Dự báo quỹ đạo bão ảnh hưởng đến việt nam hạn 5 ngày bằng phương pháp tổ hợp sử dụng kỹ thuật nuôi nhiễu luận văn ths khí tượng học 62 44 02 22
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (11.3 MB, 179 trang )
a
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
Nh107
---------------------------------
CÔNG THANH
DỰ BÁO QUỸ ĐẠO BÃO ẢNH
HƯỞNG ĐẾN VIỆT NAM HẠN 5
NGÀY BẰNG PHƯƠNG PHÁP
TỔ HỢP SỬ DỤNG KỸ THUẬT
NUÔI NHIỄU
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHÍ TƯỢNG VÀ
KHÍ HẬU HỌC
Hà Nội - 2014
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
nhiệt đới 3 chiều cho mục đích dự báo quĩ đạo BÃO ở Việt Nam.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------------------
CÔNG THANH
DỰ BÁO QUỸ ĐẠO BÃO ẢNH HƯỞNG ĐẾN
VIỆT NAM HẠN 5 NGÀY BẰNG PHƯƠNG
PHÁP TỔ HỢP SỬ DỤNG KỸ THUẬT NUÔI
NHIỄU
Chuyên ngành: Khí tượng và Khí hậu học
Mã số:
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHÍ TƯỢNG VÀ KHÍ HẬU HỌC
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
GS.TS. Trần Tân Tiến
Hà Nội - 2014
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu,
kết quả nêu trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong
bất cứ công trình nào khác.
Tác giả
Công Thanh
LỜI CẢM ƠN
Trước hết, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới GS. TS. Trần Tân Tiến, là
người đã tận tình chỉ bảo và hướng dẫn tôi hoàn thành luận án này.
Tôi xin cảm ơn các Thầy cô và các cán bộ trong khoa Khí tượng - Thủy văn
-
Hải dương học đã cung cấp cho tôi những kiến thức chuyên môn quý báu,
giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi về cơ sở vật chất trong suốt thời gian tôi
học tập và thực hành ở Khoa.
Tôi cũng xin cảm ơn Phòng sau đại học, Trường Đại học Khoa học Tự
nhiên đã tạo điều kiện cho tôi có thời gian hoàn thành luận văn.
Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình, người thân và
bạn bè, những người đã luôn ở bên cạnh cổ vũ, động viên và tạo mọi điều
kiện tốt nhất cho tôi trong suốt thời gian học tập tại trường.
Công Thanh
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU..........................................................................................................
Tính cấp thiết của đề tài ...............................................................................................
Mục đích của luận án ...................................................................................................
Những đóng góp mới của luận án ................................................................................
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn ......................................................................................
Tóm tắt cấu trúc luận án ...............................................................................................
CHƯƠNG 1: Tổng quan về dự báo tổ hợp và dự báo tổ hợp quỹ đạo bão ............
1.1 Cơ sở lý thuyết dự báo tổ hợp ................................................................................
1.2 Các cách tạo nhiễu cho trường ban đầu bằng phương pháp BV ............................
1.2.1Phương pháp nuôi nhiễu ẩn (m
1.2.2Phương pháp nuôi nhiễu tại Nh
1.2.3Phương pháp nuôi nhiễu kết hợ
1.2.4Kỹ thuật chuyển vị tổ hợp (ET
1.3 Các nghiên cứu và ứng dụng về nhiễu biên ngang (LBC) của hệ thống EPS ........
1.4 Các nghiên cứu và ứng dụng về đa cơ chế vật lý và động lực của mô hình để xây
dựng EPS ..............................................................................................................
1.5 Hoạt động của bão ở khu vực Tây Bắc Thái Bình Dương và nghiên cứu dự báo bão
bằng phương pháp tổ hợp .....................................................................................
1.5.1Đặc điểm hoạt động bão tại khu vực Tây Bắc Thái Bìn
1.5.2Dự báo bão của các nước cho khu vực Tây Bắc Thái Bì
1.5.3Tình hình nghiên cứu dự báo bão ở trong nước .............
CHƯƠNG 2: Phương pháp nuôi nhiễu khi có bão và lựa chọn các tham số cho mô
hình RAMS để dự báo tổ hợp quỹ đạo bão ở Việt Nam. .................
2.1 Nhiễu môi trường và nhiễu xoáy ............................................................................
2.2 Đề xuất phương án nuôi nhiễu môi trường và nhiễu xoáy khi có bão cho khu vực
Việt Nam ...............................................................................................................
