Phương pháp đánh giá năng lượng bão dựa trên các chỉ số năng lượng

 PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ NĂNG LƯỢNG BÃO 
 DỰA TRÊN CÁC CHỈ SỐ NĂNG LƯỢNG
 Trịnh Hoàng Dương(1), Hoàng Đức Cường(2), Dương Văn Khảm(1)
 (1)Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Biến đổi khí hậu
 (2)Trung tâm Dự báo Khí tượng thủy văn Quốc gia
 Ngày nhận bài 04/5/2018; ngày chuyển phản biện 05/5/2018; ngày chấp nhận đăng 15/6/2018
 Tóm tắt: Các chỉ số năng lượng bão đã được cộng đồng nghiên cứu bão sử dụng như: Đánh giá năng 
lượng trong mùa bao, nghiên cứu bổ sung cho phân cấp bão, dự báo xu thế hoạt động của bão trong mùa 
bao, nghiên cứu tác động của bão và giải thích về sư tác động nóng lên toàn cầu đến hoat đông cua bao. 
Bài báo nhằm nghiên cứu đánh giá diễn biến năng lượng bão, tìm kiếm mối quan hệ của các đặc trưng khí 
tượng đến năng lượng bão và dự báo hạn mùa về hoạt động của bão trên Biển Đông bằng các chỉ số năng 
lượng bão. Bên cạnh đó, bài báo giới thiệu các phương pháp đánh giá năng lượng bão dựa trên chỉ số năng 
lượng bão và một số ưu điểm, hạn chế và khả năng ứng dụng trong đánh giá hoạt động của bão trong mùa 
bão trên Biển Đông.
 Từ khóa: Đánh giá năng lượng bão, chỉ số năng lượng bão. 
1. Mở đầu Bên cạnh đó, đánh giá năng lượng bão với nhiều 
 Nhóm tác giả Jia-Yuh Yu (2012) [3] cho rằng chỉ số khác nhau sẽ thuận lợi hơn trong việc hỗ 
trong các chỉ số đánh giá năng lượng bão khác trợ đưa ra những kết luận về hoạt động của bão.
nhau thường được sử dụng để đo hoạt động Gần đây, chỉ số "năng lượng bão tích lũy" 
bão, "áp thấp nhiệt đới và bão (gọi chung là (Accumulated Cyclone Energy Index-ACE), do 
bão)" có lẽ là phổ biến nhất, nhưng nó chưa có NOAA (National Oceanic and Atmospheric 
sự đóng góp về khía cạnh cường độ và thời gian Administration) đề xuất đã được sử dụng khá
hoạt động của bão, do đó "ngày bão" thường phổ biến trong cộng đồng nghiên cứu bão, nó 
được sử dụng như một sự hỗ trợ cho số cơn như một thước đo biểu thị tổng thể về hoạt 
bão. Thêm nữa, hầu hết các nghiên cứu đã chỉ động của bão [1]. Chỉ số này đã được tác giả Jia-
ra mối quan hệ mạnh mẽ giữa biến động khí hậu Yuh Yu (2009) [3] đề xuất sửa đổi, gọi là chỉ số 
và hoạt động của bão theo mùa, nhưng đôi khi RACE. Cùng mục đích như ACE, tác giả Emanuel 
kết luận về xu thế hoạt động của bão có sự khác (2005) [5] đã đề xuất chỉ số mới cho hoạt động 
nhau trong cùng một thời kỳ. Sự bất đồng này, bão dựa trên sự “tiêu tán năng lượng” (Power 
gợi ý thiếu một sự hiểu biết vững chắc về các Dissipation), từ đó một chỉ số tiêu tán năng
thước đo hoạt động của bão để đáp ứng với cả lượng đơn giản (PDI) đã được giới thiệu. PDI 
hai biến động khí hậu thường xuyên và không cũng đã được tác giả Jia-Yuh Yu (2012) [3] đề 
thường xuyên. Do đó, lựa chọn chỉ số đánh giá xuất sửa đổi, gọi là chỉ số RPDI.
