TAP CHI k h o a h ọ c DHQGHN. KHTN & CN, T.xx, sổ 3PT.. 20Ũ4

S Ử D Ụ N G M Ô H ÌN H Rx VMS M Ô P H Ỏ N G Đ 0 T m ư a l ớ n

ởMIỀNTRUNGTHÁNG9-2002

T r ẩ n T â n T iế n , N g u y ễ n M inh T rư ờ n g , C ô n g T h a n h , K iề u Q u ố c C h á n h
K hoa K hí tượng - T hủy văn r à H ải dương học
Trương Đại học Khoa học T ự nhiên, ĐHQG H à N ội

Tóm tắ t: Nhằm mục đích dự báo các đợt mưa lón bằng mô hình sô’, tại khoa
Khí tượng-Thuỷ văn-Hải dươngHọc, trường ĐHKHTN-ĐHQGHN, đã sử dụng mô
hình RAMS đê’ thử nghiệm dự báo cho đợt mưa gây lũ lớn vừa qua ỏ miền Trung
vào tháng 9-2002. Để' dụ báo cho khu vực Trung Bộ. Chúng tôi đã dùng một hệ
thông gồm hai lưới lồng nhằm mục đích tãng cường chất lượng dự báo. Lưới một bao
phủ toàn bộ vùng Việt Nam, Đông Nam Á và biển Đông, vói độ phân giải 40km, lưới
hai có độ phân giái 10km bao phủ toàn bộ vùng Trung Bộ. Mô hình này được tích
phân trên hệ thống gồm 12 CPU nối song song. Thời gian cần đê dự báo cho 3 ngày
bắt đầu từ ngày 18/9 cho đến 21/9/2002 là xấp XI bốn tiếng rưõi, kết quả dự báo thu
được rấ t có ý nghĩa. Mô hình đã dự báo được các tâm mưa lớn ở các vùng thượng lưu
sông Cà, sông La với cường độ mưa gần phù hợp với thực tế. Điều này mở ra khả
ứng dụng mô hình số vào việc cảnh báo trước các hiện tượng lũ lớn ở Việt Nam. Tuy
nhiên, mò hình cho vùng mưa lón hơi lệnh so với thực tê đo đạc và điểu này cần
phái được xem xét thêm.
1. G iớ i t h i ệ u v ề m ô h in h RAMS
Mô hìn h RAMS (The Regional Atmospheric Modeling System ) được Đ ại học Tổng hợp
Colorado k ết hợp với phân viện ASTER-thuộc Mission R esearch Corporation p h á t triển gồm
3 khối chính: khối mô hình khí quyển mô phỏng các bài toán khí tượng cụ thể, khôi xử lý các
quá trìn h ban đầu hoá sử dụng các trưồng phán tích và số liệu quan trắc và m ột khối xử lý
k ết quả mô phỏng và hiển thị đổ họa kết quả của mô hình. M ột số ưu điểm và đặc trư n g kỹ
th u ậ t ch ín h của RAMS có th ể tóm tắ t như sau:

hẹn đồng thời vẫn bảo đảm khả năng ứng dụng rấ t mềm dẻo của mô hình.
2. H ệ p h ư ơ n g t r ì n h c ủ a m ô h ìn h RAMS
Phương trinh chuyển động
Ổu
du
di ~ ~u ổx

v dy

ỡv
ĩt~

ổv
ổx

v ổy

dw
~ dt~

ổw
ổx

ỡu

ỡv

ỡu
w õz
dv


õ
■ÍK
õz 1 K

(2)

CW
Ị (3)
dz.

Phương trinh nhiệt động lực

Ổ0j| _ aeu .a 0 j|
õQ.ị õ ị v
M
k
Ể Ê ÌỈ.Ị+ J L Ík B l ì + Í * ! ì l
^ - = - u „ -V - - w . + . Kh
õy
õz ( 5 x ^ n ổ x J ộ y i i h ổ y J < 3 z l i h ổ z J v ỡ t /
Phương trìn h bảo toàn các trạng thái pha của nước
drn

-uÊ!k„ï*k_w*k+i:ÎKh%'|+iLÎKh£il
dx

õy

07.

Sử dụng mỏ hình RAMS mò phòng ilcrt mua IỞI1á...

Phương trinh không thủy tĩnh
õu
ổt

Q õn _
° dx

ỡu
âx

ôw - õn
õw
—— + Gt) — - = -u — ôt
õz
ổx

dw
I u I „
w — + g 7 — = Fw
ôz
I 0A I

æ æ æ„
a " a * 8
d ti
&

c2

—
at

(13)

