3.2. Kết quả thí nghiệm
3.2.1. Các mô phỏng hoàn lưu qui mô lớn
Hình 3.2 và hình 3.3 lần lượt là các bản đồ đường dòng mực 850hPa với hình a là số liệu phân tích từ trung tâm dự báo Quốc gia Hoa Kỳ NCEP đƣợc coi nhƣ số liệu quan trắc (ANA), các hình còn lại b, c, d, e, f và g lần lƣợt là kết quả dự báo của mô hình WRF ứng với các mô hình vi vật lý Kessler (TN1), Lin (TN2), WSM 3 (TN3), WSM 5 (TN4), Eta (TN6) và WSM 6 (TN6).
a) b) c)
34
Hình 3.2. Bản đồ đường dòng và tốc độ gió mực 850hPa a)ANA; b)TN1; c)TN2; d)TN3; e)TN4; f)TN5 và g)TN6 lúc 00h
ngày 30/4/2009.
Từ số liệu phân tích (hình 3.2a) cho thấy lƣỡi áp cao cận nhiệt đới bao trùm khu vực phía bắc Việt Nam và có trục theo hướng đông bắc, khu vực Biển Đông xuất hiện một áp thấp yếu gần vùng Nam Trung Bộ Việt Nam ở khoảng 120N và 1180E. Trong khi đó áp cao tây bắc Thái Bình Dương vẫn duy trì hoạt động ở kinh tuyến 1120E với trục áp cao song song với đường vĩ tuyến ở khoảng 150N. Như vậy, thời điểm này, khu vực Nam Bộ nằm trong khu vực giao tranh giữa các hệ thống áp thấp phía tây và áp cao ở phía đông. Hình thế này cũng đƣợc thấy ở các thử nghiệm TN1 (hình 3.2b) và TN5 (hình 3.2f).
Các thử nghiệm còn lại thể hiện vùng áp thấp trên Biển Đông yếu hơn nhiều. Tuy nhiên thử nghiệm TN2 (hình 3.2c) và TN5 (hình 3.2f) cho kết quả mô phỏng áp cao cận nhiệt đới khá tương đồng với số số liệu phân tích. Ngoài ra ở phía nam Việt Nam gần vùng xích đạo, ta thấy được một yên khí áp yếu khoảng 40N và 1060E (hình 3.2a). Tương tự trong các thử nghiệm thì kết quả của TN2 (hình 3.2c) và TN6 (hình 3.2g) cũng cho một yên khí
d) e) f)
g)
35
áp giống với số liệu quan trắc phân tích (hình 3.2a), còn các kết quả thử nghiệm còn lại không thể hiện đƣợc yên khí áp này.
Hình 3.3. Bản đồ đường dòng và tốc độ gió mực 850hPa a)ANA;
b) TN1; c)TN2; d)TN3; e)TN4; f)TN5 và g)TN6 lúc 00h ngày 01/05/2009.
Đến ngày 01/05/2009, áp cao cậdn nhiệt đới di chuyển lên phía bắc và bắt đầu suy yếu. Tuy nhiên lưỡi áp cao này vẫn còn ảnh hưởng đến khu vực phía bắc Việt Nam (hình 3.3a), sự ảnh hưởng này rõ rệt nhất ở vùng Bắc bộ đến Bắc Trung bộ Việt Nam khoảng
a) b) c)
d) e) f)
g)
36
180N, trong khi đó ở vùng Nam bộ hầu như không chịu ảnh hưởng của lưỡi áp cao này.
Đồng thời tâm áp thấp trên Biển Đông dịch sang phía đông ở khoảng 120N và 1200E và phát triển mạnh hơn bao trùm Việt Nam và biển Đông. Còn một yên khí áp quan sát đƣợc lúc 00 giờ ngày 30/04/2009 đã suy yếu trong ngày 01/05/2009. Hình thế này cũng thấy ở các kết quả thử nghiệm TN2, TN3 và TN5 (hình 3.3c, 3.3d, 3.3f). Các thử nghiệm còn lại mô phỏng tâm áp thấp ở Biển Đông mạnh lên rõ rệt sau 24 giờ dự báo (hình 3.3b, 3.3e và 3.3g), chỉ có thử nghiệm TN2 (hình 3.3c) là thể hiện đƣợc yên khí áp nhƣng khá mờ, các thử nghiệm khác thì không thể hiện đƣợc hình thế này sau 24 giờ dự báo.
a) b) c)
d) e) f)
37
Hình 3.4. Bản đồ đường dòng và tốc độ gió mực 500hPa a)ANA; b)TN1; c)TN2; d)TN3; e) TN4; f)TN5 và g)TN6 lúc 00h
ngày 30/04/2009.
