khoadanh_mylove_791300
New Member
Luận văn: Nghiên cứu ảnh hưởng của tương tác đại dương khí quyển đến cường độ và quỹ đạo bão bằng mô hình HWRF : Luận văn ThS. Khoa học khí quyển và khí tượng: 60 44 87
Nhà xuất bản: ĐHKHTN
Ngày: 2012
Chủ đề: Khí quyển
Khí hậu
Đại dương
Bão
Mô hình HWRF
Miêu tả: 73 tr. + CD-ROM
Luận văn ThS. Khí tượng và khí hậu học -- Trường Đại học Khoa học Tự nhiên. Đại học Quốc gia Hà Nội, 2012
Tổng quan về dự báo quỹ đạo và cường độ bão bằng mô hình khí quyển đại dương. Hệ thống mô hình tương tác khí quyển đại dương tới quỹ đạo và cường độ bão và phương pháp đánh giá. Trình bày sự kết hợp giữa mô hình khí quyển WRF và mô hình đại dương ROMS để tạo thành mô hình HWRF. Đánh giá ảnh hưởng tương tác khí quyển đại dương tới quỹ đạo và cường độ bão với 3 cơn bão là Mindulle (2010), Nock-ten và Nalgae (2011)
MỤC LỤC
DANH MỤC KÝ HIỆU VIẾT TẮT ........................................................................... 1
DANH MỤC HÌNH ..................................................................................................... 4
DANH MỤC BẢNG ..................................................................................................... 6
MỞ ĐẦU ....................................................................................................................... 7
1.1. Tổng quan về tình hình dự báo bão bằng mô hình số trị trên thế giới .......... 9
1.1.1 Lịch sử phát triển dự báo số trị đối với dự báo thời tiết và bão............... 9
1.1.2 Mô hình số trị toàn cầu.............................................................................. 9
1.1.3 Mô hình dự báo số trị khu vực có thể dự báo bão ................................... 11
1.1.4 Một số mô hình số trị chuyên dự báo bão................................................ 13
1.2 Tổng quan về tình hình nghiên cứu ảnh hưởng của tương tác khí
quyển đại dương tới cường độ và quỹ đạo bão ............................................. 15
1.2.1 Trên thế giới................................................................................................. 15
1.2.2 Trong nước .................................................................................................. 18
CHƯƠNG II. MÔ HÌNH TƯƠNG TÁC KHÍ QUYỂN ĐẠI DƯƠNG TỚI DỰ
BÁO CƯỜNG ĐỘ, QUỸ ĐẠO BÃO VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ ... 22
2.1 Mô hình WRF ....................................................................................................... 22
2.1.1 Tổng quan về mô hình WRF ........................................................................ 22
2.1.2 Cấu trúc của mô hình WRF ........................................................................... 23
2.1.3 Các quá trình vật lý được tham số hóa trong mô hình ................................ 24
2.2. Mô hình ROMS ................................................................................................... 30
2.2.1 Hệ toạ độ thích ứng địa hình ....................................................................... 31
2.2.2 Phương pháp tính ........................................................................................ 32
a) Sai phân theo không gian ................................................................................ 32
b) Sai phân theo thời gian..................................................................................... 33
2.2.3 Tham số hoá................................................................................................. 33
2.3 Mô hình COASWT .............................................................................................. 36
2.4 Xây dựng miền tính và nguồn số liệu thử nghiệm ............................................ 38
2.5 Chỉ tiêu đánh giá chất lượng dự báo quỹ đạo, cường độ bão .......................... 40
CHƯƠNG III: ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG TƯƠNG TÁC BIỂN KHÍ QUYỂN
TỚI CƯỜNG ĐỘ VÀ QUỸ ĐẠO BÃO ......................................................... 43
3.1 Nhiệt độ và áp suất bề mặt biển .......................................................................... 43
3.1.1 Bão Mindulle ............................................................................................... 43
3.1.2 Bão Nock-ten ............................................................................................... 45
3.1.3 Bão Nalgae .................................................................................................. 47
3.2 Profile nhiệt độ tại tâm bão ................................................................................. 49
3.3 Gió và áp suất nhiễu động ................................................................................... 51
3.4 Thông lượng nhiệt và ẩm bề mặt ........................................................................ 55
3.4.1 Bão Mindulle ............................................................................................... 55
3.4.1 Bão Nock-ten ............................................................................................... 56
3.4.1 Bão Nalgae .................................................................................................. 57
3.5 Đánh giá chất lượng dự báo quỹ đạo và cường độ bão .................................... 58
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ................................................................................... 64
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................... 66
PHỤ LỤC .................................................................................................................... 69
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phi1
DANH MỤC KÝ HIỆU VIẾT TẮT
AFWAM : Air Force WWMCCS ADP Modernization
ATE : Along Track Error (Sai số ngang)
ATNĐ : Áp thấp nhiệt đới
AVN : Aviation Mode (Mô hình Hàng không)
COADS : Comprehensive Ocean-Atmospheric Data Set (Dữ liệu phức hợp
khía quyển đại dương)
COAMPS : The Coupled Ocean/Atmosphere Mesoscale Prediction System
(Hệ thống dự báo kết hợp quy mô vừa khí quyển đại dương)
COAWST : Coupled-Ocean-Atmosphere-Wave-Sediment Transport (Mô hình
kết hợp vạn chuyển bùn cát-sóng-khí quyển-đại dương)
CSTMS : Community Sediment Transport Modeling Systems (Hệ thống mô
hình vận chuyển bùn cát)
CTE : Cross Track Error (Sai số dọc)
ECMWF : The European Centre for Medium-Range Weather Forecasts
(Trung tâm dự báo thời tiết hạn vừa châu Âu)
ETA : Mô hình Ê-ta
GDAS : Global Data Assimilation System (Hệ thống đồng hóa dữ liệu toàn
cầu)
GEFS : Global Ensemble Forecast System (Hệ thống dự báo tổ hợp toàn
cầu)
GEM : Global Environmental Multiscale Model (Mô hình đa quy mô môi
trường toàn cầu)
GFDL : Geophysical Fluid Dynamics Laboratory (Phòng nghiên cứu động
lực học chất lưu địa-vật lý)
GFDN : The US Navy phiên bản of GFDL (Phiên bản hải quân của GFDL)
GFS : Global Forecast System (Hệ thống dự báo toàn cầu)
GME : Global Model Europe (Mô hình toàn cầu châu Âu)
GSM : Global System Model (Mô hình hệ thống toàn cầu)2
HFX : Heat flux upward from surface (Thông lượng nhiệt gửi qua bề mặt)
HRM : High Resolution Regional Model (Mô hình khu vực độ phân giải
cao)
HWRF : Hurricane Weather Research and Forecast (Mô hình nghiên cứu và
dự báo bão)
JTYM : Japan Typhoon Model (Mô hình bão Nhật Bản)
KMA : Korea Meteorological Administration (Cục Khí tượng Hàn Quốc)
KTTV : Khí tượng thủy văn
LBAR : Limited_Area Sine Transform Barotropic Track Model
LH : Latent Heat (Ẩn nhiệt)
