zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Khoa Học Tự Nhiên

» Môi trường

Nghiên cứu đánh giá khả năng dự báo mưa lớn của mô hình khu vực WRF kết hợp với đồng hóa số liệu 3DVAR trên khu vực miền Trung Việt Nam

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:3

Báo xấu

16
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết Nghiên cứu đánh giá khả năng dự báo mưa lớn của mô hình khu vực WRF kết hợp với đồng hóa số liệu 3DVAR trên khu vực miền Trung Việt Nam trình bày kết quả thử nghiệm dự báo mưa lớn ở khu vực miền Trung dựa trên cách tiếp cận hạ quy mô động lực thông qua mô hình khu vực WRF có độ phân giải 15km và 2 nhóm thử nghiệm khác nhau là có và không có đồng hóa số liệu thông qua sơ đồ đồng hóa số liệu 3DVAR.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Nghiên cứu đánh giá khả năng dự báo mưa lớn của mô hình khu vực WRF kết hợp với đồng hóa số liệu 3DVAR trên khu vực miền Trung Việt Nam

Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018. ISBN: 978-604-82-2548-3 NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG DỰ BÁO MƯA LỚN CỦA MÔ HÌNH KHU VỰC WRF KẾT HỢP VỚI ĐỒNG HÓA SỐ LIỆU 3DVAR TRÊN KHU VỰC MIỀN TRUNG VIỆT NAM Nguyễn Văn Hiếu1 , Dư Đức Tiến2 , Nguyễn Mạnh Linh2 1 Trường đại học Thủy lợi 2 Trung tâm Dự báo khí tượng thủy văn quốc gia - Tổng cục KTTV 1. ĐẶT VẤN ĐỀ đi kèm theo mô hình WRF được sử dụng [1]. Chu kỳ đồng hóa số liệu 6h một trong đó Dự báo chính xác mưa cho khu vực miền trường dự báo +6h của dự báo tại phiên dự Trung là điều kiện tiên quyết cho dự báo thủy báo liền trước được sử dụng như là trường văn chính xác, công nghệ dự báo mưa nhất phỏng đoán ban đầu cho sơ đồ đồng hóa số thiết phải là công nghệ dự báo định lượng và liệu 3DVAR. Quá trình đồng hóa được thực khách quan. hiện tại các thời điểm tích phân gồm 00Z, Bài báo này sẽ trình bày kết quả thử nghiệm 06Z, 12Z và 18Z trong đó sử dụng tất cả các dự báo mưa lớn ở khu vực miền Trung dựa loại dữ liệu quan trắc truyền thống và phi trên cách tiếp cận hạ quy mô động lực thông truyền thống sẵn có tại thời điểm phân tích. qua mô hình khu vực WRF [1,2] có độ phân Sau khi đồng hóa số liệu, mô hình WRF được giải 15km và 2 nhóm thử nghiệm khác nhau là tích phân tới hạn dự báo 72h với cập nhật biên có và không có đồng hóa số liệu thông qua sơ 6h một từ mô hình toàn cầu GFS hoặc GSM. đồ đồng hóa số liệu 3DVAR. Lượng mưa tích Trong nghiên cứu này chúng tôi sử dụng lũy 24h với ngưỡng mưa lớn (50-100mm/24h) các trường phân tích và dự báo từ các mô và rất lớn (>100mm/24h) được sử dụng trong hình toàn cầu GFS của NCEP và GSM của các đánh giá dưới đây. Các kết quả đánh giá JMA với độ phân giải 0.5x0.5 độ để làm được thực hiện dựa trên các chỉ số đánh giá dự trường ban đầu và điều