Báo cáo: Xây dựng hệ thống chỉ tiêu đánh giá chất lượng dự báo khí tượng thủy văn

Bé tµi nguyªn vµ m«i tr−êng trung t©m khÝ t−îng thñy v¨n quèc gia B¸o c¸o tæng kÕt ®Ò tµi cÊp bé x©y dùng hÖ thèng chØ tiªu ®¸nh gi¸ chÊt l−îng dù b¸o khÝ t−îng thñy v¨n

Chñ nhiÖm ®Ò tµi: Ks. d−¬ng liªn ch©u

6734 19/02/2008

hµ néi - 2007

Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Trung ương Trung tâm KTTV Quốc gia

DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT

AT ATNĐ CAS CBS CLXT CLDB CLTS CLIPER CSDL DBKTHV DBKTHD DPE DX DY ECMWF FAR JTWC Sai số vị trí tâm bão dự báo dọc theo hướng di chuyển của bão Áp thấp nhiệt đới Ban Khoa học Khí quyển (Commission for Atmospheric Science) Ban Các Hệ thống Cơ sở (Commission for Basic Systems) Chất lượng xu thế Chất lượng dự báo Chất lượng dự báo trị số Phương pháp dự báo quán tính Cơ sở dữ liệu Dự báo khí tượng hạn vừa Dự báo khí tượng hạn dài Sai số khoảng cách giữa tâm bão dự báo và tâm thực tế Sai số vị trí tâm bão dự báo theo hướng đông-tây Sai số vị trí tâm bão dự báo theo hướng bắc-nam Trung tâm Dự báo Hạn vừa Châu Âu (European Center for Medium-range Weather Forecast ) Chỉ số tỷ lệ báo động sai (False Alarm Ratio) Trung tâm Liên hợp Cảnh báo bão của Hải quân Mỹ (Joint Typhoon Warning Center)

“Xây dựng hệ thống chỉ tiêu đánh giá chất lượng dự báo KTTV” - Hà Nội 2007

Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Trung ương Trung tâm KTTV Quốc gia

KKL KTTV MAE MCX ME MRL MSE PC POD RMSE RSMC Tokyo SD SSCP TBNN TTNH WMO Không khí lạnh Khí tượng thủy văn Sai số tuyệt đối trung bình (Mean Absolute Error) Mức chính xác Sai số trung bình (Mean Error) Phương pháp hồi quy đa tuyến tính Sai số bình phương trung bình (Mean Square Error) Chỉ số phần trăm đúng (Percentage of Correct) Chỉ số khả năng phát hiện (Probability of Detection) Sai số bình phương trung bình căn (Root Mean Square Error) Trung tâm Khí tượng Chuyên ngành Khu vực Tokyo (Regional Specialized Meteorological Center) Độ lệch chuẩn (Standard Deviation) Sai số cho phép Trung bình nhiều năm Thời tiết nguy hiểm Tổ chức Khí tượng Thế giới (World Meteorological Organization)

“Xây dựng hệ thống chỉ tiêu đánh giá chất lượng dự báo KTTV” - Hà Nội 2007

Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Trung ương Trung tâm KTTV Quốc gia

MỤC LỤC

Mở đầu Chương I: Tổng quan chung về công tác đánh giá chất lượng

dự báo khí tượng thủy văn

1.1 Công tác đánh giá chất lượng dự báo khí tượng thủy văn trên

thế giới

1.1.1 Tổng quan chung 1.1.2 Các phương pháp và quy định về đánh giá chất lượng dự báo KTTV trên thế giới 1.1.2.1 Lĩnh vực dự báo khí tượng hạn ngắn 1.1.2.2 Lĩnh vực dự báo khí tượng hạn vừa và hạn dài 1.1.2.3 Lĩnh vực dự báo không khí lạnh 1.1.2.4 Lĩnh vực dự báo bão 1.1.2.5 Lĩnh vực dự báo số trị 1.1.2.6 Lĩnh vực dự báo thủy văn hạn ngắn và dự báo lũ 1.1.2.7 Lĩnh vực dự báo thủy văn hạn vừa và hạn dài 1.2 Thực trạng và những vấn đề bất hợp lý trong công tác đánh giá chất lượng dự báo khí tượng thủy văn ở nước ta

Trang 1 4 4 4 6 7 8 9 9 13 17 23 23 24 26 29 29 33 36 36 36 36 37 37 37 38 38 38 38 1.2.1 Lĩnh vực dự báo khí tượng hạn ngắn 1.2.2 Lĩnh vực dự báo khí tượng hạn vừa và hạn dài 1.2.3 Lĩnh vực dự báo không khí lạnh, dự báo bão, dự báo số trị 1.2.4 Lĩnh vực dự báo thủy văn hạn ngắn và dự báo lũ 1.2.5 Lĩnh vực dự báo thủy văn hạn vừa và hạn dài Chương II: Xây dựng hệ thống chỉ tiêu đánh giá chất lượng dự báo KTTV 2.1 Lĩnh vực dự báo khí tượng hạn ngắn 2.1.1 Cơ sở của phương pháp 2.1.2 Các đặc trưng chính được sử dụng 2.1.3 Nguyên tắc xây dựng chỉ tiêu 2.2 Lĩnh vực dự báo khí tượng hạn vừa và hạn dài 2.2.1 Cơ sở của phương pháp 2.2.2 Các đặc trưng chính được sử dụng 2.2.3 Nguyên tắc xây dựng chỉ tiêu 2.3 Lĩnh vực dự báo không khí lạnh 2.3.1 Cơ sở của phương pháp

“Xây dựng hệ thống chỉ tiêu đánh giá chất lượng dự báo KTTV”-Hà Nội 2007

39 39 40 40 41 41 41 42 42 42 42 43 47 47 47 47 52 58 58 72 74 74 75 76 77 77 77 77 77 78 78 78 83 85 87 87 88 89 91 91

Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Trung ương Trung tâm KTTV Quốc gia 2.3.2 Các khái niệm và đặc trưng chính 2.3.3 Nguyên tắc xây dựng chỉ tiêu 2.4 Lĩnh vực dự báo bão 2.5 Lĩnh vực dự báo số trị 2.6 Lĩnh vực dự báo thủy văn hạn ngắn và dự báo lũ 2.6.1 Cơ sở của phương pháp 2.6.2 Các khái niệm và đặc trưng chính 2.6.3 Số liệu tính toán 2.7 Lĩnh vực dự báo thủy văn hạn vừa và hạn dài 2.7.1 Cơ sở của phương pháp 2.7.2 Các khái niệm và đặc trưng chính 2.7.3 Nguyên tắc xây dựng chỉ tiêu Chương III: Quy định về đánh giá chất lượng dự báo KTTV 3.1 Đánh giá chất lượng dự báo khí tượng hạn ngắn 3.1.1 Quy định chung 3.1.2 Quy định về thuật ngữ 3.1.3 Quy định về đánh giá dự báo thời tiết hạn ngắn 3.2 Đánh giá chất lượng dự báo khí tượng hạn vừa và hạn dài 3.2.1 Đánh giá dự báo thời tiết hạn vừa 3.2.2 Đánh giá dự báo thời tiết hạn dài 3.3 Đánh giá chất lượng dự báo không khí lạnh 3.3.1 Quy định chung 3.3.2 Quy định về thuật ngữ 3.3.3 Quy định về đánh giá chất lượng dự báo không khí lạnh 3.4 Đánh giá chất lượng dự báo bão 3.4.1 Quy định chung 3.4.2 Quy định về đánh giá vị trí tâm bão 24h 3.5 Đánh giá chất lượng dự báo số trị 3.5.1 Quy định chung 3.5.2 Quy định về phương thức đánh giá 3.6 Đánh giá chất lượng dự báo thủy văn hạn ngắn và dự báo lũ 3.6.1 Quy định về cách tính sai số cho phép 3.6.2 Quy định về đánh giá chất lượng dự báo thủy văn hạn ngắn 3.7 Đánh giá chất lượng dự báo thủy văn hạn vừa và hạn dài 3.7.1 Quy định chung 3.7.2 Cách đánh giá bản tin dự báo thủy văn hạn vừa 3.7.3 Cách đánh giá bản tin dự báo thủy văn hạn dài Chương IV: Chương trình đánh giá dự báo KTTV 4.1 Giới thiệu chung

“Xây dựng hệ thống chỉ tiêu đánh giá chất lượng dự báo KTTV”-Hà Nội 2007

Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Trung ương Trung tâm KTTV Quốc gia 4.2 Thiết kế hệ thống và xây dựng cơ sở dữ liệu (CSDL)

4.2.1 CSDL “Quan trắc” 4.2.2 CSDL “Dự báo” 4.2.3 CSDL “Mô hình” 4.3 Xây dựng chương trình 4.3.1 Kiểm tra số liệu quan trắc 4.3.2 Đánh giá dự báo KTTV 4.3.3 Phương thức thực hiện đánh giá Chương V: Chương trình đánh giá dự báo bão 5.1 Đặc tính kỹ thuật của chương trình TCInfo 5.2 Giới thiệu chương trình 5.2.1 Phương pháp quán tính khí hậu CLIPER 5.2.2 Các phương pháp đánh giá dự báo bão 5.2.3 Thực hiện đánh giá dự báo bão Kết luận và kiến nghị Tài liệu tham khảo Phụ lục Phụ lục I: Các quy định thuộc lĩnh vực đánh giá dự báo khí

tượng hạn ngắn

Phụ lục II: Một số ví dụ về cách đánh giá bản tin dự báo khí

tượng hạn vừa và hạn dài

Phụ lục III: Kết quả tính toán các đặc trưng thống kê thủy văn

hạn ngắn và chỉ tiêu đánh giá dự báo lũ trên các sông chính

Phụ lục IV: Một số kết quả tính toán sai số cho phép cho một số

trạm trong dự báo thủy văn hạn vừa và hạn dài

Phụ lục V: Giải trình tiếp thu ý kiến đóng góp của các Đài

KTTV Khu vực và các chuyên gia

Phụ lục VI: Một số kết quả đánh giá thử nghiệm

Phụ lục VII: Hướng dẫn sử dụng chương trình đánh giá chất

Phụ lục VIII: Hướng dẫn sử dụng chương trình đánh giá dự báo

lượng dự báo KTTV

bão 92 92 96 102 106 107 108 111 114 114 114 115 118 119 120 122 126 126 131 134 182 193 206 244 268

“Xây dựng hệ thống chỉ tiêu đánh giá chất lượng dự báo KTTV”-Hà Nội 2007

Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Trung ương Trung tâm KTTV Quốc gia

MỞ ĐẦU

Từ lâu, người ta đã nhận thấy tầm quan trọng của công tác dự báo khí tượng thuỷ văn (KTTV) đối với sự nghiệp phát triển kinh tế xã hội, an ninh quốc phòng và đặc biệt trong công tác chủ động phòng chống thiên tai, giảm nhẹ thiệt hại. Trong điều kiện xã hội ngày càng phát triển, nhu cầu đòi hỏi thông tin về dự báo KTTV ngày càng cao, không chỉ phong phú về mặt nội dung mà cả về độ chính xác của bản tin dự báo. Vì vậy, việc đánh giá chất lượng bản tin dự báo KTTV là một việc rất cần thiết và ngày càng được các Cơ quan KTTV Quốc gia quan tâm chú ý hơn.

Việc đánh giá chất lượng bản tin dự báo KTTV là một trong các chỉ tiêu cơ bản để đánh giá công việc của các Cơ quan KTTV quốc gia, đồng thời, thông qua chất lượng dự báo KTTV, có thể định hướng được công tác nghiên cứu và nâng cao chất lượng dự báo một khi biết được chi tiết chỗ mạnh yếu của các sản phẩm dự báo. Tuy nhiên, vấn đề đánh giá chất lượng dự báo KTTV là một vấn đề hết sức phức tạp vì trên thực tế, không có một phương pháp hay quy phạm đánh giá nào bao quát được mọi mục đích của việc đánh giá dự báo. Nhiều chuyên gia KTTV cho rằng việc đánh giá chất lượng dự báo cũng khó khăn phức tạp chẳng kém gì việc làm ra các bản tin dự báo. Sự khó khăn này thể hiện ở các điểm chính sau:

- Sự phức tạp của hiện tượng KTTV, các yếu tố KTTV và bản tin dự báo

liên quan đến không gian, thời gian và cường độ của chúng;

- Tính chất của bản tin dự báo (bản tin chính, bản tin bổ sung, bản tin

chuyên đề,…);

- Các phương pháp và chỉ tiêu đánh giá không phải là duy nhất; - Các quy ước về giới hạn cường độ, không gian và thời gian chưa thống

nhất;

- Quá trình phát triển kinh tế xã hội và khoa học công nghệ làm cho công tác dự báo nghiệp vụ KTTV thay đổi, yêu cầu của xã hội, của người dùng cũng thay đổi. Sự thay đổi đó lại kéo theo những thay đổi về thuật ngữ, về những quy ước theo không gian, thời gian, về tính chất bản tin…

Theo Tổ chức Khí tượng Thế giới (WMO), có 3 lý do quan trọng nhất cần

phải đánh giá chất lượng dự báo KTTV là:

1. Để theo dõi chất lượng dự báo: xem các bản tin dự báo chính xác đến

mức nào và mức chính xác có ngày càng tốt hơn không?

2. Để nâng cao chất lượng dự báo: vì trước hết phải tìm ra dự báo sai cái

gì, sai như thế nào thì mới có thể cải tiến công nghệ dự báo. 3. Để so sánh chất lượng dự báo của các hệ thống dự báo khác nhau. “Xây dựng hệ thống chỉ tiêu đánh giá chất lượng dự báo KTTV” - Hà Nội 2007

Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Trung ương Trung tâm KTTV Quốc gia

Mục đích chính của việc đánh giá dự báo bao gồm 2 mặt: để biết rằng những bản tin dự báo là chính xác, mang tính chuyên nghiệp trên quan điểm kỹ thuật và đáp ứng được yêu cầu của người tiêu dùng, và rằng người sử dụng hiểu được bản tin dự báo và thoả mãn với sản phẩm dự báo. Một bản tin dự báo mang tính chuyên nghiệp cao và chính xác chưa chắc đã phục vụ hiệu quả nếu nó không đáp ứng được yêu cầu của người sử dụng. Do vậy, đánh giá chất lượng bản tin dự báo và đánh giá hiệu quả dự báo phục vụ là hai phạm trù hoàn toàn khác nhau. Trên thực tế, đánh giá chất lượng dự báo phục vụ là một vấn đề hết sức khó khăn, ngay cả đối với các nước tiên tiến trên thế giới và cho đến nay, chưa có một phương pháp đánh giá dự báo phục vụ nào đảm bảo tính tối ưu có thể chấp nhận được, vì điều này không chỉ phụ thuộc vào chất lượng bản tin dự báo mà còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác như vấn đề truyền phát tin dự báo, nhận thức của người sử dụng cũng như các biện pháp xử lý của người được phục vụ. Vì vậy, cho đến nay trong lĩnh vực đánh giá chất lượng dự báo KTTV người ta đi sâu vào 2 vấn đề: đánh giá phương pháp dự báo và đánh giá chất lượng bản tin dự báo. Nội dung Đề tài thực hiện là đánh giá chất lượng bản tin dự báo KTTV đang được thực hiện nghiệp vụ tại Trung tâm Dự báo KTTV Trung ương, với thời hạn dự báo cho từng lĩnh vực như sau:

- Dự báo khí tượng hạn ngắn: 24 giờ - Dự báo khí tượng hạn vừa: 5 ngày, 10 ngày (hoặc 11 ngày nếu tháng có

31 ngày; 8 ngày nếu tháng có 28 ngày)

- Dự báo khí tượng hạn dài: 1 tháng - Dự báo thủy văn hạn ngắn và dự báo lũ: 24 - 48 giờ (riêng đối với sông

Mê Kông là 5 ngày)

- Dự báo thủy văn hạn vừa: 5 ngày, 10 ngày (riêng sông Mê Kông 10 ngày) - Dự báo thủy văn hạn dài: 1 tháng - Dự báo bão: 24 - 48 giờ

Theo đề cương được Bộ Tài nguyên và Môi trường phê duyệt, nhóm thực hiện Đề tài đã thực hiện đầy đủ các hạng mục của Đề tài: “Xây dựng hệ thống chỉ tiêu đánh giá chất lượng dự báo khí tượng thuỷ văn”. Đề tài đã được đưa vào khai thác thử nghiệm trong nghiệp vụ dự báo KTTV tại Trung tâm Dự báo KTTV Trung ương từ tháng 5 năm 2005, góp phần làm cho công tác đánh giá chất lượng dự báo KTTV được dễ dàng và thuận tiện hơn.

Đây là lần đầu tiên ngành KTTV xây dựng một hệ thống chỉ tiêu đánh giá chất lượng các bản tin dự báo KTTV một cách thống nhất và đồng bộ trên các lĩnh vực: dự báo khí tượng (hạn ngắn, hạn vừa và hạn dài, không khí lạnh, bão và áp thấp nhiệt đới); dự báo thuỷ văn (hạn ngắn, lũ, hạn vừa và hạn dài) và đánh giá mô hình dự báo số. Đề tài góp phần tạo ra những chỉ tiêu, quy định

“Xây dựng hệ thống chỉ tiêu đánh giá chất lượng dự báo KTTV” - Hà Nội 2007

Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Trung ương Trung tâm KTTV Quốc gia nhằm xây dựng ngành KTTV theo hướng hiện đại hoá, thúc đẩy sự phát triển khoa học công nghệ dự báo nhằm nâng cao năng lực dự báo, phục vụ sự nghiệp phát triển kinh tế xã hội và phòng chống thiên tai.

Nội dung báo cáo trình bày kết quả thực hiện Đề tài bao gồm các phần:

Mở đầu Chương I: Tổng quan chung về công tác đánh giá chất lượng dự báo KTTV Chương II: Xây dựng chỉ tiêu đánh giá chất lượng dự báo KTTV ở nước ta Chương III: Các quy định về đánh giá chất lượng dự báo KTTV Chương IV: Chương trình đánh giá dự báo KTTV Chương V: Chương trình đánh giá dự báo bão Kết luận Tài liệu tham khảo Các phụ lục kèm theo

Trong quá trình thực hiện, đề tài đã nhận được sự giúp đỡ hết sức to lớn, hiệu quả của các đồng nghiệp, sự quan tâm, động viên của Lãnh đạo Trung tâm Khí tượng Thuỷ văn Quốc gia, sự hợp tác của các Đài KTTV Khu vực và ý kiến tư vấn của nhiều chuyên gia KTTV. Chủ nhiệm Đề tài xin chân thành cảm ơn các đồng chí Lãnh đạo Bộ Tài nguyên và Môi trường, Trung tâm KTTV Quốc gia, Trung tâm Dự báo KTTV TW, các cơ quan chức năng liên quan, các nhà khoa học KTTV, các cộng tác viên và đồng nghiệp đã tận tình giúp đỡ và tạo mọi điều kiện để Chủ nhiệm hoàn tất Đề tài, đảm bảo chất lượng và đúng tiến độ.

