3.2. Đánh giá ảnhh h-ởng của độ phân giải đến kết quả dự báo quỹ đạo bão
3.2.1. Đánh giá trên một số cơn bão điển hình
Sau khi tìm tâm bằng ph-ơng pháp Downhill, nối các tâm bão dự báo, ta sẽ có quỹ đạo dự báo của bão. Trong 12 cơn bão đ-ợc thử nghiệm, gồm có các cơn bão mạnh, cơn bão yếu, cơn bão hoạt động đầu mùa và cơn bão hoạt động cuối mùa. Để đánh giá sâu hơn ảnh h-ởng của độ phân giải đến kết quả dự báo những cơn bão này, tôi lựa chọn 2 cơn bão điển hình để tiến hành phân tích và đánh giá. Bão Prapiroon (28/7-15/8/2006) là cơn bão đầu mùa với c-ờng độ yếu tại thời điểm dự báo. Bão Chebi (08/11-15/11/2006) là cơn bão cuối mùa với c-ờng độ mạnh tại thời điểm dự báo.
* Khảo sát bão Chebi:
Diễn biến của bão Chebi (08-15/11/2006):
Bão Chebi hình thành từ tây Thái Bình D-ơng và di chuyển vào biển Đông. Chebi là một cơn bão mạnh, c-ờng độ mạnh nhất đạt tới cấp 15, 16 là cấp siêu bão, sức gió vùng gần tâm đạt 46-56 m/s. Bão di chuyển chủ yếu theo h-ớng tây, sau khi v-ợt qua quần đảo Phi-líp-pin tiến vào biển Đơng, c-ờng độ bão Chebi bắt đầu giảm dần và có quỹ đạo rích rắc (Hình 3.1). Đến đêm ngày 12/11/2006, khi đến vùng biển phía đơng nam quần đảo Hồng Sa, bão Chebi di chuyển chậm lại theo h-ớng tây bắc với tốc độ khoảng 10 km giờ và suy yếu đi khá nhanh. Đến 06Z ngày 14/11/2006, bão Chebi suy yếu thành áp thấp nhiệt đới (ATNĐ) trên khu vực phía đơng nam đảo Hải Nam – Trung Quốc, đồng thời chuyển h-ớng di chuyển xuống phía tây nam và sau đó tan hẳn vào sáng sớm ngày 15/11/2006.
Hình 3.1. Quỹ đạo cơn bão Chebi (08-15/11/2006)
(Nguồn từ http://www.weather.unisys.com)
Để hiểu rõ thêm về diễn biến của cơn bão, tôi tiến hành phân tích bản đồ hình thế synop lúc 00Z các ngày 11,12, và 13 tháng 11 năm 2006. Vì đây là một cơn bão
mạnh (tốc độ gần tâm bão đạt 46-56 m/s) nên tơi tập trung phân tích các bản đồ hình thế mực trên cao (cụ thể là mực 500mb) để xác định dòng dẫn đ-ờng cho bão nh- trong phần lý thuyết đã trình bày ở trên (Sự di chuyển của bão - Ch-ơng 1).
