Bão là hiện tượng thiên tai cực kỳ nguy hiểm, không chỉ gây thiệt hại nặng nề về mặt kinh tế mà còn ảnh hưởng nghiêm trọng đến tính mạng con người trên bất kỳ quốc gia nào mà nó đi qua. Chính vì vậy, dự báo bão là một vấn đề cấp thiết của Việt Nam cũng như nhiều quốc gia trên thế giới, đặc biệt là trong mùa mưa bão sắp tới.

Trong những năm gần đây, dự báo bão bằng Mô hình số trị, cụ thể là Mô hình nghiên cứu và dự báo bão HWRF (Hurricane Weather Research and Forecasting Model) đã được ứng dụng rộng rãi ở nhiều quốc gia trên thế giới trong đó có Việt Nam.

Hàng năm, nước ta phải gánh chịu những thiệt hại không nhỏ do bão hoạt động trên Biển Đông. Trong quá trình tồn tại, phát triển và di chuyển, quỹ đạo bão trên Biển Đông biến đổi khá phức tạp. Do đó, việc có thể dự báo tốt hoạt động của bão trên Biển Đông không những góp phần đảm bảo an toàn cho ngư dân, cho người dân sống ở khu vực ven biển, giảm thiểu số người chết và mất tích, và giảm thiệt hại to lớn về kinh tế do bão gây ra mà nó còn thể hiện chất lượng, năng lực dự báo bão, dự báo thời tiết (bao gồm cả đào tạo cán bộ). Nhằm góp phần nâng cao chất lượng dự báo bão bằng Mô hình hóa trị, nhóm nghiên cứu do TS. Hoàng Đức Cường đứng đầu, đã tiến hành nghiên cứu, đánh giá và ứng dụng Mô hình HWRF dự báo quỹ đạo và cường độ bão ở Biển Đông. Nhóm chủ yếu tập trung nghiên cứu và thử nghiệm các các sơ đồ tham số hóa vật lý (sơ đồ tham số hóa đối lưu, tham số hóa vi vật lý, tham số hóa bức xạ và tham số hóa lớp biên), thử nghiệm ứng dụng sơ đồ ban đầu hóa xoáy, thử nghiệm tích hợp giữa mô hình hải dương với mô hình khí tượng và cuối cùng đưa ra các quy trình dự báo.

Mô hình HWRF là mô hình đa mô đun động lực, được phát triển trên nền tảng Mô hình WRF phi thủy tĩnh WRF-NMM. Đây là mô hình dự báo cường độ và quỹ đạo bão tại Hoa Kỳ từ năm 2007. Qua các báo cáo thường niên của Trung tâm Dự báo Bão Hoa Kỳ, Mô hình HWRF thể hiện được nhiều đặc tính ưu việt trong dự báo quỹ đạo và cường độ bão như phát triển kỹ thuật đồng hóa số liệu nhằm xác định tốt cấu trúc ban đầu của bão hay các quá trình vật lý liên quan chặt chẽ đến sự phát triển của bão. So với Mô hình ARW và NMM, Mô hình HWRF tạo ra xoáy bão ban đầu tốt nhất và sai số dự báo cường độ và quỹ đạo bão được cải thiện đáng kể.

Cấu tạo của Mô hình HWRF gồm các thành phần chính sau:

HWRF phần khí quyển (sử dụng Mô hình WRF với lõi động lực phi thủy tĩnh WRF-NMM; HWRF phần hải dương (sử dụng Mô hình POM-Priceton Ocean Model); HWRF coupler hay còn gọi là mô hình chạy kết hợp giữa hải dương và khí quyển. Thành phần khí quyển trong Mô hình HWRF là Mô hình WRF được tính toán cho 42 mực theo chiều thẳng đứng.

HWRF phần hải dương (Mô hình POM): Hiện nay, hai mô hình lưu đại đương được sử dụng nhiều nhất là POM và ROM (Regional Ocean Model System). Cả hai mô hình này đều dùng chung hệ phương trình nguyên bản trên các hệ lưới tính toán tương tự nhau, thuật toán, cấu trúc mã nguồn. Do sự đơn giản và hiệu quả trên Mô hình POM, nên mô hình này nhanh chóng được chấp nhận và sử dụng rộng rãi trong cộng đồng khoa học, đặc biệt được sử dụng tại các nước và các cơ quan nghiên cứu có năng lực tính toán thấp.

Các thức hoạt động của Mô hình HWRF:

Các thông số về bão được đưa vào mô đun WPS, mô đun này sẽ tính toán thông qua các đầu vào từ sản phẩm mô hình toàn cầu, địa hình... đưa ra các trường khí tượng theo ô lưới mô hình, sau đó mô đun NMM Real sẽ thực hóa các trường khí tượng này và tạo ra các trường đầu vào, cài xoáy vào HWRF khí quyển (ARW-NMM), song song tương tự với các biến từ đại dương trong khu vực miền tính của Mô hình HWRF đại dương (POM-TC). Cả thành phần khí quyển và đại dương cùng tích phân theo các bước thời gian của mô hình và liên hoàn với nhau, trao đổi các thông lượng nhiệt, ứng suất gió với nhau thông qua công cụ liên hoàn HWRF coupler. Cuối cùng sản phẩm được đưa vào mô đun PP (Post-Processing) khai thác và đưa ra quỹ đạo và các thông số cường độ của bão.

Vai trò của Biển Đông không những quan trọng đối với phát triển kinh tế và an ninh mà còn là tác nhân chủ yếu lên sự phát sinh, phát triển, hoạt động và tác động của bão nhiệt đới đối với nước ta. Do đó, không thể tách rời yêu cầu nghiên cứu dự báo bão khỏi công tác nghiên cứu khoa học về Biển Đông, trong đó có khí tượng, khí hậu biển. Mô hình HWRF để dự báo quỹ đạo và cường độ bão ở Biển Đông cho các kết quả tương đối chính xác và tương đối phù hợp ở Việt Nam, đáp ứng được các yêu cầu về dự báo và cảnh báo bão.

Nguồn: Bộ KH&CN, ngày 14/4/2016