Tương tự như cỏc thớ nghiệm khảo sỏt độ nhạy trong chương 3. Trong cỏc dự
bỏo thử nghiệm, chỳng tụi cũng sử dụng số liệu khớ tượng từ mụ hỡnh toàn cầu GME. Miền tớnh gồm 201x161 điểm lưới ngang và 31 mực thẳng đứng. Miền tớnh bao phủ một vựng rộng từ 80E−130E và từ 5S−35N (Hỡnh 4.1.1) nhằm khảo sỏt cỏc cơn bóo hoạt động ở khu vực Biển Đụng và cú ảnh hưởng tới Việt Nam. Cỏc thụng tin quan trắc về bóo được lấy từ website weather.unisys.com. Cỏc dự bỏo được thực hiện tới hạn dự bỏo hai ngày (48h), tõm bóo dự bỏo cỏch nhau mỗi 6 tiếng được đưa ra đỏnh giỏ so với tõm bóo quan trắc.
Hỡnh 4.1.1: Miền dự bỏo của mụ hỡnh HRM được sử dụng trong luận ỏn.
4.1.4 Cỏc chỉ tiờu đỏnh giỏ
Để đỏnh giỏ kết quả dự bỏo quĩ đạo, chương này cũng sử dụng cỏc chỉ tiờu đó nờu ở chương 3, bao gồm: Sai số vị trớ (PE), sai số vị trớ trung bỡnh (MPE), sai số vị
trớ trung bỡnh tổng thể (MPEA), kỹ năng so với khụng ban đầu húa xoỏy (S), kỹ
Ngoài ra, để cú thể nhận định chi tiết hơn về xu thế của quĩ đạo dự bỏo so với quĩ đạo quan trắc. Chỳng tụi sẽ sử dụng thờm sai số vị trớ dọc với hướng di chuyển của bóo AT (ATE: Along Track Error) và sai số vị trớ ngang so với hướng di chuyển của bóo CT (CTE: Cross Track Error) (Hỡnh 4.1.2). ATE nhận dấu dương nếu tõm bóo dự bỏo nằm phớa trước tõm bóo quan trắc và nhận dấu õm khi tõm bóo dự bỏo nằm phớa sau tõm bóo quan trắc. CTE nhận dấu dương khi tõm bóo nằm phớa phải so với tõm bóo quan trắc và nhận dấu õm khi nằm về trỏi. Với qui ước này, nếu sai số
ATE trung bỡnh (MATE) nhận giỏ trị dương cú nghĩa tõm bóo dự bỏo cú xu thế di chuyển nhanh hơn so với thực và ngược lại, MATE nhận giỏ trị õm thỡ tõm bóo dự
bỏo cho xu thế di chuyển chậm hơn. Sai số CTE trung bỡnh (MCTE) dương cho thấy quĩđạo bóo cú xu thế lệch phải cũn MCTE õm cho thấy xu thế lệch trỏi so với quĩ đạo thực.
Tõm bóo dựbỏo PE
CTE
ATE Tõm bóo quan trắc
Tõm bóo quan trắc 6h trước
Hỡnh 4.1.2: Sơđồ sai số ATE, CTE và PE
4.2 Kết quả dự bỏo thử nghiệm
4.2.1 Khảo sỏt một số trường hợp
Trường hợp bóo Chanthu 00Z ngày 11/6/2004 là một trường hợp cho kết quả
dự bỏo tương đối tốt. Bóo Chanthu năm 2004 (bóo số 2) là một cơn bóo bắt nguồn từ một ATNĐ từ phớa đụng Philipin, di chuyển vào Biển Đụng và mạnh lờn thành
liền tối ngày 12, thuộc địa phận tỉnh Bỡnh Định, gõy ra giú mạnh và mưa rất to ở cỏc tỉnh Quảng Ngói và Bỡnh Định và Tõy Nguyờn. Sau khi vào đất liền, Chanthu suy yếu thành ATNĐ rồi tan dần. Bóo Chanthu ở thời điểm mạnh nhất đạt cấp bóo mạnh (typhoon) với tốc độ giú cực đại khoảng 33m/s.
