Trong luận văn này, tác giả sử dụng 09 cơn bão hoạt động trên khu vực tây bắc Thái Bình Dương và Biển Đông giai đoạn từ năm 2009 đến năm 2011, tương ứng với 30 thời điểm và 60 trường hợp thử nghiệm dự báo. Các cơn bão được lựa chọn có thời gian hoạt động trên 5 ngày. Danh sách các cơn bão được thể hiện chi tiết tại Bảng 3.1.
Bảng 3.1. Cáccơn bão và thời điểm dự báo thử nghiệm trong Luận văn(Các giá trị kinh độ, vĩ độ và khí áp thấp nhất được lấy tại trang web:
http://agora.ex.nii.ac.jp/digital-typhoon/)
Tên bão Thời điểm
dự báo Vĩ độ(độ) Kinh độ(độ) Pmin(Mb)
00z- 03/05/2009 9.7 111.3 1005 00z- 04/05/2009 10.8 112.2 993 00z- 05/05/2009 12.1 111.8 982 CHANHOM 00z- 06/05/2009 13.7 113.3 978 00z- 01/10/2009 11.9 130.9 922 00z- 02/10/2009 14.6 126.3 948 00z- 03/10/2009 17.3 123 956 00z- 04/10/2009 18.7 120.1 974 00z- 05/10/2009 20.2 119.4 982 00z- 06/10/2009 19.4 120.2 982 00z- 07/10/2009 17.5 121.6 996 00z- 08/10/2009 17.5 122.3 1000 PAMAR 00z- 09/10/2009 17.1 119.9 1000 00z- 17/10/2009 15.0 132.8 959 00z- 18/10/2009 17.0 132.9 933 00z- 20/10/2009 20.2 130.5 948 LUPIT 00z- 21/10/2009 20.2 127.2 959 00z- 21/06/2011 11.4 132.4 1002 MEARI 00z- 22/06/2011 13.2 129.3 998 CONSON 00z- 13/07/2010 14.3 124.8 975 00z- 29/07/2010 13.1 133.9 985 00z- 30/07/2010 15.8 133.9 974 00z- 31/07/2010 16.9 132.7 922 MUIFA 00z- 02/08/2010 22.1 134.2 944 00z- 16/10/2010 17.4 132.9 956 00z- 17/10/2010 18.7 127.5 918 00z- 18/10/2010 17.5 123.3 911 MEGI 00z- 19/10/2010 16.3 119.2 950 00z- 15/09/2010 20.0 128.5 996 FANAPI 00z- 16/09/2010 21.3 128.0 985 NAEGLE 00z- 29/09/2011 18.1 134.2 980
3.2 Thử nghiệm dự báo 02 cơn bão điển hình.
3.2.1 Thử nghiệm dự báo bão Megi (13 – 23/10/2010)
Bão Megi (2010) tồn tại trong vòng 11 ngày (từ ngày 13 đến ngày 23/10/2010), bão hoạt động từ kinh tuyến 140.9– 117.70E và khoảng 11.8– 25.00N vĩ độ. Megi là siêu bão đầu tiền năm 2010 và là cơn bão mạnh nhất hoạt động trên khu vực tây bắc Thái Bình Dương kể từ năm 1973 với khí áp thấp nhất trong quá trình hoạt động của bão là 885mb. Quỹ đạo bão Megi dạng quỹ đạo hình parabol điển hình của các bão hoạt động trên khu vực tây bắc Thái Bình Dương và Biển Đông. Mặc dù, bão Megi không ảnh hưởng đến lãnh thổ Việt Nam nhưng cường độ bão và hướng di chuyển của bão phức tạp, chuyển hướng rõ nét, đó chính là lý do tác giả chọn Megi làm cơn bão dự báo thử nghiệm.
