Luận văn thạc sĩ HUS nghiên cứu dự báo xác suất mưa lớn ở bắc bộ sử dụng mô hình k điểm gần nhất

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Trịnh Thùy Nguyên NGHIÊN CỨU DỰ BÁO XÁC SUẤT MƯA LỚN Ở BẮC BỘ SỬ DỤNG MƠ HÌNH K ĐIỂM GẦN NHẤT LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC Hà Nội – Năm 2019 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Trịnh Thùy Nguyên NGHIÊN CỨU DỰ BÁO XÁC SUẤT MƯA LỚN Ở BẮC BỘ SỬ DỤNG MƠ HÌNH K ĐIỂM GẦN NHẤT Chuyên ngành: Khí tượng khí hậu học Mã số: 60440222 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS NGUYỄN MINH TRƯỜNG TS HOÀNG PHÚC LÂM Hà Nội – Năm 2019 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com LỜI CẢM ƠN Trong trình thực luận văn em nhận nhiều giúp đỡ tận tình, quý báu thầy khoa Khí tượng Thủy văn Hải dương học, trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội, ban lãnh đạo đồng nghiệp cơng tác Trung tâm dự báo khí tượng thủy văn Quốc gia, Tổng cục Khí tượng Thủy văn Đặc biệt, em xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc đến PGS.TS Nguyễn Minh Trường TS Hoàng Phúc Lâm hai người thầy tận tình bảo, định hướng khoa học tạo điều kiện tốt cho em suốt thời gian thực luận văn Cuối cùng, em xin bày tỏ đến lòng biết ơn sâu sắc tới người thân yêu gia đình, bạn bè, đồng nghiệp, họ nguồn động viên tinh thần quý giá để em hoàn thành luận văn Mặc dù có nhiều cố gắng khuôn khổ luận văn nên tránh khỏi điều thiếu sót Em mong nhận góp ý thầy bạn để luận văn ngày hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Hà nội, ngày tháng năm 2019 Người thực Trịnh Thùy Nguyên LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG - TỔNG QUAN 1.1 Vấn đề dự báo mưa lớn Bắc Bộ 1.1.1 Định nghĩa, phân cấp mưa lớn nghiệp vụ 1.2 Các nghiên cứu nước .14 1.3 Nhận xét chung 19 CHƯƠNG -SỐ LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP .21 2.1 Số liệu 21 2.1.1 Bộ số liệu sử dụng nghiên cứu 21 2.1.2 Các đặc trưng khí tượng lựa chọn để nghiên cứu 22 2.2 Phương pháp 24 2.2.1 Xử lý số liệu tính tổ hợp trễ 24 2.2.2 Phương pháp thống kê phi tham số K điểm gần 26 CHƯƠNG -KẾT QUẢ & NHẬN XÉT 31 3.1 Dị thường trường khí tượng cho cấp độ mưa lớn thời kỳ ngày trước, ngày xảy mưa lớn sau ngày có mưa lớn .31 3.1.1 Hình thời tiết ngày xảy mưa vừa thời kỳ 2001-2015 32 3.1.2 Dị thường xoáy thế, gió u, v trường áp thời kỳ trước, sau xảy mưa vừa mực 3000m 34 3.1.3 Hình thời tiết ngày xảy mưa to thời kỳ 2001-2015 38 3.1.4 Hình thời tiết ngày xảy mưa to thời kỳ 2001-2015 44 3.2 Sử dụng mơ hình k điểm gần để dự báo xác suất xuất mưa lớn khu vực Bắc Bộ 51 3.2.1 Xử lý số liệu trước đưa vào mơ hình k điểm gần .51 3.2.2 Tính khoảng cách .53 3.2.3 Lựa chọn giá trị trọng số k .53 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 3.3 Phân tích đánh giá khả sử dụng mơ hình k điểm gần thông qua số