Tiểu luận môn CÔNG NGHỆ TRI THỨC VÀ ỨNG DỤNG ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ TRI THỨC VÀO DỰ BÁO THỜI TIẾT Ở TP.HCM

Nhiệt độ và độ ẩm tương đối mà tại I.2 KHÍ HẬU & THỜI TIẾT 1 Thời tiết: Thời tiết là tập hợp các trạng thái của các yếu tố khí tượng xảy ra trong khí quyển ở một thờiđiểm, một khoảng th

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

TIỂU LUẬN MÔN HỌC :

CÔNG NGHỆ TRI THỨC & ỨNG DỤNG

ĐỀ TÀI

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ TRI THỨC

VÀO DỰ BÁO THỜI TIẾT

Ở TP.HCM

Học viên thực hiện:

Lê Ngọc Hiếu MSHV: CH1101012

Nguyễn Tấn MSHV: CH1101038 Lớp : CH K6 - UIT

GVHD: GS.TSKH Hoàng Văn Kiếm

MỤC LỤC

Trang

Chương I: Giới thiệu về thời tiết & các quy luật thời tiết 4

1) Các khái niệm & định nghĩa

2) Khí hậu & thời tiết

3) Các quy luật thời tiết

4) Các quy luật về thời tiết ở Việt Nam

4101114

1) Các khái niệm

2) Một số mô hình dự báo thời tiết mẫu mực

3) Ứng dụng Công nghệ tri thức vào Mô hình dự báo thời tiết

171923

1) Giới thiệu chung về Demo

2) Tính năng & cách sử dụng

3) Hiệu quả & hạn chế

4) Hướng phát triển

32383939

LỜI MỞ ĐẦU

Trong giai đoạn hiện nay, với sự thay đổi của Trái đất, khí hậu & thời tiết biến đổi không ngừng, diễn tiến mỗi lúc một phức tạp Việc nghiên cứu về khí hậu & thời tiết & môi trường là tất yếu, để đảm bảo phát triển bền vững của con người trên trái đất Việc nghiên cứu sâu về thời tiết & dự báo thời tiết là lĩnh vực không mới, nhưng đây là một mảng nghiên cứu khá rộng & khó khăn, vì trên thực tế chưa bao giờ có dự báo thời tiết chính xác tới thời điểm phút giây, hoặc chính xác tới 90% về lượng của các thông số thời tiết Chính vì thế Dự báo thời tiết luôn là một đề tài được nghiên cứu & phát triển.

Thông qua đồ án môn học này, đồng thời là bài thu hoạch cuối kỳ của môn học Công

Nghệ Tri Thức & Ứng dụng, giúp chúng em hiểu hơn về các ứng dụng của Công Nghệ

Tri thức, mục tiêu, mục đích & kết quả của Công Nghệ tri thức trong cuộc sống, là cơ sở vững chắc cho việc nghiên cứu & phát triển về sau trong quá trình học tập tại trường.

Để hòan thành tiểu luận này, chúng em xin chân thành cảm ơn thầy GS.TSKH Hoàng Văn

Kiếm, người đã truyền cảm hứng cho nhóm, thầy là người chỉ dẫn tận tình, cung cấp thông

tin, tư liệu cũng như những bài giảng có giá trị để sản phẩm này hoàn thành ở mức bước đầu nghiên cứu.

Đây là đề tài không mới nhưng không cũ, nhưng với thời lượng cũng như việc đầu tư nghiên cứu chưa tương ứng, nên đây chỉ mang tính chất một bài tiểu luận môn học, chỉ tìm hiểu ở mức độ khái quát vấn đề, phân tích các quy luật thời tiết & sử dụng các công cụ dự báo thời tiết ở mức đơn giản & trực quan, và chưa đi sâu mổ xẻ các vấn đề một cách triệt để tương xứng với một bài nghiên cứu khoa học

Nhóm chúng em rất mong sự thông cảm & chia sẻ của thầy.

Thành phố Hồ Chí Minh, Tháng 05 Năm 2012

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU VỀ THỜI TIẾT & CÁC QUY LUẬT THỜI TIẾT

I.1) CÁC KHÁI NIỆM & ĐỊNH NGHĨA

1) Trái đất:

Trái Đất là hành tinh thứ ba tính từ Mặt Trời, đồng thời cũng là hành tinh lớn nhất trongcác hành tinh đất đá của hệ Mặt Trời xét về bán kính, khối lượng và mật độ vật chất Trái Đất còn đượcbiết tên với các tên "thế giới", "hành tinh xanh" hay "Địa Cầu", là nhà của hàng triệu loài sinh vật, trong

đó có con người và cho đến nay đây là nơi duy nhất trong vũ trụ được biết đến là có sự sống Hànhtinh này được hình thành cách đây 4,55 tỷ năm và sự sống xuất hiện trên bề mặt của nó khoảng 1

tỷ năm trước Kể từ đó, sinh quyển của Trái Đất đã có thay đổi đáng kể bầu khí quyển và các điều kiện

vô cơ khác, tạo điều kiện thuận lợi cho sự phổ biến của các vi sinh vật ưa khí cũng như sự hình thànhcủa tầng ôzôn-lớp bảo vệ quan trọng, cùng với từ trường của Trái Đất, đã ngăn chặn các bức xạ có hại

và chở che cho sự sống Các đặc điểm vật lí của Trái Đất cũng như lịch sử địa lý hay quĩ đạo, cho phép

sự sống tồn tại trong thời gian qua

Trái Đất tương tác với các vật thể khác trong không gian bao gồm Mặt Trời và Mặt Trăng Hiệnnay, thời gian Trái Đất di chuyển hết 1 vòng quanh Mặt Trời bằng 365,26 vòng nó tự quay quanh trụccủa chính nó Khoảng thời gian này bằng với một năm thiên văn tức 365,26 ngày trong dươnglịch Trục tự quay của Trái Đất nghiêng một góc bằng 23,4° so với trục vuông góc với mặt phẳng quĩđạo, tạo ra sự thay đổi mùa trên bề mặt của Trái Đất trong một năm chí tuyến Mặt Trăng, vệ tinh tựnhiên duy nhất của Trái Đất, đồng thời cũng là nguyên nhân chính của hiện tượng thủy triều đạidương, bắt đầu quay quanh Trái Đất từ 4,53 tỷ năm trước, vẫn giữ nguyên góc quay ban đầu theo thờigian nhưng đang chuyển động chậm dần lại

Vỏ trái đất

Mantia trên Đới chuyển tiếp

Mantia dưới

Nhân trái đất

Tâm trái đất

1 10 160 450

1400

3500 6271

2900 1000 400 36

Cấu tạo bên trong của Trái Đất

2) Thạch quyển:

Thạch quyển (hay vỏ Trái Đất) là một lớp vỏ cứng rất mỏng có cấu tạo hình thái rất phức tạp,

có thành phần không đồng nhất, có độ dày thay đổi theo vị trí địa lý khác nhau Theo các nhà địa chất,thạch quyển được chia làm hai kiểu: vỏ lục địa và vỏ đại dương

dài trung bình 8km, chia làm các phụ kiểu:

+ Vỏ miền nền đại dương: đặc trưng cho phần lớn diện tích đáy đại dương, dày 3 – 17 km.+ Vỏ đại dương miền tạo núi: phát triển trên các cung đảo và núi ở giữa đáy đại dương, cóchiều dày 10 – 25 km

+ Vỏ đại dương vùng địa máng: đặc trưng cho các biển ven rìa có cung đảo chắn (biển NhậtBản, biển Java, …) với bề dày của lớp đá bazan 5 – 20 km

