Thạc Sĩ Nghiên cứu xây dựng và phát triển hệ thống đánh giá khách quan các sản phẩm của mô hình dự báo số ch

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
CỤC KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN VÀ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU

MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG I. KHÁI QUÁT VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ
SẢN PHẨM DỰ BÁO TỪ MÔ HÌNH DỰ BÁO SỐ TRỊ
1.1 Khái quát tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 4
1.2 Các phương pháp đánh giá sản phẩm dự báo từ mô hình dự báo số
trị tất định

CHƯƠNG II. XÂY DỰNG PHẦN MỀM ĐÁNH GIÁ KHÁCH QUAN
CÁC SẢN PHẨM CỦA MÔ HÌNH DỰ BÁO SỐ TRỊ

2.1 Phân tích và thiết kế cấu trúc phần mềm 17
2.2 Phân tích và thiết kế cơ sở dữ liệu phục vụ đánh giá 19
2.2.1 Cơ sở dữ liệu quan trắc bề mặt và trên cao 19
2.2.2 Cơ sở dữ liệu tái phân tích 23
2.2.3 Cơ sở dữ liệu dự báo số trị 25
2.2.4 Cơ sở dữ liệu mùa đánh giá 27
2.2.5 Cơ sở dữ liệu trường hợp nghiên cứu và hình thế thời tiết 27
2.2.6 Cơ sở dữ liệu sao lưu kết quả đánh giá 28
2.3 Kiểm tra chất lượng số liệu quan trắc 29
2.4 Giới thiệu một số giao diện của phần mềm đánh giá 32

CHƯƠNG III. MÔ TẢ TẬP SỐ LIỆU NGHIÊN CỨU, CẤU HÌNH
CÁC MÔ HÌNH DỰ BÁO KHU VỰC VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH
GIÁ 45
3.1 Mô tả tập số liệu nghiên cứu 45
3.2 Mô tả cấu hình các mô hình dự báo khu vực được đánh giá 50
3.3 Phương pháp đánh giá và xử lý số liệu mô hình dự báo số trị 58

CHƯƠNG IV. MỘT SỐ KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM PHẦN MỀM ĐÁNH GIÁ 75
4.1 Kết quả đánh giá chất lượng dự báo các mô hình số trị khu vực
của Trung tâm Dự báo khí tượng thủy văn Trung ương 75
4.2 Kết quả đánh giá chất lượng dự báo mô hình MM5 của Viện khoa
học khí tượng thủy văn và môi trường 98
4.3 Kết quả đánh giá chất lượng dự báo mô hình WRF của Khoa Khí
tượng thủy văn và Hải dương học 112
4.4 So sánh kết quả đánh giá chất lượng dự báo giữa 5 mô hình HRM,
BoLAM, ETA, MM5 và WRF 127

