Tiểu luận môn CÔNG NGHỆ TRI THỨC VÀ ỨNG DỤNG ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ TRI THỨC VÀO DỰ BÁO THỜI TIẾT Ở TP.HCM

Tiểu luận môn Công Nghệ Tri Thức
- Ứng dụng CNTT vào Dự báo thời tiết ở TP.HCM
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
TIỂU LUẬN MÔN HỌC :
CÔNG NGHỆ TRI THỨC & ỨNG DỤNG
ĐỀ TÀI
ỨNG DỤNG
CÔNG NGHỆ TRI THỨC
VÀO DỰ BÁO THỜI TIẾT
Ở TP.HCM
MỤC LỤC
Trang
Mục lục 2
Lời mở đầu 3
Chương I: Giới thiệu về thời tiết & các quy luật thời tiết 4
1) Các khái niệm & định nghĩa
2) Khí hậu & thời tiết
3) Các quy luật thời tiết
4) Các quy luật về thời tiết ở Việt Nam
4
10
11
14
1
Lê Ngọc Hiếu – Nguyễn Tấn – K6UIT
Học viên thực hiện:
Lê Ngọc Hiếu
MSHV: CH1101012
Nguyễn Tấn
MSHV: CH1101038

Lớp : CH K6 - UIT
GVHD: GS.TSKH. Hoàng Văn Kiếm
Tiểu luận môn Công Nghệ Tri Thức
- Ứng dụng CNTT vào Dự báo thời tiết ở TP.HCM
Chương II: Mô hình dự báo thời tiết 17
1) Các khái niệm
2) Một số mô hình dự báo thời tiết mẫu mực
3) Ứng dụng Công nghệ tri thức vào Mô hình dự báo thời tiết
17
19
23
Chương III: Đề xuất xây dựng Ứng dụng dự báo thời tiết 32
1) Giới thiệu chung về Demo
2) Tính năng & cách sử dụng
3) Hiệu quả & hạn chế
4) Hướng phát triển.
32
38
39
39
Chương IV: Kết luận 41
Tài liệu tham khảo 42
LỜI MỞ ĐẦU
Trong giai đoạn hiện nay, với sự thay đổi của Trái đất, khí hậu & thời tiết biến đổi không
ngừng, diễn tiến mỗi lúc một phức tạp. Việc nghiên cứu về khí hậu & thời tiết & môi
trường là tất yếu, để đảm bảo phát triển bền vững của con người trên trái đất. Việc
nghiên cứu sâu về thời tiết & dự báo thời tiết là lĩnh vực không mới, nhưng đây là một
mảng nghiên cứu khá rộng & khó khăn, vì trên thực tế chưa bao giờ có dự báo thời tiết
chính xác tới thời điểm phút giây, hoặc chính xác tới 90% về lượng của các thông số thời
tiết. Chính vì thế Dự báo thời tiết luôn là một đề tài được nghiên cứu & phát triển.

Thông qua đồ án môn học này, đồng thời là bài thu hoạch cuối kỳ của môn học Công
Nghệ Tri Thức & Ứng dụng, giúp chúng em hiểu hơn về các ứng dụng của Công Nghệ
Tri thức, mục tiêu, mục đích & kết quả của Công Nghệ tri thức trong cuộc sống, là cơ sở
vững chắc cho việc nghiên cứu & phát triển về sau trong quá trình học tập tại trường.
Để hòan thành tiểu luận này, chúng em xin chân thành cảm ơn thầy GS.TSKH. Hoàng Văn
Kiếm, người đã truyền cảm hứng cho nhóm, thầy là người chỉ dẫn tận tình, cung cấp thông
tin, tư liệu cũng như những bài giảng có giá trị để sản phẩm này hoàn thành ở mức bước đầu
nghiên cứu.
Đây là đề tài không mới nhưng không cũ, nhưng với thời lượng cũng như việc đầu tư nghiên
cứu chưa tương ứng, nên đây chỉ mang tính chất một bài tiểu luận môn học, chỉ tìm hiểu ở
mức độ khái quát vấn đề, phân tích các quy luật thời tiết & sử dụng các công cụ dự báo thời
tiết ở mức đơn giản & trực quan, và chưa đi sâu mổ xẻ các vấn đề một cách triệt để tương
xứng với một bài nghiên cứu khoa học.
Nhóm chúng em rất mong sự thông cảm & chia sẻ của thầy.
Thành phố Hồ Chí Minh, Tháng 05 Năm 2012. CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU VỀ THỜI TIẾT &
CÁC QUY LUẬT THỜI TIẾT
2
Lê Ngọc Hiếu – Nguyễn Tấn – K6UIT
Tiểu luận môn Công Nghệ Tri Thức
- Ứng dụng CNTT vào Dự báo thời tiết ở TP.HCM
I.1) CÁC KHÁI NIỆM & ĐỊNH NGHĨA
1)
Trái đất:
Trái Đất là hành tinh thứ ba tính từ Mặt Trời, đồng thời cũng là hành tinh lớn nhất trong
các hành tinh đất đá của hệ Mặt Trời xét về bán kính, khối lượng và mật độ vật chất. Trái Đất còn được
biết tên với các tên "thế giới", "hành tinh xanh" hay "Địa Cầu", là nhà của hàng triệu loài sinh vật, trong
đó có con người và cho đến nay đây là nơi duy nhất trong vũ trụ được biết đến là có sự sống. Hành
tinh này được hình thành cách đây 4,55 tỷ năm và sự sống xuất hiện trên bề mặt của nó khoảng 1
tỷ năm trước. Kể từ đó, sinh quyển của Trái Đất đã có thay đổi đáng kể bầu khí quyển và các điều kiện
vô cơ khác, tạo điều kiện thuận lợi cho sự phổ biến của các vi sinh vật ưa khí cũng như sự hình thành

của tầng ôzôn-lớp bảo vệ quan trọng, cùng với từ trường của Trái Đất, đã ngăn chặn các bức xạ có hại
và chở che cho sự sống. Các đặc điểm vật lí của Trái Đất cũng như lịch sử địa lý hay quĩ đạo, cho phép
sự sống tồn tại trong thời gian qua.
Trái Đất tương tác với các vật thể khác trong không gian bao gồm Mặt Trời và Mặt Trăng. Hiện
nay, thời gian Trái Đất di chuyển hết 1 vòng quanh Mặt Trời bằng 365,26 vòng nó tự quay quanh trục
của chính nó. Khoảng thời gian này bằng với một năm thiên văn tức 365,26 ngày trong dương
lịch. Trục tự quay của Trái Đất nghiêng một góc bằng 23,4° so với trục vuông góc với mặt phẳng quĩ
đạo, tạo ra sự thay đổi mùa trên bề mặt của Trái Đất trong một năm chí tuyến. Mặt Trăng, vệ tinh tự
nhiên duy nhất của Trái Đất, đồng thời cũng là nguyên nhân chính của hiện tượng thủy triều đại
dương, bắt đầu quay quanh Trái Đất từ 4,53 tỷ năm trước, vẫn giữ nguyên góc quay ban đầu theo thời
gian nhưng đang chuyển động chậm dần lại.

2)
Thạch quyển:
3
Lê Ngọc Hiếu – Nguyễn Tấn – K6UIT
Tiểu luận môn Công Nghệ Tri Thức
- Ứng dụng CNTT vào Dự báo thời tiết ở TP.HCM
Thạch quyển (hay vỏ Trái Đất) là một lớp vỏ cứng rất mỏng có cấu tạo hình thái rất phức tạp,
có thành phần không đồng nhất, có độ dày thay đổi theo vị trí địa lý khác nhau. Theo các nhà địa chất,
thạch quyển được chia làm hai kiểu: vỏ lục địa và vỏ đại dương.
- Vỏ đại dương có thành phần chủ yếu là các đá giàu Cao, FeO, MgO, SiO
2
(đá bazan) với chiều
dài trung bình 8km, chia làm các phụ kiểu:
+ Vỏ miền nền đại dương: đặc trưng cho phần lớn diện tích đáy đại dương, dày 3 – 17 km.
+ Vỏ đại dương miền tạo núi: phát triển trên các cung đảo và núi ở giữa đáy đại dương, có
chiều dày 10 – 25 km.
+ Vỏ đại dương vùng địa máng: đặc trưng cho các biển ven rìa có cung đảo chắn (biển Nhật
Bản, biển Java, …) với bề dày của lớp đá bazan 5 – 20 km.

+ Vỏ đại dương trong các vực thẳm: bề dày trung bình 8 – 10 km.
+ Vỏ đại dương ở các biển nội địa: có chiều dày lớp đá trầm tích khá dày, đạt 10 – 12 km ở
biển Hắc Hải, 20 – 40 km ở biển Caxpiên.
- Vỏ lục địa: gồm 2 lớp lục địa chính là đá bazan dày 10 – 20km ở dưới và các loại đá khác như
granit, sienit giàu SiO
2
, Al
2
O
3
và đá trầm tích ở bên trên. Vỏ lục địa thường rất dày, trung bình 35km, có
nơi 70 – 80 km như ở vùng núi cao Hymalaya. Vỏ lục địa gồm 3 phụ kiểu:
+ Vỏ lục địa miền nền: thường gặp trên các miền đại lục, phần trên của sườn lục địa và đáy
biển nội địa với lớp granit có chiều dày thay đối.
+ Vỏ lục địa miền tạo núi đại lục: thường gặp tại các phần cao của lục địa và trên các đảo,
chiều dày lớp granit và bazan đều lớn hơn phụ kiểu trên.
Đất là lớp ngoài cùng của thạch quyển, bị biến đổi tự nhiên dưới tác động của nước, không khí,
sinh vật. Thành phần chính của đất là chất khoáng, nước, không khí, mùn và các loại sinh vật từ vi sinh
vật cho đến côn trùng, chân đốt, …
Địa hình mặt đất và cảnh quan là kết quả tác động tương hỗ đồng thời, ngược với nhau và liên
tục của hai nhóm quá trình nội sinh (sự nâng lên của bề mặt) và ngoại sinh (tác động bào mòn và san
bằng của dòng chảy và khí hậu bề mặt).
3)
Thủy quyển:
Thủy quyển được mô tả như là khối lượng chung của nước được tìm thấy dưới, trên bề mặt
cũng như trong khí quyển của hành tinh. Trên Trái Đất, vòng tuần hoàn nước là quá trình lưu chuyển
của nước trong thủy quyển. Nó bao gồm nước có dưới bề mặt Trái Đất, trong các lớp đất, đá thạch
quyển (tức nước ngầm), nước trong cơ thể động vật và thực vật (sinh quyển), nước bao phủ trên bề
mặt Trái Đất trong các dạng lỏng và rắn, cũng như nước trong khí quyển trong dạng hơi nước, các đám
mây và các dạng mưa, tuyết, mưa đá, sương. Nước biển có ảnh hưởng lớn tới khí hậu của cả thế giới