kiện biên phụ thuộc báo pha như POD, FAR, ETS. vào thời gian cho WRF 15km để đánh giá 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU thêm tác động của số liệu phân tích và dự báo từ các mô hình toàn cầu tới chất lượng dự Mô hình WRF được lựa chọn có miền tích báo mưa lớn. Hai nhóm thử nghiệm sẽ được phân bao phủ vùng từ 5ºN-27ºN và 96ºE- thiết kế gồm: 124ºE với độ phân giải ngang tương ứng là 1) Chạy WRF 15km với trường ban đầu và 15km (201x161 điểm nút lưới). Mô hình sử điều kiện biên trực tiếp từ trường phân tích và dụng sơ đồ tham số hóa vật lý Kain-Fritsch, dự báo của mô hình GFS của NCEP và GSM tham số hóa bức xạ GFDL, tham số hóa lớp của JMA với độ phân giải 0.5x0.5 độ (WRF- biên Yonsei. Lưới sai phân ngang là lưới 15-GFS-nodvar và WRF-15-GSM-nodvar). Arakawa C và hệ tọa độ thẳng đứng sigma 2) Chạy WRF 15km với trường ban đầu (σ) gồm 40 mực thẳng đứng. và điều kiện biên trực tiếp từ trường phân Để tăng cường chất lượng trường ban đầu tích và dự báo của mô hình GFS của NCEP cho mô hình WRF cũng như đánh giá được và GSM của JMA với độ phân giải 0.5x0.5 vai trò của thám sát địa phương trong việc bổ độ và có sử dụng đồng hóa số liệu 3DVAR sung thêm thông tin quan trắc tại khu vực để cải tiến trường ban đầu (WRF-15-GFS- nghiên cứu, sơ đồ đồng hóa số liệu 3DVAR 3dvar và WRF-15-GSM-3dvar). 572
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018. ISBN: 978-604-82-2548-3 Nghiên cứu lựa chọn 10 đợt mưa lớn trong khía cạnh của các chỉ số BIAS, POD và FAR, các năm 2010-2012 (bảng 2.1) để thử nghiệm chỉ số ETS càng gần 1 càng tốt. Phương pháp dự báo mưa lớn bằng mô hình WRF ở độ thẩm định CRA [3] cũng được sử dụng để đưa phân giải 15km, với tiêu chí đảm bảo gần ra đánh giá sai số về diện và lượng của từng như toàn bộ các dạng hình thế thời tiết điển đợt mưa lớn. hình (hình thế đơn, kết hợp từ 2 hoặc nhiều 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU hình thế thời tiết) gây mưa lớn ở khu vực miền Trung được đánh giá và có tổng cộng Bảng 3.1 đưa ra kết quả tính toán cho 4 chỉ có 63 ngày thử nghiệm cho dự báo bắt đầu từ số đánh giá nói trên tương ứng cho từng thử thời điểm 00Z để tiến hành đánh giá. nghiệm, hạn dự báo, các giá trị được bôi đậm ngụ ý là giá trị tốt nhất cho chỉ số đánh giá. Bảng 2.1. Các đợt mưa lớn trong nghiên cứu Bảng 3.1. Chỉ số đánh giá chất lượng T hời gian Lượng mưa dự báo mưa to và rất to TT xảy ra Khu vực mưa phổ biến (Ng/T g/Nm) (mm) Ngưỡng mưa 1 28/9-3/10/10 T rung Bộ 200-40 50mm/24h 100mm/24h Hạn dự Các 2 3-5/9/10 Bắc và T rung 300-500 báo chỉ số WRF-15- WRF-15-WRF-15-WRF-15- T rung Bộ GSM- GFS- GSM- GFS- 3 15-18/10/10 Các tỉnh Trung Bộ 100-300 nodvar nodvar nodvar nodvar 4 10/-12/9/11 Bắc và T rung 300-500 BIAS 1.28 1.21 1.65 1.69 T rung Bộ PO D 0.42 0.46 0.33 0.35 24h 5 22-25/9/11 T rung T rung Bộ và 200 - 300 và FAR 0.51 0.48 0.60 0.57 Nam T rung Bộ 80-120 ETS 0.16 0.18 0.15 0.15 6 16-20/10/11 T rung T rung Bộ 200-400 BIAS 1.36 1.36 1.41 1.73 và ven biển Nam Trung PO D 0.33 0.36 0.31 0.27 Bộ 48h FAR 0.62 0.56 0.61 0.59 7 4-9/11/11 Các tỉnh ven biển 200-400 Quảng Bình – ETS 0.13 0.15 0.15 0.14 Phú Yên BIAS 1.52 1.47 1.50 1.81 8 3-8/9/12 Các tỉnh ven biển Bắc 200-400 PO D 0.27 0.31 0.25 0.25 72h và T rung Trung Bộ FAR 0.65 0.62 0.59 0.58 9 14-5/9/12 T ừ phía Nam Hà Tĩnh - 50-120và ETS 0.12 0.13 0.15 0.13 Bình T huận 100-300 10 6-8/10/12 Ven biển T rung T rung 100-200 Từ bảng 3.1 có thể thấy tại ngưỡng mưa Bộ, Nam T rung Bộ và to, các kết quả đánh giá cho thấy dự báo từ khu vực T ây Nguyên mô hình WRF phân giải 15km với số liệu đầu vào từ mô hình toàn cầu GFS tốt hơn một Để chỉ ra được kỹ năng dự báo mưa lớn chút so với thử nghiệm chạy với đầu vào từ của các mô hình WRF và NHM trên khu vực mô hình GSM tại hầu hết các chỉ số đánh giá miền Trung Việt Nam, lượng mưa tích lũy và hạn dự báo. Chuyển sang ngưỡng mưa rất 24h với ngưỡng mưa lớn và rất lớn được sử to, chất lượng dự báo tốt nhất giữa 2 thử dụng trong các đánh giá dưới đây. Các kết nghiệm có đan xen lẫn nhau khi xem xét từng quả đánh giá được thực hiện dựa trên các chỉ các chỉ số đánh giá. Tuy nhiên, nếu chỉ xét số đánh giá dự báo pha gồm BIAS, POD, theo chỉ số ETS thì thử nghiệm với đầu vào FAR, ETS [4]. Chỉ số BIAS cho biết khuynh từ mô hình GSM tốt hơn một chút so với thử hướng sai số là thiên cao (BIAS>1) hay thiên nghiệm sử dụng đầu vào từ mô hình GFS. Như vậy, các kết quả đánh giá ở đây cho thấy thấp (BIAS
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018. ISBN: 978-604-82-2548-3 chất lượng dự báo mưa lớn. Kết quả này hoàn 24h và 48h được cải thiện nhiều hơn so với toàn phù hợp với các kết quả đánh giá chất hạn 72h khi đưa đồng hóa số liệu vào. lượng dự báo của hệ thống dự báo tổ hợp đa - Theo FAR: xác suất dự báo khống trong mô hình đa phân tích - SREPS [2] trong đó trường hợp chỉ sử dụng điều kiện biên GFS và độ tán của hệ thống dự báo tổ hợp này quá không có đồng hóa số liệu là thấp nhất. Việc nhỏ do các dự báo thành phần cho kết quả dự đưa đồng hóa số liệu vào mặc dù làm tăng tỉ lệ báo gần như nhau. phát hiện hiện tượng mưa lớn những kèm theo đó là tăng tỉ lệ dự báo khống lên. Bảng 3.2. Các thử nghiệm WRF-15-GFS- - Theo ETS: sử dụng điều kiện biên GFS 3dvar và WRF-15-GSM-3dvar và có đồng hóa số liệu cho kết quả tốt nhất trong số 4 thử nghiệm. Xét về mặt giá trị, cho Ngưỡng mưa thấy chênh lệch giữa các trường hợp là rất Hạn 50mm/24h 100mm/24h nhỏ (khác biệt từ 0.01 đến 0.03). Các dự WRF-15- WRF-15- WRF-15- WRF-15- báo chỉ số GSM- GFS- GSM- GFS- 4. KẾT LUẬN 3dvar 3dvar 3dvar 3dvar BIAS 0.57 0.58 0.60 0.66 Các kết quả đánh giá đã cho thấy chất PO D 0.75 0.71 0.56 0.56 lượng dự báo của mô hình WRF sử dụng số 24h liệu đầu vào từ mô hình toàn cầu GSM của FAR 0.59 0.60 0.68 0.67 ETS 0.15 0.14 0.13 0.15 JMA là tốt hơn từ mô hình toàn cầu GFS của BIAS 0.54 0.60 0.67 0.85 NCEP trong cả 2 nhóm thử nghiệm có và PO D 0.63 0.60 0.41 0.40 không có sử dụng đồng hóa số liệu. Mặt 48h khác, việc sử dụng đồng hóa số liệu 3DVAR FAR 0.67 0.66 0.73 0.70 ETS 0.14 0.15 0.13 0.14 đã làm thay đổi và nâng cao chất lượng của BIAS 0.57 0.62 0.86 0.96 trường phân tích ban đầu khi đưa vào mô PO D 0.53 0.50 0.32 0.31 hình khu vực. Do đó, chất lượng dự báo mưa 72h FAR 0.73 0.71 0.74 0.73 lớn của mô hình WRF trên khu vực miền ETS 0.14 0.15 0.13 0.13 Trung đã được cải thiện đáng kể cả về dự báo Nhóm thử nghiệm 15km có và không có định lượng và diện mưa khi có sử dụng đồng đồng hóa số liệu được thiết kế để kiểm chứng hóa số liệu 3DVAR. hiệu quả của đồng hóa số liệu địa phương để 5. TÀI LIỆU THAM KHẢO nâng cao chất lượng trường ban đầu cho mô hình, qua đó nâng cao chất lượng dự báo tổng [1] Bùi Minh Tăng và cộng tác viên, 2014: thể của mô hình NWP khu vực. Từ bảng 3.1 Nghiên cứu xây dựng công nghệ dự báo và 3.2 có thể nhận thấy: mưa lớn thời hạn 2-3 ngày phục vụ công tác - Sự khác biệt giữa chất lượng dự báo của cảnh báo sớm lũ lụt khu vực miền Trung hai trường hợp có điều kiện biên toàn cầu Việt Nam. Báo cáo tổng kết đề tài NCKH khác nhau là không lớn so với việc cập nhật độc lập cấp Nhà nước, 267tr. trường ban đầu thông qua đồng hóa số liệu [2] Võ Văn Hòa và cộng tác viên, 2010: 3DVAR hay nói cách khác nó ít nhiều đem Nghiên cứu phát triển hệ thống dự báo tổ lại sự thay đổi trong chất lượng dự báo. hợp thời tiết hạn ngắn (SREPS) cho khu - Theo BIAS: các thử nghiệm không có vực Việt Nam. Báo cáo tổng kết đề tài đồng hóa số liệu có xu hướng thiên cao, trong NCKH cấp Bộ, 188 tr. khi các thử nghiệm có đồng hóa cho xu [3] Ebert E.E., McBride J.L., 1997: Methods for hướng thiên thấp. Thời đoạn 24h cho chỉ số BIAS tiến gần 1 nhất, 48h và 72h, việc đưa verifying quantitative precipitation forecasts : đồng hóa số liệu vào đã giảm được sai số hệ Application to the BMRC LAPS model 24- thống, đặc biệt cho ngưỡng mưa to. hour precipitation forecasts, BMRC Techniques - Theo POD: xác suất phát hiện các hiện Development Rep. 2, 87pp. tượng mưa ở hầu hết các ngưỡng mưa đều [4] Wilks, D. S., 2006: Statistical Methods in được tăng lên một cách rõ rệt khi xem xét các the Atmos pheric Sciences. Academic Press, thử nghiệm có đồng hóa số liệu. Tần suất Second Edition, 649 pp. phát hiện mưa to và rất to tại các hạn dự báo 574

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.