Áp suất mực biển trung bỡnh 3 thỏng mựa hố 6-8 của 10 năm 1991-2000 từ
số liệu ERA40 và kết quả mụ phỏng của phiờn bản Reg+GAB được trỡnh bày trong Hỡnh 3.16. Nhỡn chung, Reg+GAB đó mụ phỏng được cỏc trung tõm khớ ỏp chớnh trong mựa hố ở ĐNA bao gồm rónh thấp điển hỡnh trờn vịnh Belgan, rónh thấp yếu hơn trờn biển Đụng và rỡa phớa tõy của ỏp cao cận nhiệt đới.
100
(a) MSLP, ERA40, 6-8/91-00 (b) Reg+GAB
Hỡnh 3.16: Áp suất mực biển trung bỡnh 3 thỏng 6-8/1991-2000 của (a) ERA40 và (b) Reg+GAB. Đơn vị mb.
(a) Mưa, CRU, 6-8/91-00 (b) Reg+GAB, 6-8/91-00
Hỡnh 3.17: Lượng mưa trung bỡnh mựa hố trong 10 năm của (a) CRU và (b) Reg+GAB. Đơn vị mm/ngày.
Tuy nhiờn, rừ ràng là rónh ỏp thấp trờn vịnh Belgan đó được tỏi tạo nụng hơn thực tế khoảng 2mb và trục rónh nghiờng hơn về phớa đụng bắc so với ERA40. Kết quả là đường dũng trờn vịnh Belgan của Reg+GAB cú tớnh vĩ hướng hơn thực tế và
đẩy tõm mưa lệch xuống đụng nam so với vị trớ điển hỡnh của nú trong mựa hố (Hỡnh 3.17). Ngoài ra, khớ ỏp trờn Ấn Độ Dương và Biển Đụng cũng được tỏi tạo cao hơn thực tế.
101
Nhiệt độ của CRU được nội suy về nỳt lưới của mụ hỡnh (với giả thiết cỏc nỳt lưới của CRU là cỏc điểm trạm) theo phương phỏp nội suy trung bỡnh cỏc điểm trạm nằm trong một đường trũn cú bỏn kớnh nhỏ hơn khoảng cỏch lưới và trọng số đúng gúp của cỏc điểm trạm tỷ lệ nghịch với khoảng cỏch đến trạm. Hiệu nhiệt độ
tại 2m giữa Reg+GAB và CRU được biểu diễn trong Hỡnh 3.18. Qua đú ta thấy nhiệt độ trung bỡnh thỏng mụ phỏng của Reg+GAB rừ ràng cú sai số õm cú tớnh hệ
thống so với CRU. Độ lệch hệ thống này trờn bỏn đảo Đụng Dương và Thỏi Lan hầu như là -2 đến -4 độ C. Sai số RMSE và cỏc chỉ số đỏnh giỏ khỏc của nhiệt độ
mụ phỏng so với CRU được tớnh toỏn cho từng nỳt lưới với 90 lỏt cắt thời gian bao gồm 3 thỏng x 10 năm được biểu diễn trong Hỡnh 3.19.
Sai số RMSE và MAE gần như tương đương cho thấy sai số hệ thống gần như đồng nhất trờn toàn khu vực ĐNA. Độ chớnh xỏc (Acc), chỉ số Hanssen và Kuipers (HK) và chỉ số kỹ năng Heidke (HSS) được tớnh toỏn như đó trỡnh bày trong cỏc phương phỏp đỏnh giỏ đối với dự bỏo đa nhúm. Nhiệt độ được phõn chia thành 6 nhúm từ 20-32oC, cỏch nhau 2 độ. Tại mỗi nhúm, tớnh cỏc chỉ số Acc, HK và HSS theo cụng thức như trong Bảng 2.3 (Bảng cỏc chỉ sốđỏnh giỏ dự bỏo phõn
đụi) và lấy trung bỡnh tất cả cỏc nhúm. Mụ hỡnh sẽ cú kỹ năng “hoàn hảo” khi ba chỉ
số này bằng 1. HSTQ khỏ cao, gần bằng 0,65 nhưng độ chớnh xỏc Acc và cỏc chỉ số
HK, HSS nhỏ. Mụ hỡnh mắc sai số cú tớnh hệ thống nờn cỏc khoảng chia nhiệt độ
quan trắc và dự bỏo lệch nhau dẫn đến sốđiểm hits thấp.
Bảng 3.7: Cỏc chỉ số đỏnh giỏ nhiệt độ mụ phỏng của Reg+GAB so với CRU tớnh trờn toàn khu vực ĐNA. Đơn vị độ C.
Trung bỡnh dự bỏo = 26.078 Fre = 0.946 Trung bỡnh quan trắc = 27.564 HSTQ = 0.645 ME = -1.486 Acc = 0.283 MAE = 2.040 HK = 0.075 RMSE = 2.494 HSS = 0.072
102
Hỡnh 3.18: Hiệu nhiệt độ 2m trung bỡnh mựa hố trong 10 năm (91-00) giữa Reg+GAB
và CRU. Đơn vị độ C.
