Luận án Nghiên cứu và phát triển kỹ thuật Lidar ứng dụng khảo sát phân bố nhiệt độ và mật độ khí quyển

là nhỏ hơn 10%. 
65 
2.2.4 Thảo luận 
Hệ lidar Rayleigh-Raman nghiên cứu khí quyển tầng cao sử dụng nguồn laser 
có bước sóng 532 nm với tích số công suất (cống suất trung bình của laser) – diện 
tích (diện tích của kính thiên văn) đã cho thấy độ nhạy cao khi so sánh với một số hệ 
lidar khác cùng nghiên cứu trong vùng khí quyển này (bảng 2.6). 
Bảng 2.6. So sánh hệ lidar Rayleigh-Raman ở Việt Nam với một số hệ lidar khác 
Hệ lidar Haute-
Provence, 
Pháp [9] 
Mt. Abu 
Ấn Độ 
[21] 
Chung li 
Đài Loan 
[74] 
Nhật Bản 
[89] 
Arecibo 
Puerto-
Rico [109] 
Hà nội 
Việt 
Nam 
công suất 
– tiết diện 
0,8W- 
0,5 m2 
2,6W- 
1 m2 
15W- 
1520 cm2 
16W-
1963 cm2 
7,5W- 
1134 cm2 
1W- 
507 cm2 
Kết quả tín hiệu lidar Rayleigh của hệ lidar được chúng tôi phát triển có thể 
đạt tới 60 km với thời gian tích phân trong 1 giờ và độ phân giải không gian là 120 
m với tỉ số tín hiệu trên nhiễu lớn hơn 9. Kết quả này có được nhờ việc sử dụng gated-
PMT module hoạt động ở chế độ đếm photon trong việc thu tín hiệu lidar ở kênh lidar 
Rayleigh. Module cho thấy độ nhạy cao và không bị ảnh hưởng bởi hiện tượng nhiễu 
sinh tín hiệu [93]. Kết quả này cho phép chúng ta bao phủ toàn bộ tầng bình lưu khí 
quyển tại địa điểm nghiên cứu. Hệ lidar thu tín hiệu được đặt tại Hà nội nơi có mật 
độ sol khí cao và ở trên mặt đất đã hạn chế độ cao cực đại có thể dành được. Nếu hệ 
lidar được đặt ở độ cao lớn hơn và có mật độ sol khí ít hơn thì độ cao cực đại có thể 
gia tăng. Mặc dù tầng thấp khí quyển có thể được nghiên cứu bởi tín hiệu lidar Raman 
từ hệ lidar này. Tuy nhiên chúng ta hoàn toàn có thể phát triển hệ lidar này thành hệ 
lidar 3 kênh với sự kết hợp đồng thời hai kênh đàn hồi và Raman cho nghiên cứu tầng 
đối lưu, còn kênh Rayleigh nghiên cứu tầng bình lưu. Đặc biệt chúng ta có thể phát 
triển hệ lidar để hoạt động ở chế độ ban ngày ở chế độ đếm photon nếu như sử dụng 
bộ lọc quang phổ với băng thông rất hẹp. 
66 
2.3 Kết luận chương 2 
Hai hệ lidar kết hợp đàn hồi-Raman và hệ lidar Raman-Rayleigh cho nghiên 
cứu phân bố mật độ phân tử và phân bố nhiệt độ đã được phát triển thành công. Hệ 
lidar kết hợp đàn hồi – Raman có thể bao phủ tầng đối lưu lên tới 20 km và cung cấp 
dữ liệu gồm hai tín hiệu lidar đàn hồi và tín hiệu lidar Raman tại cùng một khoảng 
không gian và thời gian. Trong khi đó hệ lidar Rayleigh-Raman cung cấp hai dữ liệu 
gồm tín hiệu lidar Raman ở tầng đối lưu và tín hiệu lidar Rayleigh đạt tới 60 km ở 
tầng bình lưu. 
