ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI - hmo.hus.vnu.edu.vnhmo.hus.vnu.edu.vn/uploads/hoadt/files/Luan van ThS_ Nguyen Huu Thanh.pdf · 1 ĐẠi hỌc quỐc gia hÀ nỘi trƯỜng ĐẠi

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

---------------------

NGUYỄN HỮU THÀNH

ĐÁNH GIÁ PHƯƠNG PHÁP DVORAK CẢI TIẾN

ĐỂ XÁC ĐỊNH CƯỜNG ĐỘ BÃO TỪ ẢNH MÂY VỆ TINH

ĐỊA TĨNH CHO KHU VỰC BIỂN ĐÔNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội - Năm 2017

1

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

---------------------

NGUYỄN HỮU THÀNH

ĐÁNH GIÁ PHƯƠNG PHÁP DVORAK CẢI TIẾN

ĐỂ XÁC ĐỊNH CƯỜNG ĐỘ BÃO TỪ ẢNH MÂY VỆ TINH

ĐỊA TĨNH CHO KHU VỰC BIỂN ĐÔNG

Chuyên ngành: Khí tượng và khí hậu học

Mã số: 60440222

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. PHẠM THỊ THANH NGÀ

Hà Nội - Năm 2017

2

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên, tôi xin trân trọng cảm ơn Tiến sĩ Phạm Thị Thanh Ngà đã tận

tình chỉ bảo và hướng dẫn cho tôi trong suốt quá trình thực hiện nghiên cứu Luận

văn Thạc sĩ này.

Trong quá trình nghiên cứu và học tập tại Khoa Khí tượng Thủy văn và Hải

dương học, Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội tôi đã có cơ hội

được tiếp thu những kiến thức cơ bản và chuyên sâu về chuyên ngành Khí tượng và

khí hậu học. Qua đó, đã giúp tôi có được những kiến thức chuyên môn cũng như kinh

nghiệm trong suốt quá trình học tập, tạo động lực trong nghiên cứu khoa học, phục

vụ hiệu quả trong quá trình nghiên cứu, thực hiện và hoàn thiện Luận văn Thạc sĩ

của tôi.

Tôi xin trân trọng cảm ơn các thầy giáo, cô giáo và các cán bộ trong Khoa

Khí tượng Thủy văn và Hải dương học đã cung cấp cho tôi những kiến thức chuyên

môn quý giá, tận tình hướng dẫn, giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi trong suốt quá

trình học tập và thực hiện Luận văn.

Xin chân thành cảm ơn các đồng chí Lãnh đạo và cán bộ của Trung tâm Dự

báo khí tượng thủy văn Trung ương đã tạo điều kiện cho tôi tham gia khóa đào tạo

Thạc sĩ, tận tình giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện Luận văn.

Trân trọng cảm ơn sự quan tâm, giúp đỡ của bạn bè, đồng nghiệp và gia đình

đã luôn sát cánh, động viên, giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và hoàn thành Luận

văn.

Nguyễn Hữu Thành

3

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN ................................................................................................... 2

MỤC LỤC ......................................................................................................... 3

DANH MỤC BẢNG ......................................................................................... 5

DANH MỤC HÌNH VẼ .................................................................................... 7

DANH MỤC KÝ HIỆU VIẾT TẮT ................................................................. 9

MỞ ĐẦU ......................................................................................................... 11

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN ........................................................................... 14

1.1. Bão hoạt động trên biển Đông và ảnh hưởng đến Việt Nam ................... 14

1.2. Tình hình nghiên cứu xác định cường độ bão bằng phương pháp Dvorak

trên thế giới và Việt Nam ................................................................................ 15

1.2.1. Trên thế giới .................................................................................. 15

1.2.2. Tại Việt Nam .................................................................................. 20

CHƯƠNG II: PHƯƠNG PHÁP ADT VÀ SỐ LIỆU THỬ NGHIỆM .......... 23

2.1. Phương pháp ADT ................................................................................... 23

2.1.1. Những cải tiến của phương pháp ADT ......................................... 23

2.1.2. Sơ đồ phân tích trong phương pháp ADT ..................................... 27

2.2. Số liệu thử nghiệm ................................................................................... 34

CHƯƠNG III: ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ CỦA PHƯƠNG PHÁP DVORAK

CẢI TIẾN (ADT) ............................................................................................ 37

3.1. Phương pháp đánh giá .............................................................................. 37

3.2. Đánh giá sai số ví trị và cường độ bão giữa ADT và Best track Việt Nam

theo dạng mây bão .......................................................................................... 39

3.2.1. Sai số vị trí ..................................................................................... 39

3.2.2. Sai số cường độ ............................................................................. 39

3.3. Đánh giá sai số ví trị và cường độ bão giữa ADT và best track Việt Nam

theo phân chia cấp bão .................................................................................... 43

4

3.3.1. Sai số vị trí ..................................................................................... 44

3.3.2. Sai số cường độ ............................................................................. 44

3.4. Đánh giá sai số giữa ADT, phương pháp Dvorak cổ điển và best track Việt

Nam và cho hai cơn bão điển hình trên biển Đông ......................................... 47

3.4.1. Cơn bão số 2 (Rammasun) năm 2014 ........................................... 47

3.4.2. Cơn bão số 6 (Megi) năm 2010 ..................................................... 51

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ......................................................................... 60

TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 62

PHỤ LỤC 1 ..................................................................................................... 65

PHỤ LỤC 2 ..................................................................................................... 67

PHỤ LỤC 3 ..................................................................................................... 68

PHỤ LỤC 4 ..................................................................................................... 69

PHỤ LỤC 5 ..................................................................................................... 72

5

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1: Mối quan hệ giữa cường độ bão, tốc độ gió (knot) và áp suất mực biển trên

khu vực vùng biển Đại Tây Dương và Tây Bắc Thái Bình Dương ......................... 36

Bảng 3.1: Tổng số trường hợp theo phân loại mây bão trong các cơn bão trên biển

Đông từ năm 2010 - 2015 ......................................................................................... 37

Bảng 3.2: Tổng số trường hợp theo phân loại cấp bão trong các cơn bão trên biển

Đông từ năm 2010 - 2015 ......................................................................................... 37

Bảng 3.3: Trung bình tốc độ gió cực đại (kts) và MAE của ADT và best track cho

từng loại mẫu mây bão trong các cơn bão trên biển Đông từ năm 2010 - 2015 ....... 40

Bảng 3.4: Trung bình trị số khí áp thấp nhất (mb) và MAE của ADT và best track cho

từng loại mẫu mây bão trong các cơn bão trên biển Đông từ năm 2010 - 2015 ....... 42

Bảng 3.5: Hệ số tương quan tốc độ gió cực đại (Vmax) và trị số khí áp thấp nhất

(Pmin) cho từng loại mẫu mây bão giữa ADT và best track .................................... 42

Bảng 3.6: Trung bình tốc độ gió cực đại (kts) và MAE của best track và ADT theo

các cấp bão trong các cơn bão trên biển Đông từ năm 2010 - 2015 ......................... 45

Bảng 3.7: Trung bình trị số khí áp thấp nhất (mb) và MAE của best track và ADT

theo các cấp bão trong các cơn bão trên biển Đông từ năm 2010 - 2015 ................. 46

Bảng 3.8: Hệ số tương quan tốc độ gió cực đại và trị số khí áp thấp nhất theo cấp bão

của ADT và best track trong các cơn bão trên biển Đông từ năm 2010 - 2015 ........ 46

Bảng 3.9: Các chỉ số đánh giá trị số khí áp thấp nhất của ADT và Dvorak cổ điển so

với best track trong cơn bão số 2 (Rammasun) năm 2014 ........................................ 49

Bảng 3.10: Các chỉ số đánh giá tốc độ gió cực đại của ADT và Dvorak cổ điển so với

best track trong cơn bão số 2 (Rammasun) năm 2014 .............................................. 49

Bảng 3.11: So sánh việc xác định dạng mây bão của phương pháp ADT và Dvorak

cổ điển trong cơn bão số 2 năm 2014 ....................................................................... 51


với best track trong cơn bão số 6 (Megi) năm 2010 ................................................. 55

Bảng 3.13: Các chỉ số đánh giá tốc độ gió cực đại của ADT và Dvorak cổ điển so với

best track trong cơn bão số 6 (Megi) năm 2010 ....................................................... 56

6


cổ điển trong cơn bão số 6 (Megi) năm 2010 ........................................................... 57

7

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hinh 1.1: Sơ đồ phát triển của phương pháp Dvorak theo thời gian ........................ 16

Hinh 2.1: Ví dụ về mắt bão rất nhỏ quan sát được trên kênh ảnh hồng ngoại tăng

cường trong cơn bão Wilma trên Đại Tây Dương (2005)......................................... 26

Hinh 2.2: Sơ đô mô ta cac bươc phân tich tâm, cương đô XTNĐ sư dung trong phương

phap ADT .................................................................................................................. 27

Hinh 2.3: Sơ đô phân tích mẫu mây bão trong phương phap ADT .......................... 29

Hinh 2.4: Ví dụ về 5 loại mây bão: SHEAR, CRVBND, EMBC, IRRCDO và

UNIFRM sử dụng trong phương phap ADT ............................................................. 30

Hinh 2.5: Ví dụ về 3 loại mây bão có dạng mắt trong phương phap ADT ............... 31

Hinh 2.6: Sơ đô ước tính cường độ bão trong phương phap ADT ........................... 31

Hinh 2.7: Ví dụ về kết quả đầu ra của phương phap ADT khi tâm bão chưa đổ bộ vào

đất liền ....................................................................................................................... 33

Hinh 2.8: Ví dụ kết quả đầu ra của phương phap ADT khi tâm bão trên đất liền .... 33

Hinh 2.9: Mười bước xác định cường độ XTNĐ bằng phương pháp Dvorak .......... 35

Hinh 3.1: Trung bình sai số vị trí giữa ADT và best track của các loại mây bão trong

các cơn bão trên biển Đông từ năm 2010 - 2015 ...................................................... 39

Hinh 3.2: Biểu đồ phân tán tốc độ gió cực đại (kts) giữa ADT và best track trong các

cơn bão trên biển Đông từ năm 2010 - 2015 có dạng: tâm nhúng đĩa mây (EMBC),

dạng mắt (EYE), dạng lệch tâm (SHEAR), dạng băng cuốn (CRVBND), dạng khối

mây dày đặc phủ trên vùng tâm bão có sự thay đổi lớn trong vùng CDO (IRRCDO)

và khối mây đậm đặc phủ vùng tâm có nhiệt độ đồng đều (UNIFRM) ................... 40

Hinh 3.3: Tương tự hình 3.2 cho trị số khí áp thấp nhất ........................................... 41

Hinh 3.4: Hệ số tương quan tốc độ gió cực đại và trị số khí áp thấp nhất giữa ADT và

best track của các loại mây bão ................................................................................. 43

Hinh 3.5: Trung bình sai số vị trí giữa ADT và best track theo phân chia cấp bão trong

các cơn bão trên biển Đông từ năm 2010 - 2015 ...................................................... 44

8

Hinh 3.6: Biểu đồ phân tán tốc độ gió cực đại (kts) và trị số khí áp thấp nhất (mb)

giữa ADT và best track theo cấp bão của các cơn bão trên biển Đông từ năm 2010 -

2015 ........................................................................................................................... 45

Hinh 3.7: Diễn biến của bão số 2 (Rammasun) năm 2014 ....................................... 47

Hinh 3.8: Sai số vị trí tâm bão (km) theo thời gian của ADT và Dvorak so với best

track Việt Nam trong cơn bão số 2 (Rammasun) năm 2014 ..................................... 48

Hinh 3.9: Biến thiên trị số khí áp thấp nhất theo thời gian của ADT, Dvorak và best


Hinh 3.10: Biến thiên tốc độ gió cực đại theo thời gian của ADT, Dvorak và best


Hinh 3.11: Diễn biến của bão số 6 (Megi) năm 2010 ............................................... 52

Hinh 3.12: Sai số vị trí tâm bão (km) theo thời gian của ADT và Dvorak so với best

track Việt Nam trong cơn bão số 6 (Megi) năm 2010 .............................................. 53

Hinh 3.13: Bão Megi trên ảnh thị phổ (VIS) (ảnh trái) và ảnh hồng ngoại tăng cường

màu (EIR) (hình phải) tại thời điểm lúc 00z ngày 20/10/2010 ................................. 54

Hinh 3.14: Biến thiên trị số khí áp thấp nhất theo thời gian của ADT, Dvorak và best


Hinh 3.15: Biến thiên tốc độ gió cực đại theo thời gian của ADT, Dvorak và best


Hinh 3.16: Bão Megi trên ảnh hồng ngoại IR (a,b,c) và ảnh hồng ngoại tăng cường

EIR (d,e,f) tại thời điểm 12z, 18z ngày 19/10/2010 và lúc 00z ngày 20/10/2010 .... 58

9

DANH MỤC KÝ HIỆU VIẾT TẮT

ADT: Advanced Dvorak Technique - Phương pháp Dvorak cải tiến

AODT: Advanced Objective Dvorak Technique - Phương pháp Dvoark khách quan

có cải tiến

ATCF: Automated Tropical Cyclone Forecasting System - Hệ thống tự động dự báo

xoáy thuận nhiệt đới

CB: Curved band - Dải băng cuốn

CDO: Centre Dense Overcast - Dạng khối mây dày đặc ở trung tâm

CI: Current Intensity - Cường độ hiện tại

CIMSS: Cooperative Institute for Meteorological Satellite Studies - Trung tâm

nghiên cứu vệ tinh khí tượng thuộc đại học Wisconsin Madison của Mỹ

CPHC: Central Pacific Hurricane Center - Trung tâm bão Thái Bình Dương

CRVBND: Curved Band - Dạng băng cuốn

DD: Digital Dvorak - Chương trình tự động ước lượng cường độ bão

DT: Dvorak Technique - Phương pháp Dvorak cổ điển

EIR: Enhanced Infrared - Ảnh hồng ngoại tăng cường

EMBC: Embedded Center - Dạng tâm nhúng đĩa mây

IR: Infrared - Ảnh hồng ngoại

IRRCDO: Irregular CDO - Khối mây đậm đặc phủ trên vùng tâm bão, nhưng có sự

thay đổi lớn trong vùng CDO

JMA: Japan Meteorological Agency - Cơ quan Khí tượng Nhật Bản

JTWC: Joint Typhoon Warning Center - Trung tâm cảnh báo bão của hạn vừa Châu

Âu

MSLP: Mean sea level pressure - Áp suất mực nước biển

MTSAT: Multifunctional Transport Satellite - Tên loại vệ tinh địa tĩnh

NetCDF: Network Common Data Form - Tên một loại định dạng file

NHC: National Hurricane Center - Trung tâm bão Quốc gia

ODT: Objective Dvorak Technique - Phương pháp Dvorak khách quan

RF: Ring fitting - Phương pháp tích hợp vòng

10

RMW: Radius of maximum wind - Bán kính gió mạnh

RSMC: The Regional Specialized Meteorological Center - Trung tâm khu vực theo

phân công của WMO

SC: Spiral centering - Kỹ thuật định vị tâm xoắn

TOPO: Topography - Dữ liệu địa hình

UNIFRM: Uniform CDO - Khối mây đậm đặc phủ vùng tâm có nhiệt độ đồng đều

WMO: World Meteorological Organization - Tổ chức Khí tượng Thế giới

11

MỞ ĐẦU

Công tác dự báo bão ở Việt Nam trong những năm gần đây đã được Chính phủ

quan tâm và đầu tư nhiều trang thiết bị hiện đại. Cho đến nay, một hệ thống quan trắc

KTTV với những trang thiết bị hiện đại có thể đáp ứng việc thu thập thông tin số liệu

KTTV phục vụ công tác dự báo. Song do điều kiện kinh tế nước ta còn nghèo, việc

hoàn chỉnh, duy trì và phát triển một mạng lưới quan trắc trên cả nước so với các

nước khác vẫn còn một khoảng cách và cần được hoàn thiện hơn. Việc phân tích được

cường độ bão, ATNĐ theo thời gian thực, từ đó làm cơ sở cho việc đưa ra những kết

quả dự báo về cường độ trong tương lai đóng vai trò hết sức quan trọng bởi nó liên

quan đến toàn bộ hệ thống phòng chống thiên tai các cấp từ Trung ương đến địa

phương. Một cảnh báo đúng, một dự báo chính xác sẽ tiết kiệm được rất nhiều công

sức, tiền bạc cũng như sẽ giảm nhẹ thiệt hại về tài sản, tính mạng của người dân. Một

ví dụ điển hình có thể lấy là cơn bão số 1 (Kujira) năm 2015. Tại thời điểm 01 giờ

sáng ngày 23/6/2015, khi bão đang ở gần đảo Bạch Long Vĩ, các cơ quan dự báo Bão

hàng đầu trên thế giới đánh giá rất khác nhau về cường độ của cơn bão này. Các

Trung tâm dự báo bão của các nước lần lượt phân tích cường độ bão như sau: Trung

Quốc cấp 8, Nhật Bản cấp 8, Hàn Quốc xấp xỉ cấp 10, Hồng Kông cấp 8, Hoa Kỳ cấp

7. Trong khi đó Việt Nam ngoài việc sử dụng ảnh mây vệ tinh để phân tích, kết hợp

với số liệu Radar Phủ Liễn và các trạm quan trắc bổ sung ven bờ cũng như trạm đảo

Bạch Long Vĩ xác định bão ở khoảng giữa cấp 8, đầu cấp 9. Như vậy có thể thấy,

ngay việc phân tích cường độ bão thời gian thực của các nước đã rất chênh lệch (giữa

Hoa Kỳ và Hàn Quốc là gần 3 cấp bão). Nếu chúng ta ước lượng bão quá mạnh so

với thực tế thì công tác phòng chống sẽ rất lãng phí về nhân lực và vật lực, còn nếu

ước lượng yếu hơn, hậu quả có thể còn nặng nề hơn rất nhiều. Như vậy có thể thấy

việc xác định cường độ bão thời gian thực hết sức quan trọng, nó vừa làm tiền đề để

nâng cao chất lượng bản tin dự báo, vừa là cơ sở để có thể giúp cơ quan phòng chống

thiên tai các cấp đưa ra những quyết định phòng chống kịp thời, hiệu quả.

