Thử nghiệm dự báo mưa lớn khu vực Nam Trung Bộ bằng mô hình MM5

Tạp chí Khí tượng Thủy văn, Hà Nội, 4(580), tr 9−18 Thử nghiệm dự báo mưa lớn khu vực Nam Trung Bộ mơ hình MM5 Bùi Minh Sơn1, Phan Văn Tân 2, Trung tâm Khí tượng Thủy văn Quốc gia, Bộ Tài nguyên Môi trường Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN Nhận ngày tháng năm Tóm tắt Trong này, mơ hình qui mơ vừa MM5 ứng dụng để khảo sát khả dự báo kiện mưa lớn thời kỳ 2005-2007 khu vực Nam Trung Bộ Cấu hình mơ hình gồm hai miền tính lồng nhau, tương tác hai chiều: Miền (D01) gồm 82 x102 điểm lưới, bao phủ miền từ 50N-250N từ 950E-1250E; miền (D02) gồm 85 x 85 điểm lưới, trải từ 80N150N từ 1050E-1120E, bao gồm khu vực Nam Trung Bộ Độ phân giải ngang miền D01 D02 tương ứng 27km 9km theo hai chiều Nam-Bắc Tây-Đơng Hai thí nghiệm thực hiện: 1) Chạy mơ hình dự báo cho đợt mưa lớn điển hình xảy khu vực Nam Trung Bộ thời kỳ 2005-2007 với sơ đồ tham số hóa đối lưu khác sơ đồ Kuo (Ku), sơ đồ Betts-Miller (BM) sơ đồ Grell (Gr); 2) Chạy mơ hình dự báo cho tất 23 đợt mưa lớn thời kỳ nói trên, đợt mưa lớn chia làm nhóm vào dạng hình synơp gây mưa Việc đánh giá kết dự báo thực sử dụng số liệu quan trắc từ 20 trạm khí tượng khu vực nghiên cứu Kết nhận cho thấy, sử dụng MM5 để dự báo mưa lớn khu vực Nam Trung Bộ, số sơ đồ tham số hóa đối lưu, sơ đồ BM cho lượng mưa phân bố không gian mưa tốt Diện mưa mơ hình thường nhỏ diện mưa quan trắc điều kiện mưa ảnh hưởng KKL, lớn hình chịu ảnh hưởng bão áp thấp nhiệt đới Mưa dự báo có xu hướng vượt quan trắc hình bão, áp thấp nhiệt đới, thấp quan trắc điều kiện có kết hợp KKL bão, áp thấp nhiệt đới dải hội tụ nhiệt đới Nói chung, MM5 dự báo kiện mưa lớn khu vực Nam Trung Bộ, cho kết dự báo tốt điều kiện mưa gây hoạt động xoáy thuận nhiệt đới có tương tác chúng với KKL Từ khóa: Dự báo, Mưa lớn, MM5.1 Mở đầu ∗ Mở đầu Dự báo mưa nói chung lượng mưa nói riêng, với thời hạn dài tốt, vấn đề đặt lên hàng đầu công tác dự báo thời tiết Trong nghiệp vụ dự báo hàng ngày, dự báo mưa toán nan giải Dự báo xuất mưa khó, dự báo định lượng mưa, mưa lớn, lại khó Phương pháp dự báo synop truyền thống cho _ ∗ Phan Văn Tân ĐT: 04-35583811 E-mail: tanpv@vnu.edu.vn Tạp chí Khí tượng Thủy văn, Hà Nội, 4(580), tr 9−18 nhận định xác diện mưa qui mô không gian đủ lớn, để dự báo lượng mưa tích lũy cho khu vực nhỏ phương pháp khó đáp ứng Một cách tiếp cận để giải tốn sử dụng mơ hình số Trong năm qua, nhiều mơ hình số dự báo thời tiết toàn cầu khu vực xây dựng phát triển nhằm nâng cao độ xác tin dự báo mưa định lượng Chính mưa tượng thời tiết có liên quan đến nhiều hoạt động hàng ngày người nên vấn đề dự báo mưa định lượng (Quantitative Precipitation Forecast QPF) ủy ban cố vấn khoa học Chương trình nghiên cứu thời tiết Mỹ (USWRP) lựa chọn tốn có mức ưu tiên cao nghiên cứu dự báo thời tiết Ở nước ta, việc nghiên cứu ứng dụng mơ hình khu vực vào dự báo thời tiết thực cuối năm 2000, sau mơ hình HRM tiếp nhận từ Cơ quan Khí tượng Đức (DWD), chạy theo chế độ nghiệp vụ Trường Đại học Khoa học Tự nhiên (ĐHKHTN), Đại học Quốc gia Hà Nội Đến năm 2002 HRM đưa vào chạy thử nghiệm ứng dụng nghiệp vụ Hiện HRM mơ hình ứng dụng dự báo nghiệp vụ Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Trung ương (TTDBTW) Kể từ sau năm 2000, loạt mơ hình khác nghiên cứu triển khai ứng dụng nhiều sở khác nhau, ETA (ĐHKHTN, TTDBTW), RAMS (ĐHKHTN), MM5 (Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn (KTTV) Mơi trường, ĐHKHTN, Đài KTTV Nam Bộ, Trung tâm KTTV Biển), WRF (ĐHKHTN),… Mặc dù vậy, chưa có cơng trình mức độ xác dự báo mơ hình này, dự báo mưa định lượng Nam Trung Bộ khu vực thường chịu ảnh hưởng đợt mưa lớn Địa hình khu vực Nam Trung Bộ phức tạp, phía Tây dãy Trường Sơn có độ cao từ 1000 đến 1500m, phía đơng nằm kề sát biển Đông, với dải đồng duyên hải nhỏ, hẹp, xen dãy núi chắn ngang biển tạo nên phân hóa sâu sắc chế độ thời tiết, khí hậu Sự xuất mưa, mưa lớn, thường gây hậu nghiêm trọng lũ lụt, trượt lở đất,… ảnh hưởng xấu đến đời sống hoạt động kinh tế - xã hội Do đó, việc dự báo mưa định lượng toán quan trọng cần quan tâm giải nhằm góp phần giảm nhẹ phòng tránh thiên tai phục vụ nghiệp phát triển kinh tế - xã hội, bảo đảm an ninh - quốc phòng Trong số tất mơ hình số nghiên cứu ứng dụng Việt Nam, mơ hình MM5 (Mesoscale Model Version 5.*), mơ hình số qui mơ vừa, cung cấp miễn phí ứng dụng nhiều nước giới MM5 xây dựng phát triển với phối hợp Trung tâm Quốc gia nghiên cứu khí (NCAR) Trường Đại học tổng hợp Pennsylvania (PSU), Mỹ Phiên mơ hình Athes phát triển từ năm 1970 Qua trình thử nghiệm, mơ hình điều chỉnh cải tiến nhiều lần nhằm mô tốt trình vật lý qui mơ khu vực Phiên cuối MM5 MM5 V3.7 So với phiên trước, MM5 V3.7 thay đổi cách đáng kể, chủ yếu sơ đồ tham số hóa vật lý, kỹ thuật lồng nhiều lưới, cập nhật số liệu địa phương, đồng hóa số liệu,… MM5 ứng dụng để dự báo nghiệp vụ Mỹ, Hồng Kông, Hàn Quốc, Đài Loan, Thái Lan số nước Châu Phi Ngồi MM5 sử dụng cho mục đích nghiên cứu khác, chẳng hạn, xem [1,2,3,4,5,6] Trong trình bày số kết ứng dụng mơ hình MM5 vào dự báo đợt mưa lớn giai doạn 2005-2007 cho khu vực Nam Trung Bộ, qua đánh giá khả dự báo mơ hình cho khu vực Cấu hình mơ hình, thử nghiệm phương pháp đánh giá trình bày Tạp chí Khí tượng Thủy văn, Hà Nội, 4(580), tr 9−18 mục Kết thử nghiệm nhận xét trình bày mục Mục số kết luận bước đầu Mơ hình thiết kế thí nghiệm MM5 [7] hỗ trợ nhiều tùy chọn tham số hóa vật lý Tuy nhiên ngun tắc khơng có tùy chọn áp dụng tốt cho tất miền địa lý điều kiện thời tiết Do để nâng cao độ xác dự báo mơ hình MM5 cần phải lựa chọn tùy chọn hợp lý Cách để sơ đồ phải thử nghiệm nhiều lần tiến hành đánh giá cách đầy đủ Trong phạm vi này, số tùy chọn sơ đồ vi vật lý mây Simple-Ice (Dudhia, 1989), sơ đồ tham số lớp biên hành tinh MRF (Hong Pan, 1996), sơ đồ bề mặt đất Noah, sơ đồ tham số hóa đối lưu trọng xem xét Để ứng dụng cho khu vực Nam Trung Bộ, sơ đồ tham số hóa đối lưu (TSHĐL) lựa chọn để thử nghiệm độ nhạy [8] 1) sơ đồ KuO (Ku), 2) Betts-Miller (BM) 3) Grell (Gr) Miền tính mơ hình bao gồm hai miền lồng (hình 1) Miền (D01) gồm 82 x102 điểm nút lưới, nằm khoảng 50N-250N 950E-1250E, độ phân giải ngang 27km Miền (D02) gồm 85 x 85 điểm nút lưới, nằm 80N-150N 1050E-1120E, bao phủ toàn khu vực Nam Trung Bộ, độ phân