“Xây dựng hệ thống chỉ tiêu đánh giá chất lượng dự báo KTTV” - Hà Nội 2007

CHƯƠNG I TỔNG QUAN CHUNG VỀ CÔNG TÁC ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG DỰ BÁO KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN 1.1 CÔNG TÁC ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG DỰ BÁO KTTV TRÊN THẾ GIỚI 1.1.1 Tổng quan chung

Theo “Tổng quan về kỹ thuật đánh giá dự báo” của WMO [33], trong lịch sử phát triển ngành KTTV, vấn đề đánh giá chất lượng bản tin dự báo đã được thực hiện ngay từ khi các bản tin dự báo được thực hiện trong nghiệp vụ hàng ngày. Ngày nay, cùng với sự phát triển của kinh tế xã hội, vấn đề này càng ngày càng được quan tâm hơn. Có rất nhiều lý do, trong đó có thể kể đến một số như sau:

1. Số lượng các loại bản tin dự báo KTTV ngày càng tăng, từ các bản tin dự báo bão, lũ đến các dự báo độ ẩm tích luỹ cho nông nghiệp, dự báo nhiệt độ tăng đột biến, dự báo tình trạng biển…;

2. Ngày càng có nhiều phương pháp để dự báo cùng một hiện tượng; 3. Người ta ngày càng đánh giá cao tầm quan trọng của các nhân tố KTTV trong việc hoạch định và thiết lập các biện pháp trong rất nhiều lĩnh vực hoạt động của con người, và đặc biệt là tính hiệu quả kinh tế của công việc của các cơ quan khí tượng thuỷ văn quốc gia;

4. Việc cố gắng xây dựng các phương pháp khách quan (dựa vào việc sử dụng các mô hình toán lý) để miêu tả các quá trình xảy ra trong tự nhiên, và các phương pháp khách quan để so sánh mức độ thành công trong việc mô tả các quá trình đó;

5. Sự hợp tác giữa các cơ quan khí tượng thủy văn các nước không chỉ trên lĩnh vực tổ chức và thực hiện các chương trình như Chương trình “Theo dõi Thời tiết Toàn cầu” và Chương trình “Nghiên cứu Khí quyển Toàn cầu”, mà còn trong việc trao đổi rộng rãi các thông tin về phương pháp phân tích và dự báo các yếu tố cũng như các hiện tượng khí quyển.

Ở hầu hết các quốc gia trên thế giới, các Cơ quan KTTV quốc gia đều tự xây dựng cho riêng mình một hệ thống đánh giá bản tin dự báo KTTV. Theo kết quả điều tra trên quy mô toàn cầu vào năm 1997 của WMO [37], 57% các Cơ quan KTTV quốc gia có hệ thống đánh giá dự báo được chính thức dùng trong nghiệp vụ. Tuy nhiên, có sự khác biệt rất lớn về phương thức và bản chất của

“Xây dựng hệ thống chỉ tiêu đánh giá chất lượng dự báo KTTV” - Hà Nội 2007

Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Trung ương Trung tâm KTTV Quốc gia 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 bản tin 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 nhiều năm qua, WMO đã có những cố gắng để đưa ra những chuẩn mực thống nhất về đánh giá chất lượng dự báo cho các cơ quan KTTV Quốc gia nhưng vẫn chưa đạt được kết quả mong muốn. Gần đây, các chuyên gia thuộc Ban Các Hệ thống Cơ sở (CBS) đã phối hợp với Ban Khoa học Khí quyển (CAS) và Ban Khí hậu (CCL) của WMO đã đưa ra “Hệ thống đánh giá chuẩn cho dự báo hạn dài” [44]. Mục tiêu quan trọng ban đầu của các chuẩn mực này là phục vụ cho việc trao đổi thông tin dự báo giữa các Trung tâm và thống kê báo cáo hàng năm cho CBS. Song vì nhiều lý do khác nhau, nước nào cũng có những quy định, quy tắc riêng trong đánh giá chất lượng dự báo KTTV cho riêng quốc gia mình.

Như chúng ta đã biết, sản phẩm chính của các Cơ quan KTTV quốc gia gồm rất nhiều loại và phần lớn các bản tin này là rất cần thiết cho các hoạt động của con người. Ở hầu hết các nước trên thế giới, các bản tin dự báo được chính thức chia làm 2 loại:

1. Dự báo phục vụ mục đích chung; 2. Dự báo chuyên ngành.

Dự báo phục vụ mục đích chung thường gồm các thông tin về các đặc trưng KTTV và giá trị của các yếu tố KTTV cơ bản như lượng mây, mưa, nhiệt độ, gió, mực nước… Các bản tin dự báo này được truyền phát rộng rãi trên các phương tiện thông tin đại chúng như vô tuyến truyền hình, radio, báo chí… Dự báo chuyên ngành được thực hiện theo yêu cầu đặt hàng của từng ngành (cơ quan), chủ yếu để giúp họ đặt ra kế hoạch cho các hoạt động riêng của ngành mình, ví dụ như dự báo phục vụ khoan thăm dò dầu khí, dự báo điều hành hồ chứa, dự báo phục vụ các nhà máy thủy điện… Thông thường, các thuật ngữ sử dụng trong tất cả các loại bản tin dự báo đều phải theo nguyên tắc dễ hiểu và được người sử dụng chấp nhận. Đồng thời các thuật ngữ này phải chính xác về mặt khoa học và được định nghĩa chặt chẽ để loại trừ khả năng hiểu lầm giữa các đặc trưng dự báo và những điều quan trắc được. Nếu chúng ta muốn đạt được một sự nhất quán thì ít nhất chúng ta phải đưa ra được một định nghĩa rõ ràng về Dự báo phục vụ mục đích chung và Dự báo chuyên ngành. Tuy nhiên, rất khó có thể thực hiện được điều đó, vì thường không có ranh giới rõ ràng giữa 2 loại dự báo này. Ví dụ như bản tin dự báo mưa cho thời gian tổ chức một sự kiện thể thao quốc tế quan trọng (một trận đá bóng), về một mức độ nào đó có thể vừa là Dự báo phục vụ mục đích chung vừa là Dự báo chuyên ngành. Trong trường hợp này, việc phân chia bản tin dự báo thành 2 nhóm riêng biệt là không cần thiết, nhưng định nghĩa chính xác từng thuật ngữ dùng trong dự báo

“Xây dựng hệ thống chỉ tiêu đánh giá chất lượng dự báo KTTV” - Hà Nội 2007

Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Trung ương Trung tâm KTTV Quốc gia là thiết yếu để hiểu, sử dụng và đánh giá đúng. Hiện tại rất nhiều thuật ngữ đã được định nghĩa rõ ràng và được người sử dụng chấp nhận, nhưng cũng còn một số lượng rất lớn thuật ngữ vẫn chưa được định nghĩa, ví dụ như mưa tuyết, bão cát (nhỏ, vừa và lớn)...

1.1.2 Các phương pháp và quy định về đánh giá chất lượng dự báo KTTV trên thế giới Theo [33], vấn đề phương pháp đánh giá chất lượng dự báo KTTV đã được thảo luận từ thập kỷ 60 của thế kỷ XX tại các cuộc họp lần thứ 3 và 4 của Uỷ ban Đặc biệt thuộc WMO (1966). Tại Liên Xô (cũ), ngay từ những năm cuối của thập kỷ 70, Cơ quan KTTV Liên Xô đã thay đổi cơ bản về cách đánh giá chất lượng bản tin dự báo, từ đánh giá mang tính tổng quát đồng đều giữa các yếu tố dự báo sang đánh giá trọng lượng theo mức nguy hiểm và được tính theo điểm. Tại Nhật Bản và một số nước tiên tiến khác, khi dự báo các yếu tố KTTV đều kèm theo mức tin cậy, vì vậy trong việc đánh giá chất lượng bản tin dự báo có đánh giá mức tin cậy của bản tin dự báo. Đối với phần lớn các nước đang phát triển, công tác đánh giá chất lượng dự báo phụ thuộc nhiều vào trình độ KHCN dự báo của nước đó và cơ sở đánh giá chủ yếu là vận dụng toàn bộ hay một phần các văn bản hướng dẫn đánh giá của WMO và các Tổ chức Quốc tế liên quan. Ngày nay, hầu hết các nước thành viên của WMO đều tổ chức đánh giá dự báo theo những tiêu chí chung và theo tình hình cụ thể của từng nước. Có rất nhiều phương pháp để đánh giá chất lượng dự báo KTTV. Các phương pháp khác nhau được dùng để đánh giá các yếu tố dự báo khác nhau. WMO chia các bản tin dự báo làm 4 loại:

a) Loại dự báo giá trị: dùng để dự báo các yếu tố khí tượng thủy văn

như khí áp, nhiệt độ, độ ẩm, gió, mực nước, lưu lượng;

b) Loại dự báo có hay không: dùng để dự báo các hiện tượng như mưa,

dông, sương mù…;

c) Loại dự báo các hiện tượng theo từng hạn dự báo khác nhau: như hạn ngắn (tới 3 ngày), hạn vừa (từ 4 đến 7 hoặc 10 ngày), hạn dài (từ 10 ngày đến 1 tháng hoặc dài hơn);

d) Loại dự báo các hiện tượng gồm nhiều đặc trưng, bản chất khác nhau như đối với mưa (mưa nhỏ, mưa phùn, mưa rào, mưa to, …), lũ (lũ lớn, lũ trung bình, lũ nhỏ), xảy ra vào ngày hay đêm, trên một phạm vi rộng hay hẹp…

Các phương pháp đánh giá cũng được chia làm 2 loại: phương pháp đánh giá chuẩn và phương pháp khoa học. Phương pháp đánh giá chuẩn bao gồm các phương pháp dùng cho dự báo có/không, dự báo theo nhiều cấp, dự báo các yếu

“Xây dựng hệ thống chỉ tiêu đánh giá chất lượng dự báo KTTV” - Hà Nội 2007

Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Trung ương Trung tâm KTTV Quốc gia tố thay đổi và dự báo xác suất. Phương pháp đánh giá khoa học bao gồm các phương pháp dùng cho dự báo theo không gian, hệ thống dự báo tổ hợp và các phương pháp khác. Phương pháp đánh giá khoa học thường phức tạp hơn phương pháp đánh giá chuẩn và đi sâu vào cốt lõi của sai số dự báo. Ví dụ đối với dự báo khí áp mặt đất, độ cao địa thế vị, mực nước hay lưu lượng người ta thường dùng phương pháp bình phương tối thiểu hoặc hệ số tương quan. Còn đối với dự báo mưa hay sương mù, người ta lại dùng phương pháp “có/không”. Tuy nhiên, WMO cũng khuyến cáo là cho đến hiện nay, vẫn chưa có phương pháp đánh giá dự báo nào mang đủ tính khoa học và đủ độ tin cậy cho từng loại dự báo khác nhau. Một trong những khó khăn chính là chưa có sự thống nhất quốc tế về thuật ngữ và về sự phân loại theo bản chất hiện tượng khi ra các bản tin dự báo phục vụ mục đích chung và các bản tin chuyên ngành. 1.1.2.1 Lĩnh vực dự báo khí tượng hạn ngắn Ngay từ những năm cuối của thập kỷ 70 (thế kỷ XX), Liên Xô đã đưa ra phương pháp đánh giá mang tính trọng số có nghĩa là, tuỳ thuộc vào mức độ quan trọng và tính chất nguy hiểm của yếu tố dự báo để quy định số điểm tối đa mà yếu tố đó có được khi được dự báo đúng. Tổng số điểm đạt được trong bản tin được tính % theo thang điểm 100 (mức chính xác). Chất lượng một bản tin dự báo được đánh giá dựa trên mức độ chính xác tổng cộng của tất cả các yếu tố dự báo và được đánh giá theo 3 mức: xấu, trung bình và tốt. Có các chỉ tiêu riêng cho dự báo điểm và dự báo khu vực. Cách đánh giá này mang tính khách quan và thể hiện được giá trị phục vụ của các bản tin dự báo. Theo Philippe B. [37], mỗi quốc gia đều có những quy định riêng về các yếu tố khí tượng cần được đánh giá. Bảy yếu tố thời tiết được nhiều Cơ quan Khí tượng Quốc gia đánh giá là: bản đồ dự báo khí áp mặt đất, bản đồ dự báo trên cao, mưa, nhiệt độ, hướng gió, tốc độ gió và tầm nhìn xa. Phương pháp đánh giá các yếu tố này được miêu tả chi tiết trong “Tổng quan về kỹ thuật đánh giá dự báo” [33]. Trong tài liệu này, WMO khuyến cáo nên chia bản tin dự báo 24h thành 2 thời đoạn 12h để đánh giá. Các yếu tố dự báo được đánh giá là “đúng” hoặc “sai” phụ thuộc vào độ lệch của giá trị dự báo so với giá trị quan trắc và mức độ “đúng” của hiện tượng thời tiết được dự báo. Sai số của các yếu tố dự báo cũng như sai số về cường độ của các hiện tượng thời tiết được xác định trên cơ sở yêu cầu của người sử dụng bản tin. Mỗi yếu tố dự báo được đánh giá theo 1 quy định riêng, thường được chia ra thành các cấp (được lập theo bảng) và dự báo được coi là “đúng” khi trị số dự báo ở trong khoảng ± 1 cấp so với trị số dự báo. Tuy nhiên, WMO cũng khuyến cáo mỗi nước nên xây dựng phương pháp và tiêu chuẩn đánh giá cho riêng nước mình sao cho phù hợp với trình độ khoa học dự báo của nước đó.

“Xây dựng hệ thống chỉ tiêu đánh giá chất lượng dự báo KTTV” - Hà Nội 2007

Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Trung ương Trung tâm KTTV Quốc gia 1.1.2.2 Lĩnh vực dự báo khí tượng hạn vừa và hạn dài

(cid:153) Dự báo thời tiết hạn vừa

Theo [33], WMO đã khuyến cáo sử dụng phương pháp đánh giá thời tiết

a) Qui định chung về thuật ngữ: bao gồm các chuẩn mực về thuật ngữ dự

hạn vừa như sau: báo và ý nghĩa của chúng.

b) Phương pháp đánh giá: • Đánh giá chung:

o Đánh giá cho từng phần của bản tin dựa vào mức độ dự báo đúng đối với từng yếu tố.

o Trên cơ sở đánh giá từng thành phần ở trên, thực hiện tính toán sự chênh lệch chung, từ đó sử dụng phương pháp đánh giá lựa chọn (đúng hay sai) để đưa ra sự chính xác toàn phần của mỗi dự báo: đúng hoặc sai.

o Tiến hành đánh giá cho các địa điểm trên khu vực dự báo. Nếu khu vực dự báo rộng và đồng nhất thì có thể đánh giá cho nơi được coi là đặc trưng. Đánh giá này thường sử dụng đối với Trung tâm dự báo Khu vực. Nếu khu vực không đồng nhất về hoàn cảnh địa lý, thì chọn những vùng phản ánh điều kiện không đồng nhất và đánh giá riêng cho những vùng đó.

• Đánh giá dự báo mưa: vì việc dự báo cường độ mưa là rất khó nên

chỉ đánh giá trên cơ sở diện (%) xảy ra mưa.

o Đánh giá dự báo mưa cho từng thời đoạn 12h, xác định số trạm hoặc vùng (%) mưa quan trắc thực tế. Nếu trạm hay vùng nằm trong khoảng dự báo, thì đánh giá dự báo mưa cho thời đoạn 12h đạt 100%.

o Tổng số giá trị của mỗi thời đoạn 12h trên tổng số thời đoạn 12h là chất lượng trung bình của toàn bộ thời kỳ hiệu lực bản tin dự báo (%).

• Đánh giá dự báo nhiệt độ không khí: cho từng thời đoạn 12h, thực hiện tính số trạm (%) có nhiệt độ nằm trong khoảng dự báo, với sai khác bằng một nửa biến thiên 5 ngày trong tháng đó.

(cid:153) Dự báo thời tiết hạn dài a) Nội dung dự báo: Hiện nay ở hầu hết các nước, trong bản tin dự báo hạn dài phục vụ mục đích chung chủ yếu chỉ dự báo xu thế của các yếu tố nhiệt độ và lượng mưa so với trung bình nhiều năm (TBNN) hoặc so với thời kỳ chuẩn 1960 - 1999, gồm 3 cấp: trên TBNN, xấp xỉ TBNN, dưới TBNN. Riêng tại Trung tâm Dự báo Hạn

“Xây dựng hệ thống chỉ tiêu đánh giá chất lượng dự báo KTTV” - Hà Nội 2007

Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Trung ương Trung tâm KTTV Quốc gia vừa Châu Âu (ECMWF) còn dự báo hạn dài các yếu tố như trường chuẩn sai của độ cao địa thế vị H500mb, H700mb, H850mb, khí áp mặt đất..., nhưng Trung tâm này không công bố kết quả đánh giá.

b) Phương pháp đánh giá: dựa vào dấu chuẩn sai của các yếu tố dự báo. Cách đánh giá được thể hiện trong Bảng 1.1.1.

Bảng 1.1.1: Cách đánh giá dựa vào dấu chuẩn sai của các yếu tố dự báo

Dự báo

+

–

Thực tế

+

n11

n12

–

Số lần quan trắc n11 + n12 n21 + n22 N

Số tin dự báo

n21 n11 + n21

n22 n12 + n22

n12 - số lần (trạm) sai về dự báo chuẩn sai âm. n21- số lần (trạm) sai về dự báo chuẩn sai dương n22 - số lần (trạm) dự báo đúng chuẩn sai âm N: tổng số lần dự báo (tổng số trạm dự báo)

S = (1.1.1) Trong đó: n11 - số lần (trạm) dự báo đúng chuẩn sai dương Mức chính xác dự báo sẽ được tính theo công thức: 11 + N

1.1.2.3 Lĩnh vực dự báo không khí lạnh Vì dự báo không khí lạnh (Gió mùa đông bắc) mang tính quốc gia nên cho đến nay, chưa tìm thấy văn bản hoặc tài liệu nào quy định về cách đánh giá dự báo không khí lạnh trên thế giới. 1.1.2.4 Lĩnh vực dự báo bão Để đánh giá dự báo quỹ đạo bão (thực chất là vị trí tâm bão), người ta sử dụng nhiều phương pháp khác nhau. Các phương pháp đánh giá này đưa ra những thông tin rất cần thiết trong nghiệp vụ dự báo bão nhằm mục đích:

• Phân tích các phương pháp dự báo mới và kiểm tra kết quả dự báo

được cải thiện từ các phương pháp mới;

• Cung cấp một cơ sở khách quan cho việc điều chỉnh các cảnh báo

và dự báo, đặc biệt là đối với các vùng bị ảnh hưởng trực tiếp;

• So sánh các phương pháp dự báo.