và các đại dương có vai trò như nguồn giữ nhiệt. Sự thay đổi trong phân bố nhiệt đại dương tạo ra sự
4
Lê Ngọc Hiếu – Nguyễn Tấn – K6UIT
Tiểu luận môn Công Nghệ Tri Thức
- Ứng dụng CNTT vào Dự báo thời tiết ở TP.HCM
thay đổi quan trọng về thời tiết. Hiện nay, người ta chia thủy quyển làm 4 đại dương, 4 vùng biển và 1
vùng vịnh lớn.
Đại dương, biển Diện tích (triệu km) Phần trăm (%)
Thái Bình Dương 165,242 46,91
Đại Tây Dương 82,362 23,38
Ấn Độ Dương 73,556 20,87
Bắc Băng Dương 13,986 3,97
Biển Malaixia 8,143 0,80
Biển Caribbe 2,756 0,71
Biển Địa Trung Hải 2,505 0,64
Biển Bering 2,269 0,58
Vịnh Mexico 1,544 0,39
Tổng 252,36 100
4)
Khí quyển:
Khí quyển là một lớp khí có thể bao bọc xung quanh một thiên thể có khối lượng đủ lớn, và nó
được giữ lại bởi trọng lực của thiên thể đó. Khí quyển có thể được giữ trong thời gian dài hơn nếu trọng
lực lớn và nhiệt độ khí quyển thấp. Một số hành tinh được cấu thành chủ yếu là các loại khí khác nhau,
nhưng chỉ có lớp ngoài cùng là khí quyển. Khí quyển Trái Đất được hình thành do sự thoát hơi nước,
các chất khí từ thủy quyển và thạch quyển.
Thành phần khí quyển hiện nay của Trái Đất khá ôn định theo phương nằm ngang và phân dị
theo phương thẳng đứng về mật độ. Phần lớn khối lượng 5.10
15
tấn của toàn bộ khí quyển tập trung ở
các tầng thấp: tầng đối lưu và tầng bình lưu. Khí quyển đóng vai trò quan trọng đối với đời sống sinh

vật trên Trái Đất. Thành phần không khí của khí quyển thay đổi theo thời gian địa chất, chủ yếu là nitơ,
ôxy và một số loại khí trơ. Mật độ không khí thay đổi mạnh mẽ theo chiều cao, trong khi tỷ lệ các thành
phần chính của không khí không thay đổi.
Khí quyển Trái Đất có cấu trúc phân lớp, với các tầng từ dưới lên trên như sau: tầng đối lưu,
tầng bình lưu, tầng trung lưu, tầng nhiệt quyển và tầng ngoại quyển.
- Tầng đối lưu (Troposphere): là tầng thấp nhất của khí quyển chiếm 70% khối lượng khí
quyển, có nhiệt độ thay đổi giảm dần từ +40
o
C ở lớp sát mặt đất tới -50
o
C ở trên cao. Tầng đối lưu là
tầng tập trung nhiều nhất hơi nước, bụi và các hiện tượng thời tiết chính như mây, mưa, tuyết, mưa
đá, bão, … Đánh dấu cho ranh giới của tầng đối lưu và tầng bình lưu là một lớp có chiều dày khoảng 1
km, ở đó có sự chuyển đổi từ xu hướng giảm nhiệt theo chiều cao sang xu hướng tăng nhiệt độ không
khí lên cao. Lớp này gọi là đối lưu hạn. Trong tầng đối lưu, thành phần các chất khí tương đối ổn định,
nhưng nồng độ CO
2
và hơi nước dao động mạnh. Lượng hơi nước thay đổi theo thời tiết khí hậu, từ 4%
thể tích vào mùa nóng ẩm tới 0,4% khi mùa khô lạnh.
- Tầng bình lưu (Stratosphere): nằm trên tầng đối lưu, với ranh giới dao động trong khoảng độ
cao 50 km. Nhiệt độ không khí của tầng bình lưu có xu hướng tăng dần theo chiều cao, từ -56
o
C ở phía
dưới lên -2
o
C ở trên cao. Không khí ở tầng bình lưu loãng hơn, ít chứa bụi và các hiện tượng thời tiết. Ở
5
Lê Ngọc Hiếu – Nguyễn Tấn – K6UIT
Tiểu luận môn Công Nghệ Tri Thức
- Ứng dụng CNTT vào Dự báo thời tiết ở TP.HCM

độ cao khoảng 25 km trong tầng bình lưu, tồn tại một lớp không khí giàu khí ôzôn thường được gọi là
tầng ôzôn. Tầng ôzôn có chức năng như một lá chắn của khí quyển, bảo vệ cho Trái Đất khỏi những
ảnh hưởng độc hại của tia tử ngoại từ Mặt Trời chiếu xuống.
- Tầng trung quyển (Mesosphere): nằm bên trên tầng bình lưu cho đến độ cao 80 km. Nhiệt độ
tầng này giảm dần theo độ cao, từ -2
o
C ở phía dưới giảm xuống -92
o
C ở lớp trên. Tầng trung quyển
ngăn cách với tầng bình lưu bằng một lớp không khí mỏng (khoảng 1 km), ở đó sự biến thiên nhiệt độ
của khí quyển chuyển từ dương sang âm gọi là bình lưu hạn.
- Tầng nhiệt quyển (Thermosphere): có độ cao từ 80 km đến 500 km, nhiệt độ không khí có xu
hướng tăng dần theo độ cao, từ -92
o
C đến +1200
o
C. Tuy nhiên, nhiệt độ không khí cũng thay đổi theo
thời gian trong ngày, ban ngày thường rất cao và ban đêm thấp. Lớp chuyển tiếp giữa trung quyển và
nhiệt quyển goi là trung quyển hạn.
- Tầng ngoại quyển (Exosphere): bắt đầu từ độ cao 500 km trở lên. Do tác động của tia tử
ngoại, các phần tử không khí loãng trong tầng này bị phân hủy thành các ion dẫn điện, các điện tử tự
do. Tầng này nơi xuất hiện cực quang và phản xạ các sóng ngắn vô tuyến. Nhiệt độ của tầng ngoại
quyển có xu hướng cao và thay đổi theo thời gian trong ngày.
5)
Mùa:
Mùa là sự phân chia của năm, nói chung dựa trên sự thay đổi chung nhất theo chu kỳ của thời
tiết. Trong các khu vực ôn đới và vùng cực nói chung có bốn mùa được công nhận: mùa xuân, mùa
hạ (hay mùa hè), mùa thu và mùa đông. Trong một số khu vực nhiệt đới và cận nhiệt đới thì có thể
người ta chỉ chia thành hai mùa là mùa mưa và mùa khô, dựa trên lượng mưa có sự thay đổi đáng kể
hơn so với sự thay đổi của nhiệt độ. Trong một số khu vực khác của vùng nhiệt đới thì lại có sự phân

chia thành ba mùa: mùa nóng, mùa mưa và mùa lạnh.
6)
Gió:
Gió là một hiện tượng trong tự nhiên hình thành do sự chuyển động cửa không khí. Không khí
luôn luôn chuyển động từ nơi khí áp cao về nơi khí áp thấp. Sự chuyển động của không khí sinh ra gió.
Trên Địa Cầu có ba loại gió chính là: gió Tín Phong, gió Tây Ôn Đới, gió Đông Cực.
- Gió Tín Phong: thổi từ đai cao áp 30 độ B-N đến đai áp thấp 0 độ (xích đạo), nghĩa là không
khí di chuyển từ khu vực khí áp cao tới khu vực khí áp thấp và tác động của lực Coriolis.
- Gió Tây ôn Đới thổi từ đai cao áp 60 độ B-N về 90 độ B-N, còn gió Đông Cực thổi từ đai cao
áp 90 độ B-N đến Vòng Cực B-N.
Do sự vận động tự quay của Trái Đất Tín Phong và gió Tây Ôn Đới không thổi thẳng theo
hướng kinh tuyến mà hơi lệch về phía tay phải ở nửa cầu Bắc và về phía tay trái ở nửa cầu Nam (nếu
nhìn xuôi theo chiều gió thổi) theo lực Coriolis. Tín Phong và gió Tây Ôn Đới tạo thành hai hoàn lưu khí
quyển quan trọng nhất trên bề mặt Trái Đất. Gió có nhiều cường độ khác nhau, từ mạnh đến yếu. Nó
6
Lê Ngọc Hiếu – Nguyễn Tấn – K6UIT
Tiểu luận môn Công Nghệ Tri Thức
- Ứng dụng CNTT vào Dự báo thời tiết ở TP.HCM
có thể có vận tốc từ trên 1 km/h cho đến gió trong tâm các cơn bão có vận tốc khoảng 300 km/h(gió
có 13 cấp).
7)
Nhiệt độ:
Mặt trời là nguồn cung cấp nhiệt chủ yếu cho bề mặt Trái đất. Khi các tia bức xạ Mặt trời đi qua
khí quyển, chúng chưa trực tiếp làm cho không khí nóng lên. Mặt đất hấp thu lượng nhiệt của Mặt trời,
rồi bức xạ lại vào không khí. Lúc đó không khí mới nóng lên độ nóng lạnh đó gọi là độ nóng lạnh của
không khí. Nhiệt độ là tính chất vật lý của vật chất hiểu nôm na là thang đo độ "nóng" và "lạnh". Vật
chất có nhiệt độ cao hơn thì nóng hơn.
Định nghĩa chính xác của nhiệt độ trong nhiệt động lực học dựa vào các định luật nhiệt động
lực học. Nhiệt độ được đo bằng nhiệt kế. Nhiệt độ được đo bằng các đơn vị khác nhau và có thể biến
đổi bằng các công thức. Trong hệ đo lường quốc tế, nhiệt độ được đo bằng đơn vị Kelvin, kí hiệu là K.

Trong đời sống ở Việt Nam và nhiều nước, nó được đo bằng độ C (1
o
C trùng 274,15 K)(Chú thích : 1
o
C
bằng 1 K, hai thang đo này cùng mức chia, chỉ có vạch xuất phát cách nhau 273.15 độ, chú ý là không
dùng chữ "độ K" (hoặc "
o
K") khi ghi kèm số, chỉ kí hiệu K thôi, ví dụ 45K, 779K, chứ không ghi 45 độ K
(hoặc 45
o
K), và đọc là 45 Kelvin, 779 Kelvin, chứ không phải "45 độ Kelvin", ). Trong đời sống ở nước
Anh, Mỹ và một số nước, nó được đo bằng độ F (1 độ F trùng 255,927778 K)(Chú thích :
o
F = (1,8 x
o
C) + 32 , hay 1
o
C bằng 1.8
o
F, nhưng mức xuất phát thang đo khác nhau, tính ra nhiệt độ cơ thể
người khoảng hơn 98
o
F).
8)
Độ ẩm:
Độ ẩm tuyệt đối là lượng hơi nước được tính bằng gam trong 1m
3
không khí, ở một thời điểm
nhất định. Tuy nhiên, không khí chỉ có thể chứa được một lượng hơi nước nhất định, lượng hơi nước tối

đa mà một m
3
không khí có thể chứa được gọi là độ ẩm bão hoà. Độ ẩm bão hoà thay đổi theo nhiệt
độ của không khí, nhiệt độ càng cao không khí càng chứa được nhiều hơi nước.
Độ ẩm tương đối là tỷ số của áp suất hơi nước hiện tại của bất kỳ một hỗn hợp khí nào với hơi
nước so với áp suất hơi nước bão hòa tính theo đơn vị là %. Định nghĩa khác của độ ẩm tương đối là tỷ
số giữa khối lượng nước trên một thể tích hiện tại so với khối lượng nước trên cùng thể tích đó khi hơi
nước bão hòa. Khi hơi nước bão hoà, hỗn hợp khí và hơi nước đã đạt đến điểm sương.
9)
Một số khái niệm khác:
-
Bão, giông, vòi rồng:
là những hiện tượng đặc biệt của quá trình hoàn lưu khí quyển. Thực
chất là các khối không khí xoay tròn di chuyển quanh các tâm áp thấp. Tại trung tâm của bão (mắt bão)
áp suất không khí thấp, không có gió. Các dòng không khí bên ngoài mắt bão vừa quay vừa tiến về phía
tâm có áp suất thấp, mang nhiều hơi nước và tạo thành mưa ở rìa mắt bão.
7
Lê Ngọc Hiếu – Nguyễn Tấn – K6UIT
Tiểu luận môn Công Nghệ Tri Thức
- Ứng dụng CNTT vào Dự báo thời tiết ở TP.HCM
-
Lũ, lụt:
là hiện tượng nước trong sông, hồ tràn ngập một vùng đất. Lụt có thể dùng để chỉ
ngập do thủy triều, nước biển dâng do bão. Lụt có thể xuất hiện khi nước trong sông, hồ tràn
qua đê hoặc gây vỡ đê làm cho nước tràn vào các vùng đất được đê bảo vệ. Trong khi kích thước của
hồ hoặc các vực nước có thể thay đổi theo mùa phụ thuộc vào giáng thủy hoặc tuyết tan, nó không có
nghĩa là lũ lụt trừ khi lượng nước này tràn ra gây nguy hiểm cho cho các vùng đất như làng, thành phố
hoặc khu định cư khác. Lụt có thể xảy ra khi mực nước sông dâng cao do lũ lớn làm tràn ngập và phá
hủy các công trình, nhà cửa dọc theo sông.
-

Hạn hán:
là một thời gian kéo dài nhiều tháng hay nhiều năm khi một khu vực trải qua sự
thiếu nước. Thông thường, điều này xảy ra khi khu vực đó luôn nhận được lượng mưa dưới mức trung
bình. Hạn hán có thể tác động đáng kể lên hệ sinh thái và nông nghiệp của vùng bị ảnh hưởng.
-
Mưa:
là một dạng ngưng tụ của hơi nước khi gặp điều kiện lạnh, mưa có các dạng như: mưa
phùn, mưa rào, mưa đá, các dạng khác như tuyết, mưa tuyết, sương. Mưa được tạo ra khi các giọt nước
khác nhau rơi xuống bề mặt Trái Đất từ các đám mây. Không phải toàn bộ các cơn mưa đều có thể rơi
xuống đến bề mặt, một số bị bốc hơi trên đường rơi xuống do đi qua không khí khô, tạo ra một dạng
khác của sự ngưng đọng.
-
Mây:
là khối các giọt nước ngưng tụ hay nước đá tinh thể treo lơ lửng trong khí quyển ở phía
trên Trái Đất mà có thể nhìn thấy. Hơi nước ngưng tụ tạo thành các giọt nước nhỏ (thông thường 0,01
mm) hay tinh thể nước đá, cùng với hàng tỷ giọt nước hay tinh thể nước đá nhỏ khác tạo thành mây
Mây phản xạ tương đương nhau toàn bộ các bước sóng ánh sáng nhìn thấy, do vậy có màu trắng,
nhưng chúng cũng có thể có màu xám hay đen nếu chúng quá dày hoặc quá đặc do ánh sáng không
thể đi qua. Mây tương đối nặng. Nước trong các đám mây điển hình có thể có khối lượng hàng triệu tấn,
mặc dù mỗi mét khối mây chứa chỉ khoảng 5 gam nước. Các giọt nước trong mây nặng hơn hơi nước
khoảng 1.000 lần, vì thế chúng nặng hơn không khí. Lý do tại sao chúng không rơi, mà lại được giữ
trong khí quyển là các giọt nước lỏng được bao quanh bởi không khí ấm. Không khí bị ấm lên do năng
lượng nhiệt giải phóng khi nước ngưng tụ từ hơi nước. Do các giọt nước là rất nhỏ, chúng "dính" với
không khí ấm. Khi mây được tạo thành, không khí ấm mở rộng hơn là giảm thể tích sau khi hơi nước
ngưng tụ, làm cho các đám mây bị đẩy lên cao, và sau đó mật độ riêng của mây giảm tới mức mật độ
trung bình của không khí và mây trôi đi trong không khí.
-
Tuyết:
là một hiện tượng thiên nhiên, giống như mưa nhưng là mưa của những tinh thể đá
nhỏ. Tuyết thường xuất hiện ở các vùng ôn đới. Trong các đám mây với nhiệt độ dưới -10 °C, các phân

tử nước tụ hợp lại và hình thành tinh thể đá nhỏ, kích thước ban đầu khoảng 0,1 mm. Các tinh thể này
dần tăng trọng lượng và rơi xuống dưới. Sự lắng đọng của hơi nước cũng góp phần vào quá trình hình
thành tinh thể tuyết, với dạng tiêu biểu là kiểu hình lục giác. Sự định dạng tinh thể tuyết phụ thuộc vào
cấu trúc phân tử nước (góc 60° hay 120°) và nhiệt độ không khí. Dưới nhiệt độ thấp, tinh thể tuyết hình
8
Lê Ngọc Hiếu – Nguyễn Tấn – K6UIT
Tiểu luận môn Công Nghệ Tri Thức
- Ứng dụng CNTT vào Dự báo thời tiết ở TP.HCM
lăng trụ được hình thành, ở nhiệt độ cao hơn là hình ngôi sao. Đây là 2 dạng cơ bản, ngoài ra, sự va
chạm của chúng còn tạo ra các tinh thể mới (có hơn 6 000 kiểu tinh thể). Tuyết sau khi rơi tan ở nhiệt
độ cao hơn 0°C, hoặc thấp hơn khi có ánh sáng mặt trời trực tiếp chiếu vào, tuyết có thể thăng hoa
thành hơi nước không cần chuyển đổi sang nước. Độ ẩm trong khí cũng ảnh hưởng đến quá trình tan
của tuyết, không khí càng khô thì tuyết càng ít tan hơn.
-
Sương:
được tạo ra từ hơi ẩm của khí quyển đọng lại thành dạng giọt nước sau một ngày
nắng ấm. Hạt sương xuất hiện trong đêm trên mặt những vật thể bị hao nhiệt. Ở nhiệt độ thấp, khí trời
không chứa được hơi ẩm như trước khiến lượng hơi nước dư ra phải đọng lại (ngưng tụ). Khi nhiệt độ
tiếp tục hạ thấp thì hạt sương cấu tạo sẽ trong dạng nước đá gọi là sương muối. Sương thường xuất
hiện vào những đêm quang mây, gió nhẹ, nhiệt độ và độ ẩm tương đối cao. Trong thời tiết như
vậy, bức xạ hiệu dụng mạnh, nhiệt độ các cảnh vật trên mặt đất hạ thấp. Không khí tiếp xúc với chúng
bị lạnh và hơi nước ngưng kết lại thành các giọt nước bám vào cảnh vật ấy. Nước sẽ ngưng tụ thành các
giọt nhỏ phụ thuộc vào nhiệt độ và độ ẩm tương đối của không khí. Nhiệt độ và độ ẩm tương đối mà tại
đó các giọt nước có thể hình thành được gọi là điểm sương.
I.2) KHÍ HẬU & THỜI TIẾT
1) Thời tiết:
Thời tiết là tập hợp các trạng thái của các yếu tố khí tượng xảy ra trong khí quyển ở một thời
điểm, một khoảng thời gian nhất định. Thuật ngữ này thường nói về hoạt động của các hiện tượng khí
tượng trong các thời kì ngắn (ngày hoặc giờ).
Các hiện tượng vật lý như mưa, nắng, giông, bão và các trạng thái của lớp không khí được đặc

trưng bởi các yếu tố như: nhiệt độ, độ ẩm, khí áp, gió thể hiện rõ nét đặc điểm thời tiết. Các hiện
tượng và trạng thái khí quyển luôn luôn biến động. Vì vậy thời tiết cũng biến đổi không ngừng.
2) Khí hậu:
Khí hậu bao gồm các yếu tố nhiệt độ, độ ẩm, lượng mưa, áp suất khí quyển, gió, các hiện
tượng xảy ra trong khí quyển và nhiều yếu tố khí tượng khác trong khoảng thời gian dài ở một vùng,
miền xác định. Điều này trái ngược với khái niệm thời tiết về mặt thời gian, do thời tiết chỉ đề cập đến
các diễn biến hiện tại hoặc tương lai gần. Khí hậu của một khu vực ảnh hưởng bởi tọa độ địa lí, địa
hình, độ cao, độ ổn định của băng tuyết bao phủ cũng như các dòng nước lưu ở các đại dương lân cận.
Khí hậu phân ra các kiểu khác nhau dựa trên các thông số chính xác về nhiệt độ và lượng mưa. Sơ đồ
phân loại khí hậu được sử dụng phổ biến nhất hiện nay do ông Wladimir Koeppen phát triển. Hệ thống
Thornthwaite sử dụng từ năm 1948 kết hợp thêm sự thoát-bốc hơi nước với nhiệt độ và các thông tin
về lượng mưa được dùng trong việc nghiên cứu về các loài động vật và tiềm năng tác động của sự biến
đổi khí hậu. Bergeron và Hệ thống Phân loại không gian khái quát (Spatial Sypnoptic Classification –
SSC) tập trung vào nguồn gốc của các khối không khí xác định cho khí hậu từng khu vực nào đó.
9
Lê Ngọc Hiếu – Nguyễn Tấn – K6UIT
Tiểu luận môn Công Nghệ Tri Thức
- Ứng dụng CNTT vào Dự báo thời tiết ở TP.HCM
Cổ khí hậu học nghiên cứu và miêu tả khí hậu trong quá khứ bằng cách sử dụng thông tin từ cả
hai yếu tố không thuộc sinh vật như trầm tích trong các hồ nước lạnh hoặc trong lõi băng đá, và các
yếu tố thuộc sinh vật như vòng sinh trưởng của cây hoặc san hô, và có thể được sử dụng để mở rộng
các thông tin về lượng mưa và nhiệt độ cho từng vùng riêng biệt vào thời điểm trước khi các công cụ
giám sát thời tiết ra đời. Mô hình khí hậu là các mô hình toán học mô tả khí hậu trong quá khứ, hiện tại
và tương lai.
Như vậy, nếu như thời tiết có đặc điểm là luôn luôn biến động (hàng ngày, hàng giờ) thì khí
hậu có tính ổn định hơn nhiều. Những biến đổi lớn của khí hậu trên Trái đất thường diễn ra theo chu kì
hàng năm, hàng trăm năm, hàng nghìn năm.
3) Phân biệt khí hậu – thời tiết:
Sự khác nhau giữa Khí hậu và Thời tiết thường được tóm tắt qua thành ngữ "khí hậu là những
gì bạn mong đợi, thời tiết là những gì bạn nhận được". Trong lịch sử có một số yếu tố không đổi (hoặc

chỉ thay đổi rất nhỏ theo thời gian) để xác định khí hậu như tọa độ địa lí, độ cao, tỉ lệ giữa đất và nước,
và các đại dương và vùng núi lân cận. Cũng có các yếu tố quyết định khác sinh động hơn: Ví dụ
dòng hải lưu trong các đại dương đã làm cho phía Bắc Đại Tây Dương ấm lên 5°C (9°F) so với các
vùng vịnh các đại dương khác. Các dòng hải lưu cũng phân phối lại nhiệt độ giữa đất liền và nước trên
một khu vực. Mật độ các loài thực vật cũng cho thấy sự ảnh hưởng của sự hấp thu năng lượng mặt
trời, sự duy trì nước lượng mưa trên cấp khu vực. Sự thay đổi của lượng khí nhà kính quyết định đến số
lượng năng lượng mặt trời vào hành tinh, dẫn tới sự ấm lên hay lạnh đi trên toàn cầu. Ngoài ra, cũng
có các yếu tố phức tạp khác để xác định khí hậu, nhưng có thỏa thuận chung là các phác thảo mở rộng
được hiểu, ít nhất là trong phạm vi các biến đổi khí hậu trong lịch sử.
I.3) CÁC QUY LUẬT THỜI TIẾT
Thời tiết và khí hậu có ảnh hưởng lớn tới cuộc sống hằng ngày của con người, từ ăn, mặc, ở,
cho đến các hoạt động sản xuất. Việc nghiên cứu thời tiết và khí hậu để tìm ra các quy luật là một vấn
đề hết sức cần thiết. Muốn vậy, ta cần nắm các yếu tố chính như: sự phân chia các đới khí hậu theo vĩ
độ, mùa, nhiệt độ, gió, lượng mưa, độ ẩm,…
* Đới khí hậu:
Các đới khí hậu được phân chia theo vĩ độ trên bề mặt Trái Đất, bao gồm 5 đới
khí hậu:
-
1 đới nóng (hay nhiệt đới): từ 23
o
27’B đến 23
o
27’N, là khu vực quanh năm có góc chiếu của
ánh sáng mặt trời lúc giữa trưa tương đối lớn và thời gian chiếu sáng trong năm chênh lệch nhau ít.
Lượng nhiệt hấp thụ tương đối nhiều nên quanh năm nóng. Mùa đông chỉ là lúc nhiệt độ giảm đi chút
ít so với các mùa khác. Gió thường xuyên thổi trong khu vực này là gió Tín phong. Lượng mưa trung
bình trong năm đạt từ 1000mm đến 2000mm.
10
Lê Ngọc Hiếu – Nguyễn Tấn – K6UIT
Tiểu luận môn Công Nghệ Tri Thức

- Ứng dụng CNTT vào Dự báo thời tiết ở TP.HCM
- 2 đới ôn hòa (hay ôn đới): từ 23
o
27’B đến 66
o
33’B và từ 23
o
27’N đến 66
o
33’N, là hai khu vực
có góc chiếu của ánh sáng mặt trời và thời gian chiếu sáng trong năm chênh nhau nhiều. Đây là hai
khu vực có lượng nhiệt trung bình, các mùa thể hiện rõ trong năm. Gió thường xuyên thổi là gió Tây
ôn đới. Lượng mưa trong năm dao động từ 500mm đến 1000mm.
- 2 đới lạnh (hay hàn đới): từ 66
o
33’B đến Cực Bắc và từ 66
o
33’N đến Cực Nam, là hai khu vực
có góc chiếu của ánh sáng mặt trời rất nhỏ, thời gian chiếu sáng cũng dao động rất lớn về số ngày và
số giờ chiếu trong ngày. Đây là khu vực giá lạnh, có băng tuyết hầu như quanh năm. Gió thổi thường
xuyên là gió Đông cực. Lượng mưa trung bình năm thường dưới 500mm.
Ngoài năm đới trên, trong các đới người ta còn phân ra một số đới có phạm vi hẹp hơn, có tính
chất riêng biệt về khí hậu như: xích đới nằm gần đường Xích đạo hoặc cận nhiệt đới nằm ở gần các chí
tuyến, …
* Mùa:
Mùa là một phần thời gian của năm, nhưng có những đặc điểm riêng về thời tiết và khí
hậu. Nguyên nhân gây ra các mùa là do trục Trái Đất nghiêng với mặt phẳng quỹ đạo của Trái Đất và
trong suốt năm, trục của Trái Đất không đổi phương trong không gian, nên có thời kỳ bán cầu Bắc ngả
về phía Mặt Trời, có thời kỳ bán cầu Nam ngả về phía Mặt Trời. Điều đó làm cho thời gian chiếu sáng
và sự thu nhận bức xạ Mặt Trời ở mỗi bán cầu đều thay đổi trong năm.

Người ta chia một năm ra bốn mùa. Ở bán cầu Bắc, thời gian bắt đầu và kết thúc các mùa của
các nước theo dương lịch và một số nước quen dùng âm – dương lịch ở châu Á không giống nhau. Các
nước theo dương lịch ở bán cầu Bắc lấy bốn ngày: xuân phân (21/3), hạ chí (22/6), thu phân (23/9) và
đông chí (22/12) là bốn ngày khởi đầu của bốn mùa. Ở bán cầu Nam, bốn mùa diễn ra ngược với bán
cầu Bắc. Một số nước châu Á quen dùng âm – dương lịch, thời gian bắt đầu các mùa được tính sớm
hơn khoảng 45 ngày.
- Mùa xuân từ 4 hoặc 5/2 (lập xuân) đến 5 hoặc 6/5 (lập hạ)
- Mùa hạ từ 5 hoặc 6/5 (lập hạ) đến 7 hoặc 8/8 (lập thu)
- Mùa thu từ 7 hoặc 8/8 (lập thu) đến 7 hoặc 8/11 (lập đông)
- Mùa đông từ 7 hoặc 8/11 (lập đông) đến 4 hoặc 5/ 2 (lập xuân)
* Nhiệt độ:
Nhiệt độ không khí thay đổi tùy theo vị trí gần hay xa biển, độ cao và vĩ độ địa lý.
- Nhiệt độ không khí thay đổi tùy theo vị trí gần hay xa biển: Sự tăng, giảm nhiệt độ của mặt
nước và mặt đất rất khác nhau. Các loại đất đá mau nóng nhưng cũng mau nguội, còn nước thì nóng
chậm hơn nhưng cũng lâu nguội hơn. Do đặc tính hấp thụ nhiệt của đất và nước khác nhau, dẫn đến
sự khác biệt về nhiệt độ giữa đất và nước, làm cho nhiệt độ ở những miền nằm gần biển và những
miền nằm sâu trong lục địa cũng khác nhau. Chẳng hạn, về mùa hạ, những miền gần biển có không
khí mát hơn trong đất liền do nhiệt độ miền gần biển nóng chậm hơn nên mát hơn; còn về mùa đông,
những miền gần biển có không khí ấm hơn trong đất liền do nhiệt độ miền gần biển lâu nguội nên ấm
hơn.
- Nhiệt độ không khí thay đổi theo độ cao: Khi Mặt Trời chiếu sáng, lớp không khí dày đặc ở
sát mặt đất nở ra, bốc lên cao, giảm nhiệt độ. Mặt khác, lớp không khí ở dưới thấp chứa nhiều bụi và
11
Lê Ngọc Hiếu – Nguyễn Tấn – K6UIT
Tiểu luận môn Công Nghệ Tri Thức
- Ứng dụng CNTT vào Dự báo thời tiết ở TP.HCM
hơi nước nên hấp thụ được nhiều nhiệt hơn lớp không khí loãng ở trên cao. Chính vì thế, càng lên cao
nhiệt độ không khí càng giảm.
- Nhiệt độ không khí thay đổi theo vĩ độ: Ở xích đạo, quanh năm có góc chiếu của tia sáng mặt
trời với mặt đất lớn nên mặt đất nhận được nhiều nhiệt, không khí trên mặt đất cũng nóng. Càng lên

gần cực, góc chiếu của tia sáng mặt trời càng nhỏ, mặt đất nhận được ít nhiệt hơn, không khí trên mặt
đất cũng nóng ít hơn. Như vậy, không khí ở các vùng vĩ độ thấp nóng hơn không khí ở các vùng vĩ độ
cao.
* Gió:
Trên Địa Cầu có một số loại gió chính là: gió Tín Phong, gió Tây Ôn Đới, gió mùa, …
- Gió Tín Phong (hay gió Mậu dịch): gió thổi từ các áp cao ở hai chí tuyến về Xích đạo. Gió này
thổi theo một hướng ổn định (ở Bán cầu bắc là hướng Đông bắc, ở Bán cầu nam là hướng Đông nam)
quanh năm. Gió có tính chất khô nên ít mưa.
- Gió Tây Ôn Đới: gió thổi từ các khu áp cao chí tuyến về vùng áp thấp ôn đới; hướng chủ yếu
là hướng tây (ở Bán cầu bắc là hướng Tây nam, ở Bán cầu nam là hướng Tây bắc). Gió tây thổi quanh
năm thường đem theo mưa, suốt 4 mùa độ ẩm rất cao.
- Gió mùa: gió thổi theo mùa, hướng gió ở hai mùa có chiều ngược nhau. Gió mùa thường có ở
đới nóng như Nam Á, Đông Nam Á, một số nơi thuộc vĩ độ trung bình, … Nguyên nhân hình thành gió
mùa khá phức tạp, chủ yếu là do sự nóng lên hoặc lạnh đi không đều giữa lục địa và đại dương theo
mùa. Từ đó có sự thay đổi của các vùng khí áp cao và khí áp thấp ở lục đại và đại dương. Chẳng hạn,
ở khu vực Nam Á và Đông Nam Á vào mùa hè, ở Bán cầu bắc khu vực chí tuyến nóng nhất, do đó hình
thành trung tâm áp thấp Iran Nam Á. Vì vậy, gió Mậu Dịch từ Bán cầu nam vượt qua Xích đạo bị lệch
hướng thành gió Tây nam, gió này mang theo nhiều hơi ẩm và mưa. Đến mùa đông, lục địa lạnh, các
áp cao thường xuyên ở Bắc Cực phát triển mạnh và di chuyển xuống phía Nam. Gió thổi từ phía bắc
xuống theo hướng bắc nam nhưng bị lệch hướng trở thành gió đông bắc, gió này lạnh và khô.
* Độ ẩm, mưa:
Không khí bao giờ cũng chứa một lượng hơi nước nhất định, do hiện tượng bốc
hơi của nước trong các biển, hồ, sông ngòi, … Do chứa một lượng hơi nước nhất định nên không khí
có độ ẩm. Nhiệt độ có ảnh hưởng lớn đến khả năng chứa hơi nước của không khí. Nhiệt độ không khí
càng cao, lượng hơi nước chứa được càng nhiều. Không khí được cung cấp thêm hơi nước hoặc bị lạnh
đi do bốc lên cao, hay do tiếp xúc với một khối khí thì hơi nước trong không khí sẽ đọng lại thành hạt
nước, sinh ra các hiện tượng sương, mây, mưa, … Trên Trái Đất, lượng mưa phân bố không đều từ
Xích đạo lên vùng cực.
I.4) CÁC QUY LUẬT THỜI TIẾT Ở VIỆT NAM
* Lãnh thổ Việt Nam nằm trọn trong vùng nhiệt đới và nằm ở rìa phía đông nam của phần châu Á

lục địa, giáp với biển Đông nên chịu ảnh hưởng trực tiếp của kiểu khí hậu gió mùa. Do đó, khí hậu Việt
Nam thuộc khí hậu
nhiệt đới gió mùa ẩm.
Việt Nam nằm hoàn toàn trong đới khí hậu nhiệt đới của Bắc bán cầu:
12
Lê Ngọc Hiếu – Nguyễn Tấn – K6UIT
Tiểu luận môn Công Nghệ Tri Thức
- Ứng dụng CNTT vào Dự báo thời tiết ở TP.HCM
- Quanh năm nhận được lượng nhiệt dồi dào (số giờ nắng từ 1400 – 3000 giờ/năm, bình
quân 1m
2
lãnh thổ nhận được trên 1 triệu kilô calo), nhiệt độ trung bình trên 21
0
C và tăng dần từ Bắc
vào Nam.
- Nằm trong khu vực gió mùa châu Á, quanh năm chịu ảnh hưởng của các khối khí chuyển
động theo mùa:
gió mùa mùa đông khô lạnh với gió mùa Đông Bắc và gió mùa mùa hạ với gió mùa
Tây Nam
.
+ Mùa gió Đông Bắc từ tháng 11 đến tháng 4 (mùa đông): gió đông bắc hoạt động
mạnh mẽ xen kẽ những đợt gió đông nam.
. Miền Bắc: chịu ảnh hưởng trực tiếp của gió mùa đông bắc từ vùng áp cao của
lục địa phương Bắc tràn xuống thành từng đợt, mang lại một mùa đông không thuần nhất. Đầu mùa
đông là tiết thu se lạnh, khô hanh; còn cuối đông là tiết xuân với mua phùn ẩm ướt. Nhiệt độ trung
bình tháng, nhiều nơi dưới 15
0
C.
. Miền núi cao có thể xuất hiện sương muối, sương giá, mưa tuyết.
. Ở Tây Nguyên và Nam Bộ, thời tiết nóng khô, ổn định suốt mùa.