năgn lượng bão phù hợp, mang tính đặc trưng Nhóm tác giả Carl Drews (2007) [4] cho rằng, 
chung và đại diện tổng thể cho hoạt động của mặc dù phân loại bão theo thang Saffir-Simpson 
bão (một chỉ số phản ánh tổng thể cả về số (SS) là rất hữu ích trong việc truyền tải thông tin 
lượng, cường độ và thời gian hoạt động của đến công chúng, nhưng gán một số nguyên duy 
bão) là mong muốn của cộng đồng nghiên cứu. nhất từ cấp 1 đến 5 cho từng cơn bão không 
 phải là một cơ sở tốt để phân tích thêm. Một 
Liên hệ tác giả: Trịnh Hoàng Dương ví dụ ở Đại Tây Dương (ĐTD) cho cơn bão Mitch 
Email: hoangduongktnn@gmail và Ivan đều là phân loại cấp 5 theo SS, nhưng 
 Tạp chí khoa học biến đổi khí hậu 9
 Số 6 - Tháng 6/2018 
profile gió của 2 cơn bão mô tả hình ảnh khác được tìm thấy. Khi thời gian của một cơn bão 
biệt; cơn bão Mitch chỉ kéo dài một vài ngày ở tăng lên, nhiều giá trị được cộng lại và ACE cũng 
cường độ cao, sau đó duy trì gió cấp thấp trong tăng, như vậy bão với thời gian dài hơn có thể 
thời gian dài, trong khi cơn bão Ivan có cường tích lũy ACE lớn hơn đối với bão mạnh nhưng có 
độ cao kéo dài khoảng 10 ngày. Nếu đánh giá thời gian hoạt động ít hơn..
chúng theo phân loại là cấp 5, rõ ràng đã làm t fi
 2
mất các thông tin có giá trị. Trong năm 2004 và ACE= v
 i ∑( max )t (1)
2005, hoạt động bão khá cao và sự tàn phá gây toi
ra cho bang Louisiana và Mississippi bởi cơn bão Theo NOAA, chỉ số ACE là một chỉ số năng 
Katrina đã dẫn đến nhiều mối lo ngại của cộng lượng gió, được định nghĩa như là tổng bình 
đồng nghiên cứu bão về tính hiệu quả của phân phương của tốc độ gió bề mặt cực đại được đo 
cấp gió SS trong việc cảnh báo đến công chúng với bước thời gian 6 tiếng cho tất cả các cơn bão 
một cách chính xác về tiềm năng nguy hiểm của khi chúng ít nhất là cấp bão nhiệt đới (tốc độ gió 
bão. Do đó, một số tác giả như Katherine (2008) >35 knot (18 m/s), hoặc cao hơn). Nếu một cơn 
[9] và Powell (2007) [5] đã đề xuất chỉ số Tích bão bất kỳ xảy ra ngang qua các năm thì tính ACE 
hợp động năng(Integrated Kinetic Energy - IKE) cho các năm trước đó. Giá trị ACE thường được 
để nghiên cứu bổ sung cho SS và thể hiện sự tàn chia cho 104. Đơn vị của ACE là 104 knots2.
phá của bão. 
 ACE=10−42 v (2)
 Nhận thấy, các chỉ số này, vừa phục vụ ng- i ∑( max )t
hiên cứu bão và phân tích dự báo xu thế năng 
 Trong biểu thức 1 và 2: vmax(t) là tốc độ gió 
lượng cho mùa bão, vừa có thể sử dụng để tìm cực đại tại thời điểm t; t là bước thời gian 6 giờ 
kiếm giải thích tác động của sự nóng lên toàn của số liệu quỹ đạo bão; i biểu thị cho một cơn 
cầu đến bão và nó đã được sử dụng trong Báo 
 bão; toi và tfi là thời gian bắt đầu và kết thúc của 
cáo đánh giá lần thứ tư (AR4) của Ban liên chính hoạt động cơn bão I; N là số cơn bão trong thời 
phủ về Biến đổi khí hậu (IPCC) năm 2007, mục kỳ xem xét (tháng/mùa/năm). Đơn vị của ACE là 
3.8.3 về biểu hiện của biến đổi của bão nhiệt Joules/kg, hoặc knot2, hoặc m2/s2. 
