BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN CHƯƠNG TRÌNH KHCN CẤP NHÀ NƯỚC KC08/06-10 BÁO CÁO TỔNG HỢP KẾT QUẢ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ ĐỀ TÀI “NGHIÊN CỨU TÁC ĐỘNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU TOÀN CẦU ĐẾN CÁC YẾU TỐ VÀ HIỆN TƯỢNG KHÍ HẬU CỰC ĐOAN Ở VIỆT NAM, KHẢ NĂNG DỰ BÁO VÀ GIẢI PHÁP CHIẾN LƯỢC ỨNG PHÓ” MÃ SỐ: KC08.29/06-10 Cơ quan chủ trì đề tài: Chủ nhiệm đề tài: Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội PGS TS Phan Văn Tân Hà Nội – 2010 BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN CHƯƠNG TRÌNH KHCN CẤP NHÀ NƯỚC KC08/06-10 BÁO CÁO TỔNG HỢP KẾT QUẢ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ ĐỀ TÀI “NGHIÊN CỨU TÁC ĐỘNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU TỒN CẦU ĐẾN CÁC YẾU TỐ VÀ HIỆN TƯỢNG KHÍ HẬU CỰC ĐOAN Ở VIỆT NAM, KHẢ NĂNG DỰ BÁO VÀ GIẢI PHÁP CHIẾN LƯỢC ỨNG PHÓ” MÃ SỐ: KC08.29/06-10 Chủ nhiệm đề tài Cơ quan chủ trì đề tài TRƯỜNG ĐHKHTN HÀ NỘI PGS TS Phan Văn Tân PGS TS Bùi Duy Cam Ban chủ nhiệm chương trình Bộ Khoa học Cơng nghệ Hà Nội – 2010 MỤC LỤC MỤC LỤC i DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VIẾT TẮT vi DANH MỤC BẢNG BIỂU x DANH MỤC HÌNH VẼ xii MỞ ĐẦU .1 CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Bằng chứng biến đổi tượng khí hậu cực đoan .5 1.2 Vấn đề dự báo mùa tượng khí hậu cực đoan .10 1.2.1 Phương pháp thống kê 12 1.2.2 Phương pháp mơ hình động lực 14 1.3 Mơ khí hậu dự tính tượng khí hậu cực đoan mơ hình động lực .16 1.4 Vấn đề dò tìm xốy bão .22 1.5 Một số thành tựu nghiên cứu biến đổi khí hậu nước 24 1.6 Nhận xét chung 26 CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ SỐ LIỆU 29 2.1 Đối tượng phạm vi nghiên cứu .29 2.1.1 Khái niệm yếu tố tượng khí hậu cực đoan .29 2.1.2 Lựa chọn yếu tố tượng khí hậu cực đoan phạm vi đề tài 30 2.1.3 Phạm vi không gian thời gian nghiên cứu .34 2.2 Các nguồn số liệu sử dụng 34 2.2.1 Số liệu quan trắc từ mạng lưới trạm khí tượng Việt Nam 35 2.2.2 Số liệu bão, ATNĐ .35 2.2.3 Số liệu số khí hậu 37 2.2.4 Số liệu quan trắc toàn cầu lưới 39 2.2.5 Số liệu điều kiện biên cho mơ hình khu vực 39 2.2.6 Các loại số liệu khác 40 2.3 Phương pháp kiểm tra chất lượng xử lí số liệu quan trắc .40 2.4 Phương pháp đánh giá biến đổi ECE tác động BĐKH toàn cầu 44 2.4.1 Đánh giá mức độ, tính chất xu biến đổi ECE 44 2.4.2 Đánh giá tác động BĐKH toàn cầu đến biến đổi ECE .49 2.5 Phương pháp thống kê dự báo mùa ECE 50 2.6 Phương pháp mơ dự tính ECE RCM 51 2.6.1 Phương pháp xác định ECE_IPCC từ sản phẩm RCM (PA1) 52 2.6.2 Phương pháp xác định ECE_VN từ sản phẩm RCM (PA2) .53 2.6.3 Phương pháp hiệu chỉnh tiêu xác định tượng khí hậu cực đoan từ sản phẩm RCM 56 2.6.4 Phương pháp xác định bão ATNĐ từ sản phẩm RCM 57 2.7 Phương pháp động lực dự báo hạn mùa ECE 58 2.8 Các phương pháp đánh giá .59 2.8.1 Chỉ số đánh giá cho biến liên tục 61 2.8.2 Chỉ số đánh giá cho biến phân hạng (hay pha) 64 2.8.3 Biểu đồ tin cậy 65 i CHƯƠNG NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN CÁC MƠ HÌNH KHÍ HẬU KHU VỰC ĐỂ MƠ PHỎNG, DỰ BÁO VÀ DỰ TÍNH ĐIỀU KIỆN KHÍ HẬU CỰC ĐOAN Ở VIỆT NAM 68 3.1 Lịch sử phát triển mô hình khí hậu 68 3.2 Các mơ hình khí hậu tồn