3.2.1.1 Diễn biến và hình thế synốp bão Megi 2010
Ngày 13/10/2010, một vùng thấp trên khu vực giữa tây bắc Thái Bình Dương đã mạnh lên thành bão, cơn bão có tên quốc tế là Megi (1013) và nhanh chóng mạnh lên thành một siêu bão với sức gió mạnh nhất vùng gần tâm bão mạnh cấp 17, giật trên cấp 17, tương đương bão mạnh cấp 5, cấp bão mạnh nhất trong cấp báo bão hoạt động của Mỹ. Bão Megi chủ yếu di chuyển theo hướng Tây Bắc, sau đó quỹ đạo bão có dạng hình cánh cung từ Tây Tây Bắc sang Tây Tây Nam mỗi giờ đi được khoảng 20– 25km.Đêm ngày 18/10/2010, bão Megi sau khi vượt qua bán đảo Luzon (Philippin) đi vào Biển Đông.
Sáng ngày 20/10, bão di chuyển chậm lại đổi hướng giữa Bắc Tây Bắc và Bắc, sau di chuyểnổn định theo hướng Bắc. Đêm ngày 21 đến trưa ngày 22/10, bão Megi suy yếu dần, khi cách bờ biển tỉnh Quảng Đông (Trung Quốc) 240 km về phía Đông Nam sức gió mạnh nhất vùng gần tâm bão mạnh cấp 12, cấp 13, giật cấp 14, cấp 15, mỗi giờ đi được khoảng 10km.
Chiều ngày 23/10, bão Megiđãđộ bộ vào địa phận phía Tây Nam tỉnh Phúc Kiến (Trung Quốc). Như vậy, Bão Megi chỉ ảnh hưởng giữa, bắc Biển Đông và không ảnh hưởng đến thời tiết đất liền Việt Nam. Tuy nhiên, bão Megi có cường
mạnh, hướng di chuyển phức tạp và khó lường rất cần thiết sử dụng thử nghiệm với bộ số liệu ECMWF, dự báo quỹ đạo bão hoạt động trên Biển Đông.
Hình 3.1 Quỹ đạo thực bão Megi (13– 23/10/2010) [22]
Hình thế synốp
Bão Megi hình thành trên dải hội tụ nhiệt đới có trục vào khoảng 11 – 140N, ở giữa tây bắc Thái Bình Dương. Trên vĩ độ cao không khí lạnh đang tăng cường xuống phía Nam. Trên cao Lưỡi áp cao cận nhiệt đới hoạt động cường độ trung bình, trục lưỡi áp cao cận khoảng 20– 220N và có xu hướng rút ra phía Đông.
Hình 3.2Ảnh vệ tinh, Megi vượt qua bán đảo Luzon vào biển Đông
Từ ngày 17/10/2010, dải hội tụ nhiệt đới có trục qua Nam Trung Bộ nối với tâm bão Megiở phía Đông Bắc Phinlippin; Lưỡi áp cao lạnh lục địa có cường độ ổn định, sau suy yếu và di chuyển ra phía Đông; trên cao Lưỡi áp cao cận nhiệt đới bắt đầu hoạt động yếu và rút ra phía Đông. Bão Megi đã phát triển nhanh và di chuyển Tây với sức gió vùng gần tâm bão mạnh cấp 17, giật trên cấp 17.
Sau khi đi vào Biển Đông, ngày 20 bão Megi di chuyển hướng, di chuyển khá nhanh lên phía Bắc, sau chậm dần khi gần thềm lục địa Trung Quốc do ma sát
với thềm lục địa và đi vào vùng biển khá lạnh. Đến ngày 23/10/2010, bão Megi độ bộ vào địa phận tỉnh Phúc Kiến (Trung Quốc).
3.2.1.2 Kết quả dự báo bão Megi bằng mô hình RAMS
a) Kết quả thử nghiệm tại thời điểm 00Z ngày 16/10/2010
Tại thời điểm tiến hành thử nghiệm lúc 00Z ngày 16/10/2010, bão Megi có vị trí khoảng 17.40N – 132.90E và cường độ vùng gần tâm bão mạnh cấp 17, giật trên cấp 17. Trong thử nghiệm sử dụng sơ đồ đối lưu Kuo và Kain – Fritsch hạn dự báo từ 6h đến 120h (5 ngày). Kết quả tính sai số trong trường hợp 2 sơ đồ đối lưu với cơn bão Megi bằng mô hình RAMS được biểu diễn trong bảng 3.3 và hình 3.5.
