Đang tải... (xem toàn văn)
Output file ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN LÃ THỊ TUYẾT THỬ NGHIỆM DỰ BÁO VỊ TRÍ VÀ THỜI GIAN ĐỔ BỘ CỦA BÃO VÀO BỜ BIỂN VIỆT NAM TRƯỚC 3 ĐẾN 5 NGÀY BẰNG MÔ HÌNH WRF Chuyên ng[.]
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - LÃ THỊ TUYẾT THỬ NGHIỆM DỰ BÁO VỊ TRÍ VÀ THỜI GIAN ĐỔ BỘ CỦA BÃO VÀO BỜ BIỂN VIỆT NAM TRƯỚC ĐẾN NGÀY BẰNG MƠ HÌNH WRF Chun ngành: Khí tượng Khí hậu học Mã số: 60 44 87 BÁO CÁO TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: GS.TS Trần Tân Tiến Hà Nội - 2011 z ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - LÃ THỊ TUYẾT THỬ NGHIỆM DỰ BÁO VỊ TRÍ VÀ THỜI GIAN ĐỔ BỘ CỦA BÃO VÀO BỜ BIỂN VIỆT NAM TRƯỚC ĐẾN NGÀY BẰNG MƠ HÌNH WRF Chun ngành: Khí tượng Khí hậu học Mã số: 60 44 87 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: GS.TS Trần Tân Tiến Hà Nội - 2011 z LỜI CẢM ƠN Người muốn gửi lời cảm ơn chân thành, sâu ắsc, GS.TS Trần Tân Tiến Người Thầy dạy suốt năm học đại học sau gần 10 năm Thầy người tận tình giúp đỡ hướng dẫn khoa học để tơi hồn thành luận văn Thạc sỹ Xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Thầy, Cơ Khoa khí tượng Thủy văn Hải dương học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, người tạo điều kiện cho kiến thức để tơi học hỏi vươn lên nghiệp Xin gửi lời cảm ơn tới Phòng Sau đại học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, tạo điều kiện cho tơi q trình tơi học tập trường Xin cảm ơn bạn bè đồng nghiệp Trung tâm Nghiên cứu Khí tượng Khí hậu, bạn đồng nghiệp Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy Văn Trung ương giúp đỡ trình tơi thực luận văn Xin gửi lời cảm ơn đến lãnh đạo Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn Môi trường, lãnh đạo Trung tâm Nghiên cứu Khí tượng Khí hậu, tạo điều kiện thời gian sở vật chất cho học tập q trình cơng tác Cuối lời cảm ơn dành cho gia đình tơi Lã Thị Tuyết z MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ DỰ BÁO QUỸ ĐẠO BÃO 1.1 Dự báo quỹ đạo bão mơ hình số trị 1.2 Sai số dự báo quỹ đạo hạn từ đến ngày 1.3 Dự báo bão đổ vào bờ 10 1.3.1 Các nghiên cứu dự báo bão đổ vào bờ .10 1.3.2 Đánh giá sai số bão đổ 12 1.3.3 Dự báo bão đổ vào bờ Việt Nam 13 CHƯƠNG 2: MƠ HÌNH WR F VÀ ÁP DỤNG ĐỂ DỰ BÁO VỊ TRÍ VÀ THỜI GIAN ĐỔ BỘ CỦA BÃO 15 2.1 Giới thiệu mơ hình 15 2.2 Ban đầu hóa xốy bão mơ hình WRF 17 2.3 Cấu hình, miền tính số liệu 18 2.4 Phương pháp xác định vị trí thời gian đổ bão .19 2.5 Các tiêu đánh giá 22 CHƯƠNG 3: ĐÁNH GIÁ DỰ BÁO VỊ TRÍ VÀ THỜI GIAN ĐỔ BỘ CỦA BÃO VÀO BỜ BIỂN VIỆT NAM TRƯỚC ĐẾN NGÀY 24 3.1 Các trường hợp thử nghiệm dự báo 24 3.2 Kết dự báo vị trí thời gian đổ bão Xangsane 30 3.2.1 Diễn biến hoạt động 31 3.2.2 Đánh giá kết dự báo vị trí thời gian đổ hạn ngày 31 3.2.3 Đánh giá kết dự báo vị trí thời gian đổ hạn ngày 34 3.3 Đánh giá kết dự báo vị trí thời gian đổ bão tập mẫu 38 3.3.1 Đánh giá sai số vị trí đổ .41 3.3.2 Đánh giá thời gian đổ 44 3.3.3 Đánh giá sai lệch vị trí đổ 47 KẾT LUẬN 49 TÀI LIỆU THAM KHẢO 51 z DANH MỤC KÝ HIỆU VIẾT TẮT Mơ hình tồn cầu Mỹ (AViatioN Global Model) Sơ đồ đối lưu BMJ (Betts-Miller-Janjic) Sai số khoảng cách tâm bão (direct Positional error) Mơ hình dự báo thời tiết bất thủy tĩnh (sử dụng hệ tọa độ “eta η”) Hệ thống dự báo toàn cầu Mỹ (Global Forecasting System) Mơ hình dự báo thời tiết khu vực phân giải cao HRM (High resolution HRM Regional Model) KF Sơ đồ đối lưu KF (Kain-Fritsch) KFMX Sơ đồ đối lưu KFMX (Kain-Fritsch scheme with Momentum flux) JMA Cơ quan khí tượng Nhật Bản (Japan Meteorolgical Agency) MAE Sai số tuyệt đối trung bình (Mean Absolute error) ME Sai số trung bình (Mean error) Mơ hình quy mơ vừa Trung tâm Nghiên cứu khí Quốc gia MM5 Hoa Kỳ Đại học bang Pennsylvania hệ thứ (The NCAR/PSU 5th Generation mesoscale Model) NHC Trung tâm dự báo bão Hoa Kỳ (National Hurricane Center) Mơ hình áp SANBAR (Sanders Barotropic Hurricane Track SANBAR Forecast Model) VICBAR Mô hình phổ áp VICBAR (Vic Ooyama Barotropic Model) WBAR Mơ hình áp Weber (Weber’s Barotropic Model) Mơ hình nghiên cứu dự báo thời tiết WRF (Weather Researsh and WRF Forecasting) AVN BMJ DPE ETA GFS z DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Sai số dự báo quỹ đạo hạn dự báo 12 Bảng 3.1: Danh sách trường hợp bão chọn thử nghiệm 24 Bảng 3.2: Danh sách trường hợp có kết dự báo hạn ngày 28 Bảng 3.3: Danh sách trường hợp có kết dự báo hạn ngày 29 Bảng 3.4: Danh sách trường hợp có kết dự báo hạn ngày 30 Bảng 3.5: Sai số vị trí bão Xangsane, hạn ngày 33 Bảng 3.6: Sai số vị trí thời gian đổ bão Xangsane, hạn ngày 34 Bảng 3.7: Sai số vị trí bão Xangsane, hạn ngày 36 Bảng 3.8: Sai số vị trí thời gian đổ bão Xangsane, hạn ngày 37 Bảng 3.9: Thời gian, vị trí đổ bão, hạn ngày 38 Bảng 3.10: Thời gian, vị trí đổ bão, hạn ngày 39 Bảng 3.11: Thời gian, vị trí đổ bão, hạn ngày 40 Bảng 3.12: Trung bình thời gian sai số đổ bão 42 Bảng 3.13: Trung bình sai số vị trí đổ bão 47 Bảng 3.14: Số trường hợp bão đổ lệch Nam, Bắc so với vị trí đổ thực 47 z DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 2.1: Cấu trúc mơ hình WRF 16 Hình 2.2: Miền tính mơ hình 19 Hình 2.3: Minh họa file địa hình 20 Hình 2.4: Mơ tả sai số vị trí, sai số dọc, sai số ngang 22 Hình 3.1: Kết dự báo vị trí thời gian đổ bão Xangsane, hạn ngày 32 Hình 3.2: Kết dự báo vị trí thời gian đổ bão Xangsane, hạn ngày 33 Hình 3.3: Đồ thị biểu diễn sai số vị trí bão Xangsane, hạn ngày 34 Hình 3.4: Kết dự báo vị trí thời gian đổ bão Xangsane, hạn ngày 35 Hình 3.5: Kết dự báo vị trí thời gian đổ bão Xangsane, hạn ngày 35 Hình 3.6: Đồ thị biểu diễn sai số vị trí bão Xangsane, hạn ngày 36 Hình 3.7: Đồ thị biểu diễn sai số vị trí bão, hạn ngày 41 Hình 3.8: Đồ thị biểu diễn sai số vị trí bão, hạn ngày 41 Hình 3.9: Đồ thị biểu diễn sai số vị trí bão, hạn ngày 42 Hình 3.10: Đồ thị biểu diễn trung bình sai số vị trí bão 43 Hình 3.11: Đồ thị biểu diễn sai số thời gian bão, hạn ngày 44 Hình 3.12: Đồ thị biểu diễn sai số thời gian bão, hạn ngày 45 Hình 3.13: Đồ thị biểu diễn sai số thời gian bão, hạn ngày 46 z MỞ ĐẦU Dự báo bão quan tâm từ lâu giới có Việt Nam, bão tượng thời tiết mang tính thiên tai, xuất hàng năm với tần suất lớn mang lại hậu không nhỏ Hiện dự báo bão phương pháp số trọng, phương pháp mang tính khách quan mang lại dự báo có chất lượng tốt Dự báo bão quan tâm dự báo khía cạnh dự báo quỹ đạo, dự báo cường độ, dự báo bão đổ Phần lớn dự báo thực cho hạn dự báo đến 72h Dự báo xác vị trí thời gian đổ bão có ý nghĩa lớn cơng tác phịng tránh bão Ở Việt Nam có nghiên cứu thử nghiệm dự báo vị trí thời gian đổ bão vào bờ biển Việt Nam với hạn dự báo từ đến ngày Với mục tiêu đánh giá khả dự báo vị trí thời gian đổ bão vào bờ biển Việt Nam trước đến ngày mơ hình WRF, tác giả xây dựng luận văn với tên đề tài “Thử nghiệm dự báo vị trí thời gian đổ bão vào bờ biển Việt Nam trước đến ngày mơ hình WRF” Mơ hình WRF mơ hình có nhiều điểm tối ưu, đ ã áp dụng cho Việt Nam dự báo thời tiết, dự báo bão nói chung Nội dung luận văn gồm có: Mở đầu Chương I Tổng quan dự báo quỹ đạo bão Chương II Mơ hình WRF áp dụng để dự báo vị trí, thời gian đổ bão Chương III Đánh giá dự bá o vị trí thời gian đổ bão vào bờ biển Việt Nam trước đến ngày Kết luận, kiến nghị tài liệu tham khảo z CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ DỰ BÁO QUỸ ĐẠO BÃO 1.1 Dự báo quỹ đạo bão mơ hình số trị Trên giới Trong khoảng 10 năm trở lại trước thay đổi mặt cơng nghệ đại hóa khoa học cơng nghệ dự báo thời tiết bão đại hóa việc dự báo bão mơ hình số trị, khơng riêng cho tồn cầu, khu vực mà áp dụng rộng rãi Việt Nam Có thể kể đến số mơ MM5, WRF, ETA,… MM5 mơ hình thuộc hệ phát triển từ năm 1970 Đây mơ hình khí tượng động lực quy mô vừa hệ thứ Trung tâm Quốc gia nghiên cứu khí Hoa Kỳ có sử dụng hệ thống lưới lồng việc mơ q trình vật lý khí Ban đầu MM5 xây dựng với chức nghiệp vụ dự báo thời tiết mưa lớn Sau nghiên cứu áp dụng cho mục đích dự báo bão Bão DIANA 1984 bão đưa vào thử nghiệm dự báo MM5 Christopher A Davis nghiên cứu [15] Thử nghiệm cho thấy kết dự báo phụ thuộc nhiều lựa chọn sơ đồ tham số hóa đối lưu, tham số hóa hành tinh, độ tinh lưới, kết dự báo cường độ đường MM5 sử dụng nghiên cứu dự báo quỹ đạo bão với phương thức sử dụng sơ đồ cài xoáy đối xứng (Lownam, 2001) [24]; đồng hóa số liệu (Xiao nnk, 2000; 2006) [25] Theo [19], Hàn Quốc, MM5 đưa vào dự báo nghiệp vụ thời tiết, mưa lớn dự báo bão kết hợp với đồng hóa số liệu chiều Tại nhà khoa học tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ mặt nước biển với độ phân giải cao đến kết dự báo bão mơ hình Ngồi MM5 cịn nghiên cứu với mục đích dự báo bão nước khác Đài Loan, Miami [18],… z Hiện nay, có nhiều mơ hình số trị xây dựng với mục đích dự báo chung cho thời tiết bão Tuy nhiên thực tế người ta tiến hành xây dựng mơ hình riêng cho dự báo bão dựa sở mô hình dự báo thời tiết bão nói chung người ta xây dựng phiên riêng cho mục đích dự báo bão Có thể kể đến số mơ SANBA, VICBAR,… SANBAR mơ hình với độ phân giải tương đối thô (154km) phát triển Sanders Burpee (1968) đưa vào nghiệp vụ dự báo quỹ đạo bão vào cuối năm 60 với kết dự báo đánh giá tốt dù số liệu thưa thớt [28] Cơ sở vật lý dự báo bão mơ hình coi di chuyển bão thụ động so với dịng dẫn đường, trường trung bình lớp sâu (deep layer mean), xác định trung bình có trọng lượng theo bề dày khí Hàm dịng trung bình ớl p tích phân với phương trình xốy áp q trình mơ hình thực h iện dự báo Các bão biểu diễn xốy đối xứng nhân tạo Mơ hình áp khác xây dựng cho mục đích dự báo bão khác mơ hình VICBAR (DeMaria nnk, 1992) [16] Đây mơ hình chạy thành công với phổ bốn lưới lồng liên tiếp với độ phân giải 4,8; 2,4; 1,2 0,6 độ kinh vĩ Trung bình lớp cho điều kiện biên điều kiện ban đầu mơ hình sử dụng từ số liệu phân tích mực 800-200hPa Nguồn số liệu ban đầu hóa cho mơ hình sử dụng từ tập số liệu quan trắc máy bay, ảnh mây vệ tinh, bóng thám khơng Theo xốy đối xứng nhân tạo xây dựng dựa thông tin thị bão Từ 1996 VICBAR có phiên chạy nghiệp vụ dự báo quỹ đạo bão cách thay sử dụng biểu diễn spline B cho tất biến mơ hình biểu diễn dạng chuỗi hàm sin Đây mơ hình đánh giá thành cơng nghiệp vụ dự báo quỹ đạo bão Một mô hình khác khẳng định chất lượng dự báo quỹ đạo bão tương đối tốt qua thử nghiệm cho 167 trường hợp bão vùng Đại Tây Dương Đó mơ hình áp WBAR WBAR phát triển Weber (2001) [32] với cách thức dự báo chia làm giai đoạn Giai đoạn đầu, thực ban đầu hóa xốy nhằm z ... hạn ngày 34 Hình 3. 4: Kết dự báo vị trí thời gian đổ bão Xangsane, hạn ngày 35 Hình 3. 5: Kết dự báo vị trí thời gian đổ bão Xangsane, hạn ngày 35 Hình 3. 6: Đồ thị biểu diễn sai số vị trí bão. .. số vị trí thời gian đổ bão Xangsane, hạn ngày 37 Bảng 3. 9: Thời gian, vị trí đổ bão, hạn ngày 38 Bảng 3. 10: Thời gian, vị trí đổ bão, hạn ngày 39 Bảng 3. 11: Thời gian, vị trí đổ bão, ... kết dự báo vị trí thời gian đổ hạn ngày 34 3. 3 Đánh giá kết dự báo vị trí thời gian đổ bão tập mẫu 38 3. 3.1 Đánh giá sai số vị trí đổ .41 3. 3.2 Đánh giá thời gian đổ 44 3. 3.3