Mở đầu cho chuỗi những nghiên cứu thử nghiệm đó là nghiên cứu của Trịnh Văn Thư với nghiên cứu áp dụng mô hình bốn tầng dự báo đường đi của xoáy thuận nhiệt đới dựa trên nguyên tắc dòng dẫn đường [9]. Một nghiên cứu khác của Trịnh Văn Thư và Kinsnamurti (1992)ạit trường Đại học Tổng hợp California, Mỹ đã nghiên cứu ban đầu hóa xoáy bão cho mô hình nước nông một mực để dự báo quỹ đạo bão [13]. Hai cơn bão được đưa vào thử nghiệm là bão Betty (1987) và Dan (1989). Trong nghiên cứu này một mô hình chính áp dựa trên hệ phương trình thủy động đầy đủ có sử dụng sơ đồ ban đầu hóa xoáy tạo ra xoáy giả có dạng xoáy đối xứng theo công thức của Rankin.
Tuy nhiên ứng dụng này chưa được áp dụng ở Việt Nam do chưa đáp ứng được các yêu cầu về số liệu và công cụ tính toán tại thời điểm đó. Mô hình WBARđược Phan Văn Tân và nnk (2002) [7] nghiên cứu thử nghiệm khả năng dự báo quỹ đạo bão cho khu vực Tây Bắc Thái Bình Dương và Biển Đông. Các tác giả đã nghiên cứu các phương án ban đầu hóa xoáy, cách tính trung bình lớp sâu, tham số hóa tối ưu cho mục đích dự báo bão. HRM là mô hình khu vực độ phân giải cao đã được áp dụng chạy nghiệp vụ ở Việt Nam.
Đây là mô hình ba chiều đầy đủ với kỹ năng dự báo cao hơn các mô hình khác (như WBAR), có thể dự báo được những cơn bão đổi hướng liên tục, có đường đi phức tạp mà các mô hình chính áp khác không nắm bắt được (Lê Công Thành, 2004) [8]. 7 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Hoàng Đức Cường (2004), trong nghiên cứu về khả năng áp dụng của MM5 đã nhấn mạnh về sơ đồ ban đầu hóa xoáy ứng dụng trong dự báo quỹ đạo và nhất thiết phải sử dụng chức năng cài xoáy của mô hình cho mục đích này [1]. Ở Việt Nam, nghiên cứu về MM5 được thực hiện ở trường Đại học Khoa học Tự nhiên với đề tài nghiên cứu áp dụng sơ đồ phân tích xoáy 3 chiều cân bằng nhằm mục đích tạo trường ban đầu cho MM5 trong dự báo bão [6]. Bên cạnh đó, tại Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Trung ương, Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Môi trường, mô hình MM5 cũng được đưa vào dự báo nghiệp vụ với các đối tượng dự báo như thời tiết, mưa lớn, quỹ đạo và cường độ bão.
Dự báo quỹ đạo bão cũng được nghiên cứu thử nghiệm với mô hình ETA. Đây là mô hình không thủy tĩnh, trước đó được áp dụng cho dự báo thời tiết ở Việt Nam, sau đó được một số tác giả nghiên cứu thử nghiệm áp dụng cho mục đích dự báo bão (Trần Tân Tiến và nnk, 2004) [10]. WRF được Võ Văn Hòa nghiên cứu với mục đích dự báo quỹ đạo đã kết luận WRF dự bão quỹ đạo bão khá tốt, kể cả đối với những cơn bão có đường đi phức tạp với sai số khá nhỏ [4,5]. Tác giả Hoàng Đức Cường (2011) [2] ứng dụng mô hình WRF dự báo bão đến hạn 72h với việc sử dụng sơ đồ đồng hóa số liệu 3DVAR cập nhật số liệu cao không, số liệu synop cho trường ban đầu; và ứng dụng sơ đồ phân tích xoáy giả tích hợp với đồng hóa số liệu.
Kết luận, sử dụng sơ đồ 3DVAR cho kết quả dự báo vượt trội so với trường hợp không sử dụng sơ đồ, đặc biệt là ở các hạn từ 42h-72h; đối với trường hợp sử dụng sơ đồ phân tích xoáy giả cho sai số biến động khá mạnh và tăng dần theo các hạn dự báo, trung bình khoảng trên 361km, lớn nhất khoảng 462km ở hạn dự báo 72h. Sai số dự báo quỹ đạo bão hạn từ 3 đến 5 ngày Tại trung tâm Dự báo bão Hoa Kỳ (NHC-National Hurricane Center) dự báo bão hạn 5 ngày đã được thử nghiệm từ năm 1964 và được đưa vào chạy nghiệp vụ từ năm 2003. Sai số dự báo quỹ đạo được định nghĩa là khoảng cách giữa tâm dự 8 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com báo và vị trí quỹ đạo thực tại thời điểm đánh giá dự báo. Sai số cường độ là hiệu giữa cường độ dự báo và cường độ theo quỹ đạo thực tại thời điểm đánh giá dự báo [35].
Với hạn dự báo 3 ngày NHC đã liên tục xây dựng kỹ năng để có thể giảm dần sai số. Trung tâm đã tiến hành nghiên cứu cho tập số liệu bão ở Đại Tây Dương từ 1970-2008, chia làm 4 thập kỷ tính toán. Ở thập kỷ 1970 -1979 sai số quỹ đạo trung bình ạn h dự báo 3 ngày ở khoảng 370nmi, (nmi_nauticle mile; 1nmi ≈1,852km). Sang thập kỷ 1980-1989 sai số giảm xuống còn khoảng 340nmi.
Tiếp ập kỷ 1990 -1999 sai số quỹ đạo trung bình giảm theo tính toán trung bình cho th thêm được 100nmi. Và thập kỷ 2000-2008 giá trị sai số quỹ đạo trung bình của hạn dự báo 3 ngày còn ở khoảng 150nmi. Như vậy qua thời gian thì sai số dự báo vị trí giảm gần một nửa. Có thể nhận thấy kỹ năng dự báo đã tăng đáng kể.
Tính toán cho tập số liệu những cơn bão nhiệt đới và bão mạnh từ 2000-2008 trên khu vực Đại Tây Dương cho thấy sai số quỹ đạo trung bình với hạn dự báo 5 ngày khoảng 265nmi. Tại cơ quan khí tượng Nhật Bản JMA, qua đánh giá hệ thống dự báo số cho thấy sai số vị trí trung bình trượt ba năm cho năm 2007 với hạn dự báo 5 ngày là 451km (trung bình 3 năm 2005 -2007). Cũng phương pháp này trước đó đã được áp dụng cho năm 1997 với hạn dự báo 3 ngày thì sai số là 472km [36]. Một nghiên cứu khác của cơ quan khí tượng Nhật Bản JMA về dự báo quỹ đạo trung bình tổ hợp với đối tượng là các xoáy thuận nhiệt đới có cường độ bão nhiệt đới trở lên.
Theo đó, quỹ đạo trung bình tổ hợp được lấy bằng trung bình tất cả các quỹ đạo dự báo. Và sai số vị trí của trung bình tổ hợp đối với hạn dự báo 5 ngày khoảng 350km. JMA cũng phát triển kỹ năng dự báo với phương pháp nuôi nhiễu. Các thành phần nhiễu được tạo ra bằng cách sử dụng các phương pháp vật lý, bao gồm ban đầu hóa, khuếch tán rối, khuếch tán ngang, kết hợp với các yếu tố như ứng suất sóng trọng trường, bức xạ sóng dài, đối lưu cumulus,… Tuy nhiên với hạn dự báo 3 9 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ngày thì sai số vị trí của dự báo tổ hợp tương đương với sai số vị trí của phương pháp dự báo không nhiễu.
Và với hạn 5 ngày thì sai số giảm 40km. Dự báo bão đổ bộ vào bờ 1.1 Các nghiên cứu về dự báo bão đổ bộ vào bờ trên thế giới Công tác dự báo bão đã vốn là một quá trình phức tạp, đầy khó khăn. Dự báo được chính xác vị trí và thời gian bão đổ bộ còn khó khăn gấp nhiều lần. Có thế dẫn ra đây các công trình nghiên cứu về bão đổ bộ như chương trình bão đổ bộ quốc tế (ITCL P), chương trình thử nghiệm bão đổ bộ của Trung Quốc (CLAYTEX),… và những nghiên cứu khác về sự đổ bộ của bão bằng các số liệu quan trắc của Hoa Kỳ,… Nghiên cứu ở Hồng Kong, tác giả Cheng (2000) bằng việc sử dụng ảnh vệ tinh và rada đã đánh giá các đặc trưng của các cơn bão đổ bộ.
Trong nghiên cứu này tác giả đã thử nghiệm đối với trường hợp cơn bão đổ bộ Nam Trung Quốc, đó là cơn Kompasu [29]. Kết luận mới chỉ đưa ra ở khía cạnh cấu trúc bão chứ không đánh giá về mức độ sai số. Kết luận cho rằng sự phân b ố của vùng đối lưu xung quanh tâm bão trở nên bất đối xứng sau khi đổ bộ, rằng sự bất đối xứng này có liên quan đến độ đứt gió giữa các mực 850mb và 200mb với vùng đối lưu chính ở vùng cuốn xuống của vectơ độ đứt. Dự báo bão bằng mô hình số trị đã được ứng dụng đa dạng với nhiều loại mô hình nhưng dự báo riêng cho những cơn bão đổ bộ thì vẫn ở một mức nhất định.
Theo [14], khi nghiên cứu dự báo đối với bão đổ bộ bằng mô hình số trị thì những yếu tố cần quan tâm nhất đó là những yếu tố đặc trưng cho địa hình đồi núi (độ phân giải ngang); tác động của độ ẩm bề mặt và điều kiện biên. Ngoài ra, để mô tả sự về sự đổ bộ của các cơn bão nhiệt đới tác giả Tuleya (1983) [26] đã sử dụng mô hình lưới tinh. Kết luận của nghiên cứu này tập trung vào những thay đổi của quỹ đạo, cường độ và mưa bão khi đổ bộ. Theo đó, quỹ đạo của bão thay đổi đáng kể trong quá trình bão đổ bộ, bão mô hình di chuyển chậm hơn và có sự giảm đáng kể trong dải mưa bão sau một vài giờ bão đổ bộ.
10 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Ngoài ra đối với sự tan rã của bão sau khi đổ b ộ, nghiên cứu năm 1994 của Tuleya cho thấy rằng có một số yếu tố có ảnh hưởng nhất định, đó là sự giảm nhiệt độ bề mặt đất gần lõi bão nên dẫn đến giảm lượng bốc hơi, và vì thế năng lượng cung cấp cho bão không còn nên bão không thể phát triển mạnh thêm. Nghiên cứu về lượng mưa trong bão đổ bộ, tác giả Jone (1987) đã sử dụng mô hình bão ư l ới tinh nghiên cứu, và kết luận rằng, lượng mưa bên trong lõi bão của bão đổ bộ lớn hơn so với bão không đổ bộ. Tác giả cho rằng nguyên nhân của hiện tượng này là do những thay đổi trong quá trình lớp biên và nó phụ thuộc vào dòng đi vào theo phương pháp tuyến của bão đổ bộ. Các tác giả Brand và Blelloch (1974) và Chang (1982) đã nghiên cứu về sự đổ bộ của bão vào những vùng có địa hình núi phức tạp.
Các trường hợp thử nghiệm được tiến hành đối với những cơn bão gần Taiwan, địa hình núi là những vùng có quy mô ngang từ 300km và độ cao cực đại trên 2000m. Kết luận, khi bão di chuyển vào gần vùng bờ thì có những biến đổi nhất định về quỹ đạo và cường độ. Khi còn xa vùng đổ bộ hơn thì bão đã có những biến đổi suy giảm về cường độ, có độ lệch nhất định về quỹ đạo và sự thay đổi của gia tốc chuyển động tịnh tiến.