Sử dụng tương quan trễ giữa lượng mưa với các chỉ số ENSO để dự báo lượng mưa hạn mùa

TRƢỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG TP.HCM KHOA KHÍ TƢỢNG THỦY VĂN NGUYỄN THỊ THANH THẢO SỬ DỤNG TƢƠNG QUAN TRỄ GIỮA LƢỢNG MƢA VỚI CÁC CHỈ SỐ ENSO ĐỂ DỰ BÁO LƢỢNG MƢA HẠN MÙA ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƢ KHÍ TƢỢNG HỌC Mã ngành: 52410221 TP HỒ CHÍ MINH – Tháng 11 Năm 2017 TRƢỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUN VÀ MƠI TRƢỜNG TP.HCM KHOA KHÍ TƢỢNG THỦY VĂN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SỬ DỤNG TƢƠNG QUAN TRỄ GIỮA LƢỢNG MƢA VỚI CÁC CHỈ SỐ ENSO ĐỂ DỰ BÁO LƢỢNG MƢA HẠN MÙA Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Thanh Thảo MSSV: 0250010035 Khóa: 2013 – 2017 Giảng viên hƣớng dẫn: Th.S Đỗ Thị Thƣờng TP HỒ CHÍ MINH – Tháng 11 Năm 2017 TRƢỜNG ĐH TÀI NGUN VÀ MƠI CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA TRƢỜNG VIỆT NAM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Độc lập - Tự - Hạnh phúc KHOA KHÍ TƢỢNG THỦY VĂN Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng 12 năm 2017 NHIỆM VỤ CỦA ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Khoa: KHÍ TƢỢNG THỦY VĂN Bộ mơn: KHÍ TƢỢNG Họ tên: NGUYỄN THỊ THANH THẢO Ngành: KHÍ TƢỢNG HỌC MSSV: 0250010035 Lớp: 02-ĐHKT Tên đồ án: SỬ DỤNG TƢƠNG QUAN TRỄ GIỮA LƢỢNG MƢA VỚI CÁC CHỈ SỐ ENSO ĐỂ DỰ BÁO LƢỢNG MƢA HẠN MÙA Nhiệm vụ (yêu cầu nội dung số liệu ban đầu): + Thống kê số liệu + Tìm tƣơng quan trễ lƣợng mƣa tháng trạm tiêu biểu nhƣ Thừa Thiên Huế, Tp Đà Nẵng, Trà My số ENSO ( SOI, SST, ONI, MEI) + Dự báo thử nghiệm đánh giá kết thu đƣợc Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 10/07/2017 Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 06/11/2017 Họ tên ngƣời hƣớng dẫn: Th.S Đỗ Thị Thƣờng Ngƣời hƣớng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) Nội dung yêu cầu đƣợc thông qua môn Ngày tháng 11 năm 2017 Trƣởng môn (Ký ghi rõ họ tên) LỜI CẢM ƠN Để hồn thành đƣợc khóa luận này,trƣớc tiên em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến ThS Đỗ Thị Thƣờng ngƣời tận tình hƣớng dẫn nhƣ định hƣớng cho báo cáo Bên cạnh đó,em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy giáo khoa Khí tƣợng - Thủy văn tạo điều kiện thuận lợi giảng dạy truyền đạt cho em kiến thức bổ ích trình học tập trƣờng Nhân đây, em gửi đến gia đình,bạn bè lời cảm ơn sâu sắc thời gian qua bên ủng hộ giúp đỡ em Mặc dù cố gắng nhiều trình nghiên cứu làm bài,tuy nhiên khơng tránh đƣợc có thiếu sót Vì vậy,rất mong ý kiến đóng góp quý báu thầy để khóa luận em đƣợc hoàn thiện Cuối cùng,em xin chúc ban lãnh đạo nhà trƣờng,các q thầy khoa Khí Tƣợng - Thủy Văn đƣợc dồi sức khỏe,hạnh phúc thành đạt Em xin chân thành cảm ơn Tp.Hồ Chí Minh, ngày tháng 12 năm 2017 Sinh viên thực Nguyễn Thị Thanh Thảo MỤC LỤC NHIỆM VỤ CỦA ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC VIẾT TẮT DANH MỤC BẢNG DANH MỤC HÌNH MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU 1.1 NGHIÊN CỨU VÀ DỰ BÁO NGHIỆP VỤ TRÊN THẾ GIỚI : 1.2 NGHIÊN CỨU VÀ DỰ BÁO NGHIỆP VỤ Ở VIỆT NAM : CHƢƠNG 2: TÁC ĐỘNG CỦA ENSO TỚI THỜI TIẾT VÀ CÁC CHỈ SỐ ENSO 13 2.1 KHÁI NIỆM VỀ ENSO : 13 2.2 ẢNH HƢỞNG CỦA ENSO ĐẾN THỜI TIẾT TOÀN CẦU : 16 2.3 ẢNH HƢỞNG CỦA ENSO ĐẾN THỜI TIẾT VIỆT NAM VÀ KHU VỰC TRUNG BỘ : 19 2.4 CÁC CHỈ SỐ ENSO : 28 2.4.1 Chỉ số ONI 28 2.4.2 Chỉ số SOI 28 2.4.3 Chỉ số SST 29 2.4.4 Chỉ số MEI 29 2.5 KHÁI NIỆM NĂM ENSO: 29 2.6 CÔNG THỨC HỆ SỐ TƢƠNG QUAN VÀ TƢƠNG QUAN TRỄ 32 CHƢƠNG : KẾT QUẢ DỰ BÁO THỬ NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 34 3.1 TÍNH CÁC HỆ SỐ TƢƠNG QUAN TRỄ : 34 3.1.1 Trạm Đà Nẵng: 34 Trong năm El Nino: 36 Trong năm có La Nina: 38 3.1.2 Trạm Huế: 40 Trong năm El Nino: 42 Trong năm có La Nina: 44 3.1.3 Trạm Trà My: 46 Trong năm El Nino: 48 Trong năm có La Nina: 50 3.2 DỰ BÁO THỬ NGHIỆM LƢỢNG MƢA THÁNG 4,5 VÀ NĂM 2017 53 3.2.1 Phƣơng pháp dự báo 53 3.2.2 Dự báo thử nghiệm đánh giá kết 54 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO 65 DANH MỤC VIẾT TẮT CPC: Trung tâm dự báo khí hậu Hoa Kỳ CFS: Hệ thống dự báo mùa tồn cầu ĐA: Đơng Á ENSO: Dao động nam ECMWF: Trung tâm Dự báo thời tiết hạn vừa Châu Âu GCM: Mơ hình khí tồn cầu GPC: Trung tâm sản phẩm toàn cầu cho dự báo hạn dài IPCC: Ủy ban Liên phủ Biến đổi khí hậu ITCZ: Dải hội tụ nhiệt đới MJO: Dao động nội mùa MEI: Chỉ số tổng hợp NCEP:Trung tâm Quốc gia dự báo môi trƣờng Hoa Kỳ NOAA: Cơ quan Đại dƣơng – Khí Hoa Kỳ OLR: Bức xạ sóng dài ONI: Chỉ số Nino đại dƣơng RCM: Mơ hình khí hậu khu vực SOI: Chỉ số Dao động Phƣơng Nam SST: Nhiệt độ bề mặt biển SSTA: Nhiệt độ nƣớc biển tầng mặt TSHĐL: Tham số hố đối lƣu TBD: Thái Bình Dƣơng TBNN: Trung bình nhiều năm XTNĐ: Xốy thuận nhiệt đới WMO: Tổ chức khí tƣợng giới DANH MỤC BẢNG Bảng 1: Tần số XTNĐ trung bình tháng năm ảnh hƣởng trực tiếp đến Việt Nam (1956-2000) 24 Bảng 2.2: Chuẩn sai tần số front lạnh qua Hà Nội tháng El Nino La Nina 25 Bảng 2.3: Tỷ lệ tổng số chuẩn sai dƣơng tổng số chuẩn sai âm nhiệt độ trung bình tháng điều kiện El Nino La Nina 25 Bảng 2.4: Các năm ElNino La Nina 31 Bảng 3.1: Giá trị trung bình trƣợt tháng số ONI 52 Bảng 3.2: Hệ số tƣơng quan tốt tháng trạm Đà Nẵng 54 Bảng 3.3: Hệ số tƣơng quan tốt tháng trạm Đà Nẵng 54 Bảng 3.3: Hệ số tƣơng quan tốt tháng trạm Đà Nẵng 54 Bảng 3.4: Hệ số tƣơng quan tốt tháng trạm Huế 57 Bảng 3.5: Hệ số tƣơng quan tốt tháng trạm Huế 57 Bảng 3.6: Hệ số tƣơng quan tốt tháng trạm Huế 57 Bảng 3.7: Hệ số tƣơng quan tốt tháng trạm Trà My 60 Bảng 3.8: Hệ số tƣơng quan tốt tháng trạm Trà My 60 Bảng 3.9: Hệ số tƣơng quan tốt tháng trạm Trà My 60 Bảng 3.10: Kết dự báo thử nghiệm 61 DANH MỤC HÌNH Hình 2.1: Sơ đồ hồn lƣu Walker điều kiện El Nino 15 Hình 2.2: Các vùng NINO 30 Hình 2.3:Dao động số ONI vùng NINO 3.4 31 Hình 3.1: Tƣơng quan mƣa Đà Nẵng với số ENSO 31 Hình 3.2: Tƣơng quan mƣa Đà Nẵng với số ENSO năm El Nino 36 Hình 3.3: Tƣơng quan mƣa Đà Nẵng với số ENSO năm La Nina 38 Hình 3.4: Tƣơng quan mƣa Huế với số ENSO 40 Hình 3.5: Tƣơng quan mƣa Huế với số ENSO năm El Nino 42 Hình 3.6: Tƣơng quan mƣa Huế với số ENSO năm La Nina 44 Hình 3.7: Tƣơng quan mƣa Trà My với số ENSO 46 Hình 3.8: Tƣơng quan mƣa Trà My với số ENSO năm El Nino 48 Hình 3.9: Tƣơng quan mƣa Trà My với số ENSO năm La Nina 50 MỞ ĐẦU Dự báo mƣa,đặc biệt dự báo mƣa hạn mùa dự báo khó mƣa biến liên tục theo thời gian không gian, dự báo mƣa vấn đề nan giải độ xác dự báo mƣa kém, Việt Nam mà hầu hết trung tâm dự báo giới Trong dự báo hạn mùa, dao động ENSO đƣợc dùng nhƣ công cụ hữu hiệu giới nhƣ Việt Nam Trong đầu vào mơ hình động lực nhƣ mơ hình thống kê dự báo khí hậu, khơng thể thiếu số dao động ENSO Lý ENSO dao động hạn dài, phạm vi lớn số ENSO có tƣơng quan chặt chẽ với với yếu tố khí hậu tồn cầu nhƣ mƣa, nhiệt, ẩm, bão, gió mùa vv… Miền Trung nói chung nơi nhƣ Thừa Thiên Huế, Tp Đà Nẵng, Trà My nói riêng thuộc khu vực nhiệt đới gió mùa, mùa mƣa chịu ảnh hƣởng sâu sắc chế độ gió mùa khơng thể tách rời với tác động ENSO Vậy câu hỏi đặt khả dự báo mƣa hạn mùa khu vực dựa vào số ENSO nhƣ nào? Để trả lời cho câu hỏi với mong muốn góp thêm cơng cụ làm dự báo mƣa hạn mùa cho khu vực, đề tài tìm tƣơng quan trễ số ENSO với yếu tố lƣợng mƣa nơi nhƣ Thừa Thiên Huế, Tp Đà Nẵng, Trà My Với nội dung đồ án có bố cục gồm chƣơng: Chƣơng 1: TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU Chƣơng 2: ENSO VÀ TƢƠNG QUAN GIỮA CÁC CHỈ SỐ ENSO VỚI LƢỢNG MƢA Ở THỪA THIÊN HUẾ, TP ĐÀ NẴNG, TRÀ MY Chƣơng 3: KẾT QUẢ DỰ BÁO THỬ NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 3.2.2 Dự báo th nghiệm đánh giá kết Năm 2017 năm có La Nina yếu theo nhƣ đánh giá Trung tâm Quốc gia dự báo môi trƣờng Hoa Kỳ (NCEP): Bảng 3.1: Giá trị trung bình trƣợt tháng số ONI Nhƣ ta lựa chọn hệ số tƣơng quan tốt tính năm La Nina ứng với tháng 4, 5, dùng chuỗi số liệu tƣơng ứng để so sánh, lựa chọn năm tƣơng tự vào lƣợng mƣa năm tƣơng tự để dự báo cho năm 2017 Trạm Đà Nẵng: Một lần ta xem xét lại tƣơng quan mƣa với trị số ENSO năm La Nina trạm Đà Nẵng chọn tƣơng quan tốt tháng 4, ứng với số ENSO 54 TƢƠNG QUAN MƢA ĐÀ NẴNG-ONI TƢƠNG QUAN MƢA ĐÀ NẴNG-MEI TƢƠNG QUAN MƢA ĐÀ NẴNG-SOI TƢƠNG QUAN MƢA ĐÀ NẴNG-SST Hình 3.3: Tƣơng quan trễ năm La Nina trạm Đà Nẵng 55 - Tháng 4: Bảng 3.2: Hệ số tƣơng quan tốt tháng trạm Đà Nẵng - Chỉ số Hệ số tƣơng quan Độ trễ Tháng ONI 0,6 MEI 0,3 SOI 0,3 SST 0,5 Tháng 5: Bảng 3.3: Hệ số tƣơng quan tốt tháng trạm Đà Nẵng Chỉ số Hệ số tƣơng quan Độ trễ Tháng ONI 0,6 MEI 0,3 SOI 0,4 SST 0,4 Tháng 6: Bảng 3.3: Hệ số tƣơng quan tốt tháng trạm Đà Nẵng Chỉ số Hệ số tƣơng quan Độ trễ Tháng ONI 0,5 MEI 0,4 SOI 0,4 SST 0,3 Nhƣ lƣợng mƣa tháng đƣợc dự báo dựa vào chuỗi số liệu số ONI tháng để so sánh dự báo, tháng ONI tháng tháng ONI tháng 12 năm 2016  Chuẩn sai ONI tháng năm 2017 -0.1,chọn tƣơng tự năm 1994,năm có giá trị chuẩn sai lƣợng mƣa nhỏ TBNN, nhƣ suy lƣợng mƣa tháng trạm Đà Nẵng năm 2017 nhỏ TBNN 56  Chuẩn sai ONI tháng năm 2017 -0.1, chọn tƣơng tự năm 2009, năm có giá trị chuẩn sai lƣợng mƣa lớn TBNN, nhƣ suy lƣợng mƣa tháng trạm Đà Nẵng năm 2017 lớn TBNN  Chuẩn sai ONI tháng năm 2016 -0.6, chọn tƣơng tự năm 2014, năm có giá trị chuẩn sai lƣợng mƣa nhỏ TBNN, nhƣ suy lƣợng mƣa tháng trạm Đà Nẵng năm 2017 nhỏ TBNN 57 Trạm Huế: Một lần ta xem xét lại tƣơng quan mƣa với trị số ENSO năm La Nina trạm Huế chọn tƣơng quan tốt tháng 4, ứng với số ENSO TƢƠNG QUAN MƢA HUẾ-ONI TƢƠNG QUAN MƢA HUẾ-SOI TƢƠNG QUAN MƢA HUẾ-MEI TƢƠNG QUAN MƢA HUẾ-SST Hình 3.6: Tƣơng quan trễ năm La Nina trạm Huế 58 - Tháng 4: Bảng 3.4: Hệ số tƣơng quan tốt tháng trạm Huế - Chỉ số Hệ số tƣơng quan Độ trễ Tháng ONI 0,5 MEI 0,4 SOI 0,5 SST 0,5 Tháng 5: Bảng 3.5: Hệ số tƣơng quan tốt tháng trạm Huế Chỉ số Hệ số tƣơng quan Độ trễ Tháng ONI 0,4 MEI 0,3 SOI 0,8 SST 0,2 Tháng 6: Bảng 3.6: Hệ số tƣơng quan tốt tháng trạm Huế Chỉ số Hệ số tƣơng quan Độ trễ Tháng ONI 0,4 MEI 0,4 SOI 0,4 SST 0,5 Nhƣ lƣợng mƣa tháng đƣợc dự báo dựa vào chuỗi số liệu số ONI tháng để so sánh dự báo, tháng SOI tháng 12 năm 2016 tháng SST tháng 12 năm 2016  Chuẩn sai ONI tháng năm 2017 -0.6,chọn tƣơng tự năm 2014,năm có giá trị chuẩn sai lƣợng mƣa nhỏ TBNN, nhƣ suy lƣợng mƣa tháng trạm Huế nhỏ TBNN 59  Chuẩn sai SOI tháng 11 năm 2016 -0.2,chọn tƣơng tự năm 1994, năm có giá trị chuẩn sai lƣợng mƣa nhỏ TBNN, nhƣ suy lƣợng mƣa tháng trạm Huế nhỏ TBNN  Chuẩn sai SST tháng 12 năm 2016 -0.7, chọn tƣơng tự năm 2006, năm có giá trị chuẩn sai lƣợng mƣa nhỏ TBNN, nhƣ suy lƣợng mƣa tháng trạm Huế nhỏ TBNN 60 Trạm Trà My: Một lần ta xem xét lại tƣơng quan mƣa với trị số ENSO năm La Nina trạm Trà My chọn tƣơng quan tốt tháng 4, ứng với số ENSO TƢƠNG QUAN MƢA TRÀ MY-ONI TƢƠNG QUAN MƢA TRÀ MY-SOI TƢƠNG QUAN MƢA TRÀ MY-MEI TƢƠNG QUAN MƢA TRÀ MY-SST Hình 3.9: Tƣơng quan trễ năm La Nina trạm Trà My 61 Tháng 4: Bảng 3.7: Hệ số tƣơng quan tốt tháng trạm Trà My - Chỉ số Hệ số tƣơng quan Độ trễ Tháng ONI 0,6 MEI 0,4 SOI 0,5 SST 0,5 Tháng 5: Bảng 3.8: Hệ số tƣơng quan tốt tháng trạm Trà My Chỉ số Hệ số tƣơng quan Độ trễ Tháng ONI 0,4 MEI 0,5 SOI 0,4 SST 0,5 Tháng 6: Bảng 3.9: Hệ số tƣơng quan tốt tháng trạm Trà My Chỉ số Hệ số tƣơng quan Độ trễ Tháng ONI 0,5 MEI 0,3 SOI 0,4 SST 0,3 Nhƣ lƣợng mƣa tháng đƣợc dự báo dựa vào chuỗi số liệu số ONI tháng để so sánh dự báo, tháng MEI tháng tháng ONI tháng  Chuẩn sai ONI tháng năm 2017 -0.2, chọn tƣơng tự năm 1997, năm có giá trị chuẩn sai mƣa lớn TBNN, nhƣ suy lƣợng mƣa tháng trạm Trà My lớn TBNN  Chuẩn sai MEI tháng -0.3,chọn tƣơng tự năm 2013,năm có giá trị 62 chuẩn sai lƣợng mƣa nhỏ TBNN,nhƣ suy lƣợng mƣa tháng trạm Trà My nhỏ TBNN  Chuẩn sai ONI tháng -0.2, chọn tƣơng tự năm 1997, năm có giá trị chuẩn sai lƣợng mƣa lớn TBNN, nhƣ suy lƣợng mƣa tháng trạm Trà My lớn TBNN Bảng 3.10: Kết dự báo th nghiệm Tháng T4 T5 T6 Trạm Dự báo Thực tế Đà Nẵng < 43.4 27.5 >85.9 144.5