THỬ NGHIỆM DỰ BÁO TẦM NHÌN CHO CÁC SÂN BAY THUỘC CỤM CẢNG HÀNG KHÔNG MIỀN BẮC BẰNG MÔ HÌNH WRF

THỬ NGHIỆM DỰ BÁO TẦM NHÌN CHO CÁC SÂN BAY THUỘC CỤM CẢNG HÀNG KHÔNG MIỀN BẮC BẰNG MÔ HÌNH WRF Việt Nam nằm trong miền nhiệt đới gió mùa, trong vành đai nhiệt đới của Bắc bán cầu thuộc khu vực...

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN NGUYỄN VĂN HỒNG THỬ NGHIỆM DỰ BÁO TẦM NHÌN CHO CÁC SÂN BAY THUỘC CỤM CẢNG HÀNG KHÔNG MIỀN BẮC BẰNG MÔ HÌNH WRF LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC Hà Nội, năm 2013 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN NGUYỄN VĂN HỒNG THỬ NGHIỆM DỰ BÁO TẦM NHÌN CHO CÁC SÂN BAY THUỘC CỤM CẢNG HÀNG KHÔNG MIỀN BẮC BẰNG MÔ HÌNH WRF Chuyên ngành : Khí tượng và Khí hậu học Mã số : 60.44.87 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC Người hướng dẫn: TS. Ngô Đức Thành Hà Nội, năm 2013 LỜI CÁM ƠN Người đầu tiên tôi muốn gửi lời cảm ơn chân thành, sâu sắc là TS. Ngô Đức Thành, người đã chỉ bảo tận tình, giúp đỡ và hướng dẫn khoa học để tôi có thể hoàn thành luận văn Thạc sỹ. Xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các Thầy, các Cô, các anh chị và các em đang công tác, giảng dạy tại Khoa khí tượng Thủy văn và Hải dương học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên đã tạo điều kiện và cho tôi kiến thức, lòng say mê nghiên cứu khoa học để tôi trưởng thành hơn trong sự nghiệp. Xin gửi lời cảm ơn tới Phòng Sau đại học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, đã tạo điều kiện cho tôi trong quá trình tôi học tập tại trường. Xin cảm ơn những bạn bè đồng nghiệp tại Trung tâm Hiệp đồng Điều hành bay - Tổng công ty Quản lý bay Việt Nam đã giúp đỡ tôi trong quá trình tôi thực hiện luận văn. Cuối cùng là lời cảm ơn dành cho gia đình tôi, và tất cả bạn bè, người thân của tôi, người luôn quan tâm, động viên, khích lệ để tôi hoàn thành luận văn tốt nghiệp này. Nguyễn Văn Hồng. 1 MỤC LỤC LỜI CÁM ƠN 0 MỤC LỤC 1 DANH MỤC BẢNG BIỂU 3 DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ 4 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT 7 PHẦN MỞ ĐẦU 9 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ DỰ BÁO SƯƠNG MÙ, MÂY THẤP VÀ TẦM NHÌN 12 1.1. Những khái niệm và định nghĩa 12 1.2. Tổng quan về dự báo sương mù, mây thấp và tầm nhìn 13 1.2.1. Kinh nghiệm dự báo trên thế giới 13 1.2.2. Kinh nghiệm dự báo trong nước 18 1.3. Các phương pháp dự báo tầm nhìn từ mô hình số trị 20 1.3.1. Phương pháp dự báo FSI 20 1.3.2. Phương pháp Steolinga và Warner (SW99) 21 1.3.3. Phương pháp RUC 22 1.3.4. Phương pháp dự báo FSL 22 1.3.5. Phương pháp kết hợp CVIS 22 1.3.6. Phương pháp RVIS 22 CHƯƠNG 2: MÔ HÌNH WRF VÀ ỨNG DỤNG DỰ BÁO 23 2.1. Giới thiệu mô hình dự báo thời tiết WRF 24 2.2. Cấu trúc chương trình WRF 