Để đánh giá mối quan hệ giữa sai số dự báo và độ tán tổ hợp của hệ thống,
tiến hành thử nghiệm cho 72 trường hợp có bão với hạn dự báo 120 giờ trong năm 2009, 2010 và 2011. Sai số dự báo trung bình tổ hợp của từng trường
hợp sẽ kết hợp với độ tán tổ hợp được tính tích lũy sau sáu giờ từ thời điểm ban đầu đến năm ngày sau tạo thành các điểm trên Hình 3.34
119
Hình 3.34 Biểu đồ quan hệ giữa độ tán tổ hợp và sai số vị trí (độ tán tổ hợp của 1 trường hợp
dự báo được xác định bằng tổng tích lũy 6 giờ của độ tán tổ hợp từ 6 đến 120 giờ dự báo)
Dựa trên quan hệ giữa sai số dự báo và độ tán tổ hợp tiến hành xây dựng
mức độ tin cậy cho quỹ đạo trung bình tổ hợp tại mỗi thời điểm dự báo cho
từng dự báo. Chỉ số tin cậy A dựa trên độ tán tổ hợp (A, B hoặc C tương ứng
với với mức độ tin cậy cao nhất, trung bình hay thấp nhất). Tần suất của từng
loại tương ứng với A, B và C là 33%, 33%, và 33%. Kết quả nhận được bảng
tin cậy cho từng hạn dự báo (Bảng 3.10).
Bảng 3.10 Độ tin cậy của từng hạn dự báo
Hạn A B C Độ tán tổ hợp Sai số Độ tán tổ hợp Sai số Độ tán tổ hợp Sai số 6 0-19 76 20-25 66 >25 66 12 0-43 87 44-56 92 >56 91 18 0-75 114 75-91 109 >91 131 24 0-115 138 116-141 141 >141 164 30 0-163 161 164-197 181 >197 191 36 0-216 204 217-272 176 >272 224 42 0-283 235 284-356 215 >356 261 48 0-362 248 363-465 260 >465 267 54 0-439 261 440-546 284 >546 283 60 0-542 272 543-670 292 >670 309 66 0-641 291 642-760 342 >760 323 72 0-773 310 774-972 350 >972 352 78 0-918 339 919-1122 371 >1122 380 84 0-1071 338 1072-1369 386 >1369 389 90 0-1210 390 1211-1569 388 >1569 417 96 0-1397 383 1398-1828 430 >1828 424 102 0-1530 398 1531-2202 491 >2202 444 108 0-2869 416 2870-2533 474 >2533 514 114 0-2496 430 2497-3030 526 >3030 583 120 0-2324 464 2325-3030 561 >3030 586
120 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 0 24 48 72 96 120 Hạn (giờ) S a i s ố v ị tr í (k m ) A B C
Hình 3.35 Sai số vị trí dự báo trung bình dựa trên chỉ số tin cậy A,B,C
Từ Bảng 3.10 ta xây dựng được sai số vị trí dựa trên chỉ số tin cậy A, B và C. Tại Hình 3.35 cho thấy sai số vị trí của các dự báo 5 ngày trung bình của
chỉ số tin cậy B khoảng 550 km, nhưng sẽ chỉ còn dưới 460 km nếu tin cậy là A. Áp dụng đểđánh giá độ tin cậy của hệ thống tổ hợp cho cơn bão Bopha 12 giờ ngày 29/11/2012. Kết quả dự báo quỹ đạo và độ tán tổ hợp được thể hiện
trên Hình 3.36. Tiến hành tính độ tán tổ hợp và độ tin cậy của hệ thống tổ
hợp, kết quả trình bày trên Bảng 3.11
121
Bảng 3.11 Độ tin cậy của từng hạn dự báo của cơn bão Bopha
Hạn (giờ) Sai số KC TBTH (km) Độ tán(km) Độ tin cậy
6 92 24 B 12 75 53 B 18 60 89 B 24 78 122 A 30 101 168 B 36 67 225 B 42 44 311 B 48 35 413 B 54 50 531 B 60 70 666 B 66 90 826 C 72 46 1022 C 78 35 1246 C 84 40 1478 C 90 56 1736 C 96 65 2045 C 102 45 2387 C 108 40 2734 C 114 199 3061 C 120 263 3419 C
Trong trường hợp thử nghiệm này, hệ thống dự báo tổ hợp cho độ tin cậy
cao trong 60 giờ dự báo đầu tiên cho sai số ở mức thấp, tại các hạn dự báo
tiếp theo độ tin cậy giảm, điều này chứng tỏ độ tán tổ hợp tại các hạn dự báo
sau 60 giờ lớn hơn độ tán trung bình dự báo tại các trường hợp trong quá khứ
dẫn tới sai số vị trí lớn.
