3) Nhóm đặc trưng mực nước biển
8.1.2. Phương pháp nghiên cứu chủ yếu
1) Nghiên cứu mức độ biến đổi
Lập chuỗi thời gian (t)
-
T: 1, 2, …, n-1, n
Chuỗi số liệu quan trắc (x
- t) {xt}: x1, x2, …, xn-1, xn Trung bình số học - (x) ∑ = = n t xt n x 1 1
Chuẩn sai (∆x - t) x x xt= t− ∆ Độ lệch tiêu chuẩn (S) - 2 1 1 2 ) ( 1 − = ∑ = n tt x n S x Biến suất (S - r) % 100 * x S Sr= Cực đại của chuỗi (Max)
-
Max xt = Max (x1, x2,…xn) Cực tiểu của chuỗi (Min)
-
Min xt = Min (x1, x2,…xn) Biên độ của chuỗi (d)
-
d(x) = Max (xt) – Min (xt)
2) Nghiên cứu về xu thế biến đổi
a) Phát hiện xu thế bằng phương pháp trung bình trượt Trung bình trượt được coi là cơng cụ phát hiện sơ bộ tính xu thế bằng cách san bằng những ảnh hưởng của biến đổi ngẫu nhiên đối với chuỗi quan trắc khí hậu. Trong hoàn cảnh dung lượng của chuỗi số liệu ngắn như của Việt Nam dùng 2 dạng trượt sau đây:
Trung bình trượt với m = 5, m = 11 (trọng lượng đồng đều)
Biến đổi chuỗi {xt}: x1, x2,…xn thành chuỗi khơng có hoặc có rất ít thành phần ngẫu nhiên: ~ 2 1 ~ 1 2 1 ~ 2 1 .... − − + + + +++ m n m m xx x
Bằng cách lấy trung bình của m thành phần liên tiếp làm trị số của thành phần giữa với điều kiện m lẻ, . Khi đó trị số trung bình trượt với m của thành phần j là có dạng:
Trong chuỗi khơng có m2−1 thành viên đầu và
21 1
−
m
thành viên cuối
Trung bình trượt m = 5 với tỷ trọng
-
Chuỗi xt ban đầu được biến thành chuỗi với trị số của thành viên thứ j như sau:
b) Lập phương trình xu thế theo phương pháp bình phương tối thiểu
xt = b0 +b1t
Các đặc trưng thu được từ phương trình xu thế bao gồm Tốc độ xu thế: b
- 1
Gốc xu thế: bo.
-
Mức tăng hay giảm trong thời kỳ nghiên cứu
D = b1n
Hệ số tương quan (r
- xt)
c) Xác nhận xu thế
Để xác nhận sự tồn tại hay khơng xu thế, tính độ chênh lêch (∆) về trị số trung bình của các yếu tố khí hậu giữa thời kỳ gần đây (1991 – 2007) và thời kỳ chuẩn hay thời kỳ trước (1961 – 1990).
Trong đó:
2
n
x là trung bình của thời kỳ gần đây:
Và n1
x là trung bình của thời kỳ trước:
∑= 1990 = 1990 1961 1 1 1 t n x n x d) Kiểm nghiệm xu thế
Kiểm nghiệm độ tin cậy của hệ số tương quan rxt
-
Độ tin cậy của rxt được kiểm nghiệm bằng giả thiết H0: H0: r = 0 (*)
Tiêu chuẩn kiểm nghiệm ban đầu (*) là
dα phải bảo đảm sao cho Khi H0 đúng
Theo lý thuyết xác suất thống kê, biến t với 2 1 2 − − = n t r t
Có phân bố Student nên tiêu chuẩn (*) được thay thế bằng (**) sau đây:
Với điều kiện khi Ho đúng
Theo phương pháp nói trên, hệ số tương quan với dung lượng mẫu n được coi là đáng kể khi thỏa mãn tiêu chuẩn tương ứng với α = 0,05 và 0,01 như bảng 8.1:
Bảng 8. 1: Tiêu chuẩn tin cậy của hệ số tương quan r
n-2102030405060708090100
α = 0,050,5760,4230,3490,3040,2730,2500,2320,2170,2050,195 α = 0,010,7080,5370,4490,3930,3620,3250,3020,2830,2670,254
Kiểm nghiệm sự tồn tại của xu thế trong các chuỗi khí
-
hậu theo phương pháp Spearman Từ chuỗi số liệu ban đầu {xt}
x1, x2, … xn Lập chuỗi trình tự {yi}
y1, y2,… yn Trong đó y1 < y2 <… <yn
