M −a lớn kéo dà
1 R mm (kg/m2)
4.3. Ban đầu hóa xoáy cho mục đích dự báo bão ở Biển Đông
Một trong những nguyên nhân gây m−a lớn ở n−ớc ta là bão và áp thấp nhiệt đới. Rõ ràng là dự báo tốt diễn biến của bão cho phép dự báo đúng hơn diễn biến của m−a. Chính vì vậy, áp dụng các sơ đồ phân tích xoáy cho mô hình số trị nhằm mục đích dự báo bão cũng là một nội dung quan trọng của đề tài này.
Ph−ơng pháp dự báo bão bằng mô hình số trị đã đ−ợc phát triển mạnh mẽ ở Việt Nam trong một vài năm trở lại đây. Tuy nhiên, cũng phải khẳng định là sai số trong kết quả dự báo quỹ đạo, c−ờng độ bão bằng mô hình số trị khu vực còn lớn và đôi khi là rất lớn. Một trong những nguyên nhân là điều kiện ban đầu cho các mô hình khu vực (các tr−ờng yếu tố khí t−ợng của mô hình toàn cầu vào thời điểm ban đầu) có độ phân giải ngang thô nên không mô tả chính xác vị trí và c−ờng độ của bão. Một trong những giải pháp khắc phục hạn chế này là loại bỏ xoáy th−ờng yếu hơn và sai vị trí so với thực tế và thay thế bằng một xoáy mới chính xác hơn về vị trí tâm cũng nh− c−ờng độ. Do vậy, việc xây dựng hoặc phát triển một sơ đồ phân tích xoáy với các thông số xoáy khác nhau nhằm phục vụ các lựa chọn phù hợp với cơn bão cần dự báo là nhu cầu bức thiết của các mô hình số trị khu vực ở Việt Nam, mà tr−ớc hết là cho mô hình MM5 hiện đang đ−ợc chạy trong chế độ nghiệp vụ ở Viện KHKTTV&MT. Việc ban đầu hóa xoáy cho mục đích dự báo bão của mô hình MM5 cũng có thể coi là điều chỉnh tr−ờng khí t−ợng ban đầu của mô hình toàn cầu phù hợp hơn với thực tế trên khu vực.
Ví dụ trên hình 4.13 là so sánh về cấu trúc tr−ờng gió và tr−ờng khí áp mực biển vào thời điểm 00UTC ngày 29/09/2006 đối với cơn bão số 6/2006 trong các tr−ờng hợp không sử dụng sơ đồ phân tích xoáy (4.13a), có sử dụng sơ đồ phân tích xoáy của MM5 (4.13b) và sơ đồ phân tích xoáy TCLAPS (4.13c). Rõ ràng là tr−ờng ban đầu vào thời điểm này đã đ−ợc cải thiện đáng kể khi sử dụng các sơ đồ phân tích xoáy và gần sát với thực tế (bão trên cấp 12) hơn nhiều so với tr−ờng ban đầu của mô hình AVN. Các kết quả ứng dụng sơ đồ phân tích xoáy TCLAPS vào mô hình MM5 nhằm mục đích dự báo quỹ đạo và c−ờng độ bão ở Biển Đông sẽ đ−ợc trình bày trong báo cáo tổng kết đề tài t−ơng ứng do TS. Đặng Hồng Nga làm chủ nhiệm nên ở đây chỉ đề cập đến các kết quả thử nghiệm đối với sơ đồ phân tích xoáy của mô hình MM5.
Hai thử nghiệm chính đ−ợc thực hiện trong quá trình mô phỏng là không sử dụng sơ phân tích xoáy và có sử dụng sơ đồ phân tích xoáy đối xứng của Lownam và Davis với các thông số thám sát về bão số 6/2006 vào thời điểm 00UTC ngày 29/09/2006. Các số liệu sử dụng để đánh giá chất l−ợng mô phỏng của mô hình MM5 về diến biến bão số 6 đ−ợc khai thác từ Cơ quan Khí t−ợng Nhật Bản và quan trắc thực tế ở các trạm thuộc khu vực Trung Bộ n−ớc ta.
Tr−ờng phân tích toàn cầu vào thời điểm 00UTC ngày 29/09/2006 không phản ánh đúng thực trạng của bão số 6 về cả khí áp và tốc độ gió. Khí áp thấp nhất tại tâm chỉ quan sát đ−ợc trị số 1002 hPa, vùng gió mạnh với tốc độ 12 m/s phân bố ở phía Bắc so với tâm bão và cách tâm bão khoảng 400-500km (Hình 4.13a). Khi sử dụng sơ đồ phân tích xoáy với các thông số thám sát về bão (vùng gió mạnh có bán kính 120 km, tốc độ gió mạnh xấp xỉ 40m/s với hệ số Rankine 0,75) ta đ−ợc tr−ờng ban đầu về khí áp mực biển và gió bề mặt sát thực hơn đối với bão số 6 (Hình 4.13b). Tuy nhiên, tốc độ gió mạnh nhất sau khi cài xoáy vẫn mới chỉ ở mức xấp xỉ 30m/s và khí áp thấp nhất tại tâm bão mới đạt khoảng 990 hPa. Điều này có thể lý giải là do còn nhiều hạn chế trong mô phỏng các quá trình nhiệt động lực học và vi vật lý mây bằng mô hình MM5. Vì vậy, sơ đồ phân tích xoáy đối xứng đ−ợc sử dụng chỉ xác định đ−ợc vùng gió đối xứng với tốc độ bằng 0,75 lần tốc độ gió lớn nhất quan trắc đ−ợc ở bất kỳ vùng nào trong khu vực chịu ảnh h−ởng của bão. Hệ số 0,75 đã đ−ợc Lownam và Davis kiểm chứng cho nhiều cơn bão với l−ới tính của MM5 có độ phân giải ngang 45km. Hệ số này đ−ợc sử dụng từ bề mặt đến mực 850hPa và các hệ số t−ơng ứng cho các mực cao hơn là 0,95 đối với 700hPa, 0,90 đối với 500hPa, 0,70 đối với 300hPa, 0,60 đối với 200hPa và 0,10 đối với 100hPa.
Kết quả mô phỏng quỹ đạo di chuyển của bão số 6/2006 bằng mô hình MM5 trên hình 3 cho thấy, khi sử dụng sơ đồ phân tích xoáy, tốc độ di chuyển của bão phù hợp với thực tế và h−ớng di chuyển thiên về phía Bắc hơn so h−ớng di chuyển của bão trong thực tế và so với h−ớng di chuyển của bão khi không sử dụng sơ đồ phân tích xoáy trong 24 giờ đầu. Trong 24 đến 48 giờ mô phỏng tiếp theo (tr−ớc khi bão đổ bộ vào đất liền), xu h−ớng lệch Bắc này đ−ợc điều chỉnh và h−ớng di chuyển phù hợp với thực tế là h−ớng Tây. Rõ ràng hạn chế này liên quan trực tiếp đến tính đối xứng của sơ đồ phân tích xoáy. Tr−ờng ban đầu khi không sử dụng sơ đồ phân tích xoáy cho xoáy yếu hơn rất nhiều so với thực tế nên yếu tố môi tr−ờng tác động rõ rệt lên chuyển động của bão làm cho bão di chuyển nhanh hơn hẳn so với thực tế theo h−ớng Tây trong 24 giờ đầu tiên.
Hình 4.13. Tr−ờng khí áp mực biển và gió bề mặt khi không sử dụng sơ đồ phân
tích xoáy (a), khi sử dụng sơ đồ phân tích xoáy của mô hình MM5 (b) và khi sử dụng sơ đồ phân tích xoáy TCLAPS (c) vào thời điểm 00UTC ngày 29/09/2006 a) b) c)
mô phỏng và không phù hợp với thực tế (Hình 4.14).
Về c−ờng độ bão, khí áp thấp nhất tại tâm bão khi sử dụng sơ đồ phân tích xoáy luôn nhỏ hơn khi không sử dụng sơ đồ phân tích xoáy khoảng 10-15 hPa. Tuy nhiên khí áp thấp nhất vẫn cao hơn so với số liệu phân tích của Cơ quan Khí t−ợng Nhật Bản khoảng 20-25 hPa trong 24 h đầu và 5-15 hPa trong thời gian mô phỏng tiếp theo. Không có sự khác biệt rõ ràng về khí áp thấp nhất tại tâm bão khi khai thác sản phẩm mô phỏng từ miền tính thứ nhất hoặc từ miền tính thứ hai trong cả hai tr−ờng hợp, có và không sử dụng sơ đồ phân tích xoáy của MM5 (Hình 4.15).
Ng−ợc lại, tốc độ gió mạnh nhất trong bão có sự khác biệt đáng kể khi khai thác sản phẩm từ các miền tính khác nhau trong cả hai tr−ờng hợp mô phỏng. Tốc độ gió lớn nhất từ miền tính thứ hai luôn lớn hơn tốc độ gió lớn nhất từ miền tính thứ nhất khoảng 5 m/s. Phù hợp nhất so với với số liệu phân tích của Cơ quan Khí t−ợng Nhật Bản về c−ờng độ bão thông qua tốc độ gió lớn nhất tr−ờng hợp miền tính thứ hai (độ phân giải ngang 15 km) khi sử dụng sơ đồ phân tích xoáy của MM5. Tuy nhiên, ngay cả trong tr−ờng hợp này tốc độ gió lớn nhất vẫn nhỏ hơn so với thực tế khoảng 5-10 m/s (Hình 4.16).
940950 950 960 970 980 990 1000 1010 00U TC2909 06UT C2909 12UT C2909 18U TC2909 00U TC30 09 06UT C3009 12UT C3009 18U TC30 09 00U TC01 10 06UT C0110 12UT C0110 18U TC011 0 P m in ( h P a )