Tài liệu Tai lieu ngành môi trường

Bé tµi nguyªn vµ m«i tr−êng trung t©m khÝ t−îng thñy v¨n quèc gia B¸o c¸o tæng kÕt ®Ò tµi cÊp bé x©y dùng hÖ thèng chØ tiªu ®¸nh gi¸ chÊt l−îng dù b¸o khÝ t−îng thñy v¨n Chñ nhiÖm ®Ò tµi: Ks. d−¬ng liªn ch©u 6734 19/02/2008 hµ néi - 2007 Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Trung ương Trung tâm KTTV Quốc gia DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT AT Sai số vị trí tâm bão dự báo dọc theo hướng di chuyển của bão ATNĐ Áp thấp nhiệt đới CAS Ban Khoa học Khí quyển (Commission for Atmospheric Science) CBS Ban Các Hệ thống Cơ sở (Commission for Basic Systems) CLXT Chất lượng xu thế CLDB Chất lượng dự báo CLTS Chất lượng dự báo trị số CLIPER Phương pháp dự báo quán tính CSDL Cơ sở dữ liệu DBKTHV Dự báo khí tượng hạn vừa DBKTHD Dự báo khí tượng hạn dài DPE Sai số khoảng cách giữa tâm bão dự báo và tâm thực tế DX Sai số vị trí tâm bão dự báo theo hướng đông-tây DY Sai số vị trí tâm bão dự báo theo hướng bắc-nam ECMWF Trung tâm Dự báo Hạn vừa Châu Âu (European Center for Medium-range Weather Forecast ) FAR Chỉ số tỷ lệ báo động sai (False Alarm Ratio) JTWC Trung tâm Liên hợp Cảnh báo bão của Hải quân Mỹ (Joint Typhoon Warning Center) “Xây dựng hệ thống chỉ tiêu đánh giá chất lượng dự báo KTTV” - Hà Nội 2007 Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Trung ương Trung tâm KTTV Quốc gia KKL Không khí lạnh KTTV Khí tượng thủy văn MAE Sai số tuyệt đối trung bình (Mean Absolute Error) MCX Mức chính xác ME Sai số trung bình (Mean Error) MRL Phương pháp hồi quy đa tuyến tính MSE Sai số bình phương trung bình (Mean Square Error) PC Chỉ số phần trăm đúng (Percentage of Correct) POD Chỉ số khả năng phát hiện (Probability of Detection) RMSE Sai số bình phương trung bình căn (Root Mean Square Error) RSMC Tokyo Trung tâm Khí tượng Chuyên ngành Khu vực Tokyo (Regional Specialized Meteorological Center) SD Độ lệch chuẩn (Standard Deviation) SSCP Sai số cho phép TBNN Trung bình nhiều năm TTNH Thời tiết nguy hiểm WMO Tổ chức Khí tượng Thế giới (World Meteorological Organization) “Xây dựng hệ thống chỉ tiêu đánh giá chất lượng dự báo KTTV” - Hà Nội 2007 Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Trung ương Trung tâm KTTV Quốc gia MỤC LỤC Trang Mở đầu 1 Chương I: Tổng quan chung về công tác đánh giá chất lượng dự báo khí tượng thủy văn 4 1.1 4 Công tác đánh giá chất lượng dự báo khí tượng thủy văn trên thế giới 1.1.1 Tổng quan chung 1.1.2 Các phương pháp và quy định về đánh giá chất lượng dự báo KTTV trên thế giới 1.1.2.1 Lĩnh vực dự báo khí tượng hạn ngắn 1.1.2.2 Lĩnh vực dự báo khí tượng hạn vừa và hạn dài 1.1.2.3 Lĩnh vực dự báo không khí lạnh 1.1.2.4 Lĩnh vực dự báo bão 1.1.2.5 Lĩnh vực dự báo số trị 1.1.2.6 Lĩnh vực dự báo thủy văn hạn ngắn và dự báo lũ 1.1.2.7 Lĩnh vực dự báo thủy văn hạn vừa và hạn dài 1.2 Thực trạng và những vấn đề bất hợp lý trong công tác đánh giá chất lượng dự báo khí tượng thủy văn ở nước ta 1.2.1 Lĩnh vực dự báo khí tượng hạn ngắn 1.2.2 Lĩnh vực dự báo khí tượng hạn vừa và hạn dài 1.2.3 Lĩnh vực dự báo không khí lạnh, dự báo bão, dự báo số trị 1.2.4 Lĩnh vực dự báo thủy văn hạn ngắn và dự báo lũ 1.2.5 Lĩnh vực dự báo thủy văn hạn vừa và hạn dài 4 6 7 8 9 9 13 17 23 23 24 26 29 29 33 Chương II: Xây dựng hệ thống chỉ tiêu đánh giá chất lượng dự báo KTTV 36 2.1 Lĩnh vực dự báo khí tượng hạn ngắn 2.1.1 Cơ sở của phương pháp 2.1.2 Các đặc trưng chính được sử dụng 2.1.3 Nguyên tắc xây dựng chỉ tiêu 2.2 Lĩnh vực dự báo khí tượng hạn vừa và hạn dài 2.2.1 Cơ sở của phương pháp 2.2.2 Các đặc trưng chính được sử dụng 2.2.3 Nguyên tắc xây dựng chỉ tiêu 2.3 Lĩnh vực dự báo không khí lạnh 2.3.1 Cơ sở của phương pháp 36 36 36 37 37 37 38 38 38 38 “Xây dựng hệ thống chỉ tiêu đánh giá chất lượng dự báo KTTV”-Hà Nội 2007 Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Trung ương Trung tâm KTTV Quốc gia 2.3.2 Các khái niệm và đặc trưng chính 2.3.3 Nguyên tắc xây dựng chỉ tiêu 2.4 Lĩnh vực dự báo bão 2.5 Lĩnh vực dự báo số trị 2.6 Lĩnh vực dự báo thủy văn hạn ngắn và dự báo lũ 2.6.1 Cơ sở của phương pháp 2.6.2 Các khái niệm và đặc trưng chính 2.6.3 Số liệu tính toán 2.7 Lĩnh vực dự báo thủy văn hạn vừa và hạn dài 2.7.1 Cơ sở của phương pháp 2.7.2 Các khái niệm và đặc trưng chính 2.7.3 Nguyên tắc xây dựng chỉ tiêu Chương III: Quy định về đánh giá chất lượng dự báo KTTV 39 39 40 40 41 41 41 42 42 42 42 43 47 Chương IV: Chương trình đánh giá dự báo KTTV 47 47 47 52 58 58 72 74 74 75 76 77 77 77 77 77 78 78 78 83 85 87 87 88 89 91 4.1 91 3.1 Đánh giá chất lượng dự báo khí tượng hạn ngắn 3.1.1 Quy định chung 3.1.2 Quy định về thuật ngữ 3.1.3 Quy định về đánh giá dự báo thời tiết hạn ngắn 3.2 Đánh giá chất lượng dự báo khí tượng hạn vừa và hạn dài 3.2.1 Đánh giá dự báo thời tiết hạn vừa 3.2.2 Đánh giá dự báo thời tiết hạn dài 3.3 Đánh giá chất lượng dự báo không khí lạnh 3.3.1 Quy định chung 3.3.2 Quy định