Hỡnh 4.2.1: Ảnh vệ tinh bóo Chanthu lỳc sắp đổ bộ vào bờ biển Trung Bộ, thời điểm 00Z 12/6/2004. (Nguồn visibleearth.nasa.gov)
Ở thời điểm bắt đầu dự bỏo, bóo đang ở vị trớ 12.7 độ Vĩ Bắc và 115.8 độ Kinh
Đụng và di chuyển về phớa đất liền theo hướng Tõy-Tõy Bắc. Lỳc này, Chanthu
đang là một cơn bóo nhiệt đới khụng mạnh với tốc độ giú cực đại khoảng 22m/s. Trờn trường phõn tớch của GME (Hỡnh 4.2.2 trỏi), trường ỏp suất mực biển rất nụng và cú tõm bóo khụng chớnh xỏc so với trường đó ban đầu húa xoỏy (Hỡnh 4.2.2 phải).
Hỡnh 4.2.2: Trườg ỏp suất mực biển của trờn trường phõn tớch GME (trỏi) và trường đó ban đầu húa xoỏy (phải) đối với trường hợp bóo Chanthu 00Z ngày 11/6/2004
Hỡnh 4.2.3 là quĩ đạo bóo quan trắc và quĩ đạo dự bỏo ứng với hai phương ỏn cú sử dụng ban đầu húa xoỏy (bogus) và phương ỏn khụng ban đầu húa xoỏy (nobogus). Phương ỏn nobogus trong khoảng 18h đầu cú vị trớ tõm khụng rừ và di chuyển khụng đều. Sau đú bóo được tăng cường và di chuyển theo hướng Tõy-Tõy Bắc, tiến sỏt đến bờ biển miền trung Việt Nam nhưng quĩ đạo dự bỏo lệch bắc so với quĩ đạo quan trắc khoảng 1 độ và tõm bóo chưa đổ bộ vào đất liền cho đến hạn dự bỏo 48h. Đối với phương ỏn bogus, vị trớ cũng như cường độ của xoỏy bóo đó
được hiệu chỉnh về gần với thực. Quĩ đạo dự bỏo của phương ỏn cài xoỏy gần bỏm sỏt so với thực ở tất cả cỏc thời điểm dự bỏo.
Hỡnh 4.2.3: Quĩđạo dự bỏo của hai phương ỏn: ban đầu húa xoỏy (b) và khụng cài xoỏy (n) so với quĩ đạo quan trắc (S) đối với trường hợp bóo Chanthu 00Z ngày 11/6/2004
Bảng 4.2.1: Sai số dự bỏo của hai phương ỏn đối với trường hợp bóo Chanthu 00Z ngày 11/6/2004
No bogus Bogus
Hạn dự
bỏo (h) PE ATE CTE PE ATE CTE (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
6 218.4 -157.2 -151.6 87.5 79.8 -35.8 12 179.3 -87 -156.7 54.7 47.4 27.4 18 131.7 -121.2 51.6 89.3 84.9 -27.7 24 184 -179.6 39.9 65.8 65.8 1.1 30 181.3 -163.3 78.7 15.5 9.2 -12.5 36 247.6 -233 83.7 43.2 -43.1 -3.3 42 277.8 -259.5 99.2 43.2 -42.5 -8 48 376.1 -336.4 168.1 136.9 -122.8 60.6
Cú một số trường hợp bóo cho kết quả dự bỏo rất xấu đối với cả hai trường hợp bogus và nobogus. Điển hỡnh là cỏc trường hợp bóo Koni tại cỏc thời điểm dự
bỏo ngày 19 và 20 thỏng 7 năm 2003. Koni là một cơn bóo hỡnh thành từ phớa ngoài Biển Đụng vào ngày 13 thỏng 7, cơn bóo mạnh dần lờn và di chuyển vào Biển Đụng theo hướng Tõy vào ngày 17. Từđõy bóo đổi sang hướng Tõy Bắc và di chuyển về
phớa đảo Hải Nam, Trung Quốc. Từ ngày 19, cơn bóo lại chuyển dần sang hướng Tõy, băng qua đảo Hải Nam ngày 21, suy yếu dần và đổ bộ vào miền Bắc Việt Nam
ở khu vực tỉnh Nam Định.
