Đồ án tốt nghiệp: NGHIÊN CỨU MÔ PHỎNG ĐỢT MƯA LỚN ĐẦU THÁNG 8 NĂM 2017 TẠI TỈNH SƠN LA BẰNG MÔ HÌNH WRF

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

NGUYỄN THỊ THANH LAM

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGHIÊN CỨU MÔ PHỎNG ĐỢT MƯA LỚN
ĐẦU THÁNG 8 NĂM 2017 TẠI TỈNH SƠN LA
BẰNG MƠ HÌNH WRF

HÀ NỘI, NĂM 2018


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

NGUYỄN THỊ THANH LAM

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGHIÊN CỨU MÔ PHỎNG ĐỢT MƯA LỚN
ĐẦU THÁNG 8 NĂM 2017 TẠI TỈNH SƠN LA
BẰNG MƠ HÌNH WRF
Chun ngành

: Khí tượng và khí hậu học

Mã ngành

: 52440221

Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS NGUYỄN VIẾT LÀNH


HÀ NỘI, NĂM 2018

LỜI CAM ĐOAN
Em xin cam đoan đây là bài nghiên cứu của riêng em và được sự hướng
dẫn khoa học của PGS.TS Nguyễn Viết Lành. Các nội dung nghiên cứu, kết
quả trong đề tài là trung thực và chưa được cơng bố dưới bất kỳ hình thức nào
trước đây. Những số liệu trong bảng biểu phục vụ cho việc phân tích, nhận
xét, đánh giá được chính em thu thập từ các nguồn số liệu khác nhau. Ngoài
ra, đề tài còn tham khảo một số nhận xét đánh giá của một số tác giả và các cơ
quan tổ chức trong và ngồi nước đều có trích dẫn và chú thích rõ nguồn gốc.
Nếu phát hiện có bất cứ gian lận nào em xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về
nội dung đồ án tốt nghiệp của mình.
Hà Nội, ngày tháng năm 2018
Sinh viên

Nguyễn Thị Thanh Lam


LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên em xin được gửi lời cảm ơn trân thành và sâu sắc nhất đến
PGS.TS Nguyễn Viết Lành, người Thầy đã trực tiếp định hướng chủ đề, tận
tình chỉ bảo, tạo mọi điều kiện và hướng dẫn cho em trong quá trình thực hiện
đề tài này. Em xin cảm ơn thầy vì tất cả những lời khuyên cũng như những lời
góp ý chân thành, chia sẻ cho em những kiến thức và kinh nghiệm quý báu để
em có thể hồn thành tốt đồ án của mình.
Em cũng xin cảm ơn các Thầy cô và các cán bộ đang cơng tác trong

Khoa Khí tượng Thủy văn, Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội
đã cung cấp cho em những kiến thức chuyên môn, giúp đỡ và tạo điều kiện
thuận lợi về cơ sở vật chất trong suốt thời gian em học tập và thực hành ở
Khoa. Bên cạnh đó, em cũng xin gửi lời cảm ơn Trung tâm Công nghệ Thông
tin đã tạo điều kiện và giúp đỡ em rất nhiều về mặt kỹ thuật và cơ sở vật chất
trong quá trình thực hiện đồ án.
Cuối cùng, em 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 em trong suốt thời gian học tập.
Mặc dù em đã cố gắng để hoàn thành tốt đề tài này nhưng do kiến thức
và kinh nghiệm của bản thân vẫn cịn hạn chế nên khơng tránh khỏi những
thiếu sót, em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của thầy cơ và các
bạn để giúp em bổ sung kiến thức và hoàn thiện hơn nữa trong bài đồ án tốt
nghiệp này.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày tháng năm 2018
Sinh viên

Nguyễn Thị Thanh Lam


MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH..............................................................................................i
DANH MỤC BẢNG...........................................................................................iii
DANH MỤC CHỮ CÁI VÀ KÝ HIỆU VIẾT TẮT........................................iv
MỞ ĐẦU..............................................................................................................1
Chương 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU...............................4
1.1.Tổng quan về khu vực nghiên cứu...............................................................4
1.1.1 Vị trí địa lý.................................................................................................4
1.1.2 Điều kiện địa hình......................................................................................5

1.1.3 Điều kiện khí hậu.......................................................................................5
1.2.Các đặc trưng và ảnh hưởng của mưa lớn trên khu vực nghiên cứu.......6
1.2.1 Khái niệm, phân loại và điều kiện xảy ra mưa lớn.....................................6
1.2.2 Các hình thế synop cơ bản gây mưa lớn ở Bắc Bộ....................................8
1.3 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước.................................................9
1.3.1 Tình hình nghiên cứu ở nước ngồi............................................................9
1.3.2 Tình hình nghiên cứu ở trong nước..........................................................11
Chương 2 CƠ SỞ SỐ LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU............16
2.1 Cơ sở số liệu.................................................................................................16
2.2 Giới thiệu về mơ hình..................................................................................17
2.2.1 Các q trình vật lý trong mơ hình.............................................................19
2.2.2 Các bước chạy mơ hình..............................................................................22
2.3 Phương pháp nghiên cứu............................................................................25
2.3.1 Thiết kế thí nghiệm.....................................................................................25
2.3.2 Phương pháp đánh giá sai số mơ hình........................................................26
Chương 3 MỘT SỐ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU.............................................28
3.1 Lựa chọn các tham số vật lí phù hợp cho mơ hình WRF dự báo mưa
lớn ở khu vực nghiên cứu.................................................................................28


3.2.Kết quả mô phỏng một số trường khí tượng............................................30
3.2.1 Mô phỏng trường gió và trường khí áp bề mặt..........................................30
3.2.2 Mơ phỏng trường mưa................................................................................32
3.2.3 Mô phỏng trường độ cao địa thế vị............................................................33
3.3 Nguyên nhân gây ra mưa lớn vào đầu tháng 8/2017 trên khu vực
Sơn La.................................................................................................................35
3.3.1 Phân tích hình thế gây ra mưa lớn trên khu vực nghiên cứu......................35
3.3.2 Cơ chế gây ra đợt mưa lớn vào đầu tháng 8 tại tỉnh Sơn La......................38
3.4 Đánh giá khả năng mô phỏng của mơ hình WRF đối với đợt mưa lớn
đầu tháng 8/2017 tại tỉnh Sơn La.....................................................................42

3.4.1 Đánh giá ảnh hưởng của độ phân giải miền tính........................................42
3.4.2 Đánh giá khả năng mơ phỏng mưa lớn của mơ hình WRF........................42
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...........................................................................48
DANH MỤC CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................50
PHỤ LỤC 1....................................................................................................53
PHỤ LỤC 2....................................................................................................56


