(Luận án tiến sĩ) nghiên cứu tác động của tham số hóa đối lưu đối với dự báo mưa bằng mô hình HRM ở việt nam

DAI HOC QUOC GIA H A N Q I
TRl/OfNG DAI HQC KHOA HOC TlT NHIEN
rkicie

Vu Thanh Hang

NGHIEN CLTU TAG DONG CUA THAM SO
HOA DOI LUtJ DOI VOI DlT BAO Ml/A
BANG MO HINH HRM 6 VIET NAM

Chuyen nganh: Khf tugng hoc
Ma so: 62.44.87.01
LUAN A N TIEN SI N G A N H

KHI T U O N G

NGI/CJI HirCJNG D A N KHOA HOC
PGS. TSKH Kieu Thi Xin

DAI HOC QUOC GlA HA NOI
TRUNG TAM THONG TIN THIJ VIEN

V-U/
Ha Noi - 2008

%^ I


LCfl CAM DO AN

Toi xin cam doan day la cong trinh nghien cun ciia rieng toi.

Cac so lieu, ket qua neu trong luan an la trung thirc va chua timg dugc ai cong bo
trong bat ky cong trinh nao khac.

Tac gia

Vu Thanh Hang


LCn C A M OfN

Toi xin tran trong bay to loi cam cm sau sic toi PGS. TSKH Kieu Thi Xin,
Truong Dai hoc Khoa hoc Tu nhien, DHQGHN, nguoi huong din khoa hoc dong
thoi la chu nhiem Dh tai Khoa hoc DTDL 2002/02 da giup do toi rit n h i k ca v^
mat khoa hoc ciing nhu tao di8u kien thuan Icri ve ca so vat chat, hop tac quoc te
trong thai gian toi thirc hien luan an.
Toi cung xin bay to lai cam an sau sac toi Khoa Khi tugng Thuy van va Hai
duong hoc, noi toi hoc tap, giang day va nghien curu, da tao dieu kien ve thai gian
Cling nhu to chuc cac buoi sinh boat khoa hoc de giup da toi hoan thien luan an.
Toi xin bay to long biet an chan thanh tai cac nha khoa hoc cua Khoa Khi
tugng Thuy vSn va Hai duang hoc cung nhu cac nha khoa hoc thuoc Trung tarn Dir
bao Khi tugng Thuy vSn Trung uang, Vien Khoa hoc Khi tugng Thuy van & Moi
truang, Trung tarn Tu lieu Khi tugng Thiiy vSn, Trung tarn Khoa hoc Cong nghe
Khi tugng Thiiy van & Moi truang ... va dac biet la cac nha khoa hoc nuac ngoai
cua Tong cue Thai tiet CHLB Due va Dai hoc Tong hgp Munich da c6 nhung y
kien dong gop, chi dan tan tinh de toi hoan thanh nghien cuu cua minh.
Toi xin bay to lai cam an tai bg phan dao tao Sau dai hoc cua Truang Dai
hoc Khoa hoc Tu nhien, Dai hoc Quoc gia Ha Noi da to chuc mgi boat dong lien
quan den viec hgc tap va nghien cuu cua toi mgt each tan tinh, chu dao.
Trong suot thai gian thuc hien luan an, toi luon nhan dugc su dong vien giup
da chan thanh ciia cac dong nghiep, cac ban be than thilt. Toi luon ghi nha va bi^t

an su dong vien, giup da quy bau do.
Cuoi cung, toi xin bay to long biet an sau sac tai b6 me, nhiing nguai than
yeu trong gia dinh toi, dac biet la chong va con toi la nhung ngudn dong vien tinh
than quy gia de toi hoan thanh luan an.


MUC LVC
Trang
Trangphu bia

1

Lai cam doan

2

Lai cam an

3

Muc luc

4

Danh muc cac ky hieu va chij viet tat

6

Danh muc cac bang

8

Danh muc cac hinh ve va do thj

10

MC)DAU

14

CHLTONG 1.

VAN DE THAM SO HOA DOI LUU TRONG MO

18

HINH VA DU BAO Ml/A BANG MO HINH SO ...
1.1

Tong quan ve van de tham so hoa doi luu trong mo

16

hinh du bao so
1.2

Ve cac so do tham so hoa doi luu ap dung trong mo

30

hinh HRM
1.3

Ve du bao mua bang mo hinh du bao so tren the gioi

54

va a Viet Nam
CHU'0NG2.

M6

HINH D U BAO

P H A N GIAI C A O

THOI TIET KHU VI/C

64

HRM vA MOT SO PHlTONG

PHAP DANH GIA DU" BAO MI/A CUA MO
HINH
2.1

Mo hinh du bao thoi ti^t khu virc phan giai cao

62

2.2

Ve danh gia du bao mua mo hinh va xu ly so lieu

76

mua
2.3

Mot so diem so thuang su dung de danh gia du bao

79

mua trong nghiep vu
2.4

Phuang phap danh gia du bao mua trong nghien cuu

81


- tham dinh CRA
2.5

Kilm nghiem do on dinh thong ke ciia ket qua danh

85

gia - phuang phap bootstrap
CHLTONG 3.

KET QUA DI/ BAO Ml/A CUA MO HINH HRM

91

VCJI CAC SO DO THAM SO HOA DOI LUtJ VA
DANH GIA
3.1

K8t qua du bao mua ciia mot so truang hgp dien

91

hinh
3.2

Ket qua danh gia thong ke tren cac dgt mua Ion tir

102

nam 2003 den nam 2005
t

3.3

r

Ket qua danh gia thong ke cho cac thang tu nam

112

2003 den nam 2005
3.4

Ket qua danh gia su dung phuang phap CRA (tham

127

dinh CRA)
1

3.5

t

f

f

Kiem nghiem do on dinh thong ke ciia cac ket qua

134

danh gia bang su dung phuang phap bootstrap
KET LUAN vA KIEN NGHI

137

DANH MVC CONG TRINH KHOA HOC CUA T A C G I A LIEN

140

QUAN DEN LUAN A N
TAI L I $ U T H A M K H A O

141


DANH MVC CAC KY HIEU VA CHlT VIET TAT

ATND

Ap thSp nhiet dai

BMJ

so do Betts-Miller-Janjic

CAPE

The nang doi luu kha nang
Convective Available Potential Energy

CS

Cong sir
Ban dau hoa Igc so

DPI

Digital Filter Initialization
Tong cue Thai tilt CHLB Due

DWD

Deutscher WetterDienst

ECMWF

Trung tam Du bao thai tiet han vua Chau Au
European Center for Medium-range Weather Forecast