giải ngang 9km Tương tác miền D01 D02 tương tác hai chiều (Two way nesting) Số mực theo chiều thẳng đứng mơ hình 23 mực Số liệu tồn cầu dùng làm điều kiện ban đầu điều kiện biên số liệu GFS (hay AVN), độ phân giải ngang 1ox1o, với 26 mực theo chiều thẳng đứng Hạn dự báo 48h Hai thí nghiệm thực gồm: 1) Dự báo số đợt mưa lớn điển hình năm 2005-2007 với sơ đồ TSHĐL Ku, BM Gr (TN1); 2) Dự báo tất đợt mưa lớn (23 đợt) xảy khu vực Nam Trung Bộ năm 2005-2007 (TN2) Mục tiêu TN1 nhằm đánh giá độ nhạy sơ đồ TSHĐL dự báo mưa lớn khu vực Nam Trung Bộ, TN2 nhằm đánh giá khả dự báo mưa lớn mơ hình Kết dự báo mơ hình đánh giá cách so sánh với số liệu quan trắc từ 20 trạm khí tượng thuộc khu vực Nam Trung Bộ Việc đánh giá thực theo hai phương thức: 1) Nội suy số liệu trạm lưới mơ hình so sánh trực quan trường dự báo quan trắc; 2) Nội suy số liệu mơ hình vị trí trạm đánh giá định lượng qua số thống kê Việc tính số thống kê dựa sở phân chia lượng mưa thành cấp R0=(0.1, 5, 10, 20, 30, 40, 50, 100mm) Các số sử dụng để đánh giá bao gồm: 1) FBI = H +F H H + CN H ; 2) POD = ; 3) PC = ; 4) TS = CSI = H +M H +M H + CN + M + F H +M +F Trong H, M, F, CN tương ứng số trường hợp dự báo đúng, dự báo sai (sót), dự báo khống dự báo khơng xảy kiện (bảng 1) Tạp chí Khí tượng Thủy văn, Hà Nội, 4(580), tr 9−18 Bảng Tần số xuất kiện dự báo quan trắc (bảng ngẫu nhiên) DB có (RFcs≥R0) QT có (RObs≥R0) QT khơng có (RObs≤R0) H F DB khơng có (RFcs≤R0) M Ghi chú: RObs, RFcs tương ứng lượng mưa quan trắc lượng mưa dự báo CN Kết thử nghiệm nhận xét 3.1.Độ nhạy mơ hình sơ đồ TSHĐL dự báo mưa lớn Thí nghiệm độ nhạy mơ hình sơ đồ TSHĐL thực chạy mơ hình với ba đợt mưa lớn khu vực Nam Trung Bộ (TN1) Đợt 1, từ ngày 20/10 đến 26/10/2005, mưa ảnh hưởng rìa phía bắc dải hội tụ nhiệt đới có trục qua khoảng 6-10 độ vĩ bắc, kết hợp với rìa phía nam áp cao lạnh lục địa tăng cường mạnh Mưa vừa, mưa to to xảy tỉnh Bình Định đến Khánh Hòa Đợt 2, mưa từ ngày 20/20 đến 27/10/2006, ảnh hưởng rìa phía bắc rãnh thấp có trục nằm khoảng 9-12 độ vĩ bắc nối với tâm thấp nằm khoảng 110N, 1130E, kết hợp với đới gió Đơng đến Đơng bắc mạnh Thời tiết tỉnh từ Bình Định đến Khánh Hồ có mưa to đến to; tỉnh Ninh Thuận có mưa vừa, mưa to; tỉnh Bình Thuận có mưa rải rác Mưa lớn tỉnh Bình Định tập trung vào đêm ngày 24 ngày 25/10; tỉnh Phú Yên, Khánh Hoà mưa xảy từ ngày 25 đến ngày 27/10; tỉnh Ninh Thuận mưa xảy vào đêm ngày 24/10 Tổng lượng mưa đợt tỉnh Bình Định, Khánh Hòa phổ biến từ 100-200mm, riêng số nơi có lượng mưa lớn, Khánh Vĩnh (273,7mm), Nha Trang (259,3mm) Lượng mưa tỉnh Phú Yên đạt từ 200-290mm Đợt 3, từ ngày 01/11 đến ngày 05/11/2007, mưa ảnh hưởng hồn lưu phía tây bắc áp thấp nhiệt đới kết hợp với đới gió Đơng bắc có cường độ mạnh Tổng lượng mưa đo từ Bình Định đến bắc Khánh Hòa phổ biến từ 280-520mm, riêng Tuy Hòa (Phú Yên) đạt 648,1mm Lượng mưa ngày nơi thuộc tỉnh Bình Định đến bắc Khánh Hòa phổ biến từ 120-200mm, Hồi Nhơn (Bình Định) mưa đạt 304mm (ngày 04/11), Tuy Hòa (Phú Yên) đạt 344mm (ngày 03/11/2007) Lượng mưa mơ hình dùng để phân tích, đánh giá sản phNm dự báo miền D02 Trên hình 2,3,4(a)-(f) minh họa kết quan trắc dự báo mưa tích lũy 12h, 24h 48h tính từ 00UTC ngày 03/11/2007 MM5 chạy với sơ đồ đối lưu Ku, BM Gr; hình (a)-(c) trường dự báo kết xuất trực tiếp từ mơ hình, hình (d)-(f) biểu diễn lượng mưa dự báo nội suy vị trí trạm sau phân tích lại lưới mơ hình, hình (g) lượng mưa quan trắc phân tích Phương pháp phân tích số liệu trạm (quan trắc dự báo) lưới mơ hình sử dụng phương pháp Cressman Từ hình (a)-(c) nhận thấy ba trường hợp mơ hình cho vùng mưa dự báo bao phủ miền rộng lớn khơi đất liền khu vực N am Trung Bộ, sơ đồ Ku cho diện mưa dự báo rộng nhất, phủ kín miền tính, bao gồm Tây N guyên, N am Bộ vùng lãnh thổ Campuchia Các sơ đồ BM Gr cho diện mưa dự báo hẹp hơn, với sơ đồ Gr N hìn chung phân bố khơng gian mưa mơ hình sử dụng sơ đồ BM Gr tương đồng Cả hai sơ đồ tạo dải mưa lớn khơi dọc bờ biển N am Trung Bộ, sơ đồ Ku dải mưa lớn có vị trí dịch chuyển lên phía bắc So với số liệu quan trắc ba sơ đồ dự báo diện mưa thực tế (hình (d)-(g)), hai sơ đồ Ku Gr tạo vị trí tâm mưa lớn phù Tạp chí Khí tượng Thủy văn, Hà Nội, 4(580), tr 9−18 hợp với quan trắc Mặc dù vậy, lượng mưa dự báo mơ hình nói chung thấp quan trắc nhiều Tình hình diễn tương tự diện mưa dự báo tích lũy 24h 48h Tuy nhiên lượng mưa, sơ đồ BM Gr có xu hướng nắm bắt tốt vị trí cường độ tâm mưa lớn (các hình 3, 4) so với quan trắc vị trí tâm mưa dự báo lùi xuống phía nam Việc xem xét trực tiếp trường dự báo quan trắc tiến hành cho tất lần dự báo ba đợt mưa thử nghiệm Qua nhận thấy, mơ hình MM5 có khả dự báo kiện mưa lớn khu vực N am Trung Bộ lượng mưa dự báo mơ hình thấp nhiều so với lượng mưa quan trắc Một nguyên nhân dẫn đến điều sai lệch vị trí tâm mưa lớn mơ hình Các sơ đồ tham số hóa đối lưu khác cho kết dự báo khác nhiều lượng mưa dự báo Dường sơ đồ Ku làm tăng dự báo khống mơ hình, sơ đồ BM có xu hướng dự báo sót Việc phân tích kết tính số đánh giá thống kê (khơng trình bày đây) cho ba đợt mưa lớn nói cho thấy rằng, với lượng mưa tích lũy 12h sơ đồ Ku Gr cho dự báo khống ngưỡng lượng mưa 20mm, sơ đồ BM dự báo sót Cả ba sơ đồ cho xác suất phát mưa 40% ngưỡng 30mm, sơ đồ Ku cho xác suất lớn đáng kể Các giá trị xác suất giảm dần ngưỡng lượng mưa tăng lên 50mm sau giảm đột ngột ngưỡng lượng mưa vượt 100mm N hìn chung, sơ đồ Ku thể ưu so với hai sơ đồ lại ngưỡng lượng mưa nhỏ 30mm, với ngưỡng lượng mưa lớn (các kiện mưa lớn) sơ đồ BM Gr cho kết dự báo xác diện lượng Với lượng mưa tích lũy 24h, số FBI ứng với ba sơ đồ đối lưu thể khác đáng kể, sơ đồ Ku cho dự báo khống rõ ngưỡng 30mm Tuy nhiên ba sơ đồ cho giá trị số TS POD 0.5 số FAR mức 0.35 Đối với số TS khác biệt sơ đồ không rõ rệt Với lượng mưa tích lũy 48h, kết dự báo mơ hình tương đương sử dụng sơ đồ đối lưu khác Việc so sánh số đánh giá thống kê trường hợp mưa tích lũy 12h, 24h, 36h 48h cho thấy kỹ dự báo mơ hình sử dụng sơ đồ đối lưu Ku BM so với sơ đồ Gr, sơ đồ BM cho kỹ dự báo ổn định lượng mưa tích lũy tăng dần theo hạn dự báo 3.2.Khả dự báo mưa lớn Mưa lớn xuất Việt N am nói chung, N am Trung Bộ nói riêng, thường nhiều nguyên nhân khác gây ra, áp thấp nhiệt đới (ATN Đ), bão, dải hội tụ nhiệt đới (ITCZ), xâm nhập khơng khí lạnh (KKL), gió