Bảng 3.2 Sai số dự báo bão Megi tại thời điểm 00z ngày 16/10/2010
Kain – Fritsch Kuo
Hạn dự
báo (h) PE (km) ATE (km) CTE (km) PE (km) ATE (km) CTE (km)
24 241.79 233.01 -64.57 241.79 233.01 -64.57
48 284.59 260.97 -113.52 223.62 186.76 -122.99
72 309.18 216.19 -221.04 278.68 215.72 -176.44
96 311.70 -225.05 -215.65 267.17 -192.87 -184.88
120 557.51 -554.73 55.65 513.06 -510.76 48.61
Phân tích kết quả sai số theo hạn dự báo cho thấy (Bảng 3.2 và Hình 3.3): Sai
số khoảng cách giữa hai sơ đồ đối lưu có sự khác biệt sau hạn dự báo 24h và sơ đồ Kuo có sai số khoảng cách bé hơn sơ đồ KF. Trong hạn dự báo 48h, sai số khoảng cách của sơ đồ KF khoảng 285 km, lớn hơn trường hợp sơ đồ Kuo 71 km. Đến hạn dự báo 72h, sai số khoảng cách của sơ đồ KF là 309 km, lớn hơn trường hợp sơ đồ Kuo 30 km. Trong hạn dự báo 96h, sai số khoảng cách của sơ đồ KF là 312 km, lớn hơn trường hợp sơ đồ Kuo 45 km. Đến hạn dự báo 120h, sai số khoảng cách của sơ đồ KF là 557 km, lớn hơn trường hợp sơ đồ Kuo 44 km. Như vậy, sai số khoảng cáchtăng dầnkhi tăng hạn dự báo của mô hình RAMS, trường hợp sơ đồ Kuo có xu hướng dự báo quỹ đạo bão tốt hơn trường hợp sơ đồ KF.
Sai số khoảng cách PE dự báo bão Megi tại thời điểm 16/10/2010 0 100 200 300 400 500 600 1 2 3 4 5 Ngày dự báo K m KF Kuo a)
Sai số dọc ATE dự báo bão Megi tại thời điểm 16/10/2010
-600 -500 -400 -300 -200 -100 0 100 200 300 400 1 2 3 4 5 Ngày dự báo K m KF Kuo b)
Sai s ố ngang CTE dự báo bão Me gi tại thời điể m 16/10/2010 -250 -200 -150 -100 -50 0 50 100 1 2 3 4 5 Ngày dự báo K m KF Kuo c)
Hình 3.3. Sai số dự báo quỹ đạo bão Megi so với thực tế (đơn vị: km).
a) Sai số khoảng cách b) Sai số dọc
c) Sai số ngang
Sai số dọc trong cả hai trường hợp đều có giá trị dươngtại ngày dự báo thứ1 đến thứ 3, điều này cho thấy mô hình dự báo bão di chuyểnnhanh hơn so với vị trí thực tế và chậm hơn trong thời gian sau. Dự báo tốc độ di chuyển dọc của bão trong trường hợp sơ đồ Kuo tốt hơn trường hợp sơ đồ KF sau ngày dự báo thứ 3. Sai số ngang có giá trị âm gần như tất cả các hạn dự báo trong cả hai trường hợp, mô hình dự báo bão di chuyển lệch trái so với thực tế và độ lệch càng lớn khi hạn dự báo tăng trong hạn dự báo ngày dự báo thứ 3 và ngày thứ 4. Qua hình b) và hình c) ta thấy rằng trong ngày dự báo thứ 3 sang ngày thứ 4 tức ngày 19 - 20/10/2010, bão Megi đổi hướng khá rõ khi sai số dọc và sai số ngang chuyển giá trị từ (+) sang (-). Dưới đây là hình 3.4 biểu diễn quỹ đạo dự báo bão Megi tại thời điểm ngày 16/10/2010. Quỹ đạo bão dự báo tương đối tốt tại thời hạn dự báo ngày dự báo thứ 2 đến ngày thứ 4, nhưng sai số khá lớn tại ngày dự báo thứ 1 và ngày thứ 5. Tuy nhiên, quỹ đạo dự báo khá tốt khi bão có xu hướng đổi hướng đi lên phía Bắc.