+ Vỏ đại dương trong các vực thẳm: bề dày trung bình 8 – 10 km

+ Vỏ đại dương ở các biển nội địa: có chiều dày lớp đá trầm tích khá dày, đạt 10 – 12 km ởbiển Hắc Hải, 20 – 40 km ở biển Caxpiên

- Vỏ lục địa: gồm 2 lớp lục địa chính là đá bazan dày 10 – 20km ở dưới và các loại đá khác nhưgranit, sienit giàu SiO2, Al2O3 và đá trầm tích ở bên trên Vỏ lục địa thường rất dày, trung bình 35km, cónơi 70 – 80 km như ở vùng núi cao Hymalaya Vỏ lục địa gồm 3 phụ kiểu:

+ Vỏ lục địa miền nền: thường gặp trên các miền đại lục, phần trên của sườn lục địa và đáybiển nội địa với lớp granit có chiều dày thay đối

+ Vỏ lục địa miền tạo núi đại lục: thường gặp tại các phần cao của lục địa và trên các đảo,chiều dày lớp granit và bazan đều lớn hơn phụ kiểu trên

Đất là lớp ngoài cùng của thạch quyển, bị biến đổi tự nhiên dưới tác động của nước, không khí,sinh vật Thành phần chính của đất là chất khoáng, nước, không khí, mùn và các loại sinh vật từ vi sinhvật cho đến côn trùng, chân đốt, …

Địa hình mặt đất và cảnh quan là kết quả tác động tương hỗ đồng thời, ngược với nhau và liêntục của hai nhóm quá trình nội sinh (sự nâng lên của bề mặt) và ngoại sinh (tác động bào mòn và sanbằng của dòng chảy và khí hậu bề mặt)

3) Thủy quyển:

Thủy quyển được mô tả như là khối lượng chung của nước được tìm thấy dưới, trên bề mặtcũng như trong khí quyển của hành tinh Trên Trái Đất, vòng tuần hoàn nước là quá trình lưu chuyểncủa nước trong thủy quyển Nó bao gồm nước có dưới bề mặt Trái Đất, trong các lớp đất, đá thạchquyển (tức nước ngầm), nước trong cơ thể động vật và thực vật (sinh quyển), nước bao phủ trên bềmặt Trái Đất trong các dạng lỏng và rắn, cũng như nước trong khí quyển trong dạng hơi nước, các đámmây và các dạng mưa, tuyết, mưa đá, sương Nước biển có ảnh hưởng lớn tới khí hậu của cả thế giới

và các đại dương có vai trò như nguồn giữ nhiệt Sự thay đổi trong phân bố nhiệt đại dương tạo ra sự

thay đổi quan trọng về thời tiết Hiện nay, người ta chia thủy quyển làm 4 đại dương, 4 vùng biển và 1vùng vịnh lớn.

Đại dương, biển Diện tích (triệu km) Phần trăm (%)

Thành phần khí quyển hiện nay của Trái Đất khá ôn định theo phương nằm ngang và phân dị

các tầng thấp: tầng đối lưu và tầng bình lưu Khí quyển đóng vai trò quan trọng đối với đời sống sinhvật trên Trái Đất Thành phần không khí của khí quyển thay đổi theo thời gian địa chất, chủ yếu là nitơ,ôxy và một số loại khí trơ Mật độ không khí thay đổi mạnh mẽ theo chiều cao, trong khi tỷ lệ các thànhphần chính của không khí không thay đổi

Khí quyển Trái Đất có cấu trúc phân lớp, với các tầng từ dưới lên trên như sau: tầng đối lưu,tầng bình lưu, tầng trung lưu, tầng nhiệt quyển và tầng ngoại quyển

- Tầng đối lưu (Troposphere): là tầng thấp nhất của khí quyển chiếm 70% khối lượng khíquyển, có nhiệt độ thay đổi giảm dần từ +40oC ở lớp sát mặt đất tới -50oC ở trên cao Tầng đối lưu làtầng tập trung nhiều nhất hơi nước, bụi và các hiện tượng thời tiết chính như mây, mưa, tuyết, mưa

đá, bão, … Đánh dấu cho ranh giới của tầng đối lưu và tầng bình lưu là một lớp có chiều dày khoảng 1

km, ở đó có sự chuyển đổi từ xu hướng giảm nhiệt theo chiều cao sang xu hướng tăng nhiệt độ khôngkhí lên cao Lớp này gọi là đối lưu hạn Trong tầng đối lưu, thành phần các chất khí tương đối ổn định,

thể tích vào mùa nóng ẩm tới 0,4% khi mùa khô lạnh

- Tầng bình lưu (Stratosphere): nằm trên tầng đối lưu, với ranh giới dao động trong khoảng độ

dưới lên -2oC ở trên cao Không khí ở tầng bình lưu loãng hơn, ít chứa bụi và các hiện tượng thời tiết Ở

độ cao khoảng 25 km trong tầng bình lưu, tồn tại một lớp không khí giàu khí ôzôn thường được gọi làtầng ôzôn Tầng ôzôn có chức năng như một lá chắn của khí quyển, bảo vệ cho Trái Đất khỏi nhữngảnh hưởng độc hại của tia tử ngoại từ Mặt Trời chiếu xuống.

- Tầng trung quyển (Mesosphere): nằm bên trên tầng bình lưu cho đến độ cao 80 km Nhiệt độ

ngăn cách với tầng bình lưu bằng một lớp không khí mỏng (khoảng 1 km), ở đó sự biến thiên nhiệt độcủa khí quyển chuyển từ dương sang âm gọi là bình lưu hạn

- Tầng nhiệt quyển (Thermosphere): có độ cao từ 80 km đến 500 km, nhiệt độ không khí có xu

thời gian trong ngày, ban ngày thường rất cao và ban đêm thấp Lớp chuyển tiếp giữa trung quyển vànhiệt quyển goi là trung quyển hạn

- Tầng ngoại quyển (Exosphere): bắt đầu từ độ cao 500 km trở lên Do tác động của tia tửngoại, các phần tử không khí loãng trong tầng này bị phân hủy thành các ion dẫn điện, các điện tử tự

do Tầng này nơi xuất hiện cực quang và phản xạ các sóng ngắn vô tuyến Nhiệt độ của tầng ngoạiquyển có xu hướng cao và thay đổi theo thời gian trong ngày

6) Gió:

Gió là một hiện tượng trong tự nhiên hình thành do sự chuyển động cửa không khí Không khíluôn luôn chuyển động từ nơi khí áp cao về nơi khí áp thấp Sự chuyển động của không khí sinh ra gió.Trên Địa Cầu có ba loại gió chính là: gió Tín Phong, gió Tây Ôn Đới, gió Đông Cực

- Gió Tín Phong: thổi từ đai cao áp 30 độ B-N đến đai áp thấp 0 độ (xích đạo), nghĩa là khôngkhí di chuyển từ khu vực khí áp cao tới khu vực khí áp thấp và tác động của lực Coriolis

- Gió Tây ôn Đới thổi từ đai cao áp 60 độ B-N về 90 độ B-N, còn gió Đông Cực thổi từ đai cao

áp 90 độ B-N đến Vòng Cực B-N

Do sự vận động tự quay của Trái Đất Tín Phong và gió Tây Ôn Đới không thổi thẳng theohướng kinh tuyến mà hơi lệch về phía tay phải ở nửa cầu Bắc và về phía tay trái ở nửa cầu Nam (nếunhìn xuôi theo chiều gió thổi) theo lực Coriolis Tín Phong và gió Tây Ôn Đới tạo thành hai hoàn lưu khíquyển quan trọng nhất trên bề mặt Trái Đất Gió có nhiều cường độ khác nhau, từ mạnh đến yếu Nó

có thể có vận tốc từ trên 1 km/h cho đến gió trong tâm các cơn bão có vận tốc khoảng 300 km/h(gió

có 13 cấp)

7) Nhiệt độ:

Mặt trời là nguồn cung cấp nhiệt chủ yếu cho bề mặt Trái đất Khi các tia bức xạ Mặt trời đi quakhí quyển, chúng chưa trực tiếp làm cho không khí nóng lên Mặt đất hấp thu lượng nhiệt của Mặt trời,rồi bức xạ lại vào không khí Lúc đó không khí mới nóng lên độ nóng lạnh đó gọi là độ nóng lạnh củakhông khí Nhiệt độ là tính chất vật lý của vật chất hiểu nôm na là thang đo độ "nóng" và "lạnh" Vậtchất có nhiệt độ cao hơn thì nóng hơn

Định nghĩa chính xác của nhiệt độ trong nhiệt động lực học dựa vào các định luật nhiệt độnglực học Nhiệt độ được đo bằng nhiệt kế Nhiệt độ được đo bằng các đơn vị khác nhau và có thể biếnđổi bằng các công thức Trong hệ đo lường quốc tế, nhiệt độ được đo bằng đơn vị Kelvin, kí hiệu là K

bằng 1 K, hai thang đo này cùng mức chia, chỉ có vạch xuất phát cách nhau 273.15 độ, chú ý là khôngdùng chữ "độ K" (hoặc "oK") khi ghi kèm số, chỉ kí hiệu K thôi, ví dụ 45K, 779K, chứ không ghi 45 độ K(hoặc 45oK), và đọc là 45 Kelvin, 779 Kelvin, chứ không phải "45 độ Kelvin", ) Trong đời sống ở nước

người khoảng hơn 98 oF)

8) Độ ẩm:

nhất định Tuy nhiên, không khí chỉ có thể chứa được một lượng hơi nước nhất định, lượng hơi nước tối

độ của không khí, nhiệt độ càng cao không khí càng chứa được nhiều hơi nước

Độ ẩm tương đối là tỷ số của áp suất hơi nước hiện tại của bất kỳ một hỗn hợp khí nào với hơinước so với áp suất hơi nước bão hòa tính theo đơn vị là % Định nghĩa khác của độ ẩm tương đối là tỷ

số giữa khối lượng nước trên một thể tích hiện tại so với khối lượng nước trên cùng thể tích đó khi hơinước bão hòa Khi hơi nước bão hoà, hỗn hợp khí và hơi nước đã đạt đến điểm sương

qua đê hoặc gây vỡ đê làm cho nước tràn vào các vùng đất được đê bảo vệ Trong khi kích thước của

hồ hoặc các vực nước có thể thay đổi theo mùa phụ thuộc vào giáng thủy hoặc tuyết tan, nó không cónghĩa là lũ lụt trừ khi lượng nước này tràn ra gây nguy hiểm cho cho các vùng đất như làng, thành phốhoặc khu định cư khác Lụt có thể xảy ra khi mực nước sông dâng cao do lũ lớn làm tràn ngập và pháhủy các công trình, nhà cửa dọc theo sông

- Hạn hán: là một thời gian kéo dài nhiều tháng hay nhiều năm khi một khu vực trải qua sựthiếu nước Thông thường, điều này xảy ra khi khu vực đó luôn nhận được lượng mưa dưới mức trungbình Hạn hán có thể tác động đáng kể lên hệ sinh thái và nông nghiệp của vùng bị ảnh hưởng

phùn, mưa rào, mưa đá, các dạng khác như tuyết, mưa tuyết, sương Mưa được tạo ra khi các giọt nướckhác nhau rơi xuống bề mặt Trái Đất từ các đám mây Không phải toàn bộ các cơn mưa đều có thể rơixuống đến bề mặt, một số bị bốc hơi trên đường rơi xuống do đi qua không khí khô, tạo ra một dạngkhác của sự ngưng đọng

- Mây: là khối các giọt nước ngưng tụ hay nước đá tinh thể treo lơ lửng trong khí quyển ở phíatrên Trái Đất mà có thể nhìn thấy Hơi nước ngưng tụ tạo thành các giọt nước nhỏ (thông thường 0,01mm) hay tinh thể nước đá, cùng với hàng tỷ giọt nước hay tinh thể nước đá nhỏ khác tạo thành mây Mây phản xạ tương đương nhau toàn bộ các bước sóng ánh sáng nhìn thấy, do vậy có màu trắng,nhưng chúng cũng có thể có màu xám hay đen nếu chúng quá dày hoặc quá đặc do ánh sáng khôngthể đi qua Mây tương đối nặng Nước trong các đám mây điển hình có thể có khối lượng hàng triệu tấn,mặc dù mỗi mét khối mây chứa chỉ khoảng 5 gam nước Các giọt nước trong mây nặng hơn hơi nướckhoảng 1.000 lần, vì thế chúng nặng hơn không khí Lý do tại sao chúng không rơi, mà lại được giữtrong khí quyển là các giọt nước lỏng được bao quanh bởi không khí ấm Không khí bị ấm lên do nănglượng nhiệt giải phóng khi nước ngưng tụ từ hơi nước Do các giọt nước là rất nhỏ, chúng "dính" vớikhông khí ấm Khi mây được tạo thành, không khí ấm mở rộng hơn là giảm thể tích sau khi hơi nướcngưng tụ, làm cho các đám mây bị đẩy lên cao, và sau đó mật độ riêng của mây giảm tới mức mật độtrung bình của không khí và mây trôi đi trong không khí

- Tuyết: là một hiện tượng thiên nhiên, giống như mưa nhưng là mưa của những tinh thể đánhỏ Tuyết thường xuất hiện ở các vùng ôn đới Trong các đám mây với nhiệt độ dưới -10 °C, các phân

tử nước tụ hợp lại và hình thành tinh thể đá nhỏ, kích thước ban đầu khoảng 0,1 mm Các tinh thể nàydần tăng trọng lượng và rơi xuống dưới Sự lắng đọng của hơi nước cũng góp phần vào quá trình hìnhthành tinh thể tuyết, với dạng tiêu biểu là kiểu hình lục giác Sự định dạng tinh thể tuyết phụ thuộc vàocấu trúc phân tử nước (góc 60° hay 120°) và nhiệt độ không khí Dưới nhiệt độ thấp, tinh thể tuyết hìnhlăng trụ được hình thành, ở nhiệt độ cao hơn là hình ngôi sao Đây là 2 dạng cơ bản, ngoài ra, sự vachạm của chúng còn tạo ra các tinh thể mới (có hơn 6 000 kiểu tinh thể) Tuyết sau khi rơi tan ở nhiệt

độ cao hơn 0°C, hoặc thấp hơn khi có ánh sáng mặt trời trực tiếp chiếu vào, tuyết có thể thăng hoathành hơi nước không cần chuyển đổi sang nước Độ ẩm trong khí cũng ảnh hưởng đến quá trình tancủa tuyết, không khí càng khô thì tuyết càng ít tan hơn.

- Sương: được tạo ra từ hơi ẩm của khí quyển đọng lại thành dạng giọt nước sau một ngàynắng ấm Hạt sương xuất hiện trong đêm trên mặt những vật thể bị hao nhiệt Ở nhiệt độ thấp, khí trờikhông chứa được hơi ẩm như trước khiến lượng hơi nước dư ra phải đọng lại (ngưng tụ) Khi nhiệt độtiếp tục hạ thấp thì hạt sương cấu tạo sẽ trong dạng nước đá gọi là sương muối Sương thường xuấthiện vào những đêm quang mây, gió nhẹ, nhiệt độ và độ ẩm tương đối cao Trong thời tiết nhưvậy, bức xạ hiệu dụng mạnh, nhiệt độ các cảnh vật trên mặt đất hạ thấp Không khí tiếp xúc với chúng

bị lạnh và hơi nước ngưng kết lại thành các giọt nước bám vào cảnh vật ấy Nước sẽ ngưng tụ thành cácgiọt nhỏ phụ thuộc vào nhiệt độ và độ ẩm tương đối của không khí Nhiệt độ và độ ẩm tương đối mà tại

I.2) KHÍ HẬU & THỜI TIẾT

1) Thời tiết:

Thời tiết là tập hợp các trạng thái của các yếu tố khí tượng xảy ra trong khí quyển ở một thờiđiểm, một khoảng thời gian nhất định Thuật ngữ này thường nói về hoạt động của các hiện tượng khítượng trong các thời kì ngắn (ngày hoặc giờ)

Các hiện tượng vật lý như mưa, nắng, giông, bão và các trạng thái của lớp không khí được đặctrưng bởi các yếu tố như: nhiệt độ, độ ẩm, khí áp, gió thể hiện rõ nét đặc điểm thời tiết Các hiệntượng và trạng thái khí quyển luôn luôn biến động Vì vậy thời tiết cũng biến đổi không ngừng

2) Khí hậu:

Khí hậu bao gồm các yếu tố nhiệt độ, độ ẩm, lượng mưa, áp suất khí quyển, gió, các hiệntượng xảy ra trong khí quyển và nhiều yếu tố khí tượng khác trong khoảng thời gian dài ở một vùng,miền xác định Điều này trái ngược với khái niệm thời tiết về mặt thời gian, do thời tiết chỉ đề cập đếncác diễn biến hiện tại hoặc tương lai gần Khí hậu của một khu vực ảnh hưởng bởi tọa độ địa lí, địahình, độ cao, độ ổn định của băng tuyết bao phủ cũng như các dòng nước lưu ở các đại dương lân cận.Khí hậu phân ra các kiểu khác nhau dựa trên các thông số chính xác về nhiệt độ và lượng mưa Sơ đồphân loại khí hậu được sử dụng phổ biến nhất hiện nay do ông Wladimir Koeppen phát triển Hệ thốngThornthwaite sử dụng từ năm 1948 kết hợp thêm sự thoát-bốc hơi nước với nhiệt độ và các thông tin

về lượng mưa được dùng trong việc nghiên cứu về các loài động vật và tiềm năng tác động của sự biếnđổi khí hậu Bergeron và Hệ thống Phân loại không gian khái quát (Spatial Sypnoptic Classification –SSC) tập trung vào nguồn gốc của các khối không khí xác định cho khí hậu từng khu vực nào đó

Cổ khí hậu học nghiên cứu và miêu tả khí hậu trong quá khứ bằng cách sử dụng thông tin từ cảhai yếu tố không thuộc sinh vật như trầm tích trong các hồ nước lạnh hoặc trong lõi băng đá, và các

yếu tố thuộc sinh vật như vòng sinh trưởng của cây hoặc san hô, và có thể được sử dụng để mở rộngcác thông tin về lượng mưa và nhiệt độ cho từng vùng riêng biệt vào thời điểm trước khi các công cụgiám sát thời tiết ra đời Mô hình khí hậu là các mô hình toán học mô tả khí hậu trong quá khứ, hiện tại

và tương lai

Như vậy, nếu như thời tiết có đặc điểm là luôn luôn biến động (hàng ngày, hàng giờ) thì khíhậu có tính ổn định hơn nhiều Những biến đổi lớn của khí hậu trên Trái đất thường diễn ra theo chu kìhàng năm, hàng trăm năm, hàng nghìn năm

3) Phân biệt khí hậu – thời tiết:

Sự khác nhau giữa Khí hậu và Thời tiết thường được tóm tắt qua thành ngữ "khí hậu là những

gì bạn mong đợi, thời tiết là những gì bạn nhận được" Trong lịch sử có một số yếu tố không đổi (hoặcchỉ thay đổi rất nhỏ theo thời gian) để xác định khí hậu như tọa độ địa lí, độ cao, tỉ lệ giữa đất và nước,

và các đại dương và vùng núi lân cận Cũng có các yếu tố quyết định khác sinh động hơn: Ví dụdòng hải lưu trong các đại dương đã làm cho phía Bắc Đại Tây Dương ấm lên 5°C (9°F) so với cácvùng vịnh các đại dương khác Các dòng hải lưu cũng phân phối lại nhiệt độ giữa đất liền và nước trênmột khu vực Mật độ các loài thực vật cũng cho thấy sự ảnh hưởng của sự hấp thu năng lượng mặttrời, sự duy trì nước lượng mưa trên cấp khu vực Sự thay đổi của lượng khí nhà kính quyết định đến sốlượng năng lượng mặt trời vào hành tinh, dẫn tới sự ấm lên hay lạnh đi trên toàn cầu Ngoài ra, cũng

có các yếu tố phức tạp khác để xác định khí hậu, nhưng có thỏa thuận chung là các phác thảo mở rộngđược hiểu, ít nhất là trong phạm vi các biến đổi khí hậu trong lịch sử

I.3) CÁC QUY LUẬT THỜI TIẾT

Thời tiết và khí hậu có ảnh hưởng lớn tới cuộc sống hằng ngày của con người, từ ăn, mặc, ở,cho đến các hoạt động sản xuất Việc nghiên cứu thời tiết và khí hậu để tìm ra các quy luật là một vấn

đề hết sức cần thiết Muốn vậy, ta cần nắm các yếu tố chính như: sự phân chia các đới khí hậu theo vĩ

độ, mùa, nhiệt độ, gió, lượng mưa, độ ẩm,…

* Đới khí hậu: Các đới khí hậu được phân chia theo vĩ độ trên bề mặt Trái Đất, bao gồm 5 đớikhí hậu:

- 1 đới nóng (hay nhiệt đới): từ 23o27’B đến 23o27’N, là khu vực quanh năm có góc chiếu củaánh sáng mặt trời lúc giữa trưa tương đối lớn và thời gian chiếu sáng trong năm chênh lệch nhau ít.Lượng nhiệt hấp thụ tương đối nhiều nên quanh năm nóng Mùa đông chỉ là lúc nhiệt độ giảm đi chút

ít so với các mùa khác Gió thường xuyên thổi trong khu vực này là gió Tín phong Lượng mưa trungbình trong năm đạt từ 1000mm đến 2000mm

- 2 đới ôn hòa (hay ôn đới): từ 23o27’B đến 66o33’B và từ 23o27’N đến 66o33’N, là hai khu vực

có góc chiếu của ánh sáng mặt trời và thời gian chiếu sáng trong năm chênh nhau nhiều Đây là hai

khu vực có lượng nhiệt trung bình, các mùa thể hiện rõ trong năm Gió thường xuyên thổi là gió Tây

