Giáo trình Xử lý số liệu khí tượng và dự báo thời tiết bằng phương pháp thống kê vật lý: Phần 2

Giáo trình Xử lý số liệu khí tượng và dự báo thời tiết bằng phương pháp thống kê vật lý: Phần 2 cung cấp cho người đọc những kiến thức về cơ sở toán học và một số kết quả ứng dụng của các phương pháp thống kê trong dự báo thời tiết. Mời các bạn cùng tham khảo để biết thêm những nội dung chi tiết.

PHƯƠNG PHÁP XÂY DựNG CÁC GIẢN Đ ồ s ử DỤNG TRONG Dự BÁO

THỜI TIẾT

3.1 NGUYÊN TẮC CHUNG CỦA PHƯƠNG PHÁP THỐNG KÊ Dự BÁO THỜI TIẾT

Dự báo thời tiế t là dự đoán trước các y ế u t ố k h í tượng và các h iện tượng thời tiế t xảy ra ỏ một điểm h ay m ột khu vực mà ta qu an tâm Đê dự báo được các y ếu tố k h í tượng tron g tường lai b ằn g phư ơng pháp th ố n g kê ta p h ải dùng các y ếu tố k h í tượng ở thời điểm hiện tạ i và quá khứ làm n h ân tố dự báo Ta ký h iệu các n h â n tố dự báo là X các yếu tô dự báo là Y ơ đây X và Y là véc 'tơ n chiều.

X = {X, ,x2, ,xn}

Y = {Y ,,Y a , ,Y J

T rong các cô n g thức trên Xị ,X2 , ,X n là các n h â n tố dự báo cụ th ể, còn Yj ,Y2

là giá trị củ a yếu tố cần dự báo.

V iệc x á c định các n h â n t ố (iự báo và y ếu t ố dự báo phải th eo m ột y êu cầu n h ấ t địn h Các yếu t ố dự báo được chọn ph ải là đại lượng n h ấ t định, xác đ ịn h vào kỳ quan trắc n h ấ t định Người ta thư ờng sử d ụ n g các yếu t ố dự báo ở dạn g sau:

- Y ếu tô' dự báo lả sự x u ấ t h iện hoặc k h ôn g x u ấ t h iện hiện*tượng T h í dụ sử d ụ n g sô" liệu 7 h sá n g để dự báo x u ấ t h iện g iô n g tạ i m ột địa điểm xác địn h tron g k h o ả n g 12 giò kể từ trưa.

- Y ếu tố dự báo là độ lớn của đại lượng, trường hợp này để dự báo đối vâi đại lượng luôn xảy ra Thí dụ th eo sô liệ u 19 h để dự báo n h iệt độ th ấ p n h ất trong đêm

C họn các n h â n tố dự báo là công v iệc kh ó k h ăn N ếu chọn đ ú n g các n h â n t ố dự báo th ì dự báo s ẽ có k ế t quả tốt, ngưòi ta chọn sa o cho các nh ân tố dự báo là các biến

sô của y ế u tố dự báo Sự phụ th u ộc n ày cà n g lớn th ì k ế t quả dự báo c à n g tốt T rong trường hợp k h ôn g có cá c n h á n -tố nói trên th ì người ta chọn dựa vào k in h n gh iệm dự báo lựa ch ọ n và tổ hợp các n h ân t ố dự báo.

S ố liệ u p h ải được chọn th eo các chu kỳ Độ dài củ a chuỗi ph ụ th uộc v à o tần s ố

x u ấ t h iện h iện tượng, sự b iến đ ộng của đ iểu k iện đã qua, s ố nh ân t ố dự báo được dùng

S a u khi chọn được yếu tố dự báo và các n h â n tố dự báo ta xây dự ng mối q u an h ệ giữa

c h ú n g dưới d ạ n g hàm tu y ến tín h

Y =C0+C,X1+C2X2+ C3X3 + + c nx n (3.1)

hoặc dưới d ạn g h à m ph i tu yến

T rong thực t ế người ta th ư ờng sử d ụ n g m ối q u an hệ dưói dạn g đồ thị:

Loại 1 n h ân tô dự báo: Ta b iểu d iễn m ột trục là n h ân tố dự báo còn trục k ia là

y ếu tố dự báo M ỗi cặp (Y ,x ,) xác địn h m ột điểm trên m ặ t phẳng.

CHƯƠNG 3

77

H ìn h 3.1 B iểu dhển m ối quan hệ của các nhãn tố dự báo và các yếu tô dự báo

Loại h a i n h â n t ố dự báo: ta biểu d iễn mỗi trục là một nhàn tố dự báo còn giá trị

y ếu tố dự báo được g h i v à o điểm (Xj,X2 ) của m ặt phẳng Sau đó ta vẽ các đường đ ẳ n g trị của Y (h ìn h 3.1).

Trường hợp n h iều n h â n tố thì ta k ế t hợp các nhân tố đó lại Thí dụ có 4 nhân t ô 'x , , X2, X3, X4 th ì k ế t hợp X | và x2 cho ta Y! 2, k ết hợp x 3, X4 , cho ta Y34 kết hợp Y, 2 v à

Y34 cho ta y ếu t ố dự b áo Y Cách tiến h à n h cũng như trường hợp hai nhân tố dự báo ỏ

ta có th ể đ á n h giá được mức độ phù hợp của nh ân tố ảnh hưởng và yếu Lô" dự báo, dề

d à n g h oàn th iện p h ư ơ n g ph áp dự báo Đ ể đánh giá kết quả dự báo ta ph ải áp d ụ n g phương ph áp trên m ột m ản g s ố liệ u lón sau đó (lánh giá theo công thức:

ở đây

F - là sô lầ n dự b á o đú n g

T- là tổ n g s ố lầ n dự báo

D - là s ố dự báo đ ú n g th eo khí hậu

s - là m ức độ dự bảo đú ng của phương pháp dự báo

s = 1 k h i dự báo đ ứ n g cả (F = T ) v à s = 0 khi dự báo dạt kết quả dự báo th eo

chuẩn khí hậu.

3.2 Dự BÁO S ự XUẤT HIỆN VÀ KHÔNG XUẤT HIỆN HIỆN TƯỢNG• I • • • •

Dự báo sự x u ấ t h iệ n h iện tượng Y giả sử ta chọn hai nhân tố dự báo là Xj và X2 Trước h ế t ta p h ả i x em v iệc chọn các nhân tố X] và X2 đã hợp lý chưa Đ e giải q u yết vấn để n à y cần xâ y dựng- giả ĩi đồ (hình 3.2)[28].

(3.3)

T - D

7 8

Hình 3.2 Giản đồ để tuyển chọn nhân tố dự báo

D ấ u (x) là x u ấ t h iện h iệ n tượng D ấu (.) là k h ô n g x u ấ t h iện h iện tượng.

