Đánh giá phương pháp DVORAK cải tiến để xác định cường độ bão từ ảnh mây vệ tinh địa tĩnh cho khu vực biển Đông

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------

NGUYỄN HỮU THÀNH

ĐÁNH GIÁ PHƯƠNG PHÁP DVORAK CẢI TIẾN
ĐỂ XÁC ĐỊNH CƯỜNG ĐỘ BÃO TỪ ẢNH MÂY VỆ TINH
ĐỊA TĨNH CHO KHU VỰC BIỂN ĐÔNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội - Năm 2017


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------

NGUYỄN HỮU THÀNH

ĐÁNH GIÁ PHƯƠNG PHÁP DVORAK CẢI TIẾN
ĐỂ XÁC ĐỊNH CƯỜNG ĐỘ BÃO TỪ ẢNH MÂY VỆ TINH
ĐỊA TĨNH CHO KHU VỰC BIỂN ĐÔNG

Chuyên ngành: Khí tượng và khí hậu học
Mã số: 60440222

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. PHẠM THỊ THANH NGÀ

Hà Nội - Năm 2017
1


LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, tôi xin trân trọng cảm ơn Tiến sĩ Phạm Thị Thanh Ngà đã tận
tình chỉ bảo và hướng dẫn cho tôi trong suốt quá trình thực hiện nghiên cứu Luận
văn Thạc sĩ này.
Trong quá trình nghiên cứu và học tập tại Khoa Khí tượng Thủy văn và Hải
dương học, Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội tôi đã có cơ hội
được tiếp thu những kiến thức cơ bản và chuyên sâu về chuyên ngành Khí tượng và
khí hậu học. Qua đó, đã giúp tôi có được những kiến thức chuyên môn cũng như kinh
nghiệm trong suốt quá trình học tập, tạo động lực trong nghiên cứu khoa học, phục
vụ hiệu quả trong quá trình nghiên cứu, thực hiện và hoàn thiện Luận văn Thạc sĩ
của tôi.
Tôi xin trân trọng cảm ơn các thầy giáo, cô giáo và các cán bộ trong Khoa
Khí tượng Thủy văn và Hải dương học đã cung cấp cho tôi những kiến thức chuyên
môn quý giá, tận tình hướng dẫn, giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi trong suốt quá
trình học tập và thực hiện Luận văn.
Xin chân thành cảm ơn các đồng chí Lãnh đạo và cán bộ của Trung tâm Dự
báo khí tượng thủy văn Trung ương đã tạo điều kiện cho tôi tham gia khóa đào tạo
Thạc sĩ, tận tình giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện Luận văn.
Trân trọng cảm ơn sự quan tâm, giúp đỡ của bạn bè, đồng nghiệp và gia đình
đã luôn sát cánh, động viên, giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và hoàn thành Luận
văn.
Nguyễn Hữu Thành

2

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ................................................................................................... 2
MỤC LỤC ......................................................................................................... 3
DANH MỤC BẢNG ......................................................................................... 5
DANH MỤC HÌNH VẼ .................................................................................... 7
DANH MỤC KÝ HIỆU VIẾT TẮT ................................................................. 9
MỞ ĐẦU ......................................................................................................... 11
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN ........................................................................... 14
1.1. Bão hoạt động trên biển Đông và ảnh hưởng đến Việt Nam ................... 14
1.2. Tình hình nghiên cứu xác định cường độ bão bằng phương pháp Dvorak
trên thế giới và Việt Nam ................................................................................ 15
1.2.1. Trên thế giới .................................................................................. 15
1.2.2. Tại Việt Nam .................................................................................. 20
CHƯƠNG II: PHƯƠNG PHÁP ADT VÀ SỐ LIỆU THỬ NGHIỆM .......... 23
2.1. Phương pháp ADT ................................................................................... 23
2.1.1. Những cải tiến của phương pháp ADT ......................................... 23
2.1.2. Sơ đồ phân tích trong phương pháp ADT ..................................... 27
2.2. Số liệu thử nghiệm ................................................................................... 34
CHƯƠNG III: ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ CỦA PHƯƠNG PHÁP DVORAK
CẢI TIẾN (ADT) ............................................................................................ 37
3.1. Phương pháp đánh giá .............................................................................. 37
3.2. Đánh giá sai số ví trị và cường độ bão giữa ADT và Best track Việt Nam
theo dạng mây bão .......................................................................................... 39
3.2.1. Sai số vị trí ..................................................................................... 39
3.2.2. Sai số cường độ ............................................................................. 39
3.3. Đánh giá sai số ví trị và cường độ bão giữa ADT và best track Việt Nam
theo phân chia cấp bão .................................................................................... 43
3

3.3.1. Sai số vị trí ..................................................................................... 44
3.3.2. Sai số cường độ ............................................................................. 44
3.4. Đánh giá sai số giữa ADT, phương pháp Dvorak cổ điển và best track Việt
Nam và cho hai cơn bão điển hình trên biển Đông ......................................... 47
3.4.1. Cơn bão số 2 (Rammasun) năm 2014 ........................................... 47
3.4.2. Cơn bão số 6 (Megi) năm 2010 ..................................................... 51
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ......................................................................... 60
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 62
PHỤ LỤC 1 ..................................................................................................... 65
PHỤ LỤC 2 ..................................................................................................... 67
PHỤ LỤC 3 ..................................................................................................... 68
PHỤ LỤC 4 ..................................................................................................... 69
PHỤ LỤC 5 ..................................................................................................... 72

4


DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1: Mối quan hệ giữa cường độ bão, tốc độ gió (knot) và áp suất mực biển trên
khu vực vùng biển Đại Tây Dương và Tây Bắc Thái Bình Dương .........................36
Bảng 3.1: Tổng số trường hợp theo phân loại mây bão trong các cơn bão trên biển
Đông từ năm 2010 - 2015 .........................................................................................37
Bảng 3.2: Tổng số trường hợp theo phân loại cấp bão trong các cơn bão trên biển
Đông từ năm 2010 - 2015 .........................................................................................37
Bảng 3.3: Trung bình tốc độ gió cực đại (kts) và MAE của ADT và best track cho
từng loại mẫu mây bão trong các cơn bão trên biển Đông từ năm 2010 - 2015 .......40
Bảng 3.4: Trung bình trị số khí áp thấp nhất (mb) và MAE của ADT và best track cho
từng loại mẫu mây bão trong các cơn bão trên biển Đông từ năm 2010 - 2015 .......42
Bảng 3.5: Hệ số tương quan tốc độ gió cực đại (Vmax) và trị số khí áp thấp nhất