cầu ứng dụng nghiên cứu khí hậu 69 3.3 Các mơ hình khí hậu khu vực ứng dụng nghiên cứu khí hậu 71 3.4 Khả ứng dụng mơ hình khí hậu khu vực mơ khí hậu hạn vừa, hạn dài 74 3.4.1 Về việc lựa chọn miền tính, điều kiện ban đầu điều kiện biên 74 3.4.2 Độ phân giải mô hình 75 3.4.3 Về sơ đồ tham số hóa trình vật lý 76 3.5 Khả ứng dụng mơ hình khí hậu khu vực vào dự báo hạn mùa 80 3.6 Khả ứng dụng mơ hình khí hậu khu vực việc dự tính khí hậu tương lai cho Việt Nam 80 3.7 Vấn đề mơ phỏng, dự báo dự tính điều kiện khí hậu cực đoan mơ hình khí hậu khu vực 82 3.8 Lựa chọn mô hình khí hậu khu vực có khả ứng dụng điều kiện Việt Nam 82 3.9 Cơ sở lý thuyết mơ hình RegCM .83 3.9.1 Lịch sử phát triển 83 3.9.2 Hệ phương trình 85 3.9.3 Điều kiện ban đầu điều kiện biên 87 3.9.4 Các sơ đồ tham số hóa vật lý 89 3.10 Cơ sở lý thuyết mơ hình REMO 96 3.10.1 Lịch sử phát triển 96 3.10.2 Động lực học 97 3.10.3 Tham số hóa vật lý 100 3.10.4 Cấu trúc định dạng số liệu 101 3.11 Cơ sở lý thuyết mơ hình MM5CL 103 3.11.1 Giới thiệu chung .103 3.11.2 Động lực học sơ đồ tham số hóa vật lý 106 3.11.3 Điều kiện biên 113 3.11.4 Vấn đề lưới lồng 114 3.11.5 Vấn đề đồng hóa số liệu bốn chiều (FDDA) 116 3.12 Hệ thống mơ hình kết hợp CAM-SOM 117 3.12.1 Giới thiệu chung .117 3.12.2 Lịch sử hệ mơ hình trước CAM 3.0 119 3.12.3 Mơ hình CAM 3.0 121 3.12.4 Mơ hình SOM 124 CHƯƠNG SỰ BIẾN ĐỔI CỦA CÁC YẾU TỐ VÀ HIỆN TƯỢNG KHÍ HẬU CỰC ĐOAN Ở VIỆT NAM DƯỚI TÁC ĐỘNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU TỒN CẦU .126 4.1 Sự biến đổi yếu tố khí hậu cực đoan 126 4.1.1 Về mức độ tính chất biến đổi .126 4.1.2 Về xu biến đổi 132 4.2 Sự biến đổi tượng khí hậu cực đoan 140 4.2.1 Về mức độ tính chất biến đổi .140 4.2.2 Về xu biến đổi 158 4.3 Về tác động BĐKH toàn cầu 161 4.3.1 Tác động biến đổi Tx 162 4.3.2 Tác động biến đổi Tm .162 4.3.3 Tác động biến đổi Rx 164 ii 4.3.4 Tác động biến đổi tượng ML 164 4.3.5 Tác động biến đổi tượng NN 165 4.3.6 Tác động biến đổi tượng RD .165 4.3.7 Tác động biến đổi bão-ATND 166 4.4 Nhận định chung 168 CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP THỐNG KÊ DỰ BÁO HẠN MÙA CÁC YẾU TỐ VÀ HIỆN TƯỢNG KHÍ HẬU CỰC ĐOAN Ở VIỆT NAM .170 5.1 Mở đầu .170 5.2 Cơ sở lý thuyết .172 5.2.1 Hồi quy tuyến tính đa biến REG .173 5.2.2 Mạng thần kinh nhân tạo ANN .174 5.2.3 Phân tích riêng biệt Fisher (FDA) 175 5.3 Các bước thực 177 5.3.1 Đặt toán .177 5.3.2 Yếu tố dự báo 178 5.3.3 Nhân tố dự báo 179 5.3.4 Xây dựng phương trình dự báo 181 5.3.5 Phương pháp đánh giá 183 5.4 Kết tính tốn, phân tích đánh giá 184 5.4.1 Tuyển chọn nhân tố dự báo .184 5.4.2 Dự báo nhiệt độ cực trị .187 5.4.3 Dự báo số đợt mưa lớn 194 5.4.4 Dự báo số đợt khơng khí lạnh 197 5.4.5 Dự báo khả xuất nắng nóng rét đậm 198 5.4.6 Dự báo BVN BBD 201 5.5 Nhận xét chung 203 CHƯƠNG ỨNG DỤNG CÁC MÔ HÌNH KHÍ HẬU KHU VỰC ĐỂ MƠ PHỎNG ĐIỀU KIỆN KHÍ HẬU CỰC ĐOAN Ở VIỆT NAM 204 6.1 Thử nghiệm độ nhạy mô hình miền tính độ phân giải .205 6.1.1 Độ nhạy miền tính (TN1) .206 6.1.2 Độ nhạy độ phân giải (TN2) .213 6.2 Thử nghiệm độ nhạy mơ hình sơ đồ tham số hóa vật lí 216 6.3 Phân tích lựa chọn miền tính, độ phân giải sơ đồ tham số hóa 221 6.4 Mơ khí hậu khu vực Việt Nam RCM 222 6.4.1 Mơ hình