Chỉ tiêu đánh giá dự báo bão

b) Sai phân theo thời gian

2.5Chỉ tiêu đánh giá dự báo bão

Đối với quỹđạo đánh giá bằng sai số vị trí (Khoảng cách giữa tâm bão thực tế và tâm bão dự báo):

 

1 2 1 2 2 1

os sin sin os os os( )

AB e

d R c    c  c c   (2.25) - Giá trị trung bình của sai số khoảng cách PE được tính:

40 . 1 n i j i j PE MPE n   (2.26) Với Re là bán kính trái đất Re = 6378.16km.

Ngoài ra, để tính toán tốc độ di chuyển dọc theo quỹ đạo của bão dự báo nhanh hay chậm hơn so với vận tốc di chuyển thực của bão, quá trình dự báo lệch trái hay lệch phải người ta còn dùng thêm sai số dọc ATE (Along Track Error) và sai số ngang CTE ( Cross Track Error).

ATE > 0: tâm bão dự báo nằm phía trước tâm bão quan trắc. ATE < 0: tâm bão dự báo nằm phía sau tâm bão quan trắc. CTE > 0: tâm bão dự báo nằm phía phải tâm bão quan trắc CTE < 0: tâm bão dự báo nằm phía trái tâm bão quan trắc

Với quy ước này nếu sai số ATE trung bình (MATE) nhận giá trị dương có nghĩa tâm bão dự báo có xu thế di chuyển dọc theo quỹ đạo nhanh hơn so với thực và ngược lại, MATE nhận giá trị âm thì tâm bão dự báo có xu thế di chuyển dọc theo quỹ đạo chậm hơn. Sai số CTE trung bình (MCTE) dương cho thấy quỹ đạo bão có xu thế lệch phải còn MCTE âm cho thấy xu thế lệch trái so với quỹ đạo thực.

, 1 n i j i ATE MATE n   , 1 n i j i j CTE MCTE n   (2.27) (2.28) Trong đó i là dung lượng mẫu (i=1,n), j là hạn dự báo (j=0, 6, 12, 18…72).

Đối với cường độ bão đánh giá kết quả dự báo bằng giá trị chênh lệch của trị số áp suất thấp nhất tại tâm bão (hPa) theo dự báo và theo giá trị thực tế (Pmin dự báo –Pmin quan trắc) và giá trị chênh lệch tốc độ gió lớn nhất ở gần tâm bão (m/s) theo dự báo và theo giá trị thực tế (Vmax dự báo – Vmax quan trắc).

CHƯƠNG III: ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG TƯƠNG TÁC BIỂN KHÍ QUYỂN

TỚI CƯỜNG ĐỘ VÀ QUỸĐẠO BÃO

Trong luận văn của này tôi thử nghiệm đánh giá ảnh hưởng của tương tác biển khí quyển tới cường độ và quỹ đạo cho 3 trường hợp bão giữa chạy liên hoàn khí quyển-đại dương với không liên hoàn . Cơn bão số 3/2010 (Mindulle) là cơn bão được hình thành từ một vùng áp thấp ở phía Đông Đông Nam quần đảo hoàng Sa rồi mạnh lên thành áp thấp nhiệt đới. Lúc 13h ngày 22/VIII áp thấp nhiệt đới này ở vào khoảng 16,30N - 114,40E. Sáng ngày 23/VIII áp thấp nhiệt đới mạnh lên thành bão, có tên quốc tế là Mindulle và là cơn bão số 3 hoạt động ở Biển Đông. Lúc 10 giờ ngày 23/8, vị trí tâm bão ở khoảng 16,30N - 110,50E. Hồi 14 giờ ngày 24/VIII, vị trí tâm bão ở khoảng 18,70N - 106,20E, cách bờ biển các tỉnh Thanh Hóa – Nghệ An khoảng 40km về phía Đông. Đêm ngày 24/VIII bão số 3 đổ bộ vào các tỉnh từ Thanh Hóa đến Nghệ An sau đó suy yếu thành vùng thấp đi sâu vào đất liền và tan đi ở Lào. Cơn bão số 3/2011 (NOCK-TEN) được hình thành từ một áp thấp nhiệt đới ở vùng biển ngoài khơi Philippin vào sáng ngày 25/VII. Hồi 13h ngày 25/VII vị trí tâm áp thấp nhiệt đới này ở vào khoảng 13,10N; 127,40E. Áp thấp nhiệt đới này mạnh lên thành bão vào sáng sớm ngày 26/VII. Bão di chuyển vào Biển Đông vào sáng ngày 28/VII. Bão tiếp tục di chuyển theo hướng giữa Tây và Tây Tây. Đêm ngày 29/VII bão đổ bộ vào khu vực phía Đông Nam đảo Hải Nam (Trung Quốc). Đến chiều tối ngày 30/VII bão đổ bộ vào địa phận các tỉnh từ Thanh Hóa đến Nghệ An và suy yếu thành áp thấp nhiệt đới. Tối cùng ngày áp thấp nhiệt đới đã suy yếu thành một vùng áp thấp di chuyển theo hướng Tây và tan dần trên khu vực Trung Lào. Cơn bão Nalgae được hình thành trên Thái Bình Dương từ ngày 27 tháng IX, đây là cơn bão rất mạnh khi di chuyển qua Philippines đạt cấp 14-15 đầu tháng X và di chuyển theo hướng chủ đạo là Tây và tan ngoài biển gần bắc Trung bộ nước ta ngày 4 tháng X/2011.