(Pmin) cho từng loại mẫu mây bão giữa ADT và best track ....................................42
Bảng 3.6: Trung bình tốc độ gió cực đại (kts) và MAE của best track và ADT theo
các cấp bão trong các cơn bão trên biển Đông từ năm 2010 - 2015 .........................45
Bảng 3.7: Trung bình trị số khí áp thấp nhất (mb) và MAE của best track và ADT
theo các cấp bão trong các cơn bão trên biển Đông từ năm 2010 - 2015 .................46
Bảng 3.8: Hệ số tương quan tốc độ gió cực đại và trị số khí áp thấp nhất theo cấp bão
của ADT và best track trong các cơn bão trên biển Đông từ năm 2010 - 2015........46
Bảng 3.9: Các chỉ số đánh giá trị số khí áp thấp nhất của ADT và Dvorak cổ điển so
với best track trong cơn bão số 2 (Rammasun) năm 2014 ........................................49
Bảng 3.10: Các chỉ số đánh giá tốc độ gió cực đại của ADT và Dvorak cổ điển so với
best track trong cơn bão số 2 (Rammasun) năm 2014 ..............................................49
Bảng 3.11: So sánh việc xác định dạng mây bão của phương pháp ADT và Dvorak
cổ điển trong cơn bão số 2 năm 2014 .......................................................................51
Bảng 3.12: Các chỉ số đánh giá trị số khí áp thấp nhất của ADT và Dvorak cổ điển so
với best track trong cơn bão số 6 (Megi) năm 2010 .................................................55
Bảng 3.13: Các chỉ số đánh giá tốc độ gió cực đại của ADT và Dvorak cổ điển so với
best track trong cơn bão số 6 (Megi) năm 2010 .......................................................56

5


Bảng 3.14: So sánh việc xác định dạng mây bão của phương pháp ADT và Dvorak
cổ điển trong cơn bão số 6 (Megi) năm 2010 ...........................................................57

6


DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Sơ đồ phát triển của phương pháp Dvorak theo thời gian ........................16
Hình 2.1: Ví dụ về mắt bão rất nhỏ quan sát được trên kênh ảnh hồng ngoại tăng

cường trong cơn bão Wilma trên Đại Tây Dương (2005).........................................26
Hình 2.2: Sơ đồ mô tả các bước phân tích tâm, cường đô ̣ XTNĐ sử du ̣ng trong phương
pháp ADT ..................................................................................................................27
Hình 2.3: Sơ đồ phân tích mẫu mây bão trong phương pháp ADT ..........................29
Hình 2.4: Ví dụ về 5 loại mây bão: SHEAR, CRVBND, EMBC, IRRCDO và
UNIFRM sử dụng trong phương pháp ADT .............................................................30
Hình 2.5: Ví dụ về 3 loại mây bão có dạng mắt trong phương pháp ADT ...............31
Hình 2.6: Sơ đồ ước tính cường độ bão trong phương pháp ADT ...........................31
Hình 2.7: Ví dụ về kết quả đầu ra của phương pháp ADT khi tâm bão chưa đổ bộ vào
đất liền .......................................................................................................................33
Hình 2.8: Ví dụ kết quả đầu ra của phương pháp ADT khi tâm bão trên đất liền ....33
Hình 2.9: Mười bước xác định cường độ XTNĐ bằng phương pháp Dvorak ..........35
Hình 3.1: Trung bình sai số vị trí giữa ADT và best track của các loại mây bão trong
các cơn bão trên biển Đông từ năm 2010 - 2015 ......................................................39
Hình 3.2: Biểu đồ phân tán tốc độ gió cực đại (kts) giữa ADT và best track trong các
cơn bão trên biển Đông từ năm 2010 - 2015 có dạng: tâm nhúng đĩa mây (EMBC),
dạng mắt (EYE), dạng lệch tâm (SHEAR), dạng băng cuốn (CRVBND), dạng khối
mây dày đặc phủ trên vùng tâm bão có sự thay đổi lớn trong vùng CDO (IRRCDO)
và khối mây đậm đặc phủ vùng tâm có nhiệt độ đồng đều (UNIFRM) ...................40
Hình 3.3: Tương tự hình 3.2 cho trị số khí áp thấp nhất ...........................................41
Hình 3.4: Hệ số tương quan tốc độ gió cực đại và trị số khí áp thấp nhất giữa ADT và
best track của các loại mây bão .................................................................................43
Hình 3.5: Trung bình sai số vị trí giữa ADT và best track theo phân chia cấp bão trong
các cơn bão trên biển Đông từ năm 2010 - 2015 ......................................................44

7


Hình 3.6: Biểu đồ phân tán tốc độ gió cực đại (kts) và trị số khí áp thấp nhất (mb)
giữa ADT và best track theo cấp bão của các cơn bão trên biển Đông từ năm 2010 2015 ...........................................................................................................................45

Hình 3.7: Diễn biến của bão số 2 (Rammasun) năm 2014 .......................................47
Hình 3.8: Sai số vị trí tâm bão (km) theo thời gian của ADT và Dvorak so với best
track Việt Nam trong cơn bão số 2 (Rammasun) năm 2014 .....................................48
Hình 3.9: Biến thiên trị số khí áp thấp nhất theo thời gian của ADT, Dvorak và best
track Việt Nam trong cơn bão số 2 (Rammasun) năm 2014 .....................................50
Hình 3.10: Biến thiên tốc độ gió cực đại theo thời gian của ADT, Dvorak và best
track Việt Nam trong cơn bão số 2 (Rammasun) năm 2014 .....................................50
Hình 3.11: Diễn biến của bão số 6 (Megi) năm 2010 ...............................................52
Hình 3.12: Sai số vị trí tâm bão (km) theo thời gian của ADT và Dvorak so với best
track Việt Nam trong cơn bão số 6 (Megi) năm 2010 ..............................................53
Hình 3.13: Bão Megi trên ảnh thị phổ (VIS) (ảnh trái) và ảnh hồng ngoại tăng cường
màu (EIR) (hình phải) tại thời điểm lúc 00z ngày 20/10/2010 .................................54
Hình 3.14: Biến thiên trị số khí áp thấp nhất theo thời gian của ADT, Dvorak và best
track Việt Nam trong cơn bão số 6 (Megi) năm 2010 ..............................................54
Hình 3.15: Biến thiên tốc độ gió cực đại theo thời gian của ADT, Dvorak và best
track Việt Nam trong cơn bão số 6 (Megi) năm 2010 ..............................................55
Hình 3.16: Bão Megi trên ảnh hồng ngoại IR (a,b,c) và ảnh hồng ngoại tăng cường
EIR (d,e,f) tại thời điểm 12z, 18z ngày 19/10/2010 và lúc 00z ngày 20/10/2010 ....58

