Nghiên cứu tác động của tham số hóa đối lưu đối với dự báo mưa bằng mô hình HRM ở việt nam

DAI HOC QUOC GIA H A N Q I TRl/OfNG DAI HQC KHOA HOC TlT NHIEN rkicie Vu Thanh Hang NGHIEN CLTU TAG DONG CUA THAM SO HOA DOI LUtJ DOI VOI DlT BAO Ml/A BANG MO HINH HRM VIET NAM Chuyen nganh: Khf tugng hoc Ma so: 62.44.87.01 LUAN A N TIEN SI N G A N H KHI T U O N G NGI/CJI HirCJNG D A N KHOA HOC PGS TSKH Kieu Thi Xin DAI HOC QUOC GlA HA NOI TRUNG TAM THONG TIN THIJ VIEN V-U/ Ha Noi - 2008 %^ I LCfl CAM DO AN Toi xin cam doan day la cong trinh nghien cun ciia rieng toi Cac so lieu, ket qua neu luan an la trung thirc va chua timg dugc cong bo bat ky cong trinh nao khac Tac gia Vu Thanh Hang LCn C A M OfN Toi xin tran bay to loi cam cm sau sic toi PGS TSKH Kieu Thi Xin, Truong Dai hoc Khoa hoc Tu nhien, DHQGHN, nguoi huong din khoa hoc dong thoi la chu nhiem Dh tai Khoa hoc DTDL 2002/02 da giup toi rit n h i k ca v^ mat khoa hoc ciing nhu tao di8u kien thuan Icri ve ca so vat chat, hop tac quoc te thai gian toi thirc hien luan an Toi cung xin bay to lai cam an sau sac toi Khoa Khi tugng Thuy van va Hai duong hoc, noi toi hoc tap, giang day va nghien curu, da tao dieu kien ve thai gian Cling nhu to chuc cac buoi sinh boat khoa hoc de giup da toi hoan thien luan an Toi xin bay to long biet an chan tai cac nha khoa hoc cua Khoa Khi tugng Thuy vSn va Hai duang hoc cung nhu cac nha khoa hoc thuoc Trung tarn Dir bao Khi tugng Thuy vSn Trung uang, Vien Khoa hoc Khi tugng Thuy van & Moi truang, Trung tarn Tu lieu Khi tugng Thiiy vSn, Trung tarn Khoa hoc Cong nghe Khi tugng Thiiy van & Moi truang va dac biet la cac nha khoa hoc nuac ngoai cua Tong cue Thai tiet CHLB Due va Dai hoc Tong hgp Munich da c6 nhung y kien dong gop, chi dan tan tinh de toi hoan nghien cuu cua minh Toi xin bay to lai cam an tai bg phan dao tao Sau dai hoc cua Truang Dai hoc Khoa hoc Tu nhien, Dai hoc Quoc gia Ha Noi da to chuc mgi boat dong lien quan den viec hgc tap va nghien cuu cua toi mgt each tan tinh, chu dao Trong suot thai gian thuc hien luan an, toi luon nhan dugc su dong vien giup da chan ciia cac dong nghiep, cac ban be than thilt Toi luon ghi nha va bi^t an su dong vien, giup da quy bau Cuoi cung, toi xin bay to long biet an sau sac tai b6 me, nhiing nguai than yeu gia dinh toi, dac biet la chong va toi la nhung ngudn dong vien tinh than quy gia de toi hoan luan an MUC LVC Trang Trangphu bia Lai cam doan Lai cam an Muc luc Danh muc cac ky hieu va chij viet tat Danh muc cac bang Danh muc cac hinh ve va thj 10 MC)DAU 14 CHLTONG VAN DE THAM SO HOA DOI LUU TRONG MO 18 HINH VA DU BAO Ml/A BANG MO HINH SO 1.1 Tong quan ve van de tham so hoa doi luu mo 16 hinh du bao so 1.2 Ve cac so tham so hoa doi luu ap dung mo 30 hinh HRM 1.3 Ve du bao mua bang mo hinh du bao so tren the gioi 54 va