. Ở duyên hải Trung Bộ có mưa rất lớn ở các tháng cuối năm.
+ Mùa gió Tây Nam từ tháng 5 đến tháng 10 (mùa hạ): mùa thịnh hành của hướng gió
tây nam. Ngoài ra, gió Tín Phong nửa cầu bắc vẫn hoạt động xen kẽ và thổi theo hướng đông nam.
. Nhiệt độ cao đều trên toàn quốc và đạt trên 25
0
C ở các vùng thấp.
. Lượng mưa trong mùa cũng rất lớn, chiếm trên 80% lượng mưa cả năm, riêng
vùng duyên hải Trung Bộ thì ít mưa.
. Trời nhiều mây, có mưa rào và mưa dông. Những dạng thời tiết đặc biệt là gió
tây, mưa ngâu và bão.
. Thời tiết gió tây khô nóng diễn ra phổ biến ở vùng Tây Bắc và vùng duyên hải
miền Trung vào các tháng 6, 7, 8:
Trời không gợn mây, gió nóng, không khí ngột ngạt, ánh nắng chói chang.
Thời tiết khô nóng kéo dài từng đợt vài ba ngày, có khi 5 - 7 ngày.
Nhiệt độ cao nhất tới 41 - 43
0
C, nhiều khi ban đêm cũng xấp xỉ 30
0
C.
Độ ẩm thấp nhất tới dưới 30% - 40%.
. Khoảng giữa tháng 8:mưa ngâu kéo dài vài ngày cho đồng bằng Bắc Bộ, bão
gây mưa to, gió lớn khu vực đồng bằng và các tỉnh duyên hải.
. Độ ẩm: nhiều, trên 80%.
. Lượng mưa: nhiều, trung bình từ 1500mm – 2000mm/năm.
* Thời tiết – khí hậu nước ta đa dạng và thất thường. Tính chất này thể hiện ở sự phân hóa mạnh
mẽ theo không gian và thời gian. Theo thời gian, hình thành nhiều mùa khí hậu như nói ở trên. Theo
không gian, hình thành nhiều miền và vùng khí hậu.
- Miền Bắc: có 4 mùa (xuân, hạ, thu, đông) nhưng phân hóa không rõ rệt, hai mùa xuân và thu
chỉ là những thời kỳ chuyển tiếp ngắn.
+ Mùa xuân: bắt đầu từ tháng 2 cho đến hết gần tháng 4, là mùa đẹp nhất trong năm.

+ Mùa hè: từ tháng 5 đến tháng 8, nhiệt độ trong ngày khá nóng và mưa nhiều. Tháng
nóng nhất thường là vào tháng 6.
+ Mùa thu: tháng 9 và tháng 10, trời trong xanh, không khí mát mẻ.
+ Mùa đông: thường vào tháng 11 đến tháng 2 năm sau, khí hậu lạnh, hanh khô, ít mưa và
nửa cuối mùa đông có mưa phùn.
13
Lê Ngọc Hiếu – Nguyễn Tấn – K6UIT
Tiểu luận môn Công Nghệ Tri Thức
- Ứng dụng CNTT vào Dự báo thời tiết ở TP.HCM
- Miền Nam: có khí hậu gió mùa điển hình, hầu như nóng quanh năm, chỉ có hai mùa (mùa khô và
mùa mưa). Nhiệt độ trung bình năm trên 25
o
C không có tháng nào nhiệt độ xuống 20
o
C.
+ Mùa mưa: từ tháng 4-5 đến tháng 10-11.
+ Mùa khô từ tháng 12 đến hết tháng 3 năm sau.
. Gió Tín phong chiếm ưu thế tạo nên mùa khô nắng nóng ở Nam Bộ và Tây Nguyên.
. Riêng duyên hải Nam Trung Bộ (phía Đông của Trường Sơn) do tác động của bức
chắn địa hình gió Tín phong đã đem lại lượng mưa lớn vào thu đông.
. Vào mùa hạ: đầu mùa hạ (tháng 5-6) gió Tây Nam, gây mưa đáng kể cho Nam Bộ
và Tây Nguyên; từ tháng 7 và tháng 8 trở đi khối khí xích đạo mát ẩm hơn có nguồn gốc từ Tín phong
Nam bán cầu cùng với giải hội tụ nhiệt đới di chuyển từ Nam đến Bắc. Tháng 8 đạt vị trí cao nhất ở
miền Bắc rồi lại từ Bắc xuống Nam (tháng 10) hoạt động chủ yếu ở Nam Bộ tạo ra thời tiết mưa điển
hình cho cả nước và Nam Bộ. Ngoài ra mưa lớn còn do ảnh hưởng của áp thấp và bão tác động cùng
với giải hội tụ nhiệt đới, tuy mưa tập trung vào mùa hạ nhưng chế độ mưa ở các địa phương khác
nhau là do hoạt động của dải hội tụ nhiệt đới và địa hình. Những tháng mưa lớn ở Nam Trung Bộ
(tháng 10-11) còn Nam Bộ và Tây Nguyên(tháng 9 - 12), mưa cực đại ở Nam Trung bộ tháng 10-11, ở
Nam Bộ và Tây Nguyên là tháng 9-10.
- Miền Trung: được chia ra làm hai vùng khí hậu là Bắc Trung Bộ và vùng khí hậu Duyên Hải Nam

Trung Bộ. Vùng Bắc Trung Bộ: là vùng Bắc đèo Hải Vân, về mùa đông do bị ảnh hưởng gió mùa Đông
Bắc cộng thêm bị dãy núi Trường Sơn tương đối cao ở phía Tây ( dãy Phong Nha – Kẻ Bàng) và phía
Nam (tại đèo Hải Vân trên dãy Bạch Mã) chắn ở cuối hướng gió mùa Đông Bắc. Nên vì vậy vùng này
thường lạnh nhiều vào Đông và thường kèm theo mưa nhiều, do gió mùa thổi theo đúng hướng Đông
Bắc mang theo hơi nước từ biển vào, hơi khác biệt với thời tiết khô hanh của miền Bắc cùng trong mùa
đông. Về mùa Hè, lúc này do không còn hơi nước nên gió mùa Tây Nam gây ra thời tiết khô nóng (có
khi tới > 40°C, độ ẩm không khí thấp), gió này gọi là gió Lào.
- Vùng Duyên hải Nam Trung Bộ là vùng đồng bằng ven biển Nam Trung Bộ phía Nam đèo Hải
Vân nóng quanh năm.
Tính thất thường, biến động mạnh thể hiện ở chỗ có năm rét sớm, năm rét muộn, năm mưa lớn,
năm khô hạn, năm ít bão, năm nhiều bão. Mưa lớn kéo dài nhiều ngày thường do bão và áp thấp nhiệt
đới gây nên, tập trung ở các tỉnh duyên hải Bắc Bộ và Trung Bộ. Lượng mưa vùng có bão đạt khoảng
150mm – 300mm, thậm chí trên 400mm. Những năm gần đây các nhiễu loạn khí tượng toàn cầu như
En Nino và La Nina đã tác động mạnh đến khí hậu nước ta làm tăng tính đa dạng và thất thường của
thời tiết - khí hậu Việt Nam.
CHƯƠNG II: MÔ HÌNH DỰ BÁO THỜI TIẾT
II.1) CÁC KHÁI NIỆM
1)
Dự báo thời tiết:
14
Lê Ngọc Hiếu – Nguyễn Tấn – K6UIT
Tiểu luận môn Công Nghệ Tri Thức
- Ứng dụng CNTT vào Dự báo thời tiết ở TP.HCM
Dự báo thời tiết là một ngành ứng dụng của khoa học và công nghệ để tiên đoán trạng thái và
vị trí của bầu khí quyển trong tương lai gần. Loài người đã nỗ lực dự báo thời tiết một cách không
chính thức từ nhiều thiên niên kỳ trước, và việc dự báo thời tiết một cách chính thức bắt đầu từ thế kỷ
mười chín. Công tác dự báo thời tiết được thực hiện bằng cách thu thập số liệu về trạng thái hiện tại
của bầu khí quyển và áp dụng những hiểu biết khoa học về các quá trình của khí quyển để tiên đoán
sự tiến triển của khí quyển.
2)

Mô hình dự báo thời tiết:
Mô hình dự báo thời tiết là những mô phỏng và dự báo thời tiết có thể xảy ra trong tương lai
gần của điều kiện khí quyển với thời hạn khoảng một vài ngày đến một tuần, được thực hiện bằng
cách kết hợp các nguyên lý của vật lý học, hóa học và sinh học vào trong một mô hình toán học mô tả
thời tiết và sự hỗ trợ của công nghệ thông tin, kỹ thuật máy tính.
3)
Phân loại mô hình dự báo thời tiết:
a.
Theo độ phủ của mô hình:
- Mô hình GFS (Global Forecasting System) – mô hình dự báo toàn cầu: dự báo với độ phủ lớn, trên
phạm vi toàn cầu để đưa ra các dự báo về áp suất mực biển, lượng mưa, nhiệt độ, xoáy, độ tán, tốc
độ thẳng đứng, độ cao địa thế vị, độ ẩm.
- Mô hình GSM (Global Spectral Model) – mô hình phổ toàn cầu: : dự báo trên phạm vi toàn cầu để đưa
ra các dự báo về áp suất mực biển, lượng mưa, nhiệt độ, xoáy, độ tán, tốc độ thẳng đứng, độ cao địa
thế vị, độ ẩm.
- Mô hình HRM (High Resolution Regional Model) – mô hình dự báo khu vực phân giải cao: dự báo với
độ trong khu vực vừa để đưa ra các dự báo về áp suất mực biển, lượng mưa, nhiệt độ, xoáy, độ tán,
tốc độ thẳng đứng, độ cao địa thế vị, độ ẩm.
- Mô hình RAMS (Regional Atmospheric Modeling System) – hệ thống mô hình hóa khí quyển khu vực:
mô phỏng các hiện tượng khí quyển qui mô vừa dự báo thời tiết nghiệp vụ đến các ứng dụng để mô
phỏng, quản lý chất lượng môi trường không khí; mô phỏng điều kiện vi khí hậu cho các toà nhà cao
tầng (1 m phân giải lưới ngang) cho đến các mô phỏng số trực tiếp cho buồng khí động; dự báo quỹ
đạo bão trên biển.
b.
Theo các yếu tố thời tiết:
- Mô hình ETA – mô hình bất thủy tĩnh: dự báo về áp suất mực biển, lượng mưa, nhiệt độ, xoáy, độ tán,
tốc độ thẳng đứng, độ cao địa thế vị, độ ẩm.
- Mô hình WRF (the Weather Research and Forcast): cập nhật hoá với những dữ kiện và tin tức khí
tượng mới nhất từ vệ tinh, radars, báo cáo từ các đài khí tượng, phi trường và thương thuyền trong
vùng, dự báo WRF còn cho biết lượng nước mưa và tốc độ gió để dễ đề phòng nạn lũ lụt.