RegCM3 .222 6.4.2 Mơ hình REMO 226 6.4.3 Mơ hình MM5CL 240 6.5 Mô ECE Việt Nam RCM 246 6.5.1 Mơ hình RegCM .248 6.5.2 Mơ hình REMO 254 6.5.3 Mơ hình MM5CL 258 6.5.4 Đánh giá chung kết mô ECE mơ hình 262 6.6 Về mơ bão-XTNĐ RCM .265 CHƯƠNG ỨNG DỤNG MƠ HÌNH KHÍ HẬU KHU VỰC DỰ BÁO HẠN MÙA ĐIỀU KIỆN KHÍ HẬU CỰC ĐOAN Ở VIỆT NAM 268 7.1 Kết dự báo trường toàn cầu hệ thống CAM-SOM 268 7.1.1 Đánh giá định tính 268 7.1.2 Đánh giá khách quan .269 7.2 Dự báo số KHCĐ mơ hình khí hậu khu vực .272 7.2.1 Kết dự báo ECE_IPCC 274 7.2.2 Kết dự báo ECE_VN 277 7.3 Đánh giá chung 280 iii CHƯƠNG ỨNG DỤNG MÔ HÌNH KHÍ HẬU KHU VỰC DỰ TÍNH ĐIỀU KIỆN KHÍ HẬU CỰC ĐOAN Ở VIỆT NAM TRONG NỬA ĐẦU THẾ KỶ 21 284 8.1 Kết dự tính mơ hình RegCM 284 8.1.1 Các số ECE_IPCC 284 8.1.2 Kết dự tính ECE_VN 290 8.2 Kết dự tính mơ hình REMO .296 8.2.1 Kết dự tính ECE_IPCC 296 8.2.2 Kết dự tính ECE_VN 301 8.3 Kết dự tính mơ hình MM5CL 306 8.3.1 Kết dự tính ECE_IPCC .306 8.3.2 Kết dự tính ECE_VN 310 8.4 Kịch biến đổi yếu tố tượng KHCĐ Việt Nam .314 8.4.1 Sự biến đổi ECE theo kịch A1B 314 8.4.2 Sự biến đổi ECE theo kịch A2 .317 CHƯƠNG GIẢI PHÁP CHIẾN LƯỢC ỨNG PHĨ VỚI CÁC HIỆN TƯỢNG KHÍ HẬU CỰC ĐOAN Ở VIỆT NAM 320 9.1 Mở đầu .320 9.2 Nhận thức định nghĩa 322 9.2.1 Nhận thức 322 9.2.2 Định nghĩa .322 9.3 Đặc điểm tính chất biến động khí hậu tượng khí hậu cực đoan 324 9.4 Khung sách thích ứng với BĐKH 324 9.5 Phân loại giải pháp thích ứng 325 9.6 Các giải pháp thích ứng với biến đổi khí hậu tượng khí hậu cực đoan triển khai số nước giới .326 9.6.1 Các giải pháp chiến lược chung 326 9.6.2 Các giải pháp thích ứng lĩnh vực 326 9.7 Tác động khả tổn hại biến động khí hậu tượng khí hậu cực đoan lĩnh vực 328 9.7.1 Tóm tắt kết nghiên cứu biến đổi yếu tố cực trị tượng khí hậu cực đoan Việt Nam (chưa xét đến biến đổi cực trị nước biển dâng) .328 9.7.2 Tác động khả tổn hại biến động khí hậu tượng khí hậu cực đoan đến lĩnh vực nhạy cảm .329 9.7.3 Tác động khả tổn hại biến động khí hậu tượng khí hậu cực đoan đến khu vực địa lý nhạy cảm 331 9.8 Lựa chọn khuyến nghị giải pháp thích ứng với biến động khí hậu tượng khí hậu cực đoan 340 9.8.1 Tổng hợp giải pháp thích ứng lĩnh vực .340 9.8.2 Lựa chọn khuyến nghị giải pháp chiến lược thích ứng 343 9.9 Lựa chọn giải pháp chiến lược thích ứng với BĐKH tượng khí hậu cực đoan khu vực nhạy cảm 345 9.9.1 Các giải pháp chiến lược thích ứng dải ven biển 345 9.9.2 Các giải pháp chiến lược thích ứng khu vực Tây Nguyên 346 9.9.3 Các giải pháp chiến lược thích ứng khu vực Nam Bộ 346 9.10 Tổ chức thực giải pháp chiến lược thích ứng 347 9.10.1 Lựa chọn giải pháp chiến lược ưu tiên .347 9.10.2 Triển khai thực giải pháp lựa chọn 347 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 349 Một số kết luận 349 Một số kiến nghị 353 TÀI LIỆU THAM KHẢO 355 iv PHẦN PHỤ LỤC 1 Phụ lục Chương Phụ lục Chương 26 Phụ lục Chương 53 Phụ lục website: Hình thức nội dung trang web 177 Giới thiệu .177 Cấu trúc chung nội dung trang web 172 Cài đặt trang web 179 Kết luận 180 v DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VIẾT TẮT Kí hiệu A1B, A1T, A1FI, A2, B1, B2 AGCM AMIP ANN AOGCM ATNĐ B1 B2 B3 B4 BATS BBĐ BĐKH BIAS BSS BVN CAM CAO CCA CCM CCCM CCSM CEI CFS