CHƢƠNG I TỔNG QUAN
1.3. Tình hình nghiên cứu dự báo tổ hợp bão ở Việt Nam
Tại Việt nam, dự báo tổ hợp bão cũng đang ở trong giai đoạn phát triển và bước đầu cũng đã đem lại những kết quả đáng kể. Tại Trung Tâm Dự báo khí tượng thủy văn Trung ương (TTDBTƯ) hiện nay, ngoài các nguồn dự báo tất định từ các mơ hình tồn cầu, các sản phẩm tổ hợp từ hệ thống NCEP và ECMWF đã được thu nhận một cách gần như đảm bảo thời gian thực thông qua việc sử dụng đường truyền tốc độ cao VinaREN. Đây chính là tiền đề để ứng dụng xây dựng các sản phẩm tổ hợp bão cho khu vực Việt Nam.
ThS. Nguyễn Chi Mai và các cộng sự (2004) [2] sử dụng phương pháp thống kê từ dự báo của các trung tâm quốc tế để báo quỹ đạo bão. Với bộ số liệu bão từ năm 2001 đến 2003 tác giả đã sử dụng các phương pháp: lấy trung bình đơn giản; hồi quy tuyến tính đa biến; tính trọng số theo sai số. Tuy bộ số liệu chưa dài lắm nhưng kết quả nghiên cứu cho thấy phương pháp lấy trung bình đơn giản cho hiệu quả rõ rệt, và có thể ứng dụng được cho nghiệp vụ dự báo bão. Đồng thời nghiên cứu còn tiếp cận với phương pháp tạo nhiễu động cho trường ban đầu đối với mơ hình chính áp để tạo ra các thành phần tổ hợp khác nhau mang lại những cải thiện lớn nhất cho chất lượng dự báo bão.
Th S Võ Văn Hòa [4] trong bài báo: „ Dự báo xoáy thuận nhiệt đới dựa trên dự báo tổ hợp hang nghìn thành phần‟ đã cho thấy tính hiệu quả và khả thi của dự báo tổ hợp cho điều kiện Việt Nam. Tác giả đã trình bày một số kết quả nghiên cứu tổ hợp quỹ đạo xoáy thuận nhiệt đới dựa trên 1152 dự báo thành phần cho 84 trường hợp của 12 cơn bão từ năm 2003- 2005 cho vùng Tây Bắc Thái Bình Dương. Các kết quả đánh giá cho thấy dự báo tổ hợp hàng nghìn thành phần không những cải thiện đáng kể chất lượng dự báo so với phiên bản dự báo nghiệp vụ (Control Forecast) và dự báo tổ hợp tốt nhất dựa trên 32 phương án mực dịng dẫn, mà cịn có khả năng tạo ra tạo ra những bản đồ dự báo xác suất đường đi của xoáy thuận nhiệt đới.
Năm 2008, Võ Văn Hòa và cộng sự [5] đã nghiên cứu phát triển một EPS cho một số trường khí tượng quy mơ synốp (khí áp trung bình mực biển, gió bề mặt, các trường độ cao địa thế vị, nhiệt độ, gió và độ ẩm trên các mực 850mb, 700mb, 500mb, 300mb và 200mb) hay được tham khảo trong công tác dự báo bão dựa trên cách tiếp cận đa mơ hình tồn cầu. Trong nghiên cứu này, các sản phẩm dự báo thu nhận được tại TTDBTƯ từ 4 mơ hình tồn cầu (GME, GSM, UM, GFS) và 1 mơ hình khu vực (TLAPS) được sử dụng để tính tốn EF. Cũng trong nghiên cứu này, các phương pháp tính tốn EF được sử dụng bao gồm trung bình đơn giản, trung bình có loại bỏ sai số hệ thống (sử dụng phương pháp trung bình trượt và hồi quy tuyến tính 1 biến) và trung bình có trọng số (nghịch đảo của sai số và hồi quy tuyến tính đa biến). Các kết qủa đánh giá cho thấy EF cho một số trường khí tượng như áp suất trung bình mực biển, độ cao địa thế vị, gió và nhiệt tại các mực 850, 700 và 500mb cho sai số nhỏ hơn 5 dự báo thành phần. Bên cạnh đó, các thử nghiệm dự báo xác suất dựa trên các hệ tổ hợp nói trên cũng được nghiên cứu và cho một số kết quả khả quan. Ngoài ưu điểm cải thiện chất lượng dự báo và tạo ra được các bản đồ dự báo xác suất, hệ thống EF đa mơ hình tồn cầu này cịn có ưu điểm là địi hịi chi phí tính tốn thấp. Tuy nhiên, các nghiên cứu nói trên chỉ có thể áp dụng được cho các hiện tượng thời tiết mang tính quy mơ lớn do độ phân giải thô của các dự báo thành phần và mới chỉ thử nghiệm cho một số biến khí tượng cơ bản cho đến hạn dự báo 3 ngày. Do đó, việc áp dụng các kết quả nghiên cứu trên cho bài toán dự báo các hiện tượng thời tiết hạn vừa là không khả thi.
Đồng thời, tại trường Đại học Khoa học tự nhiên, Viện khí tượng thủy văn và môi trường, và một số cơ quan khác trong cả nước đã và đang có những cơng trình nghiên cứu về dự báo (tổ hợp) bão được ứng dụng hiệu quả. Các nghiên cứu đó phải kể đến như sau:
GS.TS Trần Tân Tiến và các cộng sự (2010) [6] trong bài báo: Dự báo quỹ đạo bão trên Biển Đông bằng phương pháp tổ hợp theo trọng số: Bài báo này trình bày kết quả áp dụng phương pháp tổ hợp theo trọng số để dự báo quỹ đạo bão trên
cho các mùa bão từ 2004 đến 2008 được sử dụng để xây dựng các phương trình dự báo tổ hợp. Nhóm nghiên cứu đã xây dựng được các phương trình dự báo tổ hợp tối ưu với 3, 4 và 5 mơ hình cho dự báo quỹ đạo bão trên khu vực Biển Đông. Các phương trình trên đã được kiểm nghiệm trên dãy số liệu phụ thuộc và độc lập. Kết quả đánh giá cho thấy dự báo quỹ đạo bão ở trên khu vực Biển Đông bằng phương pháp tổ hợp theo trọng số cho dự báo quỹ đạo tốt nhất khi sử dụng tổ hợp 3 mơ hình. Đối với dự báo 1 ngày nên chọn tổ hợp HRM-MM5-RAMS, trong khi đó dự báo 2 đến 3 ngày thì dự báo tổ hợp 3 mơ hình HRM-WRF-RAMS là phù hợp nhất. Kết qủa nghiên cứu có thể đóng góp những thơng tin hữu ích cho mục tiêu nghiên cứu và dự báo bão trên khu vực Biển Đơng.
TS Hồng Đức Cường và các cộng sự (2012) [1] với đề tài nghiên cứu khoa học: “Nghiên cứu ứng dụng mơ hình WRF phục vụ dự báo thời tiết và bão ở Việt
Nam”. Trong đề tài này họ đã tiến hành dự báo tổ hợp không trọng số đơn giản của
9 phương án khác nhau của mơ hình WRF và 1 phương án dự báo của mơ hình MM5. Với phướng pháp dự báo tổ hợp 10 thành phần khác nhau từ 2 mơ hình số trị MM5 và WRF cho ta kết quả dự báo đối với các trường khí tượng nói chung là tốt hơn khá nhiều so với các các dự báo thành phần. Khả năng áp dụng vào thực tế rất cao và tính hiệu quả sẽ lớn. Dự báo tổ hợp có thể khử được những kết quả bất thường từ các dự báo thành phần nhưng cũng có thể làm mất đi tính ngẫu nhiên cảu các hiện tượng thời tiết nguy hiểm như mưa lớn, dơng, tố...
Th S Hồng Thị Thủy (2013) [7] trong đề tài luận văn thạc sĩ: “Thử nghiệm
dự báo tổ hợp quỹ đạo và cường độ bão hạn 5 ngày trên khu vực Biển Đơng bằng WRF sử dụng sản phẩm tổ hợp tồn cầu”. Với mục tiêu đánh giá khả năng dự báo
quĩ đạo và cường độ bão trên khu vực Biển Đông hạn 5 ngày. Trong luận văn này dự báo tổ hợp được xây dựng bằng cách sử dụng số liệu dự báo tổ hợp toàn cầu làm điều kiện ban đầu và điều kiện biên cho mô hình khu vực WRF. Dự báo quỹ đạo bão bằng phương pháp siêu tổ hợp với bộ trọng số đã xây dựng hiệu quả hơn so với dự báo bằng phương pháp tổ hợp trung bình đơn giản. Cụ thể, sau 5 ngày dự báo phương pháp siêu tổ hợp cho sai số dự báo quỹ đạo bão khoảng 350km,
trong khi đó phương pháp tổ hợp trung bình đơn giản cho sai số khoảng 500km. Như vậy ta thấy các nghiên cứu chủ yếu cho dự báo bão hạn 3 ngày còn dự báo bão hạn 5 ngày hiện nay ở Việt Nam vẫn còn là đề tài rất mới mẻ và vấn đề lựa chọn phương pháp tối ưu để giảm sai số dự báo đang là một thách thức cho các nhà nghiên cứu của chúng ta.
Nhóm nghiên cứu dự báo bão hạn 5 ngày tại trường đại học khoa học tự nhiên đã đưa ra một số tổng kết về sai số dự báo quỹ đạo ở Việt Nam như sau:
Dự báo quỹ đạo bằng phương pháp đồng hóa LETKF:
Bảng 1.3. Sai số dự báo quỹ đạo bằng pp đồng hóa LETKF (nguồn: Trường ĐH Khoa học Tự nhiên- ĐH Quốc Gia Hà Nội)
Hạn dự báo Sai số (km ) 24h 136.29 48h 198.83 72h 272.89 96h 379.45 120h 333.15
Hình 1.6. Biểu đồ sai số dự báo quỹ đạo bằng phương pháp đồng hóa LETKF (nguồn: trường ĐH Khoa Học Tự Nhiên- ĐH Quốc Gia Hà Nội).
Dự báo bằng phương pháp WRF tổ hợp:
Bảng 1.4. Sai số dự báo quỹ đạo bằng phương pháp WRF tổ hợp (nguồn: Trường ĐH Khoa học Tự nhiên- ĐH Quốc Gia Hà Nội)
Hạn dự báo Sai số (km ) 24h 100.893 48h 150.319 72h 262.207 96h 400.238 120h 508.186
Hình 1.7. Biểu đồ sai số dự báo quỹ đạo bằng phương pháp WRF tổ hợp (nguồn: trường ĐH Khoa Học Tự Nhiên- ĐH Quốc Gia Hà Nội).