Hệ lidar kết hợp đàn hồi–Raman với tích số công suất-tiết diện là 1W-507 cm2 
có thể dành được đồng thời hai tín hiệu lidar đàn hồi và Raman đạt được độ cao 20 
km cho thấy độ nhạy cao do sử dụng đầu đo ống nhân quang điện ở chế độ đếm 
photon và cấu hình lưỡng trục lợi dụng sự chồng chập của chùm laser và kính thiên 
văn. Dữ liệu lidar kết hợp đàn hồi và Raman cho phép nghiên cứu đồng thời được 
tính chất của sol khí và nhiệt độ trong tầng đối lưu và lớp đối lưu hạn. Thêm vào đó, 
sử dụng đồng thời hai tín hiệu lidar đàn hồi và Raman chúng ta có thể nghiên cứu 
đồng thời đặc trưng, tính chất và mối liên hệ của mây Ti tầng cao và lớp đối lưu hạn. 
Các kết quả này là điều mà kỹ thuật thám không vô tuyến không thể có được. 
Hệ lidar Rayleigh-Raman nghiên cứu khí quyển tầng cao cũng chỉ với tích số 
công suất – tiết diện là 1W-507 cm2 với kênh Rayleigh đã đạt tới gần 60 km với tín 
hiệu lidar Rayleigh. Đạt được kết quả này là do kênh Rayleigh sử dụng gated-PMT 
module hoạt động ở chế độ đếm photon cho phép cắt bỏ tín hiệu mạnh ở khoảng cách 
gần đồng thời thu được tín hiệu lidar rất yếu. Trong khi đó kênh Raman thu tín hiệu 
lidar Raman ở khoảng cách bị cắt. Kết quả này cho phép chúng ta nghiên cứu các đặc 
trưng và hiện tượng khí quyển ở tầng bình lưu, điều mà kỹ thuật thám không vô tuyến 
không thể thực hiện được. 
Các phép đo đánh giá của hai hệ lidar đã cho thấy các hệ lidar có độ tin cậy và 
độ ổn định cao. Tập hợp các dữ liệu lidar kết hợp đàn hồi-Raman, Raman, Rayleigh 
cho phép bao phủ đồng thời tầng đối lưu đến tầng bình lưu khí quyển. Từ kết quả 
67 
nghiên cứu mật độ phân tử, nhiệt độ, sol khí tầng cao, mây Ti tầng cao chúng ta có 
thể rút ra nhiều thông tin khoa học hữu ích về khí quyển. Tuy nhiên hạn chế của các 
phép đo là địa điểm đo tại Hà Nội, nơi có mật độ sol khí rất cao do ô nhiễm đô thị 
làm suy hao mạnh tín hiệu lidar, điều này làm giảm độ cao cực đại mà phép đo có thể 
đạt được. 
68 
Chương 3 
Xác định phân bố mật độ và nhiệt độ khí quyển 
Chương này trình bày cách xác định phân bố mật độ phân tử và phân bố nhiệt 
độ từ tín hiệu lidar. Ba kỹ thuật lidar đo phân bố nhiệt độ khí quyển được trình bày 
lần lượt là: lidar Rayleigh đo tầng bình lưu, lidar Raman và lidar kết hợp đàn hồi-
Raman đo tầng đối lưu. Thuật giải xử lý tín hiệu lidar để rút ra phân bố mật độ phân 
tử và phân tử nhiệt độ của từng kỹ thuật lidar được trình bày chi tiết và thảo luận tỉ 
mỉ. Các yếu tố ảnh hưởng đến kết quả và độ chính xác của phân bố mật độ và nhiệt 
độ sẽ được đánh giá và thảo luận để tối ưu hóa kết quả cuối cùng. Sai số mật độ và 
sai số nhiệt độ của từng kỹ thuật lidar sẽ được trình bày và thảo luận. Cuối cùng là 
các kết luận và các đề xuất cho các nghiên cứu tiếp theo của từng loại kỹ thuật lidar 
đo nhiệt độ sẽ được trình bày. 