2.2.1Tạo nhân ban đầu ...........................................................
2.2.2Phương pháp cài xoáy giả cho trường GFS ...................
2.2.3Phương án nuôi nhiễu khi có bão ...................................
2.2.4Chuẩn hóa nhiễu môi trường và nhiễu xoáy ..................
2.2.4.1 Chuẩn hóa nhiễu môi trường .............................................................
2.2.4.2 Chuẩn hóa nhiễu xoáy .......................................................................
2.2.5Trực giao nhiễu môi trường và nhiễu xoáy ....................
2.2.5.1 Trực giao nhiễu môi trường ..............................................................
2.2.5.2 Trực giao nhiễu xoáy ........................................................................
1
2.3
Nhiễu trên biên ...........................................................................................
2.4
Quy trình nuôi nhiễu. ................................................................................
2.5 Lựa chọn tham số cho mô hình RAMS để dự báo bão ở Việt Nam .......................
2.5.1
Cấu hình miền tính ...........................................
2.5.2 Giới thiệu sơ lược về mô hình RAMS. .............................................................
2.5.2.1 Các phương trình cơ bản của RAMS .....................................
2.5.2.2 Cấu trúc lưới ............................................................................
2.5.2.3 Các điều kiện biên .................................................................
2.5.2.4 Sơ đồ đối lưu .........................................................................
2.6
2.6.1
2.6.2
2.7
2.7.1
Số liệu sử dụng và phương pháp tìm tâm bão. ...........................................
Số liệu ..............................................................
Phương pháp dò tìm tâm bão ...........................
Các phương pháp tổ hợp kết quả dự báo ....................................................
Dự báo tất định từ các thành phần dự báo tổ hợ
2.7.1.1 Trung bình đơn giản ...............................................................
2.7.1.2 Dự báo siêu tổ hợp .................................................................
2.7.2
2.8
2.8.1
2.8.2
2.8.3
2.8.4
Dự báo xác suất từ các thành phần dự báo tổ hợ
Đánh giá dự báo tổ hợp ..............................................................................
Tính sai số khoảng cách ....................................
Tính sai số ngang .............................................
Tính sai số dọc .................................................
Độ lệch chuẩn ...................................................
CHƯƠNG 3: Dự báo tổ hợp quỹ đạo bão ở Việt Nam dựa trên phương pháp nuôi
nhiễu phát triển..................................................................................................... 83
3.1 Khảo sát vai trò của các tham số trong mô hình RAMS và vai trò của nhiễu xoáy và
nhiễu môi trường để dự báo quỹ đạo bão hạn 5 ngày.................................................. 83
3.1.1 Lựa chọn sơ đồ đối lưu trong mô hình RAMS để dự báo quỹ đạo bão...............83
3.1.2 Cấu trúc nhân ban đầu..................................................................................................... 86
3.1.3 Ảnh hưởng của nhiễu môi trường tới quỹ đạo dự báo............................................. 90
3.1.3.1 Phân tích quá trình phát triển của nhiễu môi trường trong 24 giờ nuôi
nhiễu.......................................................................................................................................... 90
3.1.3.2. Ảnh hưởng của nhiễu môi trường tới quỹ đạo bão dự báo hạn 5 ngày 92
3.1.4 Ảnh hưởng của nhiễu xoáy tới quỹ đạo bão dự báo................................................ 93
3.1.4.1 Phân tích quá trình phát triển của nhiễu xoáy trong 24 giờ nuôi nhiễu . 93
3.1.4.2. Ảnh hưởng của nhiễu xoáy tới quỹ đạo của bão hạn 5 ngày..............96
2
3.1.5 Ảnh hưởng của nhiễu môi trường kết hợp với nhiễu xoáy tới dự báo quỹ đạo bão
97
3.1.5.1 Phân tích quá trình phát triển của nhiễu môi trường và nhiễu xoáy
trong 24 giờ nuôi nhiễu ..................................................................................
3.1.5.2. Ảnh hưởng của nhiễu môi trường kết hợp với nhiễu xoáy tới quỹ đạo
dự báo của bão hạn 5 ngày ............................................................................
3.1.6 Ảnh hưởng của nhiễu môi trường, nhiễu xoáy v
đạo bão ..............................................................
3.2 Dự báo tổ hợp quỹ đạo bão bằng phương pháp nuôi nhiễu phát triển .................
3.2.1Dự báo từ các thành phần tổ hợp .......................
