a. Nhiệt độ trung bỡnh thỏng
Hỡnh 4.11 biểu diễn chuỗi thời gian dị thường nhiệt độ cho thấy phiờn bản Reg+GAB biểu diễn tốt những giỏ trị xấp xỉ TBNN, nghĩa là phiờn bản này cú xu hướng mụ phỏng nhiệt độ dao động quanh giỏ trị TBNN, nhưng khụng nắm bắt
được cỏc cực đại của chuỗi quan trắc. Trong khi đú, Reg+TieB tỏi tạo rất tốt cỏc giỏ trị cực đoan như dị thường dương mạnh trong những năm El Nino núng (1993, 1995, 1998) và những năm lạnh hơn TBNN (1992, 1994, 1996, cuối 1997, cuối 1999 và năm 2000). Phõn tớch EOF đối với nhiệt độ quan trắc và nhiệt độ mụ phỏng sau khi nội suy về lưới theo phương phỏp nội suy trung bỡnh 4 điểm cũng nhận được biến trỡnh hàm thời gian tương tự chuỗi thời gian của dị thường nhiệt độ (Hỡnh 4.12). Thành phần chớnh đầu tiờn của nhiệt độ quan trắc, Reg+GAB, Reg+TieB, Reg+TieZ lần lượt lả 46,93%; 48,01%; 60,79%; 66,72%. Phiờn bản Reg+TieZ biểu diễn biến trỡnh nhiệt độ khụng ổn định và tốt như Reg+TieB, cụ thể là dị thường thường õm hơn trong những cực tiểu nhưng lại ớt dương hơn trong những cực đại. Như vậy, từ biến trỡnh nhiệt độ và dị thường nhiệt độ cú thể kết luận, phiờn bản Reg+TieB là phự hợp nhất để mụ phỏng nhiệt độ mặt đất trờn lónh thổ Việt Nam.
Nhỡn chung, sai số RMSE nhiệt độ trung bỡnh thỏng lớn nhất tại Tõy Bắc+Việt Bắc và Tõy Nguyờn (lớn hơn hoặc bằng 3 độ), thấp nhất ở Nam Bộ (0,5- 1,5 độ) và khoảng 2 độ trờn cỏc khu vực cũn lại. Sai số RMSE của Reg+TieB so với quan trắc tớnh trờn toàn Việt Nam khoảng 1,8oC, của Reg+TieZ là 1,9oC cũn của Reg+GAB là 2,2oC. Khi đỏnh giỏ cho từng khu vực, Reg+TieB cũng thể hiện kỹ
năng tốt nhất trờn hầu hết cỏc khu vực với RMSE thường thấp hơn Reg+TieZ khoảng 0,1 - 0,2oC và thấp hơn Reg+GAB khoảng 0,2-0,4oC. Ba chỉ số Acc, HK,
118
HSS của Reg+TieB đều lớn hơn Reg+TieZ và Reg+GAB (xem Bảng 4.2). Khu vực Trung Bộ, nam Trung Bộ và Nam Bộ cú sai số RMSE nhỏ hơn 2 độ. Tuy nhiờn, đối với khu vực Tõy Nguyờn, nơi cú nền nhiệt độ thấp hơn xung quanh do ảnh hưởng của địa hỡnh cao nguyờn ở đõy (Hỡnh 4.13), Reg+GAB cú kỹ năng tốt nhất với sai số RMSE chỉ 2,8oC trong khi RMSE của Reg+TieB và TieZ lần lượt là 3,3 và 3,2oC (Bảng 4.3). Ngoại trừ Tõy Nguyờn và Nam Bộ, HSTQ của cỏc khu vực cũn lại đều lớn hơn hoặc xấp xỉ 0,5. Dị thường T2m so với trung bỡnh 10 năm Hỡnh 4.11: Dị thường nhiệt độ trung bỡnh thỏng của 3 thỏng trong 10 năm so với trung bỡnh 10 năm của mỗi chuỗi. Đơn vị
độ C.
Nhiệt độ T2m, thành phần chớnh thứ nhất
Hỡnh 4.12: PCA đầu tiờn của nhiệt độ trung bỡnh thỏng của
3 thỏng trong 10 năm. Đơn vị độ C.
