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 và 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



TT

Số thứ
tự bảng
Nội dung Trang
1 2.1
So sánh lựa chọn miền lấy giá trị PHVT

26
2 3.1
Xác suất xảy ra dông tổng hợp trên sản phẩm CAPPI và
CMAX
46
3 3.2 Xác suất xảy ra dông theo độ cao đỉnh PHVT 47

8 3.2 Thời gian và lượng mưa ngày của trạm đo mưa tự động và mặt đất Trạm
Trà My năm 2007
31
9 3.3 Thời gian và lượng mưa ngày của trạm đo mưa tự động và mặt đất Trạm
Quảng Ngãi năm 2010
32
10 3.4
Thời gian và lượng mưa ngày của trạm đo mưa 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 mưa theo ngưỡng giá trị PHVT với bán kính R ≤ 50
km
35
13 3.7
Xác suất xuất hiện mưa theo ngưỡng giá trị PHVT với bán kính 50 km <
R ≤ 100 km
37
14 3.8 Xác suất xuất hiện mưa theo ngưỡng giá trị PHVT với bán kính R > 100
km
38
15 3.9 Xác suất xuất hiện mưa theo ngưỡng giá trị PHVT với bán kính R ≤ 50
km
39
16 3.10
Xác suất xuất hiện mưa theo ngưỡng giá trị PHVT với bán kính 50 km <
R ≤ 100 km
42

Mạng lưới ra đa thời tiết tại Việt Nam
12
1.1.4
Sơ lược về trạm ra đa thời tiết Tam Kỳ

13
1.2
Tổng Quan về xây dựng chỉ tiêu Mưa và Dông
15
1.2.1
Trên thế giới
15
1.2.2
Ở Việt Nam
17

CHƯƠNG II: THU THẬP SỐ LIỆU, PHƯƠNG PHÁP TÍNH
TOÁN VÀ XỬ LÝ SỐ LIỆU
20
2.1
Thu thập số liệu
20
2.1.1
Số liệu quan trắc bề mặt
20
2.1.1.1

Số liệu đo mưa mặt đất
20
2.1.1.2

2.3.2
Phương pháp xây dựng chỉ tiêu dông
28

5
CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN, XÂY DỰNG CHỈ TIÊU XÁC
ĐỊNH MƯA VÀ DÔNG CHO TRẠM RA ĐA THỜI TIẾT
TAM KỲ
29
3.1
Tính toán xây dựng chỉ tiêu mưa
29
3.1.1
Phương pháp tính toán số liệu
29
3.1.2
Một số kết quả phân tích

35
3.1.3
Kết quả đánh giá chỉ tiêu theo tháng và trung bình theo khoảng cách

43
3.2
Tính toán xây dựng chỉ tiêu dông
45
3.2.1

trong việc quan trắc và giám sát các hiện tượng thời tiết (điển hình như: Mỹ, Úc, Hàn
Quốc, Trung Quốc ). Tuy nhiên để đưa ra đa vào hoạt động hiệu quả, việc đầu tiên
sau khi lắp đặt ra đa là phải xây dựng chỉ tiêu địa phương đối với từng loại hiện tượng
thời tiết riêng biệt.
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. Ra đa thời tiết 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 tượng thời tiết liên quan) trên quãng đường truyền
sóng. Mức độ mạnh hay yếu của tín hiệu phản hồi vô tuyến (PHVT) thu được 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 giá trị PHVT trong bán kính quét của nó (bao gồm
các giá trị phản hồi vô tuyến chưa gây ra hiện tượng và đã gây ra hiện tượng thời
tiết), mỗi hiện tượng thời tiết như mưa, dông, mưa đá… thường có cấu trúc, tính chất
vật lý, phân bố mật độ hạt khác nhau, tương ứng với mỗi loại hiện tượng thời tiết khi
ra đa quan trắc sẽ thu nhận được các ngưỡng giá trị PHVT nhất định cho mỗi hiện
tượng. Bởi vậy việc xây dựng chỉ tiêu cho ra đa (ngưỡng các giá trị PHVT tương ứng

