Luận án Ứng dụng dữ liệu sóng vô tuyến và mô hình số trị để nghiên cứu đánh giá một số thông số khí quyển tại một số khu vực của Việt Nam

Tên luận án:

ỨNG DỤNG SỐ LIỆU SÓNG VÔ TUYẾN VÀ MÔ HÌNH SỐ TRỊ ĐỂ NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ MỘT SỐ THÔNG SỐ KHÍ QUYỂN TẠI MỘT SỐ KHU VỰC CỦA VIỆT NAM

Ngành:

Vật lý địa cầu

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Luận án "Ứng dụng số liệu sóng vô tuyến và mô hình số trị để nghiên cứu đánh giá một số thông số khí quyển tại một số khu vực của Việt Nam" của Phạm Lê Khương, thuộc ngành Vật lý địa cầu, tập trung giải quyết nhu cầu cấp thiết về dữ liệu thông số khí quyển chính xác tại Việt Nam. Nhiệt độ, áp suất và độ ẩm là các thông số cơ bản, có ý nghĩa quan trọng trong dự báo thời tiết, khí hậu, phát triển kinh tế, an ninh quốc phòng, giảm nhẹ thiên tai và định vị. Công trình nghiên cứu này khai thác các phương pháp viễn thám tiên tiến sử dụng dữ liệu sóng vô tuyến, bao gồm dữ liệu che khuất vô tuyến GPS (GPSRO) từ vệ tinh quỹ đạo thấp (LEO) và dữ liệu Hệ thống định vị toàn cầu (GNSS) thu tại bề mặt, cùng với mô hình dự báo thời tiết số trị WRF.

Mục tiêu của luận án là đánh giá khả năng quan trắc, chất lượng và đặc trưng của các thông số khí quyển (chỉ số khúc xạ, độ ẩm, nhiệt độ) tại các khu vực của Việt Nam bằng cách sử dụng số liệu sóng vô tuyến và mô hình WRF. Đồng thời, nghiên cứu ứng dụng các nguồn số liệu này trong việc phân tích các hiện tượng thời tiết cực đoan. Bối cảnh nghiên cứu cho thấy mạng lưới quan trắc truyền thống ở Việt Nam còn hạn chế, đặc biệt tại khu vực Biển Đông, làm nổi bật vai trò bổ sung quan trọng của GPSRO và GNSS bề mặt.

Những đóng góp chính của luận án bao gồm: (1) Làm rõ chất lượng của dữ liệu wetPf2 (từ GPSRO) tại Việt Nam và lân cận, xác nhận sự phù hợp cao với dữ liệu thám không vô tuyến và mô hình WRF, khẳng định wetPf2 là nguồn dữ liệu quan trắc độc lập tin cậy. (2) Phân tích đặc trưng biến đổi của trường nhiệt độ và độ ẩm tương đối tại quần đảo Hoàng Sa và Trường Sa, cho thấy sự khác biệt rõ rệt giữa lớp biên khí quyển và khí quyển tự do cũng như ảnh hưởng của gió mùa. (3) Mô tả cấu trúc dị thường của các trường khí quyển trong bão ở khu vực Biển Đông, bao gồm dị thường nóng của nhiệt độ liên quan đến giải phóng ẩn nhiệt, dị thường lạnh do bay hơi, và sự gia tăng đáng kể độ ẩm tương đối do đối lưu mạnh. (4) Đánh giá độ tin cậy của tổng ẩm khí quyển (TPW) tính toán từ dữ liệu GNSS với độ phân giải cao (1 phút) tại khu vực Nghĩa Đô, Hà Nội, thông qua so sánh với các nguồn dữ liệu khác (AERONET, thám không vô tuyến, WRF), cho thấy sự phù hợp cao. (5) Xác định biến trình ngày của TPW với hai cực đại và hai cực tiểu, đồng thời chỉ ra xu hướng tăng của TPW trước khi không khí lạnh di chuyển đến trạm và giảm sau đó, gợi ý tiềm năng sử dụng TPW như một tiêu chí nhận diện sự ảnh hưởng của không khí lạnh.

