Về khả năng ứng dụng mô hình RegCM vào dự báo hạn mùa các trường khí hậu bề mặt ở việt nam

Tạp  chí  Khoa  học  ĐHQGHN,  Khoa  học  Tự  nhiên  và  Công  nghệ    xx  (2008)  0-­‐‑0 Về khả ứng dụng mơ hình RegCM vào dự báo hạn mùa trường khí hậu bề mặt Việt Nam Phan Văn Tân, Hồ Thị Minh Hà, Lương Mạnh Thắng, Trần Quang Đức Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội Nhận ngày tháng năm Tóm tắt Trong trình bày số kết thử nghiệm bước đầu ứng dụng mơ hình khí hậu khu vực RegCM3 để dự báo nhiệt độ trung bình tháng tổng lượng mưa tháng cho ba tháng mùa hè 6−8/1996 sử dụng sản phẩm kết xuất mô hình khí hậu tồn cầu CAM làm điều kiện ban đầu điều kiện biên (RegCM−CAM) Các trường dự báo RegCM−CAM đánh giá cách so sánh với sản phẩm mô tương ứng RegCM3 với đầu vào số liệu tái phân tích ERA40 nhiệt độ mặt nước biển phân tích OISST (RegCM−ERA) Kết dự báo nhiệt độ lượng mưa RegCM−CAM so sánh trực tiếp với số liệu phân tích CRU (nhiệt độ) CMAP (lượng mưa), đánh giá định lượng cho khu vực Việt Nam cách nội suy vị trí trạm so sánh với số liệu quan trắc từ mạng lưới trạm khí tượng thông qua số thống kê Kết nhận cho thấy, trường nhiệt độ lượng mưa dự báo RegCM−CAM phù hợp tốt với sản phẩm mô RegCM−ERA với trường phân tích CRU, CMAP Trên khu vực Việt Nam, RegCM−CAM thường dự báo nhiệt độ thấp quan trắc; sai số dự báo nhiệt độ RegCM−CAM trung bình khoảng 2oC, ổn định có tính hệ thống RegCM−CAM cho lượng mưa dự báo Việt Nam thấp thực tế, nhiên sai số lớn rõ qui luật Trong ba tháng thử nghiệm, dự báo lượng mưa RegCM−CAM cho tháng 6/1996 hợp lý Từ khóa: RegCM, Dự báo mùa, Mơ hình khí hậu khu vực Mở đầu xuất, ứng phó với thiên tai Cho đến nay, qui mơ thời gian tốn dự báo hạn mùa dừng lại khoảng 1, 2, 3, 6, tháng, tối đa đến năm Có hai cách tiếp cận dự báo hạn mùa dự báo phương pháp thống kê dự báo mơ hình số trị, bao gồm mơ hình khí hậu tồn cầu mơ hình khí hậu khu vực ∗ Dự báo khí hậu hạn mùa (seasonal forecasting) toán quan tâm đặc biệt từ nhiều lĩnh vực ứng dụng Thơng tin dự báo khí hậu hạn mùa khoa học cho việc đưa kế hoạch sản _ ∗ Trước mơ hình số trị ứng dụng rộng rãi, phương pháp thống kê sử Phan Văn Tân ĐT: 04-35583811 E-mail: tanpv@vnu.edu.vn Phan  Văn  Tân  và  nnk  /  Tạp  chí  Khoa  học  ĐHQGHN,  Khoa  học  Tự  Nhiên  và  Cơng  nghệ  xx  (2008)  0-­‐‑0 dụng để xây dựng mô hình dự báo mùa, dự báo hoạt động xoáy thuận nhiệt đới,… [1,2,3,4] Với cách tiếp cận “cổ điển”, mơ hình dự báo xây dựng dựa nguyên tắc sử dụng biến khí quyển, đại dương (chủ yếu nhiệt độ bề mặt biển − SST) làm nhân tố dự báo Các nhân tố thường chọn số ENSO (El Nino/Southern Oscillation), MEI (Multivariate ENSO Index), trường tái phân tích tồn cầu Trong năm gần để tăng tính độc lập nhân tố dự báo người ta sử dụng kỹ thuật phân tích trực giao (EOF) tạo biến thứ sinh Tuy nhiên, chất phương pháp, mơ hình thống kê “cổ điển” bộc lộ nhược điểm vốn có Đó chúng nắm bắt tượng mang tính qui luật cho sai số lớn đối tượng dự báo xảy có tính đột biến Một cách tiếp cận khác ứng dụng rộng rãi kỹ thuật “hạ thấp qui mô” thống kê (statistical downscaling), biến đầu vào mơ hình thống kê trường dự báo toàn cầu mơ hình