Ở mực 500 hPa lúc 00 giờ ngày 30/04/2009, ở phía bắc Việt Nam xuất hiện rãnh gió tây rõ rệt (hình 3.4a) kết quả dự báo rãnh gió tây của các thử nghiệm TN1, TN2 (hình 3.4b và 3.4c) khá tương đồng với số liệu phân tích. Còn một lưới áp cao ở phía tây Việt Nam được mô phỏng trong tất cả các thử nghiệm (hình 3.4b, c, d, e, f, g) đều tương đồng với số liệu quan trắc (hình 3.4a). Bên cạnh đó còn có thành phần gió vƣợt xích đạo thổi từ Nam Bán cầu lên Bắc Bán cầu, sau khi vượt qua xích đạo chuyển hướng thành gió tây nam và ảnh hưởng trực tiếp ở vùng Nam Bộ Việt Nam. Các thử nghiệm TN1, TN2 và TN5 (hình 3.4b, c, f) đưa ra được các kết quả mô phỏng tương đồng với số liệu phân tích.
Ở vùng đông nam Trung Quốc, ta thấy đƣợc một áp thấp yếu trong số liệu phân tích ANA (hình 3.4a), và hình thế này cũng đƣợc mô phỏng trong các kết quả thử nghiệm TN1 (hình 3.4.b) và TN2 (hình 3.4.c).
a) b) c)
g)
38
Hình 3.5. Bản đồ đường dòng và tốc độ gió mực 500hPa a)ANA; b)TN1; c)TN2; d)TN3; e)TN4; f)TN5 và g)TN6 lúc 00h
ngày 01/05/2009.
Lúc 00 giờ ngày 01/05/2009 tức sau 24 giờ dự báo, thử nghiệm TN1 và TN6 (hình 3.5b, g) cho kết quả dự báo rãnh gió tây ở phía bắc Việt Nam tương đương với số liệu phân tích (hình 3.5a) và áp thấp lúc 00h ngày hôm trước không còn tồn tại nữa. Còn lưỡi áp cao phía tây Việt Nam trong dự báo của thử nghiệm TN6 (hình 3.5g) phù hợp với số liệu phân tích (hình 3.5a). Trong khi các thử nghiệm khác đều mô phỏng cường độ mạnh hơn so số liệu phân tích (hình 3.5a). Lúc này, lƣỡi áp cao phía tây Việt Nam thì phát triển mạnh và thổi lấn sang phía đông Việt Nam nhiều hơn so với ngày 30/04/2009.
.
d) e) f)
g)
39
Hình 3.6. Bản đồ đường dòng và tốc độ gió mực 200hPa a)ANA; b)TN1; c)TN2; d)TN3; e) TN4; f)TN5 và g)TN6 lúc 00h
ngày 30/04/2009.
Tại mực 200 hPa, lúc 00 giờ ngày 30/4/2009 đới gió tây đƣợc mô phỏng trong các thử nghiệm TN1, TN2, TN5 (hình 3.6b, c, f) khá tương đồng với số liệu phân tích (hình 3.6a). Sang 00 giờ ngày 01/05/2009 trong tất cả các thử nghiệm đều mô phỏng một áp cao có tâm gần miền trung Việt Nam ngoại trừ thử nghiệm TN1 (hình 3.6b). Ngoài ra quan sát trong hình 3.6a, có một áp thấp yếu ở gần xích đạo nằm ở phía tây nam Việt Nam khoảng
a) b) c)
d) e) f)
g)
40
20N nhƣng các thử nghiệm không thể hiện rõ đƣợc áp thấp này. Áp thấp này sang 00 giờ ngày 01/05/2009 thì hoàn toàn tan đi.
Hình 3.7. Bản đồ đường dòng và tốc độ gió mực 200hPa a)ANA; b)TN1; c)TN2; d)TN3; e) TN4; f)TN5 và g)TN6 lúc 00h
ngày 01/05/2009.
a) b) c)
d) e) f)
g)
41
Tại mực 200hPa, lúc 00 giờ ngày 30/04/2009 đới gió tây đƣợc mô phỏng trong các thử nghiệm TN1, TN2, TN5 (hình 3.6b, c, f) đều thể hiện giống với số liệu phân tích (hình 3.6a). Sang 00 giờ ngày 01/05/2009 trong tất cả các thử nghiệm đều mô phỏng một áp cao có tâm gần miền trung Việt Nam ngoại trừ thử nghiệm TN1 (hình 3.6b). Ngoài ra quan sát trong hình 3.6a, có một áp thấp yếu ở gần xích đạo nằm ở phía tây nam Việt Nam khoảng 20N nhƣng các thử nghiệm không thể hiện rõ đƣợc áp thấp này.
