BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
CỤC KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN VÀ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU
ĐƠN VỊ CHỦ TRÌ: CỤC KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN VÀ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU
********
BÁO CÁO
TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU
KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP BỘ

ĐỀ TÀI:
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

Chủ nhiệm: ThS. Nguyễn Thị Bình Minh


Chỉ số đăng ký:
Chỉ số phân loại:
Chỉ số lưu trữ:
Cộng tác viên chính:
TS Lê Đức ThS Đỗ Thị Lệ Thủy TS Phan Văn Tân
NCS Võ Văn Hòa CN. Trần Anh Đức TS Hoàng Đức Cường
ThS Dư Đức Tiến CN. Nguyễn Thu Hằng
CN. Nguyễn Thanh Tùng CN. Nguyễn Mạnh Linh

Hà Nội, ngày tháng 01 năm 2012 Hà Nội, ngày tháng 01 năm 2012
CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI Nguyễn Thị Bình Minh
CƠ QUAN CHỦ TRÌ Lê Công Thành
Hà Nội, ngày tháng 01 năm 2012 Hà Nội, ngày tháng 01 năm 2012
HỘI ĐỒNG ĐÁNH GIÁ CHÍNH THỨC
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG


CRA Phương pháp đánh giá mưa CRA
(Contiguous Rain
Areas)

CRPS Chỉ số đánh giá xác suất hạng liên tục
(Continous Ranked Probability Score)

EF Dự báo tổ hợp
(Ensemble Forecast)

EPS Hệ thống dự báo tổ hợp
(Ensemble Prediction System)

ETA Mô hình dự báo số trị khu vực ETA

ETS Chỉ số đánh giá ETS
(Equitable Threat Score)
FB Chỉ số đánh giá FB
(Frequency Bias)FAR Tỷ lệ cảnh báo khống
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
i
Cục Khí tượng thủy văn và Biến đổi khí hậu (False Alarm Ratio)


MAE
Sai số tuyệt đối trung bình
(Mean Absolute Error)

ME Sai số trung bình
(Mean Error)

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
ii
Cục Khí tượng thủy văn và Biến đổi khí hậu MM5 Mô hình dự báo số trị khu vực MM5
(Fifth generation Mesoscale Model)

NetCDF Định dạng số liệu NetCDF
(Network Common Data Form)

NCEP Trung tâm dự báo môi trường quốc gia Mỹ
(National Centers for Environmental Prediction)

NWP Dự báo thời tiết số trị
(Numerical Weather Prediction)

KTTV Khí Tượng Thủy Văn

PC Chỉ số đánh giá
(Percentage Correct)

TT
Số thứ
tự bảng
Nội dung Trang
1 1.2.1 Bảng phân loại tần xuất cho biến dự báo dạng nhị phân 10
2 2.2.1 Các trường trong bảng quan hệ synop_stn của CSDL quan trắc bề mặt 20
3 2.2.2 Tương tự bảng 2.2.1 nhưng cho bảng quan hệ synop_rain_obs 21
4 2.2.3 Tương tự bảng 2.2.1 nhưng cho bảng quan hệ synop_t_obs 21
5 2.2.4 Tương tự bảng 2.2.1 nhưng cho bảng quan hệ synop_obs 21
6 2.2.5 Các trường trong bảng quan hệ temp_stn của CSDL quan trắc trên cao 22
7 2.2.6 Tương tự như bảng 2.2.5 nhưng cho bảng quan hệ temp_obs 22
8 2.2.7 Các trường trong bảng quan hệ ANA của CSDL tái phân tích 24
9 2.2.8 Tương tự bảng 2.2.7 nhưng cho bảng quan hệ ANA 25
10 2.2.9 Tương tự bảng 2.2.7 nhưng cho bảng quan hệ ANA_Level 25
11 2.2.10 Tương tự bảng 2.2.7 nhưng cho bảng quan hệ ANA_Time 25
12 2.2.11 Các trường trong bảng quan hệ NWP_HAN của CSDL dự báo số trị 26
13 2.2.12 Các trường trong bảng quan hệ Season của CSDL mùa đánh giá 27
14 2.2.13 Các trường trong bảng quan hệ Case_Study của CSDL trường hợp
nghiên cứu và hình thế thời tiết
28
15 2.2.14 Các trường trong bảng quan hệ Storage của CSDL sao lưu kết quả đánh
giá
29
16 3.1.1 Cấu hình số liệu tái phân tích JRA-25 của JMA được thu thập và lưu
vào CSDL tái phân tích của phần mềm đánh giá NWP_Verif
46
17 3.1.2 Cấu hình số liệu tái phân tích GDAS của NOAA được thu thập và lưu
vào CSDL tái phân tích của phần mềm đánh giá NWP_Verif
47
18 3.1.3 Cấu hình số liệu GFS được thu thập và sử dụng làm đầu vào cho các mô

