Luận văn thạc sỹ

Ảnh hưởng của độ phân giải
đến kết quả dự báo quĩ đạo
bão trên Biển Đông bằng mô
hình WRF
LỜI CẢM ƠN
Trước hết, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới GS. TS. Trần Tân Tiến, là
người đã tận tình chỉ bảo, hướng dẫn và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập,
nghiên cứu và hoàn thành luận văn này.
Tôi xin cảm ơn các Thủ trưởng phòng Bảo đảm hàng hải và các đồng chí trong
phòng đã quan tâm động viên và tạo điều kiện về mọi mặt để tôi được học tập và
nghiên cứu tại Khoa Khí tượng – Thủy văn – Hải dương học, Trường Đại học Khoa
học Tự nhiên - Đại học Quốc Gia Hà Nội.
Tôi xin cảm ơn các Thầy, các Cô và các cán bộ trong khoa Khí tượng - Thủy
văn - Hải dương học đã cung cấp cho tôi những kiến thức chuyên môn quý giá, giúp đỡ
và tạo điều kiện thuận lợi để tôi học tập và làm việc tại Khoa.
Tôi cũng xin cảm ơn Phòng sau đại học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên đã
quan tâm giúp đỡ để tôi có thời gian hoàn thành luận văn.
Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình, người thân và bạn bè,
những người đã luôn ở bên cạnh cổ vũ, động viên và tạo mọi điều kiện tốt nhất cho tôi
trong suốt thời gian học tập tại trường.

Nguyễn Xuân Yên

3.1.2. Các trường hợp thử nghiệm 47
3.2. Đánh giá ảnhh hưởng của độ phân giải đến kết quả dự báo quỹ đạo bão 48
3.2.1. Đánh giá trên một số cơn bão điển hình 48
3.2.2. Đánh giá các cơn bão mạnh và các cơn bão yếu tại thời điểm dự báo 62
3.2.3. Đánh giá các cơn bão theo thời gian hoạt động 67
3.2.4. Đánh giá trên toàn bộ tập mẫu lựa chọn 71
3.3. Sai số hệ thống 74
KẾT LUẬN 76
TÀI LIỆU THAM KHẢO 78 Page 1
MỞ ĐẦU
Bão từ lâu đã là nỗi khiếp sợ đối với người dân vùng biển cũng như các ngư dân
trên biển, và đặc biệt là các chiến sỹ Hải quân thường xuyên phải hoạt động trên biển
vì mức độ nguy hiểm của bão cũng như sức mạnh và qui mô của nó. Mặc dù, bão đã
được quan tâm nghiên cứu từ nhiều thập kỷ qua, nhưng cho đến nay vẫn chưa có một
lý thuyết đầy đủ về các cơ chế chuyển động của bão. Thêm vào đó, dưới tác động của
biến đổi khí hậu toàn cầu hiện nay thì cường độ bão mạnh và phạm vi ảnh hưởng của
bão đều có xu hướng tăng, đặc biệt là các cơn bão có quỹ đạo phức tạp cũng tăng lên
gây nhiều khó khăn cho công tác dự báo. Vì thế, dự báo bão nói chung, dự báo quỹ đạo
bão nói riêng luôn là đề tài được rất nhiều nhà dự báo và nghiên cứu khí tượng quan
tâm.
Trong nhiều thập kỷ qua, các nhà khí tượng đã có rất nhiều nghiên cứu về bão
dựa trên việc quan trắc thực nhiệm, nghiên cứu lý thuyết, nghiên cứu mô hình số và đã
có những hiểu biết đầy đủ hơn về bão, dẫn tới những cải thiện đáng kể trong công tác
dự báo. Những năm gần đây, cùng với sự phát triển của khoa học kĩ thuật, nhiều mô