ngày mưa lớn điển hình 56 3.3.1 Mưa lớn ngày 20/07/2014 56 3.3.2 Đợt mưa lớn ngày 23/05/2015 64 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 72 TÀI LIỆU THAM KHẢO 75 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Đồ thị dự báo lượng mưa hàng năm Nam Kinh mơ hình thực nghiệm EMD-KNN (biểu thị hình kim cương) mơ hình K-NN ( biểu thị hình tam giác) so với giá trị thực (đường liền nét) 15 Hình 3.1Dị thường xốy thế, gió u, v trường áp thời kỳ từ ngày trước đến ngày sau xảy mưa vừa độ cao 1500m .33 Hình 3.2Dị thường xốy thế, gió u, v trường áp thời điểm ngày trước ngày sau xảy mưa vừa độ cao 1500m 34 Hình 3.3Dị thường xốy thế, gió u, v trường áp thời kỳ từ ngày trước đến ngày sau xảy mưa vừa độ cao 3000m .35 Hình 3.4Dị thường xốy thế, gió u, v trường áp thời điểm ngày trước ngày sau xảy mưa vừa độ cao 3000m 36 Hình 3.5Dị thường xốy thế, gió u, v trường áp thời kỳ từ ngày trước đến ngày sau xảy mưa vừa độ cao 5000m .37 Hình 3.6Dị thường xốy thế, gió u, v trường áp thời điểm ngày trước ngày sau xảy mưa vừa độ cao 5000m .38 Hình 3.7Dị thường xốy thế, gió u, v trường áp thời kỳ từ ngày trước, ngày sau xảy mưa to độ cao 1500m .39 Hình 3.8Dị thường xốy thế, gió u, v trường áp thời điểm ngày trước ngày sau xảy mưa to độ cao 1500m 40 Hình 3.9Dị thường xốy thế, gió u, v trường áp thời kỳ từ ngày trước, đến ngày sau xảy mưa to độ cao 3000m 41 Hình 3.10Dị thường xốy thế, gió u, v trường áp thời điểm xảy mưa to độ cao 3000m 42 Hình 3.11 Dị thường xốy thế, gió u, v trường áp thời kỳ trước, sau xảy mưa to độ cao 5000m 43 Hình 3.12 Dị thường xốy thế, gió u, v trường áp thời kỳ trước, sau xảy mưa to độ cao 5000m 44 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Hình 3.13 Dị thường xốy thế, gió u, v trường áp thời kỳ từ ngày trước đến ngày sau xảy mưa to độ cao 1500m 45 Hình 3.14 Dị thường xốy thế, gió u, v trường áp thời điểm ngày trước ngày sau xảy mưa to độ cao 1500m 46 Hình 3.15 Dị thường xốy thế, gió u, v trường áp thời kỳ từ ngày trước đến ngày sau xảy mưa to độ cao 3000m .47 Hình 3.16 Dị thường xốy thế, gió u, v trường áp thời điểm ngày trước ngày sau xảy mưa to độ cao 3000m .48 Hình 3.17 Dị thường xốy thế, gió u, v trường áp thời kỳ trước, sau xảy mưa to độ cao 5000m 49 Hình 3.18 Dị thường xốy thế, gió u, v trường áp thời kỳ trước, sau xảy mưa to độ cao 5000m 50 Hình 3.19 Vùng lựa chọn nhân tố dự báo 50 Hình 3.20 Đồ thị biểu diễn giá trị SR dự báo mưa lớn cho khu vực Bắc Bộ 56 Hình 3.21 Bản đồ hình thời tiết thời kỳ từ ngày 86-22/07/2014 độ cao 1500m 57 Hình 3.22 Bản đồ hình thời tiết thời kỳ từ ngày 18-22/07/2014 độ cao 3000m 58 Hình 3.23 Bản đồ hình thời tiết thời kỳ từ ngày 18-22/07/2014 độ cao 5000m 59 Hình 3.24 Bản đồ tổng lượng mưa quan trắc ngày 20/07/2014 .60 Hình 3.25 Bản đồ hình thời tiết thời kỳ từ ngày 26-30/07/2006 độ cao 1500m 61 