ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
HỒ THỊ MINH HÀ
NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG MÔ PHỎNG
MÙA CÁC YẾU TỐ KHÍ TƯỢNG TRÊN
LÃNH THỔ VIỆT NAM BẰNG PHƯƠNG
PHÁP THỦY ĐỘNG VÀ THỐNG KÊ
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHÍ TƯỢNG HỌC HÀ NỘI - 2008 2
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
------------
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số
liệu, kết quả trình bày trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công
bố trong bất kỳ công trình nào khác.
Tác giả luận án
Hồ Thị Minh Hà
2
Lời cảm ơn
Luận án được hoàn thành tại Khoa Khí tượng-Thủy văn-Hải dương học,
Trường Đại học Khoa học Tự Nhiên, Hà Nội dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.
TS. Nguyễn Hướng Điền, Khoa Khí tượng-Thủy văn-Hải dương học và GS. TS.
Nguyễn Văn Hữu, Khoa Toán-Cơ-Tin học, Trường Đại học Khoa học Tự Nhiên, Hà
Nội. Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới hai nhà khoa học
đã hết lòng
động viên, tận tình giúp đỡ và quan tâm tới từng bước nghiên cứu của luận án.
Để thực hiện luận án, tác giả đã được giúp đỡ về thời gian và điều kiện
nghiên cứu thuận lợi từ Ban Chủ nhiệm Khoa Khí tượng-Thủy văn-Hải dương học
và Bộ môn Khí tượng, nơi tác giả được hỗ trợ về trang thiết bị tính toán và lưu trữ
số li
ệu.
Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS. TSKH. Kiều Thị Xin đã chỉ
Lời cảm ơn ..................................................................................................................2
Mục lục........................................................................................................................3
Danh mục các ký hiệu và chữ viết tắt .........................................................................5
Danh mục hình ảnh .....................................................................................................7
Danh mục các bảng ...................................................................................................13
Mở đầu ......................................................................................................................15
Chương 1 CÁC NGHIÊN CỨU VỀ DỰ BÁO KHÍ HẬU KHU VỰC BẰNG
MÔ HÌNH SỐ TRỊ...............................................................................................
18
1.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới 21
1.1.1. Tại sao cần dự báo khí hậu khu vực bằng mô hình RCM? ....................21
1.1.2. Những nghiên cứu ứng dụng RCM vào dự báo khí hậu khu vực ..........26
1.2. Tình hình nghiên cứu trong nước 32
1.3. Những nghiên cứu về thống kê hiệu chỉnh sản phẩm mô hình số 35
Chương 2 PHƯƠNG PHÁP MÔ HÌNH HÓA KHÍ HẬU KHU VỰC VÀ
PHƯƠNG PHÁP THỐNG KÊ SẢN PHẨM MÔ HÌNH SỐ (MOS) .................
38
2.1. Phương pháp mô hình hóa khí hậu khu vực ứng dụng vào mô hình
3.2.2. Lựa chọn sơ đồ tham số hóa vật lý.........................................................85
3.2.3. Kết quả mô phỏng 10 năm của RegCM3 với bộ tham số tối ưu............99
Chương 4 CẢI THIỆN KẾT QUẢ MÔ PHỎNG NHIỆT ĐỘ VÀ LƯỢNG
MƯA CỦA MÔ HÌNH RegCM3 BẰNG SƠ ĐỒ THAM SỐ HÓA ĐỐI
LƯU MỚI VÀ BẰNG PHƯƠNG PHÁP HIỆU CHỈNH THỐNG KÊ ............
