Công thức tính sai số trung bình hoặc BIAS:
(3.1) Với: Fi là thành phần dự báo; Oi là thành phần quan trắc.
Sử dụng công thức (3.1) để tính sai số trung bình của vĩ độ và kinh độ cho tập
mẫu các cơn bão được lựa chọn. Kết quả được cho trong Bảng 3.10
Bảng 3.10. Kết quả tính sai số trung bình của vĩ độ và kinh độ
Hạn dự báo (h) Không lồng Có lồng (độ) (độ) Số Mẫu (độ) (độ) Số Mẫu 24 -0.2 -0.06 21 -0.3 -0.31 21 48 -0.15 -0.725 14 -0.18 -0.99 14
Sau khi có kết quả tính sai số trung bình của vĩ độ và kinh độ, ta tiến hành hiệu
chỉnh kết quả dự báo của từng mẫu thử theo công thức: ửdbhc = ửdb - ; ởdbhc = ởdb -
Với ửdbhc , ởdbhctương ứng là vĩ độ dự báo và kinh độ dự báo đã hiệu chỉnh
ửdb , ởdbtương ứng là vĩ độ dự báo và kinh độ dự báo chưa hiệu chỉnh
Từ đó, ta tính được sai số khoảng cách cho mỗi mẫu thử nghiệm và lấy trung
bình các sai số này ta được sai số khoảng cách trung bình đã hiệu chỉnh. Kết quả tính
sai số khoảng cách trung bình đã hiệu chỉnh được cho trong Bảng 3.11 dưới đây: ) ( 1 1 i N i O F N ME BIAS i
Bảng 3.11. Sai số khoảng cách trung bình hạn dự báo 24h và 48h sau hiệu chỉnh Hạn dự báo (h) Không lồng Có lồng PE (km) PE (km) 24 130.56 125.35 48 187.93 158.24
Như vậy, sau khi hiệu chỉnh kết quả dự báo sai số khoảng cách trung bình đã giảm đi. Sai số khoảng cách trong trường hợp không cài lưới lồng và có cài lưới lồng
giảm đi tương ứng 3.69km và 0.81km với hạn dự báo 24h; tương ứng 12.11km và 11.59km với hạn dự báo 48h. Độ chênh lệch sai số khoảng cách giữa không có lưới
KẾT LUẬN
Sau khi tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng của độ phân giải đến kết quả dự báo
quỹ đạo bão trên biển Đông bằng mô hình WRF, tôi đã thu được một số kết quả như
sau:
1) Đã tổng quan các nghiên cứu dự báo quỹ đạo bão trên thế giới và ở Việt Nam; đặc biệt vấn đề sử dụng lưới lồng và vai trò của độ phân giải trong các mô hình số dự báo quỹ đạo bão.
2) Áp dụng thành công module cài đặt lưới lồng hai chiều cố định trong mô hình WRF 3.1 với miền ngoài có độ phân giải ngang 27km, miền lồng bên trong có độ phân
giải ngang 9 km để dự báo quỹ đạo bão khu vực Biển Đông.
3) Tiến hành dự báo với 12 cơn bão từ năm 2004 đến năm 2007 gồm 22 mẫu
thử nghiệm cho cả hai trường hợp không cài lưới lồng và có cài lưới lồng. Kết quả thu được cho thấy:
a) Chạy mô hình WRF 3.1 có cài lưới lồng cố định cho kết quả dự báo sai số
khoảng cách trung bình hạn dự báo 24h và 48h tương ứng khoảng 126km và 170km. Sau khi hiệu chỉnh với sai số hệ thống thì sai số khoảng cách trung bình hạn dự báo 24h và 48h tương ứng khoảng 125km và 158km. So với sai số dự báo của một số trung
tâm dự báo trên thế giới thì kết quả cũng cho thấy chất lượng dự báo tương đương với các nước trong khu vực.
b) Chạy mô hình WRF 3.1 sử dụng lưới lồng cố định cho kết quả dự báo sai số
khoảng cách trung bình thấp hơn chạy mô hình WRF không cài lưới lồng (chênh lệch tương ứng với hạn dự báo 24h và 48h là 8km và 30km). Và hạn dự báo càng tăng thì chất lượng dự báo khi cài lưới lồng cố định còn còn tốt hơn khi không cài lưới lồng.
c) Về tốc độ di chuyển dọc thì mô hình có xu hướng dự báo bão di chuyển chậm hơn thực tế trong khoảng thời gian đầu dự báo (khoảng 24h đầu), nhanh hơn thực tế
trong khoảng thời gian tiếp theo và lệch trái so với thực tế. Trường hợp có cài lưới lồng
cho kết quả dự báo tốc độ di chuyển dọc của bão sát với thực tế hơn trường hợp không cài lưới lồng nhưng lại dự báo bão di chuyển lệch trái nhiều hơn.