Trong phần này, tôi trình bày các đặc trưng cơ bản của mô hình WRF. Thiết lập
cấu hình lưới lồng để thử nghiệm đánh giá ảnh hưởng của độ phân giải đến kết quả dự
báo quỹ đạo bão, đưa ra các công cụ hỗ trợ xử lý kết quả dự báo của mô hình.
Chương 3: Phân tích và đánh giá vai trò của độ phân giải đến kết quả dự báo
quỹ đạo bão trên biển Đông.
Trong phần này, tôi trình bày các kết quả nghiên cứu thu được, phân tích hình
thế synốp của một số cơn bão điển hình, và chỉ ra khả năng dự báo bão của mô hình
WRF. So sánh và đánh giá sai số dự báo quỹ đạo bão khi có sử dụng lưới lồng và khi
không sử dụng lưới lồng.
Kết luận
Tài liệu tham khảo
Page 3
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ BÃO NHIỆT ĐỚI VÀ VAI TRÒ CỦA ĐỘ PHÂN GIẢI
TRONG CÁC MÔ HÌNH SỐ DỰ BÁO QUỸ ĐẠO BÃO
1.1. Bão và dự báo quỹ đạo bão
1.1.1. Một số khái niệm và đặc trưng cơ bản về bão
Định nghĩa: Bão ở nhiều nơi trên thế giới cũng có nhiều cách gọi khác nhau: ở
vùng châu Á Thái Bình Dương bão được gọi là “Typhoon”; ở vùng Ấn Độ Dương
người ta gọi bão là “Cyclone”; ở vùng Đại Tây Dương người ta gọi bão là “Uragan” hay
“Hurricane”; ở châu Úc người ta gọi bão là “Villy-Villy”. Tất cả những tên gọi đó được
quy tụ lại dưới một tên cơ bản chung là “Tropical Cyclone” – xoáy thuận nhiệt đới
(XTNĐ).
XTNĐ là một vùng gió xoáy, có đường kính tới hàng trăm ki-lô-mét, hình thành

12


Đối với bão rất mạnh, có thể phân chia thành 5 cấp theo thang Saffir –
Simpson. Tuy nhiên, giữa Hurricane và Typhoon có sự phân chia 5 cấp với tốc độ
gió duy trì cực đại hơi khác nhau như trong Bảng 1.2.
Bảng 1.2. Thang Saffir

Simpson
Cấp
Gió duy trì cực đại
(m/s)
Thiệt hại khả năng
Hurricane Typhoon
1
3342 3037
Không thiệt hại đáng kể về các công
trình. Các thiệt hại chủ yếu đối với tàu bè không
neo đậu, cây cối và có thể gây lụt ở gần bờ.
2
4349 3843
Thiệt hại đáng kể đối với tàu bè nhỏ, hoa
màu. Lụt lội có thể gây thiệt hại đối với các bến
cảng và tàu thuyền không neo đậu chắc chắn.
3
5058 4451
Gây một số thiệt hại đối với các nhà và
công trình nhỏ, có thể một số công trình lớn
hơn. Lụt gần bờ, có thể gây lụt ở trong đất liền.
4

