Luận văn nghiên cứu dự tính tổ hợp một số yếu tố hiện tượng liên quan Đến nhiệt Độ Ở việt nam

Mở đầu Đối với bài toán dự tính khí hậu, ruột số nhận tổ chi phối các quá trình vật lí xấy ra trong khi quyền không được dự bảo hoặc xác định mà được giá định dựa trên những kịch bản

ĐẠI HỌC QUỐC GIÁ TIÃ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HQC KHOA HOC TU NHIÊN

Nguyễn Xuân Diện

NGIIÊN CỨU DỰ TÍNII TỎ HỢP MỘT SỚ YẾU TÓ VÀ IIỆN

TƯỢNG KHÍ HẬU LIÊN QLIAN ĐẾN NHIỆT ĐỘ Ở VIỆT NAM

LUAN VAN TILAC SĨ KHOA HỌC

TIả Nội - 2013

ĐẠI HỌC QUOC GIA HA NOI TRƯỜNG DẠI HOC KHOA HQC TỰ NHIÊN

Nguyễn Xuân Diện

NGHIÊN CỨU DỰ TÍNH TỔ HỢP MỘT SỐ YẾU TÓ VÀ HIỆN

TƯỢNG KHÍ HẬU LIÊN QUAN DÉN NHIỆT DỢ Ở VIỆT NAM

Chuyên ngành: Khi tượng và khí hậu học

Mã số: 6044§7

AN THAC SI KHOA HOC

NGƯỜI HƯỚNG DAN KHOA HOC:

‘T'S Va Thanh Hing

TIả Nội - 2013

Lời cảm ơn

Trước hết, tôi xm bảy tổ lòng biết ơn sâu sắc tới T8 Vũ Thanh Hằng, là

người đã tận tỉnh chí báo và hướng dẫn tôi hoàn thành luận văn nảy Tổi cũng xin

gửi lời cảm ơn sâu sắc tới T8 Ngô Đức Thành, là người cũng đã giúp tôi rất rhiền

trong quá trinh thực hiện luận vẫn

Tôi xin căm ơn các thầy cỏ và các cán bộ trong Khoa Khi tượng Thúy văn

va [Iai dương học đã cung cấp cho tôi những kiến thức chuyên môn quý giá, giúp

đỡ và tạo điều kiên thuận lợi về cơ sở vật chất trong suốt thời gian tôi học tập và thực hành ở Khoa

Tôi cũng xin cảm ơn Phòng Sau dại học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên

đã tạo điều kiện cho tôi trong thời gian hoành thành luận văn

Cuối củng, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thánh tới gia đỉnh, người thân và bạn

‘be, những người đã luôn ở bên cạnh cỗ vũ, động viên và tạo mọi điều kiện tốt nhát cho tôi trong suốt thời gian học tập tại trường

Hà Nội, ngày 27 tháng 11 năm 2013

Nguyễn Xuân Diện

1.1 Các nghiên cửu ngoài nước _

Chương 2- PHƯƠNG PHÁP VẢ SỐ T.IỆU NGIHÈN CỨU

2.1 Hệ thống tổ hợp các kết quả mô hình 16 2.2.1 Trang bình tổ hợp đơu giản (Simple Ensemble Mean) cose TẾ 2.1.2 Hồi quy tuyển tỉnh nhiều biển .16 2.2 Các chỉ số thông kê đừng đỗ đánh giá „ - 17

2.3.1 Số liệu quan trắc 18

Chương 3 KÉT QUÁ VẢ PHÂN TÍCII

3.1 Kết quả mô phẻng của các mô hình và đánh giá cho thời kỳ chuẩn 23

3.3 Kết quả lễ hợp cho các yếu tổ liên qua đến nhiệt độ cho thời kỳ chuẩn 38 3.3 Kết quả du tinh tô hợp cho thời kỳ tương lai (giai đoạn 2020-2039) l5

5

Danh mục hình

Tình 3.1 Nhigt dé tamy bình T2m thoi ky 1980-1999 cia 5 m6 hinh 23

TRình 3.2 T2m của các mỗ hình và quan trắc trên các ram tính trưng binh: cho cả

Hình 3.3 Nhiệt độ cục rạt trung bình của that kp 1980-1999 cho 5 mé hint 25

Hinh 3.4 Tx của các mô bình và quan tắc trên cúc tram tinh trung bình cho cả

Tình 3.7 Nhiệt Ä cục đai tháng của Tx (TX%) giải đoan 1980-1999 từ $ mô linh29

Hinh 3.8 TẮ của các mồ hình và quan trắc trên các trạm tỉnh trưng bình cho cả

Jlình 3.9 Nhiệt độ cục tiêu thàng của Tn (TNn) giai đoạn 1950-1999 của 5 mô hình

32

Hình 3.10 1N của các mô hình: và quan trắc trên ode tram tinh: trung bình cho cả

Tình 3.11 Trmg bình số ngày có nhiệt đô trang bình dưới 15C tho bj: 1980-1999

„34

Hình 3.12 Tâm 15 của các mô hình và quan trắc trên các trạm Tỉnh trung bình cha

Hình 3.13 Trang bình số ngày có nhiệt độ cực dại trên 33°C thời kỳ 1980-199936

Linh 3.14 1x35 cúa các mô hình và quan trắc trên các tram tỉnh trung bình cho cả

trang bình đơm giên khi sơ sánh với các mô hình riêng và quam trắc cho TY

lợp bằng phương pháp hồi quy tuyén tính nhiều biển, phương pháp

„30

Hinh 3.17 Tổ hợp bằng phương pháp hồi quy ngiền tính muậu biên, phương pháp

trung bình đơn giản khi so sành với các zmỗ hình riêng va quan trite cho Tn 40

Hình 3.15 Tổ hap bằng phương pháp hồi quy iyén tính nhiều biển, phương phân

trung bình đơn giản khi so sành với các mỗ hình riêng và quan trắc cho TXY coo Al