3.5 Đề xuất quy trình dự báo bão hạn 5 ngày bằng hệ thống dự báo tổ hợp dựa trên phương pháp nuôi nhiễu.
Từ kết quả nghiên cứu trên đề xuất một quy trình dự báo bão như sau (hình 3.37):
1/ Lấy số liệu GFS tại thời điểm làm dự báo và các Obs trước thời điểm
làm dự báo 6, 12, 18 và 24 giờ (các trường này dùng để xây dựng nhiễu môi trường ban đầu cho hệ thống).
2/ Tiếp tục lấy số liệu GFS và vị trí tâm và cường độ bão thực được phát
báo tại trung tâm quốc tế ở các thời điểm dự báo tiếp theo 06, 12, 18 và 24 giờ tại trang web http://weather.unisys.com (như vậy cần đợi thêm 1 ngày sau Trung Tâm Quốc tế phát bão, số liệu tại các kỳ quan trắc này
122
này dùng cho hệ thống nuôi nhiễu xoáy và nhiễu môi trường).
3/ Lấy số liệu nhiệt độ nước biển tuần của NASA (tại trang web
ftp://oceans.gsfc.nasa.gov)
4/ Kích hoạt hệ thống dự báo tổ hợp bão thực hiện những việc sau:
a) Tạo nhân ban đầu
b) Nuôi nhiễu
c) Tùy thuộc hệ thống máy tính để chọn số lượng trường ban đầu (9, 20, 25, 31, 39 thành phần)
d) Dự báo quỹ đạo bão hạn 120 giờ bằng mô hình RAMS với số lượng trường ban đầu chọn ở bước c.
e) Xác định tâm bão
5/ Sử dụng phương pháp siêu tổ hợp tương ứng với số thành phần chọn trong bước 4c để xây dựng phương trình dự báo quỹ đạo bão.
6/ Hiển thị sản phẩm dự báo bằng hình ảnh và đưa lên mạng (quỹ đạo, cường độ bão)
Hiện tại, quy trình đang tiếp tục được thử nghiệm và kết quả dự báo quỹ đạo bão trên khu vực Tây Bắc Thái Bình Dương hạn 5 ngày được đưa lên
trang web: www.dubaobao5ngay.vn.
123
KẾT LUẬN
Qua kết nghiên cứu về khả năng dự báo quỹ đạo bão ảnh hưởng đến
Việt Nam hạn 5 ngày bằng phương pháp tổ hợp các sản phẩm nuôi những dao động phát triển nhanh của mô hình RAMS, luận án đã thực hiện được một số
kết quả. Từ kết quả rút ra một số kết luận sau:
1/ Đã đưa ra tổng quan về hệ thống dự báo tổ hợp bằng phương pháp nuôi
nhiễu để dự báo thời tiết và dự báo bão trên thế giới và Việt Nam.