3.1 Mở đầu 
Chương 2 trình bày kết quả phát triển của hai hệ lidar đã cho chúng ta thấy hai 
hệ lidar này có thể cung cấp 3 dữ liệu lidar cho việc phân tích để rút ra mật độ phân 
tử và nhiệt độ khí quyển đó là tín hiệu lidar Rayleigh, tín hiệu lidar Raman và tín hiệu 
lidar kết hợp đàn hồi-Raman. Lidar Rayleigh có thể bao phủ tầng bình lưu, lidar 
Raman và lidar kết hợp đàn hồi-Raman có thể bao phủ tầng đối lưu. Như đã chỉ ra ở 
chương 1, mật độ phân tử khí quyển có thể rút ra trực tiếp từ tín hiệu lidar đàn hồi 
(phương trình (1.21)) hoặc mật độ phân tử Ni tơ có thể rút ra trực tiếp từ tín hiệu lidar 
Raman (phương trình (1.38)) bằng việc biến đổi phương trình lidar đàn hồi hoặc 
Raman. Phân bố nhiệt độ có thể nhận được từ mật độ phân tử thông qua việc kết hợp 
điều kiện cân bằng thủy tĩnh và phương trình khí lí tưởng của khí quyển. Các thuật 
giải xác định phân bố mật độ phân tử, phân bố nhiệt độ khí quyển từ các tín hiệu lidar 
đàn hồi và lidar Raman, tín hiệu lidar kết hợp đàn hồi-Raman sẽ được trình bày và 
thảo luận. Các giả thiết được sử dụng trong từng trường hợp xử lý tín hiệu lidar để 
thu được nhiệt độ, các yếu tố ảnh hưởng tới mật độ, nhiệt độ trong xử lý dữ liệu, các 
sai số gây ra cho phân bố nhiệt độ khí quyển từ phép đo lidar cũng được trình bày và 
69 
thảo luận chi tiết. Kết quả lidar sẽ được đánh giá độ tin cậy thông qua việc so sánh 
với kết quả của phép đo thám không vô tuyến hoặc mô hình khí quyển MSISE-90 tại 
cùng địa điểm và thời gian quan sát [45,49]. 
Trong tầng bình lưu mật độ của sol khí là rất thấp so với mật độ phân tử khí 
nên tán xạ Rayleigh của phân tử khí quyển đóng vai trò chi phối, vì vậy mật độ được 
xác định dựa vào tín hiệu lidar Rayleigh. Mật độ phân tử khí quyển có thể rút ra trực 
tiếp từ phương trình lidar đàn hồi bằng việc biến đổi phương trình lidar này. Vì chỉ 
thu được một thành phần tín hiệu lidar nên để xác định hệ số tán xạ ngược và hệ số 
suy hao của sol khí chúng ta phải dùng một giá trị tỉ số lidar tham khảo. Nồng độ ô 
zôn trong tầng bình lưu khí quyển tăng cao và đóng vai trò chính gây ra sự suy hao 
tín hiệu lidar do hấp thụ [67]. Vì không có phép đo trực tiếp nồng độ ô zôn ở tại địa 
điểm đo [47], nên hệ số hấp thụ của ô zôn ở bước sóng laser được xác định bằng việc 
sử dụng một phân bố mật độ phân tử ô zôn từ một nguồn dữ liệu tham khảo. 
Khi mở rộng xuống tầng đối lưu do mật độ sol khí tăng lên làm gia tăng sai số 
trong việc xác định mật độ phân tử nếu chúng ta chỉ sử dụng tín hiệu lidar đàn hồi để 
hiệu chỉnh sol khí. Trong vùng khí quyển này chúng ta có thể sử dụng tín hiệu lidar 
Raman để xác định phân bố mật độ phân tử khí quyển. Mật độ phân tử khí Ni tơ được 
xác định trực tiếp từ việc biến đổi phương trình lidar Raman. Mật độ phân tử Ni tơ 
chiếm thành phần chi phối và khá ổn định trong khí quyển, nên chúng ta có thể giả 
sử mật độ phân tử khí Ni tơ có tỉ lệ không đổi so với mật độ phân tử khí quyển. Do 
việc xác định phân bố nhiệt độ dựa vào tỉ số của mật độ phân tử ở hai khoảng không 
gian liên tiếp nên giả thuyết trên không gây ra sai số đáng kể. Áp dụng phương pháp 
của A. Ansmann, tín hiệu Raman có thể được sử dụng để xác định hệ số suy hao của 
sol khí sau khi dùng một giá trị mật độ phân tử tham khảo, rồi hệ số suy hao này lại 
được dùng để xác định mật độ phân tử theo phương pháp lặp. Mặc dù tín hiệu tán xạ 
Raman không chứa tán xạ của sol khí nhưng trong trường hợp xuất hiện mây và nồng 
độ sol khí là đậm đặc thì chúng ta có thể gặp phải sai số lớn. Vì vậy, phân bố nhiệt 
độ xác định bằng phương pháp này nên được giới hạn ở vùng cao của tầng đối lưu. 