S ố gh i bên cạn h là s ố ký h iệ u các trường hợp

T ừ đồ th ị th ứ n h ấ t h ìn h 3.2 cho th ấ y h iệ n tượng liê n quan c h ặ t ch ẽ với n h â n t ố Xi

m à k h ô n g liên qu an đến X.; cho n ê n X2 p h ả i loại bỏ vì X2 không giú p gì tron g v iệc dự báo x u ấ t h iệ n h iệ n tượng Y.

G iả sử đổ th ị b iểu d iễn m ối q u a n hệ nói trên có d ạ n g ở hình th ứ 2 của h ìn h 3.2 cả hai n h â n t ố X!,X2 đều tương q u a n tố t vổi h iệ n tượng Y.

T ro n g trường hợp n à y ta p h ả i xem lại các trường hợp kh ông x u ấ t h iện rơi vào

m iền x u ấ t hiện Cụ th ể p h ải xem lạ i số’ liệ u có bị sa i lệch h a y không Có sự n h ầ m lẫn nào k h ô n g , đ iểu k iệ n đ ể các trường hợp sô” 21, 22 và 15 khác 14, 16 là gì đ ể tìm

n g u v ên n h â n dẫn đến x u ấ t h iện và k h ô n g x u ấ t h iệ n h iệ n tượng.

T ron g thực t ế m ối qu an h ệ c h ặ t ch ẽ n h ư đã mô tả ít gặp, thường th ì có sự lẫn các trường hợp x u ấ t h iệ n v à k h ô n g x u ấ t h iệ n h iện tượng trong một m iển T rong trường hợp n h ư v ậ y ta phải đưa th êm các n h â n t ố dự báo để tách m iền x u ấ t h iện và kh ôn g

x u ấ t h iệ n Đ ể tách m iền x u ấ t h iệ n và k h ô n g x u ấ t h iện ta x ét một th í dụ m in h họa cho phương p h áp này Đ ể dự b áo sự x u ấ t h iệ n m ây tầ n g th ấ p có độ cao nhỏ hơn 6 0 0 p h ú t trong k h o ả n g thòi gia n 18 giờ k ể từ 21 giờ 30 p h ú t tạ i sâ n bay người ta d ù n g h ai n h ân

tô dự báo là:

X]! Đ ộ h ụ t đ iểm sư ơn g 8 5 0 mb lúc 15 h,

X 2 : H ư ớng gió ở độ cao 300 p h ú t lúc 15 \

Cả h a i n h ân t ố n ày lấ y v à o lúc 15 giò T a b iểu d iễn nó trên đồ th ị h ìn h 3.3 T rên

đồ thị có th ể th ấ y rõ h ai m iền M iền B là m iền k h ôn g x u ấ t h iện , sô' điểm x u ấ t h iện (dấu x) tro n g m iền này ch ỉ ch iếm 4%. M iền A là m iền m à s ố điểm x u ấ t h iện và k h ôn g

xu ất h iệ n g ầ n b ằ n g nh au Đ ể p h ân ch ia các đ iểm trong m iền A này người ta đư a th êm hai n h â n tô" nữa là:

X3: (AT(|)2 1 g iò 3 0 p h ú t - (ủ T ^ lõgiò.S O p h út.

^ 4 * ^ mặt đất, 21 giờ.30phút * ^*850, 1 5 giò

A Td: Đ ộ h ụ t điếm sương.

79

S ố trường hợp tr o n g m iền A của đồ th ị h ìn h 3.3 đượe đưa lên đồ th ị (H.3.4) Trên

g iản đồ n à y ta c h ia đượo th à n h h ai m iền c v à 1) M iền D là m iền khòng xuất hiện hiện tượng, m iền c là m iê n s ố liệu còn bị lẫn giữ a h a i trường hợp xuất h iện và không x u ấ t

h iện Sô' liệ u của m iề n niày được tách ra m ột lần nữa nhờ nhân tố X5

^5= -^4' (Td mặt đất 2] 30 ■ 1

85o)-T MO là n h iệt đó ở 85 0 mb có cuối cù n g tron g ngày.

T rên g iả n đồ này cốc trường hợp tron g m iến c được phân ih àn h hai miền li và F

M iền E là h iện tượng xuấit hiện, m iền F là h iệ n tượng không xuất hiện.

Sau k h i xây d ự n g được các giản dồ ta có th ể sử dụng chúng để dự báo sự xuất h iệ n

m ây tầ n g th ấp ở sâ n b a y nh ư sau:

T heo sô” liệ u q u an trắc X] và X2 d ù n g g iá n dồ hình 3.3, nếu điểm đó rơi vào m iền

B dự báo k h ôn g x u ấ t h iệ n , n ếu rơi vào m iền A th ì sa n g giản đồ hình 3.4.

T heo s ố liệ u X3 và X4 xác định điểm , n ếu điểm đó ở m iền D dự báo là không x u ấ t

h iệ n nếu ở m iền c th ì s a n g giàn đồ tiếp th eo.

T heo X3 và X5 n ế u điếm đó rơi vào m iền E thì dự báo xuất h iện, vào F dự báo

k h ô n g x u ấ t h iện

Đ ây là các giả n đồ được xây dựng để dự báo m ầy tần g thấp tại Endrius, các g iả n

đồ đã kiểm n g h iệm vối điộ ch ín h xác của các giá trị dự báo đạt 91% Các giản đồ nàv được lấy từ tà i liệ u sô 2 8 trong danh m ục tà i liệu th am khảo

Đ

‘m I I * " 1 » • « • //1*0* ** '■ «1 «■> •» - n a ✓✓ « •

3.3 Dự BÁO Độ LỚN CỦA ĐẠI LƯỢNG VÀ THỜI GIAN XUẤT HIỆN HIỆN TƯỢNG

Ta th ư ờn g p h ải dự báo độ lớn của đại lượng n h ư lượng m ưa, n h iệ t độ, tốc độ gió

v.v hoặc thời g ia n x u ấ t h iệ n h iện tượng như: T hòi gia n b ắt đầu m ưa, b ắt đầu hoặc

k ế t th ú c sư ơn g m ù v.v T ron g trường hợp n à y khi đưa lên giản đồ th ì tạ i m ỗi điểm

g h i rõ giá trị của đại lượng hoặc thời g ia n x u ấ t h iện h iện tượng S au khi đã ghi đầy đủ

s ố liệ u th ì v ẽ các đường đ ẳ n g trị ở đây chú ý phải làm trơn các đư òn g đ ẳ n g trị G iả sử

ta có h a i n h â n tô' dự báo là X, và X2 để dự báo đại lượng Y trên hình 3 5 [28].