Hình 3.26 Bản đồ hình thời tiết thời từ ngày 26-30/07/2006 độ cao 3000m 62 Hình 3.27 Bản đồ hình thời tiết thời kỳ từ ngày 26-30/07/2006 độ cao 5000m 63 Hình 3.28 Bản đồ hình thời tiết thời kỳ từ ngày 21-25/05/2015 độ cao 1500m 65 Hình 3.29 Bản đồ hình thời tiết thời kỳ từ ngày 21-25/05/2015 độ cao 3000m 66 Hình 3.30 Bản đồ hình thời tiết thời kỳ từ ngày 21-25/05/2015 độ cao 5000m 67 Hình 3.31 Bản đồ tổng lượng mưa quan trắc ngày 23/05/2015 .68 Hình 3.32 Bản đồ hình thời tiết thời kỳ từ ngày 04-08/05/2008 độ cao 1500m 69 Hình 3.33 Bản đồ hình thời tiết thời kỳ từ ngày 04-08/05/2008 độ cao 3000m 70 Hình 3.34 Bản đồ hình thời tiết thời kỳ từ ngày 04-08/05/2008 độ cao 5000m 71 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1 Các đợt mưa lớn thời kỳ 2001-2015 21 Bảng 3.1 Cấu trúc bảng số tập mẫu mơ hình kNN yếu tố dị thường xoáy xoáy tương đối 52 Bảng 3.2 Mẫu bảng tính tốn khoảng cách Ơclit dị thường xoáy 53 Bảng 3.3 Bảng kết dự báo pha mưa lớn cho khu vực Bắc Bộ với k=11 54 Bảng 3.4 Kết thử nghiệm với lựa chọn K điểm gần khác 55 Bảng 3.5 Chỉ số SR với lựa chọn K điểm gần khác 55 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com BẢNG KÝ HIỆU CÁC CHỮ VIẾT TẮT ATNĐ Áp thấp nhiệt đới EMD Mơ hình thực nghiệm (Empirical Mode Decomposition) ECMWF The European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (Trung tâm dự báo thời tiết hạn vừa châu Âu) GSM Mơ hình phổ tồn cầu (Global Spectral Model) HRM Mơ hình khu vực độ phân giải cao (High resolution Regional Model) KNN Mô hình K điểm gần (K- Nearest Neighbor) ITCZ Dải hội tụ nhiệt đới (Inter Tropical Convergence Zone) MAE Sai số dự báo tuyệt đối (Mean Absolute Error) MJO Dao động Madden – Julian (Madden – Julian Oscillation) MM5 Mô hình động lực quy mơ vừa MM5 (The fifth-generation mesoscale regional weather model) MRA Sai số tương đối trung bình (Mean Relative Error) NASA Cơ quan hàng không vũ trụ Hoa Kỳ (National Aeronautics and Space Administration) RMSE Sai số gốc trung bình (Root-mean-square) – Sai số quân phương (hoặc Sai số bình phương trung bình) PV Xốy (Potential Vorticity) Xtđ Xoáy tương đối LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com MỞ ĐẦU Mưa đóng vai trị quan trọng đời sống thường nhật, góp phần cung cấp nước sinh hoạt số hoạt động sản xuất, đem lại nguồn nước quý cho vùng khô hạn Tuy nhiên, xuất mưa lớn, đặc biệt khu vực tỉnh phía bắc nước ta lại gây hậu nghiêm trọng ngập úng cho trồng hoa màu nông nghiệp, gây lũ lụt, lũ quét, sạt lở đất,… ảnh hưởng đến môi trường, gây thiệt hại nặng nề đến kinh tế cướp nhiều sinh mạng Trong dự báo nghiệp vụ, vấn đề dự báo mưa, đặc biệt dự báo định lượng mưa cực đoan mưa lớn tốn vơ phức tạp nan giải khơng cho Việt Nam, mà cịn nhiều nước có khoa học cơng nghệ tiến tiến Mỹ, Đức, Nhật Bản,… Trong đại lượng vật lý khí ln biến động thường