Trên mực 200hPa, thiết lập và ổn định một dòng xiết cận chí tuyến với tốc độ khá lớn (khoảng 50-80m/s), trục của nó xấp xỉ 300N. Đó là dòng xiết nam cao nguyên, phân biệt với dòng xiết bắc cao nguyên, yếu và kém ổn định hơn, hai dòng xiết nhập với nhau ở khu vực Nhật Bản. Mực 200hPa có thành phần vƣợt xích đạo của dòng khí về phía Nam bán cầu rất mạnh, mạnh nhất là ở miền trung Ấn Độ Dương (tốc độ 20kts). Như vậy, theo phân tích các bản đồ đường dòng và gió tại các mực 850hPa, 500hPa và 200hPa ở các hình 3.2 đến 3.7 cho thấy từ ngày 30/04/2009 đến ngày 01/05/2009, ở mực 850Pa khu vực Nam Bộ nằm trong vùng giao tranh giữa các hệ thống áp thấp phía tây và áp cao ở phía đông. Trong đó, theo thời gian rãnh thấp vịnh Bengan phát triển mạnh xuống phía nam và mở rộng sang phía đông, còn áp cao tây bắc Thái Bình Dương có xu hướng dịch lên phía bắc và rút lui sang phía đông, tạo điều kiện cho đới gió tây xích đạo đƣợc tăng cường mạnh mẽ và di chuyển lên phía bắc. Còn trên mực 500hPa, áp cao cận nhiệt di chuyển dần về phía đông, áp thấp cũng dịch về phía tây nhiều hơn. Mực 200hPa là sự biến đổi của hệ thống áp cao từ bờ biển Việt Nam di chuyển vào trong lục địa.
Tiếp theo chúng tôi xem xét mặt cắt thẳng đứng tốc độ gió vĩ hướng và tốc độ gió kinh hướng qua trạm Tân Sơn Hòa. Hình 3.8 và hình 3.9 lần lượt là các bản đồ mặt cắt thẳng đứng của thành phần gió vĩ hướng và gió kinh hướng với hình a là số liệu phân tích từ trung tâm dự báo Quốc gia Hoa Kỳ NCEP đƣợc coi nhƣ số liệu quan trắc (ANA), các hình còn lại b, c, d, e, f và g lần lƣợt là kết quả dự báo của mô hình WRF ứng với các mô hình vi vật lý Kessler (TN1), Lin (TN2), WSM 3 (TN3), WSM 5 (TN4), Eta (TN6) và WSM 6 (TN6).
42
Hình 3.8. Mặt cắt thẳng đứng của thành phần gió với các đường đẳng tốc độ cách nhau 2 ms-1 lúc 00 UTC ngày 30 tháng 04 năm 2009; Mặt cắt theo phương kinh tuyến của gió vĩ tuyến (U) dọc theo 106.70E a)ANA; b)TN1; c)TN2; d)TN3; e)TN4; f)TN5
và g)TN6 lúc 00h ngày 30/04/2009.
Từ hình 3.8a thể hiện mặt cắt thẳng đứng của thành phần gió theo phương kinh tuyến dọc theo kinh tuyến 106.70E của gió vĩ tuyến (U) lúc 00 giờ ngày 30/04/2009, ta thấy được các đặc điểm hoàn lưu vĩ tuyến không đồng nhất với nhau theo độ cao. Từ vùng xích đạo đến khoảng vĩ độ 200N có sự hoạt động song song của hai đới gió đông và đới gió tây, hai đới gió này chỉ tồn tại đến mực 500hPa. Ở vĩ tuyến 100N có đới gió tây hoạt động với tốc độ đạt 8m/s ở mực 900hPa và 400hPa; vĩ tuyến 200N có đới gió đông hoạt động với tốc độ đạt 8m/s tại gần bề mặt. Với hình thế này thì kết quả của thử nghiệm TN5 và TN6 (hình 3.8f, g) là tương đồng nhất, các kết quả còn lại cho kết quả mạnh hơn so với số liệu phân tích (hình 3.8a). Ở phía nam của vĩ tuyến 100N tại mực 300hPa có đới gió đông hoạt động đạt tốc độ 8m/s và ngƣợc lại ở phía bắc có đới gió tây hoạt động
a) b) c)
d) e) f)
g)
43
mạnh, tốc độ đạt đƣợc lên đến 36m/s tại mực 200hPa. Kết quả thử nghiệm của TN2, TN3, TN4, TN5 (hình 3.8c, d, e, f) là giống nhất so với số liệu phân tích (hình 3.8a). TN1 cho ra kết quả với cường độ mạnh hơn so với số liệu quan trắc.