T h eo h ìn h 3.5 'ta th ấ y sự ph ụ thuộc là tu y ến tín h so n g các m iền A và B s ố liệu

p h ải xem lạ i xem các trường hợp n à y ứ n g với th ự c t ế nh ư th ế nào rồi mới tiế n h àn h làm trơn hóa N gư ời ta ch ia biểu đồ th à n h các k h ối có c ù n g diện tích, cùng-SỊố trường hợp rồi lấ y tru n g bìn h, sa u đó mới v ẽ các đường đ ẳn g trị (h ìn h 3.6) T ron g trường hợp

n à y s ố liệ u đ ã được làm trơn hóa v à các đường đ ẳ n g trị là các dường th ẳn g.

-Hình 3.5.Các đường đẳng trị vói gần đủng ban đẩu

8 ]

Trong thực t ế dự báio thường d ù n g n h iê u n h ân tô dự báo nên phải nhóm c h ú n g

th àn h từ n g đôi m ột T h í dụ ta có 6 n h ân tố dự báo X, , X2, X3, x.„ Xj X,J đ ể dự báo'y ế u

hY,

X 6j Y,

G iá trị cần dự báo được đưa lên -b iểu đồ (Xj X,) và (X;, X |) Giá trị Ỵ , và Y., là cáo gần đú ng ban đầu của Y còn Y; là gần đ ú n g th ứ hai Ta tiếp tục làm n h ư th ế đến khi

h ê t sô n h ân tô dự báo th ì sẽ n h ận được kết quả dự báo yếu tô" Y.

T rôn thực t ế đế dễ sử d ụ n g k h ôn g phải đọc và tìm Y| Y.„ Y;, người ta x â y dự ng các fiii-in đồ liên tiếp T h i dụ ta có 4 n h ân tố dự báo X, X, X;Ị X, ta k h ôn g vẽ đồ th ị

Y, = Y |(X i.X2) mà vẽ :

XL , = X2(X |.Y ,) sa u đó vẽ:

X, = x",(Y,, Y2)

X, = X,(Y Y,)

T h eo gian dồ nàv ta tìm được n gay Y (hình 3.7) [28].

Hình 3.7 Giản đồ liên tiếp

3.4 MỘT sô' GIẢN ĐỔ Dự BÁO THỜI TIẾT ĐƯỢC s ử DỤNG TRONG NGHIỆP vụ

n g h ịch n h iệ t nếu k h ôn g có các mực này th ì đ ến m ực 800 mb.

3 Đ ộ lệch của gió th eo phư ơng th ẳ n g đứng Ta lấ y bìn h phương đại lượng này, nó dặc trư n g ch o ch u yển độn g rối Đ ạ i lượng n à y xác đ ịn h bằn g hiệu tốc độ gió grad ien

và gió tron g lớp s á t đ ấ t trong đêm (Av)2 (M il/giò)2

4 Đ ộ h ụ t điểm sư ơn g tru n g b ìn h th eo d iện tích vào 18 giờ (giờ địa phương) AT.

Sử d ụ n g số liệu n h iều n ăm tá c giả đã xâ y dự ng giả n đồ dự báo x u ấ t h iện m ây

sư ơ n g m ù ở m ột sô'địa đ iểm của A nh trên h ìn h 3.8 s ử d ụ n g s ố liệu —r và (Av)2 ta xác

ap

83

H ình 3.8 Giàn đố dự báo sương mù

địn h được m ột điểm Q Đ iểm Q có th ể nằm trong m iền A hoặc B s ử dụng số liệu

ỔP

và AT ta xác địn h được điểm p Đ iểm p có th ể nằm Lrong m iền X hoặc Y Theo vị trí

củ a h a i điểm Q và p ta có th ể dự báo được sự x u ấ t hiện sương mù N êu hai điểm dó roi

v à o m iền X và A th ì dự báo sương m ù còn nếu chúng rơi vào miền Y và B thì dự báo

k h ô n g sư ơn g m ù N ế u ch ú n g rơi vào m iền X và B hoặc A và Y thì sương mù cỏ ồ m ộ t

v à i nơi.

Sử d ụ n g s ố liệu giã trị tru n g binh phưdng độ lệch của lĩió (A v)" và riộ h ụ t điểm

sư ơn g tru n g b ìn h lú c 18 11 tác giả đã xâ y dựng giản đồ dự báo để dự báo cường độ

sư ơn g m ù (h ìn h 3.9) Trên hình 3.9 được chia th àn h 3 m iển A, B và 0 Trong các

m iền ch ia th à n h dải cỏ đán h s ố từ 1 đ ến 7, dải có số liệu càng nhỏ, sương mù càn g

m ạ n h M iền A là sư ơn g m ù chiếm hầu h ế t diện tích, m iền B là sương mù hình th ành ờ

v ài nơi, m iền c là k h ồ n g có sương mù.

Đ ể dự báo thời g ia n xuất h iện sương mù Sw inbank đã xây dựng giản đồ với trục

Ox là G radien th eo phương th ẳ n g đứng của dô ẩm — f-1-1——-1 còn true Oy là thời

òp V mb )

g ia n x u ấ t h iện sư ơng m ù k ể từ lúc m ật trời lặn (hình 3.10) S ố của từng dải trôn hình (3.9) được ghi trên các đường của hình (3.10) Sử dụng các giản đồ này giúp la xác địn h được thòi gian x u ấ t h iện sương mù k ể từ khi m ặt trời lặn.

84

H ình 3.9 Giản đố dự báo cường độ sương mù

M iên A - Sương m ù cả m iến M iến B - Sương m ù ỏ vài nơi Miến c • K h ô n g có sương mù

3.4.2 D ự b ã o lư ợ n g m ưa m ù a đ ò n g thời hạn 30 giờ ở Caliphonia

Đ ể dự báo m ưa ở p h ía nam C alip h on ia đà chọn c á c nhân tố sau:

1 APy - pSan-Frainsico 'V Los-Angeles • H iệu áp su ấ t mặt biển của hai trạm S a n -

F ran sico và Los - A n g e le s, no đặc trư n g ch a gió vĩ hướng.

2 H700 - Đ ộ cao m ặ t 700 mb ở O clen d , nó liên quan đến khoảng cách của tâ m th ấp gần n h ấ t điểm dự báo C ùng vói gió đặc trư n g cho điểm hội tụ của không khí do xoáy

th uận di ch u y ển đến.

3 A P \ — P f o ~ P//tns - H iệu áp s u ấ t mực m ặt biển của hai trạm đặc trưng cho gió k in h hướng.

4 p , * Áp s u ấ t m ặ t b iển của S a n - P ransico, nó đặc trưng cho vùng áp cao h ay áp

th ấp ỏ bờ b iển C alip h on ia.

5 Tvoo - n h iệt độ ô mực 700 mb trên S a n ta - M aria, nó đặc trưng cho độ ổn định của k h ôn g khí.

H in h 3.11 Giàn đố dự báo lượng mưa 30 giờ tới ở Los- Angeles[28)

6 D - H ư ống gió m ặ t đ ấ t ở S en d b erg, nó đặc trưng cho sự di chuyến của fror.t

n ón g h ay lạ n h đến.