Hình 3.4. Quỹ đạo dự báo bão Megi tại thời điểm 16/10/2010 với sơ đồ KF (bên
trái) và sơ đồ Kuo (bên phải)
b) Kết quả thử nghiệm tại thời điểm 00Z ngày 17/10/2010
Tại thời điểm tiến hành thử nghiệm lúc 00Z ngày 17/10/2010, bão Megi có vị trí khoảng 18.70N – 127.50E và cường độ vùng gần tâm bão mạnh cấp 17, giật trên cấp 17. Kết quả sai số trung bình khoảng cách, sai số dọc và sai số ngang trong thử nghiệm sử dụng 2 sơ đồ đối lưu Kuo và KF hạn dự báo từ 6h đến 120h (5 ngày) được biểu diễn trong bảng 3.3 và hình 3.7.
Bảng 3.3 Sai số dự báo bão Megi tại thời điểm 00z ngày 17/10/2010
Kain– Fritsch Kuo
Hạn dự
báo (h) PE (km) ATE (km) CTE (km) PE (km) ATE (km) CTE (km)
24 345.68 327.92 109.37 345.68 327.92 109.37
48 463.07 457.99 68.41 290.34 289.07 -27.07
72 245.59 154.17 -191.17 143.40 -36.56 -138.66
96 383.24 -304.97 -232.10 382.33 -379.16 -49.11
120 547.29 -529.19 -139.58 524.91 -492.09 182.68
Phân tích kết quả sai số theo hạn dự báo cho thấy (Bảng 3.3 và Hình 3.5):
Hạn dự báo 24h sai số khoảng cách so với thực tế rất lớn khoảng 346 km với cả hai sơ đồ KF và Kuo. Trong hạn dự báo 48h, sai số khoảng cách của sơ đồ KF khoảng 463 km, lớn hơn trường hợp sơ đồ Kuo 173 km. Đến hạn dự báo 72h, sai số khoảng cách của sơ đồ KF giảm còn khoảng 246 km, lớn hơn trường hợp sơ đồ Kuo 103 km. Hạn dự báo 96h, sai số khoảng cách của sơ đồ KF và sơ đồ Kuo gần như bằng nhau và ở khoảng 380 km. Trong hạn dự báo 120h, sai số khoảng cách của sơ đồ
KF là 547 km, lớn hơn trường hợp sơ đồ Kuo 22 km. Như vậy, sai số khoảng cách tâm bão trong cả hai sơ đồ đối lưu so với thực tế đều khá lớn và trường hợp sơ đồ Kuo có xu hướng dự báo quỹ đạo bão tốt hơn trường hợp sơ đồ KF.
Sai s ố khoảng cách PE dự báo bão Me gi tại thời điể m 17/10/2010 0 100 200 300 400 500 600 1 2 3 4 5 Ngày dự báo K m KF Kuo d)
Sai số dọc ATE dự báo bão Megi tại thời điểm 17/10/2010
-600 -400 -200 0 200 400 600 1 2 3 4 5 Ngày dự báo K m KF Kuo e)
Sai số ngang CTE dự báo bão Megi tại thời điểm 17/10/2010 -300 -250 -200 -150 -100 -50 0 50 100 150 200 250 1 2 3 4 5 Ngày dự báo K m KF Kuo f)
Hình 3.5. Sai số dự báo quỹ đạo bão Megi so với thực tế (đơn vị: km).
d) Sai số khoảng cách e) Sai số dọc
f) Sai số ngang
Sai số dọc có giá trị dương đến thời điểm ngày thứ 2 đối với sơ đồ Kuo, ngày thứ 3 đối với sơ đồ KF, điều này cho thấy mô hình dự báo bão di chuyển dọc so với vị trí thực tếlà nhanh hơn, nhưngdi chuyển chậm hơn trong thời điểm sau. Kết quả ngày dự báo thứ 3 sơ đồ Kuo đã dự báo bão Megi chuyển hướng rõ nét và kháđúng với thực tế. Với sơ đồ KF sự chuyển hướng của bão phải sau ngày dự báo thứ 3 mới thể hiện rõ. Dưới đây là quỹ đạo dự báo bão Megi (Hình 3.6) so với quỹ đạo thực của bão.