đới, trang 304 [14] và trong Báo cáo về cơ sở Trong một bài báo của tác giả Carl Drews 
khoa học của biến đổi khí hậu của IPCC năm (2007) [8] cũng tham chiếu đến ACE được đề 
2013, mục 2.6.3 về bão nhiệt đới, trang 216 xuất của tác giả Bell (2000), nhưng đưa ra biểu 
[15]. Do vậy, để hướng tới mục tiêu ứng dụng thức tính như sau:
các chỉ số năng lượng bão nhằm bổ sung thêm 2 (3)
 ACE=∑ vmax ∆ t
về thước đo trong đánh giá, nghiên cứu mùa time
bão, bài báo giới thiệu các chỉ số năng lượng bão Đơn vị ACE của NOAA thường được thể 
đã và đang được sử dụng trong nghiên cứu, dự hiện là 104 knot2. Tuy nhiên, theo tác giả Carl 
báo hạn mùa về hoạt động của bão. Drews (2007), khoảng thời gian đo 6 giờ là tiềm 
2. Phương pháp đánh giá năng lượng bão ẩn trong các chỉ số ACE, và tác giả tin rằng công 
 thức này là chưa chuẩn. Theo tác giả, đơn vị 
2.2.1. Các chỉ số đánh giá năng lượng bão
 của chỉ số ACE là knot2-ngày vì ba lý do: 1) Nhấn 
a) Nhóm chỉ số ACE, PDI, RACE và RPDI mạnh rằng ACE là tích phân của chuỗi thời gian; 
 + Chỉ số Năng lượng bão tích lũy (Accumulated 2) Để sử dụng một đơn vị tiêu chuẩn thời gian 
Cyclone Energy Index - ACE): (ngày); 3) Thuận lợi cho việc sử dụng chuỗi thời 
 Tác giả Bell và cộng sự (2000) [1], đề xuất gian mà không phụ thuộc vào bước thời gian 6 
chỉ số “năng lượng bão tích lũy” nhằm cung cấp giờ (như đầu ra mô hình có phân giải thời gian 
một thước đo định lượng về tổng hoạt động của cao hơn). Để chuyển đổi knot2-ngày, công thức 
bão, được định nghĩa là tổng bình phương tốc ACE của NOAA được nhân với 4, ngày bão được 
độ gió cực đại. Động năng tỉ lệ với bình phương xác định ∑timedt.
vận tốc, và bằng cách cộng các năng lượng trên + Chỉ số Tiêu tán năng lượng (Power Dissipation 
một số khoảng thời gian, năng lượng tích lũy Index-PDI): 
 10 Tạp chí khoa học biến đổi khí hậu
 Số 6 - Tháng 6/2018
 Tác giả Emanuel (2005) [6] đã tham chiếu (Joules) khi PDI là m3/s2. Đối với những cơn bão 
tới chỉ số ACE và cho rằng trong một cơn bão đơn ở Bắc Đại Tây Dương, PDI khoảng từ 5.108 
ổn định tốc độ sinh ra động năng cũng tương đến 2.1011 m3/s2, ước tính năng lượng tiêu tán 
đương với tốc độ tiêu hao động năng và đưa là khoảng từ 3.1015 đến 1018J, tương đương từ 
biểu thức “Tiêu tán năng lượng-PD”. Phương 0,6 và 200 megaton (1 megaton = 4,18x 1015J). 
trình về PD như sau: Tuy nhiên, phạm vi thực sự của biến động sẽ lớn 
 =πρ ∫∫t ro 3 (4) hơn, như sự thay đổi của bán kính đã bỏ qua, 
 PD2 00 CD V rdrdt làm tăng tính biến động của năng lượng tiêu tán.
 Mặc dù theo tác giả Emanuel, đơn vị của 
 Ở đây: CD là hệ số ma sát (drag), ρ là mật độ 
không khí, r là bán kính, V là độ lớn tốc độ gió, PDI là m3/s2 (công thức 5b), nhưng một số công 
r0 là bán kính ngoài, t là thời gian hoạt động của trình nghiên cứu sử dụng đơn vị là m3/s3 (công 
bão. Đơn vị của PD là (Joules) và nó phản ánh thức 5c). Hai cách tính này chỉ khác nhau một 
tổng năng lượng tiêu tán trong cả thời gian hoạt hằng số; nếu tính PDI theo công thức 5b sẽ lớn 
động của nó. hơn PDI tính theo công thức 5c với hằng số là 
 Tác giả Emanuel (2005) cho rằng công thức 21.600. Điều này cho thấy hai cách tính tương 
(4) là khó khăn trong việc sử dụng dữ liệu lịch sử đồng về mức độ phản ánh cho hoạt động của 
sẵn có, vì số liệu kích thước bão ít khi có trong bão hàng năm, chỉ khác nhau về giá trị và đơn vị.