MCT : Model Coupling Toolkit (Công cụ kết hợp mô hình)
MM5 : Mesoscale Model-5 (Mô hình quy mô vừa thế hệ thứ 5)
MRF : Medium Range Forecast (Dự báo hạn vừa)
NCAR : The National Center for Atmospheric Research (Trung tâm nghiên
cứu khí quyển quốc gia, Mỹ)
NCEP : National Centers for Environmental Prediction (Trung tâm dự báo
môi trường quốc gia, Mỹ)
NOAA : National Oceanic and Atmospheric Administration (Cơ quan quản
lý khí quyển đại dương quốc gia, Mỹ)
NOGAPS : Navy Operational Global Atmospheric Prediction System (Hệ
thống dự báo nghiệp vụ khí quyển toàn cầu của hải quân Mỹ)
POM : Princeton Ocean Model (Mô hình đại dương Princeton )
QFX : Moisture flux upward from surface (Thông lượng ẩm gửi qua bề
mặt)
RAMS : Regional Atmospheric Modeling System (Mô hình khí quyển khu
vực)
ROMS : Regional Ocean Model System (Mô hình đại dương khu vực)
SANBAR : Sanders Barotropic Hurricane Track Forcast Model (Mô hình dự
báo quỹ đạo bão tà áp Sander)
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phi3
SLP : Sea Level Pressure (Áp suất mực biển)
SSI : Static Spectrum Interpolate (Nội suy phổ thống kê)
SST : Sea surface Temprature (Nhiệt độ bề mặt nước biển)
SWAN : Simulating Waves Nearshore (Mô hình mô phỏng sóng ven bờ)
TC-LAPS : Tropical-Cyclone Limited Area Prediction System (Mô hình dự
báo giới hạn khu vực cho bão nhiệt dới)
UCAR : University Corporation for Atmospheric Research (Liên hiệp các
trường đại học về nghiên cứu khí quyển)
UKM : United Kingdom Models (Mô hình Vương Quốc Anh)
VICBAR : VICBAR
XTNĐ : Xoáy thuận nhiệt đới4
DANH MỤC HÌNH
Hình 2.1. Cấu trúc tổng quan của mô hình WRF ............................................ 23
Hình 2.2. Sơ đồ tương tác của các thành phần trong mô hình WRF .............. 29
Hình 2.3. Sơ đồ cấu trúc mô hình COAWST ................................................. 37
Hình 2.4. Miền tính dự báo ............................................................................. 38
Hình 2.5. Quỹ đạo thực của bão Mindulle (a), Nock-ten (b) và Nalgae (c) . . 42
Hình 3.1. SST và SLP của WRF-ROMS (a) và WRF (b), hiệu SST (c) ........ 44
của 2 phương án. SST và dòng bề mặt của ROMS (d) tại thời điểm 00h. ..... 44
Hình 3.2. Độ chênh lệch SST giữa WRF-ROMS và WRF ứng với hạn dự báo
12h (a) và 24h (b). ........................................................................................... 44
Hình 3.3. Độ chênh lệch SST giữa WRF-ROMS và WRF ứng với hạn dự báo
36h (a) và 48h (b) ............................................................................................ 45
Hình 3.4. SST và SLP của WRF-ROMS (a) và WRF(b), hiệu SST (c) của 2
phương án. SST và dòng bề mặt của ROMS (d) tại thời điểm 00h. ............... 46
Hình 3.5. Độ chênh lệch SST giữa WRF-ROMS và WRF ứng với hạn dự báo
12h (a), 24h (b), 48h (c) và 72h (d) ................................................................. 47
Hình 3.6. SST và SLP của WRF-ROMS (a) và WRF(b), hiệu SST (c) của 2
phương án. SST và dòng bề mặt của ROMS (d) tại thời điểm 00h. ............... 48
Hình 3.7. Độ chênh lệch SST giữa WRF-ROMS và WRF ứng với hạn dự báo
12h (a), 24h (b), 48h (c) và 72h (d) ................................................................. 48
Hình 3.8. Profile nhiệt độ tại tâm bão Mindulle giữa WRF-ROMS và WRF tại
hạn dự báo 00h (a), 12h (b), 24h (c) và 48h (d) .............................................. 49
Hình 3.9. Profile nhiệt độ tại tâm bão Nock-ten giữa WRF-ROMS và WRF tại
hạn dự báo 00h (a), 12h (b), 24h (c) và 48h (d) .............................................. 50
Hình 3.10. Profile nhiệt độ tại tâm bão Nalgae giữa WRF-ROMS và WRF tại
hạn dự báo 00h (a), 24h (b), 48h (c) và 72h (d). ............................................. 51
Hình 3.11. Vận tốc gió ngang và nhiễu động áp suất tại thời điểm 00h và 12h
với 2 phương án WRF-ROMS (a) và WRF (b). ............................................. 52
Hình 3.12. Vận tốc gió ngang và nhiễu động áp suất tại thời điểm 12h và 24h
với 2 phương án WRF-ROMS và WRF tương ứng (a), (b), (c), (d). .............. 53
Hình 3.13. Vận tốc gió ngang và nhiễu động áp suất tại thời điểm 48h và 72h
......................................................................................................................... 54
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phi5
với 2 phương án WRF-ROMS và WRF tương ứng (a), (b), (c), (d). .............. 54
Hình 3.14. Bảng và đồ thị biểu diễn thông lượng trung bình cho một ô lưới
tâm bão của 2 phương án WRF-ROMS và WRF. .......................................... 56
Hình 3.15. Bảng và đồ thị biểu diễn thông lượng trung bình cho một ô lưới
tâm bão của 2 phương án WRF-ROMS và WRF. .......................................... 57
Hình 3.16. Bảng và đồ thị biểu diễn thông lượng trung bình cho một ô lưới
tâm bão của 2 phương án WRF-ROMS và WRF. .......................................... 58
Hình 3.17 .Sai số khoảng cách (a), dọc (b), ngang (c) trung bình bão Mindulle
(2010082300Z). ............................................................................................... 59
Hình 3.18. Sai số khoảng cách (a), dọc (c) ,ngang (d) trung bình và quỹ đạo
(b) bão Nock-ten (2011072700Z). .................................................................. 60
Hình 3.19. Sai số khoảng cách (a), dọc (c) , ngang (d) trung bình và quỹ đạo
(b) bão Nalgae (2011100200Z). ...................................................................... 61
Hình 3.20. Sai số khoảng cách (a), dọc (b), ngang (c) trung bình. ................. 62
Hình 3.21 SLP min trung bình và ME của SLP min ...................................... 63
Hình p.1. Vận tốc gió ngang và áp suất nhiễu động tại thời điểm 00h và 12h
với 2 phương án WRF-ROMS và WRF tương ứng (a), (b), (c), (d). .............. 70
Hình p.2. Vận tốc gió ngang và áp suất nhiễu động tại thời điểm 24h và 48h
với 2 phương án WRF-ROMS và WRF tương ứng (a), (b), (c), (d). .............. 70
Hình p.3. Vận tốc gió ngang và áp suất nhiễu động tại thời điểm 00h với 2
phương án WRF-ROMS (a) và WRF (b). ....................................................... 70
Hình p.4. Vận tốc gió ngang và áp suất nhiễu động tại thời điểm 12h và 24h
với 2 phương án WRF-ROMS và WRF tương ứng (a), (b), (c), (d). .............. 70
Hình p.5. Vận tốc gió ngang và áp suất nhiễu động tại thời điểm 48h và 72h
với 2 phương án WRF-ROMS và WRF tương ứng (a), (b), (c), (d). .............. 706
DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1: Tùy chọn vật lí vi mô trong WRF ............................................................ 25
Bảng 2.2: Một số tùy chọn tham số hóa đối lưu mây tích trong mô hình WRF ....... 26
Bảng 2.3: Tùy chọn bề mặt đất trong WRF .............................................................. 27
Bảng 2.4. Tùy chọn sơ đồ bức xạ trong WRF .......................................................... 28
Bảng 2.5 Ranh giới các lớp nước (m) tại các độ sâu khác nhau............................... 38
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phi7
MỞ ĐẦU
Hàng năm, Việt Nam chịu thiệt hại rất nặng nề do thiên tai như lũ lụt, hạn hán,
rét đậm, rét hại… và trong đó phải kể đến thiên tai do bão-áp thấp nhiệt đới gây
thiệt hại lớn về người và của cho nước ta. Chính vì vậy, yêu cầu về dự báo và cảnh
báo bão chính xác, kịp thời cường độ và quỹ đạo bão là một trong những nhiệm vụ
quan trọng hàng đầu đối với cơ quan dự báo nghiệp vụ nhằm đưa ra các cảnh báo
cho nhân dân và các cấp, các ngành liên quan.
