eWeather[1] là bộ chương trình sản phẩm – dịch vụ của công ty Minh Việt JSC phát triển dựa trên các chương trình phục vụ số liệu và chương trình dự báo thời tiết của công ty đã làm với các đơn vị chuyên môn và nghiên cứu KTTV trên mạng internet được áp dụng tại các website trung tâm Dự báo Khí tượng thủy văn, Thông tấn xã Việt Nam, trường Đại học Quốc gia và Trung tâm Tư liệu KTTV.
1.7.2.1. Các thành phần của eWeather
eWeather[1] là một bó package các sản phẩm và dịch vụ dự báo thời tiết số liệu KTTV phục vụ cho đối tượng cơ quan có nhu cầu về loại dịch vụ “thời tiết gia tăng giá trị” với các nội dung và yêu cầu khác nhau. Về cơ bản eWeather bao gồm: - Hệ thống chương trình WeatherEditor biên tập số liệu bản tin dự báo thời tiết KTTV và CSDL dữ liệu dự báo chuẩn lưu trữ số liệu (SQLServer/ MS Access); - Hệ chuyển đổi số liệu dự báo chuẩn theo chuẩn XML hay XML_KTTV);
- Hệ chương trình nhận tin dự báo thời tiết KTTV tự động AutoGET nhận từ cổng FTP cung cấp bởi nhà cung cấp số liệu KTTV (HydroMeteo DataProvider);
- Hệ thống website thời tiết (hay trang thời tiết thành phần) động (dynamic web) trực tuyến với CSDL dự báo thời tiết chuẩn;
- Hệ chương trình AutoDownload tự động số liệu từ trạm số liệu KTTV toàn cầu/ khu vực trên mạng internet;
- Hệ chương trình AutoUpload số liệu kết quả từ mô hình RAMS-VNU và chuyển đổi tự động để upload tự động lên website bất kì theo lịch theo chuẩn HTM/ XML/ GIF/ JPEG tại địa chỉ IP cố định và domain cho trước;
- Hệ chương trình nhận mail tự động AutoMail thời tiết theo chuẩn SMTP/ POP3 bản tin thời tiết qua email để lấy số liệu tự động;
- Hệ thống bản tin Weather Newsletters định kì theo các định dạng trong các bản tin dịch vụ giá trị gia tăng cho các website tin tức.
eWeather[1] sẽ dựa trên mô hình kiến trúc kênh thông tin cung cấp số liệu KTTV từ các nhà cung cấp dịch vụ số liệu dự báo thời tiết (data providers) để thực hiện các chương trình eWeather cho các đối tượng sử dụng thông tin dịch vụ thời tiết (value – added data provider) để cung cấp tiếp dịch vụ thời tiết cho người dùng đầu cuối (end – users).
Mô hình tổng quát có dạng cơ bản như sau:
Mô hình áp dụng dưới dạng sau:
Mô hình 1: cung cấp kênh thông tin dự báo qua nhà cung cấp dịch vụ dự báo thời tiết KTTV (mô hình TTXVN)
Mô hình này kết hợp hệ thống bản tin chuẩn cung cấp qua cổng cung cấp chính thức dịch vụ dự báo KTTV của trung tâm dự báo khí tượng thủy văn trung ương. Thành phần của eWeather bao gồm:
- Chương trình thu tin tự động
- Chương trình cập nhật tự động vào CSDL chuẩn - Chương trình biên tập tin
- Chương trình xuất bản tin tự động lên website theo các bản tin chuẩn theo dạng tin độc lập hay bản tin thành phần với các tin tức khác, bao gồm cả bản tin dưới dạng newsletter hoặc XML hoặc chế bản điện tử.
Mô hình 2: cung cấp kênh thông tin dựa vào mô hình dự báo RAMS (USA) với số liệu thời tiết toàn cầu cung cấp trên internet (Mô hình RAM-VNU)
Mô hình áp dụng sử dụng số liệu thời tiết toàn cầu tải về định kì theo phiên cố định (qua cổng FTP) và cung cấp cho trình dự báo RAMS (chạy trên Linux) để kết xuất ra dưới dạng bản tin 3 ngày kết hợp ảnh dự báo được xuất bản định kì theo lịch lên website thiết kế sẵn trên internet.
