Đang tải... (xem toàn văn)
Nghiên cứu này đi sâu nghiên cứu đánh giá khả năng dự báo sóng trong bão của mô hình WAVEWATCH III cho 3 cơn bão mạnh đến rất mạnh hoạt động trên khu vực Biển Đông: Bão Damrey (2005), bão Ketsana (2009) và bão Haiyan (2013). Độ cao sóng tính toán sau đó được kiểm nghiệm với số liệu vệ tinh hoạt động trong thời gian của từng cơn bão và thể hiện qua 3 chỉ số: BIAS, RMSE và hệ số tương quan.
Vietnam Journal of Marine Science and Technology; Vol 21, No 2; 2021: 107–120 DOI: https://doi.org/10.15625/1859-3097/16408 http://www.vjs.ac.vn/index.php/jmst Numerical modeling and validating waves generated by typhoons in the East Vietnam Sea using satellite data Pham Tien Dat1,*, Nguyen Minh Huan1, Nguyen Phuong Anh2 Faculty of Meteorology, Hydrology and Oceanography, VNU University of Science, Hanoi, Vietnam National Centre for Hydro-Meteorological Forecasting, Hanoi, Vietnam * E-mail: datpt@hus.edu.vn Received: June 2020; Accepted: 24 December 2020 ©2021 Vietnam Academy of Science and Technology (VAST) Abstract Calculating waves generated by typhoons is one of the most important tasks for wave forecasting at a stormy region like the East Vietnam Sea It is, however, difficult to access the accuracy of calculated wave heights due to the lack of observed data An approach of combining numerical models and satellite data has been widely used In this study, we used the WAVEWATCH III model to stimulate wave fields caused by three strong typhoons: Damrey (2005), Ketsana (2009) and Haiyan (2013), then compared significant wave heights with the merged satellite observations The results show that the BIAS values are small and negative, indicating that the wave heights from the model are lower than those from satellites in all cases In contrast, the RMSE values of the three cases are considerably different but are still below m Finally, the average correlation coefficient is highest in typhoon Damrey (r = 0.94) whereas in typhoon Ketsana and Haiyan, r = 0.84 and r = 0.87, respectively In conclusion, the study suggests that the WAVEWATCH III model has good performance for typhoon wave calculations and can be useful for wave forecasting in the East Vietnam Sea Keywords: East Vietnam Sea, typhoon, waves Citation: Pham Tien Dat, Nguyen Minh Huan, Nguyen Phuong Anh, 2021 Numerical modeling and validating waves generated by typhoons in the East Vietnam Sea using satellite data Vietnam Journal of Marine Science and Technology, 21(2), 107–120 107 Tạp chí Khoa học Công nghệ Biển, Tập 21, Số 2; 2021: 107–120 DOI: https://doi.org/10.15625/1859-3097/16408 http://www.vjs.ac.vn/index.php/jmst Tính tốn kiểm nghiệm trƣờng sóng bão số liệu sóng vệ tinh cho khu vực Biển Đông Phạm Tiến Đạt1,*, Nguyễn Minh Huấn1, Nguyễn Phƣơng Anh2 Khoa Khí tượng, Thủy văn Hải dương học, Trường Đại học Khoa học tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội, Hà