global banners

Khắc phục một số hạn chế trong việc kết nối với bài toán dự báo khí tượng

Thứ bảy - 26/09/2020 05:52
Khắc phục một số hạn chế trong việc kết nối với bài toán dự báo khí tượng

Các hạn chế này có thể được khắc phục bằng việc hoàn thiện phương pháp mô hình hóa, trong những năm gần đây phương pháp mô hình hóa theo hướng hệ thống tích hợp các mô hình độc lập khí tượng và hải văn đã được phát triển trên thế giới. Các mô hình hệ thống này là một bộ mô hình kết hợp các mô hình khí tượng, thủy động lực biển có thể mô phỏng đồng thời các trường khí tượng, hải dương và sự tương tác qua lại giữa các trường này qua bề mặt phân cách.

Có thể nhận thấy, phần lớn các mô hình thủy văn, thủy lực để tính toán mô phỏng lũ, ngập lụt, lũ quét hiện nay đều được kết nối với các mô hình khí tượng, hải văn theo dạng nối tiếp: Các mô hình thủy văn sử dụng kết quả dự báo mưa từ các mô hình khí tượng, số liệu dự báo mực nước triều từ các mô hình hải văn làm đầu vào thực hiện tính toán mô phỏng dòng chảy. Cách kết nối này thường mất khá nhiều thời gian tính toán, các mô hình thủy văn chỉ bắt đầu vận hành khi các quá trình tính toán của mô hình khí tượng và mô hình hải văn đã kết thúc, hơn nữa là chưa có sự tương tác qua lại giữa các yếu tố khí tượng – thủy văn – hải văn trong suốt quá trình tính toán mô phỏng. Với sự phát triển của các hệ thống siêu máy tính, thời gian tính toán mô phỏng của các mô hình đã được cải thiện, cùng với đó ý tưởng về hệ thống tích hợp các mô hình khí tượng, thủy văn, hải văn đã và đang được nhiều quốc gia trên thế giới quan tâm và nghiên cứu, nhằm mô tả đầy đủ hơn quá trình tương tác giữa các yếu tố khí tượng, thủy văn, hải văn và tạo ra các sản phẩm có độ chính xác cao.

Trong lĩnh vực dự báo hải văn, những năm gần đây, các mô hình dự báo hải văn ngày càng được hoàn thiện nhờ sự hỗ trợ của các lý thuyết tính toán và năng lực tính toán của hệ thống máy tính. Ngoài việc tăng độ phân giải của các lưới tính, nhiều quá trình vật lý trong đại dương, vùng ven bờ đã được tối ưu, tham số hóa. Tại thời điểm trước năm 2014, nước dâng do bão được tính toán độc lập, tức là không xét tới tương tác với thủy triều và sóng biển. Chính vì vậy mà kết quả dự báo thường thiên thấp so với thực tế. Gần đây việc triển khai mô hình tích hợp có xét đến tương tác giữa thủy triều, sóng và nước dâng do bão đã làm tăng độ chính xác của dự báo nước dâng và sóng trong bão. Kết quả của nghiên cứu giai đoạn 2015-2020 đã mở ra hướng nghiên cứu về mô hình tích hợp các quá trình trong đại dương, như tương tác giữa sóng, thủy triều, nước dâng do bão và dòng chảy biển. Tuy nhiên, cứu phát triển và ứng dụng mô hình tích hợp khí tượng - hải văn chưa được đầu tư nghiên cứu. Thông thường các mô hình khí quyển sử dụng các giá trị khí hậu hoặc số liệu quan trắc làm đầu vào cho dự báo. Các mô hình đại dương nhận thông tin khí quyển với khoảng thời chậm hơn (thường là 6 giờ). Do vậy, những thay đổi tức thời của các yếu tố khí quyển như tốc độ và hướng gió đã không được đưa vào tính toán, dẫn tới sai số lớn trong mô phỏng các yếu tố hải văn. Việc tích hợp mô hình khí quyển và đại dương sẽ cho phép xem xét tác động của các qúa trình quy mô lớn hơn ảnh hưởng trực tiếp tới quy mô nhỏ hơn. Tác động này thể hiện qua sự trao đổi thông lượng liên tục qua bề mặt tiếp xúc giữa chúng. Trong khi đó các nghiên cứu trước đây thường được thực hiện tách rời các hiện tượng nêu trên bằng các mô hình khí tượng và hải dương độc lập, chưa có sự trao đổi dữ liệu song song giữa các mô hình nên các kết quả nghiên cứu chưa phản ánh được đầy đủ các đặc điểm của các hiện tượng trong hệ thống.

Để khắc phục nhược điểm trên nhằm hoàn thiện phương pháp mô hình hóa, trong những năm gần đây phương pháp mô hình hóa theo hướng hệ thống tích hợp các mô hình độc lập khí tượng và hải văn đã được phát triển trên thế giới. Các mô hình hệ thống này là một bộ mô hình kết hợp các mô hình khí tượng, thủy động lực biển có thể mô phỏng đồng thời các trường khí tượng, hải dương và sự tương tác qua lại giữa các trường này qua bề mặt phân cách. Trên thế giới, hiện tại đã có nhiều mô hình kết hợp được triển khai ứng dụng trong dự báo nghiệp vụ trên quy mô toàn cầu và khu vực như hệ thống mô COAWST (Coupled Ocean – Atmosphere – Wave - Sediment Transport), HWRF (Hurricane Weather Research and Forecasting Model), CCSM4 (Community Climate System Model) của Hoa Kỳ, NorESM (Norwegian Earth System Model) của Na Uy. Với sự hỗ trợ của hệ thống máy tính hiệu năng cao hiện có, việc triển khai nghiên cứu, phát triển và ứng dụng các mô hình tích hợp khí tượng-hải văn vào vào dự báo nghiệp vụ nhằm tăng cường độ chính xác trong dự báo khí tượng, hải văn là cần thiết.

 

Tổng số điểm của bài viết là: 0 trong 0 đánh giá

Click để đánh giá bài viết

  Ý kiến bạn đọc

Những tin mới hơn

Những tin cũ hơn

Vì một tương lai xanh 27 2 2021

Vì một tương lai xanh 27 2 2021

Đã xem: 218
28/02/2021
global banners
Bạn đã không sử dụng Site, Bấm vào đây để duy trì trạng thái đăng nhập. Thời gian chờ: 60 giây