CLIVAR CLM CPC CRU Giải nghĩa Các kịch phát thải khí nhà kính IPCC General Circulation Models of the Atmosphere (Mơ hình hồn lưu chung khí quyển) Atmospheric Model Intercomparison Project Artificial Neural Network (Mạng thần kinh nhân tạo) Atmosphere-Ocean General Circulation Model (Mơ hình hồn lưu chung khí - đại dương) Áp thấp nhiệt đới Vùng khí hậu Tây Bắc Bộ Vùng khí hậu Đơng Bắc Bộ Vùng khí hậu Đồng Bắc Bộ Vùng khí hậu Bắc Trung Bộ Biosphere Atmosphere Transfer Scheme (Sơ đồ trao đổi sinh – khí quyển) Bão, áp thấp nhiệt đới hoạt động Biển Đông Biến đổi khí hậu Frequency Bias Brier Skill Score Bão, áp thấp nhiệt đới hoạt động dọc bờ biển đổ vào Việt Nam Community Atmospheric Model (Mơ hình khí cộng đồng, thành phần mơ hình CCSM) Cold Air Outbreaks (Đột biến khơng khí lạnh) Canonical correlation analysis (Phân tích tương quan Canon) Community Climate Model (Mơ hình khí hậu cộng đồng) Canadian Climate Centre general circulation model (Mơ hình hồn lưu chung Trung tâm Khí hậu Canada) Community Climate System Model (Mơ hình hệ thống khí hậu cộng đồng) Climate Extremes Index (Chỉ số cực đoan khí hậu) Climate Forecast System (Mơ hình hệ thống dự báo khí hậu NCEP) Climate Variability and Predictability – Chương trình đánh giá biến động khả dự báo khí hậu giới Community Land Model (Mơ hình đất, thành phần mơ hình CCSM) Climate Prediction Center (Trung tâm dự báo khí hậu thuộc NCEP) Climatic Research Unit, the School of Environmental Sciences (Cơ quan nghiên cứu khí hậu thuộc Trường khoa vi Kí hiệu CS CSI CSIRO DD DKRZ ĐNA ECE ECHAM ECMWF ENSO EOF ERA40 ETS FAR FC FDA FDDA GAS GCM GCRI GFC GFDL HadAM HH HK ICTP IPCC Giải nghĩa học Môi trường, Anh Quốc) Cộng (để đồng tác giả công trình, báo,…) Critical Success Index Australian Commonwealth Scientific and Research Organization (Cơ quan Nghiên cứu khoa học kỹ nghệ Liên bang Úc) Dynamical Downscaling (Hạ thấp qui mô động lực) Deutsches KlimaRechenZentrum (The German High Performance Computing Centre for Climate and Earth System Research – Trung tâm tính tốn hiệu cao nghiên cứu khí hậu hệ thống Trái đất Cộng hịa Liên bang Đức) Đơng Nam Á Extreme Climate Events (Yếu tố tượng khí hậu cực đoan) European Centre Hamburg Model (Mơ hình khí hậu toàn cầu Trung tâm châu Âu Hamburg) The European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (Trung tâm dự báo thời tiết hạn vừa châu Âu) El Nino/Southern Oscillation Empirical Orthogonal Function (Hàm trực giao thực nghiệm) ECMWF 40 Year Re-analysis (Số liệu tái phân tích tồn cầu 40 năm ECMWF) Equitable Threat Score/Gilbert Skill Score False Alarm Ratio Fraction Correct Fisher Discriminant Analysis (Phân tích phân biệt Fisher) Four-Dimensional Data Assimilation Sơ đồ TSHĐL Grell với giả thiết khép kín ArakawaSchubert Global Climate Model (Mơ hình khí hậu toàn cầu) Greenhouse Climate Response Index (Chỉ số phản ứng lại khí hậu nhà kính Hoa kỳ) Sơ đồ TSHĐL Grell với giả thiết khép kín FritschChappell Geophysical Fluid Dynamics Laboratory (Phịng thí nghiệm động lực học chất lỏng Địa Vật lý Hoa Kỳ) Hadley Centre Atmospheric Model (Mơ hình khí Trung tâm Hadley) Hạn hán Hanssen and Kuiper discriminant/Peirce’s Skill Score International Centre for Theoretical Physics (Trung tâm Vật lí lí thuyết Quốc tế) Intergovernmental Panel on Climate Change (Ban Liên phủ Biến đổi khí hậu) vii Kí hiệu ITCZ KHCĐ KKL LAM LSM MAE ME MEI ML MLR MM5 MM5CL MOS MPI-M MR MSE MSSS N1 N2 N3 NCAR NCEP NN NNRP NOAA OCS OGCM PC PCA PCM POD POFD PP QBO RCM RĐ REEP Giải nghĩa Dải hội tụ nhiệt đới Khí hậu cực đoan Khơng khí lạnh Limited Area Model (Mơ hình khu vực hạn chế) Land Surface Model (Mơ hình bề mặt đất) Mean Absolute Error (Sai số trung bình tuyệt đối) Mean Error (Sai số trung bình, hay sai số hệ thống) Multivariate ENSO Index Mưa lớn Multiple Linear Regression (Hồi qui tuyến tính nhiều biến) The PSU/NCAR mesoscale model (Mơ hình qui mơ vừa NCAR Đại học bang Pennsylvania - PSU) Climate Mode of the MM5 (Mơ hình qui mơ vừa MM5 phiên khí hậu) Model Output Statistics (Thống kê sản phẩm đầu mơ hình) Max Planck Institute for Meteorology (Viện Khí tượng Max Planck), Hamburg, Cộng hòa Liên bang Đức Miss Rate Mean Square Error (Sai số bình phương trung bình) Mean Square Skill Score Vùng khí hậu Nam Trung Bộ Vùng khí hậu Tây Nguyên Vùng khí hậu Đồng Nam Bộ The National Center for Atmospheric Research (Trung tâm Quốc gia nghiên cứu khí Hoa Kì) National Centers for Environmental Prediction (Trung tâm Quốc gia dự báo môi trường Hoa Kì) Nắng nóng NCEP/NCAR Reanalysis National Ocean and Atmosphere Administration (Cơ quan quản lý biển khí quốc gia Hoa Kỳ) Outer Core wind Strength (Sức gió phía ngồi) General Circulation Models of the Ocean (Mơ hình hồn lưu chung đại dương) Percent Correct (Phần trăm dự báo đúng) Principal component analysis (Phân tích thành phần chính) Parallel Climate Model Probability of Detection (Xác suất phát hiện tượng) Probability of False Detection (Xác xuất phát sai) Perfect Prog (Dự báo hoàn hảo) Quasi-biennial Oscillation (Dao động tựa hai năm tầng bình lưu) Regional Climate Model (Mơ hình khí hậu khu vực) Rét đậm Regression Estimation of Event Probabilities (Ước lượng hồi qui xác suất kiện) viii sơ đồ tham số hóa: Mơ hình REMO có tùy chọn nên khơng cần cân nhắc; Mơ hình RegCM, cách tính dịng trao đổi đại dương thực theo sơ đồ BATS, sơ đồ TSHĐL GAS; Đối với mơ hình MM5CL: Tham số hóa vi vật lí mây (sơ đồ ẩm hiện): Simple Ice, Tham số hóa lớp biên: MRF, Tham số hóa xạ: CCM2, Tham số hóa bề mặt đất: Mơ hình đất lớp, Tham số hóa đối lưu: Grell 6.4 Mơ khí hậu khu vực Việt Nam RCM Các mơ khí hậu khu vực với ba mơ hình RegCM, REMO MM5CL theo cấu hình miền tính, độ phân giải sơ đồ tham số hóa chọn thực cho thời kỳ 10 năm 1991-2000 sử dụng số liệu tái phân tích ERA40 làm điều kiện biên xung quanh OISST làm điều kiện biên khu vực biển Những kết nhận cho thấy: Nhìn chung, mơ hình khí hậu khu vực có xu hướng mô nhiệt độ thấp so với quan trắc cách có hệ thống, kết mơ trường lượng mưa cịn nhiều hạn chế Sai số mô nhiệt độ lãnh thổ Việt Nam mơ hình dao động khoảng 1oC-3oC Mặc dù sai số mơ cịn lớn mơ hình tái tạo biến trình năm lượng mưa 6.5 Mơ ECE Việt Nam RCM Kết chạy mơ nhận trường khí sử dụng để xác định số KHCĐ theo nguyên tắc: 1) Nội suy số liệu mơ hình vị trí trạm tương ứng; 2) Xác định ECE từ số liệu mơ hình; 3) Đánh giá sai số cách so sánh với kết ECE quan trắc Các số KHCĐ tính toán, đánh giá thực cho số ECE_IPCC ECE_VN (bảng 2.4) kết hợp hiệu chỉnh phương pháp thực nghiệm Các ECE_IPCC ghep thành nhóm sau: 1) Nhóm yếu tố nhiệt độ cực trị (kí hiệu YTN) bao gồm TXx, TXn, TNx, TNn DTR (thứ nguyên oC); 2) Nhóm yếu tố mưa cực trị (kí hiệu YTM) bao gồm Rx1day, Rx5day, R95p R99p (thứ nguyên mm); 3) Nhóm tượng liên quan đến nhiệt độ (kí hiệu HTN) bao gồm ngày nóng (TX90p), đêm nóng (TN90p), ngày lạnh (TX10p), đêm lạnh (TN10p) (thứ nguyên %); 4) Nhóm số cịn lại (kí hiệu CSK) bao gồm số đợt nóng (WSDI), số đợt lạnh (CSDI), số ngày mưa lớn 50mm (R50), đợt khô dài (CDD) đợt ẩm ướt dài (CWD) Các ECE_VN ghép thành nhóm sau: 1) Nhóm yếu tố khác (YTK) gồm Vx, RHm, Tx, Tm 2) Nhóm tượng mưa lớn (HTML) gồm SNMLCB, SNMLDR, SDMLCB, SDMLDR; 3) Nhóm tượng rét đậm (HTRD) gồm SNRDCB, SNRDDR, SDRDCB, SDRDDR; 4) Nhóm tượng rét hại (HTRH) gồm SNRHCB, SNRHDR, SDRHCB, SDRHDR; 5) Nhóm tượng nắng nóng (HTNN) gồm SNNNCB, SNNNDR, SDNNCB, TK.25 SDNNDR, SNGGCB, SDGGCB; 6) Nhóm tượng hạn hán (HTHH) gồm STHH, SDHH Đánh giá chung kết mô ECE mô hình: Các mơ hình qn việc mơ số liên quan đến biến nhiệt độ có khác biệt đáng kể kết mô số liên quan đến lượng mưa Nói chung mơ hình mơ hợp lí đa số số ECE_IPCC số số ECE_VN So sánh với trị số quan trắc, sai số mô số yếu tố nhỏ nhiều so với số tượng Có thể đưa số nhận xét chi tiết sau Đối với ECE_IPCC: 1) Nhóm số YTN: Trong mơ hình RegCM cho xu hướng sai số ME không quán vùng số REMO có xu hướng mơ thiên cao cịn MM5CL lại có xu hướng mơ thiên thấp Tuy nhiên ba mơ hình có khả mơ tốt số thuộc nhóm Sai số RMSE trung bình vào khoảng 1.5-2.0oC 2) Nhóm số YTM: Mơ hình RegCM có xu hướng mơ thiên cao cịn REMO MM5CL mô thiên thấp Sai số RMSE số R95p lớn dao động mạnh Cả ba mơ hình mơ tốt số Rx1day, số cịn lại (Rx5day, R99p) có RegCM MM5CL cho kết hợp lí 3) Nhóm số HTN: Nhìn chung mơ hình mơ thiên cao, ba mơ hình có REMO cho kết mô tương đối tốt hợp lí số thuộc nhóm 4) Nhóm số CSK: Xu mơ mơ hình khơng giống số, mơ hình xu sai số khác vùng khí hậu Về độ xác mơ (đánh giá qua RMSE), ba mơ hình cho sai số q lớn số WSDI CSDI Một số số mô tương đối tốt R50 (bởi RegCM), CWD (bởi REMO) CDD (bởi RegCM MM5CL) Đối với ECE_VN: 1) Nhóm số YTK (Tx, Tm, Vx, RHm): Cả ba mơ hình RegCM, REMO MM5CL mơ thiên thấp Vx, mô thiên cao RHm; RegCM REMO mơ thiên thấp, cịn MM5CL có xu hướng mô thiên cao Tx Tm Về độ lớn sai số, ba mơ hình mơ với sai số lớn Vx RHm, lại cho sai số mô Tx Tm nhỏ Sai số RMSE ba mơ hình nói chung dao động khoảng 1.5oC-3.0oC, sai số MM5CL nhỏ Trong tất vùng khí hậu, sai số mô cho B1 lớn nhất, vùng cịn lại có bậc sai số tương đương 2) Nhóm số HTML: Trừ vùng N1 RegCM cho mô thiên cao tất số nhóm này, trường hợp cịn lại ba mơ hình cho mơ thiên thấp Hai số có giá trị tuyệt đối ME lớn SNMLCB SDMLCB Dường RegCM, REMO MM5CL cho sai số mô ME với trị số tuyệt đối nhỏ biên độ dao động nhỏ số SNMLDR SDMLDR Tuy nhiên so sánh độ lớn RMSE với trị số quan trắc, nhận thấy có mơ hình REMO cho mơ tương đối hợp lí số nhóm này, tốt SNMLDR SDMLDR TK.26 3) Nhóm số HTRD HTRH: Nhìn chung xu sai số hệ thống mơ hình số thuộc hai nhóm khơng qn với khơng quán vùng khí hậu ME mơ hình RegCM MM5CL biến động mạnh vùng có trị số tuyệt đối lớn Chỉ có mơ hình REMO cho sai số nhỏ hợp lí Xét độ lớn (RMSE), sai số RegCM MM5CL lớn so với quan trắc Mơ hình REMO có sai số lớn vừa phải đáp ứng mức độ định 4) Nhóm số HTNN: Về xu hướng sai số, RegCM REMO nói chung cho mơ thiên cao MM5CL cho mô thiên thấp Về độ lớn sai số, ba mơ hình có RMSE số SNNNCB SDNNCB lớn biến động mạnh vùng Tuy vậy, xét tương quan so sánh RMSE trị số quan trắc, nhận thấy RegCM, REMO MM5CL khơng mơ thành cơng nhóm số 5) Nhóm số HTHH: Xu hướng sai số hệ thống mơ hình khơng qn với giá trị ME biến động lớn vùng Đánh giá chung, có mơ hình REMO cho sai số RMSE nhỏ chấp nhận 6.6 Về mô bão-XTNĐ RCM Đây vấn đề khó, q trình nghiên cứu đề tài tiến hành thử nghiệm cho mơ hình RegCM Số liệu trường khí sử dụng làm điều kiện ban đầu điều kiện biên cho mơ hình số liệu tái phân tích ERA40 với độ phân giải ngang 2.5 x 2.5 độ Thời gian tích phân mơ hình từ 00UTC 01/12/1995 đến 00UTC 01/01/1997, tháng 12/1995 sử dụng thời gian khởi động mơ hình (spin-up time) Điều kiện biên vùng đại dương nhiệt độ bề mặt biển phân tích (OISST) Số liệu quĩ đạo bão quan trắc sử dụng để đánh giá khai thác từ website weather.unisys.com Mơ hình chạy với độ phân giải ngang 54km, 18 mực thẳng đứng Miền tính mơ hình có tâm 15oN, 130oE, gồm 126 điểm nút lưới theo phương Đông – Tây 64 điểm nút lưới theo phương bắc – nam, trải từ khoảng 100oE-160oE 0oN-32oN Kết nhận cho thấy mơ hình mơ hợp lý hoạt động bão – XTHĐ khu vực Tây Bắc Thái Bình dương năm 1996 Số lượng bão – XTHĐ mô năm gần với thực tế Mơ hình tái tạo tương đối hợp lý hoạt động bão vào tháng mùa bão Về quĩ đạo bão mô có dạng tương đối gần với qui luật chung chuyển động XTHĐ khu vực nghiên cứu Mặc dù tồn khác biệt lớn quĩ đạo mô quĩ đạo quan trắc, bão hình thành vùng Biển Đông Sự khác biệt sản phẩm mô mơ hình thực tế liên quan đến nhiều yếu tố độ phân giải ngang mơ hình, tiêu dùng để dị tìm xốy, điều kiện biên (SST) không loại trừ kích thước miền tính Để nhận kết hợp lý hơn, cần thiết phải tiến hành khảo sát thêm nhiều trường hợp khác TK.27 Chương Ứng dụng mơ hình khí hậu khu vực dự báo hạn mùa điều kiện khí hậu cực đoan Việt Nam 7.1 Kết dự báo trường toàn cầu hệ thống CAM-SOM Trước ứng dụng hệ thống mơ hình CAM-SOM vào dự báo hạn mùa, số thử nghiệm mô hệ thống thực nhằm đánh giá độ xác trường mô Các thử nghiệm tiến hành cho hai năm 1975 1980 cách chạy mơ hình kết hợp CAM-SOM với bước thời gian 1200 giây, miền tính tồn cầu với lưới 64 × 128 (64 điểm theo kinh hướng 128 điểm theo vĩ hướng), với điều kiện ban đầu thiết kế cho tiệm cận gần với trạng thái khí thời điểm bắt đầu tích phân Ngồi ra, CAM cịn chạy mô cho năm tương tự với điều kiện biên SST phân tích Kết đầu trường trung bình tháng Kết đánh giá cho thấy, mơ hình cho dự báo trường nhiệt độ bề mặt năm 1975 1980 thiên cao so với thực tế, với ME biến thiên tương ứng khoảng từ +1,0 đến +3,0oC, từ +0,5 đến gần +3,0oC Giá trị ME nhỏ vào tháng mùa đông Bắc Bán Cầu (khoảng gần +0,5oC), lớn vào tháng mùa thu (khoảng +2,5 đến +3.0oC) Sai số MAE nhiệt độ dự báo trung bình cho năm 1975 1980 vào khoảng 5,0oC Sai số quân phương (RMSE) lớn, đặc biệt vào tháng mùa đông Bắc Bán Cầu (12, 01, 02) Tuy nhiên, mùa hè (các tháng 