ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN



PHÙNG KIẾN QUỐC XÂY DỰNG CHỈ TIÊU XÁC ĐỊNH MƢA VÀ DÔNG
CHO TRẠM RA ĐA THỜI TIẾT TAM KỲ
Chuyên ngành: Khí tƣợng và Khí hậu học
Mã số: 60. 44. 87 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. Ngô Đức Thành

Hà Nội - 2013


2
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) của Mỹ
(Doppler Weather Service Radar)
TRS-2730 Ra đa thời tiết không số hóa của Pháp
MRL-5 Ra đa thời tiết số hóa của Nga
NetCDF Dạng dữ liệu chuẩn trao đổi qua mạng
(Network Common Data Form)
PPI Sản phẩm quét ngang theo góc phƣơng vị nhất định
(Plan Position Indicator)
HMAX Độ cao của 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


4
DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ

TT
Số
thứ tự
hình
Nội dung

8
3.2
Thời gian và lƣợng mƣa ngày của trạm đo mƣa tự động và mặt đất Trạm
Trà My năm 2007
31
9
3.3
Thời gian và lƣợng mƣa ngày của trạm đo mƣa tự động và mặt đất Trạm
Quảng Ngãi năm 2010
32
10
3.4
Thời gian và lƣợng mƣa ngày của trạm đo mƣa tự động và mặt đất Trạm
Tam Kỳ 2010
33
11
3.5
Xác suất xảy ra dông tổng hợp trên sản phẩm CAPPI và CMAX
34
12
3.6
Xác suất xuất hiện mƣa theo ngƣỡng giá trị PHVT với bán kính R ≤ 50
km
35
13
3.7
Xác suất xuất hiện mƣa theo ngƣỡng giá trị PHVT với bán kính 50 km <
R ≤ 100 km
37
14

Xác suất xuất hiện dông trên sản phẩm CAPPI, CMAX trạm Ba Tơ
45
21
3.15
Xác suất xuất hiện dông trên sản phẩm CAPPI, CMAX trạm Quảng Ngãi
46

5
MỤC LỤC Trang

Mở đầu
7

CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ RA ĐA THỜI TIẾT VÀ XÂY
DỰNG CHỈ TIÊU MƢA VÀ DÔNG CHO TRẠM RA ĐA
9
1.1
Giới thiệu chung về ra đa thời tiết
9
1.1.1
Nguyên lý hoạt động của ra đa
9
1.1.2
Một số yếu tố liên quan tới độ PHVT của ra đa
9
1.1.3
Mạng lƣới ra đa thời tiết tại Việt Nam

Số liệu ra đa thời tiết
22
2.2
Xử lý số liệu
23
2.2.1
Xử lý số liệu mƣa, dông
23
2.2.2
Xử lý số liệu ra đa
24
2.2.2.1
Một số đặc điểm về số liệu ra đa
24
2.2.2.2
Trích xuất số liệu ra đa
25
2.3
Phƣơng pháp xây dựng chỉ tiêu
27
2.3.1
Phƣơng pháp xây dựng chỉ tiêu xuất hiện mƣa
27
2.3.2
Phƣơng pháp xây dựng chỉ tiêu dông
28