3.2.2Dự báo tổ hợp bằng phương pháp trung bình đơ
3.2.3.1 Tuyển chọn nhân tố và bộ số liệu dùng để tuyển chọn. ..................
3.2.3.2 Phương trình dự báo siêu tổ hợp vị trí tâm bão ..............................
3.3 Thử nghiệm hệ thống dự báo tổ hợp cho một số cơn bão điển hình. ...................
3.3.1Bão đổi hướng ...................................................
3.3.2Bão đôi ...............................................................
3.3.3Hướng di chuyển phức tạp .................................
3.4 Dự báo quỹ đạo bão bằng phương pháp xác suất .................................................
3.5 Đề xuất quy trình dự báo bão hạn 5 ngày bằng hệ thống dự báo tổ hợp dựa trên
phương pháp nuôi nhiễu. ....................................................................................
KẾT LUẬN ........................................................................................................
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN
ĐẾN LUẬN ÁN ....................................................................................................
TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................
PHỤ LỤC........................................................................................................
3
DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1 Sơ đồ tổ hợp của các thành phần dự báo tổ hợp tiêu biểu: a) là các
thành phần có độ tán tổ hợp tốt; b) là các thành phần có độ tán không tốt);
+ T: là trạng thái thực của khí quyển; C: dự báo kiểm chứng; P , P là
cặp nhiễu tổ hợp; A: trung bình của cặp nhiễu tổ hợp (Kalnay, 2003)
........................................
Hình 1.2 Chu kỳ nuôi những dao động phát triển (Toth và Kalnay, 1993) ............
Hình 1.3 Chu kỳ tự nuôi những dao động phát triển (Toth và Kalnay, 1993) .......
Hình 1.4 Sơ đồ nuôi một cặp nhiễu (Toth và Kalnay, 1997)..................................
Hình 1.5 Phương pháp nuôi nhiễu tại KMA (Lee, 2006) .......................................
Hình 1.6
Phương pháp nuôi nhiễu
Hình 1.7
Chu kỳ nuôi nhiễu bằng p
báo có nhiễu P1, P2, P3 v
........................................
Hình 1.8
Sai số dự báo của TMEPS
Hình 1.9
Sơ đồ hệ thống dự báo tổ
2009) ..............................
Hình 1.10 Sai số dự báo của hệ thống dự báo tổ hợp NMC, Trung Quốc (Chen và
nnk, 2009) ......................................................................................... 46
Hình 1.11 Sơ đồ hệ thống dự báo tổ hợp bão của Viện nghiên cứu Thượng Hải,
Trung Quốc. a) là chu kỳ nuôi nhiễu; b) là phương pháp nuôi nhiễu
(Huang và nn
Hình 1.12
Kỹ thuật đồng h
Hình 1.13
Sai số dự báo qu
(Yamaguchi,
Hình 1.14
Bản đồ dự báo x
ngày (b) của
Hình 1.15
Sai số dự báo qu
Tây Bắc Thá
2010, 2011 (
Hình 2.1 Cách tạo nhân ban đầu .............................................................................
Hình 2.2 Sơ đồ 1 cặp nhiễu tổ hợp dự báo được nuôi trong 24 giờ trước thời điểm
làm dự báo T00 .................................................................................
Hình 2.3 Sơ đồ nuôi nhiễu môi trường kết hợp với nhiễu xoáy trong 1 kỳ nuôi (từ
thời điểm trước 24 giờ tớ
Hình 2.4
Chu kỳ nuôi nhiễu .........
Hình 2.5
Miền dự báo quỹ đạo bão
Hình 2.6
Dự báo siêu tổ hợp (Kisn
Hình 2.7
Mô tả vòng tròn dự báo (
4
Hình 2.8 Sơ đồ mô tả cách tính sai số ...................................................................
Hình 3.1 Quỹ đạo cơn bão Washi ( .......................................
Hình 3.2 Quỹ đạo dự báo khi thay đổi 3 sơ đồ đối lưu ngày 13/12/2011+120h;
Tròn rỗng: Qũy đạo trung bình tổ hợp; Tam giác: Quỹ đạo thực; Sao:
KUO; chấm tròn đặc: KF
Hình 3.3 Sai số vị trí khi thay đổi 3 sơ đồ đối lưu ngày 13/12/2011+120h ...........
