Thạc Sĩ Đánh giá vai trò ban đầu hoá xoáy trong mô hình HWRF đối với dự báo bão trên Biển Đông

LUẬN VĂN THẠC SỸ
NĂM 2013

MỤC LỤC
DANH MỤC KÍ HIỆU VIẾT TẮT . 1
DANH MỤC HÌNH 2
DANH MỤC BẢNG . 4
MỞ ĐẦU . 5
CHƯƠNG 1.TỔNG QUAN VỀ BAN ĐẦU HÓA XOÁY 6
1.1. Khái niệm ban đầu hóa xoáy . 6
1.1.1 Phương pháp ban đầu hóa xoáy bằng tích phân mô hình . 6
1.1.2 Phương pháp ban đầu hóa xoáy bằng hàm thực nghiệm 12
1.1.3 Phương pháp ban đầu hóa xoáy bằng đồng hóa số liệu 16
1.2. Tổng quan các nghiên cứu trong nước 18

CHƯƠNG 2. BAN ĐẦU HÓA XOÁY TRONG MÔ HÌNH HWRF, SỐ LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ . 20
2.1. Sơ lược về mô hình HWRF 20
2.2. Ban đầu hóa xoáy trong mô hình HWRF . 21
2.2.1. Phân tích xoáy nhằm loại bỏ xoáy thô từ phân tích toàn cầu trong HWRF 23
2.2.2.Xoáy giả tạo ra trong mô hình HWRF đối với trường hợp bão yếu . 23
2.2.3. Hiệu chỉnh xoáy bão trước 6 giờ dự báo . 23
2.3. Thiết kế thí nghiệm . 35
2.3.1. Miền tính 35
2.3.2. Số liệu sử dụng . 37
2.4. Các chỉ tiêu đánh giá 38

CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ VAI TRÒ CỦA BAN ĐẦU HÓA XOÁY TRONG DỰ BÁO BÃO TRÊN BIỂN ĐÔNG BẰNG MÔ HÌNH HWRF 40
3.1. Thử nghiệm đối với cơn bão Ketsana . 40
3.1.1. Lý do chọn cơn bão 40
3.1.2. Thiết kế thí nghiệm 42
3.1.3. Một số kết quả thử nghiệm bão Ketsana 42
a) Mặt cắt thẳng đứng trường dị thường nhiệt độ qua tâm bão 42
b) Mặt cắt thẳng đứng trường gió qua tâm bão 44
c) Mặt cắt qua tâm bão trường gió mực 10m . 47
d) Mô phỏng quỹ đạo bão Ketsana . 49
e) Mô phỏng cường độ bão Ketsana 52
3.2. Thử nghiệm cho mùa bão 2009 54
3.2.1. Thiết kế thí nghiệm 54
3.2.2. Vai trò của ban đầu hóa xoáy trong dự báo quỹ đạo bão trên Biển Đông . 54
3.2.3. Vai trò của ban đầu hóa xoáy trong dự báo cường độ bão trên Biển Đông . 57
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ . 62
KẾT LUẬN 62
KIẾN NGHỊ . 63
TÀI LIỆU THAM KHẢO . 64

MỞ ĐẦU
Trong những năm gần đây, dự báo bão bằng mô hình số trị đã được ứng dụng rộng rãi ở nhiều quốc gia trên thế giới trong đó có Việt Nam, thành quả này có được nhờ sự phát triển vượt bậc về công nghệ máy tính.
Để thực hiện dự báo với độ phân giải cao hơn trong điều kiện hạn chế về năng lực tính toán, sử dụng mô hình khu vực là một giải pháp. Các mô hình khu vực hạn chế dùng số liệu điều kiện ban đầu và điều kiện biên phụ thuộc thời gian từ mô hình toàn cầu toàn cầu. Do vậy dù ban đầu hóa với độ phân giải cao hơn, chất lượng và cấu trúc xoáy bão trong điều kiện ban đầu vẫn chứa các sai số từ mô hình toàn cầu. Một điều kiện ban đầu không tốt có thể dẫn đến sai số lớn trong quá trình dự báo quỹ đạo và cường độ bão. Vì vậy, để cải thiện điều kiện ban đầu cho mô hình dự báo bão đặc biệt khu vực gần tâm bão, người ta thực hiện ban đầu hóa xoáy. Ban đầu hóa xoáy là bài toán được xây dựng với mục đích tái tạo một xoáy bão có cấu trúc và cường độ gần với xoáy bão thực, có vị trí tại xoáy bão quan trắc .Các bước của ban đầu hóa xoáy bao gồm: loại bỏ xoáy từ trường phân tích toàn cầu; xây dựng xoáy xoáy giả; và cài xoáy giả vào trường ban đầu của mô hình (B.Mathur, 1991; Iwasaki T, 1987; Kurihara, 1993).
Nước ta hàng năm phải gánh chịu những thiệt hại không nhỏ do bão hoạt động trên Biển Đông.Trong quá trình tồn tại, phát triển và di chuyển, quỹ đạo bão trên Biển Đông biến đổi khá phức tạp. Do vậy, dự báo tốt hoạt động của bão trên Biển Đông trước hết góp phần đảm bảo an toàn cho ngư dân, cho người dân sống ở khu vực ven biển, giảm thiểu số người chết và mất tích, và giảm thiệt hại to lớn về kinh tế do bão gây ra. Luận văn này thực hiện khảo sát và đánh giá vai trò của sơ đồ ban đầu hóa xoáy trong mô hình HWRF (Hurricane Weather Research and Forecasting Model)-mô hình dự báo cường độ và quỹ đạo bão nghiệp vụ tại Hoa Kỳ từ năm 2007 (Sundararaman Gopalakrishnan, 2012) qua mô phỏng các cơn bão trong mùa bão 2009 trên Biển Đông.
Ngoài các phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo, luận văn được cấu trúc với 3 chương chính văn bao gồm:
Chương 1: Tổng quan về ban đầu hóa xoáy.
Chương 2: Ban đầu hóa xoáy trong mô hình HWRF, Số liệu và phương pháp đánh giá
Chương 3: Kết quả đánh giá vai trò của ban đầu hóa xoáy trong dự báo bão trên Biển Đông bằng mô hình HWRF.