Thạc Sĩ Dự báo tầm nhìn cho các sân bay cụm cảng Hàng không Miền Bắc bằng mô hình WRF

PHẦN MỞ ĐẦU
Việt Nam nằm trong miền nhiệt đới gió mùa, trong vành đai nhiệt đới của Bắc
bán cầu thuộc khu vực Đông Nam Á, là khu vực giao nhau giữa hai dạng khí hậu:
khí hậu lục địa và khí hậu biển nhiệt đới với độ ẩm cao. Trong những năm cuối thế
kỷ 20, đầu thế kỷ 21, những biến đổi thời tiết khí hậu toàn cầu dường như đã làm
gia tăng các hiện tượng thiên tai nguy hiểm. Cũng như các nước khác trên thế giới,
những năm gần đây tại Việt Nam đã liên tiếp xảy ra những thảm hoạ thiên tai gây ra
nhiều tổn thất sinh mạng, thiệt hại nặng nề về tài sản, ảnh hưởng nhiều tới đời sống
con người, kinh tế xã hội và có ảnh hưởng xấu đến môi trường. Trong những năm
qua, công tác (hay dịch vụ) Khí tượng Thuỷ văn do Ngành Khí tượng Thuỷ văn
cung cấp cho nhiều đối tượng sử dụng thuộc các ngành kinh tế - xã hội, an ninh
quốc phòng và đại chúng, nhưng rộng rãi và quan trọng nhất là thông tin dự báo khí
tượng thuỷ văn. Ý nghĩa kinh tế - xã hội của chúng vô cùng to lớn, trước hết là đối
với dự báo phục vụ công cộng để phòng tránh thiên tai như bão, lũ lụt, mưa lớn, hạn
hán, rét đậm, rét hại, tố lốc; Sau đó là dự báo khí tượng thuỷ văn phục vụ hoạt động
chuyên ngành trong sản xuất và phát triển của các ngành kinh tế quốc dân như nông
nghiệp, giao thông đường thuỷ, đường bộ, đường hàng không, công nghiệp, an ninh
quốc phòng, văn hoá du lịch, v.v Bên cạnh những thiên tai hiện hữu như đã nêu
trên, các hiện tượng khác như mù, sương mù, mây thấp cũng là một trong những
hiện tượng thời tiết nguy hiểm gây giảm tầm nhìn, ảnh hưởng không nhỏ tới đời
sống xã hội, giao thông đường bộ, đường thủy, đặc biệt là đường hàng không. Hàng
năm, hoạt động bay tại các sân bay thuộc cụm cảng Hàng không miền Bắc thường
xuyên chịu ảnh hưởng bởi mù, sương mù, mây thấp gây giảm tầm nhìn, rất nhiều
chuyến bay phải hủy chuyến, đổi lịch trình, không hạ cánh được và phải đi sân bay
dự bị, ảnh hưởng lớn tới hiệu quả kinh tế và gây uy hiếp đến an toàn bay.
Khí tượng Hàng không là một bộ phận không thể tách rời của ngành Khí tượng,
bằng việc áp dụng những kiến thức về Khí tượng, kiến thức của nhiều ngành tự
nhiên khác, các dự báo viên Khí tượng Hàng không cũng đã và đang cố gắng tìm ra
10
các quy luật, các hệ quả của thời tiết để từ đó dự báo, cảnh báo các yếu tố khí tượng
như: Tầm nhìn ngang, tầm nhìn đường cất hạ cánh, các hiện tượng thời tiết gây
giảm tầm nhìn, trần mây, độ cao chân mây, gió mặt đất, gió trên cao, nhiệt độ mặt
đất, nhiệt độ trên cao, nhiệt độ điểm sương, v.v để phục vụ cho các chuyến bay an
toàn, hiệu quả kinh tế cao nhất.
Tầm nhìn ngang khí tượng, tầm nhìn đường cất hạ cánh là vô cùng quan trọng
đối với an toàn hàng không cũng như hiệu quả kinh tế. Phụ thuộc vào hệ thống
trang thiết bị dẫn đường của từng sân bay, mỗi sân bay có các ngưỡng giá trị tầm
nhìn ngang khí tượng, tầm nhìn đường cất hạ cánh khai thác tối thiểu khác nhau.
Nếu tầm nhìn dưới giá trị khai thác tối thiểu, các chuyến bay phải hoãn việc cất
cánh, hoặc phải bay chờ trong khoảng thời gian nhất định đợi tầm nhìn đạt hoặc
vượt ngưỡng khai thác tối thiểu để hạ cánh, hoặc quyết định đi sân bay dự bị. Do
đó, việc dự báo tầm nhìn đường cất hạ cánh, tầm nhìn ngang khí tượng luôn được
chú trọng. Yêu cầu đặt ra đối với các dự báo khí tượng Hàng không là dự báo chính
xác giá trị tầm nhìn, diễn biến tầm nhìn là vô cùng cấp thiết, từ đó cung cấp nhanh
chóng, kịp thời cho tổ bay, cho các nhà lập kế hoạch bay, nhà khai thác, góp phần
đảm bảo an toàn cho các chuyến bay, nâng cao hiệu quả kinh tế.