EF

Du bao to hgp
Ensemble Forecast

ET

so do Tiedtke cai tien

GATE

Thuc nghiem nhiet dai toan cau Dai Tay Duong
Global Atlantic Tropical Experiments

GME

Mo hinh toan cau ciia CHLB Due
Global Model for Europe

HRM

M6 hinh du bao thai tiet khu vuc phan giai cao
High resolution Regional Model

HS

so do Heise

HSTQ

He so tuang quan

INMI

Ban dau hoa mode chuan an phi tuyen
Implicit Nonlinear Mode Initialization

ITCZ

Dai hoi tu nhiet dai
Inter-Tropical Convergence Zone

KKL

Khong khi lanh

KHCN

Khoa hoc Cong nghe


KHTN

Khoa hgc Tu nhien

LFS

Muc giang tu do
Level of Free Sinking

MAE

Sai so tuyet d6i trung binh
Mean Absolute Error

ME

Sai so trung binh
Mean Error

MSE

Sai so binh phuang trung binh
Mean Square Error

NCEP

Trung tam nghien cuu du bao moi truang My

National Center for Environmental Prediction

QPF

Du bao mua dinh lugng
Quantitative Precipitation Forecast

RMSE

Sai so binh phuang trung binh quan phuang
Root Mean Square Error

RUBC

Dieu kien bien tren buc xa
Radiative Upper Boundary Condition

SW

Gio miia tay nam
South-West monsoon

TK

sa do Tiedtke

TSHDL

Tham so hoa doi luu

TTDBKTTVTW

Trung tam Du bao Khi tugng Thiiy van Trung uang

WMO

To chuc Khi tugng The giai
World Meteorological Organization

XTND

Xoay thuan nhiet dai


DANH MUC CAC BANG
Trang
Bang 1.1

Mo ta cac each tiep can TSHDL trong cac mo hinh qui

20

mo vua (Molinari va Dudek, 1992)
Bang 3.1

Sai so ME, MAE, RMSE (mm/ngay) ciia dgt mua 25-

93

27/8/2003

»

Bang 3.2

f

1

Tong lugng mua do 24h (mm/ngay) tai mot so tram dien

94

hinh va lugng mua du bao tuang ung bang cac so do
TSHDL cua dgt mua 25-27/08/2003
r

Bang 3.3

Sai so ME, MAE, RMSE (mm/ngay) ciia dgt mua 24-

96

25/9/2003
Bang 3.4

Tong lugng mua do 24h (mm/ngay) tai mot so tram dien

97

hinh va lugng mua du bao tuang ung bang cac sa do

TSHDL, dgt mua 24-25/09/2003
Bang 3.5

Bang tong hgp cac hinh the gay mua Ian tu nam 2003

103

den nam 2005
Bang 3.6

Diem so ME, MAE, va RMSE (mm/ngay) ciia H14-31

109

vai bon sa do TSHDL trong cac hinh the gay mua Ian
Bang 3.7

Diem so ME, MAE, RMSE (mm/ngay) ciia H14-31 vai

125

bon so do TSHDL tuang ung vai cac khu vuc va toan
Viet Nam
Bang 3.8

Diem so trung binh ciia tham dinh CRA d6i vai mua Ian

130

khu vuc Dong B^c ciia ba thang 6, 7, 8 nam 2004 vai

bon so do TSHDL. Gia tri trong Bang la gia trj trung
binh theo so luong CRA (trong ngoac don ciia cot thu
hai)
Bang 3.9

Diem s6 trung binh cua th4m dinh CRA d6i voi mua Ion
khu vuc Dong BSc ciia cac thang tu nam 2003 din nam
2005 voi ba so do TSHDL. Gia tri trong Bang la gia tri

8

132


trung binh theo so lugng CRA (trong ngoac dan ciia cot
thu hai)
B ^ g 3.10

Trung binh ciia sai so phan tram tu tham djnh CRA va
dg bien dong ciia du bao tu mo hinh LAPS cho bon
vung mua ciia Uc (Ebert, 2000)

134


DANH MVC CAC HINH VE VA DO THI
Trang
Hinh 1.1

Cac dang ham dugc dh xuSt de TSHDL trong cac mo

22

hinh qui mo vua khu vuc la mot ham ciia khoang each
luai. Qui mo duai 10km c6 dang loga va tren 10km c6
dang tuyen tinh. DSu "?" cho thay su thi^u hut nghiem
mot each ro rang va cac dau "..." bieu dien khu vuc
chuyen tiep giua cac each tiep can. Gia thiet rang mo
hinh bao phii mot dien tich dii Ian de each tiep can phai
mo phong dugc cac hieu ung doi luu tren mot khoang
cac che do nhi^t dgng lire va on dinh quan tinh
(Molinari va Dudek, 1992)
Hinh 1.2

Mo hinh may doi luu nong (Tiedtke, 1989)

35

Hinh 1.3

Mo hinh may doi luu sau (Tiedtke, 1989)

35

Hinh 2.1

Mien du bao Ian (L) va do cao dja hinh (m) bao giua

73

5^S-35X 80°E-130^E ciia H28-20/L (K. T. Xin, 2005)
Hinh 2.2

Mien du bao nho (S) va do cao dja hinh (m) bao giiJa

74

7 ^ - 2 7 X 97^E-117'E ciia H28-20/S (K. T. Xin, 2005)
Hinh 2.3

Mien du bao nho (S) va do cao dia hinh (m) bao giira

76

7,125°N-27,125X 97,25°E-117,25°E ciia H14-31/S (K.
T. Xin, 2005)
Hinh 2.4

So do bieu dien qui trinh danh gia (Damrath, 2002)

77

Hinh 2.5

Phan b6 tram do mua. a) nam 2003 (296 tram); b) nam

77

2004 (314 tram); c) nam 2005 (344 tram)
Hinh 2.6

Phan bo tram do mua tai cac khu vuc nam 2005. a) Bac

78

Bg (192 tram); b) Trung Bg (96 tram); c) Nam Bg (56
tram)
Hinh 2.7

So do quy trinh bootstrap uac lugng sai so chu4n ciia
mot dai lugng thong ke s(x) (Efron B. & Tibshirani J.

