Thử nghiệm dự báo số lượng bão hoạt động trên biển đông bằng phương pháp hồi quy tuyến tính

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI
KHOA KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN

-------o0o--------

NGUYỄN THỊ HOA

THỬ NGHIỆM DỰ BÁO SỐ LƯỢNG BÃO HOẠT ĐỘNG
TRÊN BIỂN ĐÔNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP
HỒI QUY TUYẾN TÍNH

CHUYÊN NGHÀNH: KHÍ TƯỢNG HỌC
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: ThS. LÊ THỊ HỒNG VÂN

HÀ NỘI - 6/2015


Sinh viên: Nguyễn Thị Hoa

Khóa luận tốt nghiệp

LỜI CẢM ƠN
Trên thực tế không có sự thành công nào mà không gắn liền với những
sự hỗ trợ, giúp đỡ dù nhiều hay ít, dù trực tiếp hay gián tiếp của người khác.
Trong suốt thời gian từ khi bắt đầu học tập ở giảng đường Đại Học đến nay,
em đã nhận được rất nhiều sự quan tâm, giúp đỡ của quý thầy cô, gia đình và
bạn bè.
Em xin chân thành cảm ơn trường Đại Học Tài Nguyên Môi Trường Hà
Nội, các thầy cô khoa Khí Tượng Thủy Văn đã quan tâm tạo điều kiện cho em
được học tập trong suốt những năm học qua và giúp em hoàn thành tốt khóa
học vừa qua và giúp em hoàn thành tốt khóa luận.

Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn sâu sắc đến Cô Lê Thị Hồng Vân,
người đã trực tiếp hướng dẫn và nhiệt tình giúp đỡ em để hoàn thành tốt khóa
luận này.
Mặc dù đã cố gắng rất nhều trong quá trình làm khóa luận này nhưng
không tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong nhận được những ý kiến đóng
góp quí báu của quý thầy cô, anh chị và các bạn để kiến thức của em được
hoàn thiện hơn.
Sau cùng, em xin kính chúc quý thầy cô ở khoa và cô Lê Thị Hồng Vân
dồi dào sức khỏe, niềm tin để tiếp tục thực hiện sứ mệnh cao đẹp của mình là
truyền đạt kiến thức cho thế hệ mai sau.
Em xin chân thành cảm ơn !

Khoa Khí Tượng Thủy Văn

Lớp ĐH1K


Sinh viên: Nguyễn Thị Hoa

Khóa luận tốt nghiệp

MỤC LỤC
DANH MỤC VIẾT TẮT................................................................................. i
DANH MỤC BẢNG BIỂU ............................................................................ ii
DANH MỤC HÌNH VẼ ................................................................................ iii
MỞ ĐẦU ....................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1 ................................................................................................... 3
TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ................................................. 3
1.1. Tổng quan về bão .................................................................................... 3
1.1.1. Khái niệm, phân loại, điều kiện hình thành bão .................................... 3

1.1.2. Số lượng bão trên khu vực biển Đông................................................... 6
1.1.3. Phương pháp dự báo số lượng bão ........................................................ 8
1.2. Một số nghiên cứu về bão ...................................................................... 10
1.2.1. Trên thế giới ....................................................................................... 10
1.2.2. Trong nước ......................................................................................... 11
CHƯƠNG 2 ................................................................................................. 14
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ CƠ SỞ SỐ LIỆU.............................. 14
2.1. Phương pháp nghiên cứu ....................................................................... 14
2.1.1. Phương pháp hồi quy tuyến tính đa biến ............................................. 15
2.1.2. Kiểm nghiệm đánh giá phương tình dự báo ........................................ 20
2.2. Số liệu ................................................................................................... 22
CHƯƠNG 3 ................................................................................................. 23

Khoa Khí Tượng Thủy Văn

Lớp ĐH1K


Sinh viên: Nguyễn Thị Hoa

Khóa luận tốt nghiệp

ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ DỰ BÁO SỐ LƯỢNG BÃO BẰNG PHƯƠNG
PHÁP HỒI QUY TUYẾN TÍNH ................................................................. 23
3.1. Ảnh hưởng của ENSO đến số lượng bão trên biển Đông ....................... 23
3.2. Xây dựng phương trình dự báo trên chuỗi số liệu lịch sử ....................... 25
3.3. Kiểm nghiệm, đánh giá phương trình dự báo trên chuỗi dữ liệu sử dụng
để xây dựng phương trình dự báo ................................................................. 29
3.4. Thử nghiệm dự báo trên chuỗi số liệu độc lập ....................................... 33
KẾT LUẬN.................................................................................................. 37

TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 39
PHỤ LỤC

Khoa Khí Tượng Thủy Văn

Lớp ĐH1K


Sinh viên: Nguyễn Thị Hoa

Khóa luận tốt nghiệp

DANH MỤC VIẾT TẮT

NGUYÊN NGHĨA

STT

KÍ HIỆU

1

ĐTDB

Đối tượng dự báo

2

ENSO

El Nino Southern Oscillation - El Nino Dao động
Nam

3

MAE

Mean Absolute Error - Sai số trung bình tuyệt đối

4

ME

5

MRSE

Root Mean Square Error - Sai số quân phương

6

NTDB

Nhân tố dự báo

7

SOI

8

SST

9

WMO

10

XTNĐ

Mean Error - Sai số trung bình ME

Southern Oscillation Index - Chỉ số Dao động Nam
Sea Surface Temperature - Nhiệt độ bề mặt nước
biển
World Meteorological Organization – Tổ chức Khí
tượng Thế giới
Xoáy thuận nhiệt đới

Khoa Khí Tượng Thủy Văn

i

Lớp ĐH1K


Sinh viên: Nguyễn Thị Hoa

Khóa luận tốt nghiệp

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1: Tần xuất xuất hiện theo tháng của số lượng cơn bão trên ................. 8
biển Đông từ 1971 đến 2014 ................................................................................ 8
Bảng 3.1: Tương quan của số lượng cơn bão trên biển Đông với SST của các
vùng Nino và SOI trong giai đoạn 1982 – 2014 ............................................... 26
Bảng 3.2: Phương trình dự báo và hệ số tương quan của các vùng Nino........ 28
Bảng 3.3: Phương trình dự báo và hệ số tương quan của tháng 7, 8, 9,10 và cả
4 tháng trên vùng Nino 34 .................................................................................. 29
Bảng 3.4: Giá trị sai số khi tiến hành kiểm nghiệm trên chuỗi dữ liệu 25 năm
theo từng tháng và 4 tháng của vùng Nino 34 ................................................... 30
Bảng 3.5: Giá trị sai số khi tiến hành kiểm nghiệm trên .................................. 35
chuỗi dữ liệu độc lập ........................................................................................... 35

Khoa Khí Tượng Thủy Văn

ii

Lớp ĐH1K


Sinh viên: Nguyễn Thị Hoa

Khóa luận tốt nghiệp

DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Bản đồ khu vực biển Đông .................................................................. 6
Hình 1.2: Số lượng các cơn bão hoạt động trên Biển Đông từ 1971-2014 ....... 7
Hình 3.1: Vùng Nino trên khu vực Thái Bình Dương ...................................... 25
Hình 3.2: Số lượng bão dự báo với quan trắc của tháng 7, 8, 9, 10 ................. 32

và cả 4 tháng trong giai đoạn 1983 - 2007 ........................................................ 32
Hình 3.3: Giá trị quan trắc, dự báo khi kiểm nghiệm phương trình dự báo trên
chuỗi số liệu độc lập ........................................................................................... 34

Khoa Khí Tượng Thủy Văn

iii

Lớp ĐH1K


Sinh viên: Nguyễn Thị Hoa

Khóa luận tốt nghiệp

MỞ ĐẦU
Bão là một trong những hiện tượng thời tiết nguy hiểm - nó là kẻ hủy
diệt đến từ đại dương. Đặc biệt ở vùng nhiệt đới, bão xảy ra với tần suất lớn
và gây nhiều thiệt hại về người và của. Trung bình hàng năm có khoảng 5-7
cơn bão hoạt động trên vùng biển gần bờ Việt Nam. Với hơn 3000 km đường
bờ biển, ảnh hưởng của bão tới các hoạt động kinh tế xã hội của nước ta là rất
lớn. Vì vậy việc dự báo bão đã được quan tâm từ rất lâu trên thế giới trong đó
có Việt Nam.
Có nhiều loại dự báo bão như dự bão về số lượng các cơn bão, dự báo về
quỹ đạo. cường độ,… Trong đó thì việc dự báo số lượng các cơn bão có ý
nghĩa rất quan trọng, nếu biết trước được tháng tới, mùa tới hay năm tới có
khoảng bao nhiêu cơn bão hoạt động và ảnh hưởng thì rõ ràng ta sẽ có biện
pháp để dự báo, phòng và tránh nó. Dự báo số lượng cơn bão thường có trong
các bản tin dự báo mùa.
Dự báo bão là bài toán vô cùng phức tạp không chỉ đối với các nhà khí

tượng Việt Nam mà còn cả trên thế giới. Ngày nay cùng sự tiến bộ của khoa
học kỹ thuật, dự báo bão gồm nhiều phương pháp: phương pháp synop,
phương pháp thống kê, phương pháp số trị…. Mỗi phương pháp đều những
ưu điểm và mặt hạn chế của nó song đối với các nước đang phát triển như
Việt Nam thì phương pháp thống kê được xem như một trong những phương
pháp tối ưu hiện nay để áp dụng trong nghiên cứu dự báo hạn dài. Phương
pháp này khá tiện dụng, dễ sử dụng, đặc biệt chi phí không quá cao mà vẫn
mang lại hiệu quả đáng kể.

Khoa Khí Tượng Thủy Văn

1

Lớp ĐH1K


Sinh viên: Nguyễn Thị Hoa

Khóa luận tốt nghiệp

Với những lý do trên, sinh viên tập trung nghiên cứu khóa luận với đề
tài: “Thử nghiệm dự báo số lượng bão hoạt động trên biển Đông bằng
phương pháp hồi quy tuyến tính”.
Nội dụng bài khóa luận gồm có các phần:
Chương 1: Tổng quan về vấn đề nghiên cứu.
Chương 2: Phương pháp nghiên cứu và cơ sở dữ liệu.
Chương 3: Thử nghiệm dự báo số lượng bão bằng phương pháp hồi
quy tuyến tính.

Khoa Khí Tượng Thủy Văn

2

Lớp ĐH1K