Luận văn Tìm hiểu và áp dụng phương pháp đồng hóa số 2 liệu xoáy giả đối với mô hình WRF

i Lêi c¶m ¬n Tr−íc hÕt, t«i xin bµy tá lßng biÕt ¬n s©u s¾c tíi GS. TS. TrÇn T©n TiÕn, lµ ng−êi ®· tËn t×nh chØ b¶o, h−íng dÉn vµ gióp ®ì t«i trong qu¸ tr×nh häc tËp vµ hoµn thµnh luËn v¨n nµy. T«i xin c¶m ¬n c¸c ThÇy c« vµ c¸c c¸n bé trong khoa KhÝ t−îng - Thñy v¨n - H¶i d−¬ng häc ®· cung cÊp cho t«i nh÷ng kiÕn thøc chuyªn m«n quý gi¸, gióp ®ì vµ t¹o ®iÒu kiÖn thuËn lîi vÒ c¬ së vËt chÊt trong suèt thêi gian t«i häc tËp vµ lµm viÖc ë Khoa. T«i còng xin c¶m ¬n Phßng sau ®¹i häc, Tr−êng §¹i häc Khoa häc Tù nhiªn ®· t¹o ®iÒu kiÖn cho t«i cã thêi gian hoµn thµnh luËn v¨n. Cuèi cïng, t«i xin göi lêi c¶m ¬n ch©n thµnh tíi gia ®×nh, ng−êi th©n vµ b¹n bÌ, nh÷ng ng−êi ®· lu«n ë bªn c¹nh cæ vò, ®éng viªn vµ t¹o mäi ®iÒu kiÖn tèt nhÊt cho t«i trong suèt thêi gian häc tËp t¹i tr−êng. Lª ThÞ Hång V©n ii Môc lôc Më ®Çu............................................................................................................................ 1 CH¦¥NG 1: TæNG QUAN VÒ B·O §æ Bé Vµ §åNG HãA Sè LIÖU XO¸Y GI¶...... 3 1.1. Tæng quan vÒ b·o ®æ bé....................................................................................... 3 1.1.1. C¸c nghiªn cøu vÒ b·o ®æ bé ........................................................................ 3 1.1.2. Sai sè b·o ®æ bé ........................................................................................... 7 1.2 Tæng quan vÒ ®ång hãa sè liÖu xo¸y gi¶. ............................................................. 8 1.3 C¸c m« h×nh dù b¸o b·o trong vµ ngoµi n−íc .................................................... 12 CH¦¥NG 2: M¤ H×NH WRF Vµ QUY TR×NH §åNG HãA Sè LIÖU XO¸Y GI¶ phôc vô dù b¸o b·o .............................................................................................. 16 2.1. M« h×nh WRF sö dông trong dù b¸o b·o .......................................................... 16 2.1.1. HÖ täa ®é th¼ng ®øng vµ c¸c biÕn th«ng l−îng........................................... 17 2.1.2. HÖ ph−¬ng tr×nh c¬ b¶n............................................................................... 17 2.1.3. Tham sè hãa vËt lý ...................................................................................... 21 2.1.4. CÊu h×nh miÒn tÝnh vµ nguån sè liÖu .......................................................... 22 2.2.M« h×nh x©y dùng xo¸y gi¶................................................................................ 23 2.2.1. C¬ së lý thuyÕt ............................................................................................ 23 2.2.2. X©y dùng xo¸y gi¶ ...................................................................................... 26 2.3. §ång hãa sè liÖu tr−êng cµi xo¸y gi¶ trong m« h×nh WRF .............................. 27 2.4. ChØ tiªu ®¸nh gi¸................................................................................................ 32 CH¦¥NG 3: §¸NH GI¸ KÕT QU¶ Dù B¸O B·O §æ Bé...............................................34 CñA M¤ H×NH WRF.............................................................................................................34 3.1. TËp sè liÖu nghiªn cøu....................................................................................... 34 3.2. §¸nh gi¸ vai trß cña ®ång hãa sè liÖu tr−êng cµi xo¸y gi¶ trong dù b¸o b·o b»ng m« h×nh WRF. ................................................................................................. 38 3.2.1. Lùa chän yÕu tè cÊu thµnh xo¸y gi¶ trong ®ång hãa sè liÖu tr−êng cµi xo¸y gi¶................................................................................................................. 38 3.2.2. Vai trß cña ®ång hãa sè liÖu xo¸y gi¶ ®èi víi lùa chän TH2 ..................... 44 3.3 §¸nh gi¸ kÕt qu¶ trªn bé mÉu sè liÖu c¸c c¬n b·o ®æ bé ®−îc lùa chän........... 57 3.3.1. §¸nh gi¸ vÒ quü ®¹o ................................................................................... 57 3.3.2. §¸nh gi¸ vÒ c−êng ®é ................................................................................. 60 3.4 §¸nh gi¸ vÞ trÝ vµ thêi ®iÓm ®æ bé ...................................................................... 61 3.4.1. Ph−¬ng ph¸p x¸c ®Þnh vÞ trÝ vµ thêi ®iÓm ®æ bé ......................................... 61 3.4.2. §¸nh gi¸ kÕt qu¶ ......................................................................................... 63 3.4.2.1. §¸nh gi¸ kÕt qu¶ dù b¸o vÞ trÝ ®æ bé .................................................... 64 3.4.2.2. §¸nh gi¸ kÕt qu¶ dù b¸o xu h−íng ®æ bé ............................................ 71 KÕt luËn ........................................................................................................................ 80 Tµi liÖu tham kh¶o ........................................................................................................ 83 1 Më ®Çu B·o lµ mét hiÖn t−îng thêi tiÕt phøc t¹p bao gåm nhiÒu qu¸ tr×nh tõ qui m« synop ®Õn qui m« nhá t−¬ng t¸c víi nhau. MÆc dï b·o ®· ®−îc quan t©m nghiªn cøu tõ nhiÒu thËp kû, nh−ng cho ®Õn nay ch−a cã mét lý thuyÕt ®Çy ®ñ vÒ c¸c c¬ chÕ trong b·o. V× thÕ, b·o vµ dù b¸o b·o vÉn cßn lµ mét bµi to¸n lín thu hót sù chó ý cña nhiÒu nhµ khoa häc. Nh÷ng khÝa c¹nh cña bµi to¸n dù b¸o b·o bao gåm: dù b¸o quü ®¹o, dù b¸o sù thay ®æi c−êng ®é, thêi gian tån t¹i cña hoµn l−u sau khi b·o ®æ bé, qu¸ tr×nh vµ kh¶ n¨ng m−a cña vïng bªn ngoµi vµ lâi bªn trong, dù b¸o thay ®æi cÊu tróc trong ®ã dù b¸o vÞ trÝ vµ thêi ®iÓm ®æ bé cña c¸c c¬n b·o lµ bµi to¸n cã ý nghÜa c¶ vÒ khoa häc vµ thùc tiÔn ®èi víi nh÷ng ng−êi nghiªn cøu vµ nh÷ng ng−êi lµm dù b¸o. Nh÷ng n¨m gÇn ®©y, cïng víi sù ph¸t triÓn cña khoa häc kÜ thuËt, nhiÒu m« h×nh sè khu vùc ®· ®−îc ®−a vµo nghiªn cøu, thö nghiÖm dù b¸o b·o tuy nhiªn nh÷ng thµnh tùu thu ®−îc míi chØ ë møc khëi ®Çu. Do m¹ng l−íi quan tr¾c trªn vïng biÓn nhiÖt ®íi rÊt th−a thít vµ do chÝnh cÊu tróc to¸n lý, còng nh− ®é ph©n gi¶i rÊt th«, nªn trong c¸c m« h×nh toµn cÇu t©m xo¸y b·o ban ®Çu th−êng ®−îc bÞ sai lÖch vÞ trÝ vµ cã c−êng ®é yÕu h¬n so víi xo¸y b·o thùc. §Ó kh¾c phôc h¹n chÕ nµy ng−êi ta sö dông ph−¬ng ph¸p ban ®Çu hãa xo¸y gi¶, tøc lµ thay thÕ xo¸y ph©n tÝch kh«ng chÝnh x¸c trong tr−êng ban ®Çu b»ng mét xo¸y nh©n t¹o míi sao cho cã thÓ m« t¶ gÇn ®óng nhÊt víi xo¸y b·o thùc vÒ cÊu tróc, vÞ trÝ vµ c−êng ®é. Xo¸y gi¶ cã thÓ ®−îc cµi trùc tiÕp vµo m«i tr−êng mét c¸ch hµi hßa sao cho kh«ng cã sù bÊt liªn tôc gi÷a tr−êng xo¸y vµ tr−êng m«i tr−êng. Qu¸ tr×nh nµy còng cã thÓ ®−îc thùc hiÖn b»ng ph−¬ng ph¸p ®ång hãa sè liÖu, qua ®ã mét sè thµnh phÇn cña xo¸y nh©n t¹o ®−îc ®−a vµo s¬ ®å ®ång hãa sè liÖu d−íi d¹ng c¸c quan tr¾c gi¶. Trªn thÕ giíi còng ®· cã nhiÒu t¸c gi¶ nghiªn cøu vÒ bµi to¸n ban ®Çu hãa b»ng ph−¬ng ph¸p ®ång hãa sè liÖu cho c¸c m« h×nh sè vµ ®¹t ®−îc nh÷ng kÕt qu¶ kh¶ quan trong bµi to¸n dù b¸o quü ®¹o vµ c−êng ®é b·o. ë ViÖt Nam, ®ång hãa sã liÖu xo¸y gi¶ vÉn cßn lµ vÊn ®Ò míi mÎ ch−a cã nhiÒu t¸c gi¶ nghiªn cøu. ChÝnh v× vËy trong luËn v¨n nµy, t«i sÏ tiÕn hµnh t×m hiÓu vµ ¸p dông ph−¬ng ph¸p ®ång hãa sè 2 liÖu xo¸y gi¶ ®èi víi m« h×nh WRF, víi mong muèn n©ng cao h¬n chÊt l−îng dù b¸o b·o cña m« h×nh WRF, ®Æc biÖt lµ nh÷ng c¬n b·o ®æ bé. Bè côc luËn v¨n gåm c¸c phÇn: Ch−¬ng 1: Tæng quan vÒ b·o ®æ bé vµ ®ång hãa sè liÖu xo¸y gi¶. Ch−¬ng 2: M« h×nh WRF vµ quy tr×nh ®ång hãa sè liÖu xo¸y gi¶ phôc vô dù b¸o b·o. Ch−¬ng 3: §¸nh gi¸ kÕt qu¶ dù b¸o b·o ®æ bé cña m« h×nh WRF. KÕt luËn. 3 CH¦¥NG 1: TæNG QUAN VÒ B·O §æ Bé Vµ §åNG HãA Sè LIÖU XO¸Y GI¶ 1.1. Tæng quan vÒ b·o ®æ bé 1.1.1. C¸c nghiªn cøu vÒ b·o ®æ bé Theo quy chÕ vÒ b·o, lò vµ th«ng t− cña ViÖt Nam do Tæng côc KhÝ t−îng Thñy v¨n xuÊt b¶n th¸ng 10/1998: b·o ®æ bé lµ khi t©m b·o vµo ®Êt liÒn. Sù ®æ bé cña c¸c c¬n b·o g©y ra nhiÒu nh÷ng nguy c¬ nghiªm träng ®Õn tÝnh m¹ng vµ tµi s¶n cña nh÷ng ng−êi d©n ®Æc biÖt lµ ë c¸c vïng biÓn. C¸c c¬n b·o ®æ bé th−êng kÌm theo thêi tiÕt nguy hiÓm, cã thÓ më réng ra phÝa ngoµi tõ t©m b·o. C¸c vïng giã m¹nh, sãng d©ng trong b·o g©y tµn ph¸ vµ m−a lín d÷ déi th−êng x¶y ra gÇn m¾t b·o. Chóng ta th−êng chØ nhËn ra nh÷ng nguy c¬ nµy gÇn t©m b·o nh−ng Ýt thÊy thùc tÕ r»ng thêi tiÕt nguy hiÓm cã thÓ x¶y ra c¸ch xa ®ã, cã thÓ ®¹t cùc ®¹i t¹i kho¶ng c¸ch 200- 400 km tõ m¾t b·o trong c¸c d¶i m−a phÝa ngoµi c¬n b·o (McCaul 1991) [17]. Do vËy ph¹m vi g©y ¶nh h−ëng cña b·o t−¬ng ®èi lín dÉn ®Õn nhiÒu khã kh¨n trong c«ng t¸c dù b¸o. Trªn thÕ giíi cã nhiÒu ch−¬ng tr×nh nh−: ITCLP ch−¬ng tr×nh b·o ®æ bé quèc tÕ, thö nghiÖm b·o ®æ bé cña Trung Quèc - CLAYTEX, ch−¬ng tr×nh b·o ®æ bé cña Hoa Kú vµ c¶ nh÷ng nghiªn cøu vÒ sù ®æ bé cña c¸c c¬n b·o nhiÖt ®íi b»ng c¸c sè liÖu quan tr¾c hoÆc c¸c m« t¶ cña c¸c m« h×nh sè tõ c¸c ®iÒu kiÖn ban ®Çu lý t−ëng. Nh÷ng ch−¬ng tr×nh vµ nghiªn cøu trªn ®· b−íc ®Çu ®Æt nÒn mãng ®Ó n©ng cao sù hiÓu biÕt vµ ®é chÝnh x¸c cña viÖc dù b¸o c¸c qu¸ tr×nh ®æ bé cña b·o ®Ó gi¶m thiÓu nh÷ng t¸c h¹i tõ nh÷ng c¬n b·o ®æ bé nµy. ë Hång K«ng, Cheng (2000) ®· ®¸nh gi¸ c¸c ®Æc tr−ng c¸c c¬n b·o ®æ bé vµo Hång K«ng n¨m 1999 b»ng viÖc sö dông c¸c ¶nh vÖ tinh vµ c¸c quan tr¾c tõ c¸c ra ®a Doppler cña ®µi Hång K«ng, c¸c profile giã vµ c¸c tr¹m thêi tiÕt tù ®éng. Chan (2004) ®· ®Ò xuÊt r»ng ®é ®øt giã gi÷a c¸c mùc 850mb vµ 200mb cã liªn quan mËt thiÕt c¸c cÊu tróc bÊt ®èi xøng ®èi l−u cña c¸c c¬n b·o ®æ bé däc bê biÓn nam Trung Quèc. §¸nh gi¸ nµy ®−îc ¸p dông ®èi víi tr−êng hîp c¬n b·o Kompasu. Sau khi ®æ bé, t©m mùc thÊp cña c¬n b·o Kompasu ®· chØ ra ®é nghiªng th¼ng ®øng vÒ h−íng t©y. Sù ph©n bè cña vïng ®èi l−u xung quanh t©m cña nã còng trë nªn bÊt ®èi xøng. 4 Sù bÊt ®èi xøng nµy liªn quan tíi ®é ®øt giã gi÷a c¸c mùc 850 - 200 mb víi vïng ®èi l−u chÝnh ®−îc t×m thÊy ë vïng giã cuèn xuèng cña vect¬ ®é ®øt [20]. M« h×nh ph−¬ng tr×nh nguyªn thñy nhiÒu mùc quy m« võa khu vùc còng ®· ®−îc dïng ®Ó dù b¸o sù ®æ bé vµ cÊu tróc cña b·o nhiÖt ®íi vµ chØ ra ba vïng nh¹y cña m« h×nh trong viÖc dù b¸o c¸c c¬n b·o ®æ bé lµ: §é ph©n gi¶i ngang - ®Æc tr−ng cho ®Þa h×nh ®åi nói; t¸c ®éng cña ph©n bè ®é Èm ®Êt bÒ mÆt ®èi víi vÊn ®Ò ®æ bé vµ ®é nh¹y cña c¬n b·o ®èi víi c¸c ®iÒu kiÖn biªn [12]. Tuleva (1984) ®· m« t¶ sù ®æ bé cña c¸c c¬n b·o nhiÖt ®íi sö dông m« h×nh l−íi tinh cã thÓ di chuyÓn vµ ®−a ra mét vµi kÕt luËn ®¸ng quan t©m trong suèt thêi k× ®æ bé: cã sù thay ®æi ®¸ng kÓ trong quü ®¹o cña c¬n b·o; sù gi¶m râ rÖt trong d¶i m−a mét vµi giê sau ®æ bé vµ b·o m« h×nh cã c−êng ®é nhá h¬n nªn di chuyÓn chËm h¬n. Nghiªn cøu cña «ng n¨m 1994 vÒ ®é nh¹y cña sù ph¸t triÓn vµ tan r· cña c¬n b·o ®Õn c¸c ®iÒu kiÖn biªn bÒ mÆt vµ nhËn thÊy: sù gi¶m l−îng bèc h¬i qua bÒ mÆt ®Êt, g©y ra chñ yÕu bëi sù gi¶m nhiÖt ®é bÒ mÆt ®Êt gÇn lâi b·o, lµm b·o kh«ng thÓ ph¸t triÓn m¹nh thªm [20], [21]. Jone (1987) ®· sö dông m« h×nh b·o l−íi tinh vµ nhËn thÊy r»ng l−îng m−a vïng lâi bªn trong, trong suèt thêi gian ®æ bé lín h¬n tr−êng hîp kh«ng ®æ bé. ¤ng còng ®Ò xuÊt r»ng ®iÒu nµy lµ do nh÷ng thay ®æi trong c¸c qu¸ tr×nh líp biªn vµ trong dßng ®i vµo theo ph−¬ng b¸n kÝnh khi b·o ®æ bé [20]. Sù tiÕp cËn cña c¬n b·o ®Õn vïng cã ®Þa h×nh phøc t¹p còng mang l¹i nh÷ng thay ®æi vÒ cÊu tróc vµ chuyÓn ®éng. Tr¹ng th¸i cña c¸c c¬n b·o d−íi ¶nh h−ëng cña c¸c ®Þa h×nh nói ®−îc chøng minh trong mét vµi nghiªn cøu, phÇn lín sö dông sè liÖu quan tr¾c vµ c¸c m« t¶ m« h×nh. Ch¼ng h¹n, Brand vµ Blelloch (1974) vµ Chang (1982) ®· ®¸nh gi¸ tr¹ng th¸i vµ ¶nh h−ëng cña c¸c c¬n b·o ®· gÇn Taiwan. §Þa h×nh nói m« t¶ tr−êng hîp nµy lµ vïng ®Êt liÒn cã quy m« ngang 300km vµ cã c¸c ®é cao cùc ®¹i trªn 2000m. Trong sè ®ã c¸c kÕt qu¶ ®¸ng chó ý nhÊt ®· nhËn ®−îc tõ nghiªn cøu nµy ®· chøng minh vÒ c¸c dao ®éng quü ®¹o vµ c−êng ®é khi hoµn l−u b·o tiÕp cËn gÇn bê ®Õn vïng ®Êt liÒn. Nh×n chung, cã sù suy gi¶m cña c¬n b·o vÒ c−êng ®é, sù gia tèc cña chuyÓn ®éng tÞnh tiÕn vµ ®é lÖch quü ®¹o b¾t ®Çu tõ vïng phÝa xa vïng ®æ bé [32]. Bender (1987) ®· nghiªn cøu ¶nh h−ëng cña ®Þa h×nh ®¶o 5 ®Õn c¸c c¬n b·o vµ nhËn thÊy nh÷ng thay ®æi vÒ c−êng ®é liªn quan rÊt lín ®Õn dù tr÷ n¨ng l−îng Èn nhiÖt vµ sù phï hîp theo ph−¬ng th¼ng ®øng cña hÖ thèng b·o. Hä còng nhËn thÊy r»ng cã sù sai lÖch theo h−íng b¾c ®èi víi xo¸y b·o khi tiÕp cËn víi bê biÓn Taiwan [23]. §èi víi m« h×nh khu vùc quy m« võa, Dastoor vµ Krishnamurti (1991) nhÊn m¹nh tÇm quan träng cña viÖc xö lý c¸c biªn bªn, ®é ph©n gi¶i vµ ®Æc biÖt lµ tham sè ®é Èm ®Êt trong viÖc dù b¸o b·o. Còng cã nhiÒu t¸c gi¶ ®· nghiªn cøu vÒ t¸c ®éng cña ®é Èm ®Êt ®Õn cÊu tróc vµ chuyÓn ®éng cña b·o ®æ bé. Dastoor vµ Krishnamurti (1991) chØ ra c¸c tham sè ®é Èm ®Êt ®· c¶i thiÖn cÊu tróc vµ chuyÓn ®éng cña c¸c c¬n b·o ®æ bé. Tuleya (1994) nhËn thÊy ®é ghå ghÒ bÒ mÆt vµ ®é Èm ®Êt gi¶m sÏ lµm t¨ng sù tan r· cña c¸c c¬n b·o ®æ bé. Shen (2002) ®· nghiªn cøu c¸c ¶nh h−ëng cña n−íc bÒ mÆt ®Êt ®Õn c¸c c¬n b·o ®æ bé, bao gåm nh÷ng thay ®æi nhiÖt ®é bÒ mÆt vµ ¶nh h−ëng cña chóng ®Õn nh÷ng thay ®æi trong l−îng nhiÖt bÒ mÆt (®èt nãng bÒ mÆt), cÊu tróc b·o vµ c−êng ®é b·o. Kimbail (2008) nghiªn cøu t¸c ®éng cña c¸c ®Æc tr−ng bÒ mÆt ®Êt kh¸c nhau ®èi víi ph©n bè m−a b·o tr−íc, trong vµ sau khi ®æ bé. Sù tan r· cña c−êng ®é b·o x¶y ra lµ do sù gi¶m bèc h¬i bÒ mÆt vµ t¨ng ma s¸t khi c¬n b·o vµo gÇn bê. C¸c ®iÒu kiÖn bÒ mÆt ®Êt cã thÓ ®iÒu khiÓn c¸c th«ng l−îng bÒ mÆt ®ãng vai trß trong viÖc m« t¶ c¸c c¬n b·o ®æ bé, ®Æc biÖt lµ dù b¸o l−îng m−a liªn quan ®Õn b·o ®æ bé. Tuy nhiªn, c¸c chi tiÕt cña t¸c ®éng khÝ quyÓn- ®Êt ®èi víi sù ®æ bé cña c¸c c¬n b·o vÉn ch−a cã nh÷ng hiÓu biÕt s©u s¾c. C¸c m« t¶ cña c¸c c¬n b·o ®æ bé sö dông c¸c m« h×nh ®é ph©n gi¶i cao thùc sù cÇn thiÕt ®Ó hiÓu vÒ nh÷ng ®Æc tr−ng ®ã [12], [30]. Bªn c¹nh ®ã Krishnamurti (1994) còng lµm næi bËt viÖc c¶i thiÖn c¸c tham sè hãa ®èi l−u, lµm t¨ng tr−êng ph©n tÝch nhiÖt ®é mÆt biÓn vµ sö dông c¸c quan tr¾c giã bÒ mÆt bæ sung trong dù b¸o thµnh c«ng c¬n b·o B¨ngladesh. §Ó nghiªn cøu nh÷ng ®Æc ®iÓm ®èi l−u cña b·o th× ®Æc tr−ng cña c¸c ¶nh h−ëng ®éng lùc häc vµ nhiÖt ®éng lùc ®· quan tr¾c cña c¸c ®¸m m©y ®−îc thùc hiÖn trong m« h×nh giíi h¹n khu vùc BMRC. §Æc tr−ng ®èi l−u nµy ®−îc kiÓm nghiÖm trong c¸c m« t¶ cña c¸c hiÖn t−îng b·o AMEX trong ®ã cã sè liÖu kiÓm nghiÖm phï hîp trªn quy m« synop (Davidson 1995) [20]. Nh÷ng m« t¶ sè trÞ víi ®é ph©n gi¶i cao gÇn ®©y trong céng 6 ®ång nh÷ng ng−êi lµm m« h×nh ®ang ®−a ra nh÷ng hiÓu biÕt s©u s¾c, míi mÎ vÒ vai trß cña c¸c qu¸ tr×nh ®èi l−u trong sù tæ chøc vµ tiÕn triÓn cña c¬n b·o. Sö dông c¸c m« h×nh cã ®é ph©n gi¶i quy m« m©y theo ph−¬ng ngang hiÖn t¹i còng cã thÓ ph©n tÝch ®−îc c¸c yÕu tè ®èi l−u ®¬n lÎ trong m«i tr−êng b·o cña chóng [16], [17]. VÒ viÖc ®¸nh gi¸ sai sè ®æ bé, khi nghiªn cøu sù ®æ bé cña c¸c c¬n b·o ë vïng biÓn §¹i T©y D−¬ng, Mark D. Powell vµ Sim D. Aberson còng ®−a ra ®Þnh nghÜa c¸c c¬n b·o ®−îc coi lµ ®æ bé nÕu vÞ trÝ t©m néi suy cña m« h×nh ®i qua ®−êng bê biÓn hoÆc trong ph¹m vi bê biÓn 75km. §èi víi quü ®¹o dù b¸o song song víi ®−êng bê biÓn nh−ng cã thÓ chøa mét vµi vÞ trÝ tháa m·n ®iÒu kiÖn ®æ bé th× vÞ trÝ gÇn nhÊt víi bê biÓn ®−îc chän. NÕu c¸c vÞ trÝ t¹i c¸c kho¶ng c¸ch víi ®−êng bê biÓn gÇn gièng nhau th× vÞ trÝ sím nhÊt ®−îc chän. Mét vµi c¬n b·o kh«ng ®æ bé nh−ng ®i qua víi kho¶ng c¸ch ®ñ gÇn (b»ng mét lÇn b¸n kÝnh giã cùc ®¹i bªn tr¸i hoÆc hai lÇn b¸n kÝnh giã cùc ®¹i bªn ph¶i so víi t©m b·o) víi ®Êt liÒn còng tháa m·n ®Þnh nghÜa ®æ bé cña NHC. §Ó ®¸nh gi¸ vÞ trÝ vµ thêi ®iÓm ®æ bé cña c¸c c¬n ®æ bé vµo bê biÓn Hoa Kú, Powell vµ Aberson ®· chia theo c¸c ¶nh h−ëng sau :
¶nh h−ëng cña h−íng quü ®¹o liªn quan ®Õn ®−êng bê biÓn : Nh÷ng quü ®¹o ®−îc ph©n thµnh hai lo¹i lµ nh÷ng quü ®¹o di chuyÓn so víi ®−êng bê biÓn gãc tõ 45° - 90 ° vµ nh÷ng quü ®¹o cã h−íng di chuyÓn so víi ®−êng bê biÓn gãc nhá h¬n 45°.
