Xây dựng chỉ tiêu xác định mưa và dông cho trạm ra đa thời tiết tam kỳ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN  PHÙNG KIẾN QUỐC XÂY DỰNG CHỈ TIÊU XÁC ĐỊNH MƯA VÀ DÔNG CHO TRẠM RA ĐA THỜI TIẾT TAM KỲ Chuyên ngành: Khí tượng Khí hậu học Mã số: 60 44 87 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS Ngô Đức Thành Hà Nội - 2013 DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT KTTV Khí Tượng Thủy Văn PHVT Phản Hồi Vô Tuyến RADAR RAdio Detection And Ranging CSDL Cơ Sở Dữ Liệu ĐKTCK Đài Khí Tượng Cao Khơng KTCK Khí Tượng Cao Khơng KTBM Khí Tượng Bề Mặt DWSR-2501C Ra đa thời tiết số hóa (Doppler) Mỹ (Doppler Weather Service Radar) TRS-2730 Ra đa thời tiết khơng 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 phương 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 trường PHVT độ cao 3km MAHASRI Monsoon Asian Hydro-Atmosphere Scientific Research and Prediction Initiative DANH SÁCH CÁC BẢNG Số thứ TT tự bảng 2.1 3.1 3.2 DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ Số thứ tự hình TT 1.1 M 1.2 Q 1.3 2.1 V 2.2 M 2.3 S 3.1 3.2 T N T T 3.3 T Q 10 3.4 11 3.5 T T X 12 3.6 13 3.7 14 3.8 X k 15 3.9 X k 16 3.10 17 3.11 X R X k 18 3.12 X < 19 3.13 X X k X R 20 3.14 21 3.15 X X MỤC LỤC Trang Mở đầu CHƯƠNG I:9TỔNG QUAN V 1.1 DỰNG CHỈ TIÊU MƯA VÀ đa thời Giới thiệu chung 1.1.1 động đ Nguyên lý hoạt Một số yếu tố liên quan tới độ 12 Mạng lưới đa thời tiết V 13 đa thời tiết Sơ lược trạm 1.1.2 1.1.3 1.1.4 15 Tổng Quan xây dựng ti 15 Trên giới Ở Việt Nam17 1.2 1.2.1 1.2.2 20 CHƯƠNG II: THU THẬP SỐ TOÁN VÀ XỬ LÝ SỐ LIỆU 20 Thu thập số liệu 2.1 Số liệu quan20 trắc bề mặt 20 mặt đất Số liệu đo mưa 2.1.1 2.1.1.1 2.1.2 Số liệu quan21trắc dông Số liệu đa22 thời tiết 2.2 23 Xử lý số liệu 2.1.1.2 Xử lý số liệu23mưa, dông Xử lý số liệu24ra đa 2.2.1 2.2.2 24 số liệu Một số đặc điểm Trích xuất số25liệu đa 2.2.2.1 2.2.2.2 2.3.1 27 Phương pháp xây dựng tiê Phương pháp27xây dựng tiê 2.3.2 Phương pháp28xây dựng tiê 2.3 CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN, XÂY TAM KỲ 3.1 29 Tính tốn xây dựng tiêu mưa 3.1.1 Phương pháp tính tốn số liệu 29 3.1.2 Một số kết phân tích 29 3.1.3 Kết đánh giá tiêu theo thá 35 3.2 Tính tốn xây dựng tiêu dơng 43 3.2.1 Phương pháp tính tốn số liệu dơ 45 3.2.2 Một số kết tính tốn 45 45 Kết luận kiến nghị Tài liệu tham khảo Phụ lục MỞ ĐẦU Việt Nam quốc gia chịu ảnh hưởng nặng nề thiên tai gây khu vực châu Á Nằm khu vực nhiệt đới gió mùa với bờ biển trải dài 3.500 km, năm có từ 5-7 bão gây ảnh hưởng đến thời tiết nước ta, có từ 2-3 bão đổ vào đất liền Các tượng thời tiết nguy hiểm thường xuyên xảy phạm vi nước như: mưa lớn diện rộng, mưa đá, dông mạnh tố lốc gây thiệt hại lớn tài sản tính mạng người, làm ảnh hưởng đến trình phát triển kinh tế đất nước Dự báo thời tiết đặc biệt Dự báo, cảnh báo tượng thời tiết nguy 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, theo dõi cảnh báo tượng thời tiết nguy hiểm liên quan đến mây dông, tố, lốc, mưa lớn, mưa đá đặc biệt xác định vị trí tâm bão vào gần bờ, nơi thiết bị quan trắc khác vệ tinh không đảm bảo độ xác số liệu quan trắc truyền thống biển đông không đủ dày phục vụ xác định xác vị trí tâm bão Với ưu điểm trội, đa thời tiết sử dụng nhiều nước giới việc quan trắc giám sát tượng thời tiết (điển hình như: Mỹ, Úc, Hàn Quốc, Trung Quốc ) Tuy nhiên để đưa đa vào hoạt động hiệu quả, việc sau lắp đặt đa phải xây dựng tiêu địa phương loại tượng 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 khơng gian thu nhận tín hiệu phản xạ trở lại từ vật mục tiêu (ở mây tượng thời tiết liên quan) quãng đường truyền sóng Mức độ mạnh hay yếu tín hiệu phản hồi vơ tuyến (PHVT) thu 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 qt (bao gồm giá trị phản hồi vô tuyến chưa gây tượng gây tượng thời tiết), tượng thời tiết mưa, dơng, mưa đá… thường có cấu trúc, tính chất vật lý, phân bố mật độ hạt khác nhau, tương ứng với loại tượng thời tiết đa quan trắc thu nhận ngưỡng giá trị PHVT định cho tượng Bởi việc xây dựng tiêu cho đa (ngưỡng giá trị PHVT tương ứng loại tượng thời tiết) có tính chất định việc xác định xác tượng thời tiết ước lượng lượng mưa với độ xác cao Xuất phát từ lý nêu trên, để góp phần tăng thêm sở phục vụ cho cảnh báo mưa, 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 tiêu xác định mưa dông cho trạm đa thời tiết Tam Kỳ đóng góp tích cực cho việc cảnh báo sớm tượng thời tiết vùng hoạt động đa Nội dung luận văn gồm có: MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: Tổng quan đa thời tiết xây dựng tiêu mưa, dông cho trạm đa thời tiết CHƯƠNG 2: Phương pháp nghiên cứu nguồn số liệu CHƯƠNG 3: Tính tốn, xây dựng tiêu xác định mưa dông cho trạm đa thời tiết Tam Kỳ KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ TÀI LIỆU THAM KHẢO CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ RA ĐA THỜI TIẾT VÀ XÂY DỰNG CHỈ TIÊU MƯA VÀ 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” – phương tiện kỹ thuật phát xác định mục tiêu xa sóng vơ tuyến điện Ngun tắc hoạt động đa dựa vào lan truyền, phản xạ sóng điện từ Khi đa phát tín hiệu sóng điện từ vào khơng 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 xác định thông qua tham số bao gồm: khoảng thời gian thời điểm phát tín hiệu điện từ thời điểm nhận tín hiệu phản hồi, tốc độ lan truyền sóng điện từ khơng gian (bằng tốc độ ánh sáng) góc cao, góc hướng ăng ten Ra đa thời tiết hoạt động nguyên tắc đó, với đối tượng cụ thể mục tiêu khí tượng giáng thủy Độ lớn tín hiệu phản xạ thu phụ thuộc vào tính chất hạt