Đối với việc chọn miền tớnh, nhận định của một số nghiờn cứu trờn thế giới cho rằng biờn xung quanh khụng nờn đặt tại những nơi cú địa hỡnh phức tạp (tốt nhất là đặt trờn biển), hay là mở rộng miền đến chừng nào cú thể để bao quỏt được cỏc hoàn lưu tỏc động trực tiếp đến khi hậu khu vực. Để kiểm nghiệm vấn đề này, Hồ Thị Minh Hà (2008) đó thực hiện đối với khu vực Đụng Nam Á và đỏnh giỏ cho 3 thỏng mựa hố trong 10 năm (1991-2000). Tỏc giả cho rằng cỏc yếu tố đó nờu rất khú thực hiện đầy đủ đối với khu vực Đụng Nam Á, nơi mà phớa Bắc cú dóy Hymalaya, ba phớa cũn lại cú rất nhiều đảo, bỏn đảo và đường bờ biển dài, uốn khỳc. Để nắm bắt được dũng giú mựa chớnh trong mựa hố, tỏc giả chọn miền tớnh từ
15S-27N; 70-135E. Tuy nhiờn đối với cỏc thỏng cũn lại trong năm, nhất là mựa đụng, vào thời gian ảnh hưởng của hoàn lưu giú mựa Đụng Bắc từ cao ỏp lạnh lục địa, miền tớnh trờn là quỏ hẹp ở biờn phớa Bắc. Do vậy để mụ phỏng tốt khớ hậu khu vực Đụng Nam Á cho tất cả cỏc thời điểm trong năm, chỳng tụi cho rằng cần phải chọn miền tớnh lớn hơn. Nhận định này sẽ được chứng minh cụ thể ngay sau đõy
CHỌN MIỀN TÍNH (TN1) * Phõn bố nhiệt độ và lượng mưa
Đối với thử nghiệm 1 (chọn miền tớnh) cú thể xem cỏc hỡnh từ 3.3 đến 3.7. Cỏc hỡnh được loại bỏ cỏc giỏ trị trờn biển để so sỏnh với số liệu tỏi phõn tớch CRU, do số liệu này khụng cú trờn biển. Mục đớch chớnh của của làm này là xem dạng phõn bố của nhiệt và mưa cú chớnh xỏc hay khụng.
Nhiệt độ dự bỏo cho khu vực Việt Nam và phụ cận cú bias õm, nếu so với CRU (cỏc hỡnh 3.2 đến 3.5). Sai số lớn tập trung ở phớa Tõy Bắc Việt Nam và Thỏi Lan, Campuchia, miền nam Việt Nam. Sai số cú nơi đạt tới 6 độ. Bias õm thể hiện suốt cỏc thỏng trong năm, từ đụng sang hố. Sai số cỏc thỏng mựa Đụng là lớn hơn cả đối với Việt Nam nhất là đối với hai vựng đó nờu ở trờn.
Hỡnh 3.4 Nhiệt độ TB mựa hố (oC) – DL/CTL/DS/CRU
Hỡnh 3.5 Nhiệt độ TB năm (oC) – DL/CTL/DS/CRU
Miền tớnh càng nhỏ nhiệt độ dự bỏo càng lớn, do đú càng gần với thực tế. Tuy nhiờn sự khỏc biệt trong phõn bố nhiệt độ giữa cỏc miền tớnh chỉ mang tớnh cơ học, nghĩa là cú sai khỏc nhiều về giỏ trị nhưng sai khỏc ớt về dạng phõn bố. Điều này cho thấy bản thõn mụ hỡnh (kết hợp với trường điều khiển là số liệu ERA40) dự với miền tớnh nào cũng đều cho phõn bố nhiệt độ tương đối thống nhất. Kết luận là khụng thể thay đổi miền tớnh để nắm bắt được phõn bố khụng gian của nhiệt độ tại khu vực nghiờn cứu (đặc biệt cú thể thấy vựng nhiệt độ cao tại Tõy Bắc và phớa Nam Thỏi Lan giỏp với Tõy Bắc Campuchia khụng được mụ phỏng tốt).
Lượng mưa mựa đụng so với CRU khụng tốt ở khu vực miền trung và Tõy Nguyờn Việt Nam, khu vực mà lượng mưa dự bỏo cú nơi đạt tới trờn 700mm (hỡnh 3.6–a).