Có thể thấy rằng, trong hơn 30 năm qua, phương pháp Dvorak [17] sử dụng

ảnh mây vệ tinh để xác định vị trí và cường độ bão là phương pháp nghiệp vụ duy

12

nhất, hiệu quả nhất, đặc biệt khi bão ở trên các vùng đại dương nơi mà số liệu quan

trắc bị hạn chế. Trên thế giới, phương pháp Dvorak cổ điển đã được các nhóm tác giả

phát triển, lần lượt từ phương pháp Dvorak cổ điển (DT), phương pháp Dvorak khách

quan (ODT), phương pháp Dvorak khách quan có cải tiến (AODT) và nay là phương

pháp Dvorak cải tiến (ADT). ADT đang được sử dụng nghiệp vụ tại hầu hết trung

tâm dự báo bão lớn trên thế giới (như tại: RSMC Tokyo, RSMC Australia, Trung tâm

bão quốc gia - NHC, Hoa Kỳ,...), phiên bản mới nhất hiện nay đang được sử dụng

trong nghiệp vụ là ADT V8.2.1. Ngoài ra, có thể thấy rằng bắt đầu từ năm 1995 ODT

đã phát triển, đến 2005 ADT ra đời và được thế giới sử dụng rộng rãi trong vòng 10

năm gần đây, nếu tính thời điểm ODT đã là 20 năm.

Trong khi đó, đến năm 2017, ở Trung tâm Dự báo khí tượng thủy văn Trung

ương vẫn đang dùng phương pháp Dvorak cổ điển, so với những phát triển mới nhất

hiện nay thì chúng ta đang chậm hơn 20 năm trong nghiệp vụ xác định cường độ bão

bằng phương pháp Dvorak. Phương pháp Dvorak cổ điển đang dùng tại Trung tâm

Dự báo khí tượng thủy văn Trung ương về bản chất là phương pháp thống kê thực

nghiệm, do đó kết quả phân tích phụ thuộc phần lớn vào trình độ người phân tích,

mang tính chủ quan nhiều. Do đó cần phải có một công cụ phân tích khách quan để

có thể loại bỏ tính chủ quan này.

DT cũng như ADT được sử dụng bắt nguồn từ các cơn bão trên vùng biển Đại

Tây Dương cũng như Tây Bắc Thái Bình Dương, trong khi đó vùng biển Đông của

Việt Nam là vùng biển tương đối kín lại bị ảnh hưởng nhiều bởi các hoàn lưu khí

quyển (gió mùa đông bắc, gió mùa tây nam) cũng như ảnh hưởng bởi địa hình. Do

vậy, cần phải thực hiện việc phân tích, đánh giá mẫu mây bão trên khu vực biển Đông

để có thể sử dụng trong ADT.

Yêu cầu của xã hội ngày càng cao đối với các bản tin dự báo bão. Do đó cần

phải tăng cường không chỉ chất lượng dự báo, mà còn phải đổi mới nội dung bản tin

cũng như tăng cường tần suất bản tin. Bắt đầu từ năm 2015, Trung tâm Dự báo khí

tượng thủy văn Trung ương đã phát bản tin nhanh về bão mỗi giờ một lần, kèm theo

đó thông tin về vị trí và cường độ bão cũng phải cập nhật hàng giờ, như vậy bài toán

13

tự động phải tính đến, đặc biệt trong những tình huống rất khẩn cấp khi yêu cầu tần

suất bản tin nhiều hơn nữa.

Với những hạn chế của phương pháp Dvorak cổ điển và những hiệu quả của

phương pháp Dvorak cải tiến mang lại, việc nghiên cứu đánh giá và áp dụng phương

pháp này là hết sức cần thiết, đem lại khả năng phân tích vị trí và cường độ bão một

cách tự động và khách quan, đặc biệt trong môi trường áp dụng nghiệp vụ. Chính vì

vây luận văn sẽ thực hiện đánh giá kết quả của phương pháp Drorak cải tiến trong

việc xác định cường độ bão từ ảnh mây vệ tinh cho các cơn bão xuất hiện trên biển

Đông từ năm 2010 đến năm 2015, nhằm đưa ra những nhận định một cách khách

quan về sai số của phương pháp so với số liệu thực tế làm tiền đề cho việc áp dụng

ADT vào thực tiễn.

Cấu trúc Luận văn bao gồm: Phần Mở đầu, 3 Chương, Kết luận và kiến nghị,

Danh mục tài liệu tham khảo và Phụ lục:

Mở đầu

Chương 1: Tổng quan

Chương 2: Phương pháp ADT và số liệu thử nghiệm

Chương 3: Đánh giá kết quả của phương pháp Dvorak cải tiến (ADT)

Kết luận và kiến nghị

Tài liệu tham khảo

Phụ lục

14

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN

1.1. Bão hoạt động trên biển Đông và ảnh hưởng đến Việt Nam

Áp thấp nhiệt đới (ATNĐ) và bão được đánh giá là môt trong những loại hình

thiên tai ảnh hưởng đến nước ta không chỉ gây gió mạnh mà còn sinh ra mưa lớn diện

rộng gây ngập lụt nghiêm trọng, nước biển dâng cao. Việt Nam là một đất nước nằm

trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa với đường bờ biển kéo dài trên 3200 km và tiếp

giáp với biển Đông (thuộc khu vực biển Tây Bắc Thái Bình Dương) là một trong

những ổ bão nhiệt đới nhiều nhất trên thế giới. Do bão biển Đông phức tạp về đường

đi, cường độ và địa hình nơi bão đi vào nên các hiện tượng thời tiết kèm theo bão

cũng khác nhau, có cơn bão gây mưa nhiều và kéo dài, lũ lụt nghiêm trọng, song có

cơn bão gió mạnh, mưa lại rất ít. Trong các cơn bão ảnh hưởng đến Việt Nam, có cơn

nguồn gốc phát sinh từ vùng biển phía Đông Philippin, có cơn phát sinh phát triển

trên Biển Đông, thậm chí có cơn bão phát sinh ngay trên vịnh Bắc Bộ.

Với các cơn bão có nguồn gốc phát sinh khác nhau, khi đi vào đất liền các hiện

tượng thời tiết kèm theo bão cũng khác biệt nhau đối với từng vùng trên lãnh thổ Việt

Nam. Đặc biệt đối với các tỉnh Miền Trung là nơi hàng năm chịu ảnh hưởng bão

nhiều nhất cùng với địa hình dãy Trường Sơn ở phía tây nằm song song với bờ biển;

ở sườn đón gió phía đông, hoàn lưu bão thường nhận được hướng gió gần như thẳng

góc với sống núi, tạo nên quá trình mưa bão đặc biệt. Hay khi bão vào đất liền cùng

với các quá trình xâm nhập của không khí lạnh từ phía bắc xuống, hoặc trong khoảng

thời gian ngắn có hai hoặc ba cơn bão ảnh hưởng đến khu vực này gây nên tình hình

mưa đặc biệt nghiêm trọng, quá trình mưa do cơn bão trước vừa kết thúc, hoặc chưa

chấm dứt, đã bị ảnh hưởng mưa của cơn bão sau.

Đã có nhiều nghiên cứu ở Việt Nam về đặc điểm ảnh hưởng của bão. Theo

Nguyễn Văn Khánh và Phạm Đình Thụy (1985) [3] có 72 cơn bão, ATNĐ đổ bộ vào

miền Bắc thời kỳ 1956 - 1980 có tới 43 cơn gây ra gió mạnh từ cấp 10 đến cấp 12 và

17 cơn gây ra gió mạnh trên cấp 13, với phạm vi gió mạnh cấp 6 trở lên là khoảng

vài trăm km (khoảng 2 độ kinh/vĩ) xung quanh tâm bão, ATNĐ. Bão hoạt động nhiều

nhất về số lượng và mạnh nhất về cường độ ở vùng bờ biển Bắc Bộ, hoạt động ít nhất

15

ở các vùng bờ biển Ninh Thuận - Bình Thuận, Nam Bộ (Trần Việt Liễn, 1990;

Nguyễn Đức Ngữ và cộng sự, 2010) [4, 5]. Nguyễn Đức Ngữ và cộng sự (2010) [5]

nghiên cứu đặc điểm bão dựa trên số liệu quan trắc cho thấy trung bình mỗi năm nước

ta chịu ảnh hưởng của trên 7 cơn bão và ATNĐ. Thời gian bão ảnh hưởng đến Việt

Nam kéo dài từ tháng 3 đến tháng 12 trong đó các tháng 6 - 10 có tần suất đáng kể,

đặc biệt trong 3 tháng 8 - 10 có tần suất lớn. Nguyễn Văn Thắng và cộng sự (2010)

[7] phân tích hoạt động của bão ở các đoạn bờ biển cho thấy, trong thời kỳ gần đây

tần suất của bão trên đa số đoạn bờ biển phía Bắc bao gồm Bắc Bộ, Thanh Hóa đến

Thừa Thiên Huế có xu hướng giảm, trong khi phía Nam, bao gồm Đà Nẵng - Bình

Định, Phú Yên - Bình Thuận, Nam Bộ có xu hướng tăng.

Theo nghiên cứu của Nguyễn Văn Thắng và cộng sự (2016) [8] trên toàn lãnh

thổ Việt Nam, trong thời kỳ 1961 - 2014 có 364 cơn bão, ATNĐ đổ bộ và ảnh hưởng

trong đó chiếm tỷ lệ từ 10% trở lên tập trung vào 5 tháng từ tháng 7 đến tháng 11.

Tổng tỷ lệ % bão ảnh hưởng so với cả năm của 5 tháng này là 87%, cao nhất vào

tháng 9, thấp nhất vào tháng 7. Thời gian có bão ảnh hưởng sớm nhất ở Bắc Bộ với

3 tháng nhiều bão ảnh hưởng nhất là các tháng 7 - 8 - 9, và lùi dần từ Bắc vào Nam,

bão ảnh hưởng tập trung vào các tháng 10 - 11 - 12 ở cực Nam Trung Bộ, Tây Nguyên

và Nam Bộ. Tần số bão trung bình năm cao nhất là 2,0 - 2,5 cơn ở vùng Quảng Ninh

đến Thanh Hóa; thấp nhất là dưới 0,5 cơn ở vùng Tây Bắc, vùng Bình Thuận đến Cà

Mau - Kiên Giang; các vùng còn lại tần số bão dao động từ 0,5 - 1,5 cơn.

1.2. Tình hình nghiên cứu xác định cường độ bão bằng phương pháp Dvorak

trên thế giới và Việt Nam

1.2.1. Trên thế giới

Bão nhiệt đới trở thành một mối đe dọa ngày càng lớn đối với con người, đặc

biệt là khu vực ven biển nơi có dân số đang tăng nhanh. Trong hơn 20 năm qua, cùng

với những tiến bộ của khoa học, việc dự báo đường đi của bão đã đạt nhiều tiến bộ

khi sai số dự báo giảm đáng kể. Tuy vậy, việc dự báo cường độ bão vẫn là thách thức

rất lớn đối với các nhà khí tượng, nguyên nhân một phần cũng vì cường độ thật của

16

bão tại thời điểm dự báo luôn là bài toán khó khi mà các cơn bão thường hình thành

ngoài đại dương, nơi mạng lưới quan trắc khí tượng còn rất mỏng.

Để xác định cường độ bão thời gian thực, đầu những năm 1970, các nhà khoa

học đã phát triển một kỹ thuật dùng để ước lượng cường độ bão sử dụng thông tin từ

vệ tinh địa tĩnh, người tiên phong là Vernon Dvorak, sau đó Dvorak được lấy để đặt

tên cho phương pháp này - phương pháp Dvorak (Dvorak, 1972; Dvorak, 1973;

Dvorak, 1975) [9, 10, 11]. Phương pháp Dvorak với tính chất nguyên thủy là một kỹ

thuật bán chủ quan đã được sử dụng tại các trung tâm dự báo nghiệp vụ khí tượng

nhiệt đới trên toàn cầu trong hơn 30 năm qua. Những năm gần đây, cùng với sự phát

triển của thế hệ cảm biến trên các vệ tinh khí tượng mới và khả năng tính toán của

máy tính, kết hợp với sự tích lũy lâu năm kinh nghiệm dự báo viên và những thành

tựu mới của công nghệ tự động hóa, việc tự động phân tích và ước lượng cường độ

bão nhiệt đới bằng các hệ thống máy tính đã trở nên khả thi hơn rất nhiều, đó chính

là tiền đề để phương pháp Dvorak cải tiến (ADT) ra đời.

Dựa trên phương pháp phân tích Dvorak cổ điển, nhóm phát triển hệ thống tại

Trung tâm nghiên cứu vệ tinh CIMSS của Trường đại học Wisconsin đã tiến hành tự

động hóa qua 4 mốc chính (Hình 1.1), bao gồm: 1) Phương pháp Dvorak tự động ước

lượng cường độ bão, 2) Phương pháp Dvorak khách quan (ODT), 3) Phương pháp

Dvorak khách quan có cải tiến (AODT), và cuối cùng là 4) Phương pháp Dvorak cải

tiến (ADT) [17].

Hình 1.1: Sơ đồ phát triển của phương pháp Dvorak theo thời gian

17

Về kỹ thuật, phương pháp Dvorak cổ điển (DT) (Dvorak, 1973) [10] được thực

hiện qua 4 bước chính: 1) xác định vị trí tâm bão, ATNĐ, 2) xác định cường độ bão,

ATNĐ, 3) chọn ước lượng cường độ tốt nhất và 4) áp dụng một số quy định để đưa

ra kết quả ước lượng cường độ cuối cùng. Trong thời kỳ đầu, kỹ thuật này chủ yếu

dựa trên lý thuyết nhận dạng mẫu mây với 5 dạng cơ bản: 1) dạng khối mây dày đặc

ở trung tâm (CDO), 2) dạng lệch tâm (SHEAR), 3) dạng tâm nhúng đĩa mây (EMBC),

4) dạng có mắt (EYE) và 5) Dạng băng cuốn (CRVBND). Trên thực tế, đây là phương

pháp bán chủ quan, sử dụng chủ yếu để đánh giá sự thay đổi 24 giờ của mẫu mây và

cường độ để có thể chỉ ra sự thay đổi ngắn hạn của cấu trúc mây, nhược điểm chính

của phương pháp là tính chủ quan và trình độ không đồng đều của dự báo viên khi sử

dụng kỹ thuật này.

Năm 1984, Dvorak đã cải tiến phương pháp Dvorak cổ điển và phát triển thêm

ở một kỹ thuật cao hơn khi kết hợp bổ sung việc xác định các mẫu mây với việc đánh

giá, xác định các đặc trưng của mây cụ thể ở đây là nhiệt độ đỉnh mây (Dvorak, 1984)

[12]. Việc phân tích cường độ bão không chỉ giới hạn bởi phương pháp định tính nữa

mà thay vào đó được định lượng hóa qua việc đánh giá chỉ số tính toán từ kỹ thuật

Dvorak dựa trên mẫu mây bão (Tnumber).

Zehr (1989) [20] đã nghiên cứu và xây dựng chương trình tự động ước lượng

cường độ bão (DD) dựa trên đặc trưng cường độ bão có liên quan tới nhiệt độ lạnh

nhất ở đỉnh mây và nhiệt độ ấm nhất ở tâm xoáy thuận nhiệt đới khi đã có ảnh hồng

ngoại tăng cường (EIR) cho dạng có mắt (EYE). Phương pháp DD này đã đặt nền

tảng cho phương pháp Dvorak khách quan (ODT) sau này khi sử dụng các thuật toán

khách quan nhưng vẫn giữ được đặc trưng cơ bản của phương pháp Dvorak cổ điển.

Sang đến thập niên 1990, khi số liệu có đầy đủ hơn, độ phân giải ảnh vệ tinh cao hơn,

năng lực tính toán của máy tính mạnh hơn đã thúc đẩy phát triển phương pháp Dvorak

khách quan (ODT) (Velden và cộng sự, 1998) [18]. Với phương pháp ODT, dự báo

viên ở khắp nơi trên thế giới, kể cả trình độ và kĩ năng của từng nơi, từng người có

sự chênh lệch, vẫn có thể đưa ra những dự báo mang tính khách quan cao với độ sai

lệch về kết quả ở mức tối thiểu. Các kết quả thực nghiệm từ máy bay do thám khí

18

tượng cho thấy ước lượng cường độ bão của phương pháp ODT có thể so sánh được

với những phân tích đưa ra từ các trung tâm khí tượng của Hoa Kỳ. Tuy nhiên phương

pháp này có một nhược điểm lớn, đó là nó chỉ có thể áp dụng được cho những cơn

bão mạnh, điều này làm ảnh hưởng đến tính ứng dụng phổ cập của ODT. Ngoài ra

phương pháp ODT vẫn cần có dự báo viên khí tượng xác định vị trí tâm bão trước

khi sử dụng thuật toán.

Nhược điểm chủ yếu của phương pháp ODT là nó không thể xử lý được các

cơn bão yếu. Nhược điểm này sau đó đã được khắc phục bằng phương pháp Dvorak

khách quan có cải tiến (AODT). Phương pháp AODT làm việc được với mọi cường

độ bão và áp dụng tất cả các luật của phương pháp Dvorak. Phương pháp AODT là

bước cải tiến trực tiếp của phương pháp ODT trên ba phương diện chính: 1) phạm vi

ứng dụng được mở rộng, bao gồm việc xử lý ATNĐ và các giai đoạn khác nhau của

các cơn bão, 2) áp dụng thêm nhiều thuật toán và quy luật của phương pháp Dvorak

cổ điển, 3) tích hợp hệ thống tự động xác định tâm bão.

Để có thể áp dụng phương pháp AODT cho các cơn bão nhỏ và ATNĐ, người

ta cần phải sử dụng tới kỹ thuật “nhận dạng mẫu mây” (Olander và Velden, 2007)

[15]. Kỹ thuật dải băng cuốn (CB) trong AODT đưa ra thông tin về cường độ cơn bão

dựa trên độ uốn cong của đám mây trên ảnh chụp vệ tinh hồng ngoại (IR). Ngược lại,

trong phương pháp DT cổ điển, độ uốn cong của mây được xác định bằng tay dựa

trên những cung xoắn ốc 10 độ. Phương pháp này cũng được sử dụng để xác định

tâm bão nếu hình chụp không rõ nét. Tuy nhiên, việc xác định theo dải băng cuốn này

mang tính chủ quan của người phân tích dự báo khi quan sát ảnh chụp vệ tinh. Phương

pháp AODT đưa ra một hệ thống tự động hóa dựa trên phân tích dải băng cuốn của

nhiều người dùng khác nhau. Ngoài phương pháp dải băng cuốn, các phương pháp

khác cũng được tích hợp trong phương pháp AODT, và còn được sử dụng cho đến

bây giờ. Bước cải tiến đáng kể của phương pháp AODT đó chính là đưa ra các định

lượng cho hai chỉ số Tnumber và CI. Trong đó các giá trị Tnumber thay đổi cho biết xu

hướng mạnh lên hay yếu đi của bão, các giá trị CI được sử dụng để xác định cường

độ hiện tại.

19

Một ưu điểm nữa của AODT đó chính là loại bỏ bước thủ công xác định tâm

bão bằng việc phân tích vị trí tâm bão tự động thông qua các phương pháp xử lý và

phân tích ảnh, kỹ thuật định vị tâm xoắn (SC) sử dụng để hiệu chỉnh một tâm giả định

ban đầu (lấy từ dự báo hoặc cảnh báo của các trung tâm dự báo bão như JTWC của

Hải quân Mỹ hay RMSC của Nhật Bản), phương pháp Laplacian được áp dụng đối

với trường hợp bão có phát triển một cách hoàn thiện và phương pháp thích hợp vòng

(Wimmers và Velden, 2004) [19]. Ngoài ra phương pháp AODT còn có khả năng cập

nhật và sử dụng số liệu vệ tinh cực, kênh phổ sóng ngắn để tăng cường độ chính xác

đối với giá trị cường độ và xác định giai đoạn mà xoáy thuận nhiệt đới đang đạt đến.

Phương pháp Dvorak cải tiển (ADT) sau này được Olander và các cộng sự

[17] tại viện nghiên cứu vệ tinh khí tượng thuộc đại học Wisconsin Madison của Mỹ

(CIMSS) phát triển đã kế thừa các nghiên cứu, kỹ thuật mới của ODT và AODT đồng

thời quay trở lại thiết lập một số điều chỉnh mới trên cơ sở của phương pháp Dovorak

cổ điển. Đặc biệt, ADT được chạy hoàn toàn tự động và được áp dụng cho đến tận

ngày nay. Năm 2014, hệ thống mã nguồn ADT đã được Olander chia sẻ để áp dụng

trên khu vực Biển Đông. Một trong những điều chỉnh mới trong ADT đó chính là

việc hiệu chỉnh tâm bão bằng cách ước lượng cường độ khí áp mực biển (MSLP) dựa

trên sự thay đổi vị trí tâm bão theo quỹ đạo (Kossin và Velden, 2004) [13]. Kỹ thuật

mới trong ADT đó chính là xây dựng một sơ đồ mới cho việc xác định mẫu mây dạng

CDO và EYE sử dụng phương trình hồi quy. Những phương trình này có sử dụng

một số tham số cơ bản liên quan tới cường độ bão như khu vực có đối lưu thẳng đứng,

kích cỡ vùng mây và chênh lệch nhiệt độ giữa mắt bão và khu vực xung quanh. Khi

sử dụng phương trình hồi quy với những tính toán này, tiến hành so sánh với số liệu

thám sát máy bay khí tượng cho thấy kết quả tốt hơn khá nhiều. Kỹ thuật mới nhất

gần đây được phát triển trong ADT đó chính là việc cung cấp thông tin về bán kính

gió mạnh (RMW) trong trường hợp có mắt bão, bằng việc xử dụng thuật toán xác

định nhiệt độ đỉnh mây trên kênh ảnh hồng ngoại (IR) ở bốn phía cơn bão để tìm khu

vực nào đạt điều kiện về nhiệt độ đỉnh mây so với số liệu thống kê từ máy bay thám

20

sát khí tượng thì sẽ xác định được vùng RMW (Kossin và cộng sự, 2005) [14]. Hiện

nay kỹ thuật này đang được phát triển để áp dụng cho những mẫu mây không có mắt.

Tóm lại có thể thấy, các phương pháp về sau đều có sự bổ sung, khắc phục

những hạn chế của phương pháp trước. Đến phương pháp ADT thì kỹ thuật phân tích

bão đã ở tầm vượt trội và hoàn toàn tự động. Thực tế kiểm nghiệm đã cho thấy độ

chính xác của phương pháp ADT rất đáng tin cậy (Olander và Velden, 2007) [15].

1.2.2. Tại Việt Nam

Hiện nay, trong nghiệp vụ dự báo bão tại Việt Nam, việc phân tích vị trí và

cường độ bão được thực hiện dựa trên việc phân tích ảnh mây vệ tinh bằng phương

pháp Dvorak cổ điển và thông qua việc tổng hợp thông tin các nguồn phân tích và dự

báo của các trung tâm quốc tế trên thế giới. Vấn đề ứng dụng ảnh mây vệ tinh cũng

như phương pháp Dvorak cổ điển tại Việt Nam có quá trình tiến triển như sau:

Từ những năm 1980, mặc dù chưa có trạm thu ảnh vệ tinh phân giải cao như

hiện nay nhưng các bức ảnh đầu tiên từ thế hệ vệ tinh địa tĩnh đã được đưa vào sử

dụng trong nghiệp vụ phân tích bão và mưa lớn. Những nghiên cứu đầu tiên phải kể

đến các công trình của tác giả Trần Đình Bá năm 1983, 1985 [1, 2] trong việc ứng

dụng vào nghiệp vụ phân tích bão từ các phân tích ảnh vệ tinh. Tác giả cũng đã có

những nghiên cứu ban đầu về cấu trúc mây bão Biển Đông và kiểm chứng với 5 dạng

mây cơ bản tương tự như những kết quả nghiên cứu của Dvorak đã công bố năm 1984

[12]. Tác giả Trần Đình Bá cũng đưa ra trong nghiên cứu về đặc điểm mây bão trên

Biển Đông với các mẫu mây dạng tương tác với không khí lạnh. Bên cạnh đó, nhờ

những kết quả bước đầu xử lý số ảnh vệ tinh, tác giả Trần Đình Bá đã bước đầu

nghiên cứu mối quan hệ giữa nhiệt độ đỉnh mây trên ảnh hồng ngoại nhiệt với vùng

mưa lớn. Nghiên cứu đã chỉ ra mối liên hệ giữa vùng mưa lớn với vùng có nhiệt độ

đỉnh mây nhỏ hơn -25 độ C.

Từ năm 1997, trạm thu ảnh vệ tinh GMS-5 phân giải cao được lắp đặt tại Trung

tâm Khí tượng Thủy văn quốc gia đã mở ra một bước ngoặt lớn trong sử dụng ảnh vệ

tinh tại Trung tâm Dự báo khí tượng thủy văn Trung ương. Ngay sau thời gian đó các

phần mềm phân tích ảnh mây đã được đưa vào ứng dụng trong phân tích ảnh. Một

21

trong những ứng dụng cần thiết của phần mềm phân tích ảnh đó là hỗ trợ cho các tính

toán xác định tâm, cường độ xoáy thuận nhiệt đới. Trong vài năm tiếp theo, việc xác

định tâm và cường độ được thực hiện một cách định tính dựa trên các mẫu mây bão,

ATNĐ (gọi chung là XTNĐ).

Tới năm 2006, nghiên cứu “Ứng dụng thông tin vệ tinh xác định vị trí tâm bão,

cường độ bão phục vụ dự báo bão, dự báo mưa” do Nguyễn Văn Thắng và cộng sự

(2009) [6] thực hiện. Trong đó, mục tiêu đầu tiên của dự án hướng tới việc đưa vào

ứng dụng kỹ thuật Dvorak vào nghiệp vụ xác định tâm và cường độ của xoáy thuận

nhiệt đới (XTNĐ) bằng ảnh mây vệ tinh. Quá trình nghiên cứu đã áp dụng thử nghiệp

phương pháp cho các cơn bão hoạt động trên biển Đông từ năm 1997 - 2006 và cho

kết quả khả quan. Năm 2008 tới 2010 là quá trình vận hành thử nghiệm và hoàn thiện

quy trình xác định tâm và cường độ XTNĐ tại Trung tâm Dự báo khí tượng thủy văn

Trung ương. Hiện tại, quy trình này vẫn đang được sử dụng nghiệp vụ dự báo bão,

ATNĐ.

Cho tới nay, các ứng dụng kỹ thuật Dvorak (DT) vẫn được coi là duy nhất

trong phân tích XTNĐ bằng ảnh mây vệ tinh ở Việt Nam cũng như trên thế giới. Quá

trình thực hiện nhiệm vụ tại Trung tâm Dự báo khí tượng thủy văn Trung ương còn

gặp nhiều khó khăn, trước tiên phải kể đến việc nhận định và tính toán cường độ trong

giai đoạn ban đầu của XTNĐ hết sức khó khăn, bởi mẫu mây không rõ ràng dẫn tới

sai số cao khi phân tích. Đặc biệt là những trường hợp một ATNĐ bắt đầu hình thành

ngay ngoài khơi Trung Bộ hoặc ngay trên vịnh Bắc Bộ. Khó khăn thứ hai là những

mẫu mây XTNĐ có dạng tương tác đặc biệt với các hệ thống thời tiết khác như rãnh

gió tây trên cao, gió mùa đông bắc. Các mẫu mây này khi xuất hiện người phân tích

sẽ gặp khó khăn trong việc tính toán đo đạc các chỉ số dựa trên mẫu mây tiêu chuẩn

của kỹ thuật Dvorak. Khó khăn thứ ba là việc quy đổi giá trị Tnumber tính toán từ kỹ

thuật Dvorak dựa trên mẫu mây XTNĐ ra giá trị áp suất nhỏ nhất (Pmin) và tốc độ

gió cực đại (Vmax) chưa thực sự phù hợp với các XTNĐ hoạt động trên biển Đông.

Trong một số trường hợp, kết quả tính toán quy đổi từ kỹ thuật Dvorak đã cho kết

quả XTNĐ mạnh hơn thực tế dựa trên số liệu bão chuẩn (best track).

22

Vấn đề cuối cùng trong nghiệp vụ ứng dụng ảnh vệ tinh đối với phân tích

XTNĐ, kỹ thuật được thực hiện bởi quá nhiều thao tác thủ công của dự báo viên khi

sử dụng phần mềm phân tích ảnh. Các đo đạc và phân tích bị ảnh hưởng bởi kỹ năng

phân tích của dự báo viên và tốn nhiều thời gian. Trong các trường hợp ATNĐ gần

bờ và bão khẩn cấp các phân tích được thực hiện mỗi giờ một lần liên tục trong 24

giờ/ngày thì các tính toán thủ công gặp nhiều khó khăn. Chính vì vậy, ngoài việc khắc

phục những khó khăn nói trên, yêu cầu cấp bách hiện nay là đưa được vào sử dụng

các chương trình tính toán phân tích tự động để rút ngắn thời gian tính toán và kết

quả tính toán được khách quan và tin cậy hơn.

23

CHƯƠNG II: PHƯƠNG PHÁP ADT VÀ SỐ LIỆU THỬ NGHIỆM

2.1. Phương pháp ADT

2.1.1. Những cải tiến của phương pháp ADT

Phương pháp ADT (và các phương pháp trước đó ODT và AODT) đã cố gắng

làm giảm bớt những hạn chế được tìm ra trong phương pháp Dvorak và các thuật toán

khách quan trước đó dựa trên cơ sở các phương pháp được phác họa bởi Dvorak.

Phương pháp ADT hiện tại sử dụng sơ đồ xác định tâm bão khách quan và logic xác

định mẫu hình mây để loại bỏ tính chủ quan trong quá trình xử lý việc ước tính cường

độ. Nó có thể được áp dụng cho tất cả các giai đoạn của vòng đời XTNĐ. ADT là

một công cụ mạnh để xác định cường độ bão nhưng dễ sử dụng, ước tính độ chính

xác ngang bằng với các ước tính của các nhà dự báo có kinh nghiệm sử dụng kỹ thuật

Dvorak cổ điển.

Mục tiêu ban đầu của việc tạo ra thuật toán Dvorak khách quan là bắt chước

phương pháp gốc (DT) nhiều nhất có thể. Tuy nhiên, với sự phát triển gần đây, nhiều

phương pháp, quy tắc và các điều chỉnh dựa trên các thống kê khác nhau đã được

thực hiện với nhiều khác biệt so với các phương pháp DT cơ bản. Hiện nay phiên bản

mới nhất của thuật toán này là phương pháp Dvorak cải tiến. Thuật ngữ cải tiến trong

trường hợp này bao gồm việc tự động hóa phương pháp DT thành một phương pháp

hoàn toàn khách quan. Những bổ sung và sửa đổi của ADT so với phương pháp ODT

được đưa ra bởi Velden và các cộng sự (1998) [18] như sau:

- Mở rộng phạm vi phân tích các giai đoạn ATNĐ hay bão nhiệt đới trong một

vòng đời của XTNĐ.

- Thêm phân loại các dạng mẫu mây và mắt bão mới.

- Điều chỉnh sơ đồ xác định cường độ với dạng mắt và dạng CDO.

- Thay đổi bước 9 của DT (đánh giá cường độ CI).

- Thay đổi bước 8 của DT (đưa ra số Tnumber cuối cùng).

- Thực hiện những liên kết mới phụ thuộc vào từng tình huống và mẫu mây

khác nhau.

24

- Điều chỉnh sơ đồ xác định nhiệt độ khu vực xung quanh vùng mây (trung

bình vòng tròn lạnh nhất thay vì nhiệt độ điểm nóng nhất trên vòng tròn).

- Điều chỉnh sơ đồ xác định loại mây.

- Thực hiện các cải tiến về kỹ thuật xác định tâm bão tự động.

- Điều chỉnh sai số áp suất mực nước biển (MSLP) theo vĩ độ.

- Thêm sơ đồ xác định bán kính gió cực đại (RMW).

- Thêm bản đồ mới và tự động hóa dự báo.

- Lựa chọn tùy biến cho đầu ra.

Trong hầu hết các trường hợp, việc thực hiện một quy tắc mới hay việc điều

chỉnh một trong các quy tắc của kỹ thuật DT phải được thực hiện trước bởi quá trình

phân tích thống kê nghiêm ngặt. Bao gồm việc phân tích chi tiết ảnh hưởng của những

điều chỉnh được đưa ra đối với mỗi giai đoạn của bão (hình thành, trưởng thành hay

tan rã), các loại mẫu hình ADT đưa ra phải được đánh giá chi tiết thông qua một chu

trình của bão (từ vùng thấp cho đến giai đoạn bão mạnh).

Ngoài những thay đổi về mặt phương pháp, kỹ thuật ADT cũng cải tiến hơn

so với kỹ thuật DT gốc bằng cách đưa thêm những khái niệm mới. Như việc điều

chỉnh ước tính cường độ áp suất mực nước biển (MSLP) của XTNĐ dựa trên vĩ độ

của XTNĐ. Việc điều chỉnh này được thực hiện sau khi sai số phụ thuộc vĩ độ đã

được ghi chép lại trong các đánh giá theo phương pháp DT đối với áp suất mực nước

biển (MSLP) (Kossin và Velden, 2004) [13]. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng sai số này có

liên quan đến độ nghiêng của đỉnh tầng đối lưu và sự thay đổi trong cách đo nhiệt độ

đỉnh mây trên kênh hồng ngoại tương ứng so với vĩ độ. Sự điều chỉnh này chỉ được

áp dụng để ước tính cường độ trong một số trường hợp đặc biệt, ví dụ trường hợp

dạng mắt, dạng mây phủ tâm (CDO) và dạng tâm nhúng đĩa mây được tính toán sử

dụng thông tin nhiệt độ đỉnh mây từ kênh hồng ngoại kỹ thuật số. Việc hiệu chỉnh sai

số này góp phần trong việc làm giảm sai số ước tính áp suất mực nước biển (MSLP)

trong phương pháp ADT, đặc biệt trong suốt giai đoạn tan rã của bão (nhất là khi cơn

bão ở các vĩ độ cao).

25

Những điều chỉnh về sơ đồ xác định cường độ đối với dạng mắt và dạng CDO

dựa trên các phương trình hồi quy cũng là một cải tiến quan trọng khác của phương

pháp ADT. Các phương trình liên quan tới một vài tham số môi trường đo, chẳng hạn

như tính đối xứng của vùng mây đối lưu, kích thước vùng mây, hiệu số giữa nhiệt độ

vùng mắt bão và nhiệt độ vùng mây xung quanh. Các tham số lựa chọn này được xác

định từ phân tích hồi quy mở rộng của các biến giữa vùng mắt và vùng mây xung

quanh. Độ chính xác tương quan được cải thiện đáng kể với việc sử dụng các phương

trình hồi quy mới so với các kỹ thuật trước đó, chỉ dựa vào các giá trị nhiệt độ mắt

bão và vùng mây xung quanh (trên cơ sở phương pháp DT). Khi so sánh với những

đo đạc về cường độ của các thám sát từ máy bay, các ước tính cường độ đạt được với

phương trình CDO mới đã làm gia tăng mối tương quan từ 0.28 đến 0.50, trong khi

các ước tính cường độ với phương trình mắt bão mới cho mối tương quan tăng từ

0.62 đến 0.70 [13]. Thêm vào đó, trường hợp mắt bão bị mờ hoặc không rõ đã lỗi thời

trong phương pháp mới này và đã bị loại trừ.

Trong các trường hợp mắt bão rất nhỏ, gọi là “lỗ kim” được xác định trên kênh

ảnh hồng ngoại của vệ tinh địa tĩnh với độ phân giải 4 km, nhưng có thể quan sát

được trên các kênh có độ phân giải cao hơn như trên ảnh thị phổ. Đây là các trường

hợp điển hình dẫn đến kết quả ước tính cường độ thấp hơn đáng kể của thuật toán

ODT và AODT do việc xác định sai dạng mẫu hình mây. Như đối với trường hợp

Bão Wilma năm 2005 (hình 2.1) (Olander và Velden, 2007) [15]. Trong ví dụ này,

thuật toán ODT và AODT xác định nhầm thành dạng CDO dẫn đến việc ước tính

cường độ Tnumber = 4.5. Thám sát từ máy bay đo được áp suất mực nước biển (MSLP)

tại thời điểm đó là 960mb (xấp xỉ Tnumber = 5.5), và 6h sau đó MSLP giảm nhanh

xuống còn 901mb (Tnumber = 7.6). Việc nhận biết chính xác dạng mẫu mây với dạng

mắt rất nhỏ từ phương pháp ADT trong trường hợp này đã làm tăng cường độ tương

ứng là 6.2 và 7.2, đã giúp cho dự báo viên phân tích trong trường hợp này thấy bão

đang trong quá trình tăng cường độ nhanh chóng. Sơ đồ xác định mắt dạng rất nhỏ đã

được thực hiện trong phiên bản mới nhất của phương pháp ADT.

26

Hình 2.1: Ví dụ về mắt bão rất nhỏ quan sát được trên kênh ảnh hồng ngoại tăng

cường trong cơn bão Wilma trên Đại Tây Dương (2005). Các vùng màu trắng trong

ảnh hồng ngoại tăng cường biểu thị nhiệt độ đỉnh mây lạnh nhất, trong khi màu đỏ,

xanh lá và xanh dương biểu thị các giá trị nhiệt độ ấm hơn theo mức tăng dần.

Một chức năng mới được thêm vào thuật toán ADT để hiển thị thông tin trường

gió trong khi các phương pháp cũ chỉ ước tính gió thịnh hành lớn nhất (Kossin và

cộng sự, 2005) [14]. Chương trình sẽ đưa ra ước lượng về bán kính gió cực đại

(RMW) trong trường hợp mắt bão xuất hiện rõ ràng. Phương pháp này xem xét trường

nhiệt độ đỉnh mây trên kênh hồng ngoại theo bốn hướng từ vị trí tâm bão để xác định

giá trị nhiệt độ tới hạn có mối liên hệ cao với vị trí của bán kính gió cực đại nhận

được từ phân tích thống kê trong các đo đạc của máy bay. Khoảng cách trung bình

dọc theo mỗi trục sẽ được tính toán và được sử dụng để xác định RMW. Phương pháp

này đang được mở rộng để tính toán các trường hợp bão không có mắt. Thuật toán

tương quan được sử dụng để ước tính trường gió bề mặt 2 chiều gần cơn bão dựa trên

việc ước tính cường độ từ phương pháp ADT, trường nhiệt độ đỉnh mây từ ảnh vệ

tinh, và hướng di chuyển của cơn bão. Chương trình này vẫn đang trong quá trình

phát triển nhưng sẽ trở thành một lựa chọn đầu ra được thêm vào trong phương pháp

ADT, và có thể được hiển thị khi sử dụng bất kỳ gói phần mềm đồ họa nào.

27

Với những tiến bộ trong thuật toán như vậy đã đánh dấu sự thay đổi trong

phương pháp DT đơn giản sang một phương pháp phức tạp hơn trong môi trường

máy tính để cải thiện phương pháp DT ban đầu.

2.1.2. Sơ đồ phân tích trong phương pháp ADT

Hình 2.2 chỉ ra sơ đồ các bước phân tích tâm, cường độ XTNĐ sử dụng trong

thuật toán của ADT (Olander và Velden, 2015) [16]. Bao gồm 3 bước chính đó là:

nhập giá trị số liệu đầu vào, phân tích cường độ XTNĐ và cuối cùng là đưa ra phân

tích cường độ và vị trí XTNĐ.

Hình 2.2: Sơ đô mô ta cac bước phân tich tâm, cương đô XTNĐ sư dung trong

phương phap ADT

Bươc 1: Nhâp gia tri đâu vao

Thuật toán ADT hoạt động trong môi trường Linux, đầu vào số liệu vệ tinh là

các sản phẩm của MTSAT-1, MTSAT-2, Himawari-8, Himawari-9… bao gồm các

kênh phổ: thị phổ, hồng ngoại nhiệt, cận hồng ngoại, hơi nước… dưới dạng NetCDF.

28

Đồng thời đầu vào cho thuật toán ADT là các thông tin dự báo bão của các

trung tâm trên thế giới bao gồm các thông số về cơn bão như: thời gian, vị trí, cường

độ, tốc độ và hướng di chuyển,… Số liệu này giúp cho thuật toán trong ADT ban đầu

định vị được khoảng vị trí tâm bão cần phân tích trong miền số liệu vệ tinh rộng lớn.

Các thông tin dự báo bão được lấy dễ dàng từ các nguồn internet khác nhau như:

- Hệ thống dự báo xoáy thuận nhiệt đới tự động (ATCF).

- Các bản tin cảnh báo từ trung tâm bão Quốc gia (NHC) và trung tâm bão

Thái Bình Dương (CPHC). Khu vực cảnh báo là Đại Tây Dương, phía Đông

và Giữa Thái Bình Dương.

- Bản tỉn cảnh báo bão từ trung tâm hạn vừa Châu Âu (JTWC).

- Các sản phẩm của các trung tâm dự báo bão khu vực (RSMC):

+ RSMC Nadi (đảo Fiji): FKPS01-02 NFFN

+ RSMC New Delhi (Ấn Độ): FKIN20 VIDP

+ RSMC Tokyo (Nhật): FKPQ30-34 RJTD

- Bản tin từ trung tâm cảnh báo xoáy thuận nhiệt đới Australia:

TCWC Perth: AXAU01-02 APRF

TCWC Darwin: AXAU01-02 ADRM

TCWC Brisbane: AXAU21 ABRF

- Bản tin dự báo bão của Việt Nam (VNN)

Bươc 2: Phân tích cường độ XTNĐ

Sau khi số liệu đầu vào đầy đủ, đến bước tiên hanh phân tich cương đô XTNĐ.

Trước tiên cần phải xac đinh vi tri tâm XTNĐ theo 2 cach thủ công hay tự động. Tiên

hanh xac đinh tâm XTNĐ theo phương phap thu công, ngươi sử dụng se phai sư dung

con tro đê xac đinh vi tri tâm cua XTNĐ theo từng bước của phương pháp Dvorak cổ

điển. Sau khi xac đinh đươc vị tri tâm XTNĐ, ngươi phân tich se chuyên qua đoc file

dư liêu địa hình TOPO. Còn nếu xac đinh vi tri tâm XTNĐ hoan toan tư đông, thuật

toán trong ADT se tiên hanh bươc đoc kêt qua dư bao bão đầu vào từ các trung tâm

dự báo bão trên thế giới, phân tich kỹ thuật xoắn trung tâm (SC) và định vị lại vị trí

29

tâm bão (RF) va xác định được tâm XTNĐ từ số liệu ảnh mây vệ tinh. Sau đó nó sẽ

tự động chuyển tới đoc file dư liêu địa hình TOPO.

Bươc tiếp theo trong qua trinh phân tich cường độ của XTNĐ của thuật toán

ADT la kiểm tra xem XTNĐ đã đô bô vao đât liên hay chưa độ bộ vào đất liền.

Trương hơp XTNĐ đổ bô vào đât liên, nó sẽ tự động xuât ra file sô liệu lich sư va

cho ra kết quả phân tích XTNĐ theo phương pháp ADT va kết thuc qua trinh phân

tich.

Trong trương hơp XTNĐ chưa đô bộ vao đât liên, thuật toán trong ADT sẽ

tiên hanh bước xác định dang mâu mây trong XTNĐ (theo sơ đồ hình 2.3), sau đo

ươc tinh cương đô XTNĐ (theo sơ đồ hình 2.6).

Hình 2.3: Sơ đô phân tích mẫu mây bão trong phương phap ADT

Hình 2.3 chỉ ra việc phân tích mẫu mây bão tự động trong phương pháp ADT.

Trước tiên nó sẽ xác định nhiệt độ vùng mắt bão và vùng mây xung quanh bão. Sau

đó sử dụng thuật toán biển đổi Fourier (FFT) phân tích vùng mắt bão và vùng mây

30

xung quanh bão. Tiếp theo thuật toán sẽ tính mức độ đối xứng đối lưu và độ lệch tiêu

chuẩn vùng mắt bão. Từ đó đưa ra được ngưỡng điểm cho mẫu mây phân tích.

Từ điểm mẫu mây chương trình xác định được một trong sáu dạng mẫu mây

chính đó là: dạng lệch tâm (SHEAR), dạng băng cuốn (CRVBND), khối mây đậm

đặc phủ vùng tâm có nhiệt độ đồng đều (UNIFRM), khối mây đậm đặc phủ trên vùng

tâm bão nhưng có sử thay đổi lớn trong vùng CDO (IRRCDO), dạng tâm nhúng đĩa

mây (EMBC) và mắt (EYE). Hình 2.4 là ví dụ về 5 loại mây bão: SHEAR, CRVBND,

EMBC, IRRCDO và UNIFRM sử dụng trong phương phap ADT.

Hình 2.4: Ví dụ về 5 loại mây bão: SHEAR, CRVBND, EMBC, IRRCDO và

UNIFRM sử dụng trong phương phap ADT

Trong dạng mắt ADT chia làm 3 loại là: loại mắt bão lớn có bán kính mắt

≥38 km, loại mắt bão rất nhỏ và các loại mắt bão còn lại: nhìn rõ ràng, bị che khuất,…

Hình 2.5 là ví dụ về 3 loại mây bão có dạng mắt phương phap ADT.

31

Hình 2.5: Ví dụ về 3 loại mây bão có dạng mắt trong phương phap ADT

Tiếp theo với dạng lệch tâm thuật toán trong ADT tính khoảng cách đến vùng

đối lưu, dạng băng cuốn thì phân tích vòng xoắn logarit 100, dạng khối mây dày đặc

trung tâm thì tính kích thước vùng khối mây đồng thời kiểm tra dạng tâm nhúng đĩa

mây và dạng mắt siêu nhỏ, cuối cùng với dạng mắt sẽ xác định kích thước mắt bão.

Hình 2.6: Sơ đô ước tính cường độ bão trong phương phap ADT

32

Sơ đồ ước tính cường độ bão trong phương pháp ADT (hình 2.6) chỉ ra rằng

trước tiên thuật toán sẽ tính Tnumber từ phân tích ảnh mây hiện tại. Đối với dạng khối

mây dày đặc trung tâm (CDO) hay dạng mắt (EYE) sẽ được phân tích hồi quy, dạng

băng cuốn sử dụng độ cong đối lưu để xác định, còn sẽ tính khoảng cách đến vùng

đối lưu cho dạng lệch tâm.

Sau khi xác định được Tnumber sẽ so sánh với cơ sở dữ liệu lịch sử, nếu không

có trong cơ sở dữ liệu lịch sử sẽ đưa ra ước tính cường độ bão luôn, còn nếu cơ sở dữ

liệu lịch sử có, thuật toán trong ADT sẽ sử dụng bước 8 của Dvorack cổ điển nhằm

giới hạn giá trị Tnumber cuối cùng. Bước tiếp theo sẽ tính trung bình trọng số 3h và 6h

của Tnumber theo thời gian. Từ đó sử dùng bước 9 của Dvorak cổ điển xác định cường

độ CI hiện tại. Rồi điều chỉnh sai số áp suất mực nước biển (MSLP) theo vĩ độ. Và

cuối cùng đưa ra ước tính cường độ bão.

Bươc 3: Đưa ra kết quả phân tích cường độ XTNĐ

Bươc cuối cùng là xuất ra file số liêu lịch sư va cho ra kêt qua phân tich XTNĐ

theo phương phap ADT va kêt thuc qua trinh phân tích.

Sau khi tính toán cho ra kết quả cuối cùng, thuật toán trong ADT sẽ hiển thị

đầu ra dưới dạng văn bản trong cửa sổ Linux (hình 2.7). Bao gồm các thông tin thời

gian chạy khác nhau ước lượng vị trí, dự báo cường độ, khí áp trung tâm bão, tốc độ

gió cực đại, loại mây bão, nhiệt độ vùng mắt bão và vùng mây bão, phương pháp điều

chỉnh tâm bão (tự động hay thủ công),…

33

Hình 2.7: Ví dụ về kết quả đầu ra của phương phap ADT khi tâm bão chưa đổ bộ

vào đất liền

Khi tâm bão đã độ bộ vào đất liền, nội dung thông tin đầu ra chỉ bao gồm thời

gian chạy, vị trí tâm bão và không bao gồm ước tính cường độ (hình 2.8).

Hình 2.8: Ví dụ về kết quả đầu ra của phương phap ADT khi tâm bão trên đất liền

34

2.2. Số liệu thử nghiệm

Số liệu sử dụng để đánh giá sai số vị trí, cường độ bão giữa kết quả từ phương

pháp Dvorak cải tiến (ADT) so với best track Việt Nam của 41 cơn bão hoạt động

trên biển Đông với 632 chu kì dự báo (cách nhau 6 tiếng một lần) trong thời gian 6

năm từ 2010 - 2015 bao gồm những số liệu sau:

* Số liệu vệ tinh địa tĩnh MTSAT

Số liệu vệ tinh MTSAT từ năm 2010 - 2015 là thời gian vệ tinh địa tĩnh

MTSAT-2 của cơ quan khí tượng Nhật Bản (JMA) hoạt động và quét trên khu vực

biển Đông. Số liệu MTSAT sử dụng dưới định dạng NetCDF làm số liệu đầu vào cho

phương pháp ADT. Số liệu vệ tịnh địa tĩnh MTSAT-2 thu nhận tại Trung tâm Dự báo

khí tượng thủy văn Trung ương với miền tính -50N đến 400N và 950E đến 1400E, với

tần suất 30 phút có một sản phẩm bao gồm 5 kênh:

- Kênh thị phổ (VIS) với bước sóng 0.68µm.

- Kênh hồng ngoại nhiệt 1 (IR1) với bước sóng 10.8µm.

- Kênh hồng ngoại nhiệt 2 (IR2) với bước sóng 12µm.

- Kênh hơi nước (WV) với bước sóng 6.8µm.

- Kênh cận hồng ngoại (IR4) với bước sóng từ 3.7µm.

Trong đó kênh thị phổ có độ phân giải 1 km, còn 4 kênh ảnh còn lại có độ phân

giải 4 km.

* Số liệu dự báo bão của Nhật Bản

Cùng với số liệu vệ tinh MTSAT, số liệu dự báo về các cơn bão trên biển Đông

từ năm 2010 - 2015 của Nhật Bản được sử dụng làm số liệu đầu vào để chạy ADT

trong môi trường Linux. Số liệu dự báo bão của Nhật Bản được lấy từ trang mạng

internet: http://weather.unisys.com/hurricane/archive/.

* Số liệu kết quả của phương pháp ADT

Kết quả chạy ADT bao gồm số liệu tương ứng với số liệu best track về thời

gian, vị trí, tốc độ gió cực đại, trị số khí áp thấp và dạng mẫu mây bão của 41 cơn bão

hoạt động trên biển Đông (Phụ lục 1) với 632 chu kì dự báo (cách nhau 6 tiếng một

lần) trong thời gian 6 năm từ 2010 - 2015. Khi cơn bão đổ bộ vào đất liền, số liệu đã

http://weather.unisys.com/hurricane/archive/

35

được loại bỏ trong quá trình đánh giá vì trong trường hợp này, phương pháp ADT

không phân tích cường độ bão trên đất liền. Phụ lục 2 là một ví dụ về kết quả chạy

phương pháp ADT sử dụng đánh giá trong cơn bão số 1 (Con son) năm 2010.

* Số liệu best track của Việt Nam

Sử dụng để đánh giá với số liệu trong kết quả chạy ADT và phân tích Dvorak

cổ điển. Bao gồm số liệu về thời gian, vị trí, tốc độ gió cực đại, trị số khí áp thấp nhất

và cấp bão. Khi bão đổ bộ vào đất liền, số liệu best track cũng đã được loại bỏ. Phụ

lục 3 là một ví dụ về thông tin best track Việt Nam sử dụng trong đánh giá của cơn

bão số 1 (Con son) năm 2010.

* Số liệu phân tích Dvorak cổ điển của hai cơn bão số 6 (Rammasun) năm

2014 và số 2 (Megi) năm 2010

Số liệu phân tích theo phương pháp Dvorak cổ điển được tính toán trên ảnh

thị phổ (VIS) và hồng ngoại (IR). Quá trình thực hiện phương pháp được chia thành

10 bước như hình 2.9.

BƯỚC 1: Xác định tâm hệ thống mây

TÍNH Tnumber TỪ VIỆC ĐO ĐẠC

CÁC ĐẶC TRƯNG MÂY

BƯỚC 2: Lựa chọn mẫu hình mây để

phân tích:

2A. Dạng băng cuốn (Curved band)

2B. Dạng lệch tâm (Shear)

2C. Dạng có mắt (Eye)

2D. Dạng khối mây dày đặc trung tâm

(CDO)

2E. Dạng tâm nhúng đĩa mây

(Embedded)

TÍNH Tnumber TỪ VIỆC SO SÁNH

MẪU VỚI MÔ HÌNH

BƯỚC 3: Khối mây lạnh ở tâm

BƯỚC 4: Xác định khuynh hướng cường

độ bão trong 24h qua

BƯỚC 5: Chỉ số MET (Model expected

Tnumber)

BƯỚC 6: Chỉ số PT (Pattern Tnumber)

BƯỚC 7, 8 VÀ 9: Áp dụng những nguyên

tắc của phương pháp để xác định Tnumber

cuối cùng và CInumber

BƯỚC 10: Đưa ra dự báo cường độ 24h

tới

Hình 2.9: Mười bước xác định cường độ XTNĐ bằng phương pháp Dvorak

36

Kết quả số liệu phân tích Dvorak cổ điển cho hai cơn bão số 6 (Rammasun)

năm 2014 và số 2 (Megi) năm 2010 để đánh giá bao gồm: thời gian, vị trí, dạng mẫu

mây, cường độ CI (Phụ lục 4).

Sử dụng bảng tổng kết của Dvorak (1984) [17] chuyển đổi cường độ CI qua

việc phân tích Dvorak cổ điển sang tốc độ gió cực đại và trị số khí áp thấp nhất trên

khu vực Tây Bắc Thái Bình Dương để đánh giá với số liệu best track và ADT (bảng

2.1).

Bảng 2.1: Mối quan hệ giữa cường độ bão, tốc độ gió (knot) và áp suất mực biển

trên khu vực vùng biển Đại Tây Dương và Tây Bắc Thái Bình Dương

Cường độ

CI

Tốc độ gió

(Knot)

Áp suất mực biển

trên Đại Tây

Dương (mb)

Áp suất mực biển

trên Tây Bắc Thái

Bình Dương (mb)

1 25

1.5 25

2 30 1009 1000

2.5 35 1005 997

3 45 1000 991

3.5 55 994 984

4 65 987 976

4.5 77 979 966

5 90 970 954

5.5 102 960 941

6 115 948 927

6.5 127 935 914

7 140 921 898

7.5 155 906 879

8 170 890 858

37

CHƯƠNG III: ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ CỦA PHƯƠNG PHÁP DVORAK

CẢI TIẾN (ADT)

3.1. Phương pháp đánh giá

Đánh giá sai số vị trí và cường độ của các cơn bão hoạt động trên biển Đông

từ năm 2010 - 2015 mà phương pháp ADT đưa ra được thực hiện qua việc đánh giá

sai số của tốc độ gió cực đại (Vmax) và chỉ số khí áp thấp nhất (Pmin) theo phân chia

thành các dạng mây bão trong ADT (bảng 3.1) và cường độ bão theo quy định của tổ

chức Khí tượng Thế giới (WMO) thông qua cấp gió Bô-pho (Phục lục 5): bão có

cường độ cấp 8 - 9, bão có cường độ cấp 10 - 11 (bão mạnh) và bão có cường độ cấp

≥ 12 (bão rất mạnh) (bảng 3.2). Nhằm xác định sai số vị trí và cường độ bão của ADT

so với best track trong dạng mây bão nào hay cấp bão nào cho kết quả là tốt hay xấu

nhất. Đồng thời đánh giá kết quả của ADT so với best track Việt Nam cũng như phân

tích Dvorak cổ điển cho hai cơn điển hình: bão số 6 (Megi) năm 2010 và số 2

(Rammasun) năm 2014.

Bảng 3.1: Tổng số trường hợp theo phân loại mây bão trong các cơn bão trên biển

Đông từ năm 2010 - 2015

Phân loại theo mẫu mây

SH

EA

R

CR

VB

ND

IRR

CD

O

UN

IFR

M

EM

BC

EY

E

Số trường hợp xảy ra 40 136 26 261 61 108

Bảng 3.2: Tổng số trường hợp theo phân loại cấp bão trong các cơn bão trên biển

Đông từ năm 2010 - 2015

Phân loại theo cấp bão

Cấ

p 8

- 9

Cấ

p 1

0 -

11

Cấ

p ≥

12

Số trường hợp xảy ra 272 122 238

38

Sử dụng các chỉ số trong đánh giá cường độ bão như sau:

- Hệ số tương quan (Cor): chỉ số này dao động trong khoảng từ -1 đến 1 với

giá trị hoàn hảo là 1. Chỉ số Cor cho biết mức độ tương quan giữa các giá trị dự báo

và quan trắc. Hệ số Cor dương phản ánh mối quan hệ đồng biến. Ngược lại, hệ số

tương quan âm biểu thị mối quan hệ nghịch biến giữa dự báo và quan trắc.

2

1

2

1

1

11

))((

N

i

i

N

i

i

N

i

ii

OON

FFN

OOFF

Cor

- Chỉ số BIAS: chỉ số này có giá trị biến thiên từ - đến + , trong đó giá trị

bằng 1 là “hoàn hảo”. Chỉ số này cho biết độ lớn của dự báo trung bình so với độ lớn

của quan trắc trung bình. Tuy nhiên, BIAS không cho biết độ lớn của sai số cũng như

mức độ tương quan giữa quan trắc và dự báo.

N

1i

i

N

1i

i

ON

1

FN

1

BIAS

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

|OF|N

1MAE

i

N

1i

i

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 BIAS để đưa ra ước lượng về độ tin cậy khi

hiệu chỉnh sản phẩm bằng chỉ số BIAS. Ví dụ khi giá trị MAE và BIAS 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.

- Căn bậc hai của sai số bình phương trung bình (Root Mean Square Error -

RMSE): là thước đo của biên độ sai số.

2N

1iii

OFN

1RMSE

39

Chỉ số này cho biết biên độ trung bình của sai số dự báo, nhưng không cho

biết hướng của độ lệch. Giá trị 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.

3.2. Đánh giá sai số ví trị và cường độ bão giữa ADT và Best track Việt Nam

theo dạng mây bão

3.2.1. Sai số vị trí

Qua việc phân chia mây bão trong phương pháp ADT thành các dạng mây bão

khác nhau, hình 3.1 cho thấy giá trị sai số vị trí trung bình giữa ADT và best track

lớn nhất vào khoảng 44 km ứng với trường hợp mây bão có dạng lệch tâm (SHEAR).

Thường xuất hiện trong giai đoạn đầu của sự phát triển của XTNĐ và cũng có thể

xuất hiện sau giai đoạn bão mạnh, khi nó yếu dần trở về giai đoạn đầu của XTNĐ.

Và giá trị sai số vị trí trung bình là nhỏ nhất là khoảng 28 km ứng với trường hợp

cường độ bão có cường độ mạnh và có dạng mắt (EYE). Sai số vị trí của các dạng

mây bão trong phương pháp ADT giảm dần theo thứ tự: SHEAR, CRVBND,

IRRCDO, UNIFRM, EMBC, EYE.

Hình 3.1: Trung bình sai số vị trí giữa ADT và best track của các loại mây bão

trong các cơn bão trên biển Đông từ năm 2010 - 2015

3.2.2. Sai số cường độ

Như trên đã nói, việc đánh giá sai số cường độ của phương pháp ADT trong

các cơn bão trên biển Đông từ năm 2010 - 2015 sẽ được thực hiện qua việc đánh giá

40

sai số tốc độ gió cực đại và chỉ số khí áp thấp nhất giữa kết quả của phương pháp

ADT so với best track của Việt Nam.

Hình 3.2: Biểu đồ phân tán tốc độ gió cực đại (kts) giữa ADT và best track trong

các cơn bão trên biển Đông từ năm 2010 - 2015 có dạng: tâm nhúng đĩa mây

(EMBC), dạng mắt (EYE), dạng lệch tâm (SHEAR), dạng băng cuốn (CRVBND),

dạng khối mây dày đặc phủ trên vùng tâm bão có sự thay đổi lớn trong vùng CDO

(IRRCDO) và khối mây đậm đặc phủ vùng tâm có nhiệt độ đồng đều (UNIFRM)

Bảng 3.3: Trung bình tốc độ gió cực đại (kts) và MAE của ADT và best track cho

từng loại mẫu mây bão trong các cơn bão trên biển Đông từ năm 2010 - 2015

Loại mẫu mây

SH

EA

R

CR

VB

ND

IRR

CD

O

UN

IFR

M

EM

BC

EY

E

Trung bình Vmax Best track 38.6 42.7 44.6 56.9 59.6 87

Trung bình Vmax ADT 37.1 46.8 49.4 67.4 69.5 111

Chênh lệch ADT - Best track -1.5 4.1 4.8 10.5 9.9 24

Phần trăm sai số trung bình

Vmax (%) 4 9,6 10,8 18,4 16,6 27,6

MAE của ADT và best track 6.3 8.1 7.3 13.1 12.7 24.4

41

Biểu đồ phân tán hình 3.2 và bảng 3.3 cho thấy bão càng mạnh sai số tốc độ

gió cực đại càng lớn. Trung bình giá trị tốc độ gió cực đại trong phương pháp ADT

đều đưa ra kết quả lớn hơn so với best track. Riêng với trường hợp các cơn bão dạng

lệch tâm (SHEAR) cho kết quả trung bình tốc độ gió cực đại là nhỏ hơn so với best

track thực tế khoảng gần 1.5kts và giá trị MAE bằng 6.3 là nhỏ nhất. Dạng SHEAR

là dạng có cường độ bão nhỏ nhất, đồng thời hệ số tương quan trong bảng 3.5 là rất

nhỏ và bằng -0.01 vì vậy giá trị trên không phản ánh được kết quả chính xác. Dạng

EYE cho kết quả sai số tốc động gió cực đại là lớn nhất trong 6 loại mẫu mây bão thể

hiện bằng đường hồi quy tuyến tính giữa ADT và best track nằm cách xa đường hồi

quy ADT bằng best track nhất và trung bình sai số tốc độ gió cực đại của dạng mắt

lớn hơn khoảng 24kts so với best track tương đương sai số đến 27% và giá trị MAE

cũng lớn nhất. Với dạng băng cuốn (CRVBND) đường hồi quy tuyến tính giữa ADT

và best track gần như song song và sát với đường hồi quy ADT bằng best track nhất

và giá trị trung bình tốc độ gió cực đại của ADT chỉ lớn hơn best track khoảng 4kts

tương đương với 9,6% sai số, như vậy dạng CRVBND cho kết quả sai số tốc độ gió

cực đại là tốt nhất. Với 3 dạng mây bão: EMBC, IRRCDO và UNIFRM đưa ra kết

quả trung bình tốc độ gió cực đại của ADT lớn hơn 5 - 10kts so với best track.

Hình 3.3: Tương tự hình 3.2 cho trị số khí áp thấp nhất (mb)

42

Bảng 3.4: Trung bình trị số khí áp thấp nhất (mb) và MAE của ADT và best track

cho từng loại mẫu mây bão trong các cơn bão trên biển Đông từ năm 2010 - 2015

Loại mẫu mây

SH

EA

R

CR

VB

ND

IRR

CD

O

UN

IFR

M

EM

BC

EY

E

Trung bình Pmin của Best track 995.1 991.8 990 978.7 976.7 943.1

Trung bình Pmin của ADT 999.2 994.4 993.1 981.6 980 946.6

Chênh lệch ADT - Best track 4.1 2.6 3.1 2.9 3.3 3.5

Phần trăm sai số trung bình Pmin 0,4 0,26 0,3 0,3 0,34 0,37

MAE của ADT và Best track 5.2 6.4 7.3 9,0 7.5 11.3

Hình 3.3 và bảng 3.4 cho thấy kết quả trung bình trị số khí áp thấp nhất của

ADT đưa ra đều lớn hơn so với best track trong các dạng mây bão và chênh lệch giá

trị trung bình này nhỏ, phổ biến dưới 4mb. Với phần trăm sai số trung bình của khí

áp thấp nhất mà ADT đưa ra so với best track trong các loại mây bão đều rất nhỏ. Giá

trị sai số tuyệt đối trung bình trong trường hợp EYE là lớn nhất. Trường hợp các cơn

bão dạng lệch tâm (SHEAR) và mắt (EYE) cho kết quả sai số trị số khí áp thấp nhất

là lớn nhất. Như vậy, dạng SHEAR trong đánh giá bằng trị số khí áp thấp nhất cho

kết quả phản ánh đúng hơn so với đánh giá của ADT và best track qua tốc độ gió cực

đại.

Bảng 3.5: Hệ số tương quan tốc độ gió cực đại (Vmax) và trị số khí áp thấp nhất

(Pmin) cho từng loại mẫu mây bão giữa ADT và best track

Loại mẫu mây

Hệ số tương quan

giữa ADT và best track

SH

EA

R

CR

VB

ND

IRR

CD

O

UN

IFR

M

EM

BC

EY

E

Vmax (kts) -0.01 0.63 0.7 0.77 0.83 0.84

Pmin (mb) 0.45 0.63 0.68 0.75 0.84 0.82

43

Hình 3.4: Hệ số tương quan tốc độ gió cực đại và trị số khí áp thấp nhất giữa ADT

và best track của các loại mây bão

Qua bảng 3.5 và hình 3.4 thấy trường hợp mây bão dạng SHEAR có hệ số

tương quan tốc độ gió cực đại và trị số khí áp thấp nhất là nhỏ nhất. Hệ số tương quan

trong trường hợp tốc độ gió cực đại của của ADT so với best track với dạng mây

SHEAR là rất thấp và bằng -0.01. Còn các trường hợp mây bão khác cho hệ số tương

quan cao dao động trong khoảng 0.7 đến 0.84 và hệ số tương quan giữa tốc độ gió

cực đại và trị số khí áp thấp nhất của mỗi dạng mây bão cho giá trị khá trùng nhau.

Hai hệ số tương quan này có giá trị cao nhất là trường hợp mây bão có dạng tâm

nhúng đĩa mây và dạng mắt dao động trong khoảng 0.82 - 0.84. Như vậy, bão có

cường độ càng mạnh thì tương quan càng cao.

Hình 3.1 và 3.4 cho thấy trung bình sai số vị trí tâm bão càng nhỏ thì hệ số

tương quan càng lớn. Trường hợp bão có mắt có giá trị trung bình sai số vị trí là nhỏ

nhất thì hệ số tương quan tốc độ gió cực đại giữa ADT và best track là lớn nhất trong

các loại mây bão.

3.3. Đánh giá sai số ví trị và cường độ bão giữa ADT và best track Việt Nam theo

phân chia cấp bão

Tương tự mục 3.1, trong phần này sẽ đi đánh giá sai số vị trí và cường độ bão

trong các cơn bão trên biển Đông từ năm 2010 - 2015 giữa kết quả ADT đưa ra và

best track Việt Nam theo phân chia cấp bão thành 3 cấp bão: bão (cấp 8 - 9), bão

mạnh (cấp 10 - 11) và bão rất mạnh (cấp ≥ 12) (bảng 3.2).

44

3.3.1. Sai số vị trí

Qua hình 3.5 với cách phân chia tập số liệu đánh giá trong các cơn bão trên

biển Đông từ năm 2010 - 2015 theo cấp bão thấy rằng cấp bão càng mạnh thì trung

bình sai số vị trí giữa best track và ADT càng giảm. Trung bình sai số vị trí của ADT

so với best track có giá trị nhỏ nhất trong cả 3 trường hợp vào khoảng 33 km tương

ứng với những cơn bão rất mạnh có cường độ ≥ cấp 12 trở lên. Còn những cơn bão

có cấp độ không mạnh (cấp 8 - 9) thì sai số vị trí mà ADT đưa ra so với best track là

lớn nhất (khoảng 39 km).

Hình 3.5: Trung bình sai số vị trí giữa ADT và best track theo phân chia cấp bão

trong các cơn bão trên biển Đông từ năm 2010 - 2015

3.3.2. Sai số cường độ

Qua biểu đồ phân tán tốc độ gió cực đại giữa ADT và best track (hình 3.6) thì

đường hồi quy tuyến tính giá trị tốc độ gió cực đại và trị số khí áp thấp nhất trong

phương pháp ADT so với best track đều nằm trên đường hồi quy ADT bằng best

track. Như vậy kết quả tốc độ gió cực đại và trị số khí áp thấp nhất mà ADT đưa ra

trong cách phân chia thành các cấp bão này tiếp tục lớn hơn so với best track. Sai số

tốc độ gió cực đại trong trường hợp bão rất mạnh (cấp ≥ 12) là lớn nhất trong 3 trường

hợp của phân cấp theo cường độ bão.

45

Hình 3.6: Biểu đồ phân tán tốc độ gió cực đại (kts) và trị số khí áp thấp nhất (mb)

giữa ADT và best track theo cấp bão của các cơn bão trên biển Đông từ 2010 - 2015

Bảng 3.6: Trung bình tốc độ gió cực đại (kts) và MAE theo các cấp bão trong các

cơn bão trên biển Đông từ năm 2010 - 2015

Phân cấp bão

Cấ

p 8

- 9

Cấ

p 1

0 -

11

Cấ

p ≥

12

Trung bình Vmax của Best track 39.4 54.4 80.2

Trung bình Vmax của ADT 45.9 60.2 96.3

Chênh lệch ADT - Best track 6.5 5.8 16.1

Phần trăm sai số trung bình Vmax (%) 1,6 10,6 20

MAE của ADT và Best track 8.6 10.5 18.7

Bảng 3.6 cho thấy hai trường hợp bão và bão mạnh (cấp 8 - 11) kết quả trung

bình tốc độ gió cực đại và MAE mà ADT đưa ra so với best track tốt hơn so với

trường hợp bão rất mạnh (cấp ≥ 12). Với phần trăm sai số trung bình của tốc độ gió

cực đại tăng lên khi bão có cường độ càng mạnh.

46

Bảng 3.7: Trung bình trị số khí áp thấp nhất (mb) và MAE theo các cấp bão trong

các cơn bão trên biển Đông từ năm 2010 - 2015

Phân cấp bão

Cấ

p 8

- 9

Cấ

p 1

0 -

11

Cấp

≥ 1

2

Trung bình Pmin của Best track 995.1 981.8 953

Trung bình Pmin của ADT 998.3 984.8 956.7

Chênh lệch ADT - Best track 3.2 3 3.7

Phần trăm sai số trung bình Pmin (%) 0.32 0.3 0.39

MAE của ADT và Best track 4.9 9.7 11.7

Còn bảng 3.7 cho thấy kết quả chênh lệch trung bình trị số khí áp trong cách

phân chia cấp bão của ADT và best track vẫn cho kết quả rất nhỏ. Với giá trị chênh

lệch trung bình của 3 dạng cấp bão đều dưới 4mb và với cấp bão rất mạnh (cấp ≥ 12)

thì chênh lệch trung bình trị số khí áp thấp nhất mà ADT đưa ra so với best track là

lớn nhất nhưng cũng không lớn hơn nhiều so với 2 trường hợp còn lại. Đồng thời

phần trăm sai số trung bình khí áp thấp nhất vẫn rất nhỏ như với trường hợp đánh giá

sai số cường độ qua trung bình khí áp thấp nhất của phân loại thành các dạng mây

bão. Sai số tuyệt đối trung bình tăng khi cường độ bão tăng, nhất là trường hợp bão

có cường độ rất mạnh.

Bảng 3.8: Hệ số tương quan tốc độ gió cực đại và trị số khí áp thấp nhất theo cấp

bão của ADT và best track trong các cơn bão trên biển Đông từ năm 2010 - 2015

Phân cấp bão

Hệ số tương quan

giữa ADT và best track

Cấ

p 8

- 9

Cấ

p 1

0 -

11

Cấp

≥ 1

2

Vmax (kts) 0.36 0.37 0.81

Pmin (mb) 0.39 0.41 0.78

47

Hệ số tương quan trong bảng 3.8 đưa ra kết quả rất tương đồng với trường hợp

phân chia theo dạng mây bão được trình bày trong phần 3.2. Đó là bão có cường độ

càng mạnh thì hệ số tương quan giữa tốc độ gió cực đại và trị số khí áp thấp nhất càng

lớn.

3.4. Đánh giá sai số giữa ADT, phương pháp Dvorak cổ điển và best track Việt

Nam và cho hai cơn bão điển hình trên biển Đông

Trong phần này sẽ đi đánh giá kết quả của ADT so với best track Việt

Nam và phân tích cường độ bão bằng phương pháp Dvorak cổ điển cho hai cơn

bão điển hình trên biển Đông đó là: cơn bão số 2 (Rammasun) năm 2014 và số

6 (Megi) năm 2010.

3.4.1. Cơn bão số 2 (Rammasun) năm 2014

Hình 3.7: Diễn biến của bão số 2 (Rammasun) năm 2014

Diễn biến đường đi của bão số 2 (Rammasun) được trình bày trên hình 3.7.

Trưa ngày 12/7/2014 một ATNĐ ở vùng biển ngoài khơi phía Đông quần đảo

Philippin đã mạnh lên thành bão có tên quốc tế là Rammasun (1409), đây là cơn bão

thứ 9 hoạt động ở vùng biển khu vực Tây Bắc Thái Bình Dương trong năm 2014. Bão

Rammasun di chuyển nhanh về phía Tây và mạnh dần lên cấp 10 - 12, sau tăng lên

cấp 13 - 14. Trưa ngày 16/7, bão Rammasun vượt qua quần đảo Philippin đi vào vùng

biển phía Đông Biển Đông, trở thành cơn bão số 2 hoạt động ở Biển Đông trong năm

48

2014, cường độ bão mạnh cấp 13. Sau khi vào Biển Đông, bão số 2 di chuyển theo

hướng Tây Tây Bắc rồi theo hướng Tây Bắc khoảng 20 - 25 km/h và cường độ mạnh

dần lên cấp 14 - 15. Chiều và đêm 18/7, bão số 2 vượt qua phía Bắc đảo Hải Nam

(Trung Quốc) đi vào phía Bắc vịnh Bắc Bộ, đến sáng 19/7 bão đi vào vùng biên giới

Việt - Trung, cường độ giảm xuống cấp 10 - 11. Sau khi vào đất liền, bão di chuyển

theo hướng Tây Tây Bắc, suy yếu nhanh thành ATNĐ và đến chiều tối 19/7 thì thành

vùng áp thấp trên khu vực vùng núi Bắc Bộ rồi sau đó tan dần.

Do số liệu phân tích trong phương pháp ADT chỉ có giá trị khi cơn bão nằm

trên biển, còn khi Bão đổ bộ di chuyển vào đất liền thì phương pháp ADT sẽ không

đưa ra giá trị phân tích cường độ bão. Vì vậy, trong phần đánh giá về cơn bão

Rammasun dưới đây sẽ đánh giá từ thời điểm 00z ngày 12/7/2014 đến thời điểm 06z

ngày 18/7/2014 và số liệu best track, ADT và phân tích Dvorak cổ điển khi cơn bão

di chuyển trên đất liền sẽ được loại bỏ đi.

Hình 3.8: Sai số vị trí tâm bão (km) theo thời gian của ADT và Dvorak cổ điển so

với best track Việt Nam trong cơn bão số 2 (Rammasun) năm 2014

Hình 3.8 cho thấy từ thời điểm 00z ngày 12/7/2014 đến 00z ngày 13/7/2014,

sai số vị trí mà phương pháp ADT đưa ra so với best track là lớn nhất ứng với thời

0102030405060708090

100

20140712-0

0z

20140712-0

6z

20140712-1

2z

20140712-1

8z

20140713-0

0z

20140713-0

6z

20140713-1

2z

20140713-1

8z

20140714-0

0z

20140714-0

6z

20140714-1

2z

20140714-1

8z

20140715-0

0z

20140715-0

6z

20140716-0

0z

20140716-0

6z

20140716-1

2z

20140716-1

8z

20140717-0

0z

20140717-0

6z

20140717-1

2z

20140717-1

8z

20140718-0

0z

20140718-0

6z

Sai

số v

ị tr

í (k

m)

Thời gian

Sai số vị trí ADT và Best track Sai số vị trí Dvorak và Best track

49

điểm vùng ATNĐ trên khu vực Tây Bắc Thái Bình Dương mạnh dần lên thành bão

số 2 (Rammasun) với cấp 7 - 8.

Từ thời điểm 06z ngày 13/7/2014 đến 06z ngày 18/7/2014, bão số 2 mạnh dần

về cường độ lên cấp 15 thì sai số vị trí của ADT và Dvorak cổ điển so với best track

đưa ra phân tích đều khá tốt, phổ biến dưới 40km. Phương pháp ADT đưa ra phân

tích sai số vị trí lớn hơn không nhiều so với best track và Dvoark cổ điển.


với best track trong cơn bão số 2 (Rammasun) năm 2014

Các chỉ số

đánh giá

Pmin

Bias RMSE MAE

ADT - Best track 1.01 8.5 5.8

Dvorak - Best track 1 5.6 4.4

Bảng 3.10: Các chỉ số đánh giá tốc độ gió cực đại của ADT và Dvorak cổ điển so

với best track trong cơn bão số 2 (Rammasun) năm 2014

Các chỉ số

đánh giá

Vmax

Bias RMSE MAE

ADT - Best track 0.82 18.4 13.7

Dvorak - Best track 0.96 5.8 3.9

Sử dụng các chỉ số đánh giá cho tốc độ gió cực đại và trị số khí áp thấp nhất

của ADT và Dvorak cổ điển so với best track trong cơn bão số 2 (Rammasun) (bảng

3.9 và 3.10) cho thấy trong cơn bão số 2 này kết quả của ADT không tốt bằng phân

tích Dvorak cổ điển. Các chỉ số đánh giá trị số khí áp thấp nhất của ADT cho kết quả

nhỏ hơn so với tốc độ gió cực đại. Chỉ số Bias trong hai trường hợp (Pmin và Vmax)

của ADT và Dvorak cổ điển so với best track không khác nhau nhiều vì vậy trung

bình Vmax hay Pmin của ADT không khác mấy so với Dvorak cổ điển. Nhưng hai

50

chỉ số RMSE và MAE lại khác nhau khá nhiều nhất là trong đánh giá Vmax vì vậy

biên độ trung bình Vmax hay Pmin của ADT lớn hơn so với Dvorak cổ điển.

Hình 3.9: Biến thiên trị số khí áp thấp nhất theo thời gian của ADT, Dvorak cổ điển

và best track Việt Nam trong cơn bão số 2 (Rammasun) năm 2014

Hình 3.10: Biến thiên tốc độ gió cực đại theo thời gian của ADT, Dvorak cổ

điển và best track Việt Nam trong cơn bão số 2 (Rammasun) năm 2014

860880900920940960980

10001020

20140712-0

0z

20140712-0

6z

20140712-1

2z

20140712-1

8z

20140713-0

0z

20140713-0

6z

20140713-1

2z

20140713-1

8z

20140714-0

0z

20140714-0

6z

20140714-1

2z

20140714-1

8z

20140715-0

0z

20140715-0

6z

20140716-0

0z

20140716-0

6z

20140716-1

2z

20140716-1

8z

20140717-0

0z

20140717-0

6z

20140717-1

2z

20140717-1

8z

20140718-0

0z

20140718-0

6z

Pm

in (

mb)

Thời gian

Pmin Best track Pmin ADT Pmin Dvorak

020406080

100120140160

20140712-0

0z

20140712-0

6z

20140712-1

2z

20140712-1

8z

20140713-0

0z

20140713-0

6z

20140713-1

2z

20140713-1

8z

20140714-0

0z

20140714-0

6z

20140714-1

2z

20140714-1

8z

20140715-0

0z

20140715-0

6z

20140716-0

0z

20140716-0

6z

20140716-1

2z

20140716-1

8z

20140717-0

0z

20140717-0

6z

20140717-1

2z

20140717-1

8z

20140718-0

0z

20140718-0

6z

Vm

ax (

kts

)

Thời gian

Vmax Best track Vmax ADT Vmax Dvorak

51

Biến thiên trị số khí áp thấp nhất theo thời gian của ADT và Dvorak cổ điển

so với best track Việt Nam trong cơn bão số 2 (Rammasun) năm 2014 (hình 3.9) đưa

ra kết quả là rất tốt, không sai khác nhiều. Nhưng biến thiên tốc độ gió cực đại theo

thời gian (hình 3.10) trong phương pháp ADT đưa ra kết quả lớn hơn so với phương

pháp Dvorak cổ điển so với best track nhất là trong trường hợp bão đang mạnh lên,

như tại thời điểm 00z ngày 18/7/2014 khi cơn bão số 2 mạnh lên cấp 15. Điều đó có

thể được lý giải qua việc so sánh mẫu mây bão của phương pháp ADT đưa ra sai khác

với việc phân tích Dvorak cổ điển đưa ra (bảng 3.11). Với 7/8 trường hợp dạng băng

cuốn trong phân tích Dvorak cổ điển thì phương pháp ADT chủ yếu phân tích thành

dạng khối mây đậm đặc bao phủ vùng tâm có nhiệt độ đồng đều (UNIFRM) nên cho

kết quả thường lớn hơn so với Dvorak cổ điển.


cổ điển trong cơn bão số 2 năm 2014

DVORAK

ADT SHEAR

CURVED

BAND CDO EMBEDDED EYE

SHEAR

CURVED BAND 1

IRRCDO 3

UNIFRM 7 2

EMBEDDED 1 1

EYE 9

3.4.2. Cơn bão số 6 (Megi) năm 2010

Cơn bão số 6 (Megi) là một trong số những cơn bão nhiệt đới mạnh nhất được

ghi nhận và nó cũng là cơn bão duy nhất đạt cấp độ siêu bão trong năm 2010. Với

thời gian tồn tại của bão tương đối dài và các dạng mẫu mây của cơn bão tương đối

phong phú kể từ giai đoạn phát triển ban đầu cho tới khi suy yếu và tan rã.

52

Hình 3.11: Diễn biến của bão số 6 (Megi) năm 2010

Chiều ngày 13/10/2010, một ATNĐ ở khu vực Tây Bắc Thái Bình Dương đã

mạnh lên thành bão có tên quốc tế là MEGI (1013), đây là cơn bão thứ 13 hoạt động

ở khu vực này trong năm 2010. Sau khi hình thành, bão MEGI di chuyển theo hướng

Tây Tây Bắc khoảng 20 - 25 km/h và mạnh dần lên cấp 17 - 18; trưa ngày 17/10 bão

MEGI đổi hướng di chuyển theo hướng Tây Tây Nam với tốc độ khoảng 20 km/h.

Đến tối 18/10 bão MEGI đã đi qua đảo Lu Dông (Philippin) vào vùng biển phía Đông

Bắc biển Đông, đây là cơn bão thứ 6 hoạt động ở biển Đông trong năm 2010, cường

độ bão giảm xuống còn cấp 15 - 16. Sau khi vào biển Đông, bão số 6 di chuyển theo

hướng Tây Tây Nam rồi theo hướng Tây Tây Bắc khoảng 10 km/h, cường độ bão

mạnh cấp 5; đến sáng ngày 20/10, bão đổi hướng di chuyển chậm chủ yếu theo hướng

Bắc khoảng 10 km/h; từ ngày 22/10, khi di chuyển đến vùng biển phía Đông Nam

tỉnh Phúc Kiến - Quảng Châu (Trung Quốc) cường độ bão suy giảm dần. Chiều ngày

23/10 bão số 6 đi vào địa phận phía Tây Nam tỉnh Phúc Kiến (Trung Quốc), sao đó

tiếp tục đi sâu vào đất liền và tan dần (Xem sơ đồ đường đi của bão số 6 - hình 3.11).

Số liệu sử dụng đánh giá từ thời điểm 06z ngày 13/10/2010 đến thời điểm 06z

ngày 23/10/2010 khi cơn bão số 6 bắt đầu đi vào địa phận phía Tây Nam tỉnh Phúc

Kiến (Trung Quốc). Và số liệu best track, ADT và Dvorak cổ điển khi cơn bão số 6

53

đi vào đảo Lu Dông (Philippin) được loại bỏ đi do không có số liệu phân tích của

ADT khi cơn bão di chuyển trên đất liền.

Nhìn chung sai số vị trí trong hình 3.12 theo thời gian của ADT so với best

track lớn hơn phương pháp Dvorak cổ điển so với best track, trong đó cũng có những

thời điểm sai số của ADT đưa ra là tốt hơn so với phương pháp Dvorak cổ điển (như

tại thời điểm 12z ngày 15/10/2010). Với trung bình sai số vị trí của tất cả các ốp thời

gian đánh giá của ADT so với best track trong cơn bão số 6 có giá trị khoảng 28 km,

còn giá trị trung bình sai số vị trí của phương pháp Dvorak cổ điển là 18 km. Trong

cơn bão số 6 này, sai số vị trí mà phương pháp ADT đưa ra lớn nhất ứng với thời

điểm ban đầu của bão có cường độ không mạnh (cấp 8), sau đó cường độ bão tăng

lên thì sai số vị trí của ADT và Dvorak cổ điển so với best track đưa ra phân tích cũng

đều khá tốt, phổ biến dưới 40 km.

Hình 3.12: Sai số vị trí tâm bão (km) theo thời gian của ADT và Dvorak cổ điển so

với best track Việt Nam trong cơn bão số 6 (Megi) năm 2010

Nguyên nhân dẫn đến sai số vị trí lớn là do tại thời điểm phát triển ban đầu, tổ

chức mây phát triển chưa tốt nên khó xác định được vị trí tâm bão hoặc dễ nhầm lẫn

các dạng mây bão với nhau. Một nguyên nhân khác dẫn đến sai số trong việc xác định

tâm giữa ADT và Dvorak cổ điển qua việc nhận dạng nhầm mẫu mây, như tại thời

điểm 00z ngày 20/10 (hình 3.13). Trong thời điểm này, ADT xác định đây là dạng

0102030405060708090

20101013-1

2z

20101014-0

0z

20101014-1

2z

20101015-0

0z

20101015-1

2z

20101016-0

0z

20101016-1

2z

20101017-0

0z

20101017-1

2z

20101018-0

0z

20101018-1

8z

20101019-0

6z

20101019-1

8z

20101020-0

6z

20101020-1

8z

20101021-0

6z

20101021-1

8z

20101022-0

6z

20101022-1

8z

20101023-0

6z

Sai

số v

ị tr

í (k

m)

Thời gian

Sai số vị trí ADT và Best track Sai số vị trí Dvorak và Best track

54

mắt bão, vị trí tâm được xác định là trung tâm của lõi nóng bên trong cơn bão. Trong

khi phương pháp Dvorak cổ điển phân tích được đây là dạng banding eye (tức là dạng

mắt bão hình thành từ dải mây uốn cong) nên vị trí tâm của bão Megi lệch khỏi lõi

nóng. Thực tế từ best track cũng cho thấy vị trí tâm bão không trùng với lõi nóng bên

trong mây bão.

Hình 3.13: Bão Megi trên ảnh thị phổ (VIS) (ảnh trái) và ảnh hồng ngoại tăng

cường màu (EIR) (hình phải) tại thời điểm lúc 00z ngày 20/10/2010

Hình 3.14: Biến thiên trị số khí áp thấp nhất theo thời gian của ADT, Dvorak cổ

điển và best track Việt Nam trong cơn bão số 6 (Megi) năm 2010

800

850

900

950

1000

1050

20101013-1

2z

20101014-0

0z

20101014-1

2z

20101015-0

0z

20101015-1

2z

20101016-0

0z

20101016-1

2z

20101017-0

0z

20101017-1

2z

20101018-0

0z

20101018-1

8z

20101019-0

6z

20101019-1

8z

20101020-0

6z

20101020-1

8z

20101021-0

6z

20101021-1

8z

20101022-0

6z

20101022-1

8z

20101023-0

6z

Pm

in (

mb)

Thời gian

Pmin Best track Pmin ADT Pmin Dvorak

55

Bảng 3.12: Các chỉ số đánh giá trị số khí áp thấp nhất của ADT và Dvorak cổ điển

so với best track trong cơn bão số 6 (Megi) năm 2010

Các chỉ số đánh giá

Pmin Bias RMSE MAE

ADT - Best track 1 7.6 10


Biến thiên trị số khí áp thấp nhất theo thời gian của ADT, Dvorak cổ điển so

với best track Việt Nam trong cơn bão số 6 (Megi) năm 2010 (hình 3.14) và bảng

3.12 đưa ra kết quả rất tương đồng, ba đường giá trị theo thời gian của best track,

ADT và Dvorak cổ điển rất sát nhau. Các chỉ số đánh giá Bias, RMSE, MAE trị số

khí áp thấp nhất mà ADT và Dvorak cổ điển đưa ra so với best track rất giống nhau,

thậm chí các chỉ số đánh giá ADT còn nhỏ hơn so với Dvorak cổ điển. Như vậy không

có sự chênh lệch nhiều giữa ADT so với phân tích Drorak cổ điển khi đưa ra trị số

khí áp thấp nhất.

Hình 3.15: Biến thiên tốc độ gió cực đại theo thời gian của ADT, Dvorak cổ điển và

best track Việt Nam trong cơn bão số 6 (Megi) năm 2010

020406080

100120140160180

20101013-1

2z

20101014-0

0z

20101014-1

2z

20101015-0

0z

20101015-1

2z

20101016-0

0z

20101016-1

2z

20101017-0

0z

20101017-1

2z

20101018-0

0z

20101018-1

8z

20101019-0

6z

20101019-1

8z

20101020-0

6z

20101020-1

8z

20101021-0

6z

20101021-1

8z

20101022-0

6z

20101022-1

8z

20101023-0

6z

Vm

ax (

kts

)

Thời gian

Vmax Best track Vmax ADT Vmax Dvorak

56

Bảng 3.13: Các chỉ số đánh giá tốc độ gió cực đại của ADT và Dvorak cổ điển so

với best track trong cơn bão số 6 (Megi) năm 2010

Các chỉ số đánh giá

Vmax Bias RMSE MAE

ADT - Best track 1.3 26.3 23.7


Biến thiên tốc độ gió cực đại theo thời gian của ADT đưa ra trong cơn bão số

6 (Megi) lớn hơn so với kết quả phân tích bằng phương pháp Dvorak cổ điển và best

track (hình 3.15). Đồng thời các chỉ số đánh giá tốc độ gió cực đại trong cơn bão này

(bảng 3.13) của ADT so với best track lớn hơn của Dvorak cổ điển so với best track.

Qua hình 3.14 và 3.15 thấy rằng với những thời điểm cơn bão số 6 mạnh lên

hay yếu đi, phương pháp ADT và phân tích Dvorak cổ điển nhìn chung đều đưa ra

những phân tích trùng khớp với quá trình đó. Tại thời điểm 00z ngày 18/10/2010,

cường độ cơn bão đạt cấp 18 lớn nhất thì kết quả của ADT và Dvorak cổ điển đều

đưa ra cực trị cả về trị số khí áp nhỏ nhất và tốc độ gió cực đại, nhưng kết quả của

ADT và phân tích Dvorak cổ điển đều phân tích giá trị tốc độ gió cực đại lớn hơn so

với best track.

Bằng cách so sánh mẫu mây bão của phương pháp ADT và phương pháp

Dvorak cổ điển đưa ra cho thấy có một số khác biệt trong quá trình phân tích và nhận

dạng mây bão. Nhìn trên bảng 3.14 cho thấy, phương pháp Dvorak chia các mẫu mây

thành 5 dạng mẫu mây cơ bản, trong khi đó phương pháp ADT chia thành 6 dạng

mẫu mây. Về cơ bản, mẫu mây trong Dvorak và ADT được phân chia giống nhau,

riêng mẫu mây CDO trong phương pháp ADT được chia thành dạng IRRCDO và

UNIFRM (tương ứng với mẫu mây CDO phân định và CDO không phân định trong

Dvorak). Đối với dạng mắt bão, có sự tương đồng lớn giữa phương pháp ADT và

Dvorak với 17/19 trường hợp. Dạng mây có sự chênh lệch lớn nhất trong việc xác

định mẫu mây là dạng băng cuốn. Phần lớn trường hợp (7/10) Dvorak xác định là

57

dạng băng cuốn thì ADT xác định ở dạng khối mây đậm đặc bao phủ vùng tâm có

nhiệt độ đồng đều (UNIFRM) nên cho kết quả lớn hơn so với Dvorak.


cổ điển trong cơn bão số 6 (Megi) năm 2010

DVORAK

ADT

SHEAR CURVED

BAND

CDO EMBEDDED EYE

SHEAR

CURVED BAND 2 1

IRRCDO 1

UNIFRM 7 4 1 1

EMBEDDED 1 2 1

EYE 1 17

Trong hình 3.14 và 3.15 kết quả của phương pháp ADT và phân tích Dvorak

cổ điển đều phân tích tại thời điểm 18z ngày 19/10/2010, cơn bão số 2 mạnh lên rồi

lại có phần suy yếu, còn số liệu best track không cho thấy điều đó. Điều đó được làm

sáng tỏ qua cách phân tích ảnh mây vệ tinh hồng ngoại và hồng ngoại tăng cường trên

hình 3.16 là ba thời điểm trước, trong và sau khi cơn bão Megi có dấu hiệu mạnh lên.

Hình 3.16 (a,b,c) đưa ra hình ảnh của bão Megi phân tích được trên các kênh

ảnh vệ tinh hồng ngoại nhiệt tại các thời điểm khác nhau trong ngày 19 và 20/10/2010.

Tại thời điểm 12z ngày 19/10/2010 (hình 3.16.a) cho thấy ở phần phía tây nam của

cơn bão, mây đối lưu phát triển tương đối mạnh. Trên kênh hồng ngoại IR cũng có

thể nhận ra rõ ràng với màu trắng sáng tại phần phía tây nam của cơn bão. Trong khi

đó, ở phần phía đông bắc của cơn bão, mây biểu hiện kém sáng hơn, đây cũng là dấu

hiệu cho thấy mây bão tại khu vực này phát triển không mạnh như ở phần phía tây

nam của cơn bão. Đến thời điểm 18z ngày 19/10/2017 (hình 3.16.b), bão Megi phát

triển rất đối xứng với mây đối lưu phát triển tương đối đồng đều xung quanh khu vực

mắt bão. Dải đuôi mây hình dấu phẩy cũng được phân tích khá rõ trên kênh ảnh vệ

58

tinh hồng ngoại IR. Đây cũng là dấu hiệu cho thấy cường độ bão Megi có xu hướng

phát triển mạnh hơn so với 6h trước đó. Đến thời điểm 6h sau đó lúc 00z ngày

20/10/2010, cho thấy bão Megi đang có sự thay đổi về dạng mây bão. Trên ảnh thị

phổ VIS (hình 3.16.c) cho thấy mặc dù mắt bão vẫn còn nhưng tồn tại dưới dạng mắt

xơ xác và hệ thống mây bão đang có xu hướng phát triển dần thành dạng băng cuốn,

như vậy bão đang yếu đi.

a b c

d e f

Hình 3.16: Bão Megi trên ảnh hồng ngoại IR (a,b,c) và ảnh hồng ngoại tăng

cường EIR (d,e,f) tại thời điểm 12z, 18z ngày 19/10/2010 và lúc 00z ngày

20/10/2010

Ngoài kênh ảnh thị phổ VIS và hồng ngoại IR, việc sử dụng ảnh hồng ngoại

tăng cường EIR trong việc xác định cường độ bão cũng tương đối quan trọng. Trên

hình 3.16 (d,e,f) đưa ra sự phát triển của dạng mây bão tại các thời điểm khác nhau

của cơn bão Megi trên ảnh hồng ngoại tăng cường EIR lần lượt vào lúc 12z, 18z và

00z của ngày 19 và 20/10/2010. Từ hình 3.16.d cũng có thể phân tích thấy rõ vùng

mây phát triển trong cơn bão là không đối xứng nhau với phần phía tây nam mây đối

59

lưu phát triển tương đối mạnh biểu thị bằng thang màu CDG ( với nhiệt độ nhỏ hơn

-810C). Trong khi đó, tại phần phía đông bắc mây phát triển yếu hơn hẳn hiển thị với

thang màu MG (với nhiệt độ -420C đến -530C). Sử dụng phương pháp Dvorak cổ điển

có thể tính toán được cường độ của bão Megi tại thời điểm 12z ngày 19/10/2010 có

CI = 5.0. Đến thời điểm 18z ngày 19/10/2010 (hình 3.16.e), bão Megi có dấu hiệu

mạnh lên rõ ràng khi phân tích trên kênh ảnh hồng ngoại tăng cường. Dải mây lạnh

CMG (màu xanh dương) với nhiệt độ từ -760C đến -800C đã xuất hiện xung quanh

vùng mắt bão. Dải đuôi mây hình dấu phẩy phân tích được khá rõ nét trên kênh ảnh

hồng ngoại tăng cường. Tính toán theo phương pháp Dvorak cổ điển cho thấy tại thời

điểm này bão Megi có chỉ số CI = 5.5. Sang đến thời điểm 00z ngày 20/10/2010 (hình

3.16.f), lúc này mây bão đang có dấu hiệu suy yếu hơn. Dải đuôi mây hình dấu phẩy

không còn xuất hiện trên ảnh vệ tinh. Mắt bão cũng xuất hiện kém rõ nét hơn so với

các giờ trước đó. Sử dụng phương pháp Dvorak cổ điển cho việc tính toán cường độ

lúc này xác định được chỉ số CI = 5.0.

Với việc phân tích các mẫu mây tại các thời điểm khác nhau trong ngày 19 và

20/10/2010 thì kết quả của phương pháp ADT và phân tích Dvorak cổ điển đều phân

tích tại thời điểm 18z ngày 19/10/2010 cơn bão số 2 (Megi) mạnh lên rồi lại suy yếu

là hoàn toàn có căn cứ.

60

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Nghiên cứu trong Luận văn Thạc sĩ “Đánh giá phương pháp Dvorak cải tiến

để xác định cường độ bão từ ảnh mây vệ tinh địa tĩnh cho khu vực Biển Đông” đã

tổng quan được về sự phát triển của phương pháp Dvorak cải tiến trên Thế Giới,

những cải tiến so với phương pháp Dvorak cổ điển. Hệ thống hóa sơ đồ phân tích

trong phương pháp ADT để phục vụ cho chạy nghiệp vụ tại Trung tâm Dự báo khí

tượng thủy văn Trung ương. Chạy thử nghiệm ADT với số liệu vệ tinh MTSAT của

Nhật Bản cho khu vực Biển Đông - Việt Nam với chuỗi số liệu 6 năm (2010 - 2015).

Đánh giá kết quả chạy thử nghiệm của phương pháp Dvorak cải tiến (ADT) so với

dữ liệu quỹ đạo bão chuẩn (best track) của Việt Nam. Đồng thời đánh giá cả với kết

quả phân tích Dvorak cổ điển cho hai cơn bão số 6 (Megi) năm 2010 và số 2

(Rammasun) năm 2014, các kết quả cho thấy:

1. Bão càng mạnh thì sai số vị trí mà ADT đưa ra so với best track càng nhỏ.

Có thể xắp xếp thứ tự sai số vị trị của các dạng mây bão trong phương pháp ADT

theo thứ tự giảm dần như sau: SHEAR, CRVBND, IRRCDO, UNIFRM, EMBC,

EYE. Với những cơn bão có cường độ không mạnh (cấp 8 - 9) tương ứng với mây

bão có dạng SHEAR hay CRVBND thì sai số vị trị ADT so với best track đưa ra là

lớn nhất, những cơn bão rất mạnh (cấp ≥ 12) chủ yếu là dạng có mắt (EYE) sai số vị

trị ADT đưa ra là nhỏ nhất. Sai số vị trí tâm bão theo thời gian của ADT so với best

track lớn hơn phương pháp Dvorak cổ điển so với best track nhưng không nhiều.

Trong giai đoạn đầu hình thành hoặc trong các trường hợp tâm bão bị che phủ bởi

lớp mây lạnh phía trên, việc xác định vị trí tâm bão khó khăn hơn nên sai số vị trí mà

ADT đưa ra thường lớn.

2. Việc đánh giá cường độ bão qua trị số khí áp thấp nhất và tốc độ gió cực đại

cho thấy sai số trị số khí áp thấp nhất nhỏ hơn sai số giá trị tốc độ gió cực đại mà

ADT đưa ra so với best track. Sai số của trị số khí áp thấp nhất của ADT so với best

track là không nhiều và phổ biến dưới 4mb. Trong một số trường hợp, trị số khí áp

thấp nhất của ADT so với best track còn tốt hơn của Dvorak cổ điển so với best track

như trong trường hợp cơn bão số 6 (Megi) năm 2010. Bão càng mạnh sai số tốc độ

61

gió cực đại của ADT so với best track càng lớn, nhất là trường hợp bão có cường độ

rất mạnh (cấp ≥ 12) hay mây bão có dạng mắt (EYE).

3. Sai số giá trị tốc độ gió cực đại mà ADT đưa ra lớn hơn phương pháp Dvorak

cổ điển đưa ra so với best track. Là do quá trình nhận dạng mây trong phương pháp

ADT thường nhận dạng băng cuốn trong phân tích Dvorak cổ điển thành dạng khối

mây đậm đặc bao phủ vùng tâm có nhiệt độ đồng đều (UNIFRM) nên cho kết quả

thường lớn hơn so với Dvorak cổ điển.

4. Những thời điểm bão mạnh lên hay yếu đi thì phương pháp ADT đều đưa

ra những phân tích kịp thời và trùng khớp với quá trình mạnh lên hay yếu đi đó. Thậm

chí phương pháp ADT còn rất nhạy trong việc phân tích cường độ bão đang mạnh

dần lên hay yếu đi.

5. Khi bão di chuyển vào đất liền, thuật toán ADT sẽ không có ước tính về

cường độ bão mà chỉ gồm thời gian và vị trí.

Trên cơ sở các kết quả mà nghiêu cứu trong Luận văn đạt được, tôi có một số

kiến nghị như sau:

1. Cần phải xây dựng hệ thống ADT hoàn toàn tự động trong việc xác định vị

trí và cường độ bão tại Việt Nam áp dụng trong nghiệp vụ. Việc ứng dụng sản phẩm

của ADT cho phép tăng tính trực quan, rút ngắn thời gian thực hiện xác định tâm và

cường độ bão, hướng tới ứng dụng kết quả của Luận văn đối với thực tế.

2. Sử dụng tập số liệu mẫu mây khu vực Biển Đông bằng dữ liệu Himawari-8.

Từ tháng 7 năm 2015 cơ quan Khí tượng Nhật Bản (JMA) đã chính thức đưa vào khai

thác số liệu nhận được từ vệ tinh Himawari-8 trong nghiệp vụ dự báo, thay thế hoàn

toàn số liệu vệ tinh MTSAT. Tại Việt Nam vào cuối năm 2015, WMO và JMA đã tài

trợ cho Trung tâm Khí tượng Thủy văn quốc gia hệ thống thu nhận và xử lý số liệu

vệ tinh Himawari-8. Hệ thống được đặt tại Trung tâm Dự báo khí tượng thủy văn

Trung ương, có thể thu nhận được hầu hết các kênh ảnh của vệ tinh Himawari-8 với

tần suất 10 phút/lượt.

3. Hiệu chỉnh kết quả của ADT với số liệu quan trắc và số liệu radar của Việt

Nam.

62

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tài liệu tiếng Việt

1. Trần Đình Bá (1983), “Một số đặc điểm của hệ thống mây bão trên Biển Đông và

vùng kế cận”, Tập công trình khoa học của đề tài 25 05-01.

2. Trần Đình Bá (1985), “Sử dụng số liệu ảnh vệ tinh phân tích và dự báo bão ở Biển

Đông”, Tập công trình của Chương trình Bão, Tổng cục KTTV.

3. Nguyễn Văn Khánh và Phạm Đình Thụy (1985), “Một số đặc trưng cơ bản của bão

hoạt động trên Biển Đông và Việt Nam”, Tổng cục KTTV.

4. Trần Việt Liễn (1990), “Phân vùng gió mạnh, gió bão lãnh thổ Việt Nam”, Chương

trình khoa học cấp Nhà nước, Mã số 42A,03,05.

5. Nguyễn Đức Ngữ và cộng sự (2010), “Phân vùng ảnh hưởng của bão ở Việt Nam”,

Báo cáo chuyên đề thuộc đề tài: Nghiên cứu xây dựng bản đồ phân vùng tai

biến môi trường tự nhiên lãnh thổ Việt Nam, Mã số KC-08-01.

6. Nguyễn Văn Thắng và cộng sự (2009), “Ứng dụng thông tin ảnh mây vệ tinh xác

định vị trí và cường độ bão phục vụ dự báo bão, dự báo mưa”, Báo cáo tổng

kết Đề tài NCKH cấp Bộ, 205 trang.

7. Nguyễn Văn Thắng (2010), “Nghiên cứu ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đến các

điều kiện tự nhiên, tài nguyên thiên nhiên và đề xuất các giải pháp chiến lược

phòng tránh, giảm nhẹ và thích nghi, phục vụ phát triển bền vững kinh tế xã

hội ở Việt Nam”, Mã số đề tài KC.08.13/06-10.

8. Nguyễn Văn Thắng và cộng sự (2016), “Ảnh hưởng của bão ở Việt Nam thời kỳ

1961 - 2014”, Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, tập 32, số 3S(2016), trang 210 -

216.

Tài liệu tiếng Anh

9. Dvorak, V. F. (1972), “A technique the Analysis and forecasting of tropical

cyclone intensities from satellite pictures”, NOAA Tech. Memo. NESS 36,

15pp.

63

10. Dvorak, V. F. (1973), “A technique the Analysis and forecasting of tropical

cyclone intensities from satellite pictures”, NOAA Tech. Memo. NESS 45,

19pp.

11. Dvorak, V. F. (1975), “Tropical cyclone intensity analysis and forecasting from

satellite imagery”, Monthly Weather Review, 103, pp. 420 - 430.

12. Dvorak, V. F. (1984), “Tropical cyclone intensity analysis using satellite data”,

NOAA Techical Report NESDIS 11, Available from NOAA/NESDIS, 5200

Auth Rd., Washington DC, 47pp.

13. Kossin, J. P., and C. S. Velden (2004), “A pronounced bias in tropical cyclone

minimum sea level pressure estimation based onthe Dvorak technique”,

Monthly Weather Review, 132, pp. 165 - 173.

14. Kossin, J. P., K. Mueller, J. Knaff, and M. DeMaria (2005), “Estimating surface

wind fields in tropical cyclones using infrared satellite imagery”, 59th

Interdepartmental Hurricane Conference, Jacksonville, FL, Office of the

Federal Coordinator for Meteorology.

15. Olander, T. L., and C. S. Velden (2007), “The advanced Dvorak Technique

Continued development of an objective scheme to estimate TC intensity

using geostationary infrared satellite imagery”, Weather and Forecasting,

pp. 287 - 298.

16. Olander, T. L., and C. S. Velden (2015), “ADT - Advanced Dvorak Technique -

Users’ Guide”, 74.

17. Velden, C. S., B. Harper, F. Wells, John L. Beven II, Ray Zehr, T. L. Olander,

M. Mayfield, Charles Guard, Mark Lander, R. Edson, L. Avila, Andrew

Burton, Mike Turk, Akihiro Kikuchi, A. Christian, P. Caroff, P. McCrone

(2006), “The dvorak tropical cyclone intensity estimation technique”,

American meteorological society, pp. 1195 - 1210.

18. Velden, C. S., T. L. Olander, and R. Zehr (1998), “Development of an objective

scheme to estimate tropical cyclone intensity from digital geostationary

satellite infrared imagery”, Weather and Forecasting, 13, pp. 172 - 186.

64

19. Wimmers, A., and C. S. Velden (2004), “Satellite based center fixing of TCs:

New automated approaches”, 26th Conference on Hurricanes and Tropical

Meteorology, Miami, FL, American Meteorology Society, pp. 82 - 83.

20. Zehr, R., (1989), “Improving objective satellite estimates of tropical cyclone

intensity”, 18th Conference on Hurricanes and Tropical Meteorology, San

Diego, CA., American Meteorology Society, pp. 25 - 28.

65

PHỤ LỤC 1

Danh sách các cơn bão hoạt động trên biển Đông từ năm 2010 - 2015

Năm Tên cơn bão Thời gian đánh giá

2010 Bão số 1 - CON SON 20100712-00Z đến 20100717-12Z

Bão số 2 - CHAN THU 20100719-12Z đến 20100722-00Z

Bão số 3 - MINDULLE 20100823-00Z đến 20100824-00Z

Bão số 4 - LION ROCK 20100828-18Z đến 20100902-00Z

Bão số 8 - MERANTI 20100909-00Z đến 20100909-18Z

Bão số 6 - MEGI 20101013-12Z đến 20101023-06Z

2011 Bão số 1 - SARIKA 20110609-18Z đến 20110610-18Z

Bão số 2 - HAIMA 20110621-06Z đến 20110624-06Z

Bão số 3 - NOCKTEN 20110726-00Z đến 20110730-06Z

Bão số 4 - HAITANG 20110925-00Z đến 20110926-18Z

Bão số 5 - NESAT 20110924-00Z đến 20110928-26Z

Bão số 6 - NALGAE 20110928-00Z đến 20111004-18Z

Bão số 7 - WASHI 20111215-06Z đến 20111219-00Z

2012 Bão số 1 - PAKHAR 20120329-06Z đến 20120401-00Z

Bão số 2 - TALIM 20120618-00Z đến 20120620-12Z

Bão số 4 - VICENTE 20120721-12Z đến 20120723-18Z

Bão số 5 - KAI TAK 20120813-00Z đến 20120817-06Z

Bão số 6 - TEMBIN 20120819-06Z đến 20120829-18Z

Bão số 7 - GAEMI 20121001-18Z đến 20121006-06Z

Bão số 8 - SONTINH 20121024-00Z đến 20121028-18Z

66

Năm Tên cơn bão Thời gian đánh giá

2013 Bão số 2 - BEBINCA 20130621-00Z đến 20130623-06Z

Bão số 3 - RUMBIA 20130628-12Z đến 20130701-12Z

Bão số 4 - CIMARON 20130717-00Z đến 20130718-00Z

Bão số 5 - JEBI 20130731-06Z đến 20130803-00Z

Bão số 6 - MANGKHUT 20130806-00Z đến 20130807-12Z

Bão số 7 - UTOR 20130809-18Z đến 20130814-00Z

Bão số 9 - USAGHI 20130917-00Z đến 20130922-12Z

Bão số 10 - WUTIP 20130927-06Z đến 20130930-06Z

Bão số 11 - NARI 20131009-12Z đến 20131014-18Z

Bão số 12 - KROSA 20131030-06Z đến 20131104-06Z

Bão số 5 - HAIYAN 20131104-06Z đến 20131110-18Z

2014 Bão số 1 - HAGIBIS 20140614-18Z đến 20140615-06Z

Bão số 2 - RAMMASUN 20140712-06Z đến 20140718-18Z

Bão số 3 - KALMAEGI 20140912-06Z đến 20140916-06Z

Bão số 4 - RAMMASUN 20141128-00Z đến 20141129-12Z

Bão số 5 - HAGUPIT 20141202-00Z đến 20141211-06Z

2015 Bão số 1 - KAJIRA 20150621-00Z đến 20150623-18Z

Bão số 2 - LINFA 20150702-12Z đến 20150709-06Z

Bão số 3 - VAMCO 20150913-18Z đến 20150914-06Z

Bão số 4 - MUJIGAE 20151001-18Z đến 20151004-06Z

Bão số 5 - MELOR 20151213-00Z đến 20151216-18Z

67

PHỤ LỤC 2

Kết quả của ADT về cơn bão số 1 (Con son) năm 2010

Ngày Giờ

(UTC) Vĩ độ Kinh độ Pmin Vmax

Dạng

mây bão

12/07/2010 00 14.31 130.69 1000.3 37 UNIFRM

12/07/2010 06 14.61 129.36 1003.9 57 UNIFRM

12/07/2010 12 14.34 127.82 992.7 72.2 UNIFRM

12/07/2010 18 14.54 126.36 991.9 72.2 UNIFRM

13/07/2010 00 14.41 125.02 991.4 72.2 EMBC

13/07/2010 06 14.45 123.21 987.7 72.2 IRRCDO

13/07/2010 12 14.5 122.37 994.1 63 IRRCDO

14/07/2010 00 14.83 120.05 1002.1 51 EMBC

14/07/2010 06 15.06 118.6 1003.2 49 CRVBND

14/07/2010 12 15.86 117.14 1006.9 43 UNIFRM

14/07/2010 18 16.55 116.27 1008.1 41 IRRCDO

15/07/2010 00 16.53 114.82 1000.6 53 EMBC

15/07/2010 06 16.72 113.98 990.9 65 UNIFRM

15/07/2010 12 17.14 112.9 985.7 72.2 UNIFRM

15/07/2010 18 17.13 111.97 984.2 72.2 EMBC

16/07/2010 00 17.49 110.89 983.4 72.2 EMBC

16/07/2010 06 17.32 109.87 983 72.2 UNIFRM

16/07/2010 12 18.44 108.75 982.8 72.2 EMBC

16/07/2010 18 18.64 108.53 983.5 72.2 EYE

17/07/2010 00 19.23 107.72 984.1 72.2 CRVBND

17/07/2010 06 19.63 106.58 990.4 63 UNIFRM

17/07/2010 12 20.87 106.77 999.8 53 CRVBND

68

PHỤ LỤC 3

Thông tin best track Việt Nam về cơn bão số 1 (Con son) năm 2010

Ngày Giờ

(UTC) Vĩ độ Kinh độ Pmin Vmax Cấp bão

12/07/2010 00 14.2 130.6 1000 35 8

12/07/2010 06 14.1 129.3 994 40 8

12/07/2010 12 14.3 127.7 975 60 11

12/07/2010 18 14.3 126.5 975 60 11

13/07/2010 00 14.3 124.9 975 60 11

13/07/2010 06 14.4 123.5 980 60 11

13/07/2010 12 14.6 122.3 980 55 10

14/07/2010 00 14.8 119.8 990 50 10

14/07/2010 06 15.3 118.6 992 45 9

14/07/2010 12 15.9 117.6 992 45 9

14/07/2010 18 16.4 116.4 992 45 9

15/07/2010 00 16.5 115.1 990 50 10

15/07/2010 06 16.5 114 985 55 10

15/07/2010 12 16.8 113 980 60 11

15/07/2010 18 17 112 980 60 11

16/07/2010 00 17.1 111 980 60 11

16/07/2010 06 17.6 110.1 975 65 12

16/07/2010 12 17.9 109.4 970 70 12

16/07/2010 18 18.4 108.7 970 70 12

17/07/2010 00 19 107.9 980 60 11

17/07/2010 06 19.7 107.1 985 50 10

17/07/2010 12 20.6 106.5 990 45 9

69

PHỤ LỤC 4

Kết quả phân tích Dvorak cổ điển cho cơn bão số 2 (Rammasun) năm 2014

Ngày Giờ

(UTC) Vĩ độ Kinh độ Dạng mây bão CI

12/07/2014 00 13.6 144.9 CDO 2

12/07/2014 06 13.5 142.4 Curved band 2.5

12/07/2014 12 13.5 141.2 IRRCDO 2.5

12/07/2014 18 13.6 139.7 IRRCDO 2.5

13/07/2014 00 13.6 137.6 IRRCDO 2.5

13/07/2014 06 13.5 136 Curved band 2.5

13/07/2014 12 13.5 134.5 Curved band 2.5

13/07/2014 18 13.5 132.4 CDO 3

14/07/2014 00 13.3 130.8 IRRCDO 3.5

14/07/2014 06 12.8 129.1 Curved band 4

14/07/2014 12 12.7 128.1 Curved band 4

14/07/2014 18 12.7 126.7 Eye 4.5

15/07/2014 00 12.6 125.6 Eye 4.5

15/07/2014 06 13 124.5 Eye 4.5

16/07/2014 00 14.2 120.5 Curved band 4.5

16/07/2014 06 15.3 118.8 Eye 4.5

16/07/2014 12 15.3 117.6 Curved band 4

16/07/2014 18 15.8 116.7 Curved band 4

17/07/2014 00 16.5 115.4 Embedded center 4.5

17/07/2014 06 16.9 115 Eye 4.5

17/07/2014 12 17.6 114.1 Eye 5

17/07/2014 18 18.5 113.2 Eye 5

18/07/2014 00 19.1 112.2 Eye 5.5

18/07/2014 06 19.9 111 Eye 5.5

70

Kết quả phân tích Dvorak cổ điển cho cơn bão số 6 (Megi) năm 2010

Ngày Giờ


13/10/2010 12 11.7 141 Curved band 2.5

13/10/2010 18 11.7 140.8 Curved band 2.5

14/10/2010 00 11.9 140.5 CDO 2.5

14/10/2010 06 12.6 139.2 Curved band 3

14/10/2010 12 12.9 138.6 CDO 3.5

14/10/2010 18 13.5 137.8 CDO 3.5

15/10/2010 00 14.5 137.1 CDO 3.5

15/10/2010 06 15 136.4 Curved band 4

15/10/2010 12 15.9 135.3 CDO 4

15/10/2010 18 16.8 134.1 Embedded center 4.5

16/10/2010 00 17.4 132.9 Curved band 4.5

16/10/2010 06 18 131.2 CDO 4.5

16/10/2010 12 18.4 130 CDO 5

16/10/2010 18 18.7 128.5 Eye 5.5

17/10/2010 00 18.7 127.2 Eye 6

17/10/2010 06 18.4 126 Eye 7

17/10/2010 12 18 124.9 Eye 7

17/10/2010 18 17.5 124 Eye 7.5

18/10/2010 00 17.4 123.1 Eye 7.5

18/10/2010 12 16.7 120.7 Curved band 5

18/10/2010 18 16.6 119.3 Curved band 4.5

19/10/2010 00 16.4 119 Eye 5

19/10/2010 06 16.6 118.4 Eye 5

19/10/2010 12 16.8 118 Eye 5

19/10/2010 18 17.1 117.4 Eye 5.5

71

Ngày Giờ


20/10/2010 00 17.2 117.3 Banding eye 5

20/10/2010 06 17.7 117.2 Banding eye 5

20/10/2010 12 18.4 117.2 Eye 5

20/10/2010 18 18.8 117.3 Curved band 5

21/10/2010 00 19.4 117.6 Eye 5

21/10/2010 06 19.8 117.5 Eye 5.5

21/10/2010 12 20.2 117.8 Eye 5.5

21/10/2010 18 20.6 118 Eye 4.5

22/10/2010 00 21 118.2 Eye 4.5

22/10/2010 06 21.4 118.5 Embedded center 4

22/10/2010 12 22.1 118.2 Embedded center 4

22/10/2010 18 22.8 118.2 Eye 3.5

23/10/2010 00 23.4 118 Curved band 3.5

23/10/2010 06 24 117.8 Curved band 3.5

72

PHỤ LỤC 5

Bảng cấp gió Bô-pho

Cấp gió Tốc độ gió

Mức độ nguy hại

Bô-pho m/s km/h

0-3 0-5.4 0-19 Gió nhẹ. Không gây nguy hại.

4

5

5,5-7,9

8,0-10,7

20-28

29-38

- Cây nhỏ có lá bắt đầu lay động.

- Biển hơi động. Thuyền đánh cá bị chao

nghiêng, phải cuốn bớt buồm.

6

7

10,8-13,8

13,9-17,1

39-49

50-61

- Cây cối rung chuyển. Khó đi ngược gió.

- Biển động. Nguy hiểm đối với tàu thuyền.

8

9

17,2-20,7

20,8-24,4

62-74

75-88

- Gió làm gãy cành cây, tốc mái nhà.

- Biển động rất mạnh. Rất nguy hiểm đối

với tàu, thuyền.

10

11

24,5-28,4

28,5-32,6

89-102

103-117

- Gió làm đổ cây cối, nhà cửa, cột điện.

- Biển động dữ dội. Làm đắm tàu biển.

12

13

14

15

16

17

32,7-36,9

37,0-41,4

41,5-46,1

46,2-50,9

51,0-56,0

56,1-61,2

118-133

134-149

150-166

167-183

184-201

202-220

- Sức phá hoại cực kỳ lớn.

- Sóng biển cực kỳ mạnh. Đánh đắm tàu

biển có trọng tải lớn.

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI - hmo.hus.vnu.edu.vnhmo.hus.vnu.edu.vn/uploads/hoadt/files/Luan van ThS_ Nguyen Huu Thanh.pdf · 1 ĐẠi hỌc quỐc gia hÀ nỘi trƯỜng ĐẠi

Documents