2.1. Thiết kế thí nghiệm mơ phỏng mưa lớn và mưa cực trị
2.1.2. Cấu hình cho mơ hình RegCM4
Với mơ hình RegCM4 được miêu tả như trên, thí nghiệm mơ phỏng mưa lớn được thiết kế dựa trên các tuỳ chọn sau:
- Miền tính: Việc lựa chọn miền tính thích hợp đối với khu vực Việt Nam tương đối khá phức tạp nhất là đối với hiện tượng mưa lớn do đây là nơi mà đối lưu sâu gây mưa lớn được hình thành từ nhiều nguyên nhân khác nhau như: sự hoạt động của gió mùa, bão, áp thấp nhiệt đới, các hoàn lưu quy mơ lớn… Như vậy, miền tính cần lựa chọn sao cho những tác động địa phương được thể hiện đồng thời việc điều khiển của trường tồn cầu vẫn có tác dụng. Ngồi ra, Việt Nam cịn nằm gần khu vực có địa hình phức tạp như dãy Himalaya và khu vực đại dương nhiệt đới là những nơi có sự kiếm khuyết số liệu mà có khả năng ảnh hưởng đến kết quả mơ phỏng cũng như dự tính của mơ hình.
Do đó, miền tính được chọn sao cho khu vực Việt Nam nằm ở trung tâm miền, biên của miền tránh các vùng địa hình phức tạp và khơng mở q rộng về phía xích đạo. Cụ thể miền tính được chọn là một miền bao gồm khu vực Việt Nam và các vùng lân cận có tâm tại 160
N và 109,50E; kích thước miền là 2.200 x 2.120 km2
. - Độ phân giải và thời gian mô phỏng, thời kỳ chuẩn và thời kỳ dự tính: nghiên cứu của [Đỗ Văn Mẫn và Nguyễn Đăng Mậu, 2008] cho thấy ảnh hưởng của độ phân giải ngang đến kết quả mô phỏng là khá rõ ràng. Sự ảnh hưởng của độ phân giải ngang rõ ràng nhất là ở các khu vực núi cao có địa hình phức tạp. Độ phân giải ngang của mơ hình (khí quyển) được lựa chọn là 20 x 20km. Với miền tính và độ phân giải như vậy thì số ơ lưới là 110 x 106 ô lưới. Theo phương thẳng đứng mơ hình gồm 18 mực theo hệ tọa độ sigma, đỉnh tại 8mb. Độ dài thời kỳ mô phỏng là 40 năm, từ tháng 1 năm 1961 đến tháng 12 năm 2000. Thời kỳ chuẩn là 20 năm từ năm 1980 đến năm 1999. Thời kỳ dự tính được chia thành thời kỳ giữa thế kỷ 21 là
từ năm 2046 đến năm 2065 và thời kỳ cuối thế kỷ 21 là từ năm 2080 đến năm 2099. - Các sơ đồ tham số hoá vật lý được lựa chọn: Các sơ đồ tham số hóa vật lý có ảnh hưởng rất lớn đến kết quả mô phỏng mưa lớn đặc biệt là sơ đồ tham số hóa đối lưu. Từ những mơ tả chi tiết về những thay đổi cơ bản mơ hình RegCM4 được của [Giorgi và cộng sự, 2012] và một số nghiên cứu về sự ảnh hưởng của sơ đồ tham số hóa đối lưu, điều kiện biên, bề mặt đệm cho khu vực Việt Nam của [Phan Văn Tân và Hồ Thị Minh Hà, 2008a,b], [Thái Thị Thanh Minh và cộng sự, 2009], [Phan Văn Tân và Dư Đức Tiến, 2005]…, các sơ đồ tham số hóa vật lý được chon như sau:
+ Sơ đồ tham số hóa đối lưu: sơ đồ Grell của Grell (1993) với giả thiết khép kín của Arakawa và Schubert (1974). Những nét cơ bản của sơ đồ tham số hóa đối lưu Grell với giả thiết khép kín Arakawa và Schubert đã được miêu tả ở trên.
+ Sơ đồ lớp biên: Sơ đồ đã được cải tiến của Hotlslag (1990) được sử dụng. Sơ đồ này được xây dựng dựa trên khái niệm khuếch tán phi địa phương có tính đến các thơng lượng phản gradient nhận được từ các xốy quy mơ lớn trong khí quyển bất ổn định rất xáo trộn.
+ Sơ đồ mưa quy mô lớn: Sơ đồ ẩm hiện SUBEX của Pal và cộng sự (2000) được sử dụng trong thí nghiệm. Sơ đồ này tính các q trình ẩm diễn ra trong các đám mây gây mưa xác định qua các biến mơ hình đồng thời giải thích sự biến đổi ẩm trong ơ lưới đám mây bằng cách gắn độ ẩm tương đối lấy trung bình trong tồn ơ lưới với phần phủ mây và lượng nước mây.
+ Sơ đồ thông lượng đại dương: Sơ đồ của Zeng và cộng sự (1998) được lựa chọn. Sơ đồ này sử dụng thuật tốn khí động lực học tổng qt. Thuật tốn khí động lực học của sơ đồ để tính tốn thơng lượng bề mặt gồm hai thành phần: hàm của độ ổn định rối và biểu thức độ nhám của gió, nhiệt độ và độ ẩm.
+ Sơ đồ bề mặt đất: sơ đồ BATS của Dickinson và cộng sự (1993) được sử dụng. Sơ đồ mơ tả vai trị của thực vật và sự tương tác ẩm và đất trong quá trình biến đổi của những quá trình trao đổi động lượng, năng lượng và hơi nước giữa mặt đất và khí quyển. Mơ hình BATS bao gồm lớp thực vật, lớp tuyết, lớp đất mặt, lớp
rễ, lớp đất sâu hơn dày từ 1-2m, lớp đất sâu dày 3m. Các phương trình được xây dựng cho lượng nước của mỗi lớp đất, biểu diễn giáng thủy, độ thẩm thấu dưới lớp rễ và trao đổi khuếch tán của nước giữa các lớp đất, bốc hơi, dòng chảy mặt, lớp tuyết phủ và độ tan tuyết. Thông lượng hiển nhiệt, hơi nước và động lượng tại bề mặt được tính dựa trên hệ số cản bề mặt chuẩn từ lý thuyết tương tự lớp mặt. Sự khác nhau của các thông lượng này phụ thuộc vào bề mặt được bao phủ bởi thực vật hay đất trống vì hệ số cản phụ thuộc vào độ nhám của bề mặt và độ ổn định khí quyển trong lớp sát đất.