bộ dữ liệu. Mặt khác, nghiên cứu chi tiết cho + Chỉ số Năng lượng bão tích lũy sửa đổi 
thấy profile của tốc độ gió xuyên tâm nói chung (RevisedAccumulated Cyclone Energy - RACE)
đồng dạng về phương diện hình học, trong khi Do cấu trúc gió xuyên tâm của bão thay đổi 
mối tương quan giữa tốc độ gió cao và các kích đáng kể tùy thuộc vào cường độ bão, có thể dẫn 
thước của cơn bão ít khi được biểu diễn. Mật độ đến ACE cho ước tính giả về hoạt động của bão. 
không khí bề mặt khác nhau khoảng 15%, trong Để khắc phục vấn đề này, nhóm tác giả Jia-Yuh 
khi hệ số ma sát được cho là tăng, nhưng chững Yu (2009) [2] đã đề xuất sửa đổi ACE, gọi là chỉ 
lại ở gió tốc độ gió vượt quá khoảng 30 ms-1. Do số RACE. Chỉ số RACE được sửa đổi dựa trên cấu 
đó, tác giả thiết rằng kích thước bão cố định và trúc xoáy Rankine.
coi CD ρ là hằng số, dẫn đến định nghĩa chỉ số 2 (22− α )
 vrmax 1 c
“tiêu tán năng lượng” (PDI) như sau: RACE= k = + (6)
 mrv 2 
 3 (5a) rc 21−α
 PDI= ∫t Vmax dt 
 t fi Ở đây r ̃ (không thứ nguyên) biểu thị bán 
 = 3 ∆ (5b) c
 PDIi ∑ vmax t kính giới hạn (cut-off radius) mà tại đó năng 
 toi lượng gió được xác định. Hệ số α, được xác định 
 t fi
 3 từ dữ liệu quỹ đạo bão, là thước đo mức độ bảo 
 PDI= v t (5c)
 i ∑( max ) toàn động lượng. Số hạng đầu và thứ hai trong 
 t
 oi ngoặc vuông của công thức (6) là phần đóng góp 
 Ở đây: vmax là tốc độ gió cực đại tại thời điểm 
t; t là bước thời gian 6 giờ của số liệu quỹ đạo từ hoàn lưu bên trong và bên ngoài bán kính gió 
 cực đại rmax.
bão; i biểu thị cho một cơn bão, toi và tfi là thời 
gian bắt đầu và kết thúc của hoạt động bão. Đơn So sánh công thức (6) với công thức (1) có 
vị của PDI sẽ là m3/s2 (công thức 5b). thể nhận thấy rằng chỉ số RACE có một tỉ lệ với 
 Theo Alvaro Corrall (2012) [10], trung bình chỉ số ACE. Chỉ số RACE thể hiện giá trị động 
các giá trị của bán kính gió tối đa cho bão ở Bắc năng trung bình, là động năng trên một đơn vị 
 2
Đại Tây Dương ≅ 35 km, khi đó, năng lượng khối lượng (đơn vị sẽ là Joule/kg, hoặc knot , 
 2 2
tiêu tán PD = 4,9.106 PDI. Điều này cho thấy, nếu hoặc m /s giống như ACE).