2/ Xây dựng được hệ thống dự báo tổ hợp quỹ đạo bão ở Việt Nam bằng phương pháp nuôi nhiễu phát triển với các chương trình tạo ra nhân nhiễu động ban đầu bằng phương pháp dự báo trễ và nuôi những dao động phát
triển nhanh cho trường môi trường và trường xoáy bão trên mô hình RAMS. Sử dụng hệ thống này để dự báo quỹ đạo cho 30 cơn bão trong 5 mùa bão (từ năm 2009 đến 2013 gồm 199 trường hợp). Kết quả dự báo theo hệ thống dự
báo tổ hợpđã xây dựng cho thấy: Các dự báo thành phần của tổ hợp có độ tán
rộng, tán về 2 phía củađường quỹ đạo thựcvà đường dự báo kiểm tra, kết quả
hoàn toàn phù hợp với lý thuyết tổ hợp của Kalnay. Hệ thống dự báo tổ hợp
cho dự báo hạn từ 1 đến 5 ngày tốt hơn so với dự báo kiểm tra (cả về hướng
di chuyển và sai số khoảng cách tâm bão).
3/ Xây dựng được các phương trình dự báo tổ hợp bằng phương pháp tổ hợp
trung bình đơn giản và siêu tổ hợp ở các hạn dự báo 24, 48, ..., 120 giờ cho Việt Nam. Kết quả dự báo từ các phương trình dự báo này cho kết quả dự báo
tốt hơn so với dự báo kiểmtra và phương pháp tổ hợp trung bình đơn giản về
124
a) Kết quả đánh giá sai số khoảng cách của 39 thành phần cho 4 mùa bão (từ 2009 đến 2012) thì phương án sử dụng mô hình RAMS với sơ đồ đối lưu KUO và sử dụng trường nuôi nhiễu âm 1 (KUO-01) là tốt nhất. Phương án này cho sai số khoảng 160, 250, 330, 430 và 530 km ứng với
các hạn dự báo 24, 48, 72, 96 và 120 giờ.
b) Kết quả đánh giá sai số khoảng cách của phương án tổ hợp trung
bình đơn giản cho 39 thành phần của mùa bão (từ 2009 đến 2012) cho sai số khoảng cách nhỏ hơn so với phương án tốt nhất (KUO-01). Cụ thể sai
số khoảng cách cho các hạn dự báo 24, 48, 72, 96 và 120 giờ là khoảng
130, 220, 280, 350 và 450 km.
c) Kết quả dự báo quỹ đạo bão bằng phương pháp siêu tổ hợp với 25
thành phần và phương pháp trung bình tổ hợp trên bộ số liệu độc lập của
2 mùa bão (2012 và 2013) cho thấy dự báo bằng phương pháp siêu tổ
hợp là tối ưu ở các hạn dự báo, cụ thể: sai số khoảng cách cho các hạn dự
báo 24, 48, 72, 96 và 120 giờ là khoảng 125, 197, 265, 275 và 354 km. 4/ Thử nghiệm xây dựng phương án dự báo bằng các vòng tròn xác suất, kết
quả cho thấy vị trí bão thực tại các hạn dự báo nằm trong các vòng tròn xác suất tương ứng.
5/ Hệ thống dự báo tổ hợp bão hạn 5 ngày được xây dựng thành quy trình dự báo bão và đang được sử dụng thử nghiệm tại trường ĐHKHTN. Kết quả
dự báo quỹ đạo và cường độ được đưa lên trang web dubaobao5ngay.vn.
Kiến nghị: Cần tiếp tục nghiên cứu phương pháp tạo các trường ban đầu
để dự báo quỹ đạo bão cho các mô hình khác. Bên cạnh đó cần thử nghiệm và dự báo cường độ bão hạn 5 ngày trên khu vực Tây Bắc Thái Bình Dương.
125
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ
LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN
1.Trần Tân Tiến, Công Thanh (2009), “Dự báo tổ hợp chuyển động của
xoáy thuận nhiệt đới bằng mô hình RAMS và phương pháp nuôi nhiễu phát
triển nhanh”,Tạp chí khoa học Đại học Quốc gia Hà Nội. Khoa học Tự nhiên và Công nghệ T.25 (3S), tr.