Mô hình 3: mô hình kết hợp (hydrid) tổng hợp từ hai mô hình trên
Trong mô hình này, khách hàng có thể cung cấp giải pháp kết hợp hai loại hình dịch vụ nêu trên để được cung cấp các bản tin “đặc biệt” và “tổng hợp” để phục vụ. Các mô hình tính toán sẽ cho phép kết xuất các dạng kết quả đa dạng và phong phú trên các cổng thời tiết với các loại hình: trang web, bản tin newsletter, email, …
1.7.2.3. Môi trường vận hành của eWeather 1.2
- Hệ điều hành và phần cứng:
eWeather 1.2 có thể chạy trên các hệ điều hành Linux, Windows NT, windows 2000, …
- Cơ sở dữ liệu:
+ Microsoft SQL server 2000/ 2003 + Microsoft Access 2000/ 2003
- Các ngôn ngữ đánh dấu tầng trình diễn được hỗ trợ: HTML, WML, XML, PDF, Unicode TCVN6909 - Những yêu cầu cơ bản để cài đặt eWeather 1.2:
+ Có máy chủ ứng dụng – application server, bao gồm:
Sản phẩm dịch vụ eWeather 1.2
ASP/ ASP.NET, VB, VBScript, Java Script + Có máy chủ web – web server: IIS 5.0 hoặc cao hơn
CHƯƠNG II. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ DỰ BÁO THỜI TIẾT VÀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT ĐỂ DỰ BÁO THỜI TIẾT 2.1. Khái niệm về thời tiết và các phương pháp dự báo thời tiết 2.1.1. Thời tiết và khí hậu
2.1.1.1. Thời tiết
Thời tiết[6] là trạng thái khí quyển biểu hiện ở một khu vực nhất định và trong một khoảng thời gian nhất định, được đặc trưng bởi một số yếu tố khí tượng và hiện tượng khí tượng điển hình.
Thời tiết và khí hậu khác nhau ở chỗ:
Khí hậu là tổng hợp đánh giá về tình hình thời tiết và số liệu trung bình các yếu tố khí tượng ở một khu vực địa lý nhất định trong một khoảng thời gian dài nhiều năm.
2.1.1.2. Dự báo thời tiết
Dự báo thời tiết[6] là thông báo trước tình hình thời tiết sẽ xảy ra sau một khoảng thời gian và tại một khu vực địa lý xác định.
Nội dung của một bản tin dự báo thời tiết bao gồm: - Tình hình mây, mưa, giông;
- Gió (hướng và tốc độ tính theo cấp);
- Nhiệt độ thấp nhất và nhiệt độ cao nhất trong ngày;
Đối với bản tin thời tiết biển có thể thêm tình hình sương mù, mưa và tầm nhìn xa.
Như vậy, thời tiết mang tính chất cụ thể gắn với từng khu vực và trong một thời gian ngắn (thường là trong 24 giờ).
Hạn dự báo thời tiết gồm có: hạn ngắn (trong 1 tới 3 ngày), hạn vừa (10 ngày đến 20 ngày), hạn dài (1 tháng hoặc hàng năm). Các bản tin dự báo thời tiết hạn ngắn có nội dung cụ thể và chi tiết hơn so với các dự báo hạn vừa và hạn dài.
2.1.2. Các phương pháp dự báo thời tiết
Hiện nay, trong ngành khí tượng thường sử dụng kết hợp nhiều phương pháp dự báo thời tiết để so sánh và nâng cao độ chính xác.