Hình 3.4
Biểu đồ sai số vị trí tâm b
Hình 3.5
Biểu đồ sai số dọc (a) và
RAMS ............................
Hình 3.6
Trường nhiễu tốc độ gió (
Hình 3.7
Trường nhiễu nhiệt (độ C
Hình 3.8 Trường nhiễu tốc độ gió (m/s) của nhân D3 cắt qua vĩ tuyến 6N lúc 12h
ngày 13/12/2011. ..............................................................................
Hình 3.9 Trường nhiễu nhiệt (độ C) của nhân D3 cắt qua vĩ tuyến 6N lúc 12h ngày
13/12/2011 ........................................................................................
Hình 3.10 Trường nhiễu nhiệt (độ C) và trường nhiễu tốc độ gió (m/s) tại mực 850hpa
được tạo từ phân bố chuẩn Gause với độ lớn của nhiễu trường gió là 3
0
m/s và nhiệt độ là 1 C. .......................................................................
Hình 3.11 Trường nhiễu nhiệt (độ C) và trường nhiễu gió (m/s) cắt qua vĩ tuyến 6N
được tạo từ p
m/s và nhiệt đ
Hình 3.12 Bản đồ ghép chồng các hạn trước thời điểm dự báo -24 và 00 giờ các
của trường đị
trường hợp n
Hình 3.13
Bản đồ ghép chồ
120 giờ (a,b,c
phần (f) trong
Hình 3.14
Bản đồ ghép chồ
của trường đị
trường hợp nu
Hình 3.15
Bản đồ trường tố
các trường G
tuyến 6N lúc
Hình 3.16
Bản đồ ghép chồ
của trường G
giả kết hợp v
14/12/2011 ..
5
Hình 3.17 Bản đồ ghép chồng 12 thành phần của các hạn dự báo 24, 48, 72, 96 và
120 giờ (a,b,c,d,e) tại mực H850 và quỹ đạo dự báo của các thành
phần (f) trong trường hợp nuôi nhiễu xoáy................................................ 97
Hình 3.18 Bản đồ ghép chồng các hạn trước thời điểm dự báo -24(a) và 00 giờ (b)
các của trường địa thế vị trung bình theo phương thẳng đứng trong
trường hợp nuôi nhiễu môi trường và nhiễu xoáy................................... 98
Hình 3.19 Bản đồ ghép chồng 12 thành phần của các hạn dự báo 24, 48, 72, 96 và
120 giờ (a,b,c,d,e) tại mực H850 và quỹ đạo dự báo của các thành
phần (f) trong trường hợp nuôi nhiễu môi trường và nhiễu xoáy.....99
Hình 3.20 Sai số khoảng cách trung bình tổ hợp của 12 thành phần dự báo quỹ đạo
bão ngày 12 ngày 14/12/2011 +120h của các trường hợp chỉ nuôi
nhiễu môi trường (chấm tam giác), chỉ nuôi nhiễu xoáy (nét liên
chấm vuông) và trường hợp nuôi kết hợp nhiễu xoáy và nhiễu môi
trường (chấm tròn)............................................................................................ 100
Hình 3.21 Sơ đồ trùm của 39 thành phần dự báo tổ hợp quỹ đạo bão Washi 12h
14/12/2011+120h (Quỹ đạo thực chấm tròn rỗng, Quỹ đạo trung bình
tổ hợp của 39 thành phân là chấm tròn đặc)............................................ 101
Hình 3.22 Sai số khoảng cách trung bình tổ hợp kết quả dự báo của 13 thành phần
(12 thành phần có chứa nhiễu và 1 kiểm chứng) kết hợp với: lựa
chọn sơ đồ đối lưu KUO (chấm tròn), lựa chọn sơ đồ đối lưu KF
(chấm vuông), lựa chọn sơ đồ đối lưu KFCT (chấm tam giác) và lựa
chọn cả 3 sơ đồ đối lưu (chấm gạch chéo) ngày 14/12/2011 +120 giờ.