Tình 3.18 Tả hạp bằng phương pháp hỗi quy tuyển tình nhiều biển, phương pháp trung bình đơn giên khi sơ sảnh với các mô hình riêng và quan trắc cho TÌN 49

Tình 3.20 Dự tinh 16 hop cho T2m từ 5 mỗ hình cho giai đoạn 2020-2039 46

Hirth 3.21, Dir tink t6 hop cho Tx từ 5 mô hình cho giai đoạn 2020-2039 46

Tĩnh 3.22 Dự tính tổ hợp cho Thun từ S mô lình cho giai đoạn 2020-2039 AT

ih 3.23, Bién abi nhiệt dé trên các tram rong thời kỳ tương lai 2020-2030 so với thời kỳ chuẩn 1960-1999 của vẫn lỄ T2M eo wee AT

Tlinh 3.24 Bitn déi nhiét a6 tron các am trong thêi kỳ tương lai 2020-2039 sa

vời thời kỳ chuẩn 1980-1990 của yếu tố ĨX 1 48

Hinh, 3.25, Bién doi nhiệt dộ trên các tam trong thời kỳ tương lại 202052039 so

với thời kỳ chuẩn 1980-1999 của yếu tổ Tn - cee AB

Danh mục bảng

Bảng 2.1 Danh sách các trạm được sử dụng - - - eos ID

Bang 3.1, Sai số trang bình A4E, sai số trung bình huyệt đối MAE vai hé 58 tong quan giita

các mỗ hình và quan trắc cho yêu tổ T2m - - .24

Bảng3.2 Sai số trung bình MII, sai số trung bình ngyệt đối MAI và hệ số trang quan giữa

các mỗ hành tà gian trắc cha yếu tổ T - - 26

Bang 3.3 Sai sé wang hinh ME, sat sé wimg hinh tyés déi MAE va hé 88 trong quan gifta

các mồ hình và quan trắc chơ yêu tÖ TM cuc 28 Bảng 3.4, Sai số trung bình AE, sai sé tring binh tayit déi MAE va hé 56 teong quan gitta

ede mé hink và quan trắc cho yêu tổ TXx - - cece BL

Bang 3.5, Sai số trang binh ME, sai số trung bình tuyét déi MAE va hé 58 trong quan gitta

các mỗ hình và quan trắc cho yếu tổ TÌH - 33

Bảng 3.6 Sai số tung bình ME, sai số nang bình tuyật đối MAAR và hệ số tương quan gtita

các mô hành và giam trắc cho yếu tổ T2m 15 - - fee BG

Bảng3.7 Sai số tưng binh ME giữa các mô hình với quan trắc, giita 16 hop trung binh don

243

giản vừ hội quy neyén tah vei QUAN IEC wees sec

Bang 3.8 Sai số trung bình tuyệt đỗi MAE giữa các mô hình và quan trắc, giữa lỗ hợp

trúng bình đơn gián và giữa hỖi quy tuyấn tính đa biển với quan trắc 4

Bảng 3.9 Hệ số trong quan giữa cúc mô hình về quan trắo giữa tỔ hợp trung bình đơn

giản và giữa tỗ họp tuyấn tính vôi quan trắc - - cee AA

Bảng 3.10 Hệ số hài quy và hệ số tự do trong plueong trình héi guy tuyén tinh da bién AS

Danh muc viét tat

Biến đối khí hậu

Cộng sự

Intergovermental Panel on Climate Change

San số tuyệt đối trung bình

Sai số trung bình

Fifth-Generation Perm Slale/NCAR Mesoscale Mode

Meteorological Research Institute

Regional Climate Model

Regional Climate Model

The Regional Model

Trung bình tổ hợp đơn giản

Nhiệt dộ trưng bình tháng mực 2m

Thiệt độ cực tiểu trưng bình tháng

Nhiệt độ cực đại của cực đại tháng,

Nhiệt độ cực đại trung bình tháng,

Nhiệt độ cực đại của cực đại thang

ay

Mở đầu

Đối với bài toán dự tính khí hậu, ruột số nhận tổ chi phối các quá trình vật lí

xấy ra trong khi quyền không được dự bảo hoặc xác định mà được giá định dựa trên

những kịch bản nào đó Hiện nay, các nhân Lố được giã định đó chỉnh là các chấL

khí nhà kinh Trén cơ sở các kịch bản phát thải, hàm lượng khi nhà kính trong khí

quyển sẽ được ước tỉnh vả các mô hình khí hậu được sử đụng để dự tỉnh khí hậu

tương lai Các kịch bản BĐRH loàn câu sau đó được xây dựng dựa trên những kết qua du tinh nay

Nói chung các mồ bình kháe nhau đưa ra những sản phẩm dự bảo/dự tỉnh

không giểng nhau do tính bắt định luôn luôn tiểm ân trong các mê hình De đỏ, óc tượng được độ bắt định của bài toán dự báo¿ự tính có vai trô rất quan trọng trong

việc nâng cao chất lượng của bản tin due béosdu link Việc xây dựng được cúc hệ

thông đẳng hóa, tổ hợp cha các mô hình thời tiêkhí hậu sẽ góp phần cãi thiện các

kết quả dự báo/dự tỉnh

Đối với bài toán dự tính khí hậu, hiện ở Việt Nam cáo nghiền cứu đang

được thực hiện dựa trên kết quả riêng rẽ từ một số mô hình, phương pháp sử dụng, cũng như khu vực áp dụng Hài toán tổ hợp kết quả nhiều mô hình cho các kịch bản BĐKH trong tương lại đã được thực hiện nhiều trên thế giới và cho những kết quả rất khá quan Tuy nhiên ở Việt Nam hau nhự chưa có một nghiên cứu nao duge tién hành theo hướng này, Vì vậy, trong luận văn này tác giả đẻ xuất đề tài “Nghiên cứu dhe tinh t6 hep cho mội số các yêu tô hiện tượng liên quan dến nhiệt độ ở Việt Nam”

để xem xét, ừng dụng cho điều kiện ở Việt Nam

136 cue luận van gém:

Chương 1- Téng quan

Chương 2- Phương pháp nghiền cửu

Chương 3- Kết quả và nhận xét

Chuong 1- TONG QUAN 1.1 Các nghiên cứu ngoài nước

Khải niệm dự báo tô hợp được đua ra từ những năm 1974 bởi Leih và dan được phát triển theo 2 phương thúc: 1) Dự báo sử đụng rất nhiều mô hình (còn gọi

là siêu tổ hợp), và 2) Dự bao chỉ với một mô hình nhưng với nhiễu đầu vào khác trhan Cách tiếp cận tế hợp phổ biển nhất hiện nay của các trung tâm khi trong trên thể giới là sử dụng phương pháp siêu tổ hợp nhiều mô hình dễ thu được ruột tổ hợp

có kết quả tốt nhất có thế

Đối với bài toán dự tỉnh BDKIL từ các kịch bản phát thái khí nhà kinh, những thông lin phẩm ảnh điểu kiện khí hậu trong tương lại số được xác định khi chạy các mô hình khí hậu toàn cầu với hảm lượng khi nhà kinh dự tính của khí

quyền Các kịch bản I3DKII toản cầu sau đỏ được xây dựng dựa trên những kết quả

dự tính này Nói chúng các mô hình khác nhau đưa ra những sân phẩm dự tính

không giống nhau do tinh bất định luôn luôn tiểm an trong các mô hình Trong mỗi znô hình đơn lẻ luôn tắn tại những điểm mạnh và những điểm yếu khiến cho “không một mô hình nào được xem là tốt nhất và việc sữ đụng kết quả từ nhiều mô hình là quan trong” (Mc/Avaney va C8., 2001) Nếu hiểu các sai số mỗ phỏng trong các mô

tình khác nhau là độc lập, trung bình của các mô hình cẻ thẻ được kỳ vọng sẽ tốt

hon muối thành phần riêng lễ, do vậy sẽ cùng cấp một dự tính “tốt nhi” Một số kết

quả nghiên cứu đã chí ra điều này, cho các dự bảo mửa (Palmer và C8 2004 [31], Palmer va CS 2005 [32] Hagedom va CS 2005) [18] va cho ca viée tai tao diéu

kiện khí hậu hiện tại từ các mô phông, dự tính khí hậu hạn dai (Lambert va Boer

2001) [23] Béi vay, dé giám bớt tính bát định, với cùng một kịch bản phát thải, sản phẩm dự tính của nhiều mô hình khác nhau được sử đụng để xây dựng các kịch bản

BDKH (Tebuldi va Knulti 2007) 138] Việc sử đụng tổ hợp các xuô hình toàn câu chạy ở các trung tâm mô hình hỏa khác nhau đã được triển khai cho các dự tínl/dkr báo khí

n và thể kỹ Một trong

u ở các quy xổ thời giam từ mùa đến nhiều

những dự án quan trọng nhất trong van đẻ này có thể kế đến là dự an so sanh da md

hinh khi hau CMIP3 (Meehl va CS 2007) [29], thu thập dữ liệu dâu ra của 25 mô

hinh/phién bản mô hình toàn câu nhằm phục vụ cho Báo cáo Dánh giá lần thứ 4

thực hiện bởi nhóm lảm việc thứ nhất (Workcing Group 1) của Ban Liên Chính Phit

vẻ Hiển đổi Khí hậu IPCC (Randall và C5 2007) [34] Hiện nay, dự an CMIP5S

đang được tiền hành, tiếp nổi đự án CMIIP3 với mục tiêu phục vụ Táo cáo Dánh giá

lân thứ 5 của TPCC dự kiến xuất bản vào tháng 9 năm 2013

Cáo mô lủnh khí hậu Loàn cầu mà sản phẩm dự lính cửa chúng theo các kịch bản phát thải khi nhà kinh được sử dụng dễ xây dụng các kich ban BDKH toan cu thường có độ phân giải thấp (rong khoảng từ 125 đến 100 km), không đủ chỉ tiết

cho việc phân tích, dảnh giá BĐRH và tác động của nó ở qui mô khu vực (Mearns

và C8, 2001; Giorgi và C8, 2001) [28], [16] Phân tích kết quá tử các mô hình toàn

cầu kết hợp đại đương khi quyén cho thay sai lệch trưng bình ở quy mô khu vực khi

mô phỏng khí hậu hiện tại là thay đỗi theo mô hình và theo khu vực mô phỏng, Ví

dụ Giorgi và lraneisco (2000) [15] đã chí ra sai lệch với nhiệt độ điển hinh vào khoảng I 1°C nhưng có thé vuot qué 15°C trên một số khu vực, đặc biệt vẻ mùa

đông Các tác giả này cũng chỉ ra độ

+80%, tham chí vượt 100% trên một số khu vực Một số nghiên cửu khác chí ra

rang trong khu vực châu Á gió mùa, các mö hỉnh khí hậu toàn cần phân giải thô

h của lượng mưa thưởng nằm giữa —409 và

thường không đưa ra được những mô phông théa dang (Lau va Yang 1996, Yu va

CS 2000) [2⁄1], [41] Trong khi đó, nhiên nghiên cứu đã chỉ ra các mô hình khí hậu

hu vie (ROMs) có thé mô phông khí hậu khu vực gió mùa tốt hơn so với các mô

từnh toàn câu (Liu va CS 1994, 1996, Fu va CS 1998, Lee va Suh 2000) [26] [14],

[25] Do dé, đề nghiên cửu BĐKH ở quy mô khu vực và từ đỏ có thể nghiên cửu

đánh giá các lắc động của BĐKH, một trong những hướng nghiên cửu ưa tiên chính

là hướng hạ thấp quy rô (downscaling) sản phẩm của các mô hình khí hậu toàn cầu

(Iieughton vá C8, 1995, 2001) [19], [2Ø]

Phương pháp hạ thấp quy mô động lục (dynamical downscaling) sử đụng các

mô hinh khi hậu khu vực (RCM) phan gidi cao voi điều kiện biến là sản phẩm chr tỉnh Lừ các rnô hình khí hậu toàn cầu Phương pháp này cho phép mỗ tả chỉ tiết, dây

đủ các quá trình mang tính dịa phương và khu vực do độ phân giái cho pháp chỉ tiết

thóa các thông tin khu vực như địa hình, các hỗ nước, đường bờ biến, phân bố sử

dung đất, đô che phủ bể mặt, v.v Với các quy mô khu vực cỡ 10-10” kmỂ, các

-RCMs có điều kiện biên tai phân tích thưởng cho độ lệch nhiệt độ trung bình trong, khoảng 2°C va độ lệch lượng mưa trong khoảng 50% se với quan trắc (Giorgi và

CS 2001) [16]

Sân phẩm của các mô hình khi hau khu vie ra da dang, phong phú và đồng

bộ Eể có thể áp dụng được phương pháp nảy đòi hỏi phải có hệ thông, lưu trữ và năng lực máy tính mạnh IIơn nữa, độ chính xác cũng như độ bắt định của sản phim

du tinh phụ thuộc lớn vào bản chất động lực và các sơ dỗ tham số hỏa vật lí của từng mỏ hình Nhằm đánh giá năng lực của các RCMs và tỉnh bat định trong việc đưa ra các thông tin khí hậu qny mô khu vực, một số đự án so sánh tổ hợp đa mê

hin da duoc tién hanh (Takle va CS, 1999; Curry và Lynch 2002; Anderson va CS

2003) [37], [15], [9] Việc kết hợp nhiều mô hình vào trong ruột hệ thống tổ hợp

Thường làm tăng kỹ năng, độ tin cậy và tính thống nhất của các dự tính (Christensen

va CS 2007) [12] So sánh với một mô hình riêng lễ, kết quả tổ hợp có thể cho

những kết quả tốt hon (Palmer và Rảisäne 2002, Collins 2007; Rãisänen 2007;

Ulbrich va CS 2008) [30], [1 1], [33], [40]

1.2 Các nghiên cứu trong nước

Do nhiều nguyên nhân khác nhau, câ khách quan và chủ quan, bài toán định lượng hoa tinh bất định của các mô hình số ở Việt Nam dến tại thời diém nay bau như vẫn chưa có gì đàng ghú nhận Ngay cả cách tiếp cận siêu tổ hợp đơn giãn dùng,

để tính đến độ bát định trong các mồ hình số, mặc đủ đã được sử đụng rộng rãi trên thể giới, vẫn gần như còn nhiều mới mê ở Việt Nam do cách tiếp cân này dòi hỏi sử dụng rất nhiều mô hinh khác nhau mà không thể luôn sẵn có cũng như vận hành

trong điền kiện thực tẻ của Việt Nam

Ở Việt Nam, cách tiếp cận siêu tế hợp trong đó mệt tố hợp các thánh phan ban

đầu của các các mô hình khác nhau được xây đựng theo phương pháp nuôi nhiễu

gan day đã dược dựa vào triển khai thứ nghiệm trong công trình nghiên cứu dự bảo

‘bao cấp nhà nước của của Trần Tân Tiển và cộng sự (2010){8] Các kết quả thu được là rất khã quan và có nghĩa thực tê lớn trong điển kiên năng hc tính toán của Việt Nam cỏn nhiều han chế Một vài đề tài gân đây đang bắt đầu triển khai theo

hướng siêu tổ hap sử đụng đầu vào của cáo mô hình toàn cầu khác nhau để tích

phân một tễ hợp nhiều mô hình đo Võ Văn Hòa (2009) làm chủ nhiệm cũng đã tha được một số kết quá bước dầu |1] Ngoài các dễ tài tổ hợp mang tính nghiên cửu bước đầu nảy, hầu như không có một nghiên cứu nảo để đánh gia tinh dit bao của các mô hình một cách đây đổ, đặc biệt dựa trên bộ lạc Kalman tổ hợp

Đối với bài toàn khí hậu, nhát là trong lĩnh vực BĐEH, ở Việt Nam viên nay

đã có nhiều công trình được công bố như các công bình của Nguyễn Đức Ngữ vả

Nguyễn Trọng Hiệu (1991)3], Nguyễn Dức Ngữ (2008), Nguyễn Viết Lành

(2007)12] Trần Viet Lién va CS (2007313)

Từ năm 1994 đến 1998, Nguyễn Đúc Ngũ và C8 đá hoàn thành kiểm kê

quốc gia khi nhá kinh năm 1993 [4], xây dựng các phương án giảm khí nhà kinh 6

Việt Nam, đánh giá tác động, của BĐKH đến các lĩnh vực kinh tế xã hội chủ yếu,

J50, 2070

xây đựng kịch bản BĐKH ở Việt Nam cho cáo năm 2020,

Năm 2003, Bộ Tải nguyên và Môi trường đã hoàn thành Thông báo Quốc gia

dầu tiên của Việt Nam cho Công ước khune của Liên hợp quốc về BĐKH Đẻn năm

2010, Thông báo Quắc gia lần thứ hai cũng đã được hoàn thành, trong đó tập trưng

kiểm kế quốc gia khí nhà kinh cho năm 2010 và ước tính phát thâi khí nhà kính cho

giai doan 2011-2030

'Trong chiến lược phòng tránh thiên tai ở Việt Nam, những hiện tượng đáng,

quan tâm nhất là các thiên tai có nguồn gốc khi tượng Nhiều bằng chứng đã chúng

tö những hiện tượng thời tiết, khí hậu cực đoan ngảy cảng có xu hướng xuất hiện với tân suất nhiều hơn và cường độ mạnh hơn Ví dụ tháng 3 năm 2011 đang chúng kién đợt rét đậm nhật trong lịch sử với cáo đợt rét đậm rét hại kèm theo tuyết tại các

tình vừng ni phía Bắc Cũng như vậy, mùa đồng năm 2010 là mùa đông âm nhất

trong lịch sử với nhiệt dộ trung bình ngảy lên đến 28°C trong khoáng từ ngày 07 đến ngày 10 tháng 02 nam 2010

Ngày 02/12/2008, Thủ tưởng Chỉnh phủ đã ký Quyết định số 158⁄2008/QD—

TTg phê duyệt Chương trình mục liêu quốc gia về ứng phó với biến đối khi hậu với

„mục tiêu chiến lược của Chương trình là nhằm nâng cao khả năng ing phỏ với biến

đổi khí hậu của Việt Nam trong từng giai đoạn cụ thế; bảo đâm sự phát triển bản

vững của đt nước, ôn định cuộc sống của nhân đân

Trong nghiên củu BĐKH, việc dự lính được kịch bản biến đổi trong lương, lai là cơ sở chơ các nghiên cứu dánh giá trong nhiều lĩnh vực, ngành nghề với nhau Tháng 06/2009, Bộ Tài nguyên và Môi trường đã công bổ Kịch bản Biến đổi Khí hau, nude biển đâng cho Việt Nam, trong dé da sir dung phan mém hạ thấp quy md thông ké (statistical downscaling) MAGICC/SCENGEN ctia MY dé dua ra kịch bán

BDKII va nuéc bién dang cho 7 vimg khi hju Theo cac kich ban duge edng bd, khi

Tiậu lrên tâI cả các vùng của Việt Nam sẽ củ nhiều biên đổi Vào cuối thế kỷ 21,

nhiệt độ trưng bình năm ở nước ta tăng khoáng 2,3°U; tổng lượng mưa năm vá

lượng mưa mùa mưa tăng trong khi lượng mưa mùa khô lại giảm; mực nước biến

ding khoăng 75 cm so với Irung bình thời kỳ 1980 — 1999 Theo ké hoach, Bé Tai nguyên Môi trường sẽ tiếp tục cập nhật các kịch bản BDKII, trong đó dự kiến sẽ kết

hop str dung kết quả của mô hinh khu vực PRECTS (Providing REgional Climates for Trmpaels Studics) phát trién tai Trung tam Hadley, Vuong quéde Anh và kết quả

của mô bình toàn cầu MRI của Viện nghiên cửa Khí tượng Nhật Bản

Gin day bon, Phan Văn Tân và C§ (2010) [6] trong Dự án Danida “Đánh

giả tác động của Biên đối khí hậu đến điêu kiện tự nhiên, môi trường và phát triển

kinh tế - xã hội ở Trung Trung Bộ Việt Nam” do Mai Trong Thông làm chủ nhiệm,

đã tiên bảnh xây dựng kịch bán 13IOKII chỉ tiết đến 2050 cho khu vục Trung Trưng

Độ bảng phương pháp hạ thấp quy mô động lực Hai mỏ hình khí hận khu vực lả

RegCM3 (Regional Climate Model phim ban 3.0) và CCAM (Cubie Conformal

Amostpherie Model) đã được sử dụng để dự tính mét sé yếu tố và hiện tượng liên

quan dến trưởng mưa và nhiệt độ Phan Văn Tân và CB (2011) [7] cũng đã thực

thiện để tài “Nghiên cứu tác động của biển đổi khí hậu toàn câu đến các yếu tổ vả

hiện tượng khi hậu cực đoan ö Việt Nam, khả năng dự bảo và giải pháp chiến lược ting pho” trong khuôn khổ Chương trình KC.08/06—10 (“Khoa học và công nghệ

phục vụ phòng tránh thiên tai, bảo vệ môi trường và sử dụng hợp ÍÚ tài nguyên

thiên nhiên”) Trong dé tai way dé dé cap dén cdc dự tính BĐKH từ một số mỏ hình

khu vực Tuy nhiên cáo đự tính mới chỉ được thực hiện riêng lé cho từng mô hình

và cũng chỉ đến 2050

Qua những nội dung téng quan 6 trên có thế thấy rằng việc sử đựng các phương pháp tổ hợp các kết quả từ các mô hình khác nhau dã cho những kết qua khả quan để cải thiện chất lượng các bản tin dự báo/dự tính Vì

ay trong luận văn

này tác giả tiễn hành thử nghiệm một số phương pháp tổ hợp để dự tính cho một số các yếu tố, hiện tượng liên quan đến nhiệt độ ở Việt Nam

Chương 2- PHƯƠNG PHÁP VÀ SỎ LIỆU NGHIÊN CỨU

Trong luận vấn này, tác giả sử dụng kết quả từ 5 mô hình khí hậu khu vục đề

nghiên củu hệ thống tổ hợp gồm RegCM, MM5, MRI, CCAM và REMO Mô hình RegCM là mô hình khí hậu khu vực đã duge img dung dễ nghiên cứu khí hậu quả

khứ, hiện tại và tương lai tại nhiều nơi khác nhau trên thể giới, từ Châu Mỹ, Châu

Âu đến Châu A, Chiu Phi [27], [22], 110], [23] Mô hình MM5 vến là mô hình

nghiên cứu vá dự báo thời tiết nhưng do nhụ câu nghiền cứu khoa học và sự phát triển của công nghệ nên đã được cải tiên đề phục vụ cã bài toán nghiên cứu khí hậu .Mồ hình MMS có khả năng lồng nhiều lướ Đông lực phi thủy tu, Cho phép mô

tính sứ dụng được ở quy mỏ vải cây số, Khả năng chạy trên nhiều máy tính phối hợp hộ nhớ; Mô tả được nhiêu quá trình vật lí; Khả năng đồng héa đữ liệu 4 chiêu

Với mô hình khí hậu khu vực REMO, REMO có thể ứng dụng dược cho cả dự bảo

thời tiết và nghiên cửu khi hậu Tuy nhién, viện khi tượng Max Planck - MPIEM va

trung tâm tính toán mô hình hóa phục vụ dự báo khí hậu - DERZ, đã phát triển REMO theo hưởng một mỏ hình khí hậu khư vực với mục dích là mô hình khí

quyền trong hệ thống cauple mô hinh khi quyển — đại đương phục vụ cho dự án

BALTEX cũng như là một mồ hình độc lập nghiên cứu vả mô phỏng khí hậu Mô

Tĩnh CCAM là mội mô hình còn mỏi ở Việt Nam, nó phục vụ cho cả dự bảo toàn

câu lẫn khu vực Mô hình này cá nhiều ưu điểm là tính toán saa cho các vùng khác

than trên toàn cầu đến có chung độ phân giải đẳng nhật hoặc chênh lệch giữa các

vùng là không lớn (khoảng cách từ xích đạo về cục chênh nhau dáng kể) |39J Mô hình MRT được biết đến là mô hình khí hậu khu vục cho kết quả gản với quan trắc thất hiện nay của Nhật Bán

Dựa vào những ưu điểm trên của các mô hình, luận văn này tác giả để để

xuất sử dụng kết quá từ 5 mô hinh Mỗi mồ hình dược tiền hành chạy với 2 kịch bán

phat thải khí nhà kính là A1 và A2 cho giai đoạn 2000 — 2049 và đông thời chạy

với bộ số liệu chuẩn thời kỳ 1980 -1999 Số liệu dẫu ra của S mỗ hình sử dụng trong, hiện văn này là kết quá thừa kế từ các nghiên cửu trước

2.1 Hệ thống tổ hợn các kết quả mã hình

2.2.1 Tràng bình tổ hợp đơn gidn (Sanple Ensemble Mean)

Giá sử M là tổng số mô hình dự bảo #2 là giả trị dự bảo của mô hình thứ ¿

Giả sử M là tổng số mô hình đự bảo 7, là giá uị dự báo của mô bình thứ ý,

Tý là giá tị trìng bừnh theo thỏi gian của dự báo tứ mô bình thứ ¿ thì trung bình tổ

hợp (Ensemble Mean) duge tinh bởi céng thức:

Hồi quy tuyển tính nhiều biến

Thương pháp đự báo sử đụng ở đây là hồi qui tuyến tính, chuối số liệu quan trắc Y được biểu diễn bởi tỏ hợp tuyển tính của cac mồ hình khi hậu khu vực Xạ, Xụ, X„ trên mỗi trạm hoặc trên một vùng bằng hệ thức:

Với Ry Ja mémen tương quan giữa các nhân tố X; và X, (j,k=1,2, ,m), R„, là

.2 m); y, xị là

mômen tương quan giữa yêu tổ đự báo Y và nhân tô X, (k=

giá trị trung bình của Ý và cáo X,

2.2 Các chỉ số thống kê dùng để đánh giá

'Trong các công thức dưới đây, E¡ và Ơi tương ứng là giá trị mô hình và giả

trị quan trắc của một biển nào đỏ (nhiệt đô, lượng mưa), ï-1,2, , N, N là dụng

số ME đương cho biết giá trị đự báo vượt quá giả trị quan trắc và ngược lại Mô

Tỉnh được xem là “hoàn hảo” (không Hiên lệch về một phia nao ca) néu ME 0

2 Sai số luyệt đổi trung bình (MAE-Mean Absolute Error)

IN MAE-— won FIR O | (Ls)

Gid wi] MAK nim trong khoảng (0,¬ø) MAE biểu thị biên độ trung, bình của

sai số mỏ hình nhưng không nói lên xu hướng lệch của giá trị đự báo và quan trắc Khi MAE — 0, giá trị của mô hình hoàn toàn trùng khớp với giá trị quan trắc, mô tình được xem lá “lý tưởng” Thông thường MAI: được sử dụng củng với MI đề

đánh giá độ tin cây Chang hạn, nẻu MAE của sản phẩm khác biệt hắn sa với ME thì việc hiệu chỉnh là hết sức ruạo hiểm Trong trường hợp ngược lại, khí mà MÁAE

và ME tương đổi “sáC' với nhau thì có thẻ dùng MB để hiệu chỉnh sản phẩm dy bao

mt cach dang tin cậy

3 Hé sd trong quan (Correlation coefficient)

méi quan hệ cùng chiều (đảng biến), ngược lại, hệ số tương quan âm biểu thị mối quan lệ ngược chiêu (nghịch biến) giữa dụ bảo và quan trắc

2.3 Nguỗn số Hệu

2.3.1 Số liệu quan trắc

Sd liệu quan trắc trên 80 trạm (bảng 2.1) của các yêu tổ nhiệt độ trung bình

2m (12m), nhiệt dộ cực dại tháng (1x), nhiệt độ cực tiểu thàng (am), nhiệt dộ cực

tiểu của cực tiểu tháng (TNm), cực đại tháng của cực đại tháng (T2), được xử lý là

các file số liệu đạng TEXT chứa T2m, Tx, Tm, TXx, TNn cho từng tháng và năm cửa các trạm trên bảy vùng khí hậu trong giai doạn 1980-1999

Cáp ram không có số liệu hoặc khuyết nhiễu sé hgu sẽ bị loại bỏ rong quả trình tỉnh toán

Nội dung các file số liệu cụ thể như sau:

#TXY atHANAN

# YEAR VAL

1883 3740 4120 2480 9743 3380 THỂ SBNH 2E4C 27H 280 4146

“G58EE 20.310,

AN FEE MAT APR MAY JUN UL AUC

38.10 3620 34.30 31.60 3D 1} ab M0 Seat 3200

2.5.2 Sổ liệu từ đầu ra các mô hình

Kết quả lừ 5 mô hình với miễn tính tương đổi giống nhau, cụ thể: mô hủnh

CCAM véi 82 x 82 diém lưới và chạy từ SN— 25N, 100E-120B; mô hình MMS với

105 x 144 điểm lưới chạy tù 58 27N, E5SU 1311, mô hinh RUMO với 98 x 146 điểm lưới và chạy từ 58 — 27N, 84E — 133E; mô hình MBI với 88 x 45 điểm lưới

va chay tir 8N 24N, 102E 110H; mô hình ReeCM với 104 x 143 diễm lưới và chạy từ 5S-27N, §SE~131T

Từ bộ số liệu trưng bình của từng tháng cho 20 năm giai đoạn [980-1999 của

thời kì chuẩn và bộ số liệu che thời kỉ tương lai chạy với kịch bản phát thái khí nhà

kính A1B, giai đoạn 2020-2035 má 5 mô hình mô phống, tóc giá nội suy các giá trị

từ hưới về B0 điểm tram tmg voi giả trị quan trắc thục tế

Băng 2.1 Danh sách các trạm được sử dụng

sit Ten Tram Kinhđộ | Viđệ | Vùng

Chuong 3- KET QUA VA PHÂN TÍCH

3.1 Kết quả mô phỏng của các mô hình và đánh giá cho thời kỳ chuẩn

Trong phần nảy sử dụng kết quả từ 5 mô hình khu vue MMS, MRI, REMO,

RegCM, và CCAM Khi so sánh với quan trắc các giá trị từ mô hình sẽ được nội

suy về các trạm Số liệu của các mô hình và số liệu quan trắc là số liệu trong thời kỳ

chuan 1980-1999

a) Nhiệt độ T2m

Mae TORE HE HE HH HẤP lƠP TÚC HH «ORE TÚE TÚK «NORE HH RE

Hình 3.1 Nhiệt độ trung bình T2m thời kỳ 1950-1999 của 5 mô hình

Như hình 3.1, thể hiện nhiệt độ 2m trung bình năm của giai đoạn nghiên cửu

(1980-1999) so sảnh giữa 5 mô hình Có thể nhận thay su mô phỏng cao hơn hẳn

của REMO, thấp hơn cả của MM5 và RegCM Sự khác biệt mang tỉnh hệ thông trên

toàn khu vực Việt Nam, và đặc biệt rõ nét ở khu vực Nam Bộ Nhiệt độ mö phỏng

nam trong khoang tir 15°C den 30°C

23

Điều đầu tiên dễ dàng nhận thây là các mô hình mô phỏng tương đối tốt hình

thể của nhiệt độ T2m Khi so sánh với số liệu quan trắc như trên hình 3.2 ta có thẻ

nhận thây rõ rảng xu hướng thiên dương của CCAM vả REMO, đông thời ta cũng,

thây RegCm và MMS cỏ xu hướng mô tả nhiệt độ T2m thiên âm so với quan trắc

Do các trạm được sắp xếp theo thứ tự từ bắc vào nam nên ta có thẻ thấy các mo

hình mô phỏng nhiệt độ T2m cho khu vực miễn Nam tốt hơn vả gần với quan trắc hơn so với các khu vực còn lại Điều nảy thể hiện rõ hơn xu hưởng thiên âm hay

thiên đương của các mô hình và khả năng mô phỏng của các mô hình khi xét đến

các giá trị sai số trung bình ME, MAE, hệ số tương quan giữa các mỏ hình và quan

trắc

Bảng 3.1 Sai số trung bình ME, sai số trung bình tuyệt đối M.4E và hệ số tương quan giữa các mô hình và quan trắc cho yếu tổ T2m

Rõ ràng mơ hình MRI ho sai số ME và MAE nhỏ nhất phủ hợp với nhận xét

ở trên rằng MRI cho kết quả mơ phỏng gân với quan trắc nhất Hệ số tương quan của tắt cả các mơ hình với quan trắc đều lớn hơn 0.7 chứng tỏ sự nắm bắt tương đơi tốt sự biển đổi của T2m theo khơng gian trạm của các mơ hình với quan trắc

b) Nhiệt độ cực dai ngay Tx

126

a " ư2rtoaftòEtoae toetf2E_ s “Ïở2ctosrto5EroBE1+0fI12E

Hình 3.3 Nhiệt đơ cực đại trung bình của thời kỳ 1950-1999 cho 5 mơ hình

Nhiệt độ cực đại cho thời kỳ 1980-2000, được mơ phỏng bởi các mơ hình

khác nhau cho kết quả khác nhau rõ rệt Từ hình 3.3, cỏ thể nhận thay rõ mơ hinh MMS cho kết quả tháp nhất; phân bĩ gần như bao phủ khắp cả nước Trong khi đĩ,

mơ hình CCAM, lại cho kết quả tương đổi cao trên tồn bộ vùng lãnh thỏ Mơ hinh MRI và REMO dường như thê hiện được sự phản biệt nhiệt độ rõ rệt giữa 2 mien Nam - Bắc

25

40

‘OBS

= CCAM MMS

~ MRI

x RegCM

s REMO

Khi so sảnh với quan trắc, rõ ràng các mô hình CCAM, MM5 và RegCM cho

mỏ phỏng nhiệt độ cực đại chênh lệch rất lớn, xắp xỉ khoảng 5°C cho cae tram khu

vực miền Bac va mien Trung trong đỏ CCAM cho mô phỏng thiên đương so với quan trắc và MMS, RegCM cho mô phỏng thiên âm so với quan trắc Hai mô hình

con lai, MRI và REMO cho mô phỏng gan voi quan tric hon trong dé MRI nim bat

tốt hơn xu thế biển đổi của Tx, REMo cũng cho xu hướng thiên âm nhẹ Một điều nữa ta có thể nhân thấy đỏ là mô phỏng cho các trạm khu vực miễn Nam tốt hơn so với các khu vực còn lại đối với tắt cả các mô hình

Bảng3.2 Sai số trung bình ME, sai số trung bình tuyệt đối MAE và hệ số tương quan giữa các mô hình và quan trắc cho yếu tổ Tx

Ngoại trừ mô hỉnh MRI cho sai số ME vả MAE tương đổi nhỏ thì các mô

hình còn lại đều cho sai số rất lớn Khi xét đến hệ số tương quan thi mô hỉnh

CCAM là mô hình có sự tương quan với quan trắc là kém nhất, cao nhất là mô hình MRI nhưng hệ số tương quan cũng chỉ là 0.662 Các sai s6 một làn nữa chỉ ra sự

chênh lệch rất lớn khi mô phỏng Tx của ba mô hình CCAM, RegCM và MM5

©) Nhiệt độ cực tiểu ngày Tn

my Ï02EI 04E108ET0SEI TOE1 12E

Hình 3.5 Nhiệt độ cực tiểu của cực tiểu thời lẹỳ 1980-1990

Có sự khác biệt về phân bồ so với nhiệt đô cực đại, nhiệt độ cực tiểu lại cho

thấy một biển thiên nhiệt độ từ Bắc vào Nam khá tương đỏng Ba mô hình CCAM, MMS va MRI cho ket qua thién thap hơn so với hai mô hình RegCM vả REMO trên

toản bộ khu vực Mô hình REMO trong trường hợp nảy lại cho kết quả cao hơn các

mô hình khác, giá trị nhiệt độ cực tiêu của cực tiểu khoảng 26°C - 28°C

?7