8


DANH MỤC KÝ HIỆU VIẾT TẮT
ADT: Advanced Dvorak Technique - Phương pháp Dvorak cải tiến
AODT: Advanced Objective Dvorak Technique - Phương pháp Dvoark khách quan
có cải tiến
ATCF: Automated Tropical Cyclone Forecasting System - Hệ thống tự động dự báo
xoáy thuận nhiệt đới
CB: Curved band - Dải băng cuốn
CDO: Centre Dense Overcast - Dạng khối mây dày đặc ở trung tâm

CI: Current Intensity - Cường độ hiện tại
CIMSS: Cooperative Institute for Meteorological Satellite Studies - Trung tâm
nghiên cứu vệ tinh khí tượng thuộc đại học Wisconsin Madison của Mỹ
CPHC: Central Pacific Hurricane Center - Trung tâm bão Thái Bình Dương
CRVBND: Curved Band - Dạng băng cuốn
DD: Digital Dvorak - Chương trình tự động ước lượng cường độ bão
DT: Dvorak Technique - Phương pháp Dvorak cổ điển
EIR: Enhanced Infrared - Ảnh hồng ngoại tăng cường
EMBC: Embedded Center - Dạng tâm nhúng đĩa mây
IR: Infrared - Ảnh hồng ngoại
IRRCDO: Irregular CDO - Khối mây đậm đặc phủ trên vùng tâm bão, nhưng có sự
thay đổi lớn trong vùng CDO
JMA: Japan Meteorological Agency - Cơ quan Khí tượng Nhật Bản
JTWC: Joint Typhoon Warning Center - Trung tâm cảnh báo bão của hạn vừa Châu
Âu
MSLP: Mean sea level pressure - Áp suất mực nước biển
MTSAT: Multifunctional Transport Satellite - Tên loại vệ tinh địa tĩnh
NetCDF: Network Common Data Form - Tên một loại định dạng file
NHC: National Hurricane Center - Trung tâm bão Quốc gia
ODT: Objective Dvorak Technique - Phương pháp Dvorak khách quan
RF: Ring fitting - Phương pháp tích hợp vòng

9


RMW: Radius of maximum wind - Bán kính gió mạnh
RSMC: The Regional Specialized Meteorological Center - Trung tâm khu vực theo
phân công của WMO
SC: Spiral centering - Kỹ thuật định vị tâm xoắn
TOPO: Topography - Dữ liệu địa hình

UNIFRM: Uniform CDO - Khối mây đậm đặc phủ vùng tâm có nhiệt độ đồng đều
WMO: World Meteorological Organization - Tổ chức Khí tượng Thế giới

10


MỞ ĐẦU
Công tác dự báo bão ở Việt Nam trong những năm gần đây đã được Chính phủ
quan tâm và đầu tư nhiều trang thiết bị hiện đại. Cho đến nay, một hệ thống quan trắc
KTTV với những trang thiết bị hiện đại có thể đáp ứng việc thu thập thông tin số liệu
KTTV phục vụ công tác dự báo. Song do điều kiện kinh tế nước ta còn nghèo, việc
hoàn chỉnh, duy trì và phát triển một mạng lưới quan trắc trên cả nước so với các
nước khác vẫn còn một khoảng cách và cần được hoàn thiện hơn. Việc phân tích được
cường độ bão, ATNĐ theo thời gian thực, từ đó làm cơ sở cho việc đưa ra những kết
quả dự báo về cường độ trong tương lai đóng vai trò hết sức quan trọng bởi nó liên
quan đến toàn bộ hệ thống phòng chống thiên tai các cấp từ Trung ương đến địa
phương. Một cảnh báo đúng, một dự báo chính xác sẽ tiết kiệm được rất nhiều công
sức, tiền bạc cũng như sẽ giảm nhẹ thiệt hại về tài sản, tính mạng của người dân. Một
ví dụ điển hình có thể lấy là cơn bão số 1 (Kujira) năm 2015. Tại thời điểm 01 giờ
sáng ngày 23/6/2015, khi bão đang ở gần đảo Bạch Long Vĩ, các cơ quan dự báo Bão
hàng đầu trên thế giới đánh giá rất khác nhau về cường độ của cơn bão này. Các
Trung tâm dự báo bão của các nước lần lượt phân tích cường độ bão như sau: Trung
Quốc cấp 8, Nhật Bản cấp 8, Hàn Quốc xấp xỉ cấp 10, Hồng Kông cấp 8, Hoa Kỳ cấp
7. Trong khi đó Việt Nam ngoài việc sử dụng ảnh mây vệ tinh để phân tích, kết hợp
với số liệu Radar Phủ Liễn và các trạm quan trắc bổ sung ven bờ cũng như trạm đảo
Bạch Long Vĩ xác định bão ở khoảng giữa cấp 8, đầu cấp 9. Như vậy có thể thấy,
ngay việc phân tích cường độ bão thời gian thực của các nước đã rất chênh lệch (giữa
Hoa Kỳ và Hàn Quốc là gần 3 cấp bão). Nếu chúng ta ước lượng bão quá mạnh so
với thực tế thì công tác phòng chống sẽ rất lãng phí về nhân lực và vật lực, còn nếu
ước lượng yếu hơn, hậu quả có thể còn nặng nề hơn rất nhiều. Như vậy có thể thấy

việc xác định cường độ bão thời gian thực hết sức quan trọng, nó vừa làm tiền đề để
nâng cao chất lượng bản tin dự báo, vừa là cơ sở để có thể giúp cơ quan phòng chống
thiên tai các cấp đưa ra những quyết định phòng chống kịp thời, hiệu quả.
Có thể thấy rằng, trong hơn 30 năm qua, phương pháp Dvorak [17] sử dụng
ảnh mây vệ tinh để xác định vị trí và cường độ bão là phương pháp nghiệp vụ duy

11


nhất, hiệu quả nhất, đặc biệt khi bão ở trên các vùng đại dương nơi mà số liệu quan
trắc bị hạn chế. Trên thế giới, phương pháp Dvorak cổ điển đã được các nhóm tác giả
phát triển, lần lượt từ phương pháp Dvorak cổ điển (DT), phương pháp Dvorak khách
quan (ODT), phương pháp Dvorak khách quan có cải tiến (AODT) và nay là phương
pháp Dvorak cải tiến (ADT). ADT đang được sử dụng nghiệp vụ tại hầu hết trung
tâm dự báo bão lớn trên thế giới (như tại: RSMC Tokyo, RSMC Australia, Trung tâm
bão quốc gia - NHC, Hoa Kỳ,...), phiên bản mới nhất hiện nay đang được sử dụng
trong nghiệp vụ là ADT V8.2.1. Ngoài ra, có thể thấy rằng bắt đầu từ năm 1995 ODT
đã phát triển, đến 2005 ADT ra đời và được thế giới sử dụng rộng rãi trong vòng 10
năm gần đây, nếu tính thời điểm ODT đã là 20 năm.
Trong khi đó, đến năm 2017, ở Trung tâm Dự báo khí tượng thủy văn Trung
ương vẫn đang dùng phương pháp Dvorak cổ điển, so với những phát triển mới nhất
hiện nay thì chúng ta đang chậm hơn 20 năm trong nghiệp vụ xác định cường độ bão
bằng phương pháp Dvorak. Phương pháp Dvorak cổ điển đang dùng tại Trung tâm
Dự báo khí tượng thủy văn Trung ương về bản chất là phương pháp thống kê thực
nghiệm, do đó kết quả phân tích phụ thuộc phần lớn vào trình độ người phân tích,
mang tính chủ quan nhiều. Do đó cần phải có một công cụ phân tích khách quan để
có thể loại bỏ tính chủ quan này.
DT cũng như ADT được sử dụng bắt nguồn từ các cơn bão trên vùng biển Đại
Tây Dương cũng như Tây Bắc Thái Bình Dương, trong khi đó vùng biển Đông của
Việt Nam là vùng biển tương đối kín lại bị ảnh hưởng nhiều bởi các hoàn lưu khí