119
Hỡnh 4.13: Nhiệt độ trung bỡnh 30 thỏng mựa hố của cỏc khu vực trờn Việt Nam. Đơn vị độ C. Ghi chỳ: Theo phõn vựng khớ hậu của Phạm Ngọc Toàn, Phan Tất
Đắc, (1997), Việt Nam được phõn chia thành 10 khu vực khớ hậu nhưng do ớt
số liệu và một số khu vực cú khớ hậu tương đối giống nhau trong mựa giú mựa mựa hố nờn ghộp thành 5 khu vực.
Bảng 4.2: Bảng cỏc chỉ số đỏnh giỏ biến liờn tục đối với nhiệt độ trung bỡnh thỏng của Việt Nam giữa quan trắc và cỏc phiờn bản Reg+GAB, Reg+TieB, Reg+TieZ.
Đơn vị độ C.
Phiờn bản TrBỡnh
mụ hỡnh
TrBỡnh
qtrắc MAE RMSE ME HSTQ Acc HK HSS
Reg+GAB 26.077 1.870 2.205 -1.484 0.699 0.283 0.047 0.041
Reg+TieB 26.983 27.561 1.405 1.829 -0.578 0.671 0.428 0.190 0.179
Reg+TieZ 26.716 1.473 1.907 -0.845 0.674 0.410 0.179 0.166
Bảng 4.3: Tương tự như Bảng 4.2 nhưng của cỏc khu vực trờn Việt Nam.
Khu vực Phiờn bản TrBỡnh
mụ hỡnh
TrBỡnh
qtrắc MAE RMSE ME HSTQ Acc HK HSS
Reg+GAB 23.840 2.989 3.357 -2.266 0.549 0.142 -0.023 -0.021 Reg+TieB 24.320 26.107 2.713 3.115 -1.787 0.527 0.182 0.010 0.009 Tõy Bắc + V.Bắc Reg+TieZ 24.173 2.790 3.208 -1.933 0.528 0.174 0.003 0.003 Reg+GAB 26.742 2.008 2.399 -1.786 0.530 0.262 0.011 0.010 Reg+TieB 27.562 28.528 1.583 1.972 -0.966 0.501 0.378 0.116 0.113 ĐBB+ ĐBBB+ BTBộ Reg+TieZ 27.330 1.709 2.132 -1.198 0.480 0.348 0.086 0.084 Reg+GAB 27.468 1.807 2.218 -1.508 0.335 0.313 -0.014 -0.013 Reg+TieB 28.517 28.976 1.327 1.683 -0.459 0.355 0.440 0.057 0.060 TrTrBộ + NTrBộ Reg+TieZ 28.074 1.425 1.783 -0.901 0.385 0.397 0.020 0.020 Reg+GAB 23.442 2.171 2.863 0.896 0.047 0.334 0.058 0.057 Reg+TieB 24.395 22.546 2.505 3.380 1.848 0.031 0.316 0.045 0.044 Tõy Nguyờn Reg+TieZ 24.201 2.421 3.265 1.655 0.035 0.328 0.054 0.052 Reg+GAB 26.499 1.339 1.653 -0.923 0.162 0.422 0.008 0.008 Reg+TieB 27.845 27.422 1.079 1.348 0.423 0.203 0.493 0.072 0.075 Nam Bộ Reg+TieZ 27.531 1.020 1.274 0.109 0.167 0.516 0.057 0.062
120
HSTQ và RMSE của nhiệt độ trung bỡnh thỏng tớnh cho tất cả 30 thỏng trờn từng khu vực và toàn Việt Nam được biểu diễn trờn Hỡnh 4.14a và b. Ngoại trừ Tõy Nguyờn và Nam Bộ, HSTQ của cỏc khu vực cũn lại đều lớn hơn hoặc xấp xỉ 0,5. Sai số RMSE lớn nhất tại Tõy Bắc+Việt Bắc và Tõy Nguyờn (lớn hơn hoặc bằng 3
độ), thấp nhất ở Nam Bộ (0,5-1,5 độ) và khoảng 2 độ trờn cỏc khu vực cũn lại.
Hỡnh 4.14: (a) HSTQ và (b) RMSE của nhiệt độ trung bỡnh thỏng của 3 thỏng trong 10 năm giữa mụ hỡnh và quan trắc, đỏnh giỏ cho từng khu vực trờn Việt Nam. Đơn vị
RMSE là độ C.