10

88


R., 1993)
Hinh 3.1

Truang duong dong va truang mua du bao 24h, bat dau

92

00Z25082003, ciia b6n phien ban: a) H14-31/TK; b)
H14-31/ET; c) H14-31/HS; d) H14-31/BMJ; e) Mua
phan tich; g) Anh may ve tinh liic 12Z25082003
Hinh 3.2

Truang duang dong va truang mua du bao 24h, bat dau

95

00Z24092003. a) H14-31/TK; b) H14-31/ET; c) H1431/HS; d) H14-31/BMJ; e) Mua phan tich; g) Anh may
ve tinh luc 06Z24092003
Hinh 3.3

Du bao mua 48h ciia HI4-31, bat dau liic OOZ13082006

98

vai hai so d6 doi luu: a) H14-31/TK; b) H14-31/BMJ;
c) truang tham sat
Hinh 3.4

Tuang tu nhu Hinh 3.3, bSt dau liic OOZ15082006

99

Hinh 3.5

Toan do tu diem bieu dien quan he giua mua tham sat

101

(true hoanh) va mua du bao (true tung) ciia bon phien
ban: hinh vuong, do (H14-31/TK), hinh tam giac, xanh
la cay (H14-31/ET), hinh tron, vang (H14-31/HS), hinh
tron, xanh lam (HI4-31/BMJ) va duang cheo (duang ly
tuang) cho thang 7/2005. a) Toan Viet Nam, b) Bac Bg,

c) Trung Bg va d) Nam Bp
Hinh 3.6

DiSm s6 FBI cua HI4-31 vai 4 so do TSHDL tinh cho

104

cac dgt mua Ian. a) do KKL; b) do ITCZ; c) do SW; d)
do ATND-bao
Hinh 3.7

Tuang tu nhu Hinh 3.6, diem so TS

106

Hinh 3.8

Tuang tu nhu Hinh 3.6, di8m s6 POD

106

Hinh 3.9

Tuang tu nhu Hinh 3.6, dilm s6 TSS

107

Hinh 3.10

Tuang tu nhu Hinh 3.6, didm s6 HSS

108

Hinh 3.11

He so tuang quan trong cac hinh thi mua Idn va trung

110

binh ciia H14-31 vai bon sado tham s6 hoa doi luu

11


Hinh 3.12

Dilm s6 FBI trung binh theo khong gian-thoi gian ciia

112

H14-31. a) thang 6-8; b) thang 9-12
Hinh 3.13

Diem s6 FBI trung binh theo khong gian-thai gian tren

113

luc dja Uc ciia cac mo hinh nuac ngoai (McBride va
Ebert, 2000). a) mua he (thang 12-2); b) mua dong
(thang 6-8)

Hinh 3.14

Tuang tu nhu Hinh 3.12, diem s6 TS

114

Hinh 3.15

Tuang tu nhu Hinh 3.12, diSm so POD

114

Hinh 3.16

Tuang tir nhu Hinh 3.13, diem so POD (McBride va

115

Ebert, 2000)
Hinh 3.17

Tuang tu nhu Hinh 3.12, di6m s6 TSS

115

Hinh 3.18

Tuang tu nhu Hinh 3.13, di^m s6 TSS (McBride va

116

Ebert, 2000)
Hinh 3.19

Tuang tu nhu Hinh 3.12, dilm so HSS

116

Hinh 3.20

He s6 tuang quan thang 6-8 va thang 9-12 cua HI4-31

117

vai bon so do tham so hoa doi luu
Hinh 3.21

Diem so FBI trung binh khong gian-thai gian cho cac

119

thang tu nam 2003-2005: a) BSc Bg; b) Trung Bg; c)
Nam Bg; d) Viet Nam
Hinh 3.22

Tuang tu nhu Hinh 3.21, diem so TS

121

Hinh 3.23

Tuang tu nhu Hinh 3.21, di^m s6 POD

121

'

Hinh 3.24

1

9

Phan bo diem so POD theo khong gian cho cac thang tir

122

nam 2003-2005, nguang mua >20mm/ngay. a) H1431ArK; b) H14-31/ET; c) H14-31/HS; d) H14-31/BMJ
Hinh 3.25

Tuang tu nhu Hinh 3.24, nguang mua >50mm/ngay

122

Hinh 3.26

Tuang tu nhu Hinh 3.21, di^m s6 TSS

123

Hinh 3.27

Tuang tu nhu Hinh 3.21, dilm so HSS

124

Hinh 3.28

Tuang tu nhu Hinh 3.24, dilm so ME

125

Hinh 3.29

He so tuang quan theo cac khu vorc va toan Viet Nam

126

12


ciia HI4-31 vai bon so do tham so hoa doi luu
Hinh 3.30

Phan bo khong gian ciia HSTQ trung binh cac thang tir

126

nam 2003 - 2005. a) H14-31/TK; b) H14-31/ET; c)
H14-31/HS;d)H14-31/BMJ

Hinh 3.31

Ket qua tham dinh CRA cho du bao mua tich luy 24h,

128

bat dau tu OOZ19072004 voi nguang mua > lOmm/ngay
(a) H14-31/TK; (b) H14-31/ET; (c) H14-31/HS; (d)
HI 4-31/BMJ
Hinh 3.32

Gia tri trung binh va+/-do lech chuan ciia diem so FBI

135

vai bon phien ban ung vai cac nguang mua: a) 5mm; b)
20mm; c) 50mm/ngay
Hinh 3.33

