Sơ đồ ban đầu húa xoỏy được phỏt triển dựa trờn cơ sở một sơ đồ phõn tớch xoỏy (dựa theo Weber và Smith, 1995 [81]) và một phương phỏp xõy dựng xoỏy cõn bằng (Smith, 2005 [75]). Sơ đồ phõn tớch xoỏy phõn tỏch xoỏy thành cỏc thành phần mụi trường và thành phần xoỏy dựa trờn nền tảng là phộp biến đổi Fourier. Phương phỏp xõy dựng xoỏy cõn bằng cho phộp tớnh toỏn được phõn bố theo bỏn kớnh và độ cao của nhiệt độ, ỏp suất với điều kiện cho trước phõn bố giú tiếp tuyến và cỏc thụng số mụi trường.
Phương phỏp phõn tớch xoỏy này đó được nhiều ỏp dụng thành cụng cho nhiều sơ đồ ban đầu húa xoỏy của cỏc mụ hỡnh như WBAR, TC-LAPS. Trong khi đú, phương phỏp xõy dựng xoỏy cõn bằng dựa trờn một lý thuyết mới và cần được khảo sỏt tớnh hợp lý của nú. Đề thực hiện được điều này, luận ỏn đó sử dụng phương phỏp nghiờn cứu lý tưởng. Mụ hỡnh được sử dụng cho mục đớch này là mụ hỡnh nghiờn cứu và dự bỏo thời tiết WRF. Luận ỏn đó sử dụng phiờn bản nghiờn cứu nõng cao (ARW) của WRF cựng với một phương phỏp ban đầu húa xoỏy ba chiều nhằm đưa ra cỏc nghiờn cứu lý tưởng về xoỏy thuận nhiệt đới. Việc thiết kế cỏc trường hợp thớ
được thiết lập từđơn giản đến phức tạp nhằm khảo sỏt ảnh hưởng của cỏc quỏ trỡnh riờng biệt tới sự tiến triển của xoỏy trong quỏ trỡnh tớch phõn theo thời gian của mụ hỡnh.
Trong điều kiện lý tưởng khụng cú ma sỏt và cỏc quỏ trỡnh ẩm (TH1), xoỏy nhõn tạo gần giữ nguyờn cấu và cường độ trong suốt thời gian khảo sỏt chứng tỏ cỏc trường khớ tượng đó ở trạng thỏi cõn bằng động lực tốt ở thời điểm ban đầu. Khi đưa thờm hiệu ứng ma sỏt (TH2), xoỏy suy yếu mạnh ở trong lớp biờn và làm biến đổi cấu trỳc thẳng đứng và làm giảm cường độ xoỏy bóo. Việc đưa vào cỏc quỏ trỡnh ẩm và vật lý vi mụ (TH3) đó cho thấy: vai trũ quan trọng của quỏ trỡnh đối lưu và giải phúng ẩn nhiệt đối với sự tăng cường xoỏy. Mặc dự đõy chỉ là một cấu hỡnh thớ nghiệm tối thiểu (ma sỏt bề mặt, vật lý vi mụ dạng hiện), những kết quả nhận được
một số đặc tớnh khỏc của một xoỏy thuận nhiệt đới thực. Thớ nghiệm cũng đó mụ phỏng được cỏc đặc trưng trong quỏ trỡnh tiến triển của một XTNĐ từ giai đoạn ỏp thấp nhiệt đới đến giai đoạn bóo mạnh. Trong dũng nền đồng nhất và với điều kiện lý tưởng là hệ số Coriolis hằng số (TH4), xoỏy bóo đó di chuyển với tốc độ gần với dũng nền phự hợp với lý thuyết dũng dẫn. Mặc dự hoàn lưu trong lớp biờn bị lệch trỏi do ma sỏt nhưng hiệu ứng này khụng ảnh hưởng nhiều đến nhận xột trờn.
Cỏc kết quả nghiờn cứu lý tưởng trong khuụn khổ luận ỏn vẫn chỉ dừng ở cỏc thớ nghiệm hết sức đơn giản nhằm khảo sỏt tớnh ổn định của sơ đồ xõy dựng xoỏy ban đầu. Những kết quả thu được cho thấy phương phỏp ban đầu húa xoỏy ba chiều
đó thỏa món tớnh cõn bằng khỏ tốt, kết quả này cũng mở ra khả năng đưa vào sử
dụng trong phương phỏp xõy dựng xoỏy cõn bằng ba chiều vào một sơ đồ ban đầu húa xoỏy bóo cho mụ hỡnh dự bóo. Ngoài ra, phiờn bản ARW cũng chứng tỏ khả
năng mụ phỏng tốt cỏc quỏ trỡnh xảy ra trong bóo. Phương phỏp xõy dựng xoỏy cõn bằng cựng với mụ hỡnh WRF cú thểđược ứng dụng để nghiờn cứu sõu hơn cỏc quỏ trỡnh trong bóo và xoỏy thuận nhiệt đới trong tương lai.
