50

CH!"NG 2. PH!"NG PHÁP NGHIÊN C#U VÀ S$ LI%U 2.1 !"i t#$ng và ph%m vi nghiên c&u

!"i t#$ng nghiên c%u c&a '( tài là các y)u t" và hi*n t#$ng khí h+u c,c 'oan (ECE) - Vi*t Nam. Trong m.c này s/ trình bày nh0ng khái ni*m c1 b2n liên quan ')n các '"i t#$ng này '3ng th4i gi5i h6n ph6m vi nghiên c%u c&a '( tài.

2.1.1 Khái ni!m v" y#u t$ và hi!n t%&ng khí h'u c(c )oan M7i y)u t" khí h+u, hay bi)n khí quy8n, '#$c xem là m9t '6i l#$ng ng:u nhiên

có t+p giá tr; bi)n '<i trong m9t gi5i h6n nào 'ó. Gi5i h6n này có th8 b; ch=n ho=c không b; ch=n; có th8 b; ch=n m9t phía ho=c c2 hai phía.

M9t bi)n khí quy8n '#$c g7i là y!u t" khí h#u c$c tr% n)u mi(n giá tr; c&a nó thiên v( m9t phía nào 'ó c&a t+p giá tr; có th8 c&a bi)n khí quy8n '#$c xét. Ví d., nhi&t '( không khí hàng ngày (t6i m9t ';a 'i8m nào 'ó) là m9t bi)n khí quy8n. Mi(n giá tr; c&a nó có th8 bi)n thiên t> a0 ')n b0. M?i ngày có m9t giá tr; nh@ nhAt (nhi*t '9 c,c ti8u ngày, hay nhi*t '9 thAp nhAt ngày) và m9t giá tr; l5n nhAt (nhi*t '9 c,c '6i ngày, hay nhi*t '9 cao nhAt ngày). T+p h$p tAt c2 các giá tr; nhi&t '( c$c ti)u (c$c '*i) ngày '#$c xem là t+p giá tr; có th8 c&a m9t '6i l#$ng ng:u nhiên g7i là y)u t" khí h+u c,c ti8u (c,c '6i) – g7i chung là y)u t" khí h+u c,c tr; hay bi!n khí h#u c$c tr%. Khi 'ó nhi&t '( c$c ti)u s/ có mi(n bi)n thiên trong kho2ng (ho=c 'o6n) t> a0 ')n a1, còn nhi&t '( c$c '*i s/ có mi(n bi)n thiên trong kho2ng b1 ')n b0, v5i a0 ! a1, b1 ! b0.

G7i X là m9t bi!n khí h#u c$c tr% nào 'ó có hàm phân b" là F(x), ho=c hàm m+t '9 xác suAt là f(x). Khi 'ó t+p các giá tr; x c&a X th@a mãn 'i(u ki*n sau '#$c g7i là t#p các giá tr% c$c 'oan c&a X, hay y!u t" khí h#u c$c 'oan:

{ }pxXPxxXx mm =<!" )(|, (2.1.1) ho=c { }pxXPxxXx MM =>!" )(|, (2.1.2) v5i

!==<=mx

amm dxxfxFxXPp

0

)()()( (2.1.3)

ho=c

!="=>=0

)()(1)(b

xMM

M

dxxfxFxXPp (2.1.4)

NghBa là xác suAt xuAt hi*n s, ki*n X < xm ho=c X > xM bCng p v5i xm và xM là nh0ng giá tr; xác ';nh nào 'ó c&a X. Trong khí h+u xác suAt p trong các bi8u th%c (2.1.1)-(2.1.4) thông th#4ng '#$c ch7n là m9t s" nh@ h1n ho=c bCng 10%. Tuy nhiên, trong nhi(u tr#4ng h$p '8 linh '9ng h1n cho các %ng d.ng khác nhau, tr; s" c&a p không nhAt thi)t bCng 10% mà có th8 bi)n thiên trong m9t kho2ng nào 'ó ph. thu9c vào t>ng bài toán c. th8. ChDng h6n, ng#4i ta có th8 gi2m p xu"ng ')n 5%, th+m chí 1%, ho=c tEng p lên ')n 15%, 20%, th+m chí ')n 25% ho=c 30%. Trong ph6m vi '( tài này, '8 th"ng nhAt khi trình bày, giá tr; p '#$c ch7n bCng 10%.

51

Thay cho các tr; s" xm ho=c xM %ng v5i xác suAt p trong khí h+u ng#4i ta th#4ng sF d.ng khái ni*m phân v; (ho=c bách phân v;). Phân v; th% q c&a bi)n ng:u nhiên X là giá tr; xq c&a X th@a mãn 'i(u ki*n:

xq = x[F(x) = q] (2.1.5) Hay nói cách khác, xq là nghi*m c&a ph#1ng trình F(x) = q. Các bi)n khí h+u c,c tr; '#$c xem xét th#4ng là các '6i l#$ng khí h+u c,c '6i

ho=c c,c ti8u. !"i v5i '6i l#$ng khí h+u c,c ti8u, nh0ng giá tr; nh@ h1n phân v; th% q '#$c xem là c,c 'oan; khi 'ó q = p. !"i v5i các '6i l#$ng khí h+u c,c '6i, nh0ng giá tr; l5n h1n phân v; th% q '#$c xem là c,c 'oan; khi 'ó q = 1 – p.

!8 tránh s, nhGm l:n, - 'ây cGn chú H phân bi*t khái ni*m c,c 'oan v5i khái ni*m c$c tr% tuy&t '"i c&a chu?i nhi(u nEm mà ng#4i ta v:n g7i là giá tr% k+ l,c.

Khái ni*m hi&n t-.ng c$c 'oan '#$c hi8u là nh0ng hi*n t#$ng th@a mãn các 'i(u ki*n: 1) Hi)m, t%c có tGn suAt xuAt hi*n t#1ng '"i thAp trong m9t kho2ng th4i gian t#1ng '"i dài; 2) Có c#4ng '9 l5n; và 3) KhIc nghi*t, t%c là có kh2 nEng gây ra nh0ng 2nh h#-ng l5n ho=c d0 d9i 'e d7a tr,c ti)p ho=c gián ti)p ')n s, s"ng trên Trái 'At. Theo IPCC (2007) [163], hi&n t-.ng th/i ti!t c$c 'oan (an extreme weather event) là hi*n t#$ng hi!m - m(t n0i c, th) vào m(t th/i gian c, th) trong n1m. !;nh nghBa “hi)m” có th8 '#$c hi8u theo nhi(u cách khác nhau, nh#ng hi&n t-.ng th/i ti!t c$c 'oan '#$c hi8u là hi*n t#$ng có xác su2t xu2t hi&n nh3, thông th#4ng '#$c ch7n là nh@ h1n 10%. Theo ';nh nghBa này, các tính chAt c&a cái g7i là “th/i ti!t c$c 'oan” có th8 rAt khác nhau gi0a n1i này và n1i khác. Khi hi*n t#$ng th4i ti)t c,c 'oan x2y ra vào m9t th4i gian nào 'ó trong nEm, chDng h6n m9t mùa, khá <n ';nh, nó có th8 '#$c g7i là hi&n t-.ng khí h#u c$c 'oan. Nói cách khác, hi&n t-.ng khí h#u c$c 'oan là s$ t4ng h.p c5a hi&n t-.ng th/i ti!t c$c 'oan '#$c '=c tr#ng b-i trung bình và các c,c tr; tuy*t '"i c&a các hi*n t#$ng th4i ti)t c,c 'oan trên m9t kho2ng th4i gian nhAt ';nh.

Nói chung, hi*n t#$ng khí h+u c,c 'oan phGn l5n không '#$c quan trIc tr,c ti)p mà th#4ng '#$c xác ';nh cEn c% vào s" li*u quan trIc c&a các y)u t" khí h+u và d,a trên m9t s" chJ tiêu qui #5c c. th8 nào 'ó. ChDng h6n, n)u coi rét '#m là m9t hi*n t#$ng khí h+u c,c 'oan thì - Vi*t Nam m9t ngày '#$c g7i là có hi*n t#$ng này xuAt hi*n n)u nhi*t '9 trung bình ngày nh@ h1n 15oC.

2.1.2 L(a ch*n y#u t$ và hi!n t%&ng khí h'u c(c )oan trong ph+m vi )" tài Có rAt nhi(u bi)n khí quy8n có th8 '#$c xem xét, kh2o sát v( tính c,c 'oan. Tuy

nhiên, '%ng trên góc '9 %ng d.ng, tác '9ng c&a các bi)n nhi*t, Km, m#a, gió là h)t s%c quan tr7ng '"i v5i 'i(u ki*n khí h+u c&a m9t khu v,c.

Nhi*t '9 '=c tr#ng cho ch) '9 nhi*t c&a khí quy8n. Tùy thu9c vào 'i(u ki*n khí h+u t>ng n1i mà n(n nhi*t có th8 cao hay thAp, ph6m vi bi)n thiên c&a nhi*t '9 có th8 l5n hay nh@. !8 '=c tr#ng cho tính c,c 'oan c&a nhi*t '9 ng#4i ta th#4ng xem xét các '6i l#$ng nhi*t '9 c,c tr;: nhi*t '9 c,c '6i (hay nhi*t '9 cao nhAt - Tx) và nhi*t '9 c,c ti8u (hay nhi*t '9 thAp nhAt - Tm).

!9 Km c&a m9t vùng nói chung '#$c qui ';nh ch& y)u b-i hai y)u t" là l#$ng b"c h1i và l#$ng m#a. Trong th,c t) vi*c 'o l#$ng b"c h1i chJ '#$c th,c hi*n m9t cách th#4ng xuyên t6i các tr6m khí t#$ng, và cLng chJ có th8 'o '#$c l#$ng b"c h1i kh2 nEng (bCng "ng piche ho=c thùng 'o b"c h1i). Hi*u gi0a l#$ng m#a (ngu3n cung cAp) và b"c h1i (ngu3n tiêu hao) có th8 '#$c sF d.ng '8 'ánh giá tr0 l#$ng Km t6i m9t

52

vùng. Hàm l#$ng Km trong khí quy8n ph. thu9c vào nhi*t '9 không khí và kh2 nEng cung cAp Km t> b( m=t. N)u b( m=t '& Km, chênh l*ch gi0a '9 Km th,c t) và '9 Km bão hòa c&a khí quy8n s/ nh@, khí quy8n tr- nên “Km h1n”, ng#$c l6i khí quy8n s/ “khô” h1n. Do 'ó, '6i l#$ng ph2n 2nh m%c '9 Km c&a khí quy8n, '3ng th4i ph2n ánh kh2 nEng 'áp %ng n#5c t> b( m=t, th#4ng '#$c sF d.ng là '9 Km t#1ng '"i. !8 '=c tr#ng cho tính c,c 'oan c&a khí h+u v( 'i(u ki*n Km có th8 dùng '9 Km t#1ng '"i c,c ti8u (RHm).

M#a là m9t trong hai bi)n khí h+u quan tr7ng nhAt. !=c tr#ng v( m#a rAt 'a d6ng nh# ';a 'i8m m#a, th4i 'i8m xuAt hi*n, th4i gian kéo dài, c#4ng '9 m#a, t<ng l#$ng m#a,... M=c dù v+y, khi '( c+p ')n tính c,c 'oan ng#4i ta th#4ng quan tâm ')n c#4ng '9 m#a, '#$c '=c tr#ng b-i hi*n t#$ng m#a l5n. Khái ni*m m#a l5n cLng là m9t khái ni*m t#1ng '"i. M Vi*t Nam, khi m#a '6t ')n c#4ng '9 25mm/ngày '#$c xem là m#a v>a và 50mm/ngày thì '#$c xem là m#a l5n. Trong tr#4ng h$p - 'ây, khi m#a l5n '#$c xét nh# là y)u t" khí h+u c,c 'oan thì bi)n l#$ng m#a ngày c,c '6i (Rx) s/ là c1 s- '8 xác ';nh.

Gió cLng là m9t trong nh0ng bi)n khí h+u quan tr7ng. !=c tr#ng c,c 'oan c&a gió th#4ng '#$c xem xét là t"c '9 gió c,c '6i (Vx).

CLng cGn nói thêm rCng, vi*c g7i các y)u t" '#$c xét trên 'ây là các “y!u t" khí h#u c$c 'oan” th,c chAt ch#a hoàn toàn chính xác, mà 'úng h1n 'ó là nh0ng “y!u t" khí h#u c$c tr%” (c,c '6i ho=c c,c ti8u). Tính chAt c,c 'oan - 'ây '#$c hi8u là nh0ng giá tr; c&a các y)u t" khí h+u c,c tr; mà xác suAt xuAt hi*n c&a chúng nh@ h1n ho=c bCng p (th#4ng là nh@ h1n ho=c bCng 10%).

!"i v5i các hi*n t#$ng khí h+u c,c 'oan, nh0ng hi*n t#$ng '#$c cân nhIc, xem xét, l,a ch7n ph2i là nh0ng hi*n t#$ng có 2nh h#-ng tr,c ti)p ho=c gián ti)p ')n 'i(u ki*n t, nhiên, môi tr#4ng và kinh t) xã h9i. CEn c% vào kh2 nEng 'áp %ng c&a các ngu3n s" li*u quan trIc, qui mô hi*n t#$ng, tGn suAt hi*n t#$ng và ph6m vi tác '9ng c&a chúng, trong ph6m vi '( tài các hi*n t#$ng sau 'ây s/ '#$c nghiên c%u: Bão và áp thAp nhi*t '5i, m#a l5n, không khí l6nh ho=c front l6nh, rét '+m, rét h6i, nIng nóng và h6n hán.

Xoáy thu+n nhi*t '5i (XTN!) nói chung và bão, áp thAp nhi*t '5i (g7i chung là bão) nói riêng là hi*n t#$ng th4i ti)t nguy hi8m. S, xuAt hi*n c&a bão th#4ng kèm theo gió m6nh, m#a l5n, gây khó khEn cho ho6t '9ng s2n xuAt, '4i s"ng, th+m chí gây thi*t h6i v( ng#4i và c&a c2i - nh0ng n1i mà nó 'i qua. XuAt phát t> th,c tiNn, - 'ây bão '#$c tách thành hai b9 ph+n là bão Bi8n !ông (BBD) và bão Vi*t Nam (BVN). BVN là nh0ng c1n bão ho6t '9ng d7c b4 bi8n ho=c '< b9 vào Vi*t Nam, trong 'ó ranh gi5i phân chia vùng d7c b4 bi8n Vi*t Nam '#$c xác ';nh b-i mi(n nCm trong d2i vB '9 0oN ')n 23oN và - phía tây các 'o6n thDng 'i qua hai 'i8m có các t7a '9 t#1ng %ng: (YLat1 = 20,44oN, XLon1 = 109,88oE); (YLat2 = 18,89oN, XLon2 = 108,27oE); (YLat3 = 15,65oN, XLon3 = 111,15oE); (YLat4 = 10,47oN, XLon4 = 111,15oE); và (YLat5 = 6,21oN, XLon5 = 105,02oE) (hình 2.1). BBD là nh0ng c1n bão ho=c hình thành ngay trên Bi8n !ông ho=c di chuy8n t> ngoài kh1i Tây BIc Thái Bình D#1ng vào khu v,c '#$c gi5i h6n b-i d2i vB '9 0oN ')n 23oN, và d2i kinh '9 100oE ')n 120oE và phía 'ông '#4ng phân ranh gi5i d7c b4 bi8n Vi*t Nam (hình 2.2).