2. Công Thanh, Nguyễn Tiến Toàn (2010), “Thử nghiêm dự báo mưa lớn
cho các tỉnh Đà Nẵng đến Quảng Ngãi thời hạn từ 1 đến 2 ngày bằng mô hình
RAMS”, Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệT.
26 (3S), tr. 449-456
3. Trần Tân Tiến, Công Thanh, Nguyễn Thị Hoàng Anh (2010), “Dự báo
quỹ đạo bão trên Biển Đông bằng phương pháp tổ hợp theo trọng số”,Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ T. 26 (3S), tr. 457- 462
4.Tran Tan Tien, Cong Thanh, (2010), “Ensemble forecast of tropical cyclone motion using RAMS model and Breeding of Growing Modes
method”, International Coference on QPE and QPF and
hydrology, Nanjing,China.
5. Công Thanh, Trần Tân Tiến (2011), “Thử nghiệm dự báo bão hạn 3
ngày ở Biển Đông bằng hệ thống dự báo tổ hợp sử dụng phương pháp nuôi
nhiễu”, Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ T. 27(3S), tr. 58-69
6. Trần Tân Tiến, Công Thanh, Nguyễn Thị Phượng (2012), “Dự báo cường độ bão bằng mô hình WRF hạn 5 ngày trên khu vực Biển Đông”, Tạp chí khoa học Đại học Quốc gia Hà Nội. Khoa học Tự nhiên và Công nghệ T. 28 (3S) tr.155 -160
7. Tran Tan Tien, Cong Thanh, Hoang Thanh Van, and Chanh Kieu (2012), “Two-dimensional Retrieval of Typhoon Tracks from an Ensemble of Multi-Model Outputs”, Wea. Forecasting, pp. 451-461.
8. Thanh, Trần Tân Tiến (2013),“Đánh giá kết quả dự báo quỹ đạo bão ở
126
Tạp chí khoa học Đại học Quốc gia Hà Nội. Khoa học Tự nhiên và Công nghệT. 2 (1S), tr. 141-146.
9. Công Thanh, Trần Tân Tiến (2013), “Xây dựng hệ thống dự báo tổ hợp
bão ở Biển Đông hạn 5 ngày bằng phương pháp nuôi nhiễu”, Tạp chí khoa học Đại học Quốc gia Hà Nội. Khoa học Tự nhiên và Công nghệ T. 29(1S), tr. 147-153.
10. Trần Tân Tiến, Hoàng Thị Thủy, Công Thanh, Bùi Minh Tuân (2013), “Dự báo tổ hợp quỹ đạo bão trên khu vực Biển Đông hạn 5 ngày”, Tuyển tập báo cáo Hội thảo Khoa học Quốc gia về Khí tượng, Thủy văn, Môi trường và Biến đổi khí hậu lần thứ XVI. Tập 1. Khí tượng-Khí hậu, Khí tượng nông nghiệp và Biến đổi khí hậu. NXB Khoa học và Kỹ thuật Hà Nội, tr. 77-81
127
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt
1. Kiều Quốc Chánh (2011), “Tổng quan hệ thống đồng hóa bộ lọc Kalman tổ hợp và
ứng dụng cho mô hình dự báo thời tiết WRF”, Tạp chí Khoa học Đại học Quốc
Gia Hà Nội, T.27 (1S), tr. 17-29.
2. Hoàng Đức Cường (2004), “Nghiên cứu thử nghiệm áp dụng mô hình khí tượng
động lực qui mô vừa MM5 trong dự báo hạn ngắn ở Việt Nam”, Đề Tài nghiên
cứu và công nghệ cấp bộ Tài Nguyên Môi Trường.
3. Hoàng Đức Cường, Trần Thị Thảo, Nguyễn Như Toàn (2005), “Ứng dụng phương
pháp dự báo tổ hợp cho mô hình MM5”, Hội thảo khoa học lần thứ 9 - Viện Khí
tượng Thủy văn.
