a) Khảo sát quĩ đạo dự báo
Sau khi tìm tâm bằng ph−ơng pháp Downhill, nối các tâm bão dự báo, ta sẽ có quỹ đạo dự báo của bão. Sau đây, tác giả sẽ khảo sát kết quả dự báo quỹ đạo cơn bão Mirinae với ba tr−ờng hợp 12Z ngày 30/10/2009, 12Z ngày 31/10/2009, 12Z ngày 01/11/2009.
* Diễn biến cơn bão Mirinae:
Tr−a ngày 27/10, một áp thấp nhiệt đới ở khu vực Tây Bắc Thái Bình D−ơng đã mạnh lên thành bão có tên quốc tế là Mirinae đây là cơn bão thứ 21 hoạt động ở khu vực này trong năm 2009. Sau khi hình thành, bão Mirinae di chuyển chủ yếu theo h−ớng tây trung bình khoảng 25 - 30 km/h. Sáng ngày 31/10, bão Mirinae v−ợt qua đảo Lu Dông (Philippin) và sau đó đi vào phía đông khu vực bắc và giữa Biển Đông, thành cơn bão số 11 hoạt động trên khu vực này với c−ờng độ mạnh cấp 11, giật cấp 12, cấp 13. Sau khi vào Biển Đông, bão số 11 di chuyển chủ yếu theo h−ớng Tây với tốc độ trung bình khoảng 20 - 25 km/h (có thời điểm di chuyển với tốc độ khoảng 25 - 30 km/h) và c−ờng độ giảm dần xuống cấp 9. Từ tr−a ngày 01/11, bão lại mạnh dần lên cấp 10, giật cấp 11, cấp 12, tiếp tục di chuyển chủ yếu theo h−ớng tây trung bình khoảng 20 km/h. Rạng sáng ngày 02/11, khi cách bờ biển Bình Định - Khánh Hòa khoảng 250 km về phía Đông, bão số 11 di chuyển theo h−ớng Tây Tây Nam. Chiều tối ngày 02/11 bão đi vào địa phận Phú Yên - Khánh Hòa và suy yếu nhanh thành áp thấp nhiệt đới, sau đó đi sâu vào đất liền suy yếu thành vùng áp thấp trên khu vực các tỉnh Nam Tây Nguyên (Hình 3.1).
Hình 3.1 Bản đồ đ−ờng đi cơn bão Mirinae.
Bão càng xa bờ, dự báo quĩ đạo bão càng khó. Để đánh giá khả năng dự báo của mô hình khi bão vào gần bờ, chúng tôi đã chọn thời điểm làm dự báo tr−ớc khi bão đổ bộ 3 ngày, 2 ngày và 1 ngày và tích phân mô hình t−ơng ứng là 72 giờ, 48 giờ và 24 giờ để đánh giá kết quả.
Hình 3.2 đến Hình 3.4 biểu diễn quĩ đạo dự báo bão Mirinae tr−ớc khi bão đổ bộ vào bờ 3 ngày, 2 ngày và 1 ngày bằng mô hình ETA với các sơ đồ BMJ, KF và KFMX và thời hạn dự báo lần l−ợt là 72 giờ, 48 giờ, 24 giờ. Trong đó: Đ−ờng màu đỏ biểu diễn quĩ đạo bão thực, đ−ờng màu xanh rêu biểu diễn quĩ đạo dự báo của sơ đồ BMJ, đ−ờng màu xanh đậm biểu diễn quĩ đạo dự báo của sơ đồ KF và đ−ờng màu xanh lá cây biểu diễn quĩ đạo dự báo của sơ đồ KFMX.
Hình 3.2 Quĩ đạo dự báo 72 giờ bằng mô hình ETA với các sơ đồ dối l−u (tr−ớc khi bão đổ bộ 3 ngày).
Hình 3.3 Quĩ đạo dự báo 48 giờ bằng mô hình ETA với các sơ đồ dối l−u (tr−ớc khi bão đổ bộ 2 ngày).
