Nghiên cứu áp dụng sơ đồ ban đầu hoá xoáy NC2011 trong mô hình WRF để khảo sát khả năng dự báo cường độ cơn bão damrey năm 2017

Trong bài báo này nhóm tác giả trình bày một số kết quả thử nghiệm áp dụng sơ đồ ban đầu hóa bão NC2011 để mô phỏng cấu trúc cơn bão số 12 (Damrey) năm 2017 bằng mô hình WRF với ba sơ đồ tham số hóa đối lưu Betts-Miller-Janjic, Kain-Fritsch và Grell-Devenyi. Kết quả cho thấy mô phỏng trị số khí áp cực tiểu tại tâm bão khá tốt đặc biệt với sơ đồ Betts-Miller-Janjic.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu áp dụng sơ đồ ban đầu hoá xoáy NC2011 trong mô hình WRF để khảo sát khả năng dự báo cường độ cơn bão damrey năm 2017BÀI BÁO KHOA HỌCNGHIÊN CỨU ÁP DỤNG SƠ ĐỒ BAN ĐẦUHOÁ XOÁY NC2011 TRONG MÔ HÌNHWRF ĐỂKHẢO SÁT KHẢ NĂNG DỰ BÁO CƯỜNG ĐỘ CƠN BÃODAMREY NĂM 2017Nguyễn Bình Phong1, Nguyễn Tiến Mạnh1, Nguyễn Văn Hiệp2, Nguyễn Văn Thắng3Tóm tắt: Trong bài báo này nhóm tác giả trình bày một số kết quả thử nghiệm áp dụng sơ đồ banđầu hóa bão NC2011 để mô phỏng cấu trúc cơn bão số 12 (Damrey) năm 2017 bằng mô hình WRFvới ba sơ đồ tham số hóa đối lưu Betts-Miller-Janjic, Kain-Fritsch và Grell-Devenyi. Kết quả chothấy mô phỏng trị số khí áp cực tiểu tại tâm bão khá tốt đặc biệt với sơ đồ Betts-Miller-Janjic. Tronggiai đoạn phát triển và chín muồi mô hình mô phỏng bão mạnh hơn so với thực tế, khi bão suy yếuvà tan rã, mô phỏng của mô hình cho kết quả bão yếu hơn thực tế. Nghiên cứu cũng đã chỉ ra đượcbất đối xứng trong cấu trúc thẳng đứng của bão khi có sự tương tác với địa hình và không khí lạnh.Phần hoàn lưu bão tương tác với địa hình, lượng nước ngưng kết sẽ phát triển đến độ cao lớn hơn.Từ khóa: Xoáy thuận nhiệt đới, ban đầu hoá.Ban Biên tập nhận bài: 12/01/20181. Đặt vấn đềNgày phản biện xong: 08/02/2018Việt Nam là quốc gia nằm trong khu vựcnhiệt đới gió mùa, với khoảng 3260 km độ dàiđường bờ biển. Hàng năm, nước ta chịu ảnhhưởng trung bình từ 10 -12 cơn bão và áp thấpnhiệt đới. Trong những năm gần đây, cường độvà quỹ đạo bão ngày càng có diễn biến phức tạpgây khó khăn cho công tác dự báo, đồng thờimức độ thiệt hại do bão cũng nghiêm trọng hơn.Điển hình tháng 11 năm 2017 các tỉnh NamTrung Bộ đã gánh chịu hậu quả nặng nề do cơnbão số 12 gây ra. Theo số liệu của Văn phòngỦy ban Quốc gia tìm kiếm cứu nạn, Cục Cứu hộCứu nạn (Bộ Quốc Phòng), cơn bão số 12 đãlàm 123 người chết, 342 người bị thương. Bãocũng làm hơn 120,000 ngôi nhà sập đổ; gần10,000 ha lúa và hơn 15,203 ha rau màu bị ngậpvà hư hại; 25,957 lồng bè nuôi trồng thủy sản bịmất trắng; thiệt hại về tài sản ước tính lên đếnĐại học Tài nguyên và Môi trường Hà NộiViện Vật lý địa cầu, Viện Hàn lâm Khoa học vàCông nghệ Việt Nam3Viện Khoa học Khí tượng Thuỷ văn và Biến đổikhí hậuEmail: nbphong@hunre.edu.vn12Ngày đăng bài: 25/04/20186000 tỷ đồng (Nguồn: Báo vov.vn). Xuất pháttừ hậu quả nghiêm trọng của cơn bão, tác giảtiến hành nghiên cứu dự báo cường độcơn bãosố 12 với tên quốc tế là Damrey.Các mô hình khu vực dùng số liệu điều kiệnban đầu và điều kiện biên phụ thuộc vào thờigian từ mô hình toàn cầu. Do vậy dù ban đầuhóa với độ phân giải cao hơn, chất lượng và cấutrúc xoáy bão trong điều kiện ban đầu vẫn chứasai số từ các mô hình toàn cầu. Một điều kiệnban đầu không tốt có thể dẫn đến sai số lớntrong quá trình dự báo quỹ đạo và cường độ củabão. Hơn nữa, do mạng lưới quan trắc trên vùngbiển nhiệt đới rất thưa thớt và do chính cấu trúctoán lý, cũng như độ phân giải rất thô nên trongcác mô hình toàn cầu tâm xoáy bão ban đầuthường bị sai lệch vị trí và cường độ yếu hơn sovới xoáy bão thực tế. Vì vậy, để cải thiện điềukiện ban đầu cho mô hình dự báo bão người tathực hiện ban đầu hóa xoáy.Ban đầu hóa xoáy là bài toán được đặt ra đểnâng cao chất lượng điều kiện ban đầu của môhình dự báo bão. Bản chất ban đầu hóa xoáy làxây dựng một xoáy nhân tạo có cấu trúc vật lýTẠP CHÍ KHÍ TƯỢNG THỦY VĂNSố tháng 04 - 20189BÀI BÁO KHOA HỌCgần với xoáy thực bằng cách bổ sung thông tinchỉ thị về cơn bão như vị trí tâm quan trắc, tốcđộ gió cực đại, thông tin kích thước bão,… Sauquá trình ban đầu hóa, xoáy nhân tạo này có cấutrúc, cường độ gần với thực hơn.Xiaolei Zou và Quingnong Xiao (2000) sửdụng chương trình tạo xoáy giả (BDA) để dựbáo cơn bão Felix (1995) ở Đại Tây Dươngtrong giai đoạn chín muồi với thời hạn 72h.Nghiên cứu đã chỉ ra rằng ban đầu hóa xoáy đãcải thiện đáng kể cường độ của bão, đồng thờicải thiện trường ban đầu của bão giúp mô tảchính xác cấu trúc bên trong của bão [25].Zhao-Xia Pu (2001) sử dụng kỹ thật đồnghóa biến đổi bốn chiều để tạo xoáy giả trong môphỏng cơn bão Georges và Bonnie (1998) vớimô hình MM5 trong ba trường hợp khác nhau:1) Sự đồng hóa thông tin SLP giả, 2) đồng hóathông tin gió giả, 3) đồng hóa SLP và thông tingió giả. Thông tin được thu thập và đồng bộtrong 30 phút để tạo ra các xoáy ban đầu phùhợp với độ phân giải mô hình và vật lý. Nghiêncứu chỉ ra rằng trong ba tường hợp, thí nghiệmtrong đó đồng hóa đồng thời SLP và thông tingió giả sẽ tạo ra cấu trúc xoáy ban đầu chính xácnhất và có kết quả dự báo tốt nhất [22].Bùi Hoàng Hải, Phan Văn Tân (2002) đãkhảo sát ảnh hưởng của trường ban đầu hóa đếnsự chuyển động của bão bằng việc chạy mô hìnhdự báo WBAR trong 9 trường hợp ban đầu hóakhác nhau cho 3 cơn bão Durian (2001), Kajiki(2001) vàWukong (2000). Kết quả cho thấyphương pháp ban đầu hóa khác nhau sẽ có tácđộng nhất định đến sai số của bão. Vì vậy, cầncăn cứ vào tính chất và vị trí của bã ...