Trung tâm Dự báo khí hậu quốc gia (CPC) ở Hoa Kỳ đã phát triển hệ thống dự báo khí hậu sử dụng mô hình động lực toàn cầu CFS (Climate Forecast System). Phiên bản đầu tiên là CFSv1 được đưa vào hoạt động dự báo nghiệp vụ tại NCEP từ tháng 8 năm 2004, đây là phương trình kết hợp đầy đủ khí quyển- đại dương-đất. Sau khi CFSv2 được triển khai đưa vào hoạt động tháng
9 năm 2012. CFSv2 đã cải tiến tất cả các thành phần của hệ thống CFSv1 và đưa vào một vài điểm mới như nâng cấp phương trình đất với bốn lớp đất, phương trình băng biển tương tác ba lớp và đưa sự biến đổi nồng độ CO2 trong quá khứ vào trong phương trình. Hơn nữa, tính nhất quán giữa trạng thái phương trình và ban đầu được tạo ra bởi hệ thống đồng hóa số liệu đã được cải thiện trong CFSv2 (Saha và ctv, 2014) [111]. Hiện nay, các sản phẩm số liệu toàn cầu từ CFSv2 được cung cấp ở độ phân giải ngang có thể lên tới 0,5ºx0,5º kinh vĩ, với loại số liệu ở nhiều quy mô thời gian khác nhau (giờ, ngày, tháng). CFSv2 đã được cập nhật các kỹ thuật đồng hóa số liệu quan trắc, vệ tinh, ra đa, thám không. Trung tâm dữ liệu Hoa Kỳ (CDC) cung cấp khá đa dạng các loại số liệu như tái phân tích (CFSR), phân tích dự báo lại (CFS_Reforecast), CFSv2 nghiệp vụ thời gian thực (CFS_operation).
Số liệu CFS_Reforecast với thời trễ dự báo (dự báo trước) lên đến 9 tháng bao gồm từ ngày 12 tháng 12 năm 1981 đến 31 tháng 03 năm 2011, với bước thời gian 6h và tần suất 4 obs/ngày (00h 00, 06h00, 12h00 và 18h00 UTC), mỗi lát cắt sản phẩm đầu ra 5 ngày (mỗi tháng CFSv2 sẽ thực hiện 6 lần x với 4 obs sẽ là 24 dự báo/mỗi tháng x 11 tháng, trong đó sẽ có 1 tháng là 28 dự báo, như vậy sẽ có 292 dự báo cho mỗi năm, và tổng số 29 năm sẽ là 8468 dự báo.
1) Số liệu dự báo lại CFS_Reforecast thời kỳ 1982-2010, bao gồm SST (file “Ocnf”) và gió vĩ hướng mực 200mb (U200) (file “Pgbf”), độ phân giải không gian 1o x 1o kinh vĩ làm số liệu phụ thuộc cho xây dựng các phương trình dự báo ACE. Trong mỗi tháng dự báo trước (9 tháng cho mỗi lần thực hiện) của CFSv2 đã được CDC tính trung bình tháng theo từng lát cắt, mỗi lát cắt có 4 obs (04 file) và trung bình của 4obs (01 file) tại: https://www.ncei.noaa.gov/ data/climate-forecast-system/access/reforecast/high-prioroty-subset/monthly- means-9-month . Như vậy mỗi tháng dự báo trước sẽ có 6 lát cắt/tháng x 5 file số liệu/lát cắt sẽ là 30 file số liệu, tuy nhiên nghiên cứu này chỉ sử dụng 01 file trung bình của 4 obs cho mỗi lát cắt hay 6 file/tháng. Số liệu CFSv2 được thu thập phục vụ xây dựng mô hình dự báo ACE trên Biển Đông trong chương 4
được thể hiện trong Hình 2.1, cụ thể:
a) CFSv2 thực hiện trong bốn tháng (các tháng 2, 3, 4 và 5): Nghiên cứu đã thu thập hai yếu tố SST, U200 mb được CFSv2 dự báo cho mùa hè (tháng 6- 8) làm NTDB phục vụ cho xây dựng phương trình dự báo tổng ACE từ tháng 5 đến tháng 12. Tổng cộng 6 file/tháng x 3 tháng (tháng 6-8) x 29 năm x 2 yếu tố x 4 tháng CFSv2 thực hiện dự báo sẽ là 4176 file.
b) CFSv2 thực hiện trong hai tháng (tháng 5 và 6): Thu thập hai yếu tố SST, U200 mb được CFSv2 dự báo cho tháng 8 đến 12 (5 tháng) làm NTDB phục vụ xây dựng phương trình dự báo tổng ACE từ tháng 8 đến tháng 12. Tổng cộng sẽ 6 file/tháng x 5 tháng (tháng 5-12) x 29 năm x 2 yếu tố x 2 tháng CFSv2 thực hiện dự báo sẽ là 3480 file số liệu.
2) Từ tháng 4/2012, hệ thống dự báo nghiệp vụ CFSv2 của NCEP cung cấp số liệu dự báo giống như CFS_Reforecast với tần xuất 4 lần/ngày với bước thời gian sản phẩm đầu ra từng giờ và thời gian dự báo trước tối đa đến 9 tháng. Số liệu CFS_operation thời kỳ 2013-2018 tại website: https://www.ncei.noaa. gov/data/climate-forecast-system/access/operational-9-month-forecast/ monthly- means đã được CDC tính trung bình theo 4 obs (4 file/ngày). Dung
lượng số liệu cao và tài nguyên máy tính hạn chế, do đó nghiên cứu này sử dụng 02 obs vào 00h và 12h UTC về SST, U200 mb làm số liệu độc lập, cụ thể:
a) CFSv2 thực hiện dự báo nghiệp vụ trong bốn tháng (các tháng 2, 3, 4 và 5): Thu thập hai yếu tố SST, U200 mb được CFSv2 dự báo cho ba tháng từ tháng 6-8, thời kỳ 2013-2018 (6 năm) phục vụ đánh giá sai số dự báo tổng ACE từ tháng 5-12. Tổng cộng 2 yếu tố x 2 file/ngày x 30 ngày x 3 tháng (tháng 6- 8) x 4 tháng CFSv2 thực hiện dự báo x 6 năm sẽ là khoảng 8640 file số liệu.
b) CFSv2 thực hiện dự báo nghiệp vụ trong hai tháng (tháng 5 và 6): Thu thập hai yếu tố SST, U200 mb được CFSv2 dự báo cho năm tháng (tháng 8-12) phục vụ đánh giá sai số dự báo tổng ACE từ tháng 8 đến tháng 12. Tổng cộng 2 yếu tố x 2 file/ngày x 30 ngày x 5 tháng (tháng 8-12) x 2 tháng CFSv2 thực hiện dự báo x 6 năm sẽ là khoảng 7200 file số liệu
Số liệu dự báo lại S ố liệu dự báo nghiệp vụ CFSv2 thực hiện JSST, JSSTG, Tổng ACE1
dự báo trong U200 trung bình từ tháng 5-12)
tháng 2, 3, 4 và 5 tháng 6 đến 8
CFSv2 thực hiện JSST, JSSTG, Tổng ACE2
dự báo trong U200 trung bình từ tháng 8-12
tháng 5 và 6 tháng 8 đến 12
Đánh giá sai số và khả năng Lập phương trình (Kiểm nghiệm F với ứng dụng của phương trình
α=0.05
Hình 2. 1. Sơ đồ mô tả thu thập và sử dụng số liệu CFSv2 phục vụ xây dựng mô hình dự báo ACE trên Biển Đông