28 4.1.7 Như bảng 4.1.5, nhưng cho trạm Tân Sơn Hòa 82
29 4.1.8 Giá trị BIAS, POD, FAR và ETS của mưa dự báo từ ba mô hình HRM,
BoLAM và ETA cho chín khu vực cho ngày thứ nhất (00-24h)
82
30 4.1.9 Như bảng 4.1.8, nhưng cho ngày thứ hai (24-48h) 83
31 4.1.10 Như bảng 4.1.8, nhưng cho ngày thứ ba (48-72h) 83
32 4.1.11 Giá trị ME, MAE và RMSE của nhiệt độ không khí tại độ cao 2m dự
báo từ ba mô hình HRM, BoLAM và ETA cho chín khu vực tại hạn dự
báo 24h
84
33 4.1.12 Như bảng 4.1.11, nhưng cho hạn dự báo 48h 84
34 4.1.13 Như bảng 4.1.11, nhưng cho hạn dự báo 72h 84
35 4.1.14 Giá trị ME, MAE và RMSE của nhiệt độ điểm sương dự báo từ ba mô
hình HRM, BoLAM và ETA cho chín khu vực tại hạn dự báo 24h
85
36 4.1.15 Như bảng 4.1.14, nhưng cho hạn dự báo 48h 85
37 4.1.16 Như bảng 4.1.14, nhưng cho hạn dự báo 72h 85
38 4.1.17 Giá trị ME, MAE và RMSE của nhiệt độ tối cao dự báo từ ba mô hình
HRM, BoLAM và ETA cho chín khu vực tại hạn dự báo 06h
86
39 4.1.18 Như bảng 4.1.17, nhưng cho hạn dự báo 30h 86
40 4.1.19 Như bảng 4.1.17, nhưng cho hạn dự báo 54h 86
41 4.1.20 Giá trị ME, MAE và RMSE của nhiệt độ tối thấp dự báo từ ba mô hình
HRM, BoLAM và ETA cho chín khu vực tại hạn dự báo 18h
87
42 4.1.21 Như bảng 4.1.20, nhưng cho hạn dự báo 42h 87
43 4.1.22 Như bảng 4.1.20, nhưng cho hạn dự báo 66h 87
44 4.1.23 Giá trị ME, MAE và RMSE của lượng mưa dự báo từ ba mô hình
HRM, BoLAM và ETA cho Hà Nội (trong 3 ngày 30/10/2008 đến
02/11/2008 cho ngày thứ nhất (00-24h), ngày thứ hai (24-48h) và ngày

98
57 4.2.2 Sai số ME, MAE, RMSE độ cao địa thế vị các mực 850, 700 và 500mb
dự báo từ mô hình MM5 cho các trạm Láng, Vinh và Tân Sơn Hòa
101
58 4.2.3 Như bảng 4.2.2, nhưng cho nhiệt độ tại các mực 850, 700 và 500mb 102
59 4.2.4 Giá trị BIAS, POD, FAR và ETS của mưa dự báo từ mô hình MM5 cho
chín khu vực cho ngày thứ nhất (00-24h), ngày thứ hai (24-48h) và ngày
thứ ba (48-72h)
103
60 4.2.5 Giá trị ME, MAE và RMSE của lượng mưa dự báo từ mô hình MM5
cho khu vực Đồng bằng Bắc Bộ, Đông Bắc và hai trạm Hà Nội, Hà
Đông (trong 3 ngày 30/10/2008 đến 02/11/2008) cho ngày thứ nhất (00-
24h), ngày thứ hai (24-48h) và ngày thứ ba (48-72h))
106
61 4.2.6 Giá trị ME, MAE, RMSE của nhiệt độ tối thấp trong hình thế có không
khí lạnh dự báo từ mô hình MM5 cho một số trạm điển hình tại hạn dự
báo 18h, 42h và 66h
108
62 4.2.7 Giá trị ME, MAE, RMSE của nhiệt độ tối cao trong hình thế có nắng
nóng dự báo từ mô hình MM5 cho một số trạm điển hình tại hạn dự báo
06h, 30h và 54h
109
63 4.2.8 Giá trị BIAS, POD, FAR và ETS của mưa tích lũy dự báo từ mô hình
MM5 cho toàn Việt Nam cho 4 mùa Xuân, Hạ, Thu Đông: ngày thứ
nhất (00-24h), ngày thứ hai (24-48h) và ngày thứ ba (48-72h)
109
64 4.3.1 Giá trị BIAS, POD, FAR và ETS của mưa tích lũy dự báo từ mô hình
WRF cho toàn Việt Nam cho ngày thứ nhất (00-24h), ngày thứ hai (24-
48h) và ngày thứ ba (48-72h)
112