4. Hoàng Đức Cường (2011), “Nghiên cứu ứng dụng mô hình WRF phục vụ dự báo
thời tiết và bão ở Việt Nam”, Đề Tài nghiên cứu và công nghệ cấp bộ TNMT. 5. Bùi Hoàng Hải, Nguyễn Quang Trung (2011), “Xây dựng mô hình đối xứng tựa
cân bằng để nghiên cứu sự tiến triển của xoáy thuận nhiệt đới”, Tạp chí đại học
QGHN, T.27(1S), tr. 71-80.
6. Võ Văn Hòa (2005), “Lựa chọn mực dòng dẫn tối ưu cho mô hình chính áp dự báo
quỹ đạo bão WBAR gió tiếp tiếp đối xứng giả tối ưu cho mô hình chính áp dự báo
quĩ đạo bão WBAR”, Tạp chí Khí tượng Thủy văn(536), tr. 6-19.
7. Võ Văn Hòa, Đỗ Lệ Thủy, Nguyễn Chi Mai (2006a), “Các phương pháp tạo nhiễu động trong dự báo tổ hợp quỹ đạo xoáy thuận nhiệt đới. Phần I: Giới thiệu phương pháp và hướng áp dụng cho điều kiện ở Việt Nam”, Tạp chí Khí tượng Thủy văn
(541), tr. 23-32.
8. Võ Văn Hòa, Đỗ Lệ Thủy, Nguyễn Chi Mai (2006b), “Các phương pháp tạo nhiễu động trong dự báo tổ hợp quỹ đạo xoáy thuận nhiệt đới. Phần II: Một số kết quả
nghiên cứu”, Tạp chí Khí tượng Thủy văn(543), tr. 21-31.
9. Võ Văn Hòa (2006c), “Dự báo quỹ đạo xoáy thuận nhiệt đới dựa trên dự báo tổ
hợp hàng nghìn thành phần”, Tạp chí Khí tượng Thủy văn (547), tr. 7-18.
10. Võ Văn Hòa (2008),” Nghiên cứu ứng dụng dự báo tổ hợp cho một số trường dự
báo bão”. Đề Tài nghiên cứu cấp bộTài Nguyên Môi Trường.
11. Võ Văn Hòa (2012), “Nghiên cứu phát triển hệ thống dự báo tổ hợp thời tiết hạn ngắn cho khu vực Việt Nam”, Đề Tài nghiên cứu cấp bộ Tài Nguyên Môi
Trường.
12. Nguyễn Chi Mai, Nguyễn Thu Hằng (2004), “Phương pháp dự báo tổ hợp và khả năng ứng dụng ở Việt Nam”.Tạp chí Khí tượng Thủy văn(518), tr. 30-37.
128
13. Đặng Thị Hồng Nga (2006), “Nghiên cứu ứng dụng và cải tiến sơ đồ phân tích
xoáy trong dự báo quĩ đạo bão bằng phương pháp số”, Đề Tài nghiên cứu cấp bộ Tài Nguyên Môi Trường.
14. Nguyễn Thị Minh Phương (2003), “Lựa chọn một tham số cho sơ đồ ban đầu hóa
xoáy trong mô hình chính áp dự báo đường đi của bão trên Biển Đông”, Tạp chí
Khí tượng Thủy văn (516), tr. 13-32.
15. Nguyễn Thị Minh Phương (2005), “Hiệu chỉnh công thức tính thành phần xoáy bất đối xứng trong sơ đồ ban đầu hóa xoáy”, Tạp chí Khí tượng Thủy văn (529), tr. 35- 45.
16. Phan Văn Tân, Kiều Thị Xin, Nguyễn Văn Sáng, Nguyễn Văn Hiệp (2002a), “Kỹ
thuật phân tích tạo xoáy ban đầu cho mô hình chính áp dự báo quĩ đạo bão”, Tạp
chí Khí tượng Thủy văn(493), tr.13-22.
17. Phan Văn Tân, Nguyễn Văn Sáng (2002b), “Mô hình chính áp WBAR và khả năng