102
Hình 3.23 Đồ thị sai số khoảng cách trung bình của các dự báo thành phần: a) là 39
thành phần; b) là 2 thành phần tốt và kém nhất..................................... 104
Hình 3.24 Sai số vị trí trung bình của các dự báo tổ hợp trung bình........................ 105
Hình 3.25 Đồ thị sai số khoảng trung bình của các thành phần dự báo tổ hợp trung
bình trước và sau hiệu chỉnh......................................................................... 106
Hình 3.26 Đồ thị sai số thành phần KUO-01và thành phần KUO+KF+KFCT....107
Hình 3.27 Đồ thị biểu diễn tốc độ suy giảm sai số khoảng cách khi tăng số thành
phần......................................................................................................................... 113
Hình 3.28 Sai số vị trí trung bình của dự báo siêu tổ hợp và trung bình tổ hợp 25
thành phần trên bộ số liệu năm 2012 và 2013........................................ 114
Hình 3.29 Sai số dọc trung bình của dự báo siêu tổ hợp và trung bình tổ hợp 25
thành phần trên bộ số liệu năm 2012 và 2013........................................ 114
Hình 3.30 Sai số ngang trung bình của dự báo siêu tổ hợp và trung bình tổ hợp 25
thành phần trên bộ số liệu năm 2012 và 2013........................................ 115
Hình 3.31 Dự báo 00UTC ngày 18/10/2010 (b) bằng phương pháp siêu tổ hợp
(chấm tròn đăc) , phương pháp trung bình tổ hợp (tam giác) và quỹ
đạo thực (chấm tròn rỗng) của cơn bão Megi; a) là quỹ đạo thực
(JMA)..................................................................................................................... 116
6
Hình 3.32 Dự báo quỹ đạo bão 12UTC ngày 27/10/2011 (c) bằng phương pháp
siêu tổ hợp (chấm tròn đăc) , phương pháp trung bình tổ hợp (tam
giác) và quỹ đạo thực (chấm tròn rỗng) của cơn bão nesat và nalgae;
a) là quỹ đạo thực của cơn bão NESAT; b) là quỹ đạo thực của cơn
bão Nalgae (JMA). .........................................................................
Hình 3.33 Dự báo quỹ đạo bão 12UTC ngày 30/09/2012 (b) bằng phương pháp siêu tổ
hợp (chấm trò
đạo thực (chấ
7/10/2012; a)
Hình 3.34
Biểu đồ quan hệ
trường hợp d
tổ hợp từ 6 đ
Hình 3.35
Sai số vị trí dự b
Hình 3.36
Dự báo quỹ đạo
29/11/2012 ..
Hình 3.37
Quy trình dự bá
Hình 4.1
Trường nhiễu gió (m/s) c
hpa .............................
Hình 4.2
Trường nhiễu nhiệt (độ C
hpa .............................
Hình 4.3
Trường nhiễu gió (m/s) c
tuyến 6N lúc 12h ngày
Hình 4.4 Trường nhiễu nhiệt (độ C) của nhân D1, D2, D3, D4, D5, D6 cắt qua vĩ
tuyến 6N lúc 12h ngày
Hình 4.5 Bản đồ ghép chồng các hạn trước thời điểm dự báo -24, -18, -12, -06 và
1 giờ các của trường địa thế vị (a-24, a-18, a-12, a-06, a-00), gió (b24, b-18, b-12, b-06, b-00), nhiệt (c-24, c-18, c-12, c-06, c-00) trung
bình theo phương thẳng đứng trong trường hợp nuôi nhiễu môi
trường.
142
Hình 4.6 Bản đồ ghép chồng các hạn trước thời điểm dự báo -24, -18, -12, -06 và
1 giờ các của trường địa thế vị (a-24, a-18, a-12, a-06, a-00), gió (b24, b-18, b-12, b-06, b-00), nhiệt (c-24, c-18, c-12, c-06, c-00) trung
bình theo phương thẳng đứng trong trường hợp nuôi nhiễu xoáy. . 143
Hình 4.7 Bản đồ trường gió (m/s) của trường GFS có cài xoáy giả (D0) và các
trường GFS có cài xoáy giả kết hợp với nhiễu D1, D2, D3, D4, D5,
D6 cắt qua vĩ tuyến 6N lúc 12h ngày 14/12/2011
144
Hình 4.8 Bản đồ ghép chồng các hạn trước thời điểm dự báo -24, -18, -12, -06 và
1 giờ các của trường địa thế vị (a-24, a-18, a-12, a-06, a-00), gió (b24, b-18, b-12, b-06, b-00), nhiệt (c-24, c-18, c-12, c-06, c-00) trung
bình theo phương thẳng đứng trong trường hợp nuôi nhiễu môi
trường và nhiễu xoáy.