“Xây dựng hệ thống chỉ tiêu đánh giá chất lượng dự báo KTTV” - Hà Nội 2007

Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Trung ương Trung tâm KTTV Quốc gia

OBT+1 OBT+1

OBT OBT

FCT FCT

OBT-1 OBT-1

Hình 3: Sơ đồ vị trí tâm bão quan trắc, vị trí dự báo và các dạng sai số. Hình 1.1.1: Sơ đồ vị trí tâm bão quan trắc, vị trí dự báo và các dạng sai số

OB0-T : Các vị trí tâm bão quan trắc được OB0-T : Các vị trí tâm bão quan trắc FCT : Vị trí tâm bão được dự báo FCT : Vị trí tâm bão dự báo DPE : Sai số khoảng cách (km) DPE : Sai số khoảng cách (km) DX : Sai số theo vĩ hướng (độ hoặc km) DX : Sai số theo vĩ hướng (độ hoặc km) DY : Sai số theo kinh hướng (độ hoặc km) DY : Sai số theo kinh hướng (độ hoặc km) AT : Sai số dọc theo hướng di chuyển của bão (km) AT : Sai số dọc theo hướng di chuyển của bão (km) : Sai số theo hướng pháp tuyến so với quỹ đạo chuyển động CT CT : Sai số theo hướng pháp tuyến so với quỹ đạo chuyển động của của bão của bão

Các phương pháp đánh giá quỹ đạo bão (vị trí tâm bão) chủ yếu được dùng bao gồm đánh giá sai số khoảng cách giữa đường đi dự báo và đường đi thực tế, sai số theo kinh hướng, vĩ hướng, sai số theo hướng di chuyển hay tốc độ di chuyển, sai số theo phương di chuyển của bão và sai số theo phương pháp tuyến với quĩ đạo chuyển động của bão. Người ta sử dụng phương pháp dự báo quán tính (CLIPER) để đánh giá kỹ năng (“Skill”) dự báo cho một cơn bão hay một mùa bão. Trên thực tế, hiện nay ở các Trung tâm Dự báo bão Quốc tế như Trung tâm Dự báo Hạn vừa Châu Âu (ECMWF), UK MetOffice, Guam, RSMC Tokyo ..., các phương pháp này đã được đưa vào dự báo nghiệp vụ.

Hình 1.1.1 minh hoạ vị trí tâm bão thực tế, tâm bão dự báo và các dạng

sai số được tính, trong đó dấu của các trị số có ý nghĩa như sau:

DPE : luôn có giá trị dương, cho biết quỹ đạo dự báo chính xác đến mức

nào, nhưng không cho biết sai số đó là do dự báo quỹ đạo quá DX nhanh hoặc quá chậm, hoặc có xu hướng lệch nhanh về phía cực. : cho biết sai số dự báo theo hướng đông - tây, có giá trị dương khi tâm dự báo nằm ở phía đông so với tâm bão thực tế.

“Xây dựng hệ thống chỉ tiêu đánh giá chất lượng dự báo KTTV” - Hà Nội 2007

Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Trung ương Trung tâm KTTV Quốc gia

DY AT

: cho biết sai số dự báo theo hướng bắc - nam, có giá trị dương khi tâm dự báo nằm ở phía gần cực hơn so với tâm bão thực tế. : cho biết quỹ đạo dự báo là quá nhanh hay quá chậm, có giá trị dương khi tâm bão dự báo nằm ở phía trước so với tâm bão thực tế (theo hướng di chuyển của bão). : cho biết xu hướng chuyển hướng của bão, có giá trị dương khi tâm bão dự báo nằm ở phía bên phải so với tâm bão thực tế (theo hướng di chuyển của bão).

dA-B

φφ − B

dlatAB

dlat =− BA dlong

=− BA

ANGAB

(

−

Một số công thức chung được sử dụng để tính các sai số bao gồm:

)

( − λλ B

cos

m =

dlatAB

) mBAd eR 6370

− πφ =

φφφ B A φ

BA −

acrtg

ang

(

)

BA −

• Khoảng cách giữa hai điểm AB: A λλ − B (

BA −

⎛ ⎜⎜ ⎝

⎞ ⎟⎟ ⎠

(1.1.2) • Góc của vector AB so với trục đông - tây: dlat dlong

• Sai số dự báo theo kinh hướng (Dlong, DX): được tính bằng công thức:

(1.1.3) Dlong = Long_FCT - Long_OBST, DX = mφ Dlong

trong đó: Long_FCT là kinh độ tâm bão được dự báo cho thời điểm T. Long_OBST là kinh độ tâm bão quan trắc được tại thời điểm T. DX có đơn vị là km.

• Sai số dự báo theo vĩ hướng (Dlat, DY): được tính bằng công thức:

(1.1.4) Dlat = Lat_FCT - Lat_OBST, DY = mφ Dlat

Lat_FCT là vĩ độ tâm bão được dự báo cho thời điểm T. Lat_OBST là vĩ độ tâm bão quan trắc được tại thời điểm T.

trong đó:

• Sai số dự báo theo khoảng cách (DPE): có đơn vị là km và được tính

DPE = d(FCT - OBST) (1.1.5)

bằng công thức: trong đó, các ký hiệu được sử dụng giống như trên.

“Xây dựng hệ thống chỉ tiêu đánh giá chất lượng dự báo KTTV” - Hà Nội 2007

Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Trung ương Trung tâm KTTV Quốc gia

FCT

CT

ANGERR

AT

OBT

OB0

ang(OB0-OBT)

ang(FC0-FCT)

Hình 1.1.2: Minh họa cách tính sai số dự báo theo hướng và tốc độ dịch chuyển

• Sai số dự báo theo hướng di chuyển (ANGERR)

Trị số của ANGERR dương khi hướng chuyển động được dự báo lệch về

Sai số theo hướng di chuyển (ANGERR) là góc nằm giữa vector dịch chuyển của tâm bão thực và vector dự báo hướng chuyển động của bão như được minh hoạ trong Hình 2. Do vị trí tâm ban đầu của bão có thể được xác định khác nhau, điểm bắt đầu của vector dự báo hướng dịch chuyển không nhất thiết phải trùng với điểm bắt đầu của tâm bão quan trắc được. Hay nói một cách khác, FC0 và OB0 không luôn luôn trùng nhau. Vì vậy, đôi khi sai số về hướng dự báo có thể nhỏ nhưng sai số về khoảng cách lại lớn và ngược lại do vị trí tâm bão của nguồn dự báo và quan trắc đã khác nhau ngay từ thời điểm ban đầu. bên phải hơn so với hướng di chuyển thật của bão.

• Sai số dự báo theo vận tốc di chuyển (SPEEDERR): được tính bằng công

OBS

FCd (

)

OBS (

)

SPEED

−

thức:

ERR

− T dT

(1.1.6)

Trị số của SPEEDERR có giá trị dương khi chuyển động của bão được dự

trong đó dT là khoảng thời gian giữa các thời điểm được xét từ 0 đến T. báo nhanh hơn thực tế.

• Sai số dự báo theo phương pháp tuyến với quỹ đạo bão (CT): được tính

theo công thức sau: CT = d(OB0-FCT) * tg(ANGERR) (1.1.7)

• Sai số dự báo theo phương di chuyển của bão (AT)

AT = d(OB0-FCT) / cos(ANGERR)- d(OB0-OBT) (1.1.8)

“Xây dựng hệ thống chỉ tiêu đánh giá chất lượng dự báo KTTV” - Hà Nội 2007

Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Trung ương Trung tâm KTTV Quốc gia Trong các loại sai số trên, sai số khoảng cách (DPE) được sử dụng nhiều nhất. Sai số về tốc độ dịch chuyển (SPEEDERR) tương ứng với sai số theo phương chuyển động AT, và sai số về góc (ANGERR) tương ứng với các sai số CT, AT và CT thường được sử dụng để tổng kết và phân tích sai số sau khi đã có quĩ đạo chuẩn (best track). Sai số SPEEDERR và ANGERR thường được sử dụng trong nghiệp vụ nhằm giúp dự báo viên hiệu chỉnh dự báo trong phiên làm việc. 1.1.2.5 Lĩnh vực dự báo số trị Các sản phẩm dự báo từ mô hình số là kết quả của việc máy tính tích hợp các phương trình khống chế các quá trình vật lý xảy ra trong khí quyển. Nhìn chung, các sản phẩm dự báo này không bao giờ là một dự báo hoàn hảo các yếu tố thực của khí quyển, vì một trong các nguyên nhân chính là do sự hiểu biết của chúng ta về mặt toán học các quá trình vật lý là chưa đầy đủ. Ngày nay, sự phát triển của công nghệ máy tính, đặc biệt là các siêu máy tính và sự hiểu biết sâu hơn về các quá trình vật lý khí quyển đã đưa ra được những mô hình số “hoàn hảo” hơn và do vậy, chất lượng các sản phẩm dự báo từ các mô hình này cũng ngày càng được nâng cao. Cùng với sự tiến bộ của các dự báo từ mô hình số, các kỹ thuật để đánh giá kỹ năng của các sản phẩm này cũng không ngừng phát triển. Tuy nhiên, cho đến nay, chưa có một phương pháp đơn lẻ nào là thích hợp để áp dụng chung cho việc đánh giá các sản phẩm dự báo khách quan từ mô hình. Theo Stanski và đồng nghiệp [38], cần phải có một vài cách khác nhau để đánh giá mô hình và bất kỳ một sự đánh giá nào về kỹ năng của mô hình khí quyển đều phụ thuộc vào kích thước về thời gian và không gian được sử dụng để đánh giá, và điều này lại phụ thuộc vào mối quan tâm của người sử dụng. Ví dụ, dự báo viên chủ yếu chỉ quan tâm đến kỹ năng của mô hình trong việc dự báo hệ thống khí áp cho vùng mà họ có trách nhiệm dự báo và thường trong khoảng thời gian 3 ngày, trong khi đó các nhà khoa học lại quan tâm đến kỹ năng của mô hình đối với tất cả quy mô về không gian và thời gian. Philippe B. [37] đưa ra kết quả điều tra về các phương pháp đánh giá cũng như các yếu tố dự báo thường được đánh giá tại một số nước trên thế giới. Tại Australia, dự báo mưa được đánh giá so với lượng mưa quan trắc 24 giờ trên toàn lãnh thổ; độ phân giải của trường phân tích là 0.25°, và trường phân tích được quy về độ phân giải của mô hình. Các chỉ số đánh giá cơ bản là BIAS, RMSE và một số chỉ số được tính từ bảng “Contingency table”. Tại Canada, người ta sử 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 Trung Quốc, 400 trạm

“Xây dựng hệ thống chỉ tiêu đánh giá chất lượng dự báo KTTV” - Hà Nội 2007

Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Trung ương Trung tâm KTTV Quốc gia quan trắc đã được lựa chọn kỹ càng để dùng vào việc đánh giá mưa. Các sản phẩm dự báo số 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 Pháp, 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 với các chỉ số BIAS, RMSE và bảng “Contingency table”. Tại Nhật Bản 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 Anh, MSE được sử 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 Mỹ, 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 Odds ratio. Như vậy, tại mỗi quốc gia, việc lựa chọn phương pháp đánh giá cũng như các yếu tố dự báo cần được đánh giá là hoàn toàn phụ thuộc vào mục đích, yêu cầu, thực trạng công tác quan trắc đo đạc, công tác dự báo và trình độ khoa học công nghệ dự báo của quốc gia đó. Người ta thường sử dụng các phương pháp khác nhau để đánh giá các yếu tố khí tượng khác nhau. Thông thường, các yếu tố này được phân loại thành các yếu tố liên tục như gió, nhiệt độ, độ cao địa thế vị …và các yếu tố rời rạc được dự báo theo ngưỡng hoặc theo xác suất như lượng mưa, dạng mưa… a) Phương pháp đánh giá cho các yếu tố liên tục: thường được áp dụng đối với các yếu tố khí tượng như gió, nhiệt độ và các yếu tố trên cao. Một số chỉ số thường được dùng bao gồm:

(

)

(1.1.9)

i OF − i

1 = ∑ N

1 =

• Sai số trung bình (Bias, Mean Error - ME):

Trong đó: Fi: chỉ giá trị Dự báo

Oi: chỉ giá trị Quan trắc Chỉ số Bias chỉ ra sai số trung bình so với giá trị quan trắc, nhưng không phản ánh biên độ của sai số. Giá trị dương của Bias tức là trung bình giá trị dự báo lớn hơn giá trị quan trắc, giá trị âm của Bias tương ứng với việc dự báo thấp hơn giá trị quan trắc. Chỉ số Bias có giá trị từ - ∞ đến + ∞ , với 0 là giá trị “hoàn hảo”. Tuy nhiên, đôi khi một dự báo sai lại nhận được giá trị ME = 0 khi trong đó có những sai số triệt tiêu nhau, do vậy, không bao giờ người ta sử dụng chỉ số Bias một mình.

MAE

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

i OF − i

1 = ∑ N

1 =

(1.1.10)

“Xây dựng hệ thống chỉ tiêu đánh giá chất lượng dự báo KTTV” - Hà Nội 2007

Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Trung ương Trung tâm KTTV Quốc gia Chỉ số này cho biết biên độ trung bình của sai số dự báo, nhưng không cho biết hướng của độ lệch. Giá trị 0 cho biết dự báo là “hoàn hảo”. Thông thường, chỉ số MAE được sử dụng cùng với chỉ số ME (Bias) để đưa ra ước lượng về độ tin cậy khi hiệu chỉnh sản phẩm bằng chỉ số Bias. Ví dụ như khi giá trị MAE và ME tương đối gần nhau, chúng ta có thể tin tưởng để hiệu chỉnh sản phẩm bằng độ lệch, còn khi hai giá trị này khác xa nhau thì nên cẩn thận khi hiệu chỉnh bằng độ lệch.

MSE

(

)

i OF − i

1 = ∑ N

1 =

• Sai số bình phương trung bình (Mean Square Error - MSE) là một trong những công cụ cơ bản nhất và hay sử dụng nhất để đánh giá các sản phẩm mô hình. MSE được tính như sau: N (1.1.11)

trắc. Giá trị 0 là dự báo “hoàn hảo”.

RMSE

Chỉ số này cho biết sai số bình phương trung bình giữa dự báo và quan

)

(

i OF − i

1 =

(1.1.12) • Sai số bình phương trung bình căn (Root Mean Square Error - RMSE): là căn bậc hai của MSE và là thước đo của biên độ sai số. 1 ∑ N

Chỉ số này cho biết biên độ trung bình của sai số dự báo, nhưng không cho biết hướng của độ lệch. MSE và RMSE có thể được tính toán trên bất kỳ hay tất cả các hướng theo không gian hoặc theo thời gian. Lưu ý rằng cả hai giá trị MSE và RMSE bằng 0 chỉ khi có sự tương đồng tuyệt đối ở mọi nơi giữa dự báo và quan trắc, còn không, chúng đều có giá trị lớn hơn 0.

• Độ lệch chuẩn (Standard Deviation - SD)

b) Phương pháp đánh giá đối với các yếu tố dự báo theo ngưỡng hoặc dự

Độ lệch chuẩn là công cụ thống kê cơ bản của mức độ thay đổi của dữ liệu so với giá trị trung bình. Nếu tính độ lệch chuẩn của sai số trong dự báo số, xu hướng của độ lệch chuẩn trong khoảng thời gian vài năm cho biết mức độ tốt lên của mô hình. Độ lệch chuẩn của sai số dự báo càng nhỏ thì dự báo càng đáng tin cậy khi so sánh trong thời gian khoảng vài năm. báo xác suất Các phương pháp này thường được áp dụng đối với các yếu tố rời rạc của các hiện tượng thời tiết như dạng mưa, lượng mây, lượng mưa hoặc xác suất mưa. Một số chỉ số thường được sử dụng bao gồm:

• Chỉ số BIAS (Bias Score) • Chỉ số PC (Percentage of Correct) • Chỉ số POD (Probability of Detection) • Chỉ số FAR (False Alarm Ratio)

“Xây dựng hệ thống chỉ tiêu đánh giá chất lượng dự báo KTTV” - Hà Nội 2007

Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Trung ương Trung tâm KTTV Quốc gia

• Chỉ số TS (Threat Score) • Chỉ số ETS (Equitable Threat Score) • Chỉ số HSS (Heidke Skill Score)

Quan trắc

Có Không

H F

Dự Báo Có Không

H (Hit): Dự báo trúng M (Miss): Dự báo sai F (False Alarm): Dự báo khống N (Correct Negative): Dự báo không xảy ra, và thực tế không xảy ra hiện

Đối với các hiện tượng được dự báo theo 2 pha có/không như mưa, sương mù… người ta thường sử dụng bảng phân loại (Contigency table) để biết tần suất xảy ra của hiện tượng dự báo: Trong đó: tượng. Bảng phân loại này rất hữu ích vì nó cho biết loại sai số thường hay gặp. Một hệ thống dự báo được coi là hoàn hảo khi đưa ra các dự báo chỉ gồm toàn “Hit” và “Correct negative”, và không có “Miss” hoặc “False Alarm”. Dựa vào bảng phân loại, người ta có thể tính toán một số các chỉ số để biết những đặc điểm riêng của các dự báo.

• Chỉ số Bias (BIAS):

BIAS = (H + F)/(H + M) (1.1.13) Chỉ số này cho biết tần suất giữa số lần dự báo “có” và thực tế quan trắc

“có”. BIAS có giá trị từ 0 đến + ∞ . Giá trị “hoàn hảo” là 1. • Chỉ số PC (Percentage of Correct):

PC = (H+N)/ (H+M+F+N) (1.1.14) Chỉ số này cho biết tỷ lệ phần trăm dự báo đúng trên tổng số dự báo; Giá

trị “hoàn hảo” là 1.

• Chỉ số POD (Probability of Detection):

POD = H/(H + M) (1.1.15)

“Xây dựng hệ thống chỉ tiêu đánh giá chất lượng dự báo KTTV” - Hà Nội 2007

Chỉ số này cho biết tỷ lệ dự báo đúng hiện tượng “có”. Giá trị “hoàn hảo”

Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Trung ương Trung tâm KTTV Quốc gia là 1.

• Chỉ số FAR (False Alarm Ratio):

FAR = F/(H + F) (1.1.16) Chỉ số này cho biết tỷ lệ không xảy ra của các lần dự báo “có”. Giá trị

“hoàn hảo” là 0.