Sè liÖu ®−îc ph©n thµnh c¸c dù b¸o ®èi víi c¸c c¬n b·o di chuyÓn chËm vµ c¸c c¬n b·o di chuyÓn nhanh : liªn quan ®Õn tèc ®é quan tr¾c trung b×nh t¹i thêi ®iÓm ®æ bé (5.2 m/s).
C¸c c¬n b·o còng ®−îc ph©n lo¹i theo c−êng ®é t¹i thêi ®iÓm ®æ bé theo b¶ng giã Saffir Simpson. C¸c sai sè ®èi víi c¬n b·o yÕu (cÊp 1) vµ c¸c c¬n b·o m¹nh (cÊp 2 -4) t¹i thêi ®iÓm ®æ bé còng ®−îc chØ ra.
C¸c sai sè liªn quan ®Õn ®−êng bê biÓn (C¸c sai sè theo tõng vïng) : §Ó hiÓn thÞ c¸c sai sè vµ sai sè hÖ thèng sao cho chóng hiÖu qu¶ nhÊt ®èi víi c¸c dù b¸o viªn vµ c¸c c¬ quan phßng chèng b·o lôt th× ®−êng bê biÓn ®−îc chia thµnh c¸c 7 vïng nhá kho¶ng 5° vÜ . Thêi ®iÓm dù b¸o trung b×nh vµ c¸c sai sè vÞ trÝ ®æ bé ®−îc tÝnh to¸n cho mçi vïng [24]. 1.1.2. Sai sè b·o ®æ bé Khi mét c¬n b·o cã kh¶ n¨ng ®æ bé th× mét yÕu tè quan träng cña qu¸ tr×nh c¶nh b¸o lµ ®¸nh gi¸ c¸c sai sè quü ®¹o m« h×nh cã kh¶ n¨ng x¶y ra cña c¸c dù b¸o viªn. V× vËy khi c¸c dù b¸o viªn tù tin h¬n trong h−íng dÉn kh¸ch quan ®−îc c¶i thiÖn cña hä th× c¶nh b¸o cµng chÝnh x¸c h¬n.  §Þnh nghÜa sai sè ®æ bé: Sai sè ®æ bé bao gåm sai sè vÒ vÞ trÝ vµ thêi ®iÓm ®æ bé. Chóng ®−îc x¸c ®Þnh lµ vÞ trÝ vµ thêi ®iÓm t¹i ®ã t©m b·o ®i qua bê biÓn dùa vµo c¸c th«ng tin chØ thÞ b·o ®−îc cung cÊp bëi c¸c trung t©m dù b¸o. MÆc dï nh÷ng ¶nh h−ëng cña sù tµn ph¸ cã thÓ x¶y ra c¸ch ®ã tr−íc vµ sau thêi ®iÓm ®æ bé vµi giê vµ më réng vµi tr¨m km tõ ®iÓm ®æ bé. Cã bèn lo¹i sai sè ®æ bé cã thÓ ®−îc ®Þnh nghÜa nh− sau:
Sai sè vÞ trÝ t¹i thêi ®iÓm ®æ bé quan tr¾c (®Þnh nghÜa 1): Sai sè vÞ trÝ ®−îc ®Þnh nghÜa nh− kho¶ng c¸ch gi÷a vÞ trÝ quan tr¾c vµ dù b¸o t¹i thêi ®iÓm ®æ bé thùc tÕ. T¹i thêi ®iÓm ®æ bé ®· quan tr¾c, vÞ trÝ dù b¸o cña m« h×nh ®−îc néi suy. §Þnh nghÜa 1 gièng víi c¸c ®¸nh gi¸ sai sè truyÒn thèng ®−îc thùc hiÖn t¹i c¸c thêi k× x¸c ®Þnh 12 giê, 24 giê, 36 giê, 48 giê vµ 72 giê nh−ng ®−îc ¸p dông qua phÐp néi suy cña quü ®¹o dù b¸o vµ kh«ng cho phÐp tÝnh to¸n sai sè thêi ®iÓm ®æ bé.
VÞ trÝ vµ thêi ®iÓm gÇn nhÊt ®èi víi ®iÓm ®æ bé (®Þnh nghÜa 2): §−îc tÝnh b»ng kho¶ng c¸ch ng¾n nhÊt gi÷a vÞ trÝ vµ thêi ®iÓm ®æ bé quan tr¾c víi vÞ trÝ vµ thêi ®iÓm néi suy cña m« h×nh dù b¸o. §Þnh nghÜa 2 cho phÐp tÝnh to¸n cho c¸c tr−êng hîp b·o kh«ng bao giê ®æ bé. Tuy nhiªn, khã x¸c ®Þnh ®−îc ®iÓm dù b¸o gÇn nhÊt nµy.
Sai sè vÞ trÝ t¹i thêi ®iÓm ®æ bé dù b¸o (®Þnh nghÜa 3): lµ kho¶ng c¸ch gi÷a vÞ trÝ cña quan tr¾c vµ dù b¸o t¹i thêi ®iÓm ®æ bé dù b¸o. VÞ trÝ t©m quan tr¾c t¹i thêi ®iÓm ®æ bé dù b¸o ®−îc tÝnh b»ng phÐp néi suy. §Þnh nghÜa nµy bá qua c¸c sai sè thêi ®iÓm vµ còng kh«ng cho phÐp xem xÐt c¸c tr−êng hîp cã kh¶ n¨ng 8 x¶y ra ®æ bé nh−ng kh«ng dù b¸o. Tuy nhiªn, ®Þnh nghÜa nµy còng bao gåm c¸c tr−êng hîp dù b¸o vÞ trÝ ®æ bé nh−ng kh«ng x¶y ra.
C¸c sai sè vÞ trÝ vµ thêi ®iÓm ®æ bé gi÷a quan tr¾c vµ dù b¸o (®Þnh nghÜa 4): C¸c sai sè vÞ trÝ vµ thêi ®iÓm cã thÓ ®−îc tÝnh to¸n dùa vµo c¸c vÞ trÝ vµ thêi ®iÓm ®æ bé ®· quan tr¾c vµ ®· dù b¸o. Tuy nhiªn, ®Þnh nghÜa nµy kh«ng cho phÐp xem xÐt c¸c tr−êng hîp dù b¸o ®æ bé nh−ng kh«ng x¶y ra [24]. Trong khu«n khæ luËn v¨n nµy, t¸c gi¶ sö dông ®Þnh nghÜa 4 ®Ó ®¸nh gi¸ sai sè vÞ trÝ vµ thêi ®iÓm ®æ bé cña c¸c c¬n b·o ®æ bé vµo bê biÓn ViÖt Nam trong c¸c mïa b·o tõ n¨m 2004 ®Õn 2007. 1.2 Tæng quan vÒ ®ång hãa sè liÖu xo¸y gi¶. Do b·o h×nh thµnh vµ ho¹t ®éng trªn c¸c vïng ®¹i d−¬ng nhiÖt ®íi, n¬i cã m¹ng l−íi quan tr¾c truyÒn thèng hÕt søc th−a thít, nªn hÇu hÕt c¸c c¬n b·o ®−îc biÓu diÔn kh«ng râ vµ sai lÖch vÞ trÝ trªn tr−êng ph©n tÝch (Weber vµ Smith, 1995). Nh÷ng sai lÖch ban ®Çu vÒ vÞ trÝ vµ cÊu tróc sÏ dÉn ®Õn nh÷ng sai sè lín h¬n trong c¸c b−íc thêi gian tÝch ph©n tiÕp theo. §Ó n©ng cao chÊt l−îng dù b·o b¸o, tr−êng ban ®Çu cÇn biÓu diÔn tèt h¬n vÞ trÝ, cÊu tróc vµ c−êng ®é. Bµi to¸n thùc hiÖn qu¸ tr×nh nµy ®−îc gäi lµ ban ®Çu hãa xo¸y b·o (hay ban ®Çu hãa xo¸y). Ban ®Çu hãa xo¸y lµ mét bµi to¸n phøc t¹p, vµ cã thÓ sö dông nhiÒu ph−¬ng ph¸p kh¸c nhau. H×nh 1.1 lµ m« t¶ tæng qu¸t bµi to¸n ban ®Çu hãa xo¸y b·o. Nãi chung, tÊt c¶ c¸c bµi to¸n ban ®Çu hãa xo¸y b·o cÇn cã thªm th«ng tin bæ sung vÒ c¬n b·o (nh− vÞ trÝ t©m quan tr¾c, tèc ®é giã cùc ®¹i, th«ng tin vÒ kÝch th−íc b·o, v.v.) ®−îc gäi lµ th«ng tin chØ thÞ b·o ®Ó cã thÓ x©y dùng mét xo¸y cã cÊu tróc, c−êng ®é gÇn víi thùc h¬n, ®−îc gäi lµ xo¸y gi¶ hay xo¸y nh©n t¹o. Xo¸y nh©n t¹o cã thÓ ®−îc x©y dùng b»ng ph−¬ng ph¸p ®éng lùc, hoÆc b»ng ph−¬ng ph¸p kinh nghiÖm. Ph−¬ng ph¸p ®éng lùc th−êng ®−îc thùc hiÖn b»ng c¸ch sö dông mét phiªn b¶n ®èi xøng trôc cña m« h×nh dù b¸o vµ tÝch ph©n ®Ó nhËn ®−îc mét xo¸y nh©n t¹o ®èi xøng víi c¸c tr−êng c©n b»ng ®éng lùc víi nhau. Ph−¬ng ph¸p kinh nghiÖm dùa trªn c¸c hiÓu biÕt lý thuyÕt vµ thùc nghiÖm ®Ó x©y dùng nªn mét xo¸y nh©n t¹o cã cÊu tróc vµ c−êng ®é x¸c ®Þnh. ¦u ®iÓm cña ph−¬ng ph¸p kinh nghiÖm lµ kh«ng cÇn mét phiªn b¶n ®èi xøng trôc cña m« h×nh dù b¸o vµ thêi gian tÝnh to¸n nhanh h¬n, 9 v× thÕ cã rÊt nhiÒu s¬ ®å ban ®Çu hãa xo¸y sö dông ph−¬ng ph¸p nµy (Iwasaki vµ nnk 1987, Davidson vµ nnk 1993, Weber 2001,.). Thông tin chỉ thị bão Xoáy giả Trường ban đầu Trường môi trường PP thực nghiệm Trường phân tích PP động lực phân tích Xoáy Cài xoáy Đồng hóa SL Xây dựng xoáy giả Kết hợp xoáy giả H×nh 1.1: S¬ ®å m« t¶ bµi to¸n ban ®Çu hãa xo¸y b·o §Ó nhËn ®−îc xo¸y ®· ban ®Çu hãa, xo¸y nh©n t¹o ®−îc kÕt hîp víi tr−êng m«i tr−êng b»ng ph−¬ng ph¸p cµi xo¸y hoÆc ®ång hãa sè liÖu. Xo¸y nh©n t¹o cã thÓ ®−îc cµi trùc tiÕp vµo tr−êng m«i tr−êng mét c¸ch hµi hßa sao cho kh«ng cã sù bÊt liªn tôc gi÷a tr−êng xo¸y vµ tr−êng m«i tr−êng [33]. §Ó lµm ®−îc ®iÒu nµy, c¸c thµnh phÇn xo¸y nh©n t¹o ph¶i cã c©n b»ng ®éng lùc tèt, tr¸nh nh÷ng chÊn ®éng trong qu¸ tr×nh tÝch ph©n ban ®Çu cña m« h×nh. Qu¸ tr×nh nµy còng cã thÓ thùc hiÖn b»ng ph−¬ng ph¸p ®ång hãa sè liÖu, qua ®ã, mét hoÆc mét sè thµnh phÇn cña xo¸y nh©n t¹o ®−îc ®−a vµo s¬ ®å ®ång hãa sè liÖu d−íi d¹ng c¸c quan tr¾c gi¶ [4], [27]. Baker cïng ®ång sù (2006) ®· sö dông m« h×nh MM5 thö nghiÖm s¬ ®å ®ång hãa sè liÖu ®Çu hãa sè liÖu gi¶ tõ mét s¬ ®å xo¸y lý thuyÕt ®Ó m« t¶ thµnh c«ng sù thay ®æi c−êng ®é vµ cÊu tróc bªn trong cña c¬n b·o Rusa (2002). Xo¸y nh©n t¹o bao gåm tr−êng khÝ ¸p mÆt biÓn vµ tr−êng giã t¹i c¸c mùc kh¸c nhau. Trong ®ã tr−êng khÝ ¸p mÆt biÓn ®−îc tÝnh to¸n theo c«ng thøc Fujita (1952): 10 2/1 2 0 max )( 2 11 )(       + ∆ −= R r PPrP (1.1) Víi ∆P = Pmax - PC (1.2) 2 0 max )/(1 11 RR PP PP B CB C + − − += (1.3) Trong ®ã r lµ kho¶ng c¸ch tõ t©m b·o (km). R0 lµ b¸n kÝnh giã cùc ®¹i PC lµ khÝ ¸p mÆt biÓn quan tr¾c t¹i t©m b·o. PB lµ khÝ ¸p mÆt biÓn trung b×nh trong vïng xo¸y b·o. ë ®©y b¸n kÝnh vïng xo¸y b·o ®−îc x¸c ®Þnh bëi c«ng thøc thùc nghiÖm sau: 15 2/1 15 15 . 21 RfR V RB       += (1.4) Víi R15 lµ b¸n kÝnh giã 15 m/s. RB lµ b¸n kÝnh cña vïng xo¸y b·o gi¶. Tr−êng giã ®èi xøng ®−îc x©y dùng dùa trªn quan hÖ giã gradient: 24 )( 2/122 frrf r Pr rV −      + ∂ ∂ = ρ (1.5) Tr−êng giã nµy ®−îc t¹o ra trªn 7 mùc: mùc biÓn, 1000, 925, 850, 700, 600 vµ 500 hPa. Sau khi x©y dùng ®−îc c¸c tr−êng xo¸y gi¶, sè liÖu nµy ®−îc ®−a vµo hÖ thèng ®ång hãa sè liÖu cña m« h×nh MM5. Hµm môc tiªu trong tr−êng hîp ®ãng gãp cña tr−êng khÝ ¸p mùc biÓn: ( ) ( ) ( ) ( )1 B Tbogus bogus P P r R J P r P r O P r P r− ≤    = − −   ∑ (1.6) Vµ ®ãng gãp cña tr−êng giã ®èi xøng: 11 ( ) ( ) ( ) ( )1, , , , B Tbogus bogus V V k r R J V r k V r k O V r k V r k− ≤    = − −   ∑∑ (1.7) Trong ®ã, P(r) vµ V(r,k) lµ tr−êng giã vµ ¸p suÊt mùc biÓn ph©n tÝch, Pbogus(r) vµ Vbogus(r,k) lµ tr−êng giã vµ ¸p suÊt mùc biÓn gi¶, OP vµ OV lµ c¸c ma trËn ®−êng chÐo ph−¬ng sai, r lµ b¸n kÝnh vµ RB lµ b¸n kÝnh vïng xo¸y b·o gi¶, k lµ c¸c mùc th¼ng ®øng [19], [29]. Còng víi lý thuyÕt x©y dùng xo¸y nh− trªn nh−ng Qingnong Xiao vµ nhãm nghiªn cøu (2006) l¹i x©y dùng tr−êng giã gi¶ trªn 13 mùc: mùc biÓn, 1000, 925, 850, 700, 600, 500, 400, 300, 250, 200, 150 vµ 100 hPa. S¬ ®å ®−îc ¸p dông cho m« h×nh MM5 víi sè liÖu tr−êng nÒn cña hÖ thèng ®ång hãa 3DVAR lµ mode cycling (nghÜa lµ c¸c dù b¸o tr−êng nÒn lµ c¸c dù b¸o h¹n ng¾n cña m« h×nh MM5 tõ chu kú ph©n tÝch 3DVAR tr−íc ®ã). KÕt qu¶ thö nghiÖm còng chØ ra r»ng s¬ ®å ®ång hãa sè liÖu xo¸y gi¶ ®· cho nh÷ng c¶i thiÖn ®¸ng kÓ vÒ c¶ quü ®¹o vµ c−êng ®é b·o [28]. S¬ ®å ®ång hãa sè liÖu xo¸y gi¶ víi lý thuyÕt x©y dùng xo¸y ë trªn cßn ®−îc Liqiang Chen vµ Qingnong Xiao thö nghiÖm cho m« h×nh WRF. Hä nhËn thÊy r»ng ngoµi viÖc kh«i phôc l¹i cÊu tróc ban ®Çu cña xo¸y b·o hiÖu qu¶ th× s¬ ®å nµy cßn sinh ra tr−êng ph©n tÝch cña c¬n b·o c©n b»ng víi m« h×nh h¬n khi chØ ®−îc néi suy víi WPS [22]. Y.-R Guo vµ ®ång sù chØ ra sù thµnh c«ng cña ®ång hãa sè liÖu xo¸y gi¶ kÕt hîp víi t¸c ®éng ®Õn thµnh phÇn thèng kª sai sè nÒn (BES)- lµ mét thµnh phÇn quan träng trong hÖ thèng ®ång hãa sè liÖu 3DVAR cña m« h×nh WRF. Thö nghiÖm víi c¬n b·o Haitang (2005) kh«ng chØ cho nh÷ng c¶i thiÖn ®¸ng kÓ trong vÞ trÝ vµ c−êng ®é b·o mµ cßn c¶ víi tr−êng ph©n tÝch cña hoµn l−u synop quy m« lín khi kÕt hîp nh÷ng hiÖu chØnh BES kh¸c nhau víi hÖ thèng ®ång hãa nµy [18]. GÇn ®©y h¬n, s¬ ®å ®ång hãa sè liÖu gi¶ 4DVAR ®−îc ®Ò xuÊt trong ban ®Çu hãa b·o ®Ó sinh ra xo¸y ban ®Çu æn ®Þnh víi m« h×nh dù b¸o (Zou vµ Xiao 2000). 4DVAR sö dông m« h×nh dù b¸o thùc ®Ó ®−a ra c©n b»ng ®éng lùc trong suèt quy tr×nh ®ång hãa sè liÖu xo¸y gi¶. Xo¸y ban ®Çu ®−îc sinh ra kh«ng chØ c©n b»ng víi tr−êng ban ®Çu mµ cßn æn ®Þnh víi vËt lý vµ ®é ph©n gi¶i m« h×nh. Lîi thÕ cña 4DVAR trong nghiªn cøu c¸c c¬n b·o ®· ®−îc chøng minh trong tµi liÖu gÇn ®©y 12 (Xiao 2000; Zhang 2003). Tuy nhiªn h¹n chÕ dÔ thÊy trong ph−¬ng ph¸p nµy lµ quy tr×nh cùc tiÓu hãa cña nã kh¸ tèn kÐm. T¹i giai ®o¹n hiÖn t¹i, viÖc ¸p dông thêi gian thùc cña ®ång hãa sè liÖu 4DVAR trong hÖ thèng dù b¸o b·o vÉn cã nh÷ng khã kh¨n cña nã. Ng−îc l¹i tiÕp cËn 3DVAR cã chi phÝ tÝnh to¸n rÎ h¬n. V× c¸c hÖ thèng 3DVAR chøa c¸c ®iÒu kiÖn c©n b»ng thèng kª vµ ®éng lùc (Lorenc 2000, Barker 2004) nªn viÖc thùc hiÖn ®ång hãa sè liÖu xo¸y gi¶ trong suèt quy tr×nh ph©n tÝch cho phÐp cÊu tróc b·o ®−îc ph¸t triÓn trong c¸c ®iÒu kiÖn c©n b»ng vµ æn ®Þnh [31]. ë ViÖt Nam, bµi to¸n xo¸y gi¶ còng ®· ®−îc nhiÒu t¸c gi¶ nghiªn cøu. Tuy nhiªn chñ yÕu ®Ò cËp ®Õn ph−¬ng ph¸p cµi xo¸y ®Ó kÕt hîp xo¸y nh©n t¹o víi tr−êng m«i tr−êng [5], [7], [8], [10], [11]. Míi ®©y, t¸c gi¶ Phan V¨n T©n vµ NguyÔn Lª Dòng còng ®−a ra mét vµi kÕt qu¶ thö nghiÖm ®−îc c¶i thiÖn ®¸ng kÓ ®èi víi ®ång hãa sè liÖu xo¸y gi¶ víi lý thuyÕt xo¸y cña Smith trong m« h×nh WRF. Theo lý thuyÕt xo¸y cña Smith, khi cho tr−íc mét ph©n bè giã lý thuyÕt vµ ph©n bè cña c¸c yÕu tè m«i tr−êng, cã thÓ tÝnh ®−îc ph©n bè theo b¸n kÝnh vµ ®é cao cña khÝ ¸p, mËt ®é vµ nhiÖt ®é. M¹ng l−íi tr¹m quan tr¾c "gi¶" ph©n bè theo ph−¬ng b¸n kÝnh, víi t©m lµ vÞ trÝ t©m quan tr¾c cña xo¸y b·o ë thêi ®iÓm ph©n tÝch. C¸c yÕu tè quan tr¾c “gi¶” ®−îc sö dông bao gåm ¸p suÊt mùc biÓn, giã (tèc ®é vµ h−íng), ®é cao ®Þa thÕ vÞ, nhiÖt ®é vµ ®é Èm trªn sè mùc ®¼ng ¸p tïy thuéc vµo ®é m¹nh cña c¬n b·o. §èi víi tr−êng hîp c¸c c¬n b·o m¹nh (cÊp Typhoon theo thang Saffir- Simpson), hä sö dông sè liÖu trªn ba mùc 1000mb, 850mb vµ 700mb cña xo¸y nh©n t¹o. Vµ ®èi víi c¸c tr−êng hîp b·o yÕu h¬n (Tropical Storm) t¸c gi¶ chØ sö dông hai mùc 1000mb vµ 850mb [2]. 1.3 C¸c m« h×nh dù b¸o b·o trong vµ ngoµi n−íc B·o lµ mét lo¹i h×nh thêi tiÕt ®Æc biÖt, v× thÕ vÒ nguyªn t¾c, mét m« h×nh dù b¸o thêi tiÕt cã thÓ dù b¸o b·o. Tuy nhiªn, trong øng dông thùc tÕ, tïy vµo t×nh huèng cô thÓ ng−êi ta cã thÓ x©y dùng nh÷ng m« h×nh dµnh riªng cho dù b¸o b·o hay mét phiªn b¶n dµnh riªng cho dù b¸o b·o. Trong môc nµy sÏ chØ tr×nh bµy nh÷ng m« h×nh nghiÖp vô ®−îc x©y dùng víi môc ®Ých chÝnh ®Ó dù b¸o b·o hoÆc cã nh÷ng c¶i tiÕn nh»m ®−a ra dù b¸o b·o tèt h¬n. 13 M« h×nh ®Çu tiªn ®−îc ®−a vµo dù b¸o quÜ ®¹o b·o nhiÖt ®íi nghiÖp vô lµ m« h×nh chÝnh ¸p SANBAR (Sanders Barotropic Hurricane Track Forcast Model). SANBAR ®−îc ph¸t triÓn bëi Sanders vµ Burpee (1968) vµ ®−îc ®−a vµo dù b¸o nghiÖp vô t¹i Trung t©m B·o Quèc gia Hoa Kú ë Miami vµo cuèi thËp kû 60. M« h×nh dùa trªn quan ®iÓm truyÒn thèng lµ b·o nhiÖt ®íi di chuyÓn theo dßng dÉn. Dßng dÉn ë ®©y ®−îc x¸c ®Þnh lµ tr−êng trung b×nh líp s©u (DLM - Deep Layer Mean: ®−îc x¸c ®Þnh bëi trung b×nh cã träng sè th¼ng ®øng cña c¸c biÕn khÝ t−îng). QuÜ ®¹o b·o ®−îc dù b¸o b»ng c¸ch tÝch ph©n ph−¬ng tr×nh xo¸y chÝnh ¸p sö dông ph©n bè ®é xo¸y vµ hµm dßng trung b×nh líp. C¸c c¬n b·o ®−îc biÓu diÔn bëi c¸c xo¸y ®èi xøng nh©n t¹o vµ mét ph©n bè hµm dßng phi ®èi xøng ®Ó x¸c ®Þnh vËn tèc tr«i t¹i t©m b·o. MÆc dï víi ®é ph©n gi¶i rÊt th« (154 km) vµ sè liÖu quan tr¾c khÝ t−îng rÊt th−a thít nh−ng SANBAR ®· ®−a ra nh÷ng dù b¸o quÜ ®¹o rÊt tèt so víi nh÷ng m« h×nh khÝ hËu vµ qu¸n tÝnh. Mét m« h×nh chÝnh ¸p rÊt thµnh c«ng sau SANBAR lµ m« h×nh phæ lång cña Vic Ooyama (VICBAR; DeMaria vµ nnk. 1992). VICBAR sö dông biÓu diÔn spline- B cho tÊt c¶ c¸c biÕn vµ gi¶i ph−¬ng tr×nh n−íc n«ng trªn täa ®é sö dông phÐp chiÕu Mercator. Bèn l−íi lång liªn tiÕp cã ®é ph©n gi¶i lÇn l−ît lµ: 4.8, 2.4, 1.2, 0.6 ®é kinh vÜ. Sè liÖu ph©n tÝch 800-200 hPa cña mét m« h×nh phæ toµn cÇu cña NCEP ®−îc sö dông ®Ó tÝnh trung b×nh líp cho ®iÒu kiÖn ban ®Çu vµ ®iÓu kiÖn biªn phô thuéc thêi gian cña VICBAR. Ngoµi ra, m« h×nh cßn sö dông thªm c¸c sè liÖu tõ quan tr¾c m¸y bay vµ ¶nh m©y vÖ tinh vµ bãng th¸m kh«ng trong qu¸ tr×nh ban ®Çu hãa. Dùa trªn c¸c chØ thÞ b·o nghiÖp vô, mét xo¸y ®èi xøng nhËn t¹o vµ mét thµnh phÇn vËn tèc giã h»ng sè (dùa trªn tèc ®é di chuyÓn quan tr¾c) ®−îc x©y dùng vµ kÕt hîp víi ph©n tÝch kh¸ch quan cña m« h×nh toµn cÇu. N¨m 1996, VICBAR ®−îc ph¸t triÓn thµnh phiªn b¶n ch¹y nghiÖp vô b»ng c¸ch thay biÓu diÔn spline-B b»ng biÓu diÔn d¹ng chuçi hµm sin trë thµnh m« h×nh dù b¸o quÜ ®¹o b·o LBAR (Limited_Area Sine Transform Barotropic Track Model) (Horsfall vµ nnk. 1997. Mét m« h×nh chÝnh ¸p dù b¸o quÜ ®¹o b·o kh¸ thµnh c«ng gÇn ®©y ®−îc ph¸t triÓn bëi Weber (2001) (WBAR). WBAR gåm 2 phÇn chÝnh: (1) ban ®Çu hãa xo¸y nh»m lo¹i bá xo¸y thiÕu chÝnh x¸c trªn tr−êng ph©n tÝch toµn cÇu vµ x©y dùng xo¸y 14 nh©n t¹o lµm ®Çu vµo cho m« h×nh; (2) m« h×nh sè tÝch ph©n hÖ ph−¬ng tr×nh n−íc n«ng trªn täa ®é ®Þa lý sö dông c¸c biÕn trung b×nh líp. WBAR ®· ®−îc thö nghiÖm cho 167 tr−êng hîp b·o §¹i T©y D−¬ng vµ ®· kh¼ng ®Þnh ®−îc kü n¨ng dù b¸o quÜ ®¹o b·o t−¬ng ®èi tèt, tuy thÕ còng thÓ hiÖn nh−îc ®iÓm cña m« h×nh chÝnh ¸p lµ sù t¨ng lªn cña sai sè vÞ trÝ khi c¸c hÖ thèng tµ ¸p ph¸t triÓn. Cïng víi sù ph¸t triÓn m¹nh mÏ cña c«ng nghÖ m¸y tÝnh lµ sù sù ph¸t triÓn cña nh÷ng m« h×nh khu vùc ba chiÒu phøc t¹p, nh− m« h×nh b·o cña GFDL cña Hoa Kú (Kurihara vµ nnk. 1993, Bender vµ nnk. 1993) vµ TC-LAPS (Davidson vµ Weber 2000) cña Australia ®· dÉn tíi chÊt l−îng dù b¸o quÜ ®¹o b·o ®−îc c¶i thiÖn ®¸ng kÓ. Do sù th−a thít sè liÖu ë vïng l©n cËn b·o, hai m« h×nh trªn ®Òu sö dông c¸c ph−¬ng ph¸p ban ®Çu hãa xo¸y kh¸ phøc t¹p. M« h×nh qui m« võa MM5 (Grell vµ nnk. 1994) còng ®−îc nhiÒu t¸c gi¶ sö dông nghiªn cøu dù b¸o quÜ ®¹o b·o víi sù ¸p dông cña s¬ ®å cµi xo¸y ®èi xøng (Lownam, 2001) hoÆc ¸p dông ph−¬ng ph¸p ®ång hãa sè liÖu (Zou and Xiao (2000), Xiao vµ nnk (2006)). ë ViÖt Nam, viÖc nghiªn cøu ph¸t triÓn vµ øng dông c¸c m« h×nh sè ®· ®−îc b¾t ®Çu tõ nh÷ng n¨m 70 cña thÕ kû tr−íc. Song v× nhiÒu lý do kh¸c nhau mµ chñ yÕu lµ sù h¹n chÕ cña ph−¬ng tiÖn tÝnh to¸n, cho ®Õn nh÷ng n¨m gÇn ®©y c¸c m« h×nh sè míi thùc sù ®−îc nghiªn cøu øng dông mét c¸ch hiÖu qu¶. TrÞnh V¨n Th− vµ Kinsnamurti (1992) ®· nghiªn cøu ban ®Çu hãa xo¸y b·o cho mét m« h×nh n−íc n«ng mét mùc ®Ó dù b¸o quÜ ®¹o hai c¬n b·o Betty (1987) vµ Dan (1989) trªn khu vùc BiÓn §«ng. VÒ c¬ b¶n, xo¸y nh©n t¹o lµ mét xo¸y Rankine sö ®æi víi sè mò lµ -0.6, tr−êng ®é cao nhËn ®−îc b»ng c¸ch gi¶i ph−¬ng tr×nh giã gradient. Tuy nhiªn, v× nhiÒu lÝ do kh¸ch quan vÒ ph−¬ng tiÖn tÝnh to¸n nªn m« h×nh kh«ng ®−îc ¸p dông réng r·i ë ViÖt Nam. Mét trong nh÷ng m« h×nh ®· ®−îc nghiªn cøu øng dông vµ ®−îc nhiÒu t¸c gi¶ trong n−íc quan t©m lµ m« h×nh WBAR. Phan V¨n T©n vµ nnk (2002) ®· kh¶o s¸t WBAR vµ thÊy r»ng m« h×nh nµy cã kh¶ n¨ng dù b¸o quÜ ®¹o b·o cho khu vùc T©y B¾c Th¸i B×nh D−¬ng vµ BiÓn §«ng. V× thÕ, nã ®· ®−îc nhiÒu t¸c gi¶ trong n−íc nghiªn cøu c¶i tiÕn, nh− Bïi Hoµng H¶i, Phan V¨n T©n (2002), Vâ V¨n Hßa (2004) [7]. HÇu hÕt c¸c t¸c gi¶ ®· nghiªn cøu ®iÒu chØnh c¸c ph−¬ng ¸n ban ®Çu 15 hãa, c¸ch tÝnh trung b×nh líp s©u, v.v ®Ó rót ra ®−îc nh÷ng bé tham sè tèi −u cho dù b¸o quÜ ®¹o b·o ë ViÖt Nam. Ngoµi ra, m« h×nh n−íc n«ng 3 líp Dengler còng ®−îc mét sè t¸c gi¶ nghiªn cøu vµ cho thÊy nã cã kh¶ n¨ng dù b¸o quÜ ®¹o b·o cho khu vùc BiÓn §«ng (Lª C«ng Thµnh vµ KiÒu ThÞ Xin, 2003). Ngoµi c¸c m« chÝnh ¸p, mét sè m« h×nh ba chiÒu ®Çy ®ñ còng ®−îc c¸c t¸c gi¶ nghiªn cøu kh¶ n¨ng dù b¸o quÜ ®¹o b·o. M« h×nh ®Çu tiªn cÇn ®−îc nh¾c ®Õn lµ m« h×nh khu vùc ph©n gi¶i cao HRM, hiÖn ®ang ®−îc ch¹y nghiÖp vô t¹i Trung t©m dù b¸o khÝ t−îng thñy v¨n Trung −¬ng. S¶n phÈm dù b¸o cña HRM ®−îc dïng nh− mét nguån th«ng tin tham kh¶o chÝnh cho c¸c b¶n tin dù b¸o, trong ®ã cã th«ng tin dù b¸o ®−êng ®i cña b·o. Nh÷ng nghiªn cøu cña Lª C«ng Thµnh, 2004 cho thÊy HRM cã kü n¨ng dù b¸o cao h¬n c¸c m« h×nh WBAR vµ Dengler vµ cã thÓ n¾m b¾t ®−îc nh÷ng tr−êng hîp b·o cã quÜ ®¹o phøc t¹p mµ c¸c m« h×nh chÝnh ¸p kh«ng n¾m b¾t ®−îc. M« h×nh qui m« võa MM5 còng ®−îc nhiÒu t¸c gi¶ quan t©m nghiªn cøu kh¶ n¨ng dù b¸o quÜ ®¹o b·o. TrÇn T©n TiÕn vµ nnk. (2004) còng ®· nghiªn cøu thö nghiÖm m« h×nh ETA kh«ng thñy tÜnh vµo dù b¸o mét sè hiÖn t−îng thêi tiÕt ë ViÖt Nam trong ®ã cã dù b¸o quÜ ®¹o b·o. Hoµng §øc C−êng (2004) trong khu«n khæ ®Ò tµi cÊp Bé vÒ kh¶ n¨ng ¸p dông m« h×nh MM5 cho dù b¸o h¹n ng¾n ë ViÖt Nam ®· cã nhËn ®Þnh lµ “khi trong miÒn tÝnh cã sù ho¹t ®éng cña xo¸y thuËn nhiÖt ®íi nhÊt thiÕt ph¶i sö dông chøc n¨ng cµi xo¸y cña m« h×nh” vµ cÇn cã nh÷ng nghiªn cøu chuyªn s©u vÒ c¸c s¬ ®å ban ®Çu hãa xo¸y ®Ó ¸p dông vµo dù b¸o quÜ ®¹o b·o. §Æng ThÞ Hång Nga vµ céng sù (2006) ®· nghiªn cøu ¸p dông s¬ ®å ban ®Çu hãa xo¸y cña TC-LAPS vµo m« h×nh MM5 vµ ®¹t ®−îc nh÷ng kÕt qu¶ kh¶ quan [4]. ThS. Vâ V¨n Hßa còng cã nghiªn cøu vÒ ®¸nh gi¸ dù b¸o quü ®¹o b·o cña m« h×nh WRF vµ nhËn thÊy r»ng m« h×nh WRF cã sai sè trung b×nh t−¬ng ®èi nhá. §Æc biÖt, kü n¨ng dù b¸o quü ®¹o b·o cña m« h×nh trong tr−êng hîp c¸c c¬n b·o cã quü ®¹o phøc t¹p lµ kh¸ tèt [6]. Nh÷ng nghiªn cøu kÓ trªn cho thÊy kh¶ n¨ng ¸p dông m« h×nh sè trÞ vµo dù b¸o quÜ ®¹o b·o ë ViÖt Nam lµ hiÖn thùc vµ nghiªn cøu ph¸t triÓn s¬ ®å ban ®Çu hãa xo¸y lµ b−íc cÇn thiÕt ®èi víi bµi to¸n dù b¸o b·o. 16 CH¦¥NG 2: M¤ H×NH WRF Vµ QUY TR×NH §åNG HãA Sè LIÖU XO¸Y GI¶ phôc vô dù b¸o b·o 2.1. M« h×nh WRF sö dông trong dù b¸o b·o M« h×nh Nghiªn cøu vµ Dù b¸o Thêi tiÕt WRF (Weather Research and Forecasting) lµ mét hÖ thèng gåm nhiÒu mo®un kh¸c nhau, ®−îc ph¸t triÓn bëi sù hîp t¸c gi÷a mét sè trung t©m khÝ t−îng lín cña Hoa kú, nh− trung t©m Quèc gia nghiªn cøu khÝ quyÓn (NCAR), trung t©m Quèc gia dù b¸o m«i tr−êng (NCEP), côc khÝ t−îng kh«ng qu©n (AFWA), v.v... Dù ¸n x©y dùng WRF nh»m môc ®Ých chÝnh lµ cã ®−îc mét m« h×nh khu vùc võa cã thÓ ¸p dông trong dù b¸o nghiÖp vô võa lµm c«ng cô nghiªn cøu c¸c qu¸ tr×nh qui m« võa. WRF ra ®êi vµ ph¸t triÓn dùa trªn sù kÕ thõa nh÷ng thµnh tùu trong lÜnh vùc m« h×nh hãa thêi tiÕt vµ khÝ hËu, mÆt kh¸c nã còng ®−îc thiÕt kÕ ®Ó cã thÓ ¸p dông vµ h−íng tíi c¸c ph−¬ng ph¸p hiÖn ®¹i trong ph©n tÝch, xö lý vµ ®ång hãa sè liÖu. M« h×nh WRF cho phÐp sö dông c¸c tïy chän kh¸c nhau ®èi víi tham sè hãa c¸c qu¸ tr×nh vËt lý, nh− tham sè hãa bøc x¹, tham sè ho¸ líp biªn hµnh tinh, tham sè ho¸ ®èi l−u m©y tÝch, khuÕch t¸n xo¸y rèi qui m« d−íi l−íi hay c¸c qu¸ tr×nh vi vËt lý kh¸c. HiÖn t¹i WRF cã hai phiªn b¶n lµ phiªn b¶n nghiªn cøu n©ng cao ARW (Advanced Research WRF) vµ phiªn b¶n m« h×nh qui m« võa phi thñy tÜnh NMM (Nonhydrostatic Meso Model). Trong luËn v¨n nµy t¸c gi¶ ®· sö dông phiªn b¶n ARW lµm c«ng cô nghiªn cøu. Trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y, m« h×nh WRF ®· ®−îc sö dông kh¸ phæ biÕn trªn thÕ giíi vµ ViÖt Nam. Theo thèng kª gÇn ®©y (cho ®Õn ngµy 13/09/2006) th× ®· cã h¬n 4000 c¬ quan vµ c¸ nh©n ®¨ng ký lµm thµnh viªn vµ sö dông m« h×nh WRF trong nghiªn cøu còng nh− ch¹y nghiÖp vô. Cô thÓ, t¹i Mü m« h×nh WRF ®ang ®−îc ch¹y nghiÖp vô t¹i Trung t©m dù b¸o m«i tr−êng quèc gia NCEP (tõ n¨m 2004) vµ C¬ quan KhÝ t−îng Kh«ng lùc Hoa Kú AFwa (tõ th¸ng 7 n¨m 2006). Trªn thÕ giíi, m« h×nh WRF ®−îc ch¹y nghiÖp vô t¹i KMA (tõ n¨m 2006), t¹i Ên ®é, Israel vµ §µi Loan (tõ n¨m 2007).... H¬n n÷a, m« h×nh WRF lµ mét trong rÊt Ýt m« h×nh dù b¸o sè trÞ trªn thÕ giíi cã hç trî c¶ hÖ thèng ®ång hãa sè liÖu còng nh− c¸c c«ng cô hiÓn thÞ vµ ®¸nh gi¸ kÕt qu¶. Bªn c¹nh ®ã, sù tèi −u hãa trong m· nguån tÝnh to¸n cña WRF 17 cho phÐp ng−êi sö dông cã thÓ ch¹y m« h×nh trªn rÊt nhiÒu lo¹i m¸y tÝnh víi c¸c hÖ ®iÒu hµnh kh¸c nhau còng nh− ch¹y song song víi bé nhí chia sÎ OpenMP hay bé nhí ph©n t¸n MPI. ChÝnh v× nh÷ng tÝnh n¨ng −u viÖt trªn, trong luËn v¨n nµy t¸c gi¶ ®· lùa chän m« h×nh WRF lµm c«ng cô cho nghiªn cøu vÒ bµi to¸n dù b¸o b·o [6]. 2.1.1. HÖ täa ®é th¼ng ®øng vµ c¸c biÕn th«ng l−îng C¸c ph−¬ng tr×nh trong m« h×nh ARW ®−îc x©y dùng cho hÖ täa ®é th¼ng ®øng thñy tÜnh theo ®Þa h×nh, ký hiÖu lµ η, ®−îc ®Þnh nghÜa bëi: ( ) µη hth pp −= víi hths pp −=µ (2.1) Trong ®ã ph lµ thµnh phÇn thñy tÜnh cña khÝ ¸p, phs vµ pht lµ c¸c gi¸ trÞ däc theo bÒ mÆt vµ biªn trªn t−¬ng øng. Bëi ( )yx,µ thÓ hiÖn khèi l−îng cña cét khÝ quyÓn cã diÖn tÝch ®¬n vÞ t¹i « l−íi (x,y) cña miÒn tÝnh, nªn ARW sö dông c¸c biÓu thøc ë d¹ng th«ng l−îng cã d¹ng: ( ) µθηµµ =Θ=Ω== , ,,, &WVUvV (2.2) Trong ®ã, v = (u,v,w) lµ vector giã, ηω &= lµ tèc ®é th¼ng ®øng trong hÖ täa ®é η, θ lµ nhiÖt ®é thÕ vÞ, gz=φ lµ ®Þa thÕ vÞ, p lµ khÝ ¸p, α lµ thÓ tÝch riªng ®−îc ®Þnh nghÜa lµ nghÞch ®¶o cña mËt ®é ρ. 2.1.2. HÖ ph−¬ng tr×nh c¬ b¶n C¸c ph−¬ng tr×nh Euler d¹ng th«ng l−îng cã thÓ viÕt d−íi d¹ng: ( ) ( ) ( ) Uxxt FppuU =∂+∂−⋅∇+∂ φφ ηηV (2.3) ( ) ( ) ( ) Vvvt FppvV =∂+∂−⋅∇+∂ φφ ηηV (2.4) ( ) ( ) Wt FpgwW =−∂−⋅∇+∂ µηV (2.5) ( ) Θ=⋅∇+Θ∂ Ft θV (2.6) 0 1 0.5 0.25 0.75 Pht=const Phs η H×nh 2.2: Täa ®é th¼ng ®øng η cña ARW. 18 ( ) 0=⋅∇+∂ Vµt (2.7) ( )[ ] 01 =−∇⋅+∂ − gWt φµφ V (2.8) Ph−¬ng tr×nh thñy tÜnh: αµφη −=∂ (2.9) Ph−¬ng tr×nh tr¹ng th¸i: ( )γαθ 00 pRpp d= (2.10) Trong ®ã, c¸c chØ sè d−íi x, y, η trong c¸c ph−¬ng tr×nh tõ (2.3) − (2.23) lµ chØ ký hiÖu vi ph©n, vµ: ( ) ( ) ( )aVaUaa yz Ω∂+∂+∂=⋅∇ ηV (2.11) aaVaUa yz η∂Ω+∂+∂=∇⋅V (2.12) Trong ®ã a biÓu diÔn mét biÕn bÊt kú, γ=cp/cv=1.4 lµ tû sè cña nhiÖt dung ®¼ng ¸p vµ nhiÖt dung ®¼ng tÝch cho kh«ng khÝ kh«, Rd lµ h»ng sè khÝ kh«, p0 lµ khÝ ¸p tham chiÕu (1000hPa), c¸c sè h¹ng vÕ ph¶i FA ®Ó chØ c¸c ngo¹i lùc. §èi víi tr−êng hîp kh«ng khÝ Èm c¸c ph−¬ng tr×nh trªn ®−îc viÕt nh− sau: HÖ täa ®é th¼ng ®øng: ( ) ddhtdh pp µη −= (2.13) T−¬ng tù cho c¸c biÕn d¹ng th«ng l−îng: θµηµµ ddd =Θ=Ω= , , &vV (2.14) Theo ®ã, c¸c ph−¬ng tr×nh Euler Èm ®−îc viÕt d−íi d¹ng: ( ) ( ) Uxdxdt FppuU =∂∂+∂+⋅∇+∂ φαααµ ηV (2.15) ( ) ( ) Vydydt FppvV =∂∂+∂+⋅∇+∂ φαααµ ηV (2.16) ( ) ( )[ ] Wddt FpgwW =−∂−⋅∇+∂ µαα ηV (2.17) 19 ( ) Θ=⋅∇+Θ∂ Ft θV (2.18) ( ) 0=⋅∇+∂ Vdt µ (2.19) ( )[ ] 01 =−∇⋅+∂ − gWdt φµφ V (2.20) ( ) mQmmt FQQ =∇⋅+∂ V (2.21) Ph−¬ng tr×nh thñy tÜnh cã d¹ng: dd µαφη −=∂ (2.22) Ph−¬ng tr×nh c¶nh b¸o cho khÝ ¸p toµn phÇn (kh«ng khÝ kh« vµ h¬i n−íc) ( )γαθ dmd pRpp 00= (2.23) Trong ®ã, αd lµ thÓ tÝch riªng cña kh«ng khÝ kh«; α lµ thÓ tÝch riªng cña kh«ng khÝ ®Çy ®ñ: ( ) 1...1 −+++++= ircvd qqqqαα ; *q lµ tû hçn hîp (khèi l−îng trªn khèi l−îng kh«ng khÝ kh«) cña h¬i n−íc, n−íc m©y, n−íc m−a, b¨ng m©y,...; ( )[ ] ( )vvdvm qqRR 61.111 +≈+= θθθ lµ nhiÖt ®é thÕ vÞ ¶o. C¸c ph−¬ng tr×nh (2.15)−(2.21) ch−a ph¶i lµ d¹ng cuèi cïng cña ARW mµ chóng cßn ®−îc chuyÓn vÒ d¹ng cã sö dông phÐp chiÕu b¶n ®å. ARW cã thÓ sö dông ba kiÓu phÐp chiÕu: phÐp chiÕu Mercator cho vïng xÝch ®¹o, phÐp chiÕu Lambert cho vïng vÜ ®é trung b×nh vµ phÐp chiÕu cùc. Trong miÒn tÝch to¸n cña ARW, c¸c b−íc l−íi ∆x, ∆y lµ h»ng sè, ®Ó biÕn ®æi hÖ ph−¬ng tr×nh sang miÒn tÝnh cÇn sö dông mét hÖ sè b¶n ®å m ®−îc ®Þnh nghÜa lµ tû sè cña c¸c kho¶ng c¸ch trªn miÒn tÝnh chia cho kho¶ng c¸ch t−¬ng øng trªn bÒ mÆt tr¸i ®Êt. ( , )x y m ∆ ∆ = kho¶ng c¸ch thùc trª n tr¸i ®Êt (2.24) Tr−êng giã víi hÖ sè b¶n ®å ®−îc ®Þnh nghÜa l¹i nh− sau: /DU u mµ= , /DV v mµ= , /DW w mµ= , /D mηµΩ = g 20 Sö dông c¸c biÕn ë trªn, hÖ ph−¬ng tr×nh c¬ b¶n cña ARW khi cã biÓu diÔn phÐp chiÕu b¶n ®å vµ hiÖu øng Coriolis cã thÓ ®−îc viÕt nh− sau: ( )[ ( ) ( )] ( / )t x y x x Uduu m Uu Vu p p Fη η ηα α α φΩ∂ + ∂ + ∂ + ∂ + ∂ ∂ + ∂ ∂ = (2.25) 1( ) [( / ) ][ ( ) ( )] d dt x y WW w m g pm Uw Vw Fη ηα α µ−Ω − ∂ − =∂ + ∂ + ∂ + ∂ (2.26) ( )[ ( ) ( )] ( / )t x y y y VdV vm Uv Vv p p Fη η ηα α α φΩ∂ + ∂ + ∂ + ∂ + ∂ ∂ + ∂ ∂ = (2.27) 2 ( )[ ( ) ( )]t x ym U V m Fη θθ θ ΘΘ Ω∂ + ∂ + ∂ + ∂ = (2.28) 2[ ] ( ) 0t x yd m U U m ηµ∂ + + + ∂ Ω = (2.29) 1 2[ ( ) ] 0t x yd m U V m gWηφ µ φ φ φ−∂ + + + Ω − = (2.30) 2[ ( ) ( )] ( ) mt m x m y m m QQ m Uq Vq m q Fη∂ + ∂ + ∂ + ∂ Ω = (2.31) cïng víi quan hÖ cña ®Þa thÕ vÞ vµ thÓ tÝch kh«ng khÝ kh« d dηφ α µ∂ = − (2.32) vµ biÓu thøc cña ¸p suÊt toµn phÇn (h¬i n−íc céng víi kh«ng khÝ kh«) 0 0( / )md dp p R p γθ α= (2.33) VÕ ph¶i cña (2.23) – (2.25) ngoµi thµnh phÇn rèi vµ lùc cßn bao gåm hiÖu øng Coriolis vµ ®é cong cña tr¸i ®Êt. HiÖu øng Coriolis vµ ®é cong ®−îc viÕt nh− sau: ( ) cos cor rU e m m uWF f u v V eW y x r α ∂ ∂ = + + − − −∂ ∂ (2.34) ( ) sin corV r e m m vWF f u v U eW y x r α ∂ ∂ = − + − + −∂ ∂ (2.35) 21 ( cos sin ) ( ) cor r rW e uU vVF e U V r α α + = + − + (2.36) víi rα lµ gãc quay ®Þa ph−¬ng gi÷a trôc y vµ kinh tuyÕn, ψ lµ vÜ ®é, 2 sinef ψ= Ω , 2 cosee ψ= Ω , eΩ lµ tÇn sè gãc cña tr¸i ®Êt, vµ er lµ b¸n kÝnh tr¸i ®Êt (trong tr−êng hîp nµy ta con b¸n kÝnh tr¸i ®Êt lµ h»ng sè). 2.1.3. Tham sè hãa vËt lý M« h×nh WRF cho phÐp ng−êi dïng thiÕt lËp nhiÒu tïy chän tham sè hãa vËt lý kh¸c nhau. Vi vËt lý (microphysics) lµ c¸c qu¸ tr×nh vËt lý hiÖn liªn quan ®Õn h¬i n−íc, m©y vµ gi¸ng thñy. ARW cho phÐp lùa chän c¸c s¬ ®å tham sè hãa vi vËt lý sau: S¬ ®å Kessler, s¬ ®å Purdue Lin, s¬ ®å WSM3, s¬ ®å WSM5, s¬ ®å WSM6, s¬ ®å Eta Ferrier vµ s¬ ®å Thompson. Tham sè hãa ®èi l−u (Cumulus parameterization) nh»m n¾m b¾t ®−îc c¸c hiÖu øng d−íi l−íi cña m©y ®èi l−u s©u vµ/hoÆc ®èi l−u n«ng, bao gåm: S¬ ®å Kain- Fritsh, s¬ ®å Betts-Miller-Janjic, s¬ ®å tæ hîp Grell-Devenji. Tham sè hãa líp s¸t ®Êt (Surface layer) nh»m tÝnh to¸n tèc ®é ma s¸t vµ c¸c hÖ sè trao ®æi ®Ó tÝnh c¸c th«ng l−îng nhiÖt vµ Èm trong s¬ ®å bÒ mÆt ®Êt vµ øng suÊt bÒ mÆt trong s¬ ®å líp biªn hµnh tinh. Trªn bÒ mÆt n−íc, c¸c th«ng l−îng nµy ®−îc tÝnh bëi chÝnh c¸c s¬ ®å tham sè hãa líp s¸t ®Êt. Trong ARW sö dông 2 së ®å líp s¸t ®Êt: S¬ ®å líp s¸t ®Êt MM5, s¬ ®å líp s¸t ®Êt Eta. C¸c m« h×nh bÒ mÆt ®Êt ®Êt (Land-Surface Model, LSM) sö dông c¸c th«ng tin khÝ quyÓn tõ s¬ ®å líp s¸t ®Êt, gi¸ng thñy tõ c¸c s¬ ®å vi vËt lý vµ tham sè hãa ®èi l−u, cïng víi c¸c biÕn tr¹ng th¸i ®Êt vµ ®Æc tÝnh bÒ mÆt ®Êt ®Ó tÝnh to¸n c¸c th«ng l−îng Èm vµ nhiÖt tõ bÒ mÆt. C¸c m« h×nh ®Êt xö lý th«ng l−îng Èm, nhiÖt trong c¸c líp ®Êt, c¸c hiÖu øng liªn quan ®Õn thùc vËt, rÔ, t¸n c©y vµ ®é phñ tuyÕt. C¸c m« h×nh bÒ mÆt ®Êt lµ mét chiÒu vµ kh«ng cã t−¬ng t¸c gi÷a c¸c « l−íi kÒ nhau. C¸c m« h×nh ®Êt trong ARW bao gåm: M« h×nh khuÕch t¸n nhiÖt 5 líp, m« h×nh Noah 4 líp, m« h×nh chu tr×nh cËp nhËt nhanh. 22 Tham sè hãa líp biªn hµnh tinh (Planetary Boundary Layer, PBL) tÝnh ®Õn c¸c th«ng l−îng th¼ng ®øng qui m« d−íi l−íi do vËn chuyÓn rèi kh«ng ph¶i chØ trong líp biªn mµ cho toµn bé cét khÝ quyÓn.Trong ARW bao gåm c¸c s¬ ®å líp biªn hµnh tinh: S¬ ®å MRF, s¬ ®å YSU, s¬ ®å MYJ. Tham sè hãa bøc x¹ khÝ quyÓn nh»m cung cÊp ®èt nãng bøc x¹ do c¸c qu¸ tr×nh hÊp thô, ph¶n x¹ vµ t¸n x¹ bøc x¹ sãng ng¾n tõ mÆt trêi vµ bøc x¹ sãng dµi tõ bÒ mÆt tr¸i ®Êt. C¸c s¬ ®å tham sè hãa bøc x¹ trong ARW bao gåm: S¬ ®å sãng dµi RRTM, s¬ ®å sãng ng¾n vµ sãng dµi Eta GFDL, s¬ ®å sãng ng¾n MM5 (Dudhia), s¬ ®å sãng ng¾n Goddard. §iÒu kiÖn biªn: §èi víi c¸c bµi to¸n nghiªn cøu lý t−ëng ARW cho phÐp sö dông ba lo¹i ®iÒu kiÖn biªn lý thuyÕt: tuÇn hoµn, më vµ ®èi xøng [34]. 2.1.4. CÊu h×nh miÒn tÝnh vµ nguån sè liÖu CÊu h×nh miÒn tÝnh §Ó thùc hiÖn dù b¸o nh÷ng c¬n b·o ho¹t ®éng trªn BiÓn §«ng vµ ®æ bé vµo bê biÓn ViÖt Nam, t¸c gi¶ ®· thùc hiÖn cµi ®Æt miÒn dù b¸o vµ cÊu h×nh l−íi tÝnh nh− sau: MiÒn l−íi tÝnh bao gåm 161×161 ®iÓm l−íi theo ph−¬ng ngang víi b−íc l−íi 28km, t¹o ra miÒn l−íi tõ 5°S ®Õn 35°N vµ 90°E ®Õn 130°E ®Ó cã thÓ n¾m b¾t ®−îc nh÷ng c¬n b·o h×nh thµnh tõ phÝa ®«ng Philippin vµ di chuyÓn vµo BiÓn §«ng. T©m miÒn l−íi tÝnh ®−îc ®Æt ë 15°N vµ 110°E. MiÒn tÝnh nµy bao phñ toµn bé l·nh thæ ViÖt Nam vµ mét phÇn lôc ®Þa Trung Quèc. Biªn phÝa nam cña miÒn tÝnh ë 5°S, víi môc tiªu m« t¶ tèt h¬n hoµn l−u giã mïa t©y nam vµo mïa hÌ, thæi tõ nam b¸n cÇu v−ît qua xÝch ®¹o vµo khu vùc §«ng Nam ¸. B−íc thêi gian tÝch ph©n lµ 80s vµ h¹n dù b¸o 72h. §iÒu kiÖn biªn ®−îc cËp nhËt 6h/1 lÇn. 23 H×nh 2.2. MiÒn l−íi tÝnh cña m« h×nh C¸c s¬ ®å tham sè hãa vËt lý ®−îc sö dông trong nghiªn cøu nµy bao gåm: s¬ ®å vi vËt lý cña Kessler, s¬ ®å ph¸t x¹ sãng dµi RRTM, s¬ ®å ph¸t x¹ sãng ng¾n Dudhia, s¬ ®å cho líp s¸t ®Êt Monin- Obukhov, s¬ ®å khuÕch t¸n nhiÖt víi c¸c qu¸ tr×nh bÒ mÆt, s¬ ®å líp biªn hµnh tinh MRF vµ s¬ ®å tham sè hãa m©y ®èi l−u Kain- Fritsh. Nguån sè liÖu §iÒu kiÖn ban ®Çu vµ ®iÒu kiÖn biªn lµ sè liÖu ph©n tÝch vµ dù b¸o cña m« h×nh toµn cÇu AVN. Th«ng tin chØ thÞ b·o cho quy tr×nh x©y dùng xo¸y gi¶ vµ so s¸nh kÕt qu¶ dù b¸o ®−îc lÊy tõ website: 2.2.M« h×nh x©y dùng xo¸y gi¶ 2.2.1. C¬ së lý thuyÕt Tr−íc khi tiÕn hµnh quy tr×nh ®ång hãa sè liÖu xo¸y “gi¶” cÇn x©y dùng mét xo¸y gi¶ cã cÊu tróc gÇn ®óng víi xo¸y thùc t¹i thêi ®iÓm ban ®Çu dùa vµo c¸c th«ng tin chØ thÞ b·o nh−: kinh ®é, vÜ ®é, ¸p suÊt t¹i t©m, tèc ®é giã duy tr× cùc ®¹i, b¸n kÝnh giã 15m/s, h−íng giã t¹i thêi ®iÓm hiÖn t¹i vµ 12 giê tr−íc. Trong luËn v¨n 24 nµy, t¸c gi¶ ®· sö dông ch−¬ng tr×nh t¹o xo¸y gi¶ cña Jianjun Li vµ Shiweng Wang. ViÖc x©y dùng vµ cµi xo¸y gi¶ vµo tr−êng ban ®Çu bao gåm c¸c qu¸ tr×nh sau: • C¸c gi¸ trÞ tr−êng m«i tr−êng nhËn ®−îc b»ng c¸ch lÊy trung b×nh c¸c tr−êng ban ®Çu trong vïng vµnh khuyªn ®−îc x¸c ®Þnh bëi c¸c b¸n kÝnh REO, REI: REO = Max(2R15, R15 + 300km) (2.37) REI = 0.6*REO (2.38) CÊu tróc xo¸y gi¶ sÏ ®−îc g¾n vµo tr−êng ban ®Çu theo vïng vµnh khuyªn cã c¸c b¸n kÝnh: RCO, RCI RCO = Min(2R15, 500km ) (2.39) RCI = 0.5*RCO (2.40) Víi R15 lµ b¸n kÝnh giã 15 m/s. • Ph©n bè theo b¸n kÝnh cña tr−êng khÝ ¸p bÒ mÆt sö dông c«ng thøc kinh nghiÖm cña Fujita (1953) : ( ) ( ) 1 2 2 01EP r P P r R −  = − ∆ +   (2.41) trong ®ã PE lµ ¸p suÊt bÒ mÆt m«i tr−êng; ∆P=(PE - PC): ®é hôt ¸p suÊt t¹i t©m xo¸y (tham sè x¸c ®Þnh c−êng ®é xo¸y) R0 tham sè thùc nghiÖm. • Tr−êng ®é lÖch D cña ®é cao ®Þa thÕ vÞ so víi tr−êng m«i tr−êng t¹i ®Ønh m©y ®−îc cho bëi mét c«ng thøc gi¶i tÝch nh»m m« pháng xo¸y nghÞch phÝa trªn cã d¹ng: 25 2 0 1 1 .),(       + = R r bPrD t NÕu r ≤ RCO D(r,Pt) = 0 NÕu r > RCO (2.42) Tham sè b x¸c ®Þnh c−êng ®é xo¸y nghÞch phÝa trªn cao t¹i ®Ønh m©y: b = D(0, Pt) = -0.3D(0, Ps) Víi Ps lµ khÝ ¸p bÒ mÆt PhÝa trªn ®Ønh m©y, ®é lÖch ®é cao ®Þa thÕ vÞ so víi tr−êng m«i tr−êng triÖt tiªu t¹i mùc 20mb (gi÷a tÇng b×nh l−u): ( ), 0midD r P = (2.43) • Tr−êng nhiÖt ®é t¹i t©m b·o tõ bÒ mÆt ®Õn ®Ønh m©y ®−îc x©y dùng cã d¹ng xo¸y lâi nãng cã d¹ng: ( ) ( ) ( ) ( )10, c E ET P C T P T P T P= − +   víi Ps > P > Pt (2.44) Trong ®ã TE lµ nhiÖt ®é m«i tr−êng, TC lµ nhiÖt ®é trong m©y (nhiÖt ®é cña khèi khÝ n©ng lªn tõ bÒ mÆt theo qu¸ tr×nh ®o¹n nhiÖt Èm), h»ng sè C1 ®−îc tÝnh sao cho ®é lÖch cña ®é cao ®Þa thÕ vÞ t¹i ®Ønh m©y b»ng víi gi¸ trÞ ®· tÝnh ë (2.42). PhÝa trªn ®Ønh m©y, c«ng thøc x¸c ®Þnh nhiÖt ®é t¹i t©m lµ: ( ) ( )( ) ( )20, ln ln ln lnmid t ET P C P P P P T P= − − + (2.45) víi C2 ®−îc x¸c ®Þnh tõ ®é lÖch ®é cao ®Þa thÕ vÞ sö dông ph−¬ng tr×nh thñy tÜnh. • §é lÖch cña ®é cao ®Þa thÕ vÞ so víi tr−êng m«i tr−êng tõ bÒ mÆt ®Õn ®Ønh m©y ®−îc néi suy b»ng c«ng thøc: ( ) ( ) ( ) ( ), 0,D r P r D P rα β= + (2.46) Víi α vµ β ®−îc x¸c ®Þnh sao cho tháa m·n c¸c ®iÒu kiÖn (1.1), (2.42) vµ (2.43). • C¸c thµnh phÇn giã tiÕp tuyÕn nhËn ®−îc tõ ph−¬ng tr×nh c©n b»ng giã gradient: 26 01 2 = ∂ ∂ −+ r Pfv r v oρ (2.47) • Gi¶i c¸c ph−¬ng tr×nh ®éng l−îng ®èi xøng trôc ë tr¹ng th¸i dõng kÕt hîp víi lùc ma s¸t vµ c¸c thµnh phÇn b×nh l−u ®Ó thu ®−îc dßng ®i vµo t¹i mùc thÊp. • C¸c dßng ®i vµo t¹i c¸c mùc kh¸c nhau trong líp biªn hµnh tinh ®−îc sinh ra tõ ph−¬ng tr×nh xo¾n Ekman. • TÝnh to¸n c¸c dßng ®i ra theo ph©n bè d¹ng Gauss ë mùc trªn cao theo ph−¬ng th¼ng ®øng víi cùc ®¹i cña nã t¹i 2km d−íi tÇng ®èi l−u h¹n sao cho chóng (c¸c dßng ®i ra) c©n b»ng víi c¸c dßng ®i vµo ë bªn d−íi. • Tr−êng ®é Èm kh«ng cã quan hÖ ®éng lùc chÆt chÏ víi c¸c tr−êng cßn l¹i vµ ®−îc x¸c ®Þnh sao cho cã ®é Èm t−¬ng ®èi lµ 90% ë nöa d−íi tÇng ®èi l−u [25], [26]. 2.2.2. X©y dùng xo¸y gi¶ Sè liÖu quan tr¾c gi¶ ®−îc t¹o ra nhê mét ch−¬ng tr×nh x©y dùng xo¸y nh©n t¹o Bogus.f ®−îc ®Æt trong m«-®un BOGUS, víi lý thuyÕt ®· ®−îc m« t¶ ë trªn. ¸p dông ch−¬ng tr×nh x©y dùng xo¸y gi¶ ®Ó tiÕn hµnh ban ®Çu hãa xo¸y gi¶ cho m« h×nh WRF, t¸c gi¶ ®· lùa chän miÒn l−íi cã kÝch th−íc 60×60 ®iÓm nót l−íi theo ph−¬ng ngang, víi ®é ph©n gi¶i 1×1 ®é kinh vÜ, bao phñ khu vùc tõ -15 - 44°N vµ 80 - 139°E, víi t©m l−íi ®−îc ®Æt ë (15°N - 110°E). MiÒn l−íi cña ch−¬ng tr×nh x©y dùng xo¸y gi¶ ®−îc lùa chän réng h¬n miÒn l−íi dù b¸o cña m« h×nh WRF nh»m ®¶m b¶o qu¸ tr×nh cËp nhËt ®iÒu kiÖn biªn cho m« h×nh. CÊu tróc xo¸y nµy ®−îc m« t¶ trªn 18 mùc ®¼ng ¸p: MÆt biÓn, 1000, 925, 850, 700, 600, 500, 400, 300, 250, 200, 150, 100, 70, 50, 30, 20 vµ 10 mb. Nguån sè liÖu ®Çu vµo cña ch−¬ng tr×nh bao gåm: • File rmov.dat gåm c¸c biÕn ®−îc trÝch ra tõ tr−êng ph©n tÝch toµn cÇu cña m« h×nh AVN lµ thµnh phÇn giã U, V; ®é Èm t−¬ng ®èi RH vµ ®é cao ®Þa thÕ vÞ H. 27 • File ®Þa h×nh terrain.dat, lµ sè liÖu vÒ ®Þa h×nh toµn cÇu ®· ®−îc c¾t vÒ miÒn l−íi cña Bogus.f • Nh÷ng th«ng tin chØ thÞ b·o (B¶ng 2.1) ®−îc lÊy tõ trang web l−u tr÷ d÷ liÖu b·o cña Hoa Kú: C¸c d÷ liÖu nµy sÏ ®−îc ®−a vµo file tyrcd_dat. B¶ng 2.1. C¸c th«ng tin chØ thÞ b·o Tham sè ý nghÜa LON0 Kinh ®é cña c¬n b·o t¹i thêi ®iÓm dù b¸o LAT0 VÜ ®é cña c¬n b·o t¹i thêi ®iÓm dù b¸o PC0 ¸p suÊt t¹i t©m b·o t¹i thêi ®iÓm dù b¸o R150 B¸n kÝnh giã 15m/s t¹i thêi ®iÓm dù b¸o VMX0 Tèc ®é giã cùc ®¹i t¹i thêi ®iÓm dù b¸o LON12 Kinh ®é cña c¬n b·o t¹i thêi ®iÓm 12 giê tr−íc LAT12 VÜ ®é cña c¬n b·o t¹i thêi ®iÓm 12 giê tr−íc PC12 ¸p suÊt t¹i t©m b·o t¹i thêi ®iÓm 12 giê tr−íc R1512 B¸n kÝnh giã 15m/s t¹i thêi ®iÓm 12 giê tr−íc. VMX12 Tèc ®é giã cùc ®¹i t¹i thêi ®iÓm 12 giê tr−íc. BB H−íng di chuyÓn cña b·o trong 24 giê tíi. Cã gi¸ trÞ tõ 0 ®Õn 360 ®é. Trong ®ã h−íng B¾c ®−îc quy ®Þnh lµ 0°, h−íng §«ng lµ 90°, h−íng Nam lµ 180° vµ h−íng T©y lµ 360°. Sau khi ®−a ba file ®Çu vµo vµo m«-®un BOGUS sÏ ®−îc file kÕt qu¶ lµ Onlybogus.txt. §©y lµ file sè liÖu c¸c tr−êng ®· ®−îc cµi xo¸y gi¶. 2.3. §ång hãa sè liÖu tr−êng cµi xo¸y gi¶ trong m« h×nh WRF WRF - 3DVAR lµ hÖ thèng ®ång hãa sè liÖu thÝch hîp cïng m« h×nh WRF víi môc ®Ých c¬ b¶n lµ ®−a ra mét −íc l−îng tèi −u tr¹ng th¸i khÝ quyÓn thùc ë thêi ®iÓm ph©n tÝch th«ng qua cùc tiÓu hãa hµm gi¸ (cost function): 28 )()()( 2 1)()( 2 1)()()( 01010 yyFEyyxxBxxxJxJxJ TbTbb −+−+−−=+= −− (2.48) Qu¸ tr×nh cùc tiÓu hãa hµm gi¸ ®−îc thùc hiÖn th«ng qua mét thñ tôc lÆp, kÕt qu¶ sÏ nhËn ®−îc gi¸ trÞ ph©n tÝch x, ®−îc xem nh− lµ nghiÖm cña ph−¬ng tr×nh (2.48). NghiÖm x ®−îc xem lµ xÊp xØ tèt nhÊt tr¹ng th¸i khÝ quyÓn thùc khi cho tr−íc hai nguån sè liÖu: xb lµ gi¸ trÞ nÒn (hay tr−êng ban ®Çu) vµ y0 lµ gi¸ trÞ quan tr¾c. Trong c«ng thøc (2.48), B, E vµ F theo thø tù lµ c¸c ma trËn t−¬ng quan sai sè nÒn, sai sè quan tr¾c vµ sai sè ®Æc tr−ng (representivity error) (sai sè ®Æc tr−ng lµ c¸c sai sè cña c¸c quan tr¾c cã tÝnh chÊt biÕn ®æi ë quy m« d−íi l−íi, kh«ng ®−îc m« pháng theo c¸c gi¸ trÞ trªn l−íi cña m« h×nh); y = H(x) lµ gi¸ trÞ cña x ®−îc biÕn ®æi vÒ vÞ trÝ c¸c ®iÓm tr¹m quan tr¾c th«ng qua to¸n tö H(x) ®Ó so s¸nh víi y0. Nh− ®· m« t¶ trong Baker (2004), thuËt to¸n ®ång hãa sè liÖu biÕn ph©n cô thÓ ®−îc m« pháng trong WRF-Var lµ kh«ng gian m« h×nh, c«ng thøc gia sè cña bµi to¸n biÕn ph©n. Trong tiÕp cËn nµy, c¸c quan tr¾c, c¸c dù b¸o cã tr−íc, c¸c sai sè cña chóng vµ c¸c ®Þnh luËt vËt lý ®−îc kÕt hîp víi nhau ®Ó ®−a ra c¸c gia sè tr−êng ph©n tÝch xa’ ®−îc céng ®Õn tr−êng dù ®o¸n ban ®Çu xb ®Ó ®−a ra ®Ó ®−a ra tr−êng ph©n tÝch ®−îc cËp nhËt. H×nh 2.3: Minh häa mèi quan hÖ gi÷a WRF-Var, c¸c chuçi sè liÖu kh¸c nhau vµ c¸c thµnh phÇn kh¸c cña hÖ thèng dù b¸o sè trÞ). 29 Ba thµnh phÇn ®Çu vµo ®èi víi WRF-Var: • Tr−êng dù ®o¸n ban ®Çu xb: trong mode cold-start, tr−êng ph©n tÝch hoÆc dù b¸o lÊy tõ c¸c m« h×nh kh¸c ®−îc néi suy ®Õn l−íi ARW (vµ c¸c biÕn) bëi c¸c ch−¬ng tr×nh WPS vµ real. Trong mode cycling, tr−êng dù ®o¸n ban ®Çu lµ c¸c dù b¸o h¹n ng¾n cña ARW (1-6 giê). • C¸c quan tr¾c y0: trong phiªn b¶n hiÖn t¹i cña WRF-Var, c¸c quan tr¾c cã thÓ ®−îc hç trî hoÆc d¹ng ®Þnh d¹ng PREPBUFR (ob_format=1) hoÆc ®Þnh d¹ng ASCII “little_r” (ob_format=2). Mo-®un xö lý quan tr¾c (3DVAR_OBSPROC) ®−îc hç trî ®Ó thùc hiÖn kiÓm tra chÊt l−îng c¬ b¶n, Ên ®Þnh c¸c sai sè tæng céng (R=E+F) vµ ®Þnh d¹ng l¹i c¸c quan tr¾c tõ ®Þnh d¹ng text “little_r” cña MM5 thµnh ®Þnh d¹ng text cña 3DVAR. • C¸c ph−¬ng sai sai sè nÒn B: ®−îc dïng ®Ó x¸c ®Þnh ph¶n håi cña tr−êng ph©n tÝch ®Õn c¸c quan tr¾c theo kh«ng gian vµ theo c¸c biÕn (multivariate). Trong c¸c hÖ thèng biÕn ph©n nµy, c¸c ph−¬ng sai nµy ®−îc tÝnh to¸n off-line vµ ph¶i cã hiÖu chØnh ®¸ng kÓ ®Ó tèi −u hãa viÖc thùc hiÖn ®èi víi øng dông cô thÓ. Trong nghiªn cøu nµy, t¸c gi¶ lùa chän sai sè nÒn (BES) cho tr−êng toµn cÇu ®−îc cung cÊp tõ sè liÖu thèng kª cña NCEP. Sau khi ®ång hãa tÊt c¶ c¸c sè liÖu, tr−êng ph©n tÝch xa ®−îc sinh ra ph¶i ®−îc hßa hîp víi c¸c ®iÒu kiÖn biªn bªn ®· tån t¹i xlbc trong øng dông WRF_BC. T¹i giai ®o¹n nµy, c¸c file ®iÒu kiÖn biªn bªn wrfbdy lµ ®Çu ra cña WPS/real ®−îc cËp nhËt ®Ó t¹o c¸c biªn bªn æn ®Þnh víi tr−êng ph©n tÝch vµ c¸c tr−êng bÒ mÆt (ch¼ng h¹n SST) còng ®−îc cËp nhËt trong file ph©n tÝch wrfinput [3], [13], [14], [15], [34]. Quy tr×nh ®ång hãa tr−êng cµi xo¸y gi¶ Sau khi ®· sinh ra ®−îc file sè liÖu tr−êng cµi xo¸y gi¶, file Onlybogus.txt sÏ ®−îc ®−a vµo m«-®un Oblittle ®Ó thu ®−îc file “oblittle_r” cã ®Þnh d¹ng ®óng víi ®Çu vµo cña ch−¬ng tr×nh xö lý sè liÖu trong hÖ thèng 3DVAR (m«-®un OBSPROC). File nµy bao gåm tËp sè liÖu quan tr¾c “gi¶ ” ®−îc trÝch tõ mét vµi tr−êng ®· ®−îc 30 cµi xo¸y nh©n t¹o. M¹ng l−íi quan tr¾c “gi¶” nµy ®−îc coi nh− c¸c tr¹m quan tr¾c ph©n bè xung quanh vïng b·o. C¸c yÕu tè quan tr¾c “gi¶” ®−îc sö dông bao gåm: ¸p suÊt mÆt biÓn vµ giã trªn 10 mùc: 1000, 925, 850, 700, 600, 500, 400, 300, 250, 200 mb. Vïng xo¸y b·o sÏ ®−îc x¸c ®Þnh bëi vïng h×nh vµnh khuyªn víi c¸c b¸n k×nh RCO= Min(2R15, 500km ) vµ RCI = 0.5*RCO. Xo¸y nh©n t¹o sÏ ®−îc hßa hîp vµo tr−êng m«i tr−êng nh− lµ c¸c quan tr¾c bæ sung th«ng qua qu¸ tr×nh ®ång hãa sè liÖu nµy. Ch¹y m«-®un OBSPROC sÏ sinh ra file obs_gst_yyyy-mm- dd_hh:00:00.3DVAR lµ file kÕt qu¶ cña hÖ thèng xö lý quan tr¾c nµy. File obs_gst_yyyy-mm-dd_hh:00:00.3DVAR cïng víi c¸c file ®iÒu kiªn biªn vµ ®iÒu kiÖn ban ®Çu cña m« h×nh WRF (wrfinput_d01 vµ wrfbdy_d01) vµ file sai sè nÒn (BES) sÏ ®−îc ®−a vµo m«- ®un 3DVAR. Cuèi cïng sÏ thu ®−îc c¸c file ®iÒu kiÖn biªn vµ ®iÒu kiÖn ban ®Çu ®· cËp nhËt sè liÖu xo¸y gi¶ vµ lµm ®Çu vµo ®Ó b¾t ®Çu quy tr×nh tÝch ph©n m« h×nh. Toµn bé c¸c quy tr×nh trªn ®−îc thùc hiÖn b»ng lËp tr×nh Fortran kÕt hîp víi lËp tr×nh Linux ®Ó t¹o thµnh mét hÖ thèng tù ®éng liªn tôc. 31 Quy tr×nh ®−îc tr×nh bµy trªn s¬ ®å sau: Onlybogus.txt M«-®un BOGUS M«-®un Oblittle Oblittle_r M«-®un OBSPROC Obs_gst… M«-®un Gen_be M«-®un WPS wrf* BES rmov.dat terrain.dat tyrcd_dat M«-®un VAR M« h×nh WRF Wrfvar_output 32 2.4. ChØ tiªu ®¸nh gi¸ • §Ó ®¸nh gi¸ kÕt qu¶ dù b¸o t«i ®· sö dông c«ng thøc tÝnh kho¶ng c¸ch gi÷a t©m b·o thùc tÕ vµ t©m b·o dù b¸o nh− sau: [ ]ArcRPE e )cos()cos()cos()sin().sin(cos. 212121 ββαααα −+= (2.49) • Vµ gi¸ trÞ trung b×nh cña sai sè kho¶ng c¸ch PE ®−îc tÝnh nh− sau: n PE MPE n i ji j ∑ = = 1 , (2.50) Víi Re lµ b¸n kÝnh Tr¸i ®Êt Re = 6378.16 km. 1α vµ 2α lµ vÜ ®é cña t©m b·o thùc tÕ vµ t©m b·o do m« h×nh dù b¸o sau khi ®· ®æi sang ®¬n vÞ radian. 1β vµ 2β lµ kinh ®é cña t©m b·o thùc tÕ vµ t©m b·o do m« h×nh dù b¸o sau khi ®· ®æi sang ®¬n vÞ radian. • Ngoµi ra, ®Ó tÝnh to¸n tèc ®é di chuyÓn däc theo quü ®¹o cña b·o dù b¸o nhanh h¬n hay chËm h¬n so víi vËn tèc di chuyÓn thùc cña b·o, qu¸ tr×nh dù b¸o lÖch tr¸i hay lÖch ph¶i h¬n, ng−êi ta cßn dïng thªm sai sè däc ATE (Along Track Error) vµ sai sè ngang CTE (Cross Track Error) theo h−íng di chuyÓn cña c¬n b·o. ATE nhËn dÊu d−¬ng nÕu t©m b·o dù b¸o n»m phÝa tr−íc t©m b·o quan tr¾c vµ nhËn dÊu ©m khi t©m b·o dù b¸o n»m phÝa sau t©m b·o quan tr¾c. CTE nhËn dÊu d−¬ng khi t©m b·o n»m phÝa ph¶i so víi t©m b·o quan tr¾c vµ nhËn dÊu ©m khi n»m vÒ tr¸i. Víi qui −íc nµy, nÕu sai sè ATE trung b×nh (MATE) nhËn gi¸ trÞ d−¬ng cã nghÜa t©m b·o dù b¸o cã xu thÕ di chuyÓn däc theo quü ®¹o nhanh h¬n so víi thùc vµ ng−îc l¹i, MATE nhËn gi¸ trÞ ©m th× t©m Tâm bão dự báo PECTE ATE Tâm bão quan trắc Tâm bão quan trắc 6h trước H×nh 2.4. S¬ ®å m« t¶ sai sè 33 b·o dù b¸o cho xu thÕ di chuyÓn däc theo quü ®¹o chËm h¬n. Sai sè CTE trung b×nh (MCTE) d−¬ng cho thÊy quü ®¹o b·o cã xu thÕ lÖch ph¶i cßn MCTE ©m cho thÊy xu thÕ lÖch tr¸i so víi quü ®¹o thùc. H×nh 3.1 m« pháng c¸c chØ tiªu sai sè ®−îc tÝnh. n ATE MATE n i ji j ∑ = = 1 , (2.51); n CTE MCTE n i ji j ∑ = = 1 , (2.52) trong ®ã i lµ dung l−îng mÉu (i=1, n), j lµ h¹n dù b¸o (j =0, 6, 12...72). • Sai sè trung b×nh (Mean Error) ∑ = −= N i fo xx N xME 1 )(1)( (2.53) Trong ®ã: xf : gi¸ trÞ dù b¸o xo: gi¸ trÞ quan tr¾c N: dung l−îng mÉu Sai sè trung b×nh (ME) ®¸nh gi¸ xu thÕ ®óng (v−ît qu¸ hay thÊp h¬n) cña m« h×nh so víi quan tr¾c nh−ng kh«ng ®¸nh gi¸ ®−îc møc ®é sai sè cña m« h×nh v−ît qu¸ hay thÊp h¬n gi¸ trÞ thùc tÕ. • Sai sè tuyÖt ®èi trung b×nh (Mean Absolute Error) ∑ = −= N i fo xx N xMAE 1 1)( (2.54) Sai sè tuyÖt ®èi trung b×nh x¸c ®Þnh møc ®é sai lÖch cña gi¸ trÞ dù b¸o so víi quan tr¾c nh−ng kh«ng ®Ò cËp ®Õn dÊu cña sù sai kh¸c. 34 CH¦¥NG 3: §¸NH GI¸ KÕT QU¶ Dù B¸O B·O §æ Bé CñA M¤ H×NH WRF 3.1. TËp sè liÖu nghiªn cøu Trong nghiªn cøu nµy, t¸c gi¶ tiÕn hµnh thö nghiÖm dù b¸o b·o cho khu vùc BiÓn §«ng vµ ®æ bé vµo bê biÓn ViÖt Nam. TËp sè liÖu bao gåm 11 c¬n b·o trong 4 mïa b·o tõ n¨m 2004 ®Õn 2007 ®−îc thö nghiÖm víi miÒn tÝnh vµ nguån sè liÖu ®· ®−îc m« t¶ ë trªn. Sè tr−êng hîp thö nghiÖm ®−îc tÝnh dùa trªn sè lÇn tÝch ph©n m« h×nh t¹i c¸c thêi ®iÓm 00Z, 06Z, 12Z vµ 18Z víi h¹n dù b¸o 72 giê. C¸c thêi ®iÓm thùc hiÖn dù b¸o cña mçi c¬n b·o ®æ bé bao gåm ba tr−êng hîp: + Thêi ®iÓm thùc hiÖn dù b¸o tr−íc thêi ®iÓm ®æ bé thùc tÕ kho¶ng 1 ngµy (T1). + Thêi ®iÓm thùc hiÖn dù b¸o tr−íc thêi ®iÓm ®æ bé thùc tÕ kho¶ng 2 ngµy (T2). + Thêi ®iÓm thùc hiÖn dù b¸o tr−íc thêi ®iÓm ®æ bé thùc tÕ kho¶ng 3 ngµy (T3). Môc ®Ých cña viÖc kh¶o s¸t c¸c c¬n b·o tr−íc thêi ®iÓm ®æ bé thùc tÕ 1, 2 vµ 3 ngµy nh»m ®¸nh gi¸ kh¶ n¨ng dù b¸o cña m« h×nh WRF víi tr−êng hîp cã ®ång hãa sè liÖu tr−êng cµi xo¸y gi¶ vµ kh«ng ®ång hãa sè liÖu xo¸y gi¶ khi b·o ®æ bé vµo bê. Trong nghiªn cøu nµy, t¸c gi¶ thùc hiÖn hai thö nghiÖm nh− sau: + Thö nghiÖm 1: Kh«ng ®ång hãa sè liÖu tr−êng cµi xo¸y gi¶ (No_bogus). + Thö nghiÖm 2: Cã ®ång hãa sè liÖu tr−êng cµi xo¸y gi¶ (Bogus). C¸c tr−êng hîp ®−îc liÖt kª trong b¶ng 3.1 d−íi ®©y. B¶ng 3.1. Danh s¸ch c¸c tr−êng hîp b·o ®æ bé vµo bê biÓn ViÖt Nam ®−îc lùa chän thùc hiÖn thö nghiÖm. Tªn b·o STT Thêi ®iÓm tiÕn hµnh dù b¸o VÜ ®é (§é) Kinh ®é (§é) Pmin (Mb) 1 00Z – 09/06/2004 10.7 125.0 1006 35 2 12Z – 09/06/2004 11.0 122.4 1006 3 00Z – 10/06/2004 11.8 119.3 1002 4 12Z – 10/06/2004 12.1 118.5 1002 5 18Z – 10/06/2004 12.3 117.3 998 CHANTHU 6 00Z – 11/06/2004 12.5 116.3 996 7 06Z – 21/11/2004 12.0 116.1 975 8 18Z – 21/11/2004 11.8 114.3 965 9 06Z – 22/11/2004 11.0 112.9 975 10 18Z – 22/11/2004 10.6 112.3 975 MUIFA 11 06Z – 23/11/2004 9.9 110.8 985 12 18Z – 28/07/2005 18.0 113.0 996 13 00Z – 29/07/2005 18.4 112.5 996 14 06Z – 29/07/2005 18.6 112.0 994 15 18Z – 29/07/2005 19.1 110.9 985 16 00Z – 30/07/2005 19.2 110.2 985 17 06Z – 30/07/2005 19.5 109.4 985 18 12Z – 30/07/2005 19.7 108.6 985 WASHI 19 18Z – 30/07/2005 19.8 107.8 985 20 00Z – 17/09/2005 13.5 114.5 990 21 06Z – 17/09/2005 15.3 113.6 990 22 12Z – 17/09/2005 16.6 111.8 985 VICENTI 23 18Z – 17/09/2005 17.1 110.0 985 24 06Z – 24/09/2005 19.7 115.1 985 25 18Z – 24/09/2005 19.1 113.4 970 26 00Z – 25/09/2005 18.9 112.9 965 27 06Z – 25/09/2005 19.0 112.4 940 28 12Z – 25/09/2005 19.0 111.8 930 29 18Z – 25/09/2005 19.1 110.9 930 DAMREY 30 00Z – 26/09/2005 18.9 109.9 970 36 31 06Z – 26/09/2005 18.9 109.1 970 32 12Z – 26/09/2005 19.1 108.2 975 33 18Z – 26/09/2005 19.4 107.5 975 34 00Z – 29/10/2005 12.5 113.6 998 35 06Z – 29/10/2005 12.8 112.9 990 36 18Z – 29/10/2005 13.3 113.0 985 37 00Z – 30/10/2005 13.9 112.9 975 38 06Z – 30/10/2005 14.1 112.4 970 39 12Z – 30/10/2005 14.2 111.9 960 40 18Z – 30/10/2005 14.4 111.9 960 41 00Z – 31/10/2005 14.5 111.9 960 42 06Z – 31/10/2005 14.8 111.6 960 KAITAK 43 18Z – 31/10/2005 15.0 110.9 970 44 06Z – 28/09/2006 15.1 119.9 960 45 12Z – 28/09/2006 15.6 119.1 960 46 18Z – 28/09/2006 15.6 118.1 960 47 06Z – 29/09/2006 15.6 115.7 950 48 12Z – 29/09/2006 15.8 114.4 945 49 18Z – 29/09/2006 15.6 113.3 940 50 00Z – 30/09/2006 15.6 112.5 930 XANGSANE 51 06Z – 30/09/2006 15.7 111.6 930 52 00Z – 02/12/2006 13.5 116.9 980 53 06Z – 02/12/2006 13.8 116.4 975 54 18Z – 02/12/2006 14.0 114.6 960 55 00Z – 03/12/2006 13.8 114.0 960 56 06Z – 03/12/2006 13.7 113.2 960 57 12Z – 03/12/2006 13.7 112.7 960 58 18Z – 03/12/2006 13.3 112.3 975 DURIAN 59 00Z – 04/12/2006 12.8 111.4 980 37 60 00Z – 23/09/2007 19.5 116.0 994 61 12Z – 23/09/2007 19.3 114.0 990 62 18Z – 23/09/2007 19.6 112.9 990 63 00Z – 24/09/2007 19.8 111.8 990 64 12Z – 24/09/2007 19.3 109.5 996 FRANCISCO 65 18Z – 24/09/2007 19.0 108.7 996 66 12Z – 30/09/2007 14.6 113.7 990 67 18Z – 30/09/2007 14.7 113.3 985 68 00Z – 01/10/2007 14.9 112.8 985 69 12Z – 01/10/2007 16.1 112.4 980 70 18Z – 01/10/2007 16.3 112.1 980 71 00Z – 02/10/2007 16.9 111.7 980 72 12Z – 02/10/2007 17.8 110.52 975 LEKIMA 73 18Z – 02/10/2007 18.2 109.1 980 74 00Z – 07/11/2007 18.5 117.6 980 75 06Z – 07/11/2007 18.4 117.1 985 76 12Z – 07/11/2007 17.7 115.8 990 77 00Z – 08/11/2007 16.8 114.3 994 78 06Z – 08/11/2007 16.5 113.5 994 79 12Z – 08/11/2007 16.3 112.8 995 80 00Z – 09/11/2007 15.0 112.1 1000 81 06Z – 09/11/2007 12.8 111.5 1002 PEIPAH 82 12Z – 09/11/2007 12.3 110.7 1004 Tïy theo thêi gian tån t¹i cña tõng c¬n b·o trªn BiÓn §«ng mµ c¸c thêi ®iÓm dù b¸o kh¸c nhau sÏ cã sè tr−êng hîp nghiªn cøu kh¸c nhau. Ph−¬ng ph¸p x¸c ®Þnh t©m b·o Bµi to¸n t×m t©m b·o ë cho tr−êng ban ®Çu hoÆc tr−êng dù b¸o cña m« h×nh sè lµ mét bµi to¸n t×m cùc trÞ: gi¸ trÞ ¸p suÊt cùc tiÓu hoÆc ®é xo¸y cùc ®¹i. Cã nhiÒu 38 ph−¬ng ph¸p cã thÓ sö dông nh−ng ®Òu ph¶i tho¶ m·n yªu cÇu lµ b¶o ®¶m ®é chÝnh x¸c vµ tÝnh to¸n nhanh. Ph−¬ng ph¸p Downhill th−êng ®−îc sö dông trong bµi to¸n 2 chiÒu ®Ó thâa m·n c¸c yªu cÇu nµy. VÒ c¬ b¶n, ph−¬ng ph¸p downhill sö dông viÖc so s¸nh c¸c gi¸ trÞ cña 3 ®Ønh cña mét tam gi¸c vµ mét chuçi c¸c phÐp biÕn h×nh ®Ó dß t×m vÞ trÝ cña ®iÓm cùc tiÓu. Gi¶ sö chóng ta cÇn t×m vÞ trÝ cùc ®¹i cña mét hµm nµo ®ã, Z0 lµ vÞ trÝ ®iÓm cùc ®¹i pháng ®o¸n ®Çu tiªn, qu¸ tr×nh dß t×m ®−îc thùc hiÖn nh− sau: 1) B−íc ®Çu tiªn cña thuËt to¸n Downhill lµ so s¸nh gi¸ trÞ cña hµm t¹i 3 ®iÓm Z1, Z2, Z3 víi Z0. Ba ®iÓm nµy lËp thµnh mét tam gi¸c ®Òu néi tiÕp ®−êng trßn víi b¸n kÝnh R lµ b−íc t×m kiÕm ban ®Çu vµ t©m lµ Z0. 