Thạc Sĩ Nghiên cứu khả năng ứng dụng mô hình khí hậu khu vực dự báo hạn mùa ở Việt Nam

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

Chuyên ngành: Khí tượng và khí hậu học
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC​


MỤC LỤC ( Luận văn dài 82 trang)

DANH MỤC HÌNH 4
DANH MỤC BẢNG . 7
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT . 8
MỞ ĐẦU . 9
Chương 1 TỔNG QUAN 10
1.1 Các nghiên cứu trên thế giới . 10
1.2 Các nghiên cứu trong nước . 18
Chương 2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU . 22
2.1 Sơ lược về mô hình khí hậu khu vực RegCM3 22
2.2 Hệ thống mô hình kết hợp CAM-SOM 24
2.3 Thiết kế thí nghiệm 29
2.4 Nguồn số liệu . 34
Chương 3 KẾT QUẢ VÀ NHẬN XÉT 38
3.1 Kết quả dự báo hạn mùa bằng mô hình RegCM3 với các tùy chọn tham
số hóa đối lưu khác nhau . 38
3.1.1 Thời tiết, khí hậu khu vực Đông Nam Á giai đoạn 1996-2005 . 38
3.1.2 Hoàn lưu, nhiệt độ và lượng mưa từ đầu ra của RegCM3 . 40
3.2 Đánh giá kết quả dự báo thử nghiệm bằng Reg_CAMSOM 54
3.2.1 Đánh giá trường đầu vào nhận được từ CAMSOM . 54
3.2.2 So sánh Reg_CAMSOM và Reg_NNRP2 . 58
3.2.3 Đánh giá kết quả Reg_CAMSOM . 64
KẾT LUẬN . 78
TÀI LIỆU THAM KHẢO . 79

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Trung tâm sản phẩm toàn cầu cho dự báo hạn dài của WMO . 15
Hình 2.1 Cấu trúc lưới thẳng đứng (bên trái) và lưới ngang dạng xen kẽ ArakawaB
(bên phải) của mô hình RegCM3 23
Hình 2.2 Mô tả hệ toạ độ lai thẳng đứng trong CAM 3.0 . 27
Hình 2.3 Sơ đồ mô tả các mô hình thành phần của CAM-SOM . 28
Hình 2.5 Miền tính của RegCM3 trong các thí nghiệm. . 31
Hình 2.4 Mô tả các thí nghiệm được thực hiện. 32
Hình 2.5 Vị trí 48 trạm lấy số liệu quan trắc để thẩm định . 36
Hình 3.1 Nino3.4 trung bình từ tháng 6 đến tháng 12 giai đoạn 1950 – 2007. 39
Hình 3.2 Tần số bão ở khu vực Biển Đông (1961 - 2007) 39
Hình 3.3 Trường vectơ gió và độ cao địa thế vị mực 850 mb trung bình các tháng 4,
7, 10 (trên xuống dưới) của các thí nghiệm so sánh với số liệu NNRP2 . 42
Hình 3.4 Trường vectơ gió và độ cao địa thế vị mực 500 mb trung bình các tháng 4,
7, 10 (trên xuống dưới) của các thí nghiệm so sánh với số liệu NNRP2 . 43
Hình 3.5 Trường vectơ gió và độ cao địa thế vị mực 200 mb trung bình các tháng 4,
7, 10 (trên xuống dưới) của các thí nghiệm so sánh với số liệu NNRP2 . 44
Hình 3.6 Trường khí áp mực biển trung bình các tháng 4, 7, 10 (trên xuống dưới)
của các thí nghiệm so sánh với số liệu NNRP2 45
Hình 3.7 Trường nhiệt độ mực 2m trung bình các tháng 5-10 trong giai đoạn 1996-
2005 của các thí nghiệm so sánh với số liệu CRU . 46
Hình 3.8 Lượng mưa trung bình các tháng 5-10 trong giai đoạn 1996-2005 của các
thí nghiệm so sánh với số liệu CRU . 47
Hình 3.9 Trường nhiệt độ mực 2m trung bình các tháng 5-10 trong giai đoạn 1996-
2005 của các thí nghiệm so sánh với số liệu quan trắc tại 48 trạm 48
Hình 3.10 Lượng mưa trung bình các tháng 5-10 trong giai đoạn 1996-2005 của các
thí nghiệm so sánh với số liệu quan trắc tại 48 trạm 49
Hình 3.11 Đồ thị tụ điểm đánh giá sai số mô phỏng nhiệt độ mực 2m (a) và lượng
mưa (b) của 3 thí nghiệm so với số liệu quan trắc tại 48 trạm. 51
Hình 3.12 Profile thẳng đứng của độ ẩm tuyệt đối (a) và nhiệt độ (b) trung bình từ
tháng 5-10 giai đoạn 1996-2005 của các thí nghiệm. . 51
Hình 3.13 Biểu đồ Hovmoller trung bình trượt 5 ngày của nhiệt độ (a) và lượng
mưa (b) của các thí nghiệm Reg_Kuo (trên), Reg_Grell (giữa) và
Reg_Emanuel (dưới) . 54
Hình 3.14 Trường vectơ gió và độ cao địa thế vị mực 1000 mb trung bình các tháng
1,4,7 (trái sang phải) của CAMSOM (trên) và NNRP2 (dưới) 55
Hình 3.15 Trường vectơ gió và độ cao địa thế vị mực 850 mb trung bình các tháng
1,4,7 (trái sang phải) của CAMSOM (trên) và NNRP2 (dưới) 56
Hình 3.16 Trường vectơ gió và độ cao địa thế vị mực 500 mb trung bình các tháng
1,4,7 (trái sang phải) của CAMSOM (trên) và NNRP2 (dưới) 57
Hình 3.17 Trường nhiệt độ không khí trung bình mực 2m các tháng 6,7,8 (trên
xuống dưới) mô phỏng của RegCM3 theo số liệu CAMSOM (trái), NNRP2
(giữa) và hiệu giữa chúng (phải). 59
Hình 3.18 Trường tổng lượng mưa các tháng 6,7,8 (trên xuống dưới) mô phỏng của
RegCM3 theo số liệu CAMSOM (trái), NNRP2 (giữa) và hiệu giữa chúng
(phải). . 60
Hình 3.19 Nhiệt độ không khí trung bình mực 2m các tháng từ tháng 5 đến tháng 9
mô phỏng của RegCM3 theo số liệu CAMSOM (trái), NNRP2 (giữa) và số
liệu quan trắc (phải) tại 48 trạm. . 61
Hình 3.20 Tổng lượng mưa tháng trung bình trong các tháng từ tháng 5 đến tháng 9
mô phỏng của RegCM3 theo số liệu CAMSOM (trái), NNRP2 (giữa) và số
liệu quan trắc (phải) tại 48 trạm. . 62
Hình 3.21 Sai số mô phỏng nhiệt độ không khí trung bình mực 2m từ tháng 5 đến
tháng 9 của RegCM3 theo số liệu CAMSOM, NNRP2 và số liệu quan trắc tại
48 trạm. 63
Hình 3.22 Sai số mô phỏng lượng mưa trung bình các tháng từ tháng 5 đến tháng 9
của RegCM3 theo số liệu CAMSOM, NNRP2 và số liệu quan trắc tại 48
trạm. . 64
Hình 3.23 Nhiệt độ không khí trung bình mực 2m của (a) tháng 4, (b) tháng 5, (c)
tháng 6 theo số liệu CRU. . 65
Hình 3.24 Sai số dự báo nhiệt độ không khí trung bình mực 2m của tháng 4 với các
leadtime khác nhau 66
Hình 3.25 Sai số dự báo nhiệt độ không khí trung bình mực 2m của tháng 5 với các
leadtime khác nhau 67
Hình 3.26 Sai số dự báo nhiệt độ không khí trung bình mực 2m của tháng 6 với các
leadtime khác nhau 68
Hình 3.27 Lượng mưa trung bình của (a) tháng 4, (b) tháng 5, (c) tháng 6 theo số
liệu CRU. . 69
Hình 3.28 Sai số dự báo lượng mưa trung bình của tháng 4 với các leadtime khác
nhau . 70
Hình 3.29 Sai số dự báo lượng mưa trung bình của tháng 5 với các leadtime khác
nhau . 71
Hình 3.30 Sai số dự báo lượng mưa trung bình của tháng 6 với các leadtime khác
nhau . 72
Hình 3.31 Sai số dự báo nhiệt độ mực 2m tại 48 trạm. . 73
Hình 3.32 Sai số dự báo nhiệt độ mực 2m tại các trạm miền Bắc 74
Hình 3.33 Sai số dự báo nhiệt độ mực 2m tại các trạm miền Nam . 75
Hình 3.34 Sai số dự báo lượng mưa tại 48 trạm. . 76
Hình 3.35 Sai số dự báo lượng mưa tại các trạm miền Bắc 76
Hình 3.36 Sai số dự báo lượng mưa tại các trạm miền Nam . 77