107
4.1. Cải tiến RegCM3 bằng sơ đồ tham số hóa đối lưu mới 107
4.1.1. Lý do chọn lựa sơ đồ tham số hóa đối lưu Tiedtke..............................107
4.1.2. Mô hình RegCM3 với sơ đồ đối lưu mới Tiedtke................................109
4.1.3. Đánh giá thống kê.................................................................................117
4.2. Cải thiện kết quả mô phỏng nhiệt độ và lượng mưa của RegCM3 nhờ
hiệu chỉnh bằng ANN
126
4.2.1. Lý do chọn phương pháp hiệu chỉnh bằng ANN .................................126
4.2.2. Các kết quả sau khi hiệu chỉnh.............................................................130
KẾT LUẬN.............................................................................................................140
TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................................143
PHỤ LỤC
GCM Global Climate Model – Mô hình khí hậu toàn cầu
GCM Global Circulation Model – Mô hình hoàn lưu chung khí quyển
HK Biệt thức Hanssen và Kuipers
HQTT Hồi quy tuyến tính
HRM High Resolution Model - Mô hình (dự báo thờ
i tiết) độ phân giải cao 6
HSS Heidke Skill Score – Chỉ số kỹ năng Heidke
HSTQ Hệ số tương quan
ICTP International Centre for Theoretical Physics – Trung tâm quốc tế nghiên
cứu vật lý lý thuyết (Ý)
ITCZ Internal Tropical Convection Zone – Dải hội tụ nội nhiệt đới
IPCC Integovernmental Panel on Climate Change - Nhóm nghiên cứu đa
chính phủ về biến đổi khí hậu
MM5 Mesoscale Model 5 – Mô hình quy mô vừa thế hệ thứ 5
MOS Model Output Statistics – Thống kê sản phẩm mô hình
NTrBộ Nam Trung Bộ
NCAR National Center for Atmospheric Research (USA) – Trung tâm quốc gia
nghiên cứu khí quyển (Mỹ).
NCEP National Center for Environmental Prediction – Trung tâm Quốc gia về
Dự báo Môi trường (Mỹ)
NOAA National Oceanographical and Atmospheric Administration – Cơ quan
quản lý Khí quyển – Đại dương (Mỹ)
LAM Limited Area Model – Mô hình khu vực hạn chế
LBC Lateral Boundary Condition – Điều kiện biên xung quanh
PBL Planetary Boundary Layer – Lớp biên hành tinh
22
Hình 1.3: Dòng chảy mùa hè ở Thụy Điển, (a) tính toán từ mô hình thủy văn,
sử dụng quan trắc mưa và dòng chảy tại trạm [Raab và Vedin,
1995]; (b) mô phỏng của GCM; (c) mô phỏng của RCM độ phân
giải 55km; (d) mô phỏng của RCM độ phân giải 18km. Đơn vị dòng
chảy mặt là mm. (Trích dẫn từ Christensen vcs., 1998)............................
25
Hình 1.4: RCM có thể dự báo được các đặc trưng hoàn lưu vốn không giải
được bởi GCM. Ví dụ trong trường hợp dự báo xoáy thuận nhiệt đới
[Giorgi, 2006]............................................................................................
26
Hình 1.5: Khả năng mô phỏng lượng mưa và nhiệt độ khu vực Tây Á của
RegCM3 trung bình trong thời kỳ từ 1987-2000 [Giorgi, 2006]. .............
29
Hình 1.6: Khả năng mô phỏng lượng mưa và nhiệt độ khu vực Đông Á của
RegCM3 trung bình trong thời kỳ từ 1987-2000 [Giorgi, 2006]. .............
29
Hình 2.1: Các quy mô không gian của mô hình khí hậu [Giorgi, 2006]...................38
Hình 2.2: Lưới ngang dạng xen kẽ dạng B - Arakawa - Lamb của mô hình
RegCM3 [Elguindi vcs., 2003]..................................................................
40
Hình 2.3: Lồng ghép mô hình RCM vào GCM bằng phương pháp động lực...........41
Hình 3.1 : Dòng gió mùa chính trong 3 tháng mùa hè (6, 7, 8) ở Châu Á. ..............80
Hình 3.2: Đường dòng và độ ẩm trung bình tháng 8/1996 mực 850mb của (a)
ERA40 và (b) RegCM3. Đơn vị độ ẩm là kg/kg. .......................................
81
Hình 3.3: Tương tự Hình 3.2b nhưng miền tích phân rộng hơn về phía bắc,
hẹp hơn về 3 phía còn lại. .........................................................................
82
Hình 3.4: Lượng mưa mô phỏng bởi (a) GCM_300km, (b) RCM_50km, (c)
RCM_25km và (d) Quan trắc [Giorgi, 2006]. Đơn vị mm/ngày...............
83
Hình 3.5: Lượng mưa trung bình tháng 8 của 3 năm 1996-1998 mô phỏng bởi
(a)RegCM3_60km và (b) RegCM3_45km. Đơn vị mm/ngày. ...................
84
Hình 3.6: Sai số RMSE của lượng mưa trung bình tháng 6-8/1996-1998 của
(a) RegCM3_60km và (b) RegCM3_45km. Đơn vị mm/ngày. ..................
84
Hình 3.7: Nhiệt độ tại độ cao 2m trung bình tháng 8/1996 của (a) CRU, (b)
Reg+GAS, (c) Reg+GFC và (d) Reg+BMJ. Đơn vị độ C.........................
87
Hình 3.8: Lượng mưa trung bình tháng 8/1996 của (a) CRU, (b) Reg+GAS,
(c) Reg+GFC và (d) Reg+BMJ. Đơn vị mm/ngày....................................
88
.
Vùng màu nhạt (giá trị âm) chỉ nhiệt từ khí quyển và đại dương,
vùng màu sẫm (giá trị dương) chỉ thông lượng nhiệt hướng từ đại
dương vào khí quyển. ................................................................................
98
Hình 3.15: Nhiệt độ tại 2m trung bình tháng 8/1996 của (a) Reg+GAB và
(b)Reg+GAZ. Đơn vị độ C. .......................................................................
99
Hình 3.16: Áp suất mực biển trung bình 3 tháng 6-8/1991-2000 của (a) ERA40
và (b) Reg+GAB. Đơn vị mb...................................................................
100
Hình 3.17: Lượng mưa trung bình mùa hè trong 10 năm của (a) CRU và (b)
Reg+GAB. Đơn vị mm/ngày....................................................................
100
Hình 3.18: Hiệu nhiệt độ 2m trung bình mùa hè trong 10 năm (91-00) giữa
Reg+GAB và CRU. Đơn vị độ C.............................................................
102
Hình 3.19: Sai số RMSE của nhiệt độ tại 2m trung bình tháng 6-8 của 10 năm
(91-00) của Reg+GAB so với CRU. Đơn vị độ C. ..................................
102
10
Hình 4.8: Lượng mưa ngày tổng cộng trung bình tháng 6/1996 của (a) CRU
và lượng mưa đối lưu của (b) Reg+GAB và (c) Reg+TieB. Đơn vị
mm/ngày. .................................................................................................
115
Hình 4.9: Lượng mưa trung bình tháng 8/1997 (năm ít mưa) của (a) CRU, (b)
Reg+GAB và (c) Reg+TieB. Đơn vị mm/ngày........................................
115
Hình 4.10: Lượng mưa trung bình tháng 8/1998 (năm mưa nhiều) của (a)
CRU, (b) Reg+GAB và (c) Reg+TieB. Đơn vị mm/ngày. .......................
115
Hình 4.11: Dị thường nhiệt độ trung bình tháng của 3 tháng trong 10 năm so
với trung bình 10 năm của mỗi chuỗi. Đơn vị độ C................................
118
Hình 4.12: PCA đầu tiên của nhiệt độ trung bình tháng của 3 tháng trong 10
năm. Đơn vị độ C.....................................................................................