chuyển dịch về phía tây hơn trong bán cầu bắc [21].
Ảnh hưởng bên ngoài quan trọng nhất là dòng dẫn đường. Ở miền nhiệt đới,
dòng dẫn đường đối với bão chủ yếu là dòng khí ở rìa phía nam, phía tây và tây bắc
của áp cao cận nhiệt. Tuy nhiên, dòng dẫn này thay đổi theo không gian và thời gian.
Những biến đổi trong hoàn lưu quy mô lớn và các hệ thống synop gần kề cũng ảnh
hưởng tới dòng dẫn. Một vấn đề quan trọng cần giải quyết đầu tiên là xác định mực
dòng dẫn đường phù hợp nhất đối với bão. Kết quả nghiên cứu của nhiều chuyên gia đã
chỉ ra rằng do trọng tâm của bão nằm ở gần mặt đất nên dòng dẫn đường không thể
nằm ở quá cao. Các kết quả tính toán mối tương quan giữa đường đi của bão và dòng
dẫn mực 300 mb đều không cho kết quả tốt. Page 6
Theo Car, Elsberry, về mặt định lượng dòng dẫn đường được lấy trung bình
trong một số lớp có quan hệ chặt chẽ nhất với chuyển động của bão, mực dòng dẫn
đường phụ thuộc vào cường độ bão thông qua tốc độ gió cực đại như bảng dưới đây:
Bảng 1.3. Mối quan hệ giữa mực dòng dẫn đường với cường độ bão
Cường độ bão Tốc độ gió cực đại
(m/s)
Mực dòng dẫn đường
(mb)
Xoáy mực thấp
Áp thấp nhiệt đới
Bão
Bão mạnh
Bão rất mạnh
< 12,5 m/s

loại và định hướng khảo sát, đánh giá khả năng dự báo quỹ đạo bão của mô hình WRF
đối với từng loại bão trong chương sau.
1.1.2. Dự báo quỹ đạo bão bằng các mô hình số
Trước đây, dự báo quỹ đạo xoáy thuận nhiệt đới ở hầu hết các trung tâm dự báo
trên thế giới đều dựa trên kinh nghiệm dự báo và sự đánh giá hình thế synop của họ. Từ
những năm 1990, cùng với sự cải tiến đáng kể kỹ xảo dự báo số, đặc biệt với công
nghệ dự báo tổ hợp được xây dựng dựa trên nhiều mô hình động lực đã minh chứng sự
tiến bộ đáng kể việc dự báo chủ quan quỹ đạo xoáy thuận nhiệt đới và sai số dự báo đã
giảm đáng kể. Theo nghiên cứu của Bangzhong Wang, Yinglong Xu và Baogui Bi
(2007) [31] thì đến nay sai số dự báo quỹ đạo xoáy thuận nhiệt đới trong 24 giờ, 48
giờ, 72 giờ tương ứng là 140 km, 250 km, 380 km như được biểu diễn trong Hình 1.2.

Hình 1.2. Trung bình sai số dự báo quỹ đạo xoáy thuận nhiệt đới tại cơ quan khí tượng
Trung Quốc với hạn dự báo 24h, 48h, 72h từ năm 1991 đến năm 2005 (đơn vị km). Page 8
Theo các tài liệu đã công bố trên thế giới thì mức sai số trung bình về dự
báo quỹ đạo của một số trung tâm trên thế giới như Bảng 1.4 sau:
Bảng 1.4. Sai số dự báo của một số trung tâm dự báo trên Thế giới
(nguồn từ JMA )
Khu vực
Sai số vị trí theo thời gian (hải lý) Thời gian
lấy số liệu
thống kê

0h 12h 24h 36h 48h 72h 96h 120h

Thái Bình
Dương
14 42 72 100 126 182 241
*
326
*
2000-2004
Bắc Ấn Độ 15 49 78 104 129 192 N/A N/A 2000-2004
Nam bán
cầu
14 42 77 107 137 204 N/A N/A 2000-2004
Hiện nay, dự báo quỹ đạo bão gồm các phương pháp chính: Phương pháp
synốp, phương pháp thống kê, phương pháp số trị. Ngoài ra, các sản phẩm thu được từ
vệ tinh và radar cũng được sử dụng để dự báo quỹ đạo bão.
- Phương pháp dự báo synốp: chủ yếu dựa vào việc phân tích các bản đồ hình
thế thời tiết, dựa trên khái niệm dòng dẫn đường với giả thiết xoáy bão được đặt vào
trường môi trường (dòng nền) và di chuyển với dòng nền này. Phương pháp này cho
kết quả dự báo tốt đối với hạn dự báo ngắn 12h-24h, song lại có nhược điểm là mang
tính chủ quan, phụ thuộc hoàn toàn vào kinh nghiệm của các dự báo viên.
- Phương pháp dự báo thống kê: dựa trên mối quan hệ thống kê giữa tốc độ và
hướng di chuyển của xoáy bão với các tham số khí tượng khác nhau, người ta đã xây
dựng được các phương trình dự báo quỹ đạo bão. Hiện nay, phương pháp này cho kết
quả có thể chấp nhận được đối với các cơn bão ở khu vực có tần suất bão tương đối Page 9
cao.
chính xác trong trường ban đầu bằng một xoáy nhân tạo mới sao cho có thể mô tả gần
đúng nhất với xoáy bão thực về cấu trúc, vị trí và cường độ.
- Tăng độ phân giải của mô hình bằng việc sử dụng lưới lồng.
Cho đến nay, trên thế giới cũng như ở Việt Nam, rất nhiều mô hình số dự báo
bão đã được phát triển và đạt được những thành tựu đáng kể trong dự báo quỹ đạo bão
như đưa thời hạn dự báo bão và ATNĐ lên tới 72h hoặc 96h [15]. Nhưng do con người
vẫn chưa hiểu thấu đáo được những vấn đề liên quan đến hoạt động của bão, vì tính
phức tạp của nó, cho nên thời hạn dự báo càng dài thì độ chính xác càng thấp. Hạn dự
báo có thể tin cậy được là dự báo hạn ngắn trong vòng 24h đến 48h.
1.1.3. Ứng dụng mô hình số dự báo quỹ đạo bão
Trên thế giới, việc xây dựng và phát triển các mô hình dự báo thời tiết nói
chung và các mô hình dự báo quỹ đạo bão nói riêng đã và đang được quan tâm nhiều
hơn nhằm nâng cao chất lượng dự báo. Cùng với sự phát triển và hỗ trợ của công nghệ
thì nhiều mô hình hiện đại được hình thành. Xét về phương pháp xây dựng có thể phân
loại các mô hình số thành ba nhóm lớn: các mô hình lọc; các mô hình nước nông; và
các mô hình dùng hệ phương trình nguyên thủy đầy đủ. Xét về mục đích ứng dụng
cũng có thể phân loại các mô hình số thành ba loại khác nhau: mô hình toàn cầu có độ
phân giải không đổi; mô hình toàn cầu có độ phân giải biến đổi và bộ các mô hình; và
mô hình khu vực hạn chế lồng ghép vào mô hình toàn cầu. Mỗi loại mô hình đều có
những ưu điểm và nhược điểm riêng. Ngày nay phần lớn các nước ưa thích sử dụng
loại mô hình khu vực hạn chế lồng ghép vào mô hình toàn cầu, trong đó điều kiện ban
đầu và điều kiện biên xung quanh biến đổi theo thời gian lấy từ phân tích và sản phẩm
dự báo của mô hình toàn cầu.
Mô hình chính áp đầu tiên chạy nghiệp vụ dự báo quỹ đạo bão được phát triển
trong suốt những thập niên 50 và đầu thập niên 60 (Tracy, 1966). Do giới hạn của máy
tính nên các mô hình này đã không thành công với việc chia dự báo môi trường bão Page 12
sin trở thành mô hình dự báo quĩ đạo bão LBAR (Limited_Area Sine Transform
Barotropic Track Model) (Horsfall và nnk 1997).
Gần đây là các mô hình MUDBAR (Fulton, 2001) và WBAR (Weber, 2001).
MUDBAR sử dụng phương pháp nhiều lưới thích ứng để cải thiện mạng lưới xung
quanh xoáy với mục đích tính toán ít nhất nhưng cho độ chính xác cao nhất. MUDBAR
cũng có thể chạy với trạng thái lưới lồng di động có kích thước cố định. WBAR gồm 2
phần chính: (1) ban đầu hóa xoáy nhằm loại bỏ xoáy thiếu chính xác trên trường phân
tích toàn cầu và xây dựng xoáy nhân tạo làm đầu vào cho mô hình; (2) mô hình số tích
phân hệ phương trình nước nông trên tọa độ địa lý sử dụng các biến trung bình lớp.
WBAR đã được thử nghiệm cho 167 trường hợp bão Đại Tây Dương và đã khẳng định
được kỹ năng dự báo quỹ đạo bão tương đối tốt. Tuy nhiên, nó cũng thể hiện nhược
điểm của mô hình chính áp là sự tăng lên của sai số vị trí khi các hệ thống tà áp phát
triển [32].
Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ máy tính là sự phát triển của
những mô hình dùng hệ phương trình nguyên thủy như: mô hình bão GFDL, AVN,
NOGAPS của Hoa Kỳ; ECMWF của Trung tâm dự báo thời tiết hạn vừa Châu Âu; mô
hình UKMET của khí tượng Anh; mô hình GSM của Nhật; TC-LAPS (Davidson và
Weber 2000) của Australia và một số mô hình như MM5, HRM, ETA và WRF, đã
dẫn tới chất lượng dự báo quĩ đạo bão được cải thiện đáng kể.
Một nghiên cứu tiêu biểu của Guo và đồng sự (2006) chỉ ra sự thành công của
đồng hóa số liệu xoáy giả kết hợp với tác động đến thành phần thống kê sai số nền
(BES) là một thành phần quan trọng trong hệ thống đồng hóa số liệu 3DVAR của mô
hình WRF. Việc đồng hóa số liệu xoáy giả không chỉ cho những cải thiện đáng kể
trong vị trí và cường độ bão mà còn cả với trường phân tích của hoàn lưu synop quy