Hỡnh 3.19: Sai số RMSE của nhiệt độ tại 2m trung bỡnh thỏng 6-8 của 10 năm (91-
00) của Reg+GAB so với CRU. Đơn vị độ C.
Khụng chỉ nhiệt độ bề mặt thấp hơn CRU, nhiệt độ và độẩm tại cỏc mực trờn cao của Reg+GAB cũng cú xu thế thấp hơn chớnh số liệu điều khiển đầu vào ERA40. Hỡnh 3.20 biểu diễn lỏt cắt thời gian - độ cao của hiệu nhiệt độ và độ ẩm của phiờn bản Reg+GAB so với ERA40 trong 10 năm 91-2000 cho thấy rừ ràng độ
lệch õm khoảng -0,5 độđến -1,5 độ từ mặt đất lờn đến khoảng 700mb đối với nhiệt
độ và từ -0,5 g/kg đến -2,5 g/kg trong hầu như toàn bộ tầng đối lưu đối với độẩm, ngoại trừ sỏt mặt đất. Như vậy, trong khu vực hoạt động của đối lưu, mụi trường đó
103
bị làm lạnh và làm khụ hơn thực tế, làm lạnh nhiều gần mặt đất và làm khụ nhiều tại phần giữa tầng đối lưu. Cú thể núi mưa đối lưu nhiều trong GAS dẫn tới làm lạnh và làm ẩm bề mặt. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
(a) Nhiệt độ, Reg+GAB – ERA40, 6-8/91-00
Năm
(b) Độẩm, Reg+GAB – ERA40, 6-8/91-00
Năm
Hỡnh 3.20: Lỏt cắt thời gian - độ cao của hiệu (a) nhiệt độ và (b) độ ẩm của phiờn bản Reg+GAB so với ERA40 trong 10 năm, từ 1991-2000. Đơn vị nhiệt độ
104
Tại phần giữa tầng đối lưu, đốt núng ngưng kết của mõy giỳp làm tăng nhiệt
độ mụi trường xung quanh và giữ nhiệt độ khỏ ổn định và gần với ERA40. Nhưng cú lẽ do sơ đồ Grell khụng cú sự xỏo trộn giữa khụng khớ mõy và khụng khớ mụi trường ngoại trừ tại đỉnh mõy và đỏy mõy nờn bay hơi của giỏng thủy trờn suốt độ
dày mõy khụng xỏo trộn được vào mụi trường, ngược lại, mụi trường chỉ bị làm khụ do hiệu ứng dũng hạ xuống ngoài mõy, kết quả là độ ẩm riờng của Reg+GAB tại phần giữa tầng đối lưu thấp hơn ERA40.
Cỏc chỉ số đỏnh giỏ sai số mụ phỏng lượng mưa trung bỡnh thỏng của Reg+GAB so với CRU được trỡnh bày trong Hỡnh 3.21. Lượng mưa mụ phỏng trung bỡnh thấp hơn CRU khoảng 3mm/ngày nhưng RMSE gần 21mm/ngày bởi vỡ
độ lệch lượng mưa giữa mụ hỡnh và quan trắc khụng đồng đều theo cả khụng gian và thời gian, HSTQ thấp (0,087) cho thấy sai số là dạng phi tuyến phức tạp. Cỏc chỉ
số Acc, HK và HSS nhỏ hơn so với trường hợp nhiệt độở trờn. Nguyờn nhõn cũng vẫn là khoảng chia ngưỡng mưa giữa mụ hỡnh và CRU khụng trựng nhau.
Hỡnh 3.21: Sai số RMSE của lượng mưa trung bỡnh thỏng 6-8 của 10 năm (91-00) của Reg+GAB so với CRU. Đơn vị mm/ngày.
105
Bảng 3.8: Cỏc chỉ số đỏnh giỏ lượng mưa trung bỡnh thỏng của Reg+GAB so với CRU tớnh trờn toàn khu vực ĐNA. Đơn vị mm/ngày.
Trung bỡnh dự bỏo = 4.796 Fre = 0.607 Trung bỡnh quan trắc = 7.900 HSTQ = 0.087 ME = -3.104 Acc = 0.403 MAE = 9.388 HK = 0.077 RMSE = 20.945 HSS = 0.070
Sai số của RegCM đó từng được đề cập đến trong nhiều nghiờn cứu về mụ phỏng giú mựa mựa hố khu vực ĐNA, tiờu biểu là của Liu vcs. (2006) trong đú, RegCM2 với sơ đồ tham số húa đối lưu GAS và sơ đồ thụng lượng đại dương – khớ quyển BATS đó mụ phỏng giú mựa mựa hố trờn khu vực ĐNA trong cỏc thỏng 5 và 6 của 10 năm (1991-2000) và mắc phải sai số cú tớnh hệ thống đối với nhiệt độ bề
mặt trờn khu vực nam Trung Hoa, biển Đụng và bỏn đảo Đụng Dương trong cỏc thỏng 5 và 6 tương ứng là -2,1oC, -2,4oC và -1,4oC. Sai số hệ thống của lượng mưa trờn cỏc khu vực này tương ứng là 2,0 mm/ngày, 3,8 mm/ngày và 3,5 mm/ngày. Sai số của RegCM3 trong luận ỏn khỏ phự hợp với nghiờn cứu kể trờn.