Hình 3.4 Quĩ đạo dự báo 24 giờ bằng mô hình ETA với các sơ đồ dối l−u (tr−ớc khi bão đổ bộ 1 ngày).
* Hạn dự báo 72 giờ: Vào ngày 30/10/2009 obs 12Z, bão đang ở vị trí 14,7 độ vĩ bắc, 123,5 độ kinh đông, trên phía đông khu vực đảo Lu-Dông, Phi-líp-pin. Sức gió mạnh nhất vùng gần tâm bão Mirinae lúc đó đạt khoảng 29 m/s, t−ơng đ−ơng cấp 11. Từ giờ dự báo 00 đến 30 sơ đồ KFMX có dự báo gần với quĩ đạo thực nhất, tuy nhiên từ giờ dự báo 54 thì sơ đồ này có dự báo bão di chuyển quá nhanh so với quĩ đạo thực. Từ giờ dự báo 54 đến 72, sơ đồ KF cho dự báo gần với quĩ đạo thực nhất.
* Hạn dự báo 48 giờ vào ngày 31/10/2009 obs 12Z, tâm bão thực ở vị trí 117,8 độ dông và 14,2 vĩ độ bắc trên khu vực giữa Biển Đông, với gió gần tâm bão mạnh cấp 9. Với hạn dự báo này, cả ba sơ đồ có quĩ đạo dự báo khá sát so với quĩ đạo quan trắc, trong đó sơ đồ KF có quĩ đạo dự báo tốt nhất.
* Hạn dự báo 24 giờ vào ngày 01/10/2009 obs 12Z, tâm bão dự báo ở (113.6 độ đông, 13,6 độ bắc) cách bờ biển các tỉnh Quảng Ngãi Phú Yên khoảng 470 km về phía đông. Sức gió mạnh nhất ở vùng gần tâm bão mạnh cấp 10 (tức là từ 89 đến 102 km một giờ), giật cấp 11, cấp 12. Quĩ đạo thực của cơn bão từ giờ 00 đến giờ 12 có sự chuyển h−ớng từ đông đông bắc sang tây tây nam, nên
ba sơ đồ những giờ đầu đều dự báo sai lệch nhiều. Sơ đồ KF vẫn có dự báo quĩ đạo tốt nhất.
b) Đánh giá kết quả dự báo thông qua các chỉ tiêu đánh giá * Sai số khoảng cách PE
+ Hạn dự báo 72 giờ (Bão cách bờ khoảng 3 ngày di chuyển).
Bảng 3.1 trình bày sai số vị trí dự báo của các tr−ờng hợp thử nghiệm dự báo cơn bão Mirinae với thời điểm dự báo là 12Z ngày 30/10/2009. Hình 3.5 là đồ thị biểu diễn kết quả t−ơng ứng.
Bảng 3.1 Sai số khoảng cách tâm bão Miriane PE (km) dự báo bằng mô hình ETA với các sơ đồ đối l−u (Thời điểm tiến hành dự báo là 12 Z ngày
30/10/2009). PE (km) Hạn BMJ KF KFMX 0 31,11 31,11 31,11 12 112,88 152,94 108,92 24 132,08 49,29 12,93 36 152,75 70,1 58,54 48 46,36 43,89 155,7 60 137,46 111,04 167,48 72 213,96 143,4 236,3
0 50 100 150 200 250 0 12 24 36 48 60 72 Hạn dự bỏo (giờ) PE (km) BMJ KF KFMX
Hình 3.5 Sai số khoảng cách tâm bão Miriane PE(km) dự báo bằng mô hình Eta với các sơ đồ đối l−u (Thời điểm tiến hành dự báo là 12 Z ngày
30/10/2009).