Tài liệu tham khảo
50

Phụ lục
52

7
MỞ ĐẦU
Việt Nam là một trong những quốc gia chịu ảnh hƣởng nặng nề nhất do thiên
tai gây ra trong khu vực châu Á. Nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa với bờ biển
trải dài hơn 3.500 km, mỗi năm có từ 5-7 cơn bão gây ảnh hƣởng đến thời tiết của
nƣớc ta, trong đó có từ 2-3 cơn bão đổ bộ vào đất liền. Các hiện tƣợng thời tiết nguy
hiểm cũng thƣờng xuyên xảy ra trên phạm vi cả nƣớc nhƣ: mƣa lớn diện rộng, mƣa
đá, dông mạnh và tố lốc gây thiệt hại lớn về tài sản cũng nhƣ tính mạng của con
ngƣời, làm ảnh hƣởng đến quá trình phát triển kinh tế của đất nƣớc.
Dự báo thời tiết đặc biệt là Dự báo, cảnh báo các hiện tƣợng thời tiết nguy
hiểm nhằm giảm thiểu thiệt hại do chúng gây ra là một việc hết sức cần thiết và cấp
bách. Ra đa thời tiết là thiết bị sử dụng sóng vô tuyến điện để quan trắc, phát hiện,
theo dõi và cảnh báo các hiện tƣợng thời tiết nguy hiểm liên quan đến mây nhƣ dông,
tố, lốc, mƣa lớn, mƣa đá và đặc biệt là xác định vị trí tâm bão khi đi vào gần bờ, nơi
các thiết bị quan trắc khác nhƣ vệ tinh không đảm bảo độ chính xác và các số liệu
quan trắc truyền thống trên biển đông không đủ dày phục vụ xác định chính xác vị trí
tâm bão.
Với ƣu điểm nổi trội, ra đa thời tiết đã đƣợc sử dụng ở nhiều nƣớc trên thế giới
trong việc quan trắc và giám sát các hiện tƣợng thời tiết (điển hình nhƣ: Mỹ, Úc, Hàn
Quốc, Trung Quốc ). Tuy nhiên để đƣa ra đa vào hoạt động hiệu quả, việc đầu tiên
sau khi lắp đặt ra đa là phải xây dựng chỉ tiêu địa phƣơng đối với từng loại hiện tƣợng

đa thời tiết Tam Kỳ.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
TÀI LIỆU THAM KHẢO 9
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 về ra đa thời tiết
1.1.1. Nguyên lý hoạt động của ra đa:
RADAR là từ viết tắt tiếng Anh của cụm từ “Radio Detection And Ranging” –
là một phƣơng tiện kỹ thuật phát hiện và xác định mục tiêu ở xa bằng sóng vô tuyến
điện.
Nguyên tắc hoạt động của ra đa dựa vào sự lan truyền, phản xạ của sóng điện
từ. Khi ra đa phát 1 tín hiệu sóng điện từ vào không gian qua ăng ten, sóng lan truyền
về phía mục tiêu, gặp mục tiêu bị phản xạ trở lại. Từ tín hiệu phản xạ trở lại, vị trí của
vật mục tiêu sẽ đƣợc xác định thông qua các tham số bao gồm: khoảng thời gian giữa

thời gian do các quá trình vật lý xảy ra trong đó. Trong mây đối lƣu, kích thƣớc và
trạng thái hạt luôn thay đổi theo thời gian. Sự thay đổi về kích thƣớc và trạng thái hạt
theo không gian và thời gian dẫn đến sự thay đổi các đặc trƣng vật lý vô tuyến của
mục tiêu khí tƣợng của ra đa thời tiết.
- Diện tích phản xạ hiệu dụng của mục tiêu khí tượng
Nhƣ đã nêu, mục tiêu khí tƣợng của ra đa thời tiết là mây và mƣa. Việc sử
dụng nguyên lý ra đa trong quan trắc, phát hiện các mục tiêu nói trên là: ra đa bức xạ
sóng điện từ vào không gian, khi gặp mây hoặc mƣa, một phần năng lƣợng sóng điện
từ xuyên qua hạt tiếp tục đi vào không gian, một phần bị các hạt vật chất hấp thu
chuyển hóa thành nội năng, một phần khác bức xạ ngƣợc trở lại theo mọi hƣớng khác
nhau, trong đó có hƣớng đi về hƣớng ăng ten ra đa. Cƣờng độ của dòng năng lƣợng
bức xạ ngƣợc trở lại ăng ten đƣợc quyết định bởi diện tích phản xạ hiệu dụng của mỗi
hạt (

