BTNMT TTKTTVQG BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TRUNG TÂM KHÍ TƯỢNG THUỶ VĂN QUỐC GIA Số Đặng Thái Thân – Quận Hoàn Kiếm – Hà Nội -******* - BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KH&CN CẤP BỘ ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG QUY TRÌNH PHÁT HIỆN THEO DÕI CÁC HIỆN TƯỢNG THỜI TIẾT NGUY HIỂM: TỐ, LỐC, MƯA ĐÁ, MƯA LỚN CỤC BỘ BẰNG HỆ THỐNG RAĐA THỜI TIẾT TRS-2730 Chủ nhiệm đề tài: TS TRẦN DUY SƠN 7573 25/11/2009 HÀ NỘI, 5-2009 BỘ TÀI NGUN VÀ MƠI TRƯỜNG TRUNG TÂM KHÍ TƯỢNG THUỶ VĂN QUỐC GIA Số Đặng Thái Thân - Hoàn Kiếm – Hà Nội -******* - BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP BỘ ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG QUY TRÌNH PHÁT HIỆN THEO DÕI CÁC HIỆN TƯỢNG THỜI TIẾT NGUY HIỂM: TỐ, LỐC, MƯA ĐÁ, MƯA LỚN CỤC BỘ BẰNG HỆ THỐNG RAĐA THỜI TIẾT TRS-2730 Chỉ số đăng ký: Chỉ số phân loại: Chỉ số lưu trữ: Cộng tác viên chính: TS Vương Quốc Cường, ThS Nguyễn Viết Thắng, CN Nguyễn Tuấn Tài, KS Lê Văn Thảo, KS TrịnhVăn Lý, KS Nguyễn Văn Hải, KS Nguyễn Xuấn Hiếu Hà Nội, ngày tháng năm 2009 Hà Nội, ngày tháng năm 2009 Hà Nội, ngày tháng năm 2009 CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI CƠ QUAN THỰC HIỆN CƠ QUAN CHỦ TRÌ ĐÀI KHÍ TƯỢNG CAO KHÔNG TRUNG TÂM KTTVQG KT TỔNG GIÁM ĐỐC Q GIÁM ĐỐC PHÓ TỔNG GIÁM ĐỐC TS Trần Duy Sơn Nguyễn Thị Tân Thanh Trần Văn Sáp Hà Nội, ngày tháng năm 2009 HỘI ĐỒNG ĐÁNH GIÁ CHÍNH THỨC CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG Hà Nội, ngày tháng năm 2009 CƠ QUAN QUẢN LÝ ĐỀ TÀI TL BỘ TRƯỞNG KT VỤ TRƯỞNG VỤ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ PHĨ VỤ TRƯỞNG TS Nguyễn Lê Tâm Nguyễn Lê Tâm GIẢI THÍCH CÁC KÝ HIỆU VÀ DANH TỪ VIẾT TẮT TT 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 Giải thích Viết tắt, ký hiệu Áp cao lạnh Áp thấp bị nén Áp thấp nhiệt đới Áp cao cận nhiệt đới Cột phản hồi vô tuyến yếu thẳng đứng bao bọc phía bên phản hồi vơ tuyến mạnh Hội tụ hiệt đới Đường tố trước bão Đường tố sau bão Hiện tượng thời tiết nguy hiểm cục Hội tụ kinh hướng Dạng PHVT hình móc câu Dạng PHVT đường sóng gấp khúc Phản hồi vơ tuyến Mặt cắt nghiêng (Chỉ thị hình trịn) Rãnh gió Tây Mặt cắt thẳng đứng Thám khơng vơ tuyến Xoáy thuận nhiệt đới Vùng PHVTyếu bao bọc phía bên PHVTmạnh Độ cao mức ngưng kết đối lưu Độ cao mức đẳng nhiệt 00C Năng lượng đối lưu tiềm Độ xoáy tương đối Chỉ số lượng xoáy Tốc độ thăng cực đại Tham số tạo xốy Chỉ số hoạt tính lốc ACL ATBN ATNĐ ACCNĐ BWER HTNĐ ĐTTB ĐTSB HTTTNHCB HTKH HOOK LEWP PHVT PPI RGT RHI TKVT XTN WER LCL FRZG CAPE Sr- rH EHI MVV VGP SWEAT MỞ ĐẦU Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ “ Nghiên cứu xây dựng Quy trình phát theo dõi tượng thời tiết nguy hiểm: tố lốc, mưa đá, mưa lớn cục hệ thống đa thời tiết TRS-2730” thực đài Khí tượng Cao khơng, Trung tâm Khí tượng Thuỷ văn Quốc gia Bộ Tài nguyên Môi trường TS Trần Duy Sơn làm chủ nhiệm Mục tiêu đề tài nghiên cứu để xây dựng quy trình phát hiện, theo dõi tượng thời tiết nguy hiểm liên quan đến mây đối lưu phát triển mạnh tố, lốc, mưa đá, mưa lớn cục gọi tắt tượng thời tiết nguy hiểm cục (HTTTNHCB) hệ thống đa thời tiết TRS-2730 phục vụ cho công tác dự báo cực ngắn cảnh báo Trong trình thực đề tài giải nội dung sau: - Tổng quan HTTTNH liên quan đến mây đối lưu phát triển mạnh phát theo dõi đa thời tiết; - Tổng kết số loại hình Synop điển hình thuận lợi cho việc xuất dơng mạnh có khả gây nên tố lốc, mưa đá mưa lớn cục bộ; - Tổng kết hoạt động tố lốc, mưa đá lãnh thổ miền Bắc Việt nam ( từ Quảng Bình trở ra) như: số ngày số lần xuất theo tháng năm cho vùng cho tỉnh khu vực; - Nghiên cứu rút số kết luận ban đầu ảnh hưởng điều kiện bất ổn định nhiệt động lực ảnh hướng đến việc xuất HTTTNHCB; - Xây dựng đặc điểm phản hồi vô tuyến (PHVT) liên quan đến HTTTNHCB làm sở cho việc phát theo dõi tượng trạm đa thời tiết có trang bị loại đ TRS-2730 - Dự thảo Quy trình phát theo dõi HTTTNHCB hệ thống đa thời tiết TRS-2730; - Thực việc thử nghiệm quy trình trạm đa thời tiết có đánh giả kết Trong trình thực đề tài chủ nhiệm cơng tác viên gặp nhiều khó khăn khơng lường trước cố như: hệ thống đa TRS-2730 hoạt động không ổn định (vào mùa khảo sát đa hoạt động không đảm bảo tiêu chuẩn kỹ thuật để đo định lượng bị hỏng phải ngừng quan trắc) Số liệu HTTTNHCB đầy đủ dãy số liệu lưu trữ trạm Khí tượng bề mặt mạng lưới quan trắc thời tiết Trung tâm Khí tượng Thuỷ văn Quốc gia, đặc biệt số liệu gió tự ghi (liên tục theo thời gian) Rất nhiều số liệu thu thập từ nguồn tư liệu khứ không sử dụng để phục vụ cho mục tiêu đề tài Hơn HTTTNHCB thường xảy phạm vi thời gian không gian nhỏ nên khó có ghi nhận đầy đủ để làm sử dụng Vấn đề phân tích thơng tin thám khơng vơ tuyến có trở ngại số lượng kỳ quan trắc thám khơng (2 kỳ ngày), nên khó phát tính quy luật số nhiệt động lực khí ảnh hưởng định đến khả hình thành HTTTNHCB, phát có tăng đột biến giá trị số phần lớn ngày có tượng so với ngày trước Trong thời gian thực đề tài chủ nhiệm nhận động viên tạo điều kiện thuận lợi lãnh đạo Trung tâm Khí tượng Thuỷ văn Quốc Gia, lãnh đạo đài Khí tượng Cao khơng đài Khí tượng Thuỷ Văn Khu vực: Đơng Bắc, Việt Bắc, Bắc Trung Bộ Xin chân thành cảm quan tâm gúp đỡ quý báu Chủ nhiệm đề tài cảm ơn tập thể cán chun mơn Khí tượng đa Đài Khí tượng Cao khơng có cộng tác tích cực trình thực đề tài Cảm ơn tập thể ba trạm đa thời tiết Phù Liễn, Vịêt Trì Vinh cộng tác tích cực việc thu thập tư liệu khảo sát, theo dõi kiểm chứng kết thử nghiệm Quy trình Cám ơn phịng Dự báo Hạn ngắn Trung tâm Dự báo Khí tượng Thuỷ văn Trung ương có cộng tác giúp đỡ hiệu CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CÁC HIỆN TƯỢNG THỜI TIẾT NGUY HIỂM CỤC BỘVÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1.1 TỔNG QUAN VỀ CÁC HIỆN TƯỢNG THỜI TIẾT NGUY HIỂM CỤC BỘ VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Ở NƯỚC NGOÀI Các hệ thống thời tiết có kích thước khác Có hệ thống cỡ lớn, kéo dài nhiều ngày, chi phối thời tiết khu vực rộng lớn, phát thơng qua việc phân tích đồ Synop Song có hệ thống cỡ nhỏ hoạt động khu vực nhỏ tồn thời gian ngắn cỡ vài phút đến vài Việc phân loại hệ thống thời tiết theo kích thước nhiều nhà nghiên cứu quan tâm Fujita [17] tổng kết kích thước hệ thống thời tiết khác phân loại chúng để làm sở cho việc nghiên cứu phạm vi ảnh hưởng Orianski [25] phân loại tượng thời tiết cỡ vừa (Mesoscale) thành ba nhóm α; β γ theo kích thước ngang Kết phân loại tác giả thể bảng 1.1 Bảng 1.1 Phân loại hệ thống thời tiết cỡ vừa [25] Hệ thống thời tiết Frong nóng Bão lớn (Hurricane) Xoáy thuận nhiệt đới Áp thấp nhiệt đới Frong khô ( Dry front) Bão cỡ vừa Áp cao cỡ vừa (Mesohigh) Đường gió giật Xốy thuận nhỏ ( Mesocyclone) Dơng siêu đám ( Supercell storm) Mây vũ tích Tố ( Microburst) Lốc xốy (Tornado) Kích thước 300 - 1000 km 300 -2000 km 300 -1500 km 300 - 1000 km 200 - 1000 km 300 – 500 km 10 -500 km 10 – 300 km 10 – 100 km 20 -50 km -30 km 1-4 30 – 3000 m Thời gian hoạt động 1-3 ngày 1-7 -15 - 10 1-3 2-3 -12 0,5 – 0,5 - 2- 1-3 – 15 ph 0,5 – 90 ph Gió cực đại (m/s) 15 90 33 17 20 50 25 35 60 70 - Cỡ α α α α α β β β β β β γ γ Những hệ thống mà mây đối lưu phát triển mạnh thường kèm theo tượng thời tiết nguy hiểm dông, tố lốc, mưa đá mưa lớn cục Các tượng xảy song gây thiệt hại lớn Bởi chúng đặc biệt quan tâm Dơng tố nói chung nhiễu động có tính chất địa phương gây nên trình động lực mây đối lưu phát triển mạnh Trong năm đầu thể kỷ trước tượng nghiên cứu song thiếu phương tiện kỹ thuật đại đa thời tiết, vệ tinh khí tượng nên kết chưa nhiều chưa có tính thuyết phục cao Với xuất đa thời tiết, vệ tinh khí tượng tượng khảo sát nghiên cứu sâu Nhiều nước xây dựng hệ thống quan trắc cảnh báo hữu hiệu tượng sở sử dụng tiêu nhận biết tượng tính tốn theo số liệu thám không số liệu đa thời tiết Hiện tượng dơng tố kèm theo gió xốy mạnh có có mưa đá liên quan đến trình đối lưu mạnh, có kích cỡ khoảng 2-50 km, kéo dài khoảng từ vài phút đến gọi chung tượng thời tiết nguy hiểm cục (HTTTNHCB) Theo phân loại bảng 1.1 tượng thuộc hệ thống cỡ vừa (nhóm γ cuối nhóm β) Trên hình đa thời tiết tượng thể đám tập hợp đám phản hồi vô tuyến (PHVT) với đặc điểm định tính định lượng riêng đặc trưng cho loại Ở Nga, năm nửa cuối kỷ trước, tượng HTTTNHCB nghiên cứu kỹ Hai quan nghiên cứu nhiều tố, lốc, mưa đá Viện nghiên cứu khí tượng núi cao Đài vật lý địa cầu Trung ương G.K Sulacvelize, L.M Phetchenko, N.I Gluskova [14] từ năm bảy mươi, xây dựng tiêu nhận biết dơng mạnh có khả gây tố, lốc theo số liệu thám không Quan hệ điều kiện nhiệt động lực khí quyển, độ cao đỉnh PHVT mây đối lưu độ cao đối lưu hạn với khả xảy lốc khảo sát kỹ đưa tiêu để sử dụng nghiệp vụ dự báo G.B Brulop, S.B Gasina, G.K Sulacvelize [13] sở kết khảo sát dạng cấu trúc PHVT mây đối lưu mạnh đa thời tiết xây dựng tiêu phát mưa đá theo độ phản hồi cực đại, độ cao đỉnh mây hình dạng đám mây Những tiêu đưa vào sử dụng có kết hoạt động nghiệp vụ 100 trạm đa thời tiết toàn lãnh thổ Liên Xô cũ, đặc biệt công tác phá mưa đá bảo vệ mùa màng vùng núi phía Tây Nam nước Nga (vùng Capcazơ) Hiện tiêu nhận biết đưa vào chương trình cảnh báo đa hệ với phần mền MERKOM [12] sử dụng không lãnh thổ Nga mà Peru, Bolivia, Phần lan Mỹ nơi tượng lốc xốy có kèm theo vòi rồng xảy mạnh, đặc biệt Bang miền Trung miền Nam nên tượng nghiên cứu nhiều Với điều kiện kỹ thuật kinh tế thuận lợi, Mỹ nơi nghiên cứu kỹ chất tượng tố, lốc, mưa đá với nhiều tác giả có tên tuổi Theo Galway [18] việc nghiên cứu để giảm nhẹ thiên tai tượng gây năm 30 thể kỷ trước tiếp tục đến Trong việc khảo sát nghiên cứu tố lốc người ta thường sử dụng thang độ để ước lượng sức gió gián tiếp Fujita [20] đưa hệ thống thang độ ước lượng tốc độ gió lốc theo mức độ tàn phá gồm : F0 (ít nguy hiểm): 18-32 m/s F1(nguy hiểm): 33 -49 m/s F2 (khá nguy hiểm) : 50-69 m/s F3 (rất nguy hiểm) : 70-92 m/s F4 (tàn phá): 93-116 m/s F5 ( tàn phá khủngkhiếp): 117-142 m/s Theo Grazulic, nỗ lực việc nghiên cứu tìm tịi phương pháp cảnh báo để giảm bớt tai hoạ HTTTNHCB mang lại hiệu đáng kể Mỹ Những năm đầu thể kỷ trước hàng năm có khoảng 200 người chết tượng gây nên đến 1974 số giảm nhiều số lượng tượng thông báo nhiều mật độ dân số tăng cao Doswel, C.A.[21] nghiên cứu lũ quét mưa lớn cục gây nên Báo cáo nghiên cứu trình bày hội thảo Mỹ Tây Ban Nha Barcelona năm 1994 Trong cơng trình khác công bố năm 1999 ông coi xuất mây đối lưu đám siêu lớn (Super cell) nguyên nhân mưa lớn cục gây lũ quét Phil Alford cơng trình cơng bố năm 1995 tổng hợp cơng trình nghiên cứu tượng thời tiết nguy hiểm liên quan đến mây đối lưu phát triển mạnh tác giả trước Trong cơng trình tác giả mơ tả kỹ phương pháp nhận biết tình có khả xảy tượng nguy hiểm cỡ Mezo - scale sở số liệu thám không nhiệt gió, số liệu đa kể đa Doppler Đây cơng trình có giá trị sử dụng lớn ngồi việc mơ tả phân tích lý thuyết tác giả cịn đưa phương pháp tính toán để dự báo khả xuất Dessens, C.A J.T Snow mô tả lốc Pháp lốc Mỹ, đưa số đặc điểm địa phương bổ ích cho việc nghiên cứu tính địa phương tượng Stumpf, Mitchell cộng đưa tập hình ảnh mẫu PHVT lốc xốy (Tornado) để sử dụng cơng tác nghiệp vụ phát theo dõi tượng đa thời tiết phịng thí nghiệm quốc gia HTTTNHCB (NSSL Tornado detection) Các HTTTNHCB xảy đám riêng biệt (single cell) mà xảy tập hợp nhiều đám (muticellular) 1.1.1 Mây đối lưu mạnh Mây đối lưu mạnh thường xuất vào tháng mùa hè mùa chuyển tiếp điều kiện nhiệt động lực khí thuận lợi cho đối lưu khí phát triển Kích cỡ đám mây khác Chúng xuất độc lập xuất dạng quần thể nhiều đám phụ thuộc vào điều kiện hoàn lưu Trường hợp đám mây phát triển đạt đến kích thước lớn (đám siêu lớn - Supercell) gây nhiều tượng thời tiết nguy hiểm gió mạnh, sấm chớp, mưa đá Hình 1.1 mơ tả phát triển đám mây đối lưu: Hình phía mơ giai đoạn phát triển đám đối lưu không mạnh điều kiện độ chuyển dịch thẳng đứng gió nhỏ Độ PHVT lớn dòng giáng với mưa đổ xuống nhanh mơi trường có dịng thăng tồn Hình phía mơ phát triển PHVT đám mây đối lưu độc lập mạnh Lưu ý trường hợp PHVT mây xuất cao so với đám đối lưu khơng mạnh (hình phía trên) PHVT có cường độ mạnh từ cao phát triển nhanh xuống phía làm cho tượng nguy hiểm xuất đột ngột, mưa mạnh, mưa đá thường xảy dòng giáng mạnh Hình 1.1 Các giai đoạn phát triển đám mây đối lưu Hình 1.2 ảnh mây đám siêu lớn Các đám siêu lớn có tồn đến vài vùng lớn đến hàng chục số Độ cao đám siêu lớn vùng nhiệt đới đạt đến độ cao đối lưu hạn lớn Một số trường hợp đỉnh mây “xuyên thủng” đối lưu hạn gây nên tượng thời tiết nguy hiểm Trong mây đối lưu dạng đám siêu lớn, nguy hiểm dòng giáng (Microburst) mạnh Khi chạm đất dòng tỏa tạo nên tố Hiện tượng thường gây nguy hiểm cho hoạt động hàng khơng Hình 1.3a, 1.3b 1.3c mô tả Microburst đám mây Cb Các dòng (Out flow) xuất phát từ tâm tỏa phía mây Hình 1.2 Đám mây đối lưu siêu lớn (http://ww2010.atmos.uiuc.edu/(Gh)/guides/mtr/svr/type/spr/home.rxml) Hình 1.3a Cơ chế gây Microburst mây đối lưu mạnh Hình 1.3b Hiện tượng Microburst mây Cb, nguy hiểm cho hoạt động máy bay Hình1.3c Hình ảnh Microburst mây đối lưu phát triển mạnh Ra đa Doppler nhận biết tượng Microburst theo trường gió Hướng gió phía khác tâm đám mây thể hình 1.4 Gió từ tâm tỏa hướng Trường gió thể mặt cắt xiên gió (PPI V) với hai đới gió Doppler khác biệt hướng: vùng xa đa gió có hướng thổi cịn vùng gần đa ngược lại (vị trí đa phía dưới) Đường tốc độ gío (Zeroline) phân biệt hai miền gió đối hướng Sự di chuyển đám mây đối lưu mô tả theo nhiều hệ thức tốn học khác nói chung hướng di chuyển chúng có xu theo véc tơ gió trung bình lớp gió từ mức gió địa chuyển đến mức km Quan hệ mô tả công thức sau [17] U w = 1,9 + 0,65U C + 0,020U C (1.1) Trong Uw – Véc tơ gió trung bình từ mức gió địa chuyển đến km UC – Tốc độ di chuyển đám mây BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TRUNG TÂM KHÍ TƯỢNG THUỶ VĂN QUỐC GIA QUY TRÌNH PHÁT HIỆN THEO DÕI CÁC HIỆN TƯỢNG THỜI TIẾT NGUY HIỂM CỤC BỘ ÁP DỤNG CHO CÁC TRẠM RA ĐA THỜI TIẾT TRS-2730 HÀ NỘI - 2008 QUY TRÌNH PHÁT HIỆN THEO DÕI CÁC HIỆN TƯỢNG THỜI TIẾT NGUY HIỂM CỤC BỘ: TỐ LỐC, MƯA ĐÁ, MƯA LỚN CỤC BỘ BẰNG HỆ THỐNG RA ĐA THỜI TIẾT TRS-2730 (DỰ THẢO) 1.NHỮNG QUY ĐỊNH CHUNG 1.1 PHẠM VI ĐIỀU CHỈNH VÀ ĐỐI TƯỢNG ÁP DỤNG Quy trình quy định thứ tự bước phải thực trạm đa thời tiết TRS-2730 thuộc Trung tâm KTTV QG Bộ Tài ngun Mơi trường nhằm mục đích phát theo dõi tượng thời tiết nguy hiểm cục liên quan đến đối lưu mạnh dấu hiệu riêng phản hồi vô tuyến 1.2 GIẢI THÍCH TỪ NGỮ Trong Quy trình từ ngữ đựơc hiểu sau: - Các tượng thời tiết nguy hiểm cục (HTTTNHCB) tượng thời tiết nguy hiểm có tính chất địa phương liên quan đến mây đối lưu mạnh, xảy phạm vi hẹp kích thước từ vài trăm mét đến vài chục kilomét, tồn từ vài phút đến vài Điển hình cho tượng thời tiết tố, lốc, mưa đá mưa lớn cục - Phản hồi vô tuyến (PHVT) hình ảnh mục tiêu thể tín hiệu phản hồi mà đa thời tiết quan trắc hiển thị hình - Phản hồi vơ tuyến (PHVT) mây hình ảnh đám mây hệ thống mây thể tín hiệu phản hồi mà đa thời tiết quan trắc hiển thị lên hình - Độ PHVT mây giá trị định lượng tín hiệu PHVT mây tính Dexibel (dBZ) - Ảnh mây vệ tinh hình ảnh đám mây hệ thống mây vệ tinh khí tượng thu nhận - Thông tin thám không vô tuyến (TKVT) thơng tin yếu tố khí tượng độ cao khác khí mà thiết bị thám không thu nhận kỹ thuật vô tuyến sử dụng máy thám không CÁC BƯỚC THỰC HIỆN 2.1 CHUẨN BỊ Hàng ngày vào ca trực trạm đa thời tiết trao đổi với phòng Dự báo Đài Khí tượng Thuỷ văn khu vực để nắm vững tình hình thời tiết khu vực đa hoạt động, xác định khả có HTTTNHCB điều kiện thời tiết Trong trường hợp cần thiết tham khảo thêm ảnh mây vệ tinh thông tin hai kỳ thám không gần từ trạm TKVT gần Nếu khẳng định có khả xảy HTTTNHCB khu vực đa hoạt động thực tiếp bước sau 2.2 QUAN TRẮC, THEO DÕI VÀ PHÁT HIỆN DẤU HIỆU PHVT CỦA CÁC HTTTNHCB 2.2.1.QUAN TRẮC, THEO DÕI VÀ PHÁT HIỆN DẤU HIỆU PHVT CỦA TỐ LỐC - Tua lại hình ảnh PPI Z theo chế độ quan trắc nghiệp vụ ghi nhận trước trước đó, quan sát kỹ để phát quy luật di chuyển PHVT, ý phát PHVT dạng đường tố ( Phụ lục 1) Nếu có dấu hiệu có PHVT đường tố thì: a Thực quét tròn cự ly quét 284 km với bốn góc cao khác nhau: ε1 = 0,50; ε2 = 1,50; ε3 = 2,50; ε4 = 3,5o, ghi hình ảnh PPI Z bốn góc cao tương ứng b Theo dõi xuất PHVT PPI Z lớp độ cao 0-3 km đường tố vào giản đồ Độ cao-Góc cao-khoảng cách (Phụ lục 2) Phát dấu hiệu PHVT HTTTNHCB theo tiêu (Phụ lục 3): dạng hình móc câu (Hook Echo), dạng hình cánh cung (Bow Echo), dạng hình sóng gấp khúc (LEWP), dạng đám siêu lớn Trường hợp cần thiết phóng to hình ảnh PPI Z lên 2-3 lần để khẳng định tồn dấu hiệu Nếu phát dấu hiệu có Phụ lục kết luận có khả xảy HTTTNHCB khu vực mà dấu hiệu xuất - So sánh độ cao đỉnh PHVT RHI Z với độ cao đối lưu hạn (theo số liệu TKVT) tìm đám có độ cao đỉnh vượt độ cao đối lưu hạn Nếu có kết luận có khả xảy HTTTNHCB đám mây 2.2.2 QUAN TRẮC, THEO DÕI VÀ PHÁT HIỆN DẤU HIỆU PHVT CỦA MƯA ĐÁ a Theo dõi đặc điểm di chuyển PHVT PPI Z để phát có hòa nhập đám di chuyển từ hướng khác ( Phụ lục 4.1) b Thực quan trắc mặt cắt thẳng đứng để lấy RHI Z đám PHVT mạnh ( Zmax ≥ 40 dBZ) Theo dõi đặc điểm PHVT RHI Z để phát dấu hiệu PHVT mưa đá theo tiêu ( Phụ lục 4.2; 4.3; 4.4; 4.5) c Tìm RHI Z vùng PHVT có Zmax ≥ 40 dBZ nằm cao độ cao mức đẳng nhiệt 00C Nếu phát dấu hiệu nói kết luận có khả xảy mưa đá Trong trường hợp vùng PHVT quan tâm nằm cự ly quan trắc trạm đa liên hệ với trạm đa khác yêu họ cầu phối hợp quan trắc, tìm kiếm dấu hiệu để theo dõi thực nhiệm vụ cảnh báo 2.3.PHÁT BÁO THÔNG TIN VÀ CẢNH BÁO Khi phát HTTTNHCB trạm đa thời tiết thực nhiệm vụ phát báo thông tin cảnh báo theo quy định “Quy chế phối hợp cung cấp sử dụng thông tin đa thời tiết để dự báo cảnh báo tượng thời tiết nguy hiểm”( Phụ lục 6) TỔ CHỨC THỰC HIỆN Các trạm đa thời tiết có trang bị loại đa TRS-2730 thuộc Trung tâm KTTVQG có trách nhiệm thực nghiêm chỉnh Quy trình Những đơn vị, cá nhân hoàn thành hoàn thành xuất sắc nhiệm vụ quy định Quy trình, phát phát báo thơng tin xác HTTTNHCB, khen thưởng theo quy định hành Nhà nước Những đơn vị, cá nhân không thực tốt nhiệm vụ quy định Quy trình, tùy theo mức độ vi phạm, bị xử lý theo pháp luật Đài Khí tượng Cao khơng chủ trì phối hợp với đơn vị có liên quan thuộc Trung tâm KTTV Quốc gia hướng dẫn, đạo, theo dõi kiểm tra việc thực quy trình này; báo cáo Tổng Giám đốc Trung tâm tình hình thực đề xuất sửa đổi bổ sung cần thiết TỔNG GIÁM ĐỐC TRUNG TÂM KTTV QUỐC GIA PHỤ LỤC THỬ NGHIỆM ÁPDỤNG QUY TRÌNH ĐỢT TỐ, LỐC KÈM THEO MƯA ĐÁ XẢY RA ĐÊM 21 SÁNG NGÀY 22/03/2008 TRÊN ĐỊA BÀN MỘT SỐ TỈNH, THÀNH PHỐ PHÍA BẮC TỪ SỐ LIỆU RA ĐA THỜI TIẾT Đêm 21 sáng sớm ngày 22 tháng năm 2008 lãnh thổ miền Bắc Việt Nam Lai Châu, Vĩnh Phúc, Bắc Kạn Hải Phòng xảy dơng mạnh có kèm theo tố lốc mạnh mưa đá Hiện tượng thời tiết nguy hiểm (HTTTNH) nói nhiều khả phía bắc Việt Nam có rãnh thấp vắt ngang, áp thấp nóng phía tây phát triển kết hợp với khơng khí lạnh tạo điều kiện cho đối lưu sâu phát triển mạnh gây tố lốc kèm theo mưa đá Sau trình bày kết áp dụng thử nghiệm Quy trình phát theo dõi tượng thời tiết nguy hiểm cục ngày 22 tháng Chuẩn bị 1.1 Phân tích, nhận định hình Synop ngày 22/03/2008 Hình khí áp mặt đất: Bản đồ hình khí áp mặt đất lúc 12 ngày 21 tháng năm 2008 (hình 1) cho thấy lục địa Trung Quốc có vùng cao áp Vùng cao áp gần Việt nam có khí áp trung tâm lên đến 1024 mb.Vùng cao áp nén áp thấp dải áp thấp Miến Điện áp thấp Ấn-Miến Có thể thấy hình điển hình cho thời tiết miền Bắc Việt Nam vào thời gian chuyển mùa tháng 3, tháng dễ gây tượng thời tiết phức tạp Hình Bản đồ hình khí áp mực mặt đất vào lúc 12 ngày 21/03/2008 Bản đồ hình khí áp mực mặt đất vào lúc 19z ngày 21/03/2008 khơng có thay đổi, lúc trị số khí áp trung tâm Áp cao lạnh Siberia tăng lên 2mb có trị số 1026mb Áp thấp nóng phía Tây bị nén đầy dần lên qui mô trị số tăng lên 2mb Thời tiết Việt Nam chịu ảnh hưởng áp cao lạnh nén rãnh áp thấp với tương tác hai khối khơng khí: - Khơng khí lạnh tăng cường từ phía Bắc; - Khối khơng khí nóng Áp thấp nóng phía Tây Hình Bản đồ hình khí áp mực mặt đất vào lúc 19 ngày 21/03/2008 Bản đồ hình khí áp mực 500mb vào lúc 00z ngày 22/03/2008 thể thấy dịng xiết gió Tây cao mạnh Sự xuất hình này, phân tích chương 2, thuận lợi cho dơng mạnh phát triển có tố, lốc mưa đá: Hình Bản đồ khí áp 500mb vào lúc 00z ngày 21/03/2008 1.2 Ảnh mây vệ tinh Ảnh mây vệ tinh lúc sáng ( Hà Nội) ngày 22 tháng 3năm 2008 cho thấy khu vực Đơng Bắc Việt Nam có dải mây đối lưu, đặc biệt vùng Đông Bắc có đám rõ Hình Ảnh mây vệ tinh lúc 7h.00 ngày 22 tháng năm 2008 1.3 Phân tích kết thám khơng trạm thám không vô tuyến trạm Hà Nội Kết thám không trạm thám không vô tuyến Hà Nội kỳ quan trắc ngày 21 , 19 ngày 21 sáng 22 tháng đưa vào tính tốn sử dụng chương trình phân tíc số liệu thám không RAOB cho kết sau ( Bảng 1): Ngày Kỳ QT(giờ) LCL H00C CAPE CAPE-03 Sr-rH03 Sr-rH02 Sr-rH01 Storm VGP EHI MVV 21/3 152 4.6 9 163 112 148 308/16 0,038 22/3 19 308 4.4 872 64 70 93 293/14 116 4.2 29 29 137 15 15 324/21 0,045 0,335 0.5 42 19 230 4.1 223 17 29 -78 -184 311/22 21 Độ cao mức ngưng kết LCL chiều ngày 21 cao ( 308 m) đến sáng ngày 22 hạ xuống thấp, lại 116 m khoảng nửa chiều hôm trước Sự hạ thấp độ cao mức ngưng kết chứng tỏ độ ẩm tầng thấp nhiều Độ cao tầng đẳng nhiệt 00C (H00C) so với chiều ngày 21 thấp 200 m, so với sáng ngày 22 thấp đến 400 m Hiện tượng độ cao H00C hạ thấp chứng tỏ khoảng cách từ mức tan băng đến mặt đất nhỏ Hạt mưa hóa băng nhanh bay lên chưa kịp tan trình rơi xuống đất Chỉ số Sr-rH 0-1 nhạy cảm với khả có lốc xốy Trong ngày 21 kỳ quan trắc số 148, đến kỳ quan trắc 19 số 93 So với kỳ quan trắc ngày 22 trước có lốc xốy mưa đá xảy số cao nhiều Như ngày 21 xuất khả tạo lốc xoáy Chỉ số luợng bất ổn định đối lưu CAPE thể rõ Ngày 21 vào kỳ quan trắc giá trị CAPE J/kg đến kỳ quan trắc 19 giá trị đại lượng tăng vọt lên đến 782 J/kg Điều báo trước khả đối lưu phát triển mạnh vào vào thời gian Chỉ số lượng xốy EHI xem có quan hệ tốt với khả có lốc xốy thể rõ: kỳ quan trắc ngày 21 giá trị EHI vào kỳ quan trắc 19 giá trị 0.5 Giá trị tham số tạo xoáy VGP ( Vorticity Generation Parameter) thể rõ ngày: kỳ quan trắc ngày 21 giá trị VGP 0,038 vào kỳ 19 giá trị 0,335 ( gấp 10 lần VGP kỳ quan trắc sáng) Giá trị số tốc độ thẳng đứng cực đại MVV ( Maximum Vertical Velocity ) thể rõ có đột biến kỳ quan trắc: kỳ quan trắc ngày 21 giá trị MVV m/s vào kỳ 19 giá trị tăng lên đến 42 m/s Chỉ số Storm ( tử số hướng di chuyển xoáy tầng thấp từ 0km đến 6km, mấu số tổng véc tơ độ đứt gió ) cho thấy lớp độ cao km xoáy di chuyển từ hướng Tây Bắc sang Đông Nam Với hướng di chuyển tăng thấp xáy sẽđược bổ sung nguồn lượng nguồn ẩm từ khơng khí ẩm ấm vùng ven biển Phân tích kết số thám khơng cho thấy có nhiều khả xảy tố lốc Tổng hợp kết phân tích hình Synop, ảnh mây vệ tinh số thám không cho phép kết luận khả có tượng thời tiết nguy hiểm cục rõ Quan trắc rađa Trong ngày 20, 21, 22 23 đa thời tiết TRS-2730 trạm Phù Liễn,Việt Trì Vinh hoạt động chất lượng khơng hồn hảo: - Ra đa trạm Phù Liễn hỏng phận tự điều chỉnh tần số ( FFC) nên tín hiệu thu bị yếu, đến sáng ngày 22 tháng khắc phục - Ra đa trạm Việt trì hỏng khố điều chỉnh thu phát ( TRC), vùng mù mở rộng đến 60 km - Ra đa Vinh hoạt động bình thường xa vùng có tố lốc mưa đá nên không quan trắc Mặc dù vây đa hoạt động liên tục, ghi số liệu chu kỳ phút Lúc 13h.05 ngày 21 tháng đa thời tiết trạm Phù Liễn ghi nhận lần PHVT đám mây đối lưu độc lập với độ phản hồi Zmax= 48 dBZ toạ độ 105.17; 22.20), cách trạm đa 243 km hướng 3200 , di chuyển từ phia Tây Đông ( hình 5) Đây dấu hiệu của PHVT mây liên quan đến HTTTNHCB Hình Đám PHVT độc lập di chuyển từ phía Tây sang Đơng ( PL: 2008032130.073) Lúc 17h 50 đa trạm Phù Liễn ghi nhận lần dấu hiệu PHVT đường tố phản ảnh đầy đủ tính chất PHVT HTTTNHCB: gồm nhiều đám sáp xếp theo hình cánh cung, có đám siêu lớn với độ phản hồi vơ tuyến cực đại Zmax =50 ( hình 6) Hình Đường tố lúc 17h 50 ngày 21tháng năm 2008 ( PL: 2008032130.100) Đường tố tiếp tục di chuyển phía Đơng gây tố lốc mưa đá Bắc cạn số nơi khác Vào lúc 16h.50 ngày khỏi lãnh thổ nước ta chuyển sang địa phận Trung Quốc ( hình 7) Hình Đường tố khỏi lãnh thổ nước ta ( PL: 2008032130.118) Vào lúc 22h.10 xuất đường tố khác kéo dài trên địa phận tỉnh Tuyên Quang, Bắc Cạn Thái Nguyên ( hình 8).Đường tố di chuyển phía Đơng không mạnh: Các đám PHVT mây rời rạc, độ phản hồi cực đại đo đám thứ Zmax =41 dBZ (105.18; 22.0), đám thứ hai Zmax = 41dBZ (105.55; 22.10), đám thứ ba Zmax =33 dBZ (106.9; 22.30) Theo dõi tiếp hình đa phát Hình Đường tố thứ hai ( PL: 2008032130.182) Đến 0h.10 ngày 22 tháng PHVT đường tố suy yếu, lại đám nhỏ Bắc Cạn ( hình 9) với độ phản hồi Zmax= 29 dBZ ( 106.3; 21.49) Hình PHVT đường tố thứ hai suy yếu (PL: 2008032130.206) Vào lúc 1h20ngày 22 tháng năm 2008 đường tố thứ ba xuất địa bàn tỉnh Tuyên Quang- Hà Giang ( hình 10) Đường tố có đám PHVT mây đối lưu xếp theo hình vịng cung với độ phản hồi cực đại Zmax =41dBZ (105.01; 21.55) Hình 10 Đường tố thứ ba ( PL:2008032130.220) Vị trí liên tiếp cách đường tố thể hình 10 Đường tố di chuyển theo hướng từ Tây Bắc sang Đông Nam với tốc độ V>35km/h đường tố mạnh có đầy đủ khả gây HTTTNHCB a.Lúc 2h.10 ( Pl: 2008032230.232) b.Lúc 3h.10 ( Pl: 2008032230.232) c Lúc 4h.10 ( Pl: 2008032230.232) d Lúc 5h.10 ( Pl: 2008032230.232) Hình 11 Vị trí liên tiếp đường tố thứ Do tính kỹ thuật bị hạn chế đường tố vào khu vực Hải Phịng đa Phù Liễn khơng cịn phát huy tác dụng quan trắc góc cao nhỏ ( ≤ 0.50) để định vị xác vùng có PHVT HTTTNHCB phải lấy kết quan trắc đa TRS-2730 trạm Việt Trì Hình 121a PHVT đám mâysiêu lớn trong đường tố Độ PHVT cực đại Zmax = 41 dBZ đo toạ độ 106.39; 20.49) a PHVT đám siêu lớn đường tố b PHVT hình chữ “U” ( móc câu) vùng lốc phát sau lọc phóng đại lần Hình 12 PHVT dạng hình chữ móc câu ( chữ U) lốc Hải Phòng lúc 6h 20 ph ngày 22 tháng năm 2008 ( Vt: 2008032230.280) 10 PHỤ LỤC MỘT SỐ HÌNH ẢNH MƯA ĐÁ ĐỢT !19, 20, 21 THÁNG 11-2006 Bắc Cạn Phú Thọ Hà Nội Quảng Ninh Quảng Ninh Quảng Ninh ... HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP BỘ ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG QUY TRÌNH PHÁT HIỆN THEO DÕI CÁC HIỆN TƯỢNG THỜI TIẾT NGUY HIỂM: TỐ, LỐC, MƯA ĐÁ, MƯA LỚN CỤC BỘ BẰNG HỆ THỐNG RAĐA THỜI TIẾT TRS-2730 Chỉ số... MỞ ĐẦU Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ “ Nghiên cứu xây dựng Quy trình phát theo dõi tượng thời tiết nguy hiểm: tố lốc, mưa đá, mưa lớn cục hệ thống đa thời tiết TRS-2730” thực đài Khí tượng. .. (1998-2007) Mục tiêu đề tài nghiên cứu xây dựng quy trình phát theo dõi tượng thời tiết nguy hiểm tố lốc, mưa đá mưa lớn cục nên trước hết phải biết loại hình Synop đặc trưng gây mưa rào dông mạnh tỉnh