Báo cáo khoa học đề tài nghiên cứu và dự báo nước dâng do bão và sóng biển bằng phương pháp số

TONG QUAN VỀ MÔ HÌNH so TRỊ VÀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CÚỨU, LT Nỏ hình số trị và tình hình nghiên cứu nước dang bao ngoài nước, Hiện này các mô hình số trị tính toán, dự báo các yếu tố động

BAO CAO KHOA HỌC ĐÈ TÀI

TRUNG TAM KHi TUNG THUY VAN QUOC GIA TRUNG TÂM KHÍ TƯỢNG THUỲ VĂN BIỂN

BẢO CÁO KHOA HỌC ĐÈ TÀI

NGHIÊN CỨU VÀ DỰ BÁO NƯỚC [_

CƠ CẤU TỔ CHỨC ¬ CHUC NANG NHIEM VU CUA TRUNG TAM KTTV BIEN

Trung tâm KTTV Biển thuộc Trung tâm KTTV Quốc gia - Bộ Tài nguyên và Môi

trường được thành lập ngày 29 tháng 4 năm 1987; Với chức năng nhiệm vụ:

{ Quần lý kỹ thuật mạng lưới trạm điều tra cơ bản về khí tượng Thuỷ văn

Biển, kiểm soát và sử lý số liệu điều tra cơ bản đưa vào lưu trữ

2 Tiến hành công tác điều tra cơ bản trên biển bằng tầu biển

3 Nghiên cứu hoàn thiện các cong nghệ dự báo biển phục vụ phát triển kinh

tế, xã hội nhất là kinh tế biển,

4 Phục vụ số liệu KTTV Biển cho các hoạt động biển và xây dựng các công

- Phong Hanh chinh tổng hợp

- Phòng Nghiên cứu Thuỷ văn Biển

- Phòng Nghiên cứu Khí tượng Biển

~ Phòng Quản lý mạng lưới

- Đoàn Khảo sát Biển

- Đội tàu Nghiên Cứu Biển

Về nhân sự Gồm 80 người

Trung tâm KTTV Biển là cơ quan Hành chính sự nghiệp hàng năm được nhà nước

cấp kinh phí cho các hoạt động điều tra, nghiên cứu Biển

>

*

MO HINH TINH TOAN, DU BAO NUGC DANG DO BAO

TS Lẻ Trọng Đào

Mo dau

Nước dâng do bão ở nước ta là một trong những hiện tượng tự nhiên có

thể xếp vào loại thiên tai nguy hiểm, gây nhiều thiệt hại cho nên kinh tế quốc

dân, Chính vì thế mà hiện tượng này đã được quan tâm nghiên cứu vào loại

_ sớm nhật rong các hiện tượng KTTV và môi trường biển Để nnphiên cứu hiện ———————————~—

tượng nãy, từ trước đến nay có rất nhiều cách tiếp cận; thống kê, biểu đồ, mô

hình toán ( giải tích ), mô hình số trị Đạc biết trong thời gian vài thập ký lại

đây, hướng mô hình số trị được phát triển mạnh nhất, và cũng là công cụ triển

vọng nhất cho bãi toán tính toán , dự báo nude dang nói chung , nước dang do

bão nói riêng Điều này phản ánh đúng tình hình chung cho.cd-4-Vidl-nam va

trên thế giới, Trong để tài này, phần xây dựng mô hình dự báo nước đăng,

chúng tôi đi theo hướng mô hình số trị

1 TONG QUAN VỀ MÔ HÌNH so TRỊ VÀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CÚỨU,

LT Nỏ hình số trị và tình hình nghiên cứu nước dang bao ngoài nước,

Hiện này các mô hình số trị tính toán, dự báo các yếu tố động lực, môi

trường nói chung đều được xây dựng dưới dạng tổng hợp (tính cho bài toán

tổng hợp hoặc cho các bài toán khác nhau, tuy theo việc lựa chọn các phương

án thích hợp) chứ không xây dựng riêng cho từng bài toán cụ thể như mô hình

thuỷ triểu, mô hình nước dâng những mô hình này sẽ được chiết suất từ mô

hình chúng ( như sẽ làm sau đây) hoặc chạy mô hình chung cho phương án cụ

thể, cần thiết, Sau đây sẽ giới thiệu một số mô hình ở dạng như vậy Những

mô hình này đều mang tính hiện đại, khá phổ biến, được dùng ở nhiều quốc

gia để tính toán, dự báo KTTV biển và môi trường ở nước ta cũng đã và dàng

được khai thác, sử dụng tương đối rộng rãi

Các mô hình vùng bờ (coastal ocean models) dùng trong các hệ thống

tính toán, dự báo nói ở trên thường là mô hình 3D có đưa vào cả trường nhiệt

độ và độ muối Các mô hình này chia làm hai loại: mô hình chẩn đoán

(diagnostic), trong đó nhiệt độ và độ muối được đưa vào dưới đạng số liệu, và

mô hình dự báo( prognoslc), trong đó nhiệt dO vA dé mudi được xem là các

biến cẩn giải như dòng chảy, Hiện nay các mô hình tường tự như vậy có rất

nhiều Kết quả tính toán của các mô hình thường được so sánh với số liệu thực

đo hoặc với các nghiệm giải tích

Các mô hình này được xây dựng từ lâu (từ những năm 70 của thế kỷ trước) và phát triển dân do nhu cầu và điều kiện như đã nói ở trên Sau day là giới thiệu tóm tắt một số trong các mô hình đó

1 BCS ( Brian Cos Semtner ) Mô hình được xây dựng từ những năm 70 thế kỷ trước và được nhiều người khác phát triển (Semtner và Chervin 1992, Đukowicz và Smith 1994 .) và được nhiều chuyên gia về mô hình sử dụng, —_

Mô hình thường được dùng để tính dự báo cho hoàn lưử qủỹ mõ lới, Đã ap

đụng để tính đồng chảy ở bờ tây nước úc

. XÂY dựng Sau đồ đến năm 1992 Mellor áp dụng để tính cho vùng cửa sông và

trong sông, Những năm sau này, mô hình đã được một loại -các chuyên gia và

tổ chức cải tiến và phát triển, như Trung tâm khí tượng quốc giá (NÓOAA), Cục hải dương quốc gia và học viện Princelon v.v,.Về mô hình này sẽ được

nói kỹ ở các phần sau

3 SPEM ( Semi spectral Primitive Equation Model ) Do Haidvogen xAy dung (1991) M6 hinh duge str dung dé tinh cho vùng bờ nằm trong đới sóng

đổ Được nhiều nơi áp dụng, như dải bờ Labrador (1993); vùng bờ California

Mô hình này cũng được nhiều chuyên gia phát triểu thêm, như Lazier và

Wright (1993); Greatbatch và goulding (1992); Greatbatch, Pan vA Ren

(1995) vv

4 MIAMI - Do Baud va Bleck (1986, 1992 ) thuộc trường đại học Miami

xây dựng Mô hình được sử đụnh để tính đồng chảy vùng gần bờ, dùng để nghiên cứu ảnh hưởng của sông và hiệu ứng đường bờ Năm 1995-1996 Gan

và NNK đã áp dụng mô hình để nghiên cứu đồng chảy ở vịnh Chaleurs Canada va đã có những kết luận quan trọng về phân tầng dòng chảy ở vịnh này Đồng thời kết luận về tính ưu việt của mô hình trong việc giải các bài

toán tương tự,

3 POL ( Praudman oceanographic Laboratory) do James (1991) xây

dựng Ban đầu nó được sử dụng để nghiên cứu rối ở vùng bờ Nauyv, nơi có sự pha trộn với nước ngọt từ sông và biển Baltic chạy thẳng lên phía bắc dọc theo

bờ biển Nauy Sau đó cũng được đùng để tính toán và dự báo dong chảy cho dải bờ này,