146
7
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1 Hệ thống dự báo tổ hợp quy mô vừa (SREF) của NCEP (Du, 2011).......42
Bảng 1.2 Các giá trị trung bình số lượng bão theo từng thập kỉ trên khu vực Tây
Bắc Thái Bình Dương và Biển Đông (Đinh Văn Ưu, 2009)...............42
Bảng 1.3 Bão hoạt động trên Biển Đông thời kỳ 1959-2008 (Bộ tài nguyên môi
trường, 2012)......................................................................................................... 43
Bảng 1.4 Bão đổ bộ vào Việt Nam 1959-2008 (Bộ tài nguyên môi trường, 2012) 43
Bảng 1.5: Sai số dự báo của Viện nghiên cứu Thượng Hải, Trung Quốc (Chen và
nnk, 2009)............................................................................................................... 47
Bảng 2.1 Cấu hình dự báo bão 5 ngày ở Biển Đông......................................................... 67
Bảng 2.2 Các kí hiệu chính được sử dụng trong mô hình............................................... 68
Bảng 2.3 Tên các cơn bão thử nghiệm.................................................................................... 75
Bảng 3.1. Số trường hợp thử nghiệm ở các hạn dự báo................................................. 102
Bảng 3.2. Ký hiệu các thành phần theo các sơ đồ đối lưu trong mô hình RAMS và
trường ban đầu.................................................................................................... 103
Bảng 3.3 Bảng ký hiệu các phương án tổ hợp trung bình đơn giản.......................... 104
Bảng 3.4 Số lần xuất hiện của các thành phần trong 10 thành phần đầu của 40
phương trình dự báo kinh vĩ độ tâm bão................................................... 109
Bảng 3.5 Số lần xuất hiện của các thành phần trong 20 thành phần đầu của 40
phương trình dự báo kinh vĩ độ tâm bão................................................... 109
Bảng 3.6 Số lần xuất hiện của các thành phần trong 25 thành phần đầu của 40
phương trình dự báo kinh vĩ độ tâm bão................................................... 110
Bảng 3.7 Số lần xuất hiện của các thành phần trong 30 thành phần đầu của 40
phương trình dự báo kinh vĩ độ tâm bão................................................... 111
Bảng 3.8 Bảng sai số khoảng cách của dự báo siêu tổ hợp.......................................... 111
Bảng 3.9 Tốc độ trung bình suy giảm sai số khi tăng 1 thành phần dự báo ở các hạn
dự báo..................................................................................................................... 112
Bảng 3.10 Độ tin cậy của từng hạn dự báo......................................................................... 119
Bảng 3.11 Độ tin cậy của từng hạn dự báo của cơn bão Bopha.................................. 121
Bảng 4.1 Bảng sai số khoảng cách trung bình của các cơn bão trong 4 năm 2009,
2010, 2011 và 2012........................................................................................... 147
Bảng 4.2 Bảng sai số dọc trung bình của các cơn bão trong 4 năm 2009, 2010,
2011 và 2012....................................................................................................... 148
Bảng 4.3 Bảng sai số ngang trung bình của các cơn bão trong 4 năm 2009, 2010,
2011 và 2012....................................................................................................... 149
Bảng 4.4 Bảng sai số khoảng cách trung bình của các cơn bão trong 4 năm 2009,
2010, 2011 và 2012 bằng phương án tổ hợp........................................... 150
8
Bảng 4.5 Bảng sai số khoảng cách trung bình của các cơn bão trong 4 năm 2009,
2010, 2011 và 2012 bằng phương án tổ hợp sau khi hiệu chỉnh
151
Bảng 4.6 Bảng phương trình hồi quy hạn 24 giờ.............................................................. 152