70 
Trong trường hợp kết hợp cả hai tín hiệu lidar đàn hồi và tín hiệu lidar Raman 
để xác định nhiệt độ khí quyển thì hiệu chỉnh tán xạ và suy hao của sol khí có thể 
được tính trực tiếp từ hai tín hiệu lidar trên. Trong trường hợp này, mật độ phân tử 
khí quyển được rút ra từ phương trình lidar đàn hồi và phân bố nhiệt độ có thể được 
rút ra trong tầng đối lưu. 
3.2 Phép đo nhiệt độ dùng lidar Rayleigh 
3.2.1 Xử lý dữ liệu lidar 
Tán xạ Rayleigh của phân tử trong khí quyển được dùng để xác định phân bố nhiệt 
độ bằng cách lấy tích phân phương trình thủy tĩnh của khí quyển kết hợp với phương 
trình khí lí tưởng. Kỹ thuật lidar Rayleigh đã trở nên hoàn toàn tin cậy và là kỹ thuật 
lidar chủ yếu xác định phân bố nhiệt độ khí quyển trong nghiên cứu tầng bình lưu 
[35,36,37]. Bởi vì trong tầng bình lưu, khí quyển tương đối ổn định nên giả thuyết 
cân bằng thủy tĩnh là đáng tin cậy. Trong tầng bình lưu mật độ sol khí là rất nhỏ nên 
đóng góp trong cường độ tán xạ ngược thường được bỏ qua trong một số trường hợp 
xác định nhiệt độ. Tuy nhiên trong luận án này tán xạ ngược và sự suy hao của sol 
khí vẫn được đánh giá do có khảo sát sự tồn tại sol khí trong tầng bình lưu sau các vụ 
phun núi lửa [11,12,16,26,27,60]. Việc đánh giá sự suy hao do hấp thụ ô zôn là nguồn 
sai số hệ thống chủ yếu do hầu hết các phép đo lidar nhiệt độ không có dữ liệu mật 
độ ô zôn trực tiếp để sử dụng. Đánh giá ảnh hưởng của hấp thụ ô zôn trong tầng bình 
lưu tới phép đo nhiệt độ bằng lidar đã được chỉ ra bởi J. R. Sica và đồng nghiệp [86]. 
Hầu hết các phép đo lidar Rayleigh sau này đều hiệu chỉnh sai số nhiệt độ theo cách 
này. Theo phương pháp này, một phân bố mật độ phân tử ô zôn tham khảo được dùng 
để hiệu chỉnh nhiệt độ và đối chiếu với việc không hiệu chỉnh, rồi sử dụng phương 
pháp làm khớp bình phương tối thiểu để tìm ra công thức toán học cho việc hiệu chỉnh 
nhiệt độ. Tuy nhiên phương pháp này không đánh giá được ảnh hưởng trực tiếp của 
hấp thụ ô zôn lên nhiệt độ bởi phân bố mật độ ô zôn là khác nhau tại các vị trí đo. 
Trong luận án này tác giả sử dụng một mật độ ô zôn tham khảo tại vị trí đo từ phép 
đo vệ tinh để hiệu chỉnh trong tính toán nhiệt độ. Mục này trình bày việc xử lí tín hiệu 
71 
lidar Rayleigh để rút ra phân bố mật độ phân tử và phân bố nhiệt độ, các yếu tố ảnh 
hưởng tới kết quả nhiệt độ cũng như sai số hệ thống và ngẫu nhiên của nhiệt độ. 