Lượng mưa được b iểu d iễn dưới d ạ n g % (từ 0 - 100) Các nhân tô trên dược ghép với n h a u từ n g đôi m ột th eo sơ đồ sau:

Các n h ân tô được đưa lên g iả n đồ từ A - F của h ìn h (3.11).

T rên giản đồ c nếu gió nhở hơn 8 m il/giờ th ì x3 lấy ở trục bên phải G iám đồ F cho

p h ầ n trăm tần s u ấ t m ưa với cường độ k h ác n h a u th eo Y2.

3.4.3 Ưu điểm nhược, điểm của phương pháp dự báo bằng giản đồ

1 Ư u điểm

- D ự báo vói v iệc tín h toán ít, th ích ứ n g với các đài trạm

- Ả nh hưởng của tấ t cả các n h â n tố dự báo được tín h đến dưới dạn g ẩn.

- C ho k ế t quả dự báo ở d ạ n g dự báo xác su ấ t.

C ơ SỞ TO Á N HỌC VÀ MỘT s ố KẾT QUẢ ỬNG DỤNG CỦA CÁC PHƯƠNG PHÁP THỐ NG KÊ TRONG Dự BÁO THỜI TIẾT

4.1 HÀM ẢNH HƯỞNG THỰC NGHIỆM

G iả sử Y là y ế u tô khí tượng cần dự báo, X, là nhân tô dự báo Việc xác địn h các

n h ân tô" dự báo v à x â y dựng môi quan hệ thường dựa vào việc phân tích hệ các phư ơng trìn h th ủ y n h iệ t đ ộn g lực học và lời giải của yếu tố cần dự báo.

T h í dụ để dự báo biên dộng độ cao địa th ế vị tại một điểm ta phải chọn n h ân tố dự báo là bình lưu x o á y tốc độ Afi, bình lưu n h iệt AT và ma sá t mặt, đất \H 0 Lòi giải giai tích ta đã tìm được í 15 ]

Ở đây m s ố m ực, n sô' điểm của một mực a,j, b,,, d, là cáo hộ sô ảnh hưỏng.

N ếu sử d ụ n g k ý h iệu X, là các nh ân tô"dự báo thì (‘1.2) có th ể viết clưúi dạng:

Đ ể đơn g iả n tn ký hiệu Y và X, là độ lệch của các yếu tô khỏi giá trị tru n g bình của

ch ú n g Ta phái xác d ịn h hàm ả n h hưởng thực nghiệm c , từ quy lo án sô" liệu sao cho

s a i s ố xác đ ịn h Y tk-eoi (4.4) là nhỏ nhất Ta xác định Cị bàng phương phốp bình phương tối th iểu

Đ ế sử d ụ n g p h ư ơ n g pháp n à y ta xét N trường hợp b iế t cả Y và X, các g iá trị này

lấ y từ s ố liệ u lư u trừ G iá trị V q u an trắc được ta ký hiệu là Y| (sô liệu thực) Các

88

n h â n tô'dự báo X, ( i = 1, 2 3, n) được q u an trắc N lần ta ký h iệu là Xlk ( k = 1 2, 3, N).

G iả sử các h ệ s ố c, đã b iế t ta có th ể dự báo được y ếu Lố" Y th eo (4.4) Ta v iết cho trư ờng hợp k:

1=1 (Trong công thức trên i ký hiệu nhân tố (i = 1, 2, .n), k là trường hợp k = 1, 2, 3, N ).

S a i s ố dự báo yếu tố Y th eo cô n g thức (4.5) sẽ là:

Ta ký hiệu dộ lệch chuẩn của yếu tố X, là o, và hệ số tương quan cặp của hai yếu

G iả i h ệ phương trìn h (4.17) ta tìm được:

D T ron g trường hợp n ày ta có *

D,I = Di2 -

1 *n

r21 1 rio ri2 r20 1 rlO 1

Sai số’ bình phương trung bình khi đó sẽ là :

02

rl2

On In

S a i s ố bình phương tru n g b ìn h , sa i s<3 tương đối và hệ số tương qu an tổn g hợp trong trường hợp này sẽ là:

D ể xác định các h ệ s ố c , (ì= l,2 n ) ta cần p h ải thực h iện s ố phép tín h rất lớn T hí

dụ để tín h định thức bậc n ta cần th ự c h iện (n-1) (rr + n + 3)/3 phép tín h Với n lốn tín h các h ệ sô có thể m ắc sa i s ố do hai n g u y ên nhân:

T hứ nhất là khi tín h toán m áy sẽ làm tròn số, như vậy dẫn đên tích lũ y sa i sô* và

Bước 4: Đ ưa th êm nh ân tố th ứ 3, đ án h giá So.,.2.3 hoặc Ra .1.2.3- N ếu s giám không

đ á n g k ể hoặc R tă n g k h ông lớn thì bỏ x ;t và lấy X., vào tính lại Q uá trìn h được lặp lại

và cu ố i cùng ta giữ được m n h â n tô' đ ể đưa vào xâ y dự ng phương trìn h hồi quy Quá trìn h hồi quy tiế n h àn h như trên gọi là q uá trình hồi quy có lọc.

X ây dựng phương trìn h hồi quy th ư ờn g gặp khó k h ăn khi các n h ân tô' x ,,x 0,x2

k h ô n g trực giao Đ ể th u ậ n tiện người ta thư ờn g tiến h à n h trực giao hóa các n h â n tố

Ta p h ải xác đ ịn h e á c h ệ s ố k„ sao cho cao biến trực giao nhau, tức là

^2 Ck-1- H ệ trực giao củ a ta khi đó không có

P h ư ơ n g trìn h hồi q u y Irong trường hợp sử dụng hệ các nhân lố trực giao có dạng:

Đ ể dự báo đường đi của bão ở B ắc T h á i B ìn h Dương Svim uxôv đã sử d ụ n g m ột h ệ tọa độ động T rục X hư ớng th eo vĩ tu y ến , trục y th eo k in h tuyến Lưới gồm 4 điểm với k h o ả n g cách các điểm 1,3 và 2,4 là 1200km Sô' liệu được lấ y như sau: Từ đường

d ẳn g cao dóng kín n g o à i c ù n g của bão k ẻ đường vuông góc với dòn g dẫn đường Cho điểm 4 trù n g với điểm c ắ t củ a đường đ ẩ n g áp kín ngoài cù n g với đường vu ô n g góc

củ a dòn g dẫn đường rồi q u ay q u anh đ iểm 0 để cho đường 13 trùng vói k in h tu y ến , 2

-4 với tiếp tu yến củ a vĩ tu y ến v ế phư ơng đôn g sa u đó lấy giá trị địa t h ế vị ỏ điểm 1,2,3 v à 4 Hệ s ố tỷ lệ m 2 c ũ n g được tín h đến trong phương trình hồi quy Phương trìn h dự báo sự di ch u y ển củ a bão 48 giờ có dạng:

Các tá c giả L iên Xô đã ứ n g d ụ n g p h â n tích hồi quy từ n g bước qua bộ chương trình

m ẫ u S S P (S cien tific su b ro u tin e pack age) với ch ỉ tiêu k ế t thúc, quá trìn h lựa nh ân tô" mới là độ giảm tư ơng dối của phương sa i yếu tố dự báo nhỏ hơn 50% T ập s ố liệ u lưu trữ bao gồm 3 3 1 2 trư ồng hợp (phương án I) và 2 8 1 7 trường hợp (phương án II) của

5 1 2 (phương án I) và 4 7 3 (phương án II) xoáy th u ậ n n h iệt đới (XTNĐ) trên k h u vực dự báo p h ía nam T â y B ắc T h ái B ìn h D ư ơng từ 25° N và 100° E đến 150 0 E (bao gồm

b iển Đ ôn g V iệ t N am ) tl’on g thời kỳ 1 9 4 5 -1 9 7 4 13 n h â n tố dự báo được lựa chọn để

k h ả o s á t phân tích hồi quy từ n g bước P h ư ơng án I bao gồm 8 nh ân tố:

N r D;cp; X; W0; AW (0,-12);i;V y(0,-12) ; Vx (0,-12).

Phương án II bao gồm 11 nhân tô'

9 5

N, D: ftp; À: WO; AW (0 -Ì2 Ì ;i;AYf0.-24);AV(0.-24): W(-24)

A w (-12,-24): M ed(0.-24).

Ở đây : AW - sự b iê n đổi của gió cực đại ; Vy, Vx - các th à n h phần tốc độ di chuyển của tâm X T N Đ còn AY, ÀX - k hoảng cách di ch u y ên th eo kinh hướng và vĩ hướng ; i - sô' th ứ tự qu an trắc từ th ời điểm ban đ ầu và 12 giờ trước ; còn phương án II có thêm các q u an trắc tạ i thời đ iể m 24h trước k h ôn g sử dụng tốc độ di chuyển 12 h trước K ết quả củ a phương án I tố t hơn phương án II, có n gh ĩa việc sử dụ ng thèm các quan trắc tại thời điểm 2 4 h trước k h ôn g m ang lạ i h iệ u qua Các phướng trình dự báo theo phương án I chỉ ch ứ a 4 -5 nh ân tô’ T uy các s a i sô" dự báo chỉ nêu riêng theo các thành

ph ần AY và AX, n h ư n g ch ư a có th ể từ các s a i s ố th àn h phần này ước lượng sai số tru n g b ìn h dự báo vị trí tâm X TNĐ (k h o á n g cách từ vị trí tầm dự báo tới vị trí tâm thực t ế đối vố i thời h ạ n dự báo tương ứng) AR k h oán g 200 km đếỉ với dự báo 24h và trên 4 5 0 km đối với dự b á o 48h Các đại lượng sai s ố n ày còn tương đối lớn có th ể vì khu vực dự báo quá rộng cần chia nhỏ hơn.

T h am kh ảo các k ế t quả trên của các tác giả L iên Xô dồng thời th am kháo thêm các k ế t quả củ a các tác g iả nưốc ngoài v ề cấ u trúc h ệ n h â n t ố dự báo theo mô hình

k h í h ậ u q u á n t í n h v à m ỗ t sô n h â n t ố s y n ố p p h ả n ả n h t á c đ ộ n g c ủ a t r ư ờ n g k h í á p

trên m ực tru n g b ìn h c ủ a k h í qu yển , cấu trúc hộ n h ân tố dự báo được xuất ph át từ các đ iểm sa u :

a) T ron g tập lưu trữ s ố liệu về quỹ đạo X T N Đ củ a V iệt N am không có đẩy dủ các

th a m s ố k h í h ậ u qu án tính như của nước ngoài, ch ẳ n g hạn không có s ố liệu vê gió cực đại hoặc k h í áp th ấ p nhất, của XTNĐ Vì vậy, nếu chỉ đơn thuần sử dụng các tham

s ố k h í h ậu q u án tín h th ì mô hình dự báo sỗ ít h iệu quả

b) Đ ôi vối các tá c gìả Việt N am khu vực dự báo được quan tâm trước hết là Biển

Đ ông Với k h u dự báo c ố địịnh này có quy mô k h ôn g lớn (từ 5°N đèn 25“N và Lừ 10õ°E dến 120°E) th eo k ế t q u ả kilảo s á t của [1], có th ể sú dụ n g trực tiếp các sộ' lịệu tạ Ị Cắc

trạm quan trắc cao k h ô n g cô định làm n h â n to' dự báo di chuyến của XTNĐ để tránh

sa i s ố nội su y v ể m ạn g điểm n ú t, vì trên k h u vực dự báo này thưa cáo sô' liệu quan trắc thực t ế Đ iều này còrt dẫn đến đơn giản hóa quá trình chuẩn bị số liộu ban đầu rất th u ậ n lợi cho v iệc ứ n g đ ụ n g thực hàn h.

T rong côn g tr ìn h [6] đã đưa vào p h ân tích hồi quy bằn g chương trình mẫu 2R trong bộ chư ơng trìn h m ẫu B M D P các nh ân tô dự báo sa u đây :

NrD; AY(0,-24) ; aX (0-24); H 0 ;H1; H2; q> ;k

Ở đây N rD- s ố n g à y trong năm với gốc tín h là 1/1

AY,AX- di ch u y ển k in h hướng v à vĩ hư ớng của tâm XTND trong đdn vị kinh vĩ.

H OI H „ H 2- các th a m số thực n gh iệm của đ ẳ n g áp õOOhpa trong đó Ho ,H 1 - biểu thị ch ên h lệch độ cao c ủ a m ực d ẳ n g áp theo hướng đôn g bắc - tây nam so với khu vực

dự báo v ề biển Đ ông, còn H 2 biểu th ị cường độ của rãn h khí áp trên duyên hái phía đông T ru n g Quô’c K ết q uả p h ản tích hồi q uy từ n g bước đã nhận dược hệ phương

96

trình dự báo 24 h và 48h di ch u y ển của X TN D với m ột nh ân tố sv n ố p (H 2) và 3 nh ân

tô k h í h ậu quán tín h N rD , AX(0,-24);AY(0,-24)

AX,., = 0.601A X (0,-24) - 0 ,0 1 0 9 H |- 0 ,4 5 9 7 AX,S = 0.808A X (0,-24) - 0 ,1 1 5 N rD - 0 0 2 3 7 H ,- 12996 AY2, = 0.707601A Y (0,-24) - 0 ,0 0 5 3 N r D + 0 ,7 1 9 5 AY48 = 0,703A Y (0,-24) - 0 ,0 1 2 4 N rD + 1,7 9 5 Trong các phương trìn h trên đây H, là 1/2 h iệu s ố của tổng độ cao mực 5 00h p a (trong dơn vị m ét) củ a 2 trạm b iểu s ố 4 7 9 1 8 , 4 7 9 4 5 và hai trạm 4 8 4 5 5 , 48 9 0 0 T uv mô

h ìn h h ế t sức dơn giản n h ư n g qua th ử ngh iệm tác n gh iệp trong các m ùa bão 1983-