Hỡnh 3.6 Lượng mưa TB thỏng mựa Đụng (mm/thỏng) kết hợp với trường dũng (a) DS ; (b) CTL ; (c) DL; (d) CRU (trường dũng ERA40)
Dải mưa lớn ở miền Trung lấn sõu hơn vào trong đất liền trong miền nhỏ. Miền càng lớn dải mưa này càng thu hẹp, thờm vào đú giỏ trị cực đại cũng giảm đi đối với miền lớn. Do đú cú thể thấy miền lớn cho kết quả mụ phỏng tốt hơn đối với lượng mưa cho khu vực Việt Nam. Nhỡn một cỏch tổng thể đối với cỏc vựng khỏc dự bỏo của miền lớn cũng tương đối tốt, sai lệch khụng quỏ lớn và mụ hỡnh cũng nắm bắt được một số tõm mưa chớnh. Cũn riờng với miền nhỏ, do kết quả mụ phỏng cho mưa khỏ lớn và trải đều trờn toàn miền (mưa xuất hiện ngay cả ở miền Nam Thỏi Lan và trung Mianma – những vựng đang là mựa khụ) nờn kết quả hoàn toàn khụng chớnh xỏc.
(c)
(b) (a)
Khỏc biệt khỏ lớn cũng cú thể thấy trong trường dũng trung bỡnh (cỏc thớ nghiệm so với ERA40). Hai miền tớnh lớn và trung bỡnh khụng cú khỏc biệt nhiều, trong khi miền nhỏ cú khỏc biệt tương đối rừ so với hai miền cũn lại đặc biệt là tại biển Đụng, nơi mà giú mụ phỏng tại miền này (từ vĩ độ 10 đến 22) cú gúc thiờn về Đụng Đụng Bắc thay vỡ Đụng Bắc giống như ở hai miền cũn lại. Giú vĩ hướng tại miền nhỏ cũng lớn hơn so với hai miền kia và do đú mang nhiều ẩm từ biển hơn vào trong đất liền. Từ đú cú thể thấy được khỏc biệt rừ rệt này.
Hỡnh 3.7 Lượng mưa TB thỏng mựa Hố (mm/thỏng) kết hợp với trường dũng (a) DS ; (b) CTL ; (c) DL; (d) CRU (trường dũng ERA40)
Trờn hỡnh 3.7, Lượng mưa trung bỡnh cỏc thỏng mựa hố cho thấy cả ba miền tớnh đều khụng nắm bắt được dải mưa kộo dài từ Tõy Bắc Việt Nam tới Bắc
(c)
(b) (a)
Campuchia. Mưa do giú mựa mựa hố ở phớa Nam Mianma cú quan sỏt thấy, tuy nhiờn vựng mưa này bị đẩy sõu vào trong đất liền, tới tận phớa Tõy Thỏi Lan trờn cả ba miền tớnh. Trong cả ba miền tớnh, phõn bố mưa của miền tớnh CTL cú vẻ hợp lý hơn cả, khi diện mưa phớa Tõy Thỏi Lan hẹp hơn hai miền cũn lại. Miền tớnh lớn cú kết quả mụ phỏng mưa trờn khu vực phớa Nam Trung Quốc sỏt với Việt Nam ớt hơn miền CTL, trong khi khu vực này vào mựa hố mưa tương đối lớn. Về cơ bản, miền tớnh nhỏ vẫn cho mưa nhiều hơn hai miền cũn lại.
Đối với trường dũng trung bỡnh, cú thể thấy vựng hội tụ xuất hiện trờn khu vực biển Đụng Ấn Độ Dương trờn hai miền tớnh trung bỡnh (CTL) và Lớn (DL), khiến cho vựng mưa đó nờu ở trờn bị đẩy lựi về phớa Đụng Nam so với CRU. Điều này khỏ giống với nhận định của Hồ Thị Minh Hà (2008), tuy nhiờn điều khỏc biệt là đường dũng ở đõy khụng cú tớnh vĩ hướng hơn so với thực tế.
Kết luận đưa ra ở đõy là, mặc dự mụ phỏng nhiệt độ của miền nhỏ cú chất lượng tốt hơn hẳn so với hai miền tớnh cũn lại, mụ phỏng mưa của miền tớnh này khụng cú độ chớnh xỏc cao và do vậy khụng đỏng tin cậy bằng cỏc miền tớnh cũn lại. Trong hai miền trung bỡnh (CTL) và lớn (DL), dự bỏo của DL khỏ giống với CTL và khụng cú cải thiện nhiều, trong một số trường hợp (chẳng hạn như trong mựa hố) cũn cho hiệu quả kộm hơn. Do đú theo chỳng tụi, miền tớnh CTL là đủ lớn để bao quỏt cỏc hoàn lưu chớnh trong cả hai mựa đụng và hố.