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Bản đồ hành chính tỉnh Sơn La.........................................................4
Hình 2.1. Vị trí các trạm khí tượng, thủy văn và đo mưa nhận dân trên khu
vực Sơn La......................................................................................................17
Hình 2.1. Cấu trúc tổng quan mơ hình WRF...................................................18
Hình 2.2. Sơ đồ tương tác vật lí......................................................................22
Hình 2.3. Các bước chạy của mơ hình............................................................22
Hình 2.4. Sơ đồ chạy hệ thống tiền xử lý số liệu ban đầu...............................23
Hình 2.5. Các miền tính mơ hình....................................................................26
Hình 3.1. Lượng mưa tích lũy 24h mơ phỏng bằng mơ hình WRF tại 3 miền
D01, D02 và D03 ngày 01/08/2017................................................................29
Hình 3.2. Hướng gió (vector), tốc độ gió (m/s; shaded) và trường khí áp mực
biển (contour) tại 00 UTC các ngày từ 01 đến 06/08/2017.............................31
Hình 3.3. Lượng mưa mơ phỏng tích lũy 24h (mm; shaded) và trường đường
dòng các ngày từ 01 – 06/08/2017..................................................................32
Hình 3.4. Trường độ cao địa thế vị mơ phỏng (mđtv; contour), hướng gió
(stream) và tốc độ gió (m/s; shaded) ở các mực 850, 700 và 500 hPa tại 00
UTC các ngày từ 01-06/08/2017.....................................................................35
Hình 3.5. Bản đồ khí áp bề mặt và trường đường dòng các mực trên cao vào
00z ngày 05/8/2017 mơ phỏng bởi mơ hình WRF (trái) và bản đồ các mực
tương ứng của Thái Lan (phải)........................................................................37
Hình 3.6. Mặt cắt thẳng đứng qua vĩ độ 21.3ºN tại điểm trạm Sơn La của tốc

độ gió mơ phỏng vào 00z các ngày từ 01-06/8/2017......................................38
Hình 3.7. Mặt cắt thẳng đứng qua trạm Sơn La, tại vĩ độ 21.3ºN của gió thẳng
đứng mơ phỏng đã nhân thành phần gió thẳng đứng với 100 tại 00z các ngày
từ 01-06/8/2017...............................................................................................40
Hình 3.8. Vận tải ẩm tổng hợp trên tồn cột khí quyển từ 1000mb đến 500mb
(kgm-1s-1) tại 00 UTC các ngày 01-06/08/2017...............................................41

1


Hình 3.9. Lượng mưa tích lũy 24h (mm) ngày 05/8/2017 mô phỏng trên 3
lưới 54km (a), 18km ( b) và 6km (c)...............................................................42
Hình 3.10. Biểu đồ lượng mưa tích lũy (mm) mơ phỏng bởi mơ hình WRF và
lượng mưa tích lũy quan trắc ngày 03/8/2017.................................................43
Hình 3.11. Biểu đồ lượng mưa tích lũy (mm) mơ phỏng bởi mơ hình WRF và
lượng mưa tích lũy quan trắc ngày 05/8/2017.................................................43
Hình 3.12. Sai số lượng mưa tích lũy được mơ phỏng tại miền 3 của mơ hình
WRF các ngày từ 01-06/8/2017......................................................................44
Hình 3.13. Lượng mưa tích lũy 24h mơ phỏng bằng mơ hình WRF (trái) và dữ
liệu từ vệ tinh TRMM 3B42.7 (phải) ngày 01 và 02/8/2017...........................46
Hình 3.14. Biểu đồ tổng lượng mưa tích lũy trong 06 ngày từ 01-06/8/2018 từ
số liệu quan trắc, mơ hình WRF và dữ liệu vệ tinh TRMM3B42.7................46

2


DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1. Danh sách các trạm.........................................................................16
Bảng 2.2. Một số tùy chọn tham số hóa đối lưu mây tích thường sử dụng
trong mơ hình WRF.........................................................................................20

Bảng 2.3. Tùy chọn bề mặt đất trong WRF.....................................................20
Bảng 2.4. Tùy chọn sơ đồ bức xạ trong WRF.................................................21
Bảng 2.5. Sơ đồ vật lý sử dụng trong mơ phỏng.............................................26
Bảng 3.1. Kết quả tính sai số ME, MAE, RMSE cho 3 miền ngày 01/08/2017
.........................................................................................................................30
Bảng 3.2. Sơ đồ vật lý sử dụng trong mô phỏng.............................................30
Bảng 3.3. Kết quả đánh giá các sai số thống kê của 3 miền từ ngày
01-06/8/2017..................................................................................................44

3


DANH MỤC CHỮ CÁI VÀ KÝ HIỆU VIẾT TẮT
ATNĐ
CRIEPI
ETA
GFS
HRM
ITCZ
JMA
KKL
MAE
ME
MM5
PBL
PCTT&TKCN
RMSE
TPW
TRMM 3B42.7
WMO

WRF
XTNĐ

Áp thấp nhiệt đới
Trung tâm nghiên cứu về công nghiệp điện năng
Mơ hình dự báo thời tiết bất thủy tĩnh ETA
Số liệu dự báo tồn cầu (Global Forecast System)
Mơ hình dự báo thời tiết khu vực phân giải cao
HRM
(High resolution Regional Model)
Dải hội tụ nhiệt đới
Cơ quan Khí tượng Nhật Bản
Khơng khí lạnh
Sai số tuyệt đối
Sai số trung bình (Mean Error)
Mơ hình quy mơ trung bình thế hệ thứ 5
(Fifth- Generation NCAR Mesoscale Model
Lớp biên hành tinh
Phòng chống thiên tai và tìm kiếm cứu nạn
Sai số bình phương trung bình
(Root Mean Sqare Error)
Tổng lượng giáng thủy
Chương trình đo mưa nhiệt đới bằng vệ tinh
(Tropical Rainfall Measuring Mission)
Tổ chức Khí tượng thế giới
Mơ hình nghiên cứu và dự báo thời tiết
(Weather Research and Forecasting)
Xoáy thuận nhiệt đới

4

MỞ ĐẦU
Mưa lớn là hệ quả của một số loại hình thời tiết đặc biệt như bão, áp thấp
nhiệt đới, dải hội tụ nhiệt đới, hội tụ gió, front lạnh, đường đứt,... đặc biệt khi có
sự kết hợp giữa chúng với nhau. Mưa lớn thường gây ra những thiệt hại to lớn
về người và tài sản, ảnh hưởng trực tiếp đến kinh tế - xã hội. Hiện tượng này có
thể diễn ra trên mọi miền của đất nước, nó có thể gây ra lũ lụt, ngập úng ở đồng
bằng hay lũ quét, lũ ống hay sạt lở đất ở vùng núi. Nghiên cứu mưa lớn và dự
báo mưa lớn là một bài tốn rất quan trọng nhưng đầy khó khăn và phức tạp, đặc
biệt là trong các trường hợp mưa lớn do sự kết hợp của các hình thế như khơng
khí lạnh kết hợp với dải hội tụ nhiệt đới, bão, gió mùa và sự tương tác giữa
bão,..
Trong các giai đoạn trước, hầu hết các nghiên cứu về các hình thế gây ra
mưa lớn ở Việt Nam, đều được tiến hành dựa trên q trình thống kê và phân
tích các bản đồ hình thế synop (một loại bản đồ sử dụng làm công cụ dự báo) bề
mặt và trên cao. Do đó, các kết quả nhận định thường mang tính chủ quan của
người nghiên cứu khi phân loại hình thế thời tiết nên đôi khi việc dự báo mưa
lớn ở Việt Nam cịn chưa được chính xác và kịp thời.
Cịn trong những năm gần đây, cùng với sự tiến bộ trong các sơ đồ vật lý,
thuật tốn và đồng hóa số liệu được phát triển từ các kỹ thuật viên trên khắp
cộng đồng nghiên cứu trên thế giới, các mô hình số trị đã thể hiện là một cơng
cụ hữu ích trong việc dự báo các yếu tố khí tượng. Việc ứng dụng sản phẩm của
các mơ hình số đã góp phần nâng cao chất lượng của các bản tin dự báo hàng
ngày. Một số mơ hình dự báo thời tiết đã và đang được sử dụng hiện nay ở Việt
Nam như: mơ hình tồn cầu GFS (Global Forecasting System), mơ hình HRM
(High resolution Regional Model), mơ hình ETA, mơ hình MM5... đặc biệt phải
kể đến đó là mơ hình WRF, đây là một hệ thống mơ hình thời tiết quy mô vừa,
được nghiên cứu và phát triển với hai mục đích là nghiên cứu các hoạt động diễn
ra tại khí quyển và mục đích dự báo nghiệp vụ thời tiết.