1985 đã tỏ ra có h iệu quả, k h ô n g kém m ột s ố phương pháp khác (b ảng 4.1) Đ iểu đó

ch ứ n g tỏ phương hướng tìm k iếm các n h ân tố syn ốp đơn giả n để bổ su n g th êm vào các

n h ân tố k h í hậu trong qu á trìn h dự báo n êu trên bị k h iếm k h u y ết trên kh u vực biển

Đ ông là đ ú n g đắn Hệ các phương trìn h dự báo nêu trên đã được th iế t lập trên cơ sở tập s ố liệu gồm 29 2 trường hợp dự báo 24 h và 203 trường hợp dự báo 4 8 h từ năm i9 6 0 đến năm 1974.

P h á t triển k ế t quả n êu trên, các tác giả [6] đã th iết lập các phương trình dự báo vối n h iều n h ân t ố syn ốp hdn Q uá trình ph ân tích hồi quy từng bước được thực hiện bới chương trình ST O PR G của bộ chương trình m ẫu S S P với chỉ tiêu ngừ n g v iệc lựa

th êm n h ân tô" mới là độ g iả m tương đối của phương sai y ếu tô dự báo nhỏ hơn 1%

T ập sô liệ u phụ th uộc bao gồm 100 quỹ dạo bão từ năm 1960 đến 1982 trên khu vực

dự báo như đối với mô h ìn h dự báo m ột th am sô* syn ốp n êu trên Có 2 0 8 trường hợp

c h u n g cho tấ t cả thời h ạn dự báo từ 12 đến 48h qua 12 h một Hộ n h ân tố p h ân tích hồi quy từ n g bước gồm 5 n h â n tô* kh í hậu quán tín h và 8 nh ân tô synôp K ết quả

n h ậ n được là hệ phương tr ìn h dự báo các toạ độ tâm X TNĐ theo k in h dộ (Y) và vĩ dộ (X) ( trong đơn vị kin h độ vĩ) với 5 n h ân tố kh í h ậu quán tín h và 5 n h â n tô syn ốp được trìn h bày chi tiết ở bản g 4.1 Trong bản g này ngoài các hệ số’ hồi quy còn được n êu sai

s ố tru n g b ìn h (AR) và độ lệch ch u ẩ n (S) của các dự báo th í ngh iệm trên tập s ố liệu phụ th uộc (208 trường hợp của phương án ch u n g cho toàn bộ mùa bão) Các tác giả còn x â y dự ng phương án dự báo r iên g cho các th á n g chính của m ùa bão từ th á n g VII đến th á n g X và đã n h ận được k ế t quả tố t hơn đôi ch ú t so với sử d ụ n g phương án

c h u n g cho toàn bộ m ù a bão Mô h ìn h này đã k iểm n gh iệm qua s ố liệu độc lập (40 trường hợp) với k ế t quả tư ơng đối ổn đ ịn h sa u đó được tín h thử với các s ố liệ u tác

n g h iệp trong m ùa bão 1 9 8 3 -1 9 8 5 Các n h â n tố được sử d ụ n g là:

D 9= l/3 tổ n g độ cao m ực 5 0 0 h p a (đơn vị dam ) của 3 trạm biểu s ố 43316: 47918;

D 19 - B iến đ ộ n g 2,4 h đã qua của 1/2 tổ n g độ cao mực 000 hpa cùa hai trạm 5 6 ‘2 9 ‘1

và 5 7627 trừ 1/2 tổ n g độ cao mực 5 0 0 hpa củ a 2 trạm 48455 và48900(d«n vị dam ) Nr- số th ứ tự củ a ng-ày trong nồm tín h từ ngày 1/1.

Đã tiê n h à n h th í nghiíệm phương p h áp này và m ột s ố phương pháp thông k ê dự báọ khác tron g đ iều k iệ n n gh iệp vụ ở V iệ t N a m So sánh k ế t quả dự báo cho thấy: a) Đ ôi với thời h ạ n dự báo 24 h phương pháp TSE có k ế t quả kém nhất, điều n ày

có thè giải th ích do phư ơ n g pháp T SE sử d ụ n g qua chi tiết giá trị nội suy của trường

độ cao mực 70 0 h pa m à trẽn khu vực B iển Đ ôn g và các v ù n g đại dương lân cận của nó

rấ t thưa th ớt s ố liệ u d ẫ n đ ến sự bất địn h củ a phép nội su y và sai sô lớn ; còn chưa có điều kiện đ ể ứ n g d ụ n g tác nghiệp ph uơng ph áp này.

b) Đ ối vối thời h ạ n dự báo 24 h các phương pháp HQ HQS, TT và PC có đ ạ i lư ợng

sa i sô xấp xỉ n h a u m ặc dù phương pháp H Q tỏ ra có ưu v iệt chút ít còn đôi với thời

h ạ n dự báo 48h p h ư ơ n g pháp HQ S có k ết quả tốt nhất Đ iều đó nói lên đối với thời

h ạn dự báo trên 24 h các n h ân tố synốp có vai trò quan trọng Các nhân tố khí h ậ u

qu án tín h ch ỉ có ý n g h ĩa đối với thời hạn dự báo 24h.

Bảng 4.1.Các hệ số hồi quy và sai sô trung bình A R (km) theo số liệu thuộc (208 trưòng hợp) vả độ

chuẩn s của nó (phương án dự báo chung toán bộ bão)

- Lượng m ưa bão tr u n g bình phía Đ ông Bắc Bộ(RRE)

- Lượng m ưa bão tr u n g bình phía T ây B ắc Bộ (RRW)

- S ố n g à y m ưa b ã o tr u n g bình phía Đ ông Bắc Bộ (NE)

- S ố n g à y m ư a b ã o tr u n g bình ph ía T ây Bắc Bộ (NW)

9 8

Các n h ân tố h ìn h th à n h m ưa bão cần tín h đến là:

/ Nhàn tó quỹ dạo bão

M ưa do xoáy ở gần bão trước h ế t phụ th u ộc vào vị trí tâm bão lúc đổ bộ, sa u đến

p h ần đĩa m ây tr u n g tâ m có bán kín h lớn h ay nhỏ, độ dầy n h iều h a y ít, còn phụ thuộc vào đoạn đường bão đi D o đó các n h â n t ố v ề quỹ đạo bão được chọn là:

- VỊ trí tám bão 24 giờ trước khi vào m iền A; (phía tây kinh tu y ến 110)

- VỊ trí tâm bão sa u 24 giờ trước khi vào m iền A ký h iệu là : cp.24, >> 24

- Vị trí tâm bão lúc vào m iền A (h ìn h 4.1)[8].