Kết quả nghiên cứu nhấn mạnh tiềm năng to lớn của việc tích hợp dữ liệu sóng vô tuyến và mô hình số trị để nâng cao khả năng giám sát và dự báo khí quyển, đặc biệt trong bối cảnh biến đổi khí hậu và các hiện tượng thời tiết cực đoan tại Việt Nam.

Mục lục chi tiết:

• CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ SỬ DỤNG SỐ LIỆU SÓNG VÔ TUYẾN VÀ MÔ HÌNH SỐ TRỊ ĐỂ NGHIÊN CỨU KHÍ QUYỂN

  • 1.1. Tổng quan về sử dụng dữ liệu sóng vô tuyến để nghiên cứu đánh giá các thông số khí quyển
    • 1.1.1. Tổng quan các công trình nghiên cứu ở nước ngoài
    • 1.1.2. Tổng quan các công trình nghiên cứu ở trong nước
  • 1.2. Tổng quan về sử dụng mô hình WRF mô phỏng thông số khí quyển
    • 1.2.1. Tổng quan các công trình nghiên cứu ở nước ngoài
    • 1.2.2. Tổng quan các công trình nghiên cứu trong nước

• CHƯƠNG 2. SỐ LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

  • 2.1. Số liệu sử dụng
  • 2.2. Phương pháp nghiên cứu
    • 2.2.1. Phương pháp che khuất vô tuyến
    • 2.2.2. Tính toán tổng ẩm khí quyển từ dữ liệu GNSS
    • 2.2.3. Đánh giá các thông số khí quyển tính toán từ dữ liệu sóng vô tuyến
      • 2.2.3.1. Đánh giá số liệu nhiệt độ, độ ẩm tương đối, chỉ số khúc xạ khí quyển từ dữ liệu wetPf2
      • 2.2.3.2. Đánh giá số liệu tổng ẩm khí quyển tính toán từ dữ liệu GNSS
    • 2.2.4. Phương pháp nghiên cứu các trường khí quyển trong bão
    • 2.2.5. Phương pháp sử dụng mô hình

• CHƯƠNG 3. ĐẶC ĐIỂM CỦA MỘT SỐ TRƯỜNG KHÍ QUYỂN TRÊN KHU VỰC VIỆT NAM VÀ LÂN CẬN SỬ DỤNG SỐ LIỆU WETPF2

  • 3.1. Đánh giá dữ liệu wetPf2 ở khu vực Việt Nam và lân cận
  • 3.2. Đặc trưng một số trường khí quyển ở khu vực Quần đảo Hoàng Sa và Trường Sa
    • 3.2.1. Đặc điểm trường nhiệt độ không khí
    • 3.2.2. Đặc điểm trường độ ẩm tương đối
    • 3.2.3. Sự khác biệt giữa trường nhiệt độ, độ ẩm của khối không khí biển và khối không khí lục địa ở cùng vĩ độ
  • 3.3. Đặc điểm một số trường khí quyển ở khu vực Biển Đông và lân cận khi có bão hoạt động từ dữ liệu wetPf2
    • 3.3.1. Đặc điểm trường nhiệt độ
    • 3.3.2. Đặc điểm trường độ ẩm tương đối
    • 3.3.3. Đặc điểm trường áp suất hơi nước
    • 3.3.4. Đặc điểm trường chỉ số khúc xạ khí quyển

• CHƯƠNG 4. ĐẶC ĐIỂM TỔNG ẨM KHÍ QUYỂN TẠI KHU VỰC NGHĨA ĐÔ SỬ DỤNG DỮ LIỆU HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TOÀN CẦU (GNSS) VÀ KẾT QUẢ MÔ HÌNH

  • 4.1. Đánh giá số liệu tổng ẩm khí quyển tính toán từ dữ liệu GNNS tại khu vực Nghĩa Đô
  • 4.2. Đặc trưng của tổng ẩm khí quyển ở khu vực Nghĩa Đô, Hà Nội.