2.1.2.1. Phương pháp dự báo thời tiết truyền thống – phương pháp SyNốp
Cơ sở của phương pháp[6] này là dựa trên tình hình thời tiết đã xảy ra trong thời gian qua để rút ra các quy luật, các thông số cần thiết về diễn biến tình hình
thời tiết ở những khu vực địa lý nhất định. Từ đó tìm ra diễn biến của tình hình thời tiết trong thời gian tới.
Công cụ của phương pháp này là hệ thống các bản đồ thời tiết (bản đồ SyNốp hay bản đồ Faximin) kết hợp với các số liệu quan trắc, từ đó phân tích trên bản đồ để rút ra các kết luận cần thiết cho công tác dự báo.
Ưu điểm của phương pháp này là nhận định thời tiết xảy ra trong tương lai tương đối chính xác về mặt định tính, còn mặt định lượng thì hạn chế. Hơn nữa, phương pháp này đòi hỏi kinh nghiệm của các dự báo viên (yếu tố chủ quan của người dự báo).
2.1.2.2. Phương pháp dự báo số trị
Là phương pháp dự báo dựa trên các quá trình vật lý khí quyển được đặc trưng bởi các phương trình thủy khí động lực học. Với các thông số quan trắc được kết hợp với việc giải các phương trình này tìm ra các ẩn số về tình hình thời tiết trong thời gian tới. Để giải các bài toán này phải sử dụng công cụ máy tính điện tử và các chuyên gia lập trình xây dựng chương trình.
Ưu điểm của phương pháp này là thể hiện độ chính xác về định lượng cao, song cũng có nhược điểm là không bao quát toàn bộ các hiện tượng thời tiết có thể xảy ra trong tương lai và nếu có sự sai sót về lập trình, về kỹ thuật thì sẽ không cho kết quả hoặc kết quả ngược lại.
Phương pháp dự báo số trị[7] hiện nay được sử dụng rộng rãi tại các nước kỹ thuật phát triển như Mỹ, Nhật, Cu Ba, … nhất là dùng để dự báo và theo dõi bão. Ở nước ta hiện nay, cơ quan khí tượng thường kết hợp cả hai phương pháp dự báo trên.
2.1.2.3. Phương pháp dự báo theo dấu hiệu địa phương
Phương pháp[2,6] này dựa trên cơ sở quan sát và tích lũy kinh nghiệm về các dấu hiệu thời tiết địa phương. Kết hợp với số liệu quan trắc và điều kiện địa lý, địa hình của địa phương đó. Đồng thời sử dụng các bản tin dự báo thời tiết quy mô lớn của quốc gia, của khu vực.
Bản tin dự báo thời tiết địa phương thường có độ chính xác tương đối cao và cụ thể để ứng dụng cho địa phương mình.
- Áp giảm liên tục trong nhiều giờ, dấu hiệu có áp thấp ảnh hưởng gây ra gió và mưa lớn.
- Nếu áp giảm nhanh, áp triều bị phá vỡ thì có áp thấp nhiệt đới, bão hoạt động ở gần.
- Buổi sáng áp giảm chậm, nhiệt độ và độ ẩm tuyệt đối tăng nhanh thì sắp tới có mưa rào và giông mùa hè.
- Ban đêm, gió không giảm mà tăng, có thể có áp thấp.
- Xuất hiện chỉ một loại mây Ti (Ci) dạng móc câu, dấu phẩy xuất hiện ở phía Đông Nam là dấu hiệu chỉ ảnh hưởng của áp thấp nhiệt đới, bão.
- Lượng mây tăng về chiều, thời tiết xấu đi.
- Mây Ti tầng (Cs) xuất hiện tạo thành từng màn trên bầu trời báo hiệu thời tiết xấu trong vài ngày tới.
