Tạp chí Khoa học đhqghn, KHTN & CN, T.xxI, Số 3PT., 2005

Chuẩn bị số liệu và triển khai dự báo điều kiện môi
trờng theo mô hình 3D và các mô hình khác (thống
kê) cho mùa đông - xuân 2003-2004 vùng biển Trung Bộ
Hà Thanh Hơng
Trung tâm Động lực và Môi trờng biển
Trờng Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG Hà Nội

Tóm tắt: Để đáp ứng mục tiêu dự báo phục vụ đánh bắt xa bờ thì vấn đề dự báo
các trờng hải dơng đợc xem là trọng tâm. Sau khi tiến hành các bớc chuẩn
bị từ hoàn thiện mô hình đến chuẩn bị các đầu vào, hiện nay đã có thể sử dụng
mô hình thuỷ nhiệt động lực học hệ các phơng trình nguyên thuỷ để dự tính và
dự báo các trờng hải dơng trên khu vực nghiên cứu.
Yêu cầu đặt ra là dự báo các trờng thuỷ nhiệt động lực cho tháng sau, nên các
trờng ban đầu phải là trờng trung bình cho tháng xuất phát vì vậy cần phải
thiết lập đợc các trờng 3D nhiệt độ và độ muối trên toàn vùng biển.
Trong bài báo này tôi đã sử dụng mô hình 3 chiều thuỷ nhiệt động lực học với
các trờng nhiệt độ đợc thiết lập làm đầu vào để chạy dự báo từng tháng mùa
đông- xuân 2003- 2004.
1. Mở đầu
Bài toán thiết lập và dự báo các trờng hải dơng đã và đang đợc các nhà khoa
học quan tâm bởi tính ứng dụng thiết thực của các trờng này trong ngành công nghiệp
đánh bắt xa bờ.
Để triển khai dự báo cho khu vực nghiên cứu (vùng biển miền trung), chúng tôi
ứng dụng mô hình cho toàn vùng biển Đông, điều này sẽ góp phần hạn chế các sai số có
thể có do các điều kiện biên hở sinh ra.
Do yêu cầu của vấn đề đặt ra cũng nh khả năng kiểm chứng, chúng tôi chú
trọng trớc hết đến các trờng nhiệt, những trờng mực biển, hoàn lu và độ muối
cũng nh các yếu tố sinh thái liên quan sẽ đợc xem xét trong một số khía cạnh riêng.
Trong bài báo này tập trung chủ yếu cho việc dự báo và kiểm chứng trờng nhiệt thông

3D bao gồm:
- Trờng áp suất khí quyển trên mặt biển,
- Trờng ứng suất gió,
- Trờng các thông lợng nhiệt trao đổi qua mặt biển,
- Trờng cán cân nớc ngọt thông lợng nớc qua mặt biển thể hiện bằng hiệu
suất giữa bốc hơi và ma trên biển.
Thiết lập trờng 3D của tháng bất kỳ để dự báo cho tháng tiếp theo
Thông thờng các số liệu từng tháng để chạy mô hình là số liệu nhiệt độ, độ muối,
U, V và trờng khí áp. Để có đợc một trờng 3D thể hiện đầy đủ đợc sự phân bố theo
độ sâu của địa hình thực ta tiến hành các bớc:
- Số hoá bản đồ nhiệt độ tầng mặt bằng phơng pháp nhận dạng mã màu.
- Xây dựng phân bố chuẩn thẳng đứng của nhiệt độ bằng phơng pháp bình
phơng nhỏ nhất.
- Xây dựng trờng 3 chiều từ nhiệt độ tầng mặt và đờng phân bố chuẩn.
- Nội suy trờng 3 chiều theo toạ độ thờng ( theo từng tầng) sang dạng toạ độ
sigma kết hợp với file địa hình để loại bỏ những điểm đất.
Tiến hành nội suy file 3D theo độ sâu thành các file 3 chiều có bớc lới nhỏ hơn
phù hợp với yêu cầu cụ thể. Trong bài toán này ta nội suy trờng nhiệt, muối với bớc
lới 1 độ kinh vỹ sang file 3D với bớc lới 1/5 độ kinh vỹ.
Hà Thanh Hơng
56
Thiết lập trờng ban đầu và điều kiện biên cửa sông cho một tháng bất kỳ
107 108 109 110 111 112 113 114 115
6
7
8
9
10
11
12

8
0
0
4
0
0
0
1
6
0
0
2
6
0
0

Hình 1. Bản đồ địa hình vùng biển Nam Trung bộ
Việc chạy mô hình bắt đầu từ một tháng bất kỳ gây ra khó khăn là làm thế nào
để xác định các điều kiện ban đầu và điều kiện biên. Bài toán đặt ra là khi ta chạy mô
hình bắt đầu từ tháng thứ n mà trờng số liệu là một năm thì các trờng ban đầu và
điều kiện biên phải tơng ứng với tháng thứ n-1. Để thực hiện đợc điều này ta sử dụng
chơng trình viết bằng ngôn ngữ fortran chuyển các trờng ban đầu và điều kiện biên
cho phù hợp.
Bản đồ địa hình khu vực nghiên cứu
Trong bài báo này khu vực nghiên cứu là vùng biển Đông giới hạn từ 6
o
17
o
N,
107

16
17
26
25.5
26.5
2
6
.
5
27
2
7
2
7
.
5
2
8
2
8
.
5
Hình 2. Nhiệt độ nớc mặt biển tháng 12 năm 2003
107 108 109 110 111 112 113 114 115
6
7
8
9
10
11

58
107 108 109 110 111 112 113 114 115
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
2
5
.
5
2
7
.
5
2
4
2
4
.
5
2
5

6
7
2
4
.
5
2
5
2
5
2
5
.
5
2
6
2
6
25
2
6
.
5
2
7
2
7
.
5
2

5
2
4
2
4
.
5
2
5
2
5
2
5
.
5
2
6
2
6
.
5
2
6
.
5
2
7
2
5
.

4
2
6
.
5
2
7
25

Hình 7. Nhiệt độ số hoá từ ảnh tháng 2 năm 2004
Chuẩn bị số liệu và triển khai dự báo điều kiện môi trờng
59
So sánh phân bố trờng nhiệt độ tháng 3 (hình 8 và 9) ta cũng nhận thấy xu thế
chung tơng đơng. Các đờng đẳng nhiệt độ phân bố phù hợp nhau. Nền nhiệt độ dự
báo và phân tích cũng không có sự khác biệt nào đáng kể.
107 108 109 110 111 112 113 114 115
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
2
2

2
6
.
5
2
7
2
5
.
5

Hình 8. Bản đồ dự báo nhiệt độ tháng 3 năm 2004 từ mô hình
107 108 109 110 111 112 113 114 115
6
7
8
9
0
1
2
3
4
5
6
7
2
3
.
5
2

Hình 9. Bản đồ số hoá nhiệt độ tháng 3 từ ảnh năm 2004
107 108 109 110 111 112 11 3 114 115
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
2
4
.
5
2
5
.
5
2
5
2
6
2
6
.
5

9
10
11
12
13
14
15
16
17
2
5
2
6
2
6
2
6
.
5
2
7
2
6
.
5
2
7
.
5
2

khăn
h tính và định lợng khá phù
hợp v
một vài điểm trên phạm vi khu vực nghiên cứu trong những thời kỳ nhất
định
rờng theo mô hình 3D là khả thi và rất có ý nghĩa
thực
Tài liệu tham khảo
1. Beckers J- M., User manual of the GHER 3D primitive equation model, University of Liege,
1996
nhiệt muối biển Đông và các ứng dụng, Báo cáo tổng kết đề tài thuộc Chơng trình
3.

ệt độ bề mặt tháng 4 và tháng 5 (hình
ùng nớc lạnh, điều này cho thấy do ảnh hởng của dòng nớc lạnh từ bắc Biển
Đông đi xuống vẫn có ảnh hởng đến đầu hè.
Sang tháng năm nền nhiệt độ toàn miền nghiên cứu đã cao hơn hẳn tháng 4, các
dòng nớc lạnh hơn có xu hớng ép sát bờ. Vẫ
ở phía nam vùng biển nghiên cứu. Thời kỳ này là quá độ chuyển từ mùa đông
sang mùa hè, các điều kiện khí tợng nhất là thông lợng nhiệt thay đổi mạnh và tăng
đột biến, thời kỳ này cũng là thời kỳ khó dự báo nhất trong năm. Nhìn chung nhiệt độ
các tháng 2, 3, 4 năm 2004 có xu thế lạnh hơn trung bình nhiều năm và lạnh hơn các
tháng này của năm 2003.
4. Kết luận
Các kế
hình 3D cho mùa đông-
của vấn đề đặt ra, đồng thời cũng cho thấy việc phân chia vùng biển nghiên cứu
thành từng miền nhỏ để chọn các phân bố nhiệt muối chuẩn phục vụ xây dựng các
trờng ban đầu cho dự báo là khả thi và hiệu quả nhất.
Các kết quả ứng dụng dự báo trờng nhiệt muối mùa Đông-Xuân năm 2003- 2004

area.
The application of predicting the winter-spring season 2003-2004 for the Middle-
South

conditions by 3D model in Win
2003-2004 in the central sea of vietnam
Ha Thanh Huong
Marine Environment and Dynamics Centre
edicting job for off-shore fishery, the problem
g the models, preparing t
th
In the condition of lacking the coherence and data, the preparing and predicting
the environment conditions by 3D models have great application effect.
sea gives the qualitative and quantitative results which agree with reality and
can be use as a basic for effectively predicting environment conditions.