Tiếp theo, để đưa ra cỏi nhỡn chớnh xỏc và cụ thể đối với khu vực Việt Nam, luận văn đưa ra kết quả trờn mạng lưới 50 trạm quan trắc, thụng qua hai dạng biểu đồ. Một là đồ thị lượng mưa tớch luỹ và nhiệt độ trung bỡnh tại 50 trạm này đối với 4 thỏng chớnh trong năm là cỏc thỏng 1, 4, 7, 10. Hai là biểu đồ Bias (hiệu của mụ phỏng và quan trắc) và RMSE (sai số bỡnh phương trung bỡnh) nhiệt độ và giỏng thuỷ trung bỡnh. Cỏc giỏ trị này được lấy trung bỡnh trong 50 trạm và vẽ cho mựa hố, mựa đụng và cả năm đối với Bias. Đối với RMSE (cả năm), đõy là giỏ trị sai số của tập mẫu cú dung lượng là 600 (lấy trung bỡnh 50 trạm trong 12 thỏng).
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 m m OBS Exp1(DL) CTL Exp2(DS)
Hỡnh 3.8 Lượng mưa tớch luỹ thỏng 1
- Đối với thỏng 1, là thỏng chớnh đụng, khỏc biệt thấy rừ trong kết quả mụ phỏng. Hỡnh 3.8 đưa ra lượng mưa tớch luỹ trong thỏng này. Kết quả cho thấy khỏc biệt cơ bản trong mụ phỏng cường độ mưa của miền tớnh nhỏ so với hai miền cũn lại (cho mụ phỏng tương đối trựng nhau). Khỏc biệt này chủ yếu là ở miền trung và Tõy Nguyờn. Miền nhỏ cho mưa rất lớn, trờn 700mm tại cỏc trạm như Tuy Hoà, Nha Trang hay Mdrak, trong khi hai miền tớnh cũn lại chỉ cú lượng mưa xấp xỉ 200mm. Một nhận định khỏc cũng thống nhất với cỏc hỡnh vẽ và lý lẽ đó đưa ra phớa trờn khi xem xột trờn khụng gian lưới tớnh, đú là mưa mụ phỏng của miền nhỏ lớn hơn cỏc miền cũn lại. Ngay cả ở miền Bắc, nơi mà lượng mưa được cho là khụng đỏng kể (ngoại trừ tõm mưa Bắc Quang) thỡ mụ phỏng của miền nhỏ cũng khụng tốt. Lượng mưa thường gấp đụi so với hai miền tớnh cũn lại. Đối với miền lớn và miền trung bỡnh, nhỡn chung miền trung bỡnh (CTL) cho mụ phỏng tốt hơn do lượng mưa nhỏ hơn đụi chỳt.
0 5 10 15 20 25 30 độ OBS Exp1(DL) CTL Exp2(DS) Hỡnh 3.9 Nhiệt độ trung bỡnh thỏng 1
Hỡnh 3.9 là nhiệt độ trung bỡnh thỏng 1 vẽ trờn khụng gian trạm. Ta cú thể thấy sự thống nhất trong nhận định với cỏc hỡnh vẽ so sỏnh với số liệu tỏi phõn tớch. Nhiệt độ của miền nhỏ mụ phỏng cao hơn hai miền cũn lại và do đú rất sỏt với quan trắc, đặc biệt là tại cỏc trạm phớa bắc, nơi mà chờnh lệch nhiệt độ giữa cỏc thớ nghiệm lờn đến 3, 4 độ. Càng đi về phớa nam chờnh lệch này càng giảm. Trong khi sai số của hai miền CTL và DL cũng giảm theo vĩ độ thỡ mụ phỏng của miền nhỏ vẫn cú ưu thế khi nú gần như trựng với quan trắc.
- Đối với thỏng 4 (cỏc hỡnh 4.1 và 4.2 phần phụ lục), là thỏng chuyển tiếp từ đụng sang hố, mụ hỡnh RegCM cho kết quả chớnh xỏc nhất so với cỏc thỏng cũn lại, cả về nhiệt và mưa. Chờnh lệch giữa cỏc miền tớnh khụng nhiều (nếu so với quy mụ sai số trung bỡnh thỏng). Lượng mưa mụ phỏng bởi miền tớnh nhỏ cao hơn cỏc miền khỏc tại miền Bắc và thấp hơn tại Miền Trung và Nam Bộ.
- Đối với thỏng 7 là thỏng chớnh hố, nhỡn chung mưa cho bởi miền nhỏ cũng giống như thỏng 1, lớn hơn so với hai miền cũn lại. Tuy vậy chớnh vỡ mụ hỡnh cho mưa nhỏ hơn vào mựa hố (đối với cả ba miền tớnh) nờn mưa lớn hơn khiến cho miền
nhỏ cú vẻ chớnh xỏc hơn hai miền cũn lại. Một điều thỳ vị trong thỏng này đối với lượng mưa dự bỏo của ba miền tớnh đú là sự mụ phỏng chớnh xỏc của miền nhỏ đối với cỏc trạm từ Vĩnh Yờn đến Hải Dương và Điện Biờn đến Hà Giang. Khảo sỏt chi tiết cho thấy điều này là do hoạt động của xoỏy thuận nhiệt đới (XTNĐ) xảy ra vào thời điểm này trong khu vực địa lý mà ta đang nghiờn cứu.
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 m m OBS Exp1(DL) CTL Exp2(DS)
Hỡnh 3.10 Lượng mưa tớch luỹ thỏng 7
Hỡnh 3.11 là lượng mưa tớch luỹ 24h cho đến thời điểm 00Z của ngày hiện tại và ỏp suất mực biển tại thời điểm đú. Đường đỏ là quỹ đạo của xoỏy thuận nhiệt đới. Cú thể thấy rằng nguyờn nhõn khiến cho mưa lớn xảy ra ở cỏc trạm kể trờn ở miền tớnh nhỏ (DS) là do cú sự di chuyển của xoỏy thuận nhiệt đới từ ngoài khơi đổ bộ vào khu vực phớa Bắc. Mưa lớn xảy ra vào hai ngày 24 và 25. Lượng mưa tổng cộng của hai ngày tại cỏc trạm kể trờn chiếm phần lớn trong tổng tớch luỹ lượng mưa thỏng, vỡ thế cú thể khẳng định chắc chắn điều này. Trỏi với miền nhỏ, xoỏy thuận nhiệt đới sinh ra bởi miền trung bỡnh (CTL) và miền lớn (DL) khụng cú ảnh hưởng rừ rệt đến nước ta. Mụ phỏng với cỏc miền tớnh này cho xoỏy thuận đổ bộ vào phớa nam Trung Quốc cỏch khu vực Việt Nam một khoảng cỏch tương đối xa, cỡ khoảng 700 – 800 km.
Hỡnh 3.11 Lượng mưa tớch luỹ 24h (mm) và ỏp suất mực biển Trỏi - DL; Giữa - CTL ; Phải - DS
Đối chiếu với đường đi của bóo Frankie hoạt động từ ngày 21 đến 24/7/1996 (nguồn: weather.unisys.com) trờn hỡnh 4.3 (Phần phụ lục) cú thể thấy nhận định này hoàn toàn cú cơ sở. Đường đi của XTNĐ trong miền nhỏ (DS) khỏ sỏt với đường đi thực của cơn bóo này. Đối với nhiệt độ trong thỏng 7 (hỡnh 4.4 – Phần phụ lục), nhỡn chung khụng cú khỏc biệt đỏng kể giữa ba miền tớnh. Miền tớnh nhỏ về cơ bản cho kết quả mụ phỏng nhiệt độ cao hơn hai miền cũn lại.
- Đối với thỏng 10 là thỏng chuyển tiếp từ hố sang đụng, cỏc miền tớnh đều cho dự bỏo tốt. Ngay cả đõy là một trong những thỏng cú tần suất hoạt động của XTNĐ lớn, mụ phỏng của RegCM với cỏc mụ hỡnh đều nắm bắt được dải mưa lớn tại miền Trung và Tõy Nguyờn (xem hỡnh 3.12).
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 m m OBS Exp_1(DL) CTL Exp_2(DS)
Hỡnh 3.12 Lượng mưa tớch luỹ thỏng 10
Trong thỏng này cũng cú điều đặc biệt đú là dự bỏo khống của miền CTL tại cỏc trạm từ Hũn Gai đến Ninh Bỡnh, nguyờn nhõn của vấn đề này cũng giống như trong thỏng 7 là do quỹ đạo của XTNĐ sinh ra bởi miền tớnh này khụng chớnh xỏc dẫn đến mưa lớn cục bộ (đối với quy mụ khớ hậu) xảy ra tại đõy. Đối với miền nhỏ,
sai số lớn (dự bỏo khống) lại xảy ra tại Đà Lạt và Bảo Lộc, nguyờn nhõn được xỏc định cũng là do sự xuất hiện của XTNĐ. Cỏc miền to, trung bỡnh và nhỏ lần lượt cú số lượng xoỏy thuận hoạt động ảnh hưởng tới nước ta là 2, 4 và 3 cơn. Cường độ của cỏc XTNĐ này cũng khỏc nhau, thời gian hoạt động của chỳng cũng khụng trựng khớp về thời điểm và thời gian tồn tại. Vị trớ phỏt sinh cũng khỏc nhau nhiều. Hầu hết cỏc XTNĐ này là ỏp thấp nhiệt đới (ATNĐ), chỉ cú trường hợp miền trung bỡnh là cú xoỏy bóo khỏ rừ ràng.
Đối với nhiệt độ, dự bỏo tại cỏc trạm trờn lónh thổ Việt Nam khụng khỏc nhau nhiều vào thỏng 10 (hỡnh 4.5 – Phần phụ lục).
Tiếp theo là cỏc biểu đồ về bias và RMSE đối với lượng mưa và nhiệt độ. Nhận định chung với cỏc trạm tại khu vực Việt Nam dựa trờn cỏc biểu đồ này.
* Bias và RMSE giỏng thủy:
-150 -100 -50 0 50 100 150 200 Lư ợ ng m ư a ( m m /t hỏng) CTL 83 -87 -14 16.3 Exp1(DL) 49 -84 -27 16.5 Exp2(DS) 173 -22 35 19.6
Bias (Đụng) Bias (Hố) Bias (Cả năm) RMSE
Hỡnh 3.13 Bias và RMSE giỏng thuỷ
+ Miền tớnh là yếu tố ảnh hưởng lớn đến kết quả dự bỏo lượng giỏng thuỷ.
- Mựa đụng: miền tớnh nhỏ (DS) cho bias dương lớn (173mm); gấp đụi so với miền CTL (83mm) và gấp ba so với miền lớn (DL) (49mm). Bias dương là do dải
mưa lớn ở miền trung bị khuếch đại trong mụ hỡnh, miền càng nhỏ dải mưa này càng bị khuếch đại khiến cho bias càng dương.
- Mựa hố: miền nhỏ cú bias õm (-22mm), gần quan trắc hơn so với miền lớn và miền CTL. Hai miền này cú bias lần lượt là (-84mm) và (-87mm). Nghĩa là mưa của mụ hỡnh dự bỏo với miền nhỏ cao hơn cỏc miền cũn lại
- Cả năm: bias của miền nhỏ dương và lớn nhất (35mm), miền lớn cú bias õm (-27mm). Kết quả tốt nhất là miền CTL với bias (-14mm)
RMSE của CTL và DL xấp xỉ nhau, lần lượt là (16.5mm) và (16.3mm) so với miền DS lớn hơn nhiều là (19.6mm).
+ Kết luận: miền CTL đủ rộng để cho kết quả dự bỏo mưa tốt cho khu vực Việt Nam.
* Bias và RMSE nhiệt độ TB:
-5.0 -4.0 -3.0 -2.0 -1.0 0.0 N hi ệ t độ (độ) CTL -3.5 -1.8 -2.3 -3.8 Exp1(DL) -4.1 -1.9 -2.6 -3.5 Exp2(DS) -1.5 -1.6 -1.6 -2.8
Bias (Đụng) Bias (Hố) Bias (Cả năm) -RMSE
Hỡnh 3.14 Bias và (–RMSE) nhiệt độ
+ Nhiệt độ mụ phỏng của RegCM cú bias õm. Nhiệt độ mụ phỏng tại miền nhỏ cho kết quả vượt trội. Điều này là do biờn quỏ gần với khu vực lựa chọn khiến cho trường điều khiển ERA40 (cú độ chớnh xỏc cao) giữ vai trũ chủ đạo trong kết quả dự bỏo của miền nhỏ. Hệ quả là nhiệt độ mụ phỏng cao hơn hẳn hai miền cũn lại
dẫn đến bias õm của mụ hỡnh bị loại trừ một lượng đỏng kể. Bias tỷ lệ nghịch với độ lớn của miền tớnh.
- Mựa đụng: Cỏc miền từ lớn đến nhỏ cú bias lần lượt là DL (-4.1 độ), CTL (- 3.5 độ) và DS (-1.5 độ).
- Mựa hố: Cỏc miền từ lớn đến nhỏ cú bias lần lượt là DL (-1.9 độ), CTL (-1.8