Luận văn thạc sĩ: Dự đoán đặc trưng gió mùa hè từ mô hình PRECIS

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu hus dự tính một số đặc trưng gió mùa mùa hè của mô hình precis khí quyển và khí tượng 60 44 02 22, khảo sát thực trạng, phân tích nguyên nhân, đề xuất

• Tác giả: Trương Thị Thanh Thủy
• Người hướng dẫn: TS. Mai Văn Khiêm
• Trường học: Trường Đại học Khoa học Tự nhiên
• Chuyên ngành: Khí tượng và Khí hậu học
• Đề tài: Dự tính một số đặc trưng gió mùa mùa hè của mô hình PRECIS
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ khoa học
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ GIÓ MÙA MÙA HÈ
• 1.1. Vai trò của GMMH đối với thời tiết khí hậu, Việt Nam
• 1.2. Tổng quan các công trình nghiên cứu trong nước và trên thế giới
• 1.2.1. Trên thế giới
• 2. CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP VÀ SỐ LIỆU NGHIÊN CỨU
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về dự đoán gió mùa hè từ mô hình PRECIS

Gió mùa hè (GMMH) là một trong những hiện tượng khí hậu quan trọng nhất ở Việt Nam, ảnh hưởng đến thời tiết và sinh hoạt hàng ngày. Mô hình PRECIS (Providing Regional Climates for Impacts Studies) được sử dụng để dự đoán các đặc trưng của GMMH, giúp các nhà nghiên cứu hiểu rõ hơn về sự biến đổi khí hậu và tác động của nó đến môi trường. Việc dự đoán này không chỉ giúp cải thiện khả năng ứng phó với thiên tai mà còn hỗ trợ trong việc phát triển kinh tế - xã hội.

1.1. Khái niệm về gió mùa hè và mô hình PRECIS

Gió mùa hè là hiện tượng khí hậu đặc trưng bởi sự thay đổi hướng gió và lượng mưa lớn trong mùa hè. Mô hình PRECIS là một công cụ mạnh mẽ trong việc dự đoán thời tiết, cho phép phân tích các yếu tố khí hậu và thời tiết một cách chi tiết.

1.2. Tầm quan trọng của việc dự đoán gió mùa hè

Dự đoán chính xác GMMH giúp giảm thiểu thiệt hại do thiên tai, cải thiện quản lý nguồn nước và hỗ trợ nông nghiệp. Việc hiểu rõ các đặc trưng của GMMH cũng giúp các nhà hoạch định chính sách đưa ra các quyết định đúng đắn hơn.

II. Vấn đề và thách thức trong dự đoán gió mùa hè

Dự đoán GMMH gặp nhiều thách thức do sự biến đổi khí hậu và các yếu tố tự nhiên phức tạp. Sự không chắc chắn trong mô hình hóa và dữ liệu đầu vào có thể dẫn đến sai lệch trong kết quả dự đoán. Các nhà nghiên cứu cần phải đối mặt với những thách thức này để cải thiện độ chính xác của dự đoán.

2.1. Sự biến đổi khí hậu và tác động đến gió mùa

Biến đổi khí hậu làm thay đổi các mô hình khí hậu truyền thống, ảnh hưởng đến thời gian và cường độ của GMMH. Các nghiên cứu cho thấy rằng GMMH có thể bắt đầu sớm hơn hoặc muộn hơn so với các năm trước, gây khó khăn trong việc dự đoán.

2.2. Khó khăn trong việc thu thập dữ liệu

Việc thu thập dữ liệu khí tượng chính xác là một thách thức lớn. Nhiều khu vực ở Việt Nam thiếu trạm quan trắc, dẫn đến việc thiếu thông tin cần thiết cho mô hình hóa và dự đoán.

III. Phương pháp dự đoán gió mùa hè bằng mô hình PRECIS

Mô hình PRECIS sử dụng các phương pháp mô phỏng khí hậu để dự đoán các đặc trưng của GMMH. Các nhà nghiên cứu áp dụng các chỉ số khí hậu và dữ liệu quan trắc để cải thiện độ chính xác của mô hình. Việc lựa chọn thời kỳ và mùa nghiên cứu cũng rất quan trọng trong quá trình này.

3.1. Cách thức hoạt động của mô hình PRECIS

Mô hình PRECIS hoạt động dựa trên các phương trình động lực học và nhiệt động lực học, cho phép mô phỏng các hiện tượng khí hậu phức tạp. Mô hình này có khả năng phân tích các yếu tố như nhiệt độ, độ ẩm và áp suất không khí.

3.2. Lựa chọn thời kỳ nghiên cứu

Việc lựa chọn thời kỳ nghiên cứu là rất quan trọng để đảm bảo tính chính xác của dự đoán. Các nhà nghiên cứu thường chọn các giai đoạn có sự biến đổi rõ rệt trong GMMH để phân tích.

IV. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn

Kết quả từ mô hình PRECIS cho thấy sự biến đổi rõ rệt trong các đặc trưng của GMMH. Những thông tin này có thể được ứng dụng trong quản lý tài nguyên nước, nông nghiệp và phòng chống thiên tai. Các nhà nghiên cứu đã chỉ ra rằng GMMH có thể thay đổi theo từng năm, ảnh hưởng đến lượng mưa và thời gian bắt đầu của mùa mưa.

4.1. Đánh giá khả năng mô phỏng của mô hình PRECIS

Mô hình PRECIS đã cho thấy khả năng mô phỏng tốt các đặc trưng của GMMH, với độ chính xác cao trong việc dự đoán lượng mưa và ngày bắt đầu mùa mưa. Các kết quả này đã được so sánh với dữ liệu quan trắc thực tế.

4.2. Ứng dụng trong quản lý tài nguyên nước

Thông tin từ mô hình PRECIS có thể được sử dụng để lập kế hoạch quản lý tài nguyên nước hiệu quả hơn, giúp giảm thiểu thiệt hại do thiên tai và đảm bảo nguồn nước cho nông nghiệp.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của nghiên cứu

Nghiên cứu về GMMH từ mô hình PRECIS đã mở ra nhiều hướng đi mới trong việc dự đoán khí hậu. Việc cải thiện độ chính xác của mô hình sẽ giúp các nhà nghiên cứu và nhà hoạch định chính sách có được thông tin cần thiết để ứng phó với biến đổi khí hậu. Tương lai của nghiên cứu này hứa hẹn sẽ mang lại nhiều giá trị cho cộng đồng.

5.1. Tầm quan trọng của nghiên cứu tiếp theo

Nghiên cứu tiếp theo cần tập trung vào việc cải thiện mô hình và thu thập dữ liệu chính xác hơn. Điều này sẽ giúp nâng cao độ tin cậy của các dự đoán về GMMH.

5.2. Hướng đi mới trong nghiên cứu khí hậu

Các nghiên cứu trong tương lai có thể áp dụng công nghệ mới và phương pháp phân tích tiên tiến để nâng cao khả năng dự đoán và hiểu rõ hơn về các hiện tượng khí hậu cực đoan.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ GIÓ MÙA MÙA HÈ 1. Vai trò của GMMH đối với thời tiết khí hậu, Việt Nam Việt Nam nằm trong khu vực gió mùa Đông Nam Á điển hình nhất trên thế giới và chịu tác động của nhiều trung tâm tác động gió mùa khác nhau [6]. Sau khi GMMH bắt đầu, thời tiết, khí hậu Đông Nam Á trong đó có Việt Nam chịu sự chi phối bởi hoạt động của hai trung tâm tác động là: Áp thấp Nam Á có tâm ở Ấn Độ- Pakistan và phần phía tây của áp cao cận nhiệt Tây Bắc Thái Bình Dương, hai trung tâm này tương tác với nhau và theo từng thời kỳ, thay nhau khống chế và quy định thời tiết ở Việt Nam [6, 7]. Cho đến nay, nhiều công trình nghiên cứu trong nước đã chỉ ra vai trò quan trọng của GMMH đối với điều kiện khí hậu, thời tiết Việt Nam: Nguyễn Đức Ngữ và Nguyễn Trọng Hiệu (2004) [8] đã chỉ ra rằng: Gió mùa tây nam (GMTN) trong một số trường hợp có thể gây ra thời tiết gió tây khô nóng ở phía đông dải Truờng Sơn, chủ yếu là Bắc Trung Bộ và Nam Trung Bộ.

Trần Công Minh [6, 7] cũng đã chỉ ra vai trò quan trọng của GMTN đối với điều kiện khí hậu, thời tiết nước ta: Các nguồn ẩm vào mùa hè tới lãnh thổ Việt Nam là do dòng khí trong đới GMTN đưa tới từ Ấn Độ Dương và vịnh Bengal [7]. Vào khoảng cuối tháng IV - đầu tháng V, GMTN mang hơi ẩm tràn tới khu vực đồng bằng Nam Bộ, Tây Nguyên tạo điều kiện cho sự hình thành mây và mưa và giảm thiểu nắng nóng khô hạn trên các khu vực này [7]. Từ tháng VI – VIII (chủ yếu giữa và cuối mùa hè), khi rãnh gió mùa liên kết với giải hội tụ nhiệt đới (ITCZ) trên Biển Đông là một, tạo điều kiện cho bão hoạt động mạnh trên Biển Đông, đổ bộ vào Việt Nam và có thể gây mưa lớn cho cả miền Bắc và miền Nam [7]. Ngoài ra, vào các tháng VI, VII, VIII, GMTN cũng lan tới miền Bắc Việt Nam và Nam Trung Quốc đã gây mưa sớm ở vùng khí hậu Tây Bắc, phía tây Hoàng Liên Sơn vào tháng VI [6].

8 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Tác giả cũng chỉ ra rằng [7]: GMTN là một trong các nguyên nhân gây cực đại mưa lũ ở Bắc Bộ (VIII), Bắc Trung Bộ (IX) và Tây Nguyên, Nam Bộ (X) do ITCZ ở Việt Nam và Biển Đông hình thành bởi GMTN và tín phong đông nam hay đông thổi từ phần hướng về phía xích đạo của áp cao cận nhiệt Tây Thái Bình Dương. Trong nghiên cứu: “ảnh huởng của gió mùa Á – Úc đến thời tiết, khí hậu Việt Nam”, tác giả Nguyễn Viết Lành (2007) cũng chỉ ra rằng: GMTN có vai trò rất lớn đối với chế độ mưa và nhiệt ở nước ta [3]: - Đối với chế độ mưa, tác giả đã cho thấy rằng: Ở miền Bắc, mưa vừa và mưa to trong mùa hè gắn liền với hoạt động của rãnh gió mùa và ITCZ. Ở Nam Bộ và Tây Nguyên, mưa mùa hè chủ yếu là do GMTN và ITCZ gây ra. Ở ven biển Trung Bộ, cực đại mưa tháng V (mưa tiểu mãn) cũng là kết quả của sự tương tác giữa hệ thống GMTN trong giai đoạn bắt đầu đang mạnh dần lên với các đợt không khí lạnh lục địa cuối mùa còn có khả năng xâm nhập sâu xuống khu vực này.

Còn cực đại mưa tháng X là do sự kết hợp của tín phong hướng đông với GMTN. - Đối với nhiệt độ, tác giả cũng chỉ ra rằng: GMTN không phải bao giờ cũng gây ra thời tiết nắng nóng hay thời tiết có nhiệt độ cao. Hiện tượng phơn, đặc biệt là các đợt nắng nóng, xảy ra trong những ngày có gió mùa tây nam do các dãy núi Hoàng Liên Sơn, Trường Sơn gây ra không phải bao giờ cũng do GMTN. Như vậy, GMMH mà ở nước ta chủ yếu là GMTN không chỉ phức tạp mà còn có vai trò rất quan trọng đối với điều kiện thời tiết ở Việt Nam cũng như các nước trong khu vực gió mùa Châu Á.

Do đó, trong khuôn khổ của luận văn, chỉ tập trung nghiên cứu GMTN. Hệ thống gió mùa này sẽ bao gồm hai khối khí cơ bản là: Không khí nhiệt đới biển Bắc Ấn Độ Dương và không khí xích đạo bắt nguồn từ Nam Thái Bình Dương và một phần từ bán cầu Nam đi lên [14]. 9 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Tổng quan các công trình nghiên cứu trong nước và trên thế giới 1.

Trên thế giới Cho đến nay, trên thế giới đã có nhiều công trình nghiên cứu về một số đặc trưng GMMH trên các tiểu hệ thống của GMMH Châu Á liên tiếp được thực hiện dựa trên các chỉ tiêu và phương pháp khác nhau. Liang và ccs. (1999) [24] đã đề xuất chỉ số GMMH cho khu vực Biển Đông sử dụng gió mực 850 hPa của NCEP và bức xạ sóng dài để nghiên cứu sự biến động ngày bắt đầu và cường độ GMMH trên khu vực này. Tác giả đã chỉ ra được sự biến động mùa của GMMH có đặc trưng của dạng hai đỉnh và sự biến động trên năm về cường độ và thời gian bắt đầu GMMH có mối liên hệ với chuẩn sai nhiệt độ bề mặt biển.

Tuy nhiên khác với nhiều nghiên cứu, tác giả đã chỉ ra: GMMH sẽ bắt đầu sớm hơn, mạnh hơn trong những năm El Nino và bắt đầu muộn hơn, yếu hơn trong những năm La Nina. Zhang và ccs. (2002) [42] đã tiến hành nghiên cứu ngày bắt đầu GMMH trên khu vực bán đảo Đông Dương với số liệu sử dụng là lượng mưa ngày tại 30 trạm quan trắc và bộ số liệu tái phân tích ngày của NCEP/NCAR trong thời kỳ 1951 – 1996. Để xác định ngày bắt đầu GMMH cho từng năm riêng lẻ theo quan trắc trên khu vực này, tác giả đã quy ước ngày bắt đầu GMMH là ngày mà lượng mưa trung bình trượt 5 ngày của lượng mưa trung bình khu vực (Hình 1.1) thỏa mãn đồng thời hai chỉ tiêu: (1) Lượng mưa ngày > 5 mm/ngày và duy trì liên tục trong 5 ngày; (2) trong 20 ngày liên tiếp kể từ ngày thỏa mãn chỉ tiêu (1) có hơn 10 ngày mà lượng mưa lớn hơn 5mm/ngày.

Nghiên cứu cho thấy: Ngày bắt đầu GMMH trên khu vực bán đảo Đông Dương là ngày 9/V với độ lệch tiêu chuẩn 12 ngày. Ngày bắt đầu được đặc trưng bởi sự phát triển về phía đông bắc của gió tây nam mực thấp trên khu vực Ấn Độ Dương và sự tăng cường, mở rộng về phía bắc của đối lưu nhiệt đới từ đảo Sumatra. Các kết quả bước đầu nghiên cứu của tác giả cũng chỉ ra: Ngày bắt đầu có quan hệ mật thiết với El Nino và La Nina, GMMH bắt đầu sớm trong các năm La Nina và xuất hiện muộn trong các năm El Nino. 10 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.

Trung bình trượt 5 ngày của lượng mưa ngày trung bình thời kỳ 1951 – 1996 trên khu vực bán đảo Đông Dương [42] Sau nghiên cứu về sự biến động thời gian bắt đầu và cường độ của GMMH trên khu vực Biển Đông được thực hiện bởi Liang và ccs. (1999) thì Wang và ccs. (2004) [34] đã đề xuất chỉ số hoàn lưu GMMH Biển Đông chỉ dựa vào U850 hPa (SCSSM) để xác định ngày bắt đầu GMMH. Các kết quả tính toán, phân tích của tác giả đã chỉ ra được ngày bắt đầu GMMH trên khu vực Biển Đông đại diện cho ngày bắt đầu GMMH Đông Á quy mô lớn, bao gồm 2 giai đoạn cơ bản: Giai đoạn đầu tiên là giai đoạn bắt đầu GMMH trên khu vực Biển Đông, giai đoạn thứ hai là giai đoạn bắt đầu mùa mưa Baiu và Mei –yu trên khu vực Nhật Bản và Trung Quốc.

Nghiên cứu cũng cho thấy: Chỉ số SCSSM không chỉ mô tả được sự thiết lập đột ngột của GMTN trên khu vực Biển Đông mà còn mô tả được sự bắt đầu của mùa mưa ở vùng bắc và trung Biển Đông và chỉ số này đại diện rất tốt cho thành phần chi phối của GMMH Đông Á. Không chỉ đối với các tiểu hệ thống của GMMH Châu Á mà các nghiên cứu về sự dịch chuyển theo mùa, đặc điểm mùa mưa của hệ thống gió mùa Châu Á - Thái Bình Dương cũng như nghiên cứu ngày bắt đầu, kết thúc gió mùa cho toàn cầu bước đầu được thực hiện. Qian và Lee (2000) [27] đã tiến hành nghiên cứu sự dịch chuyển theo mùa của GMMH Châu Á thông qua việc phân chia các khu vực gió mùa. Số liệu sử dụng 11 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] bao gồm: Bộ số liệu mưa CMAP (2,5o x 2,5o), số liệu BT (The upper-tropospheric water vapour band brightness temperature - Nhiệt độ sáng hơi nước ở đỉnh tầng đối lưu) và OLR của NOAA, gió mực 700 hPa, 850 hPa (2,5o x 2,5o) của NCEP và Trung tâm Khí tượng quốc gia Hoa Kỳ, và số liệu lượng mưa ngày trên khu vực Hàn Quốc trong giai đoạn 1980 – 1995.

Dựa trên các phân tích về hoàn lưu mực thấp và nhiệt độ sáng của nhánh hơi nước ở đỉnh tầng đối lưu, các tác giả đã phân chia khu vực GMMH Châu Á thành 6 tiểu vùng khu vực gió mùa gắn kết với nhau: Bán đảo Đông Dương, Biển Đông, Nam Á, đông cao nguyên Tây Tạng, Đông Á, và Đông Bắc Á. Tác giả cũng đưa ra các chỉ tiêu xác định pentad (P) bắt đầu GMMH theo quan điểm đối lưu sâu trên các khu vực, là pentad thỏa mãn: Nhiệt độ sáng nhỏ hơn 244 K, lượng mưa lớn hơn 5 – 6 mm/ngày; OLR nhỏ hơn 230 W/m2, U850 hPa chuyển từ gió đông sang gió tây. Các kết quả tính toán của tác giả đã chỉ ra được khu vực bán đảo Đông Dương là nơi có ngày bắt đầu GMMH sớm nhất trên khu vực Châu Á, cuối tháng IV đến giữa tháng V (P24 – P27). Wang và LinHo (2002) [33] tiến hành nghiên cứu đặc điểm mùa mưa của gió mùa Châu Á – Thái Bình Dương dựa trên bộ số liệu mưa CMAP và gió ngày mực 850 hPa của NCEP/NCAR với độ phân giải 2,5o x 2,5o trong thời kỳ 1979 – 1998.

Để xác định miền, ngày bắt đầu, kết thúc, cao điểm của mùa mưa GMMH, các tác giả đã tính toán cường độ mưa trung bình hậu tương đối: RRi  Ri  RJAN (i = 1,2,….,73), trong đó Ri là giá trị lượng mưa trung bình hậu thứ i, RJAN là lượng mưa trung bình tháng I. Hậu bắt đầu được định nghĩa là hậu có lượng mưa lớn hơn 5 mm/ngày và hậu kết thúc được định nghĩa là hậu có lượng mưa nhỏ hơn 5 mm/ngày.