5.1. Giới thiệu
Trước đây, các ước lượng tần suất mưa của NWS thường được phát hành dưới dạng Weather Bureau Technical Papers, Memoranda và các NOAA Atlas – đều là bản in giấy.
Hiện nay, các ước lượng tần suất mưa của NOAA Atlas 14 được phát hành hoàn toàn dạng số (không in giấy) để phổ biến rộng rãi hơn và cung cấp dữ liệu ở nhiều định dạng dễ truy cập. National Weather Service đã phát triển Precipitation Frequency Data Server (PFDS) như cổng web chính thức cho các ước lượng tần suất mưa và thông tin liên quan (Parzybok & Yekta, 2003). PFDS là giao diện trỏ-và-nhấp đơn giản để truy xuất ước lượng tần suất và cường độ mưa chính thức của NOAA/NWS, dựa trên công việc của Alabama Rainfall Atlas (Durans & Brown, 2002). Địa chỉ PFDS: hdsc.nws.noaa.gov/hdsc/pfds/
5.2. Dữ liệu nền tảng
PFDS vận hành trên một bộ lớn lưới ASCII của các ước lượng tần suất mưa. Riêng NOAA Atlas 14 – Tập 1 có 540 lưới:
- 180 lưới cho ước lượng trung bình,
- 180 lưới cho biên dưới 90%,
- 180 lưới cho biên trên 90%.
Bảng 5.2.1. PFDS cung cấp đầy đủ các khoảng lặp trung bình (ARI) từ 1 năm → 1.000 năm cho mọi thời đoạn từ 5 phút → 60 ngày tại bất kỳ vị trí nào, kèm cả giới hạn trên và giới hạn dưới của ước lượng tần suất mưa.
| Thời đoạn | 1-yr | 2-yr | 5-yr | 10-yr | 25-yr | 50-yr | 100-yr | 200-yr | 500-yr | 1,000-yr |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 5, 10, 15, 30, 60 phút | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ |
| 120 phút; 3, 6, 12, 24, 48 giờ | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ |
| 4, 7, 10, 20, 30, 45, 60 ngày | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ |
PFDS vận hành trực tiếp từ các ASCII Grid của ArcInfo® (ESRI, 2003). Chính các lưới này có thể tải về từ website và nhập vào các hệ thống GIS.
Các ASCII grid—đại diện cho ước lượng tần suất mưa chính thức—có siêu dữ liệu quan trọng sau:
- Độ phân giải: 30 giây góc (xấp xỉ 0,5 mile × 0,5 mile)
- Đơn vị: inches × 1000 (số nguyên)
- Phép chiếu: Geographic (kinh/vĩ độ)
- Datum: WGS 1972
- Giá trị “không dữ liệu”: −9999
PFDS hoạt động bằng các công cụ web thông dụng, gồm cgi-bin (Perl), JavaScript và một chương trình C. Script cgi-bin chính được kích hoạt khi người dùng chọn vị trí — nhập thủ công tọa độ kinh/vĩ độ, chọn trạm, hoặc bấm vào vị trí trên bản đồ bang. Script này sẽ tạo động một trang web kết quả đầy đủ.
5.3. Phương pháp
Vì PFDS không phải là một Internet Map Server (IMS), nên cần lập trình một hàm “thông tin” để khi người dùng cung cấp tọa độ kinh/vĩ độ, PFDS có thể trả về ước lượng tần suất mưa tương ứng. Một chương trình tên “getcell” (viết bằng C, chạy nhanh) được xây dựng để thực hiện chức năng đơn giản nhưng then chốt này. getcell dùng thông tin header của ArcInfo® ASCII Grid cùng tọa độ kinh/vĩ độ do người dùng nhập để tính vị trí x, y của ô lưới cần lấy trong ma trận lưới; đầu ra là giá trị của ô lưới đó.
Độ phân giải 30 giây góc (khoảng 0,5 mile × 0,5 mile) của các lưới nền đủ để cung cấp ước lượng điểm chính xác. Trong PFDS, bạn có thể chọn một điểm theo các cách:
- Nhấp trực tiếp trên bản đồ
- Nhập thủ công tọa độ kinh/vĩ độ
- Chọn trạm từ danh sách thả xuống
- Nhập một khu vực.
5.4. Kết quả đầu ra
Sau khi web server trích xuất xong 486 ước lượng tần suất mưa và giới hạn tin cậy từ các lưới nền, một trang kết quả sẽ được tạo và hiển thị tức thời. Có hai loại đầu ra chính:
- DDF (Depth–Duration–Frequency – Độ sâu–Thời đoạn–Tần suất), và
- IDF (Intensity–Duration–Frequency – Cường độ–Thời đoạn–Tần suất).
Cả hai dùng cùng một bộ dữ liệu nhưng cách trình bày khác nhau. PFDS cung cấp đồ thị DDF theo hai định dạng để cho cái nhìn đầy đủ (Hình 5.4.1, 5.4.2). Ví dụ đồ thị IDF kinh điển, dùng rộng rãi trong kỹ thuật, ở Hình 5.4.3.