Hỡnh 4.2.4 là hỡnh vẽ quĩđạo quĩđạo best track và cỏc phương ỏn dự bỏo bốn trường hợp bóo Koni. Cú thể thấy ở thời điểm đầu tiờn, cỏc dự bỏo tương đối chớnh xỏc. Quĩđạo phương ỏn bogus tỏ ra chớnh xỏc hơn tại những hạn dự bỏo 24h, nhưng sau đú, cả hai phương ỏn bogus và nobugus cú cú dấu hiệu lệch bắc mạnh ở những hạn dự bỏo sau. Sự lệch bắc này tiếp tục thể hiện rừ ở cỏc trường hợp dự bỏo tiếp theo chứng tỏ đó cú một sai số hệ thống trong trường mụi trường của bóo, dẫn đến cả phương ỏn cú cài xoỏy và khụng cài xoỏy đều cú sai lệch lớn mà cụ thểở đõy là lệch Bắc mạnh.
Cú thể nhận định nguyờn nhõn dẫn đến sự sai lệch của cỏc dự bỏo nằm ở
trường mụi trường qui mụ lớn. Hỡnh 4.2.5 là hỡnh thế trường độ cao địa thế vị mực 500hPa thời điểm 00Z ngày 20/7/2004. Cú thể thấy, trờn trường qui mụ lớn, ỏp cao lục địa bị đẩy lựi xa ra phớa Đụng và Koni hiện tại nằm ở rỡa phớa Đụng của cao ỏp.
Đõy là hỡnh thếđiển hỡnh của cỏc cơn bóo di chuyển lờn phớa Tõy Bắc. Như vậy, sự
sai lệch quĩđạo bóo dự bỏo nằm ở sự thiếu chớnh xỏc của trường mụi trường qui mụ lớn mà nguyờn nhõn cú thể do cỏc phương phỏp phõn tớch số liệu toàn cõu khụng chớnh xỏc trong một số hỡnh thế thời tiết đặc biệt. Một điểm đỏng chỳ ý là ở cỏc thời
điểm dự bỏo, thực tế cú một cơn bóo khỏc rất mạnh cũng đang tiến vào miền tớnh là bóo Imbudo. Việc xuất hiện đồng thời hai cơn bóo ở gần nhau cú thể cũng là một
Hỡnh 4.2.4: Cỏc thời điểm dự bỏo cơn bóo Koni 2003.
Đối với cỏc trường hợp thiếu chớnh xỏc trong trường mụi trường qui mụ lớn, cỏc sơ đồ ban đầu húa xoỏy theo phương phỏp cài xoỏy khụng thể cải thiện được chất lượng dự bỏo do bản chất của phương phỏp này là chỉ thay thế xoỏy phõn tớch bằng xoỏy giả mà khụng tỏc động đến trường mụi trường qui mụ lớn. Để khắc phục cỏc tỡnh huống tương tự cú lẽ cần kết hợp thờm phương phỏp đồng húa số liệu nhằm
chớnh xỏc húa trường mụi trường. Người làm dự bỏo cần thận trọng trong cỏc hỡnh thế đặc biệt như cú bóo đụi nhằm đưa ra được quyết định xỏc đỏng. Tuy vậy, dấu hiệu sai số thiờn lệch thường thể hiện tại hầu hết cỏc thời điểm dự bỏo và người làm dự bỏo cú thể hiệu chỉnh cỏc dự bỏo tiếp theo căn cứ vào cỏc sai lệch trong cỏc thời
điểm dự bỏo trước đú.
Hỡnh 4.2.5: Trường độ cao địa thế vị của trường phõn tớch GME ứng với trường hợp bóo Koni 00Z ngày 20/7/2003. Chỳ ý một cơn bóo rất mạnh mới tiến vào miền dự bỏo là cơn bóo Imbudo. Mũi tờn màu đen chỉ hướng di chuyển của tõm bóo Koni.
4.2.2 Đỏnh giỏ chung
Bảng 4.2.2 là sai số vị trớ trung bỡnh, sai số AT và CT trung bỡnh và trung bỡnh tuyệt đối cho tất cả cỏc trường hợp khảo sỏt. So sỏnh kết quả dự bỏo tại 12h, 24h, 36h và 48h với kết quả dự bỏo cỏc trường hợp bóo năm 2005 trờn khu vực Biển
Đụng của cỏc mụ hỡnh khỏc (Bảng 1.3.1), ta thấy rằng phiờn bản HRM_TC cho sai số vị trớ tương đương với cỏc mụ hỡnh trong nghiờn cứu trờn trong khi phiờn bản HRM khụng ban đầu húa xoỏy cú sai số dự bỏo lớn hơn rất nhiều. Mặc dự số lượng
đạo bóo của HRM_TC so với HRM cũng như sự hợp lý so với cỏc mụ hỡnh dự bỏo khỏc trờn thế giới.
Bảng 4.2.2: Sai số dự bỏo trung bỡnh của cỏc trường hợp dự bỏo thử nghiệm
Nobogus Bogus
Sai số CT Sai số AT Sai số CT Sai số AT Hạn dự bỏo (h) Sai số vị trớ TB tuyTB ệt đối TB tuyTB ệt đối Sai số vị trớ TB tuyTB ệt đối TB tuyTB ệt đối 6 115 -36 63 9 78 56 6 32 -4 38 12 133 -8 90 17 77 76 17 55 13 41 18 132 3 81 56 75 101 41 63 36 57 24 167 24 91 50 107 135 45 85 64 78 30 196 67 114 53 128 167 57 113 91 92 36 229 109 142 60 142 205 46 143 135 111 42 224 83 116 100 141 185 98 126 120 104 48 258 45 129 88 191 198 68 134 133 116 Trung bỡnh 182 117 103 141 80 94 182 117 103 141
Cú thể thấy tõm bóo dự bỏo của cả trường hợp cú cài xoỏy và khụng cài xoỏy
đều cú xu thế di chuyển lệch bắc và nhanh hơn so với bóo thực thể hiện qua sai số
AT và CT trung bỡnh hầu hết mang dấu dương. Sai số vị trớ của phương ỏn dự bỏo bogus nhỏ hơn so với phương ỏn nobogus ở tất cả cỏc thời điểm dự bỏo. Ở hạn dự
bỏo 24h, sai số vị trớ trung bỡnh phương ỏn bogus nhỏ hơn so với nobogus khoảng 30km và con số này ở hạn 48h là 48km. Nếu xem xột cỏc sai số AT và CT trung bỡnh ta thấy, nhỡn chung, xoỏy dự bỏo đều cú xu hướng đi nhanh hơn so với thực và lệch về phớa phải.
0 50 100 150 200 250 300 0 6 12 18 24 30 36 42 48 Hạn dự bỏo (h) Sa i s ố v ị tr ớ (k m ) Nobogus Bogus A 0 50 100 150 200 250 300 0 6 12 18 24 30 36 42 48 Hạn dự bỏo (h) Sa i s ố t run g bỡ nh C T (k m ) Nobogus Bogus B 0 50 100 150 200 250 300 0 6 12 18 24 30 36 42 48 hạn dự bỏo (h) Sa i s ố t rung bỡ nh A T (k m) Nobogus Bogus C Hỡnh 4.2.6: Sai số vị trớ trung bỡnh (A), sai số CT trung bỡnh (B) và sai số AT trung bỡnh (C) của cỏc trường hợp dự bỏo thử
nghiệm.
Phương ỏn bogus cho sai số trung bỡnh tuyệt đối AT giảm nhiều hơn so với sai số CT (Cú thể thấy rừ ở Bảng 4.2.3 và Hỡnh 4.2.6), chứng tỏ việc cài xoỏy cú hiệu quảđối với tốc độ di chuyển của của bóo hơn là đối với hướng di chuyển. Điều này cú thể thấy rừ khi xột chỉ số kỹ năng sai số của phương ỏn bogus so với phương ỏn nobogus (Hỡnh 4.2.7). Kỹ năng đối cả ba loại sai số bằng khoảng 50% tại hạn dự (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
bỏo 6h và cú xu thế giảm dần cho tới hạn 48h. Tốc độ giảm kỹ năng nhiều nhất ứng với loại sai số CT, đến hạn 30h, kỹ năng ứng với sai số CT giảm về khụng cho thấy khả năng dự bỏo hướng chuyển động của bogus là tương đương hoặc kộm hơn so
Bảng 4.2.3: Kỹ năng đối với sai số vị trớ, sai số AT và sai số CT của trường hợp ban đầu húa xoỏy (bogus) so với khụng ban đầu húa xoỏy(nobogus)
Kỹ năng so với nobogus (%) Hạn dự bỏo (h) PE AT CT 6 51 51 49 12 43 47 39 18 24 24 22 24 19 27 7 30 14 28 1 36 11 22 -1 42 17 26 -8 48 23 39 -4 Trung bỡnh 23 32 9 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 0 6 12 18 24 30 36 42 48 hạn dự bỏo (h) K ỹ n ă ng s o v ớ i nobogus ( % ) Sai số vị trớ Sai số AT Sai số CT
Hỡnh 4.2.7: Kỹ năng của phương ỏn bogus so với phương ỏn nobogus ứng với sai số vị trớ (PE), sai số CT (CTE) và sai số AT(ATE)
4.3 Túm tắt
Chương này đó khảo sỏt sơ đồ ban đầu húa xoỏy HRM_TC với 20 trường hợp bóo hoạt động trờn khu vực Biển Đụng. Tất cả cỏc trường hợp cú ban đầu đầu húa xoỏy chỉ sử dụng một bộ tham số cố định nhận được qua cỏc thớ nghiệm độ nhạy
được thực hiện trong chương 3. Đểđảm bảo tớnh khỏch quan, tất cả cỏc trường hợp bóo khảo sỏt trong chương này là độc lập với cỏc trường hợp bóo trong cỏc thớ nghiệm độ nhạy. Cỏc kết quả cho thấy sai số vị trớ trung bỡnh của phiờn bản HRM_TC đó giảm khoảng 30km ở hạn 24h và 60km ở hạn 48h so với phiờn bản HRM nguyờn gốc. Ngoài ra, việc ban đầu húa xoỏy cú hiệu quả đối với tốc độ
chuyển động của bóo hơn là so với hướng chuyển động. Cũng nhận thấy được một hạn chế của sơ đồ ban đầu húa xoỏy sử dụng trong luận ỏn là phương phỏp này khụng cải thiện được chất lượng dự bỏo quĩ đạo bóo trong cỏc trường hợp mà trường mụi trường mụ tả quỏ sai khỏc so với thực. Đõy cũng là hạn chế của cỏc sơ đồ ban đầu húa xoỏy sử dụng phương phỏp cài xoỏy núi chung bởi vỡ phương phỏp này chỉ hiệu chỉnh được cấu trỳc, cường độ và vị trớ của bản thõn trường xoỏy và giả định trường mụi trường đó mụ tảđỳng so với thực tế. Chớnh vỡ thế những người làm dự bỏo cần thận trọng để nhận định trong những hỡnh thếđặc biệt như tương tỏc bóo
đụi và chỳ ý đến cỏc dấu hiệu sai số hệ thống như sự lệch Bắc mạnh ở cỏc dự bỏo trước đú để cú thể hiệu chỉnh cho cỏc dự bỏo tiếp theo.
KẾT LUẬN
Dưới đõy là cỏc kết quả chớnh của luận ỏn:
1) Đó xõy dựng được sơ đồ ban đầu húa xoỏy ba chiều cho mục đớch dự bỏo quĩ đạo bóo. Sơđồ ban đầu húa xoỏy bao gồm hai phần chớnh là quỏ trỡnh phõn tớch xoỏy dựa trờn Weber và Smith (1995) và xõy dựng xoỏy nhõn tạo theo phương phỏp của Smith (2005). Để khảo sỏt tớnh hợp lý của phương phỏp xõy dựng xoỏy nhõn tạo, một module ban đầu húa xoỏy lý tưởng cho mụ hỡnh WRF đó được xõy dựng,
đồng thời một số thớ nghiệm lý tưởng cũng đó được thiết kế và thực hiện. Kết quả
nghiờn cứu cho thấy: a) Trong trường hợp thớ nghiệm khụ, khụng cú ma sỏt và hệ số
Coriolis là hằng số (mặt f), xỏy nhõn tạo đó duy trỡ được cấu trỳc và cường độ trong suốt thời gian tớch phõn chứng tỏ xoỏy nhõn tạo đó thể hiện tớnh cõn bằng động lực tốt. b) Trường hợp thớ nghiệm cú cỏc quỏ trỡnh ẩm hiện, ma sỏt bề mặt, mụ hỡnh cũng đó mụ phỏng được cỏc đặc trưng gần với thực cỏc giai đoạn hỡnh thành và phỏt triển của một xoỏy thuận nhiệt đới. Những kết quả này mở ra khả năng ỏp dụng