Điều kiện biờn được cập nhật từ miền lớn vào miền tớnh nhỏ hơn thụng qua miền đệm xung quanh. Cỏc phương phỏp cập nhật biờn bao gồm: (0) biờn cố định, (1) biờn giảm dư dạng tuyến tớnh, (2) biờn biến đổi theo thời gian, (3) biờn biến đổi theo thời gian + phõn tớch trường dũng, (4) biờn xốp và (5) biờn giảm dư dạng lũy thừa tự nhiờn. Trong đú, biờn cố định nghĩa là cỏc giỏ trị của mọi trường tại cỏc điểm lưới trờn biờn được giữ cố định bằng giỏ trị của chỳng tại bước thời gian đầu tiờn của mụ hỡnh. Biờn biến đổi theo thời gian nghĩa là cỏc giỏ trị của cỏc trường trờn vựng đệm biờn là tỏi phõn tớch (hay dự bỏo) từ mụ hỡnh toàn cầu vào từng khoảng thời gian tương ứng cho miền đệm cú độ rộng s=2 điểm lưới.
Biờn xốp được cho bởi biểu thức: ( ) 1 ( ) n MC LS W n W n t t t
trong đú n là khoảng cỏch từ biờn gần nhất đến cỏc điểm lưới, đối với cỏc biến trờn nỳt dấu nhõn thỡ n = 1, 2, 3, 4, đối với cỏc biến trờn nỳt trũn thỡ n = 1, 2, 3, 4, 5,
n=1 ở trờn biờn; MC - xu thế tớnh được bởi mụ hỡnh, LS - xu thế quy mụ lớn nhận được từ phõn tớch hoặc từ mụ phỏng của mụ hỡnh quy mụ lớn. W(n) là trọng số, tớnh
từ cỏc điểm trờn biờn trở vào trong (Xem hỡnh 2.3). Đối với cỏc biến trờn nỳt dấu nhõn W(n) lần lượt bằng 0; 0,4; 0,7 và 0,9 trong khi đối với cỏc biến trờn nỳt trũn
W(n) bằng 0; 0,2; 0,55; 0,8 và 0,95. Tất cả cỏc điểm khỏc trong miền cú trọng số W(n) = 1.
Cuối cựng, biờn giảm dư nghĩa là cỏc giỏ trị dự bỏo của mụ hỡnh trờn miền đệm tiến dần về giỏ trị phõn tớch của quy mụ lớn trờn biờn. Phương phỏp này bao gồm cỏc số hạng Newton và số hạng khuếch tỏn: 1 2 2 ( ) LS MC ( ) LS MC n F n F F n F t với n = 2, 3, …s. Hỡnh 2.3. Hệ số W trong sơ đồ xốp
Hỡnh 2.4. Hệ số F trong sơ đồ giảm dư (s=12) 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1 2 3 4 5 6 7 W_nỳt trũn W_nỳt nhõn 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 y=exp[-(x-2)/k] L13-18 (k=3) L8-12 (k=2) L1-7 (k=1) Tuyến tớnh
s là độ rộng biờn.
Đối với profile tuyến tớnh (1): F giảm dần tuyến tớnh từ biờn xung quanh: ( ) ( ) /( 2)
F n sn s với n = 2, 3, …, s và ( )F n 0 với n > s.
Đối với profile lũy thừa tự nhiờn (5): F giảm dần từ biờn xung quanh:
2 ( ) n k F n e
với n = 2, 3, …, s và F n( )0 với n > s. Trong đú hệ số k phụ thuộc vào độ cao. Đối với mụ hỡnh sử dụng 18 mực sigma thỡ k=1 với 7 mực sigma dưới cựng; k=2 với 5 mực sigma ở giữa; và k=3 với 6 mực sigma trờn cựng (Xem hỡnh 2.4).
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ Mễ PHỎNG KHÍ HẬU KHU VỰC VIỆT NAM
Chương này đưa ra kết quả chạy mụ phỏng trong năm 1996 với mụ hỡnh RegCM3. Sở dĩ chọn năm 1996 vỡ đõy là năm khụng cú sự xuất hiện của Elnino và Lanina. Năm 1996 cũng là năm xuất hiện nhiều cỏc cơn bóo và ỏp thấp nhiệt đới, là cỏc hiện tượng cú quy mụ mà mụ hỡnh toàn cầu cũng như cỏc số liệu tỏi phõn tớch với khoảng cỏch lưới lớn (như trong trường hợp này là 2.5 độ kinh vĩ) khụng cú khả năng nắm bắt chớnh xỏc và chi tiết. Vỡ thế việc mụ phỏng khớ hậu vào thời gian này cú thể đỏnh giỏ được khả năng hạ quy mụ của mụ hỡnh khớ hậu khu vực.
Cỏc kết quả trong chương này được chia làm hai phần. Phần một đưa ra thử nghiệm đối với việc chọn miền tớnh (TN1) và thử nghiệm đối với việc chọn độ phõn giải (TN2). Sau khi kết thỳc phần một ta cú nhận định tổng quan về miền tớnh và độ phõn giải thớch hợp, từ đú ỏp dụng miền tớnh và độ phõn giải này cho nội dung hai được đưa ra trong phần tiếp theo. Trong phần hai, luận văn đưa kết quả của hai thử nghiệm về phương phỏp xử lý vựng đệm (TN3) và độ rộng vựng đệm (TN4). Để cho dễ hỡnh dung sau đõy là một số đặc điểm chớnh về khớ hậu khu vực Việt Nam vào mựa Đụng và mựa hố.
* Sơ lược về khớ hậu khu vực Việt Nam:
Mựa Đụng:
Cỏc thỏng mựa đụng là cỏc thỏng ớt mưa ở Bắc bỏn cầu. Riờng đối với Việt Nam, mưa lớn nhất xảy ra ở miền Trung, ở khoảng vĩ độ 17. Lượng mưa thỏng 1 vào cỡ 50-70mm, cao nhất ở Hà Tĩnh vào khoảng 103 mm. Hướng giú chủ đạo trong thỏng 1 là hướng Đụng Bắc. Do địa hỡnh khu vực miền Trung chạy dọc theo biển, cú hướng Tõy Bắc – Đụng Nam, vuụng gúc với hướng giú nờn cú khả năng gõy ra hiệu ứng nõng khi đún cỏc đợt khụng khớ lạnh. Ngoài ra biển cũn cung cấp một lượng ẩm cần thiết kết hợp với địa hỡnh đặc thự của dóy Trường Sơn khiến cho khu vực này cú một mựa mưa kộo dài.
Khu vực phớa Bắc vào mựa đụng xảy ra sự giao tranh giữa hai loại giú mựa khỏc nhau: giú mựa đụng bắc và tớn phong dẫn đến thời tiết đan xen giữa những đợt rột, lạnh và núng ấm. Hướng giú chủ đạo là hướng Đụng Nam đến Đụng Bắc do xuất phỏt từ rỡa phớa Nam của cao lạnh lục địa. Những cơn mưa vào khoảng thời gian này thường là mưa nhỏ mưa phựn nờn lượng mưa thỏng 1 chỉ cỡ 10-30mm.
Khu vực phớa Nam chịu ảnh hưởng của dũng tớn phong Đụng Bắc từ cao ỏp cận nhiệt nờn những thỏng này thuộc cỏc thỏng mựa khụ, lượng mưa thỏng 1 vào cỡ 10-30mm/thỏng.
Mựa Hố:
Việt Nam chịu sự chi phối bởi hoạt động của hai trung tõm tỏc động đú là: ỏp thấp Nam Á cú tõm ở Ấn Độ- Pakistan và phần phớa Tõy của ỏp cao cận nhiệt Tõy Bắc Thỏi Bỡnh Dương. Ngoài cỏc trung tõm tỏc động núi trờn, hệ thống giú mựa mựa hố ở cũn chịu ảnh hưởng của dũng vượt xớch đạo từ phớa bắc của ỏp cao chõu Úc ở Nam Bỏn Cầu. Dải hội tụ nhiệt đới hoạt động mạnh vào mựa hố trờn phần Bắc Biển Đụng. Đõy cũng là thời gian hoạt động mạnh của bóo trờn Biển Đụng.
Vào khoảng thời gian này mưa xảy ra hầu khắp trờn cả nước nhất là tại miền Bắc và miền Nam. Cỏc nguồn ẩm vào mựa hố tới lónh thổ Việt Nam gõy mưa là do dũng khớ trong đới giú mựa tõy nam đưa tới từ Ấn Độ Dương và vịnh Bengal. Miền Trung vào thời gian này mưa khụng nhiều do đang ở cỏc thỏng mựa khụ. Mưa bắt đầu vào miền Trung vào khoảng thỏng 9.
Tiếp theo chỳng tụi đưa ra mục lục cỏc thớ nghiệm sử dụng trong luận văn, vị trớ cỏc miền tớnh và bản đồ địa hỡnh tương ứng với cỏc độ phõn giải đó lựa chọn. Cấu hỡnh sử dụng trong cỏc thớ nghiệm được đưa ra trong cỏc bảng từ 3.1 đến 3.4. Vị trớ địa lý của cỏc miền tớnh được đưa ra trong hỡnh 3.1.
Bảng 3.1. Cấu hỡnh của cỏc thớ nghiệm trong thử nghiệm 1
TT Tờn thử nghiệm Miền tớnh Vị trớ địa lý 1 Control (CTL) TB (60ox53o) 67E – 143E ; 15S – 47N 2 Exp_1 (DL) Lớn (76ox62o) 75E – 135E ; 10S – 43N 3 Exp_2 (DS) Nhỏ (36ox30o) 87E – 123E ; 0N – 30N
Bảng 3.2. Cấu hỡnh của cỏc thớ nghiệm trong thử nghiệm 2
TT Tờn thử nghiệm Độ phõn giải 1 Control (CTL) 54km 2 Exp_3 (R45) 45km 3 Exp_4 (R36) 36km
Bảng 3.3. Cấu hỡnh của cỏc thớ nghiệm trong thử nghiệm 3
TT Tờn thử nghiệm Xử lý biờn Profile
1 Exp_2 (CTL) Giảm dư Luỹ thừa cơ số tự nhiờn 2 Exp_5 (BL) Giảm dư Tuyến tớnh
3 Exp_6 (BS) Xốp -
Bảng 3.4. Cấu hỡnh của cỏc thớ nghiệm trong thử nghiệm 4
TT Tờn thử nghiệm Độ rộng biờn 1 Control (CTL) 12 điểm 2 Exp_5 (B16) 16 điểm 3 Exp_6 (B8) 8 điểm
- Thử nghiệm 1: kiểm nghiệm khả năng mụ phỏng đối với cỏc miền tớnh lớn
(L), vừa (M) và nhỏ (S) tương ứng với cỏc trường hợp DL (Exp_1), CTL (control) , DS (Exp_2).
- Thử nghiệm 2: kiểm nghiệm khả năng mụ phỏng đối với độ phõn giải thụ
(54km), trung bỡnh (45km) và tinh (36km) tương ứng với cỏc trường hợp CTL (Exp_2), R45 (Exp_3), R36 (Exp_4).
- Thử nghiệm 3: kiểm nghiệm khả năng mụ phỏng đối với 3 kiểu xử lý biờn là
Giảm dư (profile lũy thừa cơ số tự nhiờn), Giảm dư (profile tuyến tớnh) và Xốp
tương ứng với cỏc trường hợp CTL (control) , BL (Exp_5), BS (Exp_6).
- Thử nghiệm 4: kiểm nghiệm khả năng mụ phỏng khi thay đổi độ rộng của biờn. Kiểu xử lý biờn giảm dư sử dụng profile luỹ thừa cơ số tự nhiờn được chọn
làm cấu hỡnh control với độ rộng là 12 điểm, trường hợp mở rộng thành 16 điểm ký hiệu là B16 (Exp_7), thu hẹp thành 8 điểm ký hiệu là B8 (Exp_8).
Hỡnh 3.1 Bản đồ độ cao địa hỡnh (m) và vị trớ cỏc miền tớnh
Bản đồ độ cao địa hỡnh tương ứng với cỏc độ phõn giải dựng trong TN2 được đưa ra trờn hỡnh 3.2. Ta cú thể thấy rừ mức độ chi tiết của địa hỡnh thụng qua hỡnh vẽ này, trong đú vị trớ dễ thấy nhất là ở dóy Trường Sơn và khu vực cao nguyờn Lõm Viờn. Ngoài ra cú thể thấy rừ độ dốc của địa hỡnh cũng tỷ lệ thuận với độ phõn giải.
L
M
Hỡnh 3.2 Bản đồ độ cao địa hỡnh (m) với cỏc độ phõn giải 54km, 45km, 36km
Cỏc thử nghiệm trong năm được chia ra đỏnh giỏ cho cỏc thỏng mựa đụng, cỏc thỏng mựa hố và trung bỡnh cả năm. Cỏc thỏng mựa đụng bao gồm thỏng 12, thỏng 1 và thỏng 2. Cỏc thỏng mựa hố bao gồm thỏng 6, thỏng 7 và thỏng 8. Cỏc bản đồ vẽ trong khụng gian lưới được so sỏnh với CRU hay CMAP, khi đú cỏc số liệu này được coi là chuẩn (thay thế cho quan trắc).
Tiếp theo ta đi đến phần một lựa chọn miền tớnh và độ phõn giải.