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

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 1 LỜI CẢM ƠN Ngƣời đầu tiên tôi muốn gửi lời cảm ơn chân thành, sâu sắc, đó là TS Ngô Đức Thành, ngƣời Thầy đã dạy tôi trong suốt thời gian học tập tại trƣờng và đặc biệt trong thời gian tôi làm luận văn tốt nghiệp. Mặc dù công việc hàng ngày rất bận rộn nhƣng Thầy đã tạo mọi điều kiện, tận tình giúp đỡ và hƣớng dẫn khoa học để tôi có thể hoàn thành luận văn Thạc sỹ này. Xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các Thầy, Cô ở Khoa khí tƣợng Thủy văn và Hải dƣơng học, Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên, những ngƣời luôn tạo điều kiện và cho tôi kiến thức để tôi có thể tích lũy học hỏi và phấn đấu vƣơn lên trong sự nghiệp. Xin gửi lời cảm ơn tới Phòng Sau đại học, Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên, đã tạo điều kiện cho tôi trong quá trình tôi học tập tại trƣờng. Xin cảm ơn những bạn bè đồng nghiệp tại Phòng Khí tƣợng ra đa, Đài Khí tƣợng Cao không, các bạn đồng nghiệp tại Trung tâm Dự báo Khí tƣợng Thủy Văn Trung ƣơng, Trung tâm Tƣ liệu Khí tƣợng Thủy văn đã giúp đỡ tôi trong quá trình tôi thực hiện luận văn. Xin gửi lời cảm ơn đến lãnh đạo Đài Khí tƣợng Cao không đã tạo điều kiện thời gian và cơ sở vật chất cho tôi đƣợc học tập trong quá trình công tác. Cuối cùng là lời cảm ơn dành cho gia đình tôi, những ngƣời đã đồng hành cùng tôi trong những năm tháng tôi theo khóa học. Phùng Kiến Quốc 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 CAPPI (3km) Sản phẩm trƣờng PHVT trên cùng 1 độ cao 3km MAHASRI Monsoon Asian Hydro-Atmosphere Scientific Research and Prediction Initiative 3 DANH SÁCH CÁC BẢNG 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 4 DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ TT Số thứ tự hình Nội dung Trang 1 1.1 Minh họa cách tính nửa thể tích xung phát 11 2 1.2 Quy hoạch mạng lƣới ra đa thời tiết đến năm 2020 13 3 1.3 Mô hình quét khối của ra đa DWSR 14 4 2.1 Vị trí các trạm đo mƣa tự động MAHASRI 21 5 2.2 Một số sản phẩm của ra đa thời tiết Tam Kỳ 23 6 2.3 Sơ đồ trích xuất giá trị PHVT 26 7 3.1 Thời gian và lƣợng mƣa ngày của trạm đo mƣa tự động và mặt đất Quảng Ngãi năm 2007 30 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 3.8 Xác suất xuất hiện mƣa theo ngƣỡng giá trị PHVT với bán kính R > 100 km 38 15 3.9 Xác suất xuất hiện mƣa theo ngƣỡng giá trị PHVT với bán kính R ≤ 50 km 39 16 3.10 Xác suất xuất hiện mƣa theo ngƣỡng giá trị PHVT với bán kính 50 km < R ≤ 100 km 42 17 3.11 Xác suất xuất hiện mƣa theo ngƣỡng giá trị PHVT với bán kính R > 100 km 42 18 3.12 Xác suất xảy ra mƣa trung bình theo tháng năm 2007 với bán kính 50 km < R ≤ 100 km 43 19 3.13 Xác suất xảy ra mƣa trung bình theo tháng và khoảng cách năm 2010 44 20 3.14 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 12 1.1.4 Sơ lƣợc về trạm ra đa thời tiết Tam Kỳ 13 1.2 Tổng Quan về xây dựng chỉ tiêu Mƣa và Dông 15 1.2.1 Trên thế 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 2.1 Thu thập số liệu 20 2.1.1 Số liệu quan trắc bề mặt 20 2.1.1.1 Số liệu đo mƣa mặt đất 20 2.1.1.2 Số liệu quan trắc dông 21 2.1.2 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 6 CHƢƠNG 3: TÍNH TOÁN, XÂY DỰNG CHỈ TIÊU XÁC ĐỊNH MƢA VÀ DÔNG CHO TRẠM RA ĐA THỜI TIẾT TAM KỲ 29 3.1 Tính toán xây dựng chỉ tiêu mƣa 29 3.1.1 Phƣơng 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 Phƣơng pháp tính toán số liệu dông 45 3.2.2 Một số kết quả tính toán 45 Kết luận và kiến nghị 48 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 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 tƣợng thời tiết liên quan) trên quãng đƣờng truyền sóng. Mức độ mạnh hay yếu của tín hiệu phản hồi vô tuyến (PHVT) thu đƣợc 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 chƣa gây ra hiện tƣợng và đã gây ra hiện tƣợng thời tiết), mỗi hiện 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 mỗi loại hiện tƣợng thời tiết khi ra đa quan trắc sẽ thu nhận đƣợc các ngƣỡng giá trị PHVT nhất định cho mỗi hiện tƣợng. Bởi vậy việc xây dựng chỉ tiêu cho ra đa (ngƣỡng các giá trị PHVT tƣơng ứng 8 từng loại hiện tƣợng thời tiết) có tính chất quyết định trong việc xác định chính xác các hiện tƣợng thời tiết cũng nhƣ ƣớc lƣợng lƣợng mƣa 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 mƣa, 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 đƣợc chỉ tiêu xác định mƣa và dông cho trạm ra đa thời tiết Tam Kỳ sẽ đóng góp tích cực cho việc cảnh báo sớm hiện tƣợng thời tiết trong vùng hoạt động của ra đa. Nội dung của luận văn gồm có: MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1: Tổng quan về ra đa thời tiết và xây dựng chỉ tiêu mƣa, dông cho trạm ra đa thời tiết. CHƢƠNG 2: Phƣơng pháp nghiên cứu và nguồn số liệu CHƢƠNG 3: Tính toán, xây dựng chỉ tiêu xác định mƣa và dông cho trạm ra 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 điểm phát đi tín hiệu điện từ và thời điểm nhận đƣợc tín hiệu phản hồi, tốc độ lan truyền sóng điện từ trong không gian (bằng tốc độ ánh sáng) và góc cao, góc hƣớng của ăng ten. Ra đa thời tiết hoạt động cũng trên nguyên tắc đó, nhƣng với đối tƣợng cụ thể là các mục tiêu khí tƣợng là giáng thủy. Độ lớn của tín hiệu phản xạ thu đƣợc phụ thuộc vào tính chất hạt của mục tiêu khí tƣợng gây ra phản hồi. Dựa trên độ lớn của tín hiệu thu đƣợc, qua các công thức toán học và tính toán thống kê ngƣời ta nhận dạng đƣợc các mục tiêu khí tƣợng. 1.1.2. Một số yếu tố liên quan tới độ PHVT của ra đa - Mục tiêu khí tượng: Mục tiêu khí tƣợng của ra đa chủ yếu là mây và mƣa. Ra đa thời tiết dùng để phát hiện mây, mƣa và các hiện tƣợng thời tiết liên quan. Khác với mục tiêu điểm, mục tiêu khí tƣợng là loại mục tiêu đặc biệt, chúng không phải là mục tiêu có tính chất đồng nhất mà gồm tập hợp các hạt nƣớc có hình dạng, kích thƣớc và trạng thái khác nhau. Có hai loại mục tiêu khác nhau: Mây: Là tập hợp các hạt nƣớc, băng, tuyết lơ lửng trong khí quyển, sản phẩm của sự ngƣng kết hơi nƣớc.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 trƣờng. Mƣa: Khi các hạt nƣớc, hạt đá, hạt băng tuyết trong mây đủ lớn, trọng lực của chúng thắng đƣợc lực cản của môi trƣờng, rơi xuống đất gọi là mƣa. - Tính chất của mục tiêu khí tượng 10 Mục tiêu khí tƣợng khác nhau về hình dáng, kích thƣớc và tính chất vật lý của chúng. Mây đối lƣu, 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 là mây phát triển theo chiều ngang, có diện tích lớn, tồn tại lâu từ vài giờ đến vài ngày. Tính chất vật lý vi mô của mây cũng thay đổi rất nhanh theo không gian và 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 = 5 6 2 4 64 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 đƣờng kính hạt  - Độ dài bƣớc sóng ra đa (cm) mi- 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:  = 25 6 4 1 1 64N N 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 đƣợc 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 Vu của thể tích khối xung đƣợc ra đa coi là về cùng một lúc. Vu đƣợc 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. Hình 1.1 Minh họa cách tính nửa thể tích xung phát [8] Có thể chứng minh đƣợc rằng Vu 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): Vu = 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  và khoảng cách từ ra đa đến mục tiêu (r) có mối liên hệ: R = r 2  (1.5) Do vậy Vu= 2 2 2 2 2 8 r h r h         (1.6) 12 Tuy nhiên, muốn tính chính xác hơn thể tích phân giải của khối xung Probert và Jones đƣợc nêu bởi Nguyễn Hƣớng 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 hƣớng trục búp sóng (Pmax) và giảm dần ra xung quanh (tới P1/2 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 Vue= 2 2 16ln 2 r h  (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 V V       (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: 2 22 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 phƣơng trình (1.9) ta thấy rằng diện tích phản xạ hiệu dụng của mục tiêu khí tƣợng phụ thuộc vào trạng thái pha của hạt và đƣờng kính hạt. Mặt khác, trong phƣơng trình ra đa Probert-Jones, độ PHVT của mục tiêu khí tƣợng 2 6 1 N i i Z Ki D   do 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 14 công nghệ hiện đại, đa dạng sản phẩm cho ngƣời 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) thƣờng thu đƣợc 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 nhƣ 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 thƣờng các ra đa thƣờng 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 l