Tuy nhiờn, kỹ năng mụ phỏng nhiệt độ tối cao (tại 13h) của mụ hỡnh chưa cao. Nhiệt độ tối cao trung bỡnh cỏc thỏng mựa hố thường lệch với quan trắc là õm 4-6 độ, ngay cả với phiờn bản tốt nhất là Reg+TieB (Hỡnh 4.15).
121
Hỡnh 4.15:Chuỗi thời gian nhiệt độ tối cao trung bỡnh cỏc thỏng 6-
8 của 10 năm. Đơn vị độ C.
Hỡnh 4.16:Dị thường nhiệt độ tối cao trung bỡnh cỏc thỏng 6-8 của
10 năm so với trung bỡnh 10 năm của mỗi
chuỗi. Đơn vị độ C.
Nếu đồng thời trừ nhiệt độ tối cao quan trắc và mụ hỡnh cho trung bỡnh 10 năm của quan trắc thỡ mụ hỡnh luụn thấp hơn TBNN của quan trắc và khụng bao giờ
nắm bắt được biến trỡnh của nhiệt độ tối cao. Tuy vậy, nếu trừ nhiệt độ của từng phiờn bản cho TBNN của chớnh phiờn bản đú với giả thiết chấp nhận hiệu chỉnh một lượng bằng độ lệch giữa TBNN của mụ hỡnh và TBNN của quan trắc như trờn Hỡnh 4.16 thỡ mụ hỡnh cú thể mụ phỏng tốt những thỏng lạnh hơn TBNN của năm 1991, 1994 cuối 1997 và 1999-2000, mụ phỏng được xu thế núng hơn TBNN trong cả
mựa hố năm 1993, thỏng 6/1997, cả mựa hố năm 1998, mặc dự biờn độ nhiệt nhỏ
hơn, và “bỏ lỡ” mất cực đại năm 1995. Phiờn bản Reg+TieB hầu như tỏi tạo nhiệt
độ tối cao cao hơn 2 phiờn bản cũn lại trong cỏc thỏng núng hơn TBNN và mụ phỏng thấp hơn trong cỏc thỏng lạnh hơn TBNN, nhưng độ sai lệch giữa 3 phiờn bản khụng đỏng kể.
122
Núi túm lại, tại mọi điểm số đỏnh giỏ đều cho thấy phiờn bản Reg+TieB cú kỹ năng tỏi tạo nhiệt độ bề mặt tốt nhất và phiờn bản Reg+GAB cú kỹ năng kộm nhất, ngoại trừ trờn khu vực Tõy Nguyờn. Reg+TieZ cú kỹ năng trung bỡnh giữa Reg+GAB và Reg+TieB và cũng thiờn về tỏi tạo nhiệt độ thấp trong những năm cú nắng núng giống như Reg+GAB nờn khụng được đỏnh giỏ cao so với Reg+TieB. Tiếp theo là cỏc chỉ sốđỏnh giỏ lượng mưa mụ phỏng trờn Việt Nam.
b. Lượng mưa trung bỡnh thỏng
Trung bỡnh 30 thỏng mụ phỏng, lượng mưa mụ phỏng của Reg+GAB khỏ tốt trờn vịnh Bengal nhưng quỏ nhỏ trờn bỏn đảo Đụng Dương trong khi 2 phiờn bản cũn lại tỏi tạo mưa quỏ mạnh trờn vịnh Bengal và Việt Nam. Tuy vậy, 2 phiờn bản sử dụng sơ đồ tham số húa đối lưu của Tiedtke mụ phỏng được khu vực mưa lớn trờn biờn giới Việt-Lào mặc dự vị trớ lệch sang đụng bắc. Khi lấy trung bỡnh 3 phiờn bản chỳng tụi nhận được kết quả tổ hợp (Reg+Tổ hợp) cú phõn bố giỏng thủy gần với CRU hơn. Cỏc bản đồ lượng mưa trung bỡnh mựa hố của 10 năm của 3 phiờn bản cựng với tổ hợp của chỳng được trỡnh bày trong Hỡnh 4.17. Hỡnh 4.18 biểu diễn dị thường lượng mưa trung bỡnh cỏc thỏng mựa hố của 10 năm (1991-2000) so với trung bỡnh 10 năm của quan trắc, tớnh trờn toàn Việt Nam. Trong trường hợp này, Reg+GAB luụn tỏi tạo mưa thấp hơn quan trắc cả trong những năm NON-ENSO (1996) hoặc El Nino yếu (1991) và La Nina (cuối 1998, 1999-2000), khi lượng mưa quan trắc trung bỡnh cỏc thỏng mựa hố xấp xỉ hoặc thấp hơn một chỳt so với TBNN. Reg+TieB cú xu hướng mụ phỏng lượng mưa lớn hơn quan trắc nhưng hầu như
