Nghiên cứu ảnh hưởng của sự phát triển đô thị tới khí quyển lớp biên, thử nghiệm ở thành phố hồ chí minh

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH VIỆN MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN -   LƯƠNG VĂN VIỆT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA SỰ PHÁT TRIỂN ĐÔ THỊ TỚI KHÍ QUYỂN LỚP BIÊN, THỬ NGHIỆM Ở THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN ÁN TIẾN SỸ KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH, NĂM 2011 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH VIỆN MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN -   LƯƠNG VĂN VIỆT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA SỰ PHÁT TRIỂN ĐÔ THỊ TỚI KHÍ QUYỂN LỚP BIÊN, THỬ NGHIỆM Ở THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CHUYÊN NGÀNH: SỬ DỤNG VÀ BẢO VỆ TÀI NGUYÊN MÔI TRƯỜNG MÃ SỐ: 62.85.15.01 LUẬN ÁN TIẾN SỸ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS TS VŨ THANH CA GS.TS ALAIN CLAPPIER TP HỒ CHÍ MINH, NĂM 2011 i Nghiên cứu ảnh hưởng phát triển thị tới khí lớp biên, thử nghiệm Tp.HCM _ LỜI CAM ĐOAN Tôi tác giả luận án “Nghiên cứu ảnh hưởng phát triển đô thị tới khí lớp biên, thử nghiệm thành phố Hồ Chí Minh” Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận án riêng chưa cơng bố cơng trình khác Tác giả Lương Văn Việt Luận án Tiến sĩ, chuyên ngành Sử dụng Bảo vệ Tài Nguyên Môi trường ii Nghiên cứu ảnh hưởng phát triển thị tới khí lớp biên, thử nghiệm Tp.HCM _ LỜI CẢM ƠN Luận án hoàn thành Viện Môi trường Tài nguyên - Đại học Quốc gia Tp.HCM hướng dẫn PGS.TS Vũ Thanh Ca GS.TS Alain Clappier Trước hết, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy hướng dẫn ln nhiệt tình bảo giúp đỡ suốt thời gian thực luận án Xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo Viện Môi trường Tài nguyên, phòng quản lý chuyên ngành, phòng Đào tạo, q thầy Lãnh đạo Đại học Quốc gia Tp.HCM hỗ trợ tạo điều kiện cho tơi suốt q trình nghiên cứu Xin chân thành cảm ơn giúp đỡ quan chủ quản các đồng nghiệp quan tâm tạo điều kiện thuận lợi cho hoàn thành luận án Tác giả xin cảm ơn chia sẻ niềm vinh dự vợ, con, gia đình bạn bè động viên, khuyến khích để thực thành công luận án Tác giả Lương Văn Việt Luận án Tiến sĩ, chuyên ngành Sử dụng Bảo vệ Tài Nguyên Môi trường iii Nghiên cứu ảnh hưởng phát triển thị tới khí lớp biên, thử nghiệm Tp.HCM _ TÓM TẮT NỘI DUNG LUẬN ÁN Xu q trình thị hóa ngày mạnh mẽ, thể rõ nước phát triển Sự phát triển nhanh chóng thị làm thay đổi đáng kể cấu sử dụng đất , làm thay đổi đặc tính mặt đệm tác động đến yếu tố khí tượng lớp biên, gây nên biến đổi khí khu vực thị Mục tiêu đề tài luận án nghiên cứu đánh giá tác động thay đổi mặt đệm trình phát triển thị tới khí lớp biên khu vực thành phố Hồ Chí Minh (Tp.HCM) phương pháp thống kê mơ hình số trị Đối tượng nghiên cứu giới hạn luận án yếu tố khí tượng lớp biên khí chịu tác động mạnh mẽ mặt đệm, bao gồm nhiệt độ độ ẩm tương đối Theo phương pháp thống kê, thời gian sử dụng số liệu phục vụ nghiên cứu từ năm 1977 tới năm 2006 Theo mô hình số trị, thời tiết mơ theo kịch mặt đệm với điều kiện biên điều kiện ban đầu từ số liệu phân tích mơ hình thời tiết tồn cầu năm 2006 Những kết nghiên cứu luận án 1) Quá trình thị hóa Tp.HCM ảnh hưởng tiêu cực đến biến đổi khí hậu Qua kết phân tích thống kê cho thấy hình thành vùng có nhiệt độ cao độ ẩm thấp trung tâm đô thị, thể hiệu ứng đảo nhiệt q trình thị hóa Kết phân tích xu cho thấy nhiệt độ độ ẩm trung bình năm trung tâm thị có thay đổi mạnh so với khu vực xung quanh Nhất từ năm 1997-2006, thời kỳ mà q trình thị hóa diễn mạnh, nhiệt độ trung bình trạm Tân Sơn Hịa gia tăng gấp đôi so với khu vực xung quanh Mối quan hệ diện tích đất xây dựng với gia tăng nhiệt độ giảm độ ẩm tương đối chặt chẽ 2) Bằng cách sử dụng số liệu thay độ cao địa hình sử dụng đất từ số liệu vệ tinh phân loại chi tiết dạng bề mặt đô thị việc chọn lựa tham số mặt đệm phù góp phần nâng cao chất lượng mơ Kết mô thể ảnh hưởng độ gồ ghề mặt đệm dạng sử dụng Luận án Tiến sĩ, chuyên ngành Sử dụng Bảo vệ Tài Nguyên Môi trường iv Nghiên cứu ảnh hưởng phát triển thị tới khí lớp biên, thử nghiệm Tp.HCM _ đất đến phân bố trường gió, nhiệt, ẩm lớp bề mặt cao khu vực nghiên cứu mà thể hiệu ứng đảo nhiệt khu vực đô thị 3) Kết mô thời tiết theo kịch cải tạo mặt đệm cho thấy hiệu việc tăng cường diện tích xanh sử dụng sơn chống nóng việc giảm nhiệt độ, đặc biệt vào buổi chiều Tính trung bình khoảng thời gian từ 11 đến 17 giờ, nhiệt độ khu vực cải tạo giảm 0,360C 4) Dựa kết mô thời tiết ứng với quy hoạch đô thị Tp.HCM năm 2020 cho thấy nhiệt độ trung bình thành phố tiếp tục tăng, nội thành khu vực có mức tăng nhiệt độ cao Mức tăng nhiệt độ phụ thuộc vào thời gian ngày, từ 11 đến 17 khu vực biên nội thành có mức tăng 0,350C, khu vực nội thành cũ 0,270C Ngược lại với mức tăng nhiệt độ, độ ẩm tương đối khu vực đô thị Tp.HCM giảm rõ rệt Khả ứng dụng thực tiễn Áp dụng rộng rãi cho độ thị lớn nước việc đánh giá biến đổi khí hậu q trình phát triển đô thị, đánh giá hiệu việc chỉnh trang đô thị tác động mở rộng đô thị môi trường nhiệt Phát triển kết luận án việc đánh giá ảnh hưởng phát triển đô thị đến lượng mưa phân bố mưa, phục vụ việc thiết kế quy hoạch mạng lưới tiêu thoát nước Luận án Tiến sĩ, chuyên ngành Sử dụng Bảo vệ Tài Nguyên Môi trường v Nghiên cứu ảnh hưởng phát triển thị tới khí lớp biên, thử nghiệm Tp.HCM _ ABSTRACT Nowadays, urbanization is on the growing trend worldwide, especially in developing countries The rapid development of urban areas has significantly changed the land use structure, the characteristics of surface layer, and effected on meteorological variables in the boundary layer, leading to climate change in these areas The thesis target is to study the influence of urbanization on the atmospheric boundary layer by using statistic and numerical method and testing in HCMC The study covers atmospheric variables effected strongly by the surface layer, including temperature and relative humidity Studied period for the statistical method, it is from 1977-2006 For the numerical method, the weather is simulated with boundary conditions taken from reanalyzed data of global weather model in 2006 New results of the thesis 1) HCMC’s urbanization has put a negative effect on its climate The analysis of climatological variables in HCMC has demonstrated that there is a warm and dry zone located in the city center This is the proof of urban heat island effect The results of statistical analysis have indicated that the average annual temperature and relative humidity of HCMC has a remarkable change in comparison with the surrounding area Especially in the period of 1997-2006, the average temperature of HCMC increased two times higher than the surrounding area The correlation between built-up land area and the temperature change and relative humidity is relatively strong 2) The simulating quality of numerical model has been improved by using the replacement data of topographic height and land use from satellite as well as classifying urban surfaces and selecting appropriate surface layer parameters The simulated results have not only shown the effect of surface rough and land use on wind, temperature, relative humidity distribution in the boudary layer but also clearly shown the urban heat island effect Luận án Tiến sĩ, chuyên ngành Sử dụng Bảo vệ Tài Nguyên Môi trường vi Nghiên cứu ảnh hưởng phát triển thị tới khí lớp biên, thử nghiệm Tp.HCM _ 3) The result of weather simulation with the scenario of transforming the surface layer has displayed the effect of increasing the vegetation area and using solar reflective paint to reduce temperature, especially at noontime From 11 am – pm, the average temperature background in the area after the transformation has decreased by 0,360C 4) The result of simulating HCMC weather on 2020 land use plan map has shown that the city’s average temperature would continuously increase The greatest increase would be expected to happen at the new inner areas The increasing limit would depend on different periods at day From 11 am – pm, the increase is by 0,350C in the new inner area and by 0,270C in the old inner one Contrary to temperature increase, relative humidity in the urban area of HCMC is predicted to decrease significantly The possibility of application Being widely applicable to other large cities in the country for estimating the level of climate change due to their own urbanization as well as assessing the effect of urban reconstruction and expansion on temperature The results of the thesis are promising It can be developed to assess the effect of urbanization on rainfall and rain distribution for designing drainage systems Luận án Tiến sĩ, chuyên ngành Sử dụng Bảo vệ Tài Nguyên Môi trường vii Nghiên cứu ảnh hưởng phát triển đô thị tới khí lớp biên, thử nghiệm Tp.HCM _ MỤC LỤC Trang Lời cam đoan Lời cảm ơn i ii Tóm tắt nội dung luận án iii Mục lục Danh mục từ viết tắt vii Danh mục bảng Danh mục hình MỞ ĐẦU xi xii xv Chương TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH PHÁT TRIỂN ĐÔ THỊ VÀ NGHIÊN CỨU VỀ LỚP BIÊN ĐÔ THỊ 1.1 Tình hình xu phát triển thị giới 1.2 Tình hình phát triển định hướng quy hoạch tổng thể đô thị Việt Nam 1.2.1 Tình hình phát triển đô thị sau ngày đất nước thống 1.2.2 Định hướng quy hoạch tổng thể phát triển đô thị Việt Nam đến năm 2020 10 1.3 Tổng quan đô thị Hồ Chí Minh 1.3.1 Điều kiện tự nhiên 11 11 1.3.2 Sự phát triển thị Hồ Chí Minh 1.3.3 Quy hoạch chung Tp.HCM đến năm 2020 12 16 1.4 Tổng quan lớp biên nghiên cứu có liên quan đến đề tài luận án 18 1.4.1 Lớp biên ảnh hưởng phát triển thị tới yếu tố khí tượng lớp biên 1.4.2 Tổng quan nghiên cứu theo hướng đề tài luận án Luận án Tiến sĩ, chuyên ngành Sử dụng Bảo vệ Tài Nguyên Môi trường 18 23 viii Nghiên cứu ảnh hưởng phát triển thị tới khí lớp biên, thử nghiệm Tp.HCM _ 1.5 Những vấn đề tồn đề xuất định hướng nghiên cứu cho luận án 30 1.5.1 Những vấn đề tồn nghiên cứu ảnh hưởng phát triển thị tới khí lớp biên 1.5.2 Đề xuất hướng nghiên cứu cho luận án 1.6 Nhận xét cuối chương 30 32 32 Chương NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VỀ ẢNH HƯỞNG CỦA SỰ PHÁT TRIỂN ĐÔ THỊ TỚI CÁC YẾU TỐ KHÍ TƯNG LỚP BIÊN 34 2.1 Nội dung nghiên cứu 34 2.2 Nghiên cứu lý thuyết 35 2.2.1 Tìm hiểu nguyên nhân biến đổi khí hậu khu vực thị 35 2.2.2 Phương pháp thống kê nghiên cứu biến đổi khí hậu khu vực thị 41 2.2.3 Phân tích, lựa chọn mơ hình số trị phục vụ nghiên cứu 2.2.3.1 Mơ hình MM5 45 46 2.2.3.2 Mơ hình khí tượng qui mơ vừa cho khu vực thị FVM 2.2.3.3 Lựa chọn mơ hình phục vụ nghiên cứu 57 60 2.2.4 Các vấn đề đặt việc ứng dụng mơ hình MM5 phục vụ nội dung nghiên cứu 64 2.2.5 Xác định tham số mặt đệm, miền tính lựa chọn sơ đồ tham số hóa 65 2.3 Nghiên cứu thử nghiệm cho Tp.HCM 70 2.3.1 Số liệu sử dụng phương pháp thống kê 70 2.3.2 Thời gian chạy thử nghiệm nhằm xác định tham số mặt đệm, miền tính lựa chọn sơ đồ tham số hóa cho khu vực nghiên cứu 2.3.3 Chỉnh sửa số liệu địa hình sử dụng đất 72 73 2.3.3.1 Các lý cần chỉnh sửa số liệu địa hình sử dụng đất Luận án Tiến sĩ, chuyên ngành Sử dụng Bảo vệ Tài Nguyên Môi trường 73 KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG MÔ PHỎNG NHIỆT ĐỘ MỰC m TỪ MƠ HÌNH MM5 Tên trạm Tháng Các hệ số đánh giá Tân Sơn Hoà Tân Sơn Nhất Mạc Đĩnh Chi 10 11 12 Sai số trung bình (0C) Sai số lớn (0C) Hệ số tương quan Sai số trung bình (0C) Sai số lớn (0C) Hệ số tương quan Sai số trung bình (0C) Sai số lớn (0C) Hệ số tương quan Sai số trung bình (0C) Sai số lớn (0C) Hệ số tương quan Sai số trung bình (0C) Sai số lớn (0C) Hệ số tương quan Sai số trung bình (0C) Sai số lớn (0C) Hệ số tương quan Sai số trung bình (0C) Sai số lớn (0C) Hệ số tương quan Sai số trung bình (0C) Sai số lớn (0C) Hệ số tương quan Sai số trung bình (0C) Sai số lớn (0C) Hệ số tương quan Sai số trung bình (0C) Sai số lớn (0C) Hệ số tương quan Sai số trung bình (0C) Sai số lớn (0C) Hệ số tương quan Sai số trung bình (0C) Sai số lớn (0C) Hệ số tương quan 0,39 1,40 0,80 0,37 1,16 0,86 0,40 1,64 0,79 0,32 1,48 0,53 0,58 2,23 0,70 0,67 2,89 0,50 0,63 2,22 0,51 0,62 2,72 0,67 0,63 2,47 0,77 0,67 2,67 0,52 0,36 1,54 0,57 0,45 1,92 0,77 Phụ lục - Đánh giá chất lượng mô thời tiết 0,64 1,91 0,70 0,58 1,98 0,83 0,68 2,52 0,76 0,65 1,93 0,61 0,82 2,66 0,57 0,83 3,27 0,50 0,73 2,86 0,48 0,71 2,48 0,66 0,76 2,73 0,68 0,75 2,82 0,56 0,59 2,10 0,57 0,69 2,58 0,71 0,50 1,56 0,76 0,49 1,71 0,74 0,52 2,08 0,70 0,49 2,08 0,50 0,66 2,38 0,66 0,72 2,86 0,54 0,68 2,54 0,50 0,70 2,58 0,62 0,68 2,69 0,72 0,58 2,61 0,58 0,48 1,87 0,55 0,53 2,15 0,77 Biên Hoà 0,42 1,25 0,79 0,42 1,89 0,84 0,44 1,95 0,75 0,45 2,87 0,48 0,53 2,16 0,75 0,61 2,29 0,49 0,66 2,43 0,56 0,63 2,57 0,51 0,64 2,86 0,76 0,60 2,28 0,55 0,46 1,90 0,52 0,41 1,79 0,84 PL2 - p.19 KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG MÔ PHỎNG ĐỘ ẨM TƯƠNG ĐỐI MỰC m TỪ MÔ HÌNH MM5 Tên trạm Tháng Các hệ số đánh giá Tân Sơn Hoà Tân Sơn Nhất Mạc Đĩnh Chi 10 11 12 Sai số trung bình (%) Sai số lớn (%) Hệ số tương quan Sai số trung bình (%) Sai số lớn (%) Hệ số tương quan Sai số trung bình (%) Sai số lớn (%) Hệ số tương quan Sai số trung bình (%) Sai số lớn (%) Hệ số tương quan Sai số trung bình (%) Sai số lớn (%) Hệ số tương quan Sai số trung bình (%) Sai số lớn (%) Hệ số tương quan Sai số trung bình (%) Sai số lớn (%) Hệ số tương quan Sai số trung bình (%) Sai số lớn (%) Hệ số tương quan Sai số trung bình (%) Sai số lớn (%) Hệ số tương quan Sai số trung bình (%) Sai số lớn (%) Hệ số tương quan Sai số trung bình (%) Sai số lớn (%) Hệ số tương quan Sai số trung bình (%) Sai số lớn (%) Hệ số tương quan 2,68 8,83 0,69 3,15 12,92 0,54 3,03 10,91 0,64 2,21 10,01 0,68 2,05 6,52 0,55 2,88 12,05 0,71 3,07 13,93 0,53 2,97 12,31 0,59 3,10 12,03 0,86 3,49 16,06 0,61 2,21 7,63 0,49 3,01 13,78 0,63 Phụ lục - Đánh giá chất lượng mô thời tiết 3,16 11,20 0,60 3,25 12,24 0,49 3,36 12,60 0,51 2,55 9,43 0,67 2,24 7,78 0,47 3,24 12,43 0,69 2,79 10,77 0,54 2,66 11,26 0,56 3,23 11,82 0,87 3,04 14,42 0,59 2,57 8,33 0,51 3,35 13,33 0,66 2,69 9,39 0,65 3,06 10,92 0,58 3,00 10,80 0,55 2,32 9,62 0,65 2,31 8,63 0,57 3,16 13,80 0,71 2,93 12,81 0,53 2,94 12,74 0,48 3,35 13,73 0,72 3,12 14,61 0,56 2,36 9,82 0,50 3,09 12,79 0,65 Biên Hoà 2,07 7,53 0,67 1,99 7,16 0,49 2,48 8,27 0,50 2,14 9,50 0,61 2,67 11,86 0,62 3,34 12,38 0,72 2,97 14,41 0,53 3,28 15,13 0,51 3,40 17,98 0,68 2,87 13,41 0,48 2,23 14,00 0,55 2,81 11,07 0,66 PL2 - p.20 KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG MÔ PHỎNG CÁC THÀNH PHẦN GIĨ MỰC 10 m TỪ MƠ HÌNH MM5 Tháng 10 11 12 Các hệ số đánh giá Sai số trung bình (m/s) Sai số lớn (m/s) Hệ số tương quan Sai số trung bình (m/s) Sai số lớn (m/s) Hệ số tương quan Sai số trung bình (m/s) Sai số lớn (m/s) Hệ số tương quan Sai số trung bình (m/s) Sai số lớn (m/s) Hệ số tương quan Sai số trung bình (m/s) Sai số lớn (m/s) Hệ số tương quan Sai số trung bình (m/s) Sai số lớn (m/s) Hệ số tương quan Sai số trung bình (m/s) Sai số lớn (m/s) Hệ số tương quan Sai số trung bình (m/s) Sai số lớn (m/s) Hệ số tương quan Sai số trung bình (m/s) Sai số lớn (m/s) Hệ số tương quan Sai số trung bình (m/s) Sai số lớn (m/s) Hệ số tương quan Sai số trung bình (m/s) Sai số lớn (m/s) Hệ số tương quan Sai số trung bình (m/s) Sai số lớn (m/s) Hệ số tương quan Tên trạm Tân Sơn Nhất Biên Hòa Vx (m/s) Vy (m/s) Vx (m/s) Vy (m/s) 1,05 1,23 0,95 1,07 3,43 4,31 3,19 3,69 0,52 0,49 0,52 0,48 1,06 0,99 0,93 0,90 3,53 3,42 3,04 2,97 0,60 0,56 0,58 0,59 0,97 0,89 0,87 1,02 3,16 3,34 2,80 3,01 0,48 0,52 0,58 0,55 1,03 1,04 0,86 0,80 4,23 4,19 3,06 2,89 0,51 0,53 0,53 0,61 1,22 1,05 0,94 1,05 4,52 3,72 3,50 3,80 0,67 0,54 0,58 0,53 0,67 0,81 0,80 0,75 3,22 3,47 3,16 2,86 0,51 0,53 0,59 0,59 0,94 0,85 0,69 0,75 3,80 3,56 2,86 3,06 0,77 0,58 0,61 0,55 1,03 1,12 0,86 0,81 5,52 5,50 3,84 4,50 0,63 0,48 0,64 0,60 0,95 1,14 0,92 1,02 3,87 3,73 4,92 5,09 0,53 0,48 0,57 0,49 0,89 0,70 0,82 0,77 3,71 4,53 4,80 4,08 0,82 0,83 0,72 0,74 1,30 0,99 0,90 0,86 4,38 3,76 3,38 3,61 0,52 0,51 0,70 0,68 1,01 1,17 1,00 0,92 3,93 4,84 3,53 3,38 0,49 0,59 0,51 0,56 Ghi : Vx thành phần gió theo kinh tuyến, Vy thành phần gió theo vĩ tuyến Phụ lục - Đánh giá chất lượng mô thời tiết PL2 - p.21 KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG MÔ PHỎNG NHIỆT ĐỘ TRÊN CAO TỪ MÔ HÌNH MM5, TẠI TRẠM CAO KHƠNG TÂN SƠN HỊA, NĂM 2006 Tháng Các hệ số đánh giá 10 11 12 Sai số trung bình ( C) Sai số lớn (0C) Hệ số tương quan Sai số trung bình (0C) Sai số lớn (0C) Hệ số tương quan Sai số trung bình (0C) Sai số lớn (0C) Hệ số tương quan Sai số trung bình (0C) Sai số lớn (0C) Hệ số tương quan Sai số trung bình (0C) Sai số lớn (0C) Hệ số tương quan Sai số trung bình (0C) Sai số lớn (0C) Hệ số tương quan Sai số trung bình (0C) Sai số lớn (0C) Hệ số tương quan Sai số trung bình (0C) Sai số lớn (0C) Hệ số tương quan Sai số trung bình (0C) Sai số lớn (0C) Hệ số tương quan Sai số trung bình (0C) Sai số lớn (0C) Hệ số tương quan Sai số trung bình (0C) Sai số lớn (0C) Hệ số tương quan Sai số trung bình (0C) Sai số lớn (0C) Hệ số tương quan 40 0,56 1,33 0,87 0,59 1,39 0,87 0,44 1,30 0,86 0,48 1,88 0,58 0,72 1,51 0,78 0,56 1,30 0,67 0,63 1,40 0,73 0,52 1,26 0,82 0,57 1,07 0,83 0,45 0,95 0,81 0,74 2,44 0,67 0,92 3,01 0,73 90 0,54 1,40 0,87 0,56 1,44 0,86 0,42 1,09 0,85 0,50 1,92 0,57 0,67 1,45 0,79 0,52 1,29 0,60 0,57 1,33 0,73 0,48 1,29 0,80 0,52 1,28 0,83 0,43 0,98 0,78 0,74 2,37 0,62 0,85 2,76 0,72 156 0,52 1,35 0,87 0,56 1,39 0,86 0,40 1,05 0,85 0,51 1,79 0,54 0,57 1,56 0,73 0,47 1,20 0,57 0,53 1,45 0,69 0,46 1,14 0,79 0,50 1,24 0,80 0,42 0,97 0,75 0,69 2,28 0,62 0,81 2,92 0,71 Mực độ cao (m) 244 356 585 0,47 0,47 0,62 1,21 1,12 1,37 0,86 0,87 0,85 0,52 0,49 0,62 1,24 1,18 1,34 0,86 0,87 0,85 0,42 0,52 0,66 0,90 1,25 1,45 0,83 0,78 0,75 0,52 0,47 0,46 1,62 1,48 1,15 0,48 0,57 0,75 0,45 0,43 0,38 1,40 1,48 0,79 0,75 0,72 0,71 0,43 0,43 0,40 0,95 0,93 0,92 0,68 0,69 0,74 0,55 0,59 0,58 1,78 1,59 1,56 0,68 0,72 0,65 0,49 0,49 0,38 1,33 1,54 1,10 0,72 0,77 0,82 0,51 0,45 0,38 1,20 1,27 1,41 0,79 0,82 0,83 0,43 0,52 0,60 0,95 1,28 1,56 0,68 0,59 0,55 0,65 0,68 0,51 2,06 1,86 1,34 0,62 0,66 0,73 0,72 0,68 0,48 2,44 1,57 2,42 0,72 0,76 0,79 Phụ lục - Đánh giá chất lượng mô thời tiết 928 0,59 1,23 0,80 0,55 1,20 0,81 0,62 1,47 0,71 0,42 0,72 0,80 0,53 1,04 0,52 0,52 1,01 0,69 0,46 1,02 0,69 0,39 1,05 0,81 0,34 1,37 0,87 0,52 1,37 0,75 0,39 0,97 0,76 0,43 1,32 0,82 1425 0,62 1,69 0,83 0,63 1,69 0,83 0,62 1,94 0,82 0,73 1,64 0,48 0,68 1,62 0,48 0,57 1,25 0,73 0,61 1,51 0,72 0,74 1,94 0,69 0,52 1,40 0,86 0,60 1,23 0,81 0,51 1,00 0,82 0,59 1,39 0,78 2122 0,77 1,58 0,87 0,78 1,69 0,88 0,92 2,23 0,76 0,55 1,26 0,76 0,69 1,27 0,33 0,50 1,19 0,38 0,43 0,86 0,72 0,51 1,22 0,68 0,36 1,31 0,82 0,35 1,23 0,77 0,40 1,10 0,77 0,73 2,32 0,52 PL2 - p.22 KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG MÔ PHỎNG ĐỘ ẨM TƯƠNG ĐỐI TRÊN CAO TỪ MƠ HÌNH MM5, TẠI TRẠM CAO KHƠNG TÂN SƠN HỊA, NĂM 2006 Tháng 10 11 12 Các hệ số đánh giá Sai số trung bình (%) Sai số lớn (%) Hệ số tương quan Sai số trung bình (%) Sai số lớn (%) Hệ số tương quan Sai số trung bình (%) Sai số lớn (%) Hệ số tương quan Sai số trung bình (%) Sai số lớn (%) Hệ số tương quan Sai số trung bình (%) Sai số lớn (%) Hệ số tương quan Sai số trung bình (%) Sai số lớn (%) Hệ số tương quan Sai số trung bình (%) Sai số lớn (%) Hệ số tương quan Sai số trung bình (%) Sai số lớn (%) Hệ số tương quan Sai số trung bình (%) Sai số lớn (%) Hệ số tương quan Sai số trung bình (%) Sai số lớn (%) Hệ số tương quan Sai số trung bình (%) Sai số lớn (%) Hệ số tương quan Sai số trung bình (%) Sai số lớn (%) Hệ số tương quan 40 3,3 6,8 0,82 3,6 7,8 0,82 3,3 9,3 0,72 2,1 4,0 0,77 2,3 4,9 0,57 2,1 5,6 0,71 1,1 3,5 0,74 1,0 2,5 0,70 1,8 4,1 0,75 2,4 8,3 0,79 3,6 15,5 0,65 4,7 12,7 0,80 90 3,8 8,7 0,79 4,0 8,6 0,78 3,7 11,4 0,74 2,4 4,2 0,78 2,5 5,3 0,56 2,2 5,9 0,63 1,4 4,4 0,74 1,1 3,8 0,68 2,2 5,0 0,69 2,9 10,3 0,74 4,2 17,0 0,63 5,3 13,1 0,75 156 4,3 10,3 0,78 4,5 10,2 0,76 4,1 13,3 0,75 2,5 5,5 0,73 2,7 8,4 0,41 2,3 5,4 0,66 2,1 5,3 0,69 2,2 5,3 0,51 2,7 6,7 0,61 3,1 10,6 0,71 4,2 16,4 0,62 5,5 13,9 0,75 Phụ lục - Đánh giá chất lượng mô thời tiết Mực độ cao (m) 244 356 585 4,8 4,8 7,2 11,3 12,5 16,8 0,75 0,74 0,64 5,2 5,0 7,7 11,2 12,4 16,8 0,73 0,69 0,57 5,0 6,2 6,1 15,4 16,3 14,7 0,72 0,71 0,77 3,0 3,8 5,2 6,3 7,4 10,2 0,65 0,79 0,74 3,3 3,8 5,1 14,1 11,3 10,6 0,65 0,72 0,68 3,1 3,4 3,4 10,5 15,7 10,9 0,69 0,72 0,82 3,5 4,3 5,4 12,4 11,2 10,4 0,55 0,69 0,74 3,9 4,2 3,9 8,0 8,9 18,7 0,42 0,64 0,70 3,1 2,9 4,6 6,9 8,4 9,7 0,65 0,73 0,70 3,6 5,3 7,0 9,3 14,3 23,6 0,61 0,52 0,45 4,0 5,1 4,6 15,3 14,9 14,4 0,61 0,59 0,72 5,2 5,2 5,6 12,0 12,3 13,2 0,79 0,81 0,66 928 5,2 14,3 0,69 5,3 14,2 0,72 5,5 13,5 0,70 5,3 9,8 0,71 7,7 16,9 0,51 5,0 16,6 0,76 5,0 13,2 0,76 3,4 9,8 0,78 4,3 11,6 0,85 6,5 16,4 0,62 6,5 16,9 0,44 6,1 18,9 0,52 1425 6,6 15,3 0,73 6,6 15,4 0,75 8,1 24,5 0,67 7,2 17,8 0,52 7,3 17,6 0,39 4,2 8,2 0,84 5,4 11,4 0,65 5,0 12,7 0,73 3,4 7,1 0,87 6,5 15,0 0,79 5,0 21,3 0,52 6,4 24,7 0,52 2122 10,1 24,1 0,76 10,0 24,1 0,76 12,5 32,6 0,71 6,0 22,2 0,75 8,1 28,1 0,59 5,5 12,6 0,61 5,2 9,6 0,77 5,2 11,6 0,75 3,9 12,8 0,82 7,3 25,9 0,74 8,5 23,2 0,68 10,8 35,7 0,77 PL2 - p.23 KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG MƠ PHỎNG THÀNH PHẦN GIĨ KINH HƯỚNG (Vx) TRÊN CAO TỪ MƠ HÌNH MM5, TẠI TRẠM CAO KHƠNG TÂN SƠN HÒA, NĂM 2006 Tháng 10 11 12 Các hệ số đánh giá Sai số trung bình (m/s) Sai số lớn (m/s) Hệ số tương quan Sai số trung bình (m/s) Sai số lớn (m/s) Hệ số tương quan Sai số trung bình (m/s) Sai số lớn (m/s) Hệ số tương quan Sai số trung bình (m/s) Sai số lớn (m/s) Hệ số tương quan Sai số trung bình (m/s) Sai số lớn (m/s) Hệ số tương quan Sai số trung bình (m/s) Sai số lớn (m/s) Hệ số tương quan Sai số trung bình (m/s) Sai số lớn (m/s) Hệ số tương quan Sai số trung bình (m/s) Sai số lớn (m/s) Hệ số tương quan Sai số trung bình (m/s) Sai số lớn (m/s) Hệ số tương quan Sai số trung bình (m/s) Sai số lớn (m/s) Hệ số tương quan Sai số trung bình (m/s) Sai số lớn (m/s) Hệ số tương quan Sai số trung bình (m/s) Sai số lớn (m/s) Hệ số tương quan 40 0,9 2,7 0,58 0,7 2,7 0,62 1,3 4,1 0,77 1,6 3,9 0,67 1,7 4,4 0,76 1,1 2,5 0,75 1,2 4,3 0,73 1,5 4,7 0,82 1,1 4,0 0,80 0,8 2,5 0,83 2,2 3,8 0,78 1,5 3,8 0,67 90 1,4 4,9 0,61 1,2 4,2 0,64 1,9 5,7 0,80 2,4 6,6 0,65 2,6 8,1 0,76 1,7 4,1 0,81 1,9 7,0 0,72 2,2 5,6 0,82 1,9 5,2 0,80 1,6 3,3 0,81 2,9 6,9 0,80 2,4 5,6 0,63 156 1,8 6,4 0,68 1,5 5,2 0,70 2,6 7,3 0,78 2,7 7,0 0,65 2,9 8,8 0,82 1,8 4,4 0,85 2,5 9,1 0,73 2,2 5,1 0,85 2,1 5,8 0,82 2,3 5,4 0,83 3,1 9,7 0,79 2,9 6,7 0,64 Phụ lục - Đánh giá chất lượng mô thời tiết Mực độ cao (m) 244 356 585 2,2 2,7 3,6 6,3 7,3 9,9 0,71 0,75 0,73 1,8 2,2 3,0 6,0 7,2 8,0 0,72 0,74 0,72 3,4 4,4 5,0 8,6 11,0 11,8 0,78 0,78 0,70 3,4 4,0 5,2 7,6 7,7 9,8 0,62 0,59 0,54 2,9 3,2 3,7 6,5 6,9 9,6 0,85 0,87 0,86 2,0 2,6 3,2 4,3 5,6 7,1 0,87 0,88 0,88 2,5 3,5 3,0 7,9 8,1 7,0 0,78 0,79 0,81 2,4 3,2 2,8 5,7 8,6 7,7 0,86 0,87 0,88 2,5 2,9 2,6 6,0 9,7 9,0 0,82 0,82 0,82 2,6 3,5 4,3 6,3 8,5 10,4 0,84 0,86 0,87 3,4 4,0 4,3 10,5 10,2 9,0 0,79 0,82 0,81 3,2 3,7 3,2 8,9 10,1 11,5 0,68 0,74 0,78 928 1425 2122 3,6 3,2 3,2 11,1 8,7 8,3 0,75 0,82 0,82 2,8 2,7 3,1 5,4 7,1 6,5 0,74 0,83 0,84 4,7 3,6 2,4 9,1 9,2 5,5 0,69 0,78 0,74 5,0 3,7 3,2 9,4 7,9 5,4 0,52 0,47 0,53 4,4 4,2 4,6 11,2 9,7 11,5 0,86 0,86 0,87 3,6 3,5 4,0 6,8 8,3 8,1 0,88 0,88 0,89 2,9 2,9 3,3 8,2 9,1 8,6 0,81 0,81 0,81 3,7 3,9 4,1 8,4 8,9 9,1 0,88 0,85 0,84 2,6 2,6 3,5 5,5 7,2 9,5 0,85 0,86 0,84 5,4 4,6 4,5 12,4 12,1 11,8 0,87 0,87 0,88 3,3 3,0 3,5 9,4 10,3 13,5 0,81 0,70 0,79 3,4 3,2 4,3 9,3 8,9 9,6 0,77 0,73 0,77 PL2 - p.24 KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG MÔ PHỎNG THÀNH PHẦN GIĨ VĨ HƯỚNG (Vy) TRÊN CAO TỪ MƠ HÌNH MM5, TẠI TRẠM CAO KHƠNG TÂN SƠN HỊA, NĂM 2006 Tháng 10 11 12 Các hệ số đánh giá Sai số trung bình (m/s) Sai số lớn (m/s) Hệ số tương quan Sai số trung bình (m/s) Sai số lớn (m/s) Hệ số tương quan Sai số trung bình (m/s) Sai số lớn (m/s) Hệ số tương quan Sai số trung bình (m/s) Sai số lớn (m/s) Hệ số tương quan Sai số trung bình (m/s) Sai số lớn (m/s) Hệ số tương quan Sai số trung bình (m/s) Sai số lớn (m/s) Hệ số tương quan Sai số trung bình (m/s) Sai số lớn (m/s) Hệ số tương quan Sai số trung bình (m/s) Sai số lớn (m/s) Hệ số tương quan Sai số trung bình (m/s) Sai số lớn (m/s) Hệ số tương quan Sai số trung bình (m/s) Sai số lớn (m/s) Hệ số tương quan Sai số trung bình (m/s) Sai số lớn (m/s) Hệ số tương quan Sai số trung bình (m/s) Sai số lớn (m/s) Hệ số tương quan 40 0,9 2,5 0,80 0,9 2,8 0,80 1,3 3,4 0,45 1,9 6,3 0,50 1,5 3,6 0,56 1,2 3,0 0,83 1,4 3,2 0,78 1,5 4,1 0,79 1,7 4,2 0,56 0,9 2,2 0,87 1,7 4,8 0,73 2,3 8,0 0,79 90 1,4 4,0 0,79 1,4 4,3 0,80 2,1 6,0 0,42 3,1 9,9 0,50 2,5 8,3 0,41 1,4 3,8 0,83 1,7 4,5 0,84 2,4 6,9 0,77 2,4 5,9 0,61 1,6 3,4 0,86 2,4 7,6 0,76 3,4 10,6 0,80 156 1,9 6,3 0,75 1,7 5,8 0,77 2,3 6,3 0,54 3,4 9,8 0,57 3,0 8,5 0,39 1,9 5,3 0,77 1,7 3,8 0,85 2,5 6,1 0,80 2,4 6,9 0,67 2,1 4,6 0,85 3,2 8,9 0,74 4,2 12,8 0,80 Phụ lục - Đánh giá chất lượng mô thời tiết Mực độ cao (m) 244 356 585 2,3 2,9 3,6 6,7 7,2 10,3 0,68 0,63 0,51 2,2 2,9 3,8 6,9 7,4 10,3 0,70 0,62 0,49 2,6 3,2 3,6 7,1 7,2 10,6 0,50 0,52 0,63 3,5 3,6 2,9 9,4 9,4 6,4 0,62 0,70 0,77 3,5 3,4 3,0 8,6 9,4 6,4 0,42 0,61 0,78 2,4 2,5 2,0 6,7 7,1 5,4 0,71 0,69 0,75 1,8 2,3 2,3 4,4 5,7 5,3 0,85 0,85 0,86 2,7 3,0 3,3 7,3 7,1 6,5 0,78 0,80 0,78 2,7 2,9 2,7 9,4 8,2 5,6 0,68 0,76 0,80 2,7 3,6 3,8 7,5 8,3 11,2 0,83 0,81 0,78 3,7 3,7 3,8 12,8 12,1 12,2 0,71 0,72 0,71 4,5 4,6 4,5 13,3 14,1 13,3 0,79 0,79 0,77 928 1425 2122 4,0 3,4 3,8 9,5 9,9 9,6 0,57 0,57 0,66 4,4 3,7 3,8 9,5 9,9 9,6 0,57 0,57 0,67 4,5 4,4 3,1 14,5 11,1 11,0 0,55 0,70 0,82 2,6 2,7 3,4 4,1 6,0 9,0 0,79 0,78 0,80 3,3 3,3 3,0 6,4 5,7 6,8 0,80 0,78 0,72 2,2 1,8 2,2 6,6 5,3 5,9 0,77 0,83 0,84 2,8 3,0 2,8 8,2 8,5 7,8 0,84 0,77 0,84 3,2 3,4 3,5 6,6 11,2 9,5 0,79 0,80 0,82 3,0 2,5 2,7 6,5 5,6 5,2 0,83 0,84 0,84 3,0 2,7 2,7 9,7 7,1 9,8 0,73 0,71 0,77 3,6 2,6 2,9 10,4 5,8 6,1 0,68 0,66 0,65 3,4 3,2 4,3 11,4 13,3 10,6 0,75 0,68 0,54 PL2 - p.25 HỆ PHƯƠNG TRÌNH TRONG MƠ HÌNH FVM FVM kết nối mơ hình cho qui mơ vừa với mơ hình cho thị, hệ phương trình mơ hình sau: a Mơ hình qui mơ vừa Mơ hình qui mơ vừa FVM mơ hình khí tượng dạng phi thủy tĩnh sử dụng xấp xỉ Anelastic Việc tách riêng chuyển động qui mô lớn qui mô nhỏ sử dụng trung bình Reynolds Các biến viết chữ in hoa phương trình giá trị theo trung bình Reynols - Hệ phượng trình mơ hình qui mơ vừa  Phương trình liên tục Xét khối đơn vị thể tích hình lập phương khí quyển, dịng vào khối lượng phải cân với thay đổi khối lượng Phát biểu diễn tả theo phương trình sau  ( U i )  0 t xi I II Trong phương trình Ui thành phần tốc độ gió theo hướng (i = 1, 2, tương ứng với trục x, y, z);  mật độ khí Với xấp xỉ Anelastic (thành phần I phương trình có bậc đại lượng nhỏ nhiều thành phần thứ 2) phương trình có dạng: ( U i ) 0 xi  Phương trình bảo tồn động lượng Hệ phương trình cịn gọi phương trình chuyển động Theo định luật Newton, trạng thái vật tổng nội lực, ngoại lực lực ma sát tác động lên vật Phương trình bảo tồn động lượng FVM phương trình dạng phi thủy tĩnh thành phần trọng lực viết theo xấp xỉ Boussinesq Do có khác biệt khác mật độ phần tử khí với môi trường xung quanh nên tồn lực nổi, thành phần trọng lực cần hiệu chỉnh so với khí thủy tĩnh, gia tốc g thay g' Gọi 1 mật độ phần tử khí  mật độ mơi trường xung quanh g' tính sau: g'  g 1   1 Từ phép phép xấp xỉ Boussinesq: Phụ lục – Hệ phương trình mơ hình FVM PL3 - p.26 0   0    0 0 Với 0, 0 mật độ khơng khí nhiệt độ vị trạng thái thủy tĩnh mực tham khảo; ,  mật độ khơng khí nhiệt độ vị trạng thái phi thủy tĩnh.Trong phương trình 1và 2 thay 0  Ký hiệu  '     kết hợp với phương trình ta có: g'  g ' 0 Phương trình bảo toàn động lượng FVM thể cân lực tác động lên đơn vị thể tích khí gồm lực nổi, lực Coriolis, lực gradient áp suất, lực lực ứng suất ma sát nhớt Khi định luật bảo tồn động lượng viết dạng: U i P U iU j  ui w '     g i  2 ijk  j U k  U kG  Dui t xi x j z 0  I II III IV V VI  VII Ở P áp suất,  nhiệt độ vị điều kiện thủy tĩnh mực tham khảo, g gia tốc trọng trường,  J tốc độ góc quay trái đất U kG tốc độ gió địa chuyển, Dui thành phần lực tương tác dịng khí với bề mặt Trong phương trình thành phần I mô tả biến đổi địa phương tốc độ gió, thành phần II lực gradient khí áp, thành phần III phần vận chuyển bình lưu, thành phần IV thành phần hoạt động rối, thành phần V tác động trọng lực, thành phần VI ảnh hưởng lực coriolis, thành phần VII lực ma sát bề mặt lực cản khí động học - Phương trình bảo tồn nhiệt lượng Phương trình cịn gọi phương trình nguyên lý thứ nhiệt động lực học, biểu diễn định luật bảo toàn lượng áp dụng cho nhiệt U i  w   P0       t xi z Cp  P  I II III R Cp IV Rlw  D z V Ở  nhiệt độ vị, Cp nhiệt dung đẳng áp không khí, R số khí, P0 áp suất mực tham khảo, Rlw thơng lượng sóng dài, D thông lượng hiển nhiệt từ bề mặt Thành phần I phương trình biến đổi địa phương nhiệt độ vị, thành phần II thành phần vận chuyển nhiệt bình lưu, thành phần III vận chuyển Phụ lục – Hệ phương trình mơ hình FVM PL3 - p.27 nhiệt rối, thành phần VI nhiệt phát xạ sóng dài, thành phần VI thành phần nhập nhiệt từ thông lượng hiển nhiệt bề mặt - Phương trình bảo tồn ẩm Trong mơ hình khơng có mơ đun mây đối lưu vi vật lý mây nên phương trình bảo tồn ẩm khơng xét đến chuyển pha nước Phương trình bảo tồn ẩm có dạng sau: HU i  wh H    Dh t xi z I II III IV Ở H độ ẩm tuyệt đối tính theo trung bình Reynols, h phần lệch khỏi giá trị trung bình độ ẩm hay cịn gọi phần nhiễu động, D h thông lượng ẩn nhiệt từ bề mặt Trong phương trình thành phần I biến đổi ẩm địa phương, thành phần II thành phần bình lưu, thành phần III thành phần vận chuyển nhiệt rối, thành phần IV phần thông lượng ẩn nhiệt từ bề mặt - Phương trình lượng động rối Trong mơ hình FVM sử dụng phương trình dự báo cho lượng động rối E (phương trình TKE) Bougeault Lacarrere Phương trình có dạng sau:  U   U   g E U i E  ew  y x    K h    K m      t xi z z  z   z       Pr 3/ E  C  DE l   Ở Pr thành phần lượng rối lực độ đứt gió tạo  thành phần tiêu tán lượng rối; DE nguồn lượng rối lực cản khí động học (tương tác nhà dịng gió); Kh, Km hệ số rối cho nhiệt động lượng theo phương thẳng đứng Trong mơ hình Kh, Km lấy gọi hệ số trao đổi rối thẳng đứng ký hiệu Kz Trong phương trình chuyển động, bảo tồn nhiệt - ẩm phương trình lượng rối chứa thành phần thông lượng rối thẳng đứng Theo lý thuyết rối bán thực nghiệm thành phần thơng lượng rối thẳng đứng biểu diễn qua hệ số rối gradient đại lượng trung bình sau: wa   K z A z Phụ lục – Hệ phương trình mơ hình FVM PL3 - p.28 Ở A thành phần trung bình a thành phần rối biến nhiệt độ, độ ẩm tốc độ gió Theo Bougeault Lancarrere, hệ số rối thẳng đứng Kz tính sau: K z  Ck l k E 1/ Ck C phương trình hệ số, chúng có giá trị tương ứng 0.4 0.71 Qui mô dài lk l xác định sở giải phương trình sau: z lup z  (  ( z )   ( z' )dz'  E( z ) z z ldown  (  ( z' )   ( z )dz'  E( z ) l  ( lup l down )1/ l k  min( lup ,l down ) Ở   g / T với T nhiệt độ g gia tốc trọng trường; với lup l down khoảng cách mà phần tử khí mực z có lượng rối E(z) di chuyển xuống lên ảnh hưởng lực trước trạng thái ổn định Giá trị l down lớn độ cao lớp canopy Đưa thành phần chứa wa tính vào phương trình chuyển động, bảo tồn nhiệt - ẩm phương trình lượng rối ta hệ phương trình khép kín b Mơđun thị Nhiệm vụ mơđun thị xác định thành phần ảnh hưởng đô thị nội suy chúng cho mơ hình qui mơ vừa Trong mơ hình thị iu qui định số ô lưới theo phương đứng nút lưới i (u: đô thị), IU số trung tâm ô lưới, iu = IU−1/2 cho lưới đô thị i+1 iu+1 I IU i iu I-1 IU-1 i-1 iu-1 Đô thị Qui mô vừa Ký hiu ch số lưới theo phương thẳng đứng mơ hình thị mơ hình qui mơ vừa - Tính thành phần đô thị Các thành phần D ( Dui , D , Dh , DE ) hệ phương trình mơ hình qui mơ vừa gọi thành phần đô thị Chỉ mực lưới mơ hình qui mơ vừa nằm nằm lưới thị thành phần D tính đến Trong mơ hình Phụ lục – Hệ phương trình mơ hình FVM PL3 - p.29 thị, thành phần D tính tốn dựa thơng lượng ngang thẳng đứng, gọi A yếu tố DA tính sau: DaI  Fa IH  FaVI V IA Ở I số lưới mơ hình FVM; Fa HI Fa VI thông lượng yếu tố a từ mặt ngang (của mái đường) thẳng đứng (của tường) tương ứng; VIA thể tích khơng khí chiếm chỗ ô lưới I (A: ký hiệu phần khơng khí) Các thành phần Fa HI Fa VI có từ phép nội suy thành phần tương ứng Fa iuH Fa iuV từ lưới đô thị Cơng thức tính tốn thành phần Fa iuH Fa iuV cho động lượng, nhiệt lượng lượng rối cho lưới thị trình bày  Động lượng Lực ma sát mặt nằm ngang đô thị mái mặt đường với dịng khơng khí phía ngun nhân tiêu tán động lượng Thành phần tiêu tán mơ tả mơ hình qui mơ vừa, nhiên chưa đề cập đến việc tiêu tán lượng mặt thẳng đứng Trong mơ hình thị việc mô tiêu tán lượng theo mặt cơng trình thẳng đứng tính từ mặt đất đến độ cao tòa nhà cao đặc biệt quan tâm Thông lượng động rối bề mặt ngang thị (mái đường) mực IU tính sau:  Fu iuH     z IU /  hor  ort H   U IU U IU S iu f , Ri m B  z iu     z IU /   ln   z iu  k2 Ở  mật độ khơng khí; z IU bước lưới thẳng đứng mực IU; ziu độ  hor ort cao mực iu; U IU thành phần tốc độ gió ngang; U IU thành phần tốc độ gió vng góc với dãy phố; RI B số Richardson khối mực IU (nó tính theo tốc độ gió nhiệt độ mực tương ứng) f m hàm thực nghiệm Louis dùng để tính hệ số trao đổi động lượng, k số von Karman lấy 0.4 Điều có nghĩa thơng lượng mực iu tính dựa tốc độ gió nhiệt độ gió mực IU, nhiệt độ độ gồ ghề mặt ngang (mái nhà đường) mực iu Do hữu tịa nhà tạo lực cản khí động học đến dịng khơng khí tiếp xúc Sự trao đổi động lượng theo phương thẳng đứng mặt tường tham số hóa theo phương pháp Raupach đồng   ort V ort Fu VIU   Cdrag U IU U IU S IU Phụ lục – Hệ phương trình mơ hình FVM PL3 - p.30  ort Ở U IU thành phần tốc độ gió vng góc với đường phố mực IU V S IU tổng diện tích mặt tường mực IU Cdrag số lực cản khí động học gán giá trị 0,4, giá trị dựa số liệu đo đạc Raupach khảo sát luồng gió thổi qua dãy khối lập phương  Nhiệt lượng Tương tự với nhiệt độ, thông lượng nhiệt rối ảnh hưởng mặt ngang (mái đường) biểu diễn sau:  F iuH     z /  hor f h  IU ,Ri B  U IU  S iuH  z iu    z IU /    ln       z iu  k2 Ở  chênh lệch nhiệt độ không khí với nhiệt độ bề mặt đường mái Cũng giống hệ số trao đổi động lượng fm, fh hệ số trao đổi nhiệt tính theo hàm thực nghiệm Louis Thông lượng nhiệt từ mặt thẳng đứng (tường nhà) phụ thuộc vào chênh lệch nhiệt độ khơng khí tường nhà tốc độ gió Biểu thức đơn giản thơng lượng nhiệt trục đường phố có hướng bắc nam sau: V F IU  West Ở  IU   Westwall   East wall    air   IU  air   IU C P  wall East  IU   wall  S V  IU  nhiệt độ vị mực IU cho tường hướng tây hướng đơng tương ứng,  tính sau: hor   U IU    cc  ac  bc  d c   Với ac, bc, cc, dc số thực nghiệm có giá trị tương ứng 1,09, 0,23, 5,678 0,3048  Năng lượng rối Nguồn bổ xung TKE theo phương ngang mơ hình thị từ lực độ đứt gió Thành phần tương ứng với thành phần Pr phương trình lượng động rối, tính sau: FeiuH   Fu iuH / S iuH   z  k IU    3/ g F iuH   S iuH   H  S iu z IU    Ở z IU độ dài bước lưới thẳng đứng mực IU;  mật độ khơng Phụ lục – Hệ phương trình mơ hình FVM PL3 - p.31 khí; g gia tốc trọng trường ;  nhiệt độ vị mực tham khảo Lưu ý phần lực độ đứt gió, mà phần sinh mặt ngang Với việc đánh giá thành phần cơng thức cho thấy hữu tường làm gia tăng hốn đổi lượng động lượng dịng trung bình (dịng gió) thành lượng rối Nguồn bổ xung TKE khu vực đô thị theo phương thẳng đứng lực cản khí động học, phụ thuộc vào tốc độ gió thổi vng góc với tường diện tích mặt tường hứng gió ort V FeVIU  C drag U IU S IU - Tính thành phần thông lượng thẳng đứng lưới đô thị Trong mơ hình qui mơ vừa mực lưới nằm lưới thị thành phần vận chuyển rối theo phương thẳng đứng nhận giá trị từ kết tính từ mơ hình thị Với a yếu tố thơng lượng thẳng đứng thành phần tính sau:  wa z  I (  wai S iA  wai 1 S iA1 ) A VI Ở S iA diện tích lưới I lưới I-1 khơng tính đến phần chiếm giữ cơng trình xây dựng; V IA thể tích phần khơng khí tính cho lưới I - Tính nhiệt độ bề mặt Để thực tính toán nhiệt độ tường, mái, đường phố dạng mặt đệm khác, phương trình khuếch tán nhiệt giải cho lớp từ bề mặt tiếp xúc với khơng khí đến lớp bên Phương trình truyền nhiệt đất có dạng sau: Ti T      KS i  t z  z  Ở Ti nhiệt độ mực thứ i mơ hình đất, t thời gian, z độ sâu lớp đất tính từ bề mặt, Ks hệ số dẫn nhiệt Phương trình giải cho dạng mặt đệm khác số mực theo độ sâu Điều kiện biên phương trình nhiệt độ phía mực sâu mơ hình tính lấy số suốt thời gian mô Điều kiện biên cho mặt đệm tường mái nhà nhiệt độ bên phòng, cho mặt nhiệt độ lớp đất độ sâu m Điều kiện biên phương trình xác định phương trình cân nhiệt bề mặt, tức là: Phụ lục – Hệ phương trình mơ hình FVM PL3 - p.32 Tn  t HF  K s T t n -1 zg n Ở n số lớp đất cùng, zg n độ dày lớp đất mơ hình đất Với dạng mặt đệm thơng thường HF tính sau: HF  (   )Rs  Rl   Tn4  H  LE CS Trong biểu thức  hệ số albedo bề mặt; Rs thông lượng xạ sóng ngắn tới bề mặt từ xạ mặt trời trực tiếp gián tiếp (qua phản xạ);  hệ số phát xạ bề mặt;  số Stefan-Boltzman; Rl thơng lượng sóng dài tới bề mặt, H thông lượng hiển nhiệt bề mặt; L ẩn nhiệt bốc nước; E thông lượng ẩm bề mặt CS nhiệt dung riêng vật liệu Coi độ ẩm tiềm vật liệu xây dựng không, nên với mặt đệm thị phần ẩn nhiệt bỏ qua Để giải phương trình truyền nhiệt đất cần tính thơng lượng xạ sóng ngắn sóng tới dạng bề mặt tường, mái đất Đối với khu vực ngồi thị việc tính tốn xạ dựa theo phương pháp Masson, với khu vực thị phương pháp tính tốn tương tự có tính đến hiệu ứng bẫy xạ bóng râm Các giả thiết tính toán xạ bao gồm: độ gồ ghề dạng bề mặt đủ lớn để xạ sóng ngắn bị phạn xạ đồng theo hướng; thơng lượng xạ sóng dài tới mặt đệm từ không gian đồng theo hướng Trước hết cơng thức tính xạ xây dựng cho trường hợp trục đường phố có hướng bắc nam, sau kết tính tốn hiệu chỉnh theo góc đường phố Phụ lục – Hệ phương trình mơ hình FVM PL3 - p.33 ... GIA TP.HỒ CHÍ MINH VIỆN MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN -   LƯƠNG VĂN VIỆT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA SỰ PHÁT TRIỂN ĐÔ THỊ TỚI KHÍ QUYỂN LỚP BIÊN, THỬ NGHIỆM Ở THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CHUYÊN... trị đánh giá ảnh hưởng phát triển thị tới khí lớp biên Luận án Tiến sĩ, chuyên ngành Sử dụng Bảo vệ Tài Nguyên Môi trường 32 Nghiên cứu ảnh hưởng phát triển thị tới khí lớp biên, thử nghiệm Tp.HCM... 1.3.2 Sự phát triển thị Hồ Chí Minh - Sự thay đổi dân số Tp.HCM Luận án Tiến sĩ, chuyên ngành Sử dụng Bảo vệ Tài Nguyên Môi trường 13 Nghiên cứu ảnh hưởng phát triển thị tới khí lớp biên, thử nghiệm