Chuỗi {xt} được coi là có xu thế khi {xt} tương tự {yi}, nói cách khác, khi các trị số t của xt gần đúng với i trong yi
Lập hệ số tương quan hạng rs với
Theo Spearman, kỳ vọng của rs bằng không (M(rs) = 0) và phương sai của rs, được tính bằng:
Chuỗi {xt} được coi là khơng có xu thế khi giả thiết ban đầu H0; rs = 0 được chấp nhận với mức tin cậy α
Tiêu chuẩn kiểm nghiệm: , bác bỏ giả thiết , chấp nhận giả thiết d phải xác định sao cho khi H0 đúng
Đặt ) ( ) ( s s s r D r M r u= − và
Tiêu chuẩn kiểm nghiệm trở thành:
0 u u ≥ , bác bỏ giả thiết 0 u u < , chấp nhận giả thiết
Bởi vì u có phân bố tiêu chuẩn hóa (N(0,1) và do đó: Với α = 0,05, uα = 1,96
Như vậy, khi chuỗi khí hậu được coi là có xu thế
rõ rệt và ngược lại
Khi chuỗi được coi là khơng có xu thế
3) Đánh giá biểu hiện biến đổi của mùa khí hậu * Các mùa khí hậu chính
Với khí hậu nhiệt đới gió mùa, mỗi một yếu tố đều có biến trình năm rõ rệt và có cả sự phân chia mùa theo yếu tố đó là mùa gió mùa đơng và mùa gió mùa hè, mùa nóng và mùa lạnh; mùa mưa và mùa khơ. Dĩ nhiên các mùa đó có mối liên hệ mật thiết và đều chịu chi phối của cơ chế gió mùa. Trong q trình nghiên cứu BĐKH tập trung vào 3 mùa yếu tố chính là mùa bão, mùa nhiệt
độ, mùa mưa và trong mỗi mùa chỉ đề cập đến 3 thời điểm: bắt đầu, cao điểm và kết thúc.
* Biến đổi mùa bão
Bão được đặc trưng bằng tần số bão và cường độ bão. Tuy nhiên, khi nói đến mùa bão người ta quan tâm đến tần số. Vì vậy, mùa bão được nghiên cứu trong BĐKH thực chất là mùa tần số bão.
Tần số bão không nhiều như tần số của các hiện tượng khác, chẳng hạn tần số dơng, tần số ngày có lượng mưa > 0,1mm/ ngày,… Về cơ bản, bão chỉ xuất hiện trong một số tháng nhất định. Vì vậy, người ta thường coi mùa bão là N tháng liên tục có tần số bão vượt qua một ngưỡng (tần số) nhất định. Trong N tháng đó, tháng đầu tiên được coi là tháng bắt đầu mùa bão, tháng nhiều bão nhất được coi là tháng cao điểm và tháng cuối cùng được coi là tháng kết thúc. Mùa bão khác nhau giữa năm này với năm khác và do đó, nghiên cứu biểu hiện trong biến đổi mùa bão chủ yếu là xác định tần suất mùa bão bắt đầu (cao điểm, kết thúc) vào các tháng lân cận và chính tháng bắt đầu (cao điểm, kết thúc) mùa bão khí hậu.
* Biến đổi mùa nhiệt độ
Mùa nhiệt độ bao gồm thời điểm bắt đầu, cao điểm và thời điểm kết thúc. Trong trường hợp, mùa nhiệt độ được xác định theo ngày, biến đổi mùa nhiệt được phân tích trên cơ sở quy đổi các ngày trong tháng, ngày trong năm. Khi đó:
Ngày 1 tháng I được quy đổi là ngày 1 Ngày 2 tháng I được quy đổi là ngày 2
………………………………………
Ngày 31 tháng I được quy đổi là ngày 31 Ngày 1 tháng II được quy đổi là ngày 32 …………………………………………
Ngày 31 tháng XII được quy đổi là ngày 365 * Biến đổi mùa mưa
Mùa mưa có biến đổi phức tạp hơn mùa nhiệt và mùa bão. Tuy nhiên, phương pháp nghiên cứu biến đổi mùa mưa vẫn như đối với mùa nhiệt trong trường hợp mùa mưa được xác định theo ngày và theo tuần và như mùa bão trong trường hợp mùa mưa đựơc xác định theo tháng.