quyển (gió mùa đông bắc, gió mùa tây nam) cũng như ảnh hưởng bởi địa hình. Do
vậy, cần phải thực hiện việc phân tích, đánh giá mẫu mây bão trên khu vực biển Đông
để có thể sử dụng trong ADT.
Yêu cầu của xã hội ngày càng cao đối với các bản tin dự báo bão. Do đó cần
phải tăng cường không chỉ chất lượng dự báo, mà còn phải đổi mới nội dung bản tin
cũng như tăng cường tần suất bản tin. Bắt đầu từ năm 2015, Trung tâm Dự báo khí
tượng thủy văn Trung ương đã phát bản tin nhanh về bão mỗi giờ một lần, kèm theo
đó thông tin về vị trí và cường độ bão cũng phải cập nhật hàng giờ, như vậy bài toán

12


tự động phải tính đến, đặc biệt trong những tình huống rất khẩn cấp khi yêu cầu tần
suất bản tin nhiều hơn nữa.
Với những hạn chế của phương pháp Dvorak cổ điển và những hiệu quả của
phương pháp Dvorak cải tiến mang lại, việc nghiên cứu đánh giá và áp dụng phương
pháp này là hết sức cần thiết, đem lại khả năng phân tích vị trí và cường độ bão một
cách tự động và khách quan, đặc biệt trong môi trường áp dụng nghiệp vụ. Chính vì
vâ ̣y luận văn sẽ thực hiện đánh giá kết quả của phương pháp Drorak cải tiến trong
việc xác định cường độ bão từ ảnh mây vệ tinh cho các cơn bão xuất hiện trên biển
Đông từ năm 2010 đến năm 2015, nhằm đưa ra những nhận định một cách khách
quan về sai số của phương pháp so với số liệu thực tế làm tiền đề cho việc áp dụng
ADT vào thực tiễn.
Cấu trúc Luận văn bao gồm: Phần Mở đầu, 3 Chương, Kết luận và kiến nghị,
Danh mục tài liệu tham khảo và Phụ lục:
Mở đầu
Chương 1: Tổng quan
Chương 2: Phương pháp ADT và số liệu thử nghiệm
Chương 3: Đánh giá kết quả của phương pháp Dvorak cải tiến (ADT)
Kết luận và kiến nghị

Tài liệu tham khảo
Phụ lục

13


CHƯƠNG I: TỔNG QUAN
1.1. Bão hoạt động trên biển Đông và ảnh hưởng đến Việt Nam
Áp thấp nhiệt đới (ATNĐ) và bão được đánh giá là mô ̣t trong những loại hình
thiên tai ảnh hưởng đến nước ta không chỉ gây gió mạnh mà còn sinh ra mưa lớn diện
rộng gây ngập lụt nghiêm trọng, nước biển dâng cao. Việt Nam là một đất nước nằm
trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa với đường bờ biển kéo dài trên 3200 km và tiếp
giáp với biển Đông (thuộc khu vực biển Tây Bắc Thái Bình Dương) là một trong
những ổ bão nhiệt đới nhiều nhất trên thế giới. Do bão biển Đông phức tạp về đường
đi, cường độ và địa hình nơi bão đi vào nên các hiện tượng thời tiết kèm theo bão
cũng khác nhau, có cơn bão gây mưa nhiều và kéo dài, lũ lụt nghiêm trọng, song có
cơn bão gió mạnh, mưa lại rất ít. Trong các cơn bão ảnh hưởng đến Việt Nam, có cơn
nguồn gốc phát sinh từ vùng biển phía Đông Philippin, có cơn phát sinh phát triển
trên Biển Đông, thậm chí có cơn bão phát sinh ngay trên vịnh Bắc Bộ.
Với các cơn bão có nguồn gốc phát sinh khác nhau, khi đi vào đất liền các hiện
tượng thời tiết kèm theo bão cũng khác biệt nhau đối với từng vùng trên lãnh thổ Việt
Nam. Đặc biệt đối với các tỉnh Miền Trung là nơi hàng năm chịu ảnh hưởng bão
nhiều nhất cùng với địa hình dãy Trường Sơn ở phía tây nằm song song với bờ biển;
ở sườn đón gió phía đông, hoàn lưu bão thường nhận được hướng gió gần như thẳng
góc với sống núi, tạo nên quá trình mưa bão đặc biệt. Hay khi bão vào đất liền cùng
với các quá trình xâm nhập của không khí lạnh từ phía bắc xuống, hoặc trong khoảng
thời gian ngắn có hai hoặc ba cơn bão ảnh hưởng đến khu vực này gây nên tình hình
mưa đặc biệt nghiêm trọng, quá trình mưa do cơn bão trước vừa kết thúc, hoặc chưa
chấm dứt, đã bị ảnh hưởng mưa của cơn bão sau.
Đã có nhiều nghiên cứu ở Việt Nam về đặc điểm ảnh hưởng của bão. Theo

Nguyễn Văn Khánh và Phạm Đình Thụy (1985) [3] có 72 cơn bão, ATNĐ đổ bộ vào
miền Bắc thời kỳ 1956 - 1980 có tới 43 cơn gây ra gió mạnh từ cấp 10 đến cấp 12 và
17 cơn gây ra gió mạnh trên cấp 13, với phạm vi gió mạnh cấp 6 trở lên là khoảng
vài trăm km (khoảng 2 độ kinh/vĩ) xung quanh tâm bão, ATNĐ. Bão hoạt động nhiều
nhất về số lượng và mạnh nhất về cường độ ở vùng bờ biển Bắc Bộ, hoạt động ít nhất