124
73 4.4.1 Giá trị BIAS, POD, FAR và ETS của mưa tích lũy dự báo từ mô hình
HRM, BoLAM, ETA, MM5 và WRF trên toàn Việt Nam cho ngày thứ
127
74 4.4.2 Sai số ME, MAE, RMSE độ cao địa thế vị các mực 850, 700 và 500mb
dự báo từ năm mô hình HRM, BoLAM, ETA, MM5 và WRF cho ba
trạm Láng (HN), Vinh (V) và TP Hồ Chí Minh (TSH)
131
75 4.4.3 Sai số ME, MAE, RMSE nhiệt độ không khí các mực 850, 700 và
500mb dự báo từ năm mô hình HRM, BoLAM, ETA, MM5 và WRF
cho ba trạm Láng (HN), Vinh (V) và TP Hồ Chí Minh (TSH)
132

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
vii
Cục Khí tượng thủy văn và Biến đổi khí hậu DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ VÀ BIỂU ĐỒ

TT
Số thứ
tự hình
Nội dung
Trang
1 2.1.1 Cấu trúc phần mềm NWP_Verif 19
2 2.2.1 Sơ đồ quan hệ giữa các bảng thuộc tính của CSDL quan trắc bề mặt 20
3 2.2.2 Sơ đồ quan hệ giữa các bảng thuộc tính của CSDL quan trắc trên cao 22
4 2.2.3 Sơ đồ quan hệ giữa các bảng thuộc tính của CSDL tái phân tích 24

54
28 3.2.2 Miền tích phân dự báo của mô hình MM5 tại Viện Khoa học Khí 56
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
viii
Cục Khí tượng thủy văn và Biến đổi khí hậu tượng Thủy văn và Môi trường
29 3.2.3 Miền tích phân dự báo của mô hình WRF tại Khoa Khí tượng Thủy
văn và hải dương học, Trường đại học khoa học tự nhiên
58
30 3.3.1 Minh họa tính khoảng cách giữa hai điểm bằng công thưc Haversine 60
31 3.3.2 Minh họa phương pháp nội suy song tuyến tính 61
32 3.3.3 Một ví dụ cho phương pháp nội suy song tuyến tính 61
33 3.3.4 Nội suy bằng phương pháp thứ nhất: điểm lưới gần nhất, các giá trị
được cho tại các điểm chấm tròn đen
64
34 3.3.5 Phương pháp nội suy song tuyến tính, các giá trị được cho tại các
điểm chấm tròn đen
64
35 3.3.6 Phương pháp nội suy hàm bậc ba (bicubic), các giá trị được cho tại
các điểm chấm tròn đen
65
36 3.3.7 Minh họa vùng chung nhất (M) giữa các mô hình (MH-1, MH2,
MH-3 và MH-4) cần đánh giá
66
37 3.3.8 Lưới mô hình (độ phân giải cao hơn bên trong, màu đen) và lưới số
liệu tái phân tích (độ phân giải thô hơn bên ngoài, màu xan
67

76
48 4.1.2 Như hình 4.1.1, nhưng cho nhiệt độ điểm sương tại độ cao 2m 77
49 4.1.3(a,b) Giá trị ME, MAE và RMSE của gió kinh hướng tại độ cao 10m
(U10m) dự báo từ ba mô hình HRM, BoLAM và ETA cho toàn Việt
Nam tại hạn dự báo 24h (trên), 48h (giữa) và 72h (dưới) (a), gió vĩ
hướng V10m (b)
78

