Bài viết sử dụng các dữ liệu: biến mưa và nhiệt độ của mô hình khí hậu Precis để đánh giá so sánh với số liệu thực đo của một số trạm thực đo điển hình và dữ liệu APHRODITE qua phương pháp trực quan và các chỉ số thống kê.
KHOA H C CÔNG NGH ÁNH GIÁ TIN C Y BI N NHI T VÀ M A C A MÔ HÌNH KHÍ H U PRECIS CHO L U V C SÔNG H NG V Ph ng Nam1, Tr nh Xuân Hồng1 TĨM T T Nghiên c u tác ng c a bi n i khí h u (B KH) n qu n lý t ng h p tài nguyên n c c a vùng (l u v c sông) m t v n hi n ang c c bi t quan tâm n c c ng nh n c Các c s d li u khí t ng th y v n ã c s d ng nghiên c u B KH xây d ng k ch b n khí h u Tuy nhiên s li u c a k ch b n khí h u cl y âu s d ng chúng nh th c ng m t toán c n c gi i quy t? Hi n th gi i có r t nhi u c quan, t ch c ã ang xây d ng mơ hình khí h u khác nhau, d li u c t o d a vào s li u u vào ph ng pháp tính tốn khác Vì l ó s d ng m t s n ph m c a m t c quan (t ch c) c n ph i có s ánh giá tin c y c a s n ph m i v i vùng (l u v c) c n nghiên c u có th ti p t c nghiên c u b c ti p theo nh chi ti t hóa (Downscaling), xây d ng k ch b n dòng ch y, v.v…Trong báo này, tác gi s d ng d li u bao g m: bi n m a nhi t c a mơ hình khí h u PRECIS ánh giá so sánh v i s li u th c o c a m t s tr m th c o i n hình d li u APHRODITE qua ph ng pháp tr c quan (Graphical visualization) ch s th ng kê D li u c áp d ng tính tốn cho l u v c sông H ng K t qu nh n c cho phép k t lu n r ng d li u PRECIS thích h p cho m c ích nghiên c u tác ng bi n i khí h u qu n lý l u v c sơng H ng T khóa: khóa APHRODITE, bi n i khí h u, HadCM3, PRECIS, sơng H ng TV N Thu t ng mơ hình hồn l u khí quy n (General Circulation Model - GCM) mơ hình khí h u khu c s d ng v c (Regional Climate Model - RCMs) r t nhi u báo cáo, báo nghiên c u v B KH Trong ó RCMs c phát tri n d a vào nguyên t c l ng (nest) vào m t GCM, ó i u ki n ban u (Initial Condition - IC) i u ki n biên xung quanh ph thu c th i gian (Lateral Boundary Condition - LBC) c a RCM s n ph m c a GCM ch y RCM c n ph i có lo i s li u v cao a hình, l p th m ph th c v t, nhi t m c n c bi n (SST) s li u dùng làm IC LBC Theo truy n th ng LBC SST c c p nh t sau t ng kho ng th i gian cách h ho c h mà giá tr c a chúng c n i suy v b c tích phân th c hi n vi c "truy n thông tin" t GCM vào RCM qua vùng m (buffer zone) qua dòng trao i i d ng-khí quy n V i vai trò tr ng i u n, GCM s chi ph i trình bên c a RCM thơng qua LBC, ó xác mô ph ng c a RCM s ph thu c vào lõi ng l c, s tham s hóa v t lý c ng s ph thu c vào ch t l ng c a tr ng tồn c u N u có c tr ng LBC SST mô t úng tr ng thái th c c a khí quy n nhi t b m t i d ng xác c a RCM ch ph thu c vào ng l c h c s tham s hóa Trong q trình nghiên c u ng d ng phát tri n RCM, ngu n s li u th ng c s d ng làm LBC i u ki n biên d i c ng b c tr ng tái phân tích tồn c u (reanalysis data) SST phân tích (analysis data) M c dù ngu n s li u c tái t o hay phân tích d a s li u quan tr c th c t c xem g n v i tr ng thái th c c a khí quy n, song chúng có xu t s khác