Trong những năm gần đây, kỹ thuật dịch chuyển xoáy đã được phát triển thành công và đưa vào ứng dụng trong mô hình dự báo toàn cầu (GFS) tại NCEP (Liu, 2000) Kỹ thuật dịch chuyển xoáy dựa vào phương pháp tách xoáy của Kurihara (Kurihara, 1995) trong ban đầu hóa xoáy của mô hình động lực Thay vì tạo một xoáy giả thông qua quá trình spinup, phương pháp dịch chuyển xoáy tách xoáy trong mô hình dự báo và di chuyển đến vị trí quan trắc Phương pháp này làm giảm đáng kể sai số gây ra bởi sự không đồng nhất giữa trường ban đầu với các quá trình động lực và vật lý của quá trình spinup Kỹ thuật dịch chuyển xoáy cũng đã được áp dụng trong
Hệ thống dự báo tổ hợp toàn cầu (Global Ensemble Forecast System) và góp phần làm giảm sai số trong dự báo quỹ đạo bão
Phương pháp dịch chuyển xoáy cũng được phát triển và ứng dụng trong Hệ thống dự báo phi thủy tĩnh tại Trung tâm dự báo thời tiết của Đài Loan (Liou, 2002) Phương pháp này cũng dựa vào phương pháp tách xoáy của Kurihana (1995), để đưa vào cấu trúc bão trong trường ban đầu, tác giả sử dụng phương pháp nội suy tối ưu 41 bộ số liệu xoáy giả định gần nhất với giá trị quan trắc của bão
Mô hình WRF cho phép các nhà nghiên cứu ban đầu hóa bằng phương pháp cài xoáy giả (TC bogusing), phương pháp này sử dụng trường nền bằng cách nội suy từ mô hình toàn cầu (Davis và Low-Nam, 2001) bao gồm 2 bước:
- Bước 1: Loại bỏ hoàn lưu XTNĐ từ trường nền bằng cách loại bỏ thành phần xoáy, phân kỳ và xoáy địa chuyển trong phạm vi 300 km tính từ tâm xoáy
- Bước 2: Cài xoáy giả Rankine đối xứng được tạo bằng cách sử dụng tốc độ gió quan trắc cực đại và profile gió chỉ định vào vị trí bão quan trắc Tóm lại, phương pháp ban đầu hóa xoáy của Kurihara (1993, 1995) có thể tạo ra xoáy ban đầu phù hợp với mô hình dự báo về khía cạnh động lực học Tuy nhiên, phương pháp này chỉ tạo ra một xoáy đối xứng phù hợp về gió cực đại với xoáy quan trắc được và profile gió đưa vào theo kinh nghiệm
Phương pháp dịch chuyển xoáy sử dụng trong luận án nhằm làm giảm sai số của vị trí XTNĐ trong trường ban đầu so với vị trí quan trắc và được thực hiện sau bước tiền xử lý WPS Trường ban đầu và giá trị quan trắc sau đó được đồng hóa bởi WRFDA để tạo ra điều kiện ban đầu của mô hình Bước đầu tiên của phương pháp dịch chuyển xoáy là tách xoáy khỏi dòng môi trường trong trường phỏng đoán ban đầu, bước này luận án sử dụng kỹ thuật tách xoáy của Kurihara (1995) và sử dụng thêm giá trị xoáy cực đại tại mực 850 hPa để xác định vị trí tâm của XTNĐ để loại bỏ những nhiễu động gần bề mặt (Hsiao, 2010), trong bước này, xoáy được tách ra khỏi trường ban đầu thông qua quá trình tính toán như sau:
a) Sử dụng bộ lọc thông thấp (LPF: Low Pass Filter) để tính của các trường cơ bản gió (�� , �� ), nhiệt độ thế vị�� , tỉ số xáo trộn hơi nước�� , khí áp bề mặt ��� từ trường phỏng đoán ban đầu u, v, θ, γ và ps với điều kiện nhiễu động có bước sóng
nhỏ hơn 1200km trong phạm vi 4000 km quanh tâm XTNĐ Sau đó, trường nhiễu động toàn phần được tính bằng hiệu số giữa trường cơ bản với trường phỏng đoán ban đầu
b) Xác định phạm vi của hoàn lưu XTNĐ: Rìa ngoài cùng của hoàn lưu xoáy thuận được xác định khi gió tiếp tuyến tại mực 850 hPa thỏa mãn một trong hai điều kiện: � < 6 �/� và ��
�� < 4 × 10−6� −1 hoặc � < 3 �/� với giới hạn bán kính lớn nhất là 800 km
c) Tính các nhiễu động phi xoáy thuận (non-TC perturbations) tại bề mặt:
��� , ��� , ��� , ��� , ���� bằng phương pháp phân tích khách quan Barnes (Barnes 1994) Cuối cùng các đặc trưng của hoàn lưu xoáy �� , �� , �� , �� , ��� được tính bằng hiệu số giữa nhiễu động toàn phần với nhiễu động phi xoáy thuận
Giá trị nhiễu động phi xoáy thuận tại nút lưới g trong miền tính được xác định bởi công thức:
�� = ∑ � =1,24 �� � � ∑�=1,24 ��
với yj là nhiễu động chia theo 24 hướng của XTNĐ, � = � −( ) là hàm trọng số, r là khoảng cách giữa điểm j và nút lưới g, R1 là bán kính ảnh hưởng được chọn bằng 300 km
Xoáy sau khi tách ra được dịch chuyển đến vị trí quan trắc Trường ban đầu tại vị trí mới của xoáy được tạo ra trong modul WRF-3DVAR, các biến dịch chuyển bao gồm gió (�� , �� ), nhiệt độ thế vị�� , tỉ số xáo trộn hơi nước�� , khí áp bề mặt ��� được tính theo công thức: �� = � − �� + ��� = � + �̃ �� = � − �� + ��� = v + �̃ �� = � − �� + ��� = � + �̃ �� = � − �� + ��� = � + �̃ ��� = �� − ��� + ���� = �� + �̃� Trong đó giá trị thay đổi do dịch chuyển xoáy là:
� = ̃ ��� − ��
� 2
� = ̃ ��� − ��
� = ̃ ��� − ��
� = ̃ ��� − ��
�̃� = ���� − ���