- Xuất hiện ráng đỏ, vàng vào bình minh, hoàng hôn báo hiệu có mưa. - Sao nhấp nháy nhiều báo hiệu sắp tới có mưa:
“Dày sao thì nắng, vắng sao thì mưa, sao nhấp nháy nhiều thì mưa” - Xuất hiện tán mặt trăng, dấu hiệu báo mưa:
“Trăng quầng thì hạn, trăng tán thì mưa”
- Âm thanh nghe rõ, dấu hiệu báo độ ẩm cao và có thể có mưa. ….
b. Những triệu chứng địa phương biểu hiện thời tiết tốt hay ổn định[2]
- Khí áp tăng lên không ngừng, hoặc ít biến thiên trong ngày. - Ban đêm trời quang mây, sao sáng rõ, dày đặc, không nhấp nháy.
- Buổi sáng trên bầu trời xuất hiện nhiều mây tích dạng bát úp (Cumulus) trắng như bông, chân mây bằng phẳng, có mái dạng vòm, hầu như đứng yên một chỗ.
- Ban ngày mây tích tăng lên, nhưng phát triển yếu theo chiều thẳng đứng. Đỉnh mây có đường viền không rõ rệt và phát triển mạnh vào khoảng 15 – 16 giờ. Buổi chiều đỉnh mây tích có thể hạ thấp, chân mây tỏa rộng ra, mây tích biến thành tằng tích rồi tan dần đi.
- Mây Ti hầu như không di động và không có móc nhỏ ở đầu; lượng mây không tăng theo thời gian hoặc phát triển theo một hướng nhất định nào đó. Mây Ti – tằng hình thành màn rộng che một phần bầu trời với đường viền rõ rệt.
- Quá trình biến thiên hàng ngày của nhiệt độ biểu hiện rõ. Ban ngày, nhiệt độ không khí tăng lên một cách vừa phải. Ban đêm nhiệt độ giảm xuống do mặt đất có điều kiện bức xạ tốt.
- Về mùa nóng buổi chiều tối có nhiều sương mù, ban đêm sương và sương muối hình thành.
- Buổi sáng, bình minh xuất hiện ánh sáng màu vàng, đôi khi bình minh có thể bắt đầu bằng màu đỏ nhạt, nhưng sau đó cũng biến thành màu vàng chứng tỏ tia sáng mặt trời gặp tương đối ít hơi nước trên đường đi.
- Ở ven biển có gió đất – biển, ở miền núi có gió núi – thung lũng thổi mạnh là triệu chứng thời tiết tốt.
…
c. Những triệu chứng địa phương dự báo giông, mưa rào lớn[2]
Áp giảm đột ngột, độ ẩm tăng nhanh, mây Vũ tích (Cb) như những trái núi lớn, chân mây tơi tả, bay thấp, đỉnh hình đe, hình nấm, sau đó lan tỏa nhanh theo chiều ngang thì phải đề phòng giông và mưa rào lớn.
d. Những triệu chứng địa phương báo gió mùa Đông Bắc và front lạnh[2]
Quan sát mây về phía Bắc, Đông Bắc thấy xuất hiện mây Trung tích dạng thấu kính (Ac), sau đó xuất hiện mây Vũ tầng (Ns) và mưa dầm kèm theo gió giật đồi hướng từ Tây Nam, Nam sang Đông Bắc, Tây Bắc. Khi đó front lạnh đang đi tới vị trí quan trắc. Áp tăng nhanh, nhiệt độ giảm xuống đột ngột thì front đi qua và gió mùa Đông Bắc bắt đầu khống chế.
Với front lạnh loại hai, các triệu chứng trên xuất hiện đột ngột hơn. Cách vị trí quan trắc 300 – 400 km xuất hiện mây Ti (Ci) hoặc Ti tích (Cc), sau đó cách khoảng 100 – 200 km xuất hiện mây Trung tích (Ac), kề đó là mây Vũ tích phát triển mạnh, áp giảm đột ngột kèm mưa rào, mưa đá. Các dấu hiệu đó báo hiệu front lạnh loại hai sắp di chuyển đến.
