Thạc Sĩ Nghiên cứu ảnh hưởng của tương tác đại dương khí quyển đến cường độ và quỹ đạo bão bằng mô hình HWRF

MỞ ĐẦU
Hàng năm Việt Nam chịu thiệt hại rất nặng nề do thiên tai như lũ lụt, hạn hạn,
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 nghành liên quan.
Hiện nay việc dự báo quỹ đạo và cường độ bão chính xác là rất khó đặc biệt là
cường độ bão. Có nhiều phương pháp dự báo bão như: phương pháp synop,
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 .
Chính vì vậy pháp dự báo số trị có ưu điểm vượt trội do đưa ra được kết quả dự báo
khách quan, định lượng so với hai phương pháp trên. 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 Hoa Kỳ 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 tính tới sự biến đổi của điều kiện đại dương trong suốt khoảng thời
gian dự báo do đó các ảnh hưởng của tương tác vật lí từ đại dượng có thể làm cho
dự báo cường độ và quỹ đão không được tốt.
7
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:
Mở đầu
Chương I. Tổng quan về dự báo quỹ đạo và cường độ bão bằng mô hình khí
quyển đại dương
Chương II. Hệ thống mô hình tương tác khí quyển đại dương tới quỹ đạo và
cường độ bão và phương pháp đánh giá.
Chương III. Đánh giá ảnh hưởng tương tác khí quyển đại dương tới quỹ đạo
và cường độ bão
Kết luận, kiến nghị và tài liệu tham khảo.

MỤC LỤC
DANH MỤC KÝ HIỆU VIẾT TẮT . 1
DANH MỤC HÌNH . 3
DANH MỤC BẢNG . 5
MỞ ĐẦU . 6
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ DỰ BÁO CƯỜNG ĐỘ VÀ QUỸ ĐẠO BÃO
BẰNG MÔ HÌNH KHÍ QUYỂN ĐẠI DƯƠNG 8
1.1. Tổng quan về tình hình dự báo bão bằng mô hình số trị trên thế giới 8
1.1.1 Lịch sử phát triển dự báo số trị đối với dự báo thời tiết và bão. 8
1.1.2 Mô hình số trị toàn cầu 8
1.1.3 Mô hình dự báo số trị khu vực có thể dự báo bão . 10
1.1.4 Một số mô hình số trị chuyên dự báo bão 11
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 14
1.2.1 Trên thế giới . 14
1.2.2 Trong nước 17
CHƯƠNG II. MÔ HÌNH TƯƠNG TÁC KHÍ QUYỂN ĐẠI DƯƠNG TỚI DỰ
BÁO CƯỜNG ĐỘ, QUỸ ĐẠO BÃO VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ . 20
2.1 Mô hình WRF . 20
2.1.1 Tổng quan về mô hình WRF 20
2.1.2 Cấu trúc của mô hình WRF . 21
2.1.3 Các quá trình vật lý trong mô hình 22
2.2. Mô hình ROMS . 28
2.2.1 Hệ toạ độ thích ứng địa hình  29
2.2.2 Phương pháp tính 30
a) Sai phân theo không gian 30
b) Sai phân theo thời gian . 31
2.2.3 Tham số hoá . 31
2.3 Mô hình COASWT 34
2.4 Xây dựng miền tính và nguồn số liệu thử nghiệm 37
2.5 Chỉ tiêu đánh giá dự báo bão 39
CHƯƠNG III: ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG TƯƠNG TÁC BIỂN KHÍ QUYỂN
TỚI CƯỜNG ĐỘ VÀ QUỸ ĐẠO BÃO . 41
3.1 Nhiệt độ bề mặt biển 42
3.1.1 Bão Mindulle . 42
3.1.2 Bão Nock-ten . 43
3.1.3 Bão Nalgae 44
3.2 Áp suất bề mặt biển . 46
3.2.1 Bão Mindulle . 46
3.2.2 Bão Nock-ten . 47
3.2.3 Bão Nalgae 49
3.3 Gió bề mặt . 51
3.3.1 Bão Mindulle . 51
3.3.2 Bão Nock-ten . 52
3.3.3 Bão Nalgae 53
3.4 Thông lượng nhiệt và ẩm bề mặt 54
3.4.1 Bão Mindulle . 54
3.4.1 Bão Nock-ten . 55
3.4.1 Bão Nalgae 56
3.5 Đánh giá quỹ đạo và cường độ bão 58
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ . 63
TÀI LIỆU THAM KHẢO . 65