• Chỉ số TS (Threat Score):

TS = H/(H + M + F) (1.1.17) Chỉ số này cho biết mối quan hệ giữa số lần dự báo “có” và số lần quan trắc “có” trong thực tế. Giá trị 0 là dự báo “kém”. Giá trị 1 là dự báo “hoàn hảo”.

• Chỉ số ETS (Equitable Threat Score):

ETS = (H - Hr) / (H + M + F - Hr) (1.1.18)

Trong đó: Hr = (H + M) (H + F)/ (H + M + F + N) Chỉ số này cho biết mối quan hệ giữa dự báo “có” là đúng so với quan trắc “có” (kể cả đúng do ngẫu nhiên). Giá trị 0 là dự báo kém. Giá trị 1 là dự báo “hoàn hảo”. Chỉ số ETS thường được sử dụng để đánh giá sản phẩm dự báo mưa trong mô hình số trị vì tính “công bằng” của nó. Chỉ số này rất nhạy cảm với các dự báo đúng, vì nó xử lý “M” và “F” theo cùng 1 cách, không phân biệt nguồn gốc của sai số dự báo.

• Chỉ số HSS (Heidke Skill Score)

Chỉ số HSS đặc trưng cho độ chính xác của dự báo tương đối so với lựa

chọn ngẫu nhiên.

HSS = (H+N-R)/ (H+M+F+N-R) (1.1.19) Trong đó: R = (H+M)*(H+F)+(F+N)*(M+N)/ (H+M+F+N);

1.1.2.6 Lĩnh vực dự báo thuỷ văn hạn ngắn và dự báo lũ Có nhiều cách quy định sai số cho phép của dự báo tác nghiệp và tính mức bảo đảm của dự báo, song phổ biến nhất là các chỉ tiêu đánh giá được quy định trong Quy phạm Dự báo Thuỷ văn của Liên Xô (cũ) [17], các nước Đông Âu và Trung Quốc. Về cơ bản, một số chỉ tiêu chính trong số các chỉ tiêu đánh giá của WMO hướng dẫn cũng tương tư như Quy phạm Dự báo lũ của Liên Xô và của nước ta.

Có 2 phương pháp chính để đánh giá dự báo: 1) Đánh giá theo biên độ tính toán. 2) Đánh giá sai số dựa vào thống kê toán học.

“Xây dựng hệ thống chỉ tiêu đánh giá chất lượng dự báo KTTV” - Hà Nội 2007

Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Trung ương Trung tâm KTTV Quốc gia

(cid:153) Đánh giá theo biên độ tính toán a) Đánh giá sai số yếu tố dự báo Theo định nghĩa, biên độ tính toán của yếu tố dự báo là tổng các đại lượng thay đổi của yếu tố đó trong thời gian dự kiến ứng với tần suất 95%. Biên độ tính toán được tính từ chuỗi biến đổi của yếu tố trong thời gian dự kiến τ: ∆Ht= Ht- Ht-τ (1.1.20)

max –2.5%) và (P-

Sử dụng khoảng 100 - 200 trị số ∆Ht của 5 - 10 năm có biên độ thay đổi lớn, trung bình và nhỏ, sau đó phân ra nhiều cấp (ít nhất là 8 cấp) và tính số tần suất tương ứng.

Xác định biên độ ứng với tần suất 95% (khi dùng đường tần suất chung) max –2.5%) (khi dùng đường tần suất

Ví dụ: tính Scf chung để dự báo mực nước Hà Nội trước 48h

hoặc ứng với tần xuất (P+ riêng cho phần ∆H+ và ∆H-). Scf = 20%AP (p = 95%) (1.1.21) trong đó Scf là sai số cho phép. (Hình 1.1.3 và 1.1.4).

% P

50 40 30 20 10 0

100

120

140

160

180

Cấp ∆H+

max = 43,4%. Khi đó P+

max - 2,5% =

Hình 1.1.3: Tần suất biến đổi ∆H+

Theo kết quả trên hình 1.1.3, P+ 40,9%. Tra theo đồ thị được A40.9% = 151 cm.

“Xây dựng hệ thống chỉ tiêu đánh giá chất lượng dự báo KTTV” - Hà Nội 2007

Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Trung ương Trung tâm KTTV Quốc gia

% P

0 -10

-170 -150 -130 -110

-90

-70

-50

-30

Cấp ∆H-

Hình 1.1.4: Tần suất biến đổi ∆H-

max = 56,6% và P-

max - 2,5% = 54,1%. Tra

Theo kết quả tính toán ta có P-

theo đồ thị hình 1.1.4 ta có A54,1% = 77 cm. Vậy:

A95% = 151 cm + 77 cm = 228 cm. Từ đó có: Scf = 20% A95% = 20% x 228cm = 46cm b) Đánh giá phương án dự báo

• Mức đảm bảo phương án là tỷ số giữa số lần dự báo đạt yêu cầu (tức là số lần có sai số nhỏ hơn sai số cho phép) và toàn bộ số lần dự báo theo phương án. Để tính mức bảo đảm phương án cần tiến hành không ít hơn 200 lần dự báo (dùng tài liệu quan trắc trong 3 - 5 năm gần nhất).

• Mức đảm bảo thiên nhiên của yếu tố dự báo là tần suất bảo đảm giá trị biến đổi của yếu tố dự báo trong thời gian dự kiến không vượt quá Scf (Dự báo thiên nhiên là lấy giá trị yếu tố dự báo tại thời điểm phát báo làm trị số dự báo).

• Mức đảm bảo hiệu dụng của phương án dự báo là hiệu số của mức

đảm bảo phương án và mức đảm bảo thiên nhiên.

Bất kỳ một phương án dự báo nào được xem là hợp lý và có thể được dùng trong tác nghiệp đều phải có mức đảm bảo ≥ 80% [2] và thoả mãn tỷ lệ thống kê trong Bảng 1.1.2 giữa mức đảm bảo phương án (PA) và mức đảm bảo thiên nhiên (TN).

Bảng 1.1.2: Quy định về tỷ lệ giữa mức đảm bảo của phương án và mức đảm bảo thiên nhiên

96 100 60 ≥ 80 70 ≥ 85 80 ≥ 90 88 ≥ 95 PTN% PPA%

“Xây dựng hệ thống chỉ tiêu đánh giá chất lượng dự báo KTTV” - Hà Nội 2007

Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Trung ương Trung tâm KTTV Quốc gia Phương pháp này có thể dùng để đánh giá bất kỳ dự báo nào, không phụ thuộc vào yếu tố dự báo và đặc điểm chế độ thuỷ văn. Nó có thể được sử dụng để đánh giá phương pháp và cho từng lần dự báo, tức là có sự phù hợp về nguyên tắc đánh giá sai số yếu tố dự báo tác nghiệp với đánh giá mức hiệu dụng phương án. Tuy nhiên, phương pháp chưa có cơ sở lập luận toán học chặt chẽ và việc qui định tỷ số giữa mức bảo đảm phương án với mức bảo đảm thiên nhiên cũng chưa có tiêu chuẩn rõ ràng, còn phụ thuộc vào trình độ phát triển của phương pháp dự báo.

(cid:153) Đánh giá sai số dựa vào thống kê toán học

a) Đánh giá sai số yếu tố Coi các đại lượng dự báo mang tính chất ngẫu nhiên, sử dụng đặc trưng thống kê cơ bản của sự biến đổi các đại lượng ngẫu nhiên có phân bố chuẩn là khoảng lệch quân phương của chuỗi trị số thay đổi yếu tố dự báo trong khoảng thời gian dự kiến làm cơ sở tính sai số cho phép.

Scf = 0.674 σ∆ (1.1.22)

Hệ số K = ∆H/σ = 0.674 có xác suất xuất hiện trong khoảng P[(X±KPσ)] = 50%; σ∆ được tính từ chuỗi ∆Hτ = Ht- Ht-τ .

Sai số cho phép được tính riêng cho mùa lũ, mùa cạn, nhánh lên và nhánh

xuống.

b) Đánh giá mức độ hiệu quả của phương án: sử dụng các chỉ tiêu thống

Theo Quy phạm dự báo lũ hiện hành của Trung Quốc, sai số cho phép được lấy trong khoảng (0,3 ÷ 1) σ∆ tùy thuộc vào kỹ thuật, khả năng dự báo và nhu cầu của đối tượng phục vụ, nhưng Scf không nhỏ hơn 10cm. kê sau:

• Tỷ số σ’/σ

Trong đó σ’ là khoảng lệch quân phương của chuỗi sai số:

trong khoảng thời gian dự kiến:

σ’ = [Σ(Hdb – Htđ)2 /n ]1/2 (1.1.23) và σ là khoảng lệch quân phương của chuỗi biến đổi yếu tố dự báo σ = [Σ(∆Hτi – ∆Hτtb)2 /n ]1/2 (1.1.24) • Hệ số tương quan giữa tính toán và thực đo η được tính theo công

thức:

η = {1-(σ’/σ )2}1/2 (1.1.25)

“Xây dựng hệ thống chỉ tiêu đánh giá chất lượng dự báo KTTV” - Hà Nội 2007

Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Trung ương Trung tâm KTTV Quốc gia

Bảng 1.1.3: Quy định về đánh giá phương án dự báo theo η và σ’/σ

σ’/σ ≤ 0.4 ≤ 0.6 ≤ 0.8 >0.8 η ≥ 0.9 ≥ 0.9 ≥ 0.6 < 0.6 Đánh giá phương án Tốt Đạt Đạt (yếu) dùng khi n≥ 25 Không đạt

• Mức bảo đảm của phương án dự báo

P% = (m/n) x 100 (1.1.26) Trong đó:

m: số lần dự báo đúng n: tổng số lần dự báo Phương pháp này có cơ sở lập luận chặt chẽ, cho phép đánh giá được độ chính xác các phương án dự báo đối với nhiều hiện tượng thủy văn khác nhau. Các tiêu chuẩn đánh giá đều xuất phát từ số liệu thực đo và chất lượng dự báo của phương pháp nên mang tính khách quan. Tuy nhiên, yếu điểm của cả 2 phương pháp là việc chọn sai số dự báo lưu lượng cố định là không hợp lý, các giá trị rất lớn, hoặc rất nhỏ đều có cùng sai số cho phép như nhau, nhưng trên thực tế, mức độ khó khăn trong dự báo lại khác nhau, đặc biệt đôi khi giá trị thực đo lại nhỏ hơn Scf nên việc đánh giá kém ý nghĩa.

(cid:153) Hướng dẫn của WMO

a) Đánh giá sai số yếu tố Miền tin cậy của trị số dự báo được tính theo Hdb = H'db ± t(p) x S (1.1.27)

H'db : kỳ vọng của yếu tố dự báo

Với phân bố Student, nên lấy miền tin cậy trong phạm vi 90%, khi bậc tự do là 9 thì độ lệch chuẩn t(p) = 1,383; với phân bố chuẩn, miền tin cậy trong phạm vi 80% thì t(p) = 1,282. Như vậy, theo hướng dẫn của WMO, sai số cho phép được tính bằng: hoặc

Trong đó: t(p): độ lệch chuẩn của phân bố xác suất đã cho. S: quân phương sai số của các trị số dự báo, tính theo công thức: (1.1.28) S = [ ( ∑ ( Hdbi - Hdb0)2 / n ]1/2

Scf = 1,383 x S - Khi theo phân bố Student. Scf = 1,282 x S - Khi theo phân bố chuẩn.

“Xây dựng hệ thống chỉ tiêu đánh giá chất lượng dự báo KTTV” - Hà Nội 2007

Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Trung ương Trung tâm KTTV Quốc gia

b) Đánh giá phương án dự báo Các hệ số xác định tính hiệu quả của dự báo cũng thường được dùng để

đánh giá dự báo.

• Chỉ tiêu D: căn bậc hai của hệ số quyết định (S/Sf):

D = [ 1 - (S / Sf)2 ]1/2

(1.1.29) trong đó : S - Quân phương sai số của các trị số dự báo, tính theo (1.1.28). Sf - Quân phương độ lệch chuẩn của các trị số biến đổi mực nước

Theo quy phạm của nhiều nước đang sử dụng, khi D > 0,87 thì chất lượng

trong thời gian dự kiến, tương đương với σ tính theo (1.1.23). dự báo được xem là tốt; khi D = 0,86 - 0,60 là đạt yêu cầu; D < 0,6 là kém.

• Chỉ số hiệu ích (E)

E = [1 - ( S / Sy(τ) )2 ]1/2 (1.1.30)

Trong đó : S - Quân phương sai số của các trị số dự báo, tính theo

Sy(τ) - Độ lệch quân phương của chuỗi yếu tố tại thời điểm

Sy(τ) = [ ∑ ( H t+τ - H t)2 / (N - τ) ]1/2 (1.1.31) Theo Viện Thủy văn Hungari, khi E > 0,9 thì dự báo được xem là tốt,

(1.1.28); phát báo và dự báo, tính theo công thức: E = 0,89 - 0,6 là đạt yêu cầu; E < 0,6 là kém.

Như vậy, chỉ tiêu E cũng tương tự như chỉ tiêu D. Chỉ tiêu D trùng với chỉ

tiêu tương quan η.

• Chỉ tiêu phương sai dư (MSE) MSE = (1/n) Σ (Hi – H’i)2 (1.1.32) Trong đó Hi và H’i là giá trị thực đo và dự báo tại cùng thời điểm i. • Chỉ tiêu tổng sai số tuyệt đối (MAD) MAD =(1/n) Σ | Hi – H’i | (1.1.33) • Chỉ tiêu Nash (N) N = (S2 – S1) / S2 (1.1.34) • Chỉ tiêu kinh nghiệm (Ek) Ek = (S0 – S1) / S0 (1.1.35) Trong đó: S0 là phương sai của chuỗi yếu tố dự báo S0 = Σ (Hi – Htb)2 (1.1.36) S1 là phương sai sai số dự báo (phương sai dư) S1 = Σ (Hi – H’i )2 (1.1.37)

“Xây dựng hệ thống chỉ tiêu đánh giá chất lượng dự báo KTTV” - Hà Nội 2007

Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Trung ương Trung tâm KTTV Quốc gia

S2 là phương sai của chuỗi biến đổi yếu tố dự báo trong thời gian dự kiến S2 = Σ (Hi – Hi -τ)2 (1.1.38)

Mức đảm bảo của phương án dự báo theo công thức (1.1.26)

1.1.2.7 Lĩnh vực dự báo thủy văn hạn vừa và hạn dài

Cho đến nay, có rất ít tài liệu nước ngoài nói về công tác đánh giá chất lượng dự báo thủy văn hạn vừa và hạn dài. Theo tài liệu của Liên Xô (cũ), công thức tính sai số cho phép của dự báo thủy văn bằng 0,674σ của chuỗi biến đổi của yếu tố dự báo.

“Quy phạm Dự báo thuỷ văn” (Bộ Thuỷ Lợi và Điện lực Trung Quốc) [2] quy định sai số cho phép của dự báo lưu lượng nước tháng, mùa bằng 20% trị số thực đo; sai số cho phép của dự báo dòng chảy mùa kiệt bằng 30% trị số thực đo. Quy phạm này quy định phân loại chất lượng dự báo thành 4 cấp: loại ưu, loại tốt, loại đạt và loại không đạt. 1.2 THỰC TRẠNG VÀ NHỮNG VẤN ĐỀ BẤT HỢP LÝ TRONG CÔNG TÁC ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG DỰ BÁO KTTV Ở NƯỚC TA Phân tích, đánh giá thực trạng công tác đánh giá dự báo KTTV trong nhiều năm qua là vấn đề cần thiết, không những chỉ để các nhà quản lý và các nhà chuyên môn biết được thực trạng chất lượng các bản tin dự báo của chúng ta đạt đến mức chính xác nào, mà còn là cơ sở để xây dựng, hoàn chỉnh một văn bản pháp quy về kỹ thuật thực hiện trong ngành KTTV, đồng thời là cơ sở để hoạch định chỉ tiêu kế hoạch hàng năm cho các đơn vị làm công tác dự báo KTTV và góp phần nâng cao năng lực dự báo phục vụ. Hơn 50 năm qua, cùng với sự phát triển của ngành KTTV, công tác dự báo KTTV nước ta không ngừng được đẩy mạnh và ngày càng đáp ứng tốt hơn yêu cầu phục vụ sự phát triển kinh tế xã hội, an ninh quốc phòng của đất nước, công tác phòng chống thiên tai, giảm nhẹ thiệt hại và góp phần xây dựng xã hội mang tính bền vững. Công tác đánh giá chất lượng dự báo KTTV cũng đã được thực hiện từ những năm 60 và 70 của thế kỷ trước tại Cục Dự báo KTTV trước đây (nay là Trung tâm Dự báo KTTV TW), các Đài KTTV Khu vực, các Trung tâm Dự báo KTTV và phục vụ Tỉnh, Thành phố. Tuy nhiên, do các chỉ tiêu đánh giá và cách đánh giá không thống nhất nên chất lượng dự báo chưa được phản ánh một cách đầy đủ, đúng thực chất, kể cả kết quả công tác dự báo KTTV. Kết quả đánh giá hiện nay phổ biến là đánh giá định tính một cách tương đối và phụ thuộc nhiều vào hiệu quả dự báo phục vụ. Hầu hết các đơn vị làm công tác dự

“Xây dựng hệ thống chỉ tiêu đánh giá chất lượng dự báo KTTV” - Hà Nội 2007

Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Trung ương Trung tâm KTTV Quốc gia báo từ Trung ương đến địa phương đều căn cứ vào các văn bản cũ, được soạn thảo từ những năm 60 (thế kỷ XX) để tự quy định cách đánh giá cho đơn vị mình. Do tầm quan trọng của công tác đánh giá chất lượng dự báo KTTV nên trong nhiều năm qua, ngành KTTV đã có nhiều cố gắng trong việc đưa ra một chuẩn thống nhất về vấn đề này. Một số đề tài về đánh giá chất lượng dự báo đã được thực hiện tại Tổng cục KTTV (cũ). Về khí tượng, đề tài cấp Tổng cục “Qui phạm phục vụ và đánh giá dự báo thời tiết Hạn vừa và Hạn dài” của Đinh Văn Loan (1993) [6] chưa được nghiệm thu và chưa được ban hành. Đề tài “Quy phạm dự báo không khí lạnh” của Phạm Vũ Anh (1995) có một mục về đánh giá dự báo không khí lạnh cũng chưa được nghiệm thu. Đề tài “Quy phạm dự báo khí tượng hạn ngắn” của Lê Văn Thảo (1998) trong đó có mục về đánh giá dự báo khí tượng hạn ngắn đã bảo vệ nghiệm thu nhưng chưa được ban hành. Đề tài cấp Tổng cục “Quy định đánh giá chất lượng dự báo KTTV” do Vụ Khoa học Kỹ thuật (cũ) chủ trì (2000), chưa được nghiệm thu và ban hành. Về thuỷ văn, trong “Quy phạm dự báo lũ” có một mục về đánh giá dự báo lũ. Đề tài cấp Tổng cục “Quy phạm dự báo thủy văn hạn vừa” (1999) của Ngô Bá Trác cũng có phần đề cập đến đánh giá dự báo thuỷ văn hạn vừa (mới được nghiệm thu cấp cơ sở, chưa ban hành). Đề tài “Quy phạm dự báo mùa cạn” (1999) của Phạm Xuân Viên có một phần đề cập đến công tác đánh giá (chưa nghiệm thu). Đài KTTV Khu vực Trung Trung Bộ cũng đã ban hành “Quy định tạm thời về đánh giá dự báo KTTV” tháng 3/2003 thực hiện trong phạm vi Đài. Sở dĩ một số đề tài chưa được nghiệm thu hoặc đã nghiệm thu nhưng chưa được ban hành chủ yếu là do quan điểm về cách đánh giá cũng như các tiêu chí đánh giá chưa thống nhất. 1.2.1 Lĩnh vực dự báo khí tượng hạn ngắn Hơn 30 năm qua, công tác đánh giá chất lượng dự báo khí tượng hạn ngắn tại Trung ương cũng như địa phương được thực hiện chủ yếu theo “Quy định tạm thời Đánh giá chất lượng dự báo thời tiết hạn ngắn” ban hành năm 1976. 1.2.1.1 Các quy định

• “Quy chế tạm thời đánh giá chất lượng dự báo thời tiết hạn ngắn” [13], do Nha Khí tượng cũ (nay là Trung tâm KTTV Quốc gia) ban hành năm 1966 được soạn thảo theo tiêu chuẩn đánh giá chất lượng dự báo của Liên Xô (cũ) và Trung Quốc. Quy chế gồm hai phần chính: các thuật ngữ sử dụng trong dự báo khí tượng và tiêu chuẩn đánh giá cho vùng, khu vực và địa điểm cho dự báo 24h.