mùa tây nam, rãnh áp thấp, hay kết hợp phức tạp hình thời tiết nêu Mỗi hình thời tiết có chế vật lý động lực học khác Vì vậy, nghiên cứu ứng dụng mơ hình số vào dự báo thời tiết cần thiết phải trường hợp mô hình cho dự báo tốt, trường hợp mơ hình cho dự báo sai, để qua rút kết luận giúp dự báo viên định hướng khai thác sản phNm mơ hình, đồng thời giúp nhà làm mơ hình nghiên cứu cải tiến mơ hình Tạp chí Khí tượng Thủy văn, Hà Nội, 4(580), tr 9−18 Hình Mưa tích lũy 12h khu vực N am Trung Bộ tính từ 00UTC ngày 03/11/2007 Các hình (a), (b), (c) trường mưa dự báo MM5 tương ứng với sơ đồ KuO, Betts-Miller Grell; hình (d), (e), (f) mưa dự báo thí nghiệm sau nội suy vị trí trạm phân tích lại lưới mơ hình; hình (g) lượng mưa quan trắc phân tích lưới mơ hình Theo số liệu thống kê, mùa mưa 2005-2007 có 23 đợt mưa lớn diện rộng khu vực N am Trung Bộ Các hình gây mưa lớn chủ yếu ảnh hưởng ICTZ, khơng khí lạnh kết hợp KKL với ICTZ, bão, ATN Đ, số hệ thống khác tần suất xuất Do đó, để đánh giá khả dự báo mơ hình MM5 hình gây mưa lớn nhóm lại thành loại điển hình 1) Bão ATN Đ (HT1): đợt; 2) KKL (HT2): đợt; 3) KKL kết hợp với bão, ATN Đ (HT3): đợt Miền tính, độ phân giải ngang tùy chọn sơ đồ tham số hóa tương tự trường hợp thử nghiệm Riêng tùy chọn sơ đồ TSHĐL, sau phân tích, nhận định, thấy kết dự báo MM5 với sơ đồ BM dường ổn định so với hai sơ đồ Ku Gr Do thử nghiệm đây, sơ đồ BM sử dụng Tất 23 đợt mưa lớn khu vực N am Trung Bộ chạy dự báo với hạn 48h vào thời điểm 00UTC Việc phân tích, so sánh đồ phân bố lượng mưa dự báo quan trắc thực cho hạn dự báo 12h, 24h 48h Kết cho thấy: 1) Đối với loại HT1 (ảnh hưởng bão Tạp chí Khí tượng Thủy văn, Hà Nội, 4(580), tr 9−18 ATN Đ) mơ hình MM5 cho kết dự báo mưa khu vực N am Trung Bộ tốt diện ln có xu hướng thấp lượng so với quan trắc; 2) Trong trường hợp HT2 (ảnh hưởng KKL), mô hình thường cho dự báo khống phần phía nam (từ Bình Thuận trở vào) khu vực N am Trung Bộ; 3) Trường hợp có KKL kết hợp với bão, ATN Đ (HT3), mơ hình cho kết dự báo tốt diện lượng mưa phần phía bắc khu vực N am Trung Bộ, đặc biệt tâm mưa lớn, phần phía nam (từ khoảng 110N trở vào) mơ hình cho dự báo khống phạm vi lớn kể diện lượng mưa Hình Tương tự hình mưa tích lũy 24h Để làm rõ khả dự báo mưa lớn MM5 cho khu vực N am Trung Bộ, số đánh giá thống kê tính tốn biểu diễn hình … Qua nhận thấy, hạn dự báo 2448h giá trị FBI (hình 5) đạt giá trị cao (dao động xung quanh giá trị 1.0) ba loại hình Với HT1, FBI thường vượt 1.0, tức diện mưa dự báo mơ hình lớn diện mưa quan trắc, hạn dự báo dài Trong hình khác (HT2, HT3) diện mưa dự báo tương đương với diện mưa quan trắc Chỉ số POD biểu thị xác suất phát kiện mưa lớn (hình 6) Rõ ràng, số POD giảm nhanh từ ngưỡng mưa nhỏ đến ngưỡng mưa lớn hạn dự báo 12h, giá trị POD đạt khoảng 40% với ngưỡng mưa 20mm, ngưỡng mưa lớn khả phát mưa mơ hình thấp, 20% loại hình thời tiết Khi hạn dự báo tăng lên 24h số POD Tạp chí Khí tượng Thủy văn, Hà Nội, 4(580), tr 9−18 tăng lên, đạt 40% ngưỡng mưa 50mm N ói chung khơng có khác đáng kể giá trị POD ba loại hình Tuy nhiên, tất hạn dự báo, giá trị POD thường lớn HT3 Hình Tương tự hình