Hình 3.9. Mặt cắt thẳng đứng của thành phần gió với các đường đẳng tốc độ cách nhau 2 ms-1 lúc 00 UTC ngày 30 tháng 04 năm 2009; Mặt cắt theo phương vĩ tuyến của gió kinh tuyến (V) dọc
theo 10.80N a)ANA; b)TN1; c)TN2; d)TN3; e)TN4; f)TN5 và g)TN6 lúc 00h ngày 30/04/2009.
Từ hình 3.9a thể hiện mặt cắt thẳng đứng của thành phần gió theo phương vĩ tuyến dọc theo vĩ tuyến 10.80N của gió kinh tuyến (V) lúc 00 giờ ngày 30/04/2009, ta thấy đƣợc các đặc điểm hoàn lưu kinh tuyến khá đồng nhất với nhau theo độ cao. Ở kinh tuyến 1000E có gió bắc hoạt động yếu với tốc độ 4m/s và tồn tại đến mực 600hPa. Kết quả của TN6 (hình 3.9g) là tốt nhất còn các thử nghiệm khác đều cho kết quả với cường độ mạnh hơn so với số liệu phân tích (hình 3.9a). Ở phía tây của kinh tuyến khoảng 1000N, tại mực
a) b) c)
d) e) f)
g)
44
200hPa có đới gió nam hoạt động mạnh đạt giá trị 8m/s. Ngƣợc lại, ở phía đông của kinh tuyến khoảng 1000N, tại mực 200-300hPa có đới gió bắc hoạt động mạnh với tốc độ đạt khoảng 8m/s. Tương tự các kết quả của các thử nghiệm TN5, TN6 (hình 3.9f, g) đưa ra là tương đối giống với số liệu phân tích (hình 3.9a).
Hình 3.10. Mặt cắt thẳng đứng của thành phần gió với các đường đẳng tốc độ cách nhau 2 ms-1 lúc 00 UTC ngày 01 tháng
05 năm 2009; Mặt cắt theo phương kinh tuyến của gió vĩ tuyến (U) dọc theo 106.70E a)ANA; b)TN1; c)TN2; d)TN3; e)TN4;
f)TN5 và g) TN6 lúc 00h ngày 01/05/2009.
Từ hình 3.10a thể hiện mặt cắt thẳng đứng của thành phần gió theo phương kinh tuyến dọc theo kinh tuyến 106.70E của gió vĩ tuyến (U) lúc 00 giờ ngày 01/05/2009, ta thấy được các đặc điểm hoàn lưu vĩ tuyến không đồng nhất với nhau theo độ cao. Từ xích đạo đến vĩ tuyến 200N tại bề mặt đến mực 400hPa, tồn tại song song hai đới gió đông và đới gió tây nhƣng yếu đi so với lúc 00 giờ ngày 30/04/2009. Ở những vĩ độ 0-100N có đới
a) b) c)
d) e) f)
g)
45
gió tây hoạt động và đạt tốc độ 4m/s ở mực 600-800hPa, nhƣng đến vĩ tuyến 200N có đới gió đông hoạt động đạt tốc độ 8m/s tại gần bề mặt, cả hai đới gió này chỉ tồn tại đến mực 500hPa. Nhƣ vậy các kết quả của các thử nghiệm TN2, TN3, TN4 (hình 3.10c, d, e) là gần giống với số liệu phân tích (hình 3.10a), còn các kết quả thử nghiệm còn lại đều cho ra các kết quả với cường độ mạnh hơn so với số liệu phân tích. Ở Nam bán cầu và phía bắc của vĩ tuyến 200N, có đới gió tây hoạt động và mạnh nhất ở khoảng vĩ tuyến 300N tại mực 200hPa với tốc độ đạt 24m/s. Từ xích đạo đến 100N tại mực 300hPa có đới gió đông hoạt động và đạt tốc độ 8m/s. Với hình thế này thì kết quả thử nghiệm của TN2, TN3, TN4, TN5 (hình 3.10c, d, e, f) là tương đồng với số liệu phân tích (hình 3.10a).
Hình 3.11. Mặt cắt thẳng đứng của thành phần gió với các đường đẳng tốc độ cách nhau 2 ms-1 lúc 00 UTC ngày 01 tháng
05 năm 2009; Mặt cắt theo phương vĩ tuyến của gió kinh tuyến (V) dọc theo 10.80N a)ANA; b)TN1; c)TN2; d)TN3; e)TN4;
f)TN5 và g)TN6 lúc 00h ngày 01/05/2009.
a) b) c)
d) e) f)
g)
46
Từ hình 3.9a thể hiện mặt cắt thẳng đứng của thành phần gió theo phương vĩ tuyến dọc theo vĩ tuyến 10.80N của gió kinh tuyến (V) lúc 00 giờ ngày 01/05/2009, ta thấy đƣợc từ 100-1200E có đới gió bắc hoạt động và đạt tốc độ 8m/s tại mực 400hPa. Ở phía đông kinh tuyến 1200E từ mực 400-600hPa có đới gió nam hoạt động nhưng cường độ yếu, tốc độ đạt 4m/s. Phía tây kinh tuyến 1000E tại mực 200hPa có đới gió nam hoạt động mạnh, tốc độ đạt 12m/s. Với hình thế này thì các kết quả thử nghiệm TN1, TN3, 4, 5, 6 đều cho kết quả mạnh hơn so với số liệu quan trắc và vị trí của gió nam này bị chếch về phía tây nhiều hơn. Còn kết quả TN2 (hình 3.11c) là có kết quả tương đồng so với số liệu phân tích (hình 3.11a).
Hình 3.11. Sai số tốc độ gió mực 500hPa (m/s) a)TN1; b)TN2;c)TN3; d)TN4;e)TN5 và f)TN6 lúc 00h ngày 30/04/2009.
a) b) c)
d) e) f)
47
Ta có hình 3.11 thể hiện sai số tốc độ gió mực 500hPa (m/s) lúc 00 giờ ngày 30/04/2009 của các thử nghiệm. Với khoảng sai số nhỏ nhất là ±1 m/s, nhƣ vậy ta có kết quả tốc độ gió của các thử nghiệm đều lớn hơn so với tốc độ gió thực tế. Đối với khu vực Nam Bộ thì các kết quả của các thử nghiệm TN3, TN5 (hình 3.11 c, e) là tương đối nhỏ nhất, còn các kết quả thử nghiệm còn lại cho ra các kết quả sai số cao hơn rất nhiều.
Hình 3.12. Sai số tốc độ gió mực 500hPa (m/s) a)TN1; b)TN2;c)TN3; d)TN4;e)TN5 và f)TN6 lúc 00h ngày 01/05/2009.
Ta có hình 3.12 thể hiện sai số tốc độ gió mực 500hPa (m/s) lúc 00 giờ ngày 01/05/2009 của các thử nghiệm hình. Sau 24 giờ dự báo đối với khu vực Nam Bộ, sai số của các kết quả thử nghiệm đều cao hơn nhƣng kết quả thử nghiệm của TN2, TN4, TN5 (hình 3.12b, d,e) là có sai số nhỏ nhất so với các thử nghiệm còn lại.
a) b) c)
d) e) f)
48
Hình 3.13. Sai số độ cao địa thế vị mực 500hPa (m2/s2) a)TN1; b)TN2;c)TN3; d)TN4; e)TN5 và f)TN6 lúc 00h ngày 30/04/2009.
Ta có hình 3.13 thể hiện sai số độ cao địa thế vị mực 500hPa (m2/s2) lúc 00 giờ ngày 30/04/2009 của các thử nghiệm hình. Với khoảng sai số nhỏ nhất ±100m2/s2, các thử nghiệm TN2, TN4, TN5 (hình 3.13b, d, e) đều cho kết quả dự báo sai số nhỏ và tốt. Thử nghiệm TN1 (hình 3.13a) thì lại thể hiện sai số độ cao địa thế vị này nhỏ hơn so với số liệu thực tế và ngƣợc lại thử nghiệm TN6 (hình 3.13f) lại thể hiện sai số độ cao địa thế vị này cao hơn.
a) b) c)
d) e) f)
49
Hình 3.14. Sai số độ cao địa thế vị mực 500hPa (m2/s2) a)TN1; b)TN2; c)TN3; d)TN4; e)TN5 và f)TN6 lúc 00h ngày 01/05/2009.
Ta có hình 3.14 thể hiện sai số độ cao địa thế vị mực 500hPa (m2/s2) lúc 00 giờ ngày 01/05/2009 của các thử nghiệm là hình. Từ hình ta thấy các thử nghiệm của TN2, TN5 và TN6 (hình 3.14b, e, f) đều cho kết quả sai số nhỏ khoảng ±100 m2/s2 đối với khu vực Nam Bộ, các thử nghiệm còn lại đều thể hiện sai số có giá trị kết quả nhỏ hơn so với thực tế rất nhiều.
a) b) c)
d) e) f)