3.2.1.1 Sơ đồ thuật giải nhiệt độ 
Hình 3.1 trình bày sơ đồ tổng quát của thuật giải nhiệt độ khí quyển từ tín hiệu 
lidar Rayleigh. Các file tín hiệu lidar Rayleigh thô (ban đầu) được lưu trữ trong máy 
tính thường được lấy trung bình trong khoảng thời gian 10 phút, tương ứng với số 
photon tán xạ ngược được chồng chất từ 6000 xung laser. Độ phân giải không gian 
ban đầu (khoảng không gian lấy trung bình tín hiệu lidar - range bin) được đặt ở giá 
trị 1.2 m. Mỗi file tín hiệu này phải được đánh giá độ tin cậy trước khi được dùng để 
rút ra các thông số Vật lý mô tả khí quyển. 
Tín hiệu lidar từ mỗi file được trừ đi tín hiệu phông, sau đó nhân với bình 
phương khoảng cách để thu được tín hiệu lidar hiệu chỉnh khoảng cách. Tín hiệu 
phông được xác định bởi tín hiệu thu được ở đoạn xa nhất của phân bố tín hiệu, nơi 
mà chúng ta chắc chắn không có tín hiệu lidar. Vì tín hiệu lidar hiệu chỉnh khoảng 
cách tỉ lệ thuận với mật độ phân tử khí quyển, nên chúng ta có thể đánh giá độ tin cậy 
của phân bố tín hiệu lidar thu được bằng việc so sánh nó với một phân bố mật độ 
phân tử tham khảo. Mật độ phân tử tham khảo này có thể nhận được từ mô hình khí 
quyển hoặc từ số liệu của phép đo thám không vô tuyến. Trong trường hợp lidar 
Rayleigh thì tín hiệu lidar bao phủ hết tầng bình lưu nên độ cao vượt quá của các 
phép đo của bóng thám không, vì vậy phân bố mật độ khí quyển từ mô hình thường 
được dùng để làm giá trị so sánh. Bởi vì mật độ phân tử khí quyển giảm theo độ cao 
nên phân bố tín hiệu lidar hiệu chỉnh khoảng cách cũng phải giảm tương đối giống 
như giá trị của mật độ phân tử tham khảo. Thông thường chúng ta sử dụng thang lô 
ga rít cơ số tự nhiên để thuận tiện cho việc so sánh theo dạng biến đổi tuyến tính. Nếu 
phân bố tín hiệu lidar hiệu chỉnh khoảng cách có xu hướng biến đổi đi ngang hoặc 
hướng lên thì file tín hiệu lidar này bị ảnh hưởng bởi hiện tượng nhiễu sinh ra tín 
hiệu, trong trường hợp này file tín hiệu sẽ bị loại bỏ. Ngược lại file tín hiệu lidar biến 
72 
đổi tương đối đồng nhất với phân bố phân tử khí quyển tham khảo thì nó được chấp 
nhận cho việc xử lí số liệu. 
Hình 3.1. Sơ đồ tổng quát của thuật giải nhiệt độ khí quyển từ lidar Rayleigh. 
Các file tín hiệu lidar thô liên tiếp được lấy trung bình theo thời gian và không 
gian với nhau để tăng tỉ số tín hiệu /nhiễu. Số file liên tiếp được lấy trung bình phụ 
thuộc vào sự dung hòa giữa nhu cầu khảo sát và độ phân giải thời gian yêu cầu. Thêm 
vào đó, tỉ số tín hiệu /nhiễu của phép đo có thể tăng bằng cách lấy trung bình các 
khoảng không gian (range-bin) lại với nhau. Việc hy sinh độ phân giải không gian 
bao nhiêu phụ thuộc vào nhu cầu khảo sát với độ cao cực đại muốn đo. Thông thường 
độ phân giải thời gian và độ phân giải không gian được hy sinh đồng thời để tăng tỉ 
73 
số tín hiệu /nhiễu do tầng bình lưu khí quyển tương đối ổn định. Tín hiệu lidar sau 
khi được lấy trung bình theo thời gian và không gian được làm trơn bằng phin lọc 
bình phương tối thiểu theo thang logarit tự nhiên để làm giảm độ méo tín hiệu do sự 
phân rã nhanh của tín hiệu lidar theo độ cao. 
Sau đó, file tín hiệu lidar này sẽ được hiệu chỉnh hấp thụ bởi ô zôn bằng cách 
chia cho hệ số truyền qua một vòng khí quyển (round-trip) của ô zôn T2O3(z).Tiếp 
theo file tín hiệu lidar này sẽ được dùng để xác định hệ số dập tắt và hệ số tán xạ 
ngược của sol khí theo phương pháp Fernald đã được mô tả ở Chương 1. Hệ số tán 
xạ ngược của sol khí βaer(z) được dùng để xác định tỉ số tán xạ ngược tương đối 
Raer(z). Hệ số dập tắt của sol khí sẽ cho phép xác định hệ số truyền qua khí quyển một 
vòng của sol khí T2aer(z). Thừa số tín hiệu lidar Rayleigh hiệu dụng Peff(z) được xác 
định sau khi hiệu chỉnh suy hao do tán xạ và dập tắt của sol khí và suy hao của ô zôn 
từ tín hiệu lidar đo được. 
Mật độ phân tử khí quyển được xác định từ tín hiệu lidar Rayleigh hiệu dụng 
theo phương trình (1.31) sau khi sử dụng một giá trị mật độ phân tử khí quyển tham 
khảo từ mô hình khí quyển tại một độ cao chuẩn hóa. Do lidar Rayleigh có thể bao 
phủ hầu hết tầng bình lưu nơi mà bóng thám không không thể đạt được, nên trong 
luận án này mật độ phân tử khí quyển từ mô hình MSISE-90 cùng ngày, cùng tọa độ 
được dùng làm giá trị của mật độ phân tử tham khảo. Độ cao được dùng để xác định 
giá trị của mật độ tham khảo thường được chọn tại vị trí mà tỉ số tín hiệu /nhiễu của 
phép đo lidar đủ lớn để giảm sai số do thăng giáng thống kê của tín hiệu lidar gây ra. 
Phương pháp Fernald được sử dụng để xác định hệ số tán xạ ngược βaer(z), rồi mật 
độ phân tử khí được xác định từ tín hiệu lidar Rayleigh hiệu dụng. 
Phân bố nhiệt độ khí quyển được tính từ phân bố mật độ khí quyển sau khi 
dùng một giá trị nhiệt độ tham khảo ở khoảng biên cao nhất. Trong luận án này giá 
trị nhiệt độ tham khảo cũng được lấy từ mô hình khí quyển MSISE-90 ở cùng ngày, 
cùng vị trí của phép đo. Cuối cùng các nguồn sai số gây ra cho xác định phân bố nhiệt 
độ khí quyển từ tín hiệu lidar Rayleigh được xác định. 
74 
3.2.1.2 Xác định thừa số tín hiệu lidar hiệu dụng 
 Thừa số tín hiệu lidar Rayleigh hiệu dụng được xác định từ tín hiệu lidar đo 
được bằng cách hiệu chỉnh tán xạ và suy hao của sol khí, suy hao của ô zôn ở tầng 
bình lưu. Tín hiệu lidar hiệu dụng sẽ chỉ phản ánh tán xạ của phân tử khí quyển. Đầu 
tiên, suy hao của tín hiệu lidar Rayleigh gây ra bởi hấp thụ của ô zôn sẽ được xác 
định. Suy hao của ô zôn được xác định từ phân bố mật độ ô zôn, phân bố mật độ này 
cho phép xác định hệ số truyền qua một vòng khí quyển T2O3(z) của ô zôn. Tín hiệu 
sau đó được hiệu chỉnh bằng cách lấy tín hiệu lidar đo được chia cho hệ số truyền qua 
này. Sau đó tín hiệu lidar được hiệu chỉnh bởi ô zôn sẽ được dùng để xác định hệ số 
tán xạ ngược và hệ số dập tắt của sol khí. Các hệ số này cho phép xác định tỉ số tán 
xạ ngược sol khí Raer(z) và hệ số truyền qua một vòng khí quyển của sol khí T2aer (z). 