Hình 3.6. Quỹ đạo dự báo bão Megi tại thời điểm 17/10/2010 với sơ đồ KF (bên
trái) và sơ đồ Kuo (bên phải)
Từ hình 3.6 ta thấy rằng, quỹ đạo dự báo bão Megi cả hai sơ đồ KF và Kuo dự báo tốt đến ngày dự báo thứ 4. Sang ngày dự báo thứ 5 với sơ đồ KF và Kuo bão di chuyển theo hướng tây trong khi thực tế bão di chuyển theo hướng bắc và đi lên.
c) Đánh giá sai số dự báo bão Megi với các thời điểm dự báo khác nhau
Sai số dự báo trung bình khoảng cách với mô hình RAMS trong hai trường hợp 00z ngày 16/10/2014 và 00z ngày 17/10/2014 được biểu diễnởHình 3.9
So sánh sai số khoáng cách PE giữa hai thời điểm với sơ đồ Kain - Frisch
0 100 200 300 400 500 600 1 2 3 4 5 Ngày dự báo K m 00z 16/10/2010 00z 17/10/2010
So sánh sai số khoáng cách PE giữa hai thời điểm với sơ đồ Kuo
0 100 200 300 400 500 600 1 2 3 4 5 Ngày dự báo K m 00z 16/10/2010 00z 17/10/2010
Hình 3.7 So sánh sai số PE của hai thời điểm dự báo
Ta thấy:
- Tại ngày dự báo thứ 1 – thứ 2 và ngày dự báo báo thứ 4– thứ 5 thời điểm 00z16/10/2010 (1) sai số dự báo khoảng cách so với thời điểm 00z ngày 17/10/2010 (2) là bé hơn với trung bình sai số khoảng cách từ 50 – 180km với cả hai sơ đồ đối lưu KF và Kuo. Nhưng với ngày dự báo thứ 3 thời điểm (1) lớn hơn thời điểm (2) với cả hai sơ đồ.
- - Trung bình chênh lệch sai số khoảng cách của (1) và (2)ở tất cả các bước dự báo của số đồ KF là - 45km và Kuo là - 15km.
Như vậy, với cơn bão Megi tại thời điểm (1) với ngày dự báo thử nghiệm có sai số khoảng cách lớn hơn (2) và trường hợp sơ đồ Kuo cho ra kết quả dự báo quỹ đạo bão tốt hơn so với trường hợp sơ đồ KF.
3.2.2 Thử nghiệm dự báo bão Nalgae (27/9 – 05/10/2011)
Bão Nalgae hoạt động trong vòng 8 ngày, từ kinh vĩ 137- 1070E và dao động trong khoảng 16.5 – 19.20N và là cơn bão mạnh, di chuyển nhanh và hướng di chuyển khá ổn định. Vì vậy, tác giả chọn cơn bão này thử nghiệm dự bão hạn 5 ngày cho mô hình RAMS tại thời điểm 00z 29/9/2011: 18.10N– 134.20E, khí áp tại tâm bão Pmin: 980pa.
Hình 3.8 Quỹ đạo thực bão Nalgae (27/9– 05/10/2011) [22]
3.2.2.1 Diễn biến và hình thế synốp bão Nalgea 2011
Trưa ngày 27/9, một vùng áp thấp ở phía đông quần đảo Philippin đã mạnh lên thành áp thấp nhiệt đới và sáng ngày 28/9 đã mạnh lên thành bão, có tên quốc tế là Nalgae (1911). Sau khi hình thành bão di chuyển nhanh theo hướng giữa Tây và Tây Tây Nam với tốc độ khoảng 20 – 25 km/h (có lúc 30 km/h) và bão mạnh lên cấp 14 – cấp 15. Chiều tối ngày 01/10 bãođi vào khu vực phía đông bắc Biển Đông