không được áp dụng rộng rãi ở Việt Nam. Ngoài ra, mô hình nước nông 3 lớp Dengler
cũng được một số tác giả nghiên cứu và cho thấy nó có khả năng dự báo quỹ đạo bão
khu vực biển Đông (Lê Công Thành và Kiều Thị Xin, 2003) [1].
TS. Nguyễn Thị Minh Phương (2007), sử dụng mô hình chính áp có sơ đồ xoáy
cải tiến (viết tắt là BARO_PH) dự báo các cơn bão hoạt động trên biển Đông và có Page 14
cường độ cấp tropical storm trở lên (cấp gió 17m/s trở lên). Mô hình được lựa chọn là
mô hình lưới lồng gồm hai lưới có độ phân giải tương ứng là 1.25x1.25 độ và
0.25x0.25 độ, với sơ đồ ban đầu hóa xoáy được xây dựng dựa trên lý thuyết phân tích
của Smith và Ulrich. Khi áp dụng sơ đồ ban đầu hóa, tác giả tiến hành một số cải tiến:
lựa chọn “bán kính hiệu chỉnh lớn nhất” RNMAX bằng bốn lần bán kính của vùng gió
30kts của bão tại thời điểm xuất phát dự báo thay cho đặt tham số này cố định bằng
200km; hiệu chỉnh công thức tính thành phần xoáy bất đối xứng nhằm khắc phục thiên
hướng lệch bắc trong các dự báo quỹ đạo bão. Kết quả dự báo được so sánh với kết quả
dự báo của một số trung tâm dự báo bão khác và cho thấy sai số trung bình của các dự
báo 24 giờ và 48 giờ của mô hình BARO_PH là các giá trị tương đối khả quan và tốt
hơn các giá trị tương ứng của mô hình TCLAPS. Đồng thời tác giả khẳng định tính ổn
định của mô hình đối với các trường hợp bão có các dạng quỹ đạo phức tạp, rất khác
nhau như các cơn bão năm 2005 [9].
Một trong những mô hình đã được nghiên cứu ứng dụng và được nhiều tác giả
trong nước quan tâm là mô hình WBAR. Phan Văn Tân và cộng sự, (2002) [10] sau khi
thực hiện kỹ thuật phân tích xoáy tạo trường ban đầu cho mô hình chính áp WBAR thì
trường ban đầu hóa đã thể hiện một cách rõ nét hơn cấu trúc của xoáy và trường nền so
với trường phân tích toàn cầu. Việc xác định chính xác trường môi trường là rất quan
trọng, vì nó quyết định vai trò của dòng dẫn đường trong mô hình dự báo. Đồng thời,

700mb; và Trường mực đơn 500mb. Và 4 cơn bão được lựa chọn là cơn bão Wukong
(2000), Saomai (2000), Jelewat (2000) và Durian (2001). Kết quả cho thấy, trong đa số
trường hợp dự báo theo trường độ dày trung bình lớp (DLM) tốt hơn nhiều so với khi
sử dụng trường mực đơn (700mb và 500mb). Tuy nhiên, cũng có những trường hợp
ngược lại. Sai số dự báo quỹ đạo là tương đối nhỏ nên có thể là một nguồn thông tin bổ
sung cho các dự báo viên trong nghiệp vụ dự báo quỹ đạo bão. Để có thể đưa vào chạy
nghiệp vụ cần phải có những nghiên cứu sâu hơn, cần thử nghiệm mô hình trên nhiều
trường hợp khác nhau như nguồn gốc phát sinh bão, khu vực hoạt động (nhân tố vĩ độ
địa lý), cường độ bão, dạng quỹ đạo của bão,… trên cơ sở đó xác định các tùy chọn
cho mô hình một cách hợp lý [14].
Ngoài các mô hình chính áp, một số mô hình ba chiều đầy đủ cũng được các tác
giả nghiên cứu khả năng dự báo quỹ đạo bão. Mô hình đầu tiên cần được nhắc đến là
mô hình khu vực phân giải cao HRM, hiện đang được chạy nghiệp vụ tại Trung tâm dự
báo khí tượng thủy văn Trung ương. Sản phẩm dự báo của HRM được dùng như một
nguồn thông tin tham khảo chính cho các bản tin dự báo, trong đó có thông tin dự báo Page 16
đường đi của bão. Kiều Thị Xin và cộng sự (2000,2001), lựa chọn mô hình HRM với
độ phân giải ngang là 28km, độ phân giải đứng từ mặt đất đến độ cao 50 mb được chia
không đồng đều thành 20 mực thẳng đứng, với 8 mực trong độ dày lớp biên khí quyển
trong khi tầng bình lưu chỉ bao gồm 4 mực. Kết quả thử nghiệm cho thấy, dự báo tâm
bão bằng HRM hoàn toàn so sánh được với dự báo số hiện đại của Mỹ và Úc, tốt hơn
so với một số mô hình phân giải thô hơn của Mỹ. Về trung bình dự báo 48 giờ là khá
tốt và tốc độ tăng sai số theo thời gian chậm hơn nhiều so với các mô hình khác. So với
mô hình dự báo nghiệp vụ bão TCLAPS của Úc thì dự báo quỹ đạo là tương đương
nhưng cường độ có xu hướng tốt hơn. HRM phản ánh khá tốt cơ chế của những quá