nên ch t l ng c a chúng c ng có th khác Cùng m t ngu n s li u m t RCM, vùng có th cho k t qu t t nh ng vùng khác l i cho k t qu B i v y, tr c nghiên c u ng d ng m t RCM ó, vi c u tiên c n gi i quy t ph i ki m tra tính h p lý c a d li u V i m c ích nghiên c u tác ng c a B KH i v i l u v c sông H ng, chúng tơi phân tích tin c y c a d li u PRECIS theo bi n m a nhi t t ó nh n nh v ngu n s li u nên c dùng cho nghiên c u ti p theo Viện Quy hoạch Thủy li 70 NÔNG NGHIệP Và PHáT TRIểN NÔNG THÔN - Th¸ng 1/2016 KHOA H C CƠNG NGH C TÍNH KHÍ H U L U V C SƠNG H NG Tồn b l u v c sơng H ng (Hình 1) n m vùng nhi t i gió mùa b nh h ng ch gió mùa ơng Nam v i gió mùa mùa ơng gió mùa mùa h Các trung tâm nh h ng th i ti t (trung tâm c a áp su t cao h th ng áp su t th p) liên t c o ng c t mùa sang mùa khác ã làm thay i ch gió theo mùa Nhi t i y u t quy t nh phân bi t khí h u i v i vùng khí h u khác mi n B c Vi t Nam a hình ph c t p s l u thơng ã óng m t vai trò quy t nh i v i s phát tri n c a h th ng gió mùa a hình vùng phía B c có h ng ơng B c- Tây Nam, ph n phía Tây B c v i h ng Tây B c ơng Nam ( t Hồng Liên S n n dãy Con Voi) ã hình thành ph u h i t gió i u ã t o khí h u l u v c sơng H ng chia thành mùa rõ r t: mùa ông (trùng v i gió mùa mùa ơng) mùa hè (trùng v i gió mùa mùa hè) mang nhi u nét khác bi t v i vùng khí h u khác nhau, th m chí di n tích khác c a m t l u v c - Mùa ông: th ng b t u t tháng XI n tháng IV n m sau Do nh h ng c a gió mùa ơng B c gây th i ti t l nh ho t ng c a áp cao Bi n ông gây m a phùn vào nh ng ngày mùa ông l nh ( ây b ng ch ng th i ti t m t ph n ông B c ng b ng sơng H ng) góp ph n t o m t mùa ông c bi t i v i mi n B c Ph n lãnh th Tây B c b nh h ng gió mùa nhi t i nên khơng có m a phùn mùa ông không b nh h ng tr c ti p bão nh ng s có th i k mùa ông dài h n i v i nh ng vùng có a hình cao ( i n hình nh t i SaPa — Lào Cai) - Mùa hè: th ng b t u t tháng V n tháng X Trên l u v c sông b t u s m h n g n tháng b i nh h ng c a d i Hoàng Liên S n kh i cao nguyên Tây T ng M t n a th i k mùa hè, gió mùa ơng Nam Á i vào lãnh th t o trung tâm m a l n nh t i tr m B c Quang (ph n gi a c a l u v c sông Lô) th ng ngu n sông - Th i gian chuy n ti p gi a hai mùa vào kho ng tháng IV tháng X Vào th i gian mùa hè xu t hi n nhi u hi n t ng th i ti t c c oan nh bão, bão t có s m sét s x y l u v c phía ơng B c vùng ng b ng B c b Vùng Tây B c b nh h ng h n nh ng s x y hi n t ng giông bão s ng mù ý n a sau c a mùa hè vùng s b h ng b i gió nóng khơ Tây Nam Hình B n nh h th ng l u v c sông H ng CÁC D LI U PH C V ÁNH GIÁ 3.1 D li u mơ hình khí h u khu v c PRECIS Mơ hình khí h u khu v c PRECIS c phát tri n b i Trung tâm C quan khí t ng Anh Qu c Mơ hình c xây d ng d a vào thành ph n khí quy n c a mơ hình khí h u HadCM3 PRECIS bao g m hai mơ hình khí quy n b m t t, chúng mô t trình liên quan n dòng ch y c h c, chu trình khí quy n màu vàng nh t, mây, m a, b c x , b m t t sâu t Thành ph n khí quy n c a mơ hình PRECIS m t nh