- Trang Chủ
- Địa Lý
- Thời tiết và khí hậu - Phần 5 Hoạt động con người - Chương 13
Xem mẫu
- 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
nguon tai.lieu . vn