M#a l5n (ML) là m9t trong nh0ng hi*n t#$ng th4i ti)t có tác '9ng sâu, r9ng ')n m7i lBnh v,c s2n xuAt và '4i s"ng. M#a l5n kéo dài có th8 gây nên lL l.t, tr#$t l- 'At,

53

'ình tr* giao thông, thi*t h6i v+t chAt, th+m chí c2 tính m6ng con ng#4i. M Vi*t Nam hi*n nay, s, ki*n m#a l5n '#$c xác ';nh theo chJ tiêu l#$ng m#a tích lLy 24h l5n h1n ho=c bCng 50mm. NghBa là hi*n t#$ng ML '#$c coi là x2y ra n)u R24"50mm, trong 'ó R24 là l#$ng m#a tích lLy trong 24h.

Hình 2.1 Vùng ho*t '(ng c5a BVN

V1: BIc B9, phía bIc 19,83oN; V2: Thanh-Ngh*-TBnh, t> 19,83oN-17,95oN; V3: Bình-Tr;-Thiên, t> 17,95oN-16,2oN; V4: !à NOng-Bình !;nh, t> 16,2oN-13,7oN; V5: Phú Yên-Khánh Hòa, t> 13,7oN-11,8oN; V6: Ninh Thu+n-Bình Thu+n, t> 11,8oN-10,57oN; V7: Nam B9, phía

nam 10,57oN,

Hình 2.2 Vùng ho*t '(ng c5a BBD

I: Vùng 1; II: Vùng 2; III: Vùng 3; IV: Vùng 4; V: Vùng 5; VI: Vùng 6;

VII: Vùng 7; VIII: Vùng 8

S, xâm nh+p c&a không khí l6nh (KKL), có th8 kèm theo front l6nh (FL), là nguyên nhân d:n ')n s, h6 thAp nhi*t '9 và gây nên các hi*n t#$ng rét '+m (RD), rét h6i (RD). Hi*n t#$ng RD, RH có th8 kéo dài nhi(u ngày, thành '$t, và có th8 xuAt hi*n trên di*n r9ng. Theo tiêu chuKn hi*n t6i - Trung tâm d, báo khí t#$ng th&y vEn trung #1ng, khi xét cho m9t khu v,c nào 'ó, m9t '$t RD (RH) '#$c xem là xuAt hi*n n)u có t> m9t nFa s" tr6m tr- lên trong khu v,c 'ó có nhi*t '9 trung bình ngày (Ttb) nh@ h1n ho=c bCng 15oC (13oC) (Ttb P 15oC (Ttb P 13oC)), và xuAt hi*n t> hai ngày tr- lên. M9t chu?i ngày rét '+m có xen k/ m9t ngày ch#a '6t tiêu chuKn rét '+m, nh#ng trong ngày 'ó m9t nFa s" tr6m có Ttb xAp xJ 15oC (13oC) v:n '#$c xem là m9t '$t rét '+m (rét h6i) liên t.c.

NIng nóng (NN) là hi*n t#$ng th4i ti)t th#4ng x2y ra v( mùa hè trên hGu khIp m7i vùng khí h+u Vi*t Nam. CLng t#1ng t, nh# RD, RH, hi*n t#$ng NN xuAt hi*n có tác '9ng xAu t5i s2n xuAt và '4i s"ng. Theo chJ tiêu hi*n 'ang áp d.ng t6i Trung tâm d, báo khí t#$ng th&y vEn trung #1ng, m9t '$t NN xuAt hi*n trên m9t khu v,c nào 'ó n)u m9t nFa s" tr6m tr- lên trong khu v,c 'ó có Tx " 35oC và RH P 55%, và xuAt hi*n t> hai ngày tr- lên. M9t chu?i ngày NN có xen k/ m9t ngày ch#a '6t tiêu chuKn NN, nh#ng trong ngày 'ó có ít nhAt m9t nFa s" tr6m có Tx xAp xJ 35oC và RH P 55% v:n '#$c xem là m9t '$t NN liên t.c. N)u trong khu v,c có NN xuAt hi*n mà ít nhAt m9t

54

phGn ba s" tr6m có Tx " 37oC và RH P 45%, (ho=c Tx " 39oC) thì '#$c xem là có nIng nóng gay gIt (NNGG). Nh+n thAy rCng, vi*c xét hi*n t#$ng NN theo c2 hai chJ tiêu nhi*t '9 cao nhAt (Tx) và '9 Km t#1ng '"i (RH) s/ d:n ')n s, nhGm l:n v5i hi*n t#$ng th4i ti)t khô nóng trong nh0ng 'i(u ki*n, chDng h6n, fohn. B-i v+y, trong '( tài hi*n t#$ng NN (NNGG) '#$c xem là có xuAt hi*n khi Tx " 35oC (Tx " 37oC) và b@ qua vi*c xét y)u t" '9 Km t#1ng '"i.

CLng cGn nói thêm rCng, trên th,c t), nh0ng qui ';nh v( các ng#Qng nhi*t '9 '8 xác ';nh các hi*n t#$ng RD, RH, NN, NNGG hi*n v:n 'ang '#$c áp d.ng trong d, báo, c2nh báo th4i ti)t nguy hi8m - Vi*t Nam. Tuy nhiên, cEn c% '8 xác ';nh các ng#Qng 'ó v:n ch#a '#$c rõ.

H6n hán (HH) là là m9t trong nh0ng hi*n t#$ng xuAt hi*n hGu nh# khIp m7i n1i m=c dù '=c 'i8m c&a nó rAt khác nhau gi0a n1i này và n1i khác. Vì th) vi*c ';nh nghBa chuKn xác khái ni*m HH nói chung rAt khó khEn. M9t cách khái quát, HH bIt ngu3n t> s, thi)u h.t l#$ng m#a trong m9t th4i gian '& dài, gây ra s, thi)u n#5c '"i v5i lBnh v,c ho6t '9ng nào 'ó ho=c '"i v5i môi tr#4ng. BAt k8 ';nh nghBa nh# th) nào, rõ ràng là HH không th8 '#$c xem là m9t hi*n t#$ng v+t lH '1n thuGn. CLng cGn phân bi*t HH và khô cCn. HH là s, ki*n x2y ra bAt th#4ng có tính t6m th4i, trong khi hi*n t#$ng khô cCn là do l#$ng m#a trong khu v,c thAp và là m9t '=c 'i8m không thay '<i c&a khí h+u.

HH là hi*n t#$ng thiên tai nguy hi8m. M=c dù ch#a có chJ tiêu ';nh nghBa th"ng nhAt, nguyên nhân chính c&a HH là s, thi)u h.t l#$ng m#a trong m9t th4i kR dài, th#4ng là m9t mùa ho=c dài h1n. Nó ph. thu9c vào th4i gian trong nEm (t%c mùa xuAt hi*n chính, s, bIt 'Gu mu9n c&a mùa m#a, s, xuAt hi*n m#a trong m"i liên h* v5i các giai 'o6n phát tri8n chính c&a mùa màng) và hi*u qu2 c&a m#a (t%c c#4ng '9 m#a, s" lGn m#a). Nh0ng nhân t" khí h+u khác nh# nhi*t '9 cao, gió m6nh, và '9 Km t#1ng '"i thAp th#4ng liên quan v5i HH - nhi(u khu v,c trên th) gi5i, và có th8 làm tEng tính kh"c li*t c&a nó m9t cách 'áng k8.

Ng#4i ta th#4ng phân chia HH làm b"n lo6i: h6n khí t#$ng, h6n th&y vEn, h6n nông nghi*p và h6n kinh t) - xã h9i. H6n '#$c '( c+p - 'ây có th8 '#$c hi8u là h6n khí t#$ng và '#$c xem xét theo hai tr#4ng h$p:

1) H6n trong tháng: CEn c% vào l#$ng m#a tháng c. th8 '8 xác ';nh tháng 'ó có h6n hay không. N)u l#$ng m#a tháng các tháng mùa 'ông (11, 12, 1, 2) nh@ h1n 10mm/tháng, ho=c các tháng chuy8n ti)p (3, 4, 9, 10) nh@ h1n 30mm/tháng, ho=c các tháng mùa hè (5, 6, 7, 8) nh@ h1n 50mm/tháng thì tháng 'ó '#$c xem là có h6n x2y ra.

2) H6n trong mùa: CEn c% vào l#$ng m#a c&a m9t s" tháng liên t.c '8 xác ';nh h6n có x2y ra vào th4i kR 'ó hay không. N)u t<ng l#$ng m#a ba tháng mùa 'ông (11-1 ho=c 12-2) và mùa xuân (2-4 ho=c 3-5) liên t.c (mùa khô, mùa ít m#a) nh@ h1n 60mm ho=c t<ng l#$ng m#a hai tháng mùa hè (5-6 ho=c 6-7 ho=c 7-8) liên t.c (mùa m#a) nh@ h1n 100mm thì th4i kR 'ó '#$c xem là có h6n x2y ra.

Tóm l6i, trên c1 s- nh0ng nhu cGu th,c t) k)t h$p v5i kh2 nEng 'áp %ng c&a các ngu3n s" li*u quan trIc, qui mô hi*n t#$ng, tGn suAt hi*n t#$ng và ph6m vi tác '9ng c&a chúng, trong khuôn kh< '( tài các y)u t" và hi*n t#$ng sau 'ây s/ '#$c xem xét:

• Nhi*t '9 c,c '6i (Tx) • Nhi*t '9 c,c ti8u (Tm)

55

• T"c '9 gió c,c '6i (Vx) • !9 Km t#1ng '"i c,c ti8u (RHm) • L#$ng m#a c,c '6i (Rx) • Bão, áp thAp nhi*t '5i ho6t '9ng trên Bi8n !ông (BBD) • Bão, áp thAp nhi*t '5i ho6t '9ng d7c b4 bi8n Vi*t Nam (BVN) • Rét '+m, rét h6i (RD, RH) • Front l6nh (FL) ho=c không khí l6nh (KKL) • NIng nóng, nIng nóng gay gIt (NN, NNGG) • M#a l5n (ML) • H6n hán (HH)

2.1.3 Ph+m vi không gian và th,i gian nghiên c-u Nói chung ph6m vi không gian nghiên c%u c&a '( tài bao ph& toàn b9 lãnh th< và

lãnh h2i Vi*t Nam. Các y)u t" Tx, Tm, Vx, Rx, RHm và các hi*n t#$ng RD, RH, FL, KKL, NN, NNGG, ML, HH s/ '#$c xem xét trên 7 vùng khí h+u Vi*t Nam, bao g3m Tây BIc B9 (B1), !ông BIc B9 (B2), !3ng bCng BIc B9 (B3), BIc Trung B9 (B4) Nam Trung B9 (N1), Tây Nguyên (N2) và Nam B9 (N3) (hình 2.3). Riêng các hi*n t#$ng BVN và BBD, không gian nghiên c%u là toàn b9 vùng Bi8n !ông '#$c gi5i h6n b-i các kinh tuy)n 100oE và 120oE, và nCm trong mi(n t> 0o-23oN. !8 chi ti)t h1n, khu v,c nghiên c%u v( BVN '#$c chia thành các vùng b4 bi8n (hình 2.1):

• BIc B9 (bIc vB tuy)n 19,83oN), • Thanh-Ngh*-TBnh (19,83oN - 17,95oN), • Bình-Tr;-Thiên (17,95oN - 16,20oN), • !à NOng - Bình !;nh (16,20oN - 13,70oN), • Phú Yên - Khánh Hòa (13,70oN - 11,80oN), • Ninh Thu+n - Bình Thu+n (11,80oN - 10,57oN), và • Nam B9 (phía nam vB tuy)n 10,57oN).

Khu v,c ho6t '9ng c&a BBD cLng '#$c chia thành 8 vùng xác ';nh b-i ranh gi5i phía 'ông và tây kinh tuy)n 115oE và các vB tuy)n 20oN, 16oN, 12oN. Th% t, tên g7i các vùng tính t> tây sang 'ông, t> bIc xu"ng nam là Vùng 1, Vùng 2 (phía bIc vB tuy)n 20oN), Vùng 3, Vùng 4 (16oN - 20oN), Vùng 5, Vùng 6 (12oN - 16oN), Vùng 7, Vùng 8 (phía nam vB tuy)n 12oN) (hình 2.2).

Th4i gian nghiên c%u s/ tùy thu9c vào t>ng n9i dung c. th8. Khi xem xét s, bi)n '<i c&a ECE d#5i tác '9ng c&a B!KH toàn cGu trong các th+p kJ gGn 'ây cGn ph2i d,a vào s" li*u quan trIc hàng ngày trên m6ng l#5i tr6m khí t#$ng. Trong tr#4ng h$p này, '9 dài chu?i th4i gian '#$c ch7n là 47 nEm, t> 1961-2007. !"i v5i các bài toán mô ph@ng bCng các mô hình khí h+u khu v,c (RCM), th4i gian '#$c ch7n là 10 nEm, t> 1991-2000. !9 dài th4i kì chuKn (baseline) '8 tích phân các mô hình khí h+u là 20 nEm, t> 1980-1999. Th4i kì d, tính cho t#1ng lai '#$c th,c hi*n trong 50 nEm c&a th) kJ 21, t> 2000-2050.