Bảng 4.7 Bảng phương trình hồi quy hạn 48 giờ.............................................................. 153
Bảng 4.8 Bảng phương trình hồi quy hạn 72 giờ.............................................................. 154
Bảng 4.9 Bảng phương trình hồi quy hạn 96 giờ.............................................................. 155
Bảng 4.10 Bảng phương trình hồi quy hạn 120 giờ......................................................... 156
9
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT
Ký hiệu
viết tắt
BARO
BGM
BOG
BV
CDC
CMA
CNOP
CPTEC
EnKF
EOF
EPS
ET
ETA
ETKF
FNMOC
10
GFS
GRAPES_
TCM
HRM
IC
JMA
KF
KFCT
KMA
KUO
LAF
LAM
LBC
LEKF
MM5
11
MOGREPS
NCEP
NCMRWF
NOAA
PO
RAMS
REPS
RSM
SLAF
SREF
SV
TCLAP
TEPS
TLM
WBAR
WEPS
WRF
13
MỞ ĐẦU
Tính cấp thiết của đề tài
Bão và áp thấp nhiệt đới (gọi chung là xoáy thuận nhiệt đới, ký hiệu
XTNĐ) là hiện tượng thời tiết nguy hiểm, XTNĐ xuất hiện kèm theo mưa to
gió lớn thường mang lại những hiện tượng thiên tai như gây lũ lụt trên diện
rộng hay nước dâng trong vùng biển nơi XTNĐ đi qua. Theo tổ chức khí
tượng thế giới (www.wmo.int) “Việt Nam nằm ở khu vực của ổ bão ở Tây
Bắc Thái Bình Dương (30 cơn/năm, chiếm 38% số bão trên toàn cầu)”. Vì
vậy, hàng năm nước ta chịu thiệt hại nặng nề do bão gây ra cả về tài sản vật
chất và con người, cùng với đó, nhà nước đã phải bỏ ra nhiều tỷ đồng khắc
phục hậu quả do bão gây ra. Một trong những nỗ lực nhằm làm giảm chi phí
thiệt hại về tài sản và con người do bão là dự báo tương đối chính xác đường
đi của bão. Hiện nay các mô hình số dự báo thời tiết và dự báo bão đã được
đưa vào ứng dụng nghiệp vụ và nghiên cứu ở Việt Nam. Tuy nhiên, chất
lượng dự báo bão của các mô hình này nhiều lúc chưa đáp ứng được yêu cầu
thực tế đặt ra do sai số dự báo quĩ đạo còn lớn, hạn dự báo ngắn.
Về hạn dự báo, từ trước đến nay chưa có công trình nào ở Việt Nam đặt ra
dự báo quỹ đạo bão đến 5 ngày trong khi Nhật Bản, Hoa Kỳ, Trung Quốc ...
đã dự báo nghiệp vụ đến 5 ngày. Sai số vị trí quỹ đạo bão trong các trường
phân tích và dự báo toàn cầu rất lớn. Để nâng cao độ chính xác của các mô
hình số trong dự báo bão nhất thiết phải cải thiện trường ban đầu. Giải quyết
bài toán trường ban đầu đối với bão bằng phương pháp cài xoáy giả ba chiều,
những nghiên cứu trước đây cho thấy đây là một trong những cách tiếp cận có
hiệu quả. Tuy nhiên xoáy ba chiều chỉ có thể cải thiện được vị trí ban đầu của
bão chứ chưa phản ánh được chính xác được cấu trúc bất đối xứng của bão
14
trong thực tế. Vì vậy, bài toán nuôi nhiễu cho khu vực có bão (nhiễu xoáy) sẽ
giúp mô tả cấu trúc bão tốt hơn. Ngoài ra, để cải tiến trường ban đầu, trong
luận án này còn tính tới nhiễu ở khu vực bên ngoài bão (nhiễu môi trường).
Bản chất của việc tìm nhiễu này là do số liệu khí tượng luôn chứa sai số nên
không thể tìm được trường khí tượng chính xác. Chúng ta chỉ có thể xác định
được các trường này bằng phương pháp phân tích khách quan với một sai số
nhất định, các sai số này chính là trường nhiễu mà ta cần tìm. Khi xác định
được trường nhiễu bằng phương pháp tìm độ bất định như nuôi nhiễu, véc tơ
kỳ dị, EnKF ..., các trường nhiễu này sẽ được cộng vào trường phân tích để
tạo ra trường phân tích mới chính xác hơn.
Bên cạnh cải tiến trường ban đầu, để tăng thêm độ chính xác dự báo cần thay
đổi các sơ đồ đối lưu khác nhau trong mô hình khu vực RAMS để tạo ra hệ
thống dự báo tổ hợp khu vực nhằm mục đích dự báo bão được đặt ra trong
luận án này là phù hợp và khả thi với điều kiện Việt Nam.
Mục đích của luận án
Luận án nhằm mục đích sau:
-
Cải tiến và áp dụng thành công kỹ thuật nuôi nhiễu phát triển trên
mô hình RAMS khi có bão trên khu vực Tây Bắc Thái Bình
Dương.
-
Xây dựng được quy trình dự báo tổ hợp quỹ đạo bão ảnh hưởng
đến Việt Nam hạn 5 ngày bằng phương pháp tổ hợp dựa trên
phương pháp nuôi nhiễu phát triển.
Những đóng góp mới của luận án
-
Áp dụng và cải tiến phương pháp nuôi nhiễu tạo trường ban đầu
khi có bão và thử nghiệm thành công ở Việt Nam.
-
Xây dựng được phương pháp dự báo tổ hợp quỹ đạo bão hạn 5
ngày ảnh hưởng tới Việt Nam và đề xuất được qui trình dự báo.
15
Ý
nghĩa khoa học và thực tiễn
Ý
-
nghĩa khoa học
Đã chỉ ra được phương pháp nuôi nhiễu phát triển cải tiến có thể áp
dụng trong trường hợp có bão trên khu vực nghiên cứu.
-
Đã chứng minh được qui trình dự báo qũy đạo bão hạn 5 ngày bằng
phương pháp nuôi nhiễu phát triển là phù hợp với điều kiện Việt
Nam.
Ý
-
nghĩa thực tiễn
Dự báo tổ hợp quĩ đạo bão với hạn 5 ngày bằng phương pháp nuôi
nhiễu góp phần nâng cao chất lượng dự báo, kéo dài thời hạn dự
báo, khách quan hóa vấn đề dự báo quĩ đạo bão.
-
Sản phẩm dự báo quĩ đạo bão với thời hạn trước 5 ngày đáp ứng
nhu cầu cấp bách của xã hội trong việc phòng chống kịp thời, hạn
chế thiệt hại về người và của cải đặc biệt là đối với các hoạt động
kinh tế - xã hội.
Tóm tắt cấu trúc luận án
Ngoài các mục mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo, phụ lục, v.v... nội
dung chính của luận án bao gồm:
CHƯƠNG 1:
TỔNG QUAN VỀ DỰ BÁO TỔ HỢP VÀ DỰ BÁO TỔ HỢP QUỸ ĐẠO BÃO.
Chương này giới thiệu cơ sở lý thuyết về dự báo tổ hợp, đặc điểm bão hoạt
động trên khu vực Tây Bắc Thái Bình Dương và Việt Nam. Ngoài ra trong
phần này còn giới thiệu chi tiết các phương pháp nuôi nhiễu để tạo trường ban
đầu và nhiễu biên. Cuối chương trình bày các công trình nghiên cứu cải tiến
trường ban đầu bằng phương pháp cài xoáy, dự báo tổ hợp bão ở trong nước
và quốc tế.
16
CHƯƠNG 2:
PHƯƠNG PHÁP NUÔI NHIỄU KHI CÓ BÃO VÀ LỰA CHỌN CÁC
THAM SỐ CHO MÔ HÌNH RAMS ĐỂ DỰ BÁO TỔ HỢP QUỸ ĐẠO BÃO
Ở VIỆT NAM.
Chương này trình bày phương án nuôi nhiễu môi trường và nhiễu xoáy cho
trường ban đầu để dự báo bão hạn 5 ngày. Bên cạnh đó, nêu các lý do và lựa
chọn miền tính, lưới tính, mô hình, các thông số trong mô hình, phương pháp
cài xoáy giả, các phương pháp tổ hợp, đánh giá tổ hợp cũng được đề cập.
CHƯƠNG 3:
DỰ BÁO TỔ HỢP QUỸ ĐẠO BÃO Ở VIỆT NAM DỰA TRÊN PHƯƠNG
PHÁP NUÔI NHIỄU PHÁT TRIỂN.
Trong chương 3 trình bày các khảo sát ảnh hưởng của nhiễu xoáy, nhiễu môi
trường và kết hợp nhiễu xoáy và nhiễu môi trường đến dự báo quỹ đạo của
cơn bão Washi hạn dự báo 5 ngày bằng phương pháp nuôi nhiễu được đề xuất
trong chương 2. Áp dụng phương pháp này để dự báo thử nghiệm cho 199
trường hợp trong 5 năm từ 2009 đến 2013. Kết quả dự báo được sử dụng để
xây dựng phương án tổ hợp trung bình đơn giản và siêu tổ hợp của 25 dự báo
thành phần. Đã đánh giá sai số dọc, ngang, khoảng cách của dự báo tổ hợp.
Bên cạnh đó còn đưa ra phương án dự báo xác suất quỹ đạo bão. Cuối chương
đề xuất quy trình dự báo bão bằng hệ thống dự báo tổ hợp dựa trên phương
pháp nuôi nhiễu.
17
