CHƯƠNG 1 : Tổng quan về dự báo tổ hợp và dự báo tổ hợp quỹ đạo bão
2.7 Các phương pháp tổ hợp kết quả dự báo
Thơng thường, các trung tâm khí tượng lớn trên thế giới sử dụng các sản
phẩm của hệ thống EPS để dự báo và xác suất. Nội dung cơ bản của 2 phương pháp này như sau.
2.7.1 Dự báo tất định từ các thành phần dự báo tổ hợp
Dự báo tất định từ các thành phần dự báo tổ hợp cho phép đưa ra dự báo tối
ưu dựa trên các dự báo thành phần. Tổ hợp các thành phần tham gia để đưa ra
một dự báo. Trong luận án sử dụng các phương pháp sau:
2.7.1.1 Trung bình đơn giản
Cơng thức tính trọng số:
w=wi = 1/ N (2.19) Mọi thành phần dự báo được coi là quan trọng như nhau. Khơng cần phải có số liệu lịch sử, khơng cần quan tâm đến tính chất hay đặc điểm của các nguồn số liệu. Chất lượng của dự báo tổ hợp sẽ giảm sút đáng kể trong trường hợp có một vài dự báo thành phần không tốt, tách hẳn so với chùm các dự báo thành phần khác. Để có kết quả tổ hợp tốt ta phải lựa chọn các dự báo trước
khi đưa vào tổ hợp.
2.7.1.2 Dự báo siêu tổ hợp
Dự báo siêu tổ hợp được đề xuất bởi Krishnamurti và nnk (1999, 2000a, 2000b, 2001) [80, 81, 82, 83]. Bản chất của phương pháp này là tổ hợp các thành phần khác nhau để tạo ra kết quả dự báo mới mà đóng góp thơng tin
cho phương trình tổ hợp phụ thuộc vào trọng số của các thành phần tham gia
thiểu. Giả sử có N thành phần tổ hợp và M số trường hợp xây dựng phương trình. Theo nghiên cứu của Krisnamurti và Jordan (2005) [71] số trường hợp xây dựng phương trình vào khoảng 50 đến 75 là đủ. Phương trình dự báo siêu tổ hợp được xây dựng dựa trên 2 bước là bước xây dựng phương trình và
bước dự báo. Các bước xây dựng như sau:
Hình 2.6 Dự báo siêu tổ hợp (Kisnamurti và Jordan, 2005)[71]
- Bước thứ nhất xây dựng phương trình dự báo:
o Tính trung bình kết quả quan trắc (kí hiệu: O) của M trường hợp
o Tính trung bình M trường hợp kết quả dự báo của thành phần i (kí hiệu:Fi)
o Tính hệ số ai theo phương pháp bình phương tối thiểu trên M trường hợp.
Khi đó phương trình siêu tổ hợp là: å - + = = N i i i i F F a O S 1 ) ( (2.20) - Bước dự báo
o Tạo N thành phần dự báo tổ hợp (ký hiệu các thành phần là Fi) cho một trường hợp cụ thể.
o Thay Fi vào phương trình (2.20) kết quả thu được giá trị từ dự báo siêu tổ hợp.
2.7.2 Dự báo xác suất từ các thành phần dự báo tổ hợp bão
Với một hệ thống dự báo tổ hợp hoàn hảo phải phản ánh được trạng thái thực của khí quyển do một trong số các dự báo thành phần của hệ tổ hợp.
Điều đó có nghĩa rằng khi các thành phần dự báo của hệ tổ hợp có độ tán nhỏ, đồng nghĩa với một độ bất định nhỏ, ta có thể tin cậy vào dự báo trung bình tổ
hợp hay dự báo từ bất cứ thành phần nào. Ngược lại, nếu độ tán tổ hợp lớn
tương ứng với độ bất định lớn thì mức độ tin cậy của dự báo tất định cuối cùng đưa ra khơng cao. Vì vậy, độ bất định của dự báo có thể xác định thơng
qua độ tán của một hệ thống tổ hợp. Các cơng trình nghiên cứu của (Kalnay, 2003; Buizza, 1994) [74, 41] đã chứng minh mối quan hệ giữa độ tán với kỹ
năng dự báo. Dự báo tổ hợp đã mở ra khả năng giải quyết bài toán dự báo kỹ năng dự báo được đặt ra trước đó.
Hình 2.7 Mơ tả vịng trịn dự báo (Kishimoto, 2009)[75]
Thông thường, độ tán tổ hợp xác định như sau:
å - = = N i i X X N sp 1 2 ) ( 1 (2.21) Với: N là số thành phần tham gia tổ hợp, Xi: kết quả dự báo của thành phần tổ hợp; X là trung bình các thành phần tham gia tổ hợp.
Từ cách tính độ tán tổ hợp này, Cục khí tượng Nhật Bản (JMA) đã xây dựng vòng tròn dự báo xác suất gồm các bước như sau:
a, Tâm vòng tròn được xác định là vị trí tâm bão dự báo tổ hợp . b, Bán kính của vịng trịn là độ tán tổ hợp tính theo cơng thức (2.21)
c, Các vịng trịn có tâm là tọa độ tâm trung bình của các dự báo thành phần và bán kính là độ tán tổ hợp (Otrungbình,Spread). Để độ tán tổ hợp tăng dần theo
thời gian dự báo thì bán kính của vòng tròn dự báo tại hạn dự báo sau sẽ bằng
độ tán của hạn dự báo sau cộng với bán kính của hạn dự báo trước. Như vậy,