56

2.2 Các ngu'n s" li(u )#$c s* d+ng Vi*c nghiên c%u ECE và s, bi)n '<i c&a nó d#5i tác '9ng c&a B!KH toàn cGu

'ã '#$c rAt nhi(u tác gi2 '( c+p ')n. Ngu3n s" li*u '#$c sF d.ng cho các m.c 'ích này cLng rAt 'a d6ng. Tùy thu9c vào t>ng bài toán c. th8, m?i tác gi2 có nh0ng cách khai thác các ngu3n s" li*u khác nhau. ChDng h6n, Xu Ying và CS (2009) [345], 'ã xây d,ng các b9 s" li*u nhi*t '9 trung bình, c,c '6i và c,c ti8u ngày trên l#5i 0.5ox0.5o t> s" li*u quan trIc c&a 751 tr6m trên lãnh th< Trung Qu"c cho m.c 'ích 'ánh giá k)t qu2 mô ph@ng c&a các RCM. Song Lianchun và CS (2007) [295] 'ã sF d.ng tr,c ti)p s" li*u quan trIc hàng ngày trên 720 tr6m khí t#$ng Trung Qu"c '8 nghiên c%u s, bi)n '<i trong bi)n trình nEm nhi*t '9 và l#$ng m#a giai 'o6n 1971-2000. Trong khi 'ó Hu Yichang và CS (2009) [155] l6i sF d.ng chu?i s" li*u quan trIc t>ng 6h m9t trên 740 tr6m khí t#$ng Trung Qu"c giai 'o6n 1951-2005 '8 'ánh giá s, bi)n '<i c&a nhi*t '9 c,c tr;. Nói chung, khi nghiên c%u v( bCng ch%ng c&a s, bi)n '<i trong các y)u t" và hi*n t#$ng khí h+u, ngu3n s" li*u quan trIc hàng ngày th#4ng '#$c sF d.ng (Ye, Hengchun, 2008 [350]; Higgins, R. W., 2000 [146]; Chen Cheng-Ta, 2008 [67]; Liebmann Brant, 2001 [213]; v.v). Trong khi 'ó '8 xác ';nh s, bi)n '<i c&a 'i(u ki*n khí h+u c,c 'oan trong t#1ng lai thì s2n phKm c&a các mô hình khí h+u ho=c s" li*u phân tich ho=c tái phân tích v( l#5i 'i(u hòa là các ngu3n s" li*u '#$c khai thác (Kharin Viatcheslav V. và CS, 2007 [177]; Jones Charles, 2000 [171]; v.v). Các ngu3n s" li*u '#$c sF d.ng '8 phân tích ho=c ch6y các RCM cLng h)t s%c 'a d6ng, t> các ngu3n s" li*u tái phân tích (Vannitsem, S., 2005 [319]; Caires Sofia và CS, 2006 [56]; Liang X. Z và CS, 2004 [211]; Zhu Jinhong và CS, 2007 [361]; v.v.) ')n s2n phKm c&a các GCM tính cho th4i kR chuKn ho=c tính theo các k;ch b2n phát th2i khí nhà kính (Prudhomme Christel và CS, 2009 (phGn 1 và phGn 2) [263, 264]; Ballester Joan và CS, 2010 [26]; v.v.).

B-i v+y, xuAt phát t> yêu cGu c&a '( tài, các ngu3n s" li*u sau 'ây s/ '#$c khai thác, sF d.ng.

2.2.1 S$ li!u quan tr.c t/ m+ng l%0i tr+m khí t%&ng Vi!t Nam Có hai lo6i s" li*u quan trIc có th8 thu th+p và khai thác là s" li*u hàng tháng và

s" li*u hàng ngày. S" li*u hàng tháng - 'ây ch& y)u là nhi*t '9 trung bình tháng và t<ng l#$ng m#a tháng. Nói chung lo6i s" li*u này '#$c lAy t> khi thành l+p tr6m nên '9 dài các chu?i c&a nhi(u tr6m khá dài. S" li*u hàng ngày chJ '#$c lAy cho th4i kR 1961-2007, bao g3m các y)u t" và hi*n t#$ng: Tx, Tm, Ttb, RHm, R24, Vx, s" '$t KKL. Xét th,c t) v( kh2 nEng khai thác, chAt l#$ng s" li*u, và tính có th8 '6i di*n, nh+n thAy rCng trong s" kho2ng 170 tr6m khí t#$ng, khí h+u trên toàn qu"c chJ nên l,a ch7n nh0ng tr6m 'i8n hình sao cho chúng phân b" khá '3ng '(u trên 7 vùng khí h+u và '9 dài chu?i t#1ng '"i '3ng nhAt. M=t khác, do tính chAt phân b" m6ng l#5i tr6m t> tr#5c ')n nay bao hàm c2 s, phân b" hành chính theo '1n v; tJnh, nên trong quá trình l,a ch7n các tr6m, ngoài vi*c chú tr7ng ')n tính '6i di*n cho qui lu+t khí h+u còn chú H ')n v; trí ';a lH hành chính, t%c là c" gIng l,a ch7n m?i tJnh có m9t tr6m '6i di*n. TAt nhiên không nhAt thi)t tAt c2 các tJnh '(u ph2i có tr6m '6i di*n. D,a trên nguyên tIc 'ó, danh sách tr6m '#$c l,a ch7n trình bày trong b2ng 2.1 và phân b" m6ng l#5i tr6m '#$c cho trên hình 2.4.

57

2.2.2 S$ li!u bão, ATN1 Hi*n nay ngu3n s" li*u v( XTN! nói chung, bão và ATN! nói riêng có th8 khai

thác t> nhi(u c1 s- l#u tr0 khác nhau. Tuy nhiên, khó khEn l5n khi khai thác các b9 d0 li*u này là s, không '3ng nhAt v( nhi(u m=t c&a chúng. Vì nhi(u lí do khác nhau, nh# s, phát tri8n c&a kS thu+t quan trIc qua các th4i kì, ph#1ng pháp xF lí, tích h$p các lo6i s" li*u,... d:n ')n s, khác bi*t 'áng k8 v( chAt l#$ng và '9 chính xác c&a chúng. M Vi*t Nam hi*n cLng có m9t s" ngu3n l#u tr0 khác nhau, nh# - Vi*n Khoa h7c Khí t#$ng Th&y vEn và Môi tr#4ng, Trung tâm D, báo Khí t#$ng Th&y vEn Trung #1ng, và m9t s" ngu3n khác t> các cá nhân. M=c dù v+y, sau khi xem xét, 'ánh giá s1 b9, cLng không th8 khDng ';nh '#$c v( chAt l#$ng c&a chúng. B-i v+y, '8 '2m b2o m%c '9 chi ti)t, tính th"ng nhAt và '9 dài c&a chu?i s" li*u, trong khuôn kh< '( tài, b9 s" li*u “quB '6o phân tích” (Best Track) t> website weather.unisys.com s/ '#$c l,a ch7n. !ây là b9 s" li*u v( XTN! nói chung, k8 c2 các tâm khí áp thAp (Tropical Depression - TD) ')n các siêu bão, g3m t7a '9 tâm (kinh '9, vB '9), khí áp c,c ti8u (mb), t"c '9 gió c,c '6i, c#4ng '9 bão '#$c phân cAp theo thang Saffir-Simpson, '#$c cho t>ng 6h m9t, t> 1945 ')n nay, và '#$c c+p nh+t th#4ng xuyên. !8 dN ti)p c+n và xem xét theo phân cAp bão - Vi*t Nam, cEn c% vào t"c '9 gió c,c '6i '#$c cho, toàn b9 chu?i s" li*u 'ã '#$c chuy8n v( thang phân cAp bão theo cAp gió Beaufort d,a trên thông tin v( t"c '9 gió c,c '6i tính bCng km/h (Vmax, km/h):

• Vmax ! 61 km/h: ATN! • 61 km/h < Vmax ! 74 km/h: Bão có gió m6nh cAp 8 (TY8) • 74 km/h < Vmax ! 88 km/h: Bão có gió m6nh cAp 9 (TY9) • 88 km/h < Vmax ! 102 km/h: Bão có gió m6nh cAp 10 (TY10) • 102 km/h < Vmax ! 117 km/h: Bão có gió m6nh cAp 11 (TY11) • 117 km/h < Vmax ! 133 km/h: Bão có gió m6nh cAp 12 (TY12) • 133 km/h < Vmax ! 149 km/h: Bão có gió m6nh cAp 13 (TY13) • 149 km/h < Vmax ! 166 km/h: Bão có gió m6nh cAp 14 (TY14) • 166 km/h < Vmax ! 183 km/h: Bão có gió m6nh cAp 15 (TY15) • 183 km/h < Vmax ! 211 km/h: Bão có gió m6nh cAp 16 (TY16) • Vmax > 211 km/h: Bão có gió m6nh cAp 17 (TY17)

B6ng 2.1 Danh sách m*ng l-7i tr*m khí t-.ng '-.c khai thác s" li&u TT Tên tr%m Kinh ), V- ), !. cao (m) TT Tên tr%m Kinh ), V- ), !. cao (m)

Vùng Tây B.c B, (B1)

1 Lai Châu 103.150 22.067 243.2 4 Yên Châu 104.300 21.050

2 !i*n Biên 103.000 21.367 475.1 5 M9c Châu 104.683 20.833 972.0

3 S1n La 103.900 21.333 675.3

Vùng !ông B.c B, (B2)

1 Sa Pa 103.817 22.350 1584.2 6 Bãi Cháy 107.067 20.967 37.9

2 Hà Giang 104.967 22.817 117.0 7 Thái Nguyên 105.833 21.600 35.3

3 BIc Quang 104.50 22.290 8 Cô Tô 107.767 20.983 70.0

4 Yên Bái 104.867 21.700 55.6 9 Tuyên Quang 105.217 21.817 40.8

58

TT Tên tr%m Kinh ), V- ), !. cao (m) TT Tên tr%m Kinh ), V- ), !. cao (m)

5 L6ng S1n 106.767 21.833 257.9

Vùng !'ng b/ng B.c B, (B3)

1 Hà N9i 105.800 21.017 6.0 5 B6ch Long VB 107.717 20.133 55.6

2 Ph& LiNn 106.633 20.800 112.4 6 Hòa Bình 105.333 20.817 22.7

3 Nam !;nh 106.150 20.433 1.9 7 Thái Bình 106.383 20.417 1.9

4 Ninh Bình 105.983 20.250 2.0

Vùng B.c Trung B, (B4)

1 Thanh Hóa 105.783 19.750 5.0 8 Tuyên Hóa 106.017 17.883 27.1

2 H3i Xuân 105.100 20.367 102.2 9 !ông Hà 107.083 16.850 8.0

3 Vinh 105.683 18.667 5.1 10 A L#5i 107.283 16.217 572.2

4 T#1ng D#1ng 104.467 19.267 96.1 11 Hu) 107.583 16.433 10.4

5 Hà TBnh 105.900 18.350 2.8 12 Nam !ông 107.717 16.167 59.7

6 KR Anh 106.267 18.100 2.8 13 H#1ng Khê 105.700 18.183 17.0

7 !3ng H5i 106.600 17.483 5.7

Vùng Nam Trung B, (N1)

1 !à NOng 108.200 16.033 4.7 6 Tuy Hòa 109.283 13.083 10.9

2 Trà My 108.233 15.350 123.1 7 Nha Trang 109.200 12.250 3.0

3 Qu2ng Ngãi 108.800 15.117 7.2 8 Phan Rang 108.983 11.583 6.5

4 Ba T1 108.733 14.767 50.7 9 Phan Thi)t 108.100 10.933 8.7

5 Quy Nh1n 109.217 13.767 3.9 10 Phú QuH 108.933 10.517 5.0

Vùng Tây Nguyên (N2)

1 B2o L9c 107.683 11.533 840.4 5 Playcu 108.017 13.967 778.9

2 B.M. Thu9t 108.050 12.667 490.0 6 Ayunpa 108.260 13.250 150.0

3 !à L6t 108.450 11.950 1508.6 7 Dak Nong 107.680 12.000 631.0

4 Kon Tum 108.000 14.350 536.0

Vùng Nam B, (N3)

1 Cà Mau 105.150 9.183 0.9 5 Côn !2o 106.600 8.683 6.3

2 CGn Th1 105.767 10.033 1.0 6 Tr#4ng Sa 111.917 8.650 3.0

3 R6ch Giá 105.067 10.017 0.8 7 Phú Qu"c 103.967 10.217 3.5

4 VLng Tàu 107.083 10.367 4.0

2.2.3 S$ li!u các ch2 s$ khí h'u Các chJ s" khí h+u là nh0ng '6i l#$ng '#$c xây d,ng '8 mô t2 các m"i quan h*

xa v( '=c 'i8m hoàn l#u, nhi*t và Km gi0a m9t s" vùng '=c tr#ng trên Trái 'At v5i khí h+u các vùng khác nhau. ChDng h6n, PNA (Pacific North American Index) là m9t trong nh0ng d6ng n<i tr9i nhAt c&a dao '9ng tGn thAp - các vùng ngo6i nhi*t '5i BIc Bán cGu. Pha d#1ng c&a PNA ph2n ánh s, cao h1n trung bình c&a các trung tâm áp cao gGn Hawaii và trên vùng núi Nam MS và s, thAp h1n trung bình c&a các trung tâm

59

áp cao - phía nam c&a vùng Aleut và trên vùng 'ông nam Hoa KR. PNA liên quan v5i nh0ng dao '9ng m6nh v( v; trí và c#4ng '9 c&a dòng xi)t !ông Á. Pha d#1ng c&a PNA gIn li(n v5i s, tEng c#4ng c&a dòng xi)t !ông Á và v5i s, d;ch chuy8n sang phía 'ông c&a khu v,c mà dòng xi)t có h#5ng th<i v( phía tây Hoa KR. Pha âm c&a PNA liên quan v5i s, rút v( phía tây, h#5ng v( !ông Á c&a dòng xi)t này, ho6t '9ng h6n ch) trên các vB '9 cao c&a BIc Thái Bình d#1ng và t6o ra s, phân chia dòng trên khu v,c trung tâm BIc Thái Bình d#1ng. Mô t2 chi ti)t v( các chJ s" này có th8 '#$c xem t6i website http://www.cpc.ncep.noaa.gov/data/teledoc/telecontents.shtml.

Hình 2.3 B6n '8 vùng khí h#u Vi&t Nam

B1: Tây BIc B9; B2: !ông BIc B9; B3: !3ng bCng BIc B9; B4: BIc Trung B9; N1: Nam Trung B9; N2: Tây Nguyên; N3: Nam B9

Hình 2.4 B6n '8 '( cao '%a hình (m) và phân b" m*ng l-7i tr*m khí t-.ng Vi&t Nam khai thác s" li&u

quan tr9c

S" li*u v( các chJ s" khí h+u th#4ng '#$c cho d#5i d6ng giá tr; tháng, t6o thành chu?i th4i gian liên t.c t> nEm này qua nEm khác, và '#$c c+p nh+t th#4ng xuyên. !9 dài c&a các chu?i này nói chung không gi"ng nhau, nh#ng '& dài theo yêu cGu c&a '( tài. B2ng 2.2 li*t kê danh m.c các chJ s" '#$c khai thác và sF d.ng trong '( tài.