) trong mây hoặc mƣa. Nếu giả thiết hạt là hình cầu thỏa mãn tán xạ Rayleigh
thì ta có thể tính đƣợc

khi biết dộ dài bƣớc sóng và chỉ số khúc xạ của môi trƣờng
thông qua công thức sau:

i

=
56
2
4
64
i
i
a

i
- Chỉ số khúc xạ phức của hạt vật chất cấu tạo nên hạt
Thừa số
2
i

phụ thuộc vào trạng thái pha của hạt đối với hạt chất lỏng là 0.93
± 0.04 và hạt băng là 0,197
Nhƣ vậy cùng với một kích thƣớc, diện tích tán xạ hiệu dụng của hạt nƣớc lớn
gấp 5 lần hạt băng.
Vì mục tiêu khí tƣợng là tập hợp các hạt, nên ta cần phải xét mặt phẳng tán xạ
hiệu dụng của một đơn vị thể tích của mục tiêu, nó bằng tổng các mặt phẳng tán xạ

11
hiệu dụng của từng hạt trong đơn vị thể tích đó. Diện tích phản xạ

của một đơn vị
thể tích của mục tiêu khí tƣợng là:

=
2
5
6
4
11
64
NN
i i i
ii
a

Có thể chứng minh đƣợc rằng V
u
bằng nửa thể tích khối xung. Từ hình 1.1 ta
thấy các hạt mƣa trong khối xung sẽ bị sóng chiếu vào và cùng tạo ra các sóng phản
hồi. Tuy nhiên các sóng phản hồi này lại không về ra đa cùng một lúc do chúng khác
nhau về khoảng cách. Tất cả các hạt nằm trong khối nón cụt có chiều dài bằng h/2 (h
là chiều dài không gian của xung) dọc theo búp sóng ở lân cận khoảng cách r (từ r-h/4
đến r + h/4), mặt bên của nón là mặt bên của búp sóng, đều cho tín hiệu phản hồi về
tới ra đa ở các thời điểm lệch nhau không quá
/2

(từ t-
/4

đến t +
/4

). Thể tích
của nón cụt xấp xỉ bằng ½ thể tích của khối xung (thể tích phân giải của khối xung):
V
u
=
2
2
h
R

(1.4)
trong đó R là bán kính mặt cắt ngang của khối xung. Giữa R và độ rộng cánh
sóng

1/2
ở rìa búp sóng) theo quy luật phân bố chuẩn, Probert và Jones đã tìm
đƣợc công thức tính thể tích phân giải “hiệu dụng” của khối xung
V
ue
=
22
16ln 2
rh

(1.7)
Diện tích phản xạ hiệu dụng của mục tiêu khí tƣợng
m

khi đó sẽ là:
1
N
m ue ue i
i
VV
  



(1.8)
Thay (1.3) và (1.7) vào (1.8) ta sẽ đƣợc diện tích phản xạ hiệu dụng của mục
tiêu khí tƣợng:
22
2 5 6 2 2
66

vậy ta thấy rằng độ PHVT phụ thuộc vào diện tích phản xạ hiệu dụng của mục tiêu.
1.1.3. Mạng lưới ra đa thời tiết tại Việt Nam
Trạm ra đa thời tiết MRL-2 của Liên Xô đầu tiên đƣợc lắp đặt ở nƣớc ta năm
1977 là chủng loại ra đa chƣa số hoá. Hiểu đƣợc tầm quan trọng mà nguồn số liệu ra
đa mang lại, đến năm 1993 với sự giúp đỡ của Nga, 2 trạm ra đa MRL-5 thế hệ mới
hơn đƣợc lắp đặt tại Vinh và Phù Liễn, đây đều là chủng loại ra đa chƣa số hoá.
Năm 2000 với sự giúp đỡ của chính phủ Pháp, 3 trạm ra đa số hoá thông
thƣờng TRS-2730 đƣợc lắp đặt nhằm cung cấp số liệu nhanh chóng và chính xác hơn.
Trong những năm gần đây, theo yêu cầu phát triển của ngành và sự bùng nổ của khoa
học công nghệ các ra đa thời tiết Doppler hiện đại đã đƣợc lắp đặt và một số ra đa cũ
đƣợc nâng cấp.
Hiện tại mạng lƣới ra đa đã có 7 trạm với 8 ra đa đang hoạt động trong đó 1 ra
đa MRL-5 của Nga mới nâng cấp năm 2010; 03 ra đa TRS-2730 của Pháp và 04 ra đa
DWSR 2500C-2501C của Mỹ. Nhìn chung mạng lƣới ra đa hiện đang hoạt động khá
ổn định, số liệu ra đa mặc dù chƣa đƣợc khai thác hết theo tiềm năng nhƣng cũng đã