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1 Danh mục một số trường kết xuất của mô hình CAM-SOM . 29
Bảng 2.2 Các hàm được sử dụng trong thư viện NFI 34
Bảng 2.3 Danh sách 48 trạm lấy số liệu quan trắc để thẩm định 36


MỞ ĐẦU

Bài toán dự báo hạn mùa hiện đang là một trong những bài toán được quan tâm trên thế giới cũng như trong khu vực bởi những ứng dụng thiết thực đối với đời sống xã hội. Cụ thể trong dự báo hạn mùa, phương pháp được quan tâm nhiều hiện nay là phương pháp mô hình động lực, thay thế cho phương pháp thống kê được phát triển mạnh những năm trước đây. Sự phát triển của các mô hình dự báo số trị, không chỉ trên quy mô toàn cầu mà còn chi tiết hóa cho từng khu vực, đã góp phần tạo điều kiện thuận lợi cho hướng nghiên cứu này. Ở Việt Nam, việc ứng dụng và thử nghiệm các mô hình khí hậu khu vực cho bài toán dự báo tuy không còn mới mẻ nhưng vẫn còn nhiều câu hỏi cần được trả lời, đặc biệt là dự báo hạn mùa. Trong khuôn khổ luận văn này, tác giả sẽ thử nghiệm sử dụng mô hình khí hậu khu vực, kết hợp với sản phẩm đầu ra từ mô hình dự báo toàn cầu, để đưa ra các sản phẩm dự báo và đánh giá cho khu vực Việt Nam.

Mô hình khu vực được sử dụng là Mô hình khí hậu khu vực RegCM phiên bản 3 (RegCM3), với đầu vào từ hệ thống mô hình kết hợp CAM-SOM. Trước đó, khả năng mô phỏng của RegCM3 với các sơ đồ đối lưu khác nhau cũng được đánh giá với kết quả trong giai đoạn 10 năm. Luận văn được bố cục thành 3 chương, ngoài mở đầu, kết luận và tài liệu tham khảo như sau:
Chương 1: Tổng quan
Chương 2: Phương pháp nghiên cứu
Chương 3: Kết quả và nhận xét