6, 7, 8) RMSE giảm đáng kể Sai số dự báo mùa đông lớn mùa hè cho thấy mô hình chưa nắm bắt tốt tính bất đồng nhiệt mùa đơng tồn cầu Sự chênh lệch lớn RMSE MAE biểu thị biến động mạnh sai số mơ hình dự báo trường nhiệt, đặc biệt mùa đông Đánh giá chung, hệ thống mơ hình CAM-SOM dự báo phân bố không gian quy mô tồn cầu trường khí áp mực biển trung bình nhiệt độ bề mặt Kết đáng khích lệ làm tiền đề quan trọng việc ứng dụng sản phẩm đầu hệ thống CAM-SOM để chạy RCM thực dự báo hạn mùa trường yếu tố khí tượng, sau tiến hành xác định yếu tố tượng KHCĐ Việt Nam theo hai nhóm số ECE_IPCC ECE_VN 7.2 Dự báo số KHCĐ mô hình khí hậu khu vực Để dự báo số KHCĐ cho Việt Nam, hệ thống CAM-SOM tiến hành chạy với hạn dự báo 12 tháng với tháng khởi động mơ hình (spin-up) cho lần dự báo thời gian từ 12/2000 đến 12/2005 Thời điểm bắt đầu chạy hệ thống CAMSOM cho lần dự báo 00UTC ngày 01/12 hàng năm (2000, 2001, 2002, 2003 2004) Trừ tháng khởi động mơ hình, sản phẩm CAM-SOM dùng làm điều kiện ban đầu điều kiện biên cho RCM (RegCM, REMO MM5CL) 00UTC ngày 01/01 hàng năm Các lát cắt thời gian điều kiện biên cách 6h Kết chạy RCM sau sử dụng để xác định số KHCĐ Các số chia làm hai trường hợp ECE_IPCC ECE_VN Việc đánh giá sai số dự báo thực cách so sánh với số liệu quan trắc sử dụng hai số thống kê sai số trung bình (ME) sai số quân phương (RMSE) Một số nhận xét rút từ kết sau TK.28 1) Nói chung mơ hình cho dự báo tương đối tốt hầu hết số thuộc số nhóm ECE_IPCC, nhiều số có sai số dự báo nhỏ, dự báo số ECE_VN, đặc biệt số tượng KHCĐ 2) Các số xem dự báo tốt bao gồm: YTN (TXx, TXn, TNx TNn), YTM (Rx1day, Rx5day R95p), HTN (TX10p, TX90p, TN10p TN90p), YTK (Tx, Tm) 3) Các số lại nói chung kết dự báo mơ hình cho sai số q lớn đến mức khó chấp nhận Tuy nhiên, có số trường hợp sai số dự báo tương đối nhỏ lại khơng qn mơ hình vùng khí hậu nên xem mang tính ngẫu nhiên Nguyên nhân sai số trường hợp liên quan đến tính biến động mạnh số, ECE_VN độ xác sảm phẩm CAM-SOM RCM Chương Ứng dụng mô hình khí hậu khu vực dự tính điều kiện khí hậu cực đoan Việt Nam nửa đầu kỷ 21 Để dự tính điều kiện KHCĐ cho Việt Nam nửa đầu kỷ 21 (2000-2050) RCM, ba mơ hình RegCM, REMO MM5CL chạy với tập số liệu GCM cho hai giai đoạn: Thời kỳ chuẩn (1971-2000) thời kỳ tương lai (20002050), thời kỳ tương lai chạy cho hai kịch SRES A1B A2 Kết đầu RCM sử dụng để xác định số KHCĐ theo hai phương án PA1 (ECE_IPCC) PA2 (ECE_VN) cho giai đoạn nói Mặc dù mơ hình chạy cho thời kỳ chuẩn 30 năm (1971-2000) lấy 20 năm (1980-1999) làm thời kỳ chuẩn cho ECE Việc xác định xu biến đổi ECE thực theo nguyên tắc: 1) Xác định số ECE (ECE_IPCC ECE_VN) cho thời kỳ chuẩn, sau lấy trung bình thời kỳ cho vùng khí hậu; 2) Xác định số ECE cho thời kỳ tương lai theo tháng năm tùy thuộc vào số sau lấy trung bình vùng khí hậu; 3) Sự biến đổi ECE xác định chuẩn sai số ECE (kí hiệu DT(chỉ số), ví dụ DT(TXx) chuẩn sai TXx), tính hiệu giá trị dự tính RCM theo kịch phát thải giá trị trung bình thời kỳ chuẩn Trong số trường hợp, thay cho chuẩn sai chuẩn sai tương đối, tỷ số chuẩn sai trung bình thời kỳ chuẩn, có đơn vị phần trăm (%) Như vậy, dấu DT phản ánh biến đổi tăng hay giảm so với thời kỳ chuẩn: DT>0 tăng, DT