13
đóng góp đáng kể trong việc quan trắc, phát hiện và cảnh báo thời tiết nguy hiểm, đặc
biệt là trong quan trắc xác định tâm bão, áp thấp nhiệt đới gần bờ.
Theo kế hoạch phát triển ngành đến năm 2020 mạng lƣới trạm ra đa thời tiết sẽ
có khoảng 15 trạm với chủng loại ra đa Doppler hiện đại, sử dụng công nghệ tiên tiến
trên thế giới nhằm đáp ứng đƣợc nhu cầu cung cấp số liệu phục vụ dự báo cực ngắn.
Sơ đồ về mạng lƣới ra đa thời tiết hiện tại ở Việt Nam và mục tiêu quy hoạch đến
năm 2020 đƣợc thể hiện ở hình 1.2 dƣới đây.

Hình 1.2 Quy hoạch mạng lƣới ra đa thời tiết đến năm 2020
1.1.4. Sơ lược về trạm ra đa thời tiết Tam Kỳ
Trạm ra đa thời tiết Tam kỳ đƣợc lắp đặt và đƣa vào hoạt động nghiệp vụ từ
năm 1998 với chủng loại ra đa DWSR-93C, là ra đa Doppler của Mỹ với trình độ


lỏng). Mƣa đƣợc đặc trƣng bởi các tham số: kích thƣớc, tốc độ di chuyển, thời gian
tồn tại, sự phát triển pha, cấu trúc, phân bố mật độ hạt.
Dự báo mƣa, đặc biệt là việc theo dõi và định lƣợng mƣa là một vấn đề rất khó
khăn đồng thời cũng là một trong những yêu cầu cấp thiết trong công tác dự báo, đặc
biệt trong dự báo bão, lũ, phục vụ điều tiết hồ chứa, phòng tránh thiên tai và giảm
thiểu thiệt hại về kinh tế và tính mạng con ngƣời. Từ xa xƣa việc dự báo mƣa thƣờng
sử dụng dụng phƣơng pháp synốp truyền thống, chủ yếu dựa trên các hình thế thời
tiết chiếm ngự, do vậy chỉ có thể dự báo mƣa một cách định tính và phạm vi dự báo
thƣờng rất rộng, chƣa chi tiết. Hiện nay, với sự phát triển vƣợt bậc của công nghệ
máy tính, các mô hình dự báo thời tiết số trị đã đƣợc áp dụng trong dự báo mƣa, có
thể đƣa ra những dự báo định lƣợng mặc dù vẫn còn những sai số hệ thống nhất định.
Tuy nhiên cả 2 phƣơng pháp dự báo mƣa bằng phƣơng pháp synop truyền thống và
sử dụng sản phẩm dự báo trực tiếp từ mô hình đều có chung hạn chế là không áp
dụng để dự báo cho phạm vi không gian hẹp (đặc biệt là phƣơng pháp synop). Ngày
nay, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ, hệ thống ra đa thời tiết
đã ra đời, phát triển mạnh mẽ và đƣợc áp dụng rộng rãi trong dự báo thời tiết, đặc biệt
là cảnh báo cũng nhƣ dự báo định lƣợng mƣa.
Với ƣu điểm khi hoạt động, ra đa có thể phát hiện rất nhanh các vùng mƣa trên
phạm vi rộng (trung bình khoảng 240 km), độ phân giải không gian và thời gian cao
(độ phân giải thời gian từ 5-10 phút, phân giải không gian dƣới 1 km) thông qua giá
trị PHVT mà ra đa thu nhận đƣợc từ các vùng mƣa và đƣợc hiển thị trên màn hình
quét tròn. Tuy nhiên không phải bất kỳ giá trị PHVT nào mà ra đa thu nhận đƣợc
cũng có thể cho mƣa, do vậy việc xác định đƣợc các ngƣỡng PHVT cho mƣa nhằm
cảnh báo sự xuất hiện mƣa là việc làm cần thiết cho mỗi trạm ra đa. Bởi lẽ mỗi vùng
khác nhau sẽ có điều kiện khí hậu, các hệ thống thời tiết, điều kiện nhiệt, ẩm và tính
chất giáng thuỷ khác nhau mà ra đa hoạt động theo nguyên tắc phát sóng siêu cao tần
vào không gian và thu nhận tín hiệu phản xạ trở lại từ các vật mục tiêu (ở đây là mây
và các hiện tƣợng thời tiết liên quan) trên quãng đƣờng truyền sóng. Mức độ mạnh
hay yếu của tín hiệu phản xạ phụ thuộc vào diện tích phản xạ hiệu dụng và tính chất
vật lý, hình dạng và mật độ phân bố hạt của mây. Ra đa thu nhận tất cả các tín hiệu

và lƣợng mƣa có nguồn gốc từ thiết bị đo và ghi sự phân bố của các giọt mƣa trong
khoảng thời gian này. Bài báo đã phân loại lƣợng mƣa thành R≤0.5mm/h;
0.5<R≤4.0mm/h; 4<R≤10 mm/h; 10<R≤50 mm/h và R≥50 mm/h. Nghiên cứu chỉ ra
rằng mối quan hệ Z-R biến đổi theo lƣợng mƣa. Matthias Stainer và CCS (1995) [13]
đã sử dụng số liệu mƣa mặt đất có độ phân giải thời gian là 1 phút tại 22 trạm quan
trắc và số liệu ra đa Doppler trong tháng 2 năm 1988 để đánh giá các kết quả nghiên
cứu về ƣớc lƣợng mƣa từ ra đa. Trong nghiên cứu, việc phân định mây tầng, mây đối
lƣu đƣợc thực hiện dựa trên giá trị PHVT và hình dạng của vùng PHVT để hạn chế
việc ƣớc lƣợng mƣa dƣới ngƣỡng trong các trƣờng hợp mây tầng. Phƣơng pháp cấu
trúc thẳng đứng đƣa ra ở đây là phân bố tần xuất của PHVT ra đa nhƣ là hàm của độ
cao. Kết quả cho thấy ƣớc lƣợng mƣa tháng từ ra đa có độ chính xác khá cao.
MacKeen và CCS (1999) [14], dựa trên mối quan hệ giữa PHVT dông - đặc
điểm ban đầu và tuổi thọ của nó đƣợc kiểm tra để mô tả một số đặc điểm của cơn
dông đang mạnh lên liên quan đến vòng đời của nó, mối quan hệ này là rất hữu ích
cho việc dự báo vòng đời của dông. Kevin R. Knupp và William R. Cotton (1982)
[18] đã sử dụng số liệu gió hƣớng tâm và PHVT từ hai ra đa Doppler băng sóng X và
một ra đa Doppler băng sóng C cùng 20 trạm quan trắc mặt đất để phân tích cơn dông
mạnh xảy ra trong mùa hè trên vùng núi ở khu vực giữa và phía tây Colorado. Kết
quả cho thấy, một vài tƣơng tác đã đƣợc quan trắc thấy trong phạm vi cơn dông. Sự

17
vận chuyển dòng thăng thẳng đứng của động lƣợng gió bắc phổ biến ở mực thấp đã
ngăn chặn phần lớn động lƣợng gió nam mực trung bình, sự ngăn chặn này đã ảnh
hƣởng đến sự chuyển động và đặc điểm của khu vực quanh đó, làm giảm đi tính cấu
trúc của dông.
Thêm nữa, sự tƣơng tác giữa môi trƣờng và cơn dông đã tạo ra một hoàn lƣu
ngƣợc của các phần tử giáng thủy từ dòng thăng mực trung bình đến dòng thăng mực
thấp, có nghĩa là tính bền vững của cơn dông phụ thuộc vào hai yếu tố: i) tác động
của dòng thăng mực thấp có hƣớng ngƣợc lại với dòng ở mực trung bình, ii) sự hình
thành và tồn tại của dòng giáng đủ lớn để duy trì sự hoạt động của đƣờng gió giật.

giá trị PHVT để phân định loại mây và các hiện tƣợng thời tiết (HTTT) cho ra đa
TRS-2730 Việt Trì và Vinh, tác giả đã đƣa ra đƣợc các ngƣỡng PHVT tƣơng ứng với
khả năng xuất hiện loại mây và hiện tƣợng thời tiết, tuy nhiên các chỉ tiêu còn bị
chồng lấn nhau trên cùng một khoảng cách và một số chỉ tiêu về hiện tƣợng thời tiết
nhƣ mƣa rào, dông biến đổi mạnh theo không gian .
Trần Duy Sơn (2009) [3] đã xây dựng đƣợc các đặc điểm PHVT liên quan đến
các HTTT nguy hiểm cục bộ làm cơ sở cho việc phát hiện và theo dõi các hiện tƣợng
này bằng ra đa TRS-2730, tác giả đã xây dựng đƣợc khả năng phát hiện các cấp mƣa
trong bán kính 100km của ra đa theo giá trị PHVT; xây dựng đƣợc cơ sở khoa học để
phân định loại mây bằng phƣơng pháp ra đa theo số liệu quan trắc đồng bộ của trạm
KTBM, xây dựng đƣợc chỉ tiêu nhận biết dông thông qua giá trị PHVT và một số kết
quả khác. Các chỉ tiêu xây dựng cho 03 ra đa trên đã giúp cho các quan trắc viên và
dự báo viên có đƣợc công cụ hiệu quả để xác định các hiện tƣợng thời tiết nguy hiểm
nhƣ dông, tố lốc, mƣa đá và đƣa ra các cảnh báo, dự báo mƣa trong vùng hoạt động
của ra đa, góp phần phát huy đƣợc thế mạnh và hiệu quả của các ra đa này trong việc
phòng tránh và giảm nhẹ thiên tai.
Các ra đa DWSR do Mỹ sản xuất là các ra đa hiện đại, đắt tiền tuy nhiên việc
xây dựng chỉ tiêu cho các ra đa này chƣa đƣợc quan tâm đúng mức, dẫn đến việc khai
thác các ra đa này chƣa đƣợc phát huy tối đa, trong những năm qua chỉ có một vài
nghiên cứu về khai thác số liệu của chủng loại ra đa này. Nguyễn Thị Tân Thanh
(2010) [4], đã xây dựng đƣợc một số chỉ tiêu phục vụ cho việc nghiên cứu thử
nghiệm dự báo cực ngắn mƣa và dông cho khu vực Trung Trung Bộ, tuy nhiên do
yếu tố khách quan mà đề tài chƣa đem lại kết quả nhƣ mong đợi.
Nguyễn Viết Thắng và CCS (2011) [6] đã và đang thực hiện đề tài “Nghiên
cứu khai thác các định dạng số liệu, tổ hợp và xây dựng phần mềm xác định vị trí tâm
mắt bão, hƣớng và tốc độ di chuyển của tâm bão cho mạng lƣới ra đa thời tiết ở Việt
Nam”, hiện tại đề tài đã khai thác thành công một số định dạng sản phẩm của ra đa
thời tiết nói chung và của ra đa DWSR nói riêng (đã trích xuất đƣợc các giá trị PHVT
của ra đa và đƣa về định dạng số liệu chuẩn NetCDF) và đang thử nghiệm phần mềm
xác định vị trí tâm bão; Nguyễn Thế Hào và CCS (2011) [7] đã thực hiện đề tài

khắc nghiệt của thời tiết. Để khai thác hiệu quả ra đa và các thiết bị đo mƣa tự động
đƣợc đầu tƣ lắp đặt tại khu vực và giúp trạm có cơ sở ban đầu về cảnh báo mƣa, dông
trên cơ sở số liệu ra đa, luận văn này thực hiện nghiên cứu “Xây dựng chỉ tiêu xác
định mƣa và dông cho trạm ra đa thời tiết Tam Kỳ” với mục tiêu là sẽ xây dựng đƣợc
chỉ tiêu xác định mƣa và dông theo các ngƣỡng PHVT và theo khoảng cách; xây
dựng đƣợc chỉ tiêu tổng hợp về khả năng xuất hiện dông trong vùng hoạt động của ra
đa thời tiết Tam Kỳ dựa trên một số sản phẩm dẫn xuất.
20
CHƢƠNG II
THU THẬP SỐ LIỆU, PHƢƠNG PHÁP TÍNH TOÁN VÀ XỬ LÝ SỐ LIỆU
Để việc xây dựng chỉ tiêu mƣa và giông có hiệu quả, bên cạnh số liệu quan
trắc tại trạm ra đa Tam Kỳ, tác giả đã sử dụng nguồn thông tin thu thập đƣợc từ mạng
lƣới quan trắc đo mƣa tự động và một số trạm mặt đất ở khu vực Trung Trung Bộ
(trong bán kính hoạt động hiệu dụng của ra đa Tam Kỳ) để đối chiếu, so sánh và xây
dựng chỉ tiêu. Trong chƣơng này, vấn đề thu thập, xử lý số liệu và phƣơng pháp tính
toán đƣợc thực hiện trong phạm vi của luận văn sẽ đƣợc đề cập đến.
2.1. Thu thập số liệu
Theo tác giả Trần Công Minh [9] về phân vùng khí hậu Việt Nam thì khu vực
Trung Trung Bộ có mùa mƣa tập trung từ tháng 8 đến tháng 12, cực đại vào tháng 10
và trên cơ sở của bộ số liệu quan trắc của ra đa, các nghiên cứu, tính toán trong luận
văn, chúng tôi đã thu thập các số liệu trong các tháng này, cụ thể nhƣ sau.


Hình 2.1. Vị trí các trạm đo mƣa tự động MAHASRI

22
các trạm khí tƣợng này bao gồm: Đà Nẵng, Tam Kỳ, Trà My, Quảng Ngãi, Ba Tơ và
Lý Sơn. Số liệu quan trắc dông đƣợc lấy từ số liệu 8 obs quan trắc sy-nốp của các
trạm nêu trên. Trên cơ sở số liệu dông tại các trạm mặt đất, chúng tôi liệt kê thời điểm
xuất hiện và thời gian kết thục của các cơn dông trong ngày theo từng trạm phục vụ
cho việc trích xuất số liệu ra đa để xây dựng chỉ tiêu.
2.1.2. Số liệu ra đa thời tiết
Số liệu ra đa thời tiết thu thập phục vụ cho các tính toán trong luận văn là số
liệu quan trắc tại trạm ra đa thời tiết Tam Kỳ trong các tháng 10, 11, 12, giai đoạn từ
2007, 2010 và 2011. Số liệu thu thập là các sản phẩm PPI(Z), CAPPI(Z) 3km,
CMAX(Z), HMAX và ETOPS với bán kính quét 240 km, 480km và chu kỳ quan
trắc, lƣu số liệu từ 10- 30 phút/lần. Trong đó ý nghĩa của các sản phẩm đƣợc định
nghĩa và minh họa cụ thể:
PPI(Z): là bản đồ trƣờng phản hồi vô tuyến đã hiệu chỉnh trên mặt cắt xiên có
đƣợc khi cho ra đa quét tròn (360
0
) ở bán kính, góc cao ăng ten nhất định.
CAPPI(Z): Là sản phẩm hiển thị giá trị PHVT đã hiệu chỉnh ở cùng một độ
cao.
CMAX (Z): Là sản phẩm hiển thị giá trị cực đại của PHVT theo mỗi cột khí
quyển trên bề mặt diện tích đó.
ETOPS: Là sản phẩm cho ta biết phân bố độ cao của đỉnh PHVT so với mực
nƣớc biển theo theo mỗi cột khí quyển trên đơn vị diện tích.
HMAX : Là sản phẩm cho ta biết độ cao của PHVT đã hiệu chỉnh cực đại trên
mỗi đơn vị diện tích bề mặt.
Một số hình ảnh minh họa các sản phẩm ra đa đƣợc thể hiện ở hình 2.2