Hiện nay việc dự báo quỹ đạo và cường độ bão chính xác là khá khó khăn, đặc
biệt là cường độ bão. Có nhiều phương pháp dự báo bão như: phương pháp synốp,
phương pháp thống kê, phương pháp dự báo số trị. Trong những năm gần đây, nhờ
những tiến bộ về khoa học máy tính và sự phát triển mãnh mẽ của mô hình số trị
trên thế giới nên các mô hình số trị ngày càng hoàn thiện và dự báo chính xác hơn.
Phương pháp dự báo số trị có ưu điểm vượt trội do đưa ra được kết quả dự báo
khách quan, định lượng… so với phương pháp synốp và phương pháp thống kê.
Hiện nay, trên thế giới có rất nhiều loại mô hình số trị khác nhau chuyên dự báo quỹ
đạo và cường độ bão như AFWAM, AVN, COAMPS, UKM, GFDL, GSM, JTYM,
NOGAPS, TC-LAPS… và mô hình HWRF (Hurricane Weather Research and
Forecasting). Mô hình HWRF là mô hình khí quyển đại dương dự báo nghiệp vụ
bão tại Mỹ từ năm 2007, mô hình này được phát triển với mã nguồn mở và cộng
đồng khoa học hợp tác phát triển lớn. HWRF là phương án lựa chọn cho các nước
không tự xây dựng được mô hình nghiệp vụ dự báo bão như nước ta. Hiện tại Việt
Nam cũng đã sử dụng một số mô hình số trị dự báo bão như ETA, MM5, HRM,
WRF, RAMS… Tuy nhiên các mô hình trên mới chỉ chạy mảng khí quyển. Các
tương tác của đại dương - khí quyển không được tính đến. Sự biến đổi của điều kiện
đại dương trong suốt khoảng thời gian dự báo gây ảnh hưởng đến dự báo cường độ
và quỹ đạo bão không được tốt.8
Trong khuôn khổ luận văn này, sẽ tập trung “ Nghiên cứu ảnh hưởng của
tương tác đại dương khí quyển đến cường độ và quỹ đạo bão bằng mô hình
HWRF ” và hướng tới thử nghiệm dự báo quỹ đạo và cường độ bão cho Việt Nam.
Nội dung của luận văn gồm có:
- Tổng quan về dự báo quỹ đạo và cường độ bão bằng mô hình khí quyển
đại dương.
- Hệ thống mô hình tương tác khí quyển đại dương tới quỹ đạo và cường
độ bão và phương pháp đánh giá.
- Mô hình HWRF áp dụng trong luận văn này là sự kết hợp giữa mô hình
khí quyển WRF và mô hình đại dương ROMS.
- Đánh giá ảnh hưởng tương tác khí quyển đại dương tới quỹ đạo và cường
độ bão với 3 con bão Mindulle (2010), Nock-ten và Nalgae (2011).
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phi9
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ DỰ BÁO CƯỜNG ĐỘ VÀ QUỸ ĐẠO
BÃO BẰNG MÔ HÌNH KHÍ QUYỂN ĐẠI DƯƠNG
1.1. Tổng quan về tình hình dự báo bão bằng mô hình số trị trên thế giới
1.1.1 Lịch sử phát triển dự báo số trị đối với dự báo thời tiết và bão
Hiện nay, ở các nước phát triển phương pháp số là phương pháp dự báo thời
tiết chính thống. Ở Châu Âu, Mỹ và các nước phát triển phương pháp này bắt đầu
phát triển từ những năm 50 của thế kỷ XX, trong đó sự đầu tư cao nhất cho hướng
nghiên cứu phát triển này của Liên minh Châu Âu được tập trung ở Trung tâm Dự
báo thời tiết hạn vừa Châu Âu (ECMWF). Tuy nhiên, cho đến trước những năm 80
của thế kỷ XX, các nghiên cứu phát triển về lý thuyết cũng như ứng dụng chủ yếu
vẫn chỉ quan tâm đến các khu vực ngoại nhiệt đới của Châu Âu và Mỹ. Trong
những thập niên 1980-1990 cùng với sự phát triển của khoa học máy tính và sự đầu
tư phối hợp phát triển các mô hình số trị từ các nước có ngành dự báo số phát triển
như Châu Âu, Mỹ và tiếp theo đó là sự ra đời và phân loại riêng rẽ mô hình dự báo
số trị toàn cầu và mô hình số trị khu vực.