118
11
Hình 4.13: Nhiệt độ trung bình 30 tháng mùa hè của các khu vực trên Việt
Nam. Đơn vị độ C. Ghi chú: Theo phân vùng khí hậu của Phạm
Ngọc Toàn, Phan Tất Đắc, (1997), Việt Nam được phân chia thành
10 khu vực khí hậu nhưng do ít số liệu và một số khu vực có khí hậu
125
Hình 4.20: Phân bố độ lệch (ME) của (a) nhiệt độ và (b) lượng mưa trung
bình tháng giữa mô hình và quan trắc trong các tháng mùa hè (6-8)
của 10 năm (91-00) của Reg+GAB. Đơn vị nhiệt độ là độ C, lượng
mưa mm/ngày. .........................................................................................
126
12
Hình 4.21: Biểu đồ tụ điểm của nhiệt độ quan trắc và mô hình trên toàn Việt
Nam của (a) phiên bản Reg+GAB, (b) phiên bản Reg+TieB, đơn vị
độ C. ........................................................................................................
127
Hình 4.22: Chuỗi thời gian của độ lệch (ME) giữa (a) nhiệt độ và (b) lượng
mưa trung bình tháng của mô hình và quan trắc trong các tháng
mùa hè (6-8) của 10 năm (1991-2000) tính trên toàn Việt Nam. Đơn
vị nhiệt độ là độ C, lượng mưa mm/ngày. ...............................................
128
Hình 4.23: Phân bố độ lệch (ME) của nhiệt độ trung bình tháng giữa mô hình
và quan trắc trong các tháng mùa hè (6-8) của 10 năm (91-00) của
Reg+GAB trên khu vực (a) Tây Bắc+Việt Bắc và (b) Tây Nguyên. .......
128
Hình 4.24: Phân bố độ lệch (ME) của lượng mưa trung bình tháng giữa mô
hình và quan trắc trong các tháng mùa hè (6-8) của 10 năm (1991-
Hình 4.30: (a) HSTQ và (b) RMSE của nhiệt độ trung bình tháng của 3 tháng
trong 4 năm số liệu độc lập (98, 96, 91, 95) giữa mô hình và quan
trắc, đánh giá cho từng khu vực trên Việt Nam. Đơn vị RMSE là độ
C. .............................................................................................................
135
Hình 4.31: Lượng mưa trung bình tháng của 6 năm số liệu phụ thuộc của (a)
Quan trắc, (b) Reg+GAB, (c) Reg+Tổ hợp và (d) Reg+ANN. Đơn vị
mm/ngày. .................................................................................................
136
Hình 4.32: Tương tự Hình 4.31 nhưng của 4 năm số liệu độc lập
(1991,1995,1996,1998). ..........................................................................
136
Hình 4.33: (a) HSTQ và (b) RMSE của lượng mưa trung bình tháng của 3
tháng trong 4 năm số liệu độc lập (1991, 1995, 1996,1998) giữa mô
hình và quan trắc, đánh giá cho từng khu vực trên Việt Nam. Đơn vị
RMSE là mm/ngày...................................................................................
137
Danh mục các bảng
Bảng 2.1: Bảng ngẫu nhiên.......................................................................................68
Bảng 2.2: Bảng các chỉ số đánh giá dự báo phân đôi ..............................................68
Bảng 2.3: Bảng ngẫu nhiên đối với dự báo đa nhóm................................................69
Bảng 2.4: Bảng các chỉ số đánh giá dự báo đa nhóm ..............................................69
với CRU tính trên toàn khu vực ĐNA. Đơn vị mm/ngày.........................
105
Bảng 4.1: Các chỉ số đánh giá nhiệt độ trung bình tháng của Reg+TieB so
với CRU tính trên toàn khu vực ĐNA. Đơn vị độ C................................
112
Bảng 4.2: Bảng các chỉ số đánh giá biến liên tục đối với nhiệt độ trung bình
tháng của Việt Nam giữa quan trắc và các phiên bản Reg+GAB,
Reg+TieB, Reg+TieZ. Đơn vị độ C.........................................................
119
Bảng 4.3: Tương tự như Bảng 4.2 nhưng của các khu vực trên Việt Nam............119
Bảng 4.4: Tương tự như Bảng 4.2 nhưng là lượng mưa trung bình tháng và
thêm phiên bản Reg+Tổ hợp. Đơn vị mm/ngày. .....................................
