Download miễn phí Chuẩn bị số liệu và triển khai dự báo điều kiện môi trường theo mô hình 3D và các mô hình khác (thống kê) cho mùa đông - xuân 2003-2004 vùng biển Trung Bộ
Việc chạy mô hình bắt đầu từ một tháng bất kỳgây ra khó khăn là làm thế nào
đểxác định các điềukiệnban đầu vàđiềukiện biên. Bài toán đặtra là khi ta chạy mô
hình bắt đầu từ tháng thứ n mà trường số liệu làmột năm thì các trường ban đầu và
điều kiện biên phải tương ứng với tháng thứ n-1. Để thực hiện được điều này ta sử dụng
chươngtrình viết bằng ngôn ngữfortran chuyển các trườngban đầu và điều kiệnbiên
cho phù hợp.
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
Tạp chí Khoa học đhqghn, KHTN & CN, T.xxI, Số 3PT., 2005Chuẩn bị số liệu và triển khai dự báo điều kiện môi
tr−ờng theo mô hình 3D và các mô hình khác (thống
kê) cho mùa đông - xuân 2003-2004 vùng biển Trung Bộ
Hà Thanh H−ơng
Trung tâm Động lực và Môi tr−ờng biển
Tr−ờng Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG Hà Nội
Tóm tắt: Để đáp ứng mục tiêu dự báo phục vụ đánh bắt xa bờ thì vấn đề dự báo
các tr−ờng hải d−ơng đ−ợc xem là trọng tâm. Sau khi tiến hành các b−ớc chuẩn
bị từ hoàn thiện mô hình đến chuẩn bị các đầu vào, hiện nay đã có thể sử dụng
mô hình thuỷ nhiệt động lực học hệ các ph−ơng trình nguyên thuỷ để dự tính và
dự báo các tr−ờng hải d−ơng trên khu vực nghiên cứu.
Yêu cầu đặt ra là dự báo các tr−ờng thuỷ nhiệt động lực cho tháng sau, nên các
tr−ờng ban đầu phải là tr−ờng trung bình cho tháng xuất phát vì vậy cần
thiết lập đ−ợc các tr−ờng 3D nhiệt độ và độ muối trên toàn vùng biển.
Trong bài báo này tui đã sử dụng mô hình 3 chiều thuỷ nhiệt động lực học với
các tr−ờng nhiệt độ đ−ợc thiết lập làm đầu vào để chạy dự báo từng tháng mùa
đông- xuân 2003- 2004.
1. Mở đầu
Bài toán thiết lập và dự báo các tr−ờng hải d−ơng đã và đang đ−ợc các nhà khoa
học quan tâm bởi tính ứng dụng thiết thực của các tr−ờng này trong ngành công nghiệp
đánh bắt xa bờ.
Để triển khai dự báo cho khu vực nghiên cứu (vùng biển miền trung), chúng tui
ứng dụng mô hình cho toàn vùng biển Đông, điều này sẽ góp phần hạn chế các sai số có
thể có do các điều kiện biên hở sinh ra.
Do yêu cầu của vấn đề đặt ra cũng nh− khả năng kiểm chứng, chúng tui chú
trọng tr−ớc hết đến các tr−ờng nhiệt, những tr−ờng mực biển, hoàn l−u và độ muối
cũng nh− các yếu tố sinh thái liên quan sẽ đ−ợc xem xét trong một số khía cạnh riêng.
Trong bài báo này tập trung chủ yếu cho việc dự báo và kiểm chứng tr−ờng nhiệt thông
qua nhiệt độ n−ớc mặt biển.
2. Ph−ơng pháp và tài liệu
Nh− chúng ta đều biết các tr−ờng ban đầu cho mô hình 3 chiều (3D) của Trung
tâm động lực và Môi tr−ờng biển là các tr−ờng 3D đầy đủ các biến thuỷ nhiệt động lực
biển: nhiệt độ, độ muối, vận tốc và h−ớng dòng chảy. Tuy nhiên, chúng ta không thể có
đ−ợc một tr−ờng dòng chảy 3D tin cậy nào vào thời điểm dự báo, bài toán đặt ra là phải
thiết lập đ−ợc các tr−ờng 3D nhiệt độ và độ muối trên toàn vùng biển. Với yêu cầu đặt
ra là dự báo các tr−ờng thuỷ nhiệt động lực cho tháng sau, nên các tr−ờng ban đầu này
phải là tr−ờng trung bình cho tháng xuất phát.
54
Chuẩn bị số liệu và triển khai dự báo điều kiện môi tr−ờng… 55
2.1. Các số liệu sử dụng để thiết lập tr−ờng ban đầu
Do không có đủ mạng l−ới các trạm đo nhiệt độ và độ muối của các tầng sâu trên
toàn biển, nên chỉ có cách thiết lập các tr−ờng 3D từ tr−ờng nhiệt độ n−ớc mặt biển và
các phân bố thẳng đứng chuẩn có hiệu chỉnh với số liệu đo nếu có.
Tr−ờng nhiệt độ n−ớc mặt biển đ−ợc sử dụng là tr−ờng viễn thám nhiệt đã đ−ợc
phân tích theo hệ thống MODAS của phòng Nghiên cứu Hải quân Hoa kỳ (NRL) đ−ợc
phổ biến hàng ngày trên internet.
Các phân bố nhiệt độ theo ph−ơng thẳng đứng thu đ−ợc bằng kết quả phân tích
các số liệu nhiệt độ trong bộ Atlat đại d−ơng thế giới 2001 (WOA2001).
Các tr−ờng độ muối đ−ợc xử lý theo nguồn số liệu trên bằng ch−ơng trình thông
dụng của Trung tâm Động lực và Môi tr−ờng biển do Phạm Văn Huấn biên soạn.
2.2. Ph−ơng pháp thiết lập tr−ờng ban đầu của mô hình
- Tr−ờng nhiệt độ và độ muối đ−ợc xây dựng từ bản đồ phân bố nhiệt độ n−ớc bề
mặt phân tích kết hợp ảnh viễn thám và khí hậu của trung tâm Khí t−ợng Hải văn Hoa
Kỳ, và profile thẳng đứng của nhiệt độ.
- Tr−ờng vận tốc ban đầu U, V đ−ợc giả định là 0 đối với việc dự báo cho tháng
đầu tiên, lần chạy tiếp theo đ−ợc lấy theo kết quả của tháng vừa chạy.
Các tác động lên biển gây biến đổi các tr−ờng thuỷ nhiệt động lực theo mô hình
3D bao gồm:
- Tr−ờng áp suất khí quyển trên mặt biển,
- Tr−ờng ứng suất gió,
- Tr−ờng các thông l−ợng nhiệt trao đổi qua mặt biển,
- Tr−ờng cán cân n−ớc ngọt – thông l−ợng n−ớc qua mặt biển thể hiện bằng hiệu
suất giữa bốc hơi và m−a trên biển.
Thiết lập tr−ờng 3D của tháng bất kỳ để dự báo cho tháng tiếp theo
Thông th−ờng các số liệu từng tháng để chạy mô hình là số liệu nhiệt độ, độ muối,
U, V và tr−ờng khí áp. Để có đ−ợc một tr−ờng 3D thể hiện đầy đủ đ−ợc sự phân bố theo
độ sâu của địa hình thực ta tiến hành các b−ớc:
- Số hoá bản đồ nhiệt độ tầng mặt bằng ph−ơng pháp nhận dạng mã màu.
- Xây dựng phân bố chuẩn thẳng đứng của nhiệt độ bằng ph−ơng pháp bình
ph−ơng nhỏ nhất.
- Xây dựng tr−ờng 3 chiều từ nhiệt độ tầng mặt và đ−ờng phân bố chuẩn.
- Nội suy tr−ờng 3 chiều theo toạ độ th−ờng ( theo từng tầng) sang dạng toạ độ
sigma kết hợp với file địa hình để loại bỏ những điểm đất.
Tiến hành nội suy file 3D theo độ sâu thành các file 3 chiều có b−ớc l−ới nhỏ hơn
phù hợp với yêu cầu cụ thể. Trong bài toán này ta nội suy tr−ờng nhiệt, muối với b−ớc
l−ới 1 độ kinh vỹ sang file 3D với b−ớc l−ới 1/5 độ kinh vỹ.
Hà Thanh H−ơng 56
Thiết lập tr−ờng ban đầu và điều kiện biên cửa sông cho một tháng bất kỳ
107 108 109 110 111 112 113 114 115
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
400 80
0
160
0
1000
70
30
1 50
10
0 80
0
38
00
4000
1600
2600
Hình 1. Bản đồ địa hình vùng biển Nam Trung bộ
Việc chạy mô hình bắt đầu từ một tháng bất kỳ gây ra khó khăn là làm thế nào
để xác định các điều kiện ban đầu và điều kiện biên. Bài toán đặt ra là khi ta chạy mô
hình bắt đầu từ tháng thứ n mà tr−ờng số liệu là một năm thì các tr−ờng ban đầu và
điều kiện biên phải t−ơng ứng với tháng thứ n-1. Để thực hiện đ−ợc điều này ta sử dụng
ch−ơng trình viết bằng ngôn ngữ fortran chuyển các tr−ờng ban đầu và điều kiện biên
cho phù hợp.
Bản đồ địa hình khu vực nghiên cứu
Trong bài báo này khu vực nghiên cứu là vùng biển Đông giới hạn từ 6o−17oN,
107o−115oE với địa hình đã đ−ợc làm trơn cho ô l−ới 1/5o x 1/5o đ−ợc thể hiện trên hình 1.
3. Kết quả và thảo luận
3.1. Thiết lập tr−ờng nhiệt ban đầu
Theo kết quả phân tích nhiệt độ các ngày 1, 11 và 21 hàng tháng chúng tui đã
thiết lập đ−ợc tr−ờng nhiệt độ n−ớc tầng mặt trung bình tháng. Từ tr−ờng nhiệt độ
tầng mặt thu đ−ợc và các đ−ờng phân bố thẳng đứng chuẩn của nhiệt độ từng tháng tại
18 điểm đã tính toán tr−ờng 3D nhiệt độ làm đầu vào cho mô hình.
Trên hình 2 dẫn ra bản đồ nhiệt độ n−ớc tầng mặt thu đ−ợc trong tháng 12-2003.
So sánh với bản đồ trung bình nhiều năm của tháng 12 (hình 3), có thể thấy tháng này
có nền nhiệt cao hơn trung bình nhiều năm.
Chuẩn bị số liệu và triển khai dự báo đi...