1.1.2 Mô hình số trị toàn cầu
Mô hình số trị toàn cầu hiện nay chủ yếu là mô hình của các Trung tâm dự
báo số trị lớn từ các nước phát triển trên thế giới, một số mô hình số trị toàn cầu
trên thế giới là:
GFS (Global Forecast System) là mô hình số trị toàn cầu được phát triển và
chạy nghiệp vụ bởi NOAA. Tiền thân của GFS là mô hình AVN. Hiện nay, trong
dự báo nghiệp vụ, GFS chạy bốn lần trong ngày ở các thời điểm: 00Z, 06Z, 12Z,
18Z. Mô hình GFS có hạn dự báo tối đa tới 16 ngày với 8 ngày đầu ở độ phân giải
cao và 8 ngày sau thì ở độ phân giải thấp hơn. Hiện tại mô hình GFS có tổng số 22
thành phần dự báo được tổ hợp lại được biết với cái tên là GEFS (Global Ensemble
Forecast System) hay MRF (Medium Range Forecast). Điều kiện ban đầu cho mô
hình lấy từ hệ thống đồng hoá số liệu toàn cầu (GDAS-Global Data Assimilation10
System). Số liệu phân tích này sẽ đưa thêm thông tin từ số liệu thám sát của phân
tích trước đó nhờ phương pháp phân tích nội suy phổ thống kê (SSI-Satatic
Spectrum Interpolate). Hiện nay, có rất nhiều mô hình dự báo khu vực sử dụng điều
kiện biên phụ thuộc thời gian từ sản phẩm dự báo của mô hình toàn cầu GFS như:
MM5, ETA, RAMS, WRF…
NOGAPS (Navy Operational Global Atmospheric Prediction System) cũng
là mô hình dự báo số trị toàn cầu được phát triển bởi Hải Quân Hoa Ky nhằm so
sánh với mô hình GFS với bước lưới ngang là 0,5 độ kinh vĩ và chạy nghiệp vụ 4
lần một ngày.
GEM (Global Environmental Multiscale Model) là mô hình toàn cầu được
phát triển bởi cơ quan khí tượng Ca-na-da với hạn dự báo 10 ngày và là mô hình có
hệ tọa độ áp suất theo địa hình và chủ yếu là giải các phương trình bằng phương
pháp ước lượng phi thủy tĩnh.
IFS (Integrated Forecast System) được phát triển bởi Trung tâm Dự báo
thời tiết hạn vừa Châu Âu (ECMWF) hay được gọi là mô hình Châu Âu. IFS là mô
hình toàn cầu dự báo nghiệp vụ có hạn dự báo 10 ngày với khoảng 51 thành phần
dự báo được tổ hợp.
UM (Unified Model) là mô hình toàn cầu được phát triển bởi Cơ quan Khí
tượng Anh Quốc.
GME (Global Model Europe) là mô hình số trị toàn cầu được phát triển bởi
Cục khí tượng Đức.
ARPEGE là mô hình số trị toàn cầu được phát triển bởi Cơ quan Khí tượng
Pháp
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Kết luận:
1. Đã thực hiện tổng quan về các mô hình dự báo bão trên thế giới, ở Việt
Nam và về ảnh hưởng của tương tác khí quyển đại dương tới quỹ đạo, cường độ
bão. Nhìn chung, ở Việt Nam vấn đề tích hợp đồng thời mô hình khí tượng và mô
hình hải dương nhằm mô phỏng và dự báo bão chưa được quan tâm đúng mức và
chưa có nhiều kết quả nghiên cứu về hướng này. Đa số các công trình nghiên cứu
hiện có chỉ sử dụng hai mô hình theo cách độc lập với nhau và chỉ chuyển kết quả
cho nhau sau khi đã mô phỏng toàn bộ thời gian cần thiết.
2. Đã thử nghiệm vận hành hệ thống liên hoàn hai mô hình: khí quyển
(WRF) và đại dương (ROMS) trong chế độ tương tác đồng thời nhằm dự báo quỹ
đạo và cường độ bão ở trên Biển Đông. Hai mô hình có cùng miền tính và độ phân
giải ngang bao phủ Biển Đông và vùng phụ cận. Bước thời gian chuyển tải thông tin
giữa hai mô hình là 10 phút.
3. Kết quả thử nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của tương tác khí quyển đại
dương tới dự báo quỹ đạo và cường độ bão đối với 3 cơn bão thay mặt trong 2 năm
2010 và 2011 với hai phương án WRF-ROMS và WRF cho thấy:
- Phương án WRF-ROMS cho SST thấp hơn khoảng 2-30C tại thời điểm
ban đầu, tăng dần lên 3-40 C đối với hạn dự báo 12, 24h và đến 4-50C đối với hạn
dự báo 48, 72h so với phương án WRF đơn thuần. Đây sẽ là nguyên nhân chính
dẫn đến mô phỏng bão yếu hơn khi sử dụng đồng thời hai mô hình khí tượng và
hải dương.
- Khí áp bề mặt biển tại vùng gần tâm bão mô phỏng được khi sử dụng
phương án WRF-ROMS luôn cao hơn so với phương án WRF khoảng 2-3mb với
hạn dự báo 12h, tăng dần lên 6-8mb với hạn 24h, tăng nhanh đến 14-15mb và 22-
24mb tương ứng với các hạn dự báo 48 và 72h.
- Tốc độ gió trung bình bề mặt ở vùng gần tâm bão của phương án WRFROMS nhỏ hơn so với phương án WRF.
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phi65
- Thông lượng nhiệt-ẩm gửi lên mô hình WRF từ ROMS thấp hơn so với
mặc định của WRF. Mức chênh lệch này tăng dần qua các hạn dự báo.
- Cả 2 phương án đều mô phỏng bão di chuyển nhanh hơn thực tế. Sai số
ngang của phương án WRF-ROMS thấp hơn hẳn so với phương án WRF và mô
phỏng bão di chuyển lệch trái trong khi đó phương án WRF mô phỏng bão di
chuyển lệch phải hơn so với thực tế.
- Khí áp thấp nhất gần tâm bão khi sử dụng WRF-ROMS luôn cao hơn so
với thực tế, trong khi đó phương án WRF cho giá trị này thấp hơn so với thực tế ở
các hạn dự báo sau 12h.
- SST liên tục được cập nhật từ ROMS đến mô hình WRF trong 10 phút một
và khi đó chúng luôn nhỏ hơn so với với trường hợp chỉ sử dụng mô hình WRF
(SST được sử dụng mặc định từ sản phẩm mô hình toàn cầu GFS). Tương tự, gió bề
mặt, áp suất khí quyển bề mặt và thông lượng nhiệt ẩm khi có kết hợp đều thấp hơn
so với phương án chỉ mô phỏng bằng WRF. Điều này làm cho cường độ bão mô
phỏng bằng WRF-ROMS yếu hơn so với chỉ mô phỏng bằng WRF. Kết quả đánh
giá sai số dọc, sai số ngang và sai số khoảng cách cho thấy, cả hai phương án dự
báo đều cho cơn bão di chuyển nhanh hơn so với thực tế.
Kiến nghị:
1. Các nhận định nêu trên được rút ra từ kết quả thử nghiệm đối với số ít bão
hoạt động trên Biển Đông và để có các nhận định khách quan hơn về ảnh hưởng của
tương tác biển – khí quyển đến quỹ đạo, cường độ của bão, các mô phỏng cần được
thực hiện đối với tập mẫu lớn hơn với các cơn bão hoạt động với nhiều cấp cường
độ, loại quỹ đạo, vùng hoạt động và thời gian hoạt động khác nhau trong năm trên
Biển Đông.