khơng theo quy luật, hay nói việc xác định quy luật vật lý đại lượng thời tiết khó thực Chính vậy, việc dự báo xác cấp độ mưa thực tế cơng việc khó ý nghĩa cơng tác phịng, tránh giảm thiểu thiệt hại thiên tai mưa lớn gây Phương pháp lựa chọn để nghiên cứu khuôn khổ nội dung luận văn phương pháp thông kê phi tham số Yếu tố cốt lõi phương pháp cần số liệu đặc trưng khí tượng mưa, nhiệt, ẩm, gió, … thời gian đủ dài làm tiền đề nghiên cứu Phương pháp thống kê cho kết nhanh độ xác đảm bảo có phân tích lựa chọn hệ số hợp lý Từ số liệu thực tế khứ tìm hình synơp ngày có mưa lớn xảy khu vực Bắc Bộ Ngồi ra, luận văn cịn xem xét nghiên cứu chế tác nhân gây mưa lớn Bắc Bộ thời gian dài khứ, dựa sở để lựa chọnkhu vực nghiên cứu phù hợp đưa số đặc trưng khí tượng đóng vai trị nhân tố dự báo để dự báo xác suất xuất mưa lớn Tôi hy vọng kết nghiên cứu dự báo xác suất xuất mưa lớn khu vực Bắc Bộ cách sử dụng mơ hình k điểm gần nhấtcó thể đóng góp phần cơng tác dự báo mưa lớn Việt Nam đặc biệt khu vực Bắc Bộ cho thời hạn ngắn, thời hạn vừa tương lai, để có giải pháp giúp phòng chống tác động mưa lớn gây LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Hình 3.26 Bản đồ hình thời tiết thời từ ngày 26-30/07/2006 độ cao 3000m 62 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Hình 3.27 Bản đồ hình thời tiết thời kỳ từ ngày 26-30/07/2006 độ cao 5000m Khi so sánh ngày dự báo lại ngày 20/7/2014 ngày tương tự khứ ngày 28/07/2006, nhận thấy độ cao từ 1500m đến 5000m, thời điểm từ ngày trước ngày trước có mưa to vùng xốy tương đối khơng trùng khớp Vị trí xốy tương đối ngày mưa dự báo (tức ngày 20/07/2014) 63 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com nằm khu vực Bắc Biển Đơng, với thời điểm trước ngày mưa khứ (tức ngày 28/07/2006) lại có vị trí xốy nằm khu vực nam Trung Quốc, lệch khoảng độ Trong ngày dự báo mưa đề cập trên, thời điểm đến ngày sau mưa to xảy vị trí xốy tương đối phía tây Bắc Bộ; nhiên thời điểm ngày tương tự q khứ, vị trí xốy tương đối nằm chủ yếu khu vực phía đơng Bắc Bộ Một hạn chế nghiên cứu sác xuất mưa lớn khu vực Bắc Bộ phương pháp k điểm gần nhận thấy, vùng lựa chọn nghiên cứu tương đối rộng: 17-240N, 103-1100E xoáy thế, xoáy tương đối 850mb (1500m): 16-230N, 105-1120E; 700mb (3000m): 13-210N, 103-1120E; 500mb (5000m): 12-170N, 103-1120E cách sử dụng số trung bình cho vùng lựa chọn để tìm tương tự khứ cho kết tìm vị trí cực đại xoáy bị lệch hai thời kỳ khứ dự báo Phương pháp đảm bảo số trung bình vùng lựa chọn nghiên cứu thời kỳ dự báo thời kỳ có thời tiết tương đồng khứ Tuy nhiên kết dự báo tìm ngày tương tự phù hợp 3.3.2Đợt mưa lớn ngày 23/05/2015 Một ngày mưa lớn lựa chọn để phân tích lại ngày mưa 23/05/2015 Trong kết dự báo sử dụng phương pháp k điểm gần dự báo ngày 23/05/2015 có mưa vừa tìm ngày tương tự ngày 06/05/2008 Dưới phân tích chi tiết diễn biến hình lượng mưa đợt mưa Về hình thế, xét trường xoáy xoáy tương đối độ cao 1500m, nhận thấy vùng hội tụ gió tồn khu vực Bắc Bộ kéo dài từ ngày 20/05/2015 đến cuối thời kỳ đưa phân tích ngày 26/05 Trong đó, vùng hội tụ gió hoạt động mạnh thời đoạn từ 20-23/05/2015 (hình 3.28) 64 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Hình 3.28 Bản đồ hình thời tiết thời kỳ từ ngày 21-25/05/2015 độ cao 1500m Ở độ cao 3000m, hội tụ gió khu vực vùng núi phía bắc khu vực biên giới tiếp giáp với Trung Quốc địa phận tỉnh Lai Châu, Lào Cai Hà Giang ngày 23-24/05 tồn cường độ yếu (hình 3.29) 65 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Hình 3.29 Bản đồ hình thời tiết thời kỳ từ ngày 21-25/05/2015 độ cao 3000m Ở độ cao 5000m, khơng tồn hội tụ gió khu vực Bắc Bộ Cao cận nhiệt đới Tây Bắc Thái Bình Dương lấn phía Tây ngày 21/05, từ ngày 22-24/05 hoạt động suy yếu dịch chuyển dần phía đơng Đối với xốy thế, thời kỳ từ ngày 20-22/05 khu vực Bắc Bộ có giá trị từ 0.4-1.6 PVU, khu vực vùng núi phía bắc phổ biến từ 1.2- 66 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 1.6PVU Sang đến ngày 23-24/05 vùng có giá trị xốy 1.6 PVU mở rộng khu vực Bắc Bộ (hình 3.30) Hình 3.30Bản đồ hình thời tiết thời kỳ từ ngày 21-25/05/2015 độ cao 5000m Về lượng mưa, từ số liệu quan trắc hình thời tiết qua nhận thấy ngày 23/05/2015 chịu ảnh hưởng rãnh áp thấp nối với vùng áp thấp 67 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com phía tây có trục khoảng 21 – 23 độ vĩ Bắc bị nén yếu phận áp cao lục địa phía Bắc, riêng Bắc Bộ kết hợp với vùng hội tụ gió mực 1500m nên xảy mưa to tỉnh Lai Châu, Điện Biên, khu vực Việt Bắc số tỉnh vùng núi Đông Bắc với tổng lượng mưa phổ biến từ 20-50mm/24h, riêng Đồng Văn (Hà Giang) 99mm, Tuyên Quang 65mm Khu vực nam đồng phổ biến không mưa, có mưa vài nơi Hà Nội Hải Dương với lượng 15mm/24h (hình 3.31) Hình 3.31 Bản đồ tổng lượng mưa quan trắc ngày 23/05/2015 Như vậy, với kết dự báo xác suất cao xuất mưa vừa ngày 23/05/2015 từ phương pháp kNN với k=1 tương đồng với số liệu thực tế quan trắc ghi nhận Bắc Bộ ngày So sánh với ngày tương đồng khứ chọn phương pháp k điểm gần với k=1, kết cho thấy dự báo lại cho ngày 23/05/2015 có thời tiết tự ngày 06/05/2008 Phân tích phân bố diễn biến trường xốy xoáy tương đối cho ngày 06/05/2008 sau: 68 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Hình 3.32 Bản đồ hình thời tiết thời kỳ từ ngày 04-08/05/2008 độ cao 1500m Khi so sánh hình thời tiết ngày dự báo (ngày mưa 23/05/2015) ngày tương tự khứ (ngày 06/05/2008) cho thấy kết tương đồng Hình gây mưa vừa cho khu vực Bắc Bộ ngày dự báo ngày tương tự khứ tồn hội tụ gió Tây độ cao 1500m đến 3000m gây 69 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Hình 3.33 Bản đồ hình thời tiết thời kỳ từ ngày 04-08/05/2008 độ cao 3000m 70 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Hình 3.34 Bản đồ hình thời tiết thời kỳ từ ngày 04-08/05/2008 độ cao 5000m 71 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Bằng cách sử dụng mơ hình k điểm gần nhất, luận văn dự báo khả xuất mưa lớn cho khu vực Bắc Bộ, góp phần bổ sung cơng cụ phân tích dự báo cho cơng tác dự báo mưa lớn Việt Nam đặc biệt khu vực Bắc Bộ cho thời hạn ngắn, thời hạn vừa, từ làm sở để tăng chất lượng dự báo, góp phần đưa cảnh báo sớm, giảm thiểu tác động mưa lớn gây Luận văn lựa chọn khu vực nghiên cứu 0-400N, 90-1400E để xem xét đặc trưng dị thường số yếu tố khí tượng trường áp (PMSL), trường gió kinh hướng (u), gió vĩ hướng (v), trường xốy (PV), xoáy tương đối từ ngày trước, ngày trước, ngày trước xảy mưa lớn Bắc Bộ, ngày có mưa lớn xảy đến ba ngày sau có mưa lớn xảy thời kỳ 15 năm (giai đoạn 2001-2015) Luận văn nghiên cứu dị thường đặc trưng khí tượng độ cao 1500m, 3000m 5000m cho cấp độ mưa lớn: mưa vừa (8-25mm/12h), mưa to (2550mm/12h) mưa to (>50mm/12h) Kết nghiên cứu cho thấy, đa phần ngày trước có mưa lớn, ngày có mưa lớn sau có mưa lớn xảy khu vực Bắc Bộ chủ yếu xuất vùng dị thường xoáy xoáy tương đối gần khu vực Bắc Bộ, đặc biệt tầng thấp.Tuy nhiên độ cao tầng khí quyển, vị trí dị thường xốy cực đại khơng đồng Vùng dị thường xoáy nằm khu vực nam đồng Bắc Bộ tỉnh Bắc Trung Bộ có giá trị cực đại thời điểm ngày trước ngày có mưa to xảy Bắc Bộ Còn vùng dị thường xốy tương đối, độ cao khác vị trí dị thường xốy lớn khác Càng lên cao vị trí vùng dị thường xốy cực đại ngày trước, thời điểm xảy mưa to Bắc Bộ từ đến ngày sau có mưa to lệch dần phía nam, cụ thể độ cao khoảng 1500m (tương đương 300K 850mb) vị trí dị thường xốy tương đối ngang qua khu vực Bắc Trung Bộ, độ cao khoảng 3000m (tương đương 315K 700mb) tồn ngang qua khu vực Trung Trung Bộ lên đến độ cao khoảng 5000m 72 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com (tương đương 330K 500mb) vùng dị thường xoáy nằm sâu phía nam nước ta hơn, khu vực tỉnh Nam Trung Bộ Đối với dị thường trường áp so với trung bình 15 năm thời kỳ 2001-2015 nhận thấy tăng giảm áp vùng lựa chọn nghiên cứu chưa cho thấy rõ tác nhân gây mưa lớn cho Bắc Bộ Kết nghiên cứu cấu trúc không gian đặc trưng nhiệt động lực học xảy mưa lớn khu vực Bắc Bộ thơng qua phân tích trường gió, xốy tương đối, trường xốy thế, trường khí áp cho thấy rõ cấu trúc khơng gian khí mực Đặc biệt với việc sử dụng xoáy xoáy tương đối, cho ta thấy phân bố trường tầng khí cao từ độ cao 1500 đến độ cao 5000m Dựa khu vực có dị thường xốy thế, dị thường xốy tương đối đặc trưng trước ngày xảy mưa lớn, ngày có mưa lớn sau ngày xảy mưa lớn đưa khu vực phù hợp lựa chọn nghiên cứu để lấy giá trị đầu vào làm nhân tố cho mơ hình K điểm gần để dự báo xác suất xảy mưa lớn cho khu vực Bắc Bộ Cụ thể: + Với dị thường xoáy thế, lựa chọn khu vực: 17-240N, 103-1100E cho tầng 300K, 315K 330K + Với dị thường xoáy tương đối, độ cao 1500m, 3000m 5000m lựa chọn ô nghiên cứu sau: 850mb (1500m): 16-230N, 105-1120E 700mb (3000m): 13-210N, 103-1120E 500mb (5000m): 12-170N, 103-1120E Phương pháp kNN áp dụng để tìm ngày có đặc trưng thời tiết gần giống với ngày dự báo dựa vào tính tốn xác suất xuất mưa lớn cho khu vực Bắc Bộ Kết đánh giá dự báo cho năm 2014 năm 2015 có chất lượng cao lựa chọn k=1, tăng giá trị k lớn tỷ lệ thành cơng nghiên cứu giảm 73 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Kết phân tích 02 trường hợp mưa lớn điển hình năm 2014 2015 minh chứng cho tính đắn hợp lý việc lựa chọn ô nghiên cứu giá trị k tối ưu (k = 1) Cả hai trường hợp mơ hình kNN dự báo cấp mưa hai ngày 20/7/2014 23/05/2015 tìm 02 ngày tương tự tương ứng khứ Kết dự báo xác suất mưa lớn cho khu vực Bắc Bộ sử dụng k điểm gần tin cậy cao, cách tiếp cận thử nghiệm để dự báo định lượng mưa tốt tương lai Kiến nghị Một hạn chế nghiên cứu sác xuất mưa lớn khu vực Bắc Bộ phương pháp k điểm gần vùng lựa chọn nghiên cứu để tính tương tự phương pháp kNN có kích thước lớn, đồng thời sử dụng trị số trung bình cho cho nghiên cứu nên kết tìm vị trí cực đại đặc trưng bị lệch so sánh hai ngày tương tự khứ Phương pháp đảm bảo số trung bình vùng lựa chọn nghiên cứu thời kỳ dự báo thời kỳ có thời tiết tương tự khứ Luận văn sử dụng số liệu quan trắc thực tế cho chuỗi thời gian kéo dài 15 năm từ năm 2001-2015 để tìm ngày có mưa vừa, ngày có mưa to ngày có mưa to kết dự báo phụ thuộc nhiều vào mức độ tin cậy số liệu Do đó, trước sử dụng số liệu quan trắc phải có khâu kiểm sốt số liệu chặt chẽ để có số liệu mẫu tốt Ngồi ra, khơng với việc dự báo xác suất mưa lớn, sử dụng mơ hình k điểm gần để nghiên cứu thử nghiệm dự báo xác suất xuất nhiều đặc trưng khí tượng khác dông sét, nhiệt độ, số lượng bão… tương lai 74 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu nước Bộ tài nguyên môi trường (2017), Thông tư 41/2017/TT-BTNMT quy định kỹ thuật đánh giá chất lượng dự báo, cảnh báo khí tượng Hồng Đức Cường (2016), Nghiên cứu xây dựng hệ thống nghiệp vụ dự báo mưa lớn cho khu vực Bắc Bộ, trung tâm Dự báo KTTV Quốc Gia Nguyễn Đức Hậu (2005), Nghiên cứu dự báo mưa lớn phía Tây Bắc Bộ thời hạn trước ngày phương pháp thống kê, Luận án tiến sĩ, Viện Khí tượng thủy văn biến đổi khí hậu, Hà Nội Vũ Thị Hằng (2007), Nghiên cứu tác động tham số hóa đối lưu mưa lớn Bắc Bộ, trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên, tr 36-47 Hoàng Phúc Lâm (2007), Sử dụng phương pháp kNN dự báo mưa dông cho khu vực Hà Nội tháng mùa hè, trung tâm Dự báo KTTV Quốc Gia Lương Tuấn Minh ccs (2014), Nghiên cứu ứng dụng dự báo định lượng mưa, gió bão, áp thấp nhiệt đới sở cấu trúc bão, áp thấp nhiệt đới đổ vào Việt Nam, Bộ Tài Nguyên Môi Trường Tài liệu nước Balaji Rajagopalan, Upmanu Lall (1999), “A k-nearest-neighbor simulator for daily precipitation and other weather variables”, Water Resources Research, Vol 35, No 10, Pages 3089-3101 B J Hoskins (1985), On the use and significance of insentropic potential vorticity maps, 111, pp.877 - 946 Gareth J Berry, M J Reeder, C Jakob (2012), Coherent Synoptic Disturbances in the Australian Moonsoon, 8409 10 Groisman, P Y., R W Knight, D R Easterling, T R Karl, G C Hegerl, and V N Razuvaev (2005), “Trends in intense precipitation in the climate record”, J Clim, 18, 1343–1367 11 Jian Hu; Jun Liu; Yong Liu and Cheng Gao (2013), EMD-KNN model for annual average rainfall forecasting, American Society of Civil Engineers 75 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 12 K Funkunaga and P.M Navendra (1975), “A branch and bound algorithm for computing k-nearest neighbors,” IEEE Trans Computers, vol C-24, no 7, pp 750–753 13 Lam P.Hoang, M J Reeder (2016), “Coherent Potential Vorticity Maxima and Their Realationship to Extreme Sumer Rainfall in the Australian and North African Tropics”, Australian Meteorological and Oceanographic Journal Vol 14 Osborn T, Hulme M, Jones P, Basnett T (2000), “Observed trends in the daily intensity of United Kingdom precipitation”, J Climatol, pages 347–364 15 P.M.L Ribeiro (1998),Geometrical non-linear vibration of beams and plates by the hierarchical finite element method PhD Thesis, University of Southampton 16 Roderick van der Linden, Andreas H Fink, Joaquim G Pinto, Tan Phan-Van (2017), The Dynamics of an Extreme Precipitation Event in Northeastern Vietnam in 2015 and Its Predictability in the ECMWF Ensemble Prediction System 17 Sun, D.-Z., and R S Lindzen (1994), “A PV view of the zonal mean distribution of temperature and wind in the extratropical troposphere”, Journal of Atmospheric Science, 51, 757–772 18 Tsing-Chang Chen (2011), “Synoptic Development of the Ha Noi Heavy Event of 30-31 Octorber 2008 Multiple-Scale Processes”, 1219 19 Zhexuan Song and Nick Roussopoulos (2001), “K-nearest neighbors search for moving query point” 76 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ... Tôi hy vọng k? ??t nghiên cứu dự báo xác suất xuất mưa lớn khu vực Bắc Bộ cách sử dụng mơ hình k điểm gần nhấtcó thể đóng góp phần cơng tác dự báo mưa lớn Việt Nam đặc biệt khu vực Bắc Bộ cho thời... dự báo, tìm k điểm sở liệu gần tới điểm Thuật tốn k điểm gần sử dụng phân nhóm điểm lân cận làm giá trị dự báo cho điểm Thuật tốn k điểm gần dựa ý tưởng nào? Có thể nói, sở cho tốn k điểm gần. .. HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Trịnh Thùy Nguyên NGHIÊN CỨU DỰ BÁO XÁC SUẤT MƯA LỚN Ở BẮC BỘ SỬ DỤNG MƠ HÌNH K ĐIỂM GẦN NHẤT Chuyên ngành: Khí tượng khí hậu học Mã số: 60440222 LUẬN VĂN