Mơ hình số nói chung và mơ hình WRF nói riêng sử dụng nguồn số liệu
quan trắc tại thời điểm hiện tại để tính tốn nhằm đưa ra trạng thái tương lai của
khí quyển. Nắm bắt được trạng thái thời tiết tại thời điểm hiện tại sẽ giúp cho
việc tính tốn, xử lý số liệu khi đưa vào mơ hình chính xác hơn. Bên cạnh đó, sự
tối ưu hóa trong mã nguồn tính tốn của WRF cho phép người dùng có thể chạy
mơ hình trên nhiều loại máy tính với các hệ điều hành khác nhau. Hiện nay có
1


rất nhiều nguồn số liệu đầu vào cho mơ hình số, thơng qua việc đồng hóa số liệu
sẽ tạo ra các sản phẩm đầu ra như biến đổi của nhiệt độ, lượng mưa và hàng
trăm biến khí tượng khác từ bề mặt đại dương tới đỉnh của khí quyển.
1. Lý do chọn đề tài
Mưa lớn tại Sơn La vào đầu tháng 8 năm 2017 là một hiện tượng thời tiết
cực đoan và hiếm gặp. Mưa lớn đã gây ra nhiều thiệt hại về người và tài sản cho
người dân tỉnh Sơn La đặc biệt là trên địa bàn huyện Mường La. Theo thống kê
của Ban Chỉ huy PCTT&TKCN huyện Mường La, tỉnh Sơn La, tính đến 17h
ngày 6/8/2017, lũ quét do mưa lớn gây ra đã làm chết 10 người, mất tích 5
người, 12 người bị thương. Lũ cũng cuốn trơi, làm sập đổ hồn tồn 183 ngơi
nhà, 143 ngơi nhà bị sạt lở cần phải di chuyển gấp, cầu Nậm Păm trên quốc lộ
279D bị lũ cuốn trôi hai mố cầu gây ách tắc giao thơng... Nhiều cơng trình giao
thông, thủy lợi, điện, tài sản của Nhà nước, hoa màu, gia súc của nhân dân cũng
bị cuốn trôi theo dòng nước. Thiệt hại nặng nhất là xã Nậm Păm và thị trấn Ít
Ong. Tổng thiệt hại ước tính khoảng 672 tỷ đồng. Đây được coi là trận lũ lịch sử
lớn nhất trong gần 70 năm trở lại đây.
Xuất phát từ nhu cầu dự báo mưa lớn tại Sơn La và hậu quả cực kỳ
nghiêm trọng do hiện tượng mưa lớn nói trên gây ra em đã quyết định chọn đề
tài: “Nghiên cứu mô phỏng đợt mưa lớn tại tỉnh Sơn La đầu tháng 8 năm
2017 bằng mơ hình WRF” để tìm hiểu kỹ hơn về hiện tượng cực đoan này.
2. Mục tiêu và nhiệm vụ

Đề tài được thực hiện với hai mục tiêu :
1) Xác định được nguyên nhân và cơ chế gây ra mưa lớn vào đầu tháng 8
năm 2017 tại tỉnh Sơn La;
2) Đánh giá được khả năng mô phỏng mưa lớn vào đầu tháng 8 tại tỉnh Sơn
La bằng mơ hình WRF.
Để thực hiện đề tài nghiên cứu đã thực hiện thu thập tài liệu, thông tin và số
liệu liên quan trắc, sau đó tổng hợp và phân tích vấn đề dựa vào các kiến thức đã
học và tự tìm hiểu, tham khảo thêm về kết quả nghiên cứu của các đề tài nghiên
cứu khác thuộc chuyên ngành khí tượng học và khí hậu để cho cái nhìn tổng
quan nhất về đề tài nghiên cứu. Sử dụng tốt tài ngun máy tính để học tập và
tìm hiểu, nghiên cứu và đưa ra kết quả bước đầu. Trau dồi kiến thức để phục vụ
tốt công việc nghiên cứu sau này.

2


Đồ án được trình bày trong 3 chương, ngồi các phần mục lục, danh mục
bảng và chữ viết tắt, mở đầu và tài liệu tham khảo, nội dung cụ thể của các
chương có thể tóm tắt như sau:
Chương 1. Tổng quan về tình hình nghiên cứu và dự báo mưa lớn
Trong chương này đã trình bày một cách khái quát nhất về khu vực
nghiên cứu: vị trí địa lý, địa hình và khí hậu; các kiến thức cơ bản về đặc trưng
và ảnh hưởng của mưa lớn trên khu vực; tổng hợp, phân tích và đúc kết các
thành tựu nghiên cứu trong và ngồi nước có liên quan đến cơ chế gây mưa lớn
bằng các phương pháp khác nhau, chủ yếu là các nghiên cứu có liên quan đến
mơ hình số đặc biệt là mơ hình WRF.
Chương 2. Cơ sở số liệu và phương pháp nghiên cứu
Trong chương này trình bày về số liệu và các phương pháp được sử dụng
trong thống kê, tính tốn, mơ phỏng và đánh giá kết quả đề tài.
Chương 3. Một số kết quả nghiên cứu

Trong phần đầu của chương sẽ trình bày về kết quả lựa chọn tham số vật
lý cho mơ hình WRF phù hợp với việc mô phỏng mưa lớn ở khu vực Sơn La.
Trong phần tiếp theo của chương 3 trình bày một số kết quả mơ phỏng các
trường khí tượng từ đó phân tích hình thế và cơ chế gây mưa lớn trên khu vực
Sơn La vào đầu tháng 8.
Trong phần cuối chương 3 sẽ trình bày kết quả đánh giá khả năng mơ
phỏng của mơ hình WRF đối với đợt mưa lớn trên khu vực Sơn La, chất lượng
mô phỏng được đánh giá bằng các sai số thống kê: ME, MAE, RMSE.

3


Chương 1
TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1 Tổng quan về khu vực nghiên cứu
1.1.1 Vị trí địa lý
Sơn La là một tỉnh miền núi nằm ở phía tây bắc Việt Nam có tọa độ
trong khoảng vĩ độ 20º39’-22º02’N và kinh độ 103º11’-105º02’E, diện tích tự
nhiên 14.125 km2, chiếm 4,27% diện tích cả nước, đứng thứ 3 trong số 63 tỉnh
thành phố. Địa giới: phía bắc giáp các tỉnh Yên Bái, Lào Cai, Lai Châu; phía
đơng giáp các tỉnh Phú Thọ, Hồ Bình; phía tây giáp với tỉnh Điện Biên; phía
nam giáp với tỉnh Thanh Hóa và tỉnh Huaphanh (Lào); phía tây nam giáp
tỉnh Luangprabang (Lào) (hình 1.1). Sơn La có đường biên giới quốc gia dài
250 km, chiều dài giáp ranh với các tỉnh khác là 628 km [22].