Có thể kể thêm nhiều mô hình nữa như : HB (Truong DUH Hamburg

Germany) do Jan Backhaus (1987), Pohmann (1995 xây dựng, GHER (Geohydrodinamics and Environment Research laboratory) thuộc trường ĐHH Liege Bỉ Mô hình này do Nihoul (1989) và Beckers (1991) xây dựng GG (Greatbatchang Goulding 1992) v.v

Những mô hình này là những kết quả nghiên cứu cơ bản, kinh điển Các

mô hình số trị được xây dựng dựa trên các mô hình nói ở trên cho đến hiện nay có rất nhiều, Thậm chí các mô hình số trị đã được xây dựng dưới đạng một mô hình Các mô hình công nghệ như vậy có thể dùng để tính nhiều bài toán như thuỷ triểu, đồng chảy (gió, mật độ ), sóng, bồi xói v.v cho cả bài

—=——-lián.2-và-3D, như-mô-hình-MIKE —-2HHĐ-(Đan-mach)-BLUMBERG-AZ

và MELLOR G.L (mô hình sigma) (1085,1986); BUCHARD.H và

(mô hình kết hợp sóng, dòng chảy) Hiện nay, các mô hình số trị thường được giải trên nhiều loại lưới như lưới cầu, lưới cong, không đầu (lớp mãO, lưới

sisgma ,k-épsion (theo độ sâu), lưới biên di động (trong bày toán ngập lụ0

Như sẽ được trình bày dưới đây, viện DELFT HYDRAULICS cũng là một trung tâm vào loại mạnh nhất về các mô hình tính toán, dự báo các quá trình

động lực hiện nay Các mô hình này cũng được sử dụng ở các vùng biển nói ở

trên và được đánh giá tốt,

1.2 Tình hình nghiên cứu trong nước

Bài toán tính nước dang do bão có thể xem như một trường hợp riêng của bài toán 2D xây đượng trên cơ sở hệ phương trình nước nông 2D Bắt đầu từ những năm 80 của thế kỷ trước, một loạt tác giả đã tiến hành xây dựng mô hình 2Ð này với các sơ đồ và các phương pháp tính khác nhau Các mô hình này được xây dựng chủ yếu phục vụ cho việc tính toàn nước dang bão và thuỷ triểu, như: Nguyễn Ngọc Thuy, Nguyễn Bích Hùng, Định Văn Quế, Tạ Đăng Minh Phạm Văn Ninh, Đồ Ngọc Quỳnh, Nguyễn Thọ Sáo, Nguyễn Hữu Nhân ( sai phân hữu hạn ), Lê Trọng Đào _ ( phần tử hữu hạn )

Đặc điểm chung của các mô hình này là đều do các tập thể tác giả tự xây

đựng Trong suốt quá trình đó, các mô hình này đã tiến hãnh tính toán thuỷ triểu và nước đăng do bão và đã phục vụ nhiều công trình trong thực tế có hiệu

quả.

»

Năm 1999, sau khi thắng thầu, viên DELFT HYDRAULICS kết hợp vớt Trùng tâm KTTV biển đã tổ chức thu thập số liệu và xây dựng 2 lưới tính bao

gồm: lưới Biển Đông (SCM), đây là lưới thô với độ phân giải 025 ° x 0/25 °

(Hình Í.) bao phủ miền tính từ 99 E đến 120 E, từ 9 S đến 22N và lưới cong

cho biển Đông với độ phân giải chỉ tiết dân khi vào vùng ven bờ Việt Nam

đến 5 km ( hình 2 ) “Trên trên cả hai lưới đều tính cả thuỷ triểu và nước đâng

bão Theo chúng tôi, đây là mô hình dự báo nước dang tốt nhất có được ở

nước ta Hiện mô hình đã được cài đặt tại trung tâm KTTV Biển Đáng tiếc là

mộ hình này được cài đặt quá chặt và chỉ phục vụ-cho dự báo nước dũng VÌNET— TT TT TT TT

bở biển Việt nam

Một đặc điểm mà tất cả các mô hình nói ở trên đều có, đó là trường gió

khi.có bão chỉ được tính toán bằng_mô hình bão với các tham-số- của bão:

Trong mô hình của Hà Lan có đưa thêm trường gió dự báo JMA ( Nhật ),

những với: độ- phẩm giải -quá-thấp-(2;5- độ kinh vỹ} và chỉ thứ được tại 2 thời”

điểm 00 giờ và 12 giờ Qua thử nghiệm, việc đưa hoặc không đưa trường gió

này vào không có ảnh hưởng gì đáng kể đến kết quả tính nước dang Nhu vay

trường gió trong bão được tính theo mô hình tượng đối đơn giản, không phần

ánh được trường gió thực,

Trong phần này, để tính nước dâng đo bão , chúng tôi đưa vào trường gió

dự báo chỉ tiết hơn Việc đánh giá trường gió dự báo nay là một phần quan

trọng của để tài, Chúng tôi không bình luận ở đây,

Một khâu quan trọng nữa trong việc xây dựng mô hình dự báo nước dâng

bão là khâu lựa chọn mô hình số, xin trình bày dưới đây

Il LUA CHON VA KHAI THAC MO HINH SỐ

Sau một thời gian tìm hiểu, chúng tôi đã quyết định chọn md hinh POM

(Princeton Ocean Model) để thực biện việc tính toán của đề tài Sau đây xin

giới thiệu vấn tắt về mô hình POM và việc khai thác mô hình này

HH1 Giới thiệu mô hình POM

Mô hình số tiến thân của mô hình POM (Princeton Ocean Model) duge Blumberg và Mellor khởi xướng từ năm 1977, những năm sau đó được

nhiều tác giả khác liên tục bổ sung, phát triển và ứng đụng Mô hình PÓM

theo nghĩa chương trình tính (ngôn ngữ FORTRAN 77) cũng được liên tục

4

bổ sung và cho đến nay trên mạng internet chúng ta có được các version

POM97.F, POMĐ98,F và version mới nhất, gần đây nhất là POM2K.E được

viết thing 9 nam 2002

M6 hinh POM cé cdc đặc điểm sau đây:

POM được viết bằng ngôn ngit FORTRAN 77, là ngôn ngữ rất thông

dụng đối với những người làm mô hình hải văn (sau đây sẽ được hiểu là

chương trình tính) Đó là mô hình mở, theo nghĩa có chương trình nguồn

được phổ biến rộng rãi trên mạng, có thể can thiệp tuỳ thích Theo nghĩa thứ —

hãi 1ã để mỡ một số vấn để cho người sử dụng có thể ‘dong góp những ý~”

tưởng riêng nhằm phát triển hoặc ứng dụng sắng tạo theo cách của mình,

Chính vì đặc điểm này mà POM rất phù hợp đối với người làm nghiên cứu,

n#- dụng-mô-hình;-Cũng-v- những đặc-điểm trêr mà POMEd# có riêng mot

cầu lạc bộ trên mạng với hơn 2000 thành viên (tính đến năm 2002) trên khập

POM là mô hình 3D (dòng chay 2D, phân bố nhiệt, muối ) có thể tính

cho bài toán 2Ð (thuỷ triểu, nước dâng ) trên các lưới cầu, cong , lưới siprna

nhờ chương trình phụ trợ làm lưới grid.f và subroutine ORTHOG Đây là mô

hình tổng hợp, được cấu trúc bởi phần chương trình chính và 15 subroutine

có thuyết mình rõ ràng và giải cho một bài toán mẫu đơn giản Chương trình

không được viết khắt khe (mở) cho nên không câu nệ về cấu trúc đầu ra, đầu

vào (xem đó như một trong những việc người sử dụng cần lầm theo ý mình)

Sơ đồ sai phân theo thời gian ở POM là sơ đồ hiện Đặc điểm của sơ đồ

này lÀ rõ ràng trong trình bày cả về thuật toán và kỹ thuật lập trình Tuy vậy,

bước thời gian (dU nhỏ và đồi hỏi thời gian tính toán lớn

Mê hình số được xây dựng trên cơ sở hệ các phương trình sau đây: Hệ

toa độ sigma mô tả trên hình h.Í như sau:

z vax = yA os Hoty Ley

=¢ (fa, bo e, d}

Trong dé vy,z I toa dd dé cdc; D2 H+ 9, H (x, y) 1 độ sâu: ¿CÚ MO

=Ú// Sau khi chuyển sang hé toa dO sigma , hệ phương trình được viết như

sau (với chú ý l.a,b,c,đ }:

+ Be {su D |\ as! ti) | + ba Kies We tự)

Hệ các phương trình trên viết cho bài toán 3D, có cả nhiệt, muối Trong

để tài này chỉ giải bài toán 2D, cho nên chỉ chú giải kỹ cho hài toán 2D ở phần sau Chú giải đầy đủ có thể xem “hướng dẫn sử dụng POME.

$ Bài toán 2D: tích phân theo phương thẳng đứng

HH phường trình (2D) tích phân theo phương thẳng đứng từ miệt đến đây

biển được viết như sau:

Ma sắt gió bổ mặt theo phương tiếp tuyến: - < w(0) > and — <w(01>,

và má sát đầy tương Ứng: ~ < ww(~1) > and ~ < ww(~l) >,

Các thành phần còn lại như sau:

án 2Ð được thực hiện với MODE=2 Khi chạy chương trình chưng cho

phương án cụ thể này, đặc biệt với trường hợp đưa vào các số liệu cụ thể và

kiểm nghiêm mô hình sẽ phải thực hiện rất nhiều các khâu đoạn tính toán

không cần thiết, hơn nữa, việc soạn thảo cũng rất khó khăn Vì vậy, để thực

hiện riêng cho phương án này chúng tôi đã tiến hành các bước sau:

b

Bước !: Làm gọn chương trình Phần này được thực hiện như sau;

- Thiết lập một bài toán cụ thể, tương đối tổng quát

- Chạy chương trình chung với phương án MODE=2 với các điều kiện của bài toán đặt ra

- Lược bỏ đẩn những phần mà trực quan cho là không cần thiết Môi

một lần lược bỏ lại chạy chương trình và so sánh kết quả với kết quả của

phương án chúng, Hai kết quả này phải đúng hệt nhau,

Kết quả của bước này ta nhận được một chương trình gồn khoảng 6(M)

đồng lệnh, trong khi đó chương trình chung có khoảng 5700 đồng lệnh

(POM2K.F), Như vậy là đã lược bỏ được rất nhiều Chương trình nhận được

rất gọn nhẹ và do đó rất tiện cho việc soạn thảo sau này Mặt khác, tính toán

trên chương trình thu được so với chương trình chung cho cùng một bài toán

nhanh hơn rất nhiều (khoảng 5 lần).

L1

Bước 2: Kết quả của bước I chỉ làm cho chương trình gọn nhẹ Ở bước

2 này sẽ làm cho chương trình giảm bớt các mảng không cần thiết và tìm hiểu ý nghĩa của các mảng Cụ thể như sau:

- Ở chương trình chung sử dụng rất nhiều mảng, và do cấu trúc của chương trình chung rất phức tạp, chặt chẽ, điểu mà một bài toán lớn thường gặp Do đó khó biết được các mảng sẽ tham gia vào những tính toán nào trong bài toán 2D Để loại bỏ các mảng không cần thiét,-budc này cũng thực hiện từ từ như ở bước trước Như vậy, trước hết loại bỏ các mắng không tham

gia vào các tính toán trong bài toán 2D (

120 mang}

- Kết quả của phần này làm giảm bộ nhớ rất nhiều Bởi vì dù không

tham gia tính toán, nhưng khi chạy chương trình vẫn phải phân bộ nhớ cho

Nhưng cũng do sự phức tạp của chương trình chúng mà không biết được giá trị

và ý nghĩa của chúng ra sao Phần này sẽ cho in ra giá trị của tất cả các mắng và thấy rằng một số mảng chỉ có giá trị trong bài toán 3D, cồn trong bài toán 2D chúng chỉ là hàng số Như vậy các mảng này bay giờ không phải là mảng nữa

Trong các phếp tính, hoặc vất bỏ cdc mang này, nếu như chúng bằng 0 hoặc gần cho một giá trị cụ thể như một hệ số Các giá trị này sẽ là các tham số hiệu chỉnh mô hình sau này,

Qua các bước thực hiện ở trên, ngoài việc có được một chương trình gọn nhẹ, tiết kiệm được bộ nhớ, chúng ta còn nắm bắt được rõ rằng cấu trúc, ý nghĩa của từng phần và từng thành phần của chương trình và do đó làm chủ

được chương trình, Điều này đặc biệt quan trọng cho các bước sau này, khi cần

can thiệp, sắp xếp và đưa các đầu vào vào chương trình để giải các bài toán cụ

thể, Chương trình thú được có thể dùng để giải các bài toán thuỷ triểu, nước

dang

Chương trình 2D rút gọn được cấu trúc bởi 4 khối chính sau day:

SƯBROUTINE SEAMOUNT để nhập các đữ liệu đầu vào và điều kiện bạn đầu của bài toán

SUBROUTINE BCOND Các điều kiện biên (lỏng và cứng) SUBROUTINE ADVAVE Tính các thành phần advection, ma sat đấy,

mặt tức là các thành phần từ (13) đến (16)

khoảng 2/3 trong số

a>

Trường gió và trường áp được tính bằng mô hình bão và như vậy nước dang

ở đây chỉ là nước đâng do bão ở đây chúng tôi ấp đụng mô hình bão [I] của

Greg J Holland Mo hinh nay cfing đà được sử dụng trong mô hình dự báo

nước dâng của viện DELFT HYDRAULICS Hà LAN cài đặt tại Trung lâm

KTTV Biển, Mô hình này sẽ được trình bày sau đây,

HI MÔ HÌNH BÃO

Ấp suất khí quyển được tính theo công thức sau:

Trong đồ P là ấp suất không khí tại điểm cách tâm bão một khoảng r¡ Pc-

ấp ở tâm; Pn - áp ở rìa bão; Á và B là các tham số của mô hình

Trường gió được xác định theo công thức sau (không tính đến sự di chuyển

của bão):

Mie {ABC Pac Pe exp (2 ALEE) fpr it fd ph tb p Qe Bem

Trong dé Vr IA modul gió tại điểm cách tâm bão một khoảng r ( khi bão

không di chuyển : p- mật độ không khí; f - tham số Coriolis

Giá do bão di chuyển sinh ra được tính như sau:

Vm = 0.158 exp (k/r)

Trong dé k = pi / 500

Để tìm mới liên hệ giữa bán kính gió cực đại R¿„ vận tốc pió cực đại

W với các tham số A,B, từ (2) cho dWr / dr = 0, ta cé:

và

C=(B/pe)!?