Trang kết quả còn có bảng số liệu về độ sâu/cường độ theo tần suất mưa và bảng biên dưới/biên trên của giới hạn tin cậy 90%. Các bảng này có thể tải dưới dạng văn bản qua nút trên trang. Ngoài ra có bản đồ vị trí và liên kết hữu ích. Bản đồ nhúng được gọi qua Tiger Map Server của Cục Thống kê Hoa Kỳ. Đồ thị (định dạng PNG) được tạo bằng gnuplot, phần còn lại của trang là HTML cơ bản.
Trang kết quả cũng có nút để xem biểu đồ vượt quá theo mùa. Các biểu đồ này cho biết tỷ lệ phần trăm sự kiện vượt quá xác suất vượt quá hàng năm tương ứng cho thời đoạn đã chọn (Phụ lục A.2), nhằm thể hiện tính mùa vụ theo tháng của các trận mưa cực đoan (xem Hình 5.4.4). Tỷ lệ phần trăm dựa trên thống kê vùng và mỗi vùng có biểu đồ mùa vụ riêng. Số trạm và tổng số năm số liệu được ghi ngay trong tiêu đề đồ thị để người dùng hình dung khối lượng dữ liệu và độ tin cậy của kết quả. Các thời đoạn gồm:
- 60 phút
- 24 giờ
- 48 giờ
- 10 ngày
Cập nhật ấn bản (31/03/2011): Khi phát hành NOAA Atlas 14 – Tập 6, giao diện web PFDS đã được nâng cấp: bổ sung tích hợp Google Maps, cải thiện bố cục và tăng tốc tải xuống.
5.5. Sử dụng Precipitation Frequency Data Server (PFDS)
Trang chủ PFDS (http://hdsc.nws.noaa.gov/hdsc/pfds/) có bản đồ Hoa Kỳ dạng “nhấp-được”. Các bang có cập nhật ước lượng tần suất mưa sẽ được đánh dấu. Khi bấm vào một bang, sẽ mở trang riêng cho bang đó. Từ trang này, người dùng chọn vị trí mong muốn, đơn vị và dạng đầu ra thông qua một biểu mẫu web.
PFDS cũng là cổng truy cập tất cả các định dạng dữ liệu của NOAA Atlas 14, bao gồm:
• Bản đồ chuyên đề (Cartographic maps)
Các bản đồ màu này được tạo để hỗ trợ trực quan và không khuyến nghị dùng để nội suy ước lượng tần suất mưa cuối cùng tại điểm hay vùng cho mục đích thiết kế. Rất khuyến khích người dùng lấy các ước lượng điểm/vùng qua giao diện PFDS, vốn truy cập dữ liệu trực tiếp từ các lưới. Những bản đồ này dựa trên các đường đẳng trị (cũng được cung cấp dưới dạng shapefile từ PFDS) được tạo từ các lưới ước lượng tần suất mưa cuối cùng (xem Mục 4.8.5). Hình 5.5.1 minh họa một phần trích của bản đồ chuyên đề.
• Dữ liệu GIS
- Shapefile (đường, vector): Chính là các tệp đã dùng để tạo bản đồ chuyên đề; chỉ khuyến nghị dùng để xem trực quan.
- Lưới ASCII ArcInfo®:
Các lưới này biểu diễn ước lượng tần suất mưa độ phân giải cao nhất, từ đó các định dạng khác được suy ra.
• Chuỗi thời gian (chuỗi cực đại năm – AMS và chuỗi partial duration – PDS)
Bộ dữ liệu cuối cùng dùng trong biên soạn NOAA Atlas 14 Tập 1 có sẵn trên PFDS. Thông tin về cách trích xuất được nêu ở Mục 4.1.3.
• Phân bố theo thời gian của mưa lớn
Báo cáo này có sẵn qua liên kết (trên PFDS và ở Phụ lục A.1). Báo cáo cung cấp thông tin về phân bố theo thời gian của lượng mưa thiết kế để dùng với ước lượng tần suất mưa trong Atlas 14 Tập 1. Có các phân bố cho 6, 12, 24 và 96 giờ.
• Tài liệu hướng dẫn
Tài liệu trực tuyến của NOAA Atlas 14 Tập 1 có sẵn qua các liên kết trên trang PFDS.
Khuyến nghị mạnh mẽ: trước khi dùng bất kỳ dữ liệu GIS nào, người dùng nên xem siêu dữ liệu tuân thủ FGDC.
Phần Hỏi–Đáp trực tuyến cũng có trên trang PFDS.
Liên hệ
Câu hỏi về cách dùng PFDS hoặc dữ liệu: gửi email [email protected] hoặc truy cập trang contact của PFDS http://hdsc.nws.noaa.gov/hdsc/pfds/pfds_contact.html.
Hỗ trợ duy trì trang:
Tôi xây dựng trang này để chia sẻ các tài liệu kỹ thuật cốt lõi trong thiết kế hạ tầng giao thông.
Nếu bạn thấy nội dung hữu ích và muốn góp phần duy trì trang hoạt động bền vững, tôi rất trân trọng mọi sự ủng hộ.