Rồi tín hiệu lidar hiệu dụng Peff(z) được xác định theo công thức (1.40) sau khi hiệu 
chỉnh suy hao của sol khí và ô zôn từ tín hiệu lidar đo được P(z). 
Hình 3.2. Mật độ phân tử ô zôn (a) và hệ số truyền qua một vòng khí quyển của ô 
zôn (b) tại tọa độ lân cận với Hà nội (nguồn:  [47]). 
Trong tầng bình lưu, mật độ ô zôn tăng cao và gây ra sự gia tăng nhiệt độ trong 
tầng khí quyển này. Ô zôn cũng gây ra sự suy hao của tín hiệu lidar do hấp thụ. Trong 
75 
các nghiên cứu lidar trước đây, hấp thụ của ô zôn thường được bỏ qua hoặc giả sử 
một giá trị sai số nào đó [9, 22, 58, 72], hoặc được hiệu chỉnh bằng toán học [86]. 
Tuy nhiên, việc hiệu chỉnh bằng toán học có thể gây ra sai số nhiệt độ lớn do phân bố 
ô zôn không phải là một hàm toán học. Mật độ ô zôn cũng chênh lệch đáng kể tại các 
tọa độ khác nhau trên trái đất. Vì vậy, trong luận án tác giả xác định hệ số truyền qua 
khí quyển một vòng của ô zôn T2O3(z) bằng cách sử dụng một phân bố mật độ ô zôn 
tham khảo từ phép đo khác tại vị trí của phép đo lidar. 
Hình 3.2 cho thấy một phân bố mật độ phân tử ô zôn và hệ số truyền qua khí 
quyển một vòng của ô zôn được sử dụng cho xử lí dữ liệu lidar Rayleigh. Mật độ 
phân tử ô zôn nhận được từ dữ liệu tham khảo thu được ở tọa độ lân cận với Hà nội. 
Phân bố mật độ ô zôn chỉ ra mật độ phân tử ô zôn chủ yếu tồn tại chính từ khoảng 
cách 15 km tới 40 km và đạt giá trị cực đại ở lân cận 25 km. Tương ứng chúng ta có 
thể nhận ra sự suy hao mạnh của tín hiệu lidar Rayleigh ở trong khoảng khí quyển 
này. Trong khoảng 15 km – 40 km hệ số truyền qua giảm mạnh từ khoảng 0.99 xuống 
còn gần 0.96 và trên 40 km thì biến đổi không đáng kể. 
Hình 3.3. Tín hiệu lidar hiệu chỉnh khoảng cách (thang logarithm) (a), và độ chênh 
lệch tín hiệu lidar (b) trước và sau khi hiệu chỉnh bởi hấp thụ của ô zôn. 
76 
Ảnh hưởng của hấp thụ ô zôn tới tín hiệu lidar Rayliegh trong tầng bình lưu 
được cho thấy trên Hình 3.3. Số photon tán xạ ngược trong một file lấy trung bình 
trong 10 phút với tỉ số tín hiệu /nhiễu lớn hơn 9 gia tăng đáng kể sau khi hiệu chỉnh 
hấp thụ của ô zôn (gần 600 photon tức là tương ứng với tỉ số tín hiệu /nhiễu có giá trị 
khoảng 25). Độ chênh lệch số photon tín hiệu giữa hiệu chỉnh và không hiệu chỉnh 
sẽ giảm dần theo độ cao do sự suy giảm nhanh của tín hiệu lidar theo độ cao. Độ 
chênh lệch này sẽ ảnh hưởng đáng kể tới các giá trị tính toán sau này như: hệ số tán 
xạ ngược của sol khí, mật độ phân tử và nhiệt độ khí quyển rút ra từ tín hiệu lidar 
Rayleigh. Kết quả hiệu chỉnh hấp thụ ô zôn của tín hiệu Rayleigh cho thấy không thể 
bỏ qua hoặc giả sử bằng một hằng số hay là một h