124
Bảng 4.5 : Tương tự như Bảng 4.4 nhưng của các khu vực trên Việt Nam............124
Bảng 4.6: Bảng các chỉ số đánh giá biến liên tục đối với nhiệt độ trung bình
tháng của Việt Nam giữa quan trắc và các phiên bản Reg+GAB,
Reg+TieB, Reg+TieZ, 4 năm (98, 96, 91, 95). Đơn vị độ C...................
133
Bảng 4.7 : Tương tự như Bảng 4.6 nhưng của các khu vực trên Việt Nam...........134
Bảng 4.8 : Bảng các chỉ số đánh giá biến liên tục đối với lượng mưa trung
bình tháng, từng trạm của Việt Nam giữa quan trắc và các phiên
bản Reg+GAB, Reg+TieB, Reg+TieZ, 4 năm (98, 96, 91, 95). Đơn
mùa nói chung và mùa hè nói riêng càng đặc biệt quan trọng.
Các phương pháp thường được sử dụng trong dự báo khí hậu là phương pháp
thống kê và phương pháp số trị. Cùng với sự phát triển mạnh mẽ và nhanh chóng
của công nghệ máy tính trong một vài thập kỷ gần đây, chúng ta đã có thể xây dựng
và phát triển những mô hình số trong dự báo khí hậu. Ưu điểm của các mô hình số
so với phương pháp thống kê là nó được xây dựng dựa trên mối quan hệ
vật lý thực
của các quá trình trong khí quyển.
• Tính cấp thiết của đề tài
Mô hình số dự báo khí hậu hạn mùa là vấn đề “nóng” hiện nay. Tuy nhiên,
mô hình toàn cầu không thể dự báo chi tiết cho khu vực Châu Á do hạn chế về độ
phân giải. Vì vậy, xây dựng mô hình khí hậu khu vực phù hợp là mối quan tâm của
hầu hết các quốc gia trên châu lục này, trong đó có Việt Nam. Nhưng trước khi đưa
một mô hình số vào dự báo khí hậu, cần kiểm tra kỹ năng của mô hình đó thông qua
mô phỏng trên số liệu nhiều nă
m và đánh giá bằng các chỉ số thống kê. Đứng trước
yêu cầu cấp thiết đó, chúng tôi đã chọn và thực hiện đề tài: “Nghiên cứu khả năng
mô phỏng mùa các yếu tố khí tượng trên lãnh thổ Việt Nam bằng phương pháp 16
thủy động và thống kê”. Trong khuôn khổ luận án, chúng tôi thực hiện mô phỏng
hoàn lưu, nhiệt độ, độ ẩm và lượng mưa trung bình tháng thời hạn 3 tháng trong
mùa hè trên khu vực Đông Nam Á bằng mô hình khí hậu khu vực RegCM phiên
bản 3, sau đó đánh giá và hiệu chỉnh kết quả mô phỏng bằng phương pháp thống kê.
•
Mục đích của luận án
17
•
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
+ Ý nghĩa khoa học:
- Tổng quan được vấn đề dự báo và mô phỏng khí hậu hiện nay và đề ra phương
án nghiên cứu mô phỏng khí hậu khu vực Việt Nam bằng mô hình RegCM3 và
thống kê.
- Đã khảo sát và thử nghiệm các sơ đồ tham số hóa đối lưu Kuo, BMJ, Grell_AS,
Grell_FC, Tiedtke, thử nghiệm các sơ đồ tính toán thông lượng đại dương BATS và
Zeng và chọn được sơ đồ đối lưu Tiedtke, sơ đồ thông lượng đại dương BATS là tốt
nh
ất để mô phỏng khí hậu khu vực Việt Nam.
- Kết hợp kết quả động lực và phương pháp thống kê (mạng thần kinh nhân tạo) để
đưa ra kết quả mô phỏng trường nhiệt độ 2m và lượng mưa mùa hè trên lãnh thổ
Việt Nam phù hợp với thực tiễn hơn.
+ Ý nghĩa thực tiễn
: Kết quả nghiên cứu của luận án có thể sử dụng trong nghiên
cứu và tìm ra một số đặc điểm khí hậu (lượng mưa, nhiệt độ) mùa hè của Việt Nam.
• Cấu trúc luận án
Ngoài các mục mở đầu, tài liệu tham khảo, phụ lục, v.v. nội dung chính của luận án
bao gồm:
Chương 1 – Trình bày những nghiên cứu trong nước và ngoài nước về dự báo và
mô phỏng khí hậu khu vực hạn mùa bằng phương pháp số;
Chương 2 – Phương pháp động lực-thống kê bao gồm (1) mô hình hóa khí hậu khu
hợp của các yếu tố trên, khí hậu trên Trái đất không đồng nhất mà hình thành các
khu vực v
ới những điểm đặc trưng khác nhau.
Khí hậu khu vực Đông Nam Á là một bộ phận của hệ thống khí hậu toàn cầu,
có nhiều đặc điểm hết sức phức tạp, thuộc loại khí hậu rất nóng, ẩm với độ ẩm trung
bình khoảng 70-90%, lượng mưa trung bình năm lớn, khoảng 1500-2500mm. Khí
hậu ở đây bị chi phối chủ yếu bởi sự hoạ
t động của gió mùa. Thuật ngữ gió mùa
xuất phát từ tiếng Arập là “mausim”, nghĩa là mùa. Theo S.P Khrômov (1957), ''Gió
mùa là chế độ dòng khí của hoàn lưu chung khí quyển trên một phạm vi đáng kể
của bề mặt Trái Đất, trong đó ở mọi nơi trong khu vực gió mùa, gió thịnh hành
chuyển ngược hướng hay gần như ngược hướng từ mùa đông sang mùa hè và từ
mùa hè sang mùa đông''.
Các khu vực gió mùa trên Trái đất được trình bày trên
Hình 1.1, trên đó cho thấy gió mùa Châu Á là một khu vực gió mùa điển hình của
thế giới.
19Hình 1.1:
Phân vùng gió mùa của S.P.Khromov (1957). Phần giới hạn trong hình chữ
nhật tô đậm là khu vực gió mùa ĐNA theo số liệu của Ramage (1971);
1: Khu vực có xu thế gió mùa; 2: Khu vực gió mùa; 3: Khu vực gió mùa điển hình.
Gió mùa Châu Á bao gồm ít nhất 2 hệ thống con là gió mùa Nam Á (hay gió
mùa Ấn Độ) và gió mùa Đông Á, hoạt động độc lập với nhau vào cùng một thời
lượng mưa tháng và/hoặc mùa, đôi khi cả những biến thiên cụ thể như ngày bắt đầu
mưa [Ahago, 1992; Briggs and Wilks, 1996] và tần số hoặc quỹ đạo xoáy thuận
nhiệt đới [Landman, 2005; Camargo vcs., 2002; Camargo, 2006]. Phương pháp đơn
giản nhất để dự báo khí hậu hạn mùa là chỉ dựa trên các quan trắ
c khí hậu địa
phương trong quá khứ và hiện tại. Ban đầu, người ta dự báo bằng cách sử dụng giá
trị trung bình khí hậu hoặc xem rằng dị thường khí hậu của một mùa nào đó so với
khí hậu nhiều năm sẽ duy trì không đổi trong các mùa sắp tới [Huang vcs., 1996].
Các mô hình thống kê sau này cơ bản cũng được xây dựng dựa trên giả thiết đó.
Nghĩa là, có thể sử dụng các giá trị trong quá khứ, hiện tạ
i của các nhân tố dự báo
để dự báo trạng thái hoặc sự tiến triển của yếu tố dự báo dựa trên các quan hệ toán
học giữa nhân tố và yếu tố dự báo được thành lập từ số liệu quan trắc lịch sử. Với
sự phát triển của hệ thống mạng lưới quan trắc toàn cầu có thể đo được nhiệt độ
không khí, nhiệt độ mặt nướ
c biển, giáng thủy và một số yếu tố của hoàn lưu khí
quyển, các phương pháp dự báo thống kê đã phát triển đáng kể trong suốt thế kỷ
XX. Các mô hình hồi quy, bao gồm cả phân tích tương quan Canon, được sử dụng
hầu như chủ yếu để dự báo các dị thường khí hậu. Tuy nhiên, do không biểu diễn
trực tiếp quan hệ vật lý giữa nhân tố dự báo và yếu tố dự báo mà chỉ là x
ấp xỉ bằng
quan hệ toán học giữa chúng nên các mô hình thống kê không tránh khỏi sai số so
với quan trắc thực. Để biểu diễn các quan hệ vật lý giữa các biến, người ta xây dựng
các mô hình số dựa trên hệ phương trình đầy đủ của chuyển động khí quyển và giải
hệ bằng phương pháp sai phân trên lưới điểm hoặc bằng phương pháp phổ. Những
mô hình đầu tiên theo hướng này được gọi là mô hình hoàn lưu chung khí quy
ển 21
tạp, đặc biệt là tác động mạnh mẽ của con người. Trong dự án nghiên cứu DBKH
của Giorgi và Hewitson [Christensen vcs., 2007] tại IPCC, một tổ hợp 21 mô hình
GCM được xây dựng để mô phỏng khí hậu toàn cầu đã chỉ ra rằng sai số nhiệt độ và 22
lượng mưa trung bình trên từng khu vực so với quan trắc thể hiện một cách có hệ
thống (
Hình 1.2). Nhiệt độ mô phỏng thấp hơn còn giáng thủy lại mạnh hơn so với
thực tế trên tất cả các khu vực trong hầu hết các mùa. Đối với hầu hết các khu vực,
sai số nhiệt độ của từng mô hình riêng lẻ thường biến đổi từ 6 đến 7
o
C, ngoại trừ
trên khu vực Đông Nam Á sai số này giảm còn 3,6
o
C. Sai số lượng mưa ở Đông
Nam Á, Nam Á và Trung Á thấp hơn -10%, sai số lớn hơn ở Bắc Á và Đông Á,
khoảng +23% và rất lớn ở cao nguyên Tây Tạng (+110%). Cần lưu ý là ở đây sai số
là độ lệch giữa nhiệt độ hoặc lượng mưa trung bình trên toàn khu vực của mô hình
và số liệu tái phân tích, trong khi đó độ phân giải của GCM thô nên có rất ít các nút
lưới trong mỗi khu vực dẫn đến làm trơn các trường và sai số
không lớn. Nếu xét ở
quy mô địa phương hơn thì sai số sẽ lớn hơn.
Hình 1.2:
Sai số hệ thống của nhiệt độ không khí bề mặt (
o
đang sử dụng nó”. Ngoài RegCM, trên thế giới còn nghiên cứu các mô hình RCM
như mô hình REMO (REgional MOdel) được phát triển dựa trên mô hình dự báo
thời tiết của Cục thời tiết Đức, mô hình CHRM (Climate High Resolution Model)
được phát triển từ mô hình dự báo thời tiết phân giải cao HRM phiên bản 1.6 cũng
của Cục thời tiết Đức, mô hình CRCM (Canadian Regional Climate Model)
được
phát triển ở Canađa, mô hình CMM5 phát triển từ mô hình dự báo thời tiết quy mô
vừa MM5, mô hình CWRF có gốc từ mô hình dự báo thời tiết WRF, ...
Do phát triển từ mô hình dự báo thời tiết, các mô hình RCM cũng cần điều
kiện ban đầu và điều kiện biên xung quanh để tích phân giải hệ phương trình
nguyên thủy. Điều kiện ban đầu có thể là tập hợp giá trị các biến tại thời điểm bắt
Copyright: Tài liệu đại học ©