a Viet Nam CHU'0NG2 M6 HINH D U BAO P H A N GIAI C A O THOI TIET KHU VI/C 64 HRM vA MOT SO PHlTONG PHAP DANH GIA DU" BAO MI/A CUA MO HINH 2.1 Mo hinh du bao thoi ti^t khu virc phan giai cao 62 2.2 Ve danh gia du bao mua mo hinh va xu ly so lieu 76 mua 2.3 Mot so diem so thuang su dung de danh gia du bao 79 mua nghiep vu 2.4 Phuang phap danh gia du bao mua nghien cuu 81 - tham dinh CRA 2.5 Kilm nghiem on dinh thong ke ciia ket qua danh 85 gia - phuang phap bootstrap CHLTONG KET QUA DI/ BAO Ml/A CUA MO HINH HRM 91 VCJI CAC SO DO THAM SO HOA DOI LUtJ VA DANH GIA 3.1 K8t qua du bao mua ciia mot so truang hgp dien 91 hinh 3.2 Ket qua danh gia thong ke tren cac dgt mua Ion tir 102 nam 2003 den nam 2005 t 3.3 r Ket qua danh gia thong ke cho cac thang tu nam 112 2003 den nam 2005 3.4 Ket qua danh gia su dung phuang phap CRA (tham 127 dinh CRA) 3.5 t f f Kiem nghiem on dinh thong ke ciia cac ket qua 134 danh gia bang su dung phuang phap bootstrap KET LUAN vA KIEN NGHI 137 DANH MVC CONG TRINH KHOA HOC CUA T A C G I A LIEN 140 QUAN DEN LUAN A N TAI L I $ U T H A M K H A O 141 DANH MVC CAC KY HIEU VA CHlT VIET TAT ATND Ap thSp nhiet dai BMJ so Betts-Miller-Janjic CAPE The nang doi luu kha nang Convective Available Potential Energy CS Cong sir Ban dau hoa Igc so DPI Digital Filter Initialization Tong cue Thai tilt CHLB Due DWD Deutscher WetterDienst ECMWF Trung tam Du bao thai tiet han vua Chau Au European Center for Medium-range Weather Forecast EF Du bao to hgp Ensemble Forecast ET so Tiedtke cai tien GATE Thuc nghiem nhiet dai toan cau Dai Tay Duong Global Atlantic Tropical Experiments GME Mo hinh toan cau ciia CHLB Due Global Model for Europe HRM M6 hinh du bao thai tiet khu vuc phan giai cao High resolution Regional Model HS so Heise HSTQ He so tuang quan INMI Ban dau hoa mode chuan an phi tuyen Implicit Nonlinear Mode Initialization ITCZ Dai hoi tu nhiet dai Inter-Tropical Convergence Zone KKL Khong lanh KHCN Khoa hoc Cong nghe KHTN Khoa hgc Tu nhien LFS Muc giang tu Level of Free Sinking MAE Sai so tuyet d6i trung binh Mean Absolute Error ME Sai so trung binh Mean Error MSE Sai so binh phuang trung binh Mean Square Error NCEP Trung tam nghien cuu du bao moi truang My National Center for Environmental Prediction QPF Du bao mua dinh lugng Quantitative Precipitation Forecast RMSE Sai so binh phuang trung binh quan phuang Root Mean Square Error RUBC Dieu kien bien tren buc xa Radiative Upper Boundary Condition SW Gio miia tay nam South-West monsoon TK sa Tiedtke TSHDL Tham so hoa doi luu TTDBKTTVTW Trung tam Du bao Khi tugng Thiiy van Trung uang WMO To chuc Khi tugng The giai World Meteorological Organization XTND Xoay thuan nhiet dai DANH MUC CAC BANG Trang Bang 1.1 Mo ta cac each tiep can TSHDL cac mo hinh qui 20 mo vua (Molinari va Dudek, 1992) Bang 3.1 Sai so ME, MAE, RMSE (mm/ngay) ciia dgt mua 25- 93 27/8/2003 » Bang 3.2 f Tong lugng mua 24h (mm/ngay) tai mot so tram dien 94 hinh va lugng mua du bao tuang ung bang cac so TSHDL cua dgt mua 25-27/08/2003 r Bang 3.3 Sai so ME, MAE, RMSE (mm/ngay) ciia dgt mua 24- 96 25/9/2003 Bang 3.4 Tong lugng mua 24h (mm/ngay) tai mot so tram dien 97 hinh va lugng mua du bao tuang ung bang cac sa TSHDL, dgt mua 24-25/09/2003 Bang 3.5 Bang tong hgp cac hinh the gay mua Ian tu nam 2003 103 den nam 2005 Bang 3.6 Diem so ME, MAE, va RMSE (mm/ngay) ciia H14-31 109 vai bon sa TSHDL cac hinh the gay mua Ian Bang 3.7 Diem so ME, MAE, RMSE (mm/ngay) ciia H14-31 vai 125 bon so TSHDL tuang ung vai cac khu vuc va toan Viet Nam Bang 3.8 Diem so trung binh ciia tham dinh CRA d6i vai mua Ian 130 khu vuc Dong B^c ciia ba thang 6, 7, nam 2004 vai bon so TSHDL Gia tri Bang la gia trj trung binh theo so luong CRA (trong ngoac don ciia cot thu hai) Bang 3.9 Diem s6 trung binh cua th4m dinh CRA d6i voi mua Ion khu vuc Dong BSc ciia cac thang tu nam 2003 din nam 2005 voi ba so TSHDL Gia tri Bang la gia tri 132 trung binh theo so lugng CRA (trong ngoac dan ciia cot thu hai) B ^ g 3.10 Trung binh ciia sai so phan tram tu tham djnh CRA va dg bien dong ciia du bao tu mo hinh LAPS cho bon vung mua ciia Uc (Ebert, 2000) 134 DANH MVC CAC HINH VE VA DO THI Trang Hinh 1.1 Cac dang ham dugc dh xuSt de TSHDL cac mo 22 hinh qui mo vua khu vuc la mot ham ciia khoang each luai Qui mo duai 10km c6 dang loga va tren 10km c6 dang tuyen tinh DSu "?" cho thay su thi^u hut nghiem mot each ro rang va cac dau " " bieu dien khu vuc chuyen tiep giua cac each tiep can Gia thiet rang mo hinh bao phii mot dien tich dii Ian de each tiep can phai mo phong dugc cac hieu ung doi luu tren mot khoang cac che nhi^t dgng lire va on dinh quan tinh (Molinari va Dudek, 1992) Hinh 1.2 Mo hinh may doi luu nong (Tiedtke, 1989) 35 Hinh 1.3 Mo hinh may doi luu sau (Tiedtke, 1989) 35 Hinh 2.1 Mien du bao Ian (L) va cao dja hinh (m) bao giua 73 5^S-35X 80°E-130^E ciia H28-20/L (K T Xin, 2005) Hinh 2.2 Mien du bao nho (S) va cao dja hinh (m) bao giiJa 74 ^ - X 97^E-117'E ciia H28-20/S (K T Xin, 2005) Hinh 2.3 Mien du bao nho (S) va cao dia hinh (m) bao giira 76 7,125°N-27,125X 97,25°E-117,25°E ciia H14-31/S (K T Xin, 2005) Hinh 2.4 So bieu dien qui trinh danh gia (Damrath, 2002) 77 Hinh 2.5 Phan b6 tram mua a) nam 2003 (296 tram); b) nam 77 2004 (314 tram); c) nam 2005 (344 tram) Hinh 2.6 Phan bo tram mua tai cac khu vuc nam 2005 a) Bac 78 Bg (192 tram); b) Trung Bg (96 tram); c) Nam Bg (56 tram) Hinh 2.7 So quy trinh bootstrap uac lugng sai so chu4n ciia mot dai lugng thong ke s(x) (Efron B & Tibshirani J 10 88 i5 3.0 •^^^^^^^^^^^^^^r" F - 2,51^- X 1^ i.oL t •• • 10 10 10 (a) 10 10 1J] 06 D£ y 0J( '^0,4 il 0.4 0.2 02 on