XÂY DỰNG CHỈ TIÊU XÁC ĐỊNH MUA VÀ DÔNG CHO TRẠM RA ĐA THỜI TIẾT TAM KỲ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN  LỜI CẢM ƠN Ngƣời muốn gửi lời cảm ơn chân thành, sâu sắc, TS Ngô Đức Thành, ngƣời Thầy dạy suốt thời gian học tập trƣờng đặc biệt thời gian làm luận văn tốt nghiệp Mặc dù công việc hàng ngày bận rộn nhƣng Thầy tạo điều kiện, tận tình giúp đỡ hƣớng dẫn khoa học để có PHÙNG KIẾN QUỐC thể hoàn thành luận văn Thạc sỹ Xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Thầy, Cô Khoa khí tƣợng Thủy văn Hải dƣơng học, Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên, ngƣời tạo điều kiện cho kiến thức để tích lũy học hỏi phấn đấu vƣơn lên nghiệp Xin gửi lời cảm ơn tới Phòng Sau đại học, Trƣờng Đại học Khoa học Tự XÂY DỰNG CHỈ TIÊU XÁC ĐỊNH MƢA VÀ DÔNG CHO TRẠM RA ĐA THỜI TIẾT TAM KỲ nhiên, tạo điều kiện cho trình học tập trƣờng Xin cảm ơn bạn bè đồng nghiệp Phòng Khí tƣợng đa, Đài Khí tƣợng Cao không, bạn đồng nghiệp Trung tâm Dự báo Khí tƣợng Thủy Văn Trung ƣơng, Trung tâm Tƣ liệu Khí tƣợng Thủy văn giúp đỡ trình thực luận văn Xin gửi lời cảm ơn đến lãnh đạo Đài Khí tƣợng Cao không tạo điều kiện thời gian sở vật chất cho đƣợc học tập trình công tác Chuyên ngành: Khí tƣợng Khí hậu học Cuối lời cảm ơn dành cho gia đình tôi, ngƣời đồng hành năm tháng theo khóa học Mã số: 60 44 87 Phùng Kiến Quốc LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS Ngô Đức Thành Hà Nội - 2013 DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT KTTV Khí Tƣợng Thủy Văn PHVT Phản Hồi Vô Tuyến RADAR RAdio Detection And Ranging CSDL Cơ Sở Dữ Liệu ĐKTCK Đài Khí Tƣợng Cao Không KTCK Khí Tƣợng Cao Không KTBM Khí Tƣợng Bề Mặt DWSR-2501C Ra đa thời tiết số hóa (Doppler) Mỹ DANH SÁCH CÁC BẢNG TT Số thứ tự bảng 2.1 So sánh lựa chọn miền lấy giá trị PHVT 26 3.1 Xác suất xảy dông tổng hợp sản phẩm CAPPI CMAX 46 3.2 Xác suất xảy dông theo độ cao đỉnh PHVT 47 Nội dung (Doppler Weather Service Radar) TRS-2730 Ra đa thời tiết không số hóa Pháp MRL-5 Ra đa thời tiết số hóa Nga NetCDF Dạng liệu chuẩn trao đổi qua mạng (Network Common Data Form) PPI Sản phẩm quét ngang theo góc phƣơng vị định (Plan Position Indicator) HMAX Độ cao điểm có giá trị phản hồi vô tuyến cực đại CMAX Giá trị phản hồi vô tuyến cực đại ETOPS Giá trị độ cao đỉnh PHVT CAPPI (3km) Sản phẩm trƣờng PHVT độ cao 3km MAHASRI Monsoon Asian Hydro-Atmosphere Scientific Research and Prediction Initiative Trang DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ MỤC LỤC Trang TT Số thứ tự hình 1.1 Minh họa cách tính nửa thể tích xung phát 11 1.2 Quy hoạch mạng lƣới đa thời tiết đến năm 2020 13 1.3 Mô hình quét khối đa DWSR 14 2.1 Vị trí