Tir (19) thay ring tham sO A có liên quan đến bán kính gió cực đại của bão,

tức là liên quan đến quy mô của bão, Còn từ (20) cho thấy tham số này không

liên quan đến vận tốc gió cực đại mà chỉ tham số B là có liên quan Trên

hình 3.1 trình bầy các profiles áp suất KQ và gió với các gía trị khác nhau của

B Có thể nói rằng tham số B phản ảnh độ phú của trường gió lớn so với gió cực

đại, Tham số B càng lớn thì gió cực đại càng lớn nhưng độ phủ thì ngược lại -

càng bé,

Như vậy, để xấp xÌ các trường gió, ấp trong một cơn bão dự báo, ngoài các

thông tin về đường đi ( vị trí và vận tốc di chuyển ) và áp ở tâm bão ( các thông

Comment:

*

tỉn này hầu như bao giờ cũng có ) còn cần đến các thong tin về bán kính gió cực

đại ( để xác định tham số A) và một số g giá trị của gió tại một số điểm (để xác

định tham số B) Việc lựa chọn các tham số Á và B cho các cơn bão trong quá

khứ có thể thực hiện bằng 2 cách: Cách thứ nhất có thể so sánh với gió tại các

trạm, Cách thứ hai ~ so sánh giá trị nước đãng tính được với số liệu thực đo

IV, MÔ HÌNH TÍNH TOÁN, DỰBÁO NƯỚC DÃNG DO HÃO

IVI Ludi tinh:

Lưới tính nước dâng phủ hết biển Đông với độ phân giải 1/12.dộ kinh vỹ-'—-—————-————-———

tir 99, đến 120 độ kinh đồng và từ 0 đến 24 độ vĩ bắc,

1V.2._ Số liệu độ sâu biển Đông: _

Về số liệu độ sâu biển Đông có nhiều nguồn Khi hình thành mô hình dự

báo nước dang do bio biển Đông, viên DELFT HYDROUL, ICS đã thu thập độ

sâu cho toần vùng tính Riêng độ sân vùng biển Việt nam với độ phân giải

1/300.000 do phía Việt nam cũng cấp, Ở đây chúng tôi thừa hưởng luôn kết quả

này, Hình 1+ là lưới tính cong của mô hình DELET HYDROULICS Theo như

nhận xét cha vien DELFT HYDROULICS , s6 liệu từ các nguồn nói chung

không mâu thuẫn nhau, cho nên có thé tin tưởng được

TẾ, 1 Tính toán và liệu chinh

Đã tính nước dang cho 6 cơn bão sau đây:

1 Bão DAN (từ đến tháng năm 1989)

2 Bão BETTY(từ đến tháng năm 1989)

3 Baio MUKONG (từ đến tháng năm 1989)

4 Bão PRANKIE(từ đến tháng năm 1996)

3 Bão KONI (từ đến tháng năm 2003) Trong đó, 3 cơn

bão đầu (1,2,3) là có số liệu so sánh hai cơn bão sau (4,5) là những cơn bão chưa

có số liệu sơ sánh, Hình 3.4 là bản đổ đường đi của các cơn bão trên Các hình từ

3.3 đến 4/9 là đường báo nước dâng ( giá trị cực đại của nước đăng tại các điểm đọc

bờ) của các cơn bão, Trên các hình 3.5,3.6,3.7 cho thấy kết quả tính khá phù hợp

với kết quả đo đạc,

Qua các kết quả tính toán nước dang cho cdc cơn bão nói ở trên, mô hình số trị được xây đựng có thể sẽ được sử dụng như một công cụ dự báo và tính toán nước

dang do bio

10 => ~ -kkxkkkkLkkkkL ST — seventeen stele ieee ve

HINH 33 LUGECONG TINH THUY TRIEU BIEN DONG

H34 ĐƯỜNG ĐI CỦA CÁC CƠN BẢO

7 CON BAO DAN

Từ ngày 16 dén 26 thang to nam 1989

ĐƯỜNG HẢO NƯỚC ĐANG

H 3.7 DUONG BAO NUGC DANG CON BẢO WURONG

tháng 9 nam 2000

H328 ĐƯỜNG BAO NƯỚC ĐĂNG CƠN BẢO FRANRIE

Từ ngày 22 đến 24 tháng 7 nam 1996

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Mô hình POM được khai thác để xây dựng mô hình số trị dự báo nước đâng là một mô hình hiện đại, được sử dụng nhiều ở trong và ngoài nước với nhiều mục đích khác nhau và đều được đánh giá

chính xác của kết quả dự báo,

Để có được kết quả tốt hơn cần phải có được dự báo trường pió tốt

Hien nay Trung tam KTTV biển đang khai thác mỏ hình MM5 dự

báo các trường gió áp

_.phảt-tiến-hành bằng rõ hìãH-bão Sshữ đã trình bày trơng báo cáo ”

a

IV TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 LÊ TRONG DAO Tính toán nước dang đo bão ở vịnh HÁc Hộ theo mô hình số

trị thuỷ động

Đề tài NCKH - Tổng cục KTTV 1993

2 LÊ TRỌNG ĐÀO Phương phấp phần tử hữu hạn trong các bài toán hãi văn

Báo cáo khoa học ký niệm 10 năm thành lập TT KTTV biển (1987 - 1997)

toán thuỷ triểu, nước đângvà tương tác giữa chúng

Để tài NCKH - Tổng cục KTTV 1998

4 LÊ TRỌNG ĐÀO Điều kiện biên trên biên cứng trong bài toán nước nông trên

lưới sai phân hữu hạn - Tạp chí khí tượng thuỷ văn 4(496) 2002

Bott TRONG DAO? Mo hints GT Th thuỷ triển Biến Đồng và vùng biển Việt

Nam,

Báo cáo khoa học kỷ niêm L5 năm thành lập TT KTTTV biến (1987-200)

6 Báo cáo tổng kết về mô hình SCM và VCM tính toán dư báo nước dang cho vùng

biển Việt năm Dự ấn hợp tác Việt nam ~ Na ny “ Trạm phao tự động cảnh báo, dự báo

bảo "

7 TRƯƠNG VĂN BON Cac quá trình động lực cửa sông Đây

Báo cío chuyên để dự ấn Sáng Dây

8 PHAM VĂN HUẤN Tính thuỷ triển ,dòng triểu bằng mô hình số trị thuỷ

động

Báo cáo chuyên để để tài " thuỷ triểu đồng triểu biển Đông và mực

nước biển đâng * chương trình biển KT -03 1996,

9 Z KOWALIK; T S MURTY Numerical Modeling of Ocean Dynamics ~

Advance Series on Ocean Engineering - Volume 5 World Scientific

10 RICHARD J GREATBATCH AND GEORGE L MELLOR

An Overview of Coastal Ocean Models

11 MALCOLM J BOWMAN, DAVID E DIETRICH, AND PHILIP

MLADENOV Predictions of Circulation and Mixing in Doubtful Sound,

Arising from Variations in Runoff and Discharge from the Manapouri Power

Station

12 ALLAN R ROBINSON Forcecasting and Samulating Coastal Ocean

Processes and Variabilities with the Harvard Ocean Prediction Sytem

Height and Current Prediction

MO HINH DELFT 3D-FLOW VA UNG DUNG CHO DU BAO NUGC

DANG DO BAO VUNG VEN BIEN BIEN VIET NAM

Ths Nguyên Bá Thuỷ Trung tâm Khí tượng Thuỷ văn Biến

Mo dau

Nước dâng do bão một hiện tượng thiên tai rất nguy hiểm, gây nhiều thiệt hại và

xẩy ra hàng năm tại các vùng ven biển Việt Nam, Hiện tượng này đã được dự báo và cảnh

báo rất có hiệu qui tớ một số nước có bão đi qua như: Mỹ, Nhật, Úc Tuy nhiên vấn để dự

báo và phát các bản tin về nước dâng cho bão vẫn chưa được thực hiện ở nước ta

Năm trong khuôn khổ dự án hợp tác giữa Chính, phú “Việt -Nam và Chính phủ Na ——_

Ủy về “Dự án tram phao và cẢnh báo bão" „ phía Nauy có cung cấp cho Việt Nam một

mô hình dự báo nước dâng do bão-như một phần của dự án Nhằm chọn được mô hình dự

báo nước dâng tối Tổng cục Khí tượng Thuy văn cùng với cơ quan khí tượng Na Ủy đã tỏ

Nam 1984 Viện Thuỷ lực Hà Lan đã Xây dựng mô hình tính thuỷ triểu phục vụ cho

hợp tác khảo sát biển Đông giữa Inđonexia và Hà Lan Mô hình tính cho vùng biển từ 95"

đến 126" kinh độ dòng và từ 9" nam đến tS" bic Trong mô hình này hệ phương trình

nước nông được xâp xỉ trên hệ toa độ cầu Giữa năm 1999, miền tính ở trên được mở rộng

lên đến 26 ° bắc Như vậy, trong mô hình đưa thêm vào hai biên long IA co Luzon va eo

Đài Loạn Vũng tính như vậy chứa chọn cá Biển Đông Cá hai miền tính đều có bước lưới

là 1/4 kinh vĩ độ Năm 1999, sau khi thắng thầu và có được các số liệu về mực nước triểu

ở dọc bờ biển Trung Quốc, Việt Nam Trên miền tính nói trên, Viện Thuy lực Hà Lan

cho xây dựng 2 lưới tính bao gồm: lưới Biển Đông (SCM), đây là lưới thô với độ phân giải

0.252 0/25” lưới tính cho vùng ven bỡ Việt Nam (VCM), đây là lưới cong, độ phân giải

lớn dân khi vào vùng ven bờ Việt Nam, Cả hai lưới tính đều được tính toán thử nghiệm và

kiểm chứng với các số liệu mực nước đọc theo khu vực ven bờ Việt Nam và Trung Quốc

Trong dự ấn hợp tác với Việt Nam một trong những ứng dụng của mô hình được

thiết lập là tính toán và dự báo nước dâng do bão

Trong mô hình tính nước đâng do bão, ngoài các tham số vẻ diéu kiện đường bờ,

lưới tính độ sâu, các điều kiện ban đầu và điều kiện biên khác thì trường sở liệu gió ấp và

các thông số về quỹ đạo và tham số bão được đưa vào sử đụng Đây là một phần quan

trọng trong bộ phần mền tính toán và dự báo nước dâng do bão, có tên là WES

II Độ tin cậy và tính năng của mô hình trong việc sử dụng lưới tính SCM, VCM

Mô hình sử dụng lưới SCM có thể tính toán mực nước, dòng chảy, phân bố trường

nhiệt độ, độ muôi., Ngoài ra, kết quả của lưới tính SCM được sử dụng lầm điều kiện biên

lỏng cho các lưới tính có độ phân giải cao (lưới lòng), thí dụ như lưới VCM

Việc sử dụng lưới tính SCM và VCM đã được tính toán thử nghiệm và so.sánh kết

quả với các số liều thực đo Trên các biên lỏng của SCM là số liệu thực đo (hoặc dự tính — thuỷ.triểu pồm 3 nhóm:

Nhóm thứ nhất (A): là các điểm dọc đải bờ Việt Nam, gồm II điểm

Nhóm thứ hai (B): là các điểm đo bằng cao độ kế, nằm xa bờ, gồm T0 điểm

Nhóm thứ bá-(C) 1à các điểm-có-trong bảng thuỷ-triểu-Há quán pônr34Odimr—=—————- Tại các điểm kể trên đều có hằng số điều hoà của 8 sóng nói trên được đưa vào kiểm chứng

Kết quả tính toán thuỷ triểu được so sánh với một loạt điểm :

Dọc bờ biển Việt Nam (nhóm A): Gồm 1Ô điểm phân bố tương đối đếu dọc dải bờ,

các điểm này có chế độ triểu khác nhau, Vùng phía Bắc có nhật triểu lớn, vùng miễn

Trung có nhật triểu, bán nhật triểu không đều, và vùng phía Đông Nam Bộ có bán nhật

triểu lớn không đều Kết quả tính toán (tính cho tháng 7/2000 so sánh với bản dự tính

thuỷ triểu) khá phù hợp, đặc biệt về pha (trừ các điểm cực bắc của vịnh Bắc Bộ)

- Các điểm ven bờ và hải đảo của miền tính (nhóm €)-và các điểm giữa biển khơi

(Nhóm B) đều cho kết quả tốt Tại các điểm này, các đường biến thiên mực nước triểu tính

toán và thực (dự tính) có sự lệch pha, cho nên các đường chênh lệch có biên độ khá lớn ở một số điểm Đặc biệt khi đưa trường gió bão vào mô hình để tính đồng thời nước dâng

thuỷ triểu có thể sẽ cho sai số lớn hơn do sự lệch pha thuỷ triểu Điều này cần phải khắc

phục bằng kinh nghiệm sau này,

* Việc điều chính mô hình nhằm vào các yếu tố sau:

Pha và biên độ các sóng chính ở biên lỏng sau khí tính thử thấy một số điểm chưa

trùng khớp Tại các điểm ở biên lỏng, các hằng số điểu hoà (HSÐH) thường được nội suy

từ các giá trị tại các điểm ở hai đầu mút của biên, Giá trị của các HSĐH tại đây chưa chính

,xác Hệ số ma sát đáy được lấy đều cho toàn miễn hoặc thay đổi theo từng miền nhỏ, nơi kết quả tính chưa phù hợp

Để so sánh kết quả tính theo mô hình với số liệu thực đã tiến hành tính theo từng

¿ sóng (8 sóng) và so sánh với số liệu thực về pha tại tất cả các điểm của các nhóm kể trên,

Tổ hợp các phương án điều chỉnh gồm 15 phương án được đưa vào thử nghiệm

2 Lưới tính VCM

Lưới tính này được xây dựng theo kiểu lưới cong, không đều, Các điểm của lưới

tính phân bố thưa ở ngoài khơi và đầy đặc hơn khi vào vùng ven bờ Việt Nam, độ phân

giải lớn nhất đạt tới 3 km Với độ phân giải cao như yậy lầm cho mô hình trở nên uyển

chuyển khi vào các vùng vịnh, eo và sông Do vậy, việc tính thuỷ triểu và nước đâng độ xâm nhập mặn là rất tốt trong thời kỳ có lũ mạnh Số điểm của miễn tính này tới hơn 85

ngần điểm Quy trình tính toán, so sánh và điều chỉnh của lưới VCM cũng được thực hiện giống như, lưới SCM Kết quả tính toán tại hầu hết các điểm so sánh đều tốt hơn so với sử dụng Tưới SCM Sai số của VCM tuy nhỏ hơn SCM những sai sổ này mang tính tý lệ, nghĩa là ở đâu sai số của SCM lớn thì tại đó sai số của VCM cũng lớn

Để tính toán nước “dang do bão (tính đồng thời với thuỷ triểu) và so sánh với số 6 lieu

¬thực đo: Phía Việt Nam-(TTKTTVB và-TTQGDBKTTV)-đã cũng cấp số liệu về quỹ đạơ————

và các tham số bío mực nước tại các trạm ven biển và hải đảo Việt Nam (3,5 ngày trước

và 4,5 ngày sau thời điểm bão đồ bộ) trong thời kỳ hoạt động của 3 cơn bão trong quá khứ là:

FRANKCE 21-7-1996

NIKI 20- 8-1996

LIDA 31-10-1997

Kết quả tính toán có thể đưa ra các nhận xét chung như sau:

Đối với những cơn bão lớn và tại những điểm nằm lần cận điểm bão đổ bộ như bão Frankie (Ctra Ong, Do Nghi, Hon Dau) có kết qua tương đối tốt, kể cả tại các điểm nằm

gần trên đường bão đi qua Kết quả so sánh kiểm chứng với các số liệu mực nước các trạm

thuộc miễn Trung Việt Nam là rất tốt, điểu này cũng có thể lý giải là do hệ thống đường

bờ, hệ thống đảo ở khu vực này tương đối đơn giản không phức tạp như ở khu vực phía bắc đặc biệt là vịnh Hạ Long (nhiều đảo nhỏ) nơi mà mô hình không thể tính toán đến đó chỉ tiết như vậy được Nước dâng của bão Linda mặc đù là cơn bão mạnh nhưng lại nhỏ khoảng 100 em (điều này tương đối phù hợp với các kết quả nghiên cứu và số liêu thực

đo), Cần chú ý rằng trong tính toán nước dâng đối với các cơn bão lịch sử này, số liệu trường gió không có do vậy số liệu gió sử dụng trong mô hình là trường gió trong bão

Trong khí tính toán cho các cơn bão lịch sử nói trên đã tiến hành với 9 phương án,

ứng với các tổ hợp của các tham số bão nói trên, Nhưng do tình hình số liệu so sánh (các

sơ sánh chủ yếu với bão Erankie và một số ít trường hợp cho cơn bão NiKi) bị hạn chế về

số lượng cũng như độ tin cậy nên việc quyết định phương án nào là tốt nhất cần phải được

thử nghiệm nhiều

Cơn bão Wukong đổ bộ vào Kỳ Anh (tháng 9/2000) đã được đưa vào tính toán

Day là cơn bão tương đối mạnh và các thông tin về cơn bão này là tương dot day du Ket

qua tính toán mực nước dâng được so sánh tại trạm Hồn Ngư (trạm có số liệu mực nước từ

dụng và gần điểm bão đổ bộ) là tương đối phù hợp Gần đây nhất là cơn bão Muifa- thing

11-200-1 trần qua Biển Đồng, đây là một cơn bão mạnh nhưng rất may là nó đã khong do

bộ lên nước ta nên mức độ thiệt hại do nó gây ra cũng không lớn Kết quả tính toán nước

dang bão trong 2 cơn bão trên đã được trình bầy trên phụ lục đính kèm

;Tuy rằng còn-lên-tạ- một số vấn đề nêu trên Những nhìn chụng đây EemoEnro-hinh———

mà theo chúng tôi đánh ghí là khá tốt

Ca hai mô hình SCM và VCM đều là mộ hình 3 chiều, Để chạy, phương án 3: chiêu

_ đầu vào của mô hình đòi hỏi phân bố nhiệt độ nước và độ mãn ở các biên Tông Tuỳ thuốc

bộ nhớ của máy-PC mà: có-thể-chía độ sâu biển thành-một-sở tầng-nhấcđịnh~ TusenhiêRc———

đổi với bài toán thuỷ triều và nước đâng chỉ cần dùng phương án 2 chiều là đủ Cá hai mô

hinh SCM vA VOM déu chạy với bước thời gian dt = 5 phúc,

WL Cau trúc phần mễm công nghệ

Phan mém cong nghệ có thể chía ra thành -† phần chính

L Tạo đầu vào: như tạo lưới tính; nội suy trường độ sâu: tạo các biên của miễn tính:

các đặc trưng địa hình như đường bờ, đáo, đê đập vv Phần này được thiết lập bởi 2 phần

mềm:

DEL te QUICKIN: dùng cho lưới đều và lưới cầu

DELFT RGFGRID: đàng để tạo lưới cong không đều

Các phần mềm này đều rất tiện lợi Đặc biệt là phần mềm dùng tạo lưới cong rất

tốt cho những vùng tính có hình đạng đường bờ phức tạp Chế độ hiển thị tốt thao tic dé

dang

Phần mềễn xử lý số liệu khí tượng, bão có tên là WES Mục đích của phần mềm

này Tà tổng hợp, liên kết và nội suy trường gió áp sau đó truyền vẻ các điểm tính có đỏ

phân giải theo không gian và thời pian,

3 Phần mềm tính toán, có tên là DBILLEƑTAD-FLOW đây lì phần mềm chủ vêu của

mô hình Các chức năng gọi đầu vào, tính toán, cho ra Kết quả và hiển thị các đặc trưng

trên màn hình tiện lợi như các trường vector đồng chảy, phân bố độ-cao mực nước nhiệt

độ, độ mặn v.v được thực hiện tại đây:

+ ĐELEFT-GPP là phần mềm hiển thị kết quả dùng để biểu diễn các kết quả tính

toán (đổ thị, bản đồ v.v ) và lưu trữ chính lý các kết quả v.v Phần mềm này cho phép

ghép nối các hình vẽ, biên tập v.v theo ý muốn, Thao tác in ấn dễ đằng, tiên lợi

IV ứng dụng của mô hình trong dự báo nước đâng bão, quy trình tính toán,

dự báo nước dâng bão khi có bão

°

1 Ứng dụng của mô hình trong dự báo nước đâng bão

Ngoài việc sử dụng cho các mục tiêu nghiên cứu khác như nghiên cứu về dòng

chảy, mực nước, trường nhiệt độ, độ mặn, thì tính toán và dự báo nước dang bão là một

phần quan trọng ứng dụng của mô hình nó là một phần trong mục tiêu của dự án hợp tác

gifa Việt Nam và Na Ủy Các tính toán-dự-báo-nước dâng- bão có thể sức H nhieu hoàn cảnh và phương án khác nhau tuỳ theo nguồn số liệu đầu vào mà ta có: Có thể tính

toán phục hồi, tính toán dự báo, tính cho một vài tham số riêng biệt, Kết quả tính toán của

{ điểm) mực nước cực đại và thời điểm cực đại tại các khu vực nói trên,

2 Quy trình tính toán và dự báo nude dang khi có bão

Trong quy trình tính toán và dự báo nước đãng bão, lưới tính VCM có độ phản giải

cao được sử dụng Một phần mềm VTSSMS được thiết lập chạy tự động cho dự báo nước

dâng bão Ngoài các đặc trưng đầu vào đã đưa vào mô hình như lưới tính các biên, các

HSDH ở các biên lỏng, trường độ sâu chúng ta xem chứng là có sẵn, cố định Đầu vào

tính mực nước trong quy trình dự báo nước dâng sử dụng VTSSMS khi có bão bây giờ chỉ

còn các trường khí tượng

Quy trình dự báo nước dâng khi có bão được tiến hành như sau:

Khi bão hình thành trên Biển Đông và đang di chuyển vào khu vực ven bờ Việt

Nam, tiến hành thực hiện 4 đự báo trong ngày vào các giờ 03 08 15, 21 piờ UTC tức là

01.06, 13 và 19 giờ Việt Nam Quá trình dự báo được tiến hành cho tới khi bão đỏ bö vào

bờ hoặc bão tan hay di chuyển ra ngoài lãnh thổ Việt Nam

Trong thời giam bão hoạt động, TTỌGIDBKTTV có nhiệm vụ thu trường gió trường

ấp và bão từ cơ quan khí tượng của Nhật Bản MA) qua vệ tính, các thong tin về đường di

và tham số của bão từ các trung tâm phát tin như: Bắc Kinh, Tokyo, Guam, Manila va

Quang Zhao Thông thường các thông tin về bão hình thành tại Biển Đông được nhận chủ

yếu từ trung tâm Tokvo (Nhật Bản)

Số liệu về trường gió và áp được JMA phát tại hai thời điểm trong ngày là 00h và

12h (UTC) thời gian thu thập, xử lý theo đúng format chuẩn và truyền vào mô hình dự

tính trong 7giờ

Số liệu về quỹ đạo và các tham số về bão nhận được tại: 02:30 04:30, 07:30 10:30,

14:30, 16:30, 20:30 và 22:30 giờ ƯTC, Sau thời gian nửa giờ số liệu sẽ được xử lý và

chuyển vào mô hình

Sau khi nhận được số liệu khí tượng và bão, VTSSMS sẽ tiến hành chạy thời gian

chạy là 1 giờ sẽ cho kết quả và kết quả này sẽ được phát lên các ban tin du báo

Các trình tự dự báo:

- Dự báo lần thứ nhất, tại 03 giờ (UTC)

Số liệu đầu vào: trường gió, áp được thu thập tại thời điểm 0 giờ (UTC) là trường dự

báo từ 0 đến 72 giờ với bước thời gian 6 giờ, Các thông số về quỹ đạo và tham số bão nhận được lúc Ú giờ bao gồm quỹ đạo bão dự báo từ 0 đến 72 giờ, bước thời gian 6 tiéng mot

_~ Dự báo lần thứ hai, tại 08 | gid (UTC)

Số liệu đầu vào: trường gió, áp đượcc thu thap tai thoi-diém 0 rời (UTE), số liệu 'về

quỹ- đạo và tham số bão nhận được lúc 06-giờ (JTC).- _ -

* - Dự báo lần thứ ba, tại 15 giờ (UTC)

Số liệu đầu vào: trường gió, áp được thu thập tại thời điểm 12 giờ (UTC) số liệu về

quỹ đạo và tham số bão nhận được lúc 12 giờ (UTC)

- Dự báo lần thứ tư, tại 21 giờ (ƯTC)

Số liệu đầu vào: trường gió, áp được thu thập tại thời điểm 12 giờ (UTC) số liệu về

quỹ đạo và tham số bão nhận được lúc 18 gig (UTC)

Chu trình dự báo được mính họa dưới đây:

ĐTC Time |8 1 7 — j 8 9 10 it i2 13 14 1% 16 |8 98271727

Local Tina [7 B 5 Tete 5 tater H7 [t8 ]I8 [20 Jat [27 23 Jo Th PP Ts Te 0S 6

fem

85 dala EMC dovneate dla |

JMA simulation —— NCHMF reduces data & MHC downloads data

{download time by NGHM ] — |} z7 !

Typhoon wamings Issued by NCHMF a a a s s «

-Storm surge computation cycle = * 3

{meteo data used) Old wind aoe nd Old wind Te oe

new tracks new tracks new tracks new tracks

V, Ưu điểm và nhược điểm của mỏ hình

Ở trên đã nói đến những tính năng, độ tin cậy của mô hình Dưới đây chỉ nói đến

những nét lớn, những ưu điểm so với các mô hình khác đã có đùng tính toán nước đâng do bão ở vùng biển Việt Nam

Có 3 ưu điểm lớn của mô hình này, đó là:

1 Vừa tính đồng thời cả thuỷ triểu và nước dâng Thực ra ở đây có 2 ưu điểm Thứ

nhất, ở biển Đông từ trước tới nay chưa có mô hình tính thuỷ triểu gần với thuỷ triểu thực

Trước đây chỉ tính thuỷ triểu cho từng sóng 4 sóng chính (KIl O1 M2, S2) mà chưa tính

chập các sóng Trong mô hình này đã đưa vào (tại các biên lỏng) 8 sóng chính dưới dạng tổng Đo đó nó mỏ tả được phân bố triểu tổng cộng chứ không riêng từng sóng Thứ hai là

trước đây việc tính nước dâng được thực hiện với điểu kiện không có triểu Bài toán dự báo

2 Lần đầu tiên đã đưa vào trường gid nên ở đây là trường gió dự báo (không có bão)

——E gió trong-bão được tính bằng mô-hình: Trường gió chúng pây ra nước đang chính là tổ hợp Đ————

giữa trường gió nẻn và trường gió bão Mác dù qua thử nghiệm, đưa trường gió nén vào không ảnh hưởng dáng kể đối với kết quả tính toán, Song Trong một số trường hợp trường

nến đang tổn tại nhiều động lớn có từ trước thì không thể bỏ qua được

3 Lưới tính mò hình (lưới VCM) là lưới cong, không đều, xấp xi đường bờ tốt, Độ phân giải ở vùng gần bờ tốt có thể mô tả được chỉ tiết các đặc trưng của hiện tượng Mặc

dù hiện nay, với máy PC hiện đại đây không còn là ưu điểm lớn nữa

Ngoài ra các nhược điểm sau đây không thuộc vào nhược điểm của mô hình nói

chung mà là nhược điểm của mô hình được cài đặt

Mô hình được cài đặt không có phẩn mềm tạo đầu vào nói ở trên (DEHT- QUICKIN va DELFT-RGFGRID) Mo hinh chí chạy được trên các lưới cố định có sẵn