CHƯƠNG 3 :
ÁP DỤNG SƠ ĐỒ BAN ĐẦU HểA XOÁY BA CHIỀU DỰ BÁO QUĨ ĐẠO BÃO
Cựng với sự phỏt triển chung của đất nước, trong những năm gần đõy ngành khớ tượng nước ta cũng đó cú những bước tiến đỏng kể. Một trong những thành tựu
đú là việc đưa vào ứng dụng nghiệp vụ hệ thống mụ hỡnh số khu vực phõn giải cao HRM (High resolution Regional Model).
HRM là mụ hỡnh được tiếp nhận từ Cục phục vụ Thời tiết, Cộng hũa Liờn bang Đức (DWD), và triển khai nghiờn cứu ỏp dụng vào Việt Nam từ năm 2000 ở
Bộ mụn Khớ tượng, trường Đại học Khoa học Tự nhiờn, Đại học Quốc gia Hà Nội.
Đõy là một mụ hỡnh đó được nghiờn cứu ỏp dụng và thẩm định khỏ kỹ và cú kỹ
năng dự bỏo quĩ đạo bóo khỏ ổn định (Kiều Thị Xin và nnk., 2002 [20,21]). Từ
khoảng giữa năm 2002, HRM đó được đưa vào chạy dự bỏo nghiệp vụở Trung tõm Dự bỏo Khớ tượng Thủy văn Trung ương. Cấu trỳc lưới ngang của HRM là lưới kinh, vĩ. Tọa độ thẳng đứng của HRM là tọa độ lai (hybrid) với số mực cú thể biến thiờn trong khoảng 20−40 mực. Hiện tại ở Việt Nam HRM cú thể sử dụng cỏc nguồn số liệu toàn cầu khỏc nhau làm điều kiện ban đầu và điều kiện biờn phụ thuộc thời gian, như GME, JMA và AVN. Tuy nhiờn, vỡ thiếu số liệu quan trắc trờn biển, mặc dự độ phõn giải của một số mụ hỡnh toàn cầu đó khỏ cao (như của GME vào khoảng 40km), trong nhiều trường hợp vị trớ và cường độ của bóo trờn trường phõn tớch vẫn bị sai lệch đỏng kể so với xoỏy bóo thực.
Nhằm mục đớch nghiờn cứu ứng dụng thực tiễn, trong chương này sẽ trỡnh bày việc phỏt triển HRM thành một phiờn bản mới, gọi là HRM_TC, mà nội dung chủ
yếu đề cập đến quỏ trỡnh ban đầu húa xoỏy tạo trường ban đầu cho mụ hỡnh trong tỡnh huống dự bỏo bóo. Sau khi xoỏy phõn tớch đó được tỏch ra và một xoỏy nhõn
tạo đó được xõy dựng (Chương 2), cú thể thiết lập một sơđồ ban đầu húa xoỏy bằng cỏch kết hợp xoỏy nhõn tạo với trường mụi trường. Điều này cú thể thực hiện được nhờ một sơ đồđồng húa số liệu hoặc “cài” xoỏy. Phương phỏp cài xoỏy cú ưu điểm là đơn giản và khỏ hiệu quả. Tuy nhiờn nú cũng cú nhược điểm là trong một số
trường hợp trường đó ban đầu húa cú thể khụng hoàn toàn thỏa món cõn bằng động lực do những sai số trong quỏ trỡnh nội suy của sơđồ ban đầu húa xoỏy cũng như do những sai khỏc giữa giữa xoỏy nhõn tạo và mụ hỡnh về cỏc quỏ trỡnh vật lý và độ
phõn giải. Mặc dự vậy, vấn đề này cú thểđược giải quyết thụng qua thủ tục ban đầu húa của chớnh mụ hỡnh dự bỏo bằng cỏch thực hiện quỏ trỡnh ban đầu húa xoỏy trước khi mụ hỡnh gọi thủ tục ban đầu húa động lực.
Để đảm bảo tớnh thống nhất trong dự bỏo nghiệp vụ, về nguyờn tắc qui trỡnh hoạt động và cấu trỳc của phiờn bản HRM_TC tương tự như phiờn bản HRM, ngoại trừ việc bổ sung thờm chức năng ban đầu húa xoỏy. Khi khụng cú bóo hoạt động trong phạm vi khụng gian miền tớnh của mụ hỡnh, HRM_TC chạy dự bỏo hoàn toàn giống với phiờn bản HRM nghiệp vụ. Trong trường hợp chạy dự bỏo bóo, trước khi mụ hỡnh thực hiện quỏ trỡnh ban đầu húa và tớch phõn theo thời gian, một module ban đầu húa xoỏy sẽ được gọi tới. Module này sẽ thực hiện quỏ trỡnh phõn tớch xoỏy, xõy dựng xoỏy nhõn tạo và cài trở lại trường ban đầu. Việc ban đầu húa xoỏy này cho phộp cải thiện trường ban đầu, và do đú cú thể nõng cao chất lượng dự bỏo bóo của mụ hỡnh.
3.1 Sơ lược về mụ hỡnh HRM