- NGHIÊN CỨU DỰ BÁO XÁC SUẤT MƯA LỚN Ở BẮC BỘ SỬ DỤNG MÔ HÌNH K ĐIỂM GẦN NHẤT. - 1.1 Vấn đề dự báo mưa lớn ở Bắc Bộ. - 3.1 Dị thường các trường khí tượng cho các cấp độ mưa lớn thời kỳ 3 ngày trước, trong ngày xảy ra mưa lớn và sau 3 ngày khi có mưa lớn. - 3.2 Sử dụng mô hình k điểm gần nhất để dự báo xác suất xuất hiện mưa lớn tại khu vực Bắc Bộ. - một số ngày mưa lớn điển hình. - 3.3.1 Mưa lớn ngày 20/07/2014. - 3.3.2 Đợt mưa lớn ngày 23/05/2015. - Hình 3.20 Đồ thị biểu diễn giá trị SR dự báo mưa lớn cho khu vực Bắc Bộ. - Các đợt mưa lớn trong thời kỳ 2001-2015. - 52 Bảng 3.2 Mẫu bảng tính toán khoảng cách Ơclit đối với các dị thường xoáy 53 Bảng 3.3 Bảng kết quả dự báo pha mưa lớn cho khu vực Bắc Bộ với k=11. - HRM Mô hình khu vực độ phân giải cao (High resolution Regional Model) KNN Mô hình K điểm gần nhất (K- Nearest Neighbor). - Từ bộ số liệu thực tế trong quá khứ tìm ra được các hình thế synôp trong các ngày có mưa lớn xảy ra tại khu vực Bắc Bộ.. - 1.1Vấn đề dự báo mưa lớn ở Bắc Bộ. - Định nghĩa, phân cấp mưa lớn. - Những hình thế gây ra mưa lớn. - Trước khi nghiên cứu dự báo mưa lớn thì khái niệm mưa lớn cần được làm rõ. - 1.1.2 Những hình thế gây mưa lớn cho khu vực Bắc Bộ. - Sang đến mùa đông, hình thế gây mưa lớn nhiều nơi tại khu vực Bắc Bộ thường do front lạnh, khối không khí lạnh phía Bắc…. - Một hình thế thời tiết thường hay xuất hiện trong các tháng chuyển tiếp là rãnh áp thấp bị nén cũng là một trong những tác nhân gây mưa lớn cho khu vực Bắc Bộ. - Hội tụ kinh hướng là một dạng hình thế gây mưa có tần suất lớn nhất ở khu vực Bắc Bộ. - Khu vực nghiên cứu dự báo lượng mưa trung bình hàng năm là thành phố Nam Kinh và lưu vực sông Dahuofang. - Đó là sự kiện xảy ra bất thường tại khu vực phía Bắc nước ta. - Trong đề tài này, tác giả sử dụng ngưỡng mưa lớn (50mm/ngày) theo quy định tại Quyết định 46/2014/QĐ-TTg của Thủ tướng Chính phủ về các loại hình thiên tai ở Việt Nam) cho toàn Bắc Bộ.. - Từ đó, lựa chọn vùng nghiên cứu và các yếu tố làm đầu vào cho mô hình k điểm gần nhất để nghiên cứu dự báo xác suất xuất hiện mưa lớn cho khu vực Bắc Bộ.. - trước những ngày xảy ra mưa lớn, trong những ngày xảy ra mưa lớn và sau những ngày có mưa lớn xảy ra cho khu vực Bắc Bộ. - Trong nội dung luận văn, tôi đã lựa chọn đặc trưng dị thường xoáy thế và dị thường xoáy tương đối (dựa trên gió kinh hướng và vĩ hướng) để phân tích đưa ra hình thế đặc trưng tiêu biểu trong những ngày trước khi có mưa lớn xảy ra, ngay trong ngày có mưa lớn và thời điểm từ 1 đến 3 ngày sau khi có mưa lớn xảy ra tại khu vực Bắc Bộ. - Dị thường xoáy sẽ được tính toán từ tổ hợp trễ giá trị xoáy tại thời điểm 1, 2, 3 ngày trước và 1, 2, 3 ngày sau khi có mưa lớn xảy ra tại Bắc Bộ trừ đi giá trị trung bình theo từng tháng có mưa lớn xảy ra tại khu vực Bắc Bộ của 15 năm nghiên cứu. - Ngày có mưa lớn sẽ được xác định dựa trên số liệu quan trắc tại các trạm trên khu vực Bắc