Hải (2004), thực hiện ban đầu hóa xoáy ba chiều cho mô hình MM5 để dự báo quỹ đạo
bão và đưa ra một số kết luận rất đáng chú ý [12]. Đặng Thị Hồng Nga và cộng sự
(2006) đã nghiên cứu áp dụng sơ đồ ban đầu hóa xoáy của TC-LAPS vào mô hình
MM5 và đạt được những kết quả khả quan [8].
Mô hình khu vực hạn chế ETA do trường Đại học Belgrade và Viện Khí tượng
Thủy văn Federal-Belgrade (thuộc Nam Tư) cùng với Cơ quan thời tiết Hoa Kỳ xây
dựng, mô hình liên tục được thay đổi thông qua các hội thảo hàng năm của các chuyên
gia về mô hình trên thế giới đang sử dụng ETA. Mô hình ETA hiện nay được Trung
tâm Quốc gia Dự báo Hoa Kỳ NCEP cải tiến trở thành một trong các mô hình số trị
chạy nghiệp vụ dự báo ngắn hạn tại Hoa Kỳ. Trên thế giới có nhiều nước sử dụng mô
hình này như Nam Tư, Hy Lạp, Rumani, Nam Phi, ấn Độ, Italy và các nước Nam Mỹ.
Ở nước ta, Trần Tân Tiến và nnk (2004) cũng đã nghiên cứu thử nghiệm mô hình ETA
không thủy tĩnh vào dự báo một số hiện tượng thời tiết ở Việt Nam, trong đó có dự báo
quỹ đạo bão. Mô hình ETA có khả năng ứng dụng trong dự báo nghiệp vụ ở Việt Nam.
Mô hình có thể dự báo được quỹ đạo bão và có thể cho kết quả khả quan [17]. Đến
năm 2008, GS.TS Trần Tân Tiến (ĐH Khoa Học Tự Nhiên-ĐH Quốc Gia Hà Nội) và
cộng sự đã sử dụng các mô hình như WBAR, HRM, ETA, WRF, RAMS để dự báo
quỹ đạo bão trên biển Đông và kết quả bước đầu cho thấy được mô hình HRM cho kết
quả dự báo tốt nhất và sai số lớn nhất thuộc về WBAR. Mô hình ETA cũng đã được
dùng cho dự báo nghiệp vụ ở Trung tâm dự báo quốc gia hiện nay. Page 18
Gần đây, mô hình WRF cũng được nhiều nhà dự báo quan tâm bởi tính linh hoạt
và tối ưu cho cả mục đích nghiên cứu cũng như chạy nghiệp vụ. Trong đề tài nghiên
cứu khoa học và công nghệ “Nghiên cứu cấu trúc và sự di chuyển của xoáy thuận nhiệt
đới lí tưởng hóa bằng mô hình WRF”, tác giả Nguyễn Minh Trường (2004) đã khảo sát

trong thời gian đầu, còn dự báo cường độ thì ngược lại [1].
Ngoài các nghiên cứu dự báo thành phần (dự báo của các mô hình đơn lẻ) thì dự
báo tổ hợp cũng đang rất được quan tâm hiện nay ở nước ta. Đã có một số công trình
nghiên cứu về dự báo tổ hợp của Nguyễn Chi Mai, Võ Văn Hòa, Công Thanh đối với
dự báo quỹ đạo bão, Trần Tân Tiến đối với dự báo các trường khí tượng biển Đông
trên cơ sở các mô hình RAMS và ETA,.
Hiện nay, nước ta sử dụng các mô hình HRM và ETA để dự báo nghiệp vụ với
hạn dự báo 3 ngày. Hạn dự báo 5 ngày hiện nay đang trong quá trình nghiên cứu, điển
hình là đề tài cấp nhà nước (mã số KC-08.01/06-10) “Xây dựng quy trình dự báo quỹ
đạo và cường độ bão Tây Thái Bình Dương và biển Đông hạn 5 ngày’’ do GS.TS Trần
Tân Ti ến thuộc ĐH Khoa Học Tự Nhiên-ĐH Quốc Gia Hà Nội chủ trỡ.
1.2. Vai trò của độ phân giải trong các mô hình số dự báo quỹ đạo bão
Hoàn lưu khí quyển đặc trưng bởi sự tương tác mạnh đa quy mô từ vài chục m
đến hàng nghìn km. Xoáy thuận nhiệt đới cũng là hệ thống phức hợp bao gồm nhiều
quy mô động lực, tương tác vật lý phức tạp và nhiều tương tác với đại dương, đất liền
và môi trường xung quanh. Chính vì vậy, yêu cầu cơ bản của một mô hình dự báo thời
tiết nói chung và dự báo bão nói riêng cần phải có độ phân giải không gian cao và miền
tính đủ lớn. Tuy nhiên, với điều kiện và công nghệ ngày nay rất khó để có thể vận hành
được mô hình dự báo nghiệp vụ ở quy mô khu vực hoặc lớn hơn với độ phân giải cao
từ 1-10km bao phủ trên một miền tính rộng. Do đó, cùng với sự phát triển của công
nghệ, các nhà dự báo đang từng bước nâng cao độ phân giải của các mô hình số và kỹ
thuật lưới lồng được ứng dụng trong các mô hình hiện nay được xem như một công cụ
hữu ích để giải quyết những thách thức trên. Để tính đến miền đủ rộng cho dự báo môi
trường của xoáy mà vẫn chưa giải quyết sự di chuyển với quy mô nhỏ gần mắt bão thì Page 20