trạm đo mƣa tự động MAHASRI 21 Nội dung Mở đầu CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ RA ĐA THỜI TIẾT VÀ XÂY DỰNG CHỈ TIÊU MƢA VÀ DÔNG CHO TRẠM RA ĐA 1.1 Giới thiệu chung đa thời tiết 1.1.1 Nguyên lý hoạt động đa Một số yếu tố liên quan tới độ PHVT đa Trang 2.2 Một số sản phẩm đa thời tiết Tam Kỳ 23 1.1.2 2.3 1.1.3 Mạng lƣới đa thời tiết Việt Nam 12 3.1 30 1.1.4 Sơ lƣợc trạm đa thời tiết Tam Kỳ 13 3.2 Sơ đồ trích xuất giá trị PHVT Thời gian lƣợng mƣa ngày trạm đo mƣa tự động mặt đất Quảng Ngãi năm 2007 Thời gian lƣợng mƣa ngày trạm đo mƣa tự động mặt đất Trạm Trà My năm 2007 26 31 1.2 Tổng Quan xây dựng tiêu Mƣa Dông 15 3.3 Thời gian lƣợng mƣa ngày trạm đo mƣa tự động mặt đất Trạm Quảng Ngãi năm 2010 Thời gian lƣợng mƣa ngày trạm đo mƣa tự động mặt đất Trạm Tam Kỳ 2010 Xác suất xảy dông tổng hợp sản phẩm CAPPI CMAX 32 1.2.1 Trên giới 15 1.2.2 Ở Việt Nam 17 CHƢƠNG II: THU THẬP SỐ LIỆU, PHƢƠNG PHÁP TÍNH TOÁN VÀ XỬ LÝ SỐ LIỆU 20 Xác suất xuất mƣa theo ngƣỡng giá trị PHVT với bán kính R ≤ 50 km 35 2.1 Thu thập số liệu 20 2.1.1 Số liệu quan trắc bề mặt 20 10 3.4 11 3.5 12 3.6 13 3.7 14 3.8 Xác suất xuất mƣa theo ngƣỡng giá trị PHVT với bán kính 50 km < R ≤ 100 km 33 34 37 2.1.1.1 Số liệu đo mƣa mặt đất 20 2.1.1.2 Số liệu quan trắc dông 21 39 2.1.2 Số liệu đa thời tiết 22 42 2.2 Xử lý số liệu 23 42 2.2.1 Xử lý số liệu mƣa, dông 23 2.2.2 Xử lý số liệu đa 24 Xác suất xuất mƣa theo ngƣỡng giá trị PHVT với bán kính R > 100 km 38 Xác suất xuất mƣa theo ngƣỡng giá trị PHVT với bán kính R ≤ 50 km Xác suất xuất mƣa theo ngƣỡng giá trị PHVT với bán kính 50 km < R ≤ 100 km Xác suất xuất mƣa theo ngƣỡng giá trị PHVT với bán kính R > 100 km 15 3.9 16 3.10 17 3.11 18 3.12 Xác suất xảy mƣa trung bình theo tháng năm 2007 với bán kính 50 km < R ≤ 100 km 43 19 3.13 Xác suất xảy mƣa trung bình theo tháng khoảng cách năm 2010 44 20 3.14 Xác suất xuất dông sản phẩm CAPPI, CMAX trạm Ba Tơ 45 21 3.15 Xác suất xuất dông sản phẩm CAPPI, CMAX trạm Quảng Ngãi 46 2.2.2.1 Một số đặc điểm số liệu đa 24 2.2.2.2 Trích xuất số liệu đa 25 2.3 Phƣơng pháp xây dựng tiêu 27 2.3.1 Phƣơng pháp xây dựng tiêu xuất mƣa Phƣơng pháp xây dựng tiêu dông 27 2.3.2 28 CHƢƠNG 3: TÍNH TOÁN, XÂY DỰNG CHỈ TIÊU XÁC 29 ĐỊNH MƢA VÀ DÔNG CHO TRẠM RA ĐA THỜI TIẾT TAM KỲ MỞ ĐẦU Việt Nam quốc gia chịu ảnh hƣởng nặng nề thiên tai gây khu vực châu Á Nằm khu vực nhiệt đới gió mùa với bờ biển Tính toán xây dựng tiêu mƣa 29 3.1.1 Phƣơng pháp tính toán số liệu 29 3.1.2 Một số kết phân tích 35 3.1.3 Kết đánh giá tiêu theo tháng trung bình theo khoảng cách 43 Tính toán xây dựng tiêu dông 45 3.2.1 Phƣơng pháp tính toán số liệu dông 45 3.2.2 Một số