về thuật ngữ 3.3.3 Quy định về đánh giá chất lượng dự báo không khí lạnh 3.4 Đánh giá chất lượng dự báo bão 3.4.1 Quy định chung 3.4.2 Quy định về đánh giá vị trí tâm bão 24h 3.5 Đánh giá chất lượng dự báo số trị 3.5.1 Quy định chung 3.5.2 Quy định về phương thức đánh giá 3.6 Đánh giá chất lượng dự báo thủy văn hạn ngắn và dự báo lũ 3.6.1 Quy định về cách tính sai số cho phép 3.6.2 Quy định về đánh giá chất lượng dự báo thủy văn hạn ngắn 3.7 Đánh giá chất lượng dự báo thủy văn hạn vừa và hạn dài 3.7.1 Quy định chung 3.7.2 Cách đánh giá bản tin dự báo thủy văn hạn vừa 3.7.3 Cách đánh giá bản tin dự báo thủy văn hạn dài Giới thiệu chung “Xây dựng hệ thống chỉ tiêu đánh giá chất lượng dự báo KTTV”-Hà Nội 2007 Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Trung ương Trung tâm KTTV Quốc gia 4.2 Thiết kế hệ thống và xây dựng cơ sở dữ liệu (CSDL) 4.2.1 CSDL “Quan trắc” 4.2.2 CSDL “Dự báo” 4.2.3 CSDL “Mô hình” 4.3 Xây dựng chương trình 4.3.1 Kiểm tra số liệu quan trắc 4.3.2 Đánh giá dự báo KTTV 4.3.3 Phương thức thực hiện đánh giá 92 92 96 102 106 107 108 111 Chương V: Chương trình đánh giá dự báo bão 114 5.1 5.2 114 114 115 118 119 Kết luận và kiến nghị 120 Tài liệu tham khảo 122 Phụ lục 126 Đặc tính kỹ thuật của chương trình TCInfo Giới thiệu chương trình 5.2.1 Phương pháp quán tính khí hậu CLIPER 5.2.2 Các phương pháp đánh giá dự báo bão 5.2.3 Thực hiện đánh giá dự báo bão Phụ lục I: Các quy định thuộc lĩnh vực đánh giá dự báo khí tượng hạn ngắn 126 Phụ lục II: Một số ví dụ về cách đánh giá bản tin dự báo khí tượng hạn vừa và hạn dài 131 Phụ lục III: Kết quả tính toán các đặc trưng thống kê thủy văn hạn ngắn và chỉ tiêu đánh giá dự báo lũ trên các sông chính 134 Phụ lục IV: Một số kết quả tính toán sai số cho phép cho một số trạm trong dự báo thủy văn hạn vừa và hạn dài 182 Phụ lục V: Giải trình tiếp thu ý kiến đóng góp của các Đài 193 KTTV Khu vực và các chuyên gia Phụ lục VI: Một số kết quả đánh giá thử nghiệm 206 Phụ lục VII: Hướng dẫn sử dụng chương trình đánh giá chất lượng dự báo KTTV 244 Phụ lục VIII: Hướng dẫn sử dụng chương trình đánh giá dự báo bão 268 “Xây dựng hệ thống chỉ tiêu đánh giá chất lượng dự báo KTTV”-Hà Nội 2007 Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Trung ương Trung tâm KTTV Quốc gia MỞ ĐẦU Từ lâu, người ta đã nhận thấy tầm quan trọng của công tác dự báo khí tượng thuỷ văn (KTTV) đối với sự nghiệp phát triển kinh tế xã hội, an ninh quốc phòng và đặc biệt trong công tác chủ động phòng chống thiên tai, giảm nhẹ thiệt hại. Trong điều kiện xã hội ngày càng phát triển, nhu cầu đòi hỏi thông tin về dự báo KTTV ngày càng cao, không chỉ phong phú về mặt nội dung mà cả về độ chính xác của bản tin dự báo. Vì vậy, việc đánh giá chất lượng bản tin dự báo KTTV là một việc rất cần thiết và ngày càng được các Cơ quan KTTV Quốc gia quan tâm chú ý hơn. Việc đánh giá chất lượng bản tin dự báo KTTV là một trong các chỉ tiêu cơ bản để đánh giá công việc của các Cơ quan KTTV quốc gia, đồng thời, thông qua chất lượng dự báo KTTV, có thể định hướng được công tác nghiên cứu và nâng cao chất lượng dự báo một khi biết được chi tiết chỗ mạnh yếu của các sản phẩm dự báo. Tuy nhiên, vấn đề đánh giá chất lượng dự báo KTTV là một vấn đề hết sức phức tạp vì trên thực tế, không có một phương pháp hay quy phạm đánh giá nào bao quát được mọi mục đích của việc đánh giá dự báo. Nhiều chuyên gia KTTV cho rằng việc đánh giá chất lượng dự báo cũng khó khăn phức tạp chẳng kém gì việc làm ra các bản tin dự báo. Sự khó khăn này thể hiện ở các điểm chính sau: - Sự phức tạp của hiện tượng KTTV, các yếu tố KTTV và bản tin dự báo liên quan đến không gian, thời gian và cường độ của chúng; - Tính chất của bản tin dự báo (bản tin chính, bản tin bổ sung, bản tin chuyên đề,…); - Các phương pháp và chỉ tiêu đánh giá không phải là duy nhất; - Các quy ước về giới hạn cường độ, không gian và thời gian chưa thống nhất; - Quá trình phát triển kinh tế xã hội và khoa học công nghệ làm cho công tác dự báo nghiệp vụ KTTV thay đổi, yêu cầu của xã hội, của người dùng cũng thay đổi. Sự thay đổi đó lại kéo theo những thay đổi về thuật ngữ, về những quy ước theo không gian, thời gian, về tính chất bản tin… Theo Tổ chức Khí tượng Thế giới (WMO), có 3 lý do quan trọng nhất cần phải đánh giá chất lượng dự báo KTTV là: 1. Để theo dõi chất lượng dự báo: xem các bản tin dự báo chính xác đến mức nào và mức chính xác có ngày càng tốt hơn không? 