tính trung bình bán kính gió cực đại của các cơn Dựa trên cấu trúc xoáy Rankine, tác giả đưa 
 ra biểu thức tính r ̃c như sau: 
bão ở Bắc Đại Tây Dương, thì giá trị trung bình 
 6 ~ 1/α
PDI sẽ khuyết thiếu 4,9.10 . Đơn vị của PD sẽ là rvvc = / (7)
 ( max c ) 
 Tạp chí khoa học biến đổi khí hậu 11
 Số 6 - Tháng 6/2018 
 Ở đây: Vc là tốc độ gió giới hạn (cut-off), nếu b) Nhóm chỉ số IKE, KE, TIKE và SHI
xem xét diện tích hình tròn tại gió là 35 knot + Chỉ số IKE/TIKE (Track Integrated Kinetic 
(vc = 35 knot), r c̃ có thể tính toán theo biểu thức Energy)
(7) với α ≈ 0,51 cho vùng Tây Bắc Thái Bình Xuất phát từ thực tế, nhóm các tác giả Powell 
Dương. Từ biểu thức (6), ngoại trừ α = 1, RACE (2007) [5], đặt vấn đề là tại sao bão Katrina ở Đại 
mô tả mối quan hệ phi tuyến giữa r c̃ và vmax. Tây Dương có cường độ yếu hơn Camille khi đổ 
 + Chỉ số Tiêu tán năng lượng sửa đổi (Revised bộ, nhưng lại có sức tàn phá lớn. Do đó, nhóm 
Power Dissipation Index - RPDI) tác giả đã xây dựng chỉ số “động năng tích hợp” 
 Cũng như chỉ số RACE, nhóm tác giả Jia-Yuh (Integrated Kinetic Energy, “IKE”). IKE được tính 
Yu (2012) [3] tiếp tục sửa đổi chỉ số PDI với lý do toán từ trường gió bề mặt bằng cách tích hợp 
tượng tự ACE. Sự sửa đổi PDI cũng dựa cấu trúc các động năng ở mực 10 m/đơn vị thể tích qua 
xoáy gió Rankine sửa đổi, dẫn đến biểu thức các phần của khối lượng miền bão (v) có chứa 
tương tự như RPDI như sau: tốc độ gió (U), dV được lấy từ phân tích khách 
 
 3 (23− α ) quan trường gió miền bão, đơn vị là Joule.
 vrmax 2 2 c
 RPDI= k = + 2
 mrv   (8) IKE= ∫ 1/2ρ U dV (9)
 2 5( 23− α ) V
 rc  Để tính toán IKE cần số liệu từ phân tích gió 
 Ở đây: Các ký hiệu được sử dụng trong công bão H*Wind của NOAA, đối với mỗi ảnh gồm 
thức (8) là giống với của phương trình (6) và 3 bán kính (1 nm =1.852 km) tại các tốc độ gió 
tham chiếu giống như RACE cho chỉ số này là 34 knot, 50 knot, 64 knot theo 4 hướng chính 
“chỉ số tiêu hao công suất được sửa đổi”, gọi là NW, NE, SE và SW (Hình 1a), bán kính gió cực đại 
chỉ số RPDI. Đơn vị là m3/s2 nếu tính tổng PDI 
 (Rmax) và tốc độ gió cực đại (vmax). Một phần mềm 
theo bước thời gian 6 giờ giống như công thức tính toán IKE cũng đã được xây dựng và tích hợp 
5b, và đơn vị là m3/s3 nếu tính RPDU giống như trên webside, do đó thuận lợi cho việc tính toán 
công thức 5c. IKE (Hình 1b). 
 a) Phân tích gió H*wind của NOAA b) Phần mềm tính toán IKE
 Hình 1. Ví dụ minh họa cho phương pháp tính IKE [13]
 Để tạo một thước đo cho hoạt động và là thời gian bắt đầu và kết thúc hoạt động bão. 
nghiên cứu biến động mùa của bão ở Đại Tây TIKE cũng có thể được tính tùy vào độ phân giải 
Dương, Misra và các nhà khoa học từ Đại học thời gian hoặc dựa trên số liệu quỹ đạo với bước 
bang Florida (2013) [11] đã tham chiếu tính toán thời gian 6 giờ như ACE.
tượng tự ACE, và gọi chỉ số là “chỉ số động năng 
 + Các chỉ số KE (Kinetic Energy)
tích hợp quỹ đạo” (TIKE - Track Integrated Kinetic 
 Với mục đích đưa ra phân loại bổ sung cho 
Energy).
 t phân cấp SS và thể hiện sự tàn phá của bão, 
 TIKE= fi IKE t
 ∑t ( i ) (10)
 oi nhóm tác giả Katherine Maclay và cộng sự (2008) 
 Ở đây, i biểu thị cho một cơn bão; toi và tfi [9] đã đề xuất chỉ số KE. Các thông số chênh lệch 
 12 Tạp chí khoa học biến đổi khí hậu
 Số 6 - Tháng 6/2018
KE theo thời gian 6 tiếng là liên quan chặt chẽ 1.000 m. Khoảng cách xuyên tâm của các dữ liệu 
với cường độ. Độ lệch KE theo bước thời gian sẽ phân tích của do thám bằng máy bay (Mueller, 
tiết lộ sự thay đổi cấu trúc quan trọng; KE nhiều 2006) là 4 km, và góc phương vị là 22,5⁰. Tên 
hơn (ít hơn) được cho là cường độ lớn (nhỏ) miền xuyên tâm là từ tâm bão ra đến 200 km.
