きかったりする場合は、前提が崩れているとみなされます。

【画像：02_有効無効の判定】

3. ％はこの判定結果を数えたもの

一般的な考え方は次のとおりです。

データ品質（10分値などの中身）：平均期間中の瞬時計測のうち、有効判定を通った割合です。例えば10分間に600回計測して540回が有効なら90％です。
取得率（Availability）：観測期間全体のうち、有効な10分値が得られた割合です。各10分値は、品質が一定以上（例えば80％以上）のときに有効とします。これを高度ごとに出すのが一般的です。

【画像：03_パーセントの計算】

※ 上の数値は説明用の例です。Molas B300の画面上の「取得率」と「データ品質」の厳密な定義や、判定に使うしきい値は、機種やメーカーの設定によって異なります。他社機（WindCubeなど）と数字を比べるときは、定義の違いに注意が必要です。

4. 品質が下がる典型的な状況

品質の％は、そのまま「エアロゾルの量と光の通りやすさ」を反映します。

空気がきれいなとき（雨上がり、冬の乾燥した晴天、高高度）：散乱体が少なく、CNRが不足します。高度が上がるほど取得率が落ちるのは、主にこれが原因です。
霧・低い雲・強い雨や雪：光が減衰して、その上空が測れなくなります。雲の層だけ強い反射が返ることもあります。
窓の汚れや結露：全高度で一様に品質が落ちます。
複雑な地形・乱流：4方向の間で風が一様でなくなり、風ベクトル算出の整合性チェックで落とされます。

【画像：04_品質が下がる状況】

運用面では、次のように切り分けると便利です。

高度が上がるほど取得率が下がる：正常な傾向です。
ある高度から上だけ急に下がる：雲底や霧の層の可能性があります。
全高度が同時に下がる：窓の汚れ・結露、または霧・降水を疑います。