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 133
TÀI LIỆU THAM KHẢO 136

MỞ ĐẦU
Từ lâu, người ta đã nhận thấy tầm quan trọng của công tác dự báo khí tượng
thuỷ văn (KTTV) đối với sự nghiệp phát triển kinh tế xã hội, an ninh quốc phòng và
đặc biệt trong công tác chủ động phòng chống và giảm nhẹ thiệt hại do thiên tai gây
ra. Trong điều kiện xã hội ngày càng phát triển, nhu cầu đòi hỏi thông tin về dự báo
KTTV ngày càng cao, không chỉ phong phú về mặt nội dung mà cả về độ chính xác
của sản phẩm dự báo. Vì vậy, việc đánh giá chất lượng sản phẩm dự báo KTTV là
một việc rất cần thiết và ngày càng được các Cơ quan KTTV Quốc gia trên thế giới
quan tâm chú ý hơn. Việc đánh giá chất lượng dự báo KTTV là một trong các chỉ
tiêu cơ bản để đánh giá công việc của các Cơ quan KTTV quốc gia, đồng thời,
thông qua chất lượng dự báo KTTV, có thể định hướng được công tác nghiên cứu
và nâng cao chất lượng dự báo một khi biết được chi tiết chỗ mạnh yếu của các sản
phẩm dự báo (Dương Liên Châu và cộng sự, 2007). Theo Tổ chức Khí tượng Thế
giới (WMO), có 3 lý do quan trọng nhất cần phải đánh giá chất lượng dự báo KTTV
là:
1. Để theo dõi chất lượng dự báo: xem các sản phẩm dự báo chính xác đến
mức nào và mức chính xác có ngày càng tốt hơn không?
2. Để nâng cao chất lượng dự báo: vì trước hết phải tìm ra dự báo sai cái gì,
sai như thế nào thì mới có thể cải tiến công nghệ dự báo.
3. Để so sánh chất lượng dự báo của các hệ thống dự báo khác nhau.
Theo kết quả điều tra trên quy mô toàn cầu vào năm 1997 của WMO, 57%
các Cơ quan KTTV quốc gia có hệ thống đánh giá dự báo được chính thức dùng
trong nghiệp vụ trong đó bao gồm cả đánh giá mô hình dự báo thời tiết số trị
(NWP). Tuy nhiên, có sự khác biệt rất lớn về phương thức và bản chất của cách
đánh giá giữa quốc gia này với quốc gia khác. Sở dĩ có sự khác biệt đó là do các
phương pháp đánh giá được sử dụng hoàn toàn phụ thuộc vào đặc trưng riêng của
từng loại sản phẩm dự báo, yếu tố dự báo, cách xây dựng phương pháp dự báo, và
đôi khi còn do yếu tố chủ quan của người xây dựng phương pháp đánh giá dự báo.
Trong nhiều năm qua, WMO đã có những cố gắng để đưa ra những chuẩn mực
thống nhất về đánh giá chất lượng dự báo (bao gồm cả dự báo NWP) cho các cơ
quan KTTV Quốc gia nhưng vẫn chưa đạt được kết quả mong muốn. Bởi vì mỗi
quốc gia đều có những quy định, quy tắc riêng trong đánh giá chất lượng dự báo
KTTV cho riêng quốc gia mình.
Nghiên cứu xây dựng và phát triển hệ thống đánh giá khách quan các sản phẩm của mô hình dự báo số
cho khu vực Việt Nam - Hà Nội 2011
1
Cục Khí tượng thủy văn và Biến đổi khí hậu
Tại Việt Nam, NWP đã được nghiên cứu ứng dụng từ những năm 90 của thế
kỷ trước và chính thức sử dụng các sản phẩm NWP trong dự báo nghiệp vụ từ năm
1997. Cho đến nay, đã có rất nhiều sản phẩm NWP toàn cầu và từ các hệ thống mô
hình NWP khu vực được nghiên cứu và triển khai nghiệp vụ tại Trung tâm Dự báo
khí tượng thủy văn Trung ương (TTDBTƯ), các Đài KTTV khu vực, Viện Khoa
học Khí tượng thủy văn và Môi trường (Viện KTTV), Khoa KTTV và Hải dương
học thuộc Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Tuy nhiên, cho đến nay chưa có
một nghiên cứu đánh giá toàn diện nào cho từng mô hình NWP cũng như các
nghiên cứu so sánh kỹ năng dự báo giữa các mô hình NWP đang có để chỉ ra mô
hình NWP tốt nhất cho điều kiện Việt Nam. Chính vì lý do này, nghiên cứu xây
dựng và phát triển hệ thống đánh giá khách quan hoàn chỉnh cho các sản phẩm dự
báo từ các mô hình NWP hiện tại ở Việt Nam là hết sức cần thiết và cấp bách.
Theo đăng ký trong thuyết minh đề cương, mục tiêu của Đề tài là xây dựng
được một hệ thống đánh giá khách quan các sản phẩm dự báo số trị, qua đó tổ chức
đánh giá và so sánh chất lượng dự báo của các mô hình dự báo thời tiết số trị hiện
có tại Việt Nam. Dựa trên mục tiêu và nội dung công việc đã đăng ký trong bản
thuyết minh đề tài, nội dung của báo cáo tổng kết đề tài được bố cục thành các phần
như sau:
Mở đầu
Chương I. Khái quát về các phương pháp đánh giá sản phẩm dự báo từ
mô hình dự báo số trị
Chương II. Xây dựng phần mềm đánh giá khách quan các sản phẩm của
mô hình dự báo số trị
Chương III. Mô tả tập số liệu nghiên cứu và cấu hình các mô hình dự
báo số trị khu vực được đánh giá
Chương IV. Một số kết quả thử nghiệm phần mềm đánh giá
Kết luận và Kiến nghị
Tài liệu tham khảo
Phụ lục