ơ đây X là k in h độ, <p là vĩ độ, các chỉ sô" 24, 12, ơ chi’ thời gian T rong các mô h ìn h

th ố n g kê dự báo quỹ đạo bão, các n h â n tố (p.24, Ầ.24, (ị) 12, Ằ.,2 là các n h â n tố quán tính.

S a u khi bão vào kê cận m iền A th ô n g thư ờng k h oán g 24 - 48 giò sa u thì bão đô bộ vào đ ất liền Vị trí bão lúc này là q u y ết định đối với mưa bão do đó các n h ân tố quĩ đạo được ch ọn tiếp là:

Hình 4.1 Miến dự báo A và B

- Vị tr í tâm bão sau 24 h sa u khi vào m iền A ọ ,t, Xo.ị

- Vị trí tâm bão sa u 4 8 giờ sa u khi vào m iền A cp4a x.t8.

Do Lốc dộ di ch u y ển củ a mỗi cơn bão mỗi k h ác nên việc xác đ ịn h ran h giới A và B

ch ỉ tương đối K hi p h â n tích và th u th ậ p s ố liệ u ta có th ể căn cứ và o h ìn h 4.1, để xác

đ ịn h th òi điểm t0- thời đ iểm bão còn cách bò k h o ả n g 24- 48 giò VỊ trí ph ỏng đoán cho thòi điểm t0 là k in h tu y ế n 1150 E.

2 N h á n tó cư ờ n g độ bão ở th ờ i d iể m t0

Cường độ bão có th ể đ án h giá dược qua m ột s ố th am s ố sa u đây:

a) Đ ộ sâ u của bão th ể h iện bởi áp s u ấ t tâ m bão; áp su ấ t tâm bão cà n g th ấ p cường

độ bão c à n g m ạnh S o n g ở đây th eo gương các tác giả khác đã chọn n h â n t ố ( I 0 1 0 - P b).

99

Ở đây Pb là áp s u ấ t tâ m bão do bằn g mb N h ân tô này theo một s ố tác gia Ui ,.h ô n g

n h ữ n g chỉ cưòựig độ bào mà còn biểu th ị k h ả năn g di chuvển cùa bào.

b) Gió m ạnh n h ấ t tr o n g bão: Gió m ạn h nhất trong bão là một tham số thể h iệ n cường độ củ a bão Ở n h ữ n g cơn bão m ạnh, áp thấp à tâm thường rất thấp, qui mô bão rộng, gió rất m ạn h, có sức tàn phá rất lớn, là những cơn bão dầy và rộng, do đó có kh ả

n ă n g m a n g lại lư ợng m ưa rấ t lớn.

c) K hu vực có gió m ạnh trên lõ m /s: K h u vực có gió m ạnh trên 15m /s cũng là m ột

th a m s ố biểu h iện cườn g độ của cơn bão, so n g đối vối một khu vực sô' liệu thưa thớt

nh ư b iển Đ ôn g v iệc xác (định khu vực n à y h ết sức khó khàn.

3 N hân tố k h í hậu

- K hi qu an s á t và ph ân tích s ố liệu bão người ta thấy có mưa, th ể hiện ở chỗ:

+ C ưòng độ bão yếu dần đầu m ùa, rồi lạ i m ạnh dần lên ở chính mùa và sau đó lại yếu d ần ỏ cuối m ù a bão.

+ Từ đầu m ùa bão đ ến cuối m ùa bão quỹ đạo di chuyên và đổ bộ củ a băo biển'

Đ ông dịch d ần từ bắc xu ố n g n a m

V ì v ậ y n h iều tá c g ià đã chọn n gày có bão (tính Lừ 1 th á n g 1 hàng nảm làm cơ sở

đ ịn h lượng hóa) đ ể b iểu thị th am sô" m ù a k h í hậu của bão.

- C h ú n g tôi còn cho ràng bão p h át sin h trong khí quyển trôn đại dương nên phải

có q u an h ệ đ ến đại dươing’ N h iều tác g iả ch o rằng bão có quan hệ với n h iệ t độ nước biển Son g do khôngcó khả năng thu thập sô liệu vê nhiệt độ nước biển nên chúng tôi dã đưa n gày âm lịch (tính từ đầu tháng âm lịch) vào đê khảo sát thay thê cho th ủy triều.

' Bảng 4.2.Hệ số của các phương trinh hói quy

- Trước h ế t đó là k h o ả n g cách từ tru n g tâm Bắc Bộ đến tâm bão; bão càng g ầ i

th ì k h ả n ă n g B ắc Bộ bị m ây bao phủ cà n g lớn khả năng gây mưa càng n h iều

100

- T hứ đến là k h o ả n g cách từ tru n g tâ m Bắc Bộ đến iron lạnh (đường đứt) n ếu có :

Ở m ột k h o ả n g cách n h ấ t đ ịn h , iron lạ n h cù n g với hoàn lưu bão tạo th à n h h iện tượng, khả n ă n g n giín g k ế t và dối lưu được tă n g lên gấp bội.

- S a u cù n g là áp th ấ p p h ía T ây nếu có, là m ột động lực thúc đ ẩ v quá trình đối lưu

và n g ư n g kết, n h iều khi c ù n g vối bão tạo th à n h dải th ấp v ắ t qua Bắc Bộ.

T h eo phân tích trên các nhân tố dự báo được chọn là :

- Vị trí tám bão 24 giờ trước th òi điểm x u ấ t p h át dự báo t0 ((p.2., và Ầ.2.t)

-VỊ trí bão 12 giờ trước thời điểm t„

- Vị trí bão ở thời điểm t„(cpo ^o)

- Vị tr í bão 24 giò sa u thời điểm t0 (<p24 ^2<i)

• V ị trí bão 4 8 giờ sa u thòi điểm t0 (ẹ.,8 x.ị8)

- N g à y dương lịch (DI")

- N g à y âm lịch D2")

- Tốc độ gió cực đại trong bão ở th òi điểm to (Wư) tín h b ằ n g m /s

- H iệ u s ố k h í áp ( 1010- Pb), tron g đố Pb là áp s u ấ t tâm bão tín h b ằ n g mb

- K h oản g cách từ tâm bão đến Hà N ội tín h bằn g độ k in h tư<Jng ứ ng

T iế n hàn h hồi quy từ n g bưỏc Phương trìn h hồi quy n h ận được ở d ạ n g :

Y= a0 +a,X( +a2x2 + + an x„.

Các h ệ s ố c ủ a phương trìn h trên được ghi trong bảng 4.2.