2. Cần có các nghiên cứu nhằm hiệu chỉnh hay cập nhật trường SST ban
đầu cho mô hình ROMS nhằm sát với thực tế của bão hơn. Ngoài ra cũng cần thiết
triển khai các nghiên cứu nhằm đánh giá vai trò củacác sơ đồ tham số hóa vật lý
trong cả hai mô hình khí tượng và hải dương đối với quỹ đạo và cường độ bão
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
Nhà xuất bản: ĐHKHTN
Ngày: 2012
Chủ đề: Khí quyển
Khí hậu
Đại dương
Bão
Mô hình HWRF
Miêu tả: 73 tr. + CD-ROM
Luận văn ThS. Khí tượng và khí hậu học -- Trường Đại học Khoa học Tự nhiên. Đại học Quốc gia Hà Nội, 2012
Tổng quan về dự báo quỹ đạo và cường độ bão bằng mô hình khí quyển đại dương. Hệ thống mô hình tương tác khí quyển đại dương tới quỹ đạo và cường độ bão và phương pháp đánh giá. Trình bày sự kết hợp giữa mô hình khí quyển WRF và mô hình đại dương ROMS để tạo thành mô hình HWRF. Đánh giá ảnh hưởng tương tác khí quyển đại dương tới quỹ đạo và cường độ bão với 3 cơn bão là Mindulle (2010), Nock-ten và Nalgae (2011)
MỤC LỤC
DANH MỤC KÝ HIỆU VIẾT TẮT ........................................................................... 1
DANH MỤC HÌNH ..................................................................................................... 4
DANH MỤC BẢNG ..................................................................................................... 6
MỞ ĐẦU ....................................................................................................................... 7
1.1. Tổng quan về tình hình dự báo bão bằng mô hình số trị trên thế giới .......... 9
1.1.1 Lịch sử phát triển dự báo số trị đối với dự báo thời tiết và bão............... 9
1.1.2 Mô hình số trị toàn cầu.............................................................................. 9
1.1.3 Mô hình dự báo số trị khu vực có thể dự báo bão ................................... 11
1.1.4 Một số mô hình số trị chuyên dự báo bão................................................ 13
1.2 Tổng quan về tình hình nghiên cứu ảnh hưởng của tương tác khí
quyển đại dương tới cường độ và quỹ đạo bão ............................................. 15
1.2.1 Trên thế giới................................................................................................. 15
1.2.2 Trong nước .................................................................................................. 18
CHƯƠNG II. MÔ HÌNH TƯƠNG TÁC KHÍ QUYỂN ĐẠI DƯƠNG TỚI DỰ
BÁO CƯỜNG ĐỘ, QUỸ ĐẠO BÃO VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ ... 22
2.1 Mô hình WRF ....................................................................................................... 22
2.1.1 Tổng quan về mô hình WRF ........................................................................ 22
2.1.2 Cấu trúc của mô hình WRF ........................................................................... 23
2.1.3 Các quá trình vật lý được tham số hóa trong mô hình ................................ 24
2.2. Mô hình ROMS ................................................................................................... 30
2.2.1 Hệ toạ độ thích ứng địa hình ....................................................................... 31
2.2.2 Phương pháp tính ........................................................................................ 32
a) Sai phân theo không gian ................................................................................ 32
b) Sai phân theo thời gian..................................................................................... 33
2.2.3 Tham số hoá................................................................................................. 33
2.3 Mô hình COASWT .............................................................................................. 36
2.4 Xây dựng miền tính và nguồn số liệu thử nghiệm ............................................ 38
2.5 Chỉ tiêu đánh giá chất lượng dự báo quỹ đạo, cường độ bão .......................... 40
CHƯƠNG III: ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG TƯƠNG TÁC BIỂN KHÍ QUYỂN
TỚI CƯỜNG ĐỘ VÀ QUỸ ĐẠO BÃO ......................................................... 43
3.1 Nhiệt độ và áp suất bề mặt biển .......................................................................... 43
3.1.1 Bão Mindulle ............................................................................................... 43
3.1.2 Bão Nock-ten ............................................................................................... 45
3.1.3 Bão Nalgae .................................................................................................. 47
3.2 Profile nhiệt độ tại tâm bão ................................................................................. 49
3.3 Gió và áp suất nhiễu động ................................................................................... 51
3.4 Thông lượng nhiệt và ẩm bề mặt ........................................................................ 55
3.4.1 Bão Mindulle ............................................................................................... 55
3.4.1 Bão Nock-ten ............................................................................................... 56
3.4.1 Bão Nalgae .................................................................................................. 57
3.5 Đánh giá chất lượng dự báo quỹ đạo và cường độ bão .................................... 58
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ................................................................................... 64
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................... 66
PHỤ LỤC .................................................................................................................... 69
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phi1
DANH MỤC KÝ HIỆU VIẾT TẮT
AFWAM : Air Force WWMCCS ADP Modernization
ATE : Along Track Error (Sai số ngang)
ATNĐ : Áp thấp nhiệt đới
AVN : Aviation Mode (Mô hình Hàng không)
COADS : Comprehensive Ocean-Atmospheric Data Set (Dữ liệu phức hợp
khía quyển đại dương)
COAMPS : The Coupled Ocean/Atmosphere Mesoscale Prediction System
(Hệ thống dự báo kết hợp quy mô vừa khí quyển đại dương)
COAWST : Coupled-Ocean-Atmosphere-Wave-Sediment Transport (Mô hình
kết hợp vạn chuyển bùn cát-sóng-khí quyển-đại dương)
CSTMS : Community Sediment Transport Modeling Systems (Hệ thống mô
hình vận chuyển bùn cát)
CTE : Cross Track Error (Sai số dọc)
ECMWF : The European Centre for Medium-Range Weather Forecasts
(Trung tâm dự báo thời tiết hạn vừa châu Âu)
ETA : Mô hình Ê-ta
GDAS : Global Data Assimilation System (Hệ thống đồng hóa dữ liệu toàn
cầu)
GEFS : Global Ensemble Forecast System (Hệ thống dự báo tổ hợp toàn
cầu)
GEM : Global Environmental Multiscale Model (Mô hình đa quy mô môi
trường toàn cầu)
GFDL : Geophysical Fluid Dynamics Laboratory (Phòng nghiên cứu động
lực học chất lưu địa-vật lý)
GFDN : The US Navy phiên bản of GFDL (Phiên bản hải quân của GFDL)
GFS : Global Forecast System (Hệ thống dự báo toàn cầu)
GME : Global Model Europe (Mô hình toàn cầu châu Âu)
GSM : Global System Model (Mô hình hệ thống toàn cầu)2
HFX : Heat flux upward from surface (Thông lượng nhiệt gửi qua bề mặt)
HRM : High Resolution Regional Model (Mô hình khu vực độ phân giải
cao)
HWRF : Hurricane Weather Research and Forecast (Mô hình nghiên cứu và
dự báo bão)
JTYM : Japan Typhoon Model (Mô hình bão Nhật Bản)
KMA : Korea Meteorological Administration (Cục Khí tượng Hàn Quốc)
KTTV : Khí tượng thủy văn
