Tính chu kỳ và tương quan giữa lượng mưa và độ kéo dài của thời kỳ gió mùa mùa hè trên lãnh thổ việt nam

DAI HOC QUOC GIA HA NOI T R U O N G DAI HOC KHOA HOC TlTNHIEN KHOA KHI TCONG THUY VAN VA HAI DUONG HOC BAO CAO TINH CHU KY VA Tl/ONG QUAN GIITA Ll/ONG Ml/A VA DO KEO DAI CUA TUdl KY GIO MUA MUA HE TREN LANH THO VIET NAM • • MA SO: QT 98-13 Chu tri : TS Nguydn Hirofng Dien GVC Trail Cong Minh •F* ri: r^".'* , DT/0006C X ^ HA NOI-2000 M6DAU D6i v6i mien nhiet d6i nai c6 nen nhiet cao quanh nam yeu to nhiet duac bao dam tot thi mUa la yeu to quan Irong nhal chi phoi cac boat dong san xuat nong nghiep Mua qua nhieu gay ung lul lam dao Ion moi hoat dong xa hoi nhu cuoi nam 1999 Chfnh vi vay nghiep vu du bao dai han cung nhu ngan han thi du bao luong mua bao gid cung chiem vi tri hang ddu Tfnh chu ky ciia cac yeu to khf tuong la mot nhirng ca sa de dinh hudng viee xay dung phuang phap du bao dai han Neu chu6i so lieu mua c6 tfnh chu ky ihi c6 the lap cac phuang trinh hoi quy tuyen linh cho du bao luong mua v6i cac han khac Ti^ kel qua cua nghien ciJu ve bien dong ciia luang mua chiing toi c6 the ihay luang mua ihang va nam tren lanh iho Viet Nam bien dong rat Icfn, he so bien dong ciia luang mua ihang miia ft mua va khu vuc Bac Trung Bo (Hue') c6 the tdi 200400% Tuy nhien, v6i muc lieu xac dinh ca sa cho cac du bao dai han chung toi da khao sat cac kha nang diing linh chu ky ciia chuoi luOng miTa thang va nam bang cac phuang phap tfnh ham tu luang quan, phuang phap phuang sai va ham entropy cue dai de xac dinh cac chu ky co the CO chuoi thcfi gian Tren ca sa xac dinh lh5i gian keo dai miia gio miia lay nam chung toi da Ihu nghiem xac dinh luang quan giua keo dai ciia no v6i long luong mua nam a mot so tram Nam Bo Cac kel qua duoc trinh bay noi dung bao cao cua de tai Thuc hien de tai chiing loi da duac sir h6 Ira ral Ian ciia Dai hoc Quoc gia, Tiirdng Dai Hoc Khoa hoc lu nhien va Khoa Khi luang Thuy van va Hai Ducyng hoc Chung toi xin chan cam on CHl/ONG NGHIEN CUU TINH DAO DONG CO CHU KY CUA LUONG MUA Hien xu the nghien curu bien doi cua cac yeu to khf hau bang cac mo hinh so Iri dang phat Irien manh me va da ihu duac kel qua dang ke tren the gidi Tuy nhien, de xay dung va giai cac mo hinh doi hoi sir dau tu rat Idn ve ngudi va cac phuang lien dac, tfnh loan hien dai cung nhu viec hieu biet mot each day du vai tro cua cac nhan to val ly mo hinh Trong linh hinh cu the hien Viet Nam thi hu6ng nghien ciru it c6 linh kha thi, ft nhat la mot so nam Irudc mat Chinh VI vay cong trinh phuang phap thong ke loan hoc se duac sir dung nhu la mot cong cu chfnh de nghien ciJu tfnh dao dong c6 chu ky cua yeu to khf hau luong mua tren co so nguon so lieu hien co ciia cac tram tren lanh tho Viet Nam 1.1 NGUON SO LIEU Chiing toi da lien hanh tfnh loan de xac dinh tfnh chu ky cho chu6i luong mua 12 ihang va nam cho 24 tram khf luong co dai chu6i tren 60 nam rai deu Iren lanh iho Viet Nam Cac tram co so lieu kha deu Trong tinicmg hop ihieu so lieu chiing loi da la'y gia Iri trung binh nhieu nam de bo xung So tram day dai nam da duoc liet ke bang BANG CAC TRAM CO SO LIEU LUONG MUA THANG VA NAM DUNG TRONG TINH TOAN TINH CHU KY N" Ten tram Lao Cai Yen Bai Tuyen Quang Ky hieu VTD6 HLS2 HLS9 HT9 22 "29' 2L'42' 21° 49' Kinh Do cao 103"57' 104°5r 105"! 2' 99 50 42 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Lang Son Tien Yen Hon Gai Bac Giang Ha Noi Phu Li6n Nam Dinh Thanh Hoa Vinh Dong H6i Hue Da N^ng Quang Ngai Quy Nhon Nha Trang Vung Tau T.P Ho Chi Minh My Tho Can Tho Soc Trang Rach Gia LS3 QNl QN4 HB5 HN3 HPl HNN3 TH7 NT9 BTT3 BTT8 QDl QNA2 NB FK2 VTl SG TGI HGl HG2 KG3 21° 50' 21° 19' 21°01' 21° 17' 21°01' 20° 48' 20° 26' 19° 49' 18°40' 17°28' 16°24' 16° 02' 15°08' 13°46' 12° 15' 10° 20' 10° 49' io°2r 10° 02' 09° 36' 10°29' 106°45' 107°24' 107°03' 106°12' 105°51' 106°38' 106"10' 105°46' 105°40' 106°37' 107°'" 107°41' 108°47' 109°13' 109°12' 103°57' 108"40' 106°23' 105"47' 105"58' 105°05' 258 25 50 113 17 5 3 1.2 CAC PHUDNG PHAP TINH vA KET QUA TINH TOAN V2T Phuang phap khao sat ham tu tuong quan va ket qua tinh toan Chiing toi da lien hanh tfnh ham tu luong quan cho chuoi luang mira 12 Ihang va nam cho 24 tram khf luong co dai chu6i tren 60 nam rai deu tren lanh tho Viet Nam Khao sal tfnh ham tu tuong quan la mot nhirng phuang phap Ihuctng duoc diing nghien cvtn tfnh chu ky ciia chu6i thai gian Ham tu iuc:^g quan chuan hoa ciia qua trinh dimg egodic thu5ng duoc tfnh theo cong thiic (LI) day X, a^, X2, C2 trung binh va lech chuan cua mtu tuong iJng, v6i cac ph^n thir nhat den phan thuf (n-k) cua chu6i va tir k den n phdn chu6i He so r^i^j co gia tri dao dong khoang ±1 Ham tu tuong quan cho biet mirc quan he cua gia In chu6i v6i gia tri truofc tuong ling v6i bucfc tri k Ham dac trung cho cau triic va dong luc phat trien cua qua Irinh theo th5i gian Neu chuoi ban dau co tfnh chu ky nhung kho phat hien nhieu ngSu nhien thi chiing CO the duoc phat hien qua ket qua phan Ifch ham tu tuong quan Sau tfnh chung toi nhan duoc hon 7000 tri so r^j.^ v6i miic y nghia 0,95 Trong phu luc la 122 trang in ket qua tfnh loan cac he so tu tuc^g quan doi v6i lugfng mUa thang va nam ciia 24 tram theo ky hieu tram duoc ghi tren bang Tren bang va la hai bang kel qua tfnh ham tu tuong quan bang phan mem STATGRAPHICS cho luong mua thang tram Da Nang va luong mua thang tram hai tram Soc Trang BANG HE SO Tl/TUDNG QUAN CLJA CHUOl LUONG MUA THANG DA NANG Lag Est imate Stnd.Error Lag Est imate 11 13 15 17 19 21 23 -.19215 -.12534 -.14754 -.17892 -.13135 -.20541 -.22412 -.13942 -.07208 -.05916 -.05429 -.00945 13131 16962 17964 18219 18525 18692 19080 19601 19778 19842 19938 19974 10 12 14 16 18 20 22 24 54539 29294 07011 -.02583 -.02649 01730 09068 -.02751 -.04664 -.08748 -.03446 -.00929 Stnd.Error 13607 17121 18172 18519 18685 19077 19528 19771 19823 19872 19964 19975 Tren bang liel ke kel qua uoc luong he so luong quan va cac buoc truot linh Doi \6\ m6i luOng mUa thang va nam ciia tiing tram deu tfnh gia In u6c luc;fng va sai so chuan ciia dai luang r^^^^, BANG HE SO TVTirONG QUAN CUA CHUOI LUONG MUA THANG SOC TRANG Lag Estimate Stnd.Error Lag Est imate 11 13 15 17 19 21 -.01195 16645 18961 -.11575 -.18079 -.21906 -.06187 03061 21208 43347 00251 11111 11809 12119 12563 12855 13233 13835 13946 13999 14392 15932 10 12 14 16 18 20 22 25419 -.04853 -.09173 -.12924 -.08515 -.13406 -.09342 -.07100 -.01307 03519 13484 Stnd.Error 11113 12095 12480 12694 13165 13673 13869 13955 14390 15922 15932 Tir long so truofng hop duoc linh chiing loi chon thong ke cac imang hop khf tuong cho la co xu the tuong quan (khi r^.) > 0.2) Va Irong t6ng so inrcmg hop nhan duoc lai phan loai theo cac cap co he so tuong quan Icfn hon va sap xep theo cac cap : r^^j = 0.3- 0.4 va r^,.^ >0.4 Tan suat cac irudng hop co gia tri rjj.^ > 0,2 theo ihang duoc liel ke tren bang BANG SO CAC TRUCJNG HOP CO GIA TRI HE SO TUONG QUAN R^^) > 0,2 Khdi gian 10 11 12 \.\.\l TONG \ •"(kl >0,2 25 16 19 15 21 13 21 28 23 20 28 238 0.3-0.4 2 33 0.41-0.57 1 1 0 0 0 Ta thay Irong long so 7.000 imcfng hop duoc phan lich chi co hon 200 tru5ng hc^ c6 gia tri i;^, > 0,2 ( duoi 3%) Trong long so hon 200 tru5ng hop co 33 Irucfng hop r^j^^ = 0.3 - 0.4 Hon 97% cac inicfng hop lai co r(^,j < 0.2 coi nhu la cac gia Iri ngau nhien Chi co Iruong hop ^{k) ^ ^-4 nhu tren bang Cac ly le la rat nho chiing to sir bien dong ral Icfn khong co chu ky chiem Uu the noi bo chuoi so lieu mua ihanu va nam Chiing toi da loc duoc mot so trudng hop co he so tuong quan \dn nhat r(K^ > 0.4 chu6i v6i i^^, > 0.4 nhu liel kc tren bang BANG XU THE CHU KY TAI CAC TRAM CO HE SO TUONG QUAN r^^, > 0,4 Tram Thang Chu ky (nam) Tru Hon Gai Phil Lien Da N£ng Soc Trang Hon Gai My Tho Quy Nhon V IV VII I II II IV 3 19 0.45 0.42 0.57 0.49 0.47 0.43 0.44 Nhu vay la ket qua khao sal bang ham tu tuong quan cho iha'y: - He so tuong quan ral nho chiing to moi lien quan noi tai giiJa cac phan chu6i luong mua thang va nam rat yeu, nen kha nang sir dung tfnh chu ky de du bao dai luong mua thang va nam la ra'l han che Dieu kel luan phii hop v6i nhan dinh cua Riehl [6] va Nguyfin Diic NgiJ Nguyen Trong Hieu [4] - Chi mot so tiirdng hop nhu liel ke bang la co xu the chu ky ro ret co the ihu nghiem cac phuong phap du bao theo tfnh chu ky Cac chu ky duoc phat hien ihco phuang phap ham lu luang quan la 2, 3, 6, va 19 nam v6i he so tuong quan xap xi 0.5 1.2 Phuong phap nang lugng (hay phuang sai ) va ket qua tinh toan Cac qua Irinh khf quyen duoc xem la kel qua ciia sir chong chat ciia nhieu dao dong co chu ky, tan so va buoc song khac Mot qua trinh ngau nhien diing X(l) xac dinh khoang [-T,T] co the duoc bieu dien dudi dang chu6i v6 han ciia cac dao dong dieu hoa vai tan so co^ = — T khac v6i bien ngiu nhien X,^: X(t)=ZXe''"'' (1-2) Qua trinh nglu nhien se duoc xem la co ky vong loan hoc bang khong (m^=o) neu gia thiet khong thoa man co the xel qua trinh ngau nhien quy tarn Khi X(t) la mot qua trinh ngiu nhien dimg thi co the bieu di6n ham tuong quan du6i dang: i?.(T)=zM^.^;le'"" = ZA^'"" /:=-a- (1-3) V6i M[Xj^Xi^*] = Dj, la phuong sai cua qua trinh ngau nhien X(t) Doi vdi qua trinh ngiu nhien dimg Phan bo phuong sai D^ cua bien ngau nhien theo Ian so co,^duac goi la ciia qua Irinh ngau nhien Khi qua trinh ngau nhien (1.2) duoc goi la qua trinh ngau nhien CO ph6 r5i rac Phuong sai ciia qua Irinh ngau nhien D^ nhan duoc bang each cho i =0lrong(1.3): Dx=Rx(0)= Z A (1-4) A' x Cong thiic (1.4) chi rang phuong sai ciia ham ngiu nhien bang long cac gia Iri mien xac dinh ciia no Vi the ma phuong phap phan Ifch thudng dugfc goi la phuong sai Trong cac bai loan khf tuong , khf hau , thong thucmg nguoi ta chi quan lam toi cac qua trinh thuc Qua Irinh ngiu nhien la ihuc neu nhu ling v6i moi k Irong long (1.2) la mot cap lien hop phiic Xj.e"''' va X;^e"'^'^^khid6: X(t)=i(xKe-'''+XKe-"""' (1.5) K=0 s Sau phep bien d6i ta nhan duoc ham ngSu nhien thuc dang 00 X(t)= ZlAK^oscOi^t + B^sincoj^t) (1.6) K=0 CJ day Aj^va B^ la cac dai luong nglu nhien thuc co ky vong toan hoc bang kh6ng,con X(t) la chu6i chiia long cac hang tu co sin va cosin ciia Ian so tuong ling Khi ham tuong quan (1.3) viel lai la: X X i?.(^)=ZDkr^^+e-^>^^J=ZdkCosco^x (1.7) Co the noi rang khong phai moi qua trinh dimg deu co rdi rac Nhung CO the chiing minh rang ba'l ky qua Irinh dimg nao ciing co the duoc bieu di^n nhU la gidi han ciia chu6i cac qua trinh co r5i rac dang (1.2) X X(t)= Je""McD(a)) (1.8) -X Trong O((o) la ham ciia tan so co va viing tan so AcO|^= (D^ co^.j gia so ciia no AO((0i,) =O(c0j^) - cD(co,^.i) b^r^g tong cac bien ngau nhien X^ viing Bieu di^n qua trinh ngSu nhien diing X(t) dudi dang lich phan (1.8) goi la phep phan Ifch cua X(t) Doi v6i qua Irinh ngiu nhien dimg (1.2) ham luang quan duac xac dinh boi (1.3) Cong ihiic bieu di^n ham khong ngSu nhien RX(T) dudi dang chuoi Fourier Khi qua trinh X(l) dang (1.2) bien ihien khoang |-T,T1 cua doi so I ihi khoang bien ihien ciia i =l2-ti se la [2T,2T| Nhu vay he so D^ la cac he so Fourier duoc xac dinh nhu sau: Dk=:;!r JR.(T).e-'"-MT (1.9) VOl = (OK K 2T Nhu vay (1.3) duoc viel lai la: RS-^^ Z —D^e'^'^^Aco, (1.10) Trong AcOi^ la hieu giira hai Ian so Ian can TU.K 7r.(K-l) 71 /I i \ Dua vao ham phu thuoc T: Sl((o) = ^yR,(T).e-'"^MT (1.12) Tir (1.9) va (1.11) tadiroc: Sl(%) = - ^ Dieu chung to ring (1.13) S/(CL)^) la mat trung binh cua phuong sai khoang Aco^ Tir (1.13) va (1.10) ham tuong quan se duoc xac dinh: R , ( i ) = ZSl(co,)e'"^^Aco, (1.14) l=-x Neu nhu T^-co va Aco,^^0 thi ifch phan (1.14) lay gioi han se Ira +OC R,(T)= jS,((o)e""^Mco (1.15) -X cong thiic (1.15) la sir phan ifch ham tuong quan ihanh ifch phan Fourier I : t i K l 1: I t o r t _'6 , 17J61 '-• b7M ') c / l1'.' ! 11 :L I J, b J IH J It i / lb 20 22 1y -^77 '2.n;/2 4/68 l.:478 l^Dio b:b43 17B50 ' y j * rirrt ; i I5 • v ,d •' r ; • „ljy35 b-iOl : ^91 O b •! •• n t M , : > •.'iti i I I I •., OJ • rb4 I i , I 7.1 -) b i d t-i or „ •' b • -I o:'iii\i ' • , ' - b.7'/j 1 7^ r.' 1' t"5 b i iV , b ^ r •r7/\ , i 'bui I'b I ! I i.) , I '\ I , bi I'' • • / : ( )-i b'v , I 't'/60 E^-b ;(TirT t e d a " If ir taq Eslim^ b' -.06829 0683 -.20869 1 7,rr 1-.7, 11 77 -.01031 - 0'^3'-^l 0907/ r7"7> 12'7n^ J 11 13 15 17 19 fbb l.b 14ma I.' ' 0414 z5 r^ 1/ 71 Stn .1;:-4A: .030.27 7' • E7 Lf',.-ited n 107\2-' 0V97V 133/8 10/46 V 1i 13 15 '• 089 15 040'^/ -.10271 03144 04778 - -08163 - 068'16 -.04709 F b 111 / '• 17 /.: • 1:.' i ^' ^ 17.2'-" „ b"^ p - ;- r : -.0135'-' , b; .17377 Es 1.3 m n b ,, • 11 '/ 7 \.'-7 17.^.- •,05056 a'l \ -•0^ rn ^r f r i ! t f t-r-r J "4'7^ b ••' 'O.Tl , - 4" ! / ; ,,ja.r, b.'>^0 f b.'103'.' -OlrI" 017'-3" 121 r :\7' ^ 1-' 'J 7i- n 1/ 137 b *:•• i t n r l -.119/^ -.0683'- 10417^ -06741 04097 -.167(4) 11 13 I