ôn đới Lượng mưa trong năm dao động từ 500mm đến 1000mm

- 2 đới lạnh (hay hàn đới): từ 66o33’B đến Cực Bắc và từ 66o33’N đến Cực Nam, là hai khu vực

có góc chiếu của ánh sáng mặt trời rất nhỏ, thời gian chiếu sáng cũng dao động rất lớn về số ngày và

số giờ chiếu trong ngày Đây là khu vực giá lạnh, có băng tuyết hầu như quanh năm Gió thổi thườngxuyên là gió Đông cực Lượng mưa trung bình năm thường dưới 500mm

Ngoài năm đới trên, trong các đới người ta còn phân ra một số đới có phạm vi hẹp hơn, có tínhchất riêng biệt về khí hậu như: xích đới nằm gần đường Xích đạo hoặc cận nhiệt đới nằm ở gần các chítuyến, …

* Mùa: Mùa là một phần thời gian của năm, nhưng có những đặc điểm riêng về thời tiết và khíhậu Nguyên nhân gây ra các mùa là do trục Trái Đất nghiêng với mặt phẳng quỹ đạo của Trái Đất vàtrong suốt năm, trục của Trái Đất không đổi phương trong không gian, nên có thời kỳ bán cầu Bắc ngả

về phía Mặt Trời, có thời kỳ bán cầu Nam ngả về phía Mặt Trời Điều đó làm cho thời gian chiếu sáng

và sự thu nhận bức xạ Mặt Trời ở mỗi bán cầu đều thay đổi trong năm

Người ta chia một năm ra bốn mùa Ở bán cầu Bắc, thời gian bắt đầu và kết thúc các mùa củacác nước theo dương lịch và một số nước quen dùng âm – dương lịch ở châu Á không giống nhau Cácnước theo dương lịch ở bán cầu Bắc lấy bốn ngày: xuân phân (21/3), hạ chí (22/6), thu phân (23/9) vàđông chí (22/12) là bốn ngày khởi đầu của bốn mùa Ở bán cầu Nam, bốn mùa diễn ra ngược với báncầu Bắc Một số nước châu Á quen dùng âm – dương lịch, thời gian bắt đầu các mùa được tính sớmhơn khoảng 45 ngày

- Mùa xuân từ 4 hoặc 5/2 (lập xuân) đến 5 hoặc 6/5 (lập hạ)

- Mùa hạ từ 5 hoặc 6/5 (lập hạ) đến 7 hoặc 8/8 (lập thu)

- Mùa thu từ 7 hoặc 8/8 (lập thu) đến 7 hoặc 8/11 (lập đông)

- Mùa đông từ 7 hoặc 8/11 (lập đông) đến 4 hoặc 5/ 2 (lập xuân)

* Nhiệt độ: Nhiệt độ không khí thay đổi tùy theo vị trí gần hay xa biển, độ cao và vĩ độ địa lý

- Nhiệt độ không khí thay đổi tùy theo vị trí gần hay xa biển: Sự tăng, giảm nhiệt độ của mặtnước và mặt đất rất khác nhau Các loại đất đá mau nóng nhưng cũng mau nguội, còn nước thì nóngchậm hơn nhưng cũng lâu nguội hơn Do đặc tính hấp thụ nhiệt của đất và nước khác nhau, dẫn đến

sự khác biệt về nhiệt độ giữa đất và nước, làm cho nhiệt độ ở những miền nằm gần biển và nhữngmiền nằm sâu trong lục địa cũng khác nhau Chẳng hạn, về mùa hạ, những miền gần biển có khôngkhí mát hơn trong đất liền do nhiệt độ miền gần biển nóng chậm hơn nên mát hơn; còn về mùa đông,những miền gần biển có không khí ấm hơn trong đất liền do nhiệt độ miền gần biển lâu nguội nên ấmhơn

- Nhiệt độ không khí thay đổi theo độ cao: Khi Mặt Trời chiếu sáng, lớp không khí dày đặc ởsát mặt đất nở ra, bốc lên cao, giảm nhiệt độ Mặt khác, lớp không khí ở dưới thấp chứa nhiều bụi và

hơi nước nên hấp thụ được nhiều nhiệt hơn lớp không khí loãng ở trên cao Chính vì thế, càng lên caonhiệt độ không khí càng giảm.

- Nhiệt độ không khí thay đổi theo vĩ độ: Ở xích đạo, quanh năm có góc chiếu của tia sáng mặttrời với mặt đất lớn nên mặt đất nhận được nhiều nhiệt, không khí trên mặt đất cũng nóng Càng lêngần cực, góc chiếu của tia sáng mặt trời càng nhỏ, mặt đất nhận được ít nhiệt hơn, không khí trên mặtđất cũng nóng ít hơn Như vậy, không khí ở các vùng vĩ độ thấp nóng hơn không khí ở các vùng vĩ độcao

* Gió: Trên Địa Cầu có một số loại gió chính là: gió Tín Phong, gió Tây Ôn Đới, gió mùa, …

- Gió Tín Phong (hay gió Mậu dịch): gió thổi từ các áp cao ở hai chí tuyến về Xích đạo Gió nàythổi theo một hướng ổn định (ở Bán cầu bắc là hướng Đông bắc, ở Bán cầu nam là hướng Đông nam)quanh năm Gió có tính chất khô nên ít mưa

- Gió Tây Ôn Đới: gió thổi từ các khu áp cao chí tuyến về vùng áp thấp ôn đới; hướng chủ yếu

là hướng tây (ở Bán cầu bắc là hướng Tây nam, ở Bán cầu nam là hướng Tây bắc) Gió tây thổi quanhnăm thường đem theo mưa, suốt 4 mùa độ ẩm rất cao

- Gió mùa: gió thổi theo mùa, hướng gió ở hai mùa có chiều ngược nhau Gió mùa thường có ởđới nóng như Nam Á, Đông Nam Á, một số nơi thuộc vĩ độ trung bình, … Nguyên nhân hình thành giómùa khá phức tạp, chủ yếu là do sự nóng lên hoặc lạnh đi không đều giữa lục địa và đại dương theomùa Từ đó có sự thay đổi của các vùng khí áp cao và khí áp thấp ở lục đại và đại dương Chẳng hạn,

ở khu vực Nam Á và Đông Nam Á vào mùa hè, ở Bán cầu bắc khu vực chí tuyến nóng nhất, do đó hìnhthành trung tâm áp thấp Iran Nam Á Vì vậy, gió Mậu Dịch từ Bán cầu nam vượt qua Xích đạo bị lệchhướng thành gió Tây nam, gió này mang theo nhiều hơi ẩm và mưa Đến mùa đông, lục địa lạnh, các

áp cao thường xuyên ở Bắc Cực phát triển mạnh và di chuyển xuống phía Nam Gió thổi từ phía bắcxuống theo hướng bắc nam nhưng bị lệch hướng trở thành gió đông bắc, gió này lạnh và khô

* Độ ẩm, mưa: Không khí bao giờ cũng chứa một lượng hơi nước nhất định, do hiện tượng bốchơi của nước trong các biển, hồ, sông ngòi, … Do chứa một lượng hơi nước nhất định nên không khí

có độ ẩm Nhiệt độ có ảnh hưởng lớn đến khả năng chứa hơi nước của không khí Nhiệt độ không khícàng cao, lượng hơi nước chứa được càng nhiều Không khí được cung cấp thêm hơi nước hoặc bị lạnh

đi do bốc lên cao, hay do tiếp xúc với một khối khí thì hơi nước trong không khí sẽ đọng lại thành hạtnước, sinh ra các hiện tượng sương, mây, mưa, … Trên Trái Đất, lượng mưa phân bố không đều từXích đạo lên vùng cực