ng nghiên c u phân gi i l i c a mơ hình 0,25 x 0,25o, t ng ng v i 27,78 km ã s d ng mô hình c a HadCM3 cung c p i u ki n biên giá tr ban u cho mô hình PRECIS (B ng 1) B ng Danh sách mơ hình khí h u khu v c Mơ hình Giai o n Giai o n Tên GCM mơ ph ng ki m nh Q0 HadCM3Q0 1950-2100 1980-1999 Q3 HadCM3Q3 1950-2100 1980-1999 Q10 HadCM3Q10 1950-2100 1980-1999 Q11 HadCM3Q11 1950-2100 1980-1999 Q13 HadCM3Q13 1950-2100 1980-1999 Trong ó: -HadCM3Q0: Mơ hình ch y t mơ hình HadCM3 khơng i u ch nh -HadCM3Q3: Mơ hình ch y t mơ hình HadCM3 v i thay i nhi t nh -HadCM3Q10: Mô hình ch y t mơ hình HadCM3 v i k ch b n khô h n nh t -HadCM3Q11: Mô hình ch y t mơ hình HadCM3 v i k ch b n khụ m t nh t NÔNG NGHIệP Và PHáT TRIểN NÔNG THÔN - Tháng 1/2016 71 KHOA H C CƠNG NGH -HadCM3Q13: Mơ hình ch y t HadCM3 v i thay i nhi t l n mô hình D li u khí t ng bao g m nhi t trung bình tháng, t ng l ng m a tháng th i k 1980-2009 c a 17 tr m l u v c sông H ng MAE c tính ánh giá tin Vi c ánh giá c th c hi n theo hai ph ng pháp: so sánh tr c quan gi a mô ph ng quan tr c, ánh giá d a ch s th ng kê Vi c so sánh tr c quan nh m xem xét khái quát s phù h p v phân b không gian gi a mô ph ng quan tr c, s d ng ch s th ng kê nh m nh l ng hóa sai s c a mơ ph ng Các ch s th ng kê bao g m : a)Sai s trung bình: − xo ) i trung bình: N Fi − O i ∑ N i =1 N RMSE ( x ) = ∑ x f − x o N i =1 ( ng ) 1/ K T QU NGHIÊN C U 4.1 ánh giá tin c y c a d li u theo phân b không gian th i gian S d ng d li u APHRODITE ánh giá s phân b v không gian c a k ch b n khí h u s d ng s li u th c o c a m t s tr m ánh giá phân b v th i gian (tháng mùa) 4.1.1 Nhi t Xu th bi n i nhi t trung bình tháng I VII c a k ch b n khí h u so sánh v i d li u APHRODITE t ng i gi ng (Hình 1,2) Tháng I giá tr k ch b n u th p h n so v i APHRODITE nh ng có m t s vùng mô ph ng t t nh t i Lào Cai Yên Bái Trong tháng VII l i ng c l i giá tr k ch b n l i cao h n so v i APHRODITE nh vùng Tây B c (cao h n 3÷4oC), vùng ng b ng B c b Thanh Hóa a)APHRODITE b)Q0 c)Q3 d)Q10 e)Q11 f)Q13 Hình B n 72 f i =1 c)Sai s bình quân quân ph 3.3 D li li u APHRODITE D li u c xây d ng b i Vi n Nghiên c u Khí t ng th y v n, Nh t B n K t qu t c b ng ph ng pháp n i suy d li u c a tr m khí t ng n c châu Á m t ph n c a châu Âu phân gi i c a l i v i t l 0,25 x 0,25o Hi n nay, d li u c chia thành vùng nh B c Âu, Trung ông, vùng Nhi t i châu Á Nh t B n D li u bao g m m a nhi t v i giai o n 1951÷÷2007 = N ∑ (x b)Sai s t 3.2 D li u th c o 3.4 Ph ng pháp c y c a mơ hình khí h u N ME ( x ) = phân b nhi t trung bỡnh thỏng I giai o n 19801980-1999 NÔNG NGHIệP Và PHáT TRIểN NÔNG THÔN - Tháng 1/2016 KHOA H C CƠNG NGH a)APHRODITE b)Q0 c)Q3 d)Q10 e)Q11 f)Q13 Hình B n nhi t trung bình bình tháng VII giai o n 19801980-1999 Trong tháng I, k ch b n d báo nh h n so b n khác r t l n so v i d li u th c o 1÷4oC i v i vùng (Hình 4) K ch b n có s khai khác nh Q3 v i v i APHRODITE 1÷4oC (Hình 3) S n La, Thái Ngun k ch b n d báo phù ph m vi bi n i >0oC