quan trắc cả bằng thiết bị đo mƣa tự động MAHASRI và vũ lƣợng ký để xem xét tính

24
chính xác của số liệu đo mƣa tự động MAHASRI tại các trạm này. Những ngày có độ
chênh số liệu lớn sẽ đƣợc xem xét để loại ra khỏi các tính toán.
iii) Tính tổng lƣợng mƣa mỗi 30 phút từ số liệu quan trắc tại các trạm đo mƣa
tự động MAHASRI. Việc lựa chọn tính tổng lƣợng mƣa mỗi 30 phút là để đồng bộ
với chu kỳ quan trắc, thu thập số liệu của ra đa Tam Kỳ.
2.2.2. Xử lý số liệu ra đa
2.2.2.1. Một số đặc điểm về số liệu ra đa
Ra đa Tam Kỳ là chủng loại ra đa Doppler hiện đại với khả năng quét khối có
thể cung cấp bức tranh 3 chiều về các hiện tƣợng thời tiết đang diễn ra, điều này đƣợc
minh chứng qua số lƣợng sản phẩm đa dạng của nó: PPI, CAPPI, ETOPS, CMAX,
HMAX, VIL, TRACK, BASE, LRA. Phƣơng thức PPI đƣợc thực hiện với nhiều góc
nâng khác nhau đã cho phép xác lập một bản đồ 3 chiều về Z cũng nhƣ khả năng thu
đƣợc rất nhiều sản phẩm dẫn xuất nhƣ trên. Để sử dụng đƣợc các số liệu trên vào
những bài toán thiết thực khác công việc đầu tiên cần thực hiện là giải mã các số liệu
này về dạng số thông thƣờng, tuy nhiên việc giải mã các số liệu này gặp rất nhiều khó
khăn do trong các dự án lắp đặt trạm ra đa EDGE ở nƣớc ta thƣờng không mua kèm
format các sản phẩm.
Nhƣ vậy muốn có số liệu về giá trị PHVT cũng nhƣ độ cao của PHVT cực
đại…chúng ta cần phải khai mã để đọc đƣợc các thông tin trên từ các sản phẩm dẫn
xuất nhƣ CAPPI(Z), HMAX….Với hiện trạng nêu trên, Trong khuôn khổ đề tài
nghiên cứu Phùng Kiến Quốc và CCS [5], Nguyễn Viết Thắng và CCS [6] đã xây
dựng một chƣơng trình cho phép rút ra các thông tin quan trọng dƣới dạng số từ sản
phẩm của DWSR-2500C. Cụ thể phƣơng pháp chiết xuất số liệu từ sản phẩm PPI,
CMAX và HMAX và ETOPS nhƣ sau:
Sản phẩm PPI đƣợc tạo ra với các góc nâng khác nhau, độ phân giải 1km và
bán kính quét 240km. Các sản phẩm dẫn xuất khác mà luận văn quan tâm gồm có
CMAX và HMAX, CAPPI (3km), ETOPS. CMAX, HMAX mô tả phân bố của độ