biểu diễn được biến trỡnh lượng mưa trung bỡnh thỏng mựa hố của quan trắc ngoại trừ thỏng một số thỏng như 8/1992, 6/1993, năm 1998-1999 trong đú mưa quan trắc thấp hơn TBNN cũn mưa của Reg+TieB lớn hơn TBNN. Tỡnh trạng tương tự đối với Reg+TieZ và Reg+Tổ hợp trong cỏc thỏng này do mụ hỡnh đó tỏi tạo lượng mưa lớn vượt quan trắc trong những năm cú lượng mưa thấp. Trong những năm cú lượng mưa lớn như 1994, cuối năm 1995, năm 1996 thỡ 2 phiờn bản Reg+TieZ và Reg+Tổ
123
(b) Reg+GAB (c) Reg+TieB
(a) Mưa, CRU, 6-8/91-00
(d) Reg+TieZ (e) Reg+Tổ hợp
Hỡnh 4.17: Lượng mưa trung bỡnh thỏng 6-8/1991-2000 của (a) CRU, (b) Reg+GAB, (c) Reg+TieB, (d) Reg+TieZ và (e) Reg+Tổ hợp. Đơn vị mm/ngày.
Cỏc sai số đỏnh giỏ lượng mưa được trỡnh bày trong Bảng 4.4 cho thấy trờn toàn Việt Nam, phiờn bản Reg+Tổ hợp tốt nhất vỡ sai số RMSE nhỏ nhất, cỏc chỉ số
Acc, HK và HSS cũng hầu nhưđều lớn nhất. Tại Trung Bộ, sai số RMSE của phiờn bản Reg+GAB nhỏ nhất cũn của phiờn bản Reg+TieB lớn nhất bởi vỡ vào mựa hố Trung Bộ ớt mưa (khoảng 3,5 mm/ngày) mà Reg+GAB luụn tỏi tạo mưa nhỏ (trung bỡnh 4 mm/ngày), nhỏ hơn cỏc phiờn bản khỏc (7-10mm/ngày). HSTQ và sai số
RMSE tớnh cho lượng mưa trung bỡnh thỏng trong 30 thỏng đối với từng khu vực và toàn Việt Nam được biểu diễn trong Hỡnh 4.19a và b tương đối thấp, HSTQ biến
đổi từ -0,15 đến 0,35, RMSE khoảng 4-12mm/ngày. Nhỡn chung Reg+Tổ hợp hầu như luụn cú sai số RMSE nhỏ nhất cũn HSTQ xấp xỉ Reg+GAB, tốt hơn so với Reg+TieB và Reg+TieZ.
124 Hỡnh 4.18: Dị thường lượng mưa trung bỡnh cỏc thỏng mựa hố của 10 năm (1991-2000) so với trung bỡnh 10 năm của quan trắc, tớnh trờn toàn Việt Nam. Đơn vị mm/ngày.
Bảng 4.4: Tương tự như Bảng 4.2 nhưng là lượng mưa trung bỡnh thỏng và thờm phiờn bản Reg+Tổ hợp. Đơn vị mm/ngày.
Phiờn bản TrBỡnh
mụ hỡnh
TrBỡnh
qtrắc MAE RMSE ME HSTQ Acc HK HSS
Reg+GAB 4.802 4.623 6.164 -3.101 0.257 0.301 0.071 0.068
Reg+TieB 9.803 7.903 6.345 9.216 1.900 0.113 0.307 0.044 0.043
Reg+TieZ 7.732 5.400 7.426 -0.171 0.165 0.302 0.041 0.040
Reg+Tổ hợp 7.445 4.520 6.077 -0.457 0.208 0.354 0.076 0.077
Bảng 4.5 : Tương tự như Bảng 4.4 nhưng của cỏc khu vực trờn Việt Nam.