50 4.1.4 Giá trị ME, MAE và RMSE của nhiệt độ tối cao (Tmax) dự báo từ
ba mô hình HRM, BoLAM và ETA cho toàn Việt Nam tại hạn dự
79
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
ix
Cục Khí tượng thủy văn và Biến đổi khí hậu báo 06h (trên, trái), 30h (trên, phải) và 54h (dưới, trái)
51 4.1.5 Giá trị ME, MAE và RMSE của nhiệt độ tối thấp (Tmin) dự báo từ
ba mô hình HRM, BoLAM và ETA cho toàn Việt Nam tại hạn dự
báo 18h (trên, trái), 42h (trên, phải) và 66h (dưới, trái)
79
52 4.1.6 Giá trị ME, MAE và RMSE của nhiệt độ không khí tại độ cao 2 mét
(T2m) dự báo từ ba mô hình HRM, BoLAM và ETA cho toàn Việt
Nam tại hạn dự báo 24h (trên, trái), 48h (trên, phải) và 72h (dưới,
trái) cho Mùa Xuân
92
53 4.1.7 Tương tự hình 4.1.6 nhưng cho Mùa Hạ 92
54 4.1.8 Như hình 4.1.6, nhưng cho Mùa Thu 93
55 4.1.9 Như hình 4.1.6, nhưng cho Mùa Đông 93

báo từ mô hình MM5 cho toàn Việt Nam tại các hạn dự báo 18h, 42h
và 66h
100
69 4.2.6 Giá trị ME, MAE và RMSE của nhiệt độ không khí tại độ cao 2m dự
báo từ mô hình MM5 cho 9 khu vực tại hạn dự báo 24h (trên, trái),
48h (trên, phải) và 72h (dưới, trái)
104
70 4.2.7 Như hình 4.2.6, nhưng cho nhiệt độ điểm sương 104
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
x
Cục Khí tượng thủy văn và Biến đổi khí hậu 71 4.2.8 Giá trị ME, MAE và RMSE của nhiệt độ không khí tối cao dự báo từ
mô hình MM5 cho 9 khu vực tại hạn dự báo 06h (trên, trái), 30h
(trên, phải) và 54h (dưới, trái)
105
72 4.2.9 Giá trị ME, MAE và RMSE của nhiệt độ không khí tối thấp dự báo
từ mô hình MM5 cho 9 khu vực tại hạn dự báo 18h (trên, trái), 42h
(trên, phải) và 66h (dưới, trái)
106
73 4.2.10 Giá trị ME, MAE và RMSE của nhiệt độ tối thấp trong hình thế có
không khí lạnh dự báo từ mô hình MM5 cho các khu vực Tây Bắc,
Việt Bắc, Đông Bắc và Đông bằng Bắc Bộ tại hạn dự báo 18h (trên,
trái), 42h (trên, phải) và 66h (dưới, trái).
107
74 4.2.11 Giá trị ME, MAE và RMSE của nhiệt độ tối cao trong hình thế có
nắng nóng dự báo từ mô hình MM5 cho các khu vực Bắc Trung Bộ,
Trung Trung Bộ và Nam Trung Bộ tại hạn dự báo 06h (trên, trái),

và 66h
115
83 4.3.6 Giá trị ME, MAE và RMSE của nhiệt độ không khí tại độ cao 2m dự
báo từ mô hình WRF cho 9 khu vực tại hạn dự báo 24h (trên, trái),
48h (trên, phải) và 72h (dưới, trái)
118
84 4.3.7 Như hình 4.3.6, nhưng cho nhiệt độ điểm sương 119
85 4.3.8 Giá trị ME, MAE và RMSE của nhiệt độ không khí tối cao dự báo từ
mô hình WRF cho 9 khu vực tại hạn dự báo 06h (trên, trái), 30h
(trên, phải) và 54h (dưới, trái)
119
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
xi
Cục Khí tượng thủy văn và Biến đổi khí hậu 86 4.3.9 Giá trị ME, MAE và RMSE của nhiệt độ không khí tối thấp dự báo
từ mô hình WRF cho 9 khu vực tại hạn dự báo 18h (trên, trái), 42h
(trên, phải) và 66h (dưới, trái)
120
87 4.3.10 Giá trị ME, MAE và RMSE của nhiệt độ tối thấp trong hình thế có
không khí lạnh dự báo từ mô hình WRF cho các khu vực: Tây Bắc,
Việt Bắc, Đông Bắc và Đông bằng Bắc Bộ tại hạn dự báo 18h (trên,
trái), 42h (trên, phải) và 66h (dưới, trái).
122
88 4.3.11 Giá trị ME, MAE và RMSE của nhiệt độ tối cao trong hình thế có
nắng nóng dự báo từ mô hình WRF cho các khu vực: Bắc Trung Bộ,
Trung Trung Bộ và Nam Trung Bộ tại hạn dự báo 06h (trên, trái),
30h (trên, phải) và 54h (dưới, trái)

Giá trị ME, MAE và RMSE của nhiệt độ không khí tối cao dự báo từ
năm mô hình HRM, BoLAM, ETA, MM5 và WRF cho toàn Việt
Nam tại hạn dự báo +06h (trên), +30h (giữa) và +54h (dưới)
130
95 4.4.4 Giá trị ME, MAE và RMSE của nhiệt độ không khí tối thấp dự báo
từ năm mô hình HRM, BoLAM, ETA, MM5 và WRF cho toàn Việt
Nam tại hạn dự báo +18h (trên), +42h (giữa) và +66h (dưới)
130
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
xii
Cục Khí tượng thủy văn và Biến đổi khí hậu MỤC LỤC Trang
MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG I. KHÁI QUÁT VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ
SẢN PHẨM DỰ BÁO TỪ MÔ HÌNH DỰ BÁO SỐ TRỊ
4
1.1 Khái quát tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 4
1.1.1 Trên thế giới 4
1.1.2 Tại Việt Nam 5
1.2 Các phương pháp đánh giá sản phẩm dự báo từ mô hình dự báo số
trị tất định

xiii
Cục Khí tượng thủy văn và Biến đổi khí hậu 3.1 Mô tả tập số liệu nghiên cứu 45
3.1.1 Số liệu quan trắc 45
3.1.2 Số liệu tái phân tích 46
3.1.3 Số liệu dự báo toàn cầu 47
3.1.4 Các trường hợp nghiên cứu 49
3.2 Mô tả cấu hình các mô hình dự báo khu vực được đánh giá 50
3.2.1 Mô hình của Trung tâm Dự báo khí tượng thủy văn Trung ương 50
3.2.2 Mô hình của Viện Khoa học Khí tượng thủy văn và môi trường 54
3.2.3 Mô hình của Khoa Khí tượng thủy văn và Hải dương học 56
3.3 Phương pháp đánh giá và x
ử lý số liệu mô hình dự báo số trị 58
3.3.1 Lựa chọn nhóm biến dự báo để đánh giá 58
3.3.2 Lựa chọn không gian để đánh giá 59
3.3.2.1 Đánh giá tại điểm trạm 59
3.3.2.2 Đánh giá trên lưới 65
3.3.2.3 Nội suy từ trạm quan trắc về lưới mô hình 70
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
4.1.1 Đánh giá chung 75
4.1.1.1 Đánh giá yếu tố mưa dự báo (Rain) theo 3 hạn dự báo chính (00-24h,
24-48h, 48-72h)
75
4.1.2.2 Đánh giá yếu tố nhiệt độ không khí tại độ cao 2 mét dự báo (T2m) theo
3 hạn dự báo chính (24h, 48h, 72h)
83
4.1.2.3 Đánh giá yếu tố nhiệt độ điểm sương tại độ cao 2 mét dự báo (Td2m)
theo 3 hạn dự báo chính (24h, 48h, 72h)
85
4.1.2.4 Đánh giá yếu tố nhiệt độ tối cao dự báo (Tmax) theo 3 hạn dự báo
chính (06h, 30h, 54h)
86
4.1.2.5 Đánh giá yếu tố nhiệt độ tối thấp dự báo (Tmin) theo 3 hạn dự báo
chính (18h, 42h, 66h)
87
4.1.3 Đánh giá theo hình thế
thời tiết 88
4.1.3.1 Hình thế có mưa lớn 88
4.1.3.2 Hình thế có không khí lạnh 88
4.1.3.3 Hình thế có nắng nóng 89
4.1.4 Đánh giá theo mùa 90
4.1.4.1 Đánh giá yếu tố mưa dự báo (Rain) theo 3 hạn dự báo chính (00-24h,
24-48h, 48-72h)
90
4.1.4.2 Đánh giá yếu tố nhiệt độ không khí tại độ cao 2 mét dự báo (T2m) theo
3 hạn dự báo chính (24h, 48h, 72h)
91
4.1.4.3 Đánh giá yếu tố nhiệt độ tối cao dự báo (Tmax) theo 3 hạn dự báo
chính (+06h, +30h,+54h)
92
4.1.4.4 Đánh giá yếu tố nhiệt độ tối thấp d