LBAR : Limited_Area Sine Transform Barotropic Track Model
LH : Latent Heat (Ẩn nhiệt)
MCT : Model Coupling Toolkit (Công cụ kết hợp mô hình)
MM5 : Mesoscale Model-5 (Mô hình quy mô vừa thế hệ thứ 5)
MRF : Medium Range Forecast (Dự báo hạn vừa)
NCAR : The National Center for Atmospheric Research (Trung tâm nghiên
cứu khí quyển quốc gia, Mỹ)
NCEP : National Centers for Environmental Prediction (Trung tâm dự báo
môi trường quốc gia, Mỹ)
NOAA : National Oceanic and Atmospheric Administration (Cơ quan quản
lý khí quyển đại dương quốc gia, Mỹ)
NOGAPS : Navy Operational Global Atmospheric Prediction System (Hệ
thống dự báo nghiệp vụ khí quyển toàn cầu của hải quân Mỹ)
POM : Princeton Ocean Model (Mô hình đại dương Princeton )
QFX : Moisture flux upward from surface (Thông lượng ẩm gửi qua bề
mặt)
RAMS : Regional Atmospheric Modeling System (Mô hình khí quyển khu
vực)
ROMS : Regional Ocean Model System (Mô hình đại dương khu vực)
SANBAR : Sanders Barotropic Hurricane Track Forcast Model (Mô hình dự
báo quỹ đạo bão tà áp Sander)
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phi3
SLP : Sea Level Pressure (Áp suất mực biển)
SSI : Static Spectrum Interpolate (Nội suy phổ thống kê)
SST : Sea surface Temprature (Nhiệt độ bề mặt nước biển)
SWAN : Simulating Waves Nearshore (Mô hình mô phỏng sóng ven bờ)
TC-LAPS : Tropical-Cyclone Limited Area Prediction System (Mô hình dự
báo giới hạn khu vực cho bão nhiệt dới)
UCAR : University Corporation for Atmospheric Research (Liên hiệp các
trường đại học về nghiên cứu khí quyển)
UKM : United Kingdom Models (Mô hình Vương Quốc Anh)
VICBAR : VICBAR
XTNĐ : Xoáy thuận nhiệt đới4
DANH MỤC HÌNH
Hình 2.1. Cấu trúc tổng quan của mô hình WRF ............................................ 23
Hình 2.2. Sơ đồ tương tác của các thành phần trong mô hình WRF .............. 29
Hình 2.3. Sơ đồ cấu trúc mô hình COAWST ................................................. 37
Hình 2.4. Miền tính dự báo ............................................................................. 38
Hình 2.5. Quỹ đạo thực của bão Mindulle (a), Nock-ten (b) và Nalgae (c) . . 42
Hình 3.1. SST và SLP của WRF-ROMS (a) và WRF (b), hiệu SST (c) ........ 44
của 2 phương án. SST và dòng bề mặt của ROMS (d) tại thời điểm 00h. ..... 44
Hình 3.2. Độ chênh lệch SST giữa WRF-ROMS và WRF ứng với hạn dự báo
12h (a) và 24h (b). ........................................................................................... 44
Hình 3.3. Độ chênh lệch SST giữa WRF-ROMS và WRF ứng với hạn dự báo
36h (a) và 48h (b) ............................................................................................ 45
Hình 3.4. SST và SLP của WRF-ROMS (a) và WRF(b), hiệu SST (c) của 2
phương án. SST và dòng bề mặt của ROMS (d) tại thời điểm 00h. ............... 46
Hình 3.5. Độ chênh lệch SST giữa WRF-ROMS và WRF ứng với hạn dự báo
12h (a), 24h (b), 48h (c) và 72h (d) ................................................................. 47
Hình 3.6. SST và SLP của WRF-ROMS (a) và WRF(b), hiệu SST (c) của 2
phương án. SST và dòng bề mặt của ROMS (d) tại thời điểm 00h. ............... 48
Hình 3.7. Độ chênh lệch SST giữa WRF-ROMS và WRF ứng với hạn dự báo
12h (a), 24h (b), 48h (c) và 72h (d) ................................................................. 48
Hình 3.8. Profile nhiệt độ tại tâm bão Mindulle giữa WRF-ROMS và WRF tại
hạn dự báo 00h (a), 12h (b), 24h (c) và 48h (d) .............................................. 49
Hình 3.9. Profile nhiệt độ tại tâm bão Nock-ten giữa WRF-ROMS và WRF tại
hạn dự báo 00h (a), 12h (b), 24h (c) và 48h (d) .............................................. 50
Hình 3.10. Profile nhiệt độ tại tâm bão Nalgae giữa WRF-ROMS và WRF tại
hạn dự báo 00h (a), 24h (b), 48h (c) và 72h (d). ............................................. 51
Hình 3.11. Vận tốc gió ngang và nhiễu động áp suất tại thời điểm 00h và 12h
với 2 phương án WRF-ROMS (a) và WRF (b). ............................................. 52
Hình 3.12. Vận tốc gió ngang và nhiễu động áp suất tại thời điểm 12h và 24h
với 2 phương án WRF-ROMS và WRF tương ứng (a), (b), (c), (d). .............. 53
Hình 3.13. Vận tốc gió ngang và nhiễu động áp suất tại thời điểm 48h và 72h
......................................................................................................................... 54
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phi5
với 2 phương án WRF-ROMS và WRF tương ứng (a), (b), (c), (d). .............. 54
Hình 3.14. Bảng và đồ thị biểu diễn thông lượng trung bình cho một ô lưới
tâm bão của 2 phương án WRF-ROMS và WRF. .......................................... 56
Hình 3.15. Bảng và đồ thị biểu diễn thông lượng trung bình cho một ô lưới
tâm bão của 2 phương án WRF-ROMS và WRF. .......................................... 57
Hình 3.16. Bảng và đồ thị biểu diễn thông lượng trung bình cho một ô lưới
tâm bão của 2 phương án WRF-ROMS và WRF. .......................................... 58
Hình 3.17 .Sai số khoảng cách (a), dọc (b), ngang (c) trung bình bão Mindulle
(2010082300Z). ............................................................................................... 59
Hình 3.18. Sai số khoảng cách (a), dọc (c) ,ngang (d) trung bình và quỹ đạo
(b) bão Nock-ten (2011072700Z). .................................................................. 60
Hình 3.19. Sai số khoảng cách (a), dọc (c) , ngang (d) trung bình và quỹ đạo
(b) bão Nalgae (2011100200Z). ...................................................................... 61
Hình 3.20. Sai số khoảng cách (a), dọc (b), ngang (c) trung bình. ................. 62
Hình 3.21 SLP min trung bình và ME của SLP min ...................................... 63
Hình p.1. Vận tốc gió ngang và áp suất nhiễu động tại thời điểm 00h và 12h
với 2 phương án WRF-ROMS và WRF tương ứng (a), (b), (c), (d). .............. 70
Hình p.2. Vận tốc gió ngang và áp suất nhiễu động tại thời điểm 24h và 48h
với 2 phương án WRF-ROMS và WRF tương ứng (a), (b), (c), (d). .............. 70
Hình p.3. Vận tốc gió ngang và áp suất nhiễu động tại thời điểm 00h với 2
phương án WRF-ROMS (a) và WRF (b). ....................................................... 70
Hình p.4. Vận tốc gió ngang và áp suất nhiễu động tại thời điểm 12h và 24h
với 2 phương án WRF-ROMS và WRF tương ứng (a), (b), (c), (d). .............. 70
Hình p.5. Vận tốc gió ngang và áp suất nhiễu động tại thời điểm 48h và 72h
với 2 phương án WRF-ROMS và WRF tương ứng (a), (b), (c), (d). .............. 706
DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1: Tùy chọn vật lí vi mô trong WRF ............................................................ 25
Bảng 2.2: Một số tùy chọn tham số hóa đối lưu mây tích trong mô hình WRF ....... 26
Bảng 2.3: Tùy chọn bề mặt đất trong WRF .............................................................. 27
Bảng 2.4. Tùy chọn sơ đồ bức xạ trong WRF .......................................................... 28
Bảng 2.5 Ranh giới các lớp nước (m) tại các độ sâu khác nhau............................... 38
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phi7
MỞ ĐẦU
Hàng năm, Việt Nam chịu thiệt hại rất nặng nề do thiên tai như lũ lụt, hạn hán,
rét đậm, rét hại… và trong đó phải kể đến thiên tai do bão-áp thấp nhiệt đới gây
thiệt hại lớn về người và của cho nước ta. Chính vì vậy, yêu cầu về dự báo và cảnh
báo bão chính xác, kịp thời cường độ và quỹ đạo bão là một trong những nhiệm vụ
quan trọng hàng đầu đối với cơ quan dự báo nghiệp vụ nhằm đưa ra các cảnh báo
cho nhân dân và các cấp, các ngành liên quan.
Hiện nay việc dự báo quỹ đạo và cường độ bão chính xác là khá khó khăn, đặc
biệt là cường độ bão. Có nhiều phương pháp dự báo bão như: phương pháp synốp,
phương pháp thống kê, phương pháp dự báo số trị. Trong những năm gần đây, nhờ
những tiến bộ về khoa học máy tính và sự phát triển mãnh mẽ của mô hình số trị
trên thế giới nên các mô hình số trị ngày càng hoàn thiện và dự báo chính xác hơn.
Phương pháp dự báo số trị có ưu điểm vượt trội do đưa ra được kết quả dự báo
khách quan, định lượng… so với phương pháp synốp và phương pháp thống kê.
Hiện nay, trên thế giới có rất nhiều loại mô hình số trị khác nhau chuyên dự báo quỹ
đạo và cường độ bão như AFWAM, AVN, COAMPS, UKM, GFDL, GSM, JTYM,
NOGAPS, TC-LAPS… và mô hình HWRF (Hurricane Weather Research and
Forecasting). Mô hình HWRF là mô hình khí quyển đại dương dự báo nghiệp vụ
bão tại Mỹ từ năm 2007, mô hình này được phát triển với mã nguồn mở và cộng
đồng khoa học hợp tác phát triển lớn. HWRF là phương án lựa chọn cho các nước
không tự xây dựng được mô hình nghiệp vụ dự báo bão như nước ta. Hiện tại Việt
Nam cũng đã sử dụng một số mô hình số trị dự báo bão như ETA, MM5, HRM,
WRF, RAMS… Tuy nhiên các mô hình trên mới chỉ chạy mảng khí quyển. Các
tương tác của đại dương - khí quyển không được tính đến. Sự biến đổi của điều kiện
đại dương trong suốt khoảng thời gian dự báo gây ảnh hưởng đến dự báo cường độ
và quỹ đạo bão không được tốt.8
Trong khuôn khổ luận văn này, sẽ tập trung “ Nghiên cứu ảnh hưởng của
tương tác đại dương khí quyển đến cường độ và quỹ đạo bão bằng mô hình
HWRF ” và hướng tới thử nghiệm dự báo quỹ đạo và cường độ bão cho Việt Nam.
Nội dung của luận văn gồm có:
- Tổng quan về dự báo quỹ đạo và cường độ bão bằng mô hình khí quyển
đại dương.
- Hệ thống mô hình tương tác khí quyển đại dương tới quỹ đạo và cường
độ bão và phương pháp đánh giá.
- Mô hình HWRF áp dụng trong luận văn này là sự kết hợp giữa mô hình
khí quyển WRF và mô hình đại dương ROMS.
- Đánh giá ảnh hưởng tương tác khí quyển đại dương tới quỹ đạo và cường
độ bão với 3 con bão Mindulle (2010), Nock-ten và Nalgae (2011).
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phi9
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ DỰ BÁO CƯỜNG ĐỘ VÀ QUỸ ĐẠO
BÃO BẰNG MÔ HÌNH KHÍ QUYỂN ĐẠI DƯƠNG
1.1. Tổng quan về tình hình dự báo bão bằng mô hình số trị trên thế giới
1.1.1 Lịch sử phát triển dự báo số trị đối với dự báo thời tiết và bão
Hiện nay, ở các nước phát triển phương pháp số là phương pháp dự báo thời
tiết chính thống. Ở Châu Âu, Mỹ và các nước phát triển phương pháp này bắt đầu
phát triển từ những năm 50 của thế kỷ XX, trong đó sự đầu tư cao nhất cho hướng
nghiên cứu phát triển này của Liên minh Châu Âu được tập trung ở Trung tâm Dự
báo thời tiết hạn vừa Châu Âu (ECMWF). Tuy nhiên, cho đến trước những năm 80
của thế kỷ XX, các nghiên cứu phát triển về lý thuyết cũng như ứng dụng chủ yếu
vẫn chỉ quan tâm đến các khu vực ngoại nhiệt đới của Châu Âu và Mỹ. Trong
những thập niên 1980-1990 cùng với sự phát triển của khoa học máy tính và sự đầu
tư phối hợp phát triển các mô hình số trị từ các nước có ngành dự báo số phát triển
như Châu Âu, Mỹ và tiếp theo đó là sự ra đời và phân loại riêng rẽ mô hình dự báo
số trị toàn cầu và mô hình số trị khu vực.
1.1.2 Mô hình số trị toàn cầu
Mô hình số trị toàn cầu hiện nay chủ yếu là mô hình của các Trung tâm dự
báo số trị lớn từ các nước phát triển trên thế giới, một số mô hình số trị toàn cầu
trên thế giới là:
GFS (Global Forecast System) là mô hình số trị toàn cầu được phát triển và
chạy nghiệp vụ bởi NOAA. Tiền thân của GFS là mô hình AVN. Hiện nay, trong
dự báo nghiệp vụ, GFS chạy bốn lần trong ngày ở các thời điểm: 00Z, 06Z, 12Z,
18Z. Mô hình GFS có hạn dự báo tối đa tới 16 ngày với 8 ngày đầu ở độ phân giải
cao và 8 ngày sau thì ở độ phân giải thấp hơn. Hiện tại mô hình GFS có tổng số 22
thành phần dự báo được tổ hợp lại được biết với cái tên là GEFS (Global Ensemble
Forecast System) hay MRF (Medium Range Forecast). Điều kiện ban đầu cho mô
hình lấy từ hệ thống đồng hoá số liệu toàn cầu (GDAS-Global Data Assimilation10
System). Số liệu phân tích này sẽ đưa thêm thông tin từ số liệu thám sát của phân
tích trước đó nhờ phương pháp phân tích nội suy phổ thống kê (SSI-Satatic
Spectrum Interpolate). Hiện nay, có rất nhiều mô hình dự báo khu vực sử dụng điều
kiện biên phụ thuộc thời gian từ sản phẩm dự báo của mô hình toàn cầu GFS như:
MM5, ETA, RAMS, WRF…
NOGAPS (Navy Operational Global Atmospheric Prediction System) cũng
là mô hình dự báo số trị toàn cầu được phát triển bởi Hải Quân Hoa Ky nhằm so
sánh với mô hình GFS với bước lưới ngang là 0,5 độ kinh vĩ và chạy nghiệp vụ 4
lần một ngày.
GEM (Global Environmental Multiscale Model) là mô hình toàn cầu được
phát triển bởi cơ quan khí tượng Ca-na-da với hạn dự báo 10 ngày và là mô hình có
hệ tọa độ áp suất theo địa hình và chủ yếu là giải các phương trình bằng phương
pháp ước lượng phi thủy tĩnh.
IFS (Integrated Forecast System) được phát triển bởi Trung tâm Dự báo
thời tiết hạn vừa Châu Âu (ECMWF) hay được gọi là mô hình Châu Âu. IFS là mô
hình toàn cầu dự báo nghiệp vụ có hạn dự báo 10 ngày với khoảng 51 thành phần
dự báo được tổ hợp.
UM (Unified Model) là mô hình toàn cầu được phát triển bởi Cơ quan Khí
tượng Anh Quốc.
GME (Global Model Europe) là mô hình số trị toàn cầu được phát triển bởi
Cục khí tượng Đức.
ARPEGE là mô hình số trị toàn cầu được phát triển bởi Cơ quan Khí tượng
Pháp
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Kết luận:
1. Đã thực hiện tổng quan về các mô hình dự báo bão trên thế giới, ở Việt
Nam và về ảnh hưởng của tương tác khí quyển đại dương tới quỹ đạo, cường độ
bão. Nhìn chung, ở Việt Nam vấn đề tích hợp đồng thời mô hình khí tượng và mô
hình hải dương nhằm mô phỏng và dự báo bão chưa được quan tâm đúng mức và
chưa có nhiều kết quả nghiên cứu về hướng này. Đa số các công trình nghiên cứu
hiện có chỉ sử dụng hai mô hình theo cách độc lập với nhau và chỉ chuyển kết quả
cho nhau sau khi đã mô phỏng toàn bộ thời gian cần thiết.
2. Đã thử nghiệm vận hành hệ thống liên hoàn hai mô hình: khí quyển
(WRF) và đại dương (ROMS) trong chế độ tương tác đồng thời nhằm dự báo quỹ
đạo và cường độ bão ở trên Biển Đông. Hai mô hình có cùng miền tính và độ phân
giải ngang bao phủ Biển Đông và vùng phụ cận. Bước thời gian chuyển tải thông tin
giữa hai mô hình là 10 phút.
3. Kết quả thử nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của tương tác khí quyển đại
dương tới dự báo quỹ đạo và cường độ bão đối với 3 cơn bão thay mặt trong 2 năm
2010 và 2011 với hai phương án WRF-ROMS và WRF cho thấy:
- Phương án WRF-ROMS cho SST thấp hơn khoảng 2-30C tại thời điểm
ban đầu, tăng dần lên 3-40 C đối với hạn dự báo 12, 24h và đến 4-50C đối với hạn
dự báo 48, 72h so với phương án WRF đơn thuần. Đây sẽ là nguyên nhân chính
dẫn đến mô phỏng bão yếu hơn khi sử dụng đồng thời hai mô hình khí tượng và
hải dương.
- Khí áp bề mặt biển tại vùng gần tâm bão mô phỏng được khi sử dụng
phương án WRF-ROMS luôn cao hơn so với phương án WRF khoảng 2-3mb với
hạn dự báo 12h, tăng dần lên 6-8mb với hạn 24h, tăng nhanh đến 14-15mb và 22-
24mb tương ứng với các hạn dự báo 48 và 72h.
- Tốc độ gió trung bình bề mặt ở vùng gần tâm bão của phương án WRFROMS nhỏ hơn so với phương án WRF.
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phi65
- Thông lượng nhiệt-ẩm gửi lên mô hình WRF từ ROMS thấp hơn so với
mặc định của WRF. Mức chênh lệch này tăng dần qua các hạn dự báo.
- Cả 2 phương án đều mô phỏng bão di chuyển nhanh hơn thực tế. Sai số
ngang của phương án WRF-ROMS thấp hơn hẳn so với phương án WRF và mô
phỏng bão di chuyển lệch trái trong khi đó phương án WRF mô phỏng bão di
chuyển lệch phải hơn so với thực tế.
- Khí áp thấp nhất gần tâm bão khi sử dụng WRF-ROMS luôn cao hơn so
với thực tế, trong khi đó phương án WRF cho giá trị này thấp hơn so với thực tế ở
các hạn dự báo sau 12h.
- SST liên tục được cập nhật từ ROMS đến mô hình WRF trong 10 phút một
và khi đó chúng luôn nhỏ hơn so với với trường hợp chỉ sử dụng mô hình WRF
(SST được sử dụng mặc định từ sản phẩm mô hình toàn cầu GFS). Tương tự, gió bề
mặt, áp suất khí quyển bề mặt và thông lượng nhiệt ẩm khi có kết hợp đều thấp hơn
so với phương án chỉ mô phỏng bằng WRF. Điều này làm cho cường độ bão mô
phỏng bằng WRF-ROMS yếu hơn so với chỉ mô phỏng bằng WRF. Kết quả đánh
giá sai số dọc, sai số ngang và sai số khoảng cách cho thấy, cả hai phương án dự
báo đều cho cơn bão di chuyển nhanh hơn so với thực tế.
Kiến nghị:
1. Các nhận định nêu trên được rút ra từ kết quả thử nghiệm đối với số ít bão
hoạt động trên Biển Đông và để có các nhận định khách quan hơn về ảnh hưởng của
tương tác biển – khí quyển đến quỹ đạo, cường độ của bão, các mô phỏng cần được
thực hiện đối với tập mẫu lớn hơn với các cơn bão hoạt động với nhiều cấp cường
độ, loại quỹ đạo, vùng hoạt động và thời gian hoạt động khác nhau trong năm trên
Biển Đông.
2. Cần có các nghiên cứu nhằm hiệu chỉnh hay cập nhật trường SST ban
đầu cho mô hình ROMS nhằm sát với thực tế của bão hơn. Ngoài ra cũng cần thiết
triển khai các nghiên cứu nhằm đánh giá vai trò củacác sơ đồ tham số hóa vật lý
trong cả hai mô hình khí tượng và hải dương đối với quỹ đạo và cường độ bão
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
You must be registered for see links
Last edited by a moderator: