Số liệu đầu vào cho mô hình CAM 3.0:
Toàn bộ số liệu đầu vào cho mô hình CAM 3.0 được cung cấp miễn phí và có thể tải về tại trang web http://www.cesm.ucar.edu/models/atm- cam/download/. Số liệu cần thiết để chạy CAM 3.0 bao gồm có thành phần khí quyển, đại dương, băng biển và bề mặt.
Các file số liệu đầu vào bao gồm:
- Điều kiện ban đầu: cami_0000-09-01_64x128_T42_L26_c020514.nc; - Ozon: pcmdio3.r8.64x1_L60_clim_c970515.nc;
- Hơi nước và bức xạ: abs_ems_factors_fastvx.052001.nc;
- Nhiệt độ mặt nước biển: sst_HadOIBl_bc_64x128_clim_c020411.nc; - Băng biển: sst_HadOIBl_bc_64x128_clim_c020411.nc;
- Số liệu bề mặt: clms_64x128_c020514.nc.
Số liệu đầu vào cho mô hình RegCM3:
Số liệu cung cấp cho mô hình RegCM bao gồm số liệu về độ cao địa hình, các loại bề mặt, nhiệt độ mặt nước biển và các biến khí tượng cơ bản được cung cấp bởi mô hình CAM 3.0 làm điều kiện ban đầu và điều kiện biên cập nhật theo thời gian.
Bộ số liệu đặc trưng đất phủ toàn cầu (Global Landuse Cover Characteric: GLCC) cung cấp thông tin về thực vật/mặt đệm, nhận được từ số liệu Bức xạ phân giải rất cao tiên tiến (Advanced Very High Resolution Radiation: AVHRR) và được chia thành 18 loại đất phủ/thực vật được định nghĩa trong sơ đồ tương tác sinh quyển-khí quyển BATS. Mặt đệm của mỗi ô lưới của mô hình được xác định thuộc 1 trong số 18 loại này.
Số liệu độ cao địa hình được lấy từ USGS. Các file số liệu mặt đệm và độ cao địa hình có độ phân giải 10 phút.
Số liệu đầu ra của hệ thống mô hình CAM để sử dụng đối với các điều kiện ban đầu và biên được lấy từ 1/12/1996 đến 31/12/1999. Số liệu này được định dạng netcdf với các biến chính: độ cao địa thế vị, tốc độ gió kinh vĩ hướng,
độ ẩm tuyệt đối, nhiệt độ các mực, khí áp bề mặt, nhiệt độ mặt nước biển. Mô hình CAM 3.0 cho phép người sử dụng có thể đưa ra các tùy chọn biến đầu ra khác nhau. Đối với các biến được sử dụng làm đầu vào cho mô hình RegCM3 được lưu trong các file số liệu có định dạng như sau:
- YYYY_rmr.cam2.h0.YYYY-MM.nc (địa thế vị bề mặt);
- YYYY_rmr.cam2.h1.YYYY-12-01-21600.nc (tốc độ gió kinh, vĩ hướng); - YYYY_rmr.cam2.h2.YYYY-12-01-21600.nc (độ ẩm tuyệtđối, nhiệtđộ các mực, nhiệt độ bề mặt và SST);
- YYYY_rmr.cam2.h3.YYYY-12-01-21600.nc (khí áp bề mặt và độ cao địa thế vị);
Trong đó, YYYY chỉ năm (YYYY nhỏ hơn YYYY 1 năm) và MM chỉ tháng của số liệu chứa trong tập tin.
Số liệu đánh giá các mô phỏng
Số liệu tái phân tích toàn cầu: Số liệu CRU của Trung tâm Nghiên cứu Khí hậu của Vương quốc Anh với độ phân giải ngang 0,5 độ kinh vĩ và số liệu tái phân tích toàn cầu NNRP2 của NCEP. Các bộ số liệu tái phân tích toàn cầu NNRP2 và CRU được coi là “gần thực” và được sử dụng trong các đánh giá đối với mô phỏng mưa và nhiệt độ (CRU) và trường gió, độ cao địa thế vị ở các mực (NNRP2).
Số liệu quan trắc thực tế ở Việt Nam: Số liệu nhiệt độ và lượng mưa được quan trắc tại các trạm được lựa chọn (Bảng 2.5 và Hình 2.9).
Việc đánh giá chất lượng mô phỏng với số liệu quan trắc được thực hiện bằng cách nội suy số liệu mô phỏng về trạm, sau đó tiến hành các biện pháp so sánh và sử dụng các chỉ số thống kê. Đây là một nội dung quan trọng vì thực tế cho thấy số liệu tái phân tích toàn cầu được sử dụng (NNRP2 và CRU) tồn tại những sai số nhất định, do số lượng trạm phát báo quốc tế ở nước ta chưa nhiều dẫn tới khuyết thiếu và sai lệch ở một số khu vực, đặc biệt là các vùng núi cao. Mặc dù số lượng trạm được lựa chọn để so sánh là không nhiều, nhưng các trạm được lựa chọn nằm trên 7 vùng khí hậu trải dài trên lãnh thổ nước ta và hầu hết là các trạm đại diện cho vùng khí hậu tương ứng.
Phương pháp đánh giá mô phỏng
Theo tài liệu số 1023 của WMO năm 2000 về “Hướng dẫn thực hiện đánh giá nghiệp vụ dự báo” đã đề xuất “Hệ thống thực hiện đánh giá dự báo” và “Hệ thống thẩm tra dự báo”, đồng thời nêu ra các chỉ tiêu để đánh giá, thẩm định mô hình dự báo thời tiết, khí hậu. Có thể nêu ra một số thông tin như sau:
Độ chính xác (accuracy) của một mô hình dự báo được định nghĩa là mức độ phù hợp của dự báo thời tiết (khí hậu) với thời tiết (khí hậu) thực đã xảy ra, được quan trắc khí tượng ghi lại. Mức độ sai lệch giữa trị số quan trắc và trị số dự báo được gọi là sai số (error).
Độ tinh xảo (skill) hay độ chính xác tương đối (relative accuracy) được xác định như là độ chính xác của một mô hình dự báo so với độ chính xác của dự báo theo một chuẩn (standard) nào đó. Chuẩn được coi là cách dự báo không có độ tinh xảo (là cách dự báo chỉ dựa vào kết quả quan trắc mà không có tác động của một phương pháp nào). Có 3 "chuẩn" thường được sử dụng để so sánh: khí hậu (climatology), tồn lưu (persistence) và ngẫu nhiên (chance). Các khái niệm này được định nghĩa như sau: "chuẩn ngẫu nhiên" là dự báo chỉ dựa vào sự suy đoán thuần túy không đòi hỏi trước kiến thức nào; "chuẩn tồn lưu" là dự báo chỉ dựa vào điều kiện thời tiết ban đầu còn "chuẩn khí hậu" là dự báo dựa vào quan trắc nhiều năm, cần có những kiến thức về lịch sử của thời tiết, khí hậu.
Ðộ tin cậy (reliability) là khía cạnh khác của Ðộ chính xác dự báo (nó không hàm chứa việc so sánh với dự báo kiểm tra). Đó là xem xét dự báo "được tin cậy" đến mức độ nào so với trung bình. Mức độ tin cậy có thể được coi là hiệu giữa trung bình của giá trị dự báo với trung bình của giá trị quan trắc. Hay cũng thường được sử dụng để đánh giá xem các dự báo thể hiện chặt chẽ thế nào trong thành phần xác suất trên thực tế.
Có thể nêu một số chỉ tiêu chính sau đây:
+ Sai số trung bình ME hay độ lệch (Bias) dùng để đo độ tin cậy:
) 1( 1 ∑ = − = = N i Fi Oi N ME Bias
+ Sai số tuyệt đối trung bình (MAE), sai số bình phương trung bình (MSE) hay sai số quân phương (RMSE) dùng để đo độ chính xác:
[ ∑ ] = − = N i Fi Oi N MAE 1 1 ( ) ∑ = − = N i Oi Fi N MSE 1 2 1 ( ) ∑ = − = = N i Fi Oi N MSE RMSE 1 2 1 + Hệ số kỹ năng quân phương trung bình (Mean Squared Skill Score - MSSS) được xác định:
Cl
MSE MSE
MSSS =1−
Với MSEcl là sai số bình phương trung bình khí hậu:
( ) ∑ = − = N i Cl Oi O N MSE 1 1
Trong đó: Fi là kết quả dự báo ứng với giá trị quan trắc Oi của dãy N số liệu và O là giá trị trung bình của Oi.
Trong nghiên cứu này, luận văn chủ yếu sử dụng chỉ số Bias (ME) để đánh giá độ lệch để đánh giá độ tin cậy của các mô phỏng khí hậu. Bên cạnh đó, các đánh giá về định tính về phân bố theo không gian, biến trình theo thời gian và quy luật vật lý cũng được sử dụng.
Bảng 2.5. Danh mục các trạm quan trắc số liệu được lựa chọn
STT Tên trạm Kinh độ Vĩđộ STT Tên trạm Kinh độ Vĩđộ
1 Lai Châu 103,15 22,07 12 Vinh 105,67 18,67
2 Điện Biên 103 21,37 13 Đồng Hới 106,6 17,47 3 Sơn La 103,9 21,33 14 Huế 107,68 16,4 4 Bắc Quang 104,87 22,48 15 Đà Nẵng 108,15 16,03 5 Cao Bằng 106,25 22,67 16 Quy Nhơn 109,1 13,78 6 Bắc Cạn 105,83 22,15 17 Nha Trang 109,1 12,25 7 Lạng Sơn 106,77 21,83 18 Plâycu 108 13,98
8 Móng Cái 107,91 21,57 19 Buôn Ma Thuột 108,05 12,68
9 Hà Nội 105,8 21,3 20 Đà Lạt 108,47 11,98
10 Nam Định 106,15 20,43 21 Cần Thơ 105,78 10,3 11 Thanh Hóa 105,7 19,8 22 Cà Mau 105,17 9,17
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ NHẬN XÉT
Trong chương này, các kết quả mô phỏng khí hậu thời kỳ 1997-1999 bằng CAM 3.0 và RegCM_CAM sẽ được trình bày, so sánh với số liệu tái phân tích và số liệu quan trắc ở Việt Nam. Các nội dung đánh giá mô phỏng bao gồm:
- Trước tiên là các đánh giá các kết quả mô phỏng khí hậu bằng mô hình CAM 3.0;
- Đánh giá các mô phỏng khí hậu bằng mô hình RegCM_CAM.