101
4.2.2 Đánh giá theo khu vực 102
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
xv
Cục Khí tượng thủy văn và Biến đổi khí hậu 4.2.2.1 Đánh giá yếu tố mưa dự báo (Rain) theo 3 hạn dự báo chính (00-24h,
24-48h, 48-72h)
102
4.2.2.2 Đánh giá yếu tố nhiệt độ không khí tại độ cao 2 mét dự báo (T2m) theo
3 hạn dự báo chính (24h, 48h, 72h)
103
4.2.2.3 Đánh giá yếu tố nhiệt độ điểm sương tại độ cao 2 mét dự báo (Td2m)
theo 3 hạn dự báo chính (24h, 48h, 72h)
103
4.2.2.4 Đánh giá yếu tố nhiệt độ tối cao dự báo (Tmax) theo 3 hạn dự báo
chính (06h, 30h, 54h)
104
4.2.2.5 Đánh giá yếu tố nhiệt độ
tối thấp dự báo (Tmin) theo 3 hạn dự báo
chính (18h, 42h, 66h)
105
4.2.3 Đánh giá theo hình thế thời tiết 106
4.2.3.1 Hình thế có mưa lớn 106
4.2.3.2 Hình thế có không khí lạnh 107
4.2.3.3 Hình thế có nắng nóng 108
4.2.4 Đánh giá theo mùa 109
4.2.4.1 Đánh giá yếu tố mưa dự báo (Rain) theo 3 hạn dự báo chính (00-24h,

114
4.3.1.6 Đánh giá yếu tố nhiệt độ tối thấp dự báo (Tmin) theo 3 hạn dự báo
chính (18h, 42h, 66h)
115
4.3.1.7 Đánh giá yếu tố độ cao địa th
ế vị dự báo theo 3 hạn dự báo chính (24h,
48h, 72h) tại các mực đẳng áp 850, 700 và 500mb (H85, H70, H50)
115
4.3.1.8 Đánh giá yếu tố nhiệt độ không khí dự báo tại các mực 850, 700 và 116
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
xvi
Cục Khí tượng thủy văn và Biến đổi khí hậu 500 hPa (T85, T70, T50) theo 3 hạn dự báo chính (+24h,+48h,+72h)
4.3.2 Đánh giá theo khu vực 117
4.3.2.1 Đánh giá yếu tố mưa dự báo (Rain) theo 3 hạn dự báo chính (00-24h,
24-48h, 48-72h)
117
4.3.2.2 Đánh giá yếu tố nhiệt độ không khí tại độ cao 2 mét dự báo (T2m) theo
3 hạn dự báo chính (24h, 48h, 72h)
118
4.3.2.3 Đánh giá yếu tố nhiệt độ điểm sương tại độ cao 2 mét dự báo (Td2m)
theo 3 hạn dự báo chính (24h, 48h, 72h)
118
4.3.2.4 Đánh giá yếu tố nhiệt độ tối cao dự báo (Tmax) theo 3 hạn dự báo
chính (06h, 30h, 54h)
119
4.3.2.5 Đánh giá yếu tố nhiệt độ tối thấp dự báo (Tmin) theo 3 hạn dự báo

nhiệt độ không khí tối thấp (Tmin) dự báo (Td2m) theo 3 hạn: 18h,
42h, 66h
128
4.4.5 Độ cao địa thế vị dự báo theo 3 hạn dự báo chính (+24+48,+72h trên
ba mực 850, 700 và 500mb)
130
4.4.6 Nhiệt độ không khí dự báo theo 3 hạn dự báo chính (+24+48,+72h trên
ba mực 850, 700 và 500mb)
130
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 133
TÀI LIỆU THAM KHẢO 136
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
xvii
Cục Khí tượng thủy văn và Biến đổi khí hậu PHỤ LỤC I: Danh sách các trạm quan trắc khí tượng bề mặt và thám
không vô tuyến được thu thập và đưa vào CSDL đánh giá
139
PHỤ LỤC II: Khái quát về mô hình dự báo số trị khu vực BoLAM
142
PHỤ LUC III: Một số kết quả đánh giá trên lưới
148

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
xviii
Cục Khí tượng thủy văn và Biến đổi khí hậu


ất 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 nhi
ều 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 v
ực, 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 sả
n phẩm dự

Cục Khí tượng thủy văn và Biến đổi khí hậu đạo Cục Khí tượng thủy văn và Biến đổi khí hậu. Nhóm thực hiện đề tài hy vọng
những kết quả nghiên cứu mà đề tài đạt được sẽ có những đóng góp cho công tác
đánh giá chất lượng NWP tại Việt Nam, qua đó góp phần nâng cao chất lượng dự
báo nghiệp vụ, cũng như nghiên cứu phát triển các hệ thống đánh giá chất lượng dự
báo sau này tại Cục Khí tượng thủy văn và Bi
ến đổi khí hậu nói riêng và Ngành
KTTV nói chung. Nhân dịp này, chủ nhiệm đề tài và các cộng tác viên xin gửi lời
cảm ơn chân thành đến Lãnh đạo Bộ Tài nguyên và Môi trường và Lãnh đạo Cục
Khí tượng thủy văn và Biến đổi khí hậu đã tạo mọi điều kiện cho chúng tôi hoàn
thành đề tài. Một lần nữa, xin trân trọng cảm ơn.
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
3
Cục Khí tượng thủy văn và Biến đổi khí hậu 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
1.1.1. Trên thế giới
Như đã biết, tại hầu hết các trung tâm dự báo khí tượng, trước khi đưa ra bản
tin dự báo cuối cùng, các dự báo viên phải tham khảo rất nhiều nguồn thông tin
trong đó các sản phẩm từ các mô hình dự báo thời tiết số (NWP) có vai trò rất quan
trọng. Trong khi các nguồn số liệu quan trắc truyền thống và phi truyền thống cho
dự báo viên biết được về trạng thái khí quyển hiện tại, thì các sản phẩm dự báo t

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
4
Cục Khí tượng thủy văn và Biến đổi khí hậu dụng các chỉ số BIAS và RMSE đối với các yếu tố như gió, nhiệt độ, điểm sương,
khí áp mặt đất và độ cao địa thế vị; các chỉ số BIAS và TS cho các ngưỡng khác
nhau được sử dụng để đánh giá mưa. Tại Tổng cục khí tượng Trung Quốc (CMA),
400 trạm quan trắc đã được lựa chọn kỹ càng để dùng vào việc đánh giá mưa từ mô
hình NWP. Các sản phẩm dự báo s
ố và dự báo khách quan được nội suy về vị trí
các trạm này. Các chỉ số được sử dụng là BIAS và TS cho 1 số ngưỡng (0,1; 10; 25;
50 và 100 mm/24 giờ).
Tại Cơ quan khí tượng Pháp (Meteo France), người ta đánh giá các yếu tố
mưa, lượng mây, nhiệt độ và độ ẩm tại 2m, tốc độ gió, hướng gió, và cường độ gió
giật. Điểm lưới gần điểm quan trắc nhất được sử dụng để đánh giá v
ới các chỉ số
BIAS, RMSE và các chỉ số đánh giá cho dự báo nhị phân. Tại Cơ quan khí tượng
Nhật Bản (JMA) chỉ đánh giá mưa và nhiệt độ. Số liệu quan trắc được biến đổi
thành một lưới số liệu đồng nhất độ phân giải 80 km, và số liệu dự báo được so sánh
với số liệu quan trắc này sử dụng các chỉ số BIAS, TS và ETS.
Tại Cơ quan khí tượng Anh (UKMet), MSE được s
ử dụng để đánh giá nhiệt
độ và gió, trong khi đó ETS lại được dùng để đánh giá mưa, lượng mây và tầm nhìn
xa với các ngưỡng khác nhau. Tại Cơ quan khí tượng Mỹ (NWS), chỉ có các yếu tố
như nhiệt độ, gió, độ ẩm, lượng mưa, trường khí áp, độ cao địa thế vị được đánh
giá. Các chỉ số được sử dụng là BIAS, ETS, POD, FAR và OR. Như vậy, tại mỗi
quốc gia, việc lự
a chọn phương pháp đánh giá mô hình cũng như các yếu tố dự báo