I.4) CÁC QUY LUẬT THỜI TIẾT Ở VIỆT NAM

* Lãnh thổ Việt Nam nằm trọn trong vùng nhiệt đới và nằm ở rìa phía đông nam của phần châu Á lục địa, giáp với biển Đông nên chịu ảnh hưởng trực tiếp của kiểu khí hậu gió mùa Do đó, khí hậu Việt

Việt Nam nằm hoàn toàn trong đới khí hậu nhiệt đới của Bắc bán cầu:

- Quanh năm nhận được lượng nhiệt dồi dào (số giờ nắng từ 1400 – 3000 giờ/năm, bìnhquân 1m2 lãnh thổ nhận được trên 1 triệu kilô calo), nhiệt độ trung bình trên 210C và tăng dần từ Bắcvào Nam

- Nằm trong khu vực gió mùa châu Á, quanh năm chịu ảnh hưởng của các khối khí chuyển

Miền núi cao có thể xuất hiện sương muối, sương giá, mưa tuyết

Ở Tây Nguyên và Nam Bộ, thời tiết nóng khô, ổn định suốt mùa

Ở duyên hải Trung Bộ có mưa rất lớn ở các tháng cuối năm

+ Mùa gió Tây Nam từ tháng 5 đến tháng 10 (mùa hạ): mùa thịnh hành của hướng giótây nam Ngoài ra, gió Tín Phong nửa cầu bắc vẫn hoạt động xen kẽ và thổi theo hướng đông nam

Nhiệt độ cao đều trên toàn quốc và đạt trên 250C ở các vùng thấp

Lượng mưa trong mùa cũng rất lớn, chiếm trên 80% lượng mưa cả năm, riêngvùng duyên hải Trung Bộ thì ít mưa

Trời nhiều mây, có mưa rào và mưa dông Những dạng thời tiết đặc biệt là giótây, mưa ngâu và bão

Thời tiết gió tây khô nóng diễn ra phổ biến ở vùng Tây Bắc và vùng duyên hảimiền Trung vào các tháng 6, 7, 8:

Trời không gợn mây, gió nóng, không khí ngột ngạt, ánh nắng chói chang Thời tiết khô nóng kéo dài từng đợt vài ba ngày, có khi 5 - 7 ngày

Nhiệt độ cao nhất tới 41 - 430C, nhiều khi ban đêm cũng xấp xỉ 300C Độ ẩm thấp nhất tới dưới 30% - 40%

Khoảng giữa tháng 8:mưa ngâu kéo dài vài ngày cho đồng bằng Bắc Bộ, bãogây mưa to, gió lớn khu vực đồng bằng và các tỉnh duyên hải

Độ ẩm: nhiều, trên 80%

Lượng mưa: nhiều, trung bình từ 1500mm – 2000mm/năm

* Thời tiết – khí hậu nước ta đa dạng và thất thường Tính chất này thể hiện ở sự phân hóa mạnh

mẽ theo không gian và thời gian Theo thời gian, hình thành nhiều mùa khí hậu như nói ở trên Theokhông gian, hình thành nhiều miền và vùng khí hậu

- Miền Bắc: có 4 mùa (xuân, hạ, thu, đông) nhưng phân hóa không rõ rệt, hai mùa xuân và thuchỉ là những thời kỳ chuyển tiếp ngắn

+ Mùa xuân: bắt đầu từ tháng 2 cho đến hết gần tháng 4, là mùa đẹp nhất trong năm.+ Mùa hè: từ tháng 5 đến tháng 8, nhiệt độ trong ngày khá nóng và mưa nhiều Thángnóng nhất thường là vào tháng 6

+ Mùa thu: tháng 9 và tháng 10, trời trong xanh, không khí mát mẻ

+ Mùa đông: thường vào tháng 11 đến tháng 2 năm sau, khí hậu lạnh, hanh khô, ít mưa vànửa cuối mùa đông có mưa phùn

- Miền Nam: có khí hậu gió mùa điển hình, hầu như nóng quanh năm, chỉ có hai mùa (mùa khô và

+ Mùa mưa: từ tháng 4-5 đến tháng 10-11

+ Mùa khô từ tháng 12 đến hết tháng 3 năm sau

Gió Tín phong chiếm ưu thế tạo nên mùa khô nắng nóng ở Nam Bộ và Tây Nguyên Riêng duyên hải Nam Trung Bộ (phía Đông của Trường Sơn) do tác động của bứcchắn địa hình gió Tín phong đã đem lại lượng mưa lớn vào thu đông

Vào mùa hạ: đầu mùa hạ (tháng 5-6) gió Tây Nam, gây mưa đáng kể cho Nam Bộ

và Tây Nguyên; từ tháng 7 và tháng 8 trở đi khối khí xích đạo mát ẩm hơn có nguồn gốc từ Tín phongNam bán cầu cùng với giải hội tụ nhiệt đới di chuyển từ Nam đến Bắc Tháng 8 đạt vị trí cao nhất ởmiền Bắc rồi lại từ Bắc xuống Nam (tháng 10) hoạt động chủ yếu ở Nam Bộ tạo ra thời tiết mưa điểnhình cho cả nước và Nam Bộ Ngoài ra mưa lớn còn do ảnh hưởng của áp thấp và bão tác động cùngvới giải hội tụ nhiệt đới, tuy mưa tập trung vào mùa hạ nhưng chế độ mưa ở các địa phương khácnhau là do hoạt động của dải hội tụ nhiệt đới và địa hình Những tháng mưa lớn ở Nam Trung Bộ(tháng 10-11) còn Nam Bộ và Tây Nguyên(tháng 9 - 12), mưa cực đại ở Nam Trung bộ tháng 10-11, ởNam Bộ và Tây Nguyên là tháng 9-10

- Miền Trung: được chia ra làm hai vùng khí hậu là Bắc Trung Bộ và vùng khí hậu Duyên Hải NamTrung Bộ Vùng Bắc Trung Bộ: là vùng Bắc đèo Hải Vân, về mùa đông do bị ảnh hưởng gió mùa ĐôngBắc cộng thêm bị dãy núi Trường Sơn tương đối cao ở phía Tây ( dãy Phong Nha – Kẻ Bàng) và phíaNam (tại đèo Hải Vân trên dãy Bạch Mã) chắn ở cuối hướng gió mùa Đông Bắc Nên vì vậy vùng nàythường lạnh nhiều vào Đông và thường kèm theo mưa nhiều, do gió mùa thổi theo đúng hướng ĐôngBắc mang theo hơi nước từ biển vào, hơi khác biệt với thời tiết khô hanh của miền Bắc cùng trong mùađông Về mùa Hè, lúc này do không còn hơi nước nên gió mùa Tây Nam gây ra thời tiết khô nóng (cókhi tới > 40°C, độ ẩm không khí thấp), gió này gọi là gió Lào

- Vùng Duyên hải Nam Trung Bộ là vùng đồng bằng ven biển Nam Trung Bộ phía Nam đèo HảiVân nóng quanh năm.