14


ở các vùng bờ biển Ninh Thuận - Bình Thuận, Nam Bộ (Trần Việt Liễn, 1990;
Nguyễn Đức Ngữ và cộng sự, 2010) [4, 5]. Nguyễn Đức Ngữ và cộng sự (2010) [5]
nghiên cứu đặc điểm bão dựa trên số liệu quan trắc cho thấy trung bình mỗi năm nước
ta chịu ảnh hưởng của trên 7 cơn bão và ATNĐ. Thời gian bão ảnh hưởng đến Việt
Nam kéo dài từ tháng 3 đến tháng 12 trong đó các tháng 6 - 10 có tần suất đáng kể,
đặc biệt trong 3 tháng 8 - 10 có tần suất lớn. Nguyễn Văn Thắng và cộng sự (2010)
[7] phân tích hoạt động của bão ở các đoạn bờ biển cho thấy, trong thời kỳ gần đây
tần suất của bão trên đa số đoạn bờ biển phía Bắc bao gồm Bắc Bộ, Thanh Hóa đến
Thừa Thiên Huế có xu hướng giảm, trong khi phía Nam, bao gồm Đà Nẵng - Bình
Định, Phú Yên - Bình Thuận, Nam Bộ có xu hướng tăng.
Theo nghiên cứu của Nguyễn Văn Thắng và cộng sự (2016) [8] trên toàn lãnh
thổ Việt Nam, trong thời kỳ 1961 - 2014 có 364 cơn bão, ATNĐ đổ bộ và ảnh hưởng
trong đó chiếm tỷ lệ từ 10% trở lên tập trung vào 5 tháng từ tháng 7 đến tháng 11.
Tổng tỷ lệ % bão ảnh hưởng so với cả năm của 5 tháng này là 87%, cao nhất vào
tháng 9, thấp nhất vào tháng 7. Thời gian có bão ảnh hưởng sớm nhất ở Bắc Bộ với
3 tháng nhiều bão ảnh hưởng nhất là các tháng 7 - 8 - 9, và lùi dần từ Bắc vào Nam,
bão ảnh hưởng tập trung vào các tháng 10 - 11 - 12 ở cực Nam Trung Bộ, Tây Nguyên
và Nam Bộ. Tần số bão trung bình năm cao nhất là 2,0 - 2,5 cơn ở vùng Quảng Ninh
đến Thanh Hóa; thấp nhất là dưới 0,5 cơn ở vùng Tây Bắc, vùng Bình Thuận đến Cà
Mau - Kiên Giang; các vùng còn lại tần số bão dao động từ 0,5 - 1,5 cơn.
1.2. Tình hình nghiên cứu xác định cường độ bão bằng phương pháp Dvorak

trên thế giới và Việt Nam
1.2.1. Trên thế giới
Bão nhiệt đới trở thành một mối đe dọa ngày càng lớn đối với con người, đặc
biệt là khu vực ven biển nơi có dân số đang tăng nhanh. Trong hơn 20 năm qua, cùng
với những tiến bộ của khoa học, việc dự báo đường đi của bão đã đạt nhiều tiến bộ
khi sai số dự báo giảm đáng kể. Tuy vậy, việc dự báo cường độ bão vẫn là thách thức
rất lớn đối với các nhà khí tượng, nguyên nhân một phần cũng vì cường độ thật của

15


bão tại thời điểm dự báo luôn là bài toán khó khi mà các cơn bão thường hình thành
ngoài đại dương, nơi mạng lưới quan trắc khí tượng còn rất mỏng.
Để xác định cường độ bão thời gian thực, đầu những năm 1970, các nhà khoa
học đã phát triển một kỹ thuật dùng để ước lượng cường độ bão sử dụng thông tin từ
vệ tinh địa tĩnh, người tiên phong là Vernon Dvorak, sau đó Dvorak được lấy để đặt
tên cho phương pháp này - phương pháp Dvorak (Dvorak, 1972; Dvorak, 1973;
Dvorak, 1975) [9, 10, 11]. Phương pháp Dvorak với tính chất nguyên thủy là một kỹ
thuật bán chủ quan đã được sử dụng tại các trung tâm dự báo nghiệp vụ khí tượng
nhiệt đới trên toàn cầu trong hơn 30 năm qua. Những năm gần đây, cùng với sự phát
triển của thế hệ cảm biến trên các vệ tinh khí tượng mới và khả năng tính toán của
máy tính, kết hợp với sự tích lũy lâu năm kinh nghiệm dự báo viên và những thành
tựu mới của công nghệ tự động hóa, việc tự động phân tích và ước lượng cường độ
bão nhiệt đới bằng các hệ thống máy tính đã trở nên khả thi hơn rất nhiều, đó chính
là tiền đề để phương pháp Dvorak cải tiến (ADT) ra đời.
Dựa trên phương pháp phân tích Dvorak cổ điển, nhóm phát triển hệ thống tại
Trung tâm nghiên cứu vệ tinh CIMSS của Trường đại học Wisconsin đã tiến hành tự
động hóa qua 4 mốc chính (Hình 1.1), bao gồm: 1) Phương pháp Dvorak tự động ước
lượng cường độ bão, 2) Phương pháp Dvorak khách quan (ODT), 3) Phương pháp
Dvorak khách quan có cải tiến (AODT), và cuối cùng là 4) Phương pháp Dvorak cải

tiến (ADT) [17].

Hình 1.1: Sơ đồ phát triển của phương pháp Dvorak theo thời gian

16


Về kỹ thuật, phương pháp Dvorak cổ điển (DT) (Dvorak, 1973) [10] được thực
hiện qua 4 bước chính: 1) xác định vị trí tâm bão, ATNĐ, 2) xác định cường độ bão,
ATNĐ, 3) chọn ước lượng cường độ tốt nhất và 4) áp dụng một số quy định để đưa
ra kết quả ước lượng cường độ cuối cùng. Trong thời kỳ đầu, kỹ thuật này chủ yếu
dựa trên lý thuyết nhận dạng mẫu mây với 5 dạng cơ bản: 1) dạng khối mây dày đặc
ở trung tâm (CDO), 2) dạng lệch tâm (SHEAR), 3) dạng tâm nhúng đĩa mây (EMBC),
4) dạng có mắt (EYE) và 5) Dạng băng cuốn (CRVBND). Trên thực tế, đây là phương
pháp bán chủ quan, sử dụng chủ yếu để đánh giá sự thay đổi 24 giờ của mẫu mây và
cường độ để có thể chỉ ra sự thay đổi ngắn hạn của cấu trúc mây, nhược điểm chính
của phương pháp là tính chủ quan và trình độ không đồng đều của dự báo viên khi sử
dụng kỹ thuật này.
Năm 1984, Dvorak đã cải tiến phương pháp Dvorak cổ điển và phát triển thêm
ở một kỹ thuật cao hơn khi kết hợp bổ sung việc xác định các mẫu mây với việc đánh
giá, xác định các đặc trưng của mây cụ thể ở đây là nhiệt độ đỉnh mây (Dvorak, 1984)
[12]. Việc phân tích cường độ bão không chỉ giới hạn bởi phương pháp định tính nữa
mà thay vào đó được định lượng hóa qua việc đánh giá chỉ số tính toán từ kỹ thuật
Dvorak dựa trên mẫu mây bão (Tnumber).
Zehr (1989) [20] đã nghiên cứu và xây dựng chương trình tự động ước lượng
cường độ bão (DD) dựa trên đặc trưng cường độ bão có liên quan tới nhiệt độ lạnh
nhất ở đỉnh mây và nhiệt độ ấm nhất ở tâm xoáy thuận nhiệt đới khi đã có ảnh hồng
ngoại tăng cường (EIR) cho dạng có mắt (EYE). Phương pháp DD này đã đặt nền
tảng cho phương pháp Dvorak khách quan (ODT) sau này khi sử dụng các thuật toán
khách quan nhưng vẫn giữ được đặc trưng cơ bản của phương pháp Dvorak cổ điển.