Hình 1.1. Bản đồ hành chính tỉnh Sơn La [21]
Tồn tỉnh có 12 đơn vị hành chính gồm 1 thành phố Sơn La và 11
huyện: Quỳnh Nhai, Mường La, Thuận Châu, Phù Yên, Bắc Yên, Mai Sơn,
Sông Mã, Yên Châu, Mộc Châu, Sốp Cộp, Vân Hồ. Tổng cộng, tỉnh Sơn La có

4


204 đơn vị cấp xã gồm: 7 phường, 8 thị trấn và 189 xã. Theo cuộc điều tra dân
số
ngày
1 tháng 4 năm 2015, tỉnh Sơn La có 1.195.107 người (theo niên giám thống kê
là 1.192.100 người), mật độ dân số là 84 người/km2 [21].
Sơn La là địa bàn cư trú của 12 dân tộc anh em: dân tộc Thái chiếm
54%, dân tộc Kinh 18%, dân tộc Mông 12%, dân tộc Mường 8,4%, dân tộc
Dao 2,5%, còn lại là các dân tộc: Khơ Mú, Xinh Mun; Kháng, La Ha, Lào, Tày
và Hoa... Mỗi dân tộc đều có những nét riêng trong đời sống văn hố truyền
thống [24].
1.1.2 Điều kiện địa hình
Nằm cách Hà Nội 320km trên trục quốc lộ 6 Hà Nội - Sơn La - Điện
Biên, Sơn La là một tỉnh nằm sâu trong nội địa. Tỉnh có 3 cửa khẩu
với Lào là Chiềng Khương, cửa khẩu quốc tế Pa Háng và cửa khẩu quốc gia Nà
Cài. Cùng với các tỉnh Hịa Bình, Điện Biên, Lai Châu, Sơn La là mái nhà
của Đồng bằng Bắc Bộ [22].
Sơn La có độ cao trung bình 600 - 700m so với mực nước biển, địa hình
bị chia cắt sâu và mạnh, 97% diện tích tự nhiên thuộc lưu vực sơng Đà, sơng
Mã, địa hình tương đối bằng phẳng. Địa hình của Sơn La do bị chia cắt nên đã
tạo thành ba vùng sinh thái chính: Vùng trục quốc lộ 6, vùng lịng hồ sông Đà và
vùng cao biên giới. Riêng hai cao nguyên lớn Mộc Châu và Nà Sản với độ cao
hàng trăm mét đã tạo nên nét đặc trưng cho địa hình Sơn La. Trong đó [25]:
 Cao nguyên Mộc Châu: Có độ cao 1050 m so với mực nước biển, mang
đặc trưng của vùng khí hậu cận ơn đới có nhiệt độ trung bình hàng năm là
18ºC. Đất đai phì nhiêu, phù hợp với trồng cây công nghiệp như chè, cây ăn
quả, chăn ni bị sữa, các loại gia súc ăn cỏ và phát triển du lịch.
 Cao nguyên Nà Sản: Có độ cao 800 m so với mực nước biển, đất đai phì

nhiêu, thuận lợi cho phát triển các loại cây cơng nghiệp như mía, cà phê,
dâu tằm và cây ăn quả.
1.1.3 Điều kiện khí hậu
Sơn La là một tỉnh thuộc khu vực Tây Bắc nên địa hình chung của khu
vực có ảnh hưởng rất lớn đến khí hậu nơi đây. Dãy núi Hoàng Liên Sơn chạy dài
liền tạo thành một khối theo hướng tây bắc - đơng nam đóng vai trị như một bức
tường thành ngăn khơng cho khơng khí lạnh vượt qua và ảnh hưởng trực tiếp

5


đến lãnh thổ Tây Bắc mà thường xâm nhập vào đây từ phía đồng bằng theo các
thung lũng sơng Đà, sau khi đã trải qua một q trình biến tính khá sâu sắc nên
ảnh hưởng của KKL đến vùng này đã bị suy giảm nhiều [1], trái với vùng Đông
Bắc có hệ thống các dãy núi vịng cung mở rộng theo hình quạt làm cho các đợt
sóng lạnh có thể theo đó mà xuống đến tận đồng bằng sơng Hồng và xa hơn nữa
về phía nam. Vì vậy, trừ khi do ảnh hưởng của độ cao, nền khí hậu Tây Bắc nói
chung ấm hơn Đơng Bắc, chênh lệch có thể đến 2-3ºC. Trên những vùng thuộc
khu vực Tây Bắc Việt Nam, ngay từ tháng 3 đã có những đợt gió tây khơ nóng
với nhiệt độ cực đại lên tới 36-37ºC, độ ẩm tương đối cực tiểu xuống tới 4045%, gió tây nam từ 5-10 m/s, gió tây nam này được gọi là tiền gió mùa tây nam
[2].
Bên cạnh đặc trưng chung về khí hậu của với khu vực, Sơn La cịn có
những đặc trưng khí hậu riêng đó là có khí hậu cận nhiệt đới ẩm vùng núi, mùa
đơng lạnh khơ, mùa hè nóng ẩm, mưa nhiều, trong đó mùa đông kéo dài từ tháng
10 đến tháng 3 năm sau và mùa hè kéo dài từ tháng 4 đến tháng 9. Nhiệt độ
trung bình hàng năm là 21,4ºC, nhiệt độ trung bình tháng cao nhất 27ºC, trung
bình thấp nhất 16ºC. Lượng mưa trung bình hàng năm là 1200-1600 mm. Độ ẩm
khơng khí trung bình là 81%. Số ngày có gió tây khơ nóng: ở thành phố Sơn La
là 4,3 ngày/năm và ở Yên Châu là 37,2 ngày/năm. Tuy nhiên, cao ngun Mộc
Châu và Nà Sản lại có khí hậu mát mẻ trong lành, thuận lợi cho cả nông nghiệp

và du lịch [22].
Do địa hình bị chia cắt sâu và mạnh nên hình thành nhiều tiểu vùng khí
hậu, cho phép phát triển một nền sản xuất nông - lâm nghiệp phong phú. Vùng
cao nguyên Mộc Châu phù hợp với cây trồng và vật nuôi vùng ôn đới. Vùng dọc
sông Đà phù hợp với cây rừng nhiệt đới xanh quanh năm [22].
Thống kê nhiệt độ trung bình năm của Sơn La có xu hướng tăng trong 20
năm lại đây với mức tăng 0,5 - 0,6°C, nhiệt độ trung bình năm của thành phố
Sơn La ở mức 21,1°C, Yên Châu 23°C; lượng mưa trung bình năm có xu hướng
giảm (thành phố ở mức 1.402 mm, Mộc Châu 1.563 mm); độ ẩm khơng khí
trung bình năm cũng giảm [22].
Tình trạng khơ hạn vào mùa đơng, gió tây khơ nóng vào những tháng cuối
mùa khơ đầu mùa mưa (tháng 3-4) là yếu tố gây ảnh hưởng tới sản xuất nông
nghiệp của tỉnh. Sương muối, mưa đá, lũ quét là yếu tố bất lợi [22].
1.2 Các đặc trưng và ảnh hưởng của mưa lớn trên khu vực nghiên cứu
6