Bộ trong 15 năm . - Sau khi nghiên cứu các đặc trưng đa biến dị thường khí tượng tại khu vực trong các cấp độ mưa lớn xảy ra tại khu vực Bắc Bộ, lựa chọn nhân tố dự báo để làm đầu vào cho mô hình k điểm gần nhất để dự báo xác suất mưa lớn cho khu vực Bắc Bộ.. - độ mưa lớn: mưa vừa (lượng mưa 8-25mm/12h), mưa to (lượng mưa 25-50mm/12h), mưa rất to (lượng mưa trên 50mm/12h) tại khu vực Bắc Bộ trong thời kỳ 15 năm giai đoạn 2001-2015. - 𝑛 ∑ 𝑛 𝑖=1 𝑋 𝑖 (6) Trong đó: n là số ngày có mưa lớn. - 𝑛 ∑ 𝑛 𝑖=1 𝑋 𝑖𝑡 (7) Trong đó: n là ngày có mưa lớn. - Trong khuôn khổ luận văn này,tôi sẽ sử dụng công thức khoảng cách Ơclitđể dự báo xác suất mưa lớn ở Bắc Bộ. - do đó, toàn bộ 4748 mẫu (số liệu trong 13 năm từ sẽ được sử dụng để xây dựng và sử dụng 730 mẫu (số liệu trong hai năm 2014-2015)để kiểm định đánh giá chất lượng của việc dự báo xác suất mưa lớn tại khu vực Bắc Bộ.. - Có thể thấy rằng, trong tất cả những ngày trước khi có mưa lớn, trong ngày có mưa lớn và sau khi có mưa lớn xảy ra tại khu vực Bắc Bộ đều tồn tại một vùng dị thường xoáy thuận của xoáy thế và xoáy tương đối. - Như vậy, nếu lựa chọn trường áp làm nhân tố dự báo thì kết quả chính xác cho xác suất xuất hiện mưa lớn cho khu vực Bắc Bộ là thấp.. - Đến ngày xảy ra mưa vừa, vùng dị thường xoáy này nằm ngay trên khu vực Đông Bắc và vịnh Bắc Bộ. - Vùng dị thường xoáy tương đối yếu dần, có dịch chuyển ra phía đông 1 ngày sau khi xảy ra mưa vừa và đến thời điểm 2 ngày sau khi có mưa vừa đã dịch chuyển nằm trên khu vực phía bắc Bắc Biển Đông.. - Đối với xoáy thế, trong thời điểm 2 ngày trước khi có mưa vừa xảy ra, chưa thấy tín hiệu dị thường lớn tại khu vực Bắc Bộ, giá trị dị thường ở khu vực miền Bắc phổ biến <0.06 PVU. - Trong ngày có mưa vừa xuất hiện dị thường xoáy thế tại khu vực vùng núi phía Bắc tăng lên phổ biến ở khoảng 0.06-0.1 PVU;. - đến thời điểm 2 ngày sau khi xảy ra mưa vừa giá trị dị thường xoáy thế tăng lên ở từ 0.1-0.14 PVU trên toàn khu vực Bắc Bộ (hình 3.1).. - So sánh thời kỳ 3 ngày trước khi có mưa vừa và 3 ngày sau khi có mưa vừa cho thấy sự khác biệt rõ rệt giữa giá trị xoáy thế tại khu vực Bắc Bộ, từ 0.02 PVU tăng lên 0.14–0.18 PVU (hình 3.2).. - Hình 3.1 Dị thường xoáy thế, gió u, v và trường áp thời kỳ từ 2 ngày trước đến 2 ngày sau khi xảy ra mưa vừa độ cao 1500m. - Khu vực có dị thường xoáy hơi lùi về phía nam xuống các tỉnh miền Trung, đi qua các tỉnh nam đồng bằng Bắc Bộ và khu vực Bắc Trung Bộ.. - Một ngày sau mưa vừa xảy ra vùng dị thường xoáy tiếp tục dịch chuyển sang phía Tây, ở biên giới Lào và vùng núi phía Tây khu vực Bắc Trung Bộ và có giá trị giảm dần. - Trước 1 ngày và trong ngày xảy ra mưa vừa ở mực 3000m, giá trị dị thường xoáy thế tăng lên ở từ 0.18 đến trên 0.26 PVU ngay trên khu vực Bắc Bộ. - Hình 3.3 Dị thường xoáy thế, gió u, v và trường áp thời kỳ từ 2 ngày trước đến 2 ngày sau khi xảy ra mưa vừa độ cao 3000m. - Ở thời điểm 3 ngày sau khi mưa vừa xảy ra vùng dị thường xoáy tương đối nằm trên khu vực Bắc Biển Đông. - Đồng thời, 3 ngày sau khi có mưa vừa vùng dị thường xoáy thế không nằm trên khu vực Bắc Bộ nữa mà có vị trí ngay trên khu vực giữa Biển Đông(hình 3.4). - Dị thường xoáy bắt đầu hình thành ở khu vực giữa biển Đông ở 3 ngày trước khi có mưa vừa xuất hiện (hình 3.6). - Sau đó, vùng dị thường xoáy di chuyển về phía tây và ở thời điểm 1 ngày trước và trong ngày có mưa vừa xảy ra có vị trí nằm ngay trên khu vực các tỉnh Quảng Bình đến Thừa Thiên Huế. - Sang đến thời điểm 2 ngày sau khi có mưa vừa xuất hiện vùng dị thường lại tồn tại ở ngoài khu vực giữa Biển Đông.. - Hình 3.5 Dị thường xoáy thế, gió u, v và trường áp thời kỳ từ 2 ngày trước đến 2 ngày sau khi xảy ra mưa vừa độ cao 5000m. - Đối với dị thường xoáy thế cực đại chủ yếu nằm trên khu vực nam đồng bằng Bắc Bộ và các tỉnh Bắc Trung Bộ với giá trị ở từ 0.1-0.14 PVU trong thời gian 2 ngày trước khi có mưa vừa xuất hiện. - Vào thời điểm 1 ngày trước và trong ngày có mưa vừa xảy ra vùng dị thường xoáy thế tăng lên 0.14-0.18 PVU ở khu vực Vịnh. - Bắc Bộ. - Khi khu vực Bắc Bộ có mưa to xảy ra, xét các đặc trưng dị thường của xoáy thế và xoáy tương đối ở độ cao 1500m đối với các thời kỳ 3 ngày trước khi có mưa to đến 3 ngày sau khi mưa to xuất hiện, nhận thấy:. - Dị thường xoáy thế tại khu vực Bắc Bộ không phải là nơi có giá trị cực đại trong suốt thời kỳ xem xét khi có mưa to xảy ra, giá trị cực đại nằm trên khu vực Bắc Biển Đông và phía Đông Philippin. - Sau đó, ở thời kỳ 2 ngày và 1 ngày trước khi có mưa to xảy ra, vùng dị thường xoáy nằm ngay trên khu vực Vịnh Bắc Bộ và phía bắc khu vực Bắc Trung Bộ. - Trong suốt thời kỳ từ ngày xảy ra mưa to đến khoảng thời gian từ 1 ngày đến 2 ngày có mưa to xuất hiện vùng dị thường xoáy tương đốiluôn tồn tại ngay trên khu vực Bắc Bộ ở độ cao 1500m (hình 3.7).. - Xét ở độ cao khí quyển ở mực 3000m (hình 3.9) nhận thấy vùng dị thường xoáy tương đối ở 2 ngày trước khi có mưa to xảy ra nằm ở khu vực ven biển các tỉnh Quảng Bình đến Huế. - Từ thời điểm 1 ngày trước khi có mưa to xảy ra, vùng dị thường xoáy di chuyển chếch lên phía bắc, đến ngày xảy ra mưa lớn có vị trí nằm ngay trên khu vực Nghệ An và Hà Tĩnh. - Vào 2 ngày trước khi xảy ra mưa to giá trị dị thường xoáy thế tăng lên PVU ở khu vực Đông Bắc Bộ. - Trước 1 ngày khi có mưa to và ngày xảy ra mưa lớn vùng dị thường xoáy thế cực đại nằm ngay trên khu vực Bắc Bộ với giá trị tăng ở từ 0.22-trên 0.26 PVU. - Sau từ 1 đến 2 ngày khi có mưa to tại khu vực Bắc Bộ có giá trị xoáy thế giảm xuống phổ biến dưới 0.16 PVU (hình 3.9).. - Với dị thường xoáy thế ở thời điểm 3 ngày trước khi có mưa to nằm tại khu vực Biển Đông với giá trị dưới 0.18 PVU, còn tại khu vực Bắc Bộ chỉ ở khoảng 0.14-0.18 PVU. - Đến thời điểm 3 ngày sau khi có mưa to xảy ra vùng dị thường xoáy thế trên khu vực Bắc Bộ đã gia tăng và có giá trị trên 0.18 PVU. - Dị thường