3.2.1 Các trường nhiệt độ cực trị trung bình tháng a) Tm
51
52
(a) (b)
(c) (d)
Hình 3.9 : Nhiệt độ cực tiểu trung bình tháng (a), hệ số tương quan (b), sai số ME (c) và sai số quân phương (d)
Cũng tương tự như đối với trường nhiệt độ bề mặt, đối với nhiệt độ cực tiểu ngày, kết quả mô hình đều cho giá trị thiên thấp so với quan trắc. Ở tất cả các tháng và với tất cả các hạn dự báo từ 1 đến 6 tháng, giá trị nhiệt độ cực tiểu ngày đều thấp hơn so với quan trắc. Sự đồng nhất dự báo với các hạn dự báo khác nhau cũng thể hiện rõ. Từ tháng 5 đến tháng 8, các hạn dự báo khác nhau đều cho cùng kết quả dự báo. Khi xem xét chỉ số tương quan giữa quan trắc và mô hình, chúng ta đều thấy có sự tương quan lớn. Hầu hết các tháng và các hạn dự báo, giá trị tương quan khoảng 0.5 đến 0.7, lớn hơn giá trị tương quan với dự báo trường nhiệt độ bề mặt. Một phần nguyên nhân là do
53
phân bố giá trị nhiệt độ cực tiểu ngày biến thiên nhỏ hơn giá trị nhiệt độ trung bình ngày. Giá trị tương quan lớn ở hầu hết các tháng với các hạn dự báo khác nhau. Giá trị tương quan đặc biệt lớn (khoảng 0.7) với các dự báo tháng 1, tháng 2, tháng 3, điều này cho thấy khả năng nắm bắt xu thế của mô hình tốt hơn vào mùa đông, khi nhiệt độ cực tiểu ngày xuống ngưỡng giá trị thấp hơn.
Cũng tương tự như nhiệt độ bề mặt, giá trị sai số trung bình ME cho thấy đối với nhiệt độ cực tiểu, mô hình cũng cho kết quả dự báo thiên âm ở tất cả các tháng và tất cả các hạn dự báo, khoảng sai số nhỏ hơn vào dự báo các tháng mùa đông (tháng 1, tháng 2, tháng 3) và các tháng mùa hè (tháng 7, tháng 8, tháng 9). Ngược lại, vào các tháng chuyển mùa (tháng 4, tháng 5 hoặc tháng 10) cho giá trị thiên âm lớn.
Dựa vào chỉ số sai số quân phương, cũng cho thấy sai số đối với những tháng mùa đông và nhất là những tháng mùa hè có sai số nhỏ, vào những tháng chuyển tiếp sai số dự báo lớn hơn, nhất là tháng 10, đối với trường dự báo nhiệt độ cực tiểu ngày, ảnh hưởng của thời điểm dự báo ban đầu cũng không rõ rệt.
Mặc dù vẫn cho dự báo nhiệt độ cực tiểu thiên thấp, tuy nhiên so với dự báo nhiệt độ trung bình, dự báo nhiệt độ cực tiểu cho kết quả khả quan hơn với sai số ME và RMSE thấp hơn. Khả năng nắm bắt xu thế cũng tốt hơn thể hiện ở giá trị tương quan cao hơn. Ở cả dự báo nhiệt độ cực tiểu và nhiệt độ trung bình đều có sự đồng nhất đối với các hạn dự báo khác nhau.
54
(d) (e)
Hình 3.10 : Đồ thị phân bố tần suất nhiệt độ cực tiểu trung bình tháng cho tháng 8 và tháng 4
Hình 3.10 thể hiện phân bố tần suất cho trường nhiệt độ cực tiểu ngày với các hạn dự báo khác nhau cho tháng 8 và tháng 4. Có thể nhận thấy ngay mô hình cho phân bố tần suất với kỳ vọng thấp hơn so với quan trắc, nằm trong khoảng 22-240C trong khi giá trị trong quan trắc là từ 24-260C. Đáng lưu ý là ở khoảng nhiệtđộ 16-180C, mô hình nắm bắt tốt hơn. Bên cạnh đó, dự báo của mô hình chưa nắm bắt tốt dạng phân bố của quan trắc (có xu hướng lệch phải). Tuy nhiên phân bố trong tháng 4 trải rộng và phân bố đều hơn so với tháng 8. Sự lệch phải trong phân bố của quan trắc vẫn chưa được nắm bắt tốt trong tháng 8, trong tháng 4, dạng phân bố đã được dự báo tốt hơn. Đối với các hạn dự báo khác nhau sự khác biệt là không rõ rệt, tuy nhiên dựa vào dạng phân bố có thể thấy dự báo với hạn là 1 và 3 tháng tốt hơn hạn 6 tháng.
Đối với phân bố tần suất giá trị nhiệt độ cực tiểu ngày, ở cả 3 tháng mùa hè, tháng 7, tháng 8, tháng 9 (xem phụ lục) giá trị dự báo đều có phân bố chuẩn, với giá trị kỳ vọng nhỏ hơn so với quan trắc. Tần suất cực đại giá trị dự báo khoảng 20 đến 220C chiếm 35% tập giá trị mẫu, trong khi tần suất cực đại của quan trắc khoảng 24 đến 260C chiếm khoảng 40% tập giá trị mẫu. Giá trị dự báo tuân theo quy luật phân bố chuẩn, trong khi giá trị quan trắc có độ lệch phải nhỏ. Độ tán dự báo và quan trắc tương đối đồng nhất.
55
(a) (b) (c)
(c) (d)
Hình 3.11 : Phân bố đồng thời giá trị nhiệt độ cực tiểu trung bình tháng 8 và tháng 4
So với nhiệt độ trung bình, phân bố nhiệt độ cực tiểu ngày cho thấy có sự bất đối xứng khi độ tán của dự báo khá rộng đối với tháng 4, dự báo cho giá trị từ 4 đến 300C, trong khi quan trắc, giá trị chỉ phân bố trong khoảng 10 đến 300C. Sự khác biệt này không còn rõ rệt trong tháng 8 (trừ dự báo tháng 8 với hạn 6 tháng).
Trong 3 tháng 7, 8, 9, (xem phụ lục) dự báo tháng 8 cho phân bố tốt nhất. Cực đại tần suất khá đồng nhất trong tháng 8. Với hạn dự báo càng dài, mức độ tản mạn giá trị càng lớn, độ tin cậy của dự báo càng thấp.
56
57
(a) (b)
(c) (d)
Hình 3.13: Nhiệt độ cực đại trung bình tháng (a), hệ số tương quan (b), sai số ME (c) và sai số quân phương (d)
Cũng tương tự như trường nhiệt độ trung bình và nhiệt độ cực tiểu ngày, đối với nhiệt độ cực đại ngày, mô hình cũng cho kết quả dự báo nhỏ hơn quan trắc ở tất cả các tháng và tất cả các hạn dự báo.Với các hạn dự báo khác nhau đều cho kết quả khá tương đồng tại các tháng dự báo, nhất là đối với các tháng mùa hè.
Hệ số tương quan trong dự báo nhiệt độ cực đại ngày khá thấp và kém đồng nhất với với cả hạn dự báo và với cả tháng dự báo. Hầu hết đối với hạn dự báo từ 3 tháng trở lên trong các tháng chuyển mùa đều cho giá trị tương quan rất thấp, giá trị
58
hầu hết trong khoảng từ 0.1 đến 0.2. Với các tháng mùa hè, với những dự báo hạn dài trên 3 tháng cũng cho tương quan thấp.
Sai số ME cũng cho thấy, dự báo nhiệt độ cực đại từ mô hình là thiên thấp so với quan trắc, giá trị sai số trung bình hầu hết trong khoảng từ -2 đến -40C. Tuy nhiên sai số này chỉ đồng nhất với dự báo các tháng mùa hè. Đối với các tháng chuyển mùa và với các hạn dự báo khác nhau, giá trị sai số trung bình khác nhau khá lớn. RMSE cũng cho thấy điều tương tự đối với dự báo nhiệt độ cực đại, RMSE có giá trị nhỏ hơn đối với các tháng mùa hè và với các hạn dự báo nhỏ hơn 3 tháng.
(a) (b) (c)
(d) (e)
Hình 3.14 Đồ thị phân bố tần suất nhiệt độ cực đại trung bình tháng cho tháng 8 và tháng 4
Phân bố tần suất trường nhiệt độ cực đại ngày cho tháng 8 của mô hình và quan trắc được thể hiện trong hình 3.14. Kỳ vọng trong phân bố của mô hình vẫn thấp hơn so với quan trắc, tuy nhiên độ tán và độ lệch của phân bố có sự tương đồng cao. Mô hình cho phân bố chủ yếu nằm trong khoảng 28-32oC còn phân bố của quan trắc nằm trong khoảng 30-34oC. Trong trường hợp này sự khác biệt giữa các hạn dự báo khác nhau vẫn không rõ nét.
59
Phân bố nhiệt độ cực đại trong tháng 8 và 9 của số liệu quan trắc có xu hướng lệch phải rõ nét hơn so với tháng 7 (xem phụ lục), với khoảng nhiệt độ chủ yếu từ 30- 34oC. Do đó, so với tháng 7, mô hình nắm bắtcó phần kém hơn. Tuy nhiên, trong tháng 9, hạn dự báo bằng 1 cho kết quả tốt hơn so với hạn dự báo 3 tháng và 6 tháng. Đối với nhiệt độ cực đại tháng, tần suất phân bố của dự báo đều có dạng chuẩn, trừ tháng 8 có độ lệch phải, do vào mùa hè, tại hầu hết các trạm đều có ngưỡng nhiệt độ cực đại ngày lớn (khoảng từ 32 đến 340C). Với các hạn dự báo khác nhau hầu như không có sự khác biệt đáng kể. Về độ rộng của hàm phân bố, phổ các giá trị dự báo và quan trắc đều khá đồng nhất với nhau.
So sánh phân bố giá trị nhiệt độ cực đại giữa tháng 4 và tháng 8 cho thấy phân bố tần suất trong tháng 4 có độ tán rộng hơn và cho phân bố chuẩn trong cả dự báo và quan trắc. Hạn dự báo khác nhau đều cho kết quả khá đồng nhất.
(d) (e) (f)
(d) (e)
Hình 3.15 Phân bố đồng thời giá trị nhiệt độ cực đại trung bình tháng 8 và tháng 4
So với dự báo nhiệt độ trung bình và nhiệt độ cực tiểu, dự báo nhiệt độ cực đại ngày cho kết quả kém hơn. So với tháng 8, giá trị tần suất cực đại cho dự báo tháng 4 vẫn còn chưa cao, phân bố kết quả dự báo chưa tập trung, mức độ tản mạn của phân bố lớn. So với tháng 4, phân bố tần suất dự báo tháng 8 cho kết quả khả quan hơn.
60
Phân bố đồng thời các tháng 7, 8, 9 (xem phụ lục) nhiệt độ cực đại có độ phân tán rộng, nhất là đối với tháng 9. Ngoài ra giá trị tần suất cực đại cũng chưa cao, phân bố tản mạn.
Qua khảo sát đánh giá khả năng mô phỏng với trường nhiệt độ bao gồm trường nhiệt độ trung bình,nhiệt độ cực tiểu ngày và nhiệt độ cực đại ngày, chúng ta có thể nhận thấy
- Dự báo nhiệt độ cho các tháng mùa hè (tháng 6, tháng 7, tháng 8, tháng 9) mô hình có khả năng dự báo tốt hơn các tháng chuyển mùa (tháng 4 và tháng 10)
- Với các hạn dự báo khác nhau đều cho kết quả khá tương đồng với cùng một đích dự báo, điều đó cho thấy khả năng dự báo phụ thuộc nhiều vào tháng cần dự báo hơn là hạn dự báo.
- Khả năng dự báo mùa không phụ thuộc nhiều vào các điều kiện ban đầu, điều này có nghĩa với các tháng chọn làm thời điểm dự báo khác nhau, với cùng một đích dự báo cho kết quả khá tương đồng với nhau.
- Dự báo với trường nhiệt độ trung bình và trường nhiệt độ cực tiểu ngày là tốt nhất, với giá trị tương quan dự báo lớn (0.4-0.7), tuy sai số ME và RMSE lớn nhưng các dự báo với các hạn dự báo khác nhau và các tháng dự báo đều có sai số khá đồng nhất. Có thể sai số của mô hình mang tính hệ thống, để khảo sát chi tiết hơn khả năng dự báo của mô hình, chúng ta có thể xem xét hàm phân bố giá trị dự báo và quan trắc.
3.2.2 Các trường nhiệt độ cực trị tuyệt đối
Kết quả dự báo nhiệt độ cực tiểu tuyệt đối tháng và nhiệt độ cực đại tuyệt đối tháng cho tháng 3 đến tháng 8 với hạn dự báo tương ứng từ 1 đến 6 tháng được thể hiện trên hình 3.16 và 3.17. Với thời điểm dự báo ban đầu là ngày 13 tháng 02 năm 2012. Vì nhiệt độ cực tiểu tháng và nhiệt độ cực đại tháng chỉ có 1 giá trị trong một tháng, vì vậy tập giá trị mẫu không đủ lớn nên chúng tôi không tiến hành đánh giá với các chỉ số thống kê và hàm phân bố.
a) Nhiệt độ cực tiểu tuyệt đối tháng TNn
Nhiệt độ cực tiểu tháng được mô phỏng nhìn chung hợp lý, nhiệt độ tăng dần từ phía Bắc xuống phía Nam, Nhiệt độ thấp hơn tại những nơi có địa hình cao hơn. từ tháng 3 đến tháng 8, nhiệt độ tăng dần theo thời gian.
61
62
63
Hình 3.17 Nhiệt độ cực đại tuyệt đối tháng 3 đến tháng 8 với hạn dự báo tứng ứng từ 1 đến 6 tháng.
Cũng tương tự như nhiệt độ cực tiểu tháng, nhiệt độ cực đại tháng (hình 3.17) nhìn chung được mô phỏng khá hợp lý.