Phân tích hình thế synop:
Các bản đồ đẳng áp mực 500mb, là mực rất quan trọng vì đ-ợc xem là mực dịng dẫn đ-ờng của bão. Tại thời điểm 00Z ngày 11/11/2006 (Hình 3.2), có thể thấy sự tồn tại của rãnh gió tây và hai trung tâm áp cao xung quanh cơn bão. Trong tháng 11, rãnh gió tây trên mực 500mb phát triển mạnh với các đ-ờng đẳng áp ken xít và lấn sâu xuống phía nam tạo điều kiện cho xâm nhập lạnh mạnh ảnh h-ởng đến các vùng biển n-ớc ta. Tại thời điểm này, trục của rãnh vẫn ch-a v-ợt qua phía đơng của trục bão theo h-ớng bắc nam nên mới chỉ mở rộng đ-ờng để kéo bão dịch chuyển lên phía bắc. Vì vậy bão vẫn chủ đạo di chuyển theo h-ớng tây. Bão hiện đang nằm giữa hai áp cao: một áp cao nằm ở phía tây cơn bão bao trọn khu vực Việt Nam và một vùng biển Đông, một áp cao cận nhiệt tây Thái Bình D-ơng nằm ở phía đơng cơn bão và đang trong thời kỳ hoạt động yếu dần. Cả 2 trung tâm áp cao này và rãnh gió tây đều có thể quyết định h-ớng di chuyển của cơn bão. Có ba khả năng chính xảy ra: (1) Nếu rãnh gió tây ở các thời điểm tiếp theo đ-ợc duy trì mạnh hoặc một rãnh mới hình thành mạnh khơng cho áp cao tây Thái Bình D-ơng lấn sang phía tây thì bão sẽ di chuyển lệch hẳn lên phía bắc, đồng thời c-ờng độ bão cũng giảm nhanh do t-ơng tác với khơng khí lạnh đang tràn xuống ở mực d-ới thấp. (2) Nếu rãnh gió tây lệch đơng nhanh, có một rãnh mới hình thành khơng mạnh, khi đó áp cao tây Thái Bình D-ơng vẫn lấn yếu về phía tây thì bão sẽ di chuyển theo h-ớng chủ đạo tây bắc và suy yếu dần. (3) Nếu rãnh gió tây lệch đơng nhanh và khơng có rãnh mới hình thành khi đó áp cao cận nhiệt có thể lấn mạnh sang phía tây, bão sẽ di chuyển chủ đạo h-ớng tây theo rìa phía nam của hệ thống này.
Trên thực tế, đến 00Z ngày 12 (Hình 3.3) trên mực 500 mb, trục rãnh gió tây dịch sang phía đơng và nằm hẳn về phía đơng của trục bão theo h-ớng bắc nam, đồng thời áp cao cận nhiệt tây Thái Bình D-ơng cũng lấn yếu về phía tây. Đến 00Z ngày 13
(Hình 3.4) rãnh mới đ-ợc hình thành nh-ng nơng hơn rãnh ngày 11, và áp cao cận nhiệt tây Thái Bình D-ơng vẫn tiếp tục lấn sâu hơn về phía tây. Quan sát ảnh mây vệ tinh và quỹ đạo thực của bão cho thấy từ đêm ngày 12 đến sáng ngày 14, bão di chuyển theo h-ớng lệch lên phía tây bắc và suy yếu thêm. Nh- vậy, diễn biến của cơn bão đã xảy ra theo khả năng thứ 2 do rãnh gió tây mới đ-ợc hình thành khơng đủ mạnh để kéo cơn bão lệch hẳn lên phía bắc.
Đến tr-a ngày 14, bão đã suy yếu thành ATNĐ, đồng thời chuyển h-ớng di chuyển xuống tây nam và tan rã vào sáng sớm ngày 15. Điều này đ-ợc giải thích là do bão di chuyển theo h-ớng tây bắc và t-ơng tác với khơng khí lạnh và khơ đang tràn xuống nên bão suy yếu dần. Từ tr-a ngày 14 chỉ còn là cấp ATNĐ và không chịu sự chi phối của mực dẫn đ-ờng 500mb nữa mà chủ yếu chịu sự chi phối bởi dòng dẫn đ-ờng ở các mực thấp hơn (trên Hình 3.5 khơng cịn thấy tâm bão trên mực 500 mb nữa).
Hình 3.2. Bản đồ đẳng áp mực 500mb lúc 00Z ngày 11/11/2006 00Z ngày 11/11/2006 Hình 3.3. Bản đồ đẳng áp mực 500mb lúc 00Z ngày 12/11/2006 Hình 3.4. Bản đồ đẳng áp mực 500mb lúc 00Z ngày 13/11/2006 Hình 3.5. Bản đồ đẳng áp mực 500mb lúc 00Z ngày 15/11/2006
Nguồn từ Trung tâm KTTVTW
Về c-ờng độ bão, sau khi v-ợt qua đảo Lu-zông do ma sát với mặt đất, bão Chebi đã suy yếu đi. Hơn nữa, khi phân tích bản đồ mực 850mb lúc 00Z ngày 11/11/2006 (Hình 3.6) có thể thấy đang có sự mở rộng xuống phía nam của áp cao lạnh lục địa. Do đó, khi bão di chuyển lên phía bắc và t-ơng tác với khơng khí lạnh khơ tràn về cũng làm c-ờng độ bão giảm đi nhanh chóng.