Đ e dự báo thời tiế t ở m ột điểm tron g công trình [16] đã sử dụ ng trường đ ịa t h ế vị

m ực 5 0 0 và 1000 mb làm n h â n t ố dự báo Các yếu t ố dự báo lồ : B iến đổi áp s u ấ t ỏ

m ực m ặ t b iên từ 12 đến 72 giờ ; b iến đổi địa t h ế vị Hr)00 Lừ 12 đến 72 giò ; h iệ u n h iệt

độ, lúc 6 giờ và n h iệ t độ tối th ấp củ a n g à y hôm sau; h iệu n h iệt độ lúc 12 giờ và

n h iệ t độ tôì cao củ a n g à y tiếp theo; lượng m ưa ban đêm; lượng mưa ban ngàv, lượng

m â y tầ n g thấp tron g đêm tiếp theo; lượng m ây tầ n g th ấp trong n g à y tiếp theo, các

th à n h p h ầ n gió ở m ặ t đ ấ t trong đêm tiếp theo; các th à n h gió ỏ m ặ t đ ấ t trong n gày tiế p th eo .

G iá trị lượng m â y tru n g bình trong đêm được xác địn h n h ư sa u :

Hình 4.2.Số thứ tự các điểm nút

ở đây H giá trị đ ịa t h ế vị tru n g bìn h th eo 5 điểm ; Ja-cô-biên (H, A H ) 500 và

AH y000 là đ ể tín h vận ch u y ển xoáy trên mực 500 và 1000 mb, còn ( H, 500 A H 100°) là vận ch u y ển n h iệ t độ giữ a các mực, thành phần cuối là tính ả n h hưởng c ủ a m a s á t m ặ t đ ấ t , c á c h ệ s ố a kl b kJ Cjjj v à d kl là các hệ s ố hồi q u y h a y c á c h à m

ản h hưởng Đ ối vói m ỗi yếu tô' k ta ph ải xác địn h 60 hệ số S ố thứ tự các điểm i được ghi trên h ìn h 4.2 [10].

4 4 PHƯƠNG PH Á P PHÂN LỚP

T rong dự báo k h í tượng th uv v ă n ta thư ờn g gặp các bài toán dự báo sự xu ất h iện

h a y k h ô n g xu ất h iệ n n h ư có m ưa, k h ôn g m ưa ; cô sương mù, không có sương m ù v.v hoặc dự báo y ếu t ố k h í tượng lớn hơn hoặc nhỏ hơn một giá trị nào đó Các bài toán này ta giải b ằ n g ph ư ơ n g pháp p h ân lớp

G iả sử ta có 2 p h a thời tiế t là (ị), và <Ị>2 c ù n g với véc tơ nhân tố ảnh hưởng được

ch ia th à n h h a i lớp tư o n g ứng N h ư vậ y m ỗi véc tơ nhân tố ảnh hưởng ở trong số liệu lưu trữ X =( x ,,x 2 x n) ta b iế t nó thuộc lớp nào trong hai lớp ệ| và ệ 2 N hiệm vụ đặt ra

là ta phải tìm q u y tắc g iả i để khi có b ất k ỳ v éc tơ nhân tố ảnh hưởng nào không nằm trong bộ lư u trữ ta p h ả i chỉ ra được thời tiế t th u ộ c ệ l hay <Ị>2

ứ ng vối m ỗi v é c tơ n h ân tố ảnh h ư ở n g là m ột điểm trong không gian n chiều, các điểm ứ ng với các véc tơ n h ân tố ảnh hư ởng thuộc một lớp sẽ tạc ra một m iền nào đó

102

trong k h ô n g gian n ch iều N ếu ta ký h iệ u các điểm của lớp thứ n h ấ t là dấu tròn, các diêm củ a lớp th ứ h a i là d ấ u gạ ch th ì trong trường hợp có hai nh ân tố ta có hai m iền trong m ặt ph ẳng, h a i m iền n à y có th ể ở m ột tron g 3 trường hợp sau:

Trường hợp thứ n h ấ t là h a i m iền riên g b iệ t nh au Đ ây là trường hợp p h ân lớp lý tưởng, các véc tơ n h â n tố ả n h hư ởn g chia th à n h h a i lớp T rong k h ôn g gia n 11 ch iều rất

ít khi thấy, trong trường hợp n à y La tìm được dường th ẳ n g phân chia hai lớp.

T rường hợp th ứ 2 là h a i m iên trù n g n h a u ta k h ông th ể phán ch ia các véc tơ n h ân

tố ả n h hương th à n h các lớp, n h ư vậ y k h ô n g th ế dự báo được pha thòi tiế t (|>1 và th eo

lu ậ t ph ân bô các đại lượng cực trị.

Q uy tắc giải cho bài to á n dự báo lựa chọn có dạn g :

Hình 4.3 M ật đ ộ x á c su ấ t của ló p 1 (kh ô n g mưa) và lóp 2 (có mưa)

Đ ể tìm hàm P(X) ta x é t m ột th í dụ đơn g iả n khi có m ột nhân tố dự báo G iả sử

ta cần ph ân biệt n gày n ắ n g và n g à y m ưa th eo tốc độ th ẳ n g đứng ỏ đinh lớp biên khí

q u vển Sử dụ ng s ố liệu lưu trữ ta ch ia tấ t cả các n gày m ùa h è th àn h h ai lớp : lớp 1 là

n h ữ n g n g à y k h ô n g có m ưa, lóp 2 là nhữ ng ngày có mưa Sau dó tính xác su ất củ a dòn g th ẳ n g ở mức 8 5 0 m b ch o từ n g lớp Ta dựng đường phân bố mật độ xác su ât ch o

f2(w) p > 0 Pha thời tiế t thuộc lớp 2.

T rong trường hợp w th ỏa m ãn phân bố chuẩn ta có:

N ế u tốc độ th ẳ n g đứ ng trun g bình trong ngàv không mưa và ngày có m ưiì bằn g

n h a u W, = W2 th ì hệ s ố k = 0 sự phân chia thành hai lớp không tiến hành được, cho nên đ ể xây dự n g h àm p h àn lớp với một nhân tô nào đó thì đòi hỏi giá trị tr u n g bìn h

củ a n h â n tố đó tron g h a i lớp phải khác nhau.

T rong thự c t ế dự báo thời tiế t ta sử d ạ n g nh iều nhân tố ảnh hưởng và các n h â n

t ố ả n h hư ởng là véc tơ n chiếu

s u ấ t ca o hơn pha thời t iế t 1.

T hực tê tín h toán h à m ph ân lớp người ta ch ia s ố liệ u lưu trừ làm h ai lóp ứ ng với

h ai p h a thời tiế t S ố trường hợp trong m ỗi lớp là Nj và N 2 Đê th u ậ n tiệ n ta gọi lớp

th ứ n h ấ t là A, lớp th ứ 2 là B Q uá trìn h tín h to á n gồm 4 bước như sau:

Bước 1: T ính giá trị tru n g b ìn h cho tấ t cả các n h â n tô' dự báo trong lớp A