TÌM HIỂU VỆ TINH QUAN TRẮC PHÓNG ĐIỆN KHÍ QUYỂN

Tiểu Luận Môn
Khí Tợng Vệ Tinh

Tìm hiểu Vệ tinh quan trắc
phóng điện khí quyển
Ngời thực hiện
Lê Nh Quân


Sự cần thiết của việc quan trắc
phóng điện từ vệ tinh

ã Quan trắc phóng điện từ vệ tinh cung cấp nhiều
thông tin hữu ích về các quá trình diễn ra trong khí
quyển.
ã Mô tả rõ ràng các khu vực đối lu trong hệ thống
mây tầng lớn.


ã Hệ thống quan trắc vệ tinh khắc phục đợc những khó

khăn của các kỹ thuật hiện nay và cải tiến đánh giá ma.
ã Trong nghiên cứu khí hậu, các mô phỏng với lợng CO 2 gấp
đôi, cho thấy lợng phóng điện trên toàn cầu tăng 25%.

Biểu đồ mặt cắt thẳng đứng 3 chiều của lợng m
a từ cơn bÃo Pam (8/12/97)


ã Hoạt động phóng điện liên quan đến dòng thăng cả về

biên độ và pha, tăng lên theo cờng độ dòng thăng và
giảm nhanh chóng khi sự phát triển dòng thăng kết thúc.
ã Do vậy, việc xác định sét, đặc biệt từ quan trắc
không gian là rất quan trọng, cung cấp một khả năng để
xác định vùng lõi đối lu của hệ thống dông.
ã Tồn tại mối quan hệ tuyến tính giữa tổng lợng ma và số
lợng phóng điện. Cherna (1986) và các tác giả khác tìm
đợc một mối quan hệ tỷ lệ phóng điện nh một hàm của
kích thớc, độ cao và thời gian tồn tại của dông.
ã Trạm mặt đất quan trắc phóng điện chủ yếu trên lục
địa, nếu dùng máy bay thì bị hạn chế bởi thời gian,
việc quan trắc từ mặt đất bị hạn chế bởi phóng điện
trong mây.


600 km

20.000 km


Vệ tinh TRMM và đầu đo Phóng
điện
ã Vệ tinh TRMM đợc

phóng vào ngày
28/11/1997 tại trung
tâm
phát
triển
không gian quốc gia

(NASDA-National
Space Development
Agency), Nhật B¶n.


Nhiệm vụ
ã Cung cấp số liệu 4-D đầu tiên về ma, ẩn nhiệt

trên đại dơng cũng nh lục địa.
ã Đặc tính ma và sự biến đổi của chúng: sự phân
bố cờng độ ma, phân chia ma thành các loại đối
lu và tầng, phân bố thẳng đứng của giáng thuỷ,
sự biến đổi theo thời gian của các cơn ma lớn.
ã Hiển thị ma trong các hoàn lu dị thờng: dao
động Madden-Julian, ENSO, Monsoon
ã Cung cấp số liệu cho tham số hoá đối lu trong các
mô hình GCMs.


Các Thiết Bị
ã Radar đo ma: Precipitation Rada (PR)
ã Cảm biến vi sóng TRMM: TRMM Microwave
ã
ã
ã

Imager (TMI)
Cảm biến hồng ngoại và thị phổ: Visible and
InfraRed Scanner (VIRS)
Cảm biến năng lợng bức xạ mây và trái đất:

Cloud and Earth Radiant Energy Sensor (CERES)
Cảm biến phóng điện: Lightning Imaging Sensor
(LIS)


Đầu đo OTD
ã OTD là máy đếm phóng điện quang học có khả năng gần nh

tức thời phát hiện ra sự phóng điện cả ban ngày cũng nh ban
đêm.
ã Đợc phát triển tại trung tâm hàng không vũ trụ Marshall của
NASA.
ã Các bộ phận chính bao gồm cảm biến quang học bán dẫn, hệ
thống thấu kính, bộ phận cảm nhận (tơng tự võng mạc), bộ
chuyển đổi tín hiệu.
ã 4/1995 vệ tinh Pegasus đợc phóng lên quỹ đạo có độ cao
710km và mang theo OTD.
ã Độ phân giải 10km và tốc độ chụp 2s, phạm vi quan
trắc 1300km2.


Một số kết quả

ã Từ 1/9/95 đến 31/8/96 ghi nhận đợc khoảng 1 tỷ cú
ã
ã

phóng điện trên thế giới.
Hầu hết phóng điện xảy ra ở ITCZ trên lục địa.
Tuy nhiên, OTD có hiệu suất thấp, nó chỉ xác định

đợc 40% - 65% số lần phóng điện thực tế.

Mật độ phóng điện sét
quan trắc đợc từ năm 95
đến 96.
Có 3 khu vực mật độ sét
lớn: Châu phi (hơn 30
cú/km2/năm); Bắc và Nam
Mỹ (15-30 cú/km2/năm)


Đầu đo LIS
ã LIS là thiết bị chụp ảnh phóng điện, có nhiệm vụ
ã
ã
ã

xác định sự phân bố và biến đổi của tổng lợng
phóng điện (mây đất-sét, trong mây, mây-mây).
Nằm trên vệ tinh TRMM đợc phóng 28/11/97; quỹ đạo
ở độ cao khoảng 350km .
Đầu cảm biến này có độ phân giải cỡ 4-7km và phạm
vi quan trắc trên bề mặt là 600km2.
Bộ cảm biến LIS gồm kính quang học, có khả năng
chụp hơn 500 frame/s.


Đầu đo LIS
ã TRMM có tốc độ 16.000dặm/h=25.744km/h, do vậy LIS

có thể quan trắc 1 điểm trên trái đất trong khoảng
thời gian 90s, đủ dài để ớc lợng tỷ lệ phóng điện của
hầu hết các cơn bÃo.
ã Dụng cụ này chuyển thông tin về trái đất qua bộ xử lý
và hiệu quả của nó là xác định đợc 90% lần phóng
điện thực sự.
ã Dụng cụ ghi nhận năng lợng phát xạ ở bớc sóng 777.4 nm
từng 2ms một lần, hiện tại không phân biệt đợc phóng
điện trong mây với sét (ở đây sét đợc hiểu là phóng
điện mây-đất).


Bản đồ mật độ sét ngày 29/6/2001 theo
máy
chụp phóng điện LIS


VỆ Tinh FORMOSAT-2
• Vệ tinh FORMOSAT-2, được phóng vào ngày 21
•

tháng 5 năm 2004, có quỹ đạo Sun Synchronous ở độ
cao 890 km.
Mang 2 thiết bị:
+ RSI - Remote Sensing Instrument.
+ ISUAL - Imager of Sprites and Upper Atmospheric
Lightning.

Vệ tinh FORMOSAT-2


Sự kiện chớp sáng tức thời
(Transient Luminous Events - TLEs)


• Sprites là các tia quang học tức thời, quan trắc được ở độ cao 30 – 90
km, mà liên quan đến sự phóng điện bên trên các hệ thống dơng sét.

• Giantic jets là sự phóng điện lên trên giữa đỉnh mây và tầng điện ly,
đóng vai trị tương tự như return strokes trong phóng điện mây đất.

• Elves




END