7
từng loại hiện tượng thời tiết) có tính chất quyết định trong việc xác định chính xác
các hiện tượng thời tiết cũng như ước lượng lượng mưa với độ chính xác cao nhất.
Xuất phát từ những lý do nêu trên, để góp phần tăng thêm các cơ sở phục vụ
cho cảnh báo mưa, dông đối với khu vực Trung Trung Bộ trên cơ sở khai thác số liệu
ra đa Tam Kỳ, tôi chọn đề tài cho luận văn thạc sỹ là: “Xây dựng chỉ tiêu xác định
mưa và dông cho trạm ra đa thời tiết Tam Kỳ”. Việc xây dựng được chỉ tiêu xác
định mưa và dông cho trạm ra đa thời tiết Tam Kỳ sẽ đóng góp tích cực cho việc cảnh
báo sớm hiện tượng thời tiết trong vùng hoạt động của ra đa.
Nội dung của luận văn gồm có:
MỞ ĐẦU
CHƯƠNG 1: Tổng quan về ra đa thời tiết và xây dựng chỉ tiêu mưa, dông cho

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 được xác định thông qua các tham số bao gồm: khoảng thời gian giữa
thời điểm phát đi tín hiệu điện từ và thời điểm nhận được tín hiệu phản hồi, tốc độ lan
truyền sóng điện từ trong không gian (bằng tốc độ ánh sáng) và góc cao, góc hướng
của ăng ten.
Ra đa thời tiết hoạt động cũng trên nguyên tắc đó, nhưng với đối tượng cụ thể
là các mục tiêu khí tượng là giáng thủy. Độ lớn của tín hiệu phản xạ thu được phụ
thuộc vào tính chất hạt của mục tiêu khí tượng gây ra phản hồi. Dựa trên độ lớn của
tín hiệu thu được, qua các công thức toán học và tính toán thống kê người ta nhận
dạng được các mục tiêu khí tượng.
1.1.2. Một số yếu tố liên quan tới độ PHVT của ra đa
- Mục tiêu khí tượng:
Mục tiêu khí tượng của ra đa chủ yếu là mây và mưa. Ra đa thời tiết dùng để
phát hiện mây, mưa và các hiện tượng thời tiết liên quan. Khác với mục tiêu điểm,
mục tiêu khí tượng là loại mục tiêu đặc biệt, chúng không phải là mục tiêu có tính
chất đồng nhất mà gồm tập hợp các hạt nước có hình dạng, kích thước và trạng thái
khác nhau. Có hai loại mục tiêu khác nhau:
Mây: Là tập hợp các hạt nước, băng, tuyết lơ lửng trong khí quyển, sản phẩm
của sự ngưng kết hơi nước.Trong một đám mây, các hạt có thể tồn tại ở một thể thống
nhất hoặc hỗn hợp ở hai thể rắn và lỏng tùy thuộc vào nhiệt độ và các yếu tố khác của
môi trường.
Mưa: Khi các hạt nước, hạt đá, hạt băng tuyết trong mây đủ lớn, trọng lực của
chúng thắng được lực cản của môi trường, rơi xuống đất gọi là mưa.
- Tính chất của mục tiêu khí tượng

9
Mục tiêu khí tượng khác nhau về hình dáng, kích thước và tính chất vật lý
của chúng. Mây đối lưu, là mây phát triển thẳng đứng. Chúng gồm một hoặc nhiều
đám kết hợp với nhau, tồn tại từ vài chục phút đến vài giờ. Mây tầng và mây vũ tầng

i
i
a



(1.1)
Trong đó
2
i
 
2
2
2
1
2
i
i
m
m


(1.2)
Trong đó:

i

- Diện tích phản xạ hiệu dụng của hạt vật chất
a - Bán kính hạt và D là đường kính hạt


i i i
i i
a



 
 
 
(1.3)
Trong đó N là số hạt trong đơn vị thể tích,

còn gọi là hệ số tán xạ có đơn vị
là m
-1
.
Tín hiệu phản xạ thu được tại đầu vào của máy thu ở một thời điểm là tập hợp
tín hiệu phản xạ của tất cả các hạt nằm trong một phần V
u
của thể tích khối xung
được ra đa coi là về cùng một lúc. V
u
được coi là thể tích phân giải của khối xung, nó
có mối quan hệ mật thiết với thời gian phân giải của ra đa. Đối với ra đa thì thời gian
phân giải bằng
/ 2

, trong đó

là độ rộng xung phát.

