CHƯƠNG II : PHƯƠNG PHÁP ADT VÀ SỐ LIỆU THỬ NGHIỆM
2.1. Phương pháp ADT
2.1.2. Sơ đồ phân tích trong phương pháp ADT
Hình 2.2 chỉ ra sơ đồ các bước phân tích tâm, cường độ XTNĐ sử dụng trong thuật toán của ADT (Olander và Velden, 2015) [16]. Bao gồm 3 bước chính đó là: nhập giá trị số liệu đầu vào, phân tích cường độ XTNĐ và cuối cùng là đưa ra phân tích cường độ và vị trí XTNĐ.
Hình 2.2: Sơ đờ mơ tả các bước phân tích tâm, cường độ XTNĐ sử dụng trong phương pháp ADT
Bước 1: Nhập giá tri ̣ đầu vào
Thuật tốn ADT hoạt động trong mơi trường Linux, đầu vào số liệu vệ tinh là các sản phẩm của MTSAT-1, MTSAT-2, Himawari-8, Himawari-9… bao gồm các kênh phổ: thị phổ, hồng ngoại nhiệt, cận hồng ngoại, hơi nước… dưới dạng NetCDF.
Đồng thời đầu vào cho thuật toán ADT là các thông tin dự báo bão của các trung tâm trên thế giới bao gồm các thông số về cơn bão như: thời gian, vị trí, cường độ, tốc độ và hướng di chuyển,… Số liệu này giúp cho thuật toán trong ADT ban đầu định vị được khoảng vị trí tâm bão cần phân tích trong miền số liệu vệ tinh rộng lớn. Các thông tin dự báo bão được lấy dễ dàng từ các nguồn internet khác nhau như:
- Hệ thống dự báo xoáy thuận nhiệt đới tự động (ATCF).
- Các bản tin cảnh báo từ trung tâm bão Quốc gia (NHC) và trung tâm bão Thái Bình Dương (CPHC). Khu vực cảnh báo là Đại Tây Dương, phía Đơng và Giữa Thái Bình Dương.
- Bản tỉn cảnh báo bão từ trung tâm hạn vừa Châu Âu (JTWC). - Các sản phẩm của các trung tâm dự báo bão khu vực (RSMC):
+ RSMC Nadi (đảo Fiji): FKPS01-02 NFFN + RSMC New Delhi (Ấn Độ): FKIN20 VIDP + RSMC Tokyo (Nhật): FKPQ30-34 RJTD
- Bản tin từ trung tâm cảnh báo xoáy thuận nhiệt đới Australia: TCWC Perth: AXAU01-02 APRF
TCWC Darwin: AXAU01-02 ADRM TCWC Brisbane: AXAU21 ABRF - Bản tin dự báo bão của Việt Nam (VNN)
Bước 2: Phân tích cường độ XTNĐ
Sau khi số liệu đầu vào đầy đủ, đến bước tiến hành phân tích cường đô ̣ XTNĐ. Trước tiên cần phải xác đi ̣nh vi ̣ trí tâm XTNĐ theo 2 cách thủ công hay tự động. Tiến hành xác đi ̣nh tâm XTNĐ theo phương pháp thủ công, người sử dụng sẽ phải sử du ̣ng con trỏ để xác đi ̣nh vi ̣ trí tâm của XTNĐ theo từng bước của phương pháp Dvorak cổ điển. Sau khi xác đi ̣nh được vị trí tâm XTNĐ, người phân tích sẽ chuyển qua đo ̣c file dữ liê ̣u địa hình TOPO. Cịn nếu xác đi ̣nh vi ̣ trí tâm XTNĐ hoàn toàn tự đơ ̣ng, thuật tốn trong ADT sẽ tiến hành bước đo ̣c kết quả dự báo bão đầu vào từ các trung tâm dự báo bão trên thế giới, phân tích kỹ thuật xoắn trung tâm (SC) và định vị lại vị trí
tâm bão (RF) và xác định được tâm XTNĐ từ số liệu ảnh mây vệ tinh. Sau đó nó sẽ tự động chuyển tới đo ̣c file dữ liê ̣u địa hình TOPO.
Bước tiếp theo trong quá trình phân tích cường độ của XTNĐ của thuật toán ADT là kiểm tra xem XTNĐ đã đổ bô ̣ vào đất liền hay chưa độ bộ vào đất liền. Trường hợp XTNĐ đổ bơ ̣ vào đất liền, nó sẽ tự động x́t ra file sớ liệu li ̣ch sử và cho ra kết quả phân tích XTNĐ theo phương pháp ADT và kết thúc quá trình phân tích.
Trong trường hợp XTNĐ chưa đở bộ vào đất liền, thuật tốn trong ADT sẽ tiến hành bước xác định da ̣ng mẫu mây trong XTNĐ (theo sơ đồ hình 2.3), sau đó ước tính cường đơ ̣ XTNĐ (theo sơ đồ hình 2.6).
Hình 2.3: Sơ đờ phân tích mẫu mây bão trong phương pháp ADT
Hình 2.3 chỉ ra việc phân tích mẫu mây bão tự động trong phương pháp ADT. Trước tiên nó sẽ xác định nhiệt độ vùng mắt bão và vùng mây xung quanh bão. Sau
xung quanh bão. Tiếp theo thuật tốn sẽ tính mức độ đối xứng đối lưu và độ lệch tiêu chuẩn vùng mắt bão. Từ đó đưa ra được ngưỡng điểm cho mẫu mây phân tích.
Từ điểm mẫu mây chương trình xác định được một trong sáu dạng mẫu mây chính đó là: dạng lệch tâm (SHEAR), dạng băng cuốn (CRVBND), khối mây đậm đặc phủ vùng tâm có nhiệt độ đồng đều (UNIFRM), khối mây đậm đặc phủ trên vùng tâm bão nhưng có sử thay đổi lớn trong vùng CDO (IRRCDO), dạng tâm nhúng đĩa mây (EMBC) và mắt (EYE). Hình 2.4 là ví dụ về 5 loại mây bão: SHEAR, CRVBND, EMBC, IRRCDO và UNIFRM sử dụng trong phương pháp ADT.
Hình 2.4: Ví dụ về 5 loại mây bão: SHEAR, CRVBND, EMBC, IRRCDO và UNIFRM sử dụng trong phương pháp ADT
Trong dạng mắt ADT chia làm 3 loại là: loại mắt bão lớn có bán kính mắt ≥38 km, loại mắt bão rất nhỏ và các loại mắt bão cịn lại: nhìn rõ ràng, bị che khuất,… Hình 2.5 là ví dụ về 3 loại mây bão có dạng mắt phương pháp ADT.
Hình 2.5: Ví dụ về 3 loại mây bão có dạng mắt trong phương pháp ADT
Tiếp theo với dạng lệch tâm thuật tốn trong ADT tính khoảng cách đến vùng đối lưu, dạng băng cuốn thì phân tích vịng xoắn logarit 100, dạng khối mây dày đặc trung tâm thì tính kích thước vùng khối mây đồng thời kiểm tra dạng tâm nhúng đĩa mây và dạng mắt siêu nhỏ, cuối cùng với dạng mắt sẽ xác định kích thước mắt bão.
Sơ đồ ước tính cường độ bão trong phương pháp ADT (hình 2.6) chỉ ra rằng trước tiên thuật tốn sẽ tính Tnumber từ phân tích ảnh mây hiện tại. Đối với dạng khối mây dày đặc trung tâm (CDO) hay dạng mắt (EYE) sẽ được phân tích hồi quy, dạng băng cuốn sử dụng độ cong đối lưu để xác định, cịn sẽ tính khoảng cách đến vùng đối lưu cho dạng lệch tâm.
Sau khi xác định được Tnumber sẽ so sánh với cơ sở dữ liệu lịch sử, nếu khơng có trong cơ sở dữ liệu lịch sử sẽ đưa ra ước tính cường độ bão ln, cịn nếu cơ sở dữ liệu lịch sử có, thuật tốn trong ADT sẽ sử dụng bước 8 của Dvorack cổ điển nhằm giới hạn giá trị Tnumber cuối cùng. Bước tiếp theo sẽ tính trung bình trọng số 3h và 6h của Tnumber theo thời gian. Từ đó sử dùng bước 9 của Dvorak cổ điển xác định cường độ CI hiện tại. Rồi điều chỉnh sai số áp suất mực nước biển (MSLP) theo vĩ độ. Và cuối cùng đưa ra ước tính cường độ bão.
Bước 3: Đưa ra kết quả phân tích cường độ XTNĐ
Bước cuối cùng là xuất ra file số liê ̣u lịch sử và cho ra kết quả phân tích XTNĐ theo phương pháp ADT và kết thúc quá trình phân tích.
Sau khi tính tốn cho ra kết quả cuối cùng, thuật toán trong ADT sẽ hiển thị đầu ra dưới dạng văn bản trong cửa sổ Linux (hình 2.7). Bao gồm các thơng tin thời gian chạy khác nhau ước lượng vị trí, dự báo cường độ, khí áp trung tâm bão, tốc độ gió cực đại, loại mây bão, nhiệt độ vùng mắt bão và vùng mây bão, phương pháp điều chỉnh tâm bão (tự động hay thủ cơng),…
Hình 2.7: Ví dụ về kết quả đầu ra của phương pháp ADT khi tâm bão chưa đổ bộ vào đất liền
Khi tâm bão đã độ bộ vào đất liền, nội dung thông tin đầu ra chỉ bao gồm thời gian chạy, vị trí tâm bão và khơng bao gồm ước tính cường độ (hình 2.8).