ỏ đây u là th àn h phần vận tốc pháp tuyến vối đường biên, c là vặn tốc pha. V ấn để m ấu chốt
ở đây là phái tim cách xác định vận tốc pha c. Vặn tốc pha này được xác định theo O rlanski
(1976) (xem [4]) như sau:
(14)
Cùng có th ế tín h tru n g bình vận tốc pha này theo phương th ản g đứng và coi như
không đổi khi áp dụng cho toàn cột lưới th ản g đứng. Ước lượng theo cách này của Klemp và
Lilly (1978) (xem [3]) cho độ lớn của c vào cỡ 10-30m/s. Đối với các biến còn lại, sẽ sử dụng
các điểu kiện biên khác.
Điểu kiện biên trê n cũng có một vài lựa chọn phụ thuộc vào quá trìn h ban đầu hóa và
lựa chọn của mô hình (trong mô hình RAMS có hai lựa chọn là thuý tĩn h và không thuý
tĩnh). Trong th ử nghiệm ỏ đây: điểu kiện biên th ản g đứng là điều kiện h ấp th ụ KlempD urran (1983) (xem [2]) cho mô hình không th u ỷ tĩnh, mục đích để hấp th ụ các sóng trọng
trường lan truyền theo phương th ẳn g đứng gây ra bởi đối lưu và các ồn tín h toán khác. Điểu
kiện biên dưới là điểu kiện biên sử dụng cân nảng lượng bề m ặt với một sự mỏ rộng l/'2Az
xuống dưới m ặt đất.
Đ iều k iệ n b a n đ ầ u : Điều kiện ban đầu trong th ử nghiệm mô hình RAMS ở đây được
xác định như sau: truòng ph ân tích toàn cầu, đo DWD cung cấp, được trích ra cho vùng Việt
Nam trê n các mực 1000. 900, 8Õ0, 700, 500, 400, 300, 200, 150, 100 và 50 m b cho các yếu tố:
hai th àn h phần gió ngang, độ cao địa th ê vị, nhiệt độ và độ ẩm tương dôi. S au đó sơ đồ phân
tích khách quan B arn e r được sử dụng đế nội suy về lưới mô hình. Trường phân tích toàn
cầu cũng có th ể lấy trê n m ạng In tern et hay các nguồn khác do NCEP, NCAR hay các tru n g
tám của châu Au, úc, N hật Bản ... cung cấp. Nếu sô liệu cao không hay khí tượng bê m ặt có
sẵn cũng sẽ được sử dụng đế bổ xung thông tin vê trạ n g th ái khí quyến khi nội suy về lưới
mô hình. Điều này giúp ích rấ t nhiều trong việc tăn g cưòng ch ấ t lượng dự bảo.




/

S

,LV/

s

^

\

\

^

’V : ,

^ s ^ ^
" ->

J


V

*

\

J'x»4 J

> .f

\V ...

\

V ~*

A

itj V ’S "S*■* ’S

//in /l 2: Trường áp suất mặt đất ban đầu đùng để tích phân mô hình RAMS
Kết quả dự báo trường m ưa của mô hìn h RAMS trong vùng lưới h ai sau khi tích phân
24h, 48h và 72h từ ngày 18/9/02 cho đợt mưa lớn được biểu diễn trê n các H ình 2, 3 và 4. Dễ
nh ận th ấy trên các hình này rằng mô hình RAMS dã cho được m ột kết quả dự báo khá
chính xác về cưòng độ m ưa trong khu vực T rung Bộ. Giá trị m ưa tích luỹ cực đại thu được
của mô hìn h trong 3 ngày (18 đến 21/9) là 400mm trong khi thực t ế lượng mưa tích luỹ
trong 5 ngày (18 đến 22/9) thu được là 600mm. S au 24h tích phân, mô hinh đã x u ất hiện
một diện m ưa khá rộng tạ i toàn bộ vùng Bắc T rung Bộ với lượng m ưa phố biến là từ 50100mm và đã có ba tâm m ưa lớn b ắt đầu được hìn h th àn h (H ình 2) với cưòng độ và diện
m ưa tương đương nh au trong đó tâm ỏ Hà T ình có diện lớn hơn m ột chút. S au 48h tích
phân, cả diện mưa, lượng mưa tích luỹ và tâm m ưa lớn dã có những th ay đoi rõ rệt. Tâm


57


Trán Tân Tiến, Nguyên Minh Trường, Cónc Thanh. Kiéu QiiỏcChiính

Mua tai Iram Quy Chau

Mua mo hmh

3

Mua Ihuc te

Mua tai tram Huong Son


Sứdụng mổ hình RAMS mỏ phóng riợ< niưa lán ờ.

59

Mua tai tram Huong Khe

H ình 5: Lượng mưa tích luỹ dự báo vả thực tế ỏ C!

n Quỳ Châu, Vinh, Hương San, Hương Khê

5. K ế t lu ậ n
Từ k ế t quả th u được có th ể rú t ra được các kết luận như sau:
Mô hình RAMS với hai lưđi lồng đã mô phỏng được các tâm m ưa lớn trong đợt mưa


Department o f Hydro-Meteorology & Oceanography
College of Science, VNU
W ith th e purpose of forecasting heavy rainfall by num erical models, the F aculty of
Hydro-M eteorology and Oceanography, Hanoi College of Science, h as attem pted to use
RAMS (The R egional A tm ospheric Modeling System), one of the m ost popular num erical
w e ath er prediction m odels in th e world, to tentatively diagnose a partic u la r flash flood
happened in th e M iddle of V ietnam in Septem ber, 2002. In th is num erical experim ent, the
au th o rs have u sed a nested grid configuration consisting of two grids in order to increase
th e forecast quality. T he coarse.grid, which covers Vietnam region and p artly the southeast
of Asia an d S outh C hina Sea, has a horizontal grid spacing of 40km w hile the finer one
covers th e M iddle of V ietnam only, whose horizontal resolution is 10km. The total CPU
tim e consum ed to in teg ra te RAMS using the above grid configuration was approxim ately
four and a h a lf hours. The 3-day forecast results were pre tty good. The model has shown
th ree heavy rain fall centers, which have accum ulated precipitation values quite close to
those of observation. Two of these centers located over u pstream s of Ca and La rivers in
NgheAn an d H aT inh province. The regions having m axim um values of accum ulated
precipitation predicted by RAMS, however, was not quite exact in com parison w ith those of
observations a n d th is deflection is needed to exam ine m ore carefully.