mục tiêu khí tượng gây phản hồi Dựa độ lớn tín hiệu thu được, qua cơng thức tốn học tính toán thống kê người ta nhận dạng mục tiêu khí tượng 1.1.2 Một số yếu tố liên quan tới độ PHVT đa Mục tiêu khí tượng: Mục tiêu khí tượng đa chủ yếu mây mưa Ra đa thời tiết dùng để phát mây, mưa tượng thời tiết liên quan Khác với mục tiêu điểm, mục tiêu khí tượng loại mục tiêu đặc biệt, chúng mục tiêu có tính chất đồng mà gồm tập hợp hạt nước có hình dạng, kích thước trạng thái khác Có hai loại mục tiêu khác nhau: Mây: Là tập hợp hạt nước, băng, tuyết lơ lửng khí quyển, sản phẩm ngưng kết nước.Trong đám mây, hạt tồn thể thống hỗn hợp hai thể rắn lỏng tùy thuộc vào nhiệt độ yếu tố khác môi trường Mưa: Khi hạt nước, hạt đá, hạt băng tuyết mây đủ lớn, trọng lực chúng thắng lực cản môi trường, rơi xuống đất gọi mưa - Tính chất mục tiêu khí tượng Phụ lục 4: Thời gian lượng mưa ngày trạm đo mưa tự động mặt đất Quảng Ngãi năm 2007 Ngày Rmđ Rmhs Ngày Rmđ Tháng 10 Rmhs Ngày Rmđ Rmhs Ngày Rmđ Rmhs Ngày Rmđ Rmhs Ngày Rmđ Tháng 11 Rmhs Ngày Rmđ Rmhs Ngày Rmđ Rmhs Ngày Rmđ Rmhs Ngày Tháng 12 Rmđ Rmhs Ngày Rmđ Rmhs Ngày 53 Rmđ Rmhs Phụ lục 5: Thời gian lượng mưa ngày trạm đo mưa tự động mặt đất Trạm Trà My năm 2007 Ngày Rmđ Rmhs Ngày Rmđ Tháng 10 Rmhs Ngày Rmđ Rmhs Ngày Rmđ Rmhs Ngày Rmđ Rmhs Ngày Rmđ Tháng 11 Rmhs Ngày Rmđ Rmhs Ngày Rmđ Rmhs Ngày Rmđ Tháng 12 Rmhs Ngày Rmđ Rmhs 54 Ngày Rmđ Rmhs Ngày Rmđ Rmhs Phụ lục 6: Thời gian lượng mưa ngày trạm đo mưa tự động mặt đất Trạm Quảng Ngãi năm 2010 Ngày Rmđ Rmhs Ngày Rmđ Tháng 10 Rmhs Ngày Rmđ Rmhs Ngày Rmđ Rmhs Ngày Rmđ Rmhs Ngày Rmđ Tháng 11 Rmhs Ngày Rmđ Rmhs Ngày Rmđ Rmhs Tháng Ngày 12 Rmđ 55 Rmhs Ngày Rmđ Rmhs Ngày Rmđ Rmhs Ngày Rmđ Rmhs Phụ lục 7: Thời gian lượng mưa ngày trạm đo mưa tự động mặt đất Trạm Tam Kỳ 2010 Ngày Rmđ Rmhs Ngày Rmđ Tháng 10 Rmhs Ngày Rmđ Rmhs Ngày Rmđ Rmhs Ngày Rmđ Rmhs Ngày Tháng Rmđ 11 Rmhs Ngày Rmđ Rmhs Ngày 56 Rmđ Rmhs Ngày Rmđ Rmhs Ngày Rmđ Tháng 12 Rmhs Ngày Rmđ Rmhs Ngày Rmđ Rmhs Phụ lục 8: Số liệu tính tốn tiêu mưa Trạm Ái Nghĩa A Lưới Sản phẩm 57 An Chỉ Ba Tơ Câu Lâu Đức Phổ 58 Giao Thủy Hịa Bắc Hội Khách Minh Long 59 Nơng Sơn Phú Ốc Phú Ninh Quảng Ngãi 60 Sơn Hà Sơn Giang Tà Lương (3km) Thành Mỹ Tiền Phước 61 Khâm Đức Lý Sơn Trà My 62 ... tiết xây dựng tiêu mưa, dông cho trạm đa thời tiết CHƯƠNG 2: Phương pháp nghiên cứu nguồn số liệu CHƯƠNG 3: Tính tốn, xây dựng tiêu xác định mưa dông cho trạm đa thời tiết Tam Kỳ KẾT LUẬN VÀ KIẾN... mưa dông cho trạm đa thời tiết Tam Kỳ? ?? với mục tiêu xây dựng tiêu xác định mưa dông theo ngưỡng PHVT theo khoảng cách; xây dựng tiêu tổng hợp khả xuất dông vùng hoạt động đa thời tiết Tam Kỳ dựa... VỀ RA ĐA THỜI TIẾT VÀ XÂY DỰNG CHỈ TIÊU MƯA VÀ 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”