Dự thảo Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Khí tượng và khí hậu học: Khảo sát mối quan hệ giữa kĩ năng mô phỏng quỹ đạo bão và cường độ bão cho khu vực Tây Bắc Thái Bình Dương bằng hệ thống đồng hóa tổ hợp

Có mối tương quan gì giữa hai kĩ năng dự báo quỹ đạo bão và cường độ bão? Liệu các phương pháp mang lại hiệu quả cho bài toán dự báo số đưa lại những cải thiện một cách tích cực đối với chất lượng dự báo quỹ đạo bão thì mức độ cải thiện của cường độ bão tương ứng là bao nhiêu? Mời các bạn cùng tham khảo nội dung đề tài luận án để giải đáp về vấn đề này.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Dự thảo Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Khí tượng và khí hậu học: Khảo sát mối quan hệ giữa kĩ năng mô phỏng quỹ đạo bão và cường độ bão cho khu vực Tây Bắc Thái Bình Dương bằng hệ thống đồng hóa tổ hợp ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN DƯ ĐỨC TIẾN Công trình đư ợc hoàn thành tại Khoa Khí tượng Thủy văn và Hải dương học, Trường Đại học Khoa học Tự Nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội Người hướng dẫn khoa học: 1. PGS. TS. Ngô Đức Thành Trường đại học Khoa học và Công nghệ Hà Nội 2. TS. Kiều Quốc Chánh Trường đại học Indiana, Hoa Kỳ KHẢO SÁT MỐI QUAN HỆ GIỮA KĨ NĂNG MÔ PH ỎNG QUỸ ĐẠO BÃO VÀ CƯỜNG ĐỘ BÃO CHO KHU VỰC TÂY BẮC THÁI BÌNH DƯƠNG BẰNG HỆ THỐNG ĐỒNG HÓA TỔ HỢP Phản biện: ……………………………………………………………. ……………………………………………………………. Phản biện: ……………………………………………………………. ……………………………………………………………. Phản biện: ……………………………………………………………. Chuyên ngành: Khí tượng và khí hậu học ……………………………………………………………. Mã số: 62440222 DỰ THẢO TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHÍ TƯ ỢNG VÀ KHÍ HẬU HỌC Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng cấp nhà nước chấm luận án tiến sĩ h ọp tại Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội vào hồi … giờ … ngày … tháng … năm … . . Có thể tìm hiểu luận án tại: - Thư viện Quốc gia Việt Nam HÀ NỘI - 2016 - Trung tâm Thông tin Thư viện, Đại học Quốc gia Hà Nội 2 MỞ ĐẦU Vấn đề nghiên cứu và ý nghĩa Kết quả đánh giá sai số dự báo quỹ đạo bão và cường độ bão hằng năm cho các vùng biển khác nhau nói chung và đố i với khu vực Tây Bắc Thái Bình Dương (TBTBD) cho thấy, sai số dự báo quỹ đạo giảm đi với một xu thế rõ rệt hằng năm nhưng chất lượng dự báo cường độ bão không giảm đồng thời theo. Một câu hỏi đặt ra một cách tự nhiên là mối tương quan gì giữa hai kĩ năng dự báo bão này? liệu các phương pháp mang lại hiệu quả cho bài toán dự báo số đưa lại những cải thiện một cách tích cực đối với chất lượng dự báo quỹ đạo bão thì mức độ cải thiện của cường độ bão tương ứng là bao nhiêu? Đây là vấn đề mới được quan tâm và cũng là nội dung nghiên cứu đặt ra cho luận án. Luận điểm bảo vệ của luận án 1. Việc tăng cường chất lượng dự báo quỹ đạo vẫn mang hiệu ứng tích cực trong việc giảm sai số dự báo cường độ bão lại nhưng mức độ tương quan giữa hai sai số là không đồng nhất v à giữa các hạn dự báo là khác nhau. Sai số dự báo quỹ đạo ở các hạn các dài (sau 2 -3 ngày) được giảm sẽ càng có hiệu ứng tích cực đến việc giảm sai số dự báo cường độ so với hạn 24h ban đầu. Luận án đã thử nghiệm cô lập các nguyên nhân ảnh hưởng chính đến dự báo cường độ (sai số do vật lý của mô hình, do dự báo sai của quỹ đạo mang lại) qua đó đánh giá sự thay đổi sai số dự báo cường độ trong các tập có sự thay đổi sai số quỹ đạo giảm đi so với toàn bộ tập dự báo thử nghiệm tổng thể. 2. Trong việc ứng dụng mô hình số, việc tăng cường chất lượng dự báo cường độ bão liên quan trực tiếp đến mức độ chi tiết cấu trúc ban đầu của bão và mức độ phù hợp của cấu trúc đó với động lực của mô hình. Luận án đã thử nghiệm xây dựng thông tin cấu trúc xoáy thuận từ các phân tích bão thời gian thực (chương trình vinit) và áp dụng phương pháp đồng hóa tổ hợp để đồng hóa đồng thời với thông tin quy mô lớn từ gió vệ tinh các mực trên 3 cao vào mô hình số, qua đó đánh giá các đặc trưng trung bình và kĩ năng dự báo xác suất đối với dự báo quỹ đạo và cường độ bão của các thử nghiệm dự báo tổ hợp. Những đóng góp mới của luận án 1. Đóng góp thứ 1 của luận án: mối tương quan giữa sai số quỹ đạo và cường độ ở khu vực TBTBD đã được đánh giá dựa trên mô hình động lực nhằm xem xét vai trò của quỹ đạo trong việc cải thiện chất lượng dự báo cường độ bão. Thông qua việc phân tích các nguyên nhân ảnh hưởng đến dự báo cường độ, luận án đã xây dựng được thử nghiệm tương ứng trên một hệ động lực (ở đây là mô hình WRF-ARW) để khảo sát tương quan giữa hai sai số dự báo quỹ đạo và cường độ, đánh giá sự tăng/giảm tương ứng của sai số cường độ trong các tập có sai số quỹ đạo giảm theo các tiêu chuẩn đặt ra (áp dụng đồng thời tại 3 hạn dự báo) so với toàn bộ tập thử nghiệm ban đầu (92 trường hợp từ 2007 -2009). Khi đánh giá tập mô phỏng có sai số quỹ đạo giảm 60% và 80% ở hai hạn 2-3 ngày, sai số cường độ giảm tương ứng là 14% và 19% so với toàn bộ tập thử nghiệm. Nếu tiếp tục tăng tiêu chuẩn sai số quỹ đạo (73% và 85% ở hạn 2-3 ngày), sai số cường độ giảm chủ yếu ở hạn 3 ngày (21%). Kết quả này đã được công bố trên tạp chí Meteorology and Atmospheric Physics số 122 trang 55-64 dưới tiêu đề “A study of the connection between tropical cyclone track and intensity errors in the WRF model” và được trình bày chi tiết trong Chương 3 của luận án. 2. Đóng góp thứ 2 của luận án là việc phát triển hệ thống đồng hóa tổ hợp cho dự báo bão dựa trên phương pháp LETKF cho mô hình WRF-ARW trong đó một chương trình mô phỏng cấu trúc xoáy 3 chiều vinit dựa trên những số liệu phân tích trạng thái thực của bão và kết hợp với các số liệu quan trắc đặc trưng cho quy mô lớn (ở đây là gió vệ tinh các mực trên cao) đã được thử nghiệm. Việc thiết lập bộ số liệu quan trắc bao gồm đồng thời (blending) thông tin quy mô lớn từ gió trên cao (AMV) và quy 4 mô bão (từ chương trình vinit) là một cách tiếp cận mới sẽ cho phép các nguồn số liệu tự bổ sung cho nhau những thông tin còn thiếu và được đồng hóa vào mô hình một cách khách quan bởi phương pháp LETKF. Được trình bày chi tiết trong Chương 4, kết quả này đã được công bố tại hội thảo về bão và khí tượng nhiệt đới lần thứ 32 của Hiệp hội Khí tượng Mỹ (AMS) năm 2016 và đồng thời được nộp lên tạp chí Pure and Applied Geophysical Science. Cấu trúc của luận án Chương 1: Tổng quan về sai số dự báo quỹ đạo và cường bão khu vực Tây Bắc Thái Bình Dương ; Chương 2: Phương độ pháp nghiên cứu: mô hình WRF-ARW, phương pháp đồng hóa LETKF và xây dựng chương trình vinit tăng cường cấu trúc xoáy từ thông tin phân tích xoáy thực tế; Chương 3: Khảo sát tương quan giữa sai số dự báo quỹ đạo và cường độ bằng hệ thống tổ hợp mô hình đa vật lý khu vực trên TBTBD; Chương 4: Dự báo quỹ đạo và cường độ bão bằng ...