26 2.3. Các bước chạy mô hình 28 2.4. Cấu hình miền tính, số liệu 29 2.5. Số liệu METAR 32 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ DỰ BÁO VÀ PHÂN TÍCH 35 3.1. Kết quả dự báo cho sân bay Nội Bài 36 3.1.1. Kết quả dự báo tầm nhìn cho sân bay Nội Bài 36 3.1.1.1. Đợt 1: ngày 17/12/2010 36 3.1.1.2. Đợt 2: Ngày 19/12/2010 38 3.1.1.3. Đợt 3: Ngày 05/12/2011 40 3.1.2. Kết quả dự báo trường nhiệt độ và nhiệt độ điểm sương sân bay Nội Bài 43 3.2. Kết quả dự báo cho sân bay Cát Bi 46 3.2.1. Kết quả dự báo tầm nhìn cho sân bay Cát Bi 46 3.2.1.1. Đợt 1: Ngày 05/12/2011 46 3.2.1.2. Đợt 2: Ngày 28/01/2012 48 3.2.1.3. Đợt 3: Ngày 29/01/2012 50 3.2.2. Kết quả dự báo trường nhiệt độ và nhiệt độ điểm sương cho sân bay Cát Bi 53 3.3 Kết quả dự báo cho sân bay Vinh 55 3.3.1. Kết quả dự báo tầm nhìn cho sân bay Vinh 55 3.3.1.1 Đợt 1: Ngày 15/12/2011 55 2 3.3.1.2 Đợt 2: Ngày 30/12/2011 58 3.3.1.3 Đợt 3: Ngày 29/01/2012 60 3.3.2. Kết quả dự báo trường nhiệt độ và nhiệt độ điểm sương cho sân bay Vinh 63 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO 69 PHỤ LỤC 74 3 DANH MỤC BẢNG BIỂU Số hiệu bảng Tên bảng Trang Bảng 2.1 Cấu hình miền tính sân bay Nội Bài 29 Bảng 2.2 Cấu hình miền tính sân bay Cát Bi 30 Bảng 2.3 Cấu hình miền tính sân bay Vinh 31 Bảng 2.4 Ví dụ bản tin báo cáo thời tiết sân bay Nội Bài, Cát Bi, Vinh 33 Bảng 3.1 Tóm tắt kết quả dự báo tầm nhìn đối với sân bay Nội Bài 42 Bảng 3.2 Tóm tắt kết quả dự báo tầm nhìn đối với sân bay Cát Bi 52 Bảng 3.3 Tóm tắt kết quả dự báo tầm nhìn đối với sân bay Vinh 62 4 DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Số hiệu hình vẽ Tên hình vẽ Trang Hình 1.1 Dự báo sương mù, mây thấp và giá trị tầm nhìn của cơ quan Khí tượng Anh bằng mô hình SSFM 14 Hình 1.2 Kết quả dự báo tầm nhìn hạn 6h bằng mô hình HIRLAM và số liệu tầm nhìn quan trắc lúc 6Z ngày 19/2/2003 15 Hình 1.3 Dự báo sương mù và tầm nhìn bằng mô hình WRF cho sân bay INCHON –Hàn Quốc. 18 Hình 2.1 Cấu trúc chương trình WRF 27 Hình 2.2 Miền tính cho sân bay Nội Bài 29 Hình 2.3 Miền tính cho sân bay Cát Bi 30 Hình 2.4 Miền tính cho sân bay Vinh 31 Hình 3.1 Bản đồ hình thế Synop lúc 00Z ngày 18/12/2010 36 Hình 3.2 Giản đồ cao không T-Skew lúc 00Z ngày 18/12/2010 36 Hình 3.3 Đồ thị dự báo tầm nhìn cho sân bay Nội Bài ngày 17/12/2010 với hạn dự báo 24h cho 4 miền tính 27km, 09km, 03km và 01km. Thời điểm bắt đầu dự báo 18Z 36 Hình 3.4 Bản đồ hình thế Synop lúc 00Z ngày 20/12/2010 37 Hình 3.5 Giản đồ cao không T-Skew lúc 00Z ngày 20/12/2010 37 Hình 3.6 Đồ thị dự báo tầm nhìn cho sân bay Nội Bài ngày 19/12/2010 với hạn dự báo 24h cho 4 miền tính 27km, 09km, 03km và 01km. Thời điểm bắt đầu dự báo 18Z 38 Hình 3.7 Bản đồ hình thế Synop lúc 00Z ngày 06/12/2011 39 Hình 3.8 Giản đồ cao không