Cụm cảng Hàng không Miền Bắc gồm 6 sân bay: Điện Biên, Nà Sản (đang
ngừng hoạt động bay), Nội Bài, Cát Bi, Vinh, Đồng Hới. Các tháng cuối mùa đông,
khi khối không khí lạnh lục địa di chuyển lệch đông ra biển rồi ảnh hưởng đến thời
tiết nước ta, các tỉnh Miền Bắc nói chung trong đó sân bay Nội Bài, Cát Bi và Vinh
nói riêng thường xuyên chịu ảnh hưởng bởi mù, sương mù, mưa phùn nên ảnh
hưởng không nhỏ đến hoạt động bay. Theo báo Dân Trí có địa chỉ
www.dantri.com.vn, ngày 05/03/2012 có ít nhất 26 chuyến bay quốc tế và nội địa
không thể cất và hạ cánh được tại sân bay quốc tế Nội Bài do sương mù dày đặc
làm giảm tầm nhìn. Theo số liệu của phòng Điều hành bay - trung tâm Hiệp đồng
điều hành bay - sân bay Gia Lâm, sương mù dày đặc ngày 15/02/2012 tại sân bay
Quốc tế Nội Bài làm 6 chuyến bay không hạ cánh được phải đi sân bay dự bị, trong
đó rất nhiều chuyến bay chịu ảnh hưởng khác như: đổi lịch bay, giờ bay, đổi sân
11
bay đến không được thống kê.
Ở Việt Nam, trong thời gian vừa qua đã có nhiều cố gắng để áp dụng các mô
hình số trị hiện đại phục vụ dự báo thời tiết nói chung và các hiện tượng cực đoan
nói riêng như hạn hán, mưa lớn, bão, áp thấp nhiệt đới, . Tuy mới được bắt đầu,
nhưng việc ứng dụng mô hình số trị trong dự báo thời tiết đã có bước phát triển khá
chắc chắn mang tính hiệu quả. Với ý nghĩa đó, nhằm góp phần nâng cao chất lượng
dự báo mù, sương mù, mây thấp, tầm nhìn, trong luận văn thạc sỹ của mình, tác giả
đã nghiên cứu, thử nghiệm phương pháp: “Dự báo tầm nhìn cho các sân bay cụm
cảng Hàng không Miền Bắc bằng mô hình WRF”. Đây là một phương pháp đã được
nhiều quốc gia trên thế giới áp dụng và thu được những kết quả khả quan, tuy nhiên
đây lại là phương pháp dự báo tầm nhìn hoàn toàn mới chưa áp dụng tại Việt Nam.
Nội dung của luận văn gồm có:
Phần mở đầu
Chương 1: Tổng quan về dự báo sương mù, mây thấp và tầm nhìn
Chương 2: Mô hình WRF và ứng dụng dự báo tầm nhìn cho các sân bay cụm
cảng hàng không Miền Bắc
Chương 3: Kết quả thử nghiệm dự báo tầm nhìn bằng mô hình WRF
Kết luận, kiến nghị
Tài liệu tham khảo

MỤC LỤC
LỜI CÁM ƠN 0
MỤC LỤC 1
DANH MỤC BẢNG BIỂU 3
DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ .4
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT 7
PHẦN MỞ ĐẦU 9
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ DỰ BÁO SƯƠNG MÙ, MÂY THẤP VÀ
TẦM NHÌN . .12
1.1. Những khái niệm và định nghĩa 12
1.2. Tổng quan về dự báo sương mù, mây thấp và tầm nhìn .13
1.2.1. Kinh nghiệm dự báo trên thế giới .13
1.2.2. Kinh nghiệm dự báo trong nước .18
1.3. Các phương pháp dự báo tầm nhìn từ mô hình số trị .20
1.3.1. Phương pháp dự báo FSI 20
1.3.2. Phương pháp Steolinga và Warner (SW99) 21
1.3.3. Phương pháp RUC .22
1.3.4. Phương pháp dự báo FSL .22
1.3.5. Phương pháp kết hợp CVIS .22
1.3.6. Phương pháp RVIS 22
CHƯƠNG 2: MÔ HÌNH WRF VÀ ỨNG DỤNG DỰ BÁO 23
2.1. Giới thiệu mô hình dự báo thời tiết WRF 24
2.2. Cấu trúc chương trình WRF 26
2.3. Các bước chạy mô hình 28
2.4. Cấu hình miền tính, số liệu .29
2.5. Số liệu METAR 32
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ DỰ BÁO VÀ PHÂN TÍCH 35
3.1. Kết quả dự báo cho sân bay Nội Bài .36
3.1.1. Kết quả dự báo tầm nhìn cho sân bay Nội Bài 36
3.1.1.1. Đợt 1: ngày 17/12/2010 36
3.1.1.2. Đợt 2: Ngày 19/12/2010 38
3.1.1.3. Đợt 3: Ngày 05/12/2011 40
3.1.2. Kết quả dự báo trường nhiệt độ và nhiệt độ điểm sương sân bay Nội Bài .43
3.2. Kết quả dự báo cho sân bay Cát Bi .46
3.2.1. Kết quả dự báo tầm nhìn cho sân bay Cát Bi 46
3.2.1.1. Đợt 1: Ngày 05/12/2011 46
3.2.1.2. Đợt 2: Ngày 28/01/2012 48
3.2.1.3. Đợt 3: Ngày 29/01/2012 50
3.2.2. Kết quả dự báo trường nhiệt độ và nhiệt độ điểm sương cho sân bay Cát Bi 53
3.3 Kết quả dự báo cho sân bay Vinh .55
3.3.1. Kết quả dự báo tầm nhìn cho sân bay Vinh 55
3.3.1.1 Đợt 1: Ngày 15/12/2011 .55
2
3.3.1.2 Đợt 2: Ngày 30/12/2011 .58
3.3.1.3 Đợt 3: Ngày 29/01/2012 .60
3.3.2. Kết quả dự báo trường nhiệt độ và nhiệt độ điểm sương cho sân bay Vinh 63
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .66
TÀI LIỆU THAM KHẢO .69
PHỤ LỤC .74