(1.4)
trong đó R là bán kính mặt cắt ngang của khối xung. Giữa R và độ rộng cánh
sóng

và khoảng cách từ ra đa đến mục tiêu (r) có mối liên hệ:
R = r
2

(1.5)
Do vậy V
u
=
2
2 2
2 2 8
r h r h
  

 

 
 
(1.6)

11
Tuy nhiên, muốn tính chính xác hơn thể tích phân giải của khối xung Probert
và Jones được nêu bởi Nguyễn Hướng Điền và Tạ Văn Đa [8] đã tính đến sự khác
biệt giữa vai trò của các hạt nằm dọc theo trục của búp sóng với những hạt nằm xa
trục đó vì rõ ràng là công suất sóng chiếu tới chúng khác nhau. Với giả thiết “công
suất” sóng phát mạnh nhất theo hướng trục búp sóng (P

2 2
2 5 6 2 2
6 6
4 4
1 1
64
16ln 2 16ln 2
N N
m i i i i
i i
r h r h
K a K D
   

 
 
 
 
(1.9)
Từ phương trình (1.9) ta thấy rằng diện tích phản xạ hiệu dụng của mục tiêu
khí tượng phụ thuộc vào trạng thái pha của hạt và đường kính hạt. Mặt khác, trong
phương trình ra đa Probert-Jones, độ PHVT của mục tiêu khí tượng
2
6
1
N
i
i
Z Ki D


Trạm ra đa thời tiết Tam kỳ được lắp đặt và đưa vào hoạt động nghiệp vụ từ
năm 1998 với chủng loại ra đa DWSR-93C, là ra đa Doppler của Mỹ với trình độ

13
công nghệ hiện đại, đa dạng sản phẩm cho người sử dụng có thể khai thác sản phẩm
cơ bản quét khối (Volume scan) và các sản phẩm dẫn xuất (Product).
Một obs quan trắc của ra đa thời tiết (ở đây đề cập đến ra đa Tam Kỳ) thường
thu được kết quả là 1 tệp dữ liệu gốc (volume scan) và một số tệp sản phẩm dẫn xuất
từ tệp dữ liệu gốc.
Các sản phẩm quét khối của các ra đa thời tiết nói chung và ra đa Tam Kỳ nói
riêng, có cấu trúc chung như sau:
- Mỗi “volume” là tập hợp của các mặt quét nón (sweep), từ 1 đến 30
sweeps.
- Mỗi “sweep” gồm nhiều tia quét (ray), tối đa gồm 1500 rays.
- Mỗi “ray” gồm nhiều điểm lấy mẫu (bin), khoảng cách các “bin” phụ thuộc
vào khoảng cách lấy mẫu (gate-width). “Gate Width” có giá trị từ 62.5m đến 2000m.
- Mỗi “bin” gồm 4 thành tố (moment) cơ bản: U, Z, V và W.
Thông thường các ra đa thường quan trắc ở các cự ly (bán kính quét) 60 km, 120 km,
240 km, 480 km.

Hình 1.3. Mô hình trình quét khối của ra đa DWSR [21]
Mặc dù trạm đã có những đóng góp đáng kể trong việc cung cấp thông tin
phục vụ dự báo, tuy vậy trạm này cũng là trạm hay gặp nhiều hỏng hóc gây gián đoạn
quan trắc nhất. Năm 2009, nhận thức được vai trò đóng góp của trạm ra đa cho dự
báo thời tiết một số tỉnh thuộc Trung Trung Bộ, trạm được đầu tư nâng cấp thành ra

14
đa DWSR-2501C. Tuy nhiên do không nâng cấp hệ thống ăng ten nên hiện tại trạm
đang quan trắc ở điều kiện kỹ thuật chưa hoàn chỉnh.
1.2. Tổng quan về xây dựng chỉ tiêu Mưa và Dông

và các hiện tượng thời tiết liên quan) trên quãng đường 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

15
phản xạ trở lại trong bán kính quét của nó (bao gồm các tín hiệu phản xạ từ các đám
mây chưa gây ra hiện tượng và các đám mây gây ra hiện tượng thời tiết). Các đám
mây mang hiện tượng thời tiết như mưa, dông, mưa đá… thường có cấu trúc, tính
chất vật lý, phân bố mật độ hạt khác nhau, tương ứng với mỗi loại hiện tượng thời tiết
khi ra đa quan trắc sẽ thu nhận được các ngưỡng giá trị PHVT nhất định cho mỗi hiện
tượng. Bởi vậy việc xây dựng chỉ tiêu cho ra đa (ngưỡng các giá trị PHVT tương ứng
từng loại hiện tượng thời tiết) có tính chất quyết định trong việc xác định chính xác
các hiện tượng thời tiết cũng như ước lượng lượng mưa với độ chính xác cao nhất.
Trên thế giới đã có nhiều công trình nghiên cứu sử dụng số liệu ra đa trong
việc giám sát, phát hiện dông, sét và dự báo định lượng mưa. Hagen

và Sandrae
(2003) [15] đã xây dựng mối quan hệ giữa độ PHVT Z và hàm lượng nước chứa (W)
– lượng nước chứa trong một cột không khí thẳng đứng có đơn vị thể tích, lượng mưa
đến bề mặt (R). Hệ thức liên hệ W=qZ
(4/7)
và Z=aR
1.5
với các hệ số q và a tính từ số
liệu. Tập mẫu lấy 10 phút được chia làm 2 tập con riêng biệt có nghĩa của các hệ số.
Mối liên hệ được khuyến cáo là W=3.4Z
4/7
và Z=216R
1.5
. Sai số của mối liên hệ này

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 hướng ngược 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 đường gió giật.
Rodger A. Brown và CCS (1978) [19] đã sử dụng ra đa Doppler ở thành phố Unioon,
Okla để quan trắc, phân tích tìm ra các đặc điểm riêng của xoáy lốc trong trường số
liệu tốc độ trung bình gió Doppler. Đặc điểm riêng này và sự kết hợp với xoáy lốc đã
được kiểm tra bởi mô hình mô phỏng trường gió Doppler đo được trong xoáy lốc, kết
quả cho thấy sự biến đổi không gian và thời gian của các đặc trưng của xoáy lốc đã
được bộc lộ trước khi xoáy lốc xảy ra. Các đặc trưng này xuất hiện đầu tiên ở các
mực trung bình trong hoàn lưu mẹ quy mô meso cho đến mặt đất (mở rộng đến 10 km
theo phương thẳng đứng) và biến mất ở tất cả các mực khi cơn lốc tan rã.
P. L. Mackeen và CCS (1999) [20] đã sử dụng số liệu của ra đa Doppler Giám
sát thời tiết (WSR-88D) trong 15 ngày cuối mùa xuân và mùa hè năm 1995-1996 ở
Memphis, Tennessee để xác định sự liên hệ giữa PHVT ra đa và các đặc điểm của
dông để dự báo thời gian tồn tại của dông. Nghiên cứu được thực hiện cho 879 cơn
dông được hình thành trên khu vực Memphis, Tennessee trong 15 ngày nói trên. Kết
quả cho thấy, các cơn dông có giá trị PHVT cực đại từ 30-50 dBZ có xác xuất lớn
nhất (82%) với thời gian tan rã trong vòng 30 phút, trong khi xác xuất dông tan rã
trong vòng 30 phút chỉ là 44% cho những cơn dông có PHVT cực đại lớn hơn 55
dBZ. Tuy nhiên, nói chung khi xem xét tất cả các đặc điểm của dông với thời gian
sống của dông quan trắc được đều cho kết quả chung là rất khó để đưa ra các kết quả
dự báo tốt về thời gian tồn tại của dông.
1.2.2. Ở Việt Nam
Ở nước ta, kể từ khi ra đa đầu tiên được đưa vào lắp đặt và sử dụng cho đến
nay, việc xây dựng chỉ tiêu mới chỉ được thực hiện cho 03 ra đa TRS-2730 ở khu vực
phía bắc thông qua các đề tài nghiên cứu thực hiện bởi các cán bộ Đài Khí tượng Cao
không như: Trần Duy Sơn (2007) [1], đã đánh giá khả năng phát hiện mục tiêu khí
tượng (mây và mưa) của ra đa theo khoảng cách, phân định các loại mây (mây đối
lưu và mây tầng) theo ngưỡng giá trị PHVT, xác định chỉ tiêu nhận biết dông theo độ
PHVT…tuy nhiên do yếu tố khách quan nên tác giả mới chỉ thực hiện được với

thời tiết nói chung và của ra đa DWSR nói riêng (đã trích xuất được các giá trị PHVT
của ra đa và đưa 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
“Nghiên cứu sử dụng thông tin ra đa thời tiết DWSR-2500C trạm Nhà Bè phục vụ
cảnh báo và theo dõi mưa về xây dựng các chỉ tiêu cảnh báo mưa và dông trên cơ sở
sử dụng số liệu ra đa Nhà Bè. Tuy nhiên do do một số hạn chế nhất định mà kết quả
của đề tài đưa ra chưa được như mong đợi, đề tài mới phân loại được các loại hình
thế gây mưa, thống kê các ngưỡng phản hồi vô tuyến và so sánh, hiệu chỉnh với

18
lượng mưa vũ lượng ký để xây dựng công thức ước lượng mưa định lượng cho ra đa,
tuy nhiên việc sử dụng bộ số liệu chưa hợp lý nên kết quả còn tồn tại những sai sót
nhất định; Phùng Kiến Quốc và các cộng sự (2011) [5] đã khai mã một số sản phẩm
của các ra đa trên mạng lưới và mã hóa số liệu ra đa theo mã luật phát báo quốc tế
RADOB phục vụ phát báo quốc tế khi có bão. Tác giả và CCS đã khai mã được các
sản phẩm “prd” của các ra đa DWSR (PPI, CAPPI, ETOP, HMAX…), trích xuất
được các giá trị phản hồi vô tuyến ra đa phục vụ mục đích xây dựng phần mềm bán tự
động mã hóa các thông tin ra đa theo mã luật RADOB và phát báo đến các đơn vị sử
dụng theo yêu cầu.
Nguyễn Hướng Điền [11] trên cơ sở của số liệu ra đa thời tiết Tam Kỳ và 6
trạm đo mưa mặt đất đã xây dựng được công thức thực nghiệm tính toán cường độ
mưa từ độ PHVT của ra đa (R= C10
DZ’
). Kết quả đạt được khi sử dụng công thức của
tác giả cho độ chính xác cao hơn khi sử dụng công thức của Marshall- Palmer (Z=
AR
B
) đối với từng trạm riêng biệt cũng như cả khu vực Trung Trung Bộ khi tính toán
cường độ mưa thông qua giá trị độ PHVT của ra đa.
Khu vực Trung Trung Bộ là nơi hoạt động của cả 02 hệ thống gió mùa, khu

Trung Trung Bộ có mùa mưa 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 như sau.
2.1.1.Số liệu quan trắc bề mặt
2.1.1.1. Số liệu đo mưa mặt đất:
Số liệu đo mưa mặt đất giai đoạn 2007-2011 quan trắc được tại 31 trạm đo
mưa tự động thuộc chương trình hợp tác với Nhật Bản “bước đầu dự báo thuỷ - khí
quyển gió mùa châu Á - MAHASRI” (MAHASRI - Monsoon Asian Hydro-
Atmosphere Scientific Research and Prediction Initiative). MAHASRI là chương
trình hợp tác nghiên cứu khoa học và dự báo thủy – khí quyển vùng châu Á gió mùa
trong các năm 2006-2015 do Nhật Bản chủ trì với sự tham gia của Việt Nam và nhiều
nước trong khu vực châu Á gió mùa.
Trong dự án này, 31 trạm đo mưa (hình 2.1) được lắp đặt tại khu vực Trung
Trung Bộ trong bán kính quan trắc hiệu dụng của ra đa Tam Kỳ.

20
Các trạm đo mưa tự động này quan trắc và lưu số liệu mưa theo thời gian thực
nghĩa là cứ mỗi khi có mưa thì trạm tự động đo và lưu lại trong bộ nhớ, do vậy ta có
thể khai thác số liệu theo thời gian 5 phút, 10 phút hoặc tùy ý. Sử dụng nguồn số liệu
từ các trạm đo mưa MAHASRI sẽ giúp cho luận văn có thể khai thác được số trạm có
số liệu đồng bộ giữa ra đa và mưa nhiều hơn hẳn so với 5 trạm Khí tượng bề mặt ở
khu vực này và nó sẽ phục vụ cho việc xây dựng chỉ tiêu mưa được tốt hơn.
Cùng với số liệu từ mạng lưới các trạm MAHASRI, số liệu mưa vũ lượng ký
tại các trạm khí tượng bề mặt thuộc khu vực Trung Trung Bộ giai đoạn 2007-2011
trong khu vực cũng được thu thập để so sánh, đánh giá số liệu mưa MAHASRI tại
các trạm tương ứng. Danh sách các trạm bao gồm: Đà Nẵng, Tam Kỳ, Trà My,
Quảng Ngãi, Ba Tơ và Lý Sơn. Tuy nhiên, sau khi thu thập các nguồn số liệu, do các
yếu tố khách quan khác nhau đặc biệt là số liệu ra đa không có đủ trong các tháng
mùa mưa năm 2008 và 2009 do vậy chúng tôi chỉ tiến hành thu thập, xử lý số liệu 3
tháng 10,11 và 12 trong năm 2007 và 2010 để phục vụ cho tính toán chỉ tiêu mưa.

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 được thể hiện ở hình 2.2 Sản phẩm PPI(Z) Sản phẩm CAPPI(Z)

22Sản phẩm CMAX Sản phẩm ETOPS

Hình 2.2. Một số sản phẩm của ra đa
thời tiết Tam Kỳ
Sản phầm Hmax
Như vậy để biết được cấu trúc của một đám mây thì từ các sản phẩm nêu trên
sẽ cung cấp cho ta một không gian 3 chiều khá chi tiết về đám mây đó như: độ mạnh,
yếu của đám mây, độ cao đỉnh mây, độ cao vùng đối lưu mạnh, những thông tin này
sẽ là điều kiện quan trọng cho nội dung nghiên cứu của luận văn.
2.2. Xử lý số liệu
2.2.1. Xử lý số liệu mưa, dông
Trên cơ sở số liệu quan trắc mưa, dông tại mặt đất giai đoạn từ năm 2007,
2010 và 2011, chúng tôi đã tiến hành xử lý số liệu theo các bước như sau:
i) Thống kê thời gian xuất hiện dông trong ngày của 5 trạm KTBM trong vùng
hoạt động của ra đa (riêng trạm Tam Kỳ do nằm trong vùng mù của ra đa nên không
có số liệu PHVT để tính toán đồng bộ), ghi giờ (2 số) và phút (2 số) liền nhau.
ii) Thống kê thời gian xuất hiện mưa ở các trạm đo mưa tự động thuộc dự án

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
phản hồi cực đại (cực đại tín hiệu trong một cột khí quyển) và độ cao tương ứng của
tín hiệu có độ phản hồi cực đại, CAPPI (3km) cho ta biết phân bố trường phản hồi vô
tuyến ở độ cao 3km còn ETOPS cho ta biết độ cao đỉnh phản hồi vô tuyến.
Các file mô tả 2 loại dữ liệu này có đuôi mở rộng là prd và tên file được quy
định mã hóa theo cơ số 16, thông tin được mã hóa trong tên file vẫn chưa được hiểu
rõ. Tất cả các file prd cho mọi loại dữ liệu đều có chung một định dạng, cấu trúc file
gồm có 2 phần chính:

24
 Header: phần mở đầu là một đoạn văn bản gồm 20 dòng mô tả các
thông số hoạt động của ra đa như thời điểm quét, loại dữ liệu, kích thước dữ liệu, bán
kính quét, góc quét, phương thức quét,…;
 Data: phần dữ liệu gồm 2 phần với 192 byte đầu tiên mô tả các tham số
liên quan đến ra đa như tọa độ, bán kính quét, các tham số chuyển dạng nguyên về
dạng giá trị thực, … và phần dữ liệu đằng sau là một mảng nguyên 1byte kích thước
512 x 512 đã được nén lại bằng thuật toán Z. Với mọi độ phân giải hay bán kính quét
của ra đa tất cả các số liệu đều có cùng kích thước này, cùng biểu diễn dưới dạng một
mảng nguyên, các số liệu chỉ khác nhau ở đơn vị đo.
Với mảng số liệu nguyên kích thước 512 x 512, ra đa Tam Kỳ có khả năng mô
tả 256 mức phản hồi khác nhau. Với những sản phẩm phản hồi có đơn vị dbZ, 256
mức lượng tử này lần lượt mô tả độ phản hồi từ -31.5dbZ đến 95.5dbZ với khoảng
cách giữa 2 mức lượng tử là 0.5dbZ, riêng giá trị 255 được gán cho các điểm mù của
ra đa. Với những sản phẩm độ cao như HMAX, 256 mức lượng tử mô tả độ cao từ 0
km đến 25.5km với khoảng cách 0.1km giữa 2 mức lượng tử liền kề.
2.2.2.2. Trích xuất số liệu ra đa
Ra đa thời tiết Tam Kỳ là ra đa Doppler có quét khối. Với mỗi trình quét, số
liệu ra đa được lưu thành 1 khối các dữ liệu lưu ở các góc nâng khác nhau. Để có thể
lấy ra những đặc trưng của PHVT mây, chúng ta phải trích xuất chúng từ số liệu quét