Tuang tu nhu Hinh 3.32, diem s6 TS

135

Hinh 3.34

Tuang tu nhu Hinh 3.32, diem so POD

135

Hinh 3.35

Tuang tu nhu Hinh 3.32, diem so TSS

135

Hinh 3.36

Tuang tu nhu Hinh 3.32, diem so HSS

136

13


MO DAU
i)ff/ van de
Mua la mot yeu to thai uk quan trong va anh huong rat Ian tai dai song kinh
te xa hoi. Mua la k6t cue ciia su hoa hop nhiet dong giua ba yeu to quan trong nhat
la gio, nhiet va dm nen bien dong rSt manh theo khong gian va thai gian. Nhu vay,
mot mo hinh mu6n du bao t6t mua can d6ng thai du bao tot ca ba yeu to nay va
ngugc lai nSu mo hinh du bao mua tot dong nghla vai mo hinh da du bao tot gio
nhiet va km. Hien nay, tren the giai mo hinh du bao thai tik khu vuc phan giai cao
CO thS noi da phat triSn kha hoan thien cho vung ngoai nhiet dai, tuy vay du bao
mua mo hinh a day van con nhieu han chS bai le mot bien doi nho ciia mot trong ba
ySu t6 tren cung c6 th6 dh\ den bien doi manh cua mua ca ve khong gian va thai
gian.
Doi vai vung nhiet dai-xich dao, van de du bao thai tiet noi chung va du bao
mua noi rieng b4ng mo hinh so cang phuc tap han so vai ngoai nhiet dai. Su phuc
tap truac het vi chua c6 ly thuyet cho mot quan he giira truang khoi lugng va
truang gio a nhiing vT do rat thap (kieu nhu quan he dia chuyen cho vT dp cao) nen

khong tao ra dugc su can bang tot trong trang thai ban dau va do do su dieu chinh
thuang chi theo chieu thang dung, trong khi gio vung nhiet doi rat yeu nen mot sai
SO tuyet doi nho trong tinh toan truang gio se tac dgng den su phan bo dot n6ng doi
luu va do do c6 the dan tai sai so tuang doi ket cue Ian trong du bao mua... Kho
>

f

t

khan thu hai khong kem phan quan trgng la mua nhiet dai sinh ra chu yeu bai doi
luu sau ma trong mot mo hinh so thuy tinh vai do phan giai con rat han che thi doi
luu lai dugc tham so hoa trong khi hien nay con nguai hieu biet con chua day du ve
qua trinh hinh thanh va phat trien cua no. 0 vung nhiet dai, viec xac dinh dung phan
bo am la nguon goc cua mua con v6 cung phuc tap do tham sat qua ngheo nan se
tac dong rat Ian den chat lugng mua mo hinh. Tu nhung dac diem tren ta thay, truac
khi muon ap dung mot mo hinh so c6 nguon goc tu vung vT do cao vao vung nhiet
dai truac het can cai tien mo hinh, con ggi la khu vuc hoa mo hinh ve dgng luc de

14


CO the tuang thich han vai dong luc hgc nhiet dai va khu vuc hoa mo hinh ve vat ly
dk mo ta t6t han cac qua trinh a nhiet dai. Day la nhung bai toan Ian va phuc tap
tren tam quoc te.
Trong khuon kh6 luan an nay, chung toi chi c6 the quan tam den mot trong
nhung v4n de cua nhiet dai hoa vat ly mo hinh la tham so hoa doi luu (TSHDL)
dugc coi la dac biet quan trgng doi vai mo phong mua nhiet dai bang mo hinh du
bao thai tiet khu vuc, khu vuc han che.
Tinh cap thiet cua de tai

d cac nuac phat trien, du bao thai tilt - khi hau hien nay bSng phuang phap
so la thong tri nen da dap ung cao nhung yeu cau cua xa hoi, trong khi a Viet Nam
mai den nam 2000 mai b§t dau tiep thu mo hinh du bao thai tiet khu vuc phan giai
cao d4u tien la HRM de nghien cuu ap dung vao khu vuc ta. Tuy vay, chi sau 2 nam
mo hinh nay da dugc ap dung thu vao nghiep vu va den nay da gop phan nang cao
chat lugng d\r bao bao noi rieng, du bao thai tiet noi chung. Song, chat lugng du
bao mua cua mo hinh HRM nguyen ban con nhieu ban che do sir chua thich hgp
cua no doi vai khu vuc Viet Nam - Dong Nam A, trong khi doi hoi rat cao ciia xa
hoi ve du bao kip thai va chinh xac han lugng mua va vung c6 mua de dap ung yeu
cau ciia du bao lu, lut va phong tranh thien tai. Truac yeu cau cap thiet do, chiing toi
da lira chgn va thuc hien de tai: ^'Nghien cuu tac dgng ciia tham so hoa doi luu doi
v&i du bao mua bang mo hinh HRM a Viet Nam'' nham gop phan nao do vao viec
giai quyet nhiem vu quan trgng tren.
Muc dich cua luan an
Nghien cuu mot so sa do TSHDL va ap dung cho mo hinh du bao thai tiet
khu vuc phan giai cao HRM dk lira chgn mot so d6 thich hgp nhat phuc vu du bao
mua a Viet Nam, thong qua do hieu ro han ve doi luu va tac dgng ciia TSHDL d6i
vai mua mo hinh khu vuc nhiet dai.
Doi tugrng, phuoTtg phap vaphgm vi nghien cuu cua luan an
Doi tugng nghien ciru: Doi luu sau nhiet dai va mua 6 Viet Nam
Phuomg phdp nghien cuu:

15


+ Phuang phap s6: Mo hinh hoa va TSHDL
+ Phuang phap thong ke: Danh gia truyk thdng, th4m dinh CRA va
kilm nghiem 6n dinh th6ng ke Bootstrap
Pham vi nghien ciru: Du bao mua dinh lugng (QPF) khu vuc Viet Nam Dong Nam A.
Nhirng dong gap moi chinh ciia luan an

•

He th6ng hoa ly thuyet TSHDL trong mo hinh du bao thai tiet khu vuc va
dua them ba sa d6 mai vao mo hinh HRM, trong do sa do Betts-MillerJanjic (BMJ) thiet lap tren nguyen tSc dieu chinh cau tnic nhiet am mo hinh
vc cau tnic nhiet 4m tham sat thuc a khi quyen nhiet dai, hai sa do mai
Tiedtke cai tiSn (ET) va Heise (HS) cung vai so do goc (TK) dua vao gia
thuyet coi doi luu sinh ra tu hoi tu am muc thap va bat on djnh khi quyen.

•

De du bao mua tren khu vuc nghien cuu, so do BMJ to ra thich hgp ban so
vai ba so do con lai: ky nang du bao mua tang ro ret, can bang am trong mo
hinh dugc d ^ bao va c6 the coi la c6 ky nang du bao tuang duang vai mo
hinh LAPS ciia Uc.
- Sir thich hgp ban ciia so do BMJ so vai ba so do kia the hien sir phat trien
doi luu sau vung nghien cuu khong chi do hoi tu am muc thap va bat on djnh
khi quyen ma con bai nhieu qua trinh phuc tap khac chua dugc tinh den.
- Sir thich hgp ciia so do TSHDL dua vao hoi tu am muc thap kieu nhu so do
TK cang giam khi do phan giai mo hinh cang cao.

•

Lan dau tien a Viet Nam luan an da ap dung thanh cong phuang phap
bootstrap de kiem nghiem do on dinh thong ke cua ket qua danh gia chat
lugng du bao mua mo hinh va nhung ket luan neu ra trong luan an dugc dam
bao on dinh va dang tin cay.

Y nghia khoa hgc ciia luan an
•

Luan an da chi ra su thich hgp han ciia so do BMJ so vai ba so do con lai
trong ket qua du bao mua ciia mo hinh HRM the hien mua lan a nhiet dai
sinh ra chii yeu bai doi luu sau va su phat trien doi luu sau nhiet dai khong

16


chi nha hoi tu am muc thap va bat 6n dinh khf quy^n ma con phuc tap han
can dugc nghien cuu tiep.
•

Muon ap dung mot mo hinh c6 nguon goc tu vung vT do cao vao viing nhiet
dai truac hk cSn dugc nhiet dai hoa no ve vat ly cung nhu dgng lire.

Y nghia thuc tien ciia luan an
•

Kk qua ciia luan an da giiip khang dinh kha nang su dung mo hinh HRM vai
sa do BMJ trong du bao nghiep vu.

Cau trie ciia luan an
\

\

r

r

Ngoai phan ma dau va ket luan, luan an dugc bo cue thanh 3 chuang:

r

\

t

f

^

Chuomg 1: Van de tham so hoa doi luu trong mo hinh va du bao mua bang
mo hinh so.
Chuang 2: Mo hinh du bao thai tiet khu vuc phan giai cao HRM va mot so
phuang phap danh gia du bao mua ciia mo hinh.
Chuang 3: Ket qua du bao mua ciia mo hinh HRM vai cac so do tham so hoa
doi luu va danh gia.

v A i l-'CC 0 U 6 C GlA HA NOl
RUNG ^A^y^ T H O N G TIN T H U V I E N

\!-yl

17

363


CHirONG 1
VAN DE THAM SO HOA DOI LlTU TRONG MO HINH
VA DV^ BAO MlTA BANG MO HINH SO

Chuang nay trinh bay mot each he thong ve su phat triSn TSHDL trong mo
hinh du bao s6 a Muc 1.1. Ti8p do, Muc 1.2 gioi thieu chi tiet hom nhung so do
TSHDL dugc lira chgn de ap dung vao mo hinh HRM, tu do tuyen chgn mot sa do
thich hgp cho du bao mua a Viet Nam, Muc cuoi ciia chuang la nhiing nghien cuu
a tren thi giai va Viet Nam vc du bao mua bang mo hinh so.

LI

T 6 N G QUAN VE

VAN Bt THAM SO HOA DOI LlTU TRONG MO HINH DlT

BAOS6
D6i luu may tich dong mot vai tro quan trgng trong viec duy tri hoan luu qui
mo lan trong khi quyen, dac biet doi luu am dugc xem la mot qua trinh quan trgng
trung tam trong sir phat trien cac ap thap nhiet dai (ATND) va bao (Smith, 2000).
Tuy nhien, khi mo phong cac qua trinh nay trong mo hinh so, kich thuac luai ciia
mo hinh thuang lan hom rat nhieu so vai qui mo ciia cac yeu to may rieng biet. Do
do, can thiet phai bieu dien dugc hieu ung ciia mot quan the cac dam may doi luu
trong khi quyen qua so hang ciia cac bien qui mo luai. Ky thuat nay dugc ggi la
TSHDL may tich. Tuy nhien, trong khi quyen bat on dinh dieu kien de cac dam may
doi luu xuat hien thi van de tham so hoa tra nen rat phuc tap. Nhung chuyen dgng
thang diing qui mo duai luai lien quan tai su giai phong an nhiet, cac xoay roi ma
rgng tren nhung khoang each thang dung lan va thuang c6 cac dac trung rat it lien
quan vai cac dac trung qui mo lan tai muc do (Frank, 1983).
Cong trinh nghien cuu tien phong ciia Riehl va Malkus (1958) cho th§y trong
cac khu vuc bat on djnh doi luu, van chuyen thang dung ciia khoi lugng va nang
lugng tinh am khong dugc thuc hien bai hoan luu qui mo synop ma bai cac dam
may tich rieng biet. Nhung phat trien tiep theo dugc thuc hien rat nhieu, ch^ng han

nhu mot loat cong trinh ciia cac tac gia nhu Ooyama (1982), Frank (1983), Arakawa