2) NÕu ®iÓm cã gi¸ trÞ lín nhÊt lµ Zn (n=1,2,3): T©m ®−êng trßn ®−îc chuyÓn thµnh Zn, vµ quay trë l¹i b−íc 1). 3) NÕu ®iÓm cã gi¸ trÞ lín nhÊt lµ Z0 : 3a) T¹m thêi gi¶m b¸n kÝnh ®−êng trßn 4 lÇn vµ quay l¹i b−íc 1) 3b) NÕu sau b−íc 3a) Z0 vÉn tiÕp tôc cã gi¸ trÞ lín nhÊt, phôc håi l¹i gi¸ trÞ b¸n kÝnh R nh− cò (b»ng c¸ch nh©n 4) vµ quay tam gi¸c néi tiÕp mçi lÇn 15o (tèi ®a 7 lÇn) vµ quay trë l¹i b−íc 1). 3c) NÕu sau 3a) vµ 3b), Z0 vÉn cã gi¸ trÞ lín nhÊt, b¸n kÝnh ®−êng trßn gi¶m ®i 4 lÇn vµ quay trë l¹i b−íc 1). Qu¸ tr×nh t×m kiÕm thµnh c«ng khi b¸n kÝnh ®−êng trßn nhá h¬n mét gi¸ trÞ tiªu chuÈn ®ñ nhá hoÆc thÊt b¹i nÕu sè b−íc lÆp v−ît qu¸ mét giíi h¹n cho tr−íc. 3.2. §¸nh gi¸ vai trß cña ®ång hãa sè liÖu tr−êng cµi xo¸y gi¶ trong dù b¸o b·o b»ng m« h×nh WRF. 3.2.1. Lùa chän yÕu tè cÊu thµnh xo¸y gi¶ trong ®ång hãa sè liÖu tr−êng cµi xo¸y gi¶. Tr−íc khi thùc hiÖn c¸c thö nghiÖm dù b¸o b·o ®æ bé vµo bê biÓn ViÖt Nam, t¸c gi¶ thùc hiÖn thö nghiÖm lùa chän thµnh phÇn cña xo¸y gi¶ ®Ó ®−a vµo s¬ ®å ®ång hãa ®¹t ®−îc nh÷ng c¶i thiÖn tèi −u nhÊt. Thö nghiÖm ®−îc ¸p dông cho tr−êng hîp b·o Lªkima (2007) ë c¸c thêi ®iÓm: 12Z ngµy 30/9, 00Z ngµy 1/10 vµ 00Z ngµy 2/10. 1 3 39 B·o Lªkima ban ®Çu lµ mét ¸p thÊp nhiÖt ®íi h×nh thµnh ë phÝa §«ng ®¶o Ludzong - Phillipin vµo tr−a ngµy 29/9/2007, sau ®ã m¹nh lªn thµnh b·o (c¬n b·o sè 5). Sau hai ngµy ho¹t ®éng di chuyÓn nhanh theo h−íng T©y T©y Nam, sau ®ã lµ h−íng gi÷a T©y Nam vµ T©y T©y Nam víi tèc ®é 15 - 20 km/h. B·o Lªkima liªn tôc ®æi h−íng vµ ®¹t c−êng ®é t−¬ng ®èi m¹nh cÊp 11- 12, giËt trªn cÊp 12. §Õn kho¶ng 18h30 ngµy 3/10 th× ®i vµo ®Êt liÒn thuéc ®Þa phËn c¸c tØnh Qu¶ng B×nh – Hµ TÜnh. B·o Lªkima tiÕp tôc di chuyÓn theo h−íng T©y víi tèc ®é 15km/h vµ ®i s©u vµo ®Êt liÒn råi suy yÕu thµnh ¸p thÊp nhiÖt ®íi trªn l·nh thæ Th¸i Lan. §©y lµ c¬n b·o m¹nh, ®· g©y giã m¹nh vµ m−a lò lín cho hÇu hÕt c¸c tØnh thuéc khu vùc Trung Trung Bé. Trong nghiªn cøu nµy, t¸c gi¶ ®· tiÕn hµnh dù b¸o 72 giê quü ®¹o vµ c−êng ®é c¬n b·o Lªkima b»ng m« h×nh WRF trong c¸c tr−êng hîp: + Kh«ng ®ång hãa sè liÖu tr−êng cµi xo¸y gi¶ (TH1). + §ång hãa sè liÖu khÝ ¸p mÆt biÓn vµ giã c¸c mùc cña tr−êng cµi xo¸y gi¶ (TH2). + §ång hãa sè liÖu khÝ ¸p mÆt biÓn, giã vµ Èm c¸c mùc cña tr−êng cµi xo¸y gi¶ (TH3). + §ång hãa sè liÖu khÝ ¸p mÆt biÓn, giã vµ nhiÖt c¸c mùc cña tr−êng cµi xo¸y gi¶ (TH4). + §ång hãa sè liÖu khÝ ¸p mÆt biÓn, giã, Èm vµ nhiÖt ®é c¸c mùc cña tr−êng cµi xo¸y gi¶ (TH5).  KÕt qu¶ vµ nhËn xÐt Sau khi thùc hiÖn c¸c thö nghiÖm trªn, thu ®−îc c¸c kÕt qu¶ vÒ quü ®¹o vµ c−êng ®é dù b¸o t¹i c¸c thêi ®iÓm 12Z ngµy 30/9/2007, 00Z ngµy 01/10/2007 vµ 00Z ngµy 02/10/2007. H×nh 3.1 (a, b, c ) biÓu diÔn ®−êng ®i cña c¬n b·o vµ H×nh 3.2 (a,b,c) biÓu diÔn c−êng ®é qua th«ng sè khÝ ¸p mÆt biÓn t¹i t©m b·o trong c¸c tr−êng hîp thö nghiÖm. 40 a) b) 41 c) H×nh 3.1: Quü ®¹o thùc vµ quü ®¹o dù b¸o cña c¸c tr−êng hîp thö nghiÖm ®èi víi c¬n b·o Lªkima thêi ®iÓm dù b¸o 12Z ngµy 30/9 (a), 00Z ngµy 01/10 (b), 00Z ngµy 02/10 (c). 1- Track 2- TH1 3- TH2 4- TH3 5- TH4 6- TH5 42 Pmin 960 965 970 975 980 985 990 995 1000 6 12 18 24 30 36 42 48 54 60 66 72 Han DB Pm in Track TH1 TH2 TH3 TH4 TH5 a) Pm in 960 965 970 975 980 985 990 995 1000 1005 6 12 18 24 30 36 42 48 54 60 66 72 Han DB Pm in Track TH1 TH2 TH3 TH4 TH5 b) Pmin 950 960 970 980 990 1000 1010 6 12 18 24 30 36 42 48 54 60 66 72 Han DB Pm in Track TH1 TH2 TH3 TH4 TH5 c) H×nh 3.2: KhÝ ¸p mÆt biÓn quan tr¾c vµ khÝ ¸p mÆt biÓn dù b¸o t¹i t©m b·o Lªkima cña c¸c tr−êng hîp thö nghiÖm. Thêi ®iÓm dù b¸oi 12Z ngµy 30/9 (a), 00Z ngµy 01/10 (b), 00Z ngµy 02/10 (c) (Mb).
NhËn xÐt vÒ quü ®¹o Tõ h×nh vÏ ta nhËn thÊy ®èi víi quü ®¹o c¬n b·o Lªkima, t¹i nh÷ng thêi ®iÓm tõ 00 giê ®Õn 48 giê, c¸c tr−êng hîp thö nghiÖm ®Òu ®−a ra nh÷ng dù b¸o kh¸ gièng nhau vµ gÇn víi quü ®¹o thùc. Sau h¹n dù b¸o 48 giê quü ®¹o b·o trong c¸c thö 43 nghiÖm b¾t ®Çu cã sù ph©n t¸n lín. Ta thÊy r»ng thêi ®iÓm b¾t ®Çu dù b¸o cµng gÇn thêi ®iÓm b·o ®æ bé th× quü ®¹o dù b¸o cµng s¸t víi quü ®¹o thùc (H×nh 3.1c). Tr−êng hîp TH2 vµ TH3 cho kÕt qu¶ t−¬ng tù nhau ë c¶ 3 ngµy dù b¸o. Nh− vËy cã thÓ thÊy r»ng vai trß cña tr−êng Èm trong s¬ ®å ®ång hãa kh«ng mang l¹i hiÖu qu¶ cao ®èi víi dù b¸o quü ®¹o b·o. Khi xem xÐt tr−êng Èm sau khi tÝch ph©n cña TH4 vµ TH2, TH3 thÊy r»ng TH4 m« t¶ tr−êng Èm kh«ng tèt, thËm chÝ lµ rÊt thÊp. Vai trß cña ®ång hãa sè liÖu tr−êng cµi xo¸y gi¶ ®· ph¸t huy hiÖu qu¶ trong dù b¸o quü ®¹o ë c¸c thêi ®iÓm ban ®Çu.
NhËn xÐt vÒ c−êng ®é VÒ mÆt c−êng ®é, c¸c thö nghiÖm ®· cho nh÷ng c¶i thiÖn ®¸ng kÓ. Nh×n mét c¸ch tæng thÓ, cã thÓ thÊy kÕt qu¶ dù b¸o c−êng ®é b·o cña m« h×nh WRF cã thÓ chia lµm 2 giai ®o¹n. Giai ®o¹n 1 tõ thêi ®iÓm 06 giê ®Õn 42 giê. Giai ®o¹n 2 tõ thêi ®iÓm 42 giê ®Õn 72 giê. Giai ®o¹n 1: TH2 vµ TH3 cho kÕt qu¶ dù b¸o ¸p suÊt ë t©m b·o gÇn nhÊt víi gi¸ trÞ quan tr¾c. C¸c gi¸ trÞ khÝ ¸p mÆt biÓn t¹i t©m ®Òu thÊp h¬n tr−êng hîp thùc nh−ng kh«ng nhiÒu. TH5 l¹i cho gi¸ trÞ khÝ ¸p rÊt thÊp so víi thùc tÕ. Cã thêi ®iÓm gi¸ trÞ thÊp nhÊt cña TH5 lµ 958 mb, trong khi gi¸ trÞ quan tr¾c chØ ®¹t 980 mb. TH4 cho gi¸ trÞ vÒ c−êng ®é thÊp h¬n TH2 vµ TH3 song kh«ng qu¸ thÊp nh− TH5. ChØ TH1 cã dù b¸o c−êng ®é cao h¬n so víi ®−êng quan tr¾c nh−ng chªnh lÖch cña nã kh«ng qu¸ lín. Giai ®o¹n 1, c¸c tr−êng hîp thö nghiÖm ¸p suÊt dù b¸o ë t©m b·o ph©n t¸n lín. Giai ®o¹n 2: c¸c ®−êng dù b¸o rÊt s¸t nhau vµ gÇn víi ®−êng thùc. Nhãm c¸c tr−êng hîp gÇn nhÊt lµ TH1 vµ TH5. C¸c tr−êng hîp cßn l¹i TH2, TH3 vµ TH4 cã sù kh¸c biÖt kh«ng ®¸ng kÓ. Tõ ®ã cã thÓ thÊy TH2 vµ TH3 cã thÓ sö dông ®Ó dù b¸o c−êng ®é ë c¶ hai giai ®o¹n. Riªng víi TH1 vµ TH5 chØ nªn sö dông ë giai ®o¹n 2. Tõ nh÷ng kÕt qu¶ trªn cã thÓ thÊy r»ng vai trß cña ®ång hãa sè liÖu tr−êng cµi xo¸y gi¶ lµ quan träng trong c¶i thiÖn chÊt l−îng dù b¸o b·o, ®Æc biÖt lµ vÒ c−êng ®é. Tuy nhiªn viÖc chän yÕu tè nµo cña thµnh phÇn xo¸y gi¶ ®Ó ®−a vµo ®ång hãa c¸c tr−êng ban ®Çu cÇn xem xÐt mét c¸ch thËn träng. Tõ c¸c kÕt qu¶ thö nghiÖm 44 cho thÊy viÖc lùa chän TH2 cho dù b¸o b·o trªn BiÓn §«ng lµ hîp lý h¬n c¶ vÒ quü ®¹o, c−êng ®é b·o vµ thêi gian tÝnh to¸n. 3.2.2. Vai trß cña ®ång hãa sè liÖu tr−êng cµi xo¸y gi¶ ®èi víi lùa chän TH2 Qua ph©n tÝch c¬n b·o Lªkima cho thÊy lùa chän tr−êng khÝ ¸p mÆt biÓn vµ giã c¸c mùc ®Ó ®−a vµo quy tr×nh ®ång hãa sè liÖu 3DVAR cña m« h×nh WRF lµ tèi −u h¬n c¶ vÒ dù b¸o quü ®¹o, c−êng ®é vµ thêi gian tÝnh to¸n. §Ó thÊy râ h¬n vai trß cña ®ång hãa sè liÖu tr−êng cµi xo¸y gi¶ trong bµi to¸n dù b¸o b·o, sau ®©y t¸c gi¶ ph©n tÝch chi tiÕt h¬n cho c¬n b·o Durian ®æ bé vµo tØnh BÕn Tre n¨m 2006.  Kh¶o s¸t tr−êng khÝ t−îng tr−íc vµ sau khi ®ång hãa sè liÖu tr−êng cµi xo¸y gi¶. H×nh 3.3 biÓu diÔn tr−êng ®−êng dßng mùc 1000mb vµ 200mb cña c¬n b·o Durian t¹i thêi ®iÓm thùc hiÖn dù b¸o 00Z ngµy 03/12/2006 víi tr−êng hîp kh«ng ®ång hãa sè liÖu tr−êng cµi xo¸y gi¶ vµ cã ®ång hãa sè liÖu tr−êng cµi xo¸y gi¶. H×nh 3.4 lµ mÆt c¾t ngang qua t©m b·o cña tr−êng nhiÖt ®é tr−íc vµ sau khi ®−a vµo hÖ thèng ®ång hãa cña líp tõ mùc 1000mb ®Õn 200mb. Tõ H×nh 3.3 ta thÊy víi tr−êng hîp kh«ng ®ång hãa sè liÖu tr−êng cµi xo¸y gi¶ (H×nh 3.3a,b), tr−êng ®−êng dßng ®· kh«ng thÓ hiÖn ®−îc ®é xo¸y t¹i vïng xo¸y b·o. C−êng ®é vµ cÊu tróc xo¸y b·o ®· ®−îc t¨ng c−êng vµ m« t¶ hoµn thiÖn h¬n ®èi víi tr−êng hîp cã ®ång hãa (H×nh 3.3c,d). CÊu tróc lâi nãng cña c¬n b·o còng ®−îc m« t¶ râ h¬n trong tr−êng hîp nµy, thÓ hiÖn ë c¸c ®−êng ®¼ng nhiÖt vång lªn ë vïng t©m b·o (H×nh 3.4a,b). Nh− vËy, vai trß cña hÖ thèng ®ång hãa sè liÖu tr−êng cµi xo¸y gi¶ ®· ph¸t huy tÝch cùc trong viÖc m« t¶ vµ kh«i phôc l¹i c−êng ®é, vÞ trÝ vµ cÊu tróc lâi nãng cña vïng t©m b·o. 45 a) b) c) d) H×nh 3.3: Tr−êng ®−êng dßng mùc 1000 mb, 200mb kh«ng ®ång hãa sè liÖu tr−êng cµi xo¸y gi¶ (a,b) vµ cã ®ång hãa sè liÖu tr−êng cµi xo¸y gi¶ (c,d) cña c¬n b·o Durian. 46 a) b) H×nh 3.4: MÆt c¾t ngang qua t©m b·o cña tr−êng nhiÖt ®é kh«ng ®ång hãa sè liÖu tr−êng cµi xo¸y gi¶ (a) vµ cã ®ång hãa sè liÖu tr−êng cµi xo¸y gi¶ (b) cña c¬n b·o Durian ngµy 03/12/2006. H×nh 3.5 m« t¶ tr−êng khÝ ¸p mùc biÓn t¹i thêi ®iÓm 00h vµ 24h sau khi tÝch ph©n m« h×nh cña hai tr−êng hîp. Sau khi ®ång hãa sè liÖu xo¸y gi¶, tr−êng ¸p t¹i thêi ®iÓm b¾t ®Çu tÝch ph©n (H×nh 3.5c) ®· thÊp h¬n so víi tr−êng hîp kh«ng ®ång hãa (H×nh 3.5a) kh¸ nhiÒu. §−êng ®¼ng ¸p trong cïng cña tr−êng hîp ®ång hãa tr−êng cµi xo¸y ®¹t tíi 996 mb trong khi tr−êng hîp kh«ng ®ång hãa chØ ®¹t tíi 1004 mb. Sau 24 giê tÝch ph©n m« h×nh, tr−êng ¸p vÉn tiÕp tôc ®−îc t¨ng c−êng víi c¶ hai tr−êng hîp vµ m¹nh h¬n ®èi víi tr−êng hîp cã ®ång hãa. §iÒu nµy më ra mét h−íng kh¶ quan ®èi víi bµi to¸n dù b¸o c−êng ®é b·o. 47 a) b) c) d) H×nh 3.5: Tr−êng khÝ ¸p mùc biÓn t¹i thêi ®iÓm 00h vµ 24h sau khi tÝch ph©n m« h×nh øng víi c¸c thö nghiÖm No_bogus (a,b) vµ Bogus (c,d).  T×nh h×nh diÔn biÕn ¶nh h−ëng cña c¬n b·o DURIAN Tr−a ngµy 26/11, mét ¸p thÊp nhiÖt ®íi trªn khu vùc phÝa ®«ng quÇn ®¶o Philippin ®· m¹nh lªn thµnh b·o vµ cã tªn quèc tÕ lµ DURIAN. Sau khi h×nh thµnh b·o, b·o DURIAN di chuyÓn theo h−íng t©y t©y b¾c kho¶ng 20-25km/giê vµ m¹nh lªn nhanh chãng. Tèi ngµy 29/11, b·o ®¹t c−êng ®é cùc ®¹i (cÊp 16). S¸ng ngµy 30/11,b·o ®æ bé vµo khu vùc quÇn ®¶o Phillipin víi c−êng ®é cÊp 15, di chuyÓn dÇn 48 vÒ phÝa t©y vµ suy yÕu ®i nhanh chãng. S¸ng ngµy 1/12, b·o ®i vµo biÓn §«ng, c−êng ®é suy gi¶m xuèng cÊp 12, cÊp 13, b·o tiÕp tôc di chuyÓn theo h−íng t©y víi tèc ®é kho¶ng 15 km/giê. Tr−a ngµy 3/12, khi cßn c¸ch ®Êt liÒn kho¶ng 450 km vÒ phÝa ®«ng, b·o cã dÊu hiÖu di chuyÓn dÇn vÒ phÝa t©y nam. ChiÒu tèi ngµy 4/12, khi cßn c¸ch ®Êt liÒn kho¶ng 120 km vÒ phÝa ®«ng, b·o sè 9 l¹i thay ®æi h−íng ®i sang h−íng t©y t©y nam c−êng ®é cÊp 10, cÊp 11, sau ®ã ®i s¸t ®¶o Phó Quý víi c−êng ®é cÊp 11 vµ di chuyÓn däc theo ven biÓn c¸c tØnh Nam Trung Bé vµ s¸ng ngµy 5/12, vïng t©m b·o ®i vµo c¸c tØnh BÕn Tre-Trµ Vinh, tiÕp tôc ®i qua c¸c tØnh ë miÒn T©y Nam Bé. Tèi cïng ngµy, b·o ®i xuèng vÞnh Th¸i Lan, suy yÕu thµnh vïng ¸p thÊp, di chuyÓn vÒ phÝa t©y ra khái vÞnh Th¸i Lan vµ kh«ng cßn ¶nh h−ëng ®Õn n−íc ta.  Ph©n tÝch h×nh thÕ Synop cña c¬n b·o sè 9 DURIAN (0621) th¸ng 11- 12/2006 Ph©n tÝch h×nh thÕ Synop hai ngµy 3 vµ 4/12, khi c¬n b·o ¶nh h−ëng ®Õn ViÖt Nam. Ngµy 3/12 c¬n b·o b¾t ®Çu di chuyÓn theo h−íng T©y Nam. Sang ngµy 4/12, c¬n b·o di chuyÓn theo h−íng T©y T©y Nam vµ ®i qua c¸c tØnh miÒn t©y Nam Bé. Nh×n vµo hÖ thèng b¶n ®å cña c¬n b·o thÊy cã nh÷ng hÖ thèng Synop c¬ b¶n sau: b¶n ®å mÆt ®Êt vµ 850mb cã d¶i thÊp xÝch ®¹o, cao l¹nh lôc ®Þa vµ front. Trªn c¸c b¶n ®å 700mb vµ 500mb chñ yÕu bÞ khèng chÕ bëi hÖ thèng cao cËn nhiÖt ®íi, dßng xiÕt giã t©y, hÖ thèng sèng r·nh. Ngµy 1 vµ 2/12, ë tÇng bÒ mÆt, ¸p cao lôc ®Þa t¨ng c−êng Ýt thay ®æi, hoµn l−u cña ¸p cao nµy ph¸t triÓn vµ më réng chñ yÕu vÒ phÝa ®«ng tíi vïng biÓn NhËt B¶n vµ b¸n ®¶o TriÒu Tiªn, trong khi vïng biÓn §«ng vµ b¸n ®¶o §«ng D−¬ng hoµn l−u cña ¸p cao nµy lïi vÒ phÝa b¾c (®−êng ®¼ng ¸p 1015mb cã vÞ trÝ kho¶ng 19-20° N. Trªn cao mùc 850 mb vµ 700 mb ¸p cao cËn nhiÖt ®íi T©y Th¸i B×nh D−¬ng cã xu h−íng m¹nh lªn vµ lÊn vÒ phÝa t©y. Ph©n tÝch ngµy 3 vµ 4/12: Sau khi ph¸t triÓn thµnh b·o, nã ®· di chuyÓn kh¸ nhanh, ngµy 1/12 b·o ®· ®i vµo biÓn §«ng vµ liªn tôc ®æi h−íng. Ngµy 3/12 (H×nh 3.7), b·o cã dÊu hiÖu di chuyÓn dÇn vÒ phÝa t©y nam. Trªn b¶n ®å mÆt ®Êt cao l¹nh vïng Seberi t¨ng c−êng nhanh xuèng phÝa nam vµ ¶nh h−ëng ®Õn ViÖt Nam. TrÞ sè ë t©m lªn ®Õn 1040- 1045 dam; ®−êng ®¼ng ®é cao ®Þa thÕ vÞ 1015 dam cã vÞ trÝ 15°N- 49 108°E. Trong khi ®ã vÞ trÝ t©m b·o ë vµo kho¶ng 14°N-114°E, v× vËy cao l¹nh lôc ®Þa ®· Ðp c¬n b·o khã cã thÓ ®i lªn phÝa b¾c. Sang ngµy 4/12 (H×nh 3.8), cao l¹nh tiÕp tôc t¨ng c−êng nhÑ, ph¸t triÓn vÒ phÝa ®«ng nam. Tuy nhiªn, nã vÉn duy tr× vµ æn ®Þnh ë phÝa t©y nam, c¬n b·o vÉn cã xu h−íng dÞch chuyÓn xuèng vµ theo h−íng t©y t©y nam. Do di chuyÓn vµo khu vùc bÞ ¶nh h−ëng cña r×a ¸p cao l¹nh vµ kh« nªn b·o tiÕp tôc suy yÕu dÇn. Trªn ¶nh vÖ tinh (H×nh 3.6), hiÖn râ ®Üa m©y trung t©m, m¾t b·o trßn vµ s¾c nÐt. Trªn b¶n ®å 850mb ngµy 3/12 (H×nh3.9), cao cËn nhiÖt ph¸t triÓn m¹nh vÒ phÝa t©y nam. L−ìi cao cËn nhiÖt cã trÞ sè 152 dam v−¬n tíi vÞ trÝ thÊp nhÊt 11°N vµ xa nhÊt 96°E, vÞ trÝ t©m b·o vÉn ë kho¶ng 14°N-114°E. L−ìi cao cËn nhiÖt ®· bao lÊy c¬n b·o, khiÕn c¬n b·o tiÕp tôc di chuyÓn ®i xuèng theo h−íng t©y nam vµ t©y t©y nam. Trªn b¶n ®å 500mb (H×nh 3.10, 3.11), cã sù xuÊt hiÖn mét r·nh n«ng, phÝa tr−íc r·nh giã m¹nh h¬n nªn cã sù héi tô khèi l−îng, kh«ng khÝ gi¸ng xuèng, t¹o ®iÒu kiÖn cho ¸p cao l¹nh lôc ®Þa ®−îc t¨ng c−êng. C¸c ®−êng ®¼ng ¸p t−¬ng ®èi ken xÝt, tèc ®é giã t©y m¹nh nªn cao l¹nh lôc ®Þa cã kh¶ n¨ng ®−îc t¨ng c−êng m¹nh. §Õn cuèi ngµy 4/12, c¬n b·o ®· tiÕn gÇn vµo ®Êt liÒn, do vËy nã sÏ nhanh chãng suy yÕu vµ tan r· do ¶nh h−ëng cña kh«ng khÝ l¹nh vµ ma s¸t ®Þa h×nh. Tãm l¹i: Qua nh÷ng ph©n tÝch trªn cho thÊy ®©y lµ c¬n b·o t−¬ng ®èi m¹nh (trôc c¬n b·o t−¬ng ®èi th¼ng ®øng tõ mùc thÊp ®Õn cao) vµ cã quü ®¹o phøc t¹p. Sù phøc t¹p vÒ quü ®¹o cña c¬n b·o lµ do xuÊt hiÖn ®ång thêi nhiÒu h×nh thÕ synop. T¹i mùc mÆt ®Êt, cao l¹nh lôc ®Þa t¨ng c−êng vµ ph¸t triÓn vÒ phÝa nam vµ ®«ng nam. Trªn cao, cao ¸p cËn nhiÖt ph¸t triÓn m¹nh theo h−íng t©y -t©y nam khiÕn c¬n b·o chØ cã thÓ ®i xuèng phÝa nam. KÕt hîp víi ®íi giã T©y héi tô trªn mùc 500mb, duy tr× l−ìi ¸p cao lôc ®Þa æn ®Þnh. Thªm vµo ®ã dßng dÉn ®−êng cña cao ¸p cËn nhiÖt t−¬ng ®èi m¹nh so víi c¬n b·o do vËy dï cã c−êng ®é m¹nh nh−ng so víi cao cËn nhiÖt, nã vÉn lµ c¬n b·o yÕu vµ bÞ chi phèi chñ yÕu bëi dßng dÉn ®−êng [1], [9]. 50 H×nh 3.6. ¶nh m©y vÖ tinh c¬n b·o Durian H×nh 3.7. B¶n ®å mÆt ®Êt lóc 00Z ngµy 03/12/2006 51 H×nh 3.8. B¶n ®å mÆt ®Êt lóc 00Z ngµy 04/12/2006 H×nh 3.9. B¶n ®å ®¼ng ¸p mùc 850 mb lóc 00Z ngµy 03/12/2006 52 H×nh 3.10. B¶n ®å ®¼ng ¸p mùc 850 mb lóc 00Z ngµy 04/12/2006 H×nh 3.11. B¶n ®å ®¼ng ¸p mùc 500 mb lóc 00Z ngµy 03/12/2006 53 Quay l¹i víi nh÷ng kÕt qu¶ dù b¸o sè trÞ cña c¬n b·o Durian víi hai tr−êng hîp thö nghiÖm No_bogus vµ Bogus. H×nh 3.12 biÓu diÔn kÕt qu¶ dù b¸o cña c¬n b·o t¹i thêi ®iÓm dù b¸o 00Z ngµy ngµy 03/12/2006. H×nh 3.12: Quü ®¹o thùc (1) vµ quü ®¹o dù b¸o cña c¸c thö nghiÖm Bogus (2) vµ No_bogus (3) ®èi víi b·o Durian t¹i thêi ®iÓm dù b¸o 00Z ngµy 03/12/2006 . Tõ h×nh vÏ cho thÊy tr−êng hîp ®ång hãa sè liÖu tr−êng ®· cµi xo¸y gi¶ ®· thÓ hiÖn kh¸ tèt t¹i tÊt c¶ c¸c thêi ®iÓm dù b¸o (H×nh 3.12). ë ®©y, kÕt qu¶ m« h×nh cña tr−êng hîp Bogus ®· m« t¶ ®−îc h×nh thÕ cao l¹nh lôc ®Þa lÊn s©u xuèng phÝa nam h¬n tr−êng hîp No_bogus (H×nh 3.5). Cô thÓ, ®−êng ®¼ng ¸p 1016 mb trong tr−êng hîp Bogus ®· lÊn tíi vÞ trÝ 12.6°N vµ më réng h¬n vÒ phÝa ®«ng nam. Trong khi víi tr−êng hîp No_bogus, ®−êng ®¼ng ¸p 1016 mb míi chØ v−¬n tíi 17.6°N vµ cã c−êng ®é yÕu h¬n tr−êng hîp Bogus (thÓ hiÖn ë trÞ sè ë t©m cao l¹nh). Nh− vËy cã thÓ thÊy 54 viÖc ®ång hãa sè liÖu tr−êng cµi xo¸y gi¶ ®· phÇn nµo m« pháng ®−îc tèt h¬n sù t¸c ®éng cña c¸c trung t©m thêi tiÕt ®Õn c¬n b·o.  §¸nh gi¸ sai sè c¬n b·o Durian C¸c sai sè kho¶ng c¸ch (PE), sai sè däc (ATE) vµ sai sè ngang (CTE) ®−îc liÖt kª trong b¶ng 3.2. H×nh 3.13, H×nh 3.14 vµ H×nh 3.15 lµ ®å thÞ biÓu diÔn c¸c sai sè trong b¶ng 3.2 t−¬ng øng. B¶ng 3.2. Sai sè kho¶ng c¸ch (PE), sai sè däc (ATE), sai sè ngang (CTE) cña c¸c thö nghiÖm dù b¸o c¬n b·o Durian víi thêi ®iÓm dù b¸o 00Z ngµy 03/12/2006 (Km). No_bogus Bogus H¹n DB PE ATE CTE PE ATE CTE 00h 124.19 92.34 83.04 24.12 1.53 -24.07 06h 179.14 -39.76 -174.67 16.18 15.14 5.72 12h 122.87 56.91 -108.90 114.87 90.40 -70.88 18h 138.98 18.24 -137.78 119.55 70.84 -96.30 24h 124.48 -8.21 -124.21 103.62 93.38 -44.91 30h 159.08 -72.92 -141.38 56.10 51.04 -23.29 36h 192.37 -149.62 -120.91 86.73 -42.05 75.85 42h 240.76 -214.59 -109.16 171.94 6.91 171.80 48h 350.76 -339.92 -86.54 186.05 41.04 181.46 54h 437.73 -395.70 -187.16 275.45 -33.16 273.45 60h 493.85 -471.01 -148.46 358.26 26.54 357.27 66h 515.67 -515.58 9.40 354.39 149.84 321.15 72h 610.14 -609.19 34.08 393.27 230.02 318.98 55 sai sè kho¶ng c¸ch 0.00 100.00 200.00 300.00 400.00 500.00 600.00 700.00 0 6 12 18 24 30 36 42 48 54 60 66 72 H¹n dù b¸o (Giê) PE ( K m ) No_bogus Bogus H×nh 3.13: Sai sè kho¶ng c¸ch (PE) cña c¬n b·o Durian, øng víi tõng thö nghiÖm sai sè däc -800.00 -600.00 -400.00 -200.00 0.00 200.00 400.00 0 6 12 18 24 30 36 42 48 54 60 66 72 H¹n dù b¸o (Giê) A T E No_bogus Bogus H×nh 3.14: Sai sè däc (ATE) cña c¬n b·o Durian, øng víi tõng thö nghiÖm Víi c¸c h¹n dù b¸o 24 giê, 48 giê vµ 72 giê, tr−êng hîp Bogus cã c¸c sai sè t−¬ng øng lµ 103, 186 vµ 393 km so víi tr−êng hîp No_bogus cã c¸c sai sè 124, 350 vµ 610 km (H×nh 3.13). Trªn ®å thÞ vÒ sai sè däc (ATE) (H×nh 3.14) cho thÊy tr−êng hîp Bogus cã gi¸ trÞ biÕn ®éng kh«ng lín so víi ®−êng gi¸ trÞ “0”. C¸c gi¸ trÞ chñ yÕu d−¬ng t¹i hÇu hÕt c¸c thêi ®iÓm dù b¸o, ngo¹i trõ thêi ®iÓm 36h vµ 54h, ATE cho gi¸ trÞ ©m, nh−ng cã gi¸ trÞ ®é lín t−¬ng ®èi nhá. §iÒu nµy cho thÊy c¬n b·o Durian cã tèc ®é di chuyÓn kh¸ s¸t víi quü ®¹o quan tr¾c. Tèc ®é di chuyÓn nhanh h¬n kh«ng ®¸ng kÓ 56 so víi quü ®¹o thùc. Trong khi ®ã, ®èi víi tr−êng hîp No_bogus, b·o cã xu h−íng di chuyÓn chËm h¬n so víi thùc tÕ ë c¸c thêi ®iÓm tõ 30 giê ®Õn 72 giê, ®Æc biÖt tõ 48 giê ®Õn 72 giê, tèc ®é di chuyÓn cña b·o dù b¸o chËm h¬n so víi thùc tÕ rÊt nhiÒu. §iÒu nµy cã thÓ lý gi¶i r»ng c−êng ®é b·o trong tr−êng hîp Bogus ®· ®−îc c¶i thiÖn ®¸ng kÓ vµ c¸c hÖ thèng thêi tiÕt xung quanh còng ®−îc m« t¶ râ rµng h¬n, do vËy cã thÓ t¨ng c−êng tèc ®é di chuyÓn cña c¬n b·o. sai sè ngang -300.00 -200.00 -100.00 0.00 100.00 200.00 300.00 400.00 0 6 12 18 24 30 36 42 48 54 60 66 72 H¹n dù b¸o (Giê) C T E No_bogus Bogus H×nh 3.15: Sai sè ngang (CTE) cña c¬n b·o Durian, øng víi tõng thö nghiÖm Sai sè ngang (CTE) cña tr−êng hîp cã ®ång hãa sè liÖu cho gi¸ trÞ ©m t¹i c¸c thêi ®iÓm tõ 00 giê ®Õn 30 giê. Tõ thêi ®iÓm 36 giê ®Õn 72 giê, CTE cã gi¸ trÞ d−¬ng vµ lÖch kh¸ lín so víi ®−êng gi¸ trÞ 0. Víi tr−êng hîp kh«ng ®ång hãa sè liÖu tr−êng cµi xo¸y gi¶, phÇn lín c¸c thêi ®iÓm ®Òu cã CTE ©m vµ ®é lín ®¹i sè lín h¬n so víi tr−êng hîp cã ®ång hãa ®Õn thêi ®iÓm 30 giê. Tõ thêi ®iÓm 36 giê ®Õn 72 giê, ®é lÖch nµy nhá h¬n thö nghiÖm Bogus. Nh− vËy, tr−êng hîp kh«ng ®ång hãa cho c¸c dù b¸o cã xu h−íng lÖch tr¸i nhiÒu so víi quan tr¾c. Cßn víi tr−êng hîp cã ®ång hãa, giai ®o¹n tõ 00 giê ®Õn 30 giê, quü ®¹o b·o cã xu h−íng lÖch tr¸i. Tõ 42 giê ®Õn 72 giê, quü ®¹o b·o l¹i cã xu h−íng lÖch ph¶i so víi quü ®¹o quan tr¾c. §é chªnh lÖch cña giai ®o¹n sau t−¬ng ®èi lín. Tõ nh÷ng ®¸nh gi¸ vµ kÕt luËn vÒ c¬n b·o Durian cho thÊy vai trß cña ®ång hãa sè liÖu tr−êng cµi xo¸y gi¶ cã t¸c ®éng kh¸ lín ®Õn dù b¸o quü ®¹o vµ c−êng ®é cña bµi to¸n dù b¸o b·o. Dùa trªn nh÷ng kÕt qu¶ trªn, hoµn toµn cã kh¶ n¨ng ¸p 57 dông c¸c ph−¬ng ¸n thö nghiÖm ®èi víi c¸c c¬n b·o ho¹t ®éng trªn BiÓn §«ng vµ ®æ bé vµo bê biÓn ViÖt Nam. 3.3 §¸nh gi¸ kÕt qu¶ trªn bé mÉu sè liÖu c¸c c¬n b·o ®æ bé ®−îc lùa chän. 3.3.1. §¸nh gi¸ vÒ quü ®¹o B¶ng 3.3 biÓu diÔn c¸c gi¸ trÞ trung b×nh cña c¸c sai sè kho¶ng c¸ch (MPE), sai sè däc (MATE), sai sè ngang (MCTE) cña bé mÉu sè liÖu c¸c c¬n b·o ®æ bé vµo bê biÓn ViÖt Nam tõ n¨m 2004 ®Õn n¨m 2007. Vµ c¸c H×nh 3.16, 3.17, 3.18 biÓu diÔn ®å thÞ sai sè t−¬ng øng cña chóng. Bé mÉu sè liÖu dïng ®Ó thùc hiÖn ®¸nh gi¸ bao gåm : 82, 82, 82, 82, 82, 80, 73, 69, 61, 54, 46, 39, 26 tr−êng hîp t−¬ng øng víi c¸c thêi ®iÓm dù b¸o 00, 06, 12, 18, 24, 30, 36, 42, 48, 54, 60, 66 vµ 72 giê. Sè l−îng bé mÉu nµy còng t−¬ng tù cho phÇn ®¸nh gi¸ c−êng ®é ®−îc tr×nh bµy ë phÇn sau. B¶ng 3.3. Sai sè kho¶ng c¸ch (MPE), sai sè däc (MATE), sai sè ngang (MCTE) cña bé mÉu sè liÖu c¸c c¬n b·o ®æ bé ®−îc lùa chän, øng víi tõng thö nghiÖm (Km). No_bogus Bogus H¹n DB MPE MATE MCTE MPE MATE MCTE 00h 60.32 -6.16 -1.07 42.40 -2.26 5.59 06h 72.52 33.75 -1.87 69.56 -2.08 -11.94 12h 100.42 -5.10 6.49 86.61 -13.44 -1.94 18h 112.10 -8.35 4.25 103.00 -14.52 22.80 24h 132.65 5.91 16.73 122.42 -9.28 48.34 30h 148.51 25.41 19.92 144.53 8.89 74.79 36h 176.98 46.15 13.43 174.48 8.96 91.55 42h 208.22 48.93 10.96 203.46 20.35 106.97 48h 227.57 40.03 23.29 220.45 37.08 109.82 54h 225.26 70.05 -13.43 254.45 50.83 111.42 60h 299.52 74.97 -16.12 327.52 47.00 127.36 66h 333.43 103.84 -18.87 330.63 100.77 103.16 72h 389.32 194.30 -86.41 373.27 153.58 178.21 58 sai sè kho¶ng c¸ch trung b×nh 0 100 200 300 400 500 0 6 12 18 24 30 36 42 48 54 60 66 72 H¹n dù b¸o (Giê) M PE ( K m ) No_bogus Bogus H×nh 3.16: Sai sè trung b×nh kho¶ng c¸ch (MPE) cña bé mÉu c¸c c¬n b·o ®æ bé ®−îc lùa chän, øng víi tõng thö nghiÖm. Tõ b¶ng sè liÖu vµ h×nh vÏ trªn, tr−êng hîp cã ®ång hãa sè liÖu tr−êng cµi xo¸y gi¶ cho sai sè kho¶ng c¸ch trung b×nh nhá h¬n tr−êng hîp kh«ng ®ång hãa t¹i hÇu hÕt c¸c thêi ®iÓm dù b¸o. Riªng ®Õn thêi ®iÓm 54 giê vµ 60 giê, tr−êng hîp kh«ng ®ång hãa l¹i cho kÕt qu¶ dù b¸o tèt h¬n. Tuy nhiªn, ®é lÖch sai sè gi÷a hai tr−êng hîp nµy lµ kh«ng ®¸ng kÓ. Nh− vËy, ®èi víi bµi to¸n dù b¸o quü ®¹o, tr−êng hîp ®ång hãa sè liÖu tr−êng cµi xo¸y gi¶ cho c¶i thiÖn kh¶ quan so víi tr−êng hîp kh«ng ®ång hãa sè liÖu tr−êng cµi xo¸y gi¶. sai sè däc trung b×nh -50 0 50 100 150 200 250 0 6 12 18 24 30 36 42 48 54 60 66 72 H¹n dù b¸o (Giê) M A T E No_bogus Bogus 59 H×nh 3.17: Sai sè däc trung b×nh (MATE) cña bé mÉu c¸c c¬n b·o ®æ bé ®−îc lùa chän, øng víi tõng thö nghiÖm. Sai sè däc trung b×nh (MATE) cña bé mÉu sè liÖu thö nghiÖm ®èi víi tr−êng hîp cã ®ång hãa cã gi¸ trÞ ©m t¹i c¸c thêi ®iÓm tõ 00 giê ®Õn 30 giê, chøng tá b·o cã xu h−íng di chuyÕn chËm h¬n so víi thùc tÕ t¹i c¸c thêi ®iÓm nµy vµ cã gi¸ trÞ d−¬ng tõ thêi ®iÓm 36 giê ®Õn 72 giê, cho thÊy xu h−íng b·o nhanh h¬n so víi quan tr¾c. Gi¸ trÞ ®é lín t¹i c¸c thêi ®iÓm ë giai ®o¹n sau nµy còng t−¬ng ®èi lín v× thÕ cã thÓ nãi r»ng b·o dù b¸o m« h×nh tr−êng hîp cã ®ång hãa di chuyÓn kh¸ nhanh. T−¬ng tù ®èi víi tr−êng hîp kh«ng ®ång hãa sè liÖu tr−êng cµi xo¸y gi¶, MATE cã gi¸ trÞ ©m hoÆc dao ®éng xung quanh gi¸ trÞ 0 ë c¸c thêi ®iÓm 00 giê ®Õn 24 giê vµ cã gi¸ trÞ d−¬ng ë c¸c thêi ®iÓm 30 giê ®Õn 72 giê. Nh− vËy, tr−êng hîp kh«ng ®ång hãa sè liÖu tr−êng cµi xo¸y gi¶ cã xu h−íng dÞch chuyÓn gÇn t−¬ng tù víi tr−êng hîp cã ®ång hãa sè liÖu tr−êng cµi xo¸y gi¶ nh−ng sù di chuyÓn cã phÇn nhanh h¬n. sai sè ngang trung b×nh -100 -50 0 50 100 150 200 0 6 12 18 24 30 36 42 48 54 60 66 72 H¹n dù b¸o (Giê) M C T E No_bogus Bogus H×nh 3.18: Sai sè ngang trung b×nh (MCTE) cña bé mÉu sè liÖu c¸c c¬n b·o ®æ bé ®−îc lùa chän, øng víi tõng thö nghiÖm. Víi sai sè ngang trung b×nh (MCTE) ta thÊy cã sù ph©n chia lµm hai h−íng râ rÖt. Tr−êng hîp Bogus phÇn lín ®Òu cho kÕt qu¶ d−¬ng t¹i c¸c thêi ®iÓm dù b¸o, ngo¹i trõ mét vµi thêi ®iÓm dù b¸o ban ®Çu (tõ 00 giê ®Õn 12 giê) vµ h¹n dù b¸o cµng dµi, ®é lÖch so víi gi¸ trÞ “0” cµng lín. Tr−êng hîp No_bogus cã xu h−íng 60 ng−îc l¹i. MÆc dï còng cho gi¸ trÞ d−¬ng tõ thêi ®iÓm 00 giê ®Õn 48 giê song ®é sai kh¸c so víi gi¸ trÞ “0” kh«ng lín. Ngay c¶ khi tõ thêi ®iÓm 54 giê ®Õn 72 giê, MCTE cã gi¸ trÞ ©m th× c¸c gi¸ trÞ nµy kh«ng biÕn ®éng lín vÒ ®é lín. Nh− vËy cã thÓ thÊy c¸c dù b¸o cña c¶ hai tr−êng hîp chia lµm hai giai ®o¹n. Giai ®o¹n ®Çu tõ 00 giê ®Õn 18 giê, quü ®¹o dù b¸o cã xu h−íng kh¸ s¸t víi quü ®¹o quan tr¾c, trong khi ë giai ®o¹n dù b¸o sau (tõ 24 giê ®Õn 72 giê), tr−êng hîp Bogus cã xu h−íng lÖch vÒ ph¶i kh¸ lín so víi h−íng di chuyÓn cña quü ®¹o b·o thùc. Tr−êng hîp No_bogus lÖch tr¸i tõ thêi ®iÓm 54 giê ®Õn 72 giê. §é lÖch cña tr−êng hîp No_bogus t−¬ng ®èi æn ®Þnh so víi Bogus. 