theo thời gian của bão. + Chỉ số HSI (Hurricane Severity Index):
 Để ước tính KE từ một mực đơn, tác giả xem Nhằm mục đích sử dụng kích thước trường 
xét trong một vòng tròn. Tổng KE được tìm thấy gió để bổ sung thêm vào phân cấp SS phục vụ 
bằng cách tích phân động năng cho một phần tử dự báo bão đổ bộ, nhóm tác giả Hebert và cộng 
không khí đơn so với khối lượng của đĩa mỏng. sự (2010) [12] đã đề xuất “chỉ số bão nghiêm 
Việc tính KE khá tương tự như IKE của tác giả trọng” (Hurricane Severity Index, “HSI”). Chỉ số 
Powell, chỉ khác ở chỗ IKE được tính toán trên HSI được xác định dựa trên xắp xếp 50 điểm, 
một diện tích lớn hơn (lưới 8°x8°) sử dụng phân một nửa dựa trên cường độ và một nửa dựa 
tích H*Wind, trong khi trường gió phân tích của trên kích thước trường gió. Chỉ số HIS là không 
KE là sử dụng số liệu từ thám sát máy bay (từ có thứ nguyên, HSI lớn hơn thể hiện mức độ 
tâm bão đến 200 km): nguy hiểm cao hơn, cụ thể tính toán là: 
 ρ ∆
 0 z z 2 2π R 22 - Điểm cường độ bão (HIS intensity points) 
 KE = ∫∫z 00 ∫ρθ(u + v) rdr dz (11)
 1
 2 được xác định: Nếu Vmax<30 knot, điểm cường 
 Dữ liệu thu nhận từ thám sát máy bay được độ HSI = 0, Nếu 30 knot ≤ Vmax ≤ 150 knot, điểm 
 max 2
giả định là đại diện cho cấu trúc qua độ sâu cường độ HSI =(V /30) và nếu Vmax>150 knot, 
1 km và thường có sẵn cho khoảng cách bán kính điểm cường độ HSI = 25 điểm (Hình 2a); 
từ tâm đến 200 km. Giả định mật độ không khí - Bán kính ảnh hưởng được xác định: 
trong khối lượng này là nhỏ (ρ). Do đó, phương Re=0,5×SQRT (RNE2 + RSE2 + RSW2 + RNW2) theo 
trình (11) trở thành: các tốc độ gió 34, 50, 65 và 87 knot (trong đó 
 ρ ∆
 0 Z 2π R 22 (12) RNE, RSE, RSW, RNW là bán kính ở các góc phần 
 KE = ∫∫00(u + v) rdrdθ
 2 tư hình tròn phía Đông Bắc, Đông Nam, Tây Nam 
 Ở đây: KE là động năng (đơn vị của KE là và Tây Bắc), sau đó gán mức độ từ 1-10 tương 
Joule) u là gió xuyên tâm, v là gió tiếp tuyến, ρ là ứng với tốc độ gió theo các góc phần tư của hình 
mật độ không khí, r là bán kính, θ là góc phương tròn dựa trên phân tích gió H*wind [13] (Hình 
vị, và z là chiều cao. Gió được giả thuyết là đại 2b). Tổng số có 25 điểm/theo 4 tốc độ gió được 
diện của cấu trúc bão độ dầy 1 km, vì vậy Δz là gọi là điểm kích thước (HIS size points). 
 a) Điểm cường độ b) Ảnh hưởng của bán kính trường gió
 Hình 2. Minh họa về phương pháp tính chỉ số HSI [12]
 N
2.2.2. Tính toán hoạt động của bão theo mùa ACE=∑ 1ACEi (14) 
dựa trên chỉ số năng lượng bão Ở đây: i là mỗi cơn bão, N là số cơn bão trong 
 Để tính toán theo tháng hoặc mùa, năm, tháng/mùa/năm được xem xét. Các chỉ số khác 
công thức sẽ là: công tính toán hoàn toàn tương tự như chỉ số ACE.
 Tạp chí khoa học biến đổi khí hậu 13
 Số 6 - Tháng 6/2018 
 Theo tác giả Carl Drews(2007) [4], nếu chúng × thời gian hoạt động của bão (15)
ta thừa nhận rằng chỉ số ACE là biểu thức phù Một ví dụ đơn giản về chỉ số ACE (mùa/năm) 
hợp để sử dụng cho đánh giá hoạt động mùa là tổng diện tích theo ba cơn bão (Hình 3a), sự 
bão, thì nó có thể được thể hiện: chồng chéo nhỏ giữa cơn bão số hai và ba là đều 
 Hoạt động mùa bão = Số cơn bão × cường độ được tính. 
 Hình 3. Mùa bão đơn giản với 3 cơn bão trung bình [4]
 Trong Hình 3b, ba "cơn bão trung bình" giống bổ sung thêm về thước đo phản ánh cho hoạt 
hệt nhau, có cùng thời gian và cường độ, nhưng động mùa bão, lý do các tác giả thường sử dụng 
diện tích kết hợp của chúng cũng giống như các chỉ số này, vì nó là biến liên tục, thuận lợi 
trong Hình 3a. Chúng ta có thể sử dụng Hình 3 trong việc sử dụng chuỗi thời gian và hữu ích 
để đặc trưng cho mỗi mùa bão. Từ định nghĩa cho việc tính toán tương quan và hồi quy với các 
của tác giả Carl Drews (2007) [4], ta có thể biểu biến khí hậu như các chỉ số khí hậu đại dương, 
diễn các thành phần của chỉ số ACE dưới dạng các trường khí áp, độ cao địa thế vị, vì nó là 
biểu thức toán học như sau: biến liên tục. Thêm nữa, nó được tính từ tổng 
 Ntfi 2 các cường độ bão của mỗi cơn bão theo bước 
 t fi N vt∆
 1 ∑∑1 t max
 =∆= = 0i (16) thời gian 6 tiếng, cũng như tất cả các cơn bão, 
 D ii∑∑ tD;; D I N
 t N 1
 0i ∑1 Di do đó nó thích hợp cho đánh giá ảnh hưởng của 
 Ở đây: i là mỗi cơn bão; Δt là bước thời gian điều kiện khí quyển - đại dương đến hoạt động 
 của bão nhiệt đới;
6 giờ; Di là thời gian hoạt động cơn bão thứ i 
 + Phương pháp tính toán ACE, RACE, PDI, 
(Di/24 sẽ tính là ngày bão); oit và tfi là thời gian 
bắt đầu và kết thúc hoạt động cơn bão thứ i; D RPDI đơn giản và đang được sử dụng khá phổ 
là thời gian hoạt động trung bình cho mùa bão/ biến trong nghiên cứu hoạt động của bão ở trên 
năm đối với N cơn bão; I là cường độ trung bình thế giới, nguồn số liệu quỹ đạo bão (best track) 
cho mùa bão/năm. để tính toán các chỉ số này là sẵn có cho khu
 ACE được tính từ biểu thức 3 tương đương với: vực Tây Bắc Thái Bình Dương, do đó có thể sử 
 ACE (knot2-ngày) = N× D (ngày) × I (knots2). dụng thuận lợi cho nghiên cứu hoạt động của 
 Một cách tương tự cho ba thành phần là N, bão trên Biển Đông;
D và I của PDI cũng đã được tác giả Emanuel + ACE (PDI) là năng lượng gió bão được đánh 
 giá ở bán kính gió cực đại (nơi Entropy tăng 
(2007) [7] tách thành công thức toán học như 
 chủ yếu ở lớp biên), nhưng chưa xem xét đến 
công thức 16. Các chỉ số khác cũng tách tương 
 kích thước của bão. Chỉ số RACE/RPDI có xem 
tự như chỉ số ACE và PDI. 
 xét đến kích thước bão nhưng cũng chưa xem 
4. Kết luận xét đến thành phần bất đối xứng của cấu trúc 
 Trên cơ sở phân tích và nhận xét của các tác bão theo chiều ngang. IKE (TIKE), HSI đã xem xét 
giả Camargo (2004), Jia-Yuh Yu (2009, 2012), đến kích thước và sự bất đối xứng của bão theo 
Carl Drews ( 2007), Katherine (2007) và Misra chiều ngang, nhưng nguồn số liệu phân tích 
(2013) cho thấy: về bán kính bão cho khu vực Tây Bắc Thái Bình 
 + Mục đích của các chỉ số năng lượng bão là Dương là chưa sẵn có. 
 14 Tạp chí khoa học biến đổi khí hậu
 Số 6 - Tháng 6/2018
 Tài liệu tham khảo
1. Bell, G. D., and Coauthors (2000), “Climate assessment for 1999”, Bull. Amer. Meteor. Soc., 81, 
 S1-S50.
2. Jia-Yuh Yu, C. Chou, và P.-G. Chiu (2009), “A revised accumulated cyclone energy index”, Geophys. 
 Res. . Lett, 36, L14710, doi: 10,1029 /2009GL039254.
3. Jia-Yuh Yu and Ping-Gin Chiu (2012), “Contrasting Various Metrics for Measuring Tropical Cyclone 
 Activity”, Terr. Atmos. Ocean. Sci., Vol. 23, No. 3, 303-316, doi: 10.3319/TAO.2011.11.23.01(A).
4. Carl Drews (2007), Separating the ACE Hurricane Index into Number, Intensity, and Duration, 
 Atmospheric Chemistry Division NCAR Earth System Laboratory National Center for Atmospheric 
 Research Boulder, Colorado USA.
5. Powell, M.D., and T.A. Reinhold (2007), “Tropical Cyclone Destructive Potential by Integrated 
 Kinetic Energy”, Bull. Amer. Meteor. Soc., 88, 513-526.
6. Emanuel, K. A. (2005), “Increasing destructiveness of tropical cyclones over the past 30 years”, 
 Nature, 436, 686-688. doi:10.1038/nature03906.
7. Emanuel, K. (2007), “Environmental factors affecting tropical cyclone power dissipation”, J. Cli-
 mate, 20, 5497-5509, doi: 10.1175/2007JCLI1571.1.
8. Katherine S. Maclay and Mark DeMaria Thomas H. Vonder Haar (2007), “Tropical 
 Cyclone Inner-Core Kinetic Energy Evolution”, J. Climate, 336, 4882-4898. DOI: 
 org/10.1175/2008MWR2268.1.
9. Alvaro Corral, Antonio Turiel (2012), Variability of North Atlantic hurricanes: seasonal versus 
 individual-event features,Chapter: Extreme Events and Natural Hazards: The Complexity 
 Perspective, edited by A. S. Sharma, A. Bunde, V. P. Dimri y D. N. Baker (eds.), AGU, Geophysical 
 Monograph Series, 196 (2012), tr 111-125.
10. V, Misra., DiNapoli S., and M Powell (2013), “The Track Integrated Kinetic Energy of Atlantic Tropical 
 Cyclones”, Mon. Wea. Rev., 141, 2383-2389. doi: 
11. Hebert, C., Weinzapfel, B. & Chambers, M (2010), Hurricane Severity Index: A New Way of Estimating a 
 Tropical Cyclone’s Destructive Potential, Paper presented at the th29 Conference on Hurricanes and 
 Tropical Meteorology.
12. Suzana J. Camargo (2004), “Western North Pacific Tropical Cyclone Intensity and ENSO”, Journal of 
 Climate. Volume 18.
13. 
14. IPCC (2007), Climate Change 2007: The Scientific Basis, Contribution of Working Group I to the 
 Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change.
15. IPCC (2013), Climate Change 2013: The Physical Science Basis, Working Group I Contribution to the 
 Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change.
 ASSESSMENT METHOD FOR STORM ENERGY BASED 
 ON ENERGY INDICATORS
 Trinh Hoang Duong(1), Hoang Duc Cuong(2), Duong Van Kham(1)
 (1)Viet Nam Institute of Meteorology, Hydrology and Climate Change 
 (2)The National Center for Hydro-Meteorological Forecasting
 Received: 04 May 2018; Accepted: 16 June 2018
 Abstract: Cyclone energy indexes are used by the cyclone research community, such as cyclone energy 
 Tạp chí khoa học biến đổi khí hậu 15
 Số 6 - Tháng 6/2018 
assessments, additional studies on cyclone classification, prediction seasonal cyclone activity, impactof
cyclone and global warming on storm activity. The purpose of seasonal cyclone energy assessment, looking 
for the relationship of climate characteristics to seasonal cyclone activity and prediction of seasonal cyclone 
activity base on cyclone energy indexes. This paper presents the assessment methodsof cyclone energy base 
on energy indexes and some comments on the applicability for East Sea.
 Keywords: Assessing cyclone energy, cyclone energy index.
 16 Tạp chí khoa học biến đổi khí hậu
 Số 6 - Tháng 6/2018