d) Qua kết quả phân tích các cơn bão ta thấy: quỹ đạo dự báo của các cơn bão mạnh, các cơn bão yếu, các cơn bão đầu mùa và các cơn bão cuối mùa có những quy
luật khác nhau nên cần phải khảo sát kỹ hơn.
e) Mô hình cài lưới lồng cho kết quả dự báo quỹ đạo bão tốt hơn không cài lưới
lồng đối với các cơn bão yếu và các cơn bão đầu mùa. Trong khi, đối với các cơn bão mạnh và các cơn bão cuối mùa thì lại cho kết quả không hoàn toàn tốt hơn ở tất cả các
hạn dự báo.
Kiến nghị: Những kết luận trên đây được rút ra từ những bước đầu nghiên cứu
mô hình WRF. Để có những kết luận chính xác hơn cần phải tiến hành nhiều thử
nghiệm hơn nữa và có những phân tích, đánh giá sâu hơn nữa.
TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt
1. TS. Hoàng Đức Cường (2011), “Nghiên cứu ứng dụng mô hình WRF phục vụ
dự báo thời tiết và bão ở Việt Nam”, Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa
học và công nghệ cấp bộ, Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Môi trường. 2. Bùi Hoàng Hải, Phan Văn Tân (2002), “Khảo sát ảnh hưởng của trường ban đầu
hóa đến sự chuyển động của bão trong mô hình chính áp dự báo bão khu vực
biển Đông”, Tạp chí Khí tượng Thủy văn, 8(500). Tr 17-25.
3. Bùi Hoàng Hải, Phan Văn Tân, Nguyễn Minh Trường, (2005), “Nghiên cứu lý tưởng sự tiến triển của xoáy thuận nhiệt đới bằng mô hình WRF”, Tạp chí Khí tượng Thủy văn, 4(532), tr. 11-21.
4. Võ Văn Hòa, (2007), “Nghiên cứu thử nghiệm mô hình WRF dự báo quỹ đạo
bão trên khu vực biển Đông”, Tạp chí Khí tượng Thủy văn, 561(2007), tr. 13-20.
5. Võ Văn Hòa (2008), “Khảo sát độ nhạy kết quả dự báo quỹ đạo bão tới các sơ đồ tham số hóa đối lưu trong mô hình WRF”, Tạp chí Khí tượng Thủy văn,
571(2008), tr. 12-19.
6. Võ Văn Hòa (2008), “Đánh giá kỹ năng dự báo quỹ đạo bão của mô hình WRF”, Tạp chí Khí tượng Thủy văn, 3(576).
7. Trần Công Minh (2001), “Khí tượng synốp (phần nhiệt đới)”, Trường Đại học KHTN, Đại học QGHN.
8. Đặng Hồng Nga và nnk (2006), “Nghiên cứu ứng dụng mô hình MM5 dự báo cường độ và quỹ đạo bão ở Việt Nam”, Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu cấp
Bộ.
9. TS. Nguyễn Thị Minh Phương (2007), “Kết quả dự báo nghiệp vụ quỹ đạo các cơn bão hoạt động trên biển Đông năm 2005 bằng mô hình chính áp với sơ đồ
ban đầu hóa xoáy cải tiến”, Tuyển tập báo cáo Hội nghị khoa học lần thứ 10 –
Viện KH KTTV & MT.
10. Phan Văn Tân và cộng sự, (2002), “Kỹ thuật phân tích xoáy tạo trường ban đầu
cho mô hình chính áp dự báo quỹ đạo bão”, Tạp chí Khí tượng Thủy văn, 1(493), Tr. 13-22.
11. Phan Văn Tân, Nguyễn Lê Dũng (2008), “Thử nghiệm ứng dụng hệ thống
WRF-VAR kết hợp với ban đầu hóa xoáy vào dự báo quỹ đạo bão trên biển Đông”, Tạp chí Khí tượng Thủy văn, 7(583), Tr. 1-9.
12. Phan Văn Tân, Bùi Hoàng Hải (2004), “Ban đầu hóa xoáy ba chiều cho mô hình MM5 và ứng dụng trong dự báo quỹ đạo bão”, Tạp chí Khí tượng Thủy văn,
10(526), Tr. 14-25.
13. Phan Văn Tân, Bùi Hoàng Hải (2008), “Thử nghiệm áp dụng phiên bản
HRM_TC vào dự báo chuyển động bão ở Việt Nam”, Tạp chí Khí tượng Thủy văn, 2(566), Tr. 1-10.
14. Phan Văn Tân, Kiều Thị Xin, Nguyễn Văn Sáng (2002), “Mô hình chính áp WBAR và khả năng dự báo quỹ đạo bão khu vực Tây Thái Bình Dương và biển Đông năm 2002”, Tạp chí Khí tượng Thủy văn, 6(498), Tr 27-33.
15. Công Thanh (2008), “Thử nghiệm dự báo quỹ đạo bão bằng mô hình RAMS”,
Đề tài TN 08-37, Phòng Dự báo thời tiết và khí hậu, Khoa Khí tượng-Thủy văn- Hải dương học, Đại học KHTN.
16. Ths. Lê Công Thành (2004), “Ứng dụng các loại mô hình số dự báo bão ở Việt
Nam”, Tạp chí Khí tượng Thủy văn, 5(521), Tr 10-22.
17. GS.TS. Trần Tân Tiến và nnk (2004), “Ứng dụng mô hình ETA không thủy tĩnh
để dự báo định lượng mưa và quỹ đạo bão tại Việt Nam”. Tạp chí Khí tượng Thủy văn, 5(521), Tr 1-9.
18. Nguyễn Minh Trường, (2004), “Nghiên cứu cấu trúc và sự di chuyển của xoáy
thuận nhiệt đới lý tưởng hóa bằng mô hình WRF”, Đề tài nghiên cứu khoa học
công nghệ cấp trường.
19. PGS. TSKH. Kiều Thị Xin, Ths. Lê Công Thành, TS. Phan Văn Tân (2000,
2001), “Áp dụng mô hình số khu vực phân giải cao vào dự báo hoạt động của
bão ở Việt Nam và biển Đông”, Tạp chí Khí tượng Thủy văn, 7(499), Tr 12-21.
Tiếng Anh
20. John Cangialosi, Shuyi S. Chen, and John Michalakes (2005), “Hurricane simulations using a vortex-following nested grid in MM5 and WRF”, RSMAS/University of Miami, Miami, Florida.
21. Michael Fiorino and Russell L. Elsberry (1988), “Some Aspects of Vortex Structure Related to Tropical Cyclone Motion”, Journal of The Atmospheric Sciences, Vol. 46, No. 7.
22. Megan S. Gentry and Gary M. Lackmann (2009), “Sensitivity of simulated tropical cyclone structure and intensity to horizontal resolution”, Ame. Met. Soc.
23. Y. –R. Guo, H. –C. Lin, X. X. Ma, X. –Y. Huang, C. T. Terng and Y. –H. Kuo, (2006), “Impact of WRF-Var (3DVAR) Background Error Statistics on Typhoon Analysis and Forecast”, WRF users workshop, Boulder, Corolado.
24. Lucas M. Harris and Dale R. Durran (2009), “An Idealized Comparison of One- Way and Two-Way Grid Nesting”, Department of Atmospheric Sciences University of Washington.
25. Edward J. Harrison (1980), “Initial Results From The Navy Two-Way Interactive Nested Tropical Cyclone Model”, Mon. Wea. Rev., Volume 109, Tr. 173-177.
26. Sujata Pattanayak and U. C. Mohanty (2008), “A comparative study on performance of MM5 and WRF models in simulation of tropical cyclones over
Indian seas”, Center for Atmospheric Sciences, Indian Institute of Technology New Delhi, New Delhi 110016, India.
27. M. Rajeevan et al (2010), “Sensitivity of WRF cloud microphysics to simulations of a severe thunderstorm event over Southeast India”, Annales Geophysicae, 28, 603-619.
28. William R. Ryerson (2006), “Evaluation of The AFWA WRF 4-km Moving Nest Model Predictions For Western North Pacific Tropical Cyclone”, Master of Science in Meteorology from The Naval Postgraduate School.
29. Shafer et al (2008), “Evaluation of WRF Forecasts of Tornado and Nontornado Outbreaks When Initialized with Synoptic-Scale Input”, Mon. Wea. Rev., V137, 1250-1270.
30. Jonathan Vigh, Scott R. Fulton, Mark DeMaria and Wayne H. Schubert (2002),
“Evaluation of a Multigrid Barotropic Tropical Cyclone Track Model”, Mon. Wea. Rev.
31. Bangzhong Wang, Yinglong Xu, and Baogui Bi (2007), “forecasting and warning of tropical cyclones in China”, Data Science Journal, Volume 6.
32. Weber H. C. (2001), “Hurricane track prediction with a new barotropic model”,
Mon. Wea. Rev., 108, 642-654.
33. Weber H. C. (2004), “Probabilistic Prediction of Tropical Cyclone. Part I: Position”, Mon. Wea. Rev., Vol. 133, pp. 1840-1852.
34. Prungchan Wongwises and Boonlert Archevarahuprok (2004), “The Application of Adative Mesh to the Numerical Forecasting of Tropical Storm Track”, The Joint International Conference on “Suitainable Energy and Environment”, Hua Hin, Thailand.