- Mô hình MM5 – mô hình khí tượng động lực quy mô vừa thế hệ thứ 5: các biến trường bắt buộc phải
có dùng làm điều kiện ban đầu và điều kiện biên xung quanh để chạy mô hình gồm các thành phần
gió (U, V), nhiệt độ (T), độ cao địa thế vị (H), độ ẩm tương đối (RH) trên các mực đẳng áp, khí áp
mực biển trung bình (PMSL) và nhiệt độ bề mặt biển (SST).
4)
Quy trình dự báo thời tiết:
a) Đánh giá tình hình thời tiết hiện tại:
- Hướng về dự báo trong tương lai.
15
Lê Ngọc Hiếu – Nguyễn Tấn – K6UIT
Tiểu luận môn Công Nghệ Tri Thức
- Ứng dụng CNTT vào Dự báo thời tiết ở TP.HCM
- Nắm bắt những gì đang xảy ra.
- Đưa ra các điều kiện ban đầu.
b) Quan sát tình trạng hiện tại:
- Sử dụng các hệ thống trên mặt đất (các trạm đặt cố định, trạm rada trên mặt đất, phao
nổi trên biển, vệ tinh, …).
- Hệ thống ngoài không gian (trạm quan sát kỹ thuật cao với những bệ và dụng cụ mới; gia
tăng số liệu quan sát).
- Sử dụng các hình ảnh quan sát từ xa thay cho các điểm dữ liệu.
c) Đánh giá tình trạng không chắc chắn của thời tiết hiện tại:
- Tin tức đưa ra thì không liên tục về thời gian và không gian.
- Các quan sát có thể thay đổi.
- Những quan sát hiện tại thì không hoàn hảo: những dụng cụ đưa ra các loại lỗi khác
nhau, những sự đo lường thông minh không thay thế hoàn toàn cho những mô hình lưới.
d) Sử dụng thông tin quan sát:
- Phân tích thời tiết dựa trên những quan sát, bản đồ thời tiết, biểu đồ nhiệt động lực, …
- Đưa dữ liệu quan sát vào định dạng “tiêu chuẩn”.
- Đưa đúng dữ liệu vào định dạng theo mô hình – đồng bộ dữ liệu: kết hợp những quan sát
được với dữ liệu dự báo theo mô hình (dữ liệu thô: không liên tục, hỗn tạp và không phù

hợp với mô hình số; dữ liệu đồng bộ: liên tục, phân lọc, cung cấp tình trạng dự đoán ban
đầu).
e) Dự báo tình trạng ban đầu và xác nhận dự báo:
- Căn cứ vào các định luật vật lý, dùng mô hình dự báo thời tiết số đưa ra các dự báo thời
tiết.
- Đo lường kỹ năng dự báo dựa trên mô hình, dự báo của con người, …
f) Đưa tình trạng thời tiết hiện tại cho dự đoán trong tương lai:
- Dùng mô hình dự đoán thời tiết số.
- Dùng các định luật vật lý của Niu-tơn cùng với biểu đồ nhiệt động lực.
- Dùng mô hình số tính toán lưới trên 3 chiều, tổng hợp và khái quát những dự báo trong
quá khứ.
II.2) MỘT SỐ MÔ HÌNH DỰ BÁO THỜI TIẾT MẪU MỰC:
1)
Mô hình GFS (
Global Forecasting System)
:
GFS là mô hình phổ toàn cầu của Trung tâm dự báo môi trường Mỹ (NCEP-National Centers for
Environmental Predictions). GFS bắt đầu được đưa vào sử dụng nghiệp vụ tại National Meteorological
Centre (NMC), tiền thân của NCEP, từ năm 1988. Mô hình thường xuyên được cải tiến và nâng cấp,
cho đến nay mô hình có hai cấu hình: 1) Độ phân giải ngang là 35 km, số mực theo chiều thẳng đứng
là 64 (T382L64: cho dự báo 7,5 ngày -180 giờ) và 2) Độ phân giải ngang là 70 km, số mực theo chiều
thẳng đứng là 64 (T190L64: cho dự báo 16 ngày – 360 giờ).
Trường phân tích và dự báo của GFS được sử dụng miễn phí. Tuy nhiên, các trường này có độ
phân giải ngang thô hơn (~55km) với số mực thẳng đứng 42.
Các sản phẩm của mô hình :
Miền dự báo được hiển thị: (50N-260N, 980-1250E) cho các trường bề mặt
(100S-400N, 800-1450E) cho các trường trên cao
16
Lê Ngọc Hiếu – Nguyễn Tấn – K6UIT
Tiểu luận môn Công Nghệ Tri Thức

- Ứng dụng CNTT vào Dự báo thời tiết ở TP.HCM
Số lần có sản phẩm trong
ngày :
2 lần (00Z (07), 12Z(19))
Bước thời gian đưa ra sản
phẩm:
cách nhau 6giờ
Số mực chuẩn đưa ra sản
phẩm:
bề mặt và 4 mực trên cao (850, 700, 500và 200 hPa)
Các trường phân tích và dự báo: Tại bề mặt: áp suất mực biển, lượng mưa, nhiệt độ
Không khí tại độ cao 2 mét, gió tại độ cao 10mét.
Tại các mực trên cao: độ xoáy, độ tán, tốc độ thẳng
đứng, độ cao địa thế vị, độ ẩm.
2)
Mô hình GSM (Global Spectral Model):
GSM là mô hình phổ toàn cầu của Cơ quan khí tượng Nhật Bản (JMA). GSM bắt đầu được đưa
vào sử dụng nghiệp vụ tại JMA từ năm 1988. Mô hình đầu tiên có độ phân giải theo phương ngang là
T63 và 16 mực theo chiều thẳng đứng. Mực đẳng áp trên cùng là 10hPa, các phương trình nguyên
thủy được viết trong hệ tọa độ sigma.
Vào tháng 11 năm 1989, mô hình được nâng cấp, độ phân giải theo phương ngang lên tới T106
và số mực theo chiều thẳng đứng là 21. Hệ tọa độ lai được đưa vào, mô hình sinh quyển cơ bản (SiB)
được bổ xung và các quá trình vật lý như bức xạ hay sóng trọng trường được tinh lọc hơn. Vào tháng
3 năm 1996, độ phân giải theo phương ngang tăng lên gấp đôi (T213), số mực theo chiều thẳng đứng
lên tới 30 mực. Sơ đồ đối lưu Arakawa_Schubert thay cho sơ đồ Kuo. Mô hình SiB cùng các quá trình
bức xạ được cải tiến hơn. Đầu tháng 3 năm 2001, số mực theo chiều thẳng đứng tăng lên 40 với mực
đẳng áp trên cùng là 0.4hPa, độ phân giải ngang là 60 km (TL319). Tháng 2 năm 2005, mô hình này
bắt đầu sử dụng phương pháp biến phân bốn chiều (4D-VAR) trong việc đồng hoá số liệu thay cho
phương pháp 3D-VAR. Tháng 11 năm 2007, mô hình có độ phân giải ngang là 20 km (TL959), số mực
theo chiều thẳng đứng là 60 với mực đẳng áp trên cùng là 0.1hPa.

Các sản phẩm của mô hình :
Miền dự báo được hiển thị: (50N-260N, 980-1250E) cho các trường bề mặt
(100S-400N, 800-1450E) cho các trường trên cao
Số lần có sản phẩm trong ngày : 2 lần (00Z (07), 12Z(19))
Bước thời gian đưa ra sản phẩm: cách nhau 6giờ
Số mực chuẩn đưa ra sản phẩm: bề mặt và 4 mực trên cao (850, 700, 500và 200 hPa)
Các trường phân tích và dự báo: Tại bề mặt: áp suất mực biển, lượng mưa, nhiệt độ
không khí tại độ cao 2 mét, gió tại độ cao 10 mét
Tại các mực trên cao: độ xoáy, độ tán, tốc độ thẳng
đứng, độ cao địa thế vị, độ ẩm.
3)
Mô hình HRM (High-resolution Regional Model):
Mô hình dự báo thời tiết khu vực phân giải cao HRM (High resolution Regional Model) là mô
hình thuỷ tĩnh, sử dụng hệ phương trình nguyên thuỷ, bao gồm đầy đủ các quá trình vật lý như: bức
17
Lê Ngọc Hiếu – Nguyễn Tấn – K6UIT
Tiểu luận môn Công Nghệ Tri Thức
- Ứng dụng CNTT vào Dự báo thời tiết ở TP.HCM
xạ, mô hình đất, các quá trình rối trong lớp biên, tạo mưa qui mô lưới, đối lưu nông và đối lưu sâu. Mô
hình HRM được phát triển tại Tổng cục Thời tiết Cộng hòa liên bang Đức (DWD) và đang được chạy
nghiệp vụ tại nhiều cơ quan khí tượng quốc gia như tại Philipin, Brazil, Tây Ban Nha, Đức, … Mô hình
HRM được chuyển giao và chạy nghiệm vụ tại Trung tâm Dự báo Khí tượng thủy văn Trung ương
(TTDBTƯ) từ năm 2002 thông qua dự án hợp tác nghiên cứu giữa 3 đơn vị là DWD, Khoa Khí tượng
thủy văn và Hải dương học thuộc Trường Đại học khoa học tư nhiên-Đại học Quốc gia Hà Nội và
TTDBTƯ. Số liệu ban đầu và điều kiện biên phụ thuộc vào thời gian cho mô hình HRM được lấy từ các
trường phân tích và dự báo từ mô hình toàn cầu (Global Model for Europe-GME) của DWD. Hiện tại,
mô hình HRM đang được chạy nghiệp vụ tại TTDBTƯ với 2 phiên bản HRM-28km (độ phân giải ngang
là 28km, 31 mực thẳng đứng và bước thời gian là 120 giây) và HRM-14km (độ phân giải ngang là
14km, 40 mực thẳng đứng và bước thời gian là 90 giây) cho 2 phiên dự báo hàng ngày vào 00UTC (7
giờ Việt Nam) và 12UTC (19 giờ Việt Nam). HRM là mô hình dự báo thời tiết đầu tiên được triển khai

tại Việt Nam và đã được cải tiến nhiều lần trong những năm gần đây.
Các thông số và sản phẩm của mô hình :
Số liệu đầu vào và cập nhật biên: mô hình toàn cầu GME từ 00 đến 72h cách nhau 03h
Độ phân giải của mô hình GME: 0.35° (tương đương 40 km)
Mức độ chạy song song: 32 CPU
Số mực chuẩn đưa ra sản phẩm:
5°S-35°N, 80°-130°E (Miền lớn)
7.125°N-27.125°N, 97.125°-117.125°E (Miền nhỏ)
Độ phân giải ngang: 0.25°, 0.125° (tương đương 28km và 14km)
Độ phân giải thẳng đứng: 40 mực.
Bước thời gian tích phân: 120 (90) giây
Số lần chạy trong 1 ngày : 4 lần (00Z (07), 06Z(13), 12Z(19) và 18Z(01))
Bước thời gian đưa ra sản phẩm: cách nhau 6giờ
Số mực chuẩn đưa ra sản phẩm: bề mặt và 4 mực trên cao (850, 700, 500 và 200 hPa)
Các trường phân tích và dự báo:
Tại bề mặt: áp suất mực biển, lượng mưa, nhiệt độ không
khí tại độ cao 2 mét, gió tại độ cao 10 mét
Tại các mực trên cao: độ xoáy, độ tán, tốc độ thẳng đứng,
độ cao địa thế vị, độ ẩm
4)
Mô hình ETA:
Mô hình dự báo thời tiết bất thủy tĩnh ETA được phát triển trong khuôn khổ hợp tác nghiên cứu
giữa hai cơ quan khí tượng Nam Tư và Mỹ từ trước năm 1987. Điểm đặc biệt của mô hình này là sự
biến đổi từ hệ toạ độ theo phương thẳng đứng “sigma s” sang một hệ toạ độ mới là “eta h”, đã làm
cho yếu tố địa hình một trong các yếu tố gây ảnh hưởng quan trọng lên chuyển động của các khối khí
trong khí quyển được đúng đắn hơn. Mô hình ETA đang được sử dụng vào nghiệp vụ ở Mỹ, Nam Tư,
Hy Lạp, Rumani, Nam Phi, Ấn Độ, Italy, Brazil, Bên cạnh ứng dụng trong dự báo thời tiết hạn ngắn,
mô hình còn được sử dụng trong các bài toán về môi trường, hàng không và nông nghiệp. Mô hình
ETA sử dụng hệ phương trình nguyên thủy bất thủy tĩnh viết trên hệ tọa độ cầu với đầy đủ các tham
18

Lê Ngọc Hiếu – Nguyễn Tấn – K6UIT
Tiểu luận môn Công Nghệ Tri Thức
- Ứng dụng CNTT vào Dự báo thời tiết ở TP.HCM
số hóa vật lý như đối lưu, lớp biên, vi vật lý mây, bức xạ và mô hình đất. Theo không gian, mô hình
ETA sử dụng lưới sai phân xen kẽ Arakawa-E trong đó các biến vô hướng được xen kẽ và lệch đi nửa
bước lưới so với các biến có hướng. Mô hình ETA phiên bản 2001 đã được nghiên cứu từ năm 2002 và
được đưa vào chạy thử nghiệm nghiệp vụ tại TTDBTƯ từ tháng 5-2003. Hiện tại, mô hình ETA đang
được chạy nghiệp vụ tại TTDBTƯ với độ phân giải xấp xỉ 20km với 38 mực thẳng đứng. Các sản phẩm
của ETA được cung cấp 2 lần một ngày cho đến hạn dự báo 72 giờ với điều kiện ban đầu và điều kiện
biên được lấy từ mô hình toàn cầu GFS (Global Forecasting System) của Mỹ.
Các thông số và sản phẩm của mô hình :
Số liệu đầu vào và cập nhật biên:
mô hình toàn cầu GFS từ 00 đến 72h cách nhau 03h
(50N-260N, 980-1250E) cho các trường bề mặt
(100S-400N, 800-1450E) cho các trường trên cao
Độ phân giải của mô hình GFS: 1 .00 hoặc 0.50 (tương đương 110 km và 55 km)
Mức độ chạy song song: 1 hoặc 2 CPU
Miền dự báo: (50S-320N, 870-1320E)
Độ phân giải ngang: theo vĩ độ 0.2050 ; theo kinh độ 0.2220
Độ phân giải thẳng đứng: 38 mực
Bước thời gian tích phân: 90 giây
Số lần chạy trong 1 ngày: 4 lần (00Z (07), 06Z(13), 12Z(19) và 18Z(01))
Bước thời gian đưa ra sản phẩm: cách nhau 6 giờ
Số mực chuẩn đưa ra sản phẩm: bề mặt và 4 mực trên cao (850, 700, 500và 200 hPa)
Các trường phân tích và dự báo:
Tại bề mặt (áp suất mực biển, lượng mưa, nhiệt độ không
khí tại độ cao 2 mét, gió tại độ cao 10 mét
Tại các mực trên cao: độ xoáy, độ tán, tốc độ thẳng đứng,
độ cao địa thế vị, độ ẩm
5)

Mô hình WRF (the Weather Research and Forecast):
WRF (the Weather Research and Forcast) là mô hình khí quyển quy mô vừa được thiết kế linh
động, có độ tùy biến cao và có thể sử dụng trong nghiên cứu và dự báo nghiệp vụ. WRF là kết quả
của sự hợp tác, phát triển của nhiều trường đại học, trung tâm nghiên cứu và dự báo khí tượng ở Hoa
Kỳ.
Hệ phương trình cơ bản của WRF là hệ phương trình đầy đủ phi thủy tĩnh viết cho chất lỏng
nén được, có khả năng mô phỏng được các quá trình khí quyển trên nhiều quy mô khác nhau. WRF sử
dụng hệ tọa độ áp suất cho phương thẳng đứng và lưới ngang xen kẽ Arakawa-C với sơ đồ tích phân
thời gian Runge – Kutta bậc ba. Mô hình có thể sử dụng số liệu thực hoặc mô phỏng lý tưởng với điều
kiện biên xung quanh là biên tuần hoàn, mở, đối xứng, biên cấu hình với điều kiện biên trên là lớp hấp
thụ sóng dài của trái đất (suy giảm hoặc tán xạ Rayleigh) và điều kiện biên dưới là biên cứng hoặc
bề mặt trượt tự do.
Về cơ bản các sơ đồ tham số hóa vật lý của WRF đều dựa trên các mô hình MM5, ETA, và một
số mô hình khác. Các sơ đồ tham số hóa vật lý trong WRF được chia thành năm loại: Các quá trình vi
19
Lê Ngọc Hiếu – Nguyễn Tấn – K6UIT
Tiểu luận môn Công Nghệ Tri Thức
- Ứng dụng CNTT vào Dự báo thời tiết ở TP.HCM
vật lý, các sơ đồ tham số hóa mây đối lưu, các quá trình bề mặt đất, lớp biên khí quyển và tham số
hóa bức xạ.
6)
Mô hình RAMS (Regional Atmospheric Modeling System):
RAMS là một mô hình khu vực hạn chế được xây dựng và phát triển tạitrường Đại học tổng hợp
Colorado – Mỹ. Mô hình RAMS có khả năng ứng dụngrộng rãi cho các mục đích khác nhau. Mô hình
được thiết kế chạy được nhiều lưới lồng với nhiều miền tính khác nhau mà độ phân giải có thể biến
thiên từ vài chục km tới vài trăm mét. Vì vậy, nó có thể mô phỏng chi tiết được các hệ thống khí quyển
quy mô nhỏ như là dòng chuyển động trên các địa hình phức tạp, các hoàn lưu nhiệt bề mặt, Lưới
thô hơn bên ngoài sử dụng để mô phỏng các quá trình quy mô lớn và cung cấp điều kiện biên phụ
thuộc thời gian cho các lưới tính bên trong.
Đó là một mô hình dự báo số mô phỏng hoàn lưu khí quyển với qui mô từ toàn cầu cho đến các

mô phỏng xoáy lớn (Large Eddy Simulation-LES) của lớp biên khí quyển hành tinh. Mô hình thường
được sử dụng nhiều nhất để mô phỏng các hiện tượng khí quyển qui mô vừa (2-2000 km) từ dự báo
thời tiết nghiệp vụ đến các ứng dụng để mô phỏng, quản lý chất lượng môi trường không khí. RAMS
cũng thường được sử dụng thành công với các độ phân giải cao hơn mô phỏng các xoáy trong lớp biên
khí quyển (10-100 m phân giải lưới ngang), mô phỏng điều kiện vi khí hậu cho các toà nhà cao tầng (1
m phân giải lưới ngang) cho đến các mô phỏng số trực tiếp cho buồng khí động (1 cm phân giải lưới
ngang).
Các phương trình cơ bản của RAMS là các phương trình nguyên thủy thủy tĩnh hoặc không thủy
tĩnh được lấy trung bình Reynolds. Bao gồm: phương trình chuyển động, phương trình nhiệt động lực,
phương trình liên tục đối với tỷ hỗn hợp của các thực thể nước, phương trình liên tục khối lượng.
7)
Mô hình MM5:
Mô hình khí tượng động lực quy mô vừa thế hệ thứ 5 (MM5) của Trung tâm Nghiên cứu Khí
quyển Quốc gia Mỹ (NCAR) và Trường Đại học Tổng hợp Pennsylvania Mỹ (PSU) là thế hệ mới nhất
trong một loạt các mô hình nghiên cứu và dự báo thời tiết được Anthes phát triển từ những năm 1970.
Qua quá trình hoàn thiện, mô hình đã được cải tiến nhiều lần nhằm mô phỏng và dự báo tốt hơn các
quá trình vật lý quy mô vừa và có thể áp dụng với các đối tượng sử dụng khác nhau. Phiên bản 3.5
(MM5V3.5) của mô hình ra đời năm 2001 đã được điều chỉnh, cải tiến thêm so với các phiên bản trước
đó trong các mảng: Kỹ thuật lồng ghép nhiều mức; Động lực học bất thuỷ tĩnh; Đồng hoá số liệu bốn
chiều (FDDA); Bổ sung các sơ đồ tham số hoá vật lý; Kỹ thuật tính toán; Phiên bản được sử dụng
trong dự báo thời tiết ở Viện Khoa học Khí tượng Thuỷ văn và Môi trường là phiên bản mới nhất của
mô hình (MM5V3.7) cập nhật vào cuối năm 2004.
Miền tính
: Các dự báo về hầu hết các yếu tố khí tượng được thực hiện cho hai miền tính. Miền
tính thứ nhất có kích cỡ 66x96 điểm tính với kích thước ô lưới theo phương ngang là 45 km bao trùm
hầu hết diện tích Đông Nam Á. Miền tính thứ hai có kích cỡ 124x76 điểm tính với kích thước ô lưới 15
km lấy Việt Nam làm trung tâm của miền tính (Hình dưới). Cả hai miền tính đều có 23 mực theo
20
Lê Ngọc Hiếu – Nguyễn Tấn – K6UIT
Tiểu luận môn Công Nghệ Tri Thức

- Ứng dụng CNTT vào Dự báo thời tiết ở TP.HCM
phương đứng. Dữ liệu địa hình được lấy từ nguồn Cơ quan Địa chất Mỹ (USGS) với độ phân giải ngang
khoảng 4 km.
Các sơ đồ tham số hóa vật lý sử dụng:
- Grell (1993) cho đối lưu
- Simple Ice cho vật lý vi mô trong mây
- MRF cho lớp biên hành tinh
- Dudhia (1989) cho bức xạ
- LSM cho các quá trình đất - bề mặt
Điều kiện ban đầu và điều kiện biên:
Điều kiện ban đầu và điều kiện biên cho mô hình MM5 là các trường khí tượng phân tích và
dự báo toàn cầu cách nhau 6h một của mô hình AVN do Trung tâm Dự báo Môi trường Quốc gia Mỹ
(NCEP) thực hiện.
II.3) ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ TRI THỨC VÀO DỰ BÁO THỜI TIẾT
1)
Các kỹ thuật & phương pháp xử lý số liệu khí tượng thủy văn
Kỹ thuật xử lý số liệu thời tiết trong dự báo thời tiết (Numerical weather Prediction and
ensemble Weather forecasting)
Tác giả: Tom Hamill, trung tâm phân tích thời tiết NOAA-CIRES, Boulder, Colorado, USA
Nội dung: sử dụng tiến trình NWP như sau: Tổng hợp các quan sát  Đồng hóa các số liệu 
Dự báo thời tiết bằng những con số  Đưa ra dự báo  Đánh giá lại dự báo
a) Ứng dụng số liệu hồng ngoại GMS vào việc nghiên cứu, thí nghiệm về đối lưu không khí ở Ninh Hạ
( Trung Quốc) – A retrievial variational assimilation study and experiment on convection in NINGXIA
using GMS Infrared data for operational Scheme.
- Tác giả: HU Wen-dong, SHEN Tong-li , CHEN Xiao-guang

DING Jian-jun, YANG You-lin, LIU Jian-jun, CHEN Xiao-
juan;
1Key Laboratory of Meteorological Disaster Preventing and Reducing in Ningxia, Yinchuan China, 750002,

2Ningxia Meteorological Observatory, Yinchuan China, 750002,
3Nanjing Institute of Meteorology, Nanjing China, 210044
21
Lê Ngọc Hiếu – Nguyễn Tấn – K6UIT
Tiểu luận môn Công Nghệ Tri Thức
- Ứng dụng CNTT vào Dự báo thời tiết ở TP.HCM
- Mục đích: nâng cao khả năng dự báo lượng mưa ở Ninh Hạ, thuộc Đông Bắc Trung QUốc, với khí hậu
khắc nghiệt, dựa trên phân tích số liệu hồng ngoại của vệ tinh khí tượng địa tĩnh.
b) Phương pháp dự báo thời tiết đặc thù – Weather characteristic forecast method:
- Nguồn: tài liệu nghiên cứu phát triển đập Young-ju ở Hàn Quốc
- Sử dụng hệ thống WRF ( Weather research and Forecasting) với công nghệ dự báo 3-D, phát triển bởi
Trung tâm nghiên cứu khí quyển quốc gia của Mỹ (NCAR). Xây dựng & mô phỏng bề mặt địa hình kết
hợp các trường dữ liệu thời tiết, quan sát số liệu, diễn tiến thời tiết  ứng dụng số học & xử lý số liệu
để đưa ra dự báo, đánh giá & ước lượng về thời tiết, thiết lập bản đồ phân bố sương mù, phát triển hệ
thống phân tích.
-
c) Phương pháp số dự báo thời tiết
- Tác giả : Trần Tân Tiến, Đại học KHTN, ĐH QG Hà Nội
22
Lê Ngọc Hiếu – Nguyễn Tấn – K6UIT
Tiểu luận môn Công Nghệ Tri Thức
- Ứng dụng CNTT vào Dự báo thời tiết ở TP.HCM
- Sử dụng ứng dụng phương pháp thủy, nhiệt động lực học cho khí quyển kết hợp phương pháp sai
phân hữu hạn giải phương trình thủy nhiệt động lực học. Đưa ra các mô hình dự báo tựa địa chuyển &
tựa Solenoid.
d) Kỹ thuật dự báo lượng mưa trong thời gian ngắn ứng dụng dữ liệu định vị toàn cầu (GPS) và thủ tục
khởi tạo vật lý – The short-term precipitation prediction using GPS data & physical initialization
procedure.
- Tác giả: A. M. Bueno Nunes* and J. P. Bonatti
Center for Weather Prediction and Climate Studies

National Institute for Space Research
Rod. Presidente Dutra km 39
Cachoeira Paulista, 12630-000 SP, Brazil
*E-mail:
- Nội dung: sử dụng kết hợp số liệu từ website GPS và mô hình ứng dụng PI. Dữ liệu từ website GPS
dự đoán được lượng nước, hơi ẩm từ đại dương & khí quyển, là số liệu để phân tích cho bước đầu tiên,
làm cơ sở để quan sát lượng nước. Thủ tục PI sử dụng cảm biến sóng ngắn/ quét hình ảnh (SSM/I) để
dự đoán lượng nước.

e) Một số phương pháp phổ biến khác:
- Dự báo thời tiết dựa trên số liệu thời tiết toàn cầu (NWP – numerical Weather Pridiction): mục đích dự
báo trong thời gian ngắn & trung bình các hiện tượng thời tiết trong tầng đối lưu & phần dưới của tầng
bình lưu, với vùng phủ là 50 ~ 100km
- Dự báo thời tiết dựa trên số liệu thời tiết khu vực (NWP – numerical Weather Pridiction): tương tự với
toàn cầu, nhưng chi tiết hơn, chính xác hơn, sử dụng tính toán lưới trắc địa.
- Phương pháp tổng hợp các yếu tố khí tượng: là dự báo mà do hiểu biết của con người đưa ra dự báo
trong 1 ngày hay nửa ngày cho tới 1 vài ngày.
- Phương pháp dự báo tức thời: dựa trên số liệu tức thời thực tế của khí tượng, đưa ra dự báo cho 2 giờ
tới.
- Dự báo theo mùa: dựa trên tính chất & đặc điểm các mùa, đưa ra dự báo về thời tiết.
- Phương pháp phân tích hóa học khí quyển: cho phép dự đoán các ảnh hưởng của khí quyển lên con
người.
2)
Suy diễn dựa trên tình huống kết hợp Logic mờ để dự báo thời tiết
a)
Suy diễn dựa trên tình huống
23
Lê Ngọc Hiếu – Nguyễn Tấn – K6UIT
Tiểu luận môn Công Nghệ Tri Thức
- Ứng dụng CNTT vào Dự báo thời tiết ở TP.HCM

- Suy diễn dựa trên tình huống được sử dụng để giải quyết nhiều vấn đề thuộc nhiều lĩnh vực khác
nhau, bao gồm hỗ trợ ra quyết định trợ giúp, duy trì và tiếp tục sản xuất sản phẩm. Từ đó giải quyết
vấn đề dựa trên suy diễn tình huống cần có một thư viện về các vấn đề đã xảy ra trong quá khứ và
các giải pháp giải quyết.
- Phương pháp suy diễn dựa trên tình huống hoạt động dựa trên cơ chế đo lường sự giống nhau, tương
đồng các vấn đề trong quá khứ để tìm ra được lời giải chung nhất. Sau đó so sánh với vấn đề hiện tại,
lựa chọn vấn đề quá khứ phù hợp nhất với vấn đề hiện tại. Từ đó suy diễn kết hợp từ vấn đề cũ và
đáp ứng vấn đề mới sao cho giải pháp đưa ra gần nhất với giải pháp có trong quá khứ, lựa chọn giải
pháp đáp ứng tốt nhất vấn đề hiện tại.
- Phương pháp này là việc thiết lập sự tương đồng và thuật toán thích nghi đáp ứng với vấn đề hiện tại.
+ Hệ thống tương đồng:
. Sử dụng suy diễn dựa trên tình huống để lấy ra giá trị hợp lý nhất. sử dụng đồ thị
Euclid – Hammington là phổ biến nhất.
. Một số hệ thống khác sử dụng tri thức.
. Hệ thống đo lường sử dụng tập mờ làm cơ sở và sử dụng các tập mờ lai.
. Hệ thống đo lường đa số được biểu diễn bởi tập mờ lai dựa trên các yếu tố tri thức.
Từ đó ta có thể truy xuất giá trị k gần nhất trong thuật toán.
+ Thuật toán thích nghi:
trong tiến trình xử lý vấn đề các giải pháp tương đồng trả về kết
quả không hợp lý. Do đó, giải pháp cần phải có một thuật toán thích nghi. Thuật toán thích nghi
thường được người dùng điều khiển và dựa trên các luật hoặc dựa vào việc kế thừa và phát triển
Heuristics.
. Thuật toán thích nghi theo cấu trúc: xảy ra khi tri thức được tổ hợp từ tỉ lệ % của
các giải pháp để đạt được mong muốn.
. Thuật toán thích nghi biến đổi: xảy ra khi toàn bộ tri thức yêu cầu phải bổ sung
thêm các yếu tố khác để đạt được kết quả như mong muốn.
- Chúng ta sử dụng hệ thống thích nghi uyển chuyển được trang bị các tri thức về thời tiết và tình
huống thời tiết.
b)
Phương pháp Logic mờ ứng dụng trong dự báo thời tiết

Việc quan sát thời tiết diễn ra liên tục và phải được cập nhật hàng giờ. Mỗi giờ đều có một
tập dữ liệu về quan sát thời tiết được đưa vào cơ sở dữ liệu. Ta sử dụng thuật toán logic mờ để xử
lý số liệu.
b1. Cấu trúc định nghĩa trường hợp:
- Đặt đại diện cho tập a của m thuộc tính được quan sát tại một thời điểm t.
- Trong bảng sau, mỗi dòng là một giờ quan sát được ghi nhận tại thời điểm t và mỗi tập
quan sát đều chứa 12 thuộc tính m (được biểu diễn 10 cột)
BẢNG QUAN SÁT THỜI TIẾT Ở SÂN BAY HALIFAX (MỸ)
Y/M/D/H Độ cao
tối đa
Tầm
nhìn xa
Hướng gió
( x 10
o
)
Tốc độ
gió
Điểm
khô
Điểm
sương
Áp suất
không khí
Mây
(/10)
Thời tiết
24
Lê Ngọc Hiếu – Nguyễn Tấn – K6UIT
Tiểu luận môn Công Nghệ Tri Thức

- Ứng dụng CNTT vào Dự báo thời tiết ở TP.HCM
x 30m (km) (km/h) (
o
C) (
o
C) (kPa)
64/1/2/0 15 24.1 14 16 -4.4 -5.6 101.07 10
64/1/2/1 13 6.1 14 26 -2.2 -2.8 100.72 10 ZR-
64/1/2/2 2 8.0 11 26 -1.1 -2.2 100.39 10 ZR-F
64/1/2/3 2 6.4 11 24 0.0 -0.6 100.09 10 ZR-F
64/1/2/4 2 4.8 11 32 1.1 0.6 99.63 10 R-F
64/1/2/5 2 3.2 14 48 2.8 2.2 99.20 10 R-F
64/1/2/6 3 1.2 16 40 3.9 3.9 98.92 10 R-F
64/1/2/7 2 2.0 20 35 4.4 4.4 98.78 10 F
64/1/2/8 2 4.8 20 29 3.9 3.3 98.70 10 F
64/1/2/9 4 4.0 20 35 3.3 2.8 98.65 10 R-F
64/1/2/1
0
6 8.0 20 35 2.8 2.2 98.60 10 F
64/1/2/1
1
8 8.0 20 32 2.8 2.2 98.45 10 F
64/1/2/1
2
9 9.7 23 29 2.2 1.7 98.43 10 F
ZR: Gió nhẹ và có mưa
F: Sương mù
R: Mưa nhẹ
- Trong trường hợp dự đoán cho 13 giờ trong bảng trên tại thời điểm t được biểu thị như sau:
b2. Đo lường sự tương đồng

12 THUỘC TÍNH ĐƯỢC QUAN SÁT
Mục Thuộc tính Đơn vị
Liên tục Ngày
Giờ
Ngày dương lịch trong năm
Giờ theo Mặt Trời mọc, lặn
Độ cao tối đa của mây và tầm
nhìn
Lượng mây
Tầng cao mây
Tầm nhìn
Phần 10 độ che phủ của mây (/tầng)
Tính bằng mét (>=6/10 độ che phủ mây)
Tầm nhìn xa tính bằng mét
Gió Hướng gió
Tốc độ gió
Độ so với cực Bắc
Tốc độ tính bằng knots
Lượng mưa Kiểu mưa
Mật độ mưa
“mưa phùn”, “mưa”, “tuyết”,…
“phùn”, “nhẹ”, “trung bình”,”nhiều”.
Tầm ảnh hưởng và nhiệt độ Điểm sương
Điểm khô
o
C
o
C
Áp suất Xu hướng áp suất kiloPascal/giờ
- 12 thuộc tính ở bảng trên hầu hết là các thuộc tính liên tục trừ lượng mưa.

- Ứng với mỗi thuộc tính xi biểu thị giá trị ci1, ci2, ci3 được xem là 2 thuộc tính rất gần, gần và
hơi gần với cái khác (giá trị xi+1) như sau:
25
Lê Ngọc Hiếu – Nguyễn Tấn – K6UIT