động lực Đây cách tiếp cận “rẻ tiền” nhất, phù hợp với nước nghèo mà điều kiện trang thiết bị tính tốn hạn chế, nhiều trường hợp mang lại hiệu đáng kể Với cách tiếp cận này, trường khí hậu toàn cầu dự báo, nhận từ trung tâm lớn giới, nội suy vùng, địa phương có qui mơ nhỏ nhờ kỹ thuật thống kê Nhược điểm phương pháp nằm chỗ đầu vào mơ hình thống kê sản phẩm dự báo mô hình tồn cầu, phụ thuộc vào độ xác mơ hình Hơn nữa, độ phân giải mơ hình tồn cầu nói chung thơ (khoảng vài trăm km), nhiều đặc tính địa phương bị làm trơn (độ cao địa hình, lớp phủ bề mặt, tính chất đất,…) chúng nhân tố chi phối mạnh mẽ điều kiện khí hậu địa phương khu vực, nên hiệu việc nội suy từ lưới mơ hình vùng có qui mơ nhỏ phương pháp thống kê nói chung khơng cao, dù mang tính quán tính lớn Trong hướng tiếp cận thống kê tiếp tục nỗ lực tìm kiếm giải pháp cải tiến, mơ hình khí hậu khu vực bắt đầu phát triển từ cuối năm 1980 kỷ 20 ý tưởng hình thành mơ hình bắt nguồn từ việc cải tiến mơ hình dự báo thời tiết qui mơ vừa cho mục đích mơ trường khí hậu q khứ, mơ hình khu vực “lồng” (nest) vào mơ hình tồn cầu [5,6,7] Trong số mơ hình khí hậu tồn cầu dự báo hạn mùa đáng ý mơ hình CFS (The NCEP Climate Forecast System) [8] Đây hệ thống mơ hình kết hợp đầy đủ (full couple) đồng thời mô hình khí mơ hình đại dương, đưa vào chạy nghiệp vụ từ tháng năm 2004 NCEP (National Centers for Environmental Prediction) Hiện tại, hạn dự báo CFS tháng Ngoài CFS, giới có nhiều sở chạy mơ hình khí hậu tồn cầu cho mục đích dự báo hạn mùa Tuy nhiên, nhiều lý khác nhau, sản phẩm mơ hình khơng cung cấp miễn phí, có sản phẩm qua xử lý, dùng làm đầu vào cho mơ hình khu vực (chẳng hạn, dạng đồ file số liệu trung bình tháng, mùa) Trước thách thức đó, chúng tơi tiến hành nghiên cứu thử nghiệm ứng dụng sản phẩm mơ hình CAM (Community Atmosphere Model) làm điều kiện ban đầu điều kiện biên cho mơ hình RegCM (Regional Climate Model) với mục đích dự báo mùa CAM (phiên 3.0 − CAM3.0) mơ hình khí toàn cầu phát triển với hợp tác nhà khoa học từ NCAR (National Center for Atmospheric Research), trường đại học sở nghiên cứu khác Hoa Kỳ Chi tiết CAM xem, Phan  Văn  Tân  và  nnk  /  Tạp  chí  Khoa  học  ĐHQGHN,  Khoa  học  Tự  Nhiên  và  Công  nghệ    tập  (năm)  số  trang chẳng hạn, [9] Trong trình bày số kết bước đầu thử nghiệm kết hợp CAM RegCM phiên 3.0 (RegCM3) [10] để dự báo trường nhiệt độ 2m (T2m) tổng lượng mưa tháng thời kỳ 6−8/1996 cho khu vực Việt Nam Đông Nam Á Mơ hình số liệu Cho mục đích dự báo mùa mơ hình khí hậu khu vực trước hết cần có trường dự báo tồn cầu làm điều kiện ban đầu điều kiện biên đây, trường nhận từ mơ hình CAM cách tích phân mơ hình liên tục tháng năm 1996 (từ 01/5/1996 đến 01/9/1996), tháng (tháng 5/1996) thời gian khởi động mơ hình Kết tích phân tháng lại (6,7,8/1996) dùng làm đầu vào cho mơ hình khu vực RegCM3 Chi tiết việc chạy mơ hình CAM nằm ngồi khn khổ báo nên khơng trình bày Sản phẩm CAM trích cho RegCM3 bao gồm trường mực đơn khí áp bề mặt (Ps) khí áp mực biển trung bình (PMSL), nhiệt độ mặt nước biển (SST), trường ba chiều nhiệt độ khơng khí (T), độ ẩm tương đối (RH), thành phần vận tốc gió kinh hướng (V), vĩ hướng (U) độ cao địa vị (H) 26 mực mực mơ hình sau khoảng thời gian 6h Độ phân giải ngang kết xuất CAM 2,81 độ kinh vĩ, kể SST, nội suy lưới RegCM3 Mô hình RegCM3 chạy với đầu vào từ CAM ký hiệu RegCM−CAM Trong nghiên cứu này, miền tính RegCM3 trải từ 15S-42N từ 75E-135E, độ phân giải ngang 54km (tương đương 0,5 độ kinh vĩ), số mực theo chiều thẳng đứng 18 mực, có mực lớp PBL (dưới 850mb) khí áp mực mơ hình 70mb RegCM3 sử dụng sơ đồ truyền xạ CCM3 (Community Climate Model Version 3), có tính đến ảnh hưởng việc gia tăng khí nhà kính (NO2, CH4, CFC), aerosol khí quyển, băng mây; sơ đồ trao đổi sinh − khí BATS (Biosphere Atmosphere Transfer Scheme); hai tùy chọn sơ đồ tính dòng trao đổi đại dương − khí BATS Zeng; bốn tùy chọn sơ đồ đối lưu Kuo, MIT−Emanuel, Grell với giả thiết khép kín Arakawa-Schubert năm 1974, ký hiệu Grell−AS74 Grell với giả thiết khép kín Fritsch−Chappell năm 1980, ký hiệu Grell−FC80, [10,11,12] Trong trường hợp sử dụng sơ đồ tính dòng trao đổi đại dương − khí theo BATS sơ đồ đối lưu Grell−AS74 Ngoài ra, để làm đối chứng cho kết dự báo RegCM−CAM, RegCM3 chạy với số liệu tái phân tích ERA40 độ phân giải ngang 2,5 độ kinh vĩ, cho 17 mực đẳng áp chuẩn, cách 6h một, số liệu nhiệt độ mặt nước biển phân tích trung bình tuần OISST NOAA (National Oceanographical and Atmospheric Administration) Ký hiệu trường hợp RegCM−ERA Kết dự báo RegCM−CAM đánh giá sử dụng nguồn số liệu phân tích CRU (Center Research of Units) độ phân giải 0,5 độ kinh vĩ (đối với trường T2m), CMAP (CPC Merged Analysis of Precipitation) độ phân giải 2,5 độ kinh vĩ (đối với trường lượng mưa) Để đánh giá cho khu vực Việt Nam, trường nhiệt độ lượng mưa dự báo RegCM−CAM nội suy vị trí trạm quan trắc so sánh với số liệu quan trắc thực tế từ mạng lưới trạm khí tượng, bao gồm lượng mưa quan trắc 54 trạm nhiệt độ quan trắc 154 trạm, phân bố đồng tồn quốc, đặc trưng sai số trung bình (ME), sai số tuyệt đối trung bình (MAE) sử dụng 4 Phan  Văn  Tân  và  nnk  /  Tạp  chí  Khoa  học  ĐHQGHN,  Khoa  học  Tự  Nhiên  và  Công  nghệ  xx  (2008)  0-­‐‑0 Kết thử nghiệm nhận xét Trên hình dẫn trường vector gió độ cao địa vị làm đầu vào cho RegCM3 nhận từ CAM từ số liệu tái phân tích ERA40 mực đẳng áp lân cận mực 1000 850mb Có thể nhận thấy phù hợp tốt trường hoàn lưu CAM ERA40 CAM tái tạo hợp lý đặc điểm phân bố khí áp trường gió, áp thấp Nam á, áp cao cận nhiệt Tây Thái Bình dương, hướng tốc độ gió Đới gió mùa Tây Nam ERA40 CAM tái tạo tốt Mặc dù vậy, chúng có khác biệt định cường độ vị trí trung tâm khí áp Thể rõ khác biệt trường độ cao địa vị tháng Trên sản phẩm CAM vị trí cường độ áp cao cận nhiệt Tây Thái Bình dương thể rõ ERA40 chúng tỏ mờ nhạt Tốc độ gió CAM mạnh ERA40 Hình Trường vector gió độ cao địa vị mực 1008.43mb trung bình tháng 6,7,8 (trái sang phải) CAM (trên) ERA40 (dưới) Hình dẫn trường nhiệt độ 2m phân tích CRU (chỉ có đất liền) tháng 6,7,8/1996 hình kết mô tương ứng RegCM3 với đầu vào sản phẩm CAM (RegCM−CAM), số liệu tái phân tích ERA40 (RegCM−ERA) hiệu mô Trước hết nhận thấy tương đồng phân bố không gian trường nhiệt độ mô RegCM−CAM RegCM−ERA Vị trí tâm nóng, lạnh RegCM−CAM trùng khớp với RegCM−ERA, nhiên độ lớn trường khác biệt rõ, thể hiệu hai trường RegCM−CAM RegCM−ERA (các hình bên phải hình 4) Vào tháng 6, so với RegCM−ERA, RegCM−CAM cho mô nhiệt độ lớn vùng lục địa, đáng chủ ý khu vực cao nguyên Tây Tạng, đông bắc bán đảo ấn Độ khu vực Triều Tiên, Nhật Bản, lại mô nhiệt độ thấp vùng đại dương phần lớn bán đảo ấn Độ Trên khu vực Việt Nam chênh lệch hai trường không đáng kể, Phan  Văn  Tân  và  nnk  /  Tạp  chí  Khoa  học  ĐHQGHN,  Khoa  học  Tự  Nhiên  và  Công  nghệ  xx  (2008)  0-­‐‑0 1oC Tháng 7, RegCM−CAM mô nhiệt độ lớn nhiều so với RegCM−ERA khu vực tương tự tháng 6, ngoại trừ lãnh thổ Việt Nam Sự chênh lệch vượt 4oC Đặc biệt nhiệt độ tâm nóng vùng đơng bắc Trung Quốc tồn dải phía bắc vĩ độ 30oN RegCM−CAM mô cao cách bất thường Hình Trường vector gió độ cao địa vị mực 830.23mb trung bình tháng 6,7,8 (trái sang phải) CAM (trên) ERA40 (dưới) Hình Trường nhiệt độ khơng khí trung bình mực 2m tháng 6,7,8/1996 (trái sang phải) theo số liệu CRU Khác với tháng 6, nhiệt độ mô tháng RegCM−CAM khu vực miền Trung phần Bắc Bộ Việt Nam lại thấp RegCM−ERA khoảng gần 1oC Sự khác biệt trường nhiệt tháng mô RegCM−CAM RegCM−ERA có phần khác với tháng tháng Khu vực phía bắc bán đảo ấn Độ đông bắc Trung Quốc RegCM−CAM mô cao hơn, chí tăng trị số, thu hẹp diện tích khơng gian Trên lãnh thổ Việt Nam chênh lệch giảm rõ rệt, vào khoảng ±0,5oC Mặc dù có khác biệt hai trường mơ phỏng, nói chênh lệch chúng chấp nhận được, khu vực Việt Nam So sánh hình hình ta thấy nhiệt độ mơ RegCM−ERA nói chung thấp CRU Kết hợp với nhận xét Phan  Văn  Tân  và  nnk  /  Tạp  chí  Khoa  học  ĐHQGHN,  Khoa  học  Tự  Nhiên  và  Cơng  nghệ  xx  (2008)  0-­‐‑0 nói RegCM−CAM tạo trường nhiệt mô thấp CRU khu vực ấn Độ, Việt Nam − Đông dương cho kết mô xấp xỉ cao CRU vùng cao nguyên Tây Tạng, đông bắc bán đảo ấn Độ phía bắc vĩ tuyến 30oN Hình Trường nhiệt độ khơng khí trung bình mực 2m tháng 6,7,8/1996 (trên xuống dưới) mô RegCM3 theo số liệu CAM (trái), ERA40 (giữa) hiệu chúng (phải) Trường lượng mưa phân tích CMAP mơ RegCM−CAM, RegCM−ERA hiệu hai trường mô dẫn hình Một lần thấy khác biệt đáng kể cấu trúc trường lượng mưa CMAP mô RegCM3 Do độ phân giải thô, trường lượng mưa CMAP bị làm trơn nhiều nên khơng thể vai trò địa phương, trường mơ RegCM mơ tả chi tiết nhiều Trường mưa CMAP thể rõ đặc điểm qui mô lớn dải mưa nhiệt đới bắc bán cầu tháng hè, trường mô RegCM lại có cấu trúc giống phân bố mây tháng Bởi vậy, khơng xác trọng phân tích, so sánh hai loại số liệu cho tháng riêng biệt Thay điều ta tập trung xem xét khả mô mưa RegCM−CAM Phan  Văn  Tân  và  nnk  /  Tạp  chí  Khoa  học  ĐHQGHN,  Khoa  học  Tự  Nhiên  và  Công  nghệ  xx  (2008)  0-­‐‑0 cách so sánh với mưa mơ RegCM−ERA40 Hình Trường tổng lượng mưa tháng 6,7,8/1996 (trái sang phải) theo số liệu CMAP Hình Trường tổng lượng mưa tháng 6,7,8/1996 (trên xuống dưới) mô RegCM3 theo số liệu CAM (trái), ERA40 (giữa) hiệu chúng (phải) Về tổng thể, dường RegCM−CAM cho mô “khô” RegCM−ERA ba tháng 6,7,8/1996, phân bố không gian trường mưa chúng tương đối phù hợp Hầu tâm mưa gió mùa mùa hè bán đảo ấn Độ, vịnh Bengal xuất Phan  Văn  Tân  và  nnk  /  Tạp  chí  Khoa  học  ĐHQGHN,  Khoa  học  Tự  Nhiên  và  Công  nghệ  xx  (2008)  0-­‐‑0 RegCM−ERA không mô RegCM−CAM Vùng mưa lớn khu vực quần đảo Indonesia − Phillipine thể cách yếu ớt Từ đồ phân bố hiệu lượng mưa hai trường mơ (các hình bên phải hình 6) thấy, lượng mưa mơ RegCM−CAM lớn RegCM−ERA hầu hết vùng thuộc lãnh 32 30 thổ Việt Nam vào tháng 7,8/1996, thấp nhỏ vào tháng Trên hình trình bày kết so sánh nhiệt độ trung bình tháng tổng lượng mưa tháng mơ RegCM−CAM (đã nội suy vị trí trạm) với nhiệt độ lượng mưa quan trắc trạm tương ứng (154 trạm có số liệu nhiệt độ 54 trạm có số liệu mưa) Nhiet TB thang 28 26 24 22 Obs 20 Forcast Chau Doc Con Co Nam Dong Ba Don A Luoi Dinh Hoa Ba Tri Nguyen Binh Cho Ra Buon Ma Thuot Mdrak Xuan Loc Playcu An Khe Ayun Luc Ngan Son Dong Hiep Hoa Hung Yen Phu Ly Nho Quan Van Ly Son Tay Ba Vi Ha Dong Kim Boi Lac Son Ha Giang Bac Me Ham Yen Can Tho Sapa Luc Yen Mu Cang Chai Van Chan Phu Lien Bach Long Vi Rach Gia Muong Te Sinh Ho Pha Din Tam Duong Lien Khuong Moc Hoa That Khe Bac Son Huu Lung Ca Mau Hoai Nhon Quang Ngai Vinh Tay Hieu Quynh Luu Hon Ngu Huong Khe Kim Cuong Tuy Hoa Cam Ranh Da Nang Tam Ky Tien Yen Cua Ong Hon Gai Phuoc Long Quynh Nhai Moc Chau Bac Yen Co Noi My Tho Ham Tan Bai Thuong Hoi Xuan Tinh Gia Cang Long Viet Tri Vinh Yen Vung Tau 18 32 30 Nhiet TB thang 28 26 24 22 Obs 20 Forcast Chau Doc Con Co Nam Dong Ba Don A Luoi Dinh Hoa Ba Tri Nguyen Binh Cho Ra Buon Ma Thuot Mdrak Xuan Loc Playcu An Khe Ayun Luc Ngan Son Dong Hiep Hoa Hung Yen Phu Ly Nho Quan Van Ly Son Tay Ba Vi Ha Dong Kim Boi Lac Son Ha Giang Bac Me Ham Yen Can Tho Sapa Luc Yen Mu Cang Chai Van Chan Phu Lien Bach Long Vi Rach Gia Muong Te Sinh Ho Pha Din Tam Duong Lien Khuong Moc Hoa That Khe Bac Son Huu Lung Ca Mau Hoai Nhon Quang Ngai Vinh Tay Hieu Quynh Luu Hon Ngu Huong Khe Kim Cuong Tuy Hoa Cam Ranh Da Nang Tam Ky Tien Yen Cua Ong Hon Gai Phuoc Long Quynh Nhai Moc Chau Bac Yen Co Noi My Tho Ham Tan Bai Thuong Hoi Xuan Tinh Gia Cang Long Viet Tri Vinh Yen Vung Tau 18 32 30 Nhiet TB thang 28 26 24 22 Obs 20 Forcast Chau Doc Con Co Nam Dong Ba Don A Luoi Dinh Hoa Ba Tri Nguyen Binh Cho Ra Buon Ma Thuot Mdrak Xuan Loc Playcu An Khe Ayun Luc Ngan Son Dong Hiep Hoa Hung Yen Phu Ly Nho Quan Van Ly Son Tay Ba Vi Ha Dong Kim Boi Lac Son Ha Giang Bac Me Ham Yen Can Tho Sapa Luc Yen Mu Cang Chai Van Chan Phu Lien Bach Long Vi Rach Gia Muong Te Sinh Ho Pha Din Tam Duong Lien Khuong Moc Hoa That Khe Bac Son Huu Lung Ca Mau Hoai Nhon Quang Ngai Vinh Tay Hieu Quynh Luu Hon Ngu Huong Khe Kim Cuong Tuy Hoa Cam Ranh Da Nang Tam Ky Tien Yen Cua Ong Hon Gai Phuoc Long Quynh Nhai Moc Chau Bac Yen Co Noi My Tho Ham Tan Bai Thuong Hoi Xuan Tinh Gia Cang Long Viet Tri Vinh Yen Vung Tau 18 Hình Nhiệt độ trung bình tháng theo số liệu quan trắc (chấm xanh) mô RegCM−CAM (chấm đỏ) Một điều thú vị nhiệt độ mô RegCM−CAM thấp cách hệ thống so với số liệu quan trắc, với mức chênh lệch nằm khoảng 1−4oC, phổ biến vào khoảng 2oC Chỉ có số trạm nhiệt độ mơ lớn quan trắc, trạm có độ cao trạm lớn, Sapa, Sìn Hồ, Pha Đin Tính chung tồn lãnh thổ, sai số trung bình (ME) nhiệt độ có giá trị âm với trị số tuyệt đối nhỏ vào tháng (−1,7oC) lớn vào tháng (−2,6oC) (bảng 1) Sai số tuyệt đối trung bình (MAE) tháng 6,7,8/1996 tương ứng 2,1; 2,9 2,7oC Về lượng mưa, RegCM−CAM có xu hướng mô thấp quan trắc, song rõ qui luật nhiệt độ Lượng mưa quan trắc tháng 6/1996 tái tạo hợp lý nhất, tháng 8/1996 mưa mô Phan  Văn  Tân  và  nnk  /  Tạp  chí  Khoa  học  ĐHQGHN,  Khoa  học  Tự  Nhiên  và  Công  nghệ  xx  (2008)  0-­‐‑0 RegCM−CAM “dàn đều”, không nắm bắt trường hợp có lượng mưa lớn, đồng thời cho mưa nhiều trạm có lượng mưa nhỏ Đánh giá chung cho toàn lãnh thổ, sai số trung bình (ME) lượng mưa tháng có trị số tuyệt đối nhỏ (−1,3mm) 800 sai số tuyệt đối trung bình (MAE) lại lớn (222,1mm) Tỷ số sai số tuyệt đối trung bình lượng mưa quan trắc tháng 6,7,8/1996 tương ứng 0,488; 0,536; 0,712 Giang thuy TB thang 700 600 500 Obs 400 Forcast 300 200 100 Ba Tri Cao Lanh Hiep Hoa Chau Doc Mdrak Xuan Loc Dac Nong Ayun Buon Ho Buon Ma Thuot Ayun Buon Ho Buon Ma Thuot Buon Ho Buon Ma Thuot Playcu An Khe Dac To Kon Tum Hue A Luoi Nam Dong A Luoi Nam Dong A Luoi Nam Dong Con Co Hue Dong Hoi Con Co Khe Sanh Dong Hoi Van Ly Ba Don Tuyen Hoa Ninh Binh Nho Quan Chi Ne Nam Dinh Phu Ly Lac Son Kim Boi Mai Chau Hoa Binh 800 Hung Yen Lang Hai Duong Ba Vi Ha Dong Ba Vi Chi Linh Son Tay Hiep Hoa Bac Giang Son Dong Luc Ngan Son Dong Thai Nguyen Cho Ra Dinh Hoa Bac Can Ngan Son Nguyen Binh Bao Lac Cao Bang Trung Khanh Giang thuy TB thang 700 600 Obs 500 Forcast 400 300 200 100 Hiep Hoa Chau Doc Cao Lanh Ba Tri Hiep Hoa Cao Lanh Ba Tri Xuan Loc Xuan Loc Chau Doc Mdrak Ayun Dac Nong An Khe An Khe Mdrak Playcu Playcu Dac Nong Dac To Kon Tum Dac To Hue Kon Tum Khe Sanh Khe Sanh Ba Don Tuyen Hoa Van Ly Ninh Binh Nho Quan Nam Dinh Chi Ne Lac Son Phu Ly Kim Boi Mai Chau Hoa Binh Hung Yen Hai Duong Lang Ha Dong Ba Vi Ba Vi Chi Linh Son Tay Bac Giang Son Dong Hiep Hoa Luc Ngan Son Dong Thai Nguyen Dinh Hoa Bac Can Cho Ra Ngan Son Nguyen Binh Bao Lac Cao Bang Trung Khanh 800 Giang thuy TB thang 700 Obs 600 Forcast 500 400 300 200 100 Con Co Dong Hoi Ba Don Tuyen Hoa Van Ly Ninh Binh Nho Quan Nam Dinh Chi Ne Lac Son Phu Ly Kim Boi Mai Chau Hoa Binh Hung Yen Hai Duong Ha Dong Lang Ba Vi Ba Vi Chi Linh Son Tay Bac Giang Son Dong Hiep Hoa Luc Ngan Son Dong Thai Nguyen Dinh Hoa Bac Can Cho Ra Ngan Son Nguyen Binh Bao Lac Cao Bang Trung Khanh Hình Tổng lượng mưa tháng theo số liệu quan trắc (các cột) mô RegCM−CAM (chấm xanh) Bảng Một số đặc trưng thống kê đánh giá dự báo cho khu vực Việt Nam Nhiệt độ trung bình (oC) Tống lượng mưa (mm) 6/1996 7/1996 8/1996 6/1996 7/1996 8/1996 TBO (Quan trắc) 27,2 27,3 26,8 236,2 313,8 312,1 25,5 24,7 24,4 183,8 218,1 310,8 RegCM−CAM ME −1,7 −2,6 −2,5 −52,4 −95,7 −1,3 MAE 2,1 2,9 2,7 115,3 168,2 222,1 MAE/TBO 0,488 0,536 0,712 Qua nói, RegCM−CAM nắm bắt hợp lý qui luật phân bố nhiệt độ khu vực Việt Nam Sai số nhiệt độ mô RegCM−CAM Việt Nam ổn định có tính hệ thống Điều gợi mở khả hiệu chỉnh nhiệt độ dự báo mơ hình công cụ thống kê Sai số lượng mưa mơ RegCM−CAM khu vực Việt Nam nhìn chung lớn Trong tháng thử nghiệm, có kết dự báo cho Phan  Văn  Tân  và  nnk  /  Tạp  chí  Khoa  học  ĐHQGHN,  Khoa  học  Tự  Nhiên  và  Công  nghệ  xx  (2008)  0-­‐‑0 tháng 6/1996 hợp lý chấp nhận Điều phản ánh thực tế khách quan tính phức tạp tốn mơ phỏng/dự báo mưa nói chung, thách thức lớn phải đối mặt, đòi hỏi phải dày cơng nghiên cứu nhiều 4) Mặc dù nhiều vấn đề cần xem xét thêm, song kết thử nghiệm bước đầu cho phép nhận định triển vọng sáng sủa khả áp dụng kết hợp mơ hình CAM RegCM3 vào dự báo khí hậu hạn mùa cho Việt Nam Kết luận Tài liệu tham khảo Nhằm hướng tới ứng dụng mơ hình khí hậu tồn cầu mơ hình khí hậu khu vực cho mục đích dự báo hạn mùa trường khí hậu bề mặt Việt Nam, số thử nghiệm dự báo nhiệt độ trung bình tháng lượng mưa tháng thời kỳ 6−8/1996 mô hình RegCM3 kết hợp với mơ hình khí tồn cầu CAM thực Kết bước đầu nhận cho phép rút số kết luận sau: 1) Các trường mô CAM mô tả hợp lý điều kiện hoàn lưu khu vực nhận từ số liệu tái phân tích ERA40 2) Xét tồn miền tính, trường nhiệt độ lượng mưa mô RegCM3 với điều kiện ban đầu điều kiện biên nhận từ CAM (RegCM−CAM) phù hợp với kết mô RegCM3 sử dụng số liệu tái phân tích ERA40 (RegCM−ERA) Mặc dù vậy, RegCM−CAM tạo trường nhiệt mô thấp CRU khu vực ấn Độ, Việt Nam − Đông dương cho kết mô xấp xỉ cao CRU vùng cao nguyên Tây Tạng, đông bắc bán đảo ấn Độ phía bắc vĩ tuyến 30oN 3) Về RegCM−CAM nắm bắt hợp lý qui luật phân bố nhiệt độ khu vực Việt Nam Sai số nhiệt độ mô RegCM−CAM Việt Nam ổn định có tính hệ thống Tuy nhiên, sai số lượng mưa mơ RegCM−CAM lớn khơng thể tính qui luật [1] Annamalai H., Potemra J., Murtugudde R., McCreary J P (2005): Effect of Preconditioning on the Extreme Climate Events in the Tropical Indian Ocean Journal of Climate, Volume 18, pp 3450−3469 [2] Duffy P B., Arritt R W., Coquard J., Gutowski W., Han J., Iorio J., Kim J., Leung L R., Roads J., Zeledon E (2006): Simulations of Present and Future Climates in the Western United States with Four Nested Regional Climate Models Journal of Climate, Volume 19, pp 873−895 [3] Kloizbach Phillip J and Willam M Gray (2003): Forecasting September Atlantic Basin Tropical Cyclone Activity Weather and Forecasting, 18, 1190-1128 [4] Krishnamurti T.N., Lydia Stefanova, Arun Chakraborty, T.S.V Vijaya Kumar, Steve Cocke, David Bachiochi and Brian Mackey (2001): Seasonal Forecasts of precipitation anomalies for North American and Asian Monsoons FSU Report# 01-07, April [5] Dickinson R E., R M Errico, F Giorgi, and G T Bates (1989): A regional climate model for the western united states Clim Change, 15, 383-422 [6] Giorgi F and Gary T Bates (1989): The climatological skill of a regional model over complex terrain Mon Wea Rev., 117, 23252347 [7] Giorgi F (1990): Simulation of regional climate using a limited area model nested in a general circulation model, J Clim., 3, 941-963 [8] Saha S., Nadiga S., Thiaw C., Wang J., Wang W., Zhang Q., Van den Dool H M., Pan H L., Moorthi S., Benringer D., Stokes D., Pena M., Lord S., White G., Ebisuzaki W., Peng P., and Phan  Văn  Tân  và  nnk  /  Tạp  chí  Khoa  học  ĐHQGHN,  Khoa  học  Tự  Nhiên  và  Công  nghệ    tập  (năm)  số  trang Xie P (2006): The NCEP Climate Forecast System Journal of Climate, Volume 19, pp 3483−3517 [9] Collins W.D., Rasch P.J., BOVILLE B.A., HACK J.J., MCCAA J.R., WILLIAMSON D.L., KIEHL J.T, BRIEGLEB B., BITZ C., LIN S.-J., ZHANG M., DAI Y (2004), Description of the NCAR Community Atmosphere Model (CAM 3.0), NCAR Tech Note NCAR/TN-464+STR, National Center for Atmospheric Research, Boulder, CO 80307 [10] Elguindi N., Bi X., Giorgi F., Nagarajan B., Pal J., Solmon F., Rauscher S., Zakey A (2003): RegCM Version 3.0 User’s Guide PWCG Abdus Salam ICTP [11] Giorgi F., Maria Rosaria Marinucci, and Gary T Bates (1993): Development of a SecondGeneration Regional Climate Model (RegCM2) Part I: Boundary-Layer and Radiative Transfer Processes Mon Wea Rev., 121, 2791-2813 [12] Giorgi F., Maria Rosaria Marinucci, and Gary T Bates (1993): Development of a secondgeneration regional climate model (RegCM2) Part II: Convective processes and assimilation of boundary conditions Mon Weath Rev 121, 2814– 2832 Applicability of Regional Climate Model (RegCM) for seasonal scale prediction of surface climate fields in Vietnam Phan Van Tan, Ho Thi Minh Ha, Luong Manh Thang, Tran Quang Duc Hanoi University of Science, VNU Abstract This study represents some experimental results of application of Regional Climate Model (RegCM3) in forecasting monthly mean temperature and rainfall for three summer months from June to August of 1996 using outputs of CAM - Community Atmosphere Model as initial and lateral boundary conditions (RegCM-CAM) The RegCM-CAM forecast fields were verified by comparing with corresponding RegCM3 outputs, which used ERA40 reanalysis data and IOSST sea surface temperature as boundary conditions (RegCM−CAM) The RegCM−CAM outputs were also compared to CRU (temperature) and CMAP (rainfall) data, and were verified using observed data and forecast data interpolated to meteorological stations The results show that, basically, the temperature and rainfall forecasts of RegCM−CAM are in well agreement with one of RegCM−ERA as well as with CRU and CMAP data Over Vietnam, RegCM−CAM usually produces monthly temperature less than obseved; the mean bias of RegCM−CAM, approximately -2oC, is rather stable and systematic The same situations are also happened to monthly rainfall, but differences between forecast and observed data are much more larger and are not systematic The RegCM−CAM forecast rainfall of Jun 1996 is in better agreement with observed than forecast of July and August of 1996 Keywords: RegCM, Seasonal forecasting, Regional Climate Model  ... vọng sáng sủa khả áp dụng kết hợp mơ hình CAM RegCM3 vào dự báo khí hậu hạn mùa cho Việt Nam Kết luận Tài liệu tham khảo Nhằm hướng tới ứng dụng mơ hình khí hậu tồn cầu mơ hình khí hậu khu vực... vực cho mục đích dự báo hạn mùa trường khí hậu bề mặt Việt Nam, số thử nghiệm dự báo nhiệt độ trung bình tháng lượng mưa tháng thời kỳ 6−8/1996 mơ hình RegCM3 kết hợp với mơ hình khí tồn cầu CAM...  (2008)  0-­‐‑0 dụng để xây dựng mơ hình dự báo mùa, dự báo hoạt động xoáy thuận nhiệt đới,… [1,2,3,4] Với cách tiếp cận “cổ điển”, mơ hình dự báo xây dựng dựa nguyên tắc sử dụng biến khí quyển, đại