Theo Wim de Rooy và Kees Kok (2002), sai số tổng cộng của mụ hỡnh tại thời điểm tđược định nghĩa là:
Saisố_tổng cộng(t) = Kếtquả_mụhỡnh (t) – Quantrắc(t) Saisố_tổng cộng cú thểđược chia thành 2 thành phần :
Saisố_tổng cộng(t) = Saisố_mụhỡnh (t) + Saisố_biểudiễn (t)
trong đú : Saisố_mụhỡnh (t) = Kếtquả_mụhỡnh (t) – Trungbỡnh_thực_ụlưới (t)
và : Saisố_biểudiễn (t) ≡ Trungbỡnh_thực_ụlưới (t) – Quantrắc (t)
Saisố_biểudiễn là độ lệch khỏi trung bỡnh thực sự của ụ lưới. Trong cỏc nghiờn cứu thẩm định và cỏc dự bỏo nghiệp vụ, Saisố_biểudiễn thường bị bỏ qua và sai sốđược cho là hoàn toàn do mụ hỡnh, trong khi đú, do độ gồ ghề của bề mặt, vớ dụđịa hỡnh, nhiệt độ cú thể lệch khỏi giỏ trị trung bỡnh thực sự của nú vỡ biểu diễn địa hỡnh trong mụ hỡnh khụng chớnh xỏc.
106
Như vậy, nguồn gốc của sai số tổng cộng là do bản thõn vật lý của mụ hỡnh và cỏch thức biểu diễn địa hỡnh trong mụ hỡnh. Vỡ thế, cú 2 cỏch để loại bỏ hoặc giảm sai số tổng cộng. Thứ nhất, cải thiện biểu diễn địa hỡnh trong mụ hỡnh (thụng qua tăng độ phõn giải) hoặc sử dụng phương phỏp thống kờ hiệu chỉnh cỏc biến phụ
thuộc địa hỡnh như nhiệt độ theo độ lệch của địa hỡnh giữa mụ hỡnh và thực tế. Thứ
hai, cải thiện vật lý nội tại của mụ hỡnh. Trong cỏc phương phỏp thống kờ, cỏch phổ
biến nhất là cực tiểu húa Saisố_tổngcộng bằng hồi quy dựa trờn quan hệ giữa sản phẩm mụ hỡnh số và quan trắc. Theo cỏch này, tiếp cận thống kờ đối xử với
Saisố_biểudiễn và Saisố_mụhỡnh là như nhau. Cần lưu ý là thậm chớ ngay cả HQTT cũng đó cú thể hiệu chỉnh Saisố_mụhỡnh chứ khụng chỉ hiệu chỉnh sai số hệ thống gõy ra do Saisố_biểudiễn. Đối với một số biến, phương phỏp thống kờ là đủ hiệu quả nhưng trong những trường hợp khỏc thỡ phương phỏp thống kờ là cần thiết nhưng phương phỏp vật lý lại cú ưu thế hơn. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Nhận xột cuối chương
Đối với khu vực ĐNA, trong mựa hố, mụ hỡnh RegCM3 cho kết quả mụ phỏng nhiệt độ và lượng mưa phự hợp nhất khi chọn sơđồ tham số húa đối lưu của Grell (1993) với giả thiết khộp kớn của AS và sơ đồ thụng lượng đại dương-khớ quyển BATS. Tuy nhiờn, Reg+GAB tỏi tạo nhiệt độ cả bề mặt và trờn cao đều cú xu thế thấp hơn thực tế, độ ẩm trờn phần giữa tầng đối lưu và lượng mưa trung bỡnh thỏng cũng mắc sai số õm cú tớnh hệ thống. HSTQ của nhiệt độ khỏ cao (0,65) nhưng của lượng mưa rất thấp (0,087) cho thấy kỹ năng tỏi tạo nhiệt độ của Reg+GAB ổn định hơn kỹ năng mụ phỏng mưa. Cỏc chỉ số Acc, HK, HSS của cả
nhiệt độ và lượng mưa đều thấp do cỏc khoảng chia của quan trắc và mụ phỏng khụng trựng nhau. Do đú, cần cú biện phỏp hiệu chỉnh để đưa nhiệt độ và lượng mưa mụ phỏng về gần với thực hơn. Cú thể sử dụng cả 2 phương phỏp thống kờ và vật lý như vừa đề cập, đú là thay đổi sơ đồ tham số húa vật lý, cụ thể là sơ đồ tham số húa đối lưu trong RegCM3 và hiệu chỉnh thống kờ bằng ANN. Cỏc kết quảđược trỡnh bày trong chương 4 tiếp đõy.
107 Chương 4 CẢI THIỆN KẾT QUẢ Mễ PHỎNG NHIỆT ĐỘ VÀ LƯỢNG MƯA CỦA Mễ HèNH RegCM3 BẰNG SƠ ĐỒ THAM SỐ HểA ĐỐI LƯU MỚI VÀ BẰNG PHƯƠNG PHÁP HIỆU CHỈNH THỐNG Kấ