Sang đến thập niên 1990, khi số liệu có đầy đủ hơn, độ phân giải ảnh vệ tinh cao hơn,
năng lực tính toán của máy tính mạnh hơn đã thúc đẩy phát triển phương pháp Dvorak
khách quan (ODT) (Velden và cộng sự, 1998) [18]. Với phương pháp ODT, dự báo
viên ở khắp nơi trên thế giới, kể cả trình độ và kĩ năng của từng nơi, từng người có
sự chênh lệch, vẫn có thể đưa ra những dự báo mang tính khách quan cao với độ sai
lệch về kết quả ở mức tối thiểu. Các kết quả thực nghiệm từ máy bay do thám khí

17


tượng cho thấy ước lượng cường độ bão của phương pháp ODT có thể so sánh được
với những phân tích đưa ra từ các trung tâm khí tượng của Hoa Kỳ. Tuy nhiên phương
pháp này có một nhược điểm lớn, đó là nó chỉ có thể áp dụng được cho những cơn
bão mạnh, điều này làm ảnh hưởng đến tính ứng dụng phổ cập của ODT. Ngoài ra
phương pháp ODT vẫn cần có dự báo viên khí tượng xác định vị trí tâm bão trước
khi sử dụng thuật toán.
Nhược điểm chủ yếu của phương pháp ODT là nó không thể xử lý được các
cơn bão yếu. Nhược điểm này sau đó đã được khắc phục bằng phương pháp Dvorak
khách quan có cải tiến (AODT). Phương pháp AODT làm việc được với mọi cường
độ bão và áp dụng tất cả các luật của phương pháp Dvorak. Phương pháp AODT là
bước cải tiến trực tiếp của phương pháp ODT trên ba phương diện chính: 1) phạm vi
ứng dụng được mở rộng, bao gồm việc xử lý ATNĐ và các giai đoạn khác nhau của
các cơn bão, 2) áp dụng thêm nhiều thuật toán và quy luật của phương pháp Dvorak
cổ điển, 3) tích hợp hệ thống tự động xác định tâm bão.
Để có thể áp dụng phương pháp AODT cho các cơn bão nhỏ và ATNĐ, người
ta cần phải sử dụng tới kỹ thuật “nhận dạng mẫu mây” (Olander và Velden, 2007)
[15]. Kỹ thuật dải băng cuốn (CB) trong AODT đưa ra thông tin về cường độ cơn bão
dựa trên độ uốn cong của đám mây trên ảnh chụp vệ tinh hồng ngoại (IR). Ngược lại,
trong phương pháp DT cổ điển, độ uốn cong của mây được xác định bằng tay dựa
trên những cung xoắn ốc 10 độ. Phương pháp này cũng được sử dụng để xác định

tâm bão nếu hình chụp không rõ nét. Tuy nhiên, việc xác định theo dải băng cuốn này
mang tính chủ quan của người phân tích dự báo khi quan sát ảnh chụp vệ tinh. Phương
pháp AODT đưa ra một hệ thống tự động hóa dựa trên phân tích dải băng cuốn của
nhiều người dùng khác nhau. Ngoài phương pháp dải băng cuốn, các phương pháp
khác cũng được tích hợp trong phương pháp AODT, và còn được sử dụng cho đến
bây giờ. Bước cải tiến đáng kể của phương pháp AODT đó chính là đưa ra các định
lượng cho hai chỉ số Tnumber và CI. Trong đó các giá trị Tnumber thay đổi cho biết xu
hướng mạnh lên hay yếu đi của bão, các giá trị CI được sử dụng để xác định cường
độ hiện tại.

18


Một ưu điểm nữa của AODT đó chính là loại bỏ bước thủ công xác định tâm
bão bằng việc phân tích vị trí tâm bão tự động thông qua các phương pháp xử lý và
phân tích ảnh, kỹ thuật định vị tâm xoắn (SC) sử dụng để hiệu chỉnh một tâm giả định
ban đầu (lấy từ dự báo hoặc cảnh báo của các trung tâm dự báo bão như JTWC của
Hải quân Mỹ hay RMSC của Nhật Bản), phương pháp Laplacian được áp dụng đối
với trường hợp bão có phát triển một cách hoàn thiện và phương pháp thích hợp vòng
(Wimmers và Velden, 2004) [19]. Ngoài ra phương pháp AODT còn có khả năng cập
nhật và sử dụng số liệu vệ tinh cực, kênh phổ sóng ngắn để tăng cường độ chính xác
đối với giá trị cường độ và xác định giai đoạn mà xoáy thuận nhiệt đới đang đạt đến.
Phương pháp Dvorak cải tiển (ADT) sau này được Olander và các cộng sự
[17] tại viện nghiên cứu vệ tinh khí tượng thuộc đại học Wisconsin Madison của Mỹ
(CIMSS) phát triển đã kế thừa các nghiên cứu, kỹ thuật mới của ODT và AODT đồng
thời quay trở lại thiết lập một số điều chỉnh mới trên cơ sở của phương pháp Dovorak
cổ điển. Đặc biệt, ADT được chạy hoàn toàn tự động và được áp dụng cho đến tận
ngày nay. Năm 2014, hệ thống mã nguồn ADT đã được Olander chia sẻ để áp dụng
trên khu vực Biển Đông. Một trong những điều chỉnh mới trong ADT đó chính là
việc hiệu chỉnh tâm bão bằng cách ước lượng cường độ khí áp mực biển (MSLP) dựa

trên sự thay đổi vị trí tâm bão theo quỹ đạo (Kossin và Velden, 2004) [13]. Kỹ thuật
mới trong ADT đó chính là xây dựng một sơ đồ mới cho việc xác định mẫu mây dạng
CDO và EYE sử dụng phương trình hồi quy. Những phương trình này có sử dụng
một số tham số cơ bản liên quan tới cường độ bão như khu vực có đối lưu thẳng đứng,
kích cỡ vùng mây và chênh lệch nhiệt độ giữa mắt bão và khu vực xung quanh. Khi
sử dụng phương trình hồi quy với những tính toán này, tiến hành so sánh với số liệu
thám sát máy bay khí tượng cho thấy kết quả tốt hơn khá nhiều. Kỹ thuật mới nhất
gần đây được phát triển trong ADT đó chính là việc cung cấp thông tin về bán kính
gió mạnh (RMW) trong trường hợp có mắt bão, bằng việc xử dụng thuật toán xác
định nhiệt độ đỉnh mây trên kênh ảnh hồng ngoại (IR) ở bốn phía cơn bão để tìm khu
vực nào đạt điều kiện về nhiệt độ đỉnh mây so với số liệu thống kê từ máy bay thám

19


sát khí tượng thì sẽ xác định được vùng RMW (Kossin và cộng sự, 2005) [14]. Hiện
nay kỹ thuật này đang được phát triển để áp dụng cho những mẫu mây không có mắt.
Tóm lại có thể thấy, các phương pháp về sau đều có sự bổ sung, khắc phục
những hạn chế của phương pháp trước. Đến phương pháp ADT thì kỹ thuật phân tích
bão đã ở tầm vượt trội và hoàn toàn tự động. Thực tế kiểm nghiệm đã cho thấy độ
chính xác của phương pháp ADT rất đáng tin cậy (Olander và Velden, 2007) [15].
1.2.2. Tại Việt Nam
Hiện nay, trong nghiệp vụ dự báo bão tại Việt Nam, việc phân tích vị trí và
cường độ bão được thực hiện dựa trên việc phân tích ảnh mây vệ tinh bằng phương
pháp Dvorak cổ điển và thông qua việc tổng hợp thông tin các nguồn phân tích và dự
báo của các trung tâm quốc tế trên thế giới. Vấn đề ứng dụng ảnh mây vệ tinh cũng
như phương pháp Dvorak cổ điển tại Việt Nam có quá trình tiến triển như sau:
Từ những năm 1980, mặc dù chưa có trạm thu ảnh vệ tinh phân giải cao như
hiện nay nhưng các bức ảnh đầu tiên từ thế hệ vệ tinh địa tĩnh đã được đưa vào sử
dụng trong nghiệp vụ phân tích bão và mưa lớn. Những nghiên cứu đầu tiên phải kể

đến các công trình của tác giả Trần Đình Bá năm 1983, 1985 [1, 2] trong việc ứng
dụng vào nghiệp vụ phân tích bão từ các phân tích ảnh vệ tinh. Tác giả cũng đã có
những nghiên cứu ban đầu về cấu trúc mây bão Biển Đông và kiểm chứng với 5 dạng
mây cơ bản tương tự như những kết quả nghiên cứu của Dvorak đã công bố năm 1984
[12]. Tác giả Trần Đình Bá cũng đưa ra trong nghiên cứu về đặc điểm mây bão trên
Biển Đông với các mẫu mây dạng tương tác với không khí lạnh. Bên cạnh đó, nhờ
những kết quả bước đầu xử lý số ảnh vệ tinh, tác giả Trần Đình Bá đã bước đầu
nghiên cứu mối quan hệ giữa nhiệt độ đỉnh mây trên ảnh hồng ngoại nhiệt với vùng
mưa lớn. Nghiên cứu đã chỉ ra mối liên hệ giữa vùng mưa lớn với vùng có nhiệt độ
đỉnh mây nhỏ hơn -25 độ C.
Từ năm 1997, trạm thu ảnh vệ tinh GMS-5 phân giải cao được lắp đặt tại Trung
tâm Khí tượng Thủy văn quốc gia đã mở ra một bước ngoặt lớn trong sử dụng ảnh vệ
tinh tại Trung tâm Dự báo khí tượng thủy văn Trung ương. Ngay sau thời gian đó các
phần mềm phân tích ảnh mây đã được đưa vào ứng dụng trong phân tích ảnh. Một

20


trong những ứng dụng cần thiết của phần mềm phân tích ảnh đó là hỗ trợ cho các tính
toán xác định tâm, cường độ xoáy thuận nhiệt đới. Trong vài năm tiếp theo, việc xác
định tâm và cường độ được thực hiện một cách định tính dựa trên các mẫu mây bão,
ATNĐ (gọi chung là XTNĐ).
Tới năm 2006, nghiên cứu “Ứng dụng thông tin vệ tinh xác định vị trí tâm bão,
cường độ bão phục vụ dự báo bão, dự báo mưa” do Nguyễn Văn Thắng và cộng sự
(2009) [6] thực hiện. Trong đó, mục tiêu đầu tiên của dự án hướng tới việc đưa vào
ứng dụng kỹ thuật Dvorak vào nghiệp vụ xác định tâm và cường độ của xoáy thuận
nhiệt đới (XTNĐ) bằng ảnh mây vệ tinh. Quá trình nghiên cứu đã áp dụng thử nghiệp
phương pháp cho các cơn bão hoạt động trên biển Đông từ năm 1997 - 2006 và cho
kết quả khả quan. Năm 2008 tới 2010 là quá trình vận hành thử nghiệm và hoàn thiện
quy trình xác định tâm và cường độ XTNĐ tại Trung tâm Dự báo khí tượng thủy văn

Trung ương. Hiện tại, quy trình này vẫn đang được sử dụng nghiệp vụ dự báo bão,
ATNĐ.
Cho tới nay, các ứng dụng kỹ thuật Dvorak (DT) vẫn được coi là duy nhất
trong phân tích XTNĐ bằng ảnh mây vệ tinh ở Việt Nam cũng như trên thế giới. Quá
trình thực hiện nhiệm vụ tại Trung tâm Dự báo khí tượng thủy văn Trung ương còn
gặp nhiều khó khăn, trước tiên phải kể đến việc nhận định và tính toán cường độ trong
giai đoạn ban đầu của XTNĐ hết sức khó khăn, bởi mẫu mây không rõ ràng dẫn tới
sai số cao khi phân tích. Đặc biệt là những trường hợp một ATNĐ bắt đầu hình thành
ngay ngoài khơi Trung Bộ hoặc ngay trên vịnh Bắc Bộ. Khó khăn thứ hai là những
mẫu mây XTNĐ có dạng tương tác đặc biệt với các hệ thống thời tiết khác như rãnh
gió tây trên cao, gió mùa đông bắc. Các mẫu mây này khi xuất hiện người phân tích
sẽ gặp khó khăn trong việc tính toán đo đạc các chỉ số dựa trên mẫu mây tiêu chuẩn
của kỹ thuật Dvorak. Khó khăn thứ ba là việc quy đổi giá trị Tnumber tính toán từ kỹ
thuật Dvorak dựa trên mẫu mây XTNĐ ra giá trị áp suất nhỏ nhất (Pmin) và tốc độ
gió cực đại (Vmax) chưa thực sự phù hợp với các XTNĐ hoạt động trên biển Đông.
Trong một số trường hợp, kết quả tính toán quy đổi từ kỹ thuật Dvorak đã cho kết
quả XTNĐ mạnh hơn thực tế dựa trên số liệu bão chuẩn (best track).

21


Vấn đề cuối cùng trong nghiệp vụ ứng dụng ảnh vệ tinh đối với phân tích
XTNĐ, kỹ thuật được thực hiện bởi quá nhiều thao tác thủ công của dự báo viên khi
sử dụng phần mềm phân tích ảnh. Các đo đạc và phân tích bị ảnh hưởng bởi kỹ năng
phân tích của dự báo viên và tốn nhiều thời gian. Trong các trường hợp ATNĐ gần
bờ và bão khẩn cấp các phân tích được thực hiện mỗi giờ một lần liên tục trong 24
giờ/ngày thì các tính toán thủ công gặp nhiều khó khăn. Chính vì vậy, ngoài việc khắc
phục những khó khăn nói trên, yêu cầu cấp bách hiện nay là đưa được vào sử dụng
các chương trình tính toán phân tích tự động để rút ngắn thời gian tính toán và kết
quả tính toán được khách quan và tin cậy hơn.

22


CHƯƠNG II: PHƯƠNG PHÁP ADT VÀ SỐ LIỆU THỬ NGHIỆM
2.1. Phương pháp ADT
2.1.1. Những cải tiến của phương pháp ADT
Phương pháp ADT (và các phương pháp trước đó ODT và AODT) đã cố gắng
làm giảm bớt những hạn chế được tìm ra trong phương pháp Dvorak và các thuật toán
khách quan trước đó dựa trên cơ sở các phương pháp được phác họa bởi Dvorak.
Phương pháp ADT hiện tại sử dụng sơ đồ xác định tâm bão khách quan và logic xác
định mẫu hình mây để loại bỏ tính chủ quan trong quá trình xử lý việc ước tính cường
độ. Nó có thể được áp dụng cho tất cả các giai đoạn của vòng đời XTNĐ. ADT là
một công cụ mạnh để xác định cường độ bão nhưng dễ sử dụng, ước tính độ chính
xác ngang bằng với các ước tính của các nhà dự báo có kinh nghiệm sử dụng kỹ thuật
Dvorak cổ điển.
Mục tiêu ban đầu của việc tạo ra thuật toán Dvorak khách quan là bắt chước
phương pháp gốc (DT) nhiều nhất có thể. Tuy nhiên, với sự phát triển gần đây, nhiều
phương pháp, quy tắc và các điều chỉnh dựa trên các thống kê khác nhau đã được
thực hiện với nhiều khác biệt so với các phương pháp DT cơ bản. Hiện nay phiên bản
mới nhất của thuật toán này là phương pháp Dvorak cải tiến. Thuật ngữ cải tiến trong
trường hợp này bao gồm việc tự động hóa phương pháp DT thành một phương pháp
hoàn toàn khách quan. Những bổ sung và sửa đổi của ADT so với phương pháp ODT
được đưa ra bởi Velden và các cộng sự (1998) [18] như sau:
- Mở rộng phạm vi phân tích các giai đoạn ATNĐ hay bão nhiệt đới trong một
vòng đời của XTNĐ.
- Thêm phân loại các dạng mẫu mây và mắt bão mới.
- Điều chỉnh sơ đồ xác định cường độ với dạng mắt và dạng CDO.
- Thay đổi bước 9 của DT (đánh giá cường độ CI).
- Thay đổi bước 8 của DT (đưa ra số Tnumber cuối cùng).

- Thực hiện những liên kết mới phụ thuộc vào từng tình huống và mẫu mây
khác nhau.

23


- Điều chỉnh sơ đồ xác định nhiệt độ khu vực xung quanh vùng mây (trung
bình vòng tròn lạnh nhất thay vì nhiệt độ điểm nóng nhất trên vòng tròn).
- Điều chỉnh sơ đồ xác định loại mây.
- Thực hiện các cải tiến về kỹ thuật xác định tâm bão tự động.
- Điều chỉnh sai số áp suất mực nước biển (MSLP) theo vĩ độ.
- Thêm sơ đồ xác định bán kính gió cực đại (RMW).
- Thêm bản đồ mới và tự động hóa dự báo.
- Lựa chọn tùy biến cho đầu ra.
Trong hầu hết các trường hợp, việc thực hiện một quy tắc mới hay việc điều
chỉnh một trong các quy tắc của kỹ thuật DT phải được thực hiện trước bởi quá trình
phân tích thống kê nghiêm ngặt. Bao gồm việc phân tích chi tiết ảnh hưởng của những
điều chỉnh được đưa ra đối với mỗi giai đoạn của bão (hình thành, trưởng thành hay
tan rã), các loại mẫu hình ADT đưa ra phải được đánh giá chi tiết thông qua một chu
trình của bão (từ vùng thấp cho đến giai đoạn bão mạnh).
Ngoài những thay đổi về mặt phương pháp, kỹ thuật ADT cũng cải tiến hơn
so với kỹ thuật DT gốc bằng cách đưa thêm những khái niệm mới. Như việc điều
chỉnh ước tính cường độ áp suất mực nước biển (MSLP) của XTNĐ dựa trên vĩ độ
của XTNĐ. Việc điều chỉnh này được thực hiện sau khi sai số phụ thuộc vĩ độ đã
được ghi chép lại trong các đánh giá theo phương pháp DT đối với áp suất mực nước
biển (MSLP) (Kossin và Velden, 2004) [13]. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng sai số này có
liên quan đến độ nghiêng của đỉnh tầng đối lưu và sự thay đổi trong cách đo nhiệt độ
đỉnh mây trên kênh hồng ngoại tương ứng so với vĩ độ. Sự điều chỉnh này chỉ được
áp dụng để ước tính cường độ trong một số trường hợp đặc biệt, ví dụ trường hợp
dạng mắt, dạng mây phủ tâm (CDO) và dạng tâm nhúng đĩa mây được tính toán sử

dụng thông tin nhiệt độ đỉnh mây từ kênh hồng ngoại kỹ thuật số. Việc hiệu chỉnh sai
số này góp phần trong việc làm giảm sai số ước tính áp suất mực nước biển (MSLP)
trong phương pháp ADT, đặc biệt trong suốt giai đoạn tan rã của bão (nhất là khi cơn
bão ở các vĩ độ cao).

24