Lucas M. Harris và Dale R. Durran (2009) [24], việc sử dụng lưới lồng đúng cách đòi
hỏi chú ý đến sự trao đổi giữa các lưới và có thể được chia thành hai vấn đề khác nhau:
- Vấn đề đầu tiên là sự trao đổi từ miền lưới thô đến miền lưới lồng được thực
hiện thông qua đặc trưng của các điều kiện biên (BCs) của lưới lồng. Điều kiện tại lớp
biên của lưới lồng phải thỏa mãn điều kiện bức xạ là nhiễu động đi ra khỏi lưới lồng sẽ
không truyền trở lại nhưng cũng cho phép nhiễu động từ miền thô truyền vào lưới lồng
mà không thay đổi. Một số điều kiện biên như vậy được nghiên cứu bởi Zhang et al
(1986) và Staniforth (1997).
- Vấn đề thứ hai là sự trao đổi từ miền lồng tới miền thô, miền thô cũng được
cập nhật từ miền lồng. Nhiều mô hình quy mô vừa cho lựa chọn hoặc lồng tương tác
một chiều hoặc lồng tương tác hai chiều. Sự lựa chọn lồng tương tác một chiều không
có trao đổi giữa miền lồng và miền thô, việc tính toán trên miền lồng là hoàn toàn độc
lập với việc tính toán trên miền thô. Trong khi đó, sự lựa chọn lồng tương tác hai chiều
đòi hỏi việc tính toán trên miền thô luôn được thay thế (hoặc cập nhật) bởi việc tính
toán trên miền lồng tại bất kỳ điểm nào hai lưới trùng khớp. Các thuật toán mới được
đưa ra bởi Zhang et al (1986) và Skamarock and Klemp (1993).
Sử dụng lưới lồng trong các mô hình số cũng có nhiều cách thiết lập khác nhau
như: lưới lồng tương tác một chiều; lưới lồng tương tác hai chiều; lưới lồng cố định;
lưới lồng di chuyển; lưới lồng đa mực. Tùy thuộc vào mục đích nghiên cứu mà người
ta có thể lựa chọn những phương thức lồng cụ thể. Mỗi một phương thức đều có những
ưu điểm và nhược điểm riêng. Các khuyến cáo đối với việc sử dụng lưới lồng tương tác
hai chiều đôi khi gặp trong các tài liệu (Warner et al, 1997; Clark and Farley, 1984;
Phillips and Shukla, 1973), nhưng số ít thí dụ ủng hộ cho quan điểm đó không chỉ ra sự
khác biệt đáng kể giữa lưới lồng tương tác một chiều và lưới lồng tương tác hai chiều.
Vì vậy, lưới lồng tương tác một chiều vẫn được sử dụng trong một số ứng dụng (Mass
et al, 2002; Colle et al, 2005; Deng and Stull, 2005) và một số dự báo nghiệp vụ. Page 22