3.3.2. §¸nh gi¸ vÒ c−êng ®é B¶ng 3.4 m« t¶ sai sè trung b×nh (ME) vµ sai sè trung b×nh tuyÖt ®èi (MAE) cña gi¸ trÞ ®é lÖch khÝ ¸p mÆt biÓn t¹i t©m gi÷a quan tr¾c vµ m« h×nh víi tr−êng hîp kh«ng ®ång hãa sè liÖu tr−êng cµi xo¸y gi¶ (No_bogus) vµ cã ®ång hãa sè liÖu tr−êng cµi xo¸y gi¶ (Bogus). B¶ng 3.4. Sai sè trung b×nh vµ trung b×nh tuyÖt ®èi cña ®é lÖch khÝ ¸p mÆt biÓn t¹i t©m cña tr−êng hîp No_bogus vµ tr−êng hîp Bogus so víi quan tr¾c. No_bogus Bogus Han DB ME MAE ME MAE 06h -20.28 20.28 -11.18 13.99 12h -20.05 20.05 -11.66 13.65 18h -19.86 19.86 -10.85 12.77 24h -19.05 19.05 -9.24 11.70 30h -18.96 18.96 -7.91 11.11 36h -18.41 18.48 -7.78 10.45 42h -17.04 17.09 -7.52 9.85 48h -15.84 16.10 -7.59 10.18 54h -14.88 15.29 -7.40 11.08 60h -14.62 15.06 -6.41 11.56 66h -13.65 14.42 -4.42 11.55 72h -11.61 12.85 -2.88 12.01 61 C−êng ®é b·o ®−îc ®¸nh gi¸ qua sai sè gi÷a gi¸ trÞ khÝ ¸p t¹i t©m quan tr¾c vµ gi¸ trÞ khÝ ¸p t¹i t©m dù b¸o. Nh− ®· ph©n tÝch ë phÇn trªn, viÖc ®ång hãa sè liÖu tr−êng cµi xo¸y gi¶ ®· lµm gi¶m ¸p suÊt t¹i t©m b·o trong tr−êng ban ®Çu, tõ ®ã m« pháng tèt h¬n cÊu tróc, vÞ trÝ vµ chuyÓn ®éng cña xo¸y b·o trong tr−êng ban ®Çu ®ã. §iÒu nµy gióp më réng thªm kh¶ n¨ng cho bµi to¸n dù b¸o c−êng ®é b·o. Tõ b¶ng 3.4 cho thÊy c−êng ®é b·o ®· ®−îc c¶i thiÖn ®¸ng kÓ qua hÖ thèng ®ång hãa sè liÖu tr−êng cµi xo¸y gi¶ cña m« h×nh WRF. Ta thÊy r»ng t¹i tÊt c¶ c¸c thêi ®iÓm dù b¸o, sai sè ME<0, tøc b·o dù b¸o cña m« h×nh cã c−êng ®é yÕu h¬n thùc tÕ. Tuy nhiªn, víi tr−êng hîp Bogus xu h−íng ®é lín sai sè nµy t−¬ng ®èi nhá so víi No_bogus. §é lín sai sè MAE cña Bogus ®Òu nhá h¬n No_bogus t¹i tÊt c¶ c¸c thêi ®iÓm dù b¸o. Thö nghiÖm Bogus, sai sè nµy nhá nhÊt lµ 9.85 mb t¹i thêi ®iÓm 42 giê, gi¸ trÞ lín nhÊt lµ 13.99 mb t¹i thêi ®iÓm 06 giê. Cßn víi No_bogus, ph¹m vi sai sè nµy n»m trong kho¶ng tõ 12.85 ®Õn 20.28 mb, thêi ®iÓm t−¬ng øng víi gi¸ trÞ nhá nhÊt vµ lín nhÊt lµ 72 giê vµ 06 giê. DÔ nhËn thÊy r»ng sai sè vÒ c−êng ®é ë c¶ hai tr−êng hîp ®Òu gi¶m dÇn theo h¹n dù b¸o (nghÜa lµ h¹n dù b¸o cµng xa th× cho sai sè cµng nhá). §iÒu nµy cã thÓ lý gi¶i nh− sau: tõ tr−êng hîp No_bogus cã thÓ thÊy do cÊu tróc xo¸y trong tr−êng ban ®Çu cña m« h×nh yÕu vµ bÞ sai lÖch nhiÒu so víi cÊu tróc xo¸y thùc v× vËy c−êng ®é dù b¸o cña m« h×nh lu«n lín h¬n nhiÒu so víi quan tr¾c thùc tÕ. Nh−ng ë c¸c thêi ®iÓm dù b¸o sau, gi¸ trÞ ®é lín sai sè ®· gi¶m dÇn, chøng tá qua qu¸ tr×nh tÝch ph©n c¸c ®éng lùc vµ vËt lý cña m« h×nh ®· phÇn nµo kh«i phôc vµ m« pháng l¹i ®−îc cÊu tróc, chuyÓn ®éng vµ c−êng ®é cña xo¸y b·o tèt h¬n. T−¬ng tù víi tr−êng hîp Bogus, nhê cã quy tr×nh ®ång hãa sè liÖu tr−êng cµi xo¸y gi¶, xo¸y b·o trong tr−êng ban ®Çu ®· ®−îc m« pháng chÝnh x¸c h¬n. KÕt hîp víi c¸c yÕu tè bªn trong m« h×nh trong qu¸ tr×nh tÝch ph©n, v× vËy mµ sai sè c−êng ®é ®· gi¶m ®¸ng kÓ ngay tõ nh÷ng thêi ®iÓm ban ®Çu. 3.4 §¸nh gi¸ vÞ trÝ vµ thêi ®iÓm ®æ bé 3.4.1. Ph−¬ng ph¸p x¸c ®Þnh vÞ trÝ vµ thêi ®iÓm ®æ bé 62 §Õ x¸c ®Þnh ®−îc vÞ trÝ vµ thêi ®iÓm ®æ bé cña nh÷ng c¬n b·o ®æ bé vµo bê biÓn ViÖt Nam, t¸c gi¶ tiÕn hµnh mét thuËt to¸n kiÓm tra sù c¾t nhau cña hai ®−êng th¼ng. ThuËt to¸n ®−îc tiÕn hµnh nh− sau: + Chia nhá ®−êng bê biÓn ViÖt Nam vµ coi nh÷ng phÇn chia nhá ®ã lµ nh÷ng ®o¹n th¼ng AnBn (mçi ®o¹n th¼ng cã kho¶ng c¸ch kho¶ng 100 km). + Coi vÞ trÝ cña hai thêi ®iÓm dù b¸o liªn tiÕp t¹o thµnh mét ®o¹n th¼ng. Gäi lµ ®o¹n th¼ng CD. + LËp ph−¬ng tr×nh ®−êng th¼ng qua hai ®iÓm A, B vµ C, D cã d¹ng: (YB-YA)(X-XA)-(XB-XA)(Y-YA) = 0 (3.1) + KiÓm tra sù c¾t nhau cña hai ®o¹n th¼ng AB vµ CD b»ng gi¶i hÖ ph−¬ng tr×nh: a1 x + b1 y = c1 a2 x + b2 y = c2 (3.2) NÕu c¾t nhau th× x¸c ®Þnh ®−îc täa ®é vµ thêi ®iÓm cña ®iÓm c¾t nhau vµ ®ã chÝnh lµ vÞ trÝ vµ thêi ®iÓm cña ®iÓm ®æ bé. NÕu kh«ng c¾t nhau th× xÐt ®o¹n th¼ng ®−îc t¹o bëi hai thêi ®iÓm cuèi cïng cña dù b¸o (thêi ®iÓm 66h vµ 72h) vµ thùc hiÖn néi suy ®Õn ®o¹n bê biÓn AB gÇn nhÊt víi nã. Quy tr×nh vµ c¸ch thøc tÝnh to¸n ®−îc m« t¶ trong h×nh 3. d−íi ®©y: H×nh 3.19. M« t¶ ph−¬ng ph¸p x¸c ®Þnh vÞ trÝ vµ thêi ®iÓm b·o ®æ bé. Bn An A1 B1 63 3.4.2. §¸nh gi¸ kÕt qu¶ §Ó ®¸nh gi¸ vÞ trÝ vµ thêi ®iÓm ®æ bé dù b¸o cña m« h×nh víi hai thö nghiÖm No_bogus vµ Bogus, trong nghiªn cøu nµy t¸c gi¶ tiÕn hµnh ph©n lo¹i thµnh c¸c nhãm thêi ®iÓm thùc hiÖn dù b¸o tr−íc thêi ®iÓm ®æ bé thùc tÕ kho¶ng 1 ngµy, 2 ngµy vµ 3 ngµy (T1, T2 vµ T3 t−¬ng øng) nh− ®· tr×nh bµy ë trªn. §Ó hiÓu râ h¬n c¸c ®Æc tr−ng ¶nh h−ëng ®Õn sai sè dù b¸o, t¸c gi¶ thùc hiÖn ®¸nh gi¸ tËp mÉu sè liÖu theo c¸c tr−êng hîp sau: + §¸nh gi¸ chung trªn toµn bé mÉu. + §¸nh gi¸ theo c−êng ®é cña c¬n b·o. + §¸nh gi¸ theo h−íng quü ®¹o cña c¬n b·o so víi ®−êng bê biÓn. + §¸nh gi¸ theo tèc ®é di chuyÓn cña c¬n b·o. + §¸nh gi¸ theo khu vùc ®−êng bê biÓn. Sè l−îng bé mÉu øng víi tõng tr−êng hîp ®−îc ®−a ra trong b¶ng 3.5. B¶ng 3.5. Sè l−îng c¸c tr−êng hîp ®¸nh gi¸ theo tõng ph©n lo¹i. Thêi ®iÓm DB Toµn bé mÉu C−êng ®é H−íng quü ®¹o Tèc ®é di chuyÓn Khu vùc bê biÓn M¹nh YÕu G90 G45 Nhanh ChËm KV1 KV2 T1 30 13 17 16 14 13 17 20 10 T2 31 15 16 19 12 12 19 19 12 T3 21 15 9 9 12 9 12 9 15 Trong ®ã: + M¹nh: c¸c c¬n b·o cã c−êng ®é m¹nh, cã tèc ®é giã cùc ®¹i ≥ 32 m/s. + YÕu: c¸c c¬n b·o cã c−êng ®é yÕu, cã tèc ®é giã cùc ®¹i < 32 m/s. + G90: c¸c c¬n b·o cã h−íng quü ®¹o so víi ®−êng ®−êng bê biÓn gãc tõ 45° ®Õn 90°. + G45: c¸c c¬n b·o cã h−íng quü ®¹o so víi ®−êng bê biÓn gãc nhá h¬n 45° . + Nhanh: c¸c c¬n b·o cã tèc ®é di chuyÓn nhanh, tèc ®é di chuyÓn ≥ 15 km/h. 64 + ChËm: c¸c c¬n b·o cã tèc ®é di chuyÓn chËm, tèc ®é di chuyÓn < 15 km/h. + KV1: c¸c c¬n b·o ®æ bé vµo khu vùc 1 bao gåm c¸c tØnh tõ Qu¶ng Ninh ®Õn Hµ TÜnh. + KV2: c¸c c¬n b·o ®æ bé vµo khu vùc 2 bao gåm c¸c tØnh tõ Qu¶ng B×nh ®Õn Cµ Mau. 3.4.2.1. §¸nh gi¸ kÕt qu¶ dù b¸o vÞ trÝ ®æ bé  §¸nh gi¸ chung B¶ng 3.6 biÓu diÔn sai sè kho¶ng c¸ch trung b×nh trªn bé mÉu sè liÖu dù b¸o cña c¸c c¬n b·o ®æ bé ®· lùa chän t¹i thêi ®iÓm thùc hiÖn dù b¸o tr−íc ®æ bé thùc tÕ kho¶ng 1 ngµy. H×nh 3.20 lµ biÓu ®å biÓu diÔn ®é lÖch sai sè trung b×nh gi÷a thö nghiÖm No_bogus vµ Bogus. B¶ng 3.6. Sai sè trung b×nh kho¶ng c¸ch trªn bé mÉu chung (Km). Thêi ®iÓm DB No_bogus Bogus T1 132.18 125.68 T2 234.73 223.85 T3 223.71 234.42 -15 -10 -5 0 5 10 15 T1 T2 T3 Thêi ®iÓm DB M PE H×nh 3.20. §é lÖch sai sè trung b×nh kho¶ng c¸ch gi÷a thö nghiÖm No_bogus vµ Bogus cña bé mÉu chung (Km). 65 Nh×n vµo b¶ng vµ h×nh vÏ, c¸c tr−êng hîp dù b¸o tr−íc ®æ bé 1 ngµy vµ 2 ngµy cña Bogus cho sai sè vÞ trÝ ®æ bé nhá h¬n so víi No_bogus. §Õn c¸c tr−êng hîp dù b¸o tr−íc ®æ bé 3 ngµy, sai sè cña tr−êng hîp Bogus l¹i lín h¬n No_bogus. Nh− vËy, viÖc ®ång hãa sè liÖu tr−êng cµi xo¸y gi¶ ®· t¸c ®éng hiÖu qu¶ ®Õn kÕt qu¶ dù b¸o vÞ trÝ ®æ bé cña m« h×nh t¹i nhãm thêi ®iÓm tr−íc ®æ bé kho¶ng 1 vµ 2 ngµy. §Ó ®¸nh gi¸ tèt h¬n sai sè ®æ bé ®èi víi tõng tr−êng hîp dù b¸o, t¸c gi¶ ®· chia theo c¸c ph©n lo¹i sau:  §¸nh gi¸ theo c−êng ®é Ph©n lo¹i theo c−êng ®é ®−îc ph©n chia theo nh÷ng c¬n b·o cã c−êng ®é m¹nh vµ c¸c c¬n b·o cã c−êng ®é yÕu. B¶ng 3.7 thÓ hiÖn sai sè vÞ trÝ ®æ bé trung b×nh cña c¸c c¬n b·o lùa chän ®−îc ph©n lo¹i theo c−êng ®é. H×nh 3.20 lµ biÓu ®å biÓu diÔn gi¸ trÞ trong b¶ng 3.7 t−¬ng øng. B¶ng 3.7. Sai sè trung b×nh vÞ trÝ ®æ bé cña c¸c c¬n b·o ph©n lo¹i theo c−êng ®é (Km). M¹nh YÕu Thêi ®iÓm DB No_bogus Bogus No_bogus Bogus T1 191.10 184.46 86.53 83.50 T2 211.14 205.53 257.64 244.77 T3 224.99 215.74 208.81 317.27 66 c−êng ®é 0 50 100 150 200 250 300 350 T1 T2 T3 Thêi ®iÓm DB M PE No_m¹nh No_yÕu Bogus_m¹nh Bogus_yÕu H×nh 3.21. Sai sè trung b×nh vÞ trÝ ®æ bé cña c¸c c¬n b·o ph©n lo¹i theo c−êng ®é (Km). Tõ b¶ng vµ biÓu ®å ta thÊy, víi thêi ®iÓm thùc hiÖn dù b¸o tr−íc ®æ bé kho¶ng 1 ngµy: tr−êng hîp Bogus cho dù b¸o tèt nhÊt trong nhãm c¬n b·o cã c−êng ®é yÕu, sai sè lµ 83.5 km. Thö nghiÖm Bogus cho sai sè nhá h¬n so víi No_bogus ë c¶ nhãm c¬n b·o cã c−êng ®é m¹nh vµ yÕu. Tr−êng hîp c¬n b·o cã c−êng ®é yÕu cã xu h−íng cho sai sè nhá h¬n c¸c c¬n b·o m¹nh trong hai thö nghiÖm Bogus vµ No_bogus. T¹i nhãm thêi ®iÓm thùc hiÖn dù b¸o tr−íc ®æ bé kho¶ng 2 ngµy, Bogus vÉn cho kÕt qu¶ dù b¸o tèt h¬n No_bogus ®èi víi hai nhãm c−êng ®é b·o. Kh¸c víi thêi ®iÓm tr−íc 1 ngµy, c¸c c¬n b·o m¹nh cã xu h−íng cho sai sè nhá h¬n c¸c c¬n b·o yÕu trong c¶ hai thö nghiÖm. §Õn thêi ®iÓm thùc hiÖn dù b¸o tr−íc ®æ bé kho¶ng 3 ngµy, Bogus cã sai sè lín nhÊt víi tr−êng hîp c¸c c¬n b·o yÕu, gi¸ trÞ sai sè lµ 317 km. §iÒu nµy cã thÓ do bé mÉu sö dông ®Ó tÝnh to¸n ch−a ®ñ lín. V× vËy sai sè trung b×nh cña nã bÞ ¶nh h−ëng lín bëi sai sè cña tõng thµnh phÇn dù b¸o. Nh− vËy, trong nhãm c¬n b·o cã c−êng ®é yÕu kh¶ n¨ng cã thµnh phÇn dù b¸o cho sai sè t−¬ng ®èi lín. Tr−êng hîp nh÷ng c¬n b·o m¹nh, sai sè cã xu h−íng æn ®Þnh h¬n vµ thö nghiÖm Bogus cã dù b¸o tèt h¬n No_bogus. Nh− vËy, t¹i thêi ®iÓm thùc hiÖn dù b¸o tr−íc thêi ®iÓm ®æ bé thùc tÕ kho¶ng 1 ngµy nªn sö dông ph−¬ng ¸n Bogus, ®Æc biÖt víi nh÷ng c¬n b·o cã c−êng ®é yÕu. 67 §Õn thêi ®iÓm T2, ph−¬ng ¸n Bogus ®−îc sö dông vµ −u tiªn h¬n víi nh÷ng c¬n b·o cã c−êng ®é m¹nh. Thêi ®iÓm T3, ph−¬ng ¸n Bogus nªn ®−îc sö dông cho nh÷ng c¬n b·o m¹nh nh−ng víi nh÷ng c¬n b·o yÕu nªn dïng ph−¬ng ¸n No_bogus.  §¸nh gi¸ theo h−íng quü ®¹o so víi bê biÓn C¸c c¬n b·o ®æ bé sÏ ®−îc chia theo h−íng di chuyÓn cña quü ®¹o t¹i thêi ®iÓm dù b¸o so víi ®−êng bê biÓn. B¶ng 3.8 thÓ hiÖn sai sè vÞ trÝ ®æ bé trung b×nh cña c¸c c¬n b·o ®æ bé di chuyÓn theo hai h−íng trªn ®èi víi tr−êng hîp Bogus vµ No_bogus. H×nh 3.22 lµ biÓu ®å biÓu diÔn sai sè t−¬ng øng trong b¶ng 3.8. B¶ng 3.8. Sai sè vÞ trÝ ®æ bé trung b×nh cña c¸c c¬n b·o chia theo h−íng quü ®¹o so víi bê biÓn (Km). G90 G45 Thêi ®iÓm DB No_bogus Bogus No_bogus Bogus T1 64.09 62.32 204.99 187.31 T2 227.85 204.16 241.39 235.03 T3 207.14 359.18 212.23 267.85 h−íng quü ®¹o 0 50 100 150 200 250 300 350 400 T1 T2 T3 Thêi ®iÓm DB M PE No_g90 No_g45 Bogus_g90 Bogus_g45 H×nh 3.22. Sai sè vÞ trÝ ®æ bé trung b×nh chia theo h−íng quü ®¹o so víi bê biÓn (Km). 68 Nh×n mét c¸ch tæng thÓ, nhãm dù b¸o tr−íc thêi ®iÓm ®æ bé kho¶ng 1 ngµy, thö nghiÖm Bogus cho sai sè nhá h¬n No_bogus víi c¶ hai h−íng quü ®¹o G90 vµ G45. Tr−êng hîp Bogus cã sai sè nhá nhÊt trong nh÷ng c¬n b·o G90. Gi¸ trÞ sai sè lµ 62 km. Nh÷ng c¬n b·o cã h−íng di chuyÓn so víi ®−êng bê biÓn gãc tõ 45° ®Õn 90° cho dù