Thời tiết và khí hậu - Phần 5 Hoạt động con người - Chương 13

Chia sẻ: Nguyễn Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:47

Thêm vào BST

Báo xấu

91
lượt xem 16
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tài liệu tham khảo Giáo trình Thời tiết và khí hậu của Edward Aguado và James E. Burt, nhà xuất bản Đại học quốc gia Hà Nội do Đặng Thị Hồng Thủy và Nguyễn Lan Anh biên dịch - Thời tiết và khí hậu - Phần 5 Hoạt động con người - Chương 13 Dự báo và phân tích thời tiết

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Thời tiết và khí hậu - Phần 5 Hoạt động con người - Chương 13

PhÇn 5 - Ho¹t ®éng cña con ng êi Ch ¬ng 13 Dù b¸o v ph©n tÝch thêi tiÕt C¸c nh©n viªn dù b¸o cña C¬ quan Thêi tiÕt Quèc gia (NWS) ®· bá ra mét phÇn lín thêi gian l m viÖc mçi ng y ®Ó tr¶ lêi ®iÖn tho¹i víi nh÷ng c©u hái vÒ thêi tiÕt s¾p tíi. §«i khi ng êi ta muèn biÕt v¸n golf cña m×nh cã bÞ m a kh«ng hoÆc l nh÷ng c©y c¶nh ngo i trêi cña hä cã thÓ bÞ tæn th ¬ng do s ¬ng muèi ban ®ªm hay kh«ng. Nh ng nh÷ng khÝa c¹nh quan träng nhÊt cña c«ng viÖc cña mét nh©n viªn dù b¸o kh«ng can dù ®Õn nh÷ng chuyÖn tiÖn nghi hay kh«ng ®¬n thuÇn, m l nh÷ng c©u hái liªn quan tíi nh÷ng vÊn ®Ò sèng sãt hay chÕt. §ã l tr êng hîp ®èi víi Mark Moede, nh khÝ t îng häc víi Phßng dù b¸o cña NWS ë San Diego. Cuèi th¸ng 8 n¨m 1998, phÇn lín miÒn nam California ®· bÞ ®e däa bëi nh÷ng vô ch¸y do ho¹t ®éng d«ng sÐt nÆng bÊt th êng ph¸t sinh. C¸c nh©n viªn cøu háa chiÕn ®Êu víi löa ®· nhËn ® îc nh÷ng tin cËp nhËt liªn tôc vÒ ®iÒu kiÖn thêi tiÕt cã thÓ ng¨n chÆn hoÆc l khÝch lÖ sù l©y lan cña ®¸m ch¸y. V o ng y 2 th¸ng 9 t×nh huèng ®· ®¹t tíi giai do¹n ®Ønh ®iÓm cña nã. Pete Curran, nh©n viªn cña Côc phßng háa quËn Orange, ®· duy tr× liªn l¹c trùc tiÕp víi Moede nh»m cËp nhËt liªn tôc vÒ mét lo¹t c¸c trËn lèc tè ®ang tíi. VÊn ®Ò l liÖu lèc tè cã tiÕp tôc m¹nh lªn hay kh«ng, hoÆc l liÖu lèc tè cã ®i qua nh÷ng khu vùc n¬i nh÷ng ng êi ch÷a ch¸y ®ang t¸c nghiÖp hay kh«ng. NÕu giã b·o ®i theo ® êng ®ã, th× giã m¹nh, sÊm sÐt nguy hiÓm v m a r o mï mÞt sÏ ® a c¸c ®éi cøu háa cña Curran v o thÕ nguy hiÓm. Nhê trî gióp cña ra®a Doppler v th«ng tin tõ c¸c tr¹m thêi tiÕt tù ®éng, Moede ®· cã mét có th«ng b¸o ®iÖn tho¹i ®óng ®¾n. ¤ng ®· khuyªn Curran rót c¸c ®éi cña m×nh khái tuyÕn ®i x¸c suÊt cao cña c¬n b·o, n¬i giã trªn 95 km/h t¹o nªn mét trËn b·o löa kh«ng thÓ kiÓm so¸t næi. VÒ sau, nh÷ng ng êi ch÷a ch¸y ®· b¸o c¸o l¹i r»ng tuyÕn h o ng¨n löa m hä s¬ t¸n khái ®· bÞ thiªu trôi ho n to n. NÕu nh cuéc gäi yªu cÇu s¬ t¸n kh«ng ® îc thùc hiÖn, th× rÊt cã thÓ l mét sè lÝnh chèng ch¸y ®· bÞ giÕt chÕt. Ch ¬ng n y th¶o luËn nh÷ng ph ¬ng ph¸p m c¸c nh dù b¸o sö dông ®Ó thùc hiÖn nhiÖm vô cña hä. §Çu tiªn chóng ta xem xÐt mét sè vÊn ®Ò quan träng liªn quan tíi kh¸i niÖm chung vÒ dù b¸o thêi tiÕt v sau ®ã b n luËn nh÷ng ph ¬ng thøc thu nhËn v xö lý c¸c d÷ liÖu cÇn thiÕt. Sau n÷a, chóng ta nghiªn cøu c¸c lo¹i b¶n ®å thêi tiÕt kh¸c nhau v chóng ® îc dïng nh thÕ n o trong khi ph©n tÝch thêi tiÕt. http://www.ebook.edu.vn
V× sao dù b¸o thêi tiÕt ch a ho n thiÖn TÊt c¶ chóng ta ®· tõng cã nh÷ng kÕ ho¹ch tØ mØ bÞ ph¸ vì bëi mét dù b¸o thêi tiÕt xÊu v còng rÊt nhanh nh¹y t×m ra lçi khi nh÷ng ®iÒu kiÖn thùc kh¸c víi dù b¸o. Nh vËy, ®iÒu Èn chøa bªn trong th¸i ®é phª ph¸n nh vËy chÝnh l ph¶i nhËn thøc ® îc r»ng c¸c dù b¸o cÇn ph¶i ®óng ®¾n v r»ng kh«ng cã chuyÖn xin lçi ®èi víi mét sai lÇm. VËy t¹i sao c¸c dù b¸o th êng hay sai? MÆc dï, víi nh÷ng m¸y tÝnh rÊt m¹nh, vÖ tinh, ra®a v m¹ng l íi th«ng tin to n cÇu, cã vÎ nh l m mét dù b¸o tèt ph¶i rÊt dÔ. Tuy nhiªn, dï ®a sè c«ng chóng cã thÓ nghÜ nh thÕ, song ho n to n kh«ng ph¶i nh vËy - thËt ra, viÖc dù b¸o thêi tiÕt ®óng l cùc kú khã. §Ó thÊy t¹i sao, h·y h×nh dung b¹n muèn dù b¸o nhiÖt ®é ng y mai v suy ngÉm vÒ mét sè nh©n tè m b¹n ph¶i c©n nh¾c. Thø nhÊt, h·y nhí r»ng cÊu tróc nhiÖt ®é cña khÝ quyÓn phô thuéc mét phÇn v o qu¸ tr×nh hÊp thô v ph¸t x¹ bøc x¹ (sãng ng¾n v sãng d i), tù chóng l¹i phô thuéc v o ph©n bè th¼ng ®øng v ngang cña c¸c chÊt khÝ khÝ quyÓn, m©y v nhiÒu thø kh¸c. Cho nªn, ®Ó tÝnh nhiÖt ®é t¹i mét ®iÓm, b¹n ph¶i b¾t ®Çu víi th«ng tin chi tiÕt vÒ th nh phÇn cña khÝ quyÓn trong ba chiÒu ®o. DÜ nhiªn, víi sù chuyÓn ®æi kh«ng ngõng gi÷a c¸c pha r¾n, láng v h¬i, th nh phÇn khÝ quyÓn khã m kh«ng ®æi, cho nªn b¹n sÏ ph¶i dù b¸o nh÷ng biÕn ®æi ®ã trong thêi gian. H·y nhí thªm r»ng khi n íc thay ®æi pha, nhiÖt Èn ® îc thªm v o hoÆc mÊt ®i tõ khÝ quyÓn; do ®ã, b¹n sÏ ph¶i lu«n theo dâi chuyÖn ®ã v qu¸ tr×nh vËn chuyÓn bøc x¹. Nh ng nh÷ng biÕn ®æi pha bÞ ¶nh h ëng bëi c¸c dßng th¨ng v dßng gi¸ng quy m« nhá, cho nªn b¹n sÏ ph¶i dù b¸o nh thÕ n o ®ã vÒ c¸c chuyÓn ®éng th¼ng ®øng nh mét phÇn cña tÊt c¶ nh÷ng nç lùc cña b¹n. Ngo i ra, chuyÓn ®éng ngang kh«ng thÓ kh«ng tÝnh tíi - b¹n sÏ ph¶i chÊp nhËn sù b×nh l u kh«ng khÝ nãng hay kh«ng khÝ l¹nh (ch ¬ng 10). VÒ ph ¬ng diÖn giã, ë gÇn bÒ mÆt, b¹n ®èi mÆt víi nh÷ng vÊn ®Ò dßng giã l©n cËn mÆt ®Êt phøc t¹p v ®¸nh gi¸ nh thÕ n o ®ã vÒ c¸c hiÖu øng ma s¸t gi÷a khÝ quyÓn v bÒ mÆt. Bªn trªn líp ma s¸t th× sù viÖc ®ì r¾m rèi h¬n, nh ng còng kh«ng l bao. B i to¸n c¬ b¶n l b i to¸n vÒ sù t ¬ng t¸c liªn tôc: c¸c chuyÓn ®éng cña khÝ quyÓn l m thay ®æi nh÷ng chuyÓn ®éng ph¸t triÓn tiÕp sau ®ã. Nãi kh¸c ®i, sau mét thêi gian ng¾n, giã l m thay ®æi giã. Cho nªn, thËm chÝ dï b¹n chØ quan t©m tíi nhiÖt ®é, b¹n kh«ng thÓ b¶o l giã kh«ng ®æi, tr¸i l¹i, b¹n buéc ph¶i can dù v o chuyÖn dù b¸o chuyÓn ®éng khÝ quyÓn. Kh«ng may, ®ã l mét viÖc rÊt khã kh¨n, bëi v× khÝ quyÓn bÊt æn ®Þnh ®éng lùc. Nãi nh thÕ chóng ta ¸m chØ r»ng nh÷ng nhiÔu ®éng bÐ nhá th êng lín lªn th nh c¸c th nh t¹o lín dÇn dÇn ¸p ®¶o tr êng chuyÓn ®éng. Do ®ã, cho dï b¹n cã thÓ chØ quan t©m vÒ chuyÓn ®éng ë quy m« lín nh»m ®¸p øng c¸c môc ®Ých vÒ b×nh l u nhiÖt, nh ng b¹n ph¶i c©n nh¾c c¸c chuyÓn ®éng cì nhá ®Ó m biÕt c¸c h×nh thÕ quy m« lín sÏ tiÕn hãa ra sao. Râ r ng, dù b¸o thêi tiÕt can dù v o mét tËp nh÷ng b i to¸n liªn kÕt víi nhau, mçi b i to¸n khã m gi¶i ® îc mét c¸ch biÖt lËp, t¸ch ra khái tËp hîp. Trong bèi c¶nh tÊt c¶ nh÷ng khã kh¨n nh vËy, thËt l ®¸ng chó ý l dï sao th× c¸c dù b¸o ®ang cho thÊy mét sù ®óng ®¾n n o ®ã. Chóng ta ch¾c ch¾n sÏ ng¹c nhiªn l m thÕ http://www.ebook.edu.vn 466
n o m c¸c dù b¸o cã thÓ th nh c«ng, thay v× ph©n v©n t¹i sao c¸c dù b¸o bÞ sai! C«ng t¸c dù b¸o thêi tiÕt do chÝnh phñ Mü thùc hiÖn ®· b¾t ®Çu v o nh÷ng n¨m 1870, khi Êy Quèc héi thiÕt lËp mét Nha Thêi tiÕt Quèc gia trùc thuéc Côc Qu©n b¸o. §Õn n¨m 1890, c¬ quan n y ®æi tªn th nh Phßng Thêi tiÕt Quèc gia (National Weather Bureau) v chuyÓn sang Bé N«ng nghiÖp v ë ®ã cho ®Õn n¨m 1942 th× chuyÓn sang trùc thuéc Bé Th ¬ng m¹i. C¬ quan §¹i d ¬ng v KhÝ quyÓn Quèc gia (NOAA) ® îc th nh lËp n¨m 1970 ®Ó thèng nhÊt mét sè c¬ quan nghiªn cøu m«i tr êng, kÓ c¶ Nha Thêi tiÕt Quèc gia, c¬ quan n y lÊy l¹i tªn gäi cò cña m×nh. Nha KhÝ t îng Cana®a (Meteorological Service of Canada, MSC), ®ãng ë Downsview, Ontario, thùc hiÖn tÊt c¶ c¸c nhiÖm vô dù b¸o cho Cana®a v ®¶m b¶o c¸c th«ng tin khÝ t îng ®Þa ph ¬ng v khu vùc cho 14 trung t©m thêi tiÕt khu vùc cña hä. C¸c ph ¬ng ph¸p dù b¸o b·o Kh«ng cã mét ph ¬ng ph¸p n o l duy nhÊt “®óng” ®Ó dù b¸o thêi tiÕt. Tïy thuéc v o ®é d i cña dù b¸o, d¹ng th«ng tin ® îc yªu cÇu v tr¹ng th¸i hiÖn t¹i cña khÝ quyÓn ® îc biÕt ®Õn møc n o m mét ph ¬ng ph¸p n o ®ã trong mét lo¹t ph ¬ng ph¸p cã thÓ ® îc sö dông. Ng êi ta thËm chÝ cã thÓ cè g¾ng l m mét dù b¸o ngay c¶ khi kh«ng cã mét d÷ liÖu n o vÒ t×nh h×nh thêi tiÕt hiÖn t¹i, nÕu nh cã ® îc th«ng tin d i h¹n. VÝ dô, mét dù b¸o c¸c ®iÒu kiÖn nãng, Èm víi mét kh¶ n¨ng gi«ng buæi chiÒu ë Orlando, Florida v o gi÷a th¸ng 8 sÏ cã c¬ may ®óng kh¸ cao. Nh÷ng dù b¸o n y dùa trªn c¸c gi¸ trÞ trung b×nh d i h¹n, ® îc gäi l c¸c dù b¸o khÝ hËu. Râ r ng, ®é tin cËy cña mét dù b¸o khÝ hËu phô thuéc v o ®é biÕn thiªn n¨m tíi n¨m cña c¸c ®iÒu kiÖn thêi tiÕt ®èi víi ng y dù b¸o. Do ®ã, mét sù b¸o dùa trªn khÝ hËu cã thÓ cã mét kh¶ n¨ng ®óng võa ph¶i ®èi víi Orlando trong thêi gian mïa hÌ, song chØ cã ai thùc sù b¹o gan míi m u tÝnh dù b¸o nh vËy cho Chicago v o th¸ng 4, khi m hÇu nh mäi kiÓu thêi tiÕt ®Òu cã thÓ x¶y ra. Mét kiÓu dù b¸o kh¸c, ® îc gäi l dù b¸o qu¸n tÝnh, dùa ho n to n v o ®iÒu kiÖn hiÖn t¹i, kh«ng tham chiÕu tíi khÝ hËu. Thùc ra, mét tr êng hîp ®Æc biÖt cña dù b¸o qu¸n tÝnh ®ang ® îc tÊt c¶ mäi ng êi chóng ta sö dông trong ®êi sèng h ng ng y. Khi thÊy bÇu trêi trong xanh v bá l¹i « ë nh , chóng ta ®ang c îc r»ng c¸c ®iÒu kiÖn hiÖn h nh sÏ tiÕp diÔn v chóng ta ®ang l m mét dù b¸o ng¾n h¹n dùa trªn qu¸n tÝnh. Ph ¬ng ph¸p ®¬n gi¶n n y cã thÓ tèt ®èi víi mét thêi gian ng¾n, nh ng cuèi cïng sÏ kh«ng n¾m b¾t ® îc nh÷ng thay ®æi cña thêi tiÕt. Mét phiªn b¶n phøc t¹p h¬n cã thÓ dïng ®é gi¶m ¸p suÊt trong mét sè giê ®· qua ®Ó chØ thÞ vÒ mét hÖ thèng ¸p thÊp ®ang tíi v ®é phñ m©y t¨ng lªn g¾n liÒn víi nã. Nãi c¸ch kh¸c, ta cã thÓ chÊp nhËn r»ng xu thÕ còng cã qu¸n tÝnh ®Ó l m mét dù ®o¸n vÒ nh÷ng biÕn ®æi cña thêi tiÕt. Tuy nhiªn, ë ®©y ta ®· ngo¹i suy sù diÔn biÕn hiÖn t¹i v o t ¬ng lai, víi nhËn thøc r»ng c¸ch n y råi còng sÏ thÊt b¹i mét khi sù diÔn biÕn ®ã ngõng l¹i. § ¬ng nhiªn, th êng l chÝnh nh÷ng b íc ngoÆt ®ã so víi diÔn biÕn qu¸ khø míi l c¸i m chóng ta muèn dù b¸o; vËy mét ph ¬ng ph¸p kh«ng ®¶m b¶o ® îc th«ng tin nh vËy th× ch¼ng mÊy h÷u Ých. http://www.ebook.edu.vn 467
Cho ®Õn nh÷ng n¨m 1950, viÖc ph©n tÝch v dù b¸o thêi thiÕt phô thuéc ho n to n v o kinh nghiÖm cña c¸c nh khÝ t îng häc v sù lý gi¶i cña hä vÒ t×nh h×nh thêi tiÕt hiÖn t¹i v trong qu¸ khø gÇn. Anh ta hoÆc chÞ ta (th êng l anh ta ë thêi Êy) sÏ sö dông diÔn biÕn qu¸ khø l m chØ dÉn ®Ó x¸c ®Þnh xem mét hÖ thèng thêi tiÕt hiÖn t¹i råi sÏ diÔn biÕn ra sao. Nãi kh¸c ®i, nh khÝ t îng häc ®· chñ yÕu dùa v o sù ®èi chiÕu t×nh huèng hiÖn t¹i víi nh÷ng ®iÒu kiÖn t ¬ng tù ®· gÆp tr íc ®©y (nh ng kh«ng nhÊt thiÕt ph¶i l qu¸ khø gÇn nhÊt) ®Ó l m c¬ së cho mét dù b¸o. C¸ch tiÕp cËn n y ®· dÉn ®Õn sù ph¸t triÓn v sö dông rÊt nhiÒu “qui t¾c kinh nghiÖm”, nh»m th©u tãm c¸c h×nh thÕ cã kh¶ n¨ng lÆp l¹i v nh÷ng mèi liªn hÖ gi÷a c¸c yÕu tè thêi tiÕt kh¸c nhau. VÝ dô, gi¸ng thñy v o mïa ®«ng ë miÒn ®«ng Hoa Kú v Cana®a th êng l tuyÕt ë vÒ phÝa b¾c cña ® êng ®ång møc ®é cao 4560 m ®èi víi mùc 500 mb v m a ë vÒ phÝa nam cña ® êng n y. Trong ph ¬ng ph¸p ® îc gäi l “lo¹i suy” n y, ng êi ta cè g¾ng nhËn d¹ng nh÷ng nÐt t ¬ng tù gi÷a c¸c ®iÒu kiÖn hiÖn t¹i víi nh÷ng h×nh thÕ t ¬ng tù v ®· ® îc nghiªn cøu kü tõ qu¸ khø. Ph ¬ng ph¸p lo¹i suy cã nhiÒu biÕn d¹ng kh¸c nhau, mét sè mang tÝnh chñ quan (tïy thuéc v o tr×nh ®é cña dù b¸o viªn), mét sè kh¸c kh¸ch quan (dùa v o nh÷ng quan hÖ thèng kª). Song tÊt c¶ ®Òu chÊp nhËn l nh÷ng g× ®· tõng x¶y ra khi n o ®ã trong qu¸ khø l mét ch×a khãa cho t ¬ng lai. Trong v i thËp kû gÇn ®©y, dù b¸o thêi tiÕt b»ng ph ¬ng ph¸p sè ®· chiÕm mét vÞ trÝ quan träng. ThuËt ng÷ n y h¬i g©y lÇm lÉn, bëi v× tÊt c¶ c¸c ph ¬ng ph¸p võa nªu ë trªn ®Òu cho ra c¸c dù b¸o sè. C¸i kh¸c nhau l ë chç ph ¬ng ph¸p n y dùa trªn c¸c ch ¬ng tr×nh m¸y tÝnh cè g¾ng pháng theo diÔn biÕn thùc cña khÝ quyÓn. Tøc l , c¸c m« h×nh thêi tiÕt sè trùc tiÕp tÝnh to¸n sù tiÕn hãa cña giã, ¸p suÊt, nhiÖt ®é v c¸c yÕu tè kh¸c trong thêi gian. B»ng c¸ch xem xÐt ®Çu ra øng víi mét thêi ®iÓm ®· ®Þnh, ng êi ta cã ® îc mét bøc tranh vÒ tr¹ng th¸i ba chiÒu cña khÝ quyÓn t¹i thêi ®iÓm ®ã. (§iÒu n y tr¸i l¹i víi viÖc dù b¸o c¸c gi¸ trÞ bÒ mÆt cho mét sè yÕu tè thêi tiÕt, nh c¸c ph ¬ng ph¸p kh¸c cã thÓ l m). Nh÷ng m« h×nh sè ®iÓn h×nh sö dông trong dù b¸o thêi tiÕt rÊt lín v chØ cã thÓ ch¹y trªn c¸c m¸y tÝnh m¹nh nhÊt, gäi l siªu m¸y tÝnh. §Ó ph¶n ¸nh tÇm quan träng cña chóng trong dù b¸o hiÖn ®¹i, c¸c m« h×nh n y ® îc tr×nh b y kü h¬n ë môc “C¸c qui tr×nh v s¶n phÈm dù b¸o”, v chi tiÕt h¬n n÷a, ë phô lôc cña ch ¬ng 13. ë ®©y, chóng t«i chØ muèn kh¸i qu¸t sù kh¸c nhau gi÷a c¸c ph ¬ng ph¸p kh¸c v c¸ch tiÕp cËn cã c¬ së vËt lÝ n y (ph ¬ng ph¸p sè). C¸c kiÓu dù b¸o S¶n phÈm, hay kÕt qu¶ cña mét ph ¬ng ph¸p dù b¸o cã thÓ cã nhiÒu h×nh thøc kh¸c nhau, chóng ta gäi l kiÓu dù b¸o. TÊt c¶ chóng ta kh¸ quen thuéc víi c¸c dù b¸o ®Þnh l îng, trong ®ã chØ ra “gi¸ trÞ” cña biÕn dù b¸o. VÝ dô, mét dù b¸o nãi r»ng “L îng m a sÏ l 1 inch” l mét dù b¸o l îng. T ¬ng tù, c¸c dù b¸o vÒ nhiÖt ®é cao hay thÊp l dù b¸o l îng, v× nã ® a ra mét trÞ sè cho biÕn dù b¸o. Ng îc l¹i, c¸c dù b¸o ®Þnh tÝnh chØ ® a ra mét gi¸ trÞ ph©n lo¹i cho biÕn dù b¸o. C¸c vÝ dô cña kiÓu dù b¸o n y l “m a hay kh«ng m a”, “cã b·o hay kh«ng cã b·o”, “trªn hay http://www.ebook.edu.vn 468
d íi chuÈn”, hoÆc “cã m©y hay cã m©y mét phÇn hay gÇn nh quang m©y”. Trong nh÷ng vÝ dô n y, c¸c biÕn dù b¸o ® îc g¸n v o mét líp, hay lo¹i cô thÓ; vËy ®ã l mét dù b¸o ®Þnh tÝnh. Trong nh÷ng vÝ dô trªn, c¸c dù b¸o ® îc ® a ra kh«ng kÌm theo chØ ®Þnh giíi h¹n. C¸c dù b¸o x¸c suÊt l mét kiÓu kh¸c, trong ®ã kh¶ n¨ng cña mét sù kiÖn n o ®ã ® îc nªu ra. VÝ dô, mét dù b¸o ph©n lo¹i b·o cã thÓ ® îc biÓu diÔn th nh mét x¸c suÊt, chø kh«ng ph¶i th nh mét kh¼ng ®Þnh. Dù b¸o x¸c suÊt cã thÓ cã nhiÒu d¹ng, phæ biÕn nhÊt cã lÏ l dù b¸o x¸c suÊt cña m a (dù b¸o PoP). Khi ng êi ® a tin nãi “kh¶ n¨ng m a h«m n y l 70%” hay “cã thÓ cã m a r o buæi chiÒu víi x¸c suÊt 60%”, th× ®ã mét dù b¸o PoP. Chó ý r»ng nh÷ng dù b¸o n y kh«ng chØ ra mét l îng m a. Tr¸i l¹i, ý nghÜa cña mét dù b¸o PoP l ë chç mét ®iÓm chän ngÉu nhiªn trong vïng dù b¸o sÏ nhËn ® îc l îng m a cã thÓ ®o ® îc víi x¸c suÊt nh ®· chØ ®Þnh. VÝ dô, mét dù b¸o PoP 75% cã nghÜa l kh¶ n¨ng cã m a so víi kh«ng m a l 3:1, hay mét c¸ch t ¬ng ® ¬ng, b¹n chØ cã c¬ may 1 trong 4 (25%) kh«ng bÞ ít trong suèt thêi gian dù b¸o. §¸nh gi¸ dù b¸o Dï ph ¬ng ph¸p dù b¸o n o ® îc sö dông, hay kiÓu dù b¸o l g×, chóng ta ® ¬ng nhiªn cÇn cã mét c¸ch n o ®ã kh¼ng ®Þnh mét dù b¸o cã tèt kh«ng. CÇn thiÕt nh÷ng tiªu chÝ, vÝ dô, ®Ó so s¸nh mét ph ¬ng ph¸p dù b¸o víi ph ¬ng ph¸p kh¸c, hay ®Ó quyÕt ®Þnh xem ph¶i c©n nh¾c ra sao ®èi víi mét dù b¸o khi lªn c¸c kÕ ho¹ch. Quan träng nhÊt, c¸c chØ sè ®¸nh gi¸ rÊt cÇn thiÕt ®èi víi nh÷ng ng êi chÞu tr¸ch nhiÖm ph¸t triÓn v ®iÒu h nh c¸c ch ¬ng tr×nh dù b¸o. V× ng êi ta ®ang liªn tôc cè g¾ng c¶i tiÕn c¸c quy tr×nh thu thËp d÷ liÖu v dù b¸o (víi chi phÝ ng y c ng t¨ng), cho nªn cÇn cã c¸c ph ¬ng ph¸p ph¸n xÐt gi¸ trÞ cña nh÷ng c¶i tiÕn, ®iÒu tiÕt nh÷ng chi phÝ t ¬ng lai v x¸c ®Þnh lîi Ých trong ®Çu t . MÆc dï víi t c¸ch l ng êi sö dông, chóng ta kh«ng ® îc nghe nghiÒu vÒ ®¸nh gi¸ dù b¸o, nh ng ®ã l mét bé phËn h ng ng y v kh«ng thÓ thiÕu cña c«ng t¸c dù b¸o chuyªn nghiÖp. Qua nhiÒu n¨m, nhiÒu tiªu chÝ ®¸nh gi¸ v c¸ch ®¸nh gi¸ dù b¸o ®· ® îc ®Ò xuÊt, mçi tiªu chÝ cã nh÷ng u v nh îc ®iÓm riªng. §Ó ph©n lo¹i c¸c tiªu chÝ, chóng ta ph¶i nghÜ ngay ®Õn môc ®Ých cña viÖc ®¸nh gi¸. Chóng ta muèn th«ng tin vÒ chÊt l îng dù b¸o hay l gi¸ trÞ dù b¸o? ChÊt l îng dù b¸o c¨n cø v o sù trïng khíp gi÷a dù b¸o v quan tr¾c, cßn gi¸ trÞ dù b¸o c¨n cø v o h÷u Ých cña dù b¸o. Nh÷ng thø n y nghe cã vÎ gièng nhau, nh ng ho n to n kh¸c nhau. VÝ dô, mét dù b¸o m a cã - kh«ng chÊt l îng cao ®é chÝnh x¸c 100 % cã thÓ cã gi¸ trÞ zero ®èi víi c«ng t¸c kÕ ho¹ch t íi ruéng, ë ®ã th«ng tin vÒ l îng m a l quan träng. Do kh«ng cã mét quan hÖ ®¬n gi¶n gi÷a chÊt l îng v gi¸ trÞ dù b¸o, nªn ph¶i cã c¸c tiªu chÝ ®¸nh gi¸ riªng cho tõng lo¹i. VÊn ®Ò thø hai l kiÓu dù b¸o: ®Þnh l îng hay ®Þnh tÝnh, x¸c suÊt hay kh«ng chØ ®Þnh giíi h¹n v.v... Râ r ng l , tiªu chÝ ®¸nh gi¸ thÝch hîp sÏ thay ®æi theo kiÓu cña biÕn dù b¸o. Cuèi cïng, cã vÊn ®Ò l chóng ta muèn cã mét tiªu chÝ tuyÖt ®èi cña dù b¸o hay chóng ta chñ yÕu chØ quan t©m tíi mét tiªu chÝ t ¬ng ®èi, tiªu chÝ so s¸nh? http://www.ebook.edu.vn 469
Gi¸ trÞ dù b¸o nhÊt thiÕt ph¶i phô thuéc v o sù øng dông cña mét dù b¸o cho mét b i to¸n hay mét quyÕt ®Þnh cô thÓ. PhÇn lín c¸c tiªu chÝ vÒ gi¸ trÞ dùa trªn c¸c b¶ng tÝnh mÊt/® îc, nh»m cè g¾ng n¾m b¾t nh÷ng rñi ro v lîi Ých g¾n liÒn víi c¸c dù b¸o kh¸c nhau v nh÷ng øng phã ®èi víi c¸c dù b¸o ®ã. VÝ dô, nÕu biÕt gi¸ cña mét c«ng viÖc cô thÓ bÞ thÊt b¹i, sè tiÒn thu ® îc nÕu c«ng viÖc tèt ®Ñp v x¸c suÊt cña mét dù b¸o ®óng, b¹n cã thÓ g¸n gi¸ trÞ b»ng tiÒn cho dù b¸o. Nh÷ng tiªu chÝ liªn quan tíi x¸c suÊt l nh÷ng kh¸i niÖm v ît ra ngo i khu«n khæ mét gi¸o tr×nh nhËp m«n; cho nªn, chóng t«i sÏ kh«ng b n thªm vÒ gi¸ trÞ dù b¸o, ngo i viÖc nhÊn m¹nh r»ng mét dù b¸o ®¬n lÎ cã thÓ cã gi¸ trÞ rÊt kh¸c nhau, tïy thuéc nã ® îc sö dông nh thÕ n o. §èi víi chÊt l îng cña mét dù b¸o, mét c©u hái hiÓn nhiªn ® îc ®Æt ra l ®é chÝnh x¸c cña dù b¸o. Tøc l , vÒ trung b×nh, gi¸ trÞ dù b¸o gÇn víi gi¸ trÞ thùc ®Õn møc n o? Cã nhiÒu c¸ch ®Ó tr¶ lêi c©u hái ®¬n gi¶n n y, mçi c¸ch dÉn ®Õn mét tiªu chÝ chÝnh x¸c kh¸c nhau. ë møc réng nhÊt, chóng ta cã thÓ muèn cã th«ng tin vÒ ®é chÖch cña dù b¸o (bias), nã liªn quan tíi dù b¸o thiªn cao hoÆc thiªn thÊp mét c¸ch cã hÖ thèng. Mét ph ¬ng ph¸p dù b¸o bÞ chÖch l ph ¬ng ph¸p m gi¸ trÞ dù b¸o trung b×nh cao h¬n hoÆc thÊp h¬n gi¸ trÞ trung b×nh thùc. Ng îc l¹i, mét ph ¬ng ph¸p dù b¸o kh«ng bÞ chÖch sÏ kh«ng thÓ hiÖn xu thÕ dù b¸o thiªn cao hoÆc thiªn thÊp. TÊt nhiªn, ®iÒu n y ch a nãi lªn ® îc ph ¬ng ph¸p l ho n h¶o, nã chØ cã nghÜa l gi¸ trÞ thiªn cao trung b×nh ®óng b»ng gi¸ trÞ thiªn thÊp trung b×nh, khiÕn cho sai sè trung b×nh b»ng 0. VÝ dô, nÕu b¹n muèn dù b¸o sè chÊm sau khi th¶ mét con sóc s¾c, b¹n cã thÓ dù b¸o l 3,5 chÊm trong mçi lÇn th¶. Sau nhiÒu lÇn th¶ (mét con sóc s¾c tèt), gi¸ trÞ trung b×nh cña sè chÊm sÏ l 3,5, trïng khíp víi c¸c dù b¸o cña b¹n – v× thÕ c¸c dù b¸o kh«ng bÞ chÖch. TÊt nhiªn, ph ¬ng ph¸p n y kh«ng thÓ cho dï l chØ mét dù b¸o ®óng. Râ r ng l , mÆc dï ®é chÖch l mét tiªu chÝ h÷u Ých, chóng ta cßn cÇn c¸c tiªu chÝ chÝnh x¸c kh«ng cho phÐp c¸c sai sè d ¬ng v« hiÖu hãa c¸c sai sè ©m. Tiªu chÝ ®¬n gi¶n nhÊt l sai sè tuyÖt ®èi trung b×nh (MAE), nã bá qua dÊu (d ¬ng hoÆc ©m) cña c¸c sai sè. Tøc l , c¸c dù b¸o thiªn cao v thiªn thÊp ® îc coi ngang h ng nhau v ® îc xö lÝ nh nhau v chóng ta chØ t×m sai sè trung b×nh m kh«ng quan t©m tíi dÊu. §èi víi nh÷ng ng êi kh«ng chuyªn nghiÖp sö dông mét dù b¸o, ®é chÝnh x¸c cã lÏ l vÊn ®Ò chÊt l îng quan träng nhÊt. Nh ng nh÷ng ng êi chuyªn nghiÖp, nh÷ng ng êi ph¸t triÓn c¸c ph ¬ng ph¸p dù b¸o th× th êng quan t©m ®Õn kü n¨ng dù b¸o. Kü n¨ng dù b¸o cã thÓ ® îc ®o b»ng nhiÒu c¸ch kh¸c nhau, song vÒ ®¹i thÓ, kh¸i niÖm n y ® îc ®Þnh nghÜa l sù tiÕn bé cña ph ¬ng ph¸p dù b¸o ®ã so víi c¸c kÕt qu¶ dù b¸o b»ng ph ¬ng ph¸p khÝ hËu, qu¸n tÝnh hay c¸c ph ¬ng ph¸p ® îc gäi l “kh«ng cã kü n¨ng” kh¸c. NÕu nh ph ¬ng ph¸p dù b¸o kh«ng tèt h¬n viÖc dùa v o c¸c gi¸ trÞ khÝ hËu, kü n¨ng dù b¸o cña ph ¬ng ph¸p ®ã ® îc cho l b»ng 0 – mét dù b¸o khÝ hËu kh«ng cÇn thiÕt c¸c kiÕn thøc ®Æc biÖt vÒ ho¹t ®éng cña khÝ quyÓn v do ®ã kh«ng cã kü n¨ng dù b¸o. VÝ dô, ch a tõng cã mét l îng m a cã thÓ ®o ® îc n o ® îc ghi nhËn ë Jerusalem v o th¸ng 7 trong suèt 100 n¨m qua. Mét ph ¬ng ph¸p bÊt kú ® a ra dù b¸o “kh«ng m a” v o th¸ng 7 ch¾c ch¾n l sÏ thuéc lo¹i kh¸ chÝnh x¸c trong phÇn lín c¸c tr êng hîp. Gièng nh vËy, nÕu b¹n dù b¸o http://www.ebook.edu.vn 470
r»ng sÏ cã mét c¬n b·o nhiÖt ®íi ho¹t ®éng ë ®©u ®ã trªn §¹i T©y D ¬ng v o ng y 10 th¸ng 9 tíi, b¹n sÏ cã mét x¸c suÊt th nh c«ng 90% (sö dông diÔn biÕn qu¸ khø l m chØ dÉn). Nh ng nh÷ng dù b¸o n y kh«ng cã kü n¨ng, bëi v× chóng kh«ng n©ng cao ® îc x¸c suÊt ®óng (so víi khÝ hËu trong tr êng hîp n y). ChØ khi nÕu c¸c dù b¸o ®óng nhiÒu h¬n 90% sè lÇn dù b¸o, chóng ta míi cã thÓ nãi ph ¬ng ph¸p cã mét kü n¨ng n o ®ã. Trong tr êng hîp vÒ nhiÖt ®é kh«ng khÝ, chóng ta cã thÓ so s¸nh MAE cña ph ¬ng ph¸p dù b¸o víi MAE thu ® îc dùa trªn gi¸ trÞ nhiÖt ®é trung b×nh nhiÒu n¨m. NÕu ph ¬ng ph¸p kh«ng kh¸ h¬n ph ¬ng ph¸p khÝ hËu, ®iÓm kü n¨ng sÏ b»ng kh«ng. ý t ëng ë ®©y l mét dù b¸o khÝ hËu kh«ng ®ßi hái hiÓu biÕt ®Æc biÖt g× vÒ diÔn biÕn cña khÝ quyÓn v do ®ã kh«ng cã mét kü n¨ng g×. Thu thËp v truyÒn ph¸t sè liÖu Khëi ®iÓm cña hÇu hÕt tÊt c¶ c«ng viÖc dù b¸o thêi tiÕt l th«ng tin hiÖn tr¹ng cña khÝ quyÓn. §Ó biÕt t ¬ng lai, chóng ta b¾t ®Çu víi th«ng tin vÒ hiÖn t¹i. Nh vËy, qu¸ tr×nh ®Çu tiªn c«ng t¸c dù b¸o thêi tiÕt nghiÖp vô l thu thËp sè liÖu cÇn thiÕt. §iÒu n y cÇn ph¶i cã nh÷ng nç lùc quèc tÕ, ngay c¶ khi chØ l m dù b¸o cho nh÷ng khu vùc “nhá”, nh l c¸c n íc riªng biÖt; lý do sÏ trë nªn râ d íi ®©y. Tæ chøc KhÝ t îng ThÕ giíi (WMO), d íi sù b¶o trî cña Liªn hiÖp Quèc, qu¶n lÝ c«ng t¸c thu thËp sè liÖu thêi tiÕt trªn to n cÇu tõ 179 quèc gia th nh viªn cña nã. WMO thu thËp sè liÖu tõ kho¶ng 10 ngh×n tr¹m quan tr¾c trªn lôc ®Þa, 7000 tr¹m quan tr¾c trªn t u biÓn, 300 tr¹m phao neo cè ®Þnh v phao th¶ tr«i víi c¸c ®Çu ®o thêi tiÕt tù ®éng v mét sè vÖ tinh thêi tiÕt. WMO cßn thu ® îc sè liÖu cao kh«ng tõ kho¶ng 1000 tr¹m cao kh«ng th¶ bãng th¸m kh«ng thêi tiÕt hai lÇn mét ng y v sè liÖu liªn tôc tõ c¸c dông cô ®Æt trªn c¸c m¸y bay d©n dông. Sè liÖu tõ tÊt c¶ c¸c n íc trªn thÕ giíi ® îc göi tíi ba Trung t©m KhÝ t îng ThÕ giíi ë Washington, Mü; Moskva, Nga v Melbourne, óc; c¸c trung t©m n y, ®Õn l ît m×nh, truyÒn ph¸t d÷ liÖu cho tÊt c¶ c¸c n íc th nh viªn cña WMO. C¸c quèc gia th nh viªn cña WMO ®Òu duy tr× c¸c c¬ quan khÝ t îng cña riªng hä ®Ó thu thËp, xö lÝ d÷ liÖu v ph¸t b¸o c¸c dù b¸o khu vùc v quèc gia. ë Mü, c¸c Trung t©m Quèc gia Dù b¸o M«i tr êng (NCEP) cña C¬ quan Thêi tiÕt Quèc gia (NWS) thùc hiÖn c¸c nhiÖm vô n y, cßn ë Cana®a - do Trung t©m KhÝ t îng Cana®a cña Nha M«i tr êng KhÝ quyÓn (AES) thùc hiÖn. Kh«ng cã g× ng¹c nhiªn, n íc Mü cã mét m¹ng l íi tr¹m quan tr¾c khÝ t îng mÆt ®Êt t ¬ng ®èi d y ®Æc. Trong kho¶ng 1000 vÞ trÝ c¸c ®iÒu kiÖn thêi tiÕt bÒ mÆt ® îc quan tr¾c th× cã kho¶ng 120 tr¹m l ë c¸c trô së cña C¬ quan Thêi tiÕt Quèc gia; sè cßn l¹i l ë c¸c s©n bay cña C¬ quan §iÒu h nh H ng kh«ng Liªn bang (FAA). AES cña Cana®a cã kho¶ng 720 tr¹m ®o mÆt ®Êt. C¸c tr¹m n y ghi l¹i nhiÖt ®é, ®é Èm, ¸p suÊt, t×nh tr¹ng m©y (bao gåm lo¹i m©y v ®é cao ch©n m©y v tû phÇn diÖn tÝch bÇu trêi bÞ m©y che phñ), h íng v vËn tèc giã, tÇm nh×n xa, sù xuÊt hiÖn c¸c ®iÒu kiÖn thêi tiÕt ®Æc biÖt, nh s ¬ng mï hoÆc m a v l îng m a tÝch lòy ®o ® îc t¹i mÆt ®Êt. Nh mét phÇn cña ch ¬ng tr×nh n©ng cÊp v hiÖn ®¹i hãa hiÖn http://www.ebook.edu.vn 471
nay (xem chuyªn môc 13-1: Chuyªn ®Ò: HiÖn ®¹i hãa C¬ quan Thêi tiÕt Quèc gia), FAA v NWS ®· l¾p ®Æt h¬n 800 ®Çu thu tù ®éng, ® îc gäi l HÖ thèng Quan tr¾c MÆt ®Êt Tù ®éng (viÕt t¾t l ASOS) ®Ó ®o ®¹c v ghi l¹i nh÷ng yÕu tè trªn (h×nh 13.1). AES còng ®ang cho ho¹t ®éng h¬n 100 tr¹m quan tr¾c trªn kh¾p n íc Cana®a, t ¬ng tù nh hÖ ASOS, v ® îc gäi l HÖ thèng Quan tr¾c Thêi tiÕt Tù ®éng (AWOS). H×nh 13.1. Mét tr¹m ASOS ®iÓn h×nh Ngo i c¸c quan tr¾c mÆt ®Êt ® îc thùc hiÖn t¹i nh÷ng tr¹m n y, NWS cßn th¶ nh÷ng bãng th¸m kh«ng, ® îc b¬m khÝ hy®r«, mang theo c¸c bé m¸y ®o thêi tiÕt, ® îc gäi l m¸y th¸m s¸t v« tuyÕn (radiosonde) (h×nh 13.2) . Hai lÇn mét ng y – v o c¸c h¹n 0000 v 12000 giê UTC * (Thêi gian §ång bé To n cÇu, Universal * C¸c thêi gian n y t ¬ng øng víi 1900 (7:00 P.M.) v 0700 (7:00 A.M.) cña Thêi gian MiÒn ®«ng Tiªu chuÈn cña Mü. http://www.ebook.edu.vn 472
Coordinated Time), cã kho¶ng 750 bãng th¸m s¸t v« tuyÕn ® îc th¶ lªn khÝ quyÓn trªn kh¾p thÕ giíi, kho¶ng 80 ë trong ph¹m vi n íc Mü v Cana®a. C¸c m¸y th¸m s¸t v« tuyÕn liªn tôc quan tr¾c v truyÒn tíi c¸c tr¹m ghi ë mÆt ®Êt ¸p suÊt, nhiÖt ®é kh«ng khÝ v nhiÖt ®é bÇu ít (tõ ®ã x¸c ®Þnh ® îc nhiÖt ®é ®iÓm s ¬ng). Mét sè m¸y th¸m s¸t v« tuyÕn ® îc kiÓm so¸t ® êng ®i b»ng ra®a khi chóng bay lªn trong khÝ quyÓn, cho phÐp x¸c ®Þnh tèc ®é v h íng giã cña khÝ quyÓn tÇng trung v tÇng cao. C¸c m¸y th¸m s¸t v« tuyÕn ® îc kiÓm so¸t quü ®¹o b»ng ra ®a ® îc gäi l ra®a th¸m s¸t giã (rawinsonde). phÝa d íi xoay) kh«ng chØ cung cÊp ¶nh nh×n thÊy v ¶nh hång ngo¹i vÒ m©y, m cßn x¸c ®Þnh c¸c ®Æc tr ng nhiÖt ®é v ®é 13-1 Chuyªn ®Ò: Èm t¹i c¸c ®é cao cña khÝ quyÓn. HiÖn ®¹i hãa C¬ quan Thêi tiÕt Quèc gia Sù kÕt hîp gi÷a quü d÷ liÖu t¨ng lªn v n¨ng lùc xö lý d÷ liÖu ho n thiÖn h¬n bao giê hÕt ®· gióp c¸c nh dù b¸o cã thÓ Trong mÊy thËp niªn gÇn ®©y, tÊt c¶ tin t ëng dùa v o ®Çu ra cña m« h×nh c¸c mÆt cña c«ng t¸c dù b¸o thêi tiÕt ®· l m chØ dÉn cho c¸c dù b¸o cña hä. ® îc c¶i thiÖn ®¸ng kÓ. Nh÷ng th nh tùu Nh ng ®Õn nh÷ng n¨m 1980, ng êi ta ®· cña viÖc ph©n tÝch thêi tiÕt l nhê mét quyÕt ®Þnh r»ng mét cuéc c¶i tæ to lín ®èi phÇn ë m¹ng l íi d÷ liÖu bÒ mÆt ® îc c¶i víi C¬ quan Thêi tiÕt Quèc gia l cÇn thiÖn v mét phÇn nhê nhËn thøc tèt h¬n thiÕt ®Ó ®¶m b¶o tr×nh ®é dù b¸o cao vÒ c¸c nguyªn lý khÝ t îng häc. Song nhÊt cã thÓ v c¶nh b¸o thêi tiÕt cùc ®oan nh÷ng c¶i thiÖn Ên t îng nhÊt diÔn ra nãi riªng. Do ®ã m b¾t ®Çu ch ¬ng tr×nh trªn ph ¬ng diÖn c«ng nghÖ. Nh÷ng m¸y hiÖn ®¹i hãa NWS. tÝnh cña nh÷ng n¨m 1950 v 1960 cã Mét trong c¸c b íc ®Çu tiªn cña qu¸ c«ng suÊt kh«ng thÓ so s¸nh víi c¸c phiªn tr×nh hiÖn ®¹i hãa l c¶i tiÕn phÇn cøng b¶n ng y nay chØ ®Ó ch¹y c¸c m« h×nh th« m¸y tÝnh v ho n thiÖn c¸c m« h×nh sè. s¬. ThËm chÝ kÞch tÝnh h¬n, tr íc khi §· cã nh÷ng b íc tiÕn bé nh¶y vät vÒ phãng vÖ tinh thêi tiÕt TIROS I th¸ng 4 phÇn cøng m¸y tÝnh trong nh÷ng n¨m n¨m 1960 kh«ng cã mét quan tr¾c n o gÇn ®©y v thËm chÝ høa hÑn c¶i thiÖn ® îc thùc hiÖn tõ vò trô v do ®ã cã c¸c tiÕp tôc. V o th¸ng 5/2002 NWS ®· tháa kho¶ng trèng vÒ ®é phñ kh«ng gian c¶ thuËn ph¸t triÓn mét siªu m¸y tÝnh míi trªn lôc ®Þa lÉn ®¹i d ¬ng. cã thÓ xö lý 100 tû tû phÐp tÝnh trong mét §Õn nh÷ng n¨m 1970, sö dông c¸c gi©y v o n¨m 2009. m¸y tÝnh tèc ®é cao v c¸c vÖ tinh phøc GOES-1 v GOES-2, c¸c vÖ tinh ®Çu t¹p ®· trë th nh chuyÖn b×nh th êng tiªn trong lo¹t vÖ tinh ®Þa tÜnh hiÖn t¹i trong dù b¸o nghiÖp vô. C¸c vÖ tinh ®Þa ®· ® îc thay thÕ b»ng GOES-10 v tÜnh (vÖ tinh quay quanh xÝch ®¹o mét GOES-12 ®ang vËn h nh, chóng ®¶m b¶o vßng trong mét ng y v do ®ã gi÷ nguyªn kh¶ n¨ng quÐt phñ tuyÖt vêi bªn trªn c¸c vÞ trÝ cè ®Þnh bªn trªn mÆt ®Êt) v nh÷ng bé phËn phÝa t©y v phÝa ®«ng cña B¾c phiªn b¶n quü ®¹o cùc cña chóng (vÖ tinh Mü. ThÕ hÖ míi nhÊt cña vÖ tinh GOES quay tõ cùc ®Õn cùc trong khi h nh tinh ë http://www.ebook.edu.vn 473
vÒ phÝa ®«ng. Nh÷ng thay ®æi vÒ b íc ®¶m b¶o ®é ph©n gi¶i siªu cao v thu sãng cña c¸c chïm tia ra ®a ph¶n x¹ nhËn th«ng tin vÒ nhiÖt ®é, ®é Èm tèt h¬n ng îc trë l¹i xuÊt hiÖn thÝch øng víi sù di ®èi víi c¸c mùc khÝ quyÓn kh¸c nhau. chuyÓn cña nh÷ng t¸c nh©n ph¶n x¹ kh¸c C¸c nh dù b¸o hiÖn nay cßn ® îc nhau (nh bôi, c«n trïng, c¸c ph©n tö h ëng lîi tõ mét hÖ thèng ra®a hiÖn ®¹i kh«ng khÝ) v chØ thÞ vÒ tèc ®é v h íng hãa. ThÕ hÖ NEXRAD cña c¸c hÖ thèng giã. NOAA hiÖn ®ang vËn h nh 29 tr¹m ra®a Doppler (®· giíi thiÖu ë ch ¬ng 11) ra®a quÐt l¸t c¾t ë kh¾p miÒn trung Hoa ®· ® îc l¾p ®Æt t¹i 163 ®Þa ph ¬ng trong Kú. NÕu hÖ thèng chøng tá cã gi¸ trÞ ®èi n íc Mü. Ngo i nh÷ng tr¹m ®· ® îc l¾p víi c¸c nh dù b¸o, m¹ng l íi n y sÏ më ®Æt võa nªu, NOAA hiÖn nay ®ang thÝ réng tíi kho¶ng 120 ra®a quÐt l¸t c¾t. nghiÖm víi mét lo¹i hÖ thèng ra®a kh¸c. C¸c ra®a quÐt giã l¸t c¾t (wind profiler) HiÖn ®¹i hãa kh«ng chØ bao gåm ¸p dông c«ng nghÖ míi, m cßn hiÖn ®¹i hãa n y thu nhËn sè liÖu giã ph ¬ng ngang mäi ho¹t ®éng. Tr íc ®©y cã 52 phßng dù cho tíi 72 mùc kh¸c nhau trong kho¶ng b¸o dÞch vô thêi tiÕt v 204 phßng dÞch vô tõ 0,5 tíi 10 km bªn trªn mÆt ®Êt. Chóng thêi tiÕt nhá h¬n. HiÖn nay, h ng ng y vËn h nh cïng mét lóc ph¸t x¹ ba chïm c«ng viÖc ® îc tiÕn h nh t¹i 119 phßng tia ra®a. Mét chïm ®i th¼ng tõ bÒ mÆt dù b¸o thêi tiÕt, ®¶m b¶o an to n ®¸ng kÓ lªn trªn. Hai chïm kh¸c nghiªng 16 ®é so víi ® êng th¼ng ®øng, mét chïm ®Þnh cho c«ng chóng. h íng vÒ phÝa b¾c, chïm kia ®Þnh h íng H×nh 13.2. Mét bãng th¸m s¸t v« tuyÕn ® îc th¶ bªn ngo i Phßng dÞch vô Thêi tiÕt ë Topeka, Kansas PhÇn lín c¸c bãng th¸m s¸t v« tuyÕn bay lªn tíi b×nh l u quyÓn ë kho¶ng mùc 4 mb, hay kho¶ng 30 km, ë ®ã qu¶ bãng bÞ næ v bé ruét m¸y ® îc dï mang trë l¹i mÆt ®Êt. Th«ng th êng mét lÇn bay lªn ®Çy ®ñ cña bãng th¸m s¸t v« tuyÕn mÊt kho¶ng 1 giê 50 phót, víi thêi gian ®ã bé thiÕt bÞ ®o cã thÓ bÞ mang ®i xu«i theo giã nhiÒu kil«mÐt khái vÞ trÝ th¶ bãng. §iÒu thó vÞ l , t×m thÊy c¸c hép m¸y th¸m s¸t v« tuyÕn th êng l nh÷ng ng êi kh«ng ph¶i l nh khÝ t îng häc, hä chØ ngÉu nhiªn t×m thÊy m th«i. NhiÒu ng êi t×m thÊy hép m¸y ®· tu©n theo chØ dÉn ë trong ®ã yªu cÇu hä bá v o thïng b u côc ®Ó göi tíi phßng dÞch vô thêi tiÕt, v c¸c c¶m biÕn th¸m s¸t v« tuyÕn ® îc tr¶ l¹i sau ®ã ® îc söa ch÷a ®Ó sö dông l¹i. Tuy http://www.ebook.edu.vn 474
nhiªn, mét sè bãng kh«ng bao giê ® îc tr¶ l¹i, v× chóng r¬i ë ngo i ®¹i d ¬ng hoÆc ë nh÷ng vïng ®Êt xa x«i. Th«ng tin mùc cao còng nhËn ® îc tõ nh÷ng kh¸c. NhiÒu m¸y bay dËn dông lín ® îc trang bÞ c¸c c¶m biÕn thêi tiÕt liªn tôc theo dâi khÝ quyÓn trong suèt chuyÕn bay v c¸c vÖ tinh thêi tiÕt bæ sung cho c¬ së d÷ liÖu mùc cao th«ng qua x¸c ®Þnh nhiÖt ®é v ®é Èm t¹i nhiÒu mùc trong kh¾p khÝ quyÓn. M¸y bay v vÖ tinh cïng nhau cung cÊp d÷ liÖu tõ nh÷ng vÞ trÝ c¸ch xa c¸c tr¹m th¸m kh«ng v« tuyÕn v cã mét vai trß quan träng ®Æc biÖt trong viÖc thu thËp th«ng tin trªn c¸c ®¹i d ¬ng. Ngo i ra, d÷ liÖu mÆt ®Êt ® îc thu thËp bëi nh÷ng ®Çu ®o trªn c¸c tr¹m phao v göi vÒ ®Êt liÒn qua c¸c vÖ tinh. C¸c nh dù b¸o kh«ng chØ cã trong tay l îng d÷ liÖu khæng lå, hä cßn cã kh¶ n¨ng dÔ d ng hiÓn thÞ v thao t¸c biÕn ®æi víi th«ng tin cho phï hîp víi nhu cÇu dù b¸o kÞp thêi. HÖ thèng AWIPS (®· giíi thiÖu ë ch ¬ng 1) cã chøc n¨ng nh chñ yÕu hiÓn thÞ v ph©n tÝch d÷ liÖu. Quy tr×nh dù b¸o v s¶n phÈm dù b¸o Nh ®· nh¾c tíi tr íc ®©y, c¸c m« h×nh sè l c«ng cô tuyÖt vêi cña c«ng t¸c dù b¸o thêi tiÕt hiÖn ®¹i. C¸c c¬ quan thêi tiÕt kh¸c nhau trªn thÕ giíi ph¸t triÓn c¸c m« h×nh cña riªng m×nh v th êng sö dông mét bé m« h×nh chø kh«ng ph¶i mét ch ¬ng tr×nh duy nhÊt. VÝ dô, C¬ quan Thêi tiÕt Quèc gia hiÖn ®ang sö dông ba m« h×nh chÝnh. C¸c m« h×nh ® îc cËp nhËt liªn tôc, v dÇn dÇn nh÷ng m« h×nh míi ® îc ® a ra, cßn nh÷ng m« h×nh cò bÞ lo¹i bá. MÆc dï cã nh÷ng kh¸c biÖt rÊt lín gi÷a c¸c m« h×nh, song quy tr×nh chung th× nh nhau ®èi víi tÊt c¶ c¸c m« h×nh sè. C«ng ®o¹n ph©n tÝch §Çu tiªn l pha ph©n tÝch, trong ®ã c¸c quan tr¾c ® îc sö dông ®Ó cung cÊp c¸c gi¸ trÞ øng víi tr¹ng th¸i ban ®Çu (“hiÖn t¹i”) cña khÝ quyÓn ®èi víi tÊt c¶ c¸c biÕn trong m« h×nh. H·y nhí r»ng c¸c m« h×nh thuéc lo¹i ba chiÒu, nghÜa l cÇn cã c¸c gi¸ trÞ cho kh¾p chiÒu d y khÝ quyÓn, kh«ng chØ t¹i bÒ mÆt. H¬n n÷a, mét sè trong c¸c m« h×nh cã mét miÒn tÝnh to n cÇu bao phñ to n bé h nh tinh, v do ®ã chóng ®ßi hái c¸c gi¸ trÞ ban ®Çu ë mäi n¬i, trªn ®Êt liÖn v ®¹i d ¬ng. §¸ng tiÕc, m¹ng l íi c¸c tr¹m thêi tiÕt v th¶ bãng th¸m kh«ng v« tuyÕn rÊt rêi r¹c v th a thít kh«ng ®¶m b¶o ®é phñ ®Òu. Mét phÇn c«ng viÖc ph©n tÝch l chuyÓn ®æi c¸c quan tr¾c kh«ng ®ång ®Òu ®ã th nh nh÷ng gi¸ trÞ ban ®Çu “®ång nhÊt”. Dï chØ l mét b íc chuÈn bÞ, song ®ã l mét nhiÖm vô khã. Cã h ng triÖu gi¸ trÞ d÷ liÖu tõ rÊt nhiÒu nguån (vÖ tinh, tÇu biÓn v.v...) v ®¹i diÖn cho c¸c thêi ®iÓm kh¸c nhau. Kh«ng cã mét quan tr¾c n o l ho n to n tr¸nh khái sai sè v nhiÒu quan tr¾c bÞ sai sè lín. CÇn ph¶i lo¹i bá c ng nhiÒu sai sè c ng tèt v ®ång thêi t¹o ra c¸c tr êng cã tÝnh chÊt tù hßa hîp. VÝ dô, khi c¸c tèc ®é giã ® îc g¸n th× tr êng giã kÕt qu¶ ph¶i tháa m·n sù b¶o to n khèi l îng. C¸c gi¸ trÞ quan tr¾c cßn ph¶i hßa hîp víi m« h×nh cô thÓ ®ang ® îc sö dông. TÊt c¶ c¸c m« h×nh l nh÷ng xÊp xØ cña khÝ quyÓn thùc, v ®iÒu quan träng l http://www.ebook.edu.vn 475
tr êng ban ®Çu kh«ng chøa nh÷ng th nh t¹o m kh«ng thÓ biÓu diÔn ® îc b»ng m« h×nh. NÕu kh«ng, ngay tõ ®Çu thêi kú dù b¸o m« h×nh sÏ ®iÒu tiÕt tíi sù kh«ng ¨n khíp gi÷a c¸c ®iÒu kiÖn ban ®Çu v c¸i m nã cho l kh¶ dÜ. Sù ®iÒu tiÕt ®ã sÏ ® îc xÕp chång lªn nh÷ng biÕn thiªn nÕu cã sinh ra tõ nh÷ng qu¸ tr×nh trong ph¹m vi bao qu¸t ® îc cña m« h×nh v sÏ cã thÓ l m háng dù b¸o. C¸c m« hnhf kh¸c nhau do ®ã ph¶i dùa trªn nh÷ng ph ¬ng ph¸p ph©n tÝch kh¸c nhau. Tuy nhiªn, ®èi víi tÊt c¶ c¸c m« h×nh, ®ã l mét thñ tôc phøc t¹p, can dù tíi viÖc tÝch hîp nh÷ng quan tr¾c hiÖn cã gÇn nhÊt, c¸c gi¸ trÞ qu¸ khø (nh th¶m tuyÕt) v thËm chÝ c¶ ®Çu ra tõ c¸c m« h×nh kh¸c. C«ng ®o¹n dù b¸o VÒ c¬ b¶n, c«ng viÖc cña mét m« h×nh sè l gi¶i c¸c ph ¬ng tr×nh c¬ b¶n m« t¶ diÔn biÕn cña khÝ quyÓn: ph ¬ng tr×nh chuyÓn ®éng, ph ¬ng tr×nh liªn tôc, ph ¬ng tr×nh n¨ng l îng v.v... TËp hîp tÊt c¶ l¹i, ®ã l c¸c ph ¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn. B¾t ®Çu víi nh÷ng gi¸ trÞ xuÊt ra tõ c«ng ®o¹n ph©n tÝch, m« h×nh sö dông c¸c ph ¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn ®Ó nhËn ® îc nh÷ng gi¸ trÞ míi øng víi v i phót s¾p tíi trong t ¬ng lai. Sau ®ã qu¸ tr×nh ® îc lÆp l¹i, sö dông ®Çu ra cña b íc thø nhÊt l m ®Çu v o cho c¸c tÝnh to¸n tiÕp theo. Thñ tôc n y ® îc thùc hiÖn qua nhiÒu lÇn cÇn thiÕt ®Ó ®¹t tíi cuèi thêi h¹n dù b¸o (24 giê, 48 giê hay h¬n n÷a). §ã gäi l c«ng ®o¹n dù b¸o cña qu¸ tr×nh ch¹y m« h×nh. Mét lÇn n÷a, chóng t«i nhÊn m¹nh r»ng c«ng ®o¹n n y ®ßi hái mét t i nguyªn tÝnh to¸n khæng lå. C¸c ph ¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn kh«ng thÓ ® îc gi¶i mét c¸ch trùc tiÕp, m ph¶i ph©n r· th nh nh÷ng phÐp tÝnh ®¬n gi¶n m m¸y tÝnh cã thÓ thùc hiÖn, nh phÐp tÝnh nh©n v phÐp tÝnh céng. §iÒu ®ã dÉn tíi nhiÒu tû phÐp tÝnh ®èi víi mçi b íc thêi gian, mÆc dï thùc tÕ l chØ cã mét nhãm nhá c¸c biÕn khÝ quyÓn c¬ b¶n (nhiÖt ®é, ¸p suÊt, vect¬ vËn tèc giã, mËt ®é v ®é Èm). C«ng ®o¹n hËu xö lý C¸c ®iÒu kiÖn dù b¸o b»ng m« h×nh t¹i nh÷ng thêi kho¶ng ®Òu (vÝ dô, tõng 12 giê mét) ® îc biÓu diÔn d íi d¹ng l íi ®Ó lËp b¶n ®å hay nh÷ng môc ®Ých kh¸c. VÝ dô, trong c«ng ®o¹n hËu xö lý n y, mét lo¹t b¶n ®å cã thÓ ® îc t¹o ra cho tõng thêi h¹n 12, 24, 36 v 48 giê thÓ hiÖn ph©n bè dù b¸o cña: 1) ¸p suÊt mùc n íc biÓn v ®é d y tõ 1000 ®Õn 500 mb; 2) §é cao v nhiÖt ®é mùc 850 mb; 3) §é cao v vËn tèc th¼ng ®øng mùc 700 mb (nh tèc ®é m kh«ng khÝ n©ng lªn hay ch×m xuèng); 4) §é cao v c¸c gi¸ trÞ ®é xo¸y tuyÖt ®èi mùc 500 mb; 5) L îng gi¸ng thñy. C¸c s¶n phÈm n y ® îc sö dông theo nhiÒu c¸ch, mét sè c¸ch ® îc m« t¶ sau trong ch ¬ng n y. Nãi mét c¸ch tæng qu¸t, c¸c nh dù b¸o nghiªn cøu c¸c b¶n ®å cña tõng thêi h¹n v lý gi¶i nh÷ng ®iÒu kiÖn cã thÓ ®i kÌm víi nh÷ng h×nh thÕ nh vËy. C¸c b¶n ®å ® îc ®èi chiÕu víi nhau v víi nh÷ng b¶n ®å t ¬ng øng tõ c¸c m« http://www.ebook.edu.vn 476
h×nh kh¸c ®èi víi cïng thêi h¹n. DÜ nhiªn, c¸c dù b¸o m« h×nh cã kh¸c nhau gi÷a c¸c m« h×nh - ng êi dù b¸o sö dông ®Çu ra cña m« h×nh l m chØ dÉn, c©n nh¾c c¸c kÕt qu¶ mét c¸ch kh¸c nhau tïy theo c¸i gäi l nh÷ng ®iÓm m¹nh v nh÷ng ®iÓm yÕu cña mçi m« h×nh v bæ sung chØ dÉn m« h×nh b»ng nh÷ng ph©n tÝch v quan tr¾c kh¸c. Th êng l dù b¸o thùc sù (cuèi cïng) sÏ kh«ng khíp víi m« h×nh n o ®ã mét c¸ch chÝnh x¸c. VÝ dô, c¸c h×nh 13.3a, b v c cho thÊy c¸c dù b¸o gi¸ng thñy tõ ba m« h×nh ®èi víi ng y 2/6/1992. MÆc dï tÊt c¶ ba dù b¸o ®Òu cho m a lín ë khu vùc Texas-Oklahoma, vÞ trÝ v l îng m a biÕn ®æi ®¸ng kÓ gi÷a c¸c m« h×nh. (Trung t©m Oklahoma sÏ ® ¬c 5 inch hay 1,5 inch?) Nh cã thÓ thÊy trªn h×nh 13.3d, ng êi dù b¸o t¹o ra mét dù b¸o b»ng tay kh¸ kh¸c so víi méi m« h×nh, khu vùc m a cùc ®¹i ®· dÞch vÒ phÝa nam v phÝa ®«ng cña c¸c m« h×nh. Buån thay, tù nhiªn h«m Êy thËt b íng bØnh, l m thÊt väng c¶ m¸y lÉn ng êi - m a lín nhÊt thÊy ë ®iÓm cùc ®«ng nam Texas (h×nh 13.3e). Dï r»ng dù b¸o kh«ng th nh c«ng, ®iÒu chóng t«i muèn nhÊn m¹nh ë ®©y l ®Çu ra m« h×nh kÕt hîp víi th«ng tin kh¸c trong khi ® a ra c¸c dù b¸o chÝnh thøc. C¸c m« h×nh sè ch¾c ch¾n tèt h¬n nh÷ng ph ¬ng ph¸p chñ quan ®¬n thuÇn, nh ng mét tæ hîp cña ®Çu ra m« h×nh v th«ng tin kh¸c (kÓ c¶ sù c©n nh¾c chñ quan) th× thËm chÝ cßn tèt h¬n. C¸c ® êng biÓu diÔn l îng m a b»ng inch H×nh 13.3. C¸c dù b¸o l îng m a 24 giê tõ 3 m« h×nh sè (a-c), dù b¸o cuèi cïng (d) v l îng m a quan tr¾c (d) ng y 2/6/1992 RÊt thó vÞ l kinh nghiÖm v “c¸c quy t¾c kinh nghiÖm” ®· kh«ng ® îc c¸c dù b¸o m¸y tÝnh sö dông, nh ng ® îc ng êi ta ¸p dông cho c¸c dù b¸o cña m¸y tÝnh víi hy väng l m cho c¸c dù b¸o ®ã ho n thiÖn h¬n. Mét ®iÒu thó vÞ n÷a l trong khi c¸c m« h×nh sè tiÕn hãa v thay ®æi tíi tèt h¬n th× c¸c quy t¾c cò ph¶i ® îc kh«ng ngõng ®¸nh gi¸ l¹i trong bèi c¶nh diÔn biÕn m« h×nh míi. http://www.ebook.edu.vn 477
Ngo i nh÷ng tr êng trªn l íi cña c¸c biÕn m« h×nh, ng êi ta cßn ® a ra c¸c dù b¸o cho mét sè biÕn thø sinh. VÝ dô nh nhiÖt ®é cùc ®¹i v cùc tiÓu, ®iÓm s ¬ng, c¸c ®iÒu kiÖn giã v x¸c suÊt gi¸ng thñy. C¸c dù b¸o n y ® îc x©y dùng nhê sö dông nh÷ng quan hÖ thèng kª gi÷a ®Çu ra m« h×nh v ®iÒu kiÖn bÒ mÆt quan tr¾c trong qu¸ khø. C¸c s¶n phÈm ®Çu ra n y ® îc gäi l c¸c ®Æc tr ng thèng kª ®Çu ra m« h×nh (MOS) v ® îc dïng ®Ó tÝnh tíi hiÖu øng cña ®Þa h×nh v nh÷ng nh©n tè kh¸c ¶nh h ëng tíi c¸c ®iÒu kiÖn thêi tiÕt ®Þa ph ¬ng. C¸c m« h×nh sè chØ cã mét kh¶ n¨ng h¹n chÕ thÓ hiÖn c¸c qu¸ tr×nh x¶y ra gÇn bÒ mÆt, v chóng cung cÊp mét bøc tranh t ¬ng ®èi kh¸i l îc vÒ khÝ quyÓn. Do ®ã, mét c¸ch tiÕp cËn thèng kª cã søc hÊp dÉn ®¸ng kÓ. C¸c ®Æc tr ng thèng kª ®Çu ra m« h×nh hiÖu qu¶ nhÊt ®èi víi nh÷ng n¬i n o m nh÷ng quan hÖ thèng kª ® îc rót ra, nh ng nã cã phÇn kÐm hiÖu qu¶ t¹i nh÷ng n¬i trung gian cã mét ®iÒu kiÖn ®Þa h×nh kh¸c. Nh÷ng dù b¸o ng y nay tèt ®Õn møc n o? Kh«ng cã mét ®¸p ¸n duy nhÊt cho c©u hái n y: nã rÊt tïy thuéc v o biÕn sè ® îc hái, thêi gian b¸o tr íc cña dù b¸o, m« h×nh ® îc dïng, n¬i dù b¸o v mïa. VÝ dô, ch¾c ch¾n l dù b¸o ph©n bè nhiÖt ®é, giã v ¸p suÊt l nh÷ng dù b¸o tèt h¬n nhiÒu so víi gi¸ng thñy. Mét vÝ dô vÒ kü n¨ng dù b¸o gi¸ng thñy ® îc thÓ hiÖn trªn h×nh 13.4, h×nh n y cho ®iÓm kü n¨ng cña mét sè m« h×nh ®èi víi c¸c l îng gi¸ng thñy kh¸c nhau ®èi víi mïa xu©n v mïa hÌ n¨m 1995. C¸c ®iÓm kü n¨ng gi¶m ®¸ng kÓ khi t¨ng l îng gi¸ng thñy, nã nãi lªn sù khã kh¨n cña viÖc dù b¸o gi¸ng thñy lín v× gi¸ng thñy lín cã xu h íng côc bé rÊt cao. Mét nÐt næi tréi n÷a l cã nh÷ng kh¸c biÖt ®¸ng kÓ gi÷a c¸c m« h×nh, mÆc dï c¸c cÊp kü n¨ng cña c¸c m« h×nh l nh nhau ®èi víi tÊt c¶ c¸c l îng gi¸ng thñy. VÝ dô, m« h×nh A lu«n cã kü n¨ng cao nhÊt, trong khi m« h×nh D cho thÊy kü n¨ng thÊp t¹i tÊt c¶ c¸c møc gi¸ng thñy. (Nãi chung kh«ng ph¶i nh vËy - nÕu sö dông c¸c tiªu chÝ kü n¨ng kh¸c, th× c¸c m« h×nh sÏ thay ®æi vÞ trÝ t ¬ng ®èi víi nhau). H×nh 13.4. Kü n¨ng dù b¸o 24 giê ®èi víi c¸c m« h×nh cña NCEP v l îng gi¸ng thñy. ChØ dù b¸o cho mïa nãng (th¸ng 3 ®Õn th¸ng 8) cña nam 1995 Cßn cã thÓ thÊy nh÷ng biÕn thiªn kü n¨ng theo mïa kh¸ ®¸ng kÓ, nh ®· thÊy trªn h×nh 13.5, h×nh n y thÓ hiÖn c¸c dù b¸o 1 inch cho kú 10 ng y (1984-1993). Râ r ng, gi¸ng thñy mïa ®«ng ® îc dù b¸o víi kü n¨ng cao h¬n nhiÒu so víi m a mïa hÌ. §iÒu n y mét phÇn do nh÷ng biÕn thiªn mïa trong c¸c qu¸ tr×nh gi¸ng thñy. Khi chóng ta ®i tõ c¸c hÖ thèng lín, quy m« synop trong mïa ®«ng tíi ®èi l u quy m« nhá h¬n trong mïa hÌ, th× dù b¸o sÏ trë nªn khã h¬n ®èi víi vÞ trÝ chÝnh x¸c cña http://www.ebook.edu.vn 478
c¸c sù kiÖn gi¸ng thñy. Thø hai, gi¸ng thñy mïa ®«ng cã xu h íng kÐm m¹nh h¬n nhiÒu, víi nh÷ng trËn giã b·o kÐo d i nhiÒu giê. Cuèi cïng, trong mïa ®«ng th êng l chØ cã mét sè trung t©m gi¸ng thñy lín g¾n liÒn víi c¸c front v c¸c xo¸y thuËn vÜ ®é trung b×nh. Nh÷ng trung t©m ®ã cã thÓ ® îc c¸c nh dù b¸o chó ý nhiÒu h¬n so víi nhiÒu trËn lèc tè “bÊt ngê xuÊt hiÖn” v nh÷ng nhiÔu ®éng nhá kh¸c xuÊt hiÖn lo¸ng tho¸ng trong mïa hÌ. H×nh 13.5. Kü n¨ng dù b¸o gi¸ng thñy 1 inch, h¹n 24 giê cña NCEP lÊy trung b×nh trong c¸c n¨m 1983-1993. Kü n¨ng n y l cña dù b¸o b»ng tay, kh«ng ph¶i l tõ mét m« h×nh cô thÓ n o §iÓm cuèi cïng cÇn nhËn xÐt ®ã l mÆc dï nh÷ng tiÕn bé kh«ng ngê trong c«ng nghÖ m¸y tÝnh, vÉn cßn mét chç cho sù c©n nh¾c cña con ng êi trong qu¸ tr×nh dù b¸o. Ta xÐt h×nh 13.6, ë ®©y so s¸nh c¸c dù b¸o MOS víi nh÷ng dù b¸o do c¸c nh©n viªn dù b¸o ®Þa ph ¬ng thùc hiÖn t¹i kho¶ng 95 tr¹m ë Mü. §èi víi c¶ dù b¸o nhiÖt ®é ng y cùc ®¹i v dù b¸o x¸c suÊt cña m a, chóng ta thÊy sù tiÕn bé ®¸ng kÓ trong 30 n¨m cuèi. MÆc dï kho¶ng c¸ch cã thÓ ®· hÑp ®i phÇn n o, thËm chÝ ng y nay con ng êi ®ang cã mét u thÕ h¬n c¸c m¸y tÝnh. KiÕn thøc khu vùc (v sù tr¶i nghiÖm liªn quan tíi nh÷ng thÊt b¹i cña m« h×nh) vÉn tiÕp tôc cã Ých v cã thÓ bæ sung gi¸ trÞ ®¸ng kÓ cho c¸c dù b¸o thuÇn tóy kh¸ch quan. C¸c dù b¸o h¹n võa Ngo i c¸c dù b¸o “h¹n ng¾n” (72 giê hoÆc ng¾n h¬n), ng êi ta rÊt chó ý tíi nh÷ng dù b¸o ® îc gäi l dù b¸o “h¹n võa” (MRF). VÝ dô, Trung t©m ch©u ¢u Dù b¸o Thêi tiÕt H¹n võa (ECMWF) cã mét m« h×nh thùc hiÖn c¸c dù b¸o tíi b¶y http://www.ebook.edu.vn 479
ng y. ë Mü, m« h×nh phæ to n cÇu (phô lôc ch ¬ng 13) ® îc sö dông t¹i NCEP ®Ó lËp c¸c dù b¸o 15 ng y. MÆc dï c¸c m« h×nh ® îc ghÐp l¹i nh thÕ n o ®ã th nh MRF, song thñ tôc vÒ c¬ b¶n vÉn ®óng nh viÖc dù b¸o h¹n ng¾n. Tøc l , ë møc ®é d÷ liÖu, lý thuyÕt v t i nguyªn m¸y tÝnh cho phÐp, c¸ch tiÕp cËn l ph ¬ng ph¸p sè, dùa trªn c¸c ®Þnh luËt vËt lý ®· biÕt chø kh«ng ph¶i l c¸c liªn hÖ thèng kª. H×nh 13.6. §iÓm dù b¸o nhiÖt ®é cùc ®¹i mïa l¹nh (th¸ng 10 - th¸ng 3) (a) v gi¸ng thñy (b). C¸c ®å thÞ so s¸nh ®Çu ra kh¸ch quan (MOS) víi c¸c dù b¸o 24 v 48 giê cña c¸c nh©n viªn dù b¸o ®Þa ph ¬ng Thay v× chØ l m mét dù b¸o duy nhÊt, dù b¸o tæ hîp ® îc khai th¸c réng r·i, trong ®ã ng êi ta ch¹y mét sè c¸c m« h×nh kh¸c nhau thùc hiÖn dù b¸o cho cïng mét thêi kú dù b¸o. Nguyªn nh©n l v×, nh chóng ta ®· nh¾c tíi tr íc ®©y, nh÷ng nhiÔu ®éng nhá cã thÓ ph¸t triÓn th nh c¸c nhiÔu ®éng lín. (§iÒu n y ®óng ®èi víi c¶ c¸c m« h×nh lÉn khÝ quyÓn thùc). Do ®ã, nÕu hai m« h×nh ® îc thùc hiÖn víi nh÷ng gi¸ trÞ ban ®Çu h¬i kh¸c nhau, th× kÕt qu¶ cã thÓ rÊt kh¸c nhau sau mét tuÇn hoÆc ®¹i lo¹i nh vËy. § îc N. E. Lorenz ph¸t hiÖn v o n¨m 1963, kiÓu diÔn http://www.ebook.edu.vn 480
biÕn n y b©y giê ® îc biÕt tíi nh mét ®Æc tr ng cña nhiÒu hÖ thèng tù nhiªn v con ng êi v ® îc gäi l “h nh vi ngÉu nhiªn”. Sù ngÉu nhiªn l mét vÊn ®Ò nghiªm träng ®èi víi dù b¸o thêi tiÕt bëi v× c¸c ®iÒu kiÖn ban ®Çu kh«ng bao giê ® îc biÕt mét c¸ch chÝnh x¸c. Do ®ã, vÝ dô, nÕu mét r·nh ë mùc cao xuÊt hiÖn trong dù b¸o h¹n 15 ng y, th× kh«ng cã c¸ch n o biÕt ® îc nã l “thùc” hay nã sinh ra v× c¸c sai sè trong d÷ liÖu ban ®Çu. Dù b¸o tæ hîp sö dông nhiÒu lÇn ch¹y m« h×nh b¾t ®Çu víi nh÷ng gi¸ trÞ ban ®Çu h¬i kh¸c nhau. C¸c tr êng ban ®Çu kh¸c nhau ® îc t¹o ra b»ng c¸ch ® a nh÷ng biÕn thiªn nhá (nh÷ng nhiÔu) v o trong tr êng ® îc cho l tèt nhÊt. Cã mét sè ph ¬ng ph¸p ®Ó g¸n c¸c nhiÔu, nh ng tÊt c¶ ®Òu m u tÝnh sao ®Ó m« pháng (b¾t ch íc) c¸c sai sè cã thÓ xuÊt hiÖn mét c¸ch hîp lý trong d÷ liÖu. Tõ tæ hîp c¸c ®iÒu kiÖn ban ®Çu ®ã, mét tæ hîp c¸c dù b¸o ® îc lËp ra, mçi dù b¸o kh¸c víi c¸c dù b¸o kh¸c. H×nh 13.7. Dù b¸o tæ hîp 10 ng y tõ m« h×nh NCEP MRF. § êng ®ång møc 5700 vÏ cho tÊt c¶ 17 th nh phÇn tæ hîp H×nh 13.7 cho thÊy mét tæ hîp 10 ng y tõ NCEP ®èi víi B¾c b¸n cÇu. B¶n ®å n y l mét kiÓu b¶n ®å 500 mb, ngo¹i trõ chØ cã mét ® êng ®ång møc ®é cao ® îc http://www.ebook.edu.vn 481
thÓ hiÖn: ® êng 5700 m. 17 th nh viªn tæ hîp NCEP ® îc thÓ hiÖn, céng víi dù b¸o ch¹y kh«ng nhiÔu (kiÓm tra). H·y l u ý r»ng tÊt c¶ c¸c th nh viªn tæ hîp ®Òu cho mét r·nh ë T©y Th¸i B×nh D ¬ng. ý nghÜa ë ®©y l c¸c sai sè cã thÓ tån t¹i trong d÷ liÖu, chóng kh«ng ¶nh h ëng tíi dù b¸o ë ®©y. Do ®ã, chóng ta cã thÓ cã niÒm tin n o ®ã r»ng mét r·nh thùc sÏ ph¸t triÓn. Nh ng trªn khu vùc trung t©m ch©u ¸, T©y ¢u v B¾c §¹i T©y D ¬ng, ®é t¶n tæ hîp lín h¬n: c¸c th nh viªn tæ hîp thÓ hiÖn rÊt Ýt nhÊt qu¸n víi nhau, m¸ch b¶o r»ng chóng ta nªn Ýt tin t ëng h¬n víi dù b¸o ®èi víi c¸c khu vùc ®ã. (D ¬ng nhiªn, chóng ta kh«ng nªn chØ dùa v o mét ® êng ®ång møc duy nhÊt ®Ó cã quyÕt ®Þnh cuèi cïng v nªn xem c¸c biÕn sè kh¸c ngo i ®é cao 500 mb). H×nh 13.7 minh häa kh¶ n¨ng quan träng nhÊt cña c¸c tæ hîp, ®ã l cung cÊp th«ng tin vÒ ®é bÊt ®Þnh cña dù b¸o. NÕu biÕt ®é bÊt ®Þnh, ng êi ta cã mét íc l îng ®é tin cËy ®Ó tiÕp tôc dù b¸o v kh«ng chó ý nhiÒu tíi nh÷ng dù b¸o ® îc cho l kh«ng tin cËy. C¸c tæ hîp cßn cã thÓ ® îc sö dông theo nh÷ng c¸ch kh¸c, bao gåm c¶ viÖc lËp ra chÝnh dù b¸o. Cô thÓ, trung b×nh cña tÊt c¶ c¸c tæ hîp cã thÓ ® îc xö lý nh mét dù b¸o, thËm chÝ mÆc dï nã kh«ng sinh ra tõ mét m« h×nh. H¬n n÷a, chóng ta cã thÓ kú väng dù b¸o n y sÏ kh¸ tèt, trªn c¬ së l lÊy trung b×nh th× sÏ l tr¬n hÕt nh÷ng th nh t¹o n o chØ thÊy ë mét hoÆc hai th nh viªn. Cßn mét kh¶ n¨ng kh¸c cña c¸c tæ hîp, ®ã l ®Ó chÈn ®o¸n nh÷ng thÊt b¹i cña m« h×nh. Gi¶ sö tÊt c¶ c¸c dù b¸o tæ hîp thèng nhÊt ë khu vùc n o ®ã, tuy tÊt c¶ ®Òu kh¸c víi nh÷ng g× cuèi cïng ®· quan tr¾c ® îc. Kh¸c biÖt gi÷a dù b¸o v quan tr¾c kh«ng thÓ ® îc gi¶i thÝch bëi sai sè cña d÷ liÖu, bëi v× tæ hîp ®¶m b¶o dù b¸o kh«ng nh¹y c¶m víi sai sè d÷ liÖu. §iÒu ®ã l m cho sai sè m« h×nh râ r ng l sai sè, cã nghÜa r»ng mét hay mét sè qu¸ tr×nh ® îc xö lý tåi trong m« h×nh v cÇn ho n thiÖn. DÜ nhiªn, tæ hîp kh«ng chØ ra vÊn ®Ò, nh ng nã l m lé ra t×nh huèng trong ®ã vÊn ®Ò ¶nh h ëng tíi dù b¸o. B»ng c¸ch nghiªn cøu c¸c chi tiÕt cña t×nh huèng ®ã, cã thÓ biÕt khÝa c¹nh n o cña m« h×nh cÇn xö lý. T¹i thêi gian n y, cã rÊt Ýt b»ng chøng kü n¨ng trong c¸c dù b¸o h¹n võa trªn mét tuÇn h¬ach h¬n, ®Æc biÖt ®èi víi gi¸ng thñy. Tuy nhiªn, nhiÒu lÇn chóng t¹o ra nh÷ng dù b¸o ®óng (v cã gi¸ trÞ) v cã thÓ cung cÊp chØ dÉn h÷u Ých vÒ nh÷ng xu thÕ chung. Ngo i ra, ® îc biÕt r»ng ®é t¶n cña tæ hîp t ¬ng quan víi sai sè dù b¸o trong ph¹m vi l©u ®Õn 10 ng y, m¸ch b¶o r»ng c¸c íc l îng vÒ ®é tin cËy dù b¸o còng cã gi¸ trÞ t¹i h¹n võa. C¸c dù b¸o h¹n d i C¸c dù b¸o cßn ® îc lËp víi thêi gian b¸o tr íc l©u h¬n n÷a, ® îc gäi l “dù b¸o h¹n d i”. ë Mü Trung t©m Dù b¸o KhÝ hËu (CPC) cña NCEP cã tr¸ch nhiÖm lËp c¸c dù b¸o víi c¸c h¹n tõ mét tuÇn ®Õn nh÷ng giíi h¹n cho phÐp kü thuËt. C¸c ph ¬ng ph¸p sö dông gåm ph ¬ng ph¸p khÝ hËu, thèng kª, c¸c m« h×nh sè v ph ¬ng ph¸p ph¸n xÐt chñ quan. VÝ dô, do tÇm quan träng trong hÖ thèng khÝ hËu to n cÇu, nhiÖt ®é n íc mÆt ®¹i d ¬ng (SST) ë vïng nhiÖt ®íi Th¸i B×nh D ¬ng ® îc dù b¸o ®Òu ®Æn víi h¹n b¸o tr íc ®Õn mét n¨m. C¸c dù b¸o SST ® îc dùa trªn mét tæ hîp ba m« h×nh: http://www.ebook.edu.vn 482
1) Mét m« h×nh thèng kª lo¹i suy; 2) Mét m« h×nh thèng kª “chuÈn hãa” dùa trªn nh÷ng quan hÖ t ¬ng quan quan tr¾c ® îc trong kh«ng gian v thêi gian; 3) Mét m« h×nh sè. Trong m« h×nh sè, ®¹i d ¬ng v khÝ quyÓn ® îc kÕt nèi sao cho ®¹i d ¬ng thÝch øng víi nh÷ng biÕn thiªn trong khÝ quyÓn v ng îc l¹i. §Çu ra cña ba m« h×nh ® îc tæ hîp l¹i b»ng ph ¬ng ph¸p thèng kª ®Ó ® a ra dù b¸o cuèi cïng. Mét s¶n phÈm kh¸c cña Trung t©m Dù b¸o KhÝ hËu l “tæng quan mïa”, mét lo¹i dù b¸o cho to n bé mét mïa, th êng hay bÞ hiÓu sai. Tr¸i l¹i víi c¸c dù b¸o h¹n d i dù b¸o c¸c ®iÒu kiÖn cho nh÷ng ng y cô thÓ, c¸c dù b¸o tæng quan mïa dù b¸o c¸c ®iÒu kiÖn trung b×nh trong mét lo¹t ng y. H×nh 13.8 thÓ hiÖn quy c¸ch, trong ®ã c¸c mïa ® îc ph©n líp th nh “trªn chuÈn”, “gÇn chuÈn” hay “d íi chuÈn”. C¸c líp ® îc ®Þnh nghÜa sao cho “trªn chuÈn” gåm mét phÇn ba ph©n bè trªn; nghÜa l theo ®Þnh nghÜa “líp “trªn chuÈn” xuÊt hiÖn kho¶ng 33 % sè lÇn, khi mét biÕn n»m trong cung phËn 66 hoÆc cao h¬n. “GÇn chuÈn” v “d íi chuÈn” ® îc ®Þnh nghÜa mét c¸ch t ¬ng tù, tuÇn tù l mét phÇn ba gi÷a v mét phÇn ba d íi. Nh vËy, kh«ng cÇn mét hiÓu biÕt ®Æc biÖt n o, chóng ta cã thÓ dù b¸o “trªn chuÈn” víi ®é chÝnh x¸c 33% v gièng nh vËy víi “gÇn chuÈn” v “d íi chuÈn”. Gi¶ sö chóng ta nghÜ c¸c ®iÒu kiÖn “gÇn chuÈn” l ho n to n cã thÓ, ch¼ng h¹n cã thÓ tíi 45 %. Trong tr êng hîp ®ã chóng ta ®· ® a ra mét dù b¸o “gÇn chuÈn”. Nh ng nÕu chóng ta nghÜ c¸c kh¶ n¨ng chØ l 34 %, th× cã lÏ chóng ta sÏ tõ chèi kh«ng l m mét dù b¸o dùa trªn nh÷ng c¨n cø r»ng c¸c ®iÒu kiÖn trªn chuÈn hoÆc d íi chuÈn chØ cã kh¶ n¨ng nh nhau. Nh×n lªn c¸c b¶n ®å, b¹n thÊy r»ng phÇn lín vïng, c¸c x¸c suÊt gÇn víi khÝ hËu (® îc ghi nh·n “CL”). ChØ cã mét Ýt khu vùc l cã lý do ®Ó cho r»ng c¸c ®iÒu kiÖn dÞ th êng sÏ xuÊt hiÖn. C¸c dù b¸o n y nhËn ® îc b»ng c¸ch n o? L¹i mét lÇn n÷a, b»ng tæ hîp c¸c ph ¬ng ph¸p c¶ sè trÞ lÉn thèng kª. VÝ dô, c¸c dù b¸o SST tõ m« h×nh kÕt nèi ®¹i d ¬ng - khÝ quyÓn ® îc sö dông l m c¸c ®iÒu kiÖn biªn ®Ó ch¹y lÆp m« h×nh ho n l u chung cña khÝ quyÓn. Mét kiÓu ch¹y m« h×nh kh¸c l sö dông SST dùa trªn qu¸n tÝnh chø kh«ng ph¶i l nh÷ng nguyªn lý vËt lý. L¹i mét lÇn n÷a, kÕt qu¶ l mét tæ hîp c¸c dù b¸o khÝ quyÓn. C¸c kü thuËt thèng kª chñ yÕu dùa trªn qu¸n tÝnh trong c¸c h×nh thÕ dÞ th êng. Tøc l , nh÷ng kh¸c biÖt khái gi¸ trÞ trung b×nh ® îc ph©n tÝch vÒ ®é æn ®Þnh v /hoÆc nh÷ng h×nh thÕ tiÕn hãa thÝch hîp. MÆc dï c¸c chi tiÕt v ît ra khái khu«n khæ mét gi¸o tr×nh nhËp m«n, song ý t ëng c¬ b¶n l : Qu¸ khø l ch×a khãa tíi t ¬ng lai. Cã mét sè ®iÒu ph¶i lu«n nhí trong khi lý gi¶i c¸c dù b¸o h¹n d i. Thø nhÊt, chóng l nh÷ng dù b¸o cho to n bé thêi kú (mïa), kh«ng ph¶i cho mét ng y cô thÓ. Ng êi ta ch¾c ch¾n kh«ng kú väng nh÷ng ®iÒu kiÖn trªn trung b×nh sÏ x¶y trong suèt thêi kú dù b¸o, cho dï x¸c suÊt “trªn trung b×nh” l cã thÓ. Cßn n÷a, hiÖn nay, nh÷ng dù b¸o n y kh«ng cã kü n¨ng lín, v nÕu cã kü n¨ng th× kü n¨ng thay ®æi theo mïa, ®Þa ®iÓm v biÕn dù b¸o (nhiÖt ®é hay gi¸ng thñy). Cuèi cïng, thËm chÝ nÕu kü n¨ng l t ¬ng ®èi cao (ch¼ng h¹n 20 %), th× x¸c suÊt liªn quan kh«ng ch¾c l lín. Thùc tÕ, Ýt khi cã c¸c x¸c suÊt cao h¬n h¼n 50 % , ngay c¶ ë nh÷ng khu vùc ®¸ng tin cËy. http://www.ebook.edu.vn 483
H×nh 13.8. Tæng quan mïa cho c¸c th¸ng 9 - 11 n¨m 1998 ® îc dù b¸o tr íc 1 n¨m v o ng y 15/9/1997 http://www.ebook.edu.vn 484