T-Skew lúc 00Z ngày 06/12/2011 39 Hình 3.9 Đồ thị dự báo tầm nhìn cho sân bay Nội Bài ngày 05/12/2011 với hạn dự báo 24h cho 4 miền tính 27km, 40 5 09km, 03km và 01km. Thời điểm bắt đầu dự báo 18Z. Hình 3.10 Kết quả dự báo trường nhiệt độ, nhiệt độ điểm sương các ngày 17/12/2010, 19/12/2010 và ngày 05/12/2011 cho sân bay Nội Bài 44 Hình 3.11 Bản đồ Synop lúc 00Z ngày 06/12/2011 45 Hình 3.12 Đồ thị dự báo tầm nhìn cho sân bay Cát Bi ngày 05/12/2011 với hạn dự báo 24h cho 4 miền tính 27km, 09km, 03km và 01km. Thời điểm bắt đầu dự báo 18Z. 46 Hình 3.13 Bản đồ Synop lúc 00Z ngày 29/01/2012 47 Hình 3.14 Đồ thị dự báo tầm nhìn cho sân bay Cát Bi ngày 28/01/2012 với hạn dự báo 24h cho 4 miền tính 27km, 09km, 03km và 01km. Thời điểm bắt đầu dự báo 18Z 48 Hình 3.15 Bản đồ Synop lúc 00Z ngày 30/01/2012 49 Hình 3.16 Đồ thị dự báo tầm nhìn cho sân bay Cát Bi ngày 29/01/2012 với hạn dự báo 24h cho 4 miền tính 27km, 09km, 03km và 01km. Thời điểm bắt đầu dự báo 18Z 50 Hình 3.17 Kết quả dự báo trường nhiệt độ, nhiệt độ điểm sương ngày 05/12/2011, 28/01/2012 và ngày 29/01/2012 cho sân bay Cát Bi 53 Hình 3.18 Bản đồ Synop lúc 00Z ngày 16/12/2011 55 Hình 3.19 Đồ thị dự báo tầm nhìn cho sân bay Vinh ngày 15/12/2011 với hạn dự báo 24h cho 4 miền tính 27km, 09km, 03km và 01km. Thời điểm bắt đầu dự báo 18Z 55 Hình 3.20 Bản đồ Synop lúc 00Z ngày 31/12/2011 57 Hình 3.21 Đồ thị dự báo tầm nhìn cho sân bay Vinh ngày 30/12/2011 với hạn dự báo 24h cho 4 miền tính 27km, 09km, 03km và 01km. Thời điểm bắt đầu dự báo 18Z 58 Hình 3.22 Bản đồ Synop lúc 00Z ngày 29/01/2012 59 6 Hình 3.23 Đồ thị dự báo tầm nhìn cho sân bay Vinh ngày 28/01/2012 với hạn dự báo 24h cho 4 miền tính 27km, 09km, 03km và 01km. Thời điểm bắt đầu dự báo 18Z 60 Hình 3.24 Kết quả quả dự báo trường nhiệt độ, nhiệt độ điểm sương các ngày 05/12/2011, 28/01/2012 và ngày 29/01/2012 63 H-PL1 Bản đồ dự báo khí áp mực biển lúc 00Z ngày 18/12/2010 73 H-PL2 Bản đồ dự báo khí áp mực biển lúc 00Z ngày 20/12/2010 73 H-PL3 Bản đồ dự báo khí áp mực biển lúc 00Z ngày 16/12/2011 73 H-PL4 Bản đồ dự báo khí áp mực biển lúc 00Z ngày 06/12/2011 73 H-PL5 Bản đồ dự báo khí áp mực biển lúc 00Z ngày 30/01/2012 74 H-PL6 Bản đồ dự báo khí áp mực biển lúc 00Z ngày 31/01/2012 74 7 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ALADIN (Spectral limited area numerical weather prediction model): Dự báo thời tiết bằng phương pháp số cho khu vực giới hạn. AWOS (Automatic Weather Observation System): Hệ thống quan trắc thời tiết tự động. C W (Cloud water): Lượng nước trong mây. COST (European Cooperation in Science and Technology): Hợp tác khoa học kỹ thuật của các quốc gia Châu Âu. DMI (Danish Meteorological Institute): Viện khí tượng Đan Mạch. ECMWF (European Centre for Medium-Range Weather Forecasts): Trung tâm dự báo thời tiết hạn vừa Châu Âu. FMI (Filand Meteorological Institute): Viện khí tượng Phần Lan. FSI (Foggy Stability Index): Chỉ số dự báo sương mù. FSL (Forecast System Laboratory): Dự báo tầm nhìn bằng phương pháp FSL. GDAS (Global Data Assimilation System): Hệ thống đồng hóa dữ liệu toàn cầu. GME (Global Model of the DWD): Mô hình dự báo toàn cầu của Đức. GFS (Global Forecast System): Hệ thống dự báo thời tiết toàn cầu. HIRLAM (High Resolution Limited Area Model): Mô hình khu vực hạn chế có độ phân giải cao. HRM (High Resolution regional Model): Mô hình khu vực có độ phân giải cao. INM (Instituto Nacional de Meteorología): Viện khí tượng quốc gia Tây Ban Nha. LM (Local Model): Mô hình dự báo địa phương. MM5 (Mesoscale Model version 5): Mô hình quy mô vừa phiên bản thứ 5. MOS (Model Output Statistics): Thống kê sau mô hình. METAR (Meteorological Aerodrome Report): Bản tin báo cáo thời tiết tại sân bay 30 phút hoặc 1 tiếng/lần. NWP (Numerical Weather Prediction): Dự báo thời tiết bằng phương pháp số trị. [...]... liệu dự báo tầm nhìn cho các sân bay thuộc cụm cảng hàng không miền Bắc của Việt Nam 19 tương đối đầy đủ Tuy nhiên, do mới theo dõi nên để đánh giá độ chính xác số liệu dự báo tầm nhìn cho khu vực trên, cũng như các sân bay thuộc cụm cảng hàng không miền Bắc chưa được kiểm chứng 1.3 Các phương pháp dự báo tầm nhìn từ mô hình số trị Trong báo cáo của Wantuch thuộc cơ quan khí tượng Hungary [35], tầm nhìn. .. sương mù và tầm nhìn bằng mô hình WRF cho sân bay INCHON –Hàn Quốc (Nguồn: Han Bang và CS, 2008) Trên hình 1.3 là kết quả dự báo sương mù và tầm nhìn cho sân bay InChon Hàn Quốc trong 2 ngày 21/02/2007 và 04/05/2007 bằng mô hình WRF Số liệu đầu ra từ mô hình WRF được xử lý bằng phương pháp CVIS và RVIS (sẽ đề cập đến ở phần sau) để dự báo tầm nhìn và cho kết quả khá khả quan, nhất là việc dự báo được... tầm nhìn Chương 2: Mô hình WRF và ứng dụng dự báo tầm nhìn cho các sân bay cụm cảng hàng không Miền Bắc Chương 3: Kết quả thử nghiệm dự báo tầm nhìn bằng mô hình WRF Kết luận, kiến nghị Tài liệu tham khảo 11 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ DỰ BÁO SƯƠNG MÙ, MÂY THẤP VÀ TẦM NHÌN Mù, sương mù, mây thấp, mưa nhỏ, mưa phùn, v.v là những hiện tượng thời tiết nguy hiểm làm giảm tầm nhìn, ảnh hưởng không nhỏ tới hoạt... liệu Với mục đích thử nghiệm dự báo tầm nhìn do mù, sương mù và mưa phùn gây ra cho các sân bay thuộc cụm cảng Hàng không miền Bắc thường xuyên bị ảnh hưởng bởi mù, sương mù, mưa phùn nên mô hình được cấu hình 4 lưới lồng với phạm vi các miền như sau: a, Sân bay Nội Bài Tọa độ tham chiếu sân bay Nội Bài: 21°13'16"N - 105°48'26"E Bảng 2.1 Cấu hình miền tính sân bay Nội Bài Tên lưới Miền tính Độ phân... giảm tầm