a) Xoáy thuận; b) Xoáy nghịch; c) Rãnh; d) Lưỡi;
e) Dải áp thấp; f) Dải áp cao; g) Xoáy thuận riêng phần; h) Nhân; i) Yên.
995 1000 1010 1015 1005 900 995 1000 1005 1015 1000 900 995 1000 1005 1010 C C C T C g) C T h) i) f) e) d) c) b) a) 1000 1005 1020 1015 1010 1010 1005 1010 1005 1015 1010 1005 1000 1020 1000 5 1020 1015 C 1000 1005 1010 1020 1015 1000 1005 1010 1015 T T C C T T T C 990 1005 995 1005 1000 5 1005 995 995 990 990 1000 1010 1015 1010 C 1015 1010 1005 1005 1010 1015 995 1000 1000 995 1000
Các đường đẳng áp cho ta thấy những trung tâm áp thấp nơi có trị số khí áp nhỏ nhất và những trung tâm áp cao nơi có trị số khí áp lớn nhất đều được bao bọc bởi các đường đẳng áp đóng kín. Ở rìa các trung tâm áp thấp hay áp cao các đường đẳng áp thường vươn dài về một hướng nào đó, tạo thành những rãnh khí áp hay còn gọi là sống khí áp hoặc lưỡi khí áp. Ngoài ra, trên bản đồ synop còn thấy những khu vực yên ngựa nằm giữa hai trung tâm áp cao và hai trung tâm áp thấp.
Trước khi phân tích bản đồ cần phải xem xét các bản đồ trước đó để đánh giá các hình thế khí áp một cách tổng quát về các khối không khí, front, các hệ thống thời tiết và sự di chuyển của chúng từ bản đồ trước đến hiện tại. Nếu không phân tích một cách cẩn thận sự tiến triển của các hiện tượng thời tiết trên các bản đồ trước đó thì dự báo viên khó có thể phân tích tốt trạng thái thời tiết hiện tại. Tùy thuộc vào loại và số lượng bản đồ trong một ngày của trung tâm dự báo, dự báo viên có thể sử dụng các bản đồ trước đó 3, 6 hoặc 12 giờ, thậm chí là 1, 2 hoặc 3 ngày để xem xét sự tiến triển của một hệ thống hoặc một hiện tượng nào đó cần quan tâm. Để đạt được kết quả tốt trong phân tích bản đồ synop, dự báo viên phải thực hiện các bước sau:
Bƣớc 1: Nhận biết được sự phân bố của các yếu tố khí tượng, lượng và loại mây, đặc biệt là mây thấp. Bước này nhằm nhận dạng các khối không khí nóng/lạnh. Để nhận dạng được các khối không khí cần phải xác định được:
- Thời gian và địa điểm khối không khí hình thành và quá trình di chuyển của nó;
- Sự khác nhau về nhiệt độ giữa khối không khí và bề mặt; - Gradient nhiệt độ không khí thẳng đứng trong tầng thấp; - Loại giáng thủy và tầm nhìn xa.
Bƣớc 2: Nhận dạng và phân loại khối không khí. Khi phân loại cần sử dụng cả số liệu thám không, đặc biệt là xem xét sự phân bố không gian của nhiệt độ và độ ẩm trong tầng đối lưu. Điều đó cho ta biết rằng, khi phân tích mực này dứt khoát phải tham khảo các mực khác. Ngoài ra, cần phải xét đến sự phân bố khí hậu của các khối không khí cũng như các yếu tố khí tượng trong thời kỳ dự báo.
Bƣớc 3: Khoanh vùng mây As, Ns và giáng thủy. Trong trường hợp có thể, dự báo viên khoanh các vùng đó lại. Phạm vi cũng như hình dạng vùng mưa cũng rất hữu ích cho việc phân tích dự báo.
Bƣớc 4: Phân tích vùng áp tăng và vùng áp giảm. Khi phân tích cần chú ý đến hoàn lưu với địa hình và các yếu tố khí tượng khác.
Bƣớc 5: Phân tích các đường đẳng áp:
- Khí áp là một hàm liên tục. Cần chú ý địa hình khi phân tích.
- Ngoài trị số khí áp tại các trạm, hướng gió là một nhân tố rất quan trọng để nội suy hướng của các đường đẳng áp.
Bƣớc 6: Xác định vị trí đường front. Front thường được tìm ở nơi gió đổi hướng dọc theo một đường có khí áp nhỏ nhất (đường rãnh) và các đường đẳng nhiệt dày sít bất thường. Gió đổi hướng theo chiều kim đồng hồ từ phía trước ra phía sau front. Nếu xem xét biến áp ta thấy rằng, phía trước front áp giảm và phía sau front áp tăng. Các nhân tố như vùng mây As và Ns có giáng thủy cũng là những nhân tố rất tốt để xác định đường front.
Bƣớc 7: Sau khi vị trí front được xác định, hướng của những đường đẳng áp cắt đường front sẽ cho ta xác định được đó là front nóng, front lạnh hay front cố tù. Để xác định được loại front còn cần phải sử dụng số liệu cao không để xem xét cấu trúc không gian ba chiều của các khối không khí hai
Bƣớc 8: Điều chỉnh và làm trơn các đường đẳng trị, làm nổi bật các vùng thời tiết đặc biệt, bỏ qua những dị thường không đáng kể do những ảnh hưởng quy mô nhỏ gây nên. Ngoại suy những vùng không có số liệu.
b) Phân tích bản đồ synop trên cao.
Trên các bản đồ này người ta thường phân tích các đường đẳng cao hoặc đường dòng và đường đẳng nhiệt. Các đường đẳng trị cũng được vẽ bằng cách nội suy từ những trị số được điền tại các trạm cao không. Giá trị của các đường đẳng cao được phân tích thường chia hết cho 2, 4, 6 hoặc 8. Nói chung vẽ các đường đẳng cao cũng giống như vẽ các đường đẳng áp, phải tuân theo những nguyên tắc là ở bán cầu bắc bên phải hướng gió, độ cao địa thế vị lớn hơn bên trái. Trung tâm áp cao điền chữ C (hoặc H), trung tâm áp thấp điền chữ T (hoặc L). Các đường đẳng nhiệt cũng được vẽ tại các trị số chia hết cho 4 (thường vẽ trên các mực 850 và 700mb) và trung tâm nóng viết chữ “nóng” màu đỏ, trung tâm lạnh đề chữ “lạnh” màu xanh. Trên mực đẳng áp 850mb, thường phân tích các đường đẳng cao: 148, 152dam,… Trên mực 700mb, thường phân tích các đường đẳng cao: 312, 316dam,… Trên mực 500mb, thường phân tích các đường đẳng cao: 580, 588dam,…
Để phân tích được các bản đồ trên cao một cách chính xác, cũng như khi phân tích bản đồ mặt đất, cần phải tham khảo những bản đồ trước đó trên các mực. Hình dạng, vị trí và sự di chuyển của các hình thế thời tiết phải được xem xét một cách tỉ mỉ khi phân tích bản đồ.
Mục đích của việc phân tích bản đồ trên cao là phác họa càng chính xác càng tốt hình dạng của các mặt đẳng áp trên cao. Nơi nào mặt đẳng áp lồi lên thì nơi ấy các đường đẳng cao là những đường cong đóng kín và ở trung tâm của vùng đó đường đẳng cao có giá trị lớn nhất. Còn nơi nào mặt đẳng áp lõm xuống thì nơi ấy các đường đẳng cao cũng là những đường cong đóng kín
nhưng trung tâm của vùng đó đường đẳng cao có giá trị nhỏ nhất.
Số liệu trên lục địa thường dày đặc hơn trên đại dương, cho nên khi phân tích nên bắt đầu từ những nơi có nhiều số liệu, sau đó phân tích một cách ngoại suy tới vùng đại dương trên cơ sở sử dụng triệt để những số liệu thưa thớt ở đây và những hiểu biết, kinh nghiệm của dự báo viên về sự di chuyển, sự phát triển, tính liên tục, tính quán tính của các hình thế thời tiết.
2.2 Mô hình dự báo số trị
Dự báo số trị là phương pháp dự báo thời tiết dựa trên cơ sở tích phân trị số hệ các phương trình thuỷ nhiệt động lực học của khí quyển, được hình thành từ đầu thế kỷ 20. Ở nhiều nước trên thế giới, phương pháp này đã được sử dụng để dự báo hình thế khí áp. Trong những thập kỷ gần đây với sự phát triển mạnh mẽ của máy tính điện tử đã đẩy mạnh sự phát triển của dự báo số trị, cùng với nó là sự đóng góp đặc biệt quan trọng của các vệ tinh khí tượng đóng vai trò đưa ra các thám sát mang tính tổng thể mà các số liệu khác không có được.
Cấu trúc của các mô hình được thiết lập trên cơ sở biểu diễn quá trình vật lý và động lực của khí quyển bằng các phương trình toán học theo định luật bảo toàn khối lượng, động lượng và năng lượng. Từ đó xây dựng được các phương trình: Phương trình chuyển động, phương trình trạng thái, phương trình nhập nhiệt, phương trình liên tục và các phương trình mô tả các quá trình vận chuyển ẩm trong khí quyển.
Các thành phần cơ bản của một mô hình số bao gồm:
(1)Hệ phương trình thủy nhiệt động lực học cho khí quyển và đại dương.
(2)Tham số hoá các quá trình vật lý như: ma sát, các quá trình đốt nóng phi đoạn nhiệt, các quá trình vật lý vi mô.
(3)Phương pháp số: các giá trị gần đúng được sử dụng để ước tính các số hạng và tích phân mô hình theo thời gian.
(4)Điều kiện ban đầu và điều kiện biên: hệ thống thám sát, phân tích khách quan, ban đầu hoá và đồng hoá số liệu.
2.2.1 Giới thiệu mô hình MM5
Mô hình khí tượng động lực quy mô vừa thế hệ thứ 5 MM5 (fifth generation PennState/NCAR mesoscale modle) của Trung tâm Quốc gia Nghiên cứu Khí quyển Mỹ NCAR và Trường Đại học Tổng hợp Pennsylvania Mỹ PSU là thế hệ mới trong một loạt các mô hình dự báo được phát triển từ mô hình quy mô vừa, do Anthes xây dựng tại bang Pennsylvania, Mỹ từ đầu những năm 1970 [18]. MM5 được thiết kế để mô phỏng hoặc dự đoán quá trình lưu thông khí quyển trong hệ thời tiết quy mô vừa.
Qua quá trình thử nghiệm mô hình đã được điều chỉnh và cải tiến nhiều lần để mô phỏng tốt hơn các quá trình vật lý quy mô vừa và có thể áp dụng cho nhiều đối tượng sử dụng khác nhau. Phiên bản cuối cùng của mô hình này là phiên bản 3.7. Phiên bản này được điều chỉnh, cải tiến nhiều so với các phiên bản trước đó trong các mảng: kỹ thuật lồng ghép nhiều mực, động lực học bất thủy tĩnh, đồng bộ hóa số liệu 4 chiều, bổ sung lựa chọn các sơ đồ tham số hóa vật lý, mở rộng khả năng chạy trên các nền tảng máy tính khác.
MM5 là mô hình số trị tương đối phức tạp và đòi hỏi khối lượng tính toán lớn nên hiện nay chương trình chỉ chạy trên các hệ máy tính mạnh như: SUN, IBM, CRAY, DEC (Alpha), hay các hệ thống máy tính toán phân cụm, mặc dù phần mềm hoàn toàn có thể chạy trên một máy tính đơn với hệ điều hành Linux.
Mô hình MM5 sử dụng hệ thống lưới lồng (nesting grid) nhằm mô phỏng tốt hơn các quá trình vật lý có quy mô nhỏ hơn bước lưới của miền tính
ban đầu. Về lý thuyết MM5 cho phép ghép lồng tối đa 9 khu vực.