Với tr−ờng hợp dự báo 72 giờ của ngày 30/11/2009 lúc 12Z, dự báo của sơ đồ KFMX có sai số nhỏ nhất cho đến giờ dự báo 36, tuy nhiên từ giờ dự báo 48, sai số dự báo của sơ đồ này lớn nhất. Sơ đồ KF có sai số dự báo nhỏ nhất ở giờ dự báo 72 sai số chi có 143,4 km trong khi đó sai số của sơ đồ BMJ và KFMX lần l−ợt là 213,96 km và 236 km. Nguyên nhân có thể là do sơ đồ KF mô tả tốt nhất tr−ờng áp của cơn bão trong ba sơ đồ nh− trong Hình 3.6. Trong Hình 3.6, sơ đồ KF dự báo tr−ờng áp tốt hơn so với hai sơ đồ còn lại. với những đ−ờng đẳng áp dày xít, thể hiện c−ờng độ cơn bão mạnh. Trong hình 3.7, tại vị trí cơn bão tồn tại vùng có độ ẩm giá trị lớn trên 80%, độ ẩm dự báo của sơ đồ KF (Hình 3.7 b) khu vực này cao hơn so với hai sơ đồ còn lại (Hình 3.7 a, và Hình 3.7 c).
(a) (b)
(c)
Hình 3.6 Tr−ờng áp suất mặt biển tại giờ dự báo 54 của mô hình ETA với các sơ đồ đối l−u
a) Sơ đồ BMJ b) Sơ dồ KF c) Sơ đồ KFMX
(Thời điểm tiến hành dự báo là 12 Z ngày 30/10/2009).
(a) (b)
(c)
Hình 3.7 Tr−ờng độ ẩm t−ơng đối tại giờ dự báo 54 của mô hình ETA với các sơ đồ đối l−u (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
a) Sơ đồ BMJ b) Sơ dồ KF c) Sơ đồ KFMX
(Thời điểm tiến hành dự báo là 12 Z ngày 30/10/2009).
+ Hạn dự báo 48 giờ (Bão cách bờ khoảng 2 ngày di chuyển).
Bảng 3.2 trình bày sai số khoảng cách tâm bão Mirinae dự báo bằng mô hình ETA với các sơ đồ đối l−u BMJ, KF và KFMX và Hình 3.8 biểu diễn kết quả t−ơng ứng.
Bảng 3.2 Sai số khoảng cách tâm bão Miriane dự báo bằng
mô hình Eta với các sơ đồ đối l−u (Thời điểm tiến hành dự báo là 12 Z ngày 31/10/2009). PE (km) Hạn BMJ KF KFMX 0 17,12 17,12 17,12 12 14,1 59,12 82,4 24 155,03 96,84 177,56 36 120,81 92,91 142,67 48 156,38 35,73 200,88 0 50 100 150 200 250 0 12 24 36 48 Hạn dự bỏo (giờ) PE (km) BMJ KF KFMX
Hình 3.8 Sai số khoảng cách tâm bão Miriane PE (km) dự báo bằng mô hình ETA với các sơ đồ đối l−u (Thời điểm tiến hành dự báo là 12Z ngày
31/10/2009).
Với hạn dự báo 48 giờ, sai số dự báo tăng nhanh cho đến giờ dự báo 24 ở các sơ đồ BMJ và KFMX, sai số dự báo của sơ đồ KF nhỏ hơn hẳn so với hai sơ đồ còn lại ở giờ dự báo 24 trở đi, đặc biệt ở giờ dự báo 48, sai số giảm hẳn so với giờ dự báo 24 chỉ còn 35,73 km.
+ Hạn dự báo 24 giờ (Bão cách bờ khoảng 1 ngày di chuyển).
Bảng 3.3 Sai số khoảng cách tâm bão Miriane dự báo bằng
mô hình Eta với các sơ đồ đối l−u (Thời điểm tiến hành dự báo là 12 Z ngày 01/11/2009). PE (km) Hạn BMJ KF KFMX 0 45,02 45,02 45,02 06 64,28 52,05 25,99 12 62,93 38,98 13,83 18 53,68 52,81 10,57 24 57,1 52,84 138,08 0 50 100 150 200 250 0 6 12 18 24 Hạn dự bỏo (giờ) PE (km) BMJ KF KFM X
Hình 3.9 Sai số khoảng cách tâm bão Miriane PE (km) dự báo bằng mô hình ETA với các sơ đồ đối l−u (Thời điểm tiến hành dự báo là 12 Z ngày
01/11/2009).