Nội, Việt Nam Trung tâm Dự báo Khí tượng Thuỷ văn Quốc Gia, Hà Nội, Việt Nam * E-mail: datpt@hus.edu.vn Nhận bài: 1-6-2020; Chấp nhận đăng: 24-12-2020 Tóm tắt Tính tốn, dự báo trường sóng bão có ý nghĩa quan trọng cơng tác phịng chống giảm thiểu thiệt hại bão khu vực ven bờ khơi Biển Đông nước ta Tuy nhiên việc kiểm chứng độ xác mơ hình dự báo sóng cịn nhiều khó khăn thiếu hụt mạng lưới quan trắc biển Để khắc phục vấn đề đó, kiểm chứng mơ hình tính sóng số liệu quan trắc vệ tinh ngày phổ biến nhận nhiều quan tâm Nghiên cứu nàyđi sâu nghiên cứu đánh giá khả dự báo sóng bão mơ hình WAVEWATCH III cho bão mạnh đến mạnh hoạt động khu vực Biển Đông: Bão Damrey (2005), bão Ketsana (2009) bão Haiyan (2013) Độ cao sóng tính tốn sau kiểm nghiệm với số liệu vệ tinh hoạt động thời gian bão thể qua số: BIAS, RMSE hệ số tương quan Giá trị sai số BIAS cho bão nhỏ đạt giá trị âm thể kết tính sóng từ mơ hình thiên thấp so với số liệu thực đo với giá trị trung bình cho bão Damrey, Ketsana Haiyan là: -0,28 m; -0,23 m -0,35 m Sai số RMSE có khác biệt trường hợp đạt giá trị m cho thấy độ xác mơ hình tốt Hệ số tương quan đạt giá trị cao bão Ketsana (r = 0,94) bão Damrey Haiyan thấp chút với r = 0,84 r = 0,87 Nhìn chung mơ hình WAVEWATCH III cho kết độ cao sóng tốt bão có cường độ mạnh hồn tồn có khả ứng dụng dự báo tính tốn trường sóng điều kiện bão áp thấp nhiệt đới Biển Đơng Từ khóa: Biển Đơng, bão, sóng MỞ ĐẦU Trường sóng bão ln mối quan tâm hàng đầu ý nghĩa khoa học việc hiểu tương tác vật lý sóng gió dự báo tai biến tiềm tàng Một bão mạnh với gió biến đổi nhanh hình thành nên trường sóng phức tạp lan truyền hàng nghìn kilơmét tính từ tâm bão tạo nên trường sóng biến đổi mạnh mẽ theo không gian thời gian Biển Đông vùng biển chịu nhiều ảnh hưởng bão với số lượng bão áp thấp nhiệt đới 108 hoạt động trung bình cơn/năm số lượng, cường độ bão có biến động phức tạp bối cảnh biến đổi khí hậu Do đó, việc phát triển ứng dụng mơ hình tính tốn trường sóng bão có ý nghĩa thiết thực giảm thiểu tác hại thiên tai khí tượng thủy văn biển nguy hiểm cho khu vực ven bờ biển ngồi khơi Biển Đơng Việt Nam Sự phát triển vượt bậc khoa học tính tốn thập kỷ gần đời lý thuyết mơ hình tính sóng Numerical modeling and validating waves generated hệ nâng cao khả tính tốn sóng điều kiện thời tiết gió bão Để kiểm chứng trường sóng bão từ mơ hình tính sóng, cần trì phát triển mạng lưới quan trắc hoàn thiện đầy đủ thời gian dài khu vực biển cần nghiên cứu Tuy nhiên, phương pháp tốn chi phí lớn, không phù hợp khảo sát biển xa, quan trắc có sóng lớn, thời gian bão hay tượng thiên nhiên nguy hiểm khác biển Từ năm 80 kỷ trước, đo độ cao bề mặt nước biển vệ tinh bắt đầu trở thành hướng tiếp cận nghiên cứu biển Hiện nay, độ dài chuỗi số liệu thu thập từ vệ tinh đáp ứng tốt mục đích thử nghiệm, kiểm chứng kết tính sóng từ mơ hình Cách tiếp cận sử dụng số nghiên cứu ngồi nước để tính tốn kiểm chứng trường sóng cho khu vực Biển Đông Tại Việt Nam, Lê Mạnh Hùng nnk., (2011) [1] sử dụng mơ hình MIKE 21 SW FM mơ chế độ sóng Biển Đông kiểm định việc so sánh kết với số liệu sóng quan trắc từ vệ tinh tổ chức AVISO Gần đây, Lê Thanh Chương nnk., (2018) [2] trình bày kết sóng, nước dâng bão việc kết hợp mơ hình họ MIKE (bao gồm MIKE 11 MIKE 21/3 Coupled) so sánh số liệu mơ hình với số liệu sóng quan trắc từ vệ tinh AVISO Trên phạm vi khu vực, Chu et al., (2004) [3] sử dụng kết độ cao sóng từ mơ hình WW3 so sánh với số liệu sóng vệ tinh dọc theo quỹ đạo vệ tinh TOPEX/Poseidon hai mùa gió Đông Bắc Tây Nam Zhou et al., (2008) [4] sử dụng mơ hình WW3 để nghiên cứu phổ hướng sóng bề mặt điều kiện gió bão kiểm nghiệm kết với số liệu từ phao đo vệ tinh Gần đây, nghiên cứu Su Hui et al., (2017) [5] tiếp tục sử dụng số liệu vệ tinh TOPEX kết hợp số liệu tái phân tích Trung tâm Dự báo thời tiết hạn vừa châu Âu (ECMWF) để chứng minh độ cao sóng Biển Đông thay đổi theo mùa khu vực định Nhìn chung nghiên cứu kết hợp kết tính tốn từ mơ hình kiểm chứng với số liệu sóng vệ tinh cho khu vực Biển Đơng cịn chưa nhiều nghiên cứu tính tốn cho trường sóng điều kiện bão, đặc biệt bão mạnh Do đó, báo sâu đánh giá khả dự báo sóng bão mơ hình số trị kiểm nghiệm với số liệu sóng từ vệ tinh Mơ hình lựa chọn nghiên cứu mơ hình sóng hệ thứ 3: WAVEWATCH III (sau gọi mô hình WW3) áp dụng tính sóng cho bão mạnh siêu mạnh xuất hoạt động khu vực Biển Đông: Damrey (2005), Ketsana (2009) Haiyan (2013) PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Giới thiệu mơ hình Mơ hình phổ sóng đầy đủ hệ thứ WW3 phát triển Trung tâm dự báo môi trường - NOAA sử dụng nhiều nghiên cứu để nghiên cứu sóng bề mặt sử dụng làm mơ hình dự báo nghiệp vụ NOAA Mơ hình WW3 kiểm định dự báo sóng quy mơ tồn cầu khu vực Mơ hình WW3 phát triển dựa tảng mơ hình WAM [6–8] Mơ hình WW3 giải phương trình cân phổ lượng sóng dựa mật độ phổ N(k, θ, x, t) Trong mơ hình này, loạt hàm nguồn đưa vào truyền lượng gió sóng (tương tác sóng - gió), truyền lượng thành phần sóng cho vùng nước sâu (tương tác phi tuyến sóng - sóng), tiêu tán lượng sóng với sóng vỡ vùng nước sâu tiêu tán lượng sóng liên quan tới ma sát đáy,… Phương trình cân phổ lượng sóng F hàm tham số pha (bao gồm hệ số sóng k, hướng θ, tần số sóng σ, tần số tuyệt đối ω) thay đổi theo miền không gian (x) miền thời gian (t): F = F(k, θ, σ, ω, x, t) (1) Mơ hình WW3 mơ tả tiến triển phổ sóng hai chiều phương trình sau: N S x XN kN N t k X Cg U , k d U k d s s d U k k d m m (2) (3) (4) 109 Pham Tien Dat et al Với: Cg: Vận tốc nhóm sóng; δ = 2πf; S: Hàm nguồn; N: Mật độ phổ; s: Tọa độ theo hướng θ; m: Tọa độ vng góc với s; U: Độ sâu thời gian trung bình vận tốc dịng chảy Hàm nguồn S biểu thị thành phần gió đầu vào Sin, lan truyền phi tuyến Sln, tương tác phi tuyến sóng - sóng Snl, tiêu tán bạc đầu sóng Sds, tiêu tán lượng ma sát đáy Sbot, tiêu tán giảm độ sâu gây đổ sóng Sdb, thành phần tương tác sóng bậc ba Str, tán xạ sóng Ssc số điều kiện khác Sxx S = Sin + Sln + Snl + Sds + Sbot + Sdb + Str + Ssc + Sxx Hiện nay, mơ hình WW3 sử dụng để tính tốn sóng quy mơ tồn cầu, nhiên mơ hình tính tốn có độ phân giải ô lưới thô (0,5o × 0,5o) với thông số mơ hình áp dụng tồn cầu Mơ hình WW3 sử dụng nghiên cứu phiên 5.16 (2016) phát triển nhóm phát triển mơ hình WWIII - NOAA (WW3DG) BIAS N (5) Các phƣơng pháp thống kê để kiểm nghiệm mơ hình Để kiểm nghiệm kết tính tốn trường sóng bão với số liệu sóng vệ tinh, nghiên cứu sử dụng đại lượng thống kê thông dụng gồm độ lệch (BIAS), sai số trung bình quân phương (RMS) hệ số tương quan (r) tính tốn theo cơng thức sau: Hmodel Hsat 1 RMS N i (6) i Hmodeli Hsati 12 2 (7) Hmodel Hmodel Hsat Hsat Hmodel Hmodel Hsat Hsat N r i i 1 i N i 1 i Trong đó: N: Tổng số phần tử chuỗi (i); Hmodeli: Số liệu độ cao sóng tính tốn; Hsati: Số liệu độ cao sóng vệ tinh THIẾT LẬP MƠ HÌNH Miền tính mơ hình WW3 xác định từ 100–125oE 0–25oN (bảng 1, hình 1) Lưới tính có độ phân giải chi tiết 0,125o × 0,125o, bao trùm tồn khu vực Biển Đơng quần đảo Philippines Số liệu địa hình nội suy từ sở liệu ETOPO-1 NOAA Để đảm bảo độ ổn định cho mơ hình, thời gian chạy mơ hình thiết lập tuần trước bão vào giai đoạn phát triển N i 1 (8) i mạnh khu vực Biển Đông Các bước thời gian khác thiết lập mơ hình WW3 gồm: i) Bước thời gian tính tốn tổng qt cho tồn nghiệm mơ hình (300 s) - bước thời gian để nội suy trường gió đầu vào bước thời gian lớn tích phân thành phần hàm nguồn; ii) Bước thời gian cho phổ sóng lan truyền không gian (300 s) - giá trị phải thỏa mãn điều kiện Currant-Friedrich’s-Levy (CFL) mơ hình; iii) Bước thời gian lớn cho thành phần phổ sóng lan truyền theo hướng (300 s) iv) Bước thời gian cho tích phân hàm nguồn (100 s) Bảng Thời gian chạy mơ cho bão mơ hình WW3 Tên bão Damrey Ketsana Haiyan 110 Thời gian bắt đầu (yyyy-mm-dd hh:mm:ss) 2005-09-15 00:00:00 2009-09-15 00:00:00 2013-11-01 00:00:00 Thời gian kết thúc (yyyy-mm-dd hh:mm:ss) 2005-09-30 00:00:00 2009-09-30 00:00:00 2013-11-12 00:00:00 Numerical modeling and validating waves generated Hình Địa hình miền tính khu vực Biển Đơng mơ hình WW3 từ sở liệu ETOPO-1 SỐ LIỆU ĐẦU VÀO Số liệu gió Số liệu gió sử dụng mơ hình lấy từ sở liệu gió tái phân tích độ cao 10 m so với mặt nước biển Climate Forecast System Reanalysis (CFSR, https://rda.ucar.edu/datasets/ds094.0/) Trung tâm Quốc gia Dự báo Môi trường (NCEP - Hoa Kỳ) Độ phân giải thời gian h độ phân giải khơng gian 0,312o × 0,312o cho số liệu trước năm 2011 0,205o × ~ 0,204o cho số liệu sau năm 2011 (CFSv2) Số liệu trường gió sau nội suy lưới tính mơ hình Độ dài chuỗi số liệu trường gió lấy với thời gian chạy kết thúc bão nghiên cứu Số liệu sóng vệ tinh Số liệu sóng vệ tinh lấy từ sở liệu đo cao Ifremer (Pháp, http://globwave.ifremer.fr) Số liệu sóng hiệu chỉnh xử lý từ tập hợp 10 vệ tinh có quỹ đạo, chu kỳ thời gian hoạt động khác gồm: ERS-1 (Sat1), ERS-2 (Sat2), Envisat (Sat3), Topex (Sat4), Poseidon (Sat5), Jason-1 (Sat6), GFO (Sat7), Jason-2 (Sat8), Cryosat (Sat9) SARAL (Sat10) Để so sánh với kết từ mơ hình, liệu sóng vệ tinh xử lý đồng không gian (dọc theo vệt quỹ đạo - along track) thời gian (thời điểm vệ tinh qua khu vực Biển Đơng có liệu dọc theo vệt quỹ đạo) KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Kết đánh giá số BIAS RMSE hệ số tương quan cho bão thể bảng Lưu ý số vệ tinh hoạt động thời gian chạy mô cho bão khác liệt kê cụ thể bảng Kết kiểm nghiệm mơ hình vệ tinh bão Damrey (2005) Trong thời gian mơ bão Damrey có vệ tinh hoạt động Biển Đông gồm: Sat3, Sat4, Sat6 Sat7 (bảng 2) Từ hình 2–4 cho thấy độ cao sóng lớn bão Damrey vượt m Sai số BIAS dao động khoảng từ -0,20 m đến -0,35 m, đạt trung bình -0,28 m Giá trị âm BIAS cho thấy kết tính từ mơ hình WW3 thiên thấp so với số liệu sóng vệ tinh Biểu đồ thống kê (hình 5) cho thấy khoảng sai khác nhiều mơ hình vệ tinh từ -0,5 m đến m (chiếm khoảng 20–25%) 111 Pham Tien Dat et al Bảng Bảng kết thống kê so sánh mơ hình vệ tinh Số liệu WW3 - Sat WW3 - Sat WW3 - Sat WW3 - Sat Sai số BIAS (m) RMSE (m) Bão Damrey -0,35 0,58 -0,26 0,48 -0,30 0,42 -0,20 0,45 Trung bình -0,28 WW3 - Sat WW3 - Sat WW3 - Sat WW3 - Sat Trung bình -0,29 -0,19 -0,15 -0,28 -0,23 WW3 - Sat WW3 - Sat WW3 - Sat 10 Trung bình -0,42 -0,30 -0,32 -0,35 0,48 Bão Ketsana 1,00 0,86 0,83 0,59 0,82 Bão Haiyan 0,76 0,64 0,79 0,73 Hệ số tương quan r 0,92 0,95 0,51 0,96 0,84 0,95 0,95 0,94 0,96 0,95 0,86 0,88 0,87 0,87 Hình Biểu đồ tán xạ (scatter plot) thể tương quan số liệu sóng tính tốn sóng vệ tinh bão Damrey (2005) 112 Numerical modeling and validating waves generated Hình Tỉ lệ độ cao sóng mơ hình vệ tinh theo giá trị bão Damrey Hình So sánh kết tính sóng (m) từ mơ hình WW3 với số liệu sóng vệ tinh dọc theo vệt quỹ đạo bão Damrey (2005) 113 Pham Tien Dat et al Hình Biểu đồ thống kê độ chênh lệch độ cao sóng mơ hình vệ tinh bão Damrey (2005) Sai số RMSE tương đồng so sánh với vệ tinh (từ 0,42 m đến 0,58 m, trung bình 0,48 m) Trong đó, hệ số tương quan có khác biệt lớn Sat6 với vệ tinh lại Hệ số tương quan kết tính sóng từ mơ hình với vệ tinh Sat6 đạt 0,51 so với 0,92; 0,95 0,96 Sat3, Sat4 Sat7 Hệ số tương quan Sat6 với mơ hình WW3 giải thích số lượng giá trị so sánh so với vệ tinh cịn lại (N = 433) có chênh lệch lớn tỉ lệ độ cao sóng m WW3 vệ tinh Sat6 (hình 3) Tuy nhiên, hệ số tương quan vệ tinh Sat3, Sat4 Sat7 với mơ hình tốt đạt 0,9 Biểu đồ tán xạ (hình 2) cho thấy mức độ tập trung tốt kết tính từ mơ hình số liệu vệ tinh Điều thể tương quan tốt hai số liệu sử dụng đồng thời cho thấy độ xác cao mơ hình WW3 mơ trường sóng bão Damrey Kết kiểm nghiệm mơ hình vệ tinh bão Ketsana (2009) Tương tự mô bão Damrey (2005), kết tính tốn trường sóng bão Ketsana (2009) cho kết 114 thiên thấp so với số liệu sóng vệ tinh Độ cao sóng lớn bão Ketsana đạt xấp xỉ 10 m Chỉ số BIAS thấp chút bão Damrey dao động khoảng từ -0,15 m đến -0,29 m, trung bình đạt -0,23 m Hệ số tương quan mơ hình vệ tinh tốt (giá trị trung bình đạt 0,95) đồng vệ tinh Sat2, Sat3, Sat6 Sat7 (bảng 2) Tương quan chung mơ hình vệ tinh thể rõ nét biểu đồ tán xạ ngoại trừ số giá trị sóng cực trị xuất Sat3 (hình 6) Tuy nhiên số RMSE lại cao với giá trị trung bình lên tới 0,82 m, chí RMSE Sat2 lên tới m Sự khác biệt lớn thể rõ hình 6, Có thể thấy bão Ketsana, chênh lệch độ cao sóng mơ hình vệ tinh xuất nhiều giá trị sóng m Độ cao sóng mơ từ mơ hình WW3 đạt xấp xỉ m số liệu sóng vệ tinh ghi nhận gần 10 m (hình 7) Ngoại trừ Sat8, vệ tinh lại cho thấy khoảng giá trị chênh lệch độ cao sóng nhiều hẳn so với bão Damrey, chí khoảng sai lệch m đáng kể (từ 5–8%) Sat2 (hình 9), vệ tinh có số RMSE cao Numerical modeling and validating waves generated Hình Biểu đồ tán xạ (scatter plot) thể tương quan số liệu sóng tính tốn sóng vệ tinh bão Ketsana (2009) Hình Tỉ lệ độ cao sóng mơ hình vệ tinh theo giá trị bão Ketsana 115 Pham Tien Dat et al Hình So sánh kết tính sóng từ mơ hình WW3 với số liệu sóng vệ tinh dọc theo track bão Ketsana (2009) Hình Biểu đồ thống kê độ chênh lệch độ cao sóng mơ hình vệ tinh bão Ketsana (2009) 116 Numerical modeling and validating waves generated Tuy nhiên, cần lưu ý chênh lệnh lớn số RMSE bão Ketsana giải thích số lượng điểm có giá trị sóng dọc theo vệt quỹ đạo vệ tinh đáng kể so với bão Damrey (hình 8) Do đó, khoảng giá trị chênh lệch độ cao sóng lớn (ví dụ -2 m) chiếm tỷ lệ lớn so với tổng số giá trị so sánh Kết kiểm nghiệm mơ hình vệ tinh bão Haiyan (2013) Trong thời gian mô bão Haiyan có vệ tinh hoạt động khu vực nghiên cứu gồm: Sat8, Sat9 Sat10 Cho dù đánh giá bão mạnh vào Biển Đông, bão Haiyan gây sóng với độ cao cực đại vào khoảng m (hình 10, 11 12) Từ bảng 2, số BIAS tiếp tục cho thấy kết tính từ mơ hình WW3 thiên thấp so với số liệu vệ tinh (giá trị trung bình đạt 0,35 m) Chỉ số RMSE giảm đôi chút so với bão Ketsana (giá trị trung bình đạt 0,73 m) khơng có khác biệt lớn vệ tinh Tương tự hệ số tương quan tương đồng giá trị hệ số tương quan vệ tinh nhìn chung thấp hai trường hợp bão Ketsana Damrey (trung bình đạt 0,87) Hình 10 Biểu đồ tán xạ (scatter plot) thể tương quan số liệu sóng tính tốn sóng vệ tinh bão Haiyan (2013) Biểu đồ tán xạ bão Haiyan (hình 10) cho thấy mức độ phân tán cao so với bão Damrey (hình 2) Ketsana (hình 6) Sat9 Sat10 có mức độ phân tán cao đặc biệt giá trị sóng lớn Tổ chức đồ thể khoảng chênh lệch giá trị sóng từ mơ hình so với vệ tinh chủ yếu khoảng -0,5 m đến m nhiên lại chiếm tỉ lệ lớn (trên 15% Sat8, 20% Sat9 Sat10) 117 Pham Tien Dat et al Hình 11 Tỉ lệ độ cao sóng mơ hình vệ tinh theo giá trị bão Haiyan Hình 12 So sánh kết tính sóng từ mơ hình WW3 với số liệu sóng vệ tinh dọc theo track bão Haiyan (2013) 118 Numerical modeling and validating waves generated Hình 13 Biểu đồ thống kê độ chênh lệch độ cao sóng mơ hình vệ tinh bão Haiyan (2013) Nhận xét chung Qua kết rút số nhận xét chung sau: Trường sóng bão tính mơ hình WW3 cho kết tốt thể sai số BIAS nhỏ (trung bình từ -0,2 m đến -0,3 m) Sai số RMSE có lớn dao động khoảng 0,5 m đến 0,7 m, giá trị chấp nhận mơ trường sóng bão Kết cao so với nghiên cứu Chu et al., (2004) thử nghiệm mơ hình WW3 cho khu vực Biển Đơng Trong nghiên cứu trên, tác giả ngồi việc thử nghiệm giai đoạn có gió mùa cịn tính sóng bão Rumbia (2000) Các giá trị sai số bão Rumbia vào khoảng ~ < 0,1 m cho BIAS ~ 0,4 m cho RMSE Tuy nhiên cần lưu ý bão Rumbia nghiên cứu Chu et al., (2004) bão mạnh, xuất muộn chủ yếu hoạt động phía nam Biển Đơng Do đó, độ cao sóng cực đại đạt từ m đến m Vì vậy, kết mơ trường sóng bão mạnh đến mạnh (Damrey, Ketsana Haiyan) báo trình bày khả quan Kết nghiên cứu cho thấy, trường hợp giá trị sóng từ mơ hình ln thiên thấp so với số liệu vệ tinh thể qua sai số BIAS đạt giá trị âm (bảng 2) Độ cao sóng tính từ mơ hình thấp số liệu đo đạc ghi nhận số nghiên cứu sử dụng mô hình WW3 tính sóng bão Zhou et al., (2008) [4] Shao et al., (2018) [9] Trong nghiên cứu Zhou et al., (2008) [4] tác giả mơ trường sóng bão Damrey gần khu vực đảo Hải Nam Giá trị sai số RMSE so sánh với số liệu từ phao đạt tới 0,8 m so với giá trị trung bình 0,48 m báo Sự khác biệt đáng kể khác biệt trường gió đầu vào sử dụng hai nghiên cứu Trong Zhou et al., (2008) sử dụng số liệu gió từ QuickSCAT trường gió báo đến từ CFSR cho dù độ phân giải không gian thời gian tương tự Ngoài ra, để cải thiện độ xác mơ hình, Sharifi et al., (2017) [10] cho chênh lệch nhiệt độ khơng khí nhiệt độ bề mặt biển yếu tố quan trọng cần lưu ý mô trường sóng bão mơ hình WW3 119 Pham Tien Dat et al KẾT LUẬN Trong báo này, mơ hình WW3 sử dụng để mơ trường sóng bão khu vực Biển Đơng: Damrey, Ketsana Haiyan Kết tính tốn kiểm nghiệm với số liệu sóng từ vệ tinh cho sai số hoàn toàn chấp nhận với tương quan tốt hai số liệu Tuy nhiên, kết tính sóng từ mơ hình WW3 nghiên cứu cho giá trị thiên thấp so với số liệu vệ tinh, phần nhiều giá trị sóng lớn Để nâng cao độ xác mơ hình WW3 tính tốn sóng bão, thử nghiệm đầy đủ tương lai cần tiến hành phân tích phổ hướng sóng chu kỳ sóng bão cụ thể; biến động trường gió thời điểm hay độ chênh lệch nhiệt độ bề mặt biển khơng khí cần phải quan tâm Dù vậy, với kết tốt đạt nghiên cứu này, mơ hình WW3 hồn tồn ứng dụng cho dự báo sóng điều kiện bão áp thấp nhiệt đới khu vực Biển Đông Việt Nam Lời cảm ơn: Nghiên cứu tài trợ Trường Đại học Khoa học tự nhiên đề tài mã số TN.18.18 “Nghiên cứu, kiểm chứng mơ hình dự báo sóng bão sử dụng số liệu vệ tinh TOPEX/Poseidon” Tác giả xin gửi lời cảm ơn đến đề tài ý kiến đóng góp thầy, cơ, anh chị đồng nghiệp Khoa Khí tượng, Thủy văn Hải dương học, Trường Đại học Khoa học tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Lê Mạnh Hùng, Tăng Đức Thắng, Nguyễn Duy Khang Kiểm nghiệm việc sử dụng mơ hình Mike 21 SW FM mơ chế độ sóng Biển Đơng Tạp chí điện tử Khoa học Cơng nghệ Thủy Lợi, Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam [2] Lê Thanh Chương, Nguyễn Duy Khang, Lê Mạnh Hùng Kết tính sóng, nước dâng bão vùng ven Biển Đông đồng sơng Cửu Long Tạp chí điện tử Khoa học Cơng nghệ Thủy Lợi, Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam 120 [3] Chu, P C., Qi, Y., Chen, Y., Shi, P., and Mao, Q., 2004 South China sea windwave characteristics part I: validation of WAVEWATCH-III using TOPEX/Poseidon data Journal of Atmospheric and Oceanic Technology, 21(11), 1718–1733 https://doi.org/ 10.1175/JTECH1661.1 [4] Zhou, L M., Wang, A F., and Guo, P F., 2008 Numerical simulation of sea surface directional wave spectra under typhoon wind forcing Journal of Hydrodynamics, Ser B, 20(6), 776–783 https://doi.org/ 10.1016/S1001-6058(09)60015-9 [5] Su, H., Wei, C., Jiang, S., Li, P., and Zhai, F., 2017 Revisiting the seasonal wave height variability in the South China Sea with merged satellite altimetry observations Acta Oceanologica Sinica, 36(11), 38–50 https://doi.org/10.1007/ s13131-017-1073-4 [6] Tolman, H L (1998) Validation of NCEP's ocean winds for the use in wind wave models The Global Atmosphere and Ocean System, 6(3), 243–268 [7] Tolman, H L., and Alves, J H G., 2005 Numerical modeling of wind waves generated by tropical cyclones using moving grids Ocean Modelling, 9(4), 305–323 https://doi.org/10.1016/ j.ocemod.2004.09.003 [8] Tolman, H L., 2009 User manual and system documentation of WAVEWATCH III TM version 3.14 Technical note, MMAB Contribution, 276, 220 [9] Shao, W., Sheng, Y., Li, H., Shi, J., Ji, Q., Tan, W., and Zuo, J., 2018 Analysis of wave distribution simulated by WAVEWATCH-III model in typhoons passing Beibu Gulf, China Atmosphere, 9(7), 265 https://doi.org/10.3390/ atmos9070265 [10] Sharifi, F S., Ezam, M., and Karami Khaniki, A., 2012 Evaluating the results of Hormuz strait wave simulations using WAVEWATCH-III and MIKE21-SW International Journal of MArine Science and Engineering, 2(2), 163–170 ... sóng bão mơ hình WAVEWATCH III cho bão mạnh đến mạnh hoạt động khu vực Biển Đông: Bão Damrey (2005), bão Ketsana (2009) bão Haiyan (2013) Độ cao sóng tính tốn sau kiểm nghiệm với số liệu vệ tinh. .. số liệu thu thập từ vệ tinh đáp ứng tốt mục đích thử nghiệm, kiểm chứng kết tính sóng từ mơ hình Cách tiếp cận sử dụng số nghiên cứu ngồi nước để tính tốn kiểm chứng trường sóng cho khu vực Biển. .. nghệ Biển, Tập 21, Số 2; 2021: 107–120 DOI: https://doi.org/10.15625/1859-3097/16408 http://www.vjs.ac.vn/index.php/jmst Tính tốn kiểm nghiệm trƣờng sóng bão số liệu sóng vệ tinh cho khu vực Biển