Đánh giá tác động của việc sử dụng tham số hóa đối lưu trong dự báo đợt mưa lớn tháng 7 năm 2015 trên khu vực Bắc Bộ bằng mô hình phân giải cao

Bài viết trình bày thử nghiệm dự báo đợt mưa lớn kỉ lục trên khu vực Bắc Bộ tháng 7 năm 2015 bằng mô hình WRF-ARW với điều kiện biên từ mô hình toàn cầu GFS (Mỹ). Việc hạ quy mô thực hiện thông qua thiết lập hai lưới tính 15 km và 5 km cho mô hình WRF-ARW và dự báo đến hạn 72h.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Đánh giá tác động của việc sử dụng tham số hóa đối lưu trong dự báo đợt mưa lớn tháng 7 năm 2015 trên khu vực Bắc Bộ bằng mô hình phân giải caoBÀI BÁO KHOA HỌCĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA VIỆC SỬ DỤNG THAM SỐHÓA ĐỐI LƯU TRONG DỰ BÁO ĐỢT MƯA LỚN THÁNG7 NĂM 2015 TRÊN KHU VỰC BẮC BỘ BẰNG MÔ HÌNH PHÂN GIẢI CAO Dư Đức Tiến1, Hoàng Đức Cường1, Mai Khánh Hưng1, Hoàng Phúc Lâm1 Tóm tắt: Bài báo trình bày thử nghiệm dự báo đợt mưa lớn kỉ lục trên khu vực Bắc Bộ tháng 7năm 2015 bằng mô hình WRF-ARW với điều kiện biên từ mô hình toàn cầu GFS (Mỹ). Việc hạ quymô thực hiện thông qua thiết lập hai lưới tính 15 km và 5 km cho mô hình WRF-ARW và dự báo đếnhạn 72h. Hai lớp thử nghiệm đã được thực hiện gồm có sử dụng (CPS) và không sử dụng tham sốhóa đối lưu (noCPS) trên lưới tính phân giải cao 5 km. Ứng với mỗi dự báo, 32 trường hợp gồm cáccấu hình khác nhau được thiết lập để loại trừ trường hợp kết quả phụ thuộc vào một cấu hình vật lýcụ thể của mô hình WRF-ARW. Các kết quả đánh giá cho thấy ở hạn dự báo 24h tại các ngưỡng mưalớn (50mm/24h và 100mm/24h) việc sử dụng các sơ đồ tham số hóa (CPS) cho kết quả tốt hơn sovới việc không sử dụng tham số hóa đối lưu (noCPS) trên lưới tính phân giải cao 5km. Tuy nhiên ởcác hạn 48h và 72h, khi không sử dụng tham số hóa đối lưu hay quá trình đối lưu được giải một cáchtường mình trong mô hình (explicit) cho phép tăng được kĩ năng dự báo hơn khi thử nghiệm dự báomưa lớn cho đợt mưa lớn trên khu vực Bắc Bộ. Từ khóa: Dự báo mưa lớn Bắc Bộ, mô hình WRF-ARW, tham số hóa vật lý đối lưu. Ban Biên tập nhận bài: 08/12/2018 Ngày phản biện xong: 27/01/2019 Ngày đăng bài: 25/03/2019 1. Mở đầu biến chuẩn đoán (prognostics). Mặc dù về mặt Phương pháp số trị (NWP- Numerical lý thuyết và thực hành, việc giải hiện (explicit)Weather Prediction) hoặc phương pháp động lực được các biến dự báo mưa sẽ có tính ưu việt hơnsử dụng phương pháp số giải xấp xỉ các phương so với việc tham số hóa các quá trình dưới lướitrình toán, lý mô phỏng các quá trình chuyển (sub-grid) mà mô hình có thể mô phỏng/dự báođộng trong khí quyển (hệ phương trình nhiệt được, tuy nhiên vẫn nhiều công trình cho thấyđộng lực Navie-Stoke). Với năng lực tính toán các tham số hóa đặc biệt là tham số hóa đối lưuđược phát triển vượt bậc trong 5 - 10 năm trở lại vẫn có vai trò và hiệu quả nhất định ngay cả ở độđây đã cho phép hạ quy mô tính toán xuống quy phân giải dưới 5 km [4].mô đối lưu (convective scale) với độ phân giải Với vấn đề nêu trên, nghiên cứu sẽ trình bàyngang từ 500 m đến 2 km (các mô hình ở độ thử nghiệm việc có và không có sử dụng thamphân giải này còn được gọi là các mô hình không số hóa đối lưu trên lưới tính phân giải cao (5km)sử dụng tham số hóa đối lưu). Trong các mô hình bằng mô hình WRF-ARW (Mỹ) trong bài toánnày, các sơ đồ tham số hóa đối lưu được loại bỏ dự báo mưa lớn cho đợt mưa lớn trên khu vựcbằng việc bổ sung các phương trình bảo toàn ẩm Bắc Bộ. Mục 2 của bài báo là thiết kế thử nghiệmcho các biến giáng thủy ở dạng rắn, lỏng… và bao gồm giới thiệu mô hình dự báo, số liệu điềudo đó cho phép tính toán được cả các quá trình kiện biên, trường hợp thử nghiệm, số liệu quanbình lưu đối với các dạng giáng thủy này [3]. Khi trắc và phương pháp đánh giá. Những phân tíchđó các biến dự báo mưa gần như được xem là kết quả được đưa ra trong phần 3 của bài báo và1 Trung tâm Dự báo khí tượng thủy văn quốc giaEmail: duductien@gmail.com 1 TẠP CHÍ KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN Số tháng 03 - 2019 BÀI BÁO KHOA HỌC một số kết luận chính được tổng kết trong mulus parameterization scheme-CPS); (b) sơ đồ phần 4. bức xạ sóng ngăn s Goddard hoặc Dudhia; (d) sơ 2. Thiết kế thí nghiệm đồ tham số hóa lớp biên của Yonsei University 2.1. Mô hình số trị khu vực WRF-ARW (YSU) hoặc Mellor-Yamada-Janjic (MYJ) và (e) Trong nghiên cứu sử dụng hệ thống mô hình các sơ đồ vi vật lý mây từ đơn giản đến phức tạp khu vực WRF với nhân động lực ARW phiên bản gồm sơ đồ Lin, WSM3, WSM5 đến WSM6 3.9.1.1 do Trung tâm dự báo môi trường quốc (khép kín 6 bậc). Dựa trên việc tổ hợp các lựa gia Mỹ (NCEP) phát triển (gọi tắt là WRF- chọn này có thể tạo ra tối đa gồm 32 cấu hình vật ARW). Đây là hệ thống mô hình khu vực được lý khác nhau và được chi tiết trong bảng 1. Lưu áp dụng trong nghiên cứu và nghiệp vụ với các ý thêm ở đây đối với sơ đồ lớp biên MYJ thì sơ ứng dụng ...