1.2.1 Khái niệm, phân loại và điều kiện xảy ra mưa lớn
a) Khái niệm mưa lớn
Hiện tượng mưa lớn là hệ quả của một số loại hình thời tiết đặc biệt như
bão, áp thấp nhiệt đới hay dải hội tụ nhiệt đới, hội tụ gió mạnh trên nhiều tầng,
front lạnh, đường đứt... Đặc biệt khi có sự kết hợp giữa chúng với nhau ở cùng
một thời điểm sẽ càng nguy hiểm hơn, gây nên mưa to, gió lớn, dơng, mưa đá
trong một thời gian dài trên một phạm vi rộng [26].
Mưa lớn hay mưa vừa, mưa to diện rộng là q trình mưa xảy ra mang
tính hệ thống trên một hay nhiều khu vực. Mưa lớn diện rộng có thể xảy ra một
hay nhiều ngày, liên tục hay ngắt quãng, một hay nhiều trận mưa và không phân
biệt dạng mưa [26].
b) Phân loại mưa lớn
Căn cứ vào lượng mưa thực tế đo được 24 giờ tại các trạm quan trắc khí

tượng bề mặt, trạm đo mưa trong mạng lưới khí tượng thủy văn mà phân định
các cấp mưa khác nhau. Theo quy định của Tổ chức Khí tượng thế giới (WMO),
mưa lớn được chia làm 3 cấp [26]:
 Mưa vừa: Lượng mưa đo được từ 16-50 mm/24h, hoặc 8- 25 mm/12h.
 Mưa to: Lượng mưa đo được từ 51-100 mm/24h, hoặc 26-50mm/12h.
 Mưa rất to: Lượng mưa đo được > 100 mm/24h, hoặc > 50 mm/12h.
Trong các nghiên cứu về ảnh hưởng của mưa thì từ cấp mưa to (51-100
mm/24h) trở lên đã bắt đầu có những ảnh hưởng tiêu cực đến đời sống con
người [26].
c) Quy định về mưa lớn diện rộng
Trên thực tế, các khu vực dự báo được quy định ở nước ta chỉ có thể liền
kề với một hoặc hai khu vực dự báo khác và mưa lớn mang tính chất hệ thống
bao giờ cũng xảy ra trên diện tích bề mặt tương đối liên tục. Bởi vậy, việc quy
định mưa lớn diện rộng được định nghĩa như sau: Mưa lớn diện rộng là mưa lớn
xảy ra ở một hay nhiều khu vực dự báo liền kề với tổng số trạm quan trắc được
mưa lớn theo quy định sau đây [27]:
 Một khu vực dự báo được coi là có mưa lớn diện rộng khi mưa lớn xảy
ra ở quá một nửa số trạm trong toàn bộ số trạm quan trắc của khu vực
đó.

7


 Mưa lớn xảy ra ở 2 hoặc 3 khu vực dự báo liền kề nhau, khi tổng số
trạm quan trắc được mưa lớn phải vượt quá 1/2 hoặc 1/3 tổng số trạm
quan trắc trong 2 hoặc 3 khu vực liền kề.
Chú ý: Khi mưa lớn xảy ở nhiều khu vực liền kề nhau thì các trạm quan
trắc được mưa lớn cũng phải liền kề nhau trong khu có mưa đó. Việc mơ tả khu
vực xảy ra mưa lớn diện rộng phải căn cứ trên việc phân chia các khu vực nhỏ
trong các khu vực dự báo đang được sử dụng hiện nay [27].

 Quy định về một đợt mưa lớn diện rộng
Một đợt mưa lớn diện rộng là một đợt mưa xảy ra tương đối liên tục trong
một khoảng thời gian nhất định, trong đó có ít nhất một ngày đạt tiêu chuẩn
mưa lớn diện rộng. Khi quá trình mưa lớn diện rộng xảy ra nhiều đợt trong một
thời gian dài, các đợt mưa lớn diện rộng khác nhau phải cách nhau một khoảng
thời gian liên tục ít nhất là 24 giờ với trên 1/2 tổng số trạm quan trắc hồn tồn
khơng có mưa [27].
Tổng lượng mưa cả đợt được tính theo lượng mưa đo được thực tế của
từng trạm trong khoảng thời gian của cả đợt mưa kể từ thời gian bắt đầu đến thời
gian kết thúc mưa. Tổng lượng mưa lớn nhất được chọn trong tổng lượng mưa
thực đo của các trạm. Lượng mưa trung bình khu vực là lượng mưa trung bình
của tất cả các trạm đo trong khu vực lớn hoặc khu vực nhỏ. Lượng mưa trung
bình khu vực được chọn theo các khoảng lượng mưa cách nhau cữ 10 - 50 mm
[27].
d) Điều kiện xảy ra mưa lớn
Theo các sách giáo trình phân tích và dự báo thời tiết của một số tác giả,
các đợt mưa lớn thường đòi hỏi các điều kiện sau:
- Cơ chế nâng: dịng khơng khí dịch chuyển gặp địa hình hội tụ gió và
dịch chuyển cưỡng bức qua nó hoặc các vùng hội tụ gió (rãnh gió mùa, dải hội
tụ nhiệt đới, front,…) để thúc đẩy khơng khí thăng lên tới và vượt mực ngưng
kết.
- Lượng ẩm dồi dào: lượng ẩm thường xun được bổ sung để khơng khí
nóng ẩm lên đến độ cao mực ngưng kết. Khơng khí bất ổn định dẫn đến dòng
thăng phát triển mạnh hơn tạo đối lưu sâu.
- Điều kiện duy trì: Hai điều kiện trên cần phải được duy trì thì mưa to
mới kéo dài và lượng mưa mới lớn.
8

- Quy mơ lớn: hệ thống mây hình thành phải có quy mơ đủ lớn thì mưa
mới có thể có diện rộng. Vì thế địa hình chắn gió hay các dải hội tụ phải có độ
dài lớn nhất định để đảm bảo cho quy mơ của hình thế gây mưa được đủ rộng.
1.2.2 Các hình thế synop cơ bản gây mưa lớn ở Bắc Bộ
Mưa trên lãnh thổ Việt Nam là kết quả tác động phức tạp của hoàn lưu
nhiệt đới với địa hình đồi núi chiếm ¾ diện tích lãnh thổ Việt Nam. Đối với
miền Bắc, vào mùa gió mùa mùa hè, mưa lớn diện rộng thường do dải hội tụ
nhiệt đới (ITCZ). Từ tháng 6, ITCZ đã thể hiện rõ ở phía nam Trung Quốc và
phía bắc Việt Nam với phần phía tây là chuỗi áp thấp nóng địa phương; phần
phía đơng có thể là dải thời tiết xấu với áp thấp và có thể có bão hình thành trên
biển Đông. Vào đầu mùa đông, mưa lớn diện rộng liên quan đến front lạnh, khối
khơng khí lạnh ở phía bắc front lạnh đẩy khối khơng khí nhiệt đới nóng, ẩm nằm
ở phía nam front lạnh nên tạo điều kiện khởi đầu phát triển đường tố dưới dạng
dải mây tích trước front lạnh cho mưa rào và dơng [3].
Dựa theo phân tích synop trên cơ sở số liệu bản đồ thời tiết, các loại hình
thế synop cơ bản gây mưa lớn diện rộng đối với khu vực Bắc Bộ, đó là :
- Xốy thuận nhiệt đới (bão, áp thấp nhiệt đới);
- Xoáy thấp Bắc Bộ;
- Rãnh áp thấp (ITCZ và rãnh gió mùa có trục tây bắc-đơng nam);
- Dải thấp có trục tây bắc – đơng nam bị khơng khí lạnh nén;
- Rãnh thấp trong đới gió tây trên cao;
- Front lạnh và đường đứt;
- Hội tụ kinh hướng;
- Nhiễu động trong đới gió đơng.
1.3 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước
1.3.1 Tình hình nghiên cứu ở nước ngồi
Trên thế giới đã từ lâu đã có rất nhiều những nghiên cứu về mưa lớn xảy
ra ở các nơi trên thế giới và cả ở Việt Nam bằng rất nhiều các phương pháp khác
nhau.
P. Seibert và cộng sự (2007) đã tiến hành nghiên cứu mơ hình gây ra mưa

lớn ở Áo và xác định được 7 hình thế quy mô synop gây ra đợt giáng thủy lớn
tại Áo được xác định với phương pháp chùm quỹ đạo. Các phân tích này dựa

9


trên cơ sở số liệu tái phân tích trong 15 năm của ECMWF (1979-1994) sử dụng
để tính tốn các quỹ đạo phản hồi (back trajectories) và tổng lượng giáng thủy
ngày của 131 trạm khí tượng tại Áo [14].
Khi phân tích số liệu giáng thủy ngày ở các nước khu vực Đông Nam Á
trong thời kỳ từ 1950 đến 2000, Endo N, J. Matsumoto và T. Lwin (2009) cũng
đã chỉ ra rằng số ngày ẩm ướt (ngày có giáng thủy trên 1mm) có xu hướng giảm,
trong khi đó cường độ giáng thủy trung bình của những ngày ẩm ướt lại có
xu hướng tăng lên. Mưa lớn tăng lên ở phía nam Việt Nam, phía bắc Myanmar
và ở đảo Visayas và Luzon của Philipin trong khi đó lại giảm ở phía bắc
Việt Nam [15].
V. Rakesh, Singh Randhir và C. Joshi Prakash (2009) đã sử dụng sơ đồ
3D- Var để đồng hoá dữ liệu tốc độ gió và hướng gió gần bề mặt biển từ vệ tinh
QSCAT, tốc độ gió và tổng lượng giáng thủy (TPW) từ vệ tinh SSM/I cho cả hai
mô hình MM5 và WRF để dự báo thời tiết hạn ngắn ở Ấn Độ. Kết quả nghiên
cứu cho thấy dự báo trường gió từ hai mơ hình MM5 và WRF được cải thiện
đáng kể trong trường hợp đồng hoá dữ liệu gió từ QSCAT và SSM/I, trong khi
trường nhiệt độ và độ ẩm cho hiệu quả kém hơn. Trường dự báo mưa tốt nhất
trong trường hợp đồng hoá dữ liệu TPW. Ngoài ra, nghiên cứu cũng chỉ ra rằng
sai số dự báo các trường gió, nhiệt độ và độ ẩm ở các mực khác nhau bằng mơ
hình WRF nhỏ hơn khi dự báo bằng mơ hình MM5 [16].
Yokoi S, Matsumoto J (2008) đã sử dụng bộ số liệu tái phân tích và bộ số
liệu về lượng giáng thủy bề mặt trong 24 năm (1972-2002) để nghiên cứu về
trường hợp mưa lớn kỷ lục ở miền Trung Việt Nam xảy ra vào ngày 2-3 tháng 11
năm 1999. Cùng với đó là bộ số liệu tái phân tích trong 25 năm của Nhật Bản

cung cấp bởi cơ quan khí tượng Nhật Bản (JMA) và trung tâm nghiên cứu về
công nghiệp điện năng (CRIEPI), tác giả đã tập trung nghiên cứu hai nhiễu động
khí quyển chính đóng vai trị quan trọng trong đợt mưa lớn ở khu vực nghiên
cứu, đó là:
 Sóng lạnh (Cold surge): Gió mùa đơng bắc do sóng lạnh mạnh gây ra đã
thổi khơng khí bất ổn định vào khu vực miền Trung và bị ch ặn lại bởi dãy
Trường Sơn, tạo dịng thăng cưỡng bức gây nên q trình mưa địa hình
mạnh mẽ.

10


 Sự dị thường gió nam tại khu vực giữa biển Đông kết hợp với một áp thấp
nhiệt đới (Tropical Depression – Type Disturbance) ở miền Nam Việt
Nam đã ngăn cản sóng lạnh lan truyền về phía nam. Tại phía bắc biển
Đơng, dị thường gió nam hình thành một hội tụ mạnh ở mực thấp kết hợp
với dị thường gió đơng bắc trong sóng lạnh, đã cung cấp một lượng khơng
khí nhiệt đới ẩm, ấm.
Các điều kiện trên gây ra bởi sóng lạnh và áp thấp nhiệt đới đã tạo điều
kiện thuận lợi cho việc xuất hiện lượng mưa lớn do địa hình tại miền trung Việt
Nam [17].
Vào năm 2011, Chen và cộng sự đã nghiên cứu sự kiện mưa lớn bất
thường xảy ra vào ngày 30 - 31/10/2008 tại Hà Nội. Ngun nhân là do các q
trình quy mơ vừa, sự kết hợp nhiễu động ngoại nhiệt đới (sóng lạnh) và nhiễu
động nhiệt đới. Ở vùng nhiệt đới sóng lạnh hay khơng khí lạnh lan truyền xuống
phía nam Philippines ngày 26/10 tương tác với nhiễu động ở phía đơng, một
xốy nhỏ tồn tại trên biển Celebes và dịng sóng lạnh Đơng Á, tạo nên dịng vận
chuyển ẩm mạnh từ biển Đông qua vịnh Bắc Bộ đến Hà Nội [18].
1.3.2 Tình hình nghiên cứu ở trong nước
Tại Việt Nam, việc nghiên cứu mưa lớn và dự báo mưa lớn cũng là một

bài toán rất quan trọng đã và đang được các nhà khoa học và các nhà nghiên cứu
thực hiện bằng nhiều phương pháp khác nhau như: phương pháp thống kê, dự
báo số --trị và đặc biệt là sử dụng các sản phẩm của mơ hình số. Tuy nhiên, việc
nghiên cứu và dự báo cũng rất phức tạp và gặp phải nhiều khó khăn, đặc biệt là
trong các trường hợp mưa lớn do sự kết hợp của các hình thế thời tiết như:
khơng khí lạnh kết hợp với dải hội tụ nhiệt đới, bão, gió mùa và sự tương tác
giữa bão, gió mùa và địa hình...
Nguyễn Văn Hưởng (2012) đã sử dụng bộ số liệu tái phân tích JRA25 với
tập số liệu nghiên cứu là 16 năm từ giai đoạn 1994 – 2010, đã cho thấy các hình
thế thời tiết chính gây ra mưa lũ trên các sơng miền Trung hết sức đa dạng và
phức tạp. Một cách khái quát có thể tổng hợp lại các hình thế chính bao gồm
khoảng 5 hình thế gây mưa chính là: Mưa lớn do ITCZ có nhiễu động xốy
thuận từ mặt đất lên tới độ cao 4 – 5km. Đây là hình thế mà trên ITCZ có một
XTNĐ đóng kín, nhưng lên tới độ cao 700mb hay 500mb là nhiễu động dạng
sóng (tương tự sóng E: ở phía Tây kinh tuyến 115ºE tới ven bờ Trung Bộ). Mưa

11


do ITCZ có kết hợp với KKL tác động, dạng hình thế này rất đặc sắc và hầu như
chỉ xuất hiện ở Trung Bộ; Mưa do dạng nhiễu động sóng E có KKL tác động ở
tầng thấp, dạng hình thế này thường xuất hiện từ cuối tháng X đến tháng XII,
thường xuất hiện nhiều vào tháng XI; Mưa do KKL hội tụ với tín phong, thường
xuất hiện từ cuối tháng X đến tháng XII ở trung Trung Bộ và nam Trung Bộ;
Mưa do XTNĐ ( bão, ATNĐ) [4].
Vũ Thanh Hằng, Chu Thị Thu Hường và Phan Văn Tân (2009) đã sử dụng
số liệu lượng mưa ngày tại các trạm quan trắc ở bảy vùng khí hậu Việt Nam thời
kỳ từ năm 1961 đến 2007 để xác định xu thế biến đổi của lượng mưa ngày cực
đại. Kết quả phân tích cho thấy, trong thời kỳ từ năm 1961 đến 2007, hầu hết
trên khắp cả nước đều thể hiện xu thế tăng lên của lượng mưa ngày cực đại, đặc

biệt tăng mạnh trong những năm gần đây, tuy nhiên trong những thời đoạn ngắn
xu thế tăng/giảm là không đồng nhất giữa các vùng khí hậu. Tác giả đã rút ra
một số nhận xét như sau: Thứ nhất, lượng mưa ngày cực đại đạt giá trị lớn đáng
kể tại một vài trạm. Ở các vùng khí hậu B1-B3 và N3, các trị số trên 200
mm/ngày thường rơi vào các tháng mùa hè, cịn ở vùng B4 và N1 thì rơi vào các
tháng mùa đông, phù hợp với mùa mưa tương ứng của các vùng này. Riêng vùng
N2 lượng mưa cực đại ngày hầu như chỉ dao động xung quanh trị số 100
mm/ngày. Thứ hai, trong giai đoạn 1961-1990, xu thế tăng của lượng mưa ngày
cực đại biểu hiện rõ ở hầu hết các vùng khí hậu, ngoại trừ vùng B1, tăng mạnh
nhất là vùng B4 và N1. Thứ ba, trong thời đoạn 1991-2000, ở các vùng khí hậu
B1 và B2 lượng mưa ngày cực đại có xu thế giảm, các vùng khí hậu khác có xu
thế ngược lại. Thứ tư, những năm 2001-2007 là thời kỳ có lượng mưa ngày cực
đại tăng mạnh ở tất cả các vùng khí hậu trên cả nước. Cuối cùng, xét trong cả
thời kỳ 1961-2007, lượng mưa ngày cực đại có xu thế tăng hầu như trên mọi
vùng khí hậu, ngoại trừ vùng B3 [5].
Bùi Minh Sơn và Phan Văn Tân (2008) đã sử dụng mơ hình MM5 để dự
báo mưa lớn trên khu vực Nam Trung Bộ, trong số các sơ đồ tham số hóa đối
lưu, sơ đồ BM cho lượng mưa và phân bố không gian của mưa tốt hơn một ít.
Diện mưa mơ hình thường nhỏ diện mưa quan trắc trong điều kiện mưa do ảnh
hưởng của KKL, nhưng lớn hơn trong các hình thế chịu ảnh hưởng của bão hoặc
áp thấp nhiệt đới. Mưa dự báo có xu hướng vượt quá quan trắc trong các hình
thế bão, áp thấp nhiệt đới, và thấp hơn quan trắc trong các điều kiện có sự kết
hợp giữa KKL và bão, áp thấp nhiệt đới hoặc dải hội tụ nhiệt đới. Nói chung,

12


MM5 có thể dự báo được các sự kiện mưa lớn trên khu vực Nam Trung Bộ,
nhưng cho kết quả dự báo tốt hơn một ít trong các điều kiện mưa gây ra do sự
hoạt động của xoáy thuận nhiệt đới hoặc có sự tương tác giữa chúng với KKL

[6].
Cơng Thanh và Nguyễn Tiến Toàn (2010) đã nghiên cứu khả năng dự báo
mưa lớn của mơ hình RAMS cho khu vực Đà Nẵng-Quảng Nam-Quảng Ngãi.
Bước đầu thử nghiệm dự báo và đánh giá cho thấy mơ hình RAMS có thể dự
báo mưa lớn với ngưỡng mưa 50 mm trước 48 giờ có diện mưa chính xác 70%
với độ tin cậy 60% và dự báo mưa lớn với ngưỡng mưa 100 mm trước 24 giờ có
diện mưa chính xác 90% với độ tin cậy 70%. Trên cơ sở những đánh giá này
giúp cho những người làm dự báo nghiệp vụ có thêm thông tin dự báo mưa lớn
sớm để phục vụ phòng chống thiên tai cũng như biết được khả năng dự báo mưa
lớn của mơ hình RAMS để tìm ra phương pháp cải tiến chất lượng dự báo mưa
của mô hình [7].
Lê Như Quân và Phan Văn Tân (2011) đã ứng dụng mơ hình RegCM3 để
mơ phỏng và dự tính sự biến đổi của hai chỉ số khí hậu cực đoan liên quan đến
sự kiện mưa lớn là lượng mưa ngày lớn nhất năm (Rx1day) và tổng lượng mưa
của những ngày trong năm có lượng mưa vượt quá phân vị 95 của thời kỳ chuẩn
(R95p). Mơ hình được chạy với độ phân giải ngang 36km, sử dụng điều kiện
biên là sản phẩm của mơ hình tồn cầu CCSM3.0 cho thời kỳ chuẩn (19801999) và nửa đầu thế kỷ 21. Sự biến đổi của các chỉ số Rx1day và R95p được dự
tính cho hai thời kỳ tương lai là 2011-2030 và 2031-2050. Kết quả nhận được
cho thấy mơ hình đã tái tạo được những đặc điểm cơ bản của phân bố không
gian của hai chỉ số Rx1day và R95p cho thời kỳ chuẩn. Biến đổi của Rx1day và
R95p trong các thời kỳ tương lai thể hiện sự giảm đi trên hầu khắp lãnh thổ Việt
Nam trong giai đoạn 2011-2030 và tăng lên ở nhiều nơi trong giai đoạn 20312050. Phân bố không gian của biến đổi của Rx1day và R95p trong giai đoạn
2031-2050 có sự xen kẽ giữa các vùng tăng và giảm nhưng xu thế tăng vẫn
chiếm ưu thế [8].
Nguyễn Thị Hạnh (2014) trong Báo cáo phân tích đánh giá kết quả dự
tính các hiện tượng liên quan đến mưa lớn đã sử dụng mơ hình RegCM để đánh
giá xu thế biến đổi của lượng mưa và đưa ra các kết luận sau: Thứ nhất, các
ngày đạt tiêu chuẩn mưa lớn thường chủ yếu tập trung vào thời kỳ mùa mưa.
Mùa mưa ở vùng Đồng Bằng Bắc Bộ và Bắc Trung Bộ thường kéo dài hơn so

13


với các vùng núi phía bắc. Phân bố của số ngày mưa lớn cho thấy sự lùi chậm
của mùa mưa ở hai vùng khí hậu Bắc Trung Bộ và Nam Trung Bộ. Thứ hai, các
đợt mưa lớn kéo dài 3-4 ngày thường xảy ra nhiều nhất ở vùng Bắc Trung Bộ và
Nam Trung Bộ. Thứ ba, mức độ biến đổi của số ngày mưa lớn thường mạnh vào
thời kỳ giữa mùa mưa, khi đó độ lệch chuẩn có giá trị cực đại. Trong 7 vùng khí
hậu trên cả nước thì vùng Bắc Trung Bộ và Nam Trung Bộ có độ lệch chuẩn lớn
nhất. Cuối cùng đó là đưa ra xu thế biến đổi cả thời đoạn dài từ 1961-2007, số
ngày mưa đạt 25mm nhìn chung tăng lên, thể hiện rõ ở khu vực phía nam hơn so
với phía bắc, số ngày mưa lớn đạt 50 mm tăng vẫn chiếm ưu thế ở các vùng trên
cả nước [9].
Trần Tân Tiến và Nguyễn Thị Thanh (2011) đã sử dụng số liệu vệ tinh
MODIS để đồng hóa trường ban đầu cho mơ hình WRF bằng phương pháp
3DVAR để dự báo mưa lớn cho khu vực Trung Bộ trong hai mùa mưa 2007,
2008. Kết quả nghiên cứu cho thấy, đồng hóa số liệu MODIS đã cải thiện đáng
kể cả về diện mưa và lượng mưa dự báo trong 30h đầu. Tuy nhiên, ở hạn dự báo
từ 30 đến 54h, việc đồng hóa số liệu MODIS không cho kết quả vượt trội so với
trường hợp khơng đồng hóa [10].
Nguyễn Tiến Tồn (2009) đã dự báo mưa lớn khu vực Trung Trung Bộ
khi chạy mơ hình WRF dự báo trước 3 ngày cho 14 đợt mưa trong hai trường
hợp cập nhật và không cập nhật số liệu địa phương (tổng có 142 Obs dự báo),
bằng phương pháp hồi quy có lọc với các nhân tố dự tuyển là lượng mưa dự báo
bằng mơ hình tại các trạm đã xây dựng và đánh giá các phương trình dự báo
lượng mưa trước 24, 48 và 72h cho 15 trạm và 5 tiểu khu khi có hình thế mưa do
KKL kết hợp ITCZ tại Trung Trung Bộ. Kết quả cho thấy ở hầu hết các trạm dự
báo lượng mưa khi có cập nhật số liệu địa phương cho kết quả tốt hơn không cập
nhật số liệu địa phương. Dựa trên kết quả đánh giá đã chọn được các phương
trình dự báo tối ưu cho các trạm và tiểu khu vực. Đưa ra quy trình dự báo lượng

mưa do KKL kết hợp ITCZ tại Trung Trung Bộ. Sử dụng quy trình dự báo mưa
này cho kết quả dự báo lượng mưa gần với thực tế hơn so với các dự báo của
WRF khi có cập nhật và khơng cập nhật số liệu địa phương [11].
Vũ Thế Anh (2015) đã sử dụng mơ hình WRF để mơ phỏng trận mưa lớn
từ ngày 19-22/07/2003 tại Tây Nguyên. Nguyên nhân chính gây ra mưa lớn trên
khu vực là sự tương tác của hoàn lưu bão KONI hoạt động trên khu vực phía bắc
Biển Đơng với hồn lưu gió mùa tây nam kết hợp với hiệu ứng địa hình núi cao

14


sinh ra dòng thăng mạnh và gây ra mưa lớn trên khu vực. Kết quả cho thấy, mơ
hình đã nắm bắt tốt được về diện mưa lớn, khá phù hợp với số liệu quan trắc
APHRODITE và số liệu trạm. Tuy nhiên dựa vào các chỉ số sai số thống kê và
các đồ thị phản ánh sự sai lệch giữa mưa quan trắc và mưa mơ hình thì lại cho
thấy sự vượt quá lượng mưa quan trắc của sản phẩm mô hình, ngồi ra cịn có
một sự sai khác về diện mưa so với số liệu quan trắc từ vệ tinh TRMM, nguyên
nhân có thể là do khi xảy ra các trận mưa lớn đơn lẻ trên khu vực Tây Nguyên
vệ tinh không bay qua Việt Nam nên không nắm bắt được [12].
Vũ Văn Thăng và cộng sự (2015) đã đánh giá khả năng mô phỏng mưa
mùa hè ở Nam Bộ và Nam Tây Nguyên cho 17 cơn bão hoạt động trên Biển
Đơng trong thời kỳ gió mùa Tây Nam hoạt động mạnh bằng mơ hình WRF và
đánh giá kết quả mô phỏng đối với 6 cơn bão hoạt động trên Biển Đông gây
mưa lớn cho khu vực Nam Bộ và Nam Tây Nguyên thông qua đánh giá dự báo
pha và các sai số thống kê ME, MAE, RMSE. Kết quả đánh giá mô phỏng đối
với 6 cơn bão gây mưa lớn nhất cho thấy: Mơ hình dự báo diện mưa lớn nhỏ hơn
quan trắc với hạn dự báo 24h và lớn hơn quan trắc với hạn dự báo 48h và 72h;
chỉ số POD đối với ngưỡng mưa lớn có giá trị không cao, nhỏ hơn 0,2 với các
hạn dự báo; chỉ số FAR cho kết quả dự báo tốt nhất ở hạn dự báo 24h; chỉ số
CSI của các hạn dự báo là khá thấp (< 12%) nhưng độ chính xác của mơ hình lại

xấp xỉ hoặc cao hơn 90% với các hạn dự báo có thể do số trường hợp thử
nghiệm ít. Đối với các sai số thống kê mơ hình cho kết quả dự báo cao hơn quan
trắc ở các hạn dự báo 48h và 72h (ME dương), sai số quân phương lượng mưa
với hạn dự báo 24, 48 và 72h lần lượt là 24,3mm, 28,8mm và 16,8mm. Đề tài
còn thực hiện dự báo thử nghiệm cho 4 cơn bão hoạt động trên Biển Đông năm
2015 cho thấy mơ hình đã nắm bắt được phần nào phân bố không gian mưa tại
khu vực Tây Nguyên, Nam Bộ. Tuy nhiên xác suất phát hiện của mơ hình cịn
thấp, kết quả dự báo khống tương đối cao. Số trường hợp thử nghiệm cịn ít nên
chưa thể kết luận về độ chính xác của mơ hình. Sai số dự báo của mơ hình là
chấp nhận được với giá trị của sai số RMSE vào khoảng 20 mm với cả 3 hạn dự
báo [13].
Nhìn chung, từ những nghiên cứu của các tác giả trong và ngoài nước về
nghiên cứu mưa lớn và dự báo mưa lớn ta thấy vẫn còn tồn tại những mặt hạn
chế và sai số khác nhau, mỗi phương pháp đều có những ưu điểm và nhược
điểm riêng. Trong đề tài này, em đặc biệt quan tâm đến các nghiên cứu bằng mô

15