mưa tích lũy 48h Độ xác chung mơ hình dự báo kiện mưa lớn phản ánh qua số PC (hình 7) Trong tất hạn dự báo, ngưỡng lượng mưa tăng lên giá trị PC tăng lên Với ngưỡng 30mm, trị số PC vượt 80%, chí xấp xỉ 100% N ghĩa với ngưỡng lượng mưa lớn số lần dự báo có khơng có mưa lớn cao Đa số trường hợp giá trị PC đạt 60%, ổn định Sự chênh lệch giá trị PC hình khác rõ rệt Chỉ số TS số đánh giá kỹ mơ hình Giá trị TS biến thiên từ đến TS nghĩa mơ hình khơng có kỹ TS lớn kỹ dự báo mơ hình cao TS tức mơ hình đạt mức lý tưởng Từ hình ta thấy TS giảm nhanh ngưỡng mưa tăng lên Với hạn dự báo 12h, giá trị TS giảm từ 60% ngưỡng mưa 0.1mm xuống 20% ngưỡng mưa 30mm với HT2 40mm với HT1 HT3 hạn dự báo 36h- 48h, số TS đạt giá trị lớn vào khoảng 80% ngưỡng mưa nhỏ, sau giảm nhanh ngưỡng mưa lớn Tạp chí Khí tượng Thủy văn, Hà Nội, 4(580), tr 9−18 So với HT1 HT2, TS HT3 lớn cách đáng kể Điều chứng tỏ MM5 có kỹ dự báo mưa lớn điều kiện HT3 tốt so với điều kiện HT1 HT2 Tóm lại, sử dụng MM5 vào dự báo mưa lớn khu vực N am Trung Bộ, so với diện mưa quan trắc, diện mưa mơ hình thường nhỏ điều kiện synơp có ảnh hưởng KKL, lớn điều kiện có bão ATN Đ Việc xem xét thêm số sai số trung bình (ME) cho thấy lượng mưa dự báo mơ hình có xu hướng cao quan trắc thực tế (ME>0) loại hình thời tiết HT1 HT2, thấp trường hợp HT3 Chỉ số FBI hạn dự báo 24h 1.6 1.4 1.4 1.2 1.2 1.0 1.0 FBI FBI Chỉ số FBI hạn dự báo 12h 1.6 0.8 0.6 0.8 0.6 B ão , A TNĐ B ão , A TNĐ 0.4 KKL 0.2 KKL+B ão , A TNĐ 0.0 0.4 KKL 0.2 KKL+B ão , A TNĐ 0.0 0.1 10 20 30 40 Ngưỡng m ưa (m m ) 50 100 0.1 10 20 30 40 Ngưỡng m ưa (m m ) 50 100 Chỉ số FBI hạn dự báo 48h 1.6 1.6 1.4 1.4 1.2 1.2 1.0 1.0 FBI FBI Chỉ số FBI hạn dự báo 36h 0.8 0.6 0.8 0.6 B ão , A TNĐ B ão , A TNĐ 0.4 KKL 0.4 KKL 0.2 KKL+B ão , A TNĐ 0.2 KKL+B ão , A TNĐ 0.0 0.0 0.1 10 20 30 40 Ngưỡng m ưa (m m ) 50 100 0.1 10 20 30 40 Ngưỡng m ưa (m m ) 50 100 Hình Chỉ số FBI tính cho 23 đợt mưa lớn năm 2005-2007 Kết luận N hằm tìm kiếm khả nâng cao chất lượng dự báo thời tiết cho khu vực N am Trung Bộ mà trước hết dự báo mưa, mơ hình MM5 thử nghiệm áp dụng dự báo mưa lớn xảy khu vực nghiên cứu năm 2005- 2007 Mơ hình chạy dự báo với hạn 48h sử dụng hai lưới lồng với điều kiện ban đầu vào điều kiện biên lấy từ sản phNm mơ hình tồn cầu GFS Hai thí nghiệm thực nhằm đánh giá độ nhạy sơ đồ đối lưu mưa dự báo mơ hình xác định khả dự báo kiện mưa lớn ứng với điều kiện synôp khác Kết nhận cho thấy: 1) Các sơ đồ TSHĐL khác nói chung cho kết dự báo mưa mơ hình khác rõ Với ba sơ đồ TSHĐL thử nghiệm, sơ đồ đối lưu Ku BM cho kết dự báo so với sơ đồ Gr, sơ đồ BM thể ổn định lượng mưa tích lũy tăng dần theo hạn dự Tạp chí Khí tượng Thủy văn, Hà Nội, 4(580), tr 9−18 báo ngưỡng lượng mưa nhỏ sơ đồ Ku dường nắm bắt tốt kiện mưa xảy khu vực N am Trung Bộ lại làm tăng dự báo khống diện mưa mơ hình 2) So với diện mưa quan trắc, diện mưa mơ hình thường nhỏ điều kiện synơp có ảnh hưởng KKL, lớn điều kiện có bão ATN Đ Lượng mưa dự báo mơ hình có xu hướng cao quan trắc thực tế loại hình thời tiết có bão, ATN Đ KKL, thấp trường hợp có KKL kết hợp với bão, ATN Đ 3) N hìn chung MM5 cho dự báo tốt kiện mưa lớn điều kiện synơp có ảnh hưởng bão, ATN Đ có kết hợp KKL với bão, ATN Đ, cho kết dự báo điều kiện chịu ảnh hưởng KKL Chỉ số POD hạn dự báo 12h Chỉ số POD hạn dự báo 24h 1.0 1.0 Bão, ATNĐ 0.8 Bão, ATNĐ 0.8 KKL KKL KKL+Bão, ATNĐ KKL+Bão, ATNĐ 0.6 POD POD 0.6 0.4 0.4 0.2 0.2 0.0 0.0 0.1 10 20 30 40 Ngưỡng m ưa (m m ) 50 100 0.1 Chỉ số POD hạn dự báo 36h 10 20 30 40 Ngưỡng m ưa (m m ) 50 100 Chỉ số POD hạn dự báo 48h 1.0 1.0 Bão, ATNĐ Bão, ATNĐ KKL 0.8 KKL 0.8 KKL+Bão, ATNĐ KKL+Bão, ATNĐ POD 0.6 POD 0.6 0.4 0.4 0.2 0.2 0.0 0.0 0.1 10 20 30 40 Ngưỡng m ưa (m m ) 50 100 0.1 10 20 30 40 Ngưỡng m ưa (m m ) 50 100 Hình Chỉ số POD tính cho 23 đợt mưa lớn năm 2005-2007 Chỉ số PC hạn dự báo 12h Chỉ số PC hạn dự báo 24h 1.0 1.0 0.8 0.8 Bão, ATNĐ PC KKL KKL+Bão, ATNĐ 0.4 0.2 0.6 PC 0.6 Bão, ATNĐ 0.4 KKL KKL+Bão, ATNĐ 0.2 0.0 0.0 0.1 10 20 30 40 Ngưỡng m ưa (m m ) 50 100 0.1 10 20 30 40 Ngưỡng m ưa (m m ) 50 100 Tạp chí Khí tượng Thủy văn, Hà Nội, 4(580), tr 9−18 Chỉ số PC hạn dự báo 36h Chỉ số PC hạn dự báo 48h 1.0 1.0 0.8 0.8 PC 0.6 PC 0.6 Bão, ATNĐ 0.4 KKL+Bão, ATNĐ 0.2 Bão, ATNĐ 0.4 KKL KKL KKL+Bão, ATNĐ 0.2 0.0 0.0 0.1 10 20 30 40 Ngưỡng m ưa (m m ) 50 100 0.1 10 20 30 40 Ngưỡng m ưa (m m ) 50 100 Hình Chỉ số PC tính cho 23 đợt mưa lớn năm 2005-2007 Chỉ số TS hạn dự báo 12h Chỉ số TS hạn dự báo 24h 1.0 1.0 Bão, ATNĐ 0.8 KKL+Bão, ATNĐ KKL KKL+Bão, ATNĐ 0.6 TS TS 0.6 Bão, ATNĐ 0.8 KKL 0.4 0.4 0.2 0.2 0.0 0.0 0.1 10 20 30 40 Ngưỡng m ưa (m m ) 50 100 0.1 Chỉ số TS hạn dự báo 36h 10 20 30 40 Ngưỡng m ưa (m m ) 50 100 Chỉ số TS hạn dự báo 48h 1.0 1.0 Bão, ATNĐ 0.8 KKL+Bão, ATNĐ KKL KKL+Bão, ATNĐ 0.6 TS TS 0.6 Bão, ATNĐ 0.8 KKL 0.4 0.4 0.2 0.2 0.0 0.0 0.1 10 20 30 40 Ngưỡng m ưa (m m ) 50 100 0.1 10 20 30 40 Ngưỡng m ưa (m m ) 50 100 Hình Chỉ số TS tính cho 23 đợt mưa lớn năm 2005-2007 Tài liệu tham khảo [1] Chien Fang-Ching, Jou Ben Jong-Dao (2004), “MM5 Ensemble Mean Precipitation Forecasts in the Taiwan Area for Three Early Summer Convective (Mei-Yu) Seasons” Weather and Forecasting, Volume 19, page 735-750 [2] Chien Fang-Ching, Ying-Hwa Kuo, Ming-Jen Yang (2002), “Precipitation Forecast of MM5 in the Taiwan Area during the 1998 Mei-yu Season” Weather and Forecasting, Volume 17, page 739-744 [3] Colle Brian A., Clifford F Mass and Kenneth J Westrick (2000): “MM5 Precipitation Verification over the Pacific N orthwest during the 1997-99 cool Seasons” Weather and Forecating, Volume 15, page 730-744 [4] Colle Brian A., Clifford F Mass and Kenneth J Westrick (2000): “MM5 Precipitation Verification over the Pacific N orthwest during the 1997-99 Cool Seasons” Weather and Forecasting, Volume 15, page 730-744 [5] Colle Brian A., Kenneth J Westrick, and Clifford F Mass (1999): “Evaluation of MM5 and Eta-10 Precipitation Forecasts over the Pacific N orthwest during the cool season” Weather and Forecasting, Volume 14, page 137154 Tạp chí Khí tượng Thủy văn, Hà Nội, 4(580), tr 9−18 [6] Frank P Colby (2004): “Analysis of the Texas N orther: Case study”, 20th Conference on Weather Analysis and Forecasting/16th Conference on Numerical Weather Prediction [7] Kotroni V and K Lagouvardos (2004): “Evaluation of MM5 High-Resolution Real-Time Forecasts over the Urban Area of Athens, Greece” Journal of Applied Meteorology, Volume 43, page 1666-1678 [8] Wang W., and N elson L Seaman (1997): “A Comparison Study of Convective Parameterization Schemes in a Mesoscale Model” Monthly Weather Review, Volume 125, page 252-278 Experiments of heavy rainfall prediction over South of Central Vietnam using MM5 Bui Minh Son1, Phan Van Tan 2, National Hydro-Meteorological Service, MONRE Hanoi University of Science, VNU Abstract In this study, Mesoscale Model Version (MM5) is employed to investigate the predictability of heavy rainfall events in the period of 2005-2007 over South of Central Vietnam The model is configured for two domains with two-ways nesting technique: The mother domain (D01) consists of 82 x102 grid points, covering from 50N -250N and from 950E-1250E; and the nest domain (D02) consists of 85 x 85 grid points, covering from 80N -150N and from 1050E-1120E, including South of Central Vietnam region The horizontal resolutions of D01 and D02 are 27km and 9km, respectively, for both South-N orth and West-East directions Two experiments were carried out: 1) The model runs to predict typical heavy rainfall spells over South of Central Vietnam region during 2005-2007 period with three different convective parameterization schemes: Kuo (Ku), Betts-Miller (BM) and Grell (Gr); 2) The model runs to predict all of 23 heavy rainfall spells, which were divided into three groups depending on synoptic patterns, over the interested region during 2005-2007 period The verification were performed using observed data from 20 meteorological stations in the region The results showed that, using MM5 for heavy rainfal prediction over South of Central Vietnam, among the convective schemes, BM scheme can produce somewhat better the spatial distributions and rainfall amounts The model rainfall areas are usually smaller observed one in the conditions of influences of the cold air penetration, but larger in tropical cyclone (or typhoon) patterns Forecast rainfall tends to overestimate in the tropical cyclone patterns, and underestimate in the conditions of interaction between cold air penetration and tropical cyclones, ITCZ patterns Overall, MM5 can predict heavy rainfall events over South of Central Vietnam, but somewhat better in the synoptic conditions of tropical cyclones or interactions between them and cold air Keywords: Forecast, Prediction, Heavy rainfal, MM5  ... 73 5-7 50 [2] Chien Fang-Ching, Ying-Hwa Kuo, Ming-Jen Yang (2002), “Precipitation Forecast of MM5 in the Taiwan Area during the 1998 Mei-yu Season” Weather and Forecasting, Volume 17, page 73 9-7 44... lớn năm 200 5-2 007 Tài liệu tham khảo [1] Chien Fang-Ching, Jou Ben Jong-Dao (2004), “MM5 Ensemble Mean Precipitation Forecasts in the Taiwan Area for Three Early Summer Convective (Mei-Yu) Seasons”... for both South-N orth and West-East directions Two experiments were carried out: 1) The model runs to predict typical heavy rainfall spells over South of Central Vietnam region during 200 5-2 007