Hình 3.6. Bản đồ đẳng áp mực 850mb lúc 00Z ngày 11/11/2006 (Nguồn từ Trung tâm KTTVTW) (Nguồn từ Trung tâm KTTVTW)
Trên ảnh mây vệ tinh lúc 00Z ngày 11/11/2006 (Hình 3.7), không quan sát thấy đ-ờng mây front lạnh chứng tỏ khơng khí lạnh đã thâm nhập sâu xuống khu vực biển nơi cơn bão hoạt động. Sự xuất hiện của những đợt lạnh đầu mùa nh- vậy, tuy không mạnh nh-ng cũng làm nhiệt độ bề mặt biển giảm đi đáng kể, lớp khơng khí mỏng ở sát bề mặt cũng bị lạnh và khô hơn đã làm cho cơn bão Chebi có xu h-ớng yếu đi nhanh chóng. Trên các ảnh mây vệ tinh, điều này cũng đ-ợc thể hiện rõ khi cấu trúc mây hoàn thiện của bão cũng bị phá vỡ nhanh theo thời gian.
Hình 3.7. ảnh mây vệ tinh thị phổ lúc 00Z ngày 11/11/2006 Đánh giá kết quả dự báo quỹ đạo cơn bão Chebi: Đánh giá kết quả dự báo quỹ đạo cơn bão Chebi:
Tại thời điểm tiến hành thử nghiệm lúc 00Z ngày 11/11/2006, bão Chebi có vị trí ở 16.00N – 121.60E và c-ờng độ rất mạnh (tốc độ gió đạt 52.5 m/s). Trong thử nghiệm có l-ới lồng, từ hạn dự báo 24h mới xác định đ-ợc tâm bão và đến hạn dự báo 72h bão đ-ợc dự báo đã tan nên khơng tìm đ-ợc tâm trong hạn dự báo này. Kết quả tính sai số trong tr-ờng hợp thử nghiệm khơng lồng và có lồng đối với cơn bão Chebi đ-ợc cho trong Bảng 3.3 và Hình 3.8.
Bảng 3.3. Kết quả tính sai số dự báo quỹ đạo cơn bão Chebi tại thời điểm dự báo lúc 00Z ngày 11/11/2006
Hạn dự báo (h)
Không lồng Có lồng
PE (km) ATE (km) CTE (km) PE (km) ATE (km) CTE (km)
00 96.31 -31.4 91.05 - - - 06 110.12 10.16 -109.65 - - - 12 185.26 130.84 -131.16 - - - 18 186.27 135.32 -128.01 - - - 24 266.30 265.8 16.36 272.41 271.58 21.24 30 211.09 180.67 -109.16 227.16 200.95 -105.92 36 194.32 102.49 -165.09 211.09 162.75 -134.44 42 194.94 76.92 -179.12 259.42 166.65 -198.81 48 296.19 114.71 -273.02 313.46 97.34 -297.97 54 416.42 107.11 -402.41 349.79 63.08 -344.06 60 358.33 117.94 -338.37 382.66 151.08 -351.58 66 449.65 -188.18 -408.71 441.86 -192.61 -397.67
72 465.65 -104.96 -453.66 - - - Phân tích kết quả sai số theo hạn dự báo cho thấy (Hình 3.8): Đến hạn dự báo 24h, miền lồng mới bắt đ-ợc tâm bão nh-ng sai số khoảng cách so với thực tế là khá cao (khoảng 272km), và lớn hơn tr-ờng hợp khơng có l-ới lồng khoảng 6km. Sai số khoảng cách trong tr-ờng hợp có l-ới lồng vẫn lớn hơn tr-ờng hợp khơng có l-ới lồng ở những hạn dự báo tiếp theo. Đến hạn dự báo 48h, sai số khoảng cách trong tr-ờng hợp có l-ới lồng khoảng 313km lớn hơn tr-ờng hợp khơng có l-ới lồng 7km. Đến hạn dự báo 66h, sai số khoảng cách trong tr-ờng hợp có l-ới lồng khoảng 442km và nhỏ hơn tr-ờng hợp khơng có l-ới lồng khoảng 8km. Nh- vậy, sai số khoảng cách trong cả hai tr-ờng hợp so với thực tế đều khá lớn và tr-ờng hợp có l-ới lồng có xu h-ớng dự báo tốt hơn tr-ờng hợp khơng có l-ới lồng ở những hạn dự báo sau nh-ng lại kém hơn ở những hạn dự báo đầu.
c)
Hình 3.8. Sai số dự báo quỹ đạo bão Chebi so với thực tế từ hạn dự báo 00h đến 66h (đơn vị: km).
a) Sai số khoảng cách
b) Sai số dọc
c) Sai số ngang
Tr-ờng hợp không lồng-màu xanh
Tr-ờng hợp có lồng-màu nâu đỏ
Sai số dọc trong cả hai tr-ờng hợp có giá trị d-ơng và có xu h-ớng giảm từ hạn dự báo 00h đến 60h, từ các hạn dự báo tiếp theo lại có giá trị âm. Điều này cho thấy, mơ hình dự báo bão di chuyển dọc so với thực tế nhanh hơn trong thời gian đầu và chậm hơn trong thời gian sau. Dự báo tốc độ di chuyển dọc của bão trong tr-ờng hợp có l-ới lồng chỉ tốt hơn tr-ờng hợp khơng có l-ới lồng ở các hạn dự báo 48h và 54h. Sai số ngang có giá trị âm ở tất cả các hạn dự báo trong cả hai tr-ờng hợp (trừ thời điểm ban đầu) và có giá trị tuyệt đối càng lớn khi hạn dự báo càng tăng. Điều này cho thấy, mơ hình dự báo bão di chuyển lệch trái so với thực tế và độ lệch càng lớn khi hạn dự báo càng tăng.
Hình 3.9. Tr-ờng áp suất mặt biển dự báo 00h đến 72h từ 00Z/11/11/2006 Tr-ờng hợp không lồng - bên trái; Tr-ờng hợp có lồng - bên phải. Tr-ờng hợp khơng lồng - bên trái; Tr-ờng hợp có lồng - bên phải.
(Nguồn từ sản phẩm của mơ hình)
Phân tích tr-ờng áp mặt biển theo thời gian cho thấy (Hình 3.9): cả hai tr-ờng hợp khơng có sự khác biệt nhiều và đều chỉ ra tại thời điểm dự báo, c-ờng độ dự báo là rất yếu so với c-ờng độ thực tế của bão (đ-ờng đẳng áp khép kín trong cùng đ-ợc dự báo là 1010 mb). Các thời điểm dự báo tiếp theo c-ờng độ bão đ-ợc cải thiện rõ rệt nh-ng vẫn yếu hơn so với c-ờng độ thực tế. Chính điều này cũng góp phần không nhỏ ảnh h-ởng đến dự báo quỹ đạo di chuyển của bão. Việc dự báo c-ờng độ bão yếu dẫn đến việc dự báo bão di chuyển theo h-ớng tây và tây tây nam cũng là điều hợp lý.
* Khảo sát bão Prapiroon
Diễn biến của cơn bão Prapiroon (28/7-15/8/2006)
Đêm ngày 31/7 rạng sáng ngày 1/8 một áp thấp nhiệt đới v-ợt qua Philipin vào Biển Đông. Hồi 1h sáng ngày 1/8 vị trí tâm ATNĐ ở vào khoảng 16,90 N – 1200 E, sức gió mạnh nhất vùng gần trung tâm cấp 7, giật trên cấp 7, di chuyển ổn định theo h-ớng Tây Tây Bắc 15-20km/h. Đến tr-a ngày 1/8 áp thấp nhiệt đới mạnh lên thành bão. Bão tiếp tục di chuyển theo h-ớng Tây Tây Bắc 10-15km/h và mạnh thêm, đến chiều tối ngày 2/8 đạt đến cấp 12, giật trên cấp 12, tối ngày 3/8 đổ bộ vào phía Tây tỉnh Quảng Đông (Trung Quốc), suy yếu dần và tiếp tục di chuyển theo h-ớng giữa Tây Bắc và Tây
Tây Bắc. Bão đã gây gió mạnh cấp 6, cấp 7, giật trên cấp 7 ở phía Bắc vịnh Bắc Bộ; cấp 5, giật cấp 7 ở vùng ven biển tỉnh Quảng Ninh- Hải Phịng. Các nơi thuộc phía Đơng Bắc Bộ và Thanh Hóa có m-a vừa, có nơi m-a to (Hình 3.10).
Hình 3. 10. Quỹ đạo thực của bão Prapiroon (28/7-15/8/2006)
(Nguồn từ http://www.weather.unisys.com)
Phân tích hình thế synop: Nhìn vào các bản đồ hình thế từ mặt đất đến mực 500
mb các ngày 1/8 và 2/8, ta thấy có những hệ thống chủ đạo ảnh h-ởng tới hoạt động của bão là: áp cao cận nhiệt đới Thái Bình D-ơng và dải hội tụ nhiệt đới.
Trên bản đồ phân tích mặt đất lúc 00Z ngày 1/8 và 00Z ngày 2/8, dải hội tụ nhiệt đới có trục ít thay đổi và nối với tâm cơn bão. áp cao cận nhiệt tây Thái Bình d-ơng có xu h-ớng lấn sang phía tây. Trong khi đó, trên bản đồ phân tích mực 500 mb lúc 00Z ngày 1/8 và 00Z ngày 2/8 thì áp cao này vẫn đang trên đà suy yếu chậm. Nh- vậy áp cao cận nhiệt đang trong quá trình suy yếu chậm (tr-ớc đó áp cao cận nhiệt đới rất mạnh) (Hình 3.13). Đến ngày 02, áp cao cận nhiệt phát triển trở lại với l-ỡi cao lấn dần sang phía tây. Dải hội tụ nhiệt đới vẫn tồn tại và có trục t-ơng đối ổn định (Hình 3.11
và Hình 3.12). Đó là ngun nhân chính làm cho bão di chuyển ổn định h-ớng tây bắc
dọc theo rìa phía tây nam của áp cao cận nhiệt. Về c-ờng độ, khi bão đi vào biển Đơng nơi có điều kiện thuận lợi cả về nhiệt lực và động lực nên bão mạnh lên rất nhanh
chóng. Chỉ khi đi vào đất liền Trung Quốc các điều kiện này khơng cịn nữa, lại thêm ma sát mạnh với bề mặt thì bão mới suy yếu đi.
Hình 3.12. Bản đồ phân tích mặt đất lúc 00z ngày 02/08/2006
Hình 3.13. Bản đồ phân tích mực 500mb lúc 00z ngày 01/08/2006
Hình 3.14. Bản đồ phân tích mực 500mb lúc 00z ngày 02/08/2006 (Nguồn từ Trung tâm KTTVTW) (Nguồn từ Trung tâm KTTVTW)
Phân tích kết quả dự báo quỹ đạo cơn bão Prapiroon:
Tại thời điểm tiến hành thử nghiệm lúc 00Z ngày 01/8/2006, bão Prapiroon có vị trí ở 17.10N – 118.90E và c-ờng độ yếu (cấp 7, cấp 8). Trong thử nghiệm l-ới lồng, tại thời điểm 00h tâm bão ch-a đi vào miền lồng nên khơng tìm đ-ợc tâm, các hạn dự báo khác đều xác định đ-ợc tâm. Với hạn dự báo 72h, bão thực tế đã tan nên khơng có kết quả tính sai số (khơng có vị trí tâm thực tế thời điểm 00Z ngày 04/8/2006). Kết quả dự
báo quỹ đạo trong tr-ờng hợp khơng lồng và có lồng với cơn bão Prapiroon tại thời điểm dự báo lúc 00Z ngày 01/8/2006 đ-ợc cho trong Bảng 3.4 và Hình 3.15.
Bảng 3.4. Kết quả tính sai số dự báo quỹ đạo bão Prapiroon tại thời điểm dự báo lúc 00Z ngày 01/8/2006
Hạn dự báo (h)
Khơng lồng Có lồng
PE (km) ATE (km) CTE (km) PE (km) ATE (km) CTE (km)
00 101.61 -68.66 -74.91 - - - 06 166.19 66.35 152.37 99.25 94.98 -28.81 12 103.88 78.76 67.74 59.3 57.95 12.56 18 167.22 163.94 32.95 125.21 125.07 -5.88