Tìm hiểu về công tác dự báo thời tiết

Quote from Nguyen Minh Tuan on 08/09/2021, 20:42

Ngày nay, dự báo thời tiết đã lớn mạnh với những tiến bộ lớn lao trong công nghệ, phục vụ ngày một hiệu quả các ngành nghề kinh tế – xã hội, trong đó có ngành nghề hàng không. Trong thực tiễn tác nghiệp, việc chuẩn bị một bản tin dự báo thời tiết bao gồm nhiều hoạt động: Quan trắc, thỏa thuận số liệu, nghiên cứu, dự báo & phân phát sản phẩm dự báo. Đây là các thành phần cần thiết của dịch vụ dự báo thời tiết.

Quan trắc

Để chuẩn bị dự báo thời tiết, trước nhất, dự báo viên cần phải có được một bức họa chi tiết về điều kiện thời tiết giờ đây trên một khu vực rõ ràng và cụ thể. Điều này đòi hỏi phải quan trắc thường xuyên & đúng đắn các lớp khí quyển từ thấp lên cao bằng các trạm quan trắc mặt phẳng, cao không & các các hệ thống viễn thám như vệ tinh, radar khí tượng. Chất lượng của bản tin dự báo thời tiết lệ thuộc rất là nhiều vào tính đầy đủ & độ đúng đắn của số liệu quan trắc hiện trạng ban đầu của khí quyển.

Các xem xét khí tượng trên đất liền, trên biển & trong khí quyển được thực hiện & thỏa thuận quốc tế hàng ngày (Nguồn: COMET)

Các hiện tượng thời tiết không có biên cương đất nước. Do vậy, các quan trắc khí tượng phải bao trùm các đất nước & các vùng lục địa/hải dương. Để đảm bảo số liệu cho bài toán dự  báo thời tiết, việc thỏa thuận dữ liệu quốc tế có vai trò vô cùng quan trọng. Vì vậy, các CSCCDV KTHK thuộc VATM thường xuyên thỏa thuận dữ liệu với các trọng điểm khí tượng khác trên toàn cầu thông qua hệ thống viễn thông toàn thế giới GTS (Global Telecomunication System), hệ thống thỏa thuận OPMET khu vực Châu Á-Thái Bình Dương ROBEX (Regional OPMET Exchange) & các hệ thống chuyên dụng khác.

Nghiên cứu dữ liệu

Số liệu quan trắc khí tượng trên một khu vực mênh mông được vẽ lên bản đồ thời tiết, với các biểu tượng khác nhau đại diện cho gió, nhiệt độ, mây, khí áp & các yếu tố thời tiết khác. Nhờ đó, các Dự báo viên có thể lập tức xác nhận được toàn bộ các yếu tố thời tiết tại một vị trí khẳng định, nghiên cứu các kiểu hoàn lưu & xác nhận địa điểm các hệ thống thời tiết trọng yếu như khối khí, front, rãnh, áp thấp, áp cao, bão,… Bản đồ thời tiết bao gồm bản đồ mặt phẳng & các bản đồ cao không tình trạng & dĩ vãng, để đề ra một bức họa bốn chiều của hiện trạng khí quyển & tình hình thời tiết. Các giản đồ nhiệt động  lực cũng được nghiên cứu từ dữ liệu quan trắc khí quyển giúp các Dự báo viên có thân thể định độ ổn định (stable) của khí quyển theo phương thẳng đứng để nhận xét khả năng tạo nên đối lưu mạnh, là một trong những lý do chính gây ra các hiện tượng thời tiết bất trắc như nhiễu động, dông, bão…

Chẳng hạn về bản đồ thời tiết & sự trổ tài các yếu tố khí tượng

Dự báo thời tiết số trị

Dự báo thời tiết số trị NWP (Numerical Weather Prediction) là công nghệ dự báo tân tiến, phụ trợ ngày một hiệu quả trong công tác dự báo thời tiết. Dữ liệu quan trắc  được sử dụng làm đầu vào cho các mô hình dự báo thời tiết số trị. Mô hình số này phối hợp các phương trình toán học cầu kỳ mô phỏng các công cuộc theo các định luật vật lý để dự báo tình tiết hiện trạng khí quyển. Trong mô hình, bầu khí quyển được chia thành nhiều “khối” khác nhau có kích cỡ hữu hạn, kích cỡ các “khối” này lệ thuộc vào phạm vi mô hình, các khối có kích cỡ lớn để sử dụng cho bài toán dự báo thời tiết toàn thế giới, & các khối kích cỡ bé hơn để dự báo thời tiết khu vực, bản địa. Việc giải các phương trình để tìm thấy các nghiệm là hiện trạng khí quyển theo từng  mốc thời gian trong tương lai đòi hỏi cần phải có hệ thống các laptop hiệu năng cao HPC (Hight Performance Computer) để có thể thực hiện được một số lượng tính toán đồ sộ thiết yếu. Các sản phẩm cuối cùng là dự báo  về gió, nhiệt độ, độ ẩm, lượng mưa & các yếu tố khí tượng khác.

Dự báo gió mặt phẳng là một trong nhiều loại yếu tố khí tượng được tạo nên bởi mô hình Dự báo thời tiết số.

Công thức NWP là công thức khách quan & có tính định lượng cao. Ngoài ra, do giới hạn của công nghệ hiện tại mà độ đúng đắn trường số liệu đầu vào vẫn còn giới hạn cũng như  việc mô hình hóa các công cuộc vật lý trong khí quyển chưa thực sự hoàn hảo. Để giải quyết vấn đề trên, người ta lớn mạnh các công thức phụ trợ:

– Tổng hợp số liệu đầu ra mô hình MOS (Model Oput Statistic): Mô hình này dựa theo các trường ba chiều số liệu đầu ra của các mô hình NWP, số liệu quan trắc mặt phẳng & các điều kiện khí hậu cho các địa điểm rõ ràng và cụ thể.

– Dự báo ăn khớp (ensemble forecast): Công thức này bao gồm nghiên cứu nhiều kết quả dự báo được tạo nên từ cùng một mô hình bằng cách dùng các tham số vật lý khác nhau hoặc các điều kiện ban đầu khác nhau.

Lập bản tin dự báo

Để dự báo thời tiết , Dự báo viên phải phối hợp nghiên cứu dữ liệu với sử dụng các sản phẩm mô hình dự báo số NWP, ảnh radar, vệ tinh khí tượng, đặc tính khí hậu của khu vực & tri thức, kinh nghiệm cá nhân. Các dự báo cần phải kịp thời để phục vụ hoạt động cất cánh của các  hãng hàng không & nhiều đối tượng sử dụng khác.

Những thách thức trong dự báo thời tiết nhiệt đới

Thời tiết vùng nhiệt đới khó dự báo đối với thời tiết vùng ôn đới. Không giống như các vĩ độ bình quân, vùng nhiệt đới có các khối khí tương đối đồng nhất & phân bố nhiệt độ mặt phẳng & áp suất không khí khá đồng đều. Do vậy, tác động của các tác động  quy mô cục bộ, địa  phương & quy mô vừa (mesoscale) (chẳng hạn như gió đất-biển) chiếm ưu điểm hơn đối với tác động có quy mô synop (quy mô lớn), loại trừ các cơn lốc nhiệt đới.

Các quy mô không gian & thời gian khác nhau của các hệ thống thời tiết & hiện tượng khí hậu đề ra
các thách thức dự báo với các mức độ khác nhau

Đối lưu sâu (deep convection) & không khí ẩm ở vùng nhiệt đới thường xuyên gây ra mưa lớn & dông mạnh. Các hệ thống thời tiết đối lưu này có khuynh hướng lớn mạnh & tan rã  lập tức, thường trong vòng một hoặc vài giờ. Không những thế, do gió thịnh hành ở vùng nhiệt đới nói chung là nhẹ, nên việc dự đoán sự di chuyển của các cơn dông bản địa có thể gặp khốn khó. Thời gian tồn tại ngắn & kích cỡ nhỏ của chúng là một thách thức về độ đúng đắn so với các dự báo .

Khác với vùng ôn đới, giờ đây độ đúng đắn của việc dự báo thời tiết đối lưu nhiệt đới bằng các mô hình NWP có phần giới hạn hơn. Không những thế, các công cuộc nhiệt, động lực cầu kỳ tác động đến thời tiết & khí hậu ở vùng nhiệt đới còn chưa được hiểu một cách tường tận. Đây là một ngành nghề tìm hiểu trọng yếu đang được thực giờ đây Viet Nam & các trọng điểm tìm hiểu khí tượng khác trên toàn cầu.

Dự báo thời tiết là một bài toán khó & cầu kỳ, đặc biệt ở các nước thuộc vùng nhiệt đới như Viet Nam. Để tạo nên các sản phẩm dự báo thời tiết có độ đúng đắn cao theo tiêu chí ICAO, phục vụ hiệu quả hoạt động hàng không, các CSCCDV KTHK phải được đảm bảo đầy đủ các nguồn số liệu thiết yếu, kể cả các số liệu, sản phẩm đầu ra của các mô hình dự báo số trị NWP. Ngoài ra, trong bất kể cục diện nào, yếu tố loài người luôn đóng một vai trò trọng điểm, quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng dự báo. Điều đó đồng nghĩa với việc các Dự báo viên Khí tượng hàng không luôn phải được update, chuyên sâu tri thức chuyên môn, tuyệt kỹ thực hành & kinh nghiệm thực tiễn cũng như ý thức nhiệm vụ ngành nghiệp.    

Xem Thêm  Truy vấn SQL để thay đổi loại cột - thay đổi loại cột sql

Viết một bình luận