Tính thất thường, biến động mạnh thể hiện ở chỗ có năm rét sớm, năm rét muộn, năm mưa lớn,năm khô hạn, năm ít bão, năm nhiều bão Mưa lớn kéo dài nhiều ngày thường do bão và áp thấp nhiệtđới gây nên, tập trung ở các tỉnh duyên hải Bắc Bộ và Trung Bộ Lượng mưa vùng có bão đạt khoảng150mm – 300mm, thậm chí trên 400mm Những năm gần đây các nhiễu loạn khí tượng toàn cầu như

En Nino và La Nina đã tác động mạnh đến khí hậu nước ta làm tăng tính đa dạng và thất thường củathời tiết - khí hậu Việt Nam

CHƯƠNG II: MÔ HÌNH DỰ BÁO THỜI TIẾT

II.1) CÁC KHÁI NIỆM

1) Dự báo thời tiết:

Dự báo thời tiết là một ngành ứng dụng của khoa học và công nghệ để tiên đoán trạng thái và

vị trí của bầu khí quyển trong tương lai gần Loài người đã nỗ lực dự báo thời tiết một cách khôngchính thức từ nhiều thiên niên kỳ trước, và việc dự báo thời tiết một cách chính thức bắt đầu từ thế kỷmười chín Công tác dự báo thời tiết được thực hiện bằng cách thu thập số liệu về trạng thái hiện tạicủa bầu khí quyển và áp dụng những hiểu biết khoa học về các quá trình của khí quyển để tiên đoán

sự tiến triển của khí quyển

2) Mô hình dự báo thời tiết:

Mô hình dự báo thời tiết là những mô phỏng và dự báo thời tiết có thể xảy ra trong tương laigần của điều kiện khí quyển với thời hạn khoảng một vài ngày đến một tuần, được thực hiện bằngcách kết hợp các nguyên lý của vật lý học, hóa học và sinh học vào trong một mô hình toán học mô tảthời tiết và sự hỗ trợ của công nghệ thông tin, kỹ thuật máy tính

3) Phân loại mô hình dự báo thời tiết:

a Theo độ phủ của mô hình:

- Mô hình GFS (Global Forecasting System) – mô hình dự báo toàn cầu: dự báo với độphủ lớn, trên phạm vi toàn cầu để đưa ra các dự báo về áp suất mực biển, lượng mưa, nhiệt độ, xoáy,

độ tán, tốc độ thẳng đứng, độ cao địa thế vị, độ ẩm

- Mô hình GSM (Global Spectral Model) – mô hình phổ toàn cầu: : dự báo trên phạm vitoàn cầu để đưa ra các dự báo về áp suất mực biển, lượng mưa, nhiệt độ, xoáy, độ tán, tốc độ thẳngđứng, độ cao địa thế vị, độ ẩm

- Mô hình HRM (High Resolution Regional Model) – mô hình dự báo khu vực phân giảicao: dự báo với độ trong khu vực vừa để đưa ra các dự báo về áp suất mực biển, lượng mưa, nhiệt

độ, xoáy, độ tán, tốc độ thẳng đứng, độ cao địa thế vị, độ ẩm

- Mô hình RAMS (Regional Atmospheric Modeling System) – hệ thống mô hình hóa khíquyển khu vực: mô phỏng các hiện tượng khí quyển qui mô vừa dự báo thời tiết nghiệp vụ đến cácứng dụng để mô phỏng, quản lý chất lượng môi trường không khí; mô phỏng điều kiện vi khí hậu chocác toà nhà cao tầng (1 m phân giải lưới ngang) cho đến các mô phỏng số trực tiếp cho buồng khíđộng; dự báo quỹ đạo bão trên biển

b Theo các yếu tố thời tiết:

- Mô hình ETA – mô hình bất thủy tĩnh: dự báo về áp suất mực biển, lượng mưa, nhiệt độ,xoáy, độ tán, tốc độ thẳng đứng, độ cao địa thế vị, độ ẩm

- Mô hình WRF (the Weather Research and Forcast): cập nhật hoá với những dữ kiện và tintức khí tượng mới nhất từ vệ tinh, radars, báo cáo từ các đài khí tượng, phi trường và thương thuyềntrong vùng, dự báo WRF còn cho biết lượng nước mưa và tốc độ gió để dễ đề phòng nạn lũ lụt.

- Mô hình MM5 – mô hình khí tượng động lực quy mô vừa thế hệ thứ 5: các biến trường bắt buộc phải có dùng làm điều kiện ban đầu và điều kiện biên xung quanh để chạy mô hình gồm các thành phần gió (U, V), nhiệt độ (T), độ cao địa thế vị (H), độ ẩm tương đối (RH) trên các mực đẳng

áp, khí áp mực biển trung bình (PMSL) và nhiệt độ bề mặt biển (SST)

4) Quy trình dự báo thời tiết:

a) Đánh giá tình hình thời tiết hiện tại:

- Hướng về dự báo trong tương lai

- Nắm bắt những gì đang xảy ra

- Đưa ra các điều kiện ban đầu

b) Quan sát tình trạng hiện tại:

- Sử dụng các hệ thống trên mặt đất (các trạm đặt cố định, trạm rada trên mặt đất, phaonổi trên biển, vệ tinh, …)

- Hệ thống ngoài không gian (trạm quan sát kỹ thuật cao với những bệ và dụng cụ mới; giatăng số liệu quan sát)

- Sử dụng các hình ảnh quan sát từ xa thay cho các điểm dữ liệu

c) Đánh giá tình trạng không chắc chắn của thời tiết hiện tại:

- Tin tức đưa ra thì không liên tục về thời gian và không gian

- Các quan sát có thể thay đổi

- Những quan sát hiện tại thì không hoàn hảo: những dụng cụ đưa ra các loại lỗi khácnhau, những sự đo lường thông minh không thay thế hoàn toàn cho những mô hình lưới.d) Sử dụng thông tin quan sát:

- Phân tích thời tiết dựa trên những quan sát, bản đồ thời tiết, biểu đồ nhiệt động lực, …

- Đưa dữ liệu quan sát vào định dạng “tiêu chuẩn”

- Đưa đúng dữ liệu vào định dạng theo mô hình – đồng bộ dữ liệu: kết hợp những quan sátđược với dữ liệu dự báo theo mô hình (dữ liệu thô: không liên tục, hỗn tạp và không phù hợp với mô hình số; dữ liệu đồng bộ: liên tục, phân lọc, cung cấp tình trạng dự đoán ban đầu)

e) Dự báo tình trạng ban đầu và xác nhận dự báo:

- Căn cứ vào các định luật vật lý, dùng mô hình dự báo thời tiết số đưa ra các dự báo thời tiết

- Đo lường kỹ năng dự báo dựa trên mô hình, dự báo của con người, …

f) Đưa tình trạng thời tiết hiện tại cho dự đoán trong tương lai:

- Dùng mô hình dự đoán thời tiết số.

- Dùng các định luật vật lý của Niu-tơn cùng với biểu đồ nhiệt động lực

- Dùng mô hình số tính toán lưới trên 3 chiều, tổng hợp và khái quát những dự báo trongquá khứ

II.2) MỘT SỐ MÔ HÌNH DỰ BÁO THỜI TIẾT MẪU MỰC:

1) Mô hình GFS ( Global Forecasting System) :

GFS là mô hình phổ toàn cầu của Trung tâm dự báo môi trường Mỹ (NCEP-National Centers forEnvironmental Predictions) GFS bắt đầu được đưa vào sử dụng nghiệp vụ tại National MeteorologicalCentre (NMC), tiền thân của NCEP, từ năm 1988 Mô hình thường xuyên được cải tiến và nâng cấp,cho đến nay mô hình có hai cấu hình: 1) Độ phân giải ngang là 35 km, số mực theo chiều thẳng đứng

là 64 (T382L64: cho dự báo 7,5 ngày -180 giờ) và 2) Độ phân giải ngang là 70 km, số mực theo chiềuthẳng đứng là 64 (T190L64: cho dự báo 16 ngày – 360 giờ)

Trường phân tích và dự báo của GFS được sử dụng miễn phí Tuy nhiên, các trường này có độphân giải ngang thô hơn (~55km) với số mực thẳng đứng 42

Các sản phẩm của mô hình :

(100S-400N, 800-1450E) cho các trường trên cao

Không khí tại độ cao 2 mét, gió tại độ cao 10mét

Tại các mực trên cao: độ xoáy, độ tán, tốc độ thẳng đứng, độ cao địa thế vị, độ ẩm

2) Mô hình GSM (Global Spectral Model):

GSM là mô hình phổ toàn cầu của Cơ quan khí tượng Nhật Bản (JMA) GSM bắt đầu được đưavào sử dụng nghiệp vụ tại JMA từ năm 1988 Mô hình đầu tiên có độ phân giải theo phương ngang làT63 và 16 mực theo chiều thẳng đứng Mực đẳng áp trên cùng là 10hPa, các phương trình nguyênthủy được viết trong hệ tọa độ sigma

Vào tháng 11 năm 1989, mô hình được nâng cấp, độ phân giải theo phương ngang lên tới T106

và số mực theo chiều thẳng đứng là 21 Hệ tọa độ lai được đưa vào, mô hình sinh quyển cơ bản (SiB)được bổ xung và các quá trình vật lý như bức xạ hay sóng trọng trường được tinh lọc hơn Vào tháng

3 năm 1996, độ phân giải theo phương ngang tăng lên gấp đôi (T213), số mực theo chiều thẳng đứnglên tới 30 mực Sơ đồ đối lưu Arakawa_Schubert thay cho sơ đồ Kuo Mô hình SiB cùng các quá trìnhbức xạ được cải tiến hơn Đầu tháng 3 năm 2001, số mực theo chiều thẳng đứng tăng lên 40 với mựcđẳng áp trên cùng là 0.4hPa, độ phân giải ngang là 60 km (TL319) Tháng 2 năm 2005, mô hình nàybắt đầu sử dụng phương pháp biến phân bốn chiều (4D-VAR) trong việc đồng hoá số liệu thay chophương pháp 3D-VAR Tháng 11 năm 2007, mô hình có độ phân giải ngang là 20 km (TL959), số mựctheo chiều thẳng đứng là 60 với mực đẳng áp trên cùng là 0.1hPa.

Các sản phẩm của mô hình :

(100S-400N, 800-1450E) cho các trường trên cao

không khí tại độ cao 2 mét, gió tại độ cao 10 métTại các mực trên cao: độ xoáy, độ tán, tốc độ thẳng đứng, độ cao địa thế vị, độ ẩm

3) Mô hình HRM (High-resolution Regional Model):

Mô hình dự báo thời tiết khu vực phân giải cao HRM (High resolution Regional Model) là môhình thuỷ tĩnh, sử dụng hệ phương trình nguyên thuỷ, bao gồm đầy đủ các quá trình vật lý như: bức

xạ, mô hình đất, các quá trình rối trong lớp biên, tạo mưa qui mô lưới, đối lưu nông và đối lưu sâu Môhình HRM được phát triển tại Tổng cục Thời tiết Cộng hòa liên bang Đức (DWD) và đang được chạynghiệp vụ tại nhiều cơ quan khí tượng quốc gia như tại Philipin, Brazil, Tây Ban Nha, Đức, … Mô hìnhHRM được chuyển giao và chạy nghiệm vụ tại Trung tâm Dự báo Khí tượng thủy văn Trung ương(TTDBTƯ) từ năm 2002 thông qua dự án hợp tác nghiên cứu giữa 3 đơn vị là DWD, Khoa Khí tượngthủy văn và Hải dương học thuộc Trường Đại học khoa học tư nhiên-Đại học Quốc gia Hà Nội vàTTDBTƯ Số liệu ban đầu và điều kiện biên phụ thuộc vào thời gian cho mô hình HRM được lấy từ cáctrường phân tích và dự báo từ mô hình toàn cầu (Global Model for Europe-GME) của DWD Hiện tại,

mô hình HRM đang được chạy nghiệp vụ tại TTDBTƯ với 2 phiên bản HRM-28km (độ phân giải ngang

là 28km, 31 mực thẳng đứng và bước thời gian là 120 giây) và HRM-14km (độ phân giải ngang là14km, 40 mực thẳng đứng và bước thời gian là 90 giây) cho 2 phiên dự báo hàng ngày vào 00UTC (7giờ Việt Nam) và 12UTC (19 giờ Việt Nam) HRM là mô hình dự báo thời tiết đầu tiên được triển khaitại Việt Nam và đã được cải tiến nhiều lần trong những năm gần đây

Các thông số và sản phẩm của mô hình :

Mức độ chạy song song: 32 CPU

Số mực chuẩn đưa ra sản phẩm: 5°S-35°N, 80°-130°E (Miền lớn)7.125°N-27.125°N, 97.125°-117.125°E (Miền nhỏ)

Các trường phân tích và dự báo:

Tại bề mặt: áp suất mực biển, lượng mưa, nhiệt độ khôngkhí tại độ cao 2 mét, gió tại độ cao 10 mét

Tại các mực trên cao: độ xoáy, độ tán, tốc độ thẳng đứng,

độ cao địa thế vị, độ ẩm

4) Mô hình ETA:

Mô hình dự báo thời tiết bất thủy tĩnh ETA được phát triển trong khuôn khổ hợp tác nghiên cứugiữa hai cơ quan khí tượng Nam Tư và Mỹ từ trước năm 1987 Điểm đặc biệt của mô hình này là sựbiến đổi từ hệ toạ độ theo phương thẳng đứng “sigma s” sang một hệ toạ độ mới là “eta h”, đã làmcho yếu tố địa hình một trong các yếu tố gây ảnh hưởng quan trọng lên chuyển động của các khối khítrong khí quyển được đúng đắn hơn Mô hình ETA đang được sử dụng vào nghiệp vụ ở Mỹ, Nam Tư,

Hy Lạp, Rumani, Nam Phi, Ấn Độ, Italy, Brazil, Bên cạnh ứng dụng trong dự báo thời tiết hạn ngắn,

mô hình còn được sử dụng trong các bài toán về môi trường, hàng không và nông nghiệp Mô hìnhETA sử dụng hệ phương trình nguyên thủy bất thủy tĩnh viết trên hệ tọa độ cầu với đầy đủ các tham

số hóa vật lý như đối lưu, lớp biên, vi vật lý mây, bức xạ và mô hình đất Theo không gian, mô hìnhETA sử dụng lưới sai phân xen kẽ Arakawa-E trong đó các biến vô hướng được xen kẽ và lệch đi nửabước lưới so với các biến có hướng Mô hình ETA phiên bản 2001 đã được nghiên cứu từ năm 2002 vàđược đưa vào chạy thử nghiệm nghiệp vụ tại TTDBTƯ từ tháng 5-2003 Hiện tại, mô hình ETA đangđược chạy nghiệp vụ tại TTDBTƯ với độ phân giải xấp xỉ 20km với 38 mực thẳng đứng Các sản phẩmcủa ETA được cung cấp 2 lần một ngày cho đến hạn dự báo 72 giờ với điều kiện ban đầu và điều kiệnbiên được lấy từ mô hình toàn cầu GFS (Global Forecasting System) của Mỹ

Các thông số và sản phẩm của mô hình :

Số liệu đầu vào và cập nhật biên: mô hình toàn cầu GFS từ 00 đến 72h cách nhau 03h(50N-260N, 980-1250E) cho các trường bề mặt

(100S-400N, 800-1450E) cho các trường trên cao