Khu
vực Phiờn bản
TrBỡnh mụ hỡnh
TrBỡnh
qtrắc MAE RMSE ME HSTQ Acc HK HSS
Reg+GAB 6.047 5.749 7.290 -4.573 0.192 0.309 0.081 0.067 Reg+TieB 11.881 6.258 8.107 1.262 0.161 0.364 -0.020 -0.020 Reg+TieZ 10.140 10.620 5.484 7.560 -0.479 0.238 0.424 0.127 0.119 Tõy Bắc + Việt Bắc Reg+Tổ hợp 9.356 4.699 6.155 -1.264 0.249 0.430 0.108 0.104 Reg+GAB 4.339 4.469 5.973 -3.576 0.259 0.304 0.050 0.047 Reg+TieB 9.768 5.707 8.876 1.854 0.160 0.333 0.054 0.053 Reg+TieZ 7.433 7.915 4.893 6.755 -0.481 0.224 0.292 0.008 0.008 ĐBB+ ĐBBB + BTrBộ Reg+Tổ hợp 7.180 3.999 5.489 -0.735 0.262 0.387 0.088 0.090 Reg+GAB 4.044 2.934 4.239 0.511 0.279 0.336 0.045 0.044 Reg+TieB 9.839 7.450 11.106 6.306 0.210 0.215 0.020 0.017 Reg+TieZ 7.505 3.533 5.589 8.163 3.972 0.110 0.221 -0.006 -0.005 TrTrBộ + NTrBộ Reg+Tổ hợp 7.130 4.768 6.447 3.597 0.243 0.233 0.016 0.014 Reg+GAB 4.639 4.873 6.271 -4.469 0.250 0.242 -0.042 -0.033 Reg+TieB 13.692 7.381 11.054 4.583 -0.039 0.442 0.158 0.142 Reg+TieZ 10.603 9.108 5.382 7.456 1.495 0.162 0.433 0.119 0.109 Tõy Nguyờn Reg+Tổ hợp 9.645 4.377 6.001 0.536 0.095 0.475 0.081 0.082 Reg+GAB 5.334 5.417 6.872 -3.757 0.127 0.276 0.048 0.040 Reg+TieB 6.345 6.271 8.055 -2.746 -0.094 0.239 -0.004 -0.003 Reg+TieZ 5.124 9.091 6.187 7.824 -3.967 -0.133 0.233 0.008 0.006 Nam Bộ Reg+Tổ hợp 5.601 5.230 6.768 -3.490 -0.059 0.285 -0.009 -0.008
125
RMSE, mưa
Hỡnh 4.19: (a) HSTQ và (b) RMSE của lượng mưa trung bỡnh thỏng của 3 thỏng trong 10 năm giữa mụ hỡnh và quan trắc, đỏnh giỏ cho từng khu vực trờn Việt
Nam. Đơn vị RMSE là mm/ngày.
Nhận xột
Từ cỏc Bảng 4.2 đến Bảng 4.5 ta thấy nhiệt độ và lượng mưa của mụ hỡnh thường mắc sai số cú tớnh hệ thống so với quan trắc. Tuy nhiờn, khụng thể hiệu chỉnh cơ học bằng cỏch cộng hoặc trừ một lượng nào đú để đưa mụ phỏng về giỏ trị
126
khỏc nhau. Thụng thường, để đơn giản, người ta cú thể xõy dựng phương trỡnh HQTT để hiệu chỉnh sản phẩm của mụ hỡnh về giỏ trị quan trắc nhưng qua một số
thử nghiệm chỳng tụi nhận thấy HQTT khụng cho kết quả tốt. Nhưng HSTQ giữa nhiệt độ (lượng mưa) mụ phỏng và nhiệt độ (lượng mưa) quan trắc tương ứng khoảng 0,6-0,7 (0,1-0,2), vỡ thế mối quan hệ tuyến tớnh của sản phẩm mụ hỡnh với
đại lượng quan trắc đú khụng mạnh, đặc biệt là đối với lượng mưa. Do đú, trong mục tiếp theo, chỳng tụi sử dụng mạng thần kinh nhõn tạo (ANN) để xõy dựng mối quan hệ giữa nhiệt độ (lượng mưa) mụ hỡnh và quan trắc, từđú hiệu chỉnh giỏ trị mụ phỏng về gần với thực tế hơn.