e. Những triệu chứng địa phương báo gió mùa Tây Nam, dải hội tụ nhiệt đới (DHTNĐ)[2]
Mây Ti hình móc câu, dấu phẩy và mây Ti tầng (Cs) xuất hiện ở phía Nam, Đông Nam, khí áp giảm nhẹ. Sau khi mây Ti và Ti tầng đi qua xuất hiện mây Trung tầng (As). Áp giảm nhanh hơn, gió hơi lệch trái và mạnh lên. Kế đó, mây Vũ tầng xuất hiện kèm theo mưa dầm. Khi gió đột ngột đổi hướng sang phải và giật
mạnh, nhiệt độ tăng nhanh, áp giảm chậm thì báo hiệu DHTNĐ đi qua. Khi DHTNĐ được tăng cường, có thể xuất hiện mưa rào hoặc giông mạnh do mây Cb gây ra. Hướng gió trước DHTNĐ thường là Đông Đông Nam, sau DHTNĐ đi qua chuyển sang Tây Nam hoặc Nam Tây Nam.
Một vài hình ảnh minh họa các dạng mây:
Nguồn[8]
Hình 2.1. Mây Vũ tích (Cumulonimbus – Cb)
Nguồn[8]
Hình 2.2. Mây Trung tích (Altocumulus - Ac)
Nguồn[8] Nguồn[8]
Hình 2.3. Mây Vũ tầng (Nimbostratus – Ns) Hình 2.4. Mây Ti tích
Nguồn[8] Nguồn[8]
Hình 2.5. Mây tầng tích (Stratocumulus – Sc) Hình 2.6. Mây Ti (Ci) – (Cirrus)
Nguồn[8]
Hình 2.7. Mây trung tầng (Altostratus – As)
2.2. Bản đồ thời tiết
Bản đồ thời tiết[6] là một tài liệu không thể thiếu được để phục vụ cho công tác theo dõi và dự báo thời tiết.
Bản đồ thời tiết thật ra là các bản đồ địa lý, tùy thuộc vào nhu cầu sử dụng ở khu vực lớn hay nhỏ mà bản đồ có những tỉ lệ lớn hay nhỏ khác nhau. Thông thường, bản đồ thời tiết ở khu vực lớn thường có tỉ lệ 1:10.000.000 hoặc 1:15.000.000, bản đồ ở khu vực nhỏ thường có tỉ lệ 1:1.000.000 hoặc 1:500.000. Các bản đồ địa lý này sử dụng trong khí tượng thay vì mô tả địa hình, địa giới hành chính thì trên đó biểu thị vị trí và số hiệu các đài khí tượng trên toàn khu vực được tổ chức khí tượng thế giới đăng ký.
2.2.1. Bản đồ SyNốp
Là các bản đồ thời tiết[6] mà trên đó tại các đài trạm khí tượng ghi trị số các yếu tố khí tượng quan trắc được tại các kỳ quan trắc chính và phụ theo quy định của tổ chức khí tượng thế giới (các kỳ quan trắc chính theo giờ quốc tế là 0 giờ, 6 giờ, 12 giờ, 18 giờ) và xen kẽ giữa hai kỳ quan trắc chính là các kỳ quan trắc phụ.
Như vậy, tại mỗi kỳ quan trắc sẽ thiết lập được một bộ bản đồ thời tiết: bản đồ mặt đất và các bản đồ trên cao. Các nhà chuyên môn căn cứ vào số liệu ở các đài trạm trên toàn khu vực, tiến hành các công việc hoàn thiện và phân tích các bản đồ như: vẽ các đường đẳng áp, xác định các trung tâm khí áp (xoáy thuận, xoáy nghịch), các đường đẳng biến áp và các khu biến áp, vị trí các front, các khu nóng, khu lạnh, vùng mưa, vùng gió lạnh. Từ đó, trên bản đồ sẽ giúp cho chúng ta nhận biết được tình hình thời tiết trong cả một khu vực rộng lớn vào kỳ quan trắc.
Nguồn[2]
Hình 2.8. Bản đồ SyNốp
Nguồn[2] Nguồn[2]
Hình 2.9. Mô hình xoáy thuận Hình 2.10. Mô hình xoáy nghịch