“Xây dựng hệ thống chỉ tiêu đánh giá chất lượng dự báo KTTV” - Hà Nội 2007

Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Trung ương Trung tâm KTTV Quốc gia

o Đánh giá hiện tượng thời tiết được chia làm hai thời đoạn: ban ngày (từ 7h - 19h) và ban đêm (từ 19h ngày hôm trước đến 7 h sáng hôm sau).

o Các yếu tố quy định đánh giá là mây, hiện tượng thời tiết, gió, nhiệt độ cao nhất và nhiệt độ thấp nhất. Nếu một yếu tố dự báo sai thì bản tin dự báo cho khoảng thời gian đó được coi là sai.

o Quy chế cũng đã quy định việc ưu tiên khi dự báo đúng hiện tượng thời tiết nguy hiểm và những bắt buộc đối với các yếu tố cần dự báo đúng khi có thời tiết nguy hiểm như khi có gió mạnh ≥ 10m/s, có bão, dông mạnh từ mã số 97 - 99, mưa vừa với lượng mưa ≥ 8mm/12h, gió mùa đông bắc, sương mù kéo dài 6h liền. • “Quy định tạm thời về Đánh giá dự báo hạn ngắn” (Nha Khí tượng, 1976) [16] về cơ bản giống như bản Quy chế năm 1966, chỉ có 1 số điểm khác như sau:

o Sửa chữa một số tiêu chuẩn đánh giá cho phù hợp các quy định quốc tế như các cấp mưa; sửa ngưỡng sai số đối với dự báo nhiệt độ là ± 2°C.

o Hướng dẫn cụ thể thêm về cách đánh giá khi xảy ra thời tiết đặc biệt và nguy hiểm.

1.2.1.2 Phân tích, đánh giá những vấn đề bất hợp lý

Sau 30 năm thực hiện Quy định tạm thời, công tác đánh giá chất lượng dự

báo thời tiết hạn ngắn đã bộc lộ nhiều hạn chế. Những tồn tại ở đây thể hiện:

• Việc đồng đều hoá vai trò của các yếu tố dự báo dẫn đến việc khi một yếu tố được dự báo sai thì toàn bộ bản tin dự báo bị coi như sai là bất hợp lý, bởi lẽ mức độ tác động, vị trí và vai trò của các yếu tố khí tượng đối với thời tiết rất khác nhau. Khi có thời tiết nguy hiểm (như bão, áp thấp nhiệt đới, gió mùa đông bắc), bản tin dự báo thời tiết hạn ngắn bắt buộc phải phụ thuộc vào bản tin dự báo thời tiết nguy hiểm, trong lúc đó các tiêu chuẩn đánh giá dự báo thời tiết nguy hiểm lại không rõ ràng nên rất khó trong việc đánh giá dự báo thời tiết hàng ngày.

• Việc xác định thời gian để đánh giá bản tin dự báo (ngày hoặc đêm) được xác định cứng với thời điểm 7 hay 19h là chưa hợp lý vì thời tiết thường xảy ra cả trước và sau thời điểm đó. Ví dụ như dự báo không mưa, nhưng trên thực tế mưa lại xảy ra vào lúc 18h30 đến 19h30, và do quy định đánh giá thì cả hai bản tin dự báo cho ngày và đêm đều được coi là sai.

“Xây dựng hệ thống chỉ tiêu đánh giá chất lượng dự báo KTTV” - Hà Nội 2007

Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Trung ương Trung tâm KTTV Quốc gia

• Chưa có quy định cụ thể, rõ ràng về mạng lưới trạm quan trắc được đưa vào đánh giá cho từng vùng miền nên kết quả đánh giá chưa phản ánh thực chất của bản tin.

1.2.2 Lĩnh vực dự báo khí tượng hạn vừa và hạn dài Ở nước ta, công tác đánh giá dự báo thời tiết hạn vừa, hạn dài đã được thực hiện từ rất sớm. Ngày 1/1/1967, Nha Khí tượng (cũ) đã ban hành “Quy chế tạm thời về đánh giá mức chính xác bản tin dự báo khí tượng hạn vừa và hạn dài” [14] cho 3 hạn dự báo: 10 ngày, tháng và mùa (áp dụng cho các tỉnh Miền Bắc). Sau đó, Quy chế này được chỉnh sửa, bổ sung và được ký ban hành lại ngày 1/9/1969 và được thực hiện ở Cục Dự báo (cũ) và tất cả các Đài, Trạm KTTV trên toàn quốc. Từ năm 1982, công tác này được chuyển giao cho Phòng Quản lý dự báo địa phương, Cục Dự báo (nay là Trung tâm Dự báo KTTV Trung ương) đảm nhiệm. Năm 1996, Phòng Quản lý dự báo địa phương (Cục Dự báo KTTV) giải thể nên công tác đánh giá dự báo khí tượng hạn vừa và hạn dài do Phòng Dự báo Khí tượng hạn vừa và hạn dài (Trung tâm Dự báo KTTV TW) đảm nhiệm. Tháng 12/2006, Phòng Quản lý Dự báo (Trung tâm Dự báo KTTV TW) được thành lập với chức năng chính là đánh giá chất lượng dự báo nghiệp vụ KTTV của Trung tâm Dự báo KTTV TW. 1.2.2.1 Các quy định

• Quy chế ban hành năm 1969 [15]: dựa vào Quy chế đánh giá dự báo thời

tiết của Trung Quốc và Liên xô (cũ).

o Dự báo thời tiết hạn vừa (10 ngày):

+ Đánh giá dự báo quá trình thời tiết: chia làm 3 thời kỳ (3 ngày

đầu, 3 - 4 ngày giữa, những ngày còn lại) + Đánh giá nhiệt độ: gồm 5 đặc trưng về nhiệt độ (nhiệt độ trung bình, nhiệt độ tối cao trung bình, nhiệt độ tối thấp trung bình, nhiệt độ tối cao tuyệt đối, nhiệt độ tối thấp tuyệt đối) + Đánh giá lượng mưa.

o Dự báo thời tiết hạn dài (1 tháng): + Đánh giá dự báo xu thế nhiệt độ + Đánh giá dự báo xu thế lượng mưa.

• Cách đánh giá đề xuất năm 1993 (Đề tài cấp Tổng cục “Quy phạm phục vụ và đánh giá dự báo thời tiết Hạn vừa và Hạn dài” [6], chưa được nghiệm thu và ban hành)

o Dự báo thời tiết hạn vừa (10 ngày):

“Xây dựng hệ thống chỉ tiêu đánh giá chất lượng dự báo KTTV” - Hà Nội 2007

+ Đánh giá dự báo các quá trình thời tiết theo thời đoạn 12 giờ cho

Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Trung ương Trung tâm KTTV Quốc gia mỗi địa điểm, từ đó đánh giá cho một khu vực.

+ Đánh giá dự báo hiện tượng thời tiết nguy hiểm được xét riêng.

(1.2.1)

PTG - mức chính xác về thời gian xảy ra P1, P1,...Pk - mức chính xác từng địa điểm trong khu vực dự báo + Sau khi đánh giá dự báo hiện tượng thời tiết nguy hiểm, tiến hành

(1.2.2)

n– - tổng số thời đoạn 12h dự báo sai + Tiếp sau là bước đánh giá mức chính xác phần định lượng:

(1.2.3)

(1.2.4) P (%) = (PXT + PĐL ) / 2

Tác giả đưa ra công thức: PNH = (PHT(%) + PTG(%))/ 2 PNN(%) = (P1 + P2 + ...+ Pk) / k và để xác định mức chính xác dự báo hiện tượng PNH. Trong đó: PHT - mức chính xác về hiện tượng đánh giá mức chính xác phần xu thế PXT theo công thức sau: PXT = [n+ / (n+ + n- )] x 100% Trong đó: n+ - tổng số thời đoạn 12h dự báo đúng PĐL = [n+ / (n+ + n- )] x 100%

(1.2.5) P (%) = (PNH + PĐL ) / 2

+ Bước cuối cùng là đánh giá mức chính xác toàn bộ bản tin: Hoặc:

o Dự báo thời tiết hạn dài (1 tháng):

+ Đánh giá dự báo xu thế của hai yếu tố nhiệt độ và lượng mưa

Bước 1: Đánh giá dự báo đối với từng địa điểm trong khu vực dự báo

theo 3 bước: chung cho hai yếu tố nhiệt độ và lượng mưa theo công thức:

(1.2.6) P(%) = (P∆T %+ P∆R %) / 2

P∆T (%) = [(P∆T1% + P∆T2% +... + P∆Tn%) / n P∆R (%) = [(P∆R1 % + P∆R2% +... + P∆Rn%) / n (1.2.7)

(1.2.8) P (%) = (P∆T + P∆R) / 2

Bước 2: Đánh giá mức chính xác cho một khu vực theo công thức: Bước 3: Đánh giá mức chính xác toàn bộ bản tin theo công thức:

“Xây dựng hệ thống chỉ tiêu đánh giá chất lượng dự báo KTTV” - Hà Nội 2007

Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Trung ương Trung tâm KTTV Quốc gia

• Cách đánh giá đề xuất năm 2000 (Đề tài cấp Tổng cục “Quy định đánh giá chất lượng dự báo KTTV”, Vụ Khoa học Kỹ thuật, Tổng cục KTTV chủ trì, chưa ban hành) o Dự báo hạn vừa:

+ Đánh giá độc lập các phần: dự báo quá trình thời tiết, dự báo định

lượng về yếu tố nhiệt độ và lượng mưa.

khu vực.

+ Phần đánh giá được qui định cho dự báo địa điểm và dự báo cho

o Dự báo hạn dài:

độ, lượng mưa. + Đánh giá định lượng được quy định cho 3 vùng có biến động khí hậu khác nhau, dựa trên độ lệch chuẩn của chuỗi số liệu lịch sử ở mỗi vùng (nhằm đánh giá khách quan và hợp lý với khả năng dự báo ở mỗi vùng).

+ Quy định riêng cho đánh giá cho địa điểm và khu vực. + Quy định đánh giá dự báo định tính và định lượng yếu tố nhiệt

+ Đối với yếu tố mưa, để phản ánh đầy đủ về diện mưa xảy ra trong thực tế, tác giả đề xuất sử dụng hết số liệu quan trắc của tất cả các trạm trong toàn mạng lưới KTTV để đánh giá (trước đây chỉ dùng số liệu của một số trạm tiêu biểu) 1.2.2.2 Phân tích đánh giá những vấn đề bất hợp lý

• Đối với dự báo hạn vừa:

o Việc đánh giá chung phần dự báo xu thế hiện tượng thời tiết và dự báo định lượng của hai yếu tố nhiệt độ và lượng mưa (chia làm 5 phần, mỗi phần bằng 20% mức chính xác toàn bản tin) là không có cơ sở khoa học và thiếu tính thuyết phục.

o Đối với xu thế thời tiết: trong 1 thời kỳ, nếu có bất kỳ một yếu tố nào sai (mây, mưa, gió, hiện tượng đặc biệt...) thì thời kỳ đó được coi là dự báo sai (đánh giá 0%) là không hợp lý.

o Chưa có chỉ tiêu đánh giá cho các miền khác nhau, nên nhiều khi kết quả đánh giá ít có ý nghĩa ở những miền mà yếu tố dự báo ít biến động, ví dụ như đối với nhiệt độ ở Nam Bộ, chỉ cần dự báo theo trung bình khí hậu cũng luôn luôn đạt mức cao (thậm chí có khi đạt 100%).

o Việc đánh giá bản tin dự báo hạn vừa một cách chi tiết như dự báo hạn ngắn, như đánh giá về dự báo mây, gió, cường độ không khí lạnh, cường độ giáng thủy theo từng thời đoạn 12h theo hướng dẫn của WMO là chưa phù hợp với trình độ kỹ thuật dự báo hạn vừa ở

“Xây dựng hệ thống chỉ tiêu đánh giá chất lượng dự báo KTTV” - Hà Nội 2007

Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Trung ương Trung tâm KTTV Quốc gia

nước ta - một nước nhiệt đới gió mùa có thời tiết phức tạp, nhất là đối với thời đoạn từ ngày thứ 6 đến ngày thứ 10.

• Đối với dự báo hạn dài:

o Đánh giá dự báo định lượng về nhiệt độ và lượng mưa chỉ có 3 khoảng sai số cho phép là 0%, 50% và 100% là chưa phù hợp với điều kiện kỹ thuật hiện nay, mà cần phải tính đến mức độ sai nhiều hay sai ít.

o Đánh giá gộp chung dự báo định lượng yếu tố nhiệt độ với yếu tố lượng mưa là chưa phù hợp, do phương pháp dự báo hai yếu tố này khác nhau.

o Vận dụng hướng dẫn của WMO (đánh giá theo thời đoạn 12h) là chưa phù hợp với trình độ và kỹ thuật dự báo hạn dài ở nước ta hiện nay.

1.2.3 Lĩnh vực dự báo không khí lạnh, dự báo bão, dự báo số trị Đối với các hiện tượng thời tiết nguy hiểm như bão, áp thấp nhiệt đới và không khí lạnh thì cho đến nay, ở nước ta chưa có quy định cụ thể nào về cách đánh giá được ban hành. Việc đánh giá chất lượng dự báo các hiện tượng này trong các báo cáo tổng kết cuối năm đều mang tính chất đánh giá hiệu quả của công tác dự báo phục vụ, chứ chưa có các quy định đánh giá mang tính kỹ thuật. Từ năm 1997, các sản phẩm từ các mô hình dự báo số được chính thức đưa vào khai thác sử dụng trong nghiệp vụ dự báo KTTV tại Trung tâm Dự báo KTTV TW. Tuy nhiên, mãi đến tháng 5/2002, mô hình dự báo thời tiết số đầu tiên (HRM - High resolution Regional Model) mới được đưa vào chạy nghiệp vụ tại Trung tâm Dự báo KTTV Trung ương nên cũng chưa có các chỉ tiêu và quy định cụ thể để đánh giá mô hình. 1.2.4 Lĩnh vực dự báo thuỷ văn hạn ngắn và dự báo lũ Mặc dù công tác dự báo thuỷ văn đã được thực hiện trong gần 60 năm nay, nhưng cho đến nay, việc đánh giá dự báo thuỷ văn ở Việt Nam mới chỉ được quy định trong “Quy phạm dự báo lũ” [18] trên cơ sở các giáo trình dự báo và Quy phạm dự báo của Liên Xô (cũ) và Trung Quốc, mà chưa được nghiên cứu cụ thể cho điều kiện sông ngòi của Việt Nam. 1.2.4.1 Các quy định

• Tại Trung tâm Dự báo KTTV Trung ương

Trong dự báo tác nghiệp, đánh giá dự báo thủy văn hạn ngắn được thực hiện theo quy định trong “Quy phạm dự báo lũ” [18]. Về cơ bản, Quy phạm đã

“Xây dựng hệ thống chỉ tiêu đánh giá chất lượng dự báo KTTV” - Hà Nội 2007

Cũng như tại Liên Xô (cũ) và Trung Quốc, công tác đánh giá dự báo thủy

Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Trung ương Trung tâm KTTV Quốc gia quy định được các thuật ngữ dùng trong dự báo và đánh giá yếu tố dự báo. Tuy nhiên, các thuật ngữ sử dụng trong đánh giá phương án dự báo như mức đảm bảo thiên nhiên, mức đảm bảo của phương án, mức đảm bảo hiệu quả, thời gian hiệu quả...thì lại chưa được đề cập đến. văn hạn ngắn ở nước ta sử dụng đánh giá sai số dựa vào thống kê toán học.

o Quá trình lũ: Sai số cho phép với thời gian dự kiến τ được tính bằng độ lệch quân phương của chuỗi biến đổi yếu tố dự báo trong thời gian dự kiến τ, tính theo công thức: Scf = 0.674 σ1 (1.2.9) Trong đó σ1, được tính từ chuỗi: ∆H = Ht – Ht-τ Tính riêng cho phần nước lên và nước xuống.

o Biên độ lũ: Sai số cho phép được tính bằng công thức (1.2.9), nhưng σ1 được tính từ chuỗi biên độ lũ (hiệu số giữa trị số đỉnh lũ và trị số chân lũ): ∆H’ = Hđ – Hc.

o Dự báo đỉnh lũ: Sai số cho phép tại một vị trí được tính bằng công

thức: Scf = 0.674 σ2 (1.2.10) Trong đó σ2 là độ lệch quân phương của chuỗi đỉnh lũ (Hđ1, Hđ2...)

o Dự báo tổng lượng: Sai số cho phép ở một vị trí được lấy bằng 20% tổng lượng thực đo tại vị trí đó.

o Dự báo thời gian xuất hiện đỉnh: Sai số cho phép được tính bằng 25% thời gian dự kiến. Chất lượng của từng lần dự báo được quy định theo các mức: tốt, khá, đạt, kém và quá kém.

Theo đề xuất trong Đề tài “Quy định đánh giá chất lượng dự báo KTTV” (Vụ Khoa học Kỹ thuật, Tổng cục KTTV, chưa ban hành) [20], sai số dự báo lưu lượng được lấy bằng 15% lưu lượng thực đo khi lũ lên và 10% lưu lượng thực đo khi lũ xuống.

o Đánh giá phương án dự báo lũ: Chất lượng của phương án dự báo được đánh giá thông qua tỷ số σ’/σ, trong đó σ’ và σ được tính theo công thức (1.1.23) và (1.1.24), hệ số tương quan η tính theo công thức (1.1.25) và mức đảm bảo của phương án dự báo tính theo công thức (1.1.26). Trên cơ sở đó, các chỉ tiêu đánh giá chất lượng phương án dự báo lũ hạn ngắn được quy định theo các mức: tốt, đạt, dùng tạm và không dùng được.

• Tại các Đài KTTV Khu vực: Về cơ bản, các Đài KTTV Khu vực cũng đánh giá dự báo theo “Quy phạm dự báo lũ” [18]. Tuy nhiên, việc tính sai

“Xây dựng hệ thống chỉ tiêu đánh giá chất lượng dự báo KTTV” - Hà Nội 2007

Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Trung ương Trung tâm KTTV Quốc gia

số cho phép còn chưa thống nhất và chưa có những quy định chung trong việc đánh giá dự báo đỉnh lũ đối với các sông ở miền Trung. Vì vậy, mỗi Đài thường có những quy định riêng của mình.

o Các Đài KTTV Khu vực Tây Bắc, Việt Bắc, Đông Bắc, Đồng bằng Bắc Bộ và Nam Bộ, việc đánh giá dự báo thuỷ văn hạn ngắn được thực hiện theo quy định trong “Quy phạm dự báo lũ” [18]. Sai số cho phép được tính bằng công thức (1.1.22) và mức đảm bảo dự báo tính theo công thức (1.1.26).

o Đài KTTV Khu vực Tây Nguyên cũng thực hiện đánh giá dự báo thuỷ văn hạn ngắn theo quy định trong [18]. Tuy nhiên, Scf không tính theo công thức (1.1.22) mà sử dụng công thức tính sai số cho phép của dự báo hạn dài.

o Đài KTTV Khu vực Bắc Trung Bộ đánh giá dự báo theo xu thế và định lượng với quy định sau:

+ Theo xu thế: Nếu đúng về xu thế thì đánh dấu (+)

Nếu sai về xu thế thì đánh dấu (-)

+ Theo định lượng: Sai số cho phép và mức bảo đảm được tính theo công thức (1.1.22) và (1.1.26).

o Đài KTTV Khu vực Trung Trung Bộ đánh giá chất lượng dự báo

theo 2 phần: + Chất lượng nhận định xu thế (CLXT): Nếu đúng cho điểm 100%, nếu sai cho điểm 0%. + Chất lượng dự báo trị số (CLTS): Đánh giá theo Scf do Đài quy định cụ thể cho từng trạm, phụ thuộc vào thời gian dự kiến và yêu cầu phục vụ dự báo.

Tổng hợp chất lượng dự báo (CLDB) lũ được tính cho từng trạm như

CLDB lũ = 0.6 CLXT + 0.4 CLTS (%) o Đài KTTV Khu vực NamTrung Bộ cũng đánh giá chất lượng dự

Nếu sai cho điểm 0%.

báo theo 2 phần: + Chất lượng nhận định xu thế (CLXT): Nếu đúng cho điểm 50% + Chất lượng dự báo trị số (CLTS): Đánh giá chất lượng dự báo mực nước theo Scf, chất lượng dự báo lưu lượng lấy Scf = 20% Q thực đo. Nếu dự báo đúng cho điểm 50%, sai cho điểm 0%. Tổng hợp chất lượng dự báo (CLDB) lũ được tính cho từng trạm như sau: CLDB lũ = CLXT + CLTS (%)

“Xây dựng hệ thống chỉ tiêu đánh giá chất lượng dự báo KTTV” - Hà Nội 2007

Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Trung ương Trung tâm KTTV Quốc gia 1.2.4.2 Phân tích đánh giá những vấn đề bất hợp lý Nhìn chung, quy định tính sai số cho phép của Liên Xô, Trung Quốc cũng như của Việt Nam là khá khách quan và chặt chẽ. Sai số cho phép chỉ phụ thuộc vào đặc điểm biến đổi của yếu tố dự báo và thời gian dự kiến, không phụ thuộc vào khả năng của phương án dự báo và trình độ dự báo viên. Nó cho phép đánh giá được chất lượng của phương án dự báo và khả năng dự báo của dự báo viên. Quy định của WMO tính trên cơ sở chuỗi sai số dự báo theo phân phối chuẩn hoặc theo phân phối Student mềm dẻo hơn, nhưng lại phụ thuộc vào chất lượng của phương án dự báo và trình độ của dự báo viên. Ngoài ra, sai số cho phép lại được hiệu chỉnh bằng cách lấy giới hạn trên của miền tin cậy, làm cho chất lượng dự báo không khách quan. Hơn nữa, do tính từ chuỗi sai số dự báo, Quy định của WMO không đánh giá được chất lượng của các phương pháp khác nhau, cũng như không đánh giá được khả năng, trình độ của dự báo viên. Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng của phương án dự báo thường không khác nhau và thường là hệ quả của nhau. Các chỉ tiêu η, D, E có thể coi là trùng nhau, vì đều tính từ tỷ số của phương sai dư và phương sai toàn phần. Chỉ tiêu MSE là phương sai dư, tương đương với (σ’)2; Chỉ tiêu MAD tương đương với trung bình sai số tuyệt đối; Chỉ tiêu N và chỉ tiêu kinh nghiệm Ek là tỷ số giữa phương sai mô phỏng và phương sai toàn phần. Tỉ số σ’/σ và hệ số tương quan η là hệ quả của nhau, biết σ’/σ có thể tìm ra η và ngược lại. Chính vì vậy, tuy nhiều các chỉ tiêu khác nhau nhưng thực tế chúng đều tương tự nhau và có thể dùng một trong các chỉ tiêu trên để đánh giá các phương án dự báo, sao cho thuận lợi nhất. Các chỉ tiêu D, E, N, Ek, MSE thường hay được sử dụng trong nghiên cứu xây dựng các phương án dự báo, còn trong dự báo tác nghiệp thường hay sử dụng tỷ số σ’/σ và hệ số tương quan η.

Từ những phân tích trên, chúng tôi có thể đưa ra những nhược điểm cần khắc phục như sau: • Sai số cho phép tính toán cho các sông miền núi thường rất lớn, không phù hợp với thực tế và hiệu quả phục vụ kém. Khi sử dụng, mỗi nơi đều tự điều chỉnh theo chủ quan của đơn vị mình để phù hợp với điều kiện thực tế phục vụ công tác phòng chống thiên tai;

• Chưa có quy định công thức tính Scf cho toàn chuỗi (cả lũ lên và lũ

xuống);

• Sai số đánh giá dự báo đỉnh lũ chưa tính đến thời gian dự kiến; • Quy định đánh giá thời gian dự báo đỉnh lũ chỉ căn cứ vào điều kiện thực

tế phục vụ công tác phòng tránh thiên tai;

• Chưa có quy định đánh giá sai số dự báo vùng triều;

“Xây dựng hệ thống chỉ tiêu đánh giá chất lượng dự báo KTTV” - Hà Nội 2007

Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Trung ương Trung tâm KTTV Quốc gia

• Hiện nay đối với phần lớn các sông miền Trung và các sông miền núi Bắc Bộ, chưa dự báo được quá trình lũ, mà chỉ dự báo đỉnh lũ theo cấp báo động nhưng lại chưa có quy định để đánh giá dự báo lũ cho phù hợp; • Việc chọn sai số cố định trong dự báo lưu lượng là không hợp lý vì thực tế mức độ khó khăn trong dự báo các giá trị rất lớn hoặc rất nhỏ lại khác nhau, đặc biệt đôi khi giá trị thực đo lại nhỏ hơn Scf làm cho việc đánh giá kém ý nghĩa;

• Trong “Quy phạm dự báo lũ” quy định khi dự báo tổng lượng lấy sai số cho phép bằng 20% thực đo, cũng như trong [20] phần về Quy định đánh giá chất lượng các bản tin dự báo thuỷ văn (chưa được ban hành) đề xuất lấy sai số cho phép bằng 15% Q thực đo khi lũ lên và 10% Q thực đo khi lũ xuống chưa khách quan và chưa tính đến thời gian dự kiến;

• Còn một số thuật ngữ chưa được định nghĩa hoặc quy định, làm cho mỗi dự báo viên, mỗi cơ quan hiểu khác nhau, nhiều khi sử dụng, thực hiện đánh giá không đúng với quy định chung; • Chưa có các phần mềm đánh giá khách quan.

1.2.5 Lĩnh vực dự báo thủy văn hạn vừa và hạn dài

Trước năm 1980, dự báo thủy văn hạn vừa, hạn dài chỉ được thực hiện trong mùa lũ, mang tính tham khảo và không được đánh giá chất lượng. Từ năm 1981 đến nay, công tác dự báo thủy văn hạn vừa, hạn dài đã không ngừng phát triển do yêu cầu của công tác phòng chống thiên tai và phục vụ nền kinh tế quốc dân nên công tác đánh giá đã được thực hiện ở cả Trung ương và địa phương. Tuy nhiên, cho đến nay vẫn chưa đạt được sự thống nhất về các loại bản tin dự báo, phương pháp đánh giá cũng như cách tính sai số cho phép của dự báo. 1.2.5.1 Các quy định

674,0

• “Dự thảo quy định về công tác thông tin và dự báo thủy văn” [7] quy định sai số cho phép các yếu tố dự báo thủy văn hạn vừa và hạn dài (đặc trưng giá trị trung bình của dự báo) được tính theo công thức:

)

(

∆−∆∑ i n 1

−

(1.2.11)

i∆ là biến đổi của yếu tố dự báo trong thời gian dự kiến.

Trong đó:

Scp là sai số cho phép của dự báo Không có quy định về đánh giá dự báo giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất.

“Xây dựng hệ thống chỉ tiêu đánh giá chất lượng dự báo KTTV” - Hà Nội 2007

Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Trung ương Trung tâm KTTV Quốc gia

• “Quy định tạm thời về hồ sơ kỹ thuật và đánh giá dự báo thuỷ văn địa phương” [4] chỉ quy định cách xác định sai số cho phép của dự báo thủy văn hạn vừa, hạn dài về mùa cạn, và cách tính sai số cho phép cũng tương tự như trên.

• Tại Trung tâm Dự báo KTTV Trung ương:

674,0

o Đối với dự báo thủy văn hạn vừa: sai số cho phép được tính theo công thức:

∆∑

=σ ∆

∆− i 1n −

(1.2.12)

H∆ =

Trong đó: Scp là sai số cho phép của dự báo σ∆ là độ lệch chuẩn biến đổi của yếu tố dự báo theo thời gian dự kiến ∆Hi là đại lượng biến đổi của yếu tố dự báo trong thời gian dự kiến Nếu đặc trưng dự báo là Hmax của kỳ dự báo thì ∆Hi = Hmax - H7h Nếu đặc trưng dự báo là Hmin của kỳ dự báo thì ∆Hi = Hmin - H7h Nếu đặc trưng dự báo là HTB của kỳ dự báo thì ∆Hi = HTB - H7h H7h là mực nước thực đo lúc 7 giờ của ngày làm dự báo

H i∆∑ n

với (i = 1đến n)

674

o Đối với dự báo thủy văn hạn dài: sai số cho phép được tính theo công thức:

∑

=σ

)YY( − i 1n −

(1.2.13)

Y∆ =

Y: là yếu tố dự báo

Yi∑ n

với (i =+ 1→ n)

Nếu tố dự báo là lưu lượng thì lấy bằng 20% của giá trị thực đo. • Một số Đài KTTV Khu vực tự quy định cách đánh giá dự báo thủy văn hạn vừa và hạn dài riêng cho Đài mình. Đài KTTV Khu vực Trung Trung Bộ [9] quy định chung cho cả dự báo hạn vừa và hạn dài như sau:

o Đánh giá riêng dự báo xu thế và dự báo trị số (đối với dự báo thủy văn 5 ngày, 10 ngày, tháng):

+ Đánh giá xu thế dự báo: Đánh giá việc nhận định xu thế dòng chảy cho các sông.

“Xây dựng hệ thống chỉ tiêu đánh giá chất lượng dự báo KTTV” - Hà Nội 2007

Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Trung ương Trung tâm KTTV Quốc gia

+ Đánh giá trị số dự báo: chỉ đánh giá trị số mực nước trung bình.

Khi sai số dự báo (SSDB) > sai số cho phép (SSCP) và nhỏ hơn hoặc bằng 2 lần SSCP thì chất lượng được tính như sau: Chất lượng trị số (CLTS) = 100 – 100 x(SSDB - SSCP)/SSCP(%) Khi SSDB > 2 lần SSCP thì CLTS = 0% Chất lượng bản tin dự báo = 0.6 x CLXT + 0.4 x CLTS (%).

(Trong đó CLXT là chất lượng xu thế).

o Sai số cho phép (đối với dự báo thủy văn 5 ngày, 10 ngày, tháng) được quy định cho từng sông cho riêng mùa cạn và mùa lũ.

1.2.5.2 Phân tích đánh giá những vấn đề bất hợp lý

• “Quy phạm Dự báo lũ” [18] tương đối phù hợp với việc đánh giá dự báo thủy văn hạn dài. Tuy nhiên, đối với dự báo thủy văn hạn vừa thì còn nhiều vấn đề gây tranh cãi và chưa thống nhất.

• Việc xác định sai số cho phép trong đánh giá trị số dự báo cũng tuỳ tiện, vì SSCP của dự báo tháng không thể bằng với SSCP của dự báo 5 ngày hoặc 10 ngày.

• Việc đánh giá xu thế dự báo còn tuỳ tiện, vì chưa có các quy định thuật ngữ về xu thế biến đổi của dòng chảy trong sông như: có lũ, có dao động, có dao động nhỏ, ít biến đổi...

“Xây dựng hệ thống chỉ tiêu đánh giá chất lượng dự báo KTTV” - Hà Nội 2007

Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Trung ương Trung tâm KTTV Quốc gia

CHƯƠNG II XÂY DỰNG HỆ THỐNG CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG DỰ BÁO KTTV

Việc xây dựng phương pháp, chỉ tiêu đánh giá chất lượng dự báo KTTV

sẽ được thực hiện theo những nguyên tắc chính sau:

- Kế thừa và phát triển các văn bản quy định về đánh giá dự báo đã có từ

trước đến nay;

- Khắc phục những vấn đề bất hợp lý trong cách đánh giá dự báo được trình

bày trong Mục 1.2;

- Dựa vào các quy định của WMO; - Đảm bảo tính khách quan, dễ sử dụng và phù hợp với điều kiện công nghệ

dự báo KTTV hiện tại và trong 10 năm tới;

- Không gây xáo trộn quá lớn về chỉ tiêu dự báo theo cả hai hướng “rộng

rãi” hay “khắt khe”.

2.1 LĨNH VỰC DỰ BÁO KHÍ TƯỢNG HẠN NGẮN 2.1.1 Cơ sở của phương pháp Tiêu chuẩn đánh giá chất lượng dự báo khí tượng hạn ngắn phải dựa trên thuật ngữ dự báo, bao gồm các tiêu chuẩn về không gian, thời gian, yếu tố thời tiết được sử dụng trong bản tin dự báo và tùy thuộc vào sự dao động của yếu tố dự báo. Chỉ tiêu đánh giá là ngưỡng sai số cho phép giữa dự báo và thực tế xảy ra trong khoảng thời gian dự báo. Tiêu chuẩn đánh giá dự báo thời tiết hạn ngắn phải đảm bảo các yêu cầu sau:

• Giới hạn sai số cho phép phải dựa trên cơ sở khoa học về dự báo thời tiết; • Lấy nội dung quy định tạm thời về đánh giá dự báo thời tiết hạn ngắn năm 1976 [16] làm nền tảng, khắc phục tồn tại và bổ sung những thiếu sót cần thiết;

• Phù hợp với các tiêu chuẩn trong các văn bản hướng dẫn về đánh giá dự

báo của WMO;

2.1.2 Các đặc trưng chính được sử dụng - Lượng mây: Lượng mây tổng quan; - Hiện tượng thời tiết: có/không mưa, dạng mưa, cấp mưa, diện mưa, dông, sương mù ...

“Xây dựng hệ thống chỉ tiêu đánh giá chất lượng dự báo KTTV” - Hà Nội 2007

Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Trung ương Trung tâm KTTV Quốc gia

- Gió: hướng gió (8 hướng) và tốc độ gió (cấp Beaufort) - Nhiệt độ: tối thấp và tối cao.

2.1.3 Nguyên tắc xây dựng chỉ tiêu

• Tất cả các yếu tố dự báo trong bản tin dự báo thời tiết hạn ngắn đều phải

được đánh giá chất lượng theo hai pha đúng (+) hoặc sai (-).

• Chuẩn hóa lại các quy định thuật ngữ dự báo về không gian, thời gian. • Phương pháp sử dụng là đánh giá theo trọng lượng của các yếu tố thời tiết, cho loại thời tiết bình thường và loại thời tiết nguy hiểm (thời tiết nguy hiểm ở đây chỉ giới hạn ở bão, áp thấp nhiệt đới và không khí lạnh). • Khoảng thời gian được sử dụng để đánh giá là 12 giờ, ngày hoặc đêm với

mốc thời gian là 7h và 19h (giờ Hà Nội).

• Bản tin được đánh giá là đúng nếu các hiện tượng thời tiết nguy hiểm báo đúng hoặc số yếu tố dự báo sai không vượt quá 25% yếu tố thời tiết qui định cho một khu vực hoặc điểm dự báo.

• Trong trường hợp một số khu vực của bản tin dự báo thời tiết hạn ngắn phải phụ thuộc hoàn toàn vào bản tin dự báo thời tiết nguy hiểm thì không đánh giá cho các khu vực này.

• Chỉ đánh giá cho một khu vực khi có số liệu quan trắc của ≥ 50% số trạm

qui định cho khu vực đó.

• Khi yếu tố thời tiết xảy ra trước và sau thời điểm mốc để đánh giá (7h hay 19h) mà bản tin dự báo không báo được thì phải xem xét mức độ sai ở khoảng thời gian nào chiếm ưu thế (“ngày” hoặc “đêm”). Trong trường hợp này, chỉ một khoảng thời gian bị đánh giá sai (-), còn khoảng thời gian kia được đánh giá đúng (+) nếu nếu yếu tố dự báo sai không thuộc loại thời tiết nguy hiểm và yếu tố thời tiết dự báo sai xảy ra không vượt quá khoảng thời gian ± 3 giờ trước hoặc sau obs quan trắc 7h hoặc 19h. • Đưa ra quy định về các trạm quan trắc chuẩn đặc trưng để thống nhất đánh giá cho các khu vực dự báo ở Trung tâm Dự báo KTTV TW cũng như tại các Đài KTTV Khu vực và các Trung tâm Dự báo Tỉnh.

Xây dựng chỉ tiêu và phương pháp đánh giá dự báo khí tượng hạn vừa và

2.2 LĨNH VỰC DỰ BÁO KHÍ TƯỢNG HẠN VỪA VÀ HẠN DÀI 2.2.1 Cơ sở của phương pháp hạn dài được thực hiện theo nguyên tắc sau:

• Lấy nội dung của Quy chế năm 1969 [15] làm nền tảng, khắc phục tồn tại

“Xây dựng hệ thống chỉ tiêu đánh giá chất lượng dự báo KTTV” - Hà Nội 2007

Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Trung ương Trung tâm KTTV Quốc gia

và bổ sung những thiếu sót cần thiết.

• Chuẩn hóa các thuật ngữ, các chỉ tiêu, các phương pháp đánh giá theo

hướng dẫn của WMO.

- Lượng mưa: ngày, 10 ngày, tháng, mùa; trong đó có đặc trưng trung

- Nhiệt độ: ngày, 10 ngày, tháng, mùa; trong đó có đặc trưng trung bình,

- Hiện tượng thời tiết nguy hiểm bao gồm: tần suất gió mùa đông bắc,

2.2.2 Các đặc trưng chính được sử dụng bình, cực đại, tần suất các cấp, biên độ ngày, biên độ tháng, độ lệch chuẩn; tối cao, tối thấp, trung bình tối cao, trung bình tối thấp, độ lệch chuẩn; bão, ATNĐ, nắng nóng, mưa lớn, rét đậm, rét hại. 2.2.3 Nguyên tắc xây dựng chỉ tiêu

• Đánh giá độc lập hai phần dự báo các quá trình thời tiết và dự báo định

lượng nhiệt độ, lượng mưa.

• Đánh giá dự báo các quá trình thời tiết:

o Đánh giá theo thời đoạn từng ngày (24h), chủ yếu đánh giá dự báo quá trình xảy ra hiện tượng mưa và thời tiết quan trọng theo nguyên tắc: đánh giá dự báo đối với từng địa điểm (trạm) trước, sau đó mới đánh giá dự báo cho toàn khu vực. Tiến hành đánh giá dự báo thời tiết nguy hiểm trước, sau đó mới đánh giá hiện tượng mưa.

o Chỉ tiêu đánh giá phải thể hiện mức chính xác giảm dần theo mức độ từ sai ít đến sai nhiều.

• Đánh giá dự báo định lượng yếu tố nhiệt độ, lượng mưa:

o Dùng độ lệch chuẩn của yếu tố tại mỗi vùng đồng nhất hoặc các trạm đặc trưng làm thước đo để đưa ra chỉ tiêu đánh giá nhằm bảo đảm tính khách quan và tính khoa học.

o Chỉ tiêu đánh giá phải thể hiện mức chính xác giảm dần theo mức độ từ sai ít đến sai nhiều.

2.3 LĨNH VỰC DỰ BÁO KHÔNG KHÍ LẠNH 2.3.1 Cơ sở của phương pháp Không khí lạnh (Gió mùa đông bắc) được xếp loại là một trong các hiện tượng thời tiết nguy hiểm ở nước ta. Cũng như các bản tin dự báo thời tiết nguy hiểm khác, dự báo không khí lạnh chủ yếu nhằm mục đích phục vụ công tác chủ động phòng chống thiên tai, giảm nhẹ thiệt hại nên số lượng bản tin được phát,

“Xây dựng hệ thống chỉ tiêu đánh giá chất lượng dự báo KTTV” - Hà Nội 2007

Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Trung ương Trung tâm KTTV Quốc gia thời hạn dự báo cũng như nội dung bản tin thường được điều chỉnh liên tục cho sát thực tế. Vì vậy, việc đánh giá chất lượng bản tin dự báo không khí lạnh cần phải được thực hiện dựa vào trình độ và điều kiện KHCN về dự báo. 2.3.2 Các khái niệm và đặc trưng chính Trong nghiệp vụ hàng ngày, có 5 loại bản tin dự báo không khí lạnh bao gồm: tin gió mùa đông bắc, tin gió mùa đông bắc và rét, tin không khí lạnh tăng cường, tin không khí lạnh tăng cường và rét, tin gió mạnh ngoài khơi. Các loại bản tin này đều được phát dưới dạng bản tin riêng. Tuy nhiên, trong trường hợp không khí lạnh ảnh hưởng không đủ mạnh (chỉ gây ra biến đổi về thời tiết) thì có thể phát tin không khí lạnh vào phần đầu của các bản tin dự báo thời tiết. Một số quy định cần thống nhất gồm có:

• Mỗi đợt không khí lạnh được đánh giá theo 2 tiêu chí: cường độ không

khí lạnh (tốc độ gió mạnh) và thời gian ảnh hưởng.

• Thời gian dự báo trước sự ảnh hưởng của không khí lạnh là khoảng thời gian kể từ thời điểm phát bản tin dự báo đến khi không khí lạnh ảnh hưởng đến một trong các trạm được quy định ở mục 3.3.1.

• Chất lượng dự báo không khí lạnh được chia thành 3 cấp: tốt, đạt yêu cầu

và không đạt yêu cầu theo các khoảng thời hạn dự báo khác nhau: + Chất lượng được đánh giá tốt khi không khí lạnh xảy ra phù hợp với khoảng thời gian và cường độ dự báo. + Chất lượng được đánh giá đạt yêu cầu khi không khí lạnh xảy ra phù hợp với thực tế về cường độ nhưng thời gian xảy ra muộn hơn hoặc sớm hơn thời gian dự báo không quá 3h. + Chất lượng dự báo được đánh giá không đạt yêu cầu khi không khí lạnh không xảy ra trong khoảng thời gian dự báo ±3h (dự báo khống) hoặc khi có không khí lạnh xảy ra nhưng không phát tin dự báo (để lọt).

2.3.3 Nguyên tắc xây dựng chỉ tiêu

• Dựa theo nội dung của “Quy định tạm thời về theo dõi và dự báo hạn

ngắn không khí lạnh” [28].

• Mỗi đợt không khí lạnh được đánh giá riêng biệt. Chất lượng dự báo của một đợt không khí lạnh được đánh giá theo 2 phần: cường độ và thời gian ảnh hưởng, mỗi phần chiếm 50%.

• Khi có một đợt không khí lạnh ảnh hưởng đến nước ta mà cơ quan dự báo không phát tin hoặc phát tin dự báo với thời gian dự báo trước < 6h thì đợt không khí lạnh đó được coi là “bị lọt” và đạt 0%.

“Xây dựng hệ thống chỉ tiêu đánh giá chất lượng dự báo KTTV” - Hà Nội 2007

Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Trung ương Trung tâm KTTV Quốc gia

• Khi cơ quan dự báo có phát bản tin riêng về không khí lạnh nhưng thực tế không có không khí lạnh xâm nhập (theo định nghĩa trong “Quy định tạm thời về theo dõi và dự báo hạn ngắn không khí lạnh”, Trung tâm Dự báo KTTV TW) thì đợt không khí lạnh đó được coi là dự báo “khống” và đạt 0%.

2.4 LĨNH VỰC DỰ BÁO BÃO

Các phương pháp đánh giá quỹ đạo của bão chủ yếu được dùng là đánh giá sai số khoảng cách giữa đường đi dự báo và đường đi thực tế, sai số theo kinh hướng, vĩ hướng, sai số theo hướng di chuyển hay tốc độ di chuyển, sai số theo phương di chuyển của bão và sai số theo phương pháp tuyến với quĩ đạo chuyển động của bão. Người ta sử dụng phương pháp dự báo quán tính (CLIPER) để đánh giá kỹ năng (“Skill”) dự báo cho một cơn bão hay một mùa bão. Trên thực tế, hiện nay ở các Trung tâm Dự báo bão Quốc tế như Trung tâm Dự báo Hạn vừa Châu Âu (ECMWF), UK MetOffice, Guam, RSMC Tokyo ..., các phương pháp này đã được đưa vào dự báo nghiệp vụ. Vì vậy, khi xây dựng chương trình đánh giá dự báo bão cho nước ta, chúng tôi cũng sử dụng các phương pháp đánh giá điển hình đã được trình bày ở mục 1.1.2.4. Riêng đối với cường độ bão, hiện trên thế giới chưa có phương pháp đánh giá. 2.5 LĨNH VỰC DỰ BÁO SỐ TRỊ Để thực hiện việc đánh giá mô hình, cần phải có một cơ sở dữ liệu bao gồm số liệu dự báo và số liệu quan trắc tương thích với nhau về không gian và thời gian. Về mặt không gian, những số liệu quan trắc phải được phân tích về lưới của số liệu dự báo, hoặc số liệu dự báo phải được nội suy theo không gian về các điểm quan trắc. Người ta thường sử dụng cách thứ nhất, tuy nhiên đôi khi cũng có trường hợp số liệu quan trắc được phân tích không đại diện cho trước khi quan trắc. Để đánh giá mô hình một cách có hiệu quả, cần phải lựa chọn mục đích của đánh giá là để phục vụ trên phương diện quản lý hay trên phương diện khoa học.

- Đánh giá trên phương diện quản lý: xem xét tới xu hướng của độ chính xác và kỹ năng của mô hình, và có thể sử dụng để so sánh sự chính xác của hai mô hình khác nhau.

- Đánh giá trên phương diện khoa học: xem xét tới sự biến đổi về không gian và thời gian trong các kết quả của mô hình, nhằm mục đích cung cấp thông tin cho những người phát triển mô hình để cải tiến mô hình hoặc 40

“Xây dựng hệ thống chỉ tiêu đánh giá chất lượng dự báo KTTV” - Hà Nội 2007

Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Trung ương Trung tâm KTTV Quốc gia

cho những dự báo viên để có thể sử dụng sản phẩm mô hình một cách có hiệu quả.

Sau khi đã xác định được mục đích của đánh giá dự báo, người ta tiến hành phân loại các yếu tố cần đánh giá thành nhóm theo nguyên tắc riêng (mục 1.1.2.7), rồi tiến hành đánh giá từng nhóm riêng biệt. Trong phạm vi đề tài này, chúng tôi chỉ xây dựng cách đánh giá mô hình phục vụ công tác dự báo nghiệp vụ. Vì vậy, các chỉ số thường được dùng để đánh giá mô hình số như ME, MSE, RMSE.... như được trình bày trong mục 1.1.2.5 sẽ được áp dụng. 2.6 LĨNH VỰC DỰ BÁO THỦY VĂN HẠN NGẮN VÀ DỰ BÁO LŨ 2.6.1 Cơ sở của phương pháp

Cho đến nay, các chỉ tiêu đánh giá dự báo quá trình dòng chảy lũ hạn ngắn của Việt Nam thường được xây dựng riêng cho quá trình lũ lên và lũ xuống. Như đã phân tích ở trên, việc đánh giá dự báo như vậy thường gặp hạn chế là việc trích lũ không khách quan, chưa có chỉ tiêu đánh giá khi không có lũ. Ngoài ra, việc sử dụng các chỉ tiêu như vậy thường gây khó khăn cho việc tự động hoá đánh giá dự báo tác nghiệp cũng như đánh giá các sản phẩm dự báo của mô hình.

Để phù hợp với sự phát triển chung, thuận lợi cho việc phát triển các mô hình dự báo số trị, cần xây dựng các chỉ tiêu dự báo cho toàn chuỗi trong mùa lũ. 2.6.2 Các khái niệm và đặc trưng chính • Khái niệm về dự báo tự nhiên, xem:

∆ = |Yt+τ-Yt| là sai số dự báo tự nhiên của yếu tố Y trước thời đoạn τ h.

Trong đó, ∆ là biến đổi yếu tố dự báo sau thời gian dự kiến τ h; Yt và

YT+ τ là giá trị của yếu tố dự báo tại các thời điểm t và t+ τ h.

• Tính các đặc trưng:

+ Giá trị trung bình (∆tb); + Xây dựng đường tần suất ∆ = f (P%); + Xác định gia trị ∆ ứng với tần suất 50% (∆50%); + Tính hệ số phân phối ρ = (∆tb – ∆50%)/ ∆tb; • Tính sai số cho phép (Scf) theo quy định hiện hành:

“Xây dựng hệ thống chỉ tiêu đánh giá chất lượng dự báo KTTV” - Hà Nội 2007

Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Trung ương Trung tâm KTTV Quốc gia

(2.6.1)

Scf = 0.674 σ∆

• Xác định mức đảm bảo của dự báo tự nhiên ứng với Scf. • Đề xuất cách tính các chỉ tiêu dự báo: Quá trình mực nước (H), Quá trình lưu lượng (Q), Biên độ lũ (A), Đỉnh lũ (HĐ), thời gian xuất hiện đỉnh lũ (TĐ), đỉnh triều và chân triều.

Xây dựng chỉ tiêu và phương pháp đánh giá dự báo thủy văn hạn vừa và

2.6.3 Số liệu tính toán Để phục vụ cho công tác nghiên cứu của đề tài, chúng tôi đã chọn một mạng lưới trạm gồm 73 trạm thuỷ văn, phân bố đều các khu vực, địa giới, theo các loại sông miền núi, đồng bằng và diện tích lưu vực (Phụ lục III.1.1); thu thập, xử lý số liệu mực nước, lưu lượng của 5 - 10 mùa lũ tại 47 trạm thuỷ văn; thống kê, tính toán các đặc trưng của các trận lũ với các biên độ trên 1m của 21 trạm thuỷ văn khống chế các lưu vực nhỏ có thời gian tập trung và truyền lũ không quá 24h (mỗi trạm trích không dưới 30 - 40 trận lũ), đỉnh triều và chân triều của 6 trạm thuỷ văn và xây dựng cơ sở số liệu trên máy tính. 2.7 LĨNH VỰC DỰ BÁO THỦY VĂN HẠN VỪA VÀ HẠN DÀI 2.7.1 Cơ sở của phương pháp hạn dài được thực hiện theo nguyên tắc sau:

• Lấy nội dung của “Quy phạm dự báo lũ” [18] làm nền tảng, khắc phục tồn

tại và bổ sung những thiếu sót cần thiết.

• Chuẩn hóa các thuật ngữ, các chỉ tiêu, loại bản tin, các yếu tố dự báo, các phương pháp đánh giá theo hướng dẫn của WMO và phù hợp với trình độ khoa học công nghệ dự báo.

2.7.2 Các khái niệm và đặc trưng chính

• Bản tin dự báo định kỳ: Trong mùa lũ, dự báo 5 ngày một lần, các bản tin ra vào các ngày 5, 10, 15, 20, 25 và ngày cuối tháng. Trong mùa cạn dự báo 10 ngày một lần vào các ngày 10, 20, và ngày cuối tháng.

• Trong mùa lũ: Bản tin dự báo trượt 5 ngày (chỉ dự báo trị số lớn nhất

ngày) được ra hàng ngày.

• Tin dự báo tháng được ra vào ngày đầu tháng. • Tin dự báo mùa gồm bản tin dự báo mùa lũ và bản tin dự báo mùa cạn, các bản tin này thường ra vào những ngày đầu của những tháng đầu mùa lũ hoặc đầu mùa cạn.

“Xây dựng hệ thống chỉ tiêu đánh giá chất lượng dự báo KTTV” - Hà Nội 2007

Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Trung ương Trung tâm KTTV Quốc gia

• Các yếu tố dự báo là mực nước (Hcm) với các đặc trưng Hmax, Htb và Hmin

và lưu lượng nước(Qm3/s) với các đặc trưng Qmax, Qtb và Qmin.

• Các trị số đặc trưng của dự báo dòng chảy gồm: trị số lớn nhất (Max), trị

số trung bình (TB), trị số nhỏ nhất (Min).

2.7.3 Nguyên tắc xây dựng chỉ tiêu

• Sai số cho phép tại một vị trí được tính bằng số liệu thủy văn tại vị trí đó. • Số liệu dùng để tính sai số cho phép phải có độ dài từ 5 - 10 năm đối với

dự báo hạn vừa và 20 - 30 năm đối với dự báo hạn dài.

a) Dự báo thủy văn hạn vừa:

• Sai số cho phép được tính theo công thức (1.2.10). • Sai số cho phép của dự báo đặc trưng lớn nhất 5 ngày được tính như sau:

o Từ chuỗi số liệu thực đo, chọn giá trị lớn nhất trong từng ngày

Hmax-ng(i)

o Từ chuỗi số liệu Hmax-ng(i) chọn Hmax-5ng(i) o Tính chuỗi ∆Hmax-5ng= Hmax-5ng - Hmax-ng(i) o Đưa chuỗi số liệu ∆Hmax-5ng vào công thức (1.2.10) để tính sai số cho phép dự báo đặc trưng lớn nhất 5 ngày. Tương tự các bước làm như trên ta tính được sai số cho phép của các đặc trưng trung bình và nhỏ nhất 5 ngày.

∆

o Kiểm tra tính hợp lý của sai số cho phép vừa tính được theo các

i )(

H − max

bước sau: + Sắp xếp chuỗi theo thứ tự từ nhỏ đến lớn rồi

tính tần suất xuất hiện của chuỗi số liệu đó theo công thức sau:

Trong đó: m là số thứ tự của chuỗi số liệu

+ Đường tần suất có dạng như Hình 2.7.1.

m P(%) = –––––––––– (2.7.1) n + 1 n là độ dài của chuỗi.

“Xây dựng hệ thống chỉ tiêu đánh giá chất lượng dự báo KTTV” - Hà Nội 2007

Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Trung ương Trung tâm KTTV Quốc gia

Hình 2.7.1: Đường tần suất xuất hiện của yếu tố dự báo

∆

max

5 ng

−

1 −=ρ

(2.7.2)

∆

max

5 ng

−

o Chuỗi số liệu dùng để tính sai số cho phép của một yếu tố dự báo phải là chuỗi có dạng phân phối chuẩn. Cách xác định như sau: + Hệ số ρ được tính theo công thức:

∆

Trong đó: ∆Hmax-5ng với p= 50% là giá trị của ∆H được tra từ đường tần

5 ng

max−

là giá trị trung bình của chuỗi. suất xây dựng ở phần trên.

+ Nếu hệ số ρ ≤ 0,2 thì chuỗi số liệu tính toán được coi là có phân phối chuẩn. + Nếu hệ số ρ > 0,2 thì chuỗi số liệu đó không có dạng phân phối chuẩn. Khi đó sai số cho phép được lấy bằng ∆Hmax-5ng với P = 60% (tức là trị số ∆Hmax-5ng ứng với tần suất P = 60% tra từ đường tần suất).

“Xây dựng hệ thống chỉ tiêu đánh giá chất lượng dự báo KTTV” - Hà Nội 2007

Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Trung ương Trung tâm KTTV Quốc gia

• Sai số dự báo trượt 5 ngày: cần tính 5 giá trị sai số cho phép cho từng

ngày tính từ ngày thứ nhất. Cách tính như sau:

o Từ chuỗi số liệu thực đo chọn giá trị lớn nhất trong từng ngày Hmax- ng(i). Từ đó chọn được các chuỗi mực nước cao nhất trong 1 ngày, 2 ngày, 3 ngày, 4 ngày và 5 ngày. Tính các chuỗi biến đổi của mực nước cao nhất theo các thời đoạn trên.

Cứ tính trượt như vậy ta có được 5 chuỗi số liệu ∆Hmax-jng(i) (i=1,n; j=1,5) Chuỗi ∆Hmax-1ng(i), (i=1,n) biến đổi 1 ngày Chuỗi ∆Hmax-2ng(i), (i=1,n) biến đổi 2 ngày Chuỗi ∆Hmax-3ng(i), (i=1,n) biến đổi 3 ngày Chuỗi ∆Hmax-4ng(i), (i=1,n) biến đổi 4 ngày Chuỗi ∆Hmax-5ng(i), (i=1,n) biến đổi 5 ngày Từ các chuỗi số liệu này ta tính được sai số cho phép của các ngày từ

∆

- ∆Hmax-1ng= Hmax-ng2 - Hmax-ng1 - ∆Hmax-2ng= Hmax-ng3 - Hmax-ng1 - ∆Hmax-3ng= Hmax-4ng - Hmax-ng1 - ∆Hmax-4ng= Hmax-5ng - Hmax-ng1 - ∆Hmax-5ng= Hmax-6ng - Hmax-ng1 ngày 1 đến ngày 5. Ví dụ: Sai số cho phép của trị số dự báo ngày thứ nhất được tính như sau:

i )(

H − 1max

∆

o Lấy giá trị tuyệt đối của

i )(

H − 1max

∆

max

)( i

−

∑

o Tính giá trị trung bình của chuỗi

max

−

∆

(2.7.3)

o Đưa chuỗi số liệu ∆Hmax-1ng(i) và giá trị trung bình của chuỗi vào công thức (1.2.10) ta tính được sai số cho phép dự báo trượt Hmax của ngày thứ nhất.

o Kiểm tra tính hợp lý của sai số cho phép và cách xác định dạng phân phối chuẩn của chuỗi số liệu được làm tương tự như được trình bày trong phần tính sai số cho phép của dự báo đặc trưng lớn nhất 5 ngày.

o Sai số cho phép của các ngày thứ 2, thứ 3, thứ 4 và thứ 5 được làm tương tự như trên.

b) Dự báo thủy văn hạn dài:

• Sai số cho phép của dự báo dài hạn được tính theo công thức (1.2.13). “Xây dựng hệ thống chỉ tiêu đánh giá chất lượng dự báo KTTV” - Hà Nội 2007

Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Trung ương Trung tâm KTTV Quốc gia

• Kiểm tra tính hợp lý của sai số cho phép và cách xác định dạng phân phối chuẩn của chuỗi số liệu được làm tương tự như được trình bày trong phần tính sai số cho phép của dự báo đặc trưng lớn nhất 5 ngày (hạn vừa).

“Xây dựng hệ thống chỉ tiêu đánh giá chất lượng dự báo KTTV” - Hà Nội 2007

Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Trung ương Trung tâm KTTV Quốc gia

CHƯƠNG III CÁC QUY ĐỊNH VỀ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG DỰ BÁO KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN

Chương này trình bày các quy định, chỉ tiêu về cách đánh giá các bản tin dự báo KTTV sau khi tiếp thu những ý kiến đóng góp của các Đài KTTV Khu vực và các chuyên gia (Phụ lục V). 3.1 ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG DỰ BÁO KHÍ TƯỢNG HẠN NGẮN 3.1.1 Quy định chung a) Quy định này được biên soạn căn cứ vào điều kiện KHCN trên lĩnh vực dự báo thời tiết hạn ngắn ở nước ta trước mắt và lâu dài, làm cơ sở để xây dựng và biên soạn các văn bản mang tính pháp quy liên quan đến đánh giá chất lượng dự báo KTTV.

b) Quy định này được sử dụng để đánh giá mức chính xác bản tin dự báo thời

tiết hạn ngắn, cho thời hạn dự báo 24 giờ.

c) Các yếu tố được đánh giá bao gồm: lượng mây, hiện tượng thời tiết và thời

gian xảy ra, gió, Tmax và Tmin.

d) Các thuật ngữ sử dụng phải ngắn gọn, rõ ràng, dễ hiểu và phải được phổ biến

rộng rãi để tránh nhầm lẫn.

3.1.2 Quy định về thuật ngữ a) Thuật ngữ về không gian

• Quy định chung

o Bản tin dự báo thời tiết trên đất liền được chia thành các khu vực bao gồm: Phía tây Bắc Bộ; Phía đông Bắc Bộ; Các tỉnh từ Thanh Hoá đến Thừa Thiên Huế; Các tỉnh ven biển từ Đà Nẵng đến Bình Thuận; Tây Nguyên; Các tỉnh Nam Bộ, và Thủ đô Hà Nội (Bản đồ 1, Phụ lục I).

o Các khu vực dự báo này có thể được phân chia thành các khu vực nhỏ hơn tùy theo mức độ ảnh hưởng của các hệ thống thời tiết, như Khu Tây Bắc Bắc Bộ, Vùng núi phía bắc Bắc Bộ ...

o Đối với các Đài KTTV Khu vực và các Trung tâm Dự báo Tỉnh: Tuỳ theo yêu cầu dự báo thời tiết hạn ngắn phục vụ địa phương mà

“Xây dựng hệ thống chỉ tiêu đánh giá chất lượng dự báo KTTV” - Hà Nội 2007

Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Trung ương Trung tâm KTTV Quốc gia

khu vực dự báo có thể chia thành nhiều khu vực nhỏ theo khu vực hành chính, theo địa lý hoặc theo vùng khí hậu.

o Tất cả các trạm quan trắc khí tượng mặt đất nằm trong từng khu vực dự báo đều được sử dụng để đánh giá cho khu vực đó.

o Số liệu quan trắc tại trạm khí tượng Láng được dùng để đánh giá cho Thủ đô Hà Nội.

• Thuật ngữ về không gian được quy định ở Bảng 3.1.1. Bảng 3.1.1: Quy định thuật ngữ về không gian

Số trạm có

Ghi chú

TT

Thuật ngữ

hiện tượng thời tiết (S)

Không

S <1/4

Vài nơi

1/4≤S≤1/3

hoặc

Có nơi

“Vài nơi” và “Có nơi” giống nhau về nghĩa của thuật ngữ không gian nhưng được đặt ở vị trí khác nhau trong một câu của bản tin dự báo thời tiết nhằm tránh trùng lặp, để chỉ hai hiện tượng thời tiết khác nhau cùng xảy ra trong cùng khoảng thời gian dự báo nhưng với phạm vi tương đương.

Rải rác

1/3< S≤2/3

Ví dụ: Nhiều mây, có mưa vài nơi, sáng sớm có nơi có sương mù đều thể hiện cả hai yếu tố mưa và sương mù đều xảy ra từ 1/4 đến 1/3 số trạm quan trắc trong khu vực dự báo.

Ví dụ: Có mưa hoặc có mưa ở nhiều nơi.

Nhiều nơi

2/3< S≤1

Có

b) Thuật ngữ về thời gian • Quy định chung

o Khoảng thời gian sử dụng trong dự báo thời tiết hạn ngắn được chia theo từng 12 giờ; Từ 7h đến 19h gọi là “ngày”, từ 19h đến 7h sáng hôm sau gọi là “đêm”.

o Tuỳ thuộc vào thời gian hiện tượng thời tiết xảy ra mà khoảng thời gian “ngày” hoặc “đêm” cũng có thể được chia thành các khoảng nhỏ hơn theo quy định ở Bảng 3.1.2. • Thuật ngữ về thời gian được quy định ở Bảng 3.1.2.

“Xây dựng hệ thống chỉ tiêu đánh giá chất lượng dự báo KTTV” - Hà Nội 2007

Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Trung ương Trung tâm KTTV Quốc gia

Bảng 3.1.2: Quy định thuật ngữ về thời gian

Thuật ngữ

Khoảng giới hạn thời gian (Giờ HN)

TT

Thời gian

Ghi chú

Ngày

7h đến 19h

Sáng

7h đến 13h

Trưa

10h đến 13h

- Nếu hiện tượng thời tiết nào đó xảy ra trong hai khoảng liền kề thì thuật ngữ thời gian có thể nối tiếp bằng chữ “và”.

Ngày

Chiều

13h đến 19h

Chiều tối

16h đến 19h

Đêm

19h đến 7h ngày hôm sau

- Nếu không biết chắc chắn hiện tượng thời tiết sẽ xảy ra trong khoảng nào đó giữa hai khoảng thời gian liền kề thì dùng từ “hoặc”

Tối

19h đến 22h

Đêm

1h đến 7h

tục

Nửa đêm về sáng

4h đến 7h

Sáng sớm, gần sáng

- Nếu hiện tượng thời tiết nào đó xảy ra trong liên khoảng thời gian dự báo 24h cả ngày và đêm thì không dùng thuật ngữ thời gian (ví dụ như “có mưa”).

Có lúc

Xảy ra bất cứ lúc nào trong khoảng thời gian dự báo, nhưng ít nhất phải từ 2 obs quan trắc trở lên

- Nếu hiện tượng thời tiết xảy ra không liên tục và ít nhất 2 lần trở lên trong khoảng thời gian dự báo 12h thì dùng thuật ngữ “có lúc”.

c) Thuật ngữ về hiện tượng và yếu tố thời tiết

• Quy định chung

o Thuật ngữ về hiện tượng và yếu tố thời tiết là danh từ hay cụm từ chỉ các hiện tượng hoặc yếu tố thời tiết sử dụng trong bản tin dự báo thời tiết hạn ngắn, được sử dụng trong nội dung các giáo trình chuyên ngành khí tượng học, tài liệu hướng dẫn quan trắc khí tượng bề mặt, mã luật khí tượng bề mặt.

o Thuật ngữ về hiện tượng và yếu tố thời tiết được sử dụng trong bản tin dự báo thời tiết trên đất liền bao gồm: mây, các hiện tượng thời tiết, gió và nhiệt độ cực trị.

“Xây dựng hệ thống chỉ tiêu đánh giá chất lượng dự báo KTTV” - Hà Nội 2007

Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Trung ương Trung tâm KTTV Quốc gia

• Thuật ngữ về hiện tượng và yếu tố thời tiết

o Thuật ngữ về mây: Lượng mây (vân lượng) được tính bởi lượng mây tổng quan bao gồm mây thấp, mây trung và mây cao. Tuy nhiên, khi dự báo, cần chú ý ưu tiên lượng mây dưới, các loại mây tế quang (mây không cho ánh sáng xuyên qua), những loại mây tồn tại tương đối bền vững, những loại mây có khả năng gây thời tiết xấu như mưa, dông... Các thuật ngữ về lượng mây được quy định ở Bảng 3.1.3.

Bảng 3.1.3: Quy định thuật ngữ về mây

TT

Thuật ngữ

Giải thích

Quang mây

Toàn bộ bầu trời không có mây trong suốt khoảng thời gian dự báo hay quá 6h liên tục, những giờ khác có mây nhưng lượng mây thấp phải ít hơn 5/10 bầu trời.

Ít mây

Lượng mây thấp không quá 5/10 bầu trời, không kể mây trung, mây cao mỏng, mây thấu quang.

Mây thay đổi

Lượng mây tổng quan có thể dao động nhưng nói chung phổ biến ở mức 4/10 đến 8/10 bầu trời. Thuật ngữ này chỉ sử dụng trong trường hợp không khí bất ổn định trong mùa hè.

Nhiều mây

Lượng mây tổng quan có thể dao động nhưng nói chung thường xuyên trên 5/10 bầu trời.

Đầy mây

Lượng mây tổng quan dao động thường xuyên từ 8/10 đến 10/10 bầu trời.

Âm u

Lượng mây tổng quan thường xuyên 10/10 bầu trời nhưng đôi khi có thể giảm xuống 7/10 bầu trời.

o Thuật ngữ về mưa: bao gồm cấp mưa và dạng mưa, được quy định theo Bảng 3.1.4.

“Xây dựng hệ thống chỉ tiêu đánh giá chất lượng dự báo KTTV” - Hà Nội 2007

Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Trung ương Trung tâm KTTV Quốc gia

Bảng 3.1.4: Cấp mưa và dạng mưa

TT

Cấp mưa

Ghi chú (Ký hiệu AERO)

Lượng mưa 12h R(mm)/12h

và dạng mưa

Không mưa

Không mưa (-)

Mưa không đo được (gt)

Giọt ≤ R ≤ 0.3

2 Mưa nhỏ lượng mưa không đáng kể

0.3 < R ≤ 3.0

Mưa nhỏ

3.0 < R ≤ 8.0

Mưa

8.0 < R ≤ 25.0

Mưa vừa

Không tính thời gian mưa xảy ra liên tục hay ngắt quãng

25.0 < R ≤ 50.0

Mưa to

Mưa rất to

R > 50.0

Giọt ≤ R ≤ 3.0

8 Mưa rào nhẹ, mưa rào nhẹ và dông

3.0 < R ≤ 25.0

Mưa bất ổn định dạng rào có hoặc không kèm theo dông.

Mưa rào, mưa rào và dông, mưa dông

Mưa phùn

Giọt < R ≤ 3.0 Mưa ổn định, xảy ra liên

tục hoặc ngắt quãng

Mưa nhỏ, mưa phùn

Dông

Dông, chớp

Dông có thể báo kèm với mưa bất ổn định

Chú ý: Thuật ngữ mưa rào và dông, mưa dông dùng trong trường hợp mưa dạng rào kèm theo dông. Nếu thời gian mưa kéo dài gồm nhiều đợt kèm theo dông mà tổng lượng mưa 12h có khả năng vượt quá ngưỡng quy định thì tuỳ thuộc vào lượng mưa đạt cấp mưa nào mà sử dụng các thuật ngữ kèm theo như:

+ Mưa và dông, mưa dông hay mưa và có lúc có dông với lương

mưa 12h: 3.0mm < R ≤ 25.0mm và kèm theo dông.

+ Mưa vừa và dông hay mưa vừa và có lúc có dông với lượng

mưa 12h: 8.0mm < R ≤ 25.0mm và kèm theo dông.

+ Mưa to và dông hay mưa to và có lúc có dông với lượng mưa

12h: 25.0mm < R ≤ 50.0mm và kèm theo dông.

+ Mưa rất to và dông hay mưa rất to và có lúc có dông với lượng

mưa 12h: R > 50.0mm và kèm theo dông. o Thuật ngữ về gió: bao gồm hướng gió và tốc độ gió.

+ Hướng gió dự báo được xác định bởi hướng gió thịnh hành theo 8 hướng gió chính là Bắc, Đông Bắc, Đông, Đông Nam, Nam, Tây Nam, Tây và Tây Bắc. Trường hợp không xác định được

“Xây dựng hệ thống chỉ tiêu đánh giá chất lượng dự báo KTTV” - Hà Nội 2007

Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Trung ương Trung tâm KTTV Quốc gia

hướng gió thịnh hành thì báo hướng gió thay đổi. Hướng gió thay đổi chỉ dùng trong trường hợp tốc độ gió dưới cấp 3 (cấp Beaufort). Trường hợp gió nhẹ thì không cần dự báo hướng gió. + Tốc độ gió: được tính theo cấp gió Beaufort. Có thể sử dụng 2 cấp gió liền kề, trừ cấp 5 và cấp 6 vì đây là ranh giới giữa mức độ chưa nguy hiểm và nguy hiểm.

3.1.3 Quy định về đánh giá dự báo thời tiết hạn ngắn a) Quy định chung

• Đánh giá chất lượng dự báo thời tiết hạn ngắn là đánh giá chất lượng nội

dung bản tin dự báo so với số liệu quan trắc thực tế xảy ra.

• Các khu vực hay địa điểm dự báo được đánh giá độc lập nhau. Khi một khu vực dự báo được phân chia thành nhiều khu vực nhỏ hơn thì các khu vực nhỏ cũng được đánh giá độc lập và kết quả đánh giá dự báo cho một khu vực là tập hợp tỷ lệ kết quả đánh giá các khu vực nhỏ theo quy định. • Tất cả các hiện tượng và yếu tố thời tiết được đánh giá độc lập nhau, theo

tỷ trọng khác nhau.

• Không đánh giá bản tin dự báo khi số trạm quan trắc thực tế thu thập được

chỉ đạt 50% trở xuống so với số trạm qui định trong khu vực dự báo.

• Chất lượng một bản tin dự báo thời tiết hạn ngắn là tập hợp có trọng lượng các kết quả đánh giá các hiện tượng và yếu tố thời tiết dự báo cho một khu vực hay cho một địa điểm có trong nội dung bản tin.

b) Cách đánh giá

• Nguyên tắc chung

o Ngoài hai hiện tượng thời tiết nguy hiểm là bão, ATNĐ và KKL được phát tin dự báo riêng, một số hiện tượng thời tiết khác như mưa vừa, mưa to, nắng nóng diện rộng, gió mạnh từ cấp 6 trở lên, rét đậm, rét hại, ... cũng được xếp vào loại thời tiết nguy hiểm. Khi đánh giá, các hiện tượng thời tiết nguy hiểm này được xem xét về tỷ trọng trong chất lượng chung của bản tin và coi như là những yếu tố “ưu tiên” trong đánh giá.

o Khi một khu vực dự báo (hoặc địa điểm) phải phụ thuộc hoàn toàn vào bản tin dự báo thời tiết nguy hiểm (bão, áp thấp nhiệt đới, không khí lạnh) thì không đánh giá khu vực đó. yếu tố thời tiết được đánh giá đúng (+) khi giá trị dự báo đúng như thực tế xảy ra hoặc nằm trong khoảng sai số cho phép và ngược lại.

o Nội dung bản tin dự báo cho một khu vực hay một địa điểm được đánh giá đúng nếu các hiện tượng thời tiết thuộc loại nguy hiểm