2. Để nâng cao chất lượng dự báo: vì trước hết phải tìm ra dự báo sai cái gì, sai như thế nào thì mới có thể cải tiến công nghệ dự báo. 3. Để so sánh chất lượng dự báo của các hệ thống dự báo khác nhau. “Xây dựng hệ thống chỉ tiêu đánh giá chất lượng dự báo KTTV” - Hà Nội 2007 1 Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Trung ương Trung tâm KTTV Quốc gia Mục đích chính của việc đánh giá dự báo bao gồm 2 mặt: để biết rằng những bản tin dự báo là chính xác, mang tính chuyên nghiệp trên quan điểm kỹ thuật và đáp ứng được yêu cầu của người tiêu dùng, và rằng người sử dụng hiểu được bản tin dự báo và thoả mãn với sản phẩm dự báo. Một bản tin dự báo mang tính chuyên nghiệp cao và chính xác chưa chắc đã phục vụ hiệu quả nếu nó không đáp ứng được yêu cầu của người sử dụng. Do vậy, đánh giá chất lượng bản tin dự báo và đánh giá hiệu quả dự báo phục vụ là hai phạm trù hoàn toàn khác nhau. Trên thực tế, đánh giá chất lượng dự báo phục vụ là một vấn đề hết sức khó khăn, ngay cả đối với các nước tiên tiến trên thế giới và cho đến nay, chưa có một phương pháp đánh giá dự báo phục vụ nào đảm bảo tính tối ưu có thể chấp nhận được, vì điều này không chỉ phụ thuộc vào chất lượng bản tin dự báo mà còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác như vấn đề truyền phát tin dự báo, nhận thức của người sử dụng cũng như các biện pháp xử lý của người được phục vụ. Vì vậy, cho đến nay trong lĩnh vực đánh giá chất lượng dự báo KTTV người ta đi sâu vào 2 vấn đề: đánh giá phương pháp dự báo và đánh giá chất lượng bản tin dự báo. Nội dung Đề tài thực hiện là đánh giá chất lượng bản tin dự báo KTTV đang được thực hiện nghiệp vụ tại Trung tâm Dự báo KTTV Trung ương, với thời hạn dự báo cho từng lĩnh vực như sau: - Dự báo khí tượng hạn ngắn: 24 giờ - Dự báo khí tượng hạn vừa: 5 ngày, 10 ngày (hoặc 11 ngày nếu tháng có 31 ngày; 8 ngày nếu tháng có 28 ngày) - Dự báo khí tượng hạn dài: 1 tháng - Dự báo thủy văn hạn ngắn và dự báo lũ: 24 - 48 giờ (riêng đối với sông Mê Kông là 5 ngày) - Dự báo thủy văn hạn vừa: 5 ngày, 10 ngày (riêng sông Mê Kông 10 ngày) - Dự báo thủy văn hạn dài: 1 tháng - Dự báo bão: 24 - 48 giờ Theo đề cương được Bộ Tài nguyên và Môi trường phê duyệt, nhóm thực hiện Đề tài đã thực hiện đầy đủ các hạng mục của Đề tài: “Xây dựng hệ thống chỉ tiêu đánh giá chất lượng dự báo khí tượng thuỷ văn”. Đề tài đã được đưa vào khai thác thử nghiệm trong nghiệp vụ dự báo KTTV tại Trung tâm Dự báo KTTV Trung ương từ tháng 5 năm 2005, góp phần làm cho công tác đánh giá chất lượng dự báo KTTV được dễ dàng và thuận tiện hơn. Đây là lần đầu tiên ngành KTTV xây dựng một hệ thống chỉ tiêu đánh giá chất lượng các bản tin dự báo KTTV một cách thống nhất và đồng bộ trên các lĩnh vực: dự báo khí tượng (hạn ngắn, hạn vừa và hạn dài, không khí lạnh, bão và áp thấp nhiệt đới); dự báo thuỷ văn (hạn ngắn, lũ, hạn vừa và hạn dài) và đánh giá mô hình dự báo số. Đề tài góp phần tạo ra những chỉ tiêu, quy định “Xây dựng hệ thống chỉ tiêu đánh giá chất lượng dự báo KTTV” - Hà Nội 2007 2 Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Trung ương Trung tâm KTTV Quốc gia nhằm xây dựng ngành KTTV theo hướng hiện đại hoá, thúc đẩy sự phát triển khoa học công nghệ dự báo nhằm nâng cao năng lực dự báo, phục vụ sự nghiệp phát triển kinh tế xã hội và phòng chống thiên tai. Nội dung báo cáo trình bày kết quả thực hiện Đề tài bao gồm các phần: Mở đầu Chương I: Tổng quan chung về công tác đánh giá chất lượng dự báo KTTV Chương II: Xây dựng chỉ tiêu đánh giá chất lượng dự báo KTTV ở nước ta Chương III: Các quy định về đánh giá chất lượng dự báo KTTV Chương IV: Chương trình đánh giá dự báo KTTV Chương V: Chương trình đánh giá dự báo bão Kết luận Tài liệu tham khảo Các phụ lục kèm theo Trong quá trình thực hiện, đề tài đã nhận được sự giúp đỡ hết sức to lớn, hiệu quả của các đồng nghiệp, sự quan tâm, động viên của Lãnh đạo Trung tâm Khí tượng Thuỷ văn Quốc gia, sự hợp tác của các Đài KTTV Khu vực và ý kiến tư vấn của nhiều chuyên gia KTTV. Chủ nhiệm Đề tài xin chân thành cảm ơn các đồng chí Lãnh đạo Bộ Tài nguyên và Môi trường, Trung tâm KTTV Quốc gia, Trung tâm Dự báo KTTV TW, các cơ quan chức năng liên quan, các nhà khoa học KTTV, các cộng tác viên và đồng nghiệp đã tận tình giúp đỡ và tạo mọi điều kiện để Chủ nhiệm hoàn tất Đề tài, đảm bảo chất lượng và đúng tiến độ. “Xây dựng hệ thống chỉ tiêu đánh giá chất lượng dự báo KTTV” - Hà Nội 2007 3 CHƯƠNG I TỔNG QUAN CHUNG VỀ CÔNG TÁC ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG DỰ BÁO KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN 1.1 CÔNG TÁC ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG DỰ BÁO KTTV TRÊN THẾ GIỚI 1.1.1 Tổng quan chung Theo “Tổng quan về kỹ thuật đánh giá dự báo” của WMO [33], trong lịch sử phát triển ngành KTTV, vấn đề đánh giá chất lượng bản tin dự báo đã được thực hiện ngay từ khi các bản tin dự báo được thực hiện trong nghiệp vụ hàng ngày. Ngày nay, cùng với sự phát triển của kinh tế xã hội, vấn đề này càng ngày càng được quan tâm hơn. Có rất nhiều lý do, trong đó có thể kể đến một số như sau: 1. Số lượng các loại bản tin dự báo KTTV ngày càng tăng, từ các bản tin dự báo bão, lũ đến các dự báo độ ẩm tích luỹ cho nông nghiệp, dự báo nhiệt độ tăng đột biến, dự báo tình trạng biển…; 2. Ngày càng có nhiều phương pháp để dự báo cùng một hiện tượng; 3. Người ta ngày càng đánh giá cao tầm quan trọng của các nhân tố KTTV trong việc hoạch định và thiết lập các biện pháp trong rất nhiều lĩnh vực hoạt động của con người, và đặc biệt là tính hiệu quả kinh tế của công việc của các cơ quan khí tượng thuỷ văn quốc gia; 4. Việc cố gắng xây dựng các phương pháp khách quan (dựa vào việc sử dụng các mô hình toán lý) để miêu tả các quá trình xảy ra trong tự nhiên, và các phương pháp khách quan để so sánh mức độ thành công trong việc mô tả các quá trình đó; 5. Sự hợp tác giữa các cơ quan khí tượng thủy văn các nước không chỉ trên lĩnh vực tổ chức và thực hiện các chương trình như Chương trình “Theo dõi Thời tiết Toàn cầu” và Chương trình “Nghiên cứu Khí quyển Toàn cầu”, mà còn trong việc trao đổi rộng rãi các thông tin về phương pháp phân tích và dự báo các yếu tố cũng như các hiện tượng khí quyển. Ở hầu hết các quốc gia trên thế giới, các Cơ quan KTTV quốc gia đều tự xây dựng cho riêng mình một hệ thống đánh giá bản tin dự báo KTTV. Theo kết quả điều tra trên quy mô toàn cầu vào năm 1997 của WMO [37], 57% các Cơ quan KTTV quốc gia có hệ thống đánh giá dự báo được chính thức dùng trong nghiệp vụ. Tuy nhiên, có sự khác biệt rất lớn về phương thức và bản chất của “Xây dựng hệ thống chỉ tiêu đánh giá chất lượng dự báo KTTV” - Hà Nội 2007 4 Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Trung ương Trung tâm KTTV Quốc gia cách đánh giá giữa quốc gia này với quốc gia khác. Sở dĩ có sự khác biệt đó là do các phương pháp đánh giá được sử dụng hoàn toàn phụ thuộc vào đặc trưng riêng của từng loại bản tin dự báo, yếu tố dự báo, cách xây dựng phương pháp dự báo, và đôi khi còn do yếu tố chủ quan của người xây dựng phương pháp đánh giá dự báo. Trong nhiều năm qua, WMO đã có những cố gắng để đưa ra những chuẩn mực thống nhất về đánh giá chất lượng dự báo cho các cơ quan KTTV Quốc gia nhưng vẫn chưa đạt được kết quả mong muốn. Gần đây, các chuyên gia thuộc Ban Các Hệ thống Cơ sở (CBS) đã phối hợp với Ban Khoa học Khí quyển (CAS) và Ban Khí hậu (CCL) của WMO đã đưa ra “Hệ thống đánh giá chuẩn cho dự báo hạn dài” [44]. Mục tiêu quan trọng ban đầu của các chuẩn mực này là phục vụ cho việc trao đổi thông tin dự báo giữa các Trung tâm và thống kê báo cáo hàng năm cho CBS. Song vì nhiều lý do khác nhau, nước nào cũng có những quy định, quy tắc riêng trong đánh giá chất lượng dự báo KTTV cho riêng quốc gia mình. Như chúng ta đã biết, sản phẩm chính của các Cơ quan KTTV quốc gia gồm rất nhiều loại và phần lớn các bản tin này là rất cần thiết cho các hoạt động của con người. Ở hầu hết các nước trên thế giới, các bản tin dự báo được chính thức chia làm 2 loại: 1. Dự báo phục vụ mục đích chung; 2. Dự báo chuyên ngành. Dự báo phục vụ mục đích chung thường gồm các thông tin về các đặc trưng KTTV và giá trị của các yếu tố KTTV cơ bản như lượng mây, mưa, nhiệt độ, gió, mực nước… Các bản tin dự báo này được truyền phát rộng rãi trên các phương tiện thông tin đại chúng như vô tuyến truyền hình, radio, báo chí… Dự báo chuyên ngành được thực hiện theo yêu cầu đặt hàng của từng ngành (cơ quan), chủ yếu để giúp họ đặt ra kế hoạch cho các hoạt động riêng của ngành mình, ví dụ như dự báo phục vụ khoan thăm dò dầu khí, dự báo điều hành hồ chứa, dự báo phục vụ các nhà máy thủy điện… Thông thường, các thuật ngữ sử dụng trong tất cả các loại bản tin dự báo đều phải theo nguyên tắc dễ hiểu và được người sử dụng chấp nhận. Đồng thời các thuật ngữ này phải chính xác về mặt khoa học và được định nghĩa chặt chẽ để loại trừ khả năng hiểu lầm giữa các đặc trưng dự báo và những điều quan trắc được. Nếu chúng ta muốn đạt được một sự nhất quán thì ít nhất chúng ta phải đưa ra được một định nghĩa rõ ràng về Dự báo phục vụ mục đích chung và Dự báo chuyên ngành. Tuy nhiên, rất khó có thể thực hiện được điều đó, vì thường không có ranh giới rõ ràng giữa 2 loại dự báo này. Ví dụ như bản tin dự báo mưa cho thời gian tổ chức một sự kiện thể thao quốc tế quan trọng (một trận đá bóng), về một mức độ nào đó có thể vừa là Dự báo phục vụ mục đích chung vừa là Dự báo chuyên ngành. Trong trường hợp này, việc phân chia bản tin dự báo thành 2 nhóm riêng biệt là không cần thiết, nhưng định nghĩa chính xác từng thuật ngữ dùng trong dự báo “Xây dựng hệ thống chỉ tiêu đánh giá chất lượng dự báo KTTV” - Hà Nội 2007 5 Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Trung ương Trung tâm KTTV Quốc gia là thiết yếu để hiểu, sử dụng và đánh giá đúng. Hiện tại rất nhiều thuật ngữ đã được định nghĩa rõ ràng và được người sử dụng chấp nhận, nhưng cũng còn một số lượng rất lớn thuật ngữ vẫn chưa được định nghĩa, ví dụ như mưa tuyết, bão cát (nhỏ, vừa và lớn)... 1.1.2 Các phương pháp và quy định về đánh giá chất lượng dự báo KTTV trên thế giới Theo [33], vấn đề phương pháp đánh giá chất lượng dự báo KTTV đã được thảo luận từ thập kỷ 60 của thế kỷ XX tại các cuộc họp lần thứ 3 và 4 của Uỷ ban Đặc biệt thuộc WMO (1966). Tại Liên Xô (cũ), ngay từ những năm cuối của thập kỷ 70, Cơ quan KTTV Liên Xô đã thay đổi cơ bản về cách đánh giá chất lượng bản tin dự báo, từ đánh giá mang tính tổng quát đồng đều giữa các yếu tố dự báo sang đánh giá trọng lượng theo mức nguy hiểm và được tính theo điểm. Tại Nhật Bản và một số nước tiên tiến khác, khi dự báo các yếu tố KTTV đều kèm theo mức tin cậy, vì vậy trong việc đánh giá chất lượng bản tin dự báo có đánh giá mức tin cậy của bản tin dự báo. Đối với phần lớn các nước đang phát triển, công tác đánh giá chất lượng dự báo phụ thuộc nhiều vào trình độ KHCN dự báo của nước đó và cơ sở đánh giá chủ yếu là vận dụng toàn bộ hay một phần các văn bản hướng dẫn đánh giá của WMO và các Tổ chức Quốc tế liên quan. Ngày nay, hầu hết các nước thành viên của WMO đều tổ chức đánh giá dự báo theo những tiêu chí chung và theo tình hình cụ thể của từng nước. Có rất nhiều phương pháp để đánh giá chất lượng dự báo KTTV. Các phương pháp khác nhau được dùng để đánh giá các yếu tố dự báo khác nhau. WMO chia các bản tin dự báo làm 4 loại: a) Loại dự báo giá trị: dùng để dự báo các yếu tố khí tượng thủy văn như khí áp, nhiệt độ, độ ẩm, gió, mực nước, lưu lượng; b) Loại dự báo có hay không: dùng để dự báo các hiện tượng như mưa, dông, sương mù…; c) Loại dự báo các hiện tượng theo từng hạn dự báo khác nhau: như hạn ngắn (tới 3 ngày), hạn vừa (từ 4 đến 7 hoặc 10 ngày), hạn dài (từ 10 ngày đến 1 tháng hoặc dài hơn); d) Loại dự báo các hiện tượng gồm nhiều đặc trưng, bản chất khác nhau như đối với mưa (mưa nhỏ, mưa phùn, mưa rào, mưa to, …), lũ (lũ lớn, lũ trung bình, lũ nhỏ), xảy ra vào ngày hay đêm, trên một phạm vi rộng hay hẹp… Các phương pháp đánh giá cũng được chia làm 2 loại: phương pháp đánh giá chuẩn và phương pháp khoa học. Phương pháp đánh giá chuẩn bao gồm các phương pháp dùng cho dự báo có/không, dự báo theo nhiều cấp, dự báo các yếu “Xây dựng hệ thống chỉ tiêu đánh giá chất lượng dự báo KTTV” - Hà Nội 2007 6 Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Trung ương Trung tâm KTTV Quốc gia tố thay đổi và dự báo xác suất. Phương pháp đánh giá khoa học bao gồm các phương pháp dùng cho dự báo theo không gian, hệ thống dự báo tổ hợp và các phương pháp khác. Phương pháp đánh giá khoa học thường phức tạp hơn phương pháp đánh giá chuẩn và đi sâu vào cốt lõi của sai số dự báo. Ví dụ đối với dự báo khí áp mặt đất, độ cao địa thế vị, mực nước hay lưu lượng người ta thường dùng phương pháp bình phương tối thiểu hoặc hệ số tương quan. Còn đối với dự báo mưa hay sương mù, người ta lại dùng phương pháp “có/không”. Tuy nhiên, WMO cũng khuyến cáo là cho đến hiện nay, vẫn chưa có phương pháp đánh giá dự báo nào mang đủ tính khoa học và đủ độ tin cậy cho từng loại dự báo khác nhau. Một trong những khó khăn chính là chưa có sự thống nhất quốc tế về thuật ngữ và về sự phân loại theo bản chất hiện tượng khi ra các bản tin dự báo phục vụ mục đích chung và các bản tin chuyên ngành. 1.1.2.1 Lĩnh vực dự báo khí tượng hạn ngắn Ngay từ những năm cuối của thập kỷ 70 (thế kỷ XX), Liên Xô đã đưa ra phương pháp đánh giá mang tính trọng số có nghĩa là, tuỳ thuộc vào mức độ quan trọng và tính chất nguy hiểm của yếu tố dự báo để quy định số điểm tối đa mà yếu tố đó có được khi được dự báo đúng. Tổng số điểm đạt được trong bản tin được tính % theo thang điểm 100 (mức chính xác). Chất lượng một bản tin dự báo được đánh giá dựa trên mức độ chính xác tổng cộng của tất cả các yếu tố dự báo và được đánh giá theo 3 mức: xấu, trung bình và tốt. Có các chỉ tiêu riêng cho dự báo điểm và dự báo khu vực. Cách đánh giá này mang tính khách quan và thể hiện được giá trị phục vụ của các bản tin dự báo. Theo Philippe B. [37], mỗi quốc gia đều có những quy định riêng về các yếu tố khí tượng cần được đánh giá. Bảy yếu tố thời tiết được nhiều Cơ quan Khí tượng Quốc gia đánh giá là: bản đồ dự báo khí áp mặt đất, bản đồ dự báo trên cao, mưa, nhiệt độ, hướng gió, tốc độ gió và tầm nhìn xa. Phương pháp đánh giá các yếu tố này được miêu tả chi tiết trong “Tổng quan về kỹ thuật đánh giá dự báo” [33]. Trong tài liệu này, WMO khuyến cáo nên chia bản tin dự báo 24h thành 2 thời đoạn 12h để đánh giá. Các yếu tố dự báo được đánh giá là “đúng” hoặc “sai” phụ thuộc vào độ lệch của giá trị dự báo so với giá trị quan trắc và mức độ “đúng” của hiện tượng thời tiết được dự báo. Sai số của các yếu tố dự báo cũng như sai số về cường độ của các hiện tượng thời tiết được xác định trên cơ sở yêu cầu của người sử dụng bản tin. Mỗi yếu tố dự báo được đánh giá theo 1 quy định riêng, thường được chia ra thành các cấp (được lập theo bảng) và dự báo được coi là “đúng” khi trị số dự báo ở trong khoảng ± 1 cấp so với trị số dự báo. Tuy nhiên, WMO cũng khuyến cáo mỗi nước nên xây dựng phương pháp và tiêu chuẩn đánh giá cho riêng nước mình sao cho phù hợp với trình độ khoa học dự báo của nước đó. “Xây dựng hệ thống chỉ tiêu đánh giá chất lượng dự báo KTTV” - Hà Nội 2007 7 Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Trung ương Trung tâm KTTV Quốc gia 1.1.2.2 Lĩnh vực dự báo khí tượng hạn vừa và hạn dài ™ Dự báo thời tiết hạn vừa Theo [33], WMO đã khuyến cáo sử dụng phương pháp đánh giá thời tiết hạn vừa như sau: a) Qui định chung về thuật ngữ: bao gồm các chuẩn mực về thuật ngữ dự báo và ý nghĩa của chúng. b) Phương pháp đánh giá: • Đánh giá chung: o Đánh giá cho từng phần của bản tin dựa vào mức độ dự báo đúng đối với từng yếu tố. o Trên cơ sở đánh giá từng thành phần ở trên, thực hiện tính toán sự chênh lệch chung, từ đó sử dụng phương pháp đánh giá lựa chọn (đúng hay sai) để đưa ra sự chính xác toàn phần của mỗi dự báo: đúng hoặc sai. o Tiến hành đánh giá cho các địa điểm trên khu vực dự báo. Nếu khu vực dự báo rộng và đồng nhất thì có thể đánh giá cho nơi được coi là đặc trưng. Đánh giá này thường sử dụng đối với Trung tâm dự báo Khu vực. Nếu khu vực không đồng nhất về hoàn cảnh địa lý, thì chọn những vùng phản ánh điều kiện không đồng nhất và đánh giá riêng cho những vùng đó. • Đánh giá dự báo mưa: vì việc dự báo cường độ mưa là rất khó nên chỉ đánh giá trên cơ sở diện (%) xảy ra mưa. o Đánh giá dự báo mưa cho từng thời đoạn 12h, xác định số trạm hoặc vùng (%) mưa quan trắc thực tế. Nếu trạm hay vùng nằm trong khoảng dự báo, thì đánh giá dự báo mưa cho thời đoạn 12h đạt 100%. o Tổng số giá trị của mỗi thời đoạn 12h trên tổng số thời đoạn 12h là chất lượng trung bình của toàn bộ thời kỳ hiệu lực bản tin dự báo (%). • Đánh giá dự báo nhiệt độ không khí: cho từng thời đoạn 12h, thực hiện tính số trạm (%) có nhiệt độ nằm trong khoảng dự báo, với sai khác bằng một nửa biến thiên 5 ngày trong tháng đó. ™ Dự báo thời tiết hạn dài a) Nội dung dự báo: Hiện nay ở hầu hết các nước, trong bản tin dự báo hạn dài phục vụ mục đích chung chủ yếu chỉ dự báo xu thế của các yếu tố nhiệt độ và lượng mưa so với trung bình nhiều năm (TBNN) hoặc so với thời kỳ chuẩn 1960 - 1999, gồm 3 cấp: trên TBNN, xấp xỉ TBNN, dưới TBNN. Riêng tại Trung tâm Dự báo Hạn “Xây dựng hệ thống chỉ tiêu đánh giá chất lượng dự báo KTTV” - Hà Nội 2007 8 Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Trung ương Trung tâm KTTV Quốc gia vừa Châu Âu (ECMWF) còn dự báo hạn dài các yếu tố như trường chuẩn sai của độ cao địa thế vị H500mb, H700mb, H850mb, khí áp mặt đất..., nhưng Trung tâm này không công bố kết quả đánh giá. b) Phương pháp đánh giá: dựa vào dấu chuẩn sai của các yếu tố dự báo. Cách đánh giá được thể hiện trong Bảng 1.1.1. Bảng 1.1.1: Cách đánh giá dựa vào dấu chuẩn sai của các yếu tố dự báo Dự báo + – Số lần quan trắc + n11 n12 n11 + n12 – n21 n22 n21 + n22 Số tin dự báo n11 + n21 n12 + n22 N Thực tế Trong đó: n11 - số lần (trạm) dự báo đúng chuẩn sai dương n12 - số lần (trạm) sai về dự báo chuẩn sai âm. n21- số lần (trạm) sai về dự báo chuẩn sai dương n22 - số lần (trạm) dự báo đúng chuẩn sai âm N: tổng số lần dự báo (tổng số trạm dự báo) Mức chính xác dự báo sẽ được tính theo công thức: S= n 11 + n 22 N (1.1.1) 1.1.2.3 Lĩnh vực dự báo không khí lạnh Vì dự báo không khí lạnh (Gió mùa đông bắc) mang tính quốc gia nên cho đến nay, chưa tìm thấy văn bản hoặc tài liệu nào quy định về cách đánh giá dự báo không khí lạnh trên thế giới. 1.1.2.4 Lĩnh vực dự báo bão Để đánh giá dự báo quỹ đạo bão (thực chất là vị trí tâm bão), người ta sử dụng nhiều phương pháp khác nhau. Các phương pháp đánh giá này đưa ra những thông tin rất cần thiết trong nghiệp vụ dự báo bão nhằm mục đích: • Phân tích các phương pháp dự báo mới và kiểm tra kết quả dự báo được cải thiện từ các phương pháp mới; • Cung cấp một cơ sở khách quan cho việc điều chỉnh các cảnh báo và dự báo, đặc biệt là đối với các vùng bị ảnh hưởng trực tiếp; • So sánh các phương pháp dự báo. “Xây dựng hệ thống chỉ tiêu đánh giá chất lượng dự báo KTTV” - Hà Nội 2007 9 Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Trung ương Trung tâm KTTV Quốc gia OBT+1 OB OBTT FCT FCT OBT-1 OBT-1 Hình 3: Sơ đồ vị trí tâm bão quan trắc, vị trí dự báo và các dạng sai số. Hình 1.1.1: đồ vị vị trí dự báo và các dạng sai số OB0-TSơ : Các vị trí trí tâm tâm bão bão quan quan trắc, trắc được Cáctrívịtâm trí tâm trắc OB FCT0-T :: Vị bão bão đượcquan dự báo : Vị trí tâm bão dự báo FC T DPE : Sai số khoảng cách (km) DPE : (km) DX : Sai Sai số số khoảng theo vĩ cách hướng (độ hoặc km) DX : Sai số theo vĩ hướng (độ hoặc km) DY : Sai số theo kinh hướng (độ hoặc km) DY : Sai số theo kinh hướng (độ hoặc km) AT : Sai số dọc theo hướng di chuyển của bão (km) AT :: Sai hướng chuyển của quỹ bão đạo (km)chuyển động CT Sai số số dọc theotheo hướng phápdituyến so với CT : của Sai số bãotheo hướng pháp tuyến so với quỹ đạo chuyển động của của bão Các phương pháp đánh giá quỹ đạo bão (vị trí tâm bão) chủ yếu được dùng bao gồm đánh giá sai số khoảng cách giữa đường đi dự báo và đường đi thực tế, sai số theo kinh hướng, vĩ hướng, sai số theo hướng di chuyển hay tốc độ di chuyển, sai số theo phương di chuyển của bão và sai số theo phương pháp tuyến với quĩ đạo chuyển động của bão. Người ta sử dụng phương pháp dự báo quán tính (CLIPER) để đánh giá kỹ năng (“Skill”) dự báo cho một cơn bão hay một mùa bão. Trên thực tế, hiện nay ở các Trung tâm Dự báo bão Quốc tế như Trung tâm Dự báo Hạn vừa Châu Âu (ECMWF), UK MetOffice, Guam, RSMC Tokyo ..., các phương pháp này đã được đưa vào dự báo nghiệp vụ. Hình 1.1.1 minh hoạ vị trí tâm bão thực tế, tâm bão dự báo và các dạng sai số được tính, trong đó dấu của các trị số có ý nghĩa như sau: DPE : luôn có giá trị dương, cho biết quỹ đạo dự báo chính xác đến mức nào, nhưng không cho biết sai số đó là do dự báo quỹ đạo quá nhanh hoặc quá chậm, hoặc có xu hướng lệch nhanh về phía cực. DX : cho biết sai số dự báo theo hướng đông - tây, có giá trị dương khi tâm dự báo nằm ở phía đông so với tâm bão thực tế. “Xây dựng hệ thống chỉ tiêu đánh giá chất lượng dự báo KTTV” - Hà Nội 2007 10 Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Trung ương Trung tâm KTTV Quốc gia DY : cho biết sai số dự báo theo hướng bắc - nam, có giá trị dương khi tâm dự báo nằm ở phía gần cực hơn so với tâm bão thực tế. AT : cho biết quỹ đạo dự báo là quá nhanh hay quá chậm, có giá trị dương khi tâm bão dự báo nằm ở phía trước so với tâm bão thực tế (theo hướng di chuyển của bão). CT : cho biết xu hướng chuyển hướng của bão, có giá trị dương khi tâm bão dự báo nằm ở phía bên phải so với tâm bão thực tế (theo hướng di chuyển của bão). Một số công thức chung được sử dụng để tính các sai số bao gồm: B • Khoảng cách giữa hai điểm AB: dlat A− B = φ A − φ B dlong A− B = λ A − λ B d ( A − B ) = mφ dlatAB (φ A − φ B )2 + (λ A − λ B )2 mφ = πRe cos φ dA-B ANGAB dlatAB Re = 6370km A • Góc của vector AB so với trục đông - tây: ⎛ dlat A− B ang ( A − B) = acrtg ⎜⎜ ⎝ dlong A− B ⎞ ⎟⎟ ⎠ (1.1.2) • Sai số dự báo theo kinh hướng (Dlong, DX): được tính bằng công thức: Dlong = Long_FCT - Long_OBST, (1.1.3) DX = mφ Dlong trong đó: Long_FCT là kinh độ tâm bão được dự báo cho thời điểm T. Long_OBST là kinh độ tâm bão quan trắc được tại thời điểm T. DX có đơn vị là km. • Sai số dự báo theo vĩ hướng (Dlat, DY): được tính bằng công thức: Dlat = Lat_FCT - Lat_OBST, DY = mφ Dlat (1.1.4) trong đó: Lat_FCT là vĩ độ tâm bão được dự báo cho thời điểm T. Lat_OBST là vĩ độ tâm bão quan trắc được tại thời điểm T. • Sai số dự báo theo khoảng cách (DPE): có đơn vị là km và được tính bằng công thức: DPE = d(FCT - OBST) (1.1.5) trong đó, các ký hiệu được sử dụng giống như trên. “Xây dựng hệ thống chỉ tiêu đánh giá chất lượng dự báo KTTV” - Hà Nội 2007 11 Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Trung ương Trung tâm KTTV Quốc gia FCT CT AT ANGERR OBT OB0 ang(OB0-OBT) ang(FC0-FCT) Hình 1.1.2: Minh họa cách tính sai số dự báo theo hướng và tốc độ dịch chuyển • Sai số dự báo theo hướng di chuyển (ANGERR) Sai số theo hướng di chuyển (ANGERR) là góc nằm giữa vector dịch chuyển của tâm bão thực và vector dự báo hướng chuyển động của bão như được minh hoạ trong Hình 2. Do vị trí tâm ban đầu của bão có thể được xác định khác nhau, điểm bắt đầu của vector dự báo hướng dịch chuyển không nhất thiết phải trùng với điểm bắt đầu của tâm bão quan trắc được. Hay nói một cách khác, FC0 và OB0 không luôn luôn trùng nhau. Vì vậy, đôi khi sai số về hướng dự báo có thể nhỏ nhưng sai số về khoảng cách lại lớn và ngược lại do vị trí tâm bão của nguồn dự báo và quan trắc đã khác nhau ngay từ thời điểm ban đầu. Trị số của ANGERR dương khi hướng chuyển động được dự báo lệch về bên phải hơn so với hướng di chuyển thật của bão. • Sai số dự báo theo vận tốc di chuyển (SPEEDERR): được tính bằng công thức: SPEEDERR = d ( FCT − FC 0 ) d (OBS T − OBS 0 ) − dT dT (1.1.6) trong đó dT là khoảng thời gian giữa các thời điểm được xét từ 0 đến T. Trị số của SPEEDERR có giá trị dương khi chuyển động của bão được dự báo nhanh hơn thực tế. • Sai số dự báo theo phương pháp tuyến với quỹ đạo bão (CT): được tính theo công thức sau: CT = d(OB0-FCT) * tg(ANGERR) (1.1.7) • Sai số dự báo theo phương di chuyển của bão (AT) AT = d(OB0-FCT) / cos(ANGERR)- d(OB0-OBT) (1.1.8) “Xây dựng hệ thống chỉ tiêu đánh giá chất lượng dự báo KTTV” - Hà Nội 2007 12 Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Trung ương Trung tâm KTTV Quốc gia Trong các loại sai số trên, sai số khoảng cách (DPE) được sử dụng nhiều nhất. Sai số về tốc độ dịch chuyển (SPEEDERR) tương ứng với sai số theo phương chuyển động AT, và sai số về góc (ANGERR) tương ứng với các sai số CT, AT và CT thường được sử dụng để tổng kết và phân tích sai số sau khi đã có quĩ đạo chuẩn (best track). Sai số SPEEDERR và ANGERR thường được sử dụng trong nghiệp vụ nhằm giúp dự báo viên hiệu chỉnh dự báo trong phiên làm việc. 1.1.2.5 Lĩnh vực dự báo số trị Các sản phẩm dự báo từ mô hình số là kết quả của việc máy tính tích hợp các phương trình khống chế các quá trình vật lý xảy ra trong khí quyển. Nhìn chung, các sản phẩm dự báo này không bao giờ là một dự báo hoàn hảo các yếu tố thực của khí quyển, vì một trong các nguyên nhân chính là do sự hiểu biết của chúng ta về mặt toán học các quá trình vật lý là chưa đầy đủ. Ngày nay, sự phát triển của công nghệ máy tính, đặc biệt là các siêu máy tính và sự hiểu biết sâu hơn về các quá trình vật lý khí quyển đã đưa ra được những mô hình số “hoàn hảo” hơn và do vậy, chất lượng các sản phẩm dự báo từ các mô hình này cũng ngày càng được nâng cao. Cùng với sự tiến bộ của các dự báo từ mô hình số, các kỹ thuật để đánh giá kỹ năng của các sản phẩm này cũng không ngừng phát triển. Tuy nhiên, cho đến nay, chưa có một phương pháp đơn lẻ nào là thích hợp để áp dụng chung cho việc đánh giá các sản phẩm dự báo khách quan từ mô hình. Theo Stanski và đồng nghiệp [38], cần phải có một vài cách khác nhau để đánh giá mô hình và bất kỳ một sự đánh giá nào về kỹ năng của mô hình khí quyển đều phụ thuộc vào kích thước về thời gian và không gian được sử dụng để đánh giá, và điều này lại phụ thuộc vào mối quan tâm của người sử dụng. Ví dụ, dự báo viên chủ yếu chỉ quan tâm đến kỹ năng của mô hình trong việc dự báo hệ thống khí áp cho vùng mà họ có trách nhiệm dự báo và thường trong khoảng thời gian 3 ngày, trong khi đó các nhà khoa học lại quan tâm đến kỹ năng của mô hình đối với tất cả quy mô về không gian và thời gian. Philippe B. [37] đưa ra kết quả điều tra về các phương pháp đánh giá cũng như các yếu tố dự báo thường được đánh giá tại một số nước trên thế giới. Tại Australia, dự báo mưa được đánh giá so với lượng mưa quan trắc 24 giờ trên toàn lãnh thổ; độ phân giải của trường phân tích là 0.25°, và trường phân tích được quy về độ phân giải của mô hình. Các chỉ số đánh giá cơ bản là BIAS, RMSE và một số chỉ số được tính từ bảng “Contingency table”. Tại Canada, người ta sử dụng các chỉ số BIAS và RMSE đối với các yếu tố như gió, nhiệt độ, điểm sương, khí áp mặt đất và độ cao địa thế vị; các chỉ số BIAS và TS cho các ngưỡng khác nhau được sử dụng để đánh giá mưa. Tại Trung Quốc, 400 trạm “Xây dựng hệ thống chỉ tiêu đánh giá chất lượng dự báo KTTV” - Hà Nội 2007 13 Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Trung ương Trung tâm KTTV Quốc gia quan trắc đã được lựa chọn kỹ càng để dùng vào việc đánh giá mưa. Các sản phẩm dự báo số và dự báo khách quan được nội suy về vị trí các trạm này. Các chỉ số được sử dụng là BIAS và TS cho 1 số ngưỡng (0,1; 10; 25; 50 và 100 mm/24 giờ). Tại Pháp, người ta đánh giá các yếu tố mưa, lượng mây, nhiệt độ và độ ẩm tại 2m, tốc độ gió, hướng gió, và cường độ gió giật. Điểm lưới gần điểm quan trắc nhất được sử dụng để đánh giá với các chỉ số BIAS, RMSE và bảng “Contingency table”. Tại Nhật Bản chỉ đánh giá mưa và nhiệt độ. Số liệu quan trắc được biến đổi thành một lưới số liệu đồng nhất độ phân giải 80 km, và số liệu dự báo được so sánh với số liệu quan trắc này sử dụng các chỉ số BIAS, TS và ETS. Tại Anh, MSE được sử dụng để đánh giá nhiệt độ và gió, trong khi đó ETS lại được dùng để đánh giá mưa, lượng mây và tầm nhìn xa với các ngưỡng khác nhau. Tại Mỹ, chỉ có các yếu tố như nhiệt độ, gió, độ ẩm, lượng mưa, trường khí áp, độ cao địa thế vị được đánh giá. Các chỉ số được sử dụng là BIAS, ETS, POD, FAR và Odds ratio. Như vậy, tại mỗi quốc gia, việc lựa chọn phương pháp đánh giá cũng như các yếu tố dự báo cần được đánh giá là hoàn toàn phụ thuộc vào mục đích, yêu cầu, thực trạng công tác quan trắc đo đạc, công tác dự báo và trình độ khoa học công nghệ dự báo của quốc gia đó. Người ta thường sử dụng các phương pháp khác nhau để đánh giá các yếu tố khí tượng khác nhau. Thông thường, các yếu tố này được phân loại thành các yếu tố liên tục như gió, nhiệt độ, độ cao địa thế vị …và các yếu tố rời rạc được dự báo theo ngưỡng hoặc theo xác suất như lượng mưa, dạng mưa… a) Phương pháp đánh giá cho các yếu tố liên tục: thường được áp dụng đối với các yếu tố khí tượng như gió, nhiệt độ và các yếu tố trên cao. Một số chỉ số thường được dùng bao gồm: • Sai số trung bình (Bias, Mean Error - ME): ME = 1 N N ∑ (F i =1 i (1.1.9) − Oi ) Trong đó: Fi: chỉ giá trị Dự báo Oi: chỉ giá trị Quan trắc Chỉ số Bias chỉ ra sai số trung bình so với giá trị quan trắc, nhưng không phản ánh biên độ của sai số. Giá trị dương của Bias tức là trung bình giá trị dự báo lớn hơn giá trị quan trắc, giá trị âm của Bias tương ứng với việc dự báo thấp hơn giá trị quan trắc. Chỉ số Bias có giá trị từ - ∞ đến + ∞ , với 0 là giá trị “hoàn hảo”. Tuy nhiên, đôi khi một dự báo sai lại nhận được giá trị ME = 0 khi trong đó có những sai số triệt tiêu nhau, do vậy, không bao giờ người ta sử dụng chỉ số Bias một mình. • Sai số tuyệt đối trung bình (Mean Absolute Error - MAE): MAE = 1 N N ∑| F i =1 i − Oi | (1.1.10) “Xây dựng hệ thống chỉ tiêu đánh giá chất lượng dự báo KTTV” - Hà Nội 2007 14