xoáy thế trong thời điểm lân cận trước và sau 2 ngày khi có mưa to xảy ra ở Bắc Bộ, đối với mực 5000m: 1ngày trước khi có mưa to ở Bắc Bộ, vùng dị thường xoáy thế nằm ngay trên khu vực Vịnh Bắc Bộ và có giá trị tăng lên từ 0.1-0.14 PVU. - giữa Biển Đông, đến thời điểm 3 ngày sau khi có mưa to vị trí xoáy tương đối vẫn còn tồn tại ngay trên khu vực đất liền Quảng Nam - Quảng Ngãi.. - Hai ngày trước khi có mưa rất to xảy ra, vùng dị thường xoáy tương đối dịch chuyển dần vào khu vực đất liền phía bắc Trung Trung Bộ, vùng xoáy tồn tại đến ngày xảy ra mưa rất to. - Thời điểm 1 ngày trước và trong ngày xảy ra mưa rất to ở miền Bắc, giá trị dị thường xoáy thế ở khu vực phía Bắc không lớn, ở các tỉnh vùng núi Tây Bắc phổ biến dưới 0.02 PVU, khu vực nam đồng bằng Bắc. - Thời kỳ trước, trong và sau khi xảy ra mưa rất to tại Bắc Bộ, ở độ cao 3000m tồn tại xoáy tương đối có vị trí khá thấp so với xoáy tương đối ở độ cao 1500m, xoáy chủ yếu nằm ở khu vực qua các tỉnh Đà Nẵng đến Quảng Ngãi.. - Vị trí vùng dị thường xoáy thế lúc này nằm ngay trên khu vực nam đồng bằng Bắc Bộ và các tỉnh Bắc Trung Bộ. - Ba ngày sau khi có mưa rất to xảy ra tại Bắc Bộ, vùng dị thường dường như dịch hẳn về phía Tây và giá trị giảm xuống chỉ còn dưới 0.14PVU tại khu vực Bắc Bộ (hình 3.15).. - Trong những ngày có mưa rất to xảy ra ở khu vực Bắc Bộ luôn tồn tại một vùng dị thường xoáy tương đối, 2 ngày trước khi có mưa rất to, vùng dị thường xoáy tương đối nằm ngay trên khu vực Nam Trung Bộ và phía bắc các tỉnh vùng cao Tây Nguyên, ở khoảng 13-15 0 N E. - Ở thời điểm 1 ngày trước, trong chính ngày xảy ra mưa lớn và 1 ngày sau khi có mưa rất to tại Bắc Bộ, ở độ cao 5000m vùng dị thường xoáy thế dịch chuyển hẳn về phía Tây trên khu vực nam Lào và phía bắc Campuchia (hình 3.17).. - Trong suốt thời kỳ 2 ngày trước, trong và kéo dài tới 2 ngày sau khi xảy ra mưa lớn tại Bắc Bộ, nhận thấy tại khu vực nam đồng bằng Bắc Bộ và các tỉnh Bắc Trung Bộ luôn tồn tại một vùng dị thường xoáy thế ở độ cao 5000m với giá trị ở khoảng 0.1-0.18 PVU (hình 3.17).. - Sau khi phân tích được những khu vực có dị thường xoáy thế, dị thường xoáy tương đối đặc trưng trước 2 ngày xảy ra mưa lớn, trong ngày có mưa lớn và sau 2 ngày xảy ra mưa lớn tôi đã lựa chọn ra khu vực để lấy các giá trị đầu vào làm nhân tố cho mô hình K điểm gần nhất để dự báo xác suất xảy ra mưa lớn cho khu vực Bắc Bộ. - Với dị thường xoáy thế, lựa chọn khu vực: 17-24 0 N E.. - Bảng 3.3 Bảng kết quả dự báo pha mưa lớn cho khu vực Bắc Bộ với k=11. - Hình 3.20 Đồ thị biểu diễn giá trị SR dự báo mưa lớn cho khu vực Bắc Bộ 3.3 Phân tích đánh giá khả năng sử dụng mô hình k điểm gần nhất thông qua một số ngày mưa lớn điển hình.. - yếu và không còn tồn tại trên khu vực các tỉnh Bắc Bộ. - từ ngày 22/07 không còn tồn tại trên khu vực Bắc Bộ. - Cùng với đó, trong thời kỳ từ ngày 17 đến ngày 21/07 giá trị xoáy thế tại khu vực Bắc Bộ có giá trị cao hơn hẳn các khu vực khác, ở từ 2.2-trên 2.8 PVU (hình 3.23).. - tuy nhiên trong thời điểm ngày tương tự trong quá khứ, vị trí xoáy tương đối nằm chủ yếu tại khu vực phía đông Bắc Bộ.. - 3.3.2Đợt mưa lớn ngày 23/05/2015. - Về hình thế, khi xét trường xoáy thế và xoáy tương đối ở độ cao 1500m, nhận thấy vùng hội tụ gió tồn tại ngay trên khu vực Bắc Bộ kéo dài từ ngày đến cuối thời kỳ đưa ra phân tích là ngày 26/05. - Hình 3.29 Bản đồ hình thế thời tiết thời kỳ từ ngày ở độ cao 3000m Ở độ cao 5000m, không tồn tại hội tụ gió tại khu vực Bắc Bộ. - Đối với xoáy thế, trong thời kỳ từ ngày 20-22/05 tại khu vực Bắc Bộ có giá trị từ 0.4-1.6 PVU, trong đó khu vực vùng núi phía bắc phổ biến ở từ 1.2- trên. - Sang đến ngày 23-24/05 vùng có giá trị xoáy thế trên 1.6 PVU mở rộng hơn tại khu vực Bắc Bộ (hình 3.30).. - Hình thế gây mưa vừa cho khu vực Bắc Bộ trong ngày dự báo và ngày tương tự trong quá khứ đều do tồn tại hội tụ gió Tây ở độ cao 1500m đến 3000m gây ra.. - Kết quả nghiên cứu cho thấy, đa phần những ngày trước khi có mưa lớn, trong ngày có mưa lớn và sau khi có mưa lớn xảy ra tại khu vực Bắc Bộ chủ yếu xuất hiện một vùng dị thường xoáy thế và xoáy tương đối gần khu vực Bắc Bộ, đặc biệt là ở tầng thấp.Tuy nhiên ở từng độ cao trên các tầng khí quyển, vị trí dị thường xoáy cực đại có thể không đồng nhất. - Vùng dị thường xoáy thế nằm ngay trên khu vực nam đồng bằng Bắc Bộ và các tỉnh Bắc Trung Bộ và có giá trị cực đại trong thời điểm 1 ngày trước và ngay trong ngày có mưa rất to xảy ra tại Bắc Bộ. - (tương đương 330K và 500mb) vùng dị thường xoáy nằm sâu về phía nam nước ta hơn, trên khu vực các tỉnh Nam Trung Bộ.. - Kết quả nghiên cứu cấu trúc không gian các đặc trưng nhiệt động lực học khi xảy ra mưa lớn tại khu vực Bắc Bộ thông qua phân tích các trường gió, xoáy tương đối, trường xoáy thế, trường khí áp cho thấy rõ cấu trúc không gian của khí quyển tại các mực. - Dựa trên những khu vực có dị thường xoáy thế, dị thường xoáy tương đối đặc trưng trước 2 ngày xảy ra mưa lớn, trong ngày có mưa lớn và sau 2 ngày xảy ra mưa lớn đưa ra được khu vực phù hợp lựa chọn nghiên cứu để lấy các giá trị đầu vào làm nhân tố cho mô hình K điểm gần nhất để dự báo xác suất xảy ra mưa lớn cho khu vực Bắc Bộ. - Với dị thường xoáy thế, lựa chọn khu vực: 17-24 0 N E cho cả 3 tầng là 300K, 315K và 330K.. - Phương pháp kNN đã được áp dụng để tìm ra những ngày có các đặc trưng thời tiết gần giống nhất với ngày dự báo và dựa vào đó tính toán xác suất xuất hiện mưa lớn cho khu vực Bắc Bộ. - Kết quả dự báo xác suất mưa lớn cho khu vực Bắc Bộ sử dụng k điểm gần nhất có thể tin cậy cao, có thể là một trong những cách tiếp cận thử nghiệm mới để dự báo định lượng mưa tốt hơn trong tương lai.. - Hoàng Đức Cường (2016), Nghiên cứu xây dựng hệ thống nghiệp vụ dự báo mưa lớn cho khu vực Bắc Bộ, trung tâm Dự báo KTTV Quốc Gia.
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt