Khác với tr−ờng nhiệt độ, tr−ờng l−ợng m−a mô phỏng có sự phân hóa sâu sắc giữa các tr−ờng hợp thí nghiệm, và nói chung sai lệch khá lớn so với số liệu phân tích của CRU (các hình 3.13−3.22). Việc so sánh số liệu CRU với các tr−ờng hợp chạy kiểm tra cho thấy, mặc dù các sơ đồ đối l−u khác nhau đều mô phỏng đ−ợc những tâm m−a chính trong cả ba tháng 6,7,8, nh−ng giữa chúng lại có sự khác biệt rất lớn. Sơ đồ Kuo cho l−ợng m−a mô phỏng cao hơn nhiều ở khu vực Nêpan, Myama và thấp hơn nhiều trên khu vực Đông D−ơng và Việt Nam. Hai tâm m−a ở khu vực miền Trung Việt − Lào trong các tháng 7 và 8 đều không đ−ợc thể hiện khi chạy với sơ đồ này. Còn sơ đồ AS74 lại cho m−a mô phỏng hầu nh− lớn hơn số liệu quan trắc trên toàn miền tính. Các trung tâm m−a đ−ợc mở rộng ra và xuất hiện thêm nhiều trung tâm nhỏ rải rác trong miền. Sơ đồ này cũng không nắm bắt đ−ợc hai trung tâm m−a tháng 7, 8 ở khu vực miền Trung Việt − Lào. Tình hình cũng không mấy khả quan đối với sơ đồ FC80. Trong khi theo số liệu CRU, trung tâm m−a ở khu vực Nêpan, Myama trong các tháng 7 và 8 bị thu nhỏ lại và dịch lên phía bắc, thì các sơ đồ AS74 và FC80 lại cho diện m−a mô phỏng ở đây mở rộng hơn nhiều và dịch xuống phía đông nam. Nói chung, sơ đồ Kuo cho l−ợng m−a mô phỏng thấp hơn quan trắc, còn các sơ đồ Grell lại cho l−ợng m−a mô phỏng quá cao. Trong ba tháng mô phỏng, tổng l−ợng m−a từng tháng tại các tâm m−a chính đều v−ợt quá so với CRU.
Hiệu ứng bất đồng nhất bề mặt không thể hiện rõ khi chạy với sơ đồ Kuo, nh−ng đã làm thay đổi đáng kể sự phân bố m−a, nhất là các trung tâm m−a lớn và trong các
tháng 7−8 khi chạy với các sơ đồ Grell (AS74, FC80). Khi tăng độ phân giải của mô hình bề mặt, sự phân bố m−a d−ờng nh− đ−ợc mô tả chi tiết hơn so với tr−ờng hợp chạy kiểm tra. Nói chung, việc tăng độ phân giải của mô hình bề mặt có xu h−ớng làm giảm l−ợng m−a mô phỏng trên khu vực Đông D−ơng. Do đó, đối với sơ đồ Kuo, l−ợng m−a mô phỏng ở khu vực Việt Nam đã thấp lại càng thấp hơn. Ng−ợc lại, do các sơ đồ AS74 và FC80 th−ờng cho l−ợng m−a mô phỏng quá cao nên hiệu ứng bất đồng nhất bề mặt qui mô d−ới l−ới có vai trò “điều chỉnh” sự v−ợt quá này và làm cho l−ợng m−a mô phỏng có xu h−ớng gần với quan trắc hơn.
Trở lại với khu vực cần quan tâm là Việt Nam và Đông D−ơng, khi so sánh kết quả mô phỏng của mô hình theo ba sơ đồ đối l−u với số liệu CRU, có thể thấy, sơ đồ Kuo cho l−ợng m−a quá thấp. Trong ba sơ đồ đối l−u, có thể nói sơ đồ AS74 với việc đ−a vào hiệu ứng bất đồng nhất bề mặt d−ờng nh− cho kết quả mô phỏng khả dĩ nhất cho vùng này.
Sự tăng lên của l−ợng m−a mô phỏng trong các tr−ờng hợp thí nghiệm sử dụng các sơ đồ AS74 và FC80 ở khu vực Việt Nam và Đông D−ơng có thể là một trong những nguyên nhân dẫn tới sự giảm nhiệt độ mô phỏng ở đây, nh− đã đề cập đến trong mục tr−ớc.
Để rõ hơn, trên các hình 3.26−3.28 đã dẫn ra sự phân bố l−ợng m−a mô phỏng theo các tr−ờng hợp thí nghiệm cho khu vực Đông D−ơng và Việt Nam. Từ đây nhận thấy rằng, so với tr−ờng nhiệt độ, hiệu ứng bất đồng nhất đã có tác động đáng kể đến l−ợng m−a mô phỏng và sự phân bố không gian của chúng. Đối với sơ đồ đối l−u Kuo, sự bất đồng nhất bề mặt đã làm giảm l−ợng m−a mô phỏng khu vực miền Bắc Việt Nam nh−ng lại làm tăng nó ở các khu vực Nam Trung Bộ, Nam Lào và phía Bắc Campuchia. Việc so sánh l−ợng m−a mô phỏng tháng 7/1997 khi chạy với sơ đồ AS74 cho thấy, khi độ phân giải mô hình bề mặt đất tăng lên đã làm xuất hiện trung tâm m−a phía bắc Tây Nguyên; độ phân giải càng tăng, trung tâm này càng thể hiện rõ. Vào tháng 8/1997, l−ợng m−a mô phỏng tính theo sơ đồ AS74 với độ phân giải mô hình bề mặt 20ì20km đã tăng đáng kể trên toàn khu vực này. So với hai sơ đồ Kuo và AS74, sơ đồ FC80 cho l−ợng m−a mô phỏng tăng lên một cách quá mức, tuy vậy vẫn nhận thấy sự khác biệt giữa các tr−ờng hợp với độ phân giải bề mặt khác nhau.
Để có thể đánh giá một cách khái quát hơn, chúng tôi đã tính tổng l−ợng m−a tháng trung bình toàn miền tính (bảng 3.3) khi chạy với các tr−ờng hợp thí nghiệm khác nhau và một số đặc tr−ng nhiệt ẩm khác khi chạy với sơ đồ đối l−u AS74 (bảng 3.4). Qua đó nhận thấy, trong tất cả các tr−ờng hợp thí nghiệm, sơ đồ Kuo cho l−ợng m−a mô phỏng nhỏ nhất, còn sơ đồ FC80 cho l−ợng m−a mô phỏng lớn nhất, thậm chí lớn gấp gần 2,5 lần so với sơ đồ Kuo (tháng 7, TH1ì1 và TH2ì2). Tuy nhiên, sự thay đổi l−ợng m−a khi tăng độ phân giải của mô hình bề mặt là không đáng kể. Nh− vậy, việc tăng độ phân giải của mô hình bề mặt chỉ có tác dụng thay đổi sự phân bố không gian của l−ợng m−a mà không ảnh h−ởng đáng kể đến tổng l−ợng m−a toàn vùng. Sự bất đồng nhất bề mặt qui mô d−ới l−ới đã làm thay đổi các đặc tính trung bình của bề mặt, nh− l−ợng n−ớc chứa trong các lớp đất, l−ợng bốc hơi từ bề mặt, tốc độ dòng chảy mặt, các dòng ẩn nhiệt (bốc hơi) và hiển nhiệt. Nh−ng nhìn chung mức độ ảnh h−ởng không lớn. Mặc dù vậy, sự biến thiên của l−ợng n−ớc bốc hơi, l−ợng n−ớc tích lũy trong các lớp đất và dòng chảy mặt nói chung phù hợp với sự biến thiên của l−ơng m−a trung bình vùng.
