Luận án Vai trò của đồng hoá cập nhật nhanh số liệu ra-đa trong mô hình WRF đối với dự báo định lượng mưa hạn cực ngắn cho khu vực Thành phố Hồ Chí Minh

Tên luận án:

VAI TRÒ CỦA ĐỒNG HOÁ CẬP NHẬT NHANH SỐ LIỆU RA-ĐA TRONG MÔ HÌNH WRF ĐỐI VỚI DỰ BÁO ĐỊNH LƯỢNG MƯA HẠN CỰC NGẮN CHO KHU VỰC THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

Ngành:

Khí tượng và khí hậu học

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Luận án "VAI TRÒ CỦA ĐỒNG HOÁ CẬP NHẬT NHANH SỐ LIỆU RA-ĐA TRONG MÔ HÌNH WRF ĐỐI VỚI DỰ BÁO ĐỊNH LƯỢNG MƯA HẠN CỰC NGẮN CHO KHU VỰC THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH" tập trung giải quyết thách thức lớn trong dự báo mưa định lượng hạn cực ngắn (1-6h) tại TP. Hồ Chí Minh. Mục tiêu nghiên cứu chính là xác định bộ tham số tối ưu cho hệ thống HCM-RAP (mô hình WRF đồng hóa số liệu ra-đa cập nhật nhanh) nhằm nâng cao độ chính xác dự báo, đồng thời đánh giá cụ thể mức độ đóng góp của độ phản hồi và tốc độ gió xuyên tâm từ ra-đa.

Luận án lập luận rằng việc đồng hóa số liệu ra-đa cập nhật nhanh sẽ cải thiện đáng kể khả năng dự báo mưa định lượng hạn cực ngắn 1h, 3h, 6h so với dự báo hiện tại. Đặc biệt, độ phản hồi được xác định có vai trò và ảnh hưởng chủ đạo hơn tốc độ gió xuyên tâm trong việc cải thiện chất lượng dự báo mưa. Phạm vi nghiên cứu bao gồm các đợt mưa lớn trong giai đoạn 2019-2021 tại TP. Hồ Chí Minh, sử dụng phương pháp số trị với mô hình WRF-DA và phương pháp thống kê để đánh giá.

Đóng góp mới của luận án bao gồm việc xác định bộ tham số vật lý phù hợp cho hệ thống HCM-RAP và phân tích chi tiết hiệu quả, mức độ đóng góp của các yếu tố quan trắc ra-đa. Kết quả cho thấy đồng hóa số liệu ra-đa đã cải thiện chất lượng dự báo mưa định lượng hạn từ 4-6h so với ngoại suy ra-đa, bổ khuyết khoảng trống và nâng cao chất lượng dự báo cho hạn 1-3h. Về ý nghĩa khoa học, nghiên cứu khẳng định vai trò của các yếu tố ra-đa trong đồng hóa số liệu. Về ý nghĩa thực tiễn, hệ thống HCM-RAP có tiềm năng vận hành trong nghiệp vụ tại các trung tâm dự báo, cung cấp kết quả tham khảo quan trọng. Luận án cũng chỉ ra rằng đồng hóa cập nhật số liệu ra-đa cho HCM-RAP đạt hiệu quả tối ưu nhất với tần suất cập nhật 1h hoặc 2h, và mặc dù ngoại suy ra-đa có kỹ năng tốt hơn trong 4h đầu, HCM-RAP thể hiện kỹ năng vượt trội ở hạn từ 4-6h, đặc biệt đối với mưa lớn.

Mục lục chi tiết:

• MỞ ĐẦU

  • 1. Đặt vấn đề
  • 2. Mục tiêu nghiên cứu
  • 3. Câu hỏi nghiên cứu
  • 4. Luận điểm bảo vệ
  • 5. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
  • 6. Phương pháp nghiên cứu và kỹ thuật sử dụng
  • 7. Đóng góp mới của Luận án
  • 8. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của Luận án
  • a) Ý nghĩa khoa học
  • b) Ý nghĩa thực tiễn

• CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỒNG HÓA SỐ LIỆU TRONG DỰ BÁO MƯA ĐỊNH LƯỢNG HẠN CỰC NGẮN

  • 1.1 Tổng quan các nghiên cứu trên thế giới
  • a) Tham số vật lý trong mô hình số trị
  • b) Đồng hóa số liệu trong dự báo mưa
  • c) Tổng quan các nghiên cứu đồng hóa ra-đa dự báo mưa hạn ngắn trên thế giới
  • 1.2 Tổng quan các nghiên cứu ở Việt Nam

• CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP ĐỒNG HÓA SỐ LIỆU RA-ĐA DỰ BÁO MƯA ĐỊNH LƯỢNG HẠN CỰC NGẮN VÀ SỐ LIỆU SỬ DỤNG

  • 2.1 Hệ thống mô hình khu vực áp dụng trong luận án
  • a) Giới thiệu về mô hình WRF
  • b) Đồng hóa 3-DVAR trong mô hình WRF
  • c) Đồng hóa số liệu quan trắc ra-đa cho mô hình WRF
  • d) Đồng hóa cập nhật nhanh số liệu
  • 2.2. Số liệu sử dụng trong luận án
  • a) Số liệu quan trắc mưa giờ
  • b) Số liệu GFS
  • 2.3. Phương pháp đánh giá hiệu quả của việc đồng bộ hóa số liệu

• CHƯƠNG 3. NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN BỘ THAM SỐ PHÙ HỢP CHO HỆ THỐNG HCM-RAP DỰ BÁO MƯA HẠN CỰC NGẮN KHU VỰC TP. HỒ CHÍ MINH

  • 3.1 Thiết lập thử nghiệm đa cấu hình vật lý đối với hệ thống HCM-RAP
  • 3.2 Đánh giá lựa chọn bộ sơ đồ vật lý dự báo mưa hạn cực ngắn đối với hệ thống HCM-RAP
  • 3.2.1 Phân bố mưa theo không gian của các cấu hình kết hợp tham số hóa vật lý khác nhau của hệ thống HCM-RAP
  • Hạn dự báo 1h
  • Nhóm Kain-Fritsch loại 3:
  • Nhóm Grell
  • Nhóm Betts-Miller-Janjic
  • 3.2.2 Phân bố tần suất mưa theo với các trạm quan trắc của các cấu hình kết hợp tham số hóa vật lý khác nhau của hệ thống HCM-RAP
  • Hạn dự báo 1h
  • 3.2.3 Đánh giá kĩ năng dự báo của các cấu hình kết hợp tham số hóa vật lý khác nhau cho hệ thống HCM-RAP theo các hạn dự báo
  • Hạn dự báo 1h
  • 3.2.4 Lựa chọn cấu hình kết hợp tham số hóa vật lý khác nhau cho hệ thống HCM-RAP phù hợp trong dự báo hạn mưa định lượng hạn cực ngắn

• CHƯƠNG 4. VAI TRÒ CỦA ĐỒNG HÓA SỐ LIỆU RA-ĐA TRONG DỰ BÁO MƯA ĐỊNH LƯỢNG HẠN CỰC NGẮN CHO KHU VỰC TP. HỒ CHÍ MINH

  • 4.1 Vai trò và ảnh hưởng số liệu ra-đa trong đồng hóa cập nhật nhanh cho mô hình WRF dự báo mưa hạn cực ngắn khu vực TP. Hồ Chí Minh
  • 4.1.1 So sánh trường ban đầu giữa đồng hóa và không đồng hóa cập nhật nhanh
  • 4.1.2 Vai trò và ảnh hưởng số liệu ra-đa trong đồng hóa cập nhật nhanh
  • 4.2 So sánh ngoại suy ra-đa và dự báo của HCM-RAP

• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

  • Kết luận
  • Kiến nghị