kết tính toán 45 hiểm nhằm giảm thiểu thiệt hại chúng gây việc cần thiết cấp bách Ra đa thời tiết thiết bị sử dụng sóng vô tuyến điện để quan trắc, phát hiện, Kết luận kiến nghị 48 theo dõi cảnh báo tƣợng thời tiết nguy hiểm liên quan đến mây nhƣ dông, Tài liệu tham khảo 50 Phụ lục 52 tố, lốc, mƣa lớn, mƣa đá đặc biệt xác định vị trí tâm bão vào gần bờ, nơi thiết bị quan trắc khác nhƣ vệ tinh không đảm bảo độ xác số liệu 3.1 3.2 trải dài 3.500 km, năm có từ 5-7 bão gây ảnh hƣởng đến thời tiết nƣớc ta, có từ 2-3 bão đổ vào đất liền Các tƣợng thời tiết nguy hiểm thƣờng xuyên xảy phạm vi nƣớc nhƣ: mƣa lớn diện rộng, mƣa đá, dông mạnh tố lốc gây thiệt hại lớn tài sản nhƣ tính mạng ngƣời, làm ảnh hƣởng đến trình phát triển kinh tế đất nƣớc Dự báo thời tiết đặc biệt Dự báo, cảnh báo tƣợng thời tiết nguy quan trắc truyền thống biển đông không đủ dày phục vụ xác định xác vị trí tâm bão Với ƣu điểm trội, đa thời tiết đƣợc sử dụng nhiều nƣớc giới việc quan trắc giám sát tƣợng thời tiết (điển hình nhƣ: Mỹ, Úc, Hàn Quốc, Trung Quốc ) Tuy nhiên để đƣa đa vào hoạt động hiệu quả, việc sau lắp đặt đa phải xây dựng tiêu địa phƣơng loại tƣợng thời tiết riêng biệt Mỗi vùng khác có điều kiện khí hậu, hệ thống thời tiết, điều kiện nhiệt, ẩm tính chất giáng thuỷ khác Ra đa thời tiết hoạt động theo nguyên tắc phát sóng siêu cao tần vào không gian thu nhận tín hiệu phản xạ trở lại từ vật mục tiêu (ở mây tƣợng thời tiết liên quan) quãng đƣờng truyền sóng Mức độ mạnh hay yếu tín hiệu phản hồi vô tuyến (PHVT) thu đƣợc phụ thuộc vào diện tích phản xạ hiệu dụng tính chất vật lý, hình dạng mật độ phân bố hạt mây Ra đa thu nhận tất giá trị PHVT bán kính quét (bao gồm giá trị phản hồi vô tuyến chƣa gây tƣợng gây tƣợng thời tiết), tƣợng thời tiết nhƣ mƣa, dông, mƣa đá… thƣờng có cấu trúc, tính chất vật lý, phân bố mật độ hạt khác nhau, tƣơng ứng với loại tƣợng thời tiết đa quan trắc thu nhận đƣợc ngƣỡng giá trị PHVT định cho tƣợng Bởi việc xây dựng tiêu cho đa (ngƣỡng giá trị PHVT tƣơng ứng loại tƣợng thời tiết) có tính chất định việc xác định xác tƣợng thời tiết nhƣ ƣớc lƣợng lƣợng mƣa với độ xác cao CHƢƠNG I TỔNG QUAN VỀ RA ĐA THỜI TIẾT VÀ XÂY DỰNG CHỈ TIÊU MƢA VÀ Xuất phát từ lý nêu trên, để góp phần tăng thêm sở phục vụ cho cảnh báo mƣa, dông khu vực Trung Trung Bộ sở khai thác số liệu đa Tam Kỳ, chọn đề tài cho luận văn thạc sỹ là: “Xây dựng tiêu xác định mưa dông cho trạm đa thời tiết Tam Kỳ” Việc xây dựng đƣợc tiêu xác định mƣa dông cho trạm đa thời tiết Tam Kỳ đóng góp tích cực cho việc cảnh báo sớm tƣợng thời tiết vùng hoạt động đa DÔNG CHO TRẠM RA ĐA 1.1 Giới thiệu chung đa thời tiết 1.1.1 Nguyên lý hoạt động đa: RADAR từ viết tắt tiếng Anh cụm từ “Radio Detection And Ranging” – phƣơng tiện kỹ thuật phát xác định mục tiêu xa sóng vô tuyến điện Nội dung luận văn gồm có: Nguyên tắc hoạt động đa dựa vào lan truyền, phản xạ sóng điện MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1: Tổng quan đa thời tiết xây dựng tiêu mƣa, dông cho trạm đa thời tiết CHƢƠNG 2: Phƣơng pháp nghiên cứu nguồn số liệu CHƢƠNG 3: Tính toán, xây dựng tiêu xác định mƣa dông cho trạm đa thời tiết Tam Kỳ từ Khi đa phát tín hiệu sóng điện từ vào không gian qua ăng ten, sóng lan truyền phía mục tiêu, gặp mục tiêu bị phản xạ trở lại Từ tín hiệu phản xạ trở lại, vị trí vật mục tiêu đƣợc xác định thông qua tham số bao gồm: khoảng thời gian thời điểm phát tín hiệu điện từ thời điểm nhận đƣợc tín hiệu phản hồi, tốc độ lan truyền sóng điện từ không gian (bằng tốc độ ánh sáng) góc cao, góc hƣớng ăng ten Ra đa thời tiết hoạt động nguyên tắc đó, nhƣng với đối tƣợng cụ thể mục tiêu khí tƣợng giáng thủy Độ lớn tín hiệu phản xạ thu đƣợc phụ thuộc vào tính chất hạt mục tiêu khí tƣợng gây phản hồi Dựa độ lớn tín hiệu thu đƣợc, qua công thức toán học tính toán thống kê ngƣời ta nhận dạng đƣợc mục tiêu khí tƣợng KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ TÀI LIỆU THAM KHẢO 1.1.2 Một số yếu tố liên quan tới độ PHVT đa - Mục tiêu khí tượng: Mục tiêu khí tƣợng đa chủ yếu mây mƣa Ra đa thời tiết dùng để phát mây, mƣa tƣợng thời tiết liên quan Khác với mục tiêu điểm, mục tiêu khí tƣợng loại mục tiêu đặc biệt, chúng mục tiêu có tính chất đồng mà gồm tập hợp hạt nƣớc có hình dạng, kích thƣớc trạng thái khác Có hai loại mục tiêu khác nhau: Mây: Là tập hợp hạt nƣớc, băng, tuyết lơ lửng khí quyển, sản phẩm ngƣng kết nƣớc.Trong đám mây, hạt tồn thể thống hỗn hợp hai thể rắn lỏng tùy thuộc vào nhiệt độ yếu tố khác môi trƣờng Mƣa: Khi hạt nƣớc, hạt đá, hạt băng tuyết mây đủ lớn, trọng lực chúng thắng đƣợc lực cản môi trƣờng, rơi xuống đất gọi mƣa - Tính chất mục tiêu khí tượng Mục tiêu khí tƣợng khác hình dáng, kích thƣớc tính chất vật lý chúng Mây đối lƣu, mây phát triển thẳng đứng Chúng gồm nhiều đám kết hợp với nhau, tồn từ vài chục phút đến vài Mây tầng mây vũ tầng hiệu dụng hạt đơn vị thể tích Diện tích phản xạ  đơn vị thể tích mục tiêu khí tƣợng là: = mây phát triển theo chiều ngang, có diện tích lớn, tồn lâu từ vài đến vài N  i 1 i  64  N  i 1 i ai6 (1.3) Trong N số hạt đơn vị thể tích,  gọi hệ số tán xạ có đơn vị ngày Tính chất vật lý vi mô mây thay đổi nhanh theo không gian thời gian trình vật lý xảy Trong mây đối lƣu, kích thƣớc trạng thái hạt thay đổi theo thời gian Sự thay đổi kích thƣớc trạng thái hạt theo không gian thời gian dẫn đến thay đổi đặc trƣng vật lý vô tuyến mục tiêu khí tƣợng đa thời tiết - Diện tích phản xạ hiệu dụng mục tiêu khí tượng m-1 Tín hiệu phản xạ thu đƣợc đầu vào máy thu thời điểm tập hợp tín hiệu phản xạ tất hạt nằm phần V u thể tích khối xung đƣợc đa coi lúc Vu đƣợc coi thể tích phân giải khối xung, có mối quan hệ mật thiết với thời gian phân giải đa Đối với đa thời gian phân giải  / ,  độ rộng xung phát Nhƣ nêu, mục tiêu khí tƣợng đa thời tiết mây mƣa Việc sử dụng nguyên lý đa quan trắc, phát mục tiêu nói là: đa xạ sóng điện từ vào không gian, gặp mây mƣa, phần lƣợng sóng điện từ xuyên qua hạt tiếp tục vào không gian, phần bị hạt vật chất hấp thu chuyển hóa thành nội năng, phần khác xạ ngƣợc trở lại theo hƣớng khác nhau, có hƣớng hƣớng ăng ten đa Cƣờng độ dòng lƣợng xạ ngƣợc trở lại ăng ten đƣợc định diện tích phản xạ hiệu dụng hạt (  ) mây mƣa Nếu giả thiết hạt hình cầu thỏa mãn tán xạ Rayleigh ta tính đƣợc  biết dộ dài bƣớc sóng số khúc xạ môi trƣờng thông qua công thức sau: i = Trong  i  mi  mi  64 ai6 4 i (1.1) Có thể chứng minh đƣợc Vu nửa thể tích khối xung Từ hình 1.1 ta thấy hạt mƣa khối xung bị sóng chiếu vào tạo sóng phản (1.2) hồi Tuy nhiên sóng phản hồi lại không đa lúc chúng khác Trong đó:  i - Diện tích phản xạ hiệu dụng hạt vật chất a - Bán kính hạt D đƣờng kính hạt  - Độ dài bƣớc sóng đa (cm) mi- Chỉ số khúc xạ phức hạt vật chất cấu tạo nên hạt Thừa số  i phụ thuộc vào trạng thái pha hạt hạt chất lỏng 0.93 ± 0.04 hạt băng 0,197 Nhƣ với kích thƣớc, diện tích tán xạ hiệu dụng hạt nƣớc lớn gấp lần hạt băng Vì mục tiêu khí tƣợng tập hợp hạt, nên ta cần phải xét mặt phẳng tán xạ hiệu dụng đơn vị thể tích mục tiêu, tổng mặt phẳng tán xạ 10 Hình 1.1 Minh họa cách tính nửa thể tích xung phát [8] khoảng cách Tất hạt nằm khối nón cụt có chiều dài h/2 (h chiều dài không gian xung) dọc theo búp sóng lân cận khoảng cách r (từ r-h/4 đến r + h/4), mặt bên nón mặt bên búp sóng, cho tín hiệu phản hồi tới đa thời điểm lệch không  / (từ t-  / đến t +  / ) Thể tích nón cụt xấp xỉ ½ thể tích khối xung (thể tích phân giải khối xung): Vu =  R h (1.4) R bán kính mặt cắt ngang khối xung Giữa R độ rộng cánh sóng  khoảng cách từ đa đến mục tiêu (r) có mối liên hệ:  R=r 2  r  h  r  h     (1.5) Do Vu=   (1.6) 11 Tuy nhiên, muốn tính xác thể tích phân giải khối xung Probert đóng góp đáng kể việc quan trắc, phát cảnh báo thời tiết nguy hiểm, đặc Jones đƣợc nêu Nguyễn Hƣớng Điền Tạ Văn Đa [8] tính đến khác biệt vai trò hạt nằm dọc theo trục búp sóng với hạt nằm xa biệt quan trắc xác định tâm bão, áp thấp nhiệt đới gần bờ trục rõ ràng công suất sóng chiếu tới chúng khác Với giả thiết “công có khoảng 15 trạm với chủng loại đa Doppler đại, sử dụng công nghệ tiên tiến giới nhằm đáp ứng đƣợc nhu cầu cung cấp số liệu phục vụ dự báo cực ngắn Sơ đồ mạng lƣới đa thời tiết Việt Nam mục tiêu quy hoạch đến năm 2020 đƣợc thể hình 1.2 dƣới suất” sóng phát mạnh theo hƣớng trục búp sóng (Pmax) giảm dần xung quanh (tới P1/2 rìa búp sóng) theo quy luật phân bố chuẩn, Probert Jones tìm đƣợc công thức tính thể tích phân giải “hiệu dụng” khối xung Vue=  r 2 h Theo kế hoạch phát triển ngành đến năm 2020 mạng lƣới trạm đa thời tiết (1.7) 16 ln Diện tích phản xạ hiệu dụng mục tiêu khí tƣợng  m là: N  m  Vue  Vue   i (1.8) i 1 Thay (1.3) (1.7) vào (1.8) ta đƣợc diện tích phản xạ hiệu dụng mục tiêu khí tƣợng:  r h 64 N  r 2 h N Ki Di6  Ki ai6  16ln 2  16ln  i 1 i 1 m  (1.9) Từ phƣơng trình (1.9) ta thấy diện tích phản xạ hiệu dụng mục tiêu khí tƣợng phụ thuộc vào trạng thái pha hạt đƣờng kính hạt Mặt khác, N phƣơng trình đa Probert-Jones, độ PHVT mục tiêu khí tƣợng Z   Ki Di6 i 1 ta thấy độ PHVT phụ thuộc vào diện tích phản xạ hiệu dụng mục tiêu 1.1.3 Mạng lưới đa thời tiết Việt Nam Trạm đa thời tiết MRL-2 Liên Xô đƣợc lắp đặt nƣớc ta năm 1977 chủng loại đa chƣa số hoá Hiểu đƣợc tầm quan trọng mà nguồn số liệu đa mang lại, đến năm 1993 với giúp đỡ Nga, trạm đa MRL-5 hệ đƣợc lắp đặt Vinh Phù Liễn, chủng loại đa chƣa số hoá Năm 2000 với giúp đỡ phủ Pháp, trạm đa số hoá thông thƣờng TRS-2730 đƣợc lắp đặt nhằm cung cấp số liệu nhanh chóng xác Trong năm gần đây, theo yêu cầu phát triển ngành bùng nổ khoa học công nghệ đa thời tiết Doppler đại đƣợc lắp đặt số đa cũ đƣợc nâng cấp Hiện mạng lƣới đa có trạm với đa hoạt động đa MRL-5 Nga nâng cấp năm 2010; 03 đa TRS-2730 Pháp 04 đa DWSR 2500C-2501C Mỹ Nhìn chung mạng lƣới đa hoạt động ổn định, số liệu đa chƣa đƣợc khai thác hết theo tiềm nhƣng 12 Hình 1.2 Quy hoạch mạng lƣới đa thời tiết đến năm 2020 1.1.4 Sơ lược trạm đa thời tiết Tam Kỳ Trạm đa thời tiết Tam kỳ đƣợc lắp đặt đƣa vào hoạt động nghiệp vụ từ năm 1998 với chủng loại đa DWSR-93C, đa Doppler Mỹ với trình độ 13 công nghệ đại, đa dạng sản phẩm cho ngƣời sử dụng khai thác sản phẩm đa DWSR-2501C Tuy nhiên không nâng cấp hệ thống ăng ten nên trạm quét khối (Volume scan) sản phẩm dẫn xuất (Product) quan trắc điều kiện kỹ thuật chƣa hoàn chỉnh Một obs quan trắc đa thời tiết (ở đề cập đến đa Tam Kỳ) thƣờng thu đƣợc kết tệp liệu gốc (volume scan) số tệp sản phẩm dẫn xuất từ tệp liệu gốc Các sản phẩm quét khối đa thời tiết nói chung đa Tam Kỳ nói riêng, có cấu trúc chung nhƣ sau: 1.2 Tổng quan xây dựng tiêu Mƣa Dông 1.2.1 Trên giới Các giọt nƣớc tinh thể băng rơi từ khí xuống mặt đất đƣợc gọi giáng thuỷ Thƣờng ngƣời ta thƣờng gọi giáng thủy mƣa (gồm dạng rắn lỏng) Mƣa đƣợc đặc trƣng tham số: kích thƣớc, tốc độ di chuyển, thời gian Mỗi “volume” tập hợp mặt quét nón (sweep), từ đến 30 tồn tại, phát triển pha, cấu trúc, phân bố mật độ hạt - Mỗi “sweep” gồm nhiều tia quét (ray), tối đa gồm 1500 rays - Mỗi “ray” gồm nhiều điểm lấy mẫu (bin), khoảng cách “bin” phụ thuộc khăn đồng thời yêu cầu cấp thiết công tác dự báo, đặc biệt dự báo bão, lũ, phục vụ điều tiết hồ chứa, phòng tránh thiên tai giảm sweeps Dự báo mƣa, đặc biệt việc theo dõi định lƣợng mƣa vấn đề khó vào khoảng cách lấy mẫu (gate-width) “Gate Width” có giá trị từ 62.5m đến 2000m - Mỗi “bin” gồm thành tố (moment) bản: U, Z, V W Thông thƣờng đa thƣờng quan trắc cự ly (bán kính quét) 60 km, 120 km, 240 km, 480 km thiểu thiệt hại kinh tế tính mạng ngƣời Từ xa xƣa việc dự báo mƣa thƣờng sử dụng dụng phƣơng pháp synốp truyền thống, chủ yếu dựa hình thời tiết chiếm ngự, dự báo mƣa cách định tính phạm vi dự báo thƣờng rộng, chƣa chi tiết Hiện nay, với phát triển vƣợt bậc công nghệ máy tính, mô hình dự báo thời tiết số trị đƣợc áp dụng dự báo mƣa, đƣa dự báo định lƣợng sai số hệ thống định Tuy nhiên phƣơng pháp dự báo mƣa phƣơng pháp synop truyền thống sử dụng sản phẩm dự báo trực tiếp từ mô hình có chung hạn chế không áp dụng để dự báo cho phạm vi không gian hẹp (đặc biệt phƣơng pháp synop) Ngày nay, với phát triển mạnh mẽ khoa học công nghệ, hệ thống đa thời tiết đời, phát triển mạnh mẽ đƣợc áp dụng rộng rãi dự báo thời tiết, đặc biệt cảnh báo nhƣ dự báo định lƣợng mƣa Với ƣu điểm hoạt động, đa phát nhanh vùng mƣa phạm vi rộng (trung bình khoảng 240 km), độ phân giải không gian thời gian cao (độ phân giải thời gian từ 5-10 phút, phân giải không gian dƣới km) thông qua giá Hình 1.3 Mô hình trình quét khối đa DWSR [21] Mặc dù trạm có đóng góp đáng kể việc cung cấp thông tin trị PHVT mà đa thu nhận đƣợc từ vùng mƣa đƣợc hiển thị hình quét tròn Tuy nhiên giá trị PHVT mà đa thu nhận đƣợc cho mƣa, việc xác định đƣợc ngƣỡng PHVT cho mƣa nhằm cảnh báo xuất mƣa việc làm cần thiết cho trạm đa Bởi lẽ vùng khác có điều kiện khí hậu, hệ thống thời tiết, điều kiện nhiệt, ẩm tính phục vụ dự báo, trạm trạm hay gặp nhiều hỏng hóc gây gián đoạn quan trắc Năm 2009, nhận thức đƣợc vai trò đóng góp trạm đa cho dự báo thời tiết số tỉnh thuộc Trung Trung Bộ, trạm đƣợc đầu tƣ nâng cấp thành chất giáng thuỷ khác mà đa hoạt động theo nguyên tắc phát sóng siêu cao tần 14 15 vào không gian thu nhận tín hiệu phản xạ trở lại từ vật mục tiêu (ở mây tƣợng thời tiết liên quan) quãng đƣờng truyền sóng Mức độ mạnh hay yếu tín hiệu phản xạ phụ thuộc vào diện tích phản xạ hiệu dụng tính chất vật lý, hình dạng mật độ phân bố hạt mây Ra đa thu nhận tất tín hiệu phản xạ trở lại bán kính quét (bao gồm tín hiệu phản xạ từ đám vận chuyển dòng thăng thẳng đứng động lƣợng gió bắc phổ biến mực thấp mây chƣa gây tƣợng đám mây gây tƣợng thời tiết) Các đám mây mang tƣợng thời tiết nhƣ mƣa, dông, mƣa đá… thƣờng có cấu trúc, tính ngăn chặn phần lớn động lƣợng gió nam mực trung bình, ngăn chặn ảnh hƣởng đến chuyển động đặc điểm khu vực quanh đó, làm giảm tính cấu chất vật lý, phân bố mật độ hạt khác nhau, tƣơng ứng với loại tƣợng thời tiết trúc dông đa quan trắc thu nhận đƣợc ngƣỡng giá trị PHVT định cho tƣợng Bởi việc xây dựng tiêu cho đa (ngƣỡng giá trị PHVT tƣơng ứng loại tƣợng thời tiết) có tính chất định việc xác định xác Thêm nữa, tƣơng tác môi trƣờng dông tạo hoàn lƣu ngƣợc phần tử giáng thủy từ dòng thăng mực trung bình đến dòng thăng mực thấp, có nghĩa tính bền vững dông phụ thuộc vào hai yếu tố: i) tác động tƣợng thời tiết nhƣ ƣớc lƣợng lƣợng mƣa với độ xác cao Trên giới có nhiều công trình nghiên cứu sử dụng số liệu đa dòng thăng mực thấp có hƣớng ngƣợc lại với dòng mực trung bình, ii) hình thành tồn dòng giáng đủ lớn để trì hoạt động đƣờng gió giật việc giám sát, phát dông, sét dự báo định lƣợng mƣa Hagen Sandrae (2003) [15] xây dựng mối quan hệ độ PHVT Z hàm lƣợng nƣớc chứa (W) – lƣợng nƣớc chứa cột không khí thẳng đứng có đơn vị thể tích, lƣợng mƣa Rodger A Brown CCS (1978) [19] sử dụng đa Doppler thành phố Unioon, Okla để quan trắc, phân tích tìm đặc điểm riêng xoáy lốc trƣờng số liệu tốc độ trung bình gió Doppler Đặc điểm riêng kết hợp với xoáy lốc đến bề mặt (R) Hệ thức liên hệ W=qZ(4/7) Z=aR1.5 với hệ số q a tính từ số liệu Tập mẫu lấy 10 phút đƣợc chia làm tập riêng biệt có nghĩa hệ số Mối liên hệ đƣợc khuyến cáo W=3.4Z4/7 Z=216R1.5 Sai số mối liên hệ a±4.4dBZ cho mối quan hệ W R, a±2.4dBZ cho Z R Jaiswal CCS (2009) [16] nghiên cứu mối liên hệ Z-R cho lƣợng mƣa khác khu vực đƣợc kiểm tra mô hình mô trƣờng gió Doppler đo đƣợc xoáy lốc, kết cho thấy biến đổi không gian thời gian đặc trƣng xoáy lốc đƣợc bộc lộ trƣớc xoáy lốc xảy Các đặc trƣng xuất mực trung bình hoàn lƣu mẹ quy mô meso mặt đất (mở rộng đến 10 km theo phƣơng thẳng đứng) biến tất mực lốc tan rã Gadanki khoảng thời gian năm từ 1998-2001 Tập số liệu gốc bao gồm PHVT lƣợng mƣa có nguồn gốc từ thiết bị đo ghi phân bố giọt mƣa khoảng thời gian Bài báo phân loại lƣợng mƣa thành R≤0.5mm/h; P L Mackeen CCS (1999) [20] sử dụng số liệu đa Doppler Giám sát thời tiết (WSR-88D) 15 ngày cuối mùa xuân mùa hè năm 1995-1996 Memphis, Tennessee để xác định liên hệ PHVT đa đặc điểm dông để dự báo thời gian tồn dông Nghiên cứu đƣợc thực cho 879 0.5