Với hạn dự báo 24 giờ, dự báo của hai sơ đồ BMJ và KF có sai số chênh lệch ít giữa các giờ dự báo. Sơ đồ KFMX dự báo khá tốt ở những giờ đầu, riêng giờ dự báo 24 của sơ đồ KFMX lớn hơn hẳn so với giờ dự báo tr−ớc. * Sai số dọc ATE
Kết quả tính toán sai số dọc ATE của các ph−ơng án thử nghiệm dự báo cơn bão Mirinae (2009) tại các hạn dự báo 72 giờ, 48 giờ và 24 giờ đ−ợc trình bày ở Bảng 3.4 và Hình 3.10 biểu diễn kết quả t−ơng ứng.
-150 -100 -50 0 50 100 150 0 12 24 36 48 60 72 Hạn dự bỏo (giờ) AT (km) BMJ KF KFMX (a) -150 -100 -50 0 50 100 150 0 12 24 36 48 Hạn dự bào (giờ) AT (km) BMJ KF KFMX (b) -150 -100 -50 0 50 100 150 0 6 12 18 24 Hạn dự bào (giờ) AT (km) BMJ KF KFMX (c) Hình 3.10. Sai số dọc AT (km) của các
ph−ơng án thử nghiệm dự báo cơn bão Mirinae.
a) Hạn 72 giờ, b) Hạn 48 giờ, c) Hạn 24 giờ.
Với hạn dự báo 72 giờ, ngoại trừ giờ dự báo đầu tiên, dự báo của sơ dồ BMJ có sai số AT âm, tức là dự báo bão di chuyển chậm hơn thực tế. Dự báo của sơ đồ KF có sai số AT d−ơng ở giờ dự báo 00 và 48 và có sai số AT âm ở các giờ dự báo còn lại. Dự báo của sơ đồ KFMX có sai số AT d−ơng nhỏ ở giờ dự báo 24 đến 48 (9,46 km đến 18,21 km),tuy nhiên giờ dự báo 60 sai số khá lớn 104,71 km.
Với hạn dự báo 48 giờ, dự báo của sơ đồ KF và sơ đồ BMJ đều có sai số AT âm ở những giờ đầu, tức dự báo bão di chuyển chậm hơn so với thực tế, tuy nhiên từ giờ dự báo 24 thì dự báo của ba sơ đồ đều cho sai số AT d−ơng
tức dự báo bão chuyển động nhanh hơn thực tế, đến giờ dự báo 48 thì dự báo của sơ đồ KF có sai số AT nhỏ nhất trong ba sơ đồ: 19,57 km
Hạn BMJ KF KFMX 0 16,37 16,37 16,37 12 -33,85 -35,1 -45,67 24 -50,89 -34,75 10,07 36 -102,63 -21,41 9,46 48 -44,49 43,41 18,21 60 -104,36 -52,46 104,71 72 -31,34 -11,69 10,95 (a) Hạn BMJ KF KFMX 0 -9,08 -9,08 -9,08 12 -4,43 -41,25 82,2 24 72,8 18 42,32 36 89 77,63 93,98 48 69,16 19,57 50,42 (b) Hạn BMJ KF KFMX 0 -30,02 -30,02 -30,02 06 -49,59 -13,5 -15,12 12 -58,74 -29,73 1,82 18 -50,37 -37,71 -6,27 24 65,29 -18,61 42,28 (c) Bảng 3.4 Sai số dọc ATE (km)
của các ph−ơng án thử nghiệm dự báo cơn bão Mirinae. a) Hạn 72 giờ, a)Hạn 48 giờ,
c) Hạn 24 giờ.
Với hạn dự báo 24 giờ, dự báo của sơ đồ BMJ có dao động sai số AT khá lớn, ở hai sơ đồ còn lại dao động sai số nhỏ hơn.
* Sai số ngang CT
Bảng 3.5 trình bày kết quả tính toán sai số ngang CT với các ph−ơng án thử nghiệm tại các hạn dự báo 72, 48 và 24 giờ. Hình 3.11 biểu diễn kết quả t−ơng ứng.
-250 -200 -150 -100 -50 0 50 100 150 200 250 0 12 24 36 48 60 72 Hạn dự bỏo (giờ) CT BMJ KF KFMX (a) -250 -200 -150 -100 -50 0 50 100 150 200 250 0 12 24 36 48 Hạn dự bỏo (giờ) CT BMJ KF KFMX (b) -250 -200 -150 -100 -50 0 50 100 150 200 0 6 12 18 24 Hạn dự bỏo (giờ) CT BMJ KF KFMX (c)
Hình 3.11. Sai số dọc CT (km) của các ph−ơng án thử nghiệm dự báo cơn bão Mirinae. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
a) Hạn 72 giờ, b)Hạn 48 giờ, c) Hạn 24 giờ Hạn BMJ KF KFMX 0 26,46 26,46 26,46 12 107,69 148,86 98,88 24 121,89 34,95 8,11 36 113,13 66,75 57,77 48 13,03 6,42 154,63 60 -89,47 -97,87 -130,7 72 211,65 142,92 -236,04 (a) Hạn BMJ KF KFMX 0 -14,52 -14,52 -14,52 12 13,38 42,35 5,67 24 -136,88 95,15 -172,44 36 -81,69 -51,06 -107,34 48 -140,26 -29,89 -194,45 (b) Hạn BMJ KF KFMX 0 33,55 33,55 33,55 06 -40,9 -50,27 -21,14 12 -22,58 -25,2 -13,71 18 -18,54 -36,98 8,51 24 -142,89 49,46 131,45 (c)
Bảng 3.5 Sai số dọc CTE (km) của các ph−ơng án thử nghiệm dự báo
cơn bão Mirinae. a) Hạn 72 giờ, b)Hạn 48 giờ,
Với hạn dự báo 72 giờ, dự báo của ba sơ đồ đều có sai số CT d−ơng từ giờ dự báo 00 đến giờ dự báo 48 (Hình 3.11 a), tức là cơn bão di chuyển lệch phải so với thực tế, riêng giờ dự báo 60 cả ba sơ đồ đều có giá trị CT âm, tức là dự báo tâm bão lệch trái so với thực tế, đến giờ dự báo thứ 72, sơ đồ KF và BMJ dự báo tâm bão di chuyển lệch trái (CT âm), ng−ợc lai sơ đồ KFMX dự báo cho tâm bão lệch phải. Dự báo của sơ đồ KF có sai số CT nhỏ nhất trong ba sơ đồ, ở giờ dự báo 72, sai số CT chỉ có 142,92 km.
Với hạn dự báo 48 giờ, ngoại trừ giờ dự báo 12, dự báo của sơ đồ KFMX và sơ đồ BMJ đều có giá trị CT âm (Hình 3.11 b) tức là hai sơ đồ này cho dự báo tâm bão lệch trái, sơ đồ KF dự báo tâm bão lệch phải từ giờ dự báo 12 đến 24 tuy nhiên, ở những giờ cuối sơ đồ này cho dự báo cơn bão lệch trái.
Với hạn dự báo 24 giờ, cả ba sơ đồ đều cho sai số CT nhỏ, ngoại trừ giờ dự báo 24, sơ đồ BMJ và KFMX có sai số CT lần l−ợt là -142,89 và 131,45 km, sai số này khá lớn. Do giờ dự báo này cơn bão đổ bộ vào đất liền nên các sơ đồ không dự báo đ−ợc chính xác tâm bão.
Tóm lại, thông qua đánh giá kết quả sai số của ba sơ đồ của cơn bão Mirinae, ta thấy rằng, sơ đồ KF cho kết quả dự báo tốt nhất. Dự báo của sơ đồ này có sai số dọc ATE và sai số ngang CTE nhỏ nhất, tức là sơ đồ dự báo quĩ đạo bão sát với quĩ đạo thực.