VỊ vậy nó chỉ được sử dụng để lầm công tác dự báo nước dâng bão Việc dùng nó để tính toán trên các lưới khác không thực hiện được

$

VỊ, Một số kết quả tính toán thứ nghiệm mỏ hình Trong báo cáo này kết quả tính toán cho cơn bão điển hình Wukong đổ bộ vào Điển Châu-Nghệ An tháng 9-2000 và cơn bão gần đây nhất, bão Muifit tháng 11-2001 đi qua vùng biển Tây Nam Bộ Một số kết quả tính toán của mô hình cho cơn bão Wukong

và Muifa đã được trình bày trên các phụ lục đính kèm.

VH Kết luận “

Nước dâng do bão là một hiện tượng thiên nhiên rất quan trọng và cần được dự báo

và cảnh báo tại nước ta Mô hình dự báo nước dang bao do Delft Hydraulics thiết lập đã được kiểm chứng với khả năng tính toán có độ tin cậy và tính ứng dụng cao Mô hình được

cài đặt trên máy tính PC nên rất quen thuộc khi sử dụng Ở nước ta Các thao tác sử dụng không phức tap, kết quá hiển thị rõ rằng, đẹp Việc khai thác và đưa vào triển khai dự báo nghiệp vụ nước đâng do bão bằng mô hình này là có tính khả thi rất cao và cần được tiến - hành ngay Ngoài ra chúng ta cũng cần tận dụng hết các khả năng ứng dụng của mô hình như tính toán dòng chấy, thuỷ triểu phục vụ cho các nghiên cứu khoa học, các hoạt động

và khai thác trên biển một cách co hiệu quả

Sam son Cau Giai Dien Chav Kyanh Cua Nhuong Cua Khau

Hình 3: Đường bao nước đâng bão Wukong, tháng 9-2000

Š vỡ |4 EE Ek4-EE1442144 L1 11 E41 EE Đà Bànkio ĐÁ bí Đế €4 „ 4

MARINE HYDROMETEOROLOGICAL CENTER Ls

- Hình 6; Kết quả tĩnh toán thuỷ triểu và mực nước tại Vĩnh Châu-Sóc Trăng( hình trên) và Tram Cà Mau (hình dưới trong bão thời gian bão Muifa tháng 11-2001 ảnh hưởng

- cVêM | MARINE HYDROME TEOROL OGICAL CENTER Fe:

——~Hlnh-L-Kêtghd tnh-toán-thuỷ-Hiểu mực hộ vào Nghệ An tháng 9-2000 nước-tổng-công-trong-thờiphmrbã œAVukongđồ-——

Wet dort haan net gu tac độ VN Tan Hay

MAREZ HIVYOROME TEOROLOGICAL CEMIEU vow Tiên 2

Wukong đồ bộ Hình 2: So sánh giữa mực nước thực đo và tính toán tại trạm Hòn Ngư trong thời gian bão

Trung tâm Khí tượng Thuỷ văn Biển ˆ

Ts Nguyén Thé Tung

Hà Nội - 12/2004

1 GIỚI THIỆU

Năm 1988, một nhóm các nhà nghiên cứu ở Hamburg thiết lập mô hình tính toán

và dự báo sóng gió thế hệ 3 gọi là WAM Cho đến nay WAM là mô hình hiện đại nhất mô

tả sự phát triển và lan truyền sóng trong đại dương có xét đến độ cong của trái đất Mô hình này cho phép xét hiệu ứng ảnh hưởng của đồng chảy và nước nông WAM là mô hình sóng đại đương, giải phương trình truyền sóng theo phương pháp hiện mà không có bất kỳ

những ràng buộc nào về đạng của phổ sóng Nó biểu thị tính vật lý của sự tiến triển sóng,

phù hợp với kiến thức cho đến nay cho một tập hợp đầy đủ của phổ sóng 2 chiều tự do

Mô hình chạy cho bất kỳ lưới địa phương hoặc toàn cầu nào với tập hợp đữ liệu địa hình

đã cho Độ phân giải lưới có thể tuỳ ý theo không gian và thời gian

Sự lan truyền sóng có thể thực hiện trên lưới kinh vĩ hoặc lưới đề các Mô hình truy xuất chiều cao sóng có nghĩa, hướng và tần số sóng trung bình, chiều cao và Hướng sóng lừng trung bình, trường ứng suất gió được hiệu chỉnh do xét đến ứng suất sóng và hệ số cản, và phổ sóng 2 chiều tại những thời điểm và điểm lưới được chọn ˆ

Mô hình chạy cho nước nông và sâu và xét đến khúc xa theo độ sâu và khúc xạ do

điểm biên của lưới tỉnh và mô hình có-thể chạy lai trén luditinh

Thời gian tính phụ thuộc vào khu vực nghiên, độ phân giải và cấu hình của máy tính

Với quy mô toàn cầu và quy mô khu vực trong vùng nước sâu và trung bình (độ sâu 15-20m), mô hình WAM đã được áp dụng và cho những kết quả khả quan, hầu như tất cả _ các quốc gia và các tổ chức KTTV trên thế giới đều sử dụng mô hình này WAM đã được cài đặt cho khoảng 35 cơ quan trên thế giới và được sử dụng cho nghiên cứu và ứng dụng nghiệp vụ Nó cũng được áp dụng cho việc thông dịch và đồng nhất dữ liệu sóng từ vệ tỉnh

Mô hình liên tục được cập nhật để hợp nhất với những kết quả nghiên cứu, Các phát triển xa hơn của mô hình được quyết định bởi nhóm phát triển WAModel (Chủ tịch là K Hlasselmann) WAM có sẵn cho toàn bộ cộng đồng nghiên cứu và đự báo Hy vọng rằng những kết quả đạt được bằng mô hình sẽ được phản hồi lại cho nhóm mô hình sóng

Cho đến nay bốn phiên bản của mô hình đã được công bố Phiên bản cuối cùng, phiên bản 4, là một cải tiến về mặt kỹ thuật của phiên bản 3, Mô hình WAM đã được một

số cơ sở ở Việt Nam tìm hiểu và áp dụng, phiên bản chính chạy trong hệ điểu hành UNIX trên máy tính workstation, nhóm tác giả của Trung tâm KTTV Biểnđã có một chút sửa đổi

để biên dich bằng F77 trong hệ điều hành LINUX trên máy tính PC

2 MÔ TẢ MÔ HÌNH

Mô hình WAM mô tả sự tiến triển của một phố sóng đại đương hai chiều Khác với

mô Hình thế hệ I và II, mô hình WAM thế hệ HI không đòi hỏi đặc biệt nào về dang phổ

Nó tính toán phổ sóng 2 chiều thông qua việc tích phân phương trình tải: