1. Giới thiệu
Trung tâm Bão (Typhoon Center) thuộc Trung tâm khí tượng khu vực (RSMC) Tokyo của Nhật Bản đã từng thay đổi cách tính bán kính vòng tròn xác suất 70% (còn gọi là vòng tròn sai số) của dự báo quỹ đạo các cơn bão vào tháng 6 năm 2016 và 2017 (Fukuda 2018). Theo đó, độ tin cậy hay bán kính của vòng tròn sai số được xác định từ độ phân tán của tổ hợp được tính toán từ kết quả đầu ra của Hệ thống dự báo tổ hợp toàn cầu của JMA (GEPS, Tokuhiro 2018) và kết quả đánh giá thực tế trong giai đoạn 2015-2016. Cách tính sai số này gây ra sự tăng đột ngột về bán kính sai số giữa các hạn dự báo trước và sau 72 giờ (hình 1 trái).
Hình 1. So sánh giữa bán kính vòng tròn sai số đã sử dụng (trái) và bán kính dự kiến áp dụng (phải) từ tháng 4/2019
2. Kết quả nghiên cứu và những áp dụng kể từ tháng 4 năm 2019
Chương trình Bão (TCP) và Chương trình nghiên cứu thời tiết thế giới (WWRP) của tổ chức Khí tượng Thế giới (WMO) đã giới thiệu kết quả Dự án dự báo tổ hợp bão nhiệt đới Tây Bắc Thái Bình Dương (NWP-TCEFP) vào năm 2019. Dự án nhằm tìm hiểu các lợi ích của dự báo tổ hợp bao gồm cả dự báo đa tổ hợp và để thúc đẩy các sản phẩm dự báo bão (Yamaguchi et al. 2014).
Dựa trên kết quả của dự án, Trung tâm Bão đã bắt đầu cung cấp các thành viên thuộc ủy ban bão cùng với dự báo tổ hợp thời gian thực dự báo đường đi của bão từ JMA, ECMWF, NCEP và UKMO từ năm 2015 trong dự án Nâng cấp sử dụng dự báo tổ hợp của Nhóm công tác về khí tượng (WGM) của Ủy ban Bão (Tyohoon Committee) nhưng bán kính sai số dựa trên đa tổ hợp vẫn chưa được giới thiệu trong hoạt động chính thức của Trung tâm tại thời điểm đó, cho dù các dự báo viên vẫn tham khảo dự báo đường đi của bão từ 04 trung tâm kể trên.
Trong bối cảnh như vậy, Trung tâm Bão đã kiểm nghiệm phương pháp mới để xác định bán kính đồng thời với phương pháp cũ với hạn dự báo lên tới 5 ngày bằng việc sử dụng đa tổ hợp. Sự phù hợp của phương pháp tiếp cận mới này được đánh giá thông qua so sánh phương pháp thống kê thông thường với đa tổ hợp. Các cơ quan khác nhau như ECMWF, NCEP, UKMO đã và đang xem xét ứng dụng kết quả dự báo và đánh giá dự báo đa tổ hợp này trong nghiệp vụ.
Kết quả đánh giá các dự báo đơn và đa tổ hợp được cho trong hình 2.
Hình 2. Mối liên kết giữa sai số bình phương trung bình quỹ đạo bão (RMSEs) (đường đỏ:km) và độ phân tán tổ hợp (đường xanh lá:km) cho đơn tổ hợp (trên) và đa tổ hợp (dưới)
3. Sự phù hợp của ba phương pháp xác định vòng tròn xác suất.
Nghiên cứu tính khả thi của việc thay thế cách tiếp cận hiện tại là xác định bán kính vòng tròn xác suất 70% hiện tại (sử dụng sai số dự báo bão trong nghiệp vụ của các năm gần nhất đối với dự báo đến 72 giờ và dựa vào độ tán của dự báo đơn tổ hợp của JMA đối với hạn 96-120 giờ) bằng một phương pháp dựa trên phương pháp tổ hợp đa thành phần mới đã chỉ ra rằng:
- Thứ nhất, đa tổ hợp có nhiều thành phần hơn giúp giảm sự phụ thuộc vào việc nâng cấp hệ thống tổ hợp của 01 trung tâm đơn lẻ.
- Thứ hai, đa tổ hợp góp phần làm giảm độ lệch của mô hình đối với một số dạng quỹ đạo bão nhất định (ví dụ bão di chuyển hướng Tây Bắc thường có sai số nhỏ hơn với hạn dự báo 24, 48 và 72 giờ trong hệ thống đơn tổ hợp của JMA, Fukuda 2018)
- Thứ ba, đa tổ hợp giúp loại bỏ sự thay đổi đột ngột về bán kính sai số giữa hạn dự báo trước và sau 72 giờ do dùng thống nhất 01 phương pháp xác định và tất cả các hệ thống tổ hợp thành phần đều có hạn dự báo đến 120 giờ (hình 1).
4. Kết luận
Trung tâm Bão của RSMC-Tokyo đã sử dụng đa tổ hợp trong việc đánh giá và xác định bán kính vòng tròn sai số dự báo quỹ đạo bão trong giai đoạn 2016 – 2018. Các thành phần tổ hợp bao gồm đơn tổ hợp của JMA, ECMWF, NCEP và UKMO và kết quả cho thấy có thể sử dụng sai số đa tổ hợp trong việc xác định bán kính vòng tròn sai số.
Dựa trên các kết quả đánh giá, Trung tâm Bão sẽ sử dụng phương pháp đa tổ hợp để xác định bán kính vòng tròn sai số kể từ mùa bão năm 2019. Các bán kính sai số sẽ dựa trên độ tin cậy tính toán từ độ tán của các thành phần đa tổ hợp với các mức 40, 40 và 20%. Theo các kết quả đánh giá, bán kính sai số mới sẽ nhỏ hơn bán kính sai số cũ và khắc phục được sự tăng đột biến của bán kính sai số trong các hạn dự báo trước và sau 72 giờ.
Tài liệu tham khảo
1. Fukuda, J., 2018: 2016 and 2017 Reviews of Probability-circle Radii in Tropical Cyclone Track Forecasts.
2. Junya Fukuda and Munehiko Yamaguchi, 2019: Determining Probability-Circle Radii
of Tropical Cyclone Track Forecasts with Multiple Ensembles, RSMC Tokyo – Typhoon Center Technical Review, 21.
3. Nishimura, S., and J. Fukuda, 2019: Advancement of Tropical Cyclone Track Forecasts. Yohou Gijutsu Kenshu Text, 24, 114-141. (Japanese)
4. Tokuhiro, T., 2018: Introduction to JMA’s new Global Ensemble Prediction System. RSMC Tokyo – Typhoon Center Technical Review, 20.
5. Yamaguchi, M., R. Sakai, M. Kyoda, T. Komori, and T. Kadowaki, 2009: Typhoon Ensemble Prediction System Developed at the Japan Meteorological Agency, Mon. Wea. Rev., 137, 2592-2604.
6. Yamaguchi, M., T. Nakazawa, and S. Hoshino, 2012: On the Relative Benefits of a Multi-Centre Grand Ensemble for Tropical Cyclone Track Prediction in the Western North Pacific. Q. J. R. Meteorol. Soc., 138, 2019-2029.
7. Yamaguchi, M., T. Nakazawa, and S. Hoshino, 2014: North Western Pacific Tropical Cyclone Ensemble Forecast Project. Tropical Cyclone Research and Review, 3, 193-201.
Hoàng Phúc Lâm - Trung tâm Dự báo KTTV quốc gia
Vụ KHQT (Tổng hợp)
.png)
.png)
.jpg)
.png)
.jpg)