Bảng 3.3 L−ợng m−a mô phỏng trung bình toàn miền
Tháng TH1ì1_01_ TH2ì2_01_ TH3ì3_01_
K(uo) AS74 FC80 K(uo) AS74 FC80 K(uo) AS74 FC80 6 114.5 180.9 241.3 113.6 177.6 239.1 113.6 175.9 238.1 7 135.8 227.1 327.8 135.9 222.1 334.4 136.1 226.2 319.2 8 137.1 226.0 308.9 136.2 226.8 310.2 135.4 231.7 315.4
Bảng 3.4 Trung bình miền của một số đặc tr−ng nhiệt ẩm tính theo sơ đồ AS74
Tháng Tốc độ dòng chảy mặt
(mm/ngày)
Tổng l−ợng bốc hơi (mm) Dòng hiển nhiệt (W/m2
) Th1ì1 Th2ì2 Th3ì3 Th1ì1 Th2ì2 Th3ì3 Th1ì1 Th2ì2 Th3ì3 6 3.2 2.9 2.9 113.4 113.5 112.6 15.6 15.6 15.3 7 4.7 4.3 4.6 110.2 108.9 109.7 10.9 11.2 11.0 8 4.2 3.8 4.3 120.3 120.3 120.8 12.0 12.3 12.0 N−ớc trong lớp đất mặt (mm) N−ớc trong lớp đất rễ (mm) Nhiệt độ không khí mực 2m (C) Th1ì1 Th2ì2 Th3ì3 Th1ì1 Th2ì2 Th3ì3 Th1ì1 Th2ì2 Th3ì3 6 29.5 29.3 29.5 449.5 445.1 445.2 25.3 25.3 25.3 7 32.1 31.8 32.0 468.3 461.9 463.7 25.6 25.6 25.6 8 30.3 30.2 30.2 460.3 455.5 457.7 25.8 25.7 25.8 a) b) c) Hình 3.13 Phân bố tổng l−ợng m−a tháng theo
số liệu CRU trên miền 01 trong các tháng chạy mô phỏng năm 1997: a) Tháng 6; b) Tháng 7
a) b)
c)
Hình 3.14 Phân bố tổng l−ợng m−a mô phỏng
của mô hình tháng 6/1997 trong các tr−ờng
hợp thí nghiệm: a) TH1ì1_01_K,
b) TH2ì2_01_ K, và c) TH3ì3_01_ K
a) b)
c)
Hình 3.15 Phân bố tổng l−ợng m−a mô phỏng
của mô hình tháng 7/1997 trong các tr−ờng
hợp thí nghiệm: a) TH1ì1_01_K,
a) b)
c)
Hình 3.16 Phân bố tổng l−ợng m−a mô phỏng
của mô hình tháng 8/1997 trong các tr−ờng
hợp thí nghiệm: a) TH1ì1_01_K,
b) TH2ì2_01_ K, và c) TH3ì3_01_ K
a) b)
c)
Hình 3.17 Phân bố tổng l−ợng m−a mô phỏng
của mô hình tháng 6/1997 trong các tr−ờng
hợp thí nghiệm: a) TH1ì1_01_AS74,
a) b)
c)
Hình 3.18 Phân bố tổng l−ợng m−a mô phỏng
của mô hình tháng 7/1997 trong các tr−ờng
hợp thí nghiệm: a) TH1ì1_01_AS74,
b) TH2ì2_01_ AS74, và c) TH3ì3_01_ AS74
a) b)
c)
Hình 3.19 Phân bố tổng l−ợng m−a mô phỏng
của mô hình tháng 8/1997 trong các tr−ờng
hợp thí nghiệm: a) TH1ì1_01_AS74,
a) b)
c)
Hình 3.20 Phân bố tổng l−ợng m−a mô phỏng
của mô hình tháng 6/1997 trong các tr−ờng
hợp thí nghiệm: a) TH1ì1_01_FC80,
b) TH2ì2_01_FC80, và c) TH3ì3_01_FC80
a) b)
c)
Hình 3.21 Phân bố tổng l−ợng m−a mô phỏng
của mô hình tháng 7/1997 trong các tr−ờng
hợp thí nghiệm: a) TH1ì1_01_FC80,
a) b)
c)
Hình 3.22 Phân bố tổng l−ợng m−a mô phỏng
của mô hình tháng 8/1997 trong các tr−ờng
hợp thí nghiệm: a) TH1ì1_01_FC80,
a) Tháng 6
b) Tháng 7
c) Tháng 8
Hình 3.23 Phân bố nhiệt độ mô phỏng khu vực Việt Nam − Đông D−ơng
a) Tháng 6
b) Tháng 7
c) Tháng 8
Hình 3.24 Phân bố nhiệt độ mô phỏng khu vực Việt Nam − Đông D−ơng
a) Tháng 6
b) Tháng 7
c) Tháng 8
Hình 3.25 Phân bố nhiệt độ mô phỏng khu vực Việt Nam − Đông D−ơng
a) Tháng 6
b) Tháng 7
c) Tháng 8
Hình 3.26 Phân bố l−ợng m−a mô phỏng khu vực Việt Nam − Đông D−ơng
a) Tháng 6
b) Tháng 7
c) Tháng 8
Hình 3.27 Phân bố l−ợng m−a mô phỏng khu vực Việt Nam − Đông D−ơng
a) Tháng 6
b) Tháng 7
c) Tháng 8
Hình 3.28 Phân bố l−ợng m−a mô phỏng khu vực Việt Nam − Đông D−ơng
Kết luận và kiến nghị
Mô phỏng và dự báo khí hậu theo h−ớng mô hình hóa số trị là một lĩnh vực khá mới mẻ ở Việt Nam. T−ơng tác giữa các quá trình bề mặt đất và khí quyển trong các mô hình khí hậu mặc dù đã đ−ợc nhiều nhà khoa học trên thế giới nghiên cứu khá chi tiết và đã dành đ−ợc nhiều thành quả quan trọng, nh−ng ở n−ớc ta vấn đề này cũng chỉ mới đ−ợc chúng tôi đề cập đến nh− là những b−ớc khởi đầu. Đ−ợc sự hỗ trợ về kinh phí từ Đại học Quốc gia Hà Nội, sự ủng hộ nhiệt tình về mặt khoa học của Ban Khoa học và Công nghệ, Hội đồng Khoa học Trái đất, ĐHQG HN cũng nh− các cấp quản lý, các đồng nghiệp thuộc tr−ờng Đại học Khoa học Tự nhiên, giai đoạn 2001−2002 chúng tôi đã thực hiện thành công đề tài đặc biệt cấp ĐHQG “Nghiên cứu ảnh h−ởng của quá trình t−ơng tác đất − khí quyển đến điều kiện khí hậu khu vực miền Trung Việt Nam”.
Đề tài này là b−ớc nối tiếp đề tài tr−ớc của chúng tôi, nhằm từng b−ớc thực hiện bài toán nghiên cứu và dự báo khí hậu bằng mô hình số, một vấn đề mang tính thời sự ở n−ớc ta hiện nay.
Những nội dung đã thực hiện đ−ợc của đề tài bao gồm:
1) Nghiên cứu ph−ơng pháp tính hiệu ứng bất đồng nhất địa hình và lớp phủ bề mặt, xây dựng một số modul ch−ơng trình để đ−a hiệu ứng này vào mô hình khí hậu khu vực RegCM.
2) Nghiên cứu ứng dụng mô hình khí hậu khu vực RegCM và ph−ơng pháp đ−a hiệu ứng bất đồng nhất bề mặt vào mô hình.
3) Thiết kế thí nghiệm và tiến hành chạy mô hình RegCM mô phỏng khí hậu bề mặt cho các tr−ờng hợp thí nghiệm khác nhau.
4) So sánh kết quả mô phỏng của mô hình với số liệu phân tích CRU và đánh giá, nhận xét về vai trò của các sơ đồ đối l−u, ảnh h−ởng của tính bất đồng nhất bề mặt qui mô d−ới l−ới.
Qua đó có thể rút ra một số nhận xét sau:
1) Trên toàn miền tính, ngoại trừ những vùng trên biển và đồng bằng, hầu hết các vùng lãnh thổ trên đất liền đều xảy ra sự bất đồng nhất, đặc biệt là ở những nơi có địa hình phức tạp. Khi độ phân giải của mô hình bề mặt càng tăng, sự bất đồng nhất càng thể hiện rõ. Sự bất đồng nhất độ cao địa hình lớn nhất xảy ra chủ yếu ở những vùng núi cao, trong khi sự bất đồng nhất về lớp phủ bề mặt nói chung xảy ra trên hầu khắp vùng lục địa.
2) Về cơ bản mô hình đã mô phỏng đ−ợc sự phân bố của tr−ờng nhiệt độ trong tất cả các tháng thử nghiệm (6,7,8/1997). Nh−ng nói chung, trên khu vực Đông D−ơng −
Việt Nam, nền nhiệt mô phỏng th−ờng thấp hơn số liệu phân tích CRU, thậm chí có nơi thấp hơn tới 3−4oC.
3) Trừ khu vực núi cao thuộc cao nguyên Tây Tạng, tính bất đồng nhất qui mô d−ới l−ới có ảnh h−ởng không đáng kể tới nhiệt độ mô phỏng theo mô hình, trong khi đó sơ đồ tham số hóa đối l−u lại có tác động mạnh đến nền nhiệt mô phỏng cũng nh−
sự phân bố không gian của chúng. Hiệu ứng bất đồng nhất bề mặt đất không thể hiện rõ trong các tr−ờng nhiệt độ mô phỏng có thể liên quan đến điều kiện t−ơng đối đồng nhất của nền nhiệt trong những tháng mùa hè. Trong các sơ đồ đối l−u, sơ đồ AS74 và FC80 cho nhiệt độ mô phỏng nhỏ hơn sơ đồ Kuo, trong đó sơ đồ FC80 là nhỏ nhất.
4) So với tr−ờng nhiệt độ, tr−ờng l−ợng m−a mô phỏng có sự phân hóa sâu sắc giữa các tr−ờng hợp thí nghiệm, và nói chung sai lệch khá lớn so với số liệu phân tích của CRU. Trong các sơ đồ tham số hóa đối l−u, sơ đồ Kuo cho l−ợng m−a mô phỏng cao hơn nhiều ở khu vực Nêpan, Myama và thấp hơn nhiều trên khu vực Đông D−ơng và Việt Nam, còn các sơ đồ AS74 và FC80 lại cho m−a mô phỏng hầu nh− lớn hơn số liệu quan trắc trên toàn miền tính, trong đó sơ đồ FC80 cho kết quả mô phỏng lớn nhất.
5) Hiệu ứng bất đồng nhất bề mặt không thể hiện rõ khi chạy với sơ đồ Kuo, nh−ng đã làm thay đổi đáng kể sự phân bố m−a, nhất là các trung tâm m−a lớn và trong các tháng 7−8 khi chạy với các sơ đồ AS74 và FC80. Khi tăng độ phân giải của mô hình bề mặt, sự phân bố m−a d−ờng nh− đ−ợc mô tả chi tiết hơn so với tr−ờng hợp chạy kiểm tra.
6) Việc tăng độ phân giải của mô hình bề mặt có xu h−ớng làm giảm l−ợng m−a mô phỏng trên khu vực Đông D−ơng. Do đó, đối với sơ đồ Kuo, l−ợng m−a mô phỏng ở khu vực Việt Nam đã thấp lại càng thấp hơn. Ng−ợc lại, do các sơ đồ AS74 và FC80 th−ờng cho l−ợng m−a mô phỏng quá cao nên hiệu ứng bất đồng nhất bề mặt qui mô d−ới l−ới có vai trò “điều chỉnh” sự v−ợt quá này và làm cho l−ợng m−a mô phỏng có xu h−ớng gần với quan trắc hơn. Trong ba sơ đồ đối l−u, có thể nói sơ đồ AS74 với việc đ−a vào hiệu ứng bất đồng nhất bề mặt d−ờng nh− cho kết quả mô phỏng khả dĩ nhất cho vùng này.
7) Hiệu ứng bất đồng nhất bề mặt có tác dụng thay đổi sự phân bố không gian của l−ợng m−a mà không ảnh h−ởng đáng kể đến tổng l−ợng m−a toàn vùng. Sự bất đồng nhất bề mặt qui mô d−ới l−ới cũng đã làm thay đổi các đặc tính trung bình của bề mặt, nh− l−ợng n−ớc chứa trong các lớp đất, l−ợng bốc hơi từ bề mặt, tốc độ dòng chảy mặt, các dòng ẩn nhiệt (bốc hơi) và hiển nhiệt. Nh−ng nhìn chung mức độ ảnh h−ởng không lớn. Mặc dù vậy, sự biến thiên của l−ợng n−ớc bốc hơi, l−ợng n−ớc tích lũy trong các lớp đất và dòng chảy mặt nói chung phù hợp với sự biến thiên của l−ơng m−a trung bình vùng.
Một số kiến nghị:
Từ những kết quả nhận đ−ợc của đề tài chúng tôi nhận thấy, có thể ứng dụng mô hình khí hậu khu vực RegCM để nghiên cứu mô phỏng và tiến tới dự báo khí hậu. Tuy nhiên, để có thể áp dụng nó vào thực tế vẫn còn nhiều vấn đề cần phải triển khai nghiên cứu tiếp mới có thể đ−a ra những kết luận xác đáng. Trong số những vấn đề đó,