3.1 Nhiệt độ bề mặt biển

3.1.1 Bão Mindulle

Thông qua hình vẽ 3.1 ta thấy trường nhiệt độ bề mặt nước biển (SST) tại thời điểm ban đầu giữa 2 trường hợp có kết hợp khí quyển đại dương và không kết hợp có sự sai khác rõ rệt. Cụ thể thông qua hiệu SST giữa có và không kết hợp thấy trường SST (WRF-ROMS) nhỏ hơn SST (WRF) khoảng trung bình 2-30 C trền toàn miền tính. Sự sai khác này tiếp tục thấy tại các hạn dự báo 12h và 24h khoảng 3-40 C.

Từ hình 3.2 đối với hạn dự báo 36h và 48h thì thấy nhiệt độ bề mặt nước biển trong khi có kết hợp khí quyển-đại dương thấp hơn so với không kết hợp trung bình khoảng 4-50 C trên toàn miền tính.

Hình 3.1. Độ chênh lệch SST giữa WRF-ROMS và WRF ứng với hạn dự báo 00h, 12h và 24h

3.1.2 Bão Nock-ten

Từ hình vẽ 3.3 ta thấy trường nhiệt độ bề mặt nước biển (SST) tại thời điểm ban đầu giữa 2 trường hợp có kết hợp khí quyển đại dương và không kết hợp có sự sai khác rõ rệt. Cụ thể thông qua hiệu số SST giữa có và không kết hợp thấy trường SST (WRF-ROMS) nhỏ hơn SST (WRF) khoảng trung bình 2-30 C trền toàn miền tính. Sự sai khác này tiếp tục thấy tại các hạn dự báo 12h và 24h khoảng 3-40 C.

Hình 3.3. Độ chênh lệch SST giữa WRF-ROMS và WRF ứng với hạn dự báo 00h, 12h và 24h

Hình 3.2. Độ chênh lệch SST giữa WRF-ROMS và WRF ứng với hạn dự báo 36h và 48h

Hình 3.4. Độ chênh lệch SST giữa WRF-ROMS và WRF ứng với hạn dự báo 36h, 48h và 72h

Từ hình 3.4 đối với hạn dự báo 36h và 48h thì thấy nhiệt độ bề mặt nước biển trong khi có két hợp khí quyển-đại dương thấp hơn so với không kết hợp trung bình khoảng 4-50 C trên toàn miền tính. Tới hạn 72h ta thấy tại vịnh Bắc bộ nơi mà có tâm bão theo mô phỏng dự bão độ chênh SST trong hai phương án vào khoảng trung bình hơn 50 C.

3.1.3 Bão Nalgae

Tương tự như 2 cơn bão trên, thông qua hình 3.5 và 3.6 ta thấy trường nhiệt độ bề mặt nước biển (SST) tại thời điểm ban đầu SST (WRF-ROMS) nhỏ hơn SST (WRF) khoảng trung bình 2-30 C trên toàn miền tính. Sự sai khác này tiếp tục thấy tại các hạn dự báo 12h và 24h khoảng 3-40 C, với hạn 48h và 72h thì lệch khoảng 4- 50 C.

Như vậy tổng kết lại trong cả 3 trường hợp thử nghiệm ta thấy phương án chạy có kết hợp khí quyển-đại dương nhiệt độ bề mặt nước biển thấp hơn khoảng 2- 30 C tại thời điểm ban đầu và tăng dần lên 3-40 C dối với hạn dự báo 12h và 24h, tiếp tục tăng lên 4-50 C tới hạn 48h và 72h so với phương án không kết hợp khí quyển-đại dương mà chỉ nguyên khí quyển.

Hình 3.5. Độ chênh lệch SST giữa WRF-ROMS và WRF ứng với hạn dự báo 00h, 12h và 24h

Hình 3.6. Độ chênh lệch SST giữa WRF-ROMS và WRF ứng với hạn dự báo 36h, 48h và 72h

46 Hình 3.7. Độ chênh lệch SLP giữa WRF-ROMS và WRF tại thời điểm 00Z Hình 3.8. Độ chênh lệch SLP giữa WRF-ROMS và WRF tại hạn dự báo 12h và 24h 3.2 Áp suất bề mặt biển 3.2.1 Bão Mindulle

Từ hình 3.7 bên ta thấy trường khí áp bề mặt biển (SLP) tại thời điểm ban đầu (2010082300Z) dường như không có sư chênh lệch giữa 2 phương án có liên hoàn khí quyển đại dương với phương án chỉ chạy WRF.

Tuy nhiên khi tới hạn dự báo 12h thì đã thấy sự chênh lệch của SLP giữa 2 phương án liên hoàn và không liên hoàn khí quyển đại dương khoảng 4-6 mb tai tâm bão dự báo. Đến khoảng 24h dự báo thì SLP của phương án chạy liên hoàn cao hơn khoảng 8-10 mb tại tâm bão mô phỏng so với SLP của phương án không liên hoàn (hình 3.8)

Hình 3.9. Độ chênh lệch SLP giữa WRF-ROMS và WRF tại hạn dự báo 36h và 48h

Hình 3.10. Độ chênh lệch SLP giữa WRF- ROMS và WRF tại thời điểm 00Z

Đối với hạn 36h và 48h thì thấy sự gia tăng rõ rệt và khá lớn giữa SLP của 2 phương án co và không liên hoàn khí quyển đại dương tương ứn là khoảng 16-18 mb và 24-26 mb tại tâm bão dữ báo (hình 3.9)

3.2.2 Bão Nock-ten

Từ hình 3.10 ta thấy trường khí áp bề mặt biển (SLP) tại thời điểm ban đầu (2011072700Z) dường như không có sự chênh lệch giữa 2 phương án có liên hoàn khí quyển đại dương với phương án chỉ chạy WRF.

Hình 3.11. Độ chênh lệch SLP giữa WRF-ROMS và WRF tại hạn dự báo 12h và 24h

Tuy nhiên khi tới hạn dự báo 12h thì đã thấy sự chênh lệch của SLP giữa 2 phương án liên hoàn và không liên hoàn khí quyển đại dương khoảng 1-2 mb tai tâm bão dự báo. Đến khoảng 24h dự báo thì SLP của phương án chạy liên hoàn cao hơn khoảng 4-6 mb tại tâm bão mô phỏng so với SLP của phương án không liên hoàn (hình 3.11)

Đối với hạn 48h và 72h thì thấy sự gia tăng nhanh chóng và rất rõ rệt giữa SLP của 2 phương án có và không liên hoàn khí quyển đại dương tương ứng là khoảng 16-18 mb và 20-22 mb tại tâm bão dữ báo (hình 3.12).

49 Hình 3.13. Độ chênh lệch SLP giữa WRF- ROMS và WRF tại thời điểm 00Z Hình 3.12. Độ chênh lệch SLP giữa WRF-ROMS và WRF tại hạn dự báo 12h và 24h 3.2.3 Bão Nalgae Từ hình 3.13 , giống như 2 trường hợp trên thấy trường khí áp bề mặt biển (SLP) tại thời điểm ban đầu (2011100200Z) dường như không có sự chênh lệch giữa 2 phương án có liên hoàn khí quyển đại dương với phương án chỉ chạy WRF.

Tuy nhiên khi tới hạn dự báo 12h thì đã thấy sự chênh lệch rõ rệt của SLP giữa 2 phương án liên hoàn và không liên hoàn khí quyển đại dương khoảng 6-8 mb

Hình 3.14. Độ chênh lệch SLP giữa WRF-ROMS và WRF tại hạn dự báo 12h và 24h

Hình 3.15. Độ chênh lệch SLP giữa WRF-ROMS và WRF tại hạn dự báo 48h và 72h

tai tâm bão dự báo. Đến khoảng 24h dự báo thì SLP của phương án chạy liên hoàn cao hơn khoảng 14-16 mb tại tâm bão mô phỏng so với SLP của phương án không liên hoàn (hình 3.14).

Đối với hạn 48h và 72h thì thấy sự gia tăng nhanh chong và rất rõ rệt giữa SLP của 2 phương án có và không liên hoàn khí quyển đại dương tương ứng là khoảng 16- 18 mb và 20-22 mb tại tâm bão dữ báo (hình 3.15)

Hình 3.16. Độ chênh lệch vận tốc gió trung bình giữa WRF-ROMS và WRF tại hạn dự báo 00h và 12h

Thông qua 3 trường hợp thử nghiệm cho thấy rằng khí áp bề mặt biển của phương án liên hoàn luôn cao hơn so với không liên hoàn khoảng 2-3 mb với hạn sự báo 12h, tăng dần lên 6-8 mb với hạn 24h, tăng nhanh với hạn 48h và 72h tương ứng khoảng 14-15 mb và 22-24 mb. Như vậy bước đầu có thể khẳng định rằng cường độ bão trong phương án liên hoàn khí quyển đại dương WRF-ROMS yếu hơn so với phương án mô phỏng đơn thuần bằng WRF.

3.3 Gió bề mặt

3.3.1 Bão Mindulle

Trường gió bề mặt tại thời điểm ban đầu không có sự sai khác vận tốc gió giữa phương án có liên hoàn và không liên hoàn. Tuy nhiên sau 12h dự báo vận tốc gió tại vùng gió mạnh của phương án dự báo có liên hoàn nhỏ hơn khoảng 8-10m/s, tuy vậy trong tâm bão nơi thường có vận tốc gió nhỏ thậm chí là lặng gió thì phương án không kết hợp lại lớn hơn không đáng kể khoảng 1-2m/s.

Hình 3.17. Độ chênh lệch vận tốc gió trung bình giữa WRF- ROMS và WRF tại hạn dự báo 24h và 48h

Hình 3.18. Độ chênh lệch vận tốc gió trung bình giữa WRF- ROMS và WRF tại hạn dự báo 00h và 12h

Tới 24h dự báo sự chênh lêch lớn dần lên khoảng 12-14m/s và tới 48h thì thấy sự chênh lệch khá mạnh khoảng 20m/s, đây có thể là do sau 48h cơn bão này suy yếu và sắp tan theo quan trắc và phương án chạy không liên hoàn nhưng phương án chạy liên hoàn vẫn mô phỏng đang là bão và chưa suy yếu.

3.3.2 Bão Nock-ten

Hình 3.19. Độ chênh lệch vận tốc gió trung bình giữa WRF- ROMS và WRF tại hạn dự báo 24h, 48h và 72h

Sau 24h dự báo mức độ chênh lệch giữa 2 phương án vẫn khá nhỏ khoảng 2- 3m/s tại vùng gió mạnh của bão. Tuy nhiên đến 48h mức chênh lệch tăng lên trung bình khoảng 12-14m/s và tăng mạnh lên khi tới hạn dự báo 72h khoảng 17-19m/s tại vùng tâm bão (hình 3.19).

Như vậy đối với bão Nock-ten phương án mô phỏng có liên hoàn khí quyển đại dương vận tốc gió trung bình xung quanh vùng tâm bão nhỏ hơn so với phương án không liên hoàn, phương án WRF-ROMS mô phỏng cường độ bão Nock-ten yếu hơn so với phương án WRF.

3.3.3 Bão Nalgae

Trường gió bề mặt tại thời điểm ban đầu của bão Nalgae cũng giống như 2 trường hợp bão trên dường như không có sự sai khác vận tốc gió giữa phương án có liên hoàn và không liên hoàn. Sau 12h dự báo vận tốc gió tại vùng gió mạnh của phương án dự báo có liên hoàn nhỏ hơn khoảng 2-3m/s.

Hình 3.20. Độ chênh lệch vận tốc gió trung bình giữa WRF- ROMS và WRF tại thời điểm 00Z và sau 12h dự báo

Hình 3.22. Độ chênh thông lượng nhiệt (trái) và ẩm (phải) giữa WRF-

ROMS và WRF tại thời điểm ban đầu và sau 12h

Tuy nhiên đến hạn 24h mức độ chênh lệch giữa 2 phương án lớn dần vào khoảng 10-12m/s tại vùng gió mạnh xung quanh tâm bão. Với hạn 48h mức chênh lệch tăng lên trung bình khoảng 12-14m/s. Độ lệch nhỏ lại rất nhanh khi tới hạn 72h, sau 72h dự báo cả 2 phương án đều cho bão suy yếu chuẩn bị đổ bộ hoặc tan.

Cũng giống như 2 cơn bão trên phương án WRF-ROMS mô phỏng cho vận tốc gió trung bình nhỏ hơn phương án WRF cho tất cả các hạn dự báo tương ứng cường độ bão yếu hơn.

Như vậy tổng kết lại với 3 trường hợp thử nghiệm vận tốc gió trung bình bề mặt phương án WRF-ROMS yếu hơn so với phương án WRF. Hay nói cách khác cường độ bão mô phỏng của phương án WRF-ROMS yếu hơn so WRF.

Cấu trúc của mô hình WRF

Các quá trình vật lý trong mô hình