nhìn, ảnh hưởng không nhỏ tới hoạt động bay, làm giảm hiệu quả kinh tế, gây uy hiếp đến sự an toàn của các chuyến bay Chính vì vậy, dự báo tầm nhìn có ý nghĩa thực tiễn cao trong ngành Hàng không Luận văn sử dụng những kinh nghiệm dự báo tầm nhìn của nhiều quốc gia trên thế giới như đã trình bày chi tiết trong chương 1, tác giả sẽ tiến hành thử nghiệm dự báo tầm nhìn bằng mô hình WRF cho 3 sân. .. với các dự báo khí tượng Hàng không là dự báo chính xác giá trị tầm nhìn, diễn biến tầm nhìn là vô cùng cấp thiết, từ đó cung cấp nhanh chóng, kịp thời cho tổ bay, cho các nhà lập kế hoạch bay, nhà khai thác, góp phần đảm bảo an toàn cho các chuyến bay, nâng cao hiệu quả kinh tế Cụm cảng Hàng không Miền Bắc gồm 6 sân bay: Điện Biên, Nà Sản (đang ngừng hoạt động bay) , Nội Bài, Cát Bi, Vinh, Đồng Hới Các. .. cứu, thử nghiệm phương pháp: Dự báo tầm nhìn cho các sân bay cụm cảng Hàng không Miền Bắc bằng mô hình WRF Đây là một phương pháp đã được nhiều quốc gia trên thế giới áp dụng và thu được những kết quả khả quan, tuy nhiên đây lại là phương pháp dự báo tầm nhìn hoàn toàn mới chưa áp dụng tại Việt Nam Nội dung của luận văn gồm có: Phần mở đầu Chương 1: Tổng quan về dự báo sương mù, mây thấp và tầm nhìn. .. tiến trong các mô hình cũng khác nhau Và như đã đề cập trong chương 1, với mục tiêu thử nghiệm dự báo tầm nhìn cho 3 sân bay Nội Bài, Cát Bi, Vinh, luận văn đã nghiên cứu và sử dụng mô hình WRF Dưới đây là những nét chính sơ lược về lịch sử phát triển, các lựa chọn vật lý, miền tính, v.v của mô hình được sử dụng cho mục tiêu của bài toán 2.1 Giới thiệu mô hình dự báo thời tiết WRF Mô hình WRF (Weather... 2m (0C) RH: độ ẩm tương đối (%) Các hệ số  và  được tính bằng thực nghiệm 22 CHƯƠNG 2: MÔ HÌNH WRF VÀ ỨNG DỤNG DỰ BÁO TẦM NHÌN CHO CÁC SÂN BAY CỤM CẢNG MIỀN BẮC Như chúng ta đã biết, Việt Nam nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa, chính vì vậy, chế độ khí hậu ở Việt Nam trong các tháng cuối năm ở khu vực ba sân bay Nội Bài, Cát Bi, Vinh thuộc Cụm cảng hàng không Miền Bắc thường xuyên chịu ảnh hưởng... tiết nguy hiểm gây giảm tầm nhìn, ảnh hưởng không nhỏ tới đời sống xã hội, giao thông đường bộ, đường thủy, đặc biệt là đường hàng không Hàng năm, hoạt động bay tại các sân bay thuộc cụm cảng Hàng không miền Bắc thường xuyên chịu ảnh hưởng bởi mù, sương mù, mây thấp gây giảm tầm nhìn, rất nhiều chuyến bay phải hủy chuyến, đổi lịch trình, không hạ cánh được và phải đi sân bay dự bị, ảnh hưởng lớn tới . và tầm nhìn Chương 2: Mô hình WRF và ứng dụng dự báo tầm nhìn cho các sân bay cụm cảng hàng không Miền Bắc Chương 3: Kết quả thử nghiệm dự báo tầm nhìn. NGUYỄN VĂN HỒNG THỬ NGHIỆM DỰ BÁO TẦM NHÌN CHO CÁC SÂN BAY THUỘC CỤM CẢNG HÀNG KHÔNG MIỀN BẮC BẰNG MÔ HÌNH WRF Chuyên ngành : Khí tượng