CHƯƠNG 1. ĐẶC ĐIỂM MƯA LỚN Ở KHU VỰC ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ VÀ TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU 1. Đặc điểm mưa lớn ở khu vực đồng bằng Bắc Bộ Khu vực đồng bằng Bắc Bộ nằm ở phía nam miền Bắc, với vị trí phía Bắc giáp khu vực Đông Bắc, phía Tây Bắc giáp với khu vực Việt Bắc, phía Nam giáp với khu vực Tây Bắc và Bắc Trung Bộ. Là khu vực có khí hậu tập trung những nét điển hình của kiểu khí hậu nhiệt đới gió mùa, đặc biệt có một mùa đông lạnh hơn nhiều so với điều kiện trung bình vĩ tuyến, mùa đông chỉ có thời kỳ đầu tương đối khô còn nửa cuối mùa thì rất ẩm ướt, mùa hạ nóng, nhiều mưa, khí hậu biến động mạnh.
Khí hậu ở đồng bằng Bắc Bộ về cơ bản không có sự phân hóa đáng kể giữa nơi này với nơi khác, nhất là về nhiệt độ. Tuy nhiên, cũng có thể tách ra một dải hẹp ven biển có khí hậu khác biệt ít nhiều với điều kiện chung của vùng. Lượng mưa phân bố khá đồng đều trên khu vực ĐBBB. Trên đại bộ phận đồng bằng Bắc Bộ, lượng mưa trung bình năm trong khoảng 1600 - 1800mm.
Số ngày mưa toàn năm vào khoảng 130 - 140 ngày. Mùa mưa kéo dài 6 tháng, từ tháng 5 đến tháng 10. Trong mùa mưa tập trung tới 85% lượng mưa toàn năm. Tháng mưa nhiều nhất thường là 7 hoặc 8 với lượng mưa chiếm tới trên 34,8% tổng lượng mưa năm.
Ba tháng liên tục có mưa lớn nhất trong năm là 7, 8 và 9. Tổng lượng mưa của ba tháng này khoảng trên 49% tổng lượng mưa năm. Lượng mưa trung bình tháng 8 vào khoảng 300 - 350mm với 16 - 18 ngày mưa. Trong 10 - 20% số năm, lượng mưa tháng này vượt quá 500mm.
Các tháng 7, và 9 lượng mưa trung bình trong khoảng 250 - 300mm, với 12 - 15 ngày mưa. Trong cả mùa mưa, xảy ra chừng 5 - 7 ngày có mưa trên 50mm, 1 - 2 ngày có mưa trên 100mm. Lượng mưa cực đại trong 24 giờ có thể tới 400 - 500mm ở ven biển, 300 - 400mm ở đồng bằng và trung du. Nói chung, những trường hợp mưa lớn nhất này đều xảy ra trong bão.
Mưa bão thường kéo dài 2 – 4 ngày với lượng mưa tập trung nhất trong 1 – 2 ngày. Lượng mưa lớn nhất trong 24 giờ ở vùng trung tâm bão 8 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com thường vào cỡ 200 – 300mm, và lượng mưa toàn đợt vào cỡ 300 – 400mm, có khi tới 500 – 600mm. Nói chung, trong mọi trường hợp có bão, lượng mưa toàn đợt đều vượt quá 150mm. Tình hình mưa ở ĐBBB biến động khá mạnh mẽ trong quá trình mùa và từ năm này qua năm khác.
Những năm nhiều mưa nhất, lượng mưa có thể vượt quá 2500mm, những năm ít mưa nhất không thu được tới 1000mm. Chênh lệch lượng mưa giữa năm cực đại và cực tiểu lên tới 1500mm và trên nữa. Trong những tháng mùa mưa (với lượng mưa trung bình vào cỡ 250 - 350mm/tháng), lượng mưa tháng lớn nhất có thể vượt quá 500 - 800mm và lượng mưa tháng nhỏ nhất không tới 40 - 50mm. Như vậy lượng mưa tháng cực đại có thể gấp 10 - 15 lần tháng cực tiểu.
[6] Theo “Qui định tạm thời về tổng kết các hiện tượng thời tiết nguy hiểm hàng năm” của Trung tâm Dự báo KTTV Trung ương, nay là Trung tâm Dự báo KTTV quốc gia, căn cứ vào lượng mưa thực tế đo được trong 24 giờ tại các trạm quan trắc khí tượng bề mặt, trạm đo mưa trong mạng lưới KTTV mà phân định các cấp mưa khác nhau. Mưa lớn được chia làm 3 cấp: + Mưa vừa: Lượng mưa đo được từ 16 - 50 mm/24h. + Mưa to: Lượng mưa đo được từ 51 - 100 mm/24h. + Mưa rất to: Lượng mưa đo được > 100 mm/24h.
Ngày có mưa lớn là ngày xảy ra mưa trong 24 giờ (từ 19 giờ ngày hôm trước đến 19 giờ ngày hôm sau) đạt cấp mưa vừa trở lên. Trong các nghiên cứu về ảnh hưởng của mưa thì cấp mưa to 51 - 100 mm/24h bắt đầu có những ảnh hưởng tiêu cực đến đời sống con người. Tại khu vực đồng bằng Bắc Bộ một số năm xuất hiện những đợt mưa lớn diện rộng có giá trị lịch sử đo được tại các trạm. Điển hình là đợt mưa từ ngày 31/10 – 2/11 năm 2008 tại khu vực đã xảy ra mưa lớn kéo dài, tại trạm Hà Đông đạt giá trị lịch sử lượng mưa ngày lớn nhất là 514mm (ngày 31/10).
9 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail. Tổng quan các nghiên cứu về đánh giá dự báo mưa trong và ngoài nước 1. Tổng quan những nghiên cứu ngoài nước Từ giữa những năm 90 của thế kỷ 20, nhóm nghiên cứu về dự báo số trị (WGNE) được thành lập bởi tổ chức Khí tượng thế giới (WMO) đã quan tâm đến vấn đề đánh giá dự báo mưa định lượng (QPF). Năm 1995, nhóm đã khởi xướng việc đánh giá mưa định lượng ở các khu vực khác nhau.
Đầu tiên là NCEP và DWD, sau đó năm 1997 Úc mới bắt đầu đánh giá, Anh là năm 2000, Pháp là năm 2001 và Nhật Bản là năm 2002. Dự báo mưa định lượng 24 giờ và 48 giờ từ 11 mô hình dự báo thời tiết số đã được đánh giá từ năm 1997 đến 2000 so với lượng mưa quan trắc trên toàn nước Mỹ, Đức, Úc để đánh giá kỹ năng dự báo sự xuất hiện và lượng mưa hàng ngày. Năm 1995 NCEP đã tổ chức hội nghị đầu tiên về khả năng ứng dụng dự báo tổ hợp hạn ngắn (SREF-Short Range Ensemble Forecast) với các mô hình khu vực quy mô vừa. Từ hội nghị này, NCEP đã triển khai một dự án xây dựng một tập các dự báo thành phần cho SREF gồm 10 dự báo từ mô hình ETA và 5 dự báo từ mô hình RSM.
Các kết quả nghiên cứu từ dự án này cho thấy EF cho một kỹ năng dự báo bằng hoặc tốt hơn so với dự báo tất định của một mô hình có độ phân giải cao hơn trong dự báo mưa, bão và nhiều yếu tố khác. Ngoài ra, xác suất dự báo mưa từ SREF có chất lượng cao hơn so với xác suất dự báo mưa từ phương pháp MOS dựa trên dự báo của mô hình nghiệp vụ NGM. Sau NCEP một loạt trung tâm lớn trên thế giới đã phát triển hệ thống tổ hợp thời tiết hạn ngắn SREF, kèm theo đó là những nghiên cứu đánh giá kỹ năng dự báo mưa, bão và một số yếu tố khí tượng nhằm nâng cao chất lượng của hệ thống tổ hợp này. Tuy nhiên đến nay lĩnh vực nghiên cứu SREF vẫn còn tồn tại rất nhiều vấn đề chưa được giải quyết.
Hay nói cách khác, đây vẫn là một bài toán mở cho các nhà nghiên cứu. MacBride và Elizabeth Ebert thuộc trung tâm nghiên cứu khí tượng Úc đã tiến hành đánh giá dự báo mưa định lượng từ mô hình dự báo thời tiết số trên toàn nước Úc. Dữ liệu lượng mưa trong thời gian thực được sử dụng từ bảy mô hình của Úc, Anh, Đức, Nhật Bản, Hoa Kỳ và Trung tâm Dự báo thời tiết 10 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com hạn vừa châu Âu (ECMWF) trong khoảng thời gian một năm. Nghiên cứu này nằm trong Sáng kiến Phát triển Kỹ thuật của Cục Khí tượng Úc, một trong những mục tiêu chính của nó là cải thiện các dự báo lượng mưa định lượng (QPF).
Dự báo mưa định lượng 24 giờ trong thời gian thực từ bảy mô hình NWP đang hoạt động được đánh giá trên lục địa Úc. Việc đánh giá tập trung vào hai tiểu vùng lớn: chế độ gió mùa nhiệt đới phía bắc và chế độ cận nhiệt đới phía đông nam. Một loạt các chỉ số được dùng đánh giá như bias, FAR, POD, TS… cho các ngưỡng mưa. Tuy nhiên, phương pháp cơ bản của kỹ năng được sử dụng trong nghiên cứu này là điểm số Hanssen và Kuipers (HK) và hai thành phần của nó: độ chính xác cho các hiện tượng xuất hiện và không xuất hiện.
Đối với cả hai chế độ, các mô hình hoạt động có xu hướng dự báo lượng mưa cao vào mùa hè và thấp vào mùa đông. Ở khu vực đông nam các mô hình có điểm số HK dao động từ 0.7 và dễ dàng dự báo hơn đối với các điều kiện thời tiết ổn định. Vì vậy, đối với các mô hình NWP hoạt động hiện tại, các dự báo mưa 24 giờ có thể được coi là khá tốt ở vùng cận nhiệt đới. Mặt khác, kỹ năng mô hình là khá thấp ở chế độ phía bắc với giá trị HK chỉ 0.
Kỹ năng mô hình giảm đáng kể đối với các ngưỡng mưa lớn hơn 10 mm/ngày. Điều này ngụ ý rằng các mô hình dự báo sự xuất hiện của mưa tốt hơn dự đoán độ lớn và các nơi xảy ra mưa cực trị. [18] Năm 2014, trung tâm Met Office của Anh đã có một nghiên cứu “ Lợi ích của dự báo tổ hợp phân giải cao”. Nghiên cứu này đánh giá dự báo xác suất từ hệ thống tổ hợp của Met Office để thấy được lợi ích của việc sử dụng độ phân giải ngang cao khi dự báo mưa lớn.
Dự báo xác suất mưa lớn ở Anh đã được đánh giá từ hai cấu hình của Hệ thống dự báo tổ hợp toàn cầu và khu vực (MOGREPS) của Met Office, bao gồm một hệ thống tổ hợp đối lưu độ phân giải cao của Vương quốc Anh (MOGREPS-UK) và một hệ thống tổ hợp toàn cầu có độ phân giải thô hơn (MOGREPS-G). Thời gian đánh giá từ 18 tháng 4 năm 2013 đến 17 tháng 4 năm 2014. Do các giới hạn lấy mẫu liên quan đến các hiện tượng cực đoan (và hiếm), các tác giả đã đánh giá mưa ở các ngưỡng mưa vừa là 10 mm trong 3 giờ, đến ngưỡng lớn hơn là 15 và 20 mm trong 3 giờ. Kết quả chỉ được hiển thị đối với 11 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com ngưỡng mưa 10 mm vì các ngưỡng cao hơn có kích thước mẫu rất nhỏ khiến khó đưa ra kết luận chắc chắn nào.
Việc đánh giá giữa quan trắc và xác suất dự báo được biểu diễn trên biểu đồ độ tin cậy. Các kết quả cho thấy MOGREPS-UK có độ tin cậy dự báo tốt hơn MOGREPS-G. Cả MOGREPS-UK và MOGREPS-G đều có xu hướng dự báo khống khi các ngưỡng mưa tăng lên. Tuy nhiên, về tổng thể độ tin cậy của MOGREPS-UK ở ngưỡng 10mm trong 3 giờ là rất tốt vì nó vẫn là ngưỡng mưa tích lũy tương đối cao và nó cho thấy độ tin cậy dự báo được cải thiện so với độ phân giải thô của MOGREPS-G.