0
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------
Hoàng Thị Mai
ĐÁNH GIÁ ẢNH HƢỞNG CỦA SỐ LIỆU VỆ TINH ĐẾN DỰ BÁO
QUỸ ĐẠO VÀ CƢỜNG ĐỘ BÃO MEGI (2010) BẰNG PHƢƠNG PHÁP
LỌC KALMAN TỔ HỢP
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
Hà Nội – Năm 2013
1
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------
Hoàng Thị Mai
ĐÁNH GIÁ ẢNH HƢỞNG CỦA SỐ LIỆU VỆ TINH ĐẾN DỰ BÁO
QUỸ ĐẠO VÀ CƢỜNG ĐỘ BÃO MEGI (2010) BẰNG PHƢƠNG PHÁP
LỌC KALMAN TỔ HỢP
Chuyên ngành: Khí tƣợng và Khí hậu học
Mã số:60440222
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC:
Hà Nội – Năm 2013
2
MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ............................................................................... 3
BẢNG KÍ HIỆU CÁC CHỮ VIẾT TẮT ............................................................... 5
Mở đầu ................................................................................................................... 6
Chƣơng 1 TỔNG QUAN VỀ PHƢƠNG PHÁP ĐỒNG HÓA ............................. 8
1.1 Tổng quan về các phƣơng pháp đồng hóa số liệu ............................................ 8
1.2 Nghiên cứu phƣơng pháp đồng hóa số liệu trên Thế giới .............................. 12
1.3 Nghiên cứu phƣơng pháp đồng hóa số liệu ở Việt Nam ................................ 13
Chƣơng 2 CƠ SỞ LÍ THUYẾT VỀ LỌC KALMAN TỔ HỢP .......................... 16
2.1 Cơ sở lý thuyết của lọc Kalman ..................................................................... 16
2.2 Lọc Kalman tổ hợp ........................................................................................ 21
Chƣơng 3 THIẾT KẾ MÔ HÌNH VÀ THÍ NGHIỆM ......................................... 27
3.1 Tổng quan về bão Megi (2010) ...................................................................... 27
3.2 Thiết kế mô hình và số liệu ............................................................................ 29
3.2.1 Mô hình dự báo thời tiết WRF-LETKF ...................................................... 29
3.2.1 Miền tính và cấu hình mô hình ................................................................ 35
3.2.2 Nguồn số liệu ........................................................................................... 35
3.3 Thiết kế thí nghiệm ........................................................................................ 36
Chƣơng 4 KẾT QUẢ VÀ KẾT LUẬN ................................................................ 38
4.1 Thí nghiệm dự báo tất định ............................................................................ 38
4.2 Thí nghiệm tổ hợp .......................................................................................... 39
KẾT LUẬN .......................................................................................................... 52
TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................... 53
3
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 2.1 Minh họa hai bƣớc chính của bộ lọc Kalman. ......................................... 20
Hình 3.1 Cƣờng độ bão Megi (2010) ................................................................... 27
Hình 3.2 Hình ảnh mắt bão Megi đang tiến sát đảo Luzon (bên trái),Mặt cắt
siêu bão Megi ngoài khơi đảo Luzon, Philippines (bên phải). ............................ 28
Hình 3.3 Sự di chuyển của bão Megi (2010) ....................................................... 29
Hình 3.4 Sơ đồ hệ thống của mô hình WRF ........................................................ 30
Hình 3.5 Sơ đồ hệ thống dự báo tổ hợp WRF-LETKF ........................................ 31
Hình 4.1 Các quĩ đạo của Megi (6h một) từ số liệu phân tích (đƣờng màu
đen) và dự báo 3 ngày tại thời điểm 0000 UTC ngày 17 (đƣờng màu xanh
nhạt), 0000 UTC ngày 18 (đƣờng màu đỏ), 1200 UTC ngày 18 (đƣờng màu
tía), và 0000 UTC ngày 19/10/2010 (đƣờng màu xanh sẫm) 38
Hình 4.2 Tốc độ gió cực đại bề mặt quan trắc đƣợc (đƣờng nét đứt) và tốc độ
gió cực đại dự báo (đƣờng nét liền) tại các thời điểm (a) 00Z17,(b) 00Z18, (c)
12Z18,(d) 00Z19 .................................................................................................. 39
Hình 4.3 Gia số phân tích sử dụng đồng hóa số liệu gió vệ tinh (cán gió màu
xanh), gia số quan trắc gió (cán gió màu đen) tại thời điểm 1200 UTC ngày 18
cho các mực 750hPa, 300 hPa, 250 hPa, 200 hPa khảo sát với độ dày là 30
hPa. ....................................................................................................................... 40
Hình 4.4 (bên trái) Dự báo 00Z ngày 18/10/2010, Hình 4.5 (bên phải) Dự báo
12Z ngày 18/10/2010 (a) Dự báo quĩ đạo bão trung bình (đƣờng liền gạch
chéo) , dự báo CTL (đƣờng liền chấm tròn), quĩ đạo bão thực (nét đứt gạch
chéo), quĩ đạo của các member (đƣởng mảnh). ................................................... 41
Hình 4.6 (bên trái) Dự báo 00Z ngày 18/10/2010, Hình 4.7 (bên phải) Dự báo
12Z ngày 18/10/2010 (a) Tốc độ gió cực đại 10m của tổ hợp các member
4
(đƣờng mảnh), tốc độ gió cực đại trung bình của các member (đƣờng liền
đậm) và quan trắc gió cực đại (đƣờng nét đứt); (b) Cũng giống nhƣ hình (a)
nhƣng đối với áp suất cực tiểu bề mặt. ................................................................ 43
Hình 4.8 Sơ đồ độ cao theo thời gian của dòng dẫn trung bình trong miền
(10o-25oN, 110o-125oE) (a) thí nghiệm CTL, (b) thí nghiệm đồng hóa với số
liệu CIMSS. Đƣờng nét đứt biểu thị khoảng thời gian dự báo control bắt đầu
lệch khỏi quan trắc. 44
Hình 4.9 Độ cao địa thế vị tại mực 500 hPa hình bên trái thí nghiệm CTL,
hình bên phải thí nghiệm đồng hóa tại các thời điểm (a) 1200 UTC ngày 19;
(b) 1800 UTC ngày 19 và (c) 0000 UTC ngày 20. .............................................. 45
Hình 4.10 Mô phỏng độ lớn trung bình của độ đứt thẳng đứng giữa mực 200
và 850 hPa trong thí nghiệm CTL (đƣờng liền), trong TN1 (đƣờng nét đứt) 47
Hình 4.11 Đồng hóa số liệu vệ tinh mực thấp 800-300 hPa (bên trái), ............... 47
mực cao 300 -80 hPa (bên phải) .......................................................................... 47
Hình 4.12 Dự báo quĩ đạo Megi với đồng hóa gió AMV mực thấp (hình trái)
và mực cao (hình phải). ........................................................................................ 48
Hình 4.13. Tƣơng tự nhƣ Hình 4.9 thí nghiệm mực thấp (hình trái) và thí nghiệm
mực cao (hình phải) .............................................................................................. 50
Hình 4.14 Đồng hóa gió AMV mực thấp (hình trái) và mực cao (hình phải) ..... 51