Thiết bị nghiên cứu dông sét
Kỹ thuật định vị phóng điện sét
Mạng lưới trạm mặt đất
Trong những năm gần đây do kỹ thuật điện tử tiên tiến, các phương
pháp và máy móc định vị sét được hoàn thiện một cách đáng kể. ở
các nước tiên tiến như Mỹ, Pháp, Nhật, người ta sử dụng các hệ
thống định vị phóng điện như NLDN, SAFIR có thể xác định vị trí
phóng điện chính xác trong bán kính vài trăm mét.
Việc sử dụng mạng lưới máy đếm sét
dưới đất để xác định mật độ sét trên toàn lănh thổ đ̣i hỏi phải có
một số lượng lớn thiết bị đắt tiền đặt tại các địa điểm thuận lợi
và chỉ có một số nước tiên tiến mới có điều kiện làm việc này. Ví
dụ hệ thống định vị phóng điện quốc gia của Mỹ NLDN (National
Lightning Detection Network) với 130 trạm với bộ cảm biến IMPACT
(Improved Accuracy through Combined Tecnology) với chi phí cho mỗi
trạm trên 100 ngàn USD. Bộ cảm biến IMPACT sử dụng anten từ,
anten điện cảm ứng với tần số thấp của tia sét. Sử dụng kỹ thuật
định vị từ MDF (Magnetic Direction Finding) và thời gian tới TOA
(Time Of Arrival). Tín hiệu thu được được biểu diễn theo thời
gian của biến đổi trường do ḍng sét gây nên. Với công cụ phân
tích dạng sóng t́m điểm thời gian mà ḍng đạt cực đại, có thể tính
chính xác góc tới của tia sét.
NLDN có 130 bộ cảm biến bao trùm lănh
thổ nước Mỹ. Tín hiệu được truyền theo vệ tinh từ các bộ cảm biến
đến bộ xử lư trung tâm. ở bộ xử lư trung tâm tổng hợp các số liệu
và xác định vị trí phóng điện chỉ sau 20-30 giây. kết quả cho thấy
hệ thống có thể định vị chính xác phóng điện tới 500 m hay tốt
hơn. Ngoài thông tin về vị trí c̣n có các thông số sét khác như:
biên độ, cực... Thông tin này được truyền khắp cả nước để sử dụng.
Số liệu phóng điện qua vệ tinh
Một hướng hiệu quả trong việc nghiên cứu dông sét được phát triển
mạnh trong những năm gần đây là áp dụng chụp ảnh phóng điện sét
qua vệ tinh. Giáo sư Hugh J. Christian, Chủ tịch Hội Điện khí
quyển Thế giới là người thực hiện chương tŕnh này. Cơ quan Quản
lư Hàng không và Không gian Quốc gia Mỹ NASA (National Aeronautics
and Space Administration) dự định sẽ phóng tiếp hai vệ tinh trên
đó có đặt thiết bị nghiên cứu sét năm 2003. Tổ chức nghiên cứu sét
của NASA này đă cung cấp số liệu phóng điện qua vệ tinh TRMM trên
lănh thổ Việt nam mà Pḥng Vật lư khí quyển đang xử lư.
Việc sử dụng ảnh chụp phóng điện qua
vệ tinh có thể cho ta một bức tranh toàn cục trên lănh thổ, lănh
hải Việt nam và cả nhưng nơi mà mặt đất rất khó thực hiện. Trong
điều kiện kinh phí hạn hẹp như nước ta th́ việc sử dụng ảnh chụp
phóng điện của vệ tinh như tài liệu tham khảo để xác định mật độ
sét sẽ góp phần tích cực trong việc pḥng chống sét tại Việt nam.
Từ ảnh vệ tinh lựa chọn các địa điểm thích hợp đặt các thiết bị
đo sét (phóng điện mây - đất) trên mặt đất, tiến hành đo đồng thời
với các ảnh vệ tinh (bao gồm cả phóng điện trong mây, giữa các đám
mây và mây - đất). So sánh hai số liệu này xác định tỷ số giữa
phóng điện mây - đất với tổng số phóng điện. T́m ra các quy luật
của tỷ số này tại các điểm nói trên. Dùng vệ tinh, lợi dụng nó để
nghiên cứu sét là một việc cần làm và có lợi ích kinh tế cao. Đây
là vấn đề mới từ trước đến nay tại Việt nam chưa tiến hành. Các số
liệu qua ảnh vệ tinh (kết hợp với các số liệu đo bằng những phương
pháp khác) sẽ nâng cao cơ sở khoa học và khả năng khả thi trong
việc thiết lập bản đồ mật độ sét trên toàn lănh thổ Việt nam.
Mạng trạm ra đa thời tiết và sân
bay
Trạm ra đa thời tiết có khả năng ghi
nhận những đặc điểm cấu trúc mây qua giá trị phản hồi vô tuyến từ
các hạt nước và các tinh thể băng trong mây. Các nhà khí tượng sẽ
phân tích và phát hiện sớm những ổ mây có khả năng phát triển mạnh
trong vùng bán kính quan trắc của ra đa, theo dơi sự phát triển
của chúng và đánh giá khả năng xuất hiện dông, sét nhờ các chỉ
tiêu nhận biết hiện tượng. Hiện nay ở Việt Nam từ năm 2000 - 2001
đă có 7 trạm ra đa thời tiết bao gồm 3 trạm (Phù liễn, Việt tŕ,
Vinh) với thiết bị ra đa số hoá TRS - 2730 do Pháp sản xuất; 3
trạm ra đa đốple, số hoá DWSR do Mỹ sản xuất (Tam kỳ, Nha trang và
Thành phố Hồ Chí Minh) với tính năng kỹ thuật khác nhau. Các trạm
đều có bán kính quan trắc dông hiệu quả là 240 km. Thời gian giữa
hai kỳ quan trắc liên tiếp là 3h. Tuỳ theo yêu cầu phục vụ trạm có
thể tiến hành tăng cường quan trắc tới 20 phút/lần. Tuy nhiên các
trạm ra đa thời tiết hiện chưa phủ sóng toàn bộ Việt Nam. Với quy
hoạch mạng lưới trạm ra đa thời tiết gồm 12 trạm sẽ đáp ứng được
yêu cầu đó trong tương lai.
Ngoài mạng lưới trạm rađa thời
tiết nêu trên, c̣n có các ra đa thời tiết phục vụ ngành Hàng không
tại Nội bài và Tân sân nhất hoạt động liên tục.
Mạng trạm đếm sét ở Việt nam
Các dụng cụ nghiên cứu dông sét trong
những năm gần đây đă có những bước tiến đáng kể nhờ vào kỹ thuật
điện tử tiên tiến và kiến thức về dông sét ngày càng tăng lên.
Trong năm 2001, pḥng Vật lư Khí quyển được trang bị hai thiết bị:
thiết bị đếm số lần phóng điện trong mây, mây - mây và mây - đất
(ESID) với các bán kính hoạt động khác nhau, độ chính xác khá lớn
và thiết bị đo cường độ điện trường (EFM). Kết hợp các thiết bị
này với ra đa thời tiết, có thể tiến hành dự báo sét tại khu vực
đặt máy trước thời gian khoảng nửa tiếng. Tuy nhiên, với thiết bị
hiện có nêu trên chỉ có thể đặt tại một trạm và kiểm soát trong
phạm vi khoảng 8000 km2. Ngoài hai thiết bị trên, trong năm 2001
chúng tôi cũng đă nhập thêm thiết vị định vị phóng điện LD-250 để
nghiên cứu sét trong giai đoạn tới.
Đồng thời với việc sử dụng các thiết
bị mua sẵn, Pḥng Vật lư khí quyển (Viện Vật lư Địa cầu) đang thử
nghiệm tự chế thiết bị định vị phóng điện, thiết bị đo cường độ
điện trường, thiết bị đo biên độ và độ dốc ḍng sét và dự kiến đưa
vào hoạt động năm 2002-2003. Mạng trạm dự kiến gồm 9 trạm trên
phạm vi cả nước.
|