8


va Chen (1987), Tiedtke (1988), Cotton va Anthes (1989). Cac tac gia nay nhat tri
rang TSHDL la c4n thiet trong cac mo hinh s6 qui mo lan (buac luai >50-100km)
tai cac diem luai xuat hien bat on dinh doi luu.
Khi nang luc may tinh tiep tuc phat tri^n, cac mo hinh so qui mo vira vai do
phan giai rSt cao da duoc phat triln. Cotton va Anthes (1989) cho rang n8n tang cua
khai niem TSHDL b^t dau tro nen khong ro rang khi buac luai ciia mo hinh giam
xu6ng duai 50km. Mot so tac gia da bo qua TSHDL trong cac mo hinh phan giai
cao va thay vao do la mo phong true tilp doi luu may tich tren luai (Yamasaki,
1977; Rosenthal, 1978). Nguac lai, mot s6 tac gia khac da xay dung sa do TSHDL
rieng cho cac mo hinh c6 buac luai duoi 50km (Fritsch va Chappell, 1980; Frank
va Cohen, 1987). Viec lira chon c6 hay khong tham s6 hoa trong cac mo hinh qui
mo vua la kha phuc tap bai vi doi luu trong tu nhien thuang phat trien thanh to
chuc qui mo vua. Cau tnic qui mo vua giai dugc nay phat trien liic ban dau tu cac
dam may tich vai qui mo khong giai dugc va do do la mot thach thiic lan doi vai
cac nha mo hinh hoa qui mo vira. Vai tat ca nhirng tra ngai tren, con c6 nhieu van
de chua ro rang trong bai toan TSHDL han la trong cac khia canh khac ciia du bao
thai tiet so qui mo vira.
Trong mot thao luan ti mi ve ca so khai niem TSHDL, Arakawa va Chen
(1987) luu y rang ve ca ban giai phap cho cac van de tren nam trong viec sii dung
buac luai c6 bac ciia 100m. Gia tri nay khong loai bo dugc viec can thiet phai tham
/

t

-y

t

y,

SO hoa qua trinh vi vat ly va roi, va ciing khong c6 nguon so lieu ban dau cho cac
qui mo nay. Tuy nhien, ta c6 the mo phong true tiep cac dam may va do do loai bo
viec can thiet phai TSHDL. That dang tiec la nang luc may tinh hien nay chua cho
phep su dung do phan giai 100m trong ung dung cac mo hinh qui mo vua vao
nghiep vu. Tham chi vai qui mo nay c6 the thuc hien dugc trong thai gian tai, viec
giai thich mot each tuang tan hang trieu diem dau ra ciia mo hinh se la mot thach
thuc phi thuang do ban chat nhieu loan ciia cac qui mo dugc mo phong (Ooyama,
1982).

19


Cac each tiep can hien nay d6i voi v4n de bieu dien doi luu may tich trong
cac mo hinh so qui mo vua dugc chia thanh 3 nhom (Molinari va Dudek, 1992)
(Bang 1.1). Cach tiSp can truySn th6ng su dung TSHDL tai cac diem bat on djnh
d6i luu va ngung ket hiSn (tuc khong tham so hoa) tai cac diem on djnh doi luu.
Cach tiep can hi^n tdng th^ sii dung cac phuang phap hien ma khong chii y tai su
,

,

,

'

on djnh. Cach tiep can lai tham so hoa dong thang va dong giang qui mo doi luu,
tuy nhien "su cu6n ra" mot phan may dugc tham so hoa va mua vao qui mo luai.
Dieu nay cho phep su chuyen huong va chuyen pha ciia cac hat thanh dang dugc du
bao hien trong cac buac thai gian tiep theo.
Bang J. I Mo ta cac each tiep can TSHDL trong cac mo hinh qui mo vua
(Molinari va Dudek, 1992)
Diem bat on djnh doi luu

Diem on djnh doi lini

Truyen thong

An

Hien

Hien tong the

Hien

Hien

Lai

Lai

Hien

Cach tiep can

Cach tiep can truyen thong chi dung trong cac mo hinh so vai buac luai qua
lan (kich thuac luai >50-60km) (Hinh 1.1). Khi buac luai giam xuong duai 50km,
each tiep can truyen thong bat dau gap phai nhung yeu cau phan tach qui mo ca ban
ciia bai toan tham so hoa, dac biet neu cac to chuc doi luu qui mo vira cung dugc
tham so hoa. Cach tiep can truyen thong su dung phuang phap an hoac hien phu
thupc vao do on dinh doi luu dja phuang.
Cach tiep can hien tong the khong c6 nhung han chi nhu tren, tuy nhien each
tiep can nay cung lai khong thanh cong trong cac mo hinh qui mo vua khi c6 hk 6n
djnh doi luu lan. Mac dii each nay thich hgp trong mot vai truang hgp dac biet
nhung each tiep can hien tong the khong thS cho mot nghiem tdng quat doi voi cac
mo hinh c6 buac luai tren 5-10km. Cach tiep can hi^n t6ng thi chi su dung cong
thuc hien, khong chii y toi do on dinh doi luu. Voi cac mo hinh c6 kich thuoc luai
<2-3km, each tiep can hien tong thi ro rang la tot han, mac du vay kich thuoc luai
1km chi CO the mo phong cac dam may doi luu Ion nhk (Lilly, 1990).

20


Cach tiep can lai dl dang tach biet cac chuyin dong qui mo doi luu khoi su
phat triSn cham, su rai xu6ng va su chuyin pha cua cac hat bang ngung ket bj cuon
ra tao thanh cac t6 chuc d6i luu qui mo vua. Cach tilp can lai su dung TSHDL de
dua ra mot phan b6 thing dung cua cac hat may va mua trong cac vung bat on dinh
doi luu. Mot phin cua cac hat nay bj cu6n ra vao moi truang may, sau do dugc du
bao hien vao cac buac thoi gian ti6p theo su dung cac phuong trinh du bao khong
d6i luu va binh luu cua chuyen dong qui mo luai. Trong cac khu vuc bat on dinh
doi luu, each tiep can lai khi do c6 mot phan la an va mot phan la hien. Cach tiep
can lai se dugc phan biet vai TSHDL theo each tilp can truyen thong. Chang han
nhu, Fritsch & Chappell (1980) va Emanuel (1991) tinh ngung ket trong dong
thang, dong giang va ket hgp anh huong qua trinh boc hoi cua ngung ket doi luu.
Tuy nhien, cac thii thuat nay va nhung thu thuat tuang tu khac khong phan loai nhu

each tiep can lai vi nhung anh huong vi vat ly phai dugc ket hgp tat ca mot each
dong thai. Lugng nuac la an va khong dugc mang theo a nhung buac thai gian tiep
va khong c6 su trao doi vai lugng nuac qui mo luai. Trong thuc te, dinh nghTa ve
each tiep can lai doi hoi cac phuang trinh du bao qui mo lan khong doi luu cho cac
hat may va mua. Them vao do, cac phuang trinh nay phai chua cac so hang nguon
doi luu trong do cac phan tii an dugc chuyen doi thanh qui mo luai. Do do, sir c6
mat cua TSHDL cong vai cac phuang trinh vi vat ly khong doi luu la khong day dii.
De tiep can lai dat hieu qua, buac luai phai dii nho de giai dugc cac to chuc qui mo
vua, tuy nhien khong qua nho de tranh gap phai van de phan tach qui mo. Nguai ta
cho rang tiep can lai thich hgp vai nhung mo hinh c6 buac luai tu 20 hoac 25 den
50km.
••

'

r

f

M6 phong to chuc doi luu qui mo vua da cho thay mot thach thuc chii yeu
doi vai cac mo hinh du bao thai tiet bang phuang phap so qui mo vua. Mot lugng
nuac lan trong cac hoan luu qui mo vua bat nguon tir cac dong thang doi luu qui
mo duai luai nhung cac dong thang va dong giang qui mo vua khong phai la cac
qua trinh duai luai trong khong gian va thai gian do vay chiing hk huge phai dugc
giai hien. Huong tiep can lai chi tham so hoa cac qui mo doi luu trong khi cho phep

21


cac ciu true qui mo vua gay ra bai cac san phdm ngung ket bi thoi ra phat trien

cham va tach biet khoi cae phuang trinh qui mo luai. Do vay, mac du cac dam may
dugc giai 4n va giai hien d6ng thai t6n tai nhung chiing khac nhau can ban trong
tinh chit. Arakawa va Chen (1987) cho ring t6i thieu phai c6 mot phan nao do cua
to chuc qui mo vira phai dugc tham so hoa bai vi c6 khoang trong pho giua qui mo
vua va qui mo may. Nguai ta cho ring huong tiep can lai da loai bo su can thiet
phai tham s6 hoa hom nua qua trinh qui mo viia bang each phan chia cac ca che
,

1

r

cuong buc cho thanh phin qui mo vua. Dae diem nay c6 the cho phep tiep can lai
dugc su dung cho cac kich thuac luai nho han so vai each tiep can truyen thong ma
khong gap phai van de ve phan tach qui mo.
Birac luai (km)
0.1

1

10

20

30

40

50

60

I

\

I

\

\

\

\

\

Hien
long the

9

Lai

70

L

Truven thone

Hinh LI Cac dang ham dugc de xuat de TSHDL trong cac mo hinh qui mo vua khu vuc la
mot ham ciia khoang each luai. Qui mo duai 10km c6 dang loga va tren 10km c6 dang
tuyen tinh. Dau "?" cho thay su thieu hut nghiem mot each ro rang va cac dau "..." bieu
dien khu vuc chuyen tiep giua cac each tiep can. Gia thiet rang mo hinh bao phii mot dien
tich dii lan de each tiep can phai mo phong dugc cac hieu ling doi luu tren mot khoang cac
che do nhiet dong luc va on dinh quan tinh (Molinari va Dudek, 1992)
Doi vai buac luai khoang tu 3 den 20-25km thi chua c6 giai phap ro rang.
Khi cuong buc qui mo luai lan va bat on dinh doi luu nho hoac trung binh, tiep can
hien tong the c6 the dap ung dugc (Rosenthal, 1978). Trong nhimg truang hgp nay,
cuong biic qui mo luai nhanh chong tao ra bao hoa, va phan bo thSng dung ciia dot
nong bai tiep can hien chi khac it so vai thuc te. Mat khac, tiep can hiln that bai tai
nhimg buac luai trung gian bai vi do phan giai khong dii dk mo hinh hoa su bat dSu
ciia may va su van chuyen qui mo duai luai theo nhu thuc \k.

22


TSHDL may tich cung c6 nhung vin de doi vai buac luai nim trong khoang
tu 3 den 25km, tham chi vai ca tilp can lai. Kha nang ma cac dam may doi luu se
phat triSn true tiSp tren qui mo luai tang len khi do phan giai tang. Chinh vi dieu
nay nen rat kho dk nhan biet cac qua trinh vat ly rieng biet vai cac dam may qui mo
ludi va qui mo duai luai. Trong tinh hu6ng nay, nhirng mo phong thanh cong chi c6
kha nang nSu cac dam may dugc tham so hoa nhanh chong tra thanh thu ylu so vai
cac dam may doi luu qui mo luai. Vin 6e TSHDL van con nhung nghien cuu chua
diy dii d6i vai cac mo hinh c6 do phan giai tinh (Molinari va Dudek, 1992).
Khi khong c6 su quay Ion, nhung gia thiet ca ban ciia TSHDL bat dau bi pha
va khi buac luai giam xu6ng duai 20-25km. Doi vai cac mo hinh c6 do phan giai
nhu vay, qui mo thai gian ciia doi luu dugc tham so hoa tien tai qui mo thai gian
dac trung ciia luai, tham so hoa va khong tham so hoa cac dam may doi luu thuang

ton tai d6ng thai trong mot niit luai. Di^u quan trgng la can phai hieu dugc su tuang
tac giira cac dam may an va hien tao ra sir chuyen hoa nay va each bieu dien cac qua
trinh vat ly trong tu nhien truac khi TSHDL dugc sii dung rgng rai trong cac mo
hinh do phan giai cao.
Cac so do TSHDL trong thai gian dau dugc thiic day bai su ap dung ciia no
vao dgng luc hgc bao, tuy nhien su can thiet de bieu dien cac qua trinh doi luu dugc
ma rgng va qua trinh tham so hoa dac biet quan trgng doi vai cac mo hinh du bao
thai tiet, cac mo hinh hoan luu chung va cac mo hinh khi hau.
Den nay, mot loat cac so do tham so hoa da dugc phat trien, tuy nhien moi so
do deu CO nhung ban che rieng va khong c6 so do nao hoan thien. Dieu nay truac
het do su hieu biet chua day dii ve cac qua trinh doi luu ciia chiing ta (Smith, 2000).
Da CO rat nhieu tac gia tong ket ve van de nay nhu Betts (1974), Cho (1975), Houze
va Betts (1981), Ooyama (1982), Anthes (1982), Frank (1983), Molinari va Dudek
(1992), Emanuel va Raymond (1993), Kuo & CS (1997), Smith (1997a)... theo
nhieu each tiep can khac nhau, trong phan nay muc dich ciia chiing toi la muon he
thong lai mot each khai quat sir phat trien cua cac sa do TSHDL trong mo hinh du

23


bao thai tiet cung nhu trinh bay so bg v^ y tuang ciia cac nhom so do TSHDL dien
hinh.
Nhin chung, cac so d6 TSHDL c6 hai muc tieu. Thu nhat, cac sa do phai du
bao dugc nang lugng giai phong do doi luu qua so hang cua cac bien qui mo luai
(bai toan khep kin). Thu hai, so do d6i luu phai phan b6 nang lugng dugc giai
phong theo phuang thing dung sao cho gin vdi thuc t^ cung vai cac tham so hoa
vat ly khac nhu buc xa, mua qui mo luai va lap bien de duy tri dugc ciu true khi
quyen thuc theo phuang thing dung (Gregory va Rowntree, 1990). Hai cau hoi can
neu ra de danh gia mot so d6 nao do la: (1) doi luu dugc hinh thanh nhu the nao
trong so do va (2) trong truang hgp cac so do kieu dong khoi, thong lugng khoi

lugng doi luu dugc xac dinh nhu the nao.
Theo Arakawa va Chen (1987), hiu het cac so do TSHDL su dung trong du
bao thai tiet so c6 th8 dugc chia thanh bon nhom voi mot so so do dai dien nhu sau:
1) Cae so do di6u chinh d6i luu im nhu Manabe & CS (1965), Krishnamurti & CS
(1980), Betts (1986), Mueler & CS (1987), va Betts va Miller (1993)...
2) Cac so do kieu Kuo nhu Kuo (1965, 1974), Anthes (1977a), Molinari (1982), va
Geleyn(1985)...
3) Cac so d6 dong khoi nhu Arakawa va Schubert (1974), Geleyn & CS (1982), va
Tiedtke (1989)...
4) Cac so do dugc thiet lap cho cac mo hinh qui mo vua nhu Kreitzberg va Perkey
(1976), Fristch va Chappell (1980), Frank va Cohen (1987), va Kain va Fristch
(1989)...
Nhung gia thiet khep kin trong cac so do nay la su ket hgp ciia bon kieu khep
kin CO ban, nhu dugc xac dinh bai Arakawa va Chen (1987). Su phan loai mot trong
hai ho dau tien mot each an dua ra cac thong tin ve nhimg gia thiet khep kin dugc
su dung. Cac so do dieu chinh doi luu am ep huge trang thai nhiet dgng luc ciia khi
quyen la tua can bang. Cac so do kieu Kuo ket hgp true tiep nguon sinh nhiet hien
Qi va nguon mat am hien Q2 (Yanai & CS, 1973) vai cac qua trinh qui mo Ion.
Trong cac so do dong khoi, hieu ung ciia cac dam may doi vai nhung bien qui mo

24


giai dugc tham s6 hoa qua cac so hang cua cae thong lugng khoi lugng doi luu va
dac biet la doi luu dugc gia thi6t anh huong tai moi truang thong qua dong giang
6i truang va dong cu6n ra tai dinh cua dong thang hay nai bit dau c6 dong giang.
moi
Khong CO mot ly thuyet diy du nao d6i vai bai toan khep kin. Cac nghien
uu theo quan trie cho thay d6i luu sau quan he chat che vol sir xuat hien cua hoi
cuu

tu. Dieu nay dugc thiet lap tren ca so cua mot vai so 66 (Kuo, 1974; Anthes, 1977)
trong do doi luu cho mua la mot phin cua hoi tu am t6ng cong (dong qui mo lan
cong vai thong lugng im be mat) trong mot cot khi quy^n. Arakawa va Schubert
(1974) da phat triSn mot ly thuyet phuc tap hom trong do quan the ciia cac phan tu
doi luu dugc gia thiSt la a trang thai tua dimg vai ep huge qui mo lan. Tuy nhien,
Emanuel (1987) da phe phan viec su dung hoi tu qui mo Ion nhu la mot chi tieu doi
vai sir hinh thanh doi luu. Ong chi ra rang su phat trien ciia doi luu chi doi hoi cau
tnic nhiet dgng luc la bat 6n djnh dieu kien vai luu y c6 dong thang mac dii neu hoi
tu qui mo lan hay ep huge be mat manh khong ton tai thi profile nay se nhanh chong
bi on dinh va doi luu se dimg lai.
D§u nhirng nam 70, mot so tac gia nhu Ooyama (1971), Arakawa &
Schubert (1974) da dua ra ly thuyet ve phan bo thang dung ciia dot nong/lam am doi
luu. Ly thuyet nay dugc bo sung hoan thien han trong mo hinh may hien cua
Gregory va Miller (1989). Doi luu con anh huong den khi quyen qui mo lan thong
r

1

qua dong giang (subsidence) ciia moi truang may va dong cuon ra ciia nhiet, am va
nuac long tu cac thap doi luu (convective towers). Tuy nhien, rat kho de xac djnh
cac thong so nay dac biet khi can xem xet mot quan the cac dam may doi luu.
Nhung nghien cuu theo quan trac da dat dugc mot so thanh cong trong viec
mo ta tac dgng ciia mot quan the cac dam may doi luu doi vai dong qui mo lan nha
su dung cac so do doi luu duai dang mot mo hinh may mot chieu dan gian va
x

r

y

thuang dugc ggi la so do dong khoi. So do Arakawa va Schubert thuoc loai nay.
Moi so do CO cac dac trung khac nhau trong each xac dinh phan bo thang dung ciia
dot nong/lam am doi luu. Tuy nhien, vi viec su dung mot pho cac dam may nen so
do kho thuc hien va mac du moi so do dat dugc mot so thanh cong nhung khong

25