B6ng 2.2 Danh m,c s" li&u các ch: s" khí h#u Kí hi(u Mô t0

PNA Pacific North American Index (Wallace and Gutzler (1981)) EP/NP Eastern Pacific/Northern Pacific Oscillation WP Western Pacific Index NAO North Atlantic Oscillation NAO North Atlantic Oscillation (Hurrell J.W., 1995; Jones P.D. và CS,

1997) SOI Southern Oscillation Index Nino 3 Eastern Tropical Pacific SST (5N-5S,150W-90W)

60

Kí hi(u Mô t0 TNA Tropical Northern Atlantic Index (Anomaly of the average of the

monthly SST from 5.5N to 23.5N and 15W to 57.5W. Enfield D.B.và CS, 1999)

TSA Tropical Southern Atlantic Index (Anomaly of the average of the monthly SST from Eq-20S and 10E-30W. Enfield D.B.và CS, 1999)

WHWP Western Hemisphere warm pool (Monthly anomaly of the ocean surface area warmer than 28.5°C in the Atlantic and eastern North Pacific. Wang, C. và CS, 2001)

ONI Oceanic Nino Index (Three month running mean of NOAA ERSST.v2 SST anomalies in the Nino 3.4 region (5N-5S, 120-170W), based on the 1971-2000 base period.

MEI Multivariate ENSO Index (MEI) (Time series is bimonthly so the Jan value represents the Dec-Jan value and is centered between the months. Wolter K., 1998).

Nino 1+2 Extreme Eastern Tropical Pacific SST (0-10S, 90W-80W) Nino 4 Central Tropical Pacific SST (5N-5S) (160E-150W) Nino 3.4 East Central Tropical Pacific SST (5N-5S)(170-120W) PDO Pacific Decadal Oscillation is the leading PC of monthly SST

anomalies in the North Pacific Ocean. NOI Northern Oscillation Index is an index of climate variability based on

the difference in SLP anomalies at the North Pacific High and near Darwin Australia (Schwing, F.B. và CS, 2002)

NP North Pacific pattern is the area-weighted sea level pressure over the region 30N-65N, 160E-140W. (Trenberth and Hurrell,1994)

TNI Indices of El Niño evolution PACWARM Pacific Warmpool: 1st EOF of SST (60e-170E, 15S-15N) SST EOF,

all months EOFPAC Tropical Pacific SST EOF: 1st EOF of SST 20N-20S, 120E-60W

(Martin P. H. và CS, 2001) QBO Quasi-Biennial Oscillation. (from the zonal average of the 30mb zonal

wind at the equator as computed from the NCEP/NCAR Reanalysis). rindo_slpa Equatorial SOI Indonesia SLP (Standardized Anomalies) repac_slpa Equatorial Eastern Pacific SLP (Standardized Anomalies) reqsoi Equatorial SOI

2.2.4 S$ li!u quan tr.c toàn c3u trên l%0i Các ngu3n s" li*u toàn cGu '#$c phân tích v( l#5i kinh vB d,a trên các lo6i s"

li*u quan trIc khác nhau, nh# s" li*u tr6m b( m=t, cao không, tàu bi8n, tr6m phao, s" li*u v* tinh, radar, thám sát máy bay, v.v. có th8 '#$c xem là s" li*u quan trIc toàn cGu. !ây là ngu3n s" li*u dùng trong 'ánh giá, thKm ';nh các RCM khi ch6y mô ph@ng. Trong ph6m vi '( tài hai ngu3n s" li*u sau 'ây '#$c sF d.ng là:

1) S" li*u CRU (Climatic Research Unit): !ây là b9 s" li*u phân tích có '9 phân gi2i ngang 0.5 '9 d,a trên s" li*u thu th+p '#$c t> m6ng l#5i tr6m quan trIc b( m=t toàn cGu trên 'At li(n. S" li*u '#$c dùng '8 'ánh giá - 'ây là nhi*t '9 b( m=t t6i '9 cao 2m và t<ng l#$ng m#a tháng.

61

2) S" li*u CMAP (CPC Merged Analysis of Precipitation): Là b9 s" li*u t<ng l#$ng giáng th&y tháng phân tích trên c1 s- k)t h$p nhi(u lo6i s" li*u bao g3m c2 s" li*u giáng th&y #5c l#$ng t> s" li*u v* tinh (Xie P & P. A. Arkin, 1997 [342]). !9 phân gi2i ngang c&a CMAP là 1.0 '9 kinh vB.

2.2.5 S$ li!u )i"u ki!n biên cho các mô hình khu v(c !i(u ki*n biên '8 ch6y các RCM '#$c sF d.ng tùy thu9c vào các tr#4ng h$p

ch6y c. th8. Có hai d6ng s" li*u c1 b2n '#$c khai thác - 'ây là s" li*u tái phân tích (reanalysis) và phân tích (analysis), và s2n phKm c&a các GCM.

S" li*u tái phân tích và phân tích '#$c dùng '8 ch6y mô ph@ng các RCM là các tr#4ng khí quy8n bao g3m khí áp b( m=t (Ps) ho=c khí áp m,c bi8n trung bình (Pmsl), nhi*t '9 không khí (T), '9 Km t#1ng '"i (RH), các thành phGn v+n t"c gió kinh h#5ng (V), vB h#5ng (U) trên các m,c 'Dng áp, và m9t s" tr#4ng khác tùy theo yêu cGu c&a t>ng mô hình, và s" li*u nhi*t '9 b( m=t bi8n (SST). Các ngu3n '#$c khai thác g3m:

1) ERA40: S" li*u tái phân tích c&a ECMWF, '9 phân gi2i ngang c&a các t+p s" li*u này là 2.5 x 2.5 '9 kinh vB v5i 17-23 m,c theo chi(u thDng '%ng.

2) NNRP1 và NNRP2: S" li*u tái phân tích c&a NCEP, '9 phân gi2i ngang 2.5 '9, 17 m,c theo chi(u thDng '%ng.

3) OISST: Nhi*t '9 m=t n#5c bi8n c&a NOAA; ho=c GISST c&a Trung tâm s" li*u khí quy8n British (The British Atmospheric Data Centre # BADC). !9 phân gi2i c&a các t+p s" li*u này là 1 '9 kinh vB.

S" li*u GCM bao g3m th4i kR chuKn (baseline) và th4i kR t#1ng lai (th) kT 21). Th4i kR chuKn '#$c ch7n là 20 nEm (1980-1999), th4i kR t#1ng lai là 50 nEm (2000-2050). !"i v5i th4i kR t#1ng lai, 2 k;ch b2n phát th2i '#$c ch7n là A1B và A2. Các ngu3n s" li*u '#$c khai thác là:

1) CCSM3.0: S2n phKm c&a mô hình CCSM3.0 c&a NCAR 2) ECHAM5/MPI-OM: S2n phKm c&a h* th"ng mô hình k)t h$p '6i d#1ng - khí

quy8n ECHAM5/MPI-OM c&a Vi*n Khí t#$ng Max Planck, Hamburg, C9ng hòa Liên bang !%c.

2.2.6 Các lo+i s$ li!u khác S" li*u '9 cao ';a hình và 'At sF d.ng là nh0ng s" li*u bIt bu9c ph2i có khi ch6y

các mô hình RCM và GCM. Nói chung các b9 s" li*u này th#4ng '#$c cho kèm theo mô hình và bao g3m:

• !9 cao ';a hình (Topography): !#$c lAy ngu3n s" li*u c&a USGS (U.S. Geological Survey) v5i các '9 phân gi2i khác nhau (60, 30, 10, 5, 3 và 2 phút).

• Lo6i 'At sF d.ng (Landuse type): Là s" li*u mô t2 '=c tính l5p ph& b( m=t (Global Landuse Cover Characteric # GLCC) '#$c dùng trong vi*c tính các dòng trao '<i 'At - khí quy8n thông qua mô hình b( m=t 'At (LSM). !9 phân gi2i c&a s" li*u cLng có th8 ch7n tùy H t> 60, 30, 10, 5, 3 và 2 phút.

• Tính chAt k)t cAu c&a 'At (Soil texture): !"i v5i mô hình RegCM, s" li*u này chJ 'òi h@i khi mô hình '#$c ch6y v5i tùy ch7n k)t h$p v5i mô hình hóa h7c (Chemistry model) có tính ')n hi*u %ng c&a b.i (dust).

Ngoài ra, liên quan ')n các '=c tính b( m=t còn có các lo6i s" li*u khác nh# albedo, nhi*t '9 (và có th8 c2 '9 Km) các l5p 'At d#5i sâu, v.v.

62

2.3 Ph#1ng pháp ki2m tra ch3t l#$ng và x* lí s" li(u quan tr.c Trong m7i tr#4ng h$p, s" l#$ng (dung l#$ng m:u) và chAt l#$ng s" li*u quan

trIc, '=c bi*t là nh0ng quan trIc t6i tr6m, có vai trò quy)t ';nh '"i v5i k)t qu2 nghiên c%u, tính toán và nh+n ';nh. Vì nhi(u lí do khác nhau, nói chung các t+p s" li*u quan trIc '(u ti(m Kn các d6ng sai s". Nh0ng giá tr; quan trIc bAt h$p lH n)u không '#$c ki8m soát s/ tác '9ng ')n nh0ng k)t qu2 tính toán, phân tích và có th8 d:n ')n nh0ng k)t lu+n vô nghBa. B-i v+y, tr#5c khi sF d.ng các t+p s" li*u này cGn thi)t ph2i ti)n hành ki8m tra, 'ánh giá và xF lí nh0ng tr#4ng h$p nghi ng4.

Trong '( tài có sF d.ng nhi(u ngu3n s" li*u khác nhau, nh# s" li*u quan trIc t> m6ng l#5i tr6m Vi*t Nam, s" li*u t> các ngu3n bên ngoài (phân tích và tái phân tích toàn cGu, s" li*u t> các GCM, v.v.). !"i v5i các ngu3n s" li*u t> bên ngoài, vi*c ki8m tra, 'ánh giá có th8 xem là 'ã '#$c th,c hi*n t> các c1 s- cung cAp. B-i v+y, quá trình ki8m tra chAt l#$ng s" li*u quan trIc - 'ây chJ '#$c th,c hi*n '"i v5i các t+p s" li*u thu th+p t> m6ng l#5i tr6m khí t#$ng Vi*t Nam.

M=c dù các s" li*u quan trIc sF d.ng 'ã '#$c ki8m tra chAt l#$ng t6i Trung tâm T# li*u Khí t#$ng Th&y vEn, quá trình kh2o sát chAt l#$ng s" li*u v:n cho thAy m9t s" quan trIc có sai s" l5n. Do 'ó, '( tài s/ th,c hi*n ba ki8m tra chAt l#$ng sau:

• Ki8m tra khí h+u so sánh quan trIc v5i giá tr; khí h+u. Ki8m tra này cLng th,c hi*n phGn vi*c c&a ki8m tra v+t lH do các giá tr; ng#Qng '#$c xác ';nh d,a theo giá tr; khí h+u riêng cho t>ng tr6m.

• Ki8m tra phù h$p xác ';nh t#1ng thích v( m=t v+t lH gi0a hai hay nhi(u '6i l#$ng.

• Ki8m tra không gian so sánh giá tr; quan trIc v5i giá tr; quan trIc t> các tr6m xung quanh.

Ki8m tra khí h+u d,a trên '=c 'i8m khí h+u t6i m9t khu v,c xác ';nh thông tin quan trIc có h$p lH hay không. Ví d. n)u trong tháng b2y, ta nh+n '#$c m9t quan trIc nhi*t '9 t"i cao 20°C t6i Hà N9i thì nhi(u kh2 nEng 'ây là m9t quan trIc sai b-i vào mùa hè, nhi*t '9 t"i cao thông th#4ng t6i Hà N9i vào kho2ng 35°C v5i sai s" 4°-5°C. Ki8m tra này có '9 tin c+y cao v5i các bi)n s" nh# nhi*t '9 hay '9 Km nh#ng cGn th+n tr7ng khi sF d.ng cho m#a b-i m9t quan trIc m#a l5n h1n rAt nhi(u giá tr; khí h+u hoàn toàn có kh2 nEng xuAt hi*n.

Thông th#4ng, '8 xác ';nh trung bình khí h+u và '9 l*ch chuKn, ta có th8 sF d.ng các công th%c th#4ng dùng trong th"ng kê. Các công th%c này có nh#$c 'i8m n)u xuAt hi*n m9t s" h6ng bAt th#4ng trong t+p m:u th"ng kê, giá tr; trung bình và '9 l*ch chuKn th"ng kê s/ b; sai l*ch hoàn toàn (ví d. trong chu?i nhi*t '9 tháng b2y có s" h6ng 1000°C). Do 'ó, ng#4i ta th#4ng dùng các '6i l#$ng khác nh# Median và MAD '8 thay th) cho giá tr; trung bình và '9 l*ch chuKn khi xác ';nh các '=c tr#ng th"ng kê. Trong '( tài này, chúng tôi sF d.ng ph#1ng pháp trung bình và '9 l*ch chuKn hai tr7ng s" c&a Lanzante (1996) [200]. Ph#1ng pháp này 'ã '#$c m9t s" tác gi2 sF d.ng nh# Gleason (2002) [128], Feng và CS (2004) [97]. Trình bày d#5i 'ây ch& y)u d,a theo Feng và CS (2004) [97].

Theo ph#1ng pháp hai tr7ng s", các phGn tF t+p trung quanh tâm c&a phân b" s/ có tr7ng s" l5n h1n so v5i các phGn tF bAt th#4ng nCm ngoài trung tâm khi tính toán giá tr; trung bình và '9 l*ch chuKn. Tr7ng s" s/ gi2m dGn ')n 0 khi v#$t quá m9t

63

ng#Qng nào 'ó. Gi2 sF ta có m9t chu?i các quan trIc Xi g3m n phGn tF, có th8 ch%a các s" h6ng bAt th#4ng. Tr7ng s" ui cho m?i phGn tF Xi '#$c tính nh# sau :

MAD!"

=c

MXu ii (2.3.1)

v5i M, MAD là Median và MAD xác ';nh t> chu?i Xi, c là hCng s" cho bi)t ng#Qng lo6i b@ các s" h6ng bAt th#4ng. Khi ui có giá tr; tuy*t '"i l5n h1n 1, nó s/ '#$c gán bCng 1, b2o '2m ui chJ nCm trong kho2ng [-1,1]. !i(u này hoàn toàn '#$c quy)t ';nh b-i giá tr; c&a c và c '#$c lAy bCng 7.5 theo Lanzante (1996) [200]. Giá tr; trung bình và '9 l*ch chuKn c&a chu?i Xi bây gi4 '#$c xác ';nh nh# sau:

!

!

=

=

"

""+= n

ii

n

iii

bi

u

uMXMX

1

22

1

22

)1(

)1)(( (2.3.2)

!

!

=

=

""

#$

%&'

(""

=n

iii

n

iii

bi

uu

uMXnS

1

22

5.0

1

422

)51)(1(

)1()( (2.3.3)

nghBa là (1-ui2) 'óng vai trò tr7ng s" thay vì ui. !ây là m9t 'ánh giá t"t c&a giá tr;

trung bình và '9 l*ch chuKn, không ch;u tác '9ng c&a các s" h6ng bAt th#4ng n)u xuAt hi*n trong chu?i th"ng kê. T> 'ây, v5i m?i giá tr; quan trIc Xo '8 ki8m tra chAt l#$ng d,a trên thông tin khí h+u, ta xác ';nh chJ s" Z nh# sau:

bi

bi

sXX

Z!

= 0 (2.3.4)

Cách xác ';nh Z nh# v+y cho thAy ph#1ng pháp Lanzante '#$c sF d.ng t"t nhAt khi Xi có phân b" chuKn nh# các y)u t" nhi*t '9 và '9 Km. Theo Feng và CS (2004) [97], nh0ng quan trIc %ng v5i Z > 5 s/ b; xem là bAt th#4ng và cGn '#$c 'ánh dAu nghi ng4 v( m=t khí h+u. Có th8 sF d.ng tiêu chuKn ch=t h1n nh# Z > 3 hay Z > 4 nh#ng theo kinh nghi*m th,c t) nh0ng tiêu chuKn này th#4ng lo6i b@ m9t s" các quan trIc 'úng. Ngoài ra, không cGn thi)t ph2i ki8m tra quá ch=t - b#5c ki8m tra khí h+u b-i nh0ng quan trIc sai n)u có th8 qua '#$c b#5c ki8m tra này còn ph2i qua b#5c ki8m tra không gian.

Thay vì xác ';nh giá tr; trung bình và '9 l*ch chuKn cho t>ng tháng, '( tài s/ xác ';nh riêng cho t>ng ngày v5i m?i tr6m. Chu?i Xi s/ '#$c thi)t l+p bCng cách sF d.ng m#4i ngày s" li*u quan trIc xung quanh ngày 'ang tính và m- r9ng sang cho m7i nEm có th8. Ví d. v5i ngày N c&a nEm 2009, ngoài quan trIc X(N) ta '#a thêm vào chu?i Xi các quan trIc X(N-1), …, X(N-5) và X(N+1), …, X(N+5), sau 'ó ti)p t.c m- r9ng chu?i v5i quan trIc t> ngày N-5 ')n N+5 c&a nEm 2008, 2007, … cho ')n khi không còn s" li*u quan trIc. BCng cách này ta s/ có '#$c m9t chu?i '& dài cho phép xác ';nh giá tr; khí h+u c&a m9t bi)n nào 'ó vào m9t ngày nhAt ';nh trong nEm. Con s" 10 ngày xung quanh ngày 'ang tính là m9t tham s" và có th8 'i(u chJnh nh# '"i v5i m#a con s" này cGn l5n h1n.

Ki8m tra khí h+u '#$c áp d.ng nh# 'ã mô t2 - trên cho các bi)n nhi*t '9 và '9 Km. V5i m#a, ki8m tra khí h+u '#$c k)t h$p v5i ki8m tra v+t lH. N)u l#$ng m#a ngày l5n h1n 1000mm quan trIc này s/ b; lo6i b@. N)u l#$ng m#a nh@ h1n 1000mm nh#ng

64

Z > 5, quan trIc b; 'ánh dAu nghi ng4 nh#ng không b; lo6i b@ mà cGn '#$c th,c hi*n thêm các ki8m tra khác. Các quan trIc sau khi 'ã qua '#$c khâu ki8m tra khí h+u và v+t lH nh# trên s/ ti)p t.c tr2i qua khâu ki8m tra phù h$p. H* th"ng th,c hi*n các ki8m tra phù h$p sau:

• Nhi*t '9 Tm < T < Tx • !9 Km RHm < RH

N)u vi ph6m các yêu cGu trên, quan trIc v5i y)u t" t#1ng %ng s/ b; lo6i b@. Cu"i cùng, quan trIc %ng v5i m?i y)u t" khí t#$ng s/ '#$c ki8m tra không gian

theo ph#1ng pháp c&a Hubbard (2001) [158]. Ki8m tra không gian so sánh quan trIc t6i tr6m v5i quan trIc t> các tr6m xung quanh nhCm phát hi*n nh0ng bAt th#4ng có th8 v5i s" li*u 'ang xét. Nh# v+y, ngu3n thông tin ki8m tra không gian d,a vào bao g3m c2 các quan trIc xung quanh s/ không lo6i tr> tr#4ng h$p có nh0ng quan trIc sai trong s" các quan trIc này. Ki8m tra không gian ho6t '9ng d,a trên gi2 thi)t các quan trIc bAt h$p lH xung quanh, n)u xuAt hi*n, chJ chi)m m9t tT l* nh@ và quan trIc 'ang xét ph2i phù h$p v5i các quan trIc xung quanh. !;nh l#$ng s, phù h$p gi0a các quan trIc này '#$c th,c hi*n qua m9t s" công c. th"ng kê s/ trình bày d#5i 'ây d,a theo Feng và CS (2004) [97].

Không gian các tr6m xung quanh '#$c xác ';nh ph. thu9c vào y)u t" 'ang xét. Ngo6i tr> áp suAt, các tr6m có th8 '#a vào danh sách các tr6m xung quanh 'i8m tr6m 'ang xét cGn nCm trong '#4ng tròn v5i bán kính 2° quanh 'i8m này. Bây gi4 v5i các tr6m nCm trong '#4ng tròn 'ang xét, ta xác ';nh h* s" t#1ng quan R gi0a tr6m 'ang xét v5i các tr6m xung quanh d,a trên t+p s" li*u quan trIc quá kh% c&a Nd ngày, ngay tr#5c ngày 'ang xét. Trong '( tài này, Nd '#$c lAy bCng 30 (t#1ng '#1ng m9t tháng). M9t tr6m s/ '#$c xem là có t#1ng quan v5i tr6m 'ang xét n)u R >= 0.5 và t#1ng quan có '9 tin c+y trên 95%. T+p h$p các tr6m này '#$c xác ';nh là các tr6m xung quanh c&a tr6m 'ang xét.

Các tr6m này sau 'ó '#$c sIp x)p theo th% t, gi2m dGn c&a R và xây d,ng ph#1ng trình h3i quy tuy)n tính xác ';nh quan trIc t6i tr6m 'ang xét t> quan trIc c&a m?i tr6m xung quanh. CGn chú H rCng các quan trIc sF d.ng xây d,ng ph#1ng trình h3i quy 'ã '#$c ki8m tra khí h+u và ki8m tra phù h$p nhCm h6n ch) các s" li*u quá bAt th#4ng 2nh h#-ng xAu ')n ph#1ng trình h3i quy. S" ph#1ng trình h3i quy sau 'ó s/ '#$c gi5i h6n l6i b-i N = 5 ph#1ng trình, n)u có nhi(u h1n nEm ph#1ng trình h3i quy. Gi2 sF quan trIc t6i tr6m 'ang kh2o sát có giá tr; X0. M?i ph#1ng trình s/ cho ta 'ánh giá X0j v5i sai s" RMSEj t6i 'i8m tr6m 'ang xét t> quan trIc Xj c&a tr6m xung quanh. T> 'ây ta s/ xác ';nh '#$c kho2ng tin c+y c&a X0 theo m?i tr6m xung quanh [X0j -FURMSEj, X0j+FURMSEj] v5i F là tham s" gi5i h6n tin c+y. N)u X0 r1i ra ngoài kho2ng tin c+y v5i tAt c2 N kho2ng tin c+y thu nh+n '#$c, quan trIc X0 s/ b; lo6i b@. Trong ki8m tra này, F '#$c lAy bCng 5 v5i m#a, bCng 3 v5i các bi)n còn l6i.

Có th8 thAy ph#1ng pháp xF lH c&a ki8m tra không gian khá linh ho6t. BCng cách sF d.ng quan h* th"ng kê qua h3i quy tuy)n tính và xét tác '9ng '3ng th4i c&a tAt c2 các tr6m xung quanh, ngay c2 khi xuAt hi*n nh0ng quan trIc bAt h$p lH t> các tr6m xung quanh, ki8m tra không gian v:n có th8 lo6i b@ nh0ng quan trIc sai. !ây là m9t 'i8m m6nh c&a ki8m tra không gian mà các ki8m tra tr#5c 'ó không có. H1n n0a, ph#1ng pháp c&a Hubbard (2001) [158] còn cho phép 'ánh giá t"i #u quan trIc t6i tr6m 'ang xét (khôi ph.c d0 li*u) t> các tr6m xung quanh trong tr#4ng h$p tr6m này

65

b; mAt d0 li*u. Công th%c 'ánh giá d,a trên lH thuy)t bình ph#1ng t"i thi8u có d6ng '1n gi2n nh# sau:

[ ] !!=

"

=

"#=N

jj

N

jjje RMSERMSEXX

1

2

1

20 (2.3.5)

RMSEe= 1 !=

"N

jjRMSE

1

2 (2.3.6)

D,a theo hai công th%c này, cLng có th8 '#a ra kho2ng tin c+y nh# trên và chJ cGn xét m9t kho2ng tin c+y thay vì N kho2ng nh# trên. Do '=c 'i8m c&a ki8m tra không gian không th8 th,c hi*n '9c l+p riêng t6i t>ng tr6m mà ph2i có m9t s" l#$ng nhAt ';nh quan trIc t> các tr6m xung quanh t3n t6i '3ng th4i v5i quan trIc 'ang kh2o sát. !i(u này cLng '3ng nghBa v5i vi*c không th8 th,c hi*n ki8m tra không gian cho các tr6m '2o nh# Tr#4ng Sa hay B6ch Long VS, … do không có các tr6m xung quanh. V5i các tr6m '2o này, ki8m tra khí h+u s/ '#$c th,c hi*n ch=t h1n v5i tiêu chuKn Z!3.

2.4 Ph#1ng pháp )ánh giá s4 bi5n )6i c7a ECE và tác ),ng c7a B!KH toàn c8u 2.4.1 1ánh giá m-c )4, tính ch5t và xu th# bi#n )6i c7a ECE

VAn '( nghiên c%u 'ánh giá B!KH có th8 '#$c chia thành hai l5p bài toán: 1) Nghiên c%u kh2o sát nh0ng dAu hi*u, bCng ch%ng c&a s, B!KH trong quá kh% và hi*n t6i; và 2) D, tính s, bi)n '<i c&a khí h+u trong t#1ng lai cho ')n vài th+p kT ho=c ')n h)t th) kT.

!8 th,c hi*n l5p bài toán th% nhAt ng#4i ta th#4ng cEn c% vào các chu?i s" li*u quan trIc l;ch sF, kh2o sát tính chAt, m%c '9 và xu th) bi)n '<i c&a các y)u t" và hi*n t#$ng khí h+u. !"i v5i l5p bài toán th% hai, d,a trên c1 s- các k;ch b2n phát th2i khí nhà kính, ng#4i ta ti)n hành xây d,ng và ch6y các GCM mà s2n phKm c&a chúng s/ '#$c '#a ra phân tích xF lH tr,c ti)p ho=c '#$c sF d.ng làm 'Gu vào cho các mô hình th"ng kê ho=c mô hình '9ng l,c '8 h6 thAp qui mô v( các vùng và ';a ph#1ng cGn quan tâm.

!"i v5i l5p bài toán th% nhAt thông th#4ng trình t, các b#5c th,c hi*n nh# sau:

1) L+p các chu?i s" li*u khí h+u. Chu?i s" li*u khí h+u là ngu3n thông tin duy nhAt mà t> 'ó ti)n hành th"ng kê tính toán và nh+n ';nh phán 'oán. Thông th#4ng các thành phGn c&a chu?i cách nhau m9t nEm, nên s" l#$ng các nEm quan trIc càng nhi(u thì dung l#$ng m:u càng l5n, k)t qu2 tính toán s/ càng '2m b2o '9 <n ';nh th"ng kê. Ngoài '9 dài chu?i, chAt l#$ng s" li*u là m9t trong nh0ng y)u t" quy)t ';nh ')n k)t qu2 tính toán, phân tích. Do 'ó, sau khi 'ã thu th+p s" li*u, các chu?i cGn ph2i '#$c ti)n hành xF lH '8 lo6i b@ nh0ng y)u t" ngoài mong mu"n, nh# sai s" quan trIc, tính bAt '3ng nhAt chu?i,…

Nói chung trong các chu?i s" li*u luôn ti(m Kn ba lo6i sai s" quan trIc: sai s" h* th"ng, sai s" ng:u nhiên và sai s" thô. Sai s" h* th"ng gây nên b-i rAt nhi(u nguyên nhân khác nhau, m?i nguyên nhân mang m9t dáng vV. !ây là lo6i sai s" rAt khó phát hi*n n)u không có s, kh2o sát tT mT. Tuy nhiên, trong m7i tr#4ng h$p, khi s" li*u '#$c khai thác t> các ngu3n chính th"ng ng#4i ta gi2 thi)t rCng các sai s" h* th"ng 'ã '#$c ki8m tra và lo6i b@. Sai s" ng:u nhiên gây nên b-i m9t l#$ng vô cùng l5n các

66

nguyên nhân mà 2nh h#-ng c&a m?i m9t trong chúng bé ')n m%c ta không th8 phân ';nh n<i m%c 'óng góp c&a t>ng nguyên nhân, chúng luôn luôn t3n t6i trong m7i chu?i s" li*u quan trIc. Do 'ó vi*c lo6i b@ sai s" ng:u nhiên th#4ng là không th,c hi*n '#$c. Sai s" thô sinh ra ch& y)u b-i nh0ng thao tác nhGm l:n, s1 suAt trong quá trình 'o '6c ho=c lAy m:u. Trong nhi(u tr#4ng h$p nh0ng giá tr; có ch%a sai s" thô rAt khó phát hi*n do chúng b; Kn dAu trên n(n chu?i s" li*u. Sai s" trong s" li*u 'o m#a là m9t ví d.. M=c dù v+y, vi*c xác ';nh và lo6i b@ sai s" thô v:n có th8 th,c hi*n.

2) Xác ';nh các '=c tr#ng y)u t" và ph#1ng pháp tính toán. Trên c1 s- m.c tiêu '=t ra và kh2 nEng 'áp %ng c&a ngu3n s" li*u cLng nh# lo6i y)u t", hi*n t#$ng cGn nghiên c%u, '#a ra '#$c các ph#1ng pháp, công th%c, thu+t toán s/ '#$c áp d.ng.

3) Th,c hi*n các b#5c tính toán, xF lH. B#5c này có th8 '#$c ti)n hành bCng nhi(u cách khác nhau tùy thu9c kS nEng c&a ng#4i nghiên c%u. Nói chung ng#4i ta th#4ng ch7n bi*n pháp l+p trình '8 có th8 dN dàng chuy8n '<i gi0a các ph#1ng án khác nhau.

3) Phân tích k)t qu2. !ây là b#5c quan tr7ng nhAt. Có th8 nói các b#5c trên 'ây là quá trình t6o “nguyên li*u” '8 th,c hi*n b#5c này. Trên c1 s- nh0ng '=c tr#ng nh+n '#$c, ng#4i nghiên c%u cGn ph2i xem xét, suy lu+n, phán 'oán '8 tìm ra '#$c cái gì 'ó liên quan ')n b2n chAt c&a hi*n t#$ng mà mình 'ang quan tâm.

Trong ph6m vi '( tài, '8 làm rõ tính chAt, m%c '9 bi)n '<i c&a các ECE - Vi*t Nam, trên c1 s- các t+p s" li*u quan trIc, các '=c tr#ng th"ng kê sau 'ây s/ '#$c sF d.ng:

1) Giá tr; và th4i 'i8m xuAt hi*n (ngày, tháng, nEm) c,c tr; y)u t" khí h+u c,c 'oan

2) Các '6i l#$ng trung bình s" h7c, '9 l*ch chuKn, c,c '6i tuy*t '"i, c,c ti8u tuy*t '"i, h* s" bi)n thiên c&a các chu?i s" li*u nhi(u nEm c&a t>ng tháng và nEm

!=

=n

ttxn

x1

1 (2.4.1)

!=

"=n

ttx xx

ns

1

2)(1 (2.4.2)

xsC x

v = (2.4.3)

3) Các phân v;: })(|{ pxXPXx pp =<! (2.4.4)

Hay })(|{ pxFXx pp =! (2.4.5)

Trong các công th%c (2.4.1)-(2.4.5) },...,1,{ ntxt = là chu?i th4i gian s" li*u các y)u t" ho=c hiên t#$ng c,c tr;, pvx xCsx ,,, t#1ng %ng là trung bình s" h7c, '9 l*ch chuKn, h* s" bi)n thiên và phân v; th% p (th#4ng tính theo %) c&a },...,1,{ ntxt = .

Các '=c tr#ng trên có th8 '#$c xác ';nh cho t>ng y)u t" ho=c hi*n t#$ng, theo t>ng tr6m quan trIc trên t>ng vùng khí h+u và có th8 xét cho toàn chu?i ho=c t>ng b9 ph+n c&a chu?i, ví d. t>ng th+p kT ho=c nFa th+p kT.

67

Các y)u t" ho=c hi*n t#$ng khí h+u c,c tr; có th8 '#$c xác ';nh t>ng kho2ng th4i gian là m9t tháng, m9t mùa ho=c m9t nEm t> s" li*u quan trIc hàng ngày. Và do 'ó, các thành phGn k) c+n trong chu?i th4i gian th#4ng cách nhau m9t nEm.

Vi*c phân tích xu th) bi)n '<i có th8 ti)n hành theo các cách sau 'ây: 1) Xây d,ng ph#1ng trình h3i qui tuy)n tính c&a các y)u t" và s, ki*n c,c tr;

theo th4i gian: x = a0 + a1t (2.4.6) Trong 'ó:

taxa 10 != (2.4.7)

t

x

ssra =1 (2.4.8)

V5i rsstx tx ,,,, t#1ng %ng là trung bình s" h7c và '9 l*ch chuKn c&a x và t, và h* s" t#1ng quan tuy)n tính gi0a x và t.

Xu th) tEng, gi2m c&a x theo t '#$c 'ánh giá trên c1 s- xét dAu và '9 l5n c&a h* s" góc a1. !9 tin c+y c&a xu th) có th8 '#$c 'ánh giá thông qua ki8m nghi*m Fisher.

2) Ki8m nghi*m Mann – Kendall Ki8m nghi*m Mann-Kendall là ki8m nghi*m phi tham s" '8 xác ';nh xu th) c&a

chu?i s" li*u sIp x)p trình t, theo th4i gian (g7i tIt là chu?i th4i gian). Vi*c ki8m nghi*m là so sánh '9 l5n t#1ng '"i c&a các thành phGn trong t+p m:u ch% không ph2i xét chính giá tr; c&a các thành phGn m:u. Nói cách khác, các thành phGn trong chu?i th4i gian '#$c so sánh v5i nhau theo th% h6ng l5n bé và không tính ')n giá tr; c&a chúng sai khác nhau bao nhiêu. L$i th) c&a ki8m nghi*m này là không cGn bi)t t+p m:u tuân theo lu+t phân b" nào. Sau 'ây s/ mô t2 ph#1ng pháp ki8m nghi*m.

Gi2 sF ta có chu?i th4i gian {xt, t=1..n}. M?i m9t thành phGn trong chu?i s/ '#$c so sánh v5i tAt c2 các thành phGn còn l6i '%ng sau nó (v( th4i gian). Giá tr; th"ng kê Mann – Kendall (S) ban 'Gu '#$c gán bCng 0 (t%c là chu?i không có xu th)). N)u thành phGn sau l5n h1n thành phGn tr#5c thì tEng S lên 1 '1n v;. Ng#$c l6i n)u thành phGn sau nh@ h1n thành phGn tr#5c thì S b; tr> 'i 1 '1n v;. N)u hai thành phGn có giá tr; bCng nhau thì S s/ không thay '<i. T<ng S sau tAt c2 các lGn so sánh s/ '#$c dùng '8 'ánh giá xu th) chung c&a chu?i. T%c là ta có:

!!"

= +=

"=1

1 1)(

n

k

n

kjkj xxsignS (2.4.9)

trong 'ó:

!"

!#

$

<%%

=%

>%

=%

01

00

01

)(

kj

kj

kj

kj

xxkhi

xxkhi

xxkhi

xxsign (2.4.10)

Giá tr; tuy*t '"i c&a S càng l5n xu th) càng rõ. S d#1ng th8 hi*n xu th) tEng c&a chu?i và S âm th8 hi*n xu th) gi2m c&a chu?i.

!8 ki8m nghi*m xu th) c&a chu?i, ta '=t gi2 thi)t H0: S = 0 (chu?i không có xu th)). V5i xác suAt ph6m sai lGm lo6i m9t bCng $, khi H0 'úng ta có P(S > S$) = $. Thay cho S ta tính '6i l#$ng th"ng kê %, '#$c g7i là h* s" t#1ng quan Mann-Kendall:

68

!!!

"

!!!

#

$

<+

=

>%

=

0)(

100

0)(

1

SkhiSVar

SSkhi

SkhiSVar

S

& (2.4.11)

trong 'ó Var(S) là ph#1ng sai c&a S, '#$c tính b-i:

!"

#$%

&+''+'= (

=

g

pppp tttnnnSVar

1)52)(1()52)(1(

181)( (2.3.12)

trong 'ó n là dung l#$ng m:u, g là s" nhóm trong 'ó m?i nhóm là m9t t+p con có cùng giá tr;, và tp là s" thành phGn trong nhóm p. Ví d., ta có t+p m:u {2, 3, non-detect, 3, non-detect, 3}, khi 'ó n=6, g =2, t1=2, t2=3.

T> 'ó ta có P(% > %$) = $. Bi)n % 'ã '#$c ch%ng minh là có phân b" chuKn chuKn hóa nên khi cho tr#5c giá tr; $ ta dN dàng xác ';nh '#$c %$. Và k)t lu+n ki8m nghi*m s/ là:

N)u |%| > z$: Bác b@ gi2 thi)t H0, t%c là chu?i có xu th) N)u |%| < z$: ChAp nh+n gi2 thi)t H0, t%c là chu?i không có có xu th) Trong tính toán th,c hành, khi 'ã tính '#$c % ta hoàn toàn xác ';nh '#$c xác

suAt P(T>|%|) t> phân b" chuKn chuKn hóa:

!!"

+#"

"==>z

t

z

tdtedteTP

0

21

21 22

215.0

21)(

$$% (2.4.13)

T> 'ó v5i '9 tin c+y p=1-! ch7n tr#5c nào 'ó: N)u 2P(T>|%|) < p ta k)t lu+n chu?i có xu th), ng#$c l6i n)u 2P(T>|%|) > p thì

chu?i không có xu th) (v5i '9 tin c+y p hay v5i m%c H nghBa !). 3) Ki8m nghi*m Spearman Ki8m nghi*m Spearman cLng là d6ng ki8m nghi*m phi tham s" mà n9i dung c&a

nó là ki8m nghi*m '9 rõ r*t c&a h* s" t#1ng quan Spearman (hay h* s" t#1ng quan h6ng) gi0a hai chu?i s" li*u.

KH hi*u Ri là h6ng (t%c th% h6ng l5n bé) c&a thành phGn xi trong chu?i {xt, t=1..n}, Si là h6ng c&a thành phGn yi trong chu?i {yt, t=1..n}. Nh0ng thành phGn có giá tr; bCng nhau s/ '#$c gán giá tr; h6ng trung gian c&a chúng. Khi 'ó h* s" t#1ng quan h6ng s/ '#$c xác ';nh b-i:

!!!

""

""=

i ii i

i iis

SSRR

SSRRr

22 )()(

))(( (2.4.14)

M%c H nghBa '"i v5i gi2 thi)t rs khác 0 '#$c ki8m nghi*m bCng cách tính '6i l#$ng:

212

ss rNrt!!

= (2.4.15)

trong 'ó t là bi)n có phân b" Student v5i n-2 b+c t, do.

69

H* s" t#1ng quan h6ng cLng có th8 '#$c tính theo công th%c khác, trong 'ó không nhAt thi)t ph2i '8 H ')n các thành phGn c&a chu?i có giá tr; trùng nhau:

nnDrs !

!= 361 (2.4.16)

trong 'ó:

!=

"=n

iii SRD

1

2)( (2.4.17)

Quá trình phân tích k5t qu0 tính toán: Tr#5c h)t cGn phân ';nh thành nhóm các y)u t" khí h+u c,c 'oan và nhóm các

hi*n t#$ng khí h+u c,c 'oan. !"i v5i nhóm các y)u t" khí h+u c,c 'oan, các chu?i th4i gian là nh0ng s" li*u quan trIc tr,c ti)p. !"i v5i các hi*n t#$ng khí h+u c,c 'oan, các chu?i th4i gian là t+p h$p nh0ng giá tr; ph2n ánh tGn s" xuAt hi*n các hi*n t#$ng '#$c xác ';nh thông qua h* th"ng các chJ tiêu ';nh nghBa t>ng lo6i hi*n t#$ng. Ví d., s" ngày m#a l5n, s" tháng h6n hán, v.v.

Có ba khía c6nh cGn '#$c làm rõ trong quá trình phân tích, 'ánh giá là: 1) Tính chAt bi)n '<i: Có th8 '#$c hi8u theo nghBa s, bi)n '<i có tuân theo qui

lu+t hay không, n)u có thì qui lu+t nào (qui lu+t rõ nhAt có th8 nh+n thAy); s, bi)n '<i có tính chu kR hay không có chu kR; n)u có chu kR thì biên '9 và tGn s" dao '9ng có bi)n '<i hay không. Có th8 phát hi*n, khám phá tính chAt bi)n '<i qua chu?i th4i gian ban 'Gu ho=c chu?i 'ã '#$c bi)n '<i thành d6ng khác bCng các phép bi)n '<i toán h7c, nh# l7c và làm tr1n chu?i, phân tích 'i(u hòa, phân tích ph< ph#1ng sai.

2) M%c '9 bi)n '<i: Th8 hi*n s, bi)n '<i m6nh hay y)u, nhi(u hay ít, càng ngày càng tEng hay gi2m, tính bi)n '9ng c&a s, bi)n '<i. M%c '9 bi)n '<i có th8 '#$c xác ';nh cEn c% vào gia t"c tEng, gi2m qua t>ng th4i kR, tính bi)n '9ng qua t>ng th4i kR ho=c xu th) tEng gi2m qua t>ng th4i kR, s, bi)n '<i v( biên '9 dao '9ng, ho=c s, gia tEng hay gi2m 'i c&a các dao '9ng ng:u nhiên. Các '=c tr#ng có th8 '#$c sF d.ng '8 phân tích g3m '9 l*ch chuKn, h* s" bi)n thiên ho=c chuKn sai tích lLy.

3) Xu th) bi)n '<i: Ch& y)u xét xu th) tEng, gi2m tuy)n tính theo th4i gian. Có th8 xem xét các xu th) này trên toàn chu?i ho=c qua t>ng giai 'o6n và so sánh v5i nhau. Thông th#4ng xu th) toàn chu?i '#$c sF d.ng '8 nh+n ';nh v( s, t3n t6i c&a tính bi)n '<i, còn xu th) c&a các th4i 'o6n dùng '8 xem xét s, dao '9ng c&a tính bi)n '<i.

Nói chung khi phân tích tr#5c h)t cGn xem xét cho t>ng vùng khí h+u. Trong m?i vùng khí h+u 'ánh giá chung cho tAt c2 các tr6m và 'ánh giá riêng cho nh0ng tr6m '=c thù ho=c '6i di*n.

V5i m?i tình hu"ng các '=c tr#ng nEm '#$c xem xét tr#5c, r3i ')n nhóm các tháng theo mùa và cu"i cùng là t>ng tháng ho=c các tháng '6i di*n (ví d. 1, 4, 7, 10 ho=c 1, 7). Tùy t>ng y)u t" và hi*n t#$ng mà ch7n các tháng là mùa m#a, mùa khô (ho=c ít m#a), mùa nóng, mùa l6nh.

S, bi)n '<i c&a các tr; s" c,c tr; tuy*t '"i trong t>ng th4i 'o6n có th8 '#$c xem là bi8u hi*n c&a m%c '9 và tính chAt bi)n '<i. M m9t ch>ng m,c nhAt ';nh, các tr; s" này ph2n ánh s, tác '9ng c&a bi)n '<i toàn cGu ')n s, bi)n '<i c&a khí h+u ';a ph#1ng và khu v,c. ChDng h6n, '"i v5i nhi*t '9, n)u xu th) chung c&a nhi*t '9 trung bình là tEng, nh#ng s, tEng c&a nhi*t '9 c,c ti8u l5n h1n s, tEng c&a nhi*t '9 c,c '6i,

70

khi 'ó biên '9 trung bình c&a nhi*t '9 s/ gi2m. Tuy nhiên v:n có th8 x2y ra tình hu"ng trong chu?i s" li*u nhi*t '9 c,c ti8u, giá tr; c,c ti8u tuy*t '"i c&a nh0ng th4i 'o6n sau nh@ h1n các th4i 'o6n tr#5c. Nh# v+y tính bi)n '9ng c&a nhi*t '9 c,c ti8u s/ tEng lên theo th4i gian.

Khi xét xu th) c&a chu?i các y)u t" ho=c s, ki*n khí h+u c,c 'oan, h* s" góc c&a ph#1ng trình h3i qui tuy)n tính là th#5c 'o mang tính chính xác v( ';nh l#$ng. Nh#ng do tính bi)n '9ng m6nh c&a các '=c tr#ng c,c tr;, các ki8m nghi*m Mann – Kendall và Spearman có th8 s/ có #u th) h1n, m=c dù chúng không cho phép #5c l#$ng '#$c m%c '9 tEng gi2m c&a xu th).

2.4.2 1ánh giá tác )4ng c7a B1KH toàn c3u )#n s( bi#n )6i c7a ECE B!KH và s, nóng lên toàn cGu 'ã kéo theo s, bi)n '<i trong ch) '9 hoàn l#u khí

quy8n và '6i d#1ng (IPCC, 2007) [163], có th8 là nguyên nhân d:n ')n s, bi)n '9ng và phân b" l6i các trung tâm tác '9ng.

Theo IPCC (2007) [163], d6ng n<i tr9i c&a dao '9ng qui mô toàn cGu trên qui mô th4i gian nhi(u nEm là ENSO. S, d;ch chuy8n khí h+u 1976-1977, liên quan v5i s, bi)n '<i pha trong dao '9ng th+p kT Thái Bình d#1ng và El Nino, có 2nh h#-ng t5i nhi(u vùng và gió mùa nhi*t '5i. ChDng h6n, - BIc MS, s, xuAt hi*n ENSO và nh0ng bi)n '<i quan h* xa Thái Bình d#1ng-BIc MS 'ã d:n ')n nh0ng bi)n '<i trái ng#$c xuyên qua l.c ';a, nh# phía tây Am h1n phía 'ông trong khi phía 'ông tr- nên nhi(u mây và Km #5t h1n. Có nh0ng bi)n '9ng nhi(u th+p kT 'áng k8 - Thái Bình d#1ng trong th) kT 20 v5i s, m- r9ng các th4i kR hoàn l#u y)u (1900–1924; 1947–1976) và m6nh (1925–1946; 1976–2005). Bi)n '9ng nhi(u th+p kT cLng nh+n thAy rõ - !6i Tây d#1ng nh# dao '9ng nhi(u th+p kT !6i Tây d#1ng trong c2 khí quy8n và '6i d#1ng.

M m9t s" vùng trên th) gi5i, bi8u hi*n c&a bi)n '<i các lo6i hi*n t#$ng khí h+u c,c 'oan khác nhau 'ã '#$c phát hi*n. Trong 50 nEm qua '"i v5i các vùng l.c ';a có s, gi2m 'áng k8 s" 'êm l6nh và tEng 'áng k8 s" 'êm Am hàng nEm. S, gi2m s" ngày l6nh và tEng s" ngày nóng cLng diNn ra m9t cách ph< bi)n. C,c tr; Am nhi(u lên hàm nghBa rCng tGn suAt sóng nóng tEng lên. Các s, ki*n m#a l5n cLng có xu th) tEng lên nh#ng chJ xuAt hi*n - m9t s" ít khu v,c.

Nh0ng bi)n '<i trong tGn suAt và c#4ng '9 bão và xoáy thu+n nhi*t '5i cLng 'áng k8 do bi)n '9ng t, nhiên qui mô l5n. El Nino-dao '9ng nam 2nh h#-ng l5n t5i v; trí và s, ho6t '9ng c&a bão nhi*t '5i trên th) gi5i. D,a trên nh0ng chJ s" 'o khác nhau - b( m=t và tGng '"i l#u trên, 'ã nh+n thAy rCng d#4ng nh# có s, d;ch chuy8n h#5ng c,c cLng nh# tEng s, ho6t '9ng c&a bão mùa 'ông - bán cGu bIc trong nFa sau th) kT 20.

Có th8 nh+n ';nh rCng, bi8u hi*n qua s, tEng nhi*t '9 toàn cGu B!KH 'ã d:n ')n s, bi)n '<i các thu9c tính c&a khí quy8n và '6i d#1ng. S, bi)n '<i các tính chAt c&a khí quy8n '#$c th8 hi*n qua s, bi)n '<i c&a các thành phGn khí quy8n, nh# hàm l#$ng các chAt khí, bao g3m c2 các khí nhà kính, hàm l#$ng h1i n#5c và aerosols khí quy8n. Nh0ng bi)n '<i này 'ã tác '9ng ')n quá trình truy(n b%c x6 trong khí quy8n. N)u nh# các chAt khí nhà kính làm gia tEng hi*u %ng nhà kính d:n ')n s, nóng lên toàn cGu thì s, có m=t c&a aerosols khí quy8n gây ra tác '9ng thuGn là làm gi2m l#$ng b%c x6 m=t tr4i t5i b( m=t Trái 'At và tác '9ng ')n s, phân b" nhi*t '9 và l#$ng giáng th&y nói chung. Bi8u hi*n c&a s, bi)n '<i các thu9c tính khí quy8n '#$c th8 hi*n rõ ràng nhAt - s, bi)n '<i c&a các h* th"ng hoàn l#u khí quy8n, qua 'ó làm phân b" l6i các trung tâm

71

khí áp, các h* th"ng th4i ti)t trên qui mô toàn cGu và khu v,c. Các h* th"ng hoàn l#u '6i d#1ng cLng b; bi)n '<i phù h$p v5i s, bi)n '<i c&a nhi*t '9 không khí và hoàn l#u khí quy8n, d:n ')n s, bi)n '<i các quá trình v+n chuy8n nEng l#$ng

S, bi)n '<i c&a các h* th"ng hoàn l#u và khí quy8n '6i d#1ng có th8 là nguyên nhân d:n ')n nh0ng bi)n '9ng m6nh trong ch) '9 th4i ti)t và khí h+u. Nh0ng bi)n '9ng 'ó có th8 d:n t5i s, bi)n '<i v( tGn suAt và c#4ng '9 c&a các ECE, s, ho6t '9ng c&a các h* th"ng gió mùa. Trên qui mô toàn cGu, nh0ng bi)n '<i 'ó 'ã '#$c quan trIc thAy, nh# s, gia tEng các hi*n t#$ng h6n hán, m#a l5n, các hi*n t#$ng th4i ti)t nguy hi8m, s" 'êm l6nh, ngày l6nh gi2m 'i trong khi s" 'êm Am, ngày nóng tEng lên. Trên qui mô ';a ph#1ng và khu v,c, s, bi)n '<i c&a các hi*n t#$ng c,c 'oan diNn ra - m%c '9 ph%c t6p h1n.

Vi*t Nam nCm tr7n trong vùng n9i chí tuy)n, thu9c khu v,c gió mùa châu Á, có '#4ng b4 bi8n dài, ch6y theo h#5ng bIc-nam. Lãnh th< Vi*t Nam b; chia cIt b-i nhi(u dãy núi có h#5ng vuông góc ho=c gGn vuông góc v5i h#5ng gió th;nh hành, hàng nEm ch;u tác '9ng c&a h* th"ng gió mùa Nam Á (gió mùa Tây Nam) v( mùa hè, gió mùa !ông Á (gió mùa !ông BIc) v( mùa 'ông, s, ho6t '9ng c&a d2i h9i t. nhi*t '5i, bão và áp thAp nhi*t '5i. Khí h+u Vi*t Nam có s, phân hóa không gian khá ph%c t6p v5i 7 vùng khí h+u khác nhau rõ r*t trong ch) '9 nhi*t, m#a, Km. Bi)n '9ng th4i ti)t khí h+u - Vi*t Nam có th8 nói ch& y)u liên quan ')n s, bi)n '9ng trong các h* th"ng gió mùa trên 'ây. Bi)n '<i khí h+u có th8 d:n ')n nh0ng bi)n '<i trong ho6t '9ng c&a các hi*n t#$ng khí h+u c,c 'oan thông qua s, bi)n '<i c&a các h* th"ng gió mùa. B-i v+y, '8 'ánh giá tác '9ng c&a bi)n '<i khí h+u ')n s, bi)n '<i c&a các y)u t" và hi*n t#$ng khí h+u c,c 'oan - Vi*t Nam cGn ph2i xác ';nh '#$c m"i liên h* gi0a các y)u t" và hi*n t#$ng này trên các vùng khí h+u v5i s, bi)n '<i c&a các nhân t" quy)t ';nh s, ho6t '9ng c&a các h* th"ng hoàn l#u nói trên cLng nh# v5i s, bi)n '<i c&a các chJ s" khí h+u.

Các nhân t" hoàn l#u qui mô l5n quy)t ';nh 'i(u ki*n th4i ti)t khí h+u Vi*t Nam '#$c bi)t ')n là các trung tâm tác '9ng. V( mùa hè các trung tâm tác '9ng 'ó là h* th"ng áp thAp Nam Á hay áp thAp Wn – Mi)n, d2i thAp n9i chí tuy)n hay rãnh thAp xích '6o, d2i áp cao c+n chí tuy)n nam bán cGu, áp cao tây Thái Bình d#1ng hay áp cao Hawaii. V( mùa 'ông các trung tâm tác '9ng là áp cao Siberia, áp thAp Aleut, và d2i thAp n9i chí tuy)n. !8 mô t2 các trung tâm tác '9ng này có th8 sF d.ng các tr#4ng khí áp b( m=t bi8n, tr#4ng '9 cao ';a th) v; trên các m,c 'Dng áp, tr#4ng gió, v.v., ho=c các chJ s" hoàn l#u. Ngoài ra, '8 '=c tr#ng cho vai trò c&a '6i d#1ng có th8 sF d.ng nhi*t '9 b( m=t bi8n (SST) Thái Bình d#1ng và Wn !9 d#1ng.

B2n '3 t#1ng quan có th8 là gi2i pháp '1n gi2n nh#ng hi*u qu2 '8 xác ';nh các m"i quan h* này. BCng cách tính h* s" t#1ng quan gi0a chu?i s" li*u y)u t" và hi*n t#$ng khí h+u c,c 'oan c&a các vùng khí h+u v5i các chu?i s" li*u c&a các tr#4ng hoàn l#u nói trên có th8 xác ';nh '#$c nh0ng vùng có m"i quan h* t#1ng quan ch=t ch/. Thông qua b2n '3 t#1ng quan có th8 phân ';nh '#$c nh0ng khu v,c '=c tr#ng mà d,a vào 'ó ta có th8 tính '#$c các chJ s" hoàn l#u ho=c các chJ s" bi)n '<i khí h+u.

2.5 Ph#1ng pháp th"ng kê d4 báo mùa ECE V( nguyên tIc, m7i mô hình th"ng kê %ng d.ng trong d, báo th4i ti)t, khí h+u

nói chung cGn xác ';nh rõ y)u t" d, báo (hay '"i t#$ng '#$c d, báo) và các nhân t" d, báo (hay các thông tin 'Gu vào). M 'ây y)u t" d, báo 'ã '#$c An ';nh là các y)u t"

72

và hi*n t#$ng khí h+u c,c 'oan - Vi*t Nam. VAn '( còn l6i là xác ';nh t+p các nhân t" d, báo và lo6i mô hình th"ng kê s/ '#$c xây d,ng và %ng d.ng.

Vi*c xác ';nh t+p các nhân t" d, báo s/ ph. thu9c vào ph#1ng pháp ti)p c+n. Hi*n nay trong d, báo khí h+u có th8 có các cách ti)p c+n sau 'ây:

1) Ph#1ng pháp th"ng kê kinh 'i8n: Trên c1 s- m"i quan h* th"ng kê gi0a y)u t" d, báo và nhân t" d, báo '#$c xây d,ng d,a trên các t+p s" li*u quan trIc trong quá kh%, gi2 thi)t rCng m"i quan h* 'ó v:n 'úng cho hi*n t6i và t#1ng lai, t> nh0ng thông tin ban 'Gu c&a các nhân t" d, báo 'ã quan trIc '#$c '8 xác ';nh y)u t" d, báo cho t#1ng lai. Trong tr#4ng h$p này nhAt thi)t ph2i có s, l*ch pha v( th4i gian phù h$p v5i h6n d, báo gi0a y)u t" d, báo và nhân t" d, báo.

2) Th"ng kê sau mô hình (MOS): D,a trên m"i quan h* th"ng kê gi0a s2n phKm d, báo l6i (hindcast) c&a các mô hình '9ng l,c (th#4ng là các RCM) và s" li*u quan trIc c&a y)u t" d, báo, xem s2n phKm d, báo c&a mô hình '9ng l,c nh# là các nhân t" d, báo '8 xác ';nh y)u t" d, báo.

3) H6 thAp qui mô th"ng kê (Statistical Downscaling): Trong tr#4ng h$p này ng#4i ta mu"n nh+n '#$c nh0ng s2n phKm d, báo chi ti)t cho m9t khu v,c nh@ ho=c ';a ph#1ng khi 'ã có s2n phKm d, báo t> m9t GCM nào 'ó. M9t trong nh0ng ph#1ng pháp th,c hi*n '1n gi2n và th,c t) là xây d,ng m"i quan h* th"ng kê gi0a s" li*u quan trIc c&a y)u t" d, báo và các tr#4ng tái phân tích, coi d, báo c&a GCM là hoàn h2o và sF d.ng chúng nh# là nhân t" d, báo '8 xác ';nh y)u t" d, báo cho t#1ng lai.

CEn c% vào tình hình th,c tiNn c&a Vi*t Nam, trong '( tài này ph#1ng pháp ti)p c+n h6 thAp qui mô th"ng kê 'ã '#$c l,a ch7n và b"n lo6i mô hình th"ng kê 'ã '#$c áp d.ng là 1) H3i qui tuy)n tính (REG); 2) M6ng thGn kinh nhân t6o (ANN); 3) Phân tích phân bi*t (FDA); và 4) X5c l#$ng h3i qui xác suAt s, ki*n (REEP). !8 '2m b2o tính liên t.c trong trình bày, n9i dung c. th8 c&a t>ng ph#1ng pháp này s/ '#$c mô t2 trong ch#1ng 6.

2.6 Ph#1ng pháp mô ph9ng và d4 tính ECE b/ng các RCM V( nguyên tIc quá trình mô ph@ng và d, tính ECE bCng các RCM '#$c th,c

hi*n t#1ng t, nhau, chJ khác nhau v( s" li*u 'Gu vào ('i(u ki*n biên), và bao g3m hai giai 'o6n: 1) Ch6y (tích phân) các RCM %ng v5i s" li*u 'Gu vào thích h$p '8 nh+n '#$c các tr#4ng khí h+u khu v,c; và 2) Xác ';nh các ECE t> các tr#4ng s2n phKm c&a RCM theo các b9 tiêu chí 'ã '#$c xây d,ng. Trong b2ng 2.3 li*t kê danh sách các mô hình và các tr#4ng h$p ch6y mô ph@ng và d, tính 'ã '#$c th,c hi*n b-i '( tài. Mô t2 chi ti)t v( các mô hình s/ '#$c trình bày trong ch#1ng 3.

Có th8 nh+n thAy, không k8 nh0ng tr#4ng h$p thF nghi*m '9 nh6y c&a các mô hình '"i v5i kích th#5c, v; trí mi(n tính, '9 phân gi2i và các s1 '3 tham s" hóa v+t lí, th4i gian tích phân cho m?i mô hình là trên 80 nEm, k8 c2 giai 'o6n kh-i '9ng mô hình (spin-up).

Do các hi!n t"#ng khí h$u c%c &oan (KHC!) th#4ng không '#$c quan trIc tr,c ti)p mà ph2i xác ';nh t> s! li"u quan tr#c t$i tr$m nên vi*c xác ';nh chúng t> s2n phKm RCM nói chung ph%c t6p h1n. Trong quá trình nghiên c!u c"a #$ tài, nh!n th"y r!ng ngoài nh"ng khái ni#m v$ y%u t& và hi#n t'(ng KHC) th'*ng +'(c s, d-ng . Vi!t Nam, "# có th# so sánh gi$a các vùng khác nhau trên th% gi&i IPCC (2007) [163] còn s! d"ng m!t s" #$i l%&ng khác, g'i là các ch( s" KHC). B*i v+y, #, tài #ã ti-n

73

hành xác ';nh các ECE t> s2n phKm RCM theo hai ph!"ng án: 1) PA1: Tính các chJ s" KHC! (K! hi"u là ECE_IPCC) theo IPCC (2007) [163]; và 2) PA2: Tính các y!u t! và hi"n t#$ng KHC% (K! hi"u là ECE_VN) theo khái ni!m "#$c s% d&ng ' Vi*t Nam !ã trình bày trong m!c 2.1.2.

B6ng 2.3 Các mô hình và nh;ng thí nghi&m ch*y mô hình Mô hình Mô ph@ng v5i s" li*u

tái phân tích (1990-2000)

Mô ph@ng v5i s" li*u th4i kR chuKn (1980-1999)

D, tính cho t#1ng lai theo các SRES (2000-2050)

RegCM ERA40, NNRP CCSM3.0 CCSM3.0 REMO ERA40 ECHAM5/MPI-OM ECHAM5/MPI-OM

MM5CL ERA40 CCSM3.0 CCSM3.0

2.6.1 Ph%8ng pháp xác )9nh ECE_IPCC t/ s:n ph;m RCM (PA1) T6i cu9c h7p lGn th% 3 c&a IPCC vào nEm 1998 (Houghton và CS, 2001) [152],

Trung tâm Hadley 'ã thành l+p m9t nhóm chuyên gia '8 '( xuAt ra 27 chJ s" khí h+u cEn b2n nên sF d.ng trong nghiên c%u các c,c tr; khí h+u và B!KH (Peterson và CS, 2001) [257]. Nói chung, 27 chJ s" này !ã bao hàm " ngh#a c,c tr; c&a các ECE liên quan ch& y)u ')n nhi*t '9 và l!"ng m#a, và có th8 %ng d.ng cho c2 vùng nhi*t '5i và ngo6i nhi*t '5i. Trong ph6m vi '( tài, 'ã l,a ch7n 18 chJ s" sau 'ây có th8 xem là phù h$p v5i 'i(u ki*n th,c t) - Vi*t Nam '8 nghiên c%u s! bi"n #$i c%a ECE. Các ch! s" !"#c xác !$nh cho t%ng !i&m tr'm ho(c t%ng ô l")i mô hình. 1) TXx - Nhi*t '9 c,c '6i cao nhAt tháng: là giá tr; l5n nhAt hàng tháng c&a nhi*t '9

c,c '6i ngày. ChJ s" TXx '#$c xác ';nh t! chu?i giá tr; nhi*t '9 c,c '6i ngày trong tháng; m?i tháng s/ có m9t giá tr; TXx;

2) TXn - Nhi*t '9 c,c '6i thAp nhAt tháng: là giá tr; nh@ nhAt hàng tháng c&a nhi*t '9 c,c '6i ngày. Cách tính TXn là t#1ng t, nh# TXx;

3) TNx - Nhi*t '9 c,c ti8u cao nhAt tháng: là giá tr; l5n nhAt hàng tháng c&a nhi*t '9 c,c ti8u ngày. Cách tính TNx t#1ng t, nh# TXx nh#ng chu?i s" li*u 'Gu vào là nhi*t '9 c,c ti8u ngày;

4) TNn - Nhi*t '9 c,c ti8u thAp nhAt tháng: là giá tr; nh@ nhAt hàng tháng c&a nhi*t '9 c,c ti8u ngày. Cách tính TNn là t#1ng t, nh# TNx;

5) DTR - Biên '9 nhi*t '9 ngày trung bình: là trung bình tháng c&a biên '9 nhi*t '9 các ngày trong tháng, trong 'ó biên '9 nhi*t '9 ngày '#$c xác ';nh b-i hi*u gi0a nhi*t '9 c,c '6i và nhi*t '9 c,c ti8u ngày. ChJ s" DTR '#$c xác ';nh d,a trên chu?i s" li*u 'Gu vào g3m nhi*t '9 c,c '6i và c,c ti8u ngày. Giá tr; DTR là trung bình c9ng c&a chu?i giá tr; biên '9 nhi*t '9 ngày trong tháng. M?i tháng s/ có m9t giá tr; DTR;

6) Rx1day - L#$ng m#a ngày l5n nhAt tháng: là l!"ng m!a l#n nh$t trong chu?i s" li*u m#a tích lLy ngày (24h) c&a tAt c2 các ngày trong tháng. M?i tháng s/ có m9t giá tr; Rx1day;

7) Rx5day - L#$ng m#a 5 ngày liên ti)p cao nhAt tháng. T#1ng t, nh! ch" s# Rx1day, nh!ng là giá tr" l#n nh$t c%a chu?i s" li*u m#a tích l!y 5 ngày liên ti!p;

8) R95p - T<ng l#$ng m#a các ngày trong nEm l5n h1n phân v; 95% (R95). Giá tr! c!a R95 !"#c xác !!nh t" chu#i l$%ng m$a ngày trong c& n'm. M?i nEm s/ có m9t giá tr; R95p;

74

9) R99p - T<ng l#$ng m#a các ngày trong nEm l5n h1n phân v; 99% (R99). Cách tính chJ s" này t#1ng t, nh# R95p, nh#ng thay vì phân v! R95 là phân v; R99;

10) TN10p (Cool nights) - PhGn trEm s" ngày trong tháng có nhi*t '9 c,c ti8u nh@ h1n phân v; 10% (TN10). Giá tr! c"a TN10 '#$c xác ';nh cho t!t c" 365 ngày trong n!m d"a trên chu#i s$ li*u nhi(u nEm (ví d., 1961-1990) c&a nhi*t '9 c,c ti8u ngày, trong 'ó t+p m:u '8 xác ';nh TN10 cho m9t ngày nào 'ó '#$c thành l+p t> các “cFa s< 5 ngày” hàng nEm v5i ngày 'ang xét nCm - trung tâm (dung l#$ng m:u '8 tính m?i giá tr; TN10 bCng s" nEm nhân v5i 5). Giá tr; c&a TN10p là tT s" gi0a s" ngày trong tháng '#$c xét th@a mãn 'i(u ki*n nhi*t '9 c,c ti8u ngày nh@ h1n TN10 và t<ng s" ngày c&a tháng. M?i tháng s/ có m9t giá tr; TN10p;

11) TX10p (Cool days) - PhGn trEm s" ngày trong tháng có nhi*t '9 c,c '6i nh@ h1n phân v; 10% (TX10). Cách tính TX10p t#1ng t, nh# TN10p nh#ng sF d.ng chu?i s" li*u nhi*t '9 c,c '6i ngày và m?i tháng có m9t giá tr; TX10p;

12) TN90p (Warm nights) - PhGn trEm s" ngày trong tháng có nhi*t '9 c,c ti8u l5n h1n phân v; 90% (TN90). Cách tính TN90p t#1ng t, nh# TN10p nh#ng thay cho TN10 là TN10, và m?i tháng có m9t giá tr; TN90p;

13) TX90p (Warm days) - PhGn trEm s" ngày trong tháng có nhi*t '9 c,c '6i l5n h1n phân v; 90% (TX90). Cách tính TX90p t#1ng t, nh# TX10p nh#ng thay cho TX10 là TX90, và m?i tháng có m9t giá tr; TX90p;

14) WSDI (Warm Spell Duration Indicator) - S" '$t trong nEm có ít nhAt 6 ngày liên ti)p mà nhi*t '9 c,c '6i ngày l5n h1n phân v; 90% (TX90). Các giá tr; TX90 chính là nh0ng giá tr; 'ã sF d.ng '8 tính TX90p trên 'ây. ChJ s" WSDI là t<ng s" lGn trong nEm có 6 ngày liên ti)p th@a mãn 'i(u ki*n nhi*t '9 c,c '6i ngày l5n h1n TX90 c&a ngày t#1ng %ng;

15) CSDI (Cool Spell Duration Indicator) - S" '$t trong nEm có ít nhAt 6 ngày liên ti)p có nhi*t '9 c,c ti8u nh@ h1n phân v; 10% (TN10). Cách tính chJ s" CSDI t#1ng t, nh# WSDI nh#ng sF d.ng chu?i s" li*u nhi*t '9 c,c ti8u ngày và thay vì TX90 là TN10;

16) R50 - S" ngày trong tháng có l#$ng m#a ngày l5n h1n 50mm. Trong 'i(u ki*n Vi*t Nam, chJ s" này t#1ng '#1ng v5i s" ngày m#a l5n (SNML) trong m9t tháng;

17) CDD (Consecutive Dry Days) - S" ngày c&a '$t dài nhAt (ít nhAt 2 ngày) trong nEm liên ti)p có l#$ng m#a ngày nh@ h1n 1mm. M?i nEm s/ có m9t giá tr; CDD;

18) CWD (Consecutive Wet Days) - S" ngày c&a '$t dài nhAt (ít nhAt 2 ngày) trong nEm liên ti)p có l#$ng m#a ngày l5n h1n 1mm. M?i nEm s/ có m9t giá tr; CWD. Danh m.c các chJ s" này '#$c cho trong b2ng 2.4. Vi*c tính toán các chJ s" này

s/ '#$c áp d.ng t6i t>ng 'i8m tr6m, sau 'ó lAy trung bình cho t>ng vùng khí h+u. D0 li*u 'Gu vào cho các ch#1ng trình tính bao g3m t7a '9 các tr6m, các s2n phKm mô ph@ng/d, báo l#$ng m#a ngày, nhi*t '9 c,c '6i và c,c ti8u ngày c&a RCM 'ã '#$c n9i suy v( t>ng 'i8m tr6m.

2.6.2 Ph%8ng pháp xác )9nh ECE_VN t/ s:n ph;m RCM (PA2) Vi*c xác ';nh các ECE (bao g3m c2 y)u t" và hi*n t#$ng KHC!) theo ';nh

nghBa c&a Vi*t Nam (PA2) v( nguyên tIc '#$c th,c hi*n t#1ng t, nh# PA1. Trong s" các ECE '#$c xác ';nh - 'ây 'ã lo6i tr> m9t s" ECE trùng l=p v5i PA1. Các ECE s/ '#$c xác ';nh bao g3m (tóm l#$c '#$c trình bày trong b2ng 2.4):

75

1) Vx – T"c '9 gió c,c '6i tháng: là giá tr; t"c '9 gió l5n nhAt trong tháng t6i t>ng 'i8m tr6m, '#$c xác ';nh t> chu?i s" li*u t"c '9 gió c,c '6i ngày;

2) RHm – !9 Km t#1ng '"i c,c ti8u tháng: là giá tr; '9 Km t#1ng '"i thAp nhAt trong tháng t6i t>ng 'i8m tr6m, '#$c xác ';nh t> chu?i s" li*u '9 Km t#1ng '"i c,c ti8u ngày;

3) Rx – L#$ng m#a ngày l5n nhAt trong tháng (là chJ s" Rx1day theo ';nh nghBa c&a IPCC (m.c 2.6.1)): là l#$ng m#a c&a ngày có l#$ng m#a tích lLy 24h l5n nhAt trong tháng t6i t>ng 'i8m tr6m, '#$c xác ';nh t> chu?i s" li*u l#$ng m#a ngày;

4) Tx – Nhi*t '9 c,c '6i trung bình tháng: là giá tr; trung bình tháng c&a nhi*t '9 c,c '6i ngày, '#$c xác ';nh t6i t>ng 'i8m tr6m t> chu?i s" li*u nhi*t '9 c,c '6i ngày;

5) Tm – Nhi*t '9 c,c ti8u trung bình tháng: là giá tr; trung bình tháng c&a nhi*t '9 c,c ti8u ngày, '#$c xác ';nh t6i t>ng 'i8m tr6m t> chu?i s" li*u nhi*t '9 c,c ti8u ngày;

6) SNMLDR – S" ngày m#a l5n di*n r9ng: là s" ngày có 2/3 s" tr6m trên vùng '#$c xét th@a mãn 'i(u ki*n l#$ng m#a ngày " 50 mm;

7) SNMLCB – S" ngày m#a l5n c.c b9: là s" ngày có 1/3 s" tr6m trên vùng '#$c xét th@a mãn 'i(u ki*n l#$ng m#a ngày " 50 mm;

8) SDMLDR – S" '$t m#a l5n di*n r9ng: là s" '$t có ít nhAt 2 ngày trong 'ó 2/3 s" tr6m trên vùng '#$c xét th@a mãn 'i(u ki*n l#$ng m#a ngày " 50 mm;

9) SDMLCB – S" '$t m#a l5n c.c b9: là s" '$t có ít nhAt 2 ngày trong 'ó 1/3 s" tr6m trên vùng '#$c xét th@a mãn 'i(u ki*n l#$ng m#a ngày " 50 mm;

10) SNRDDR – S" ngày rét '+m di*n r9ng: là s" ngày có 2/3 s" tr6m trên vùng '#$c xét th@a mãn 'i(u ki*n nhi*t '9 trung bình ngày ! 15oC;

11) SNRDCB – S" ngày rét '+m c.c b9: là s" ngày có 1/3 s" tr6m trên vùng '#$c xét th@a mãn 'i(u ki*n nhi*t '9 trung bình ngày ! 15oC;

12) SDRDDR – S" '$t rét '+m di*n r9ng: là s" '$t có ít nhAt 2 ngày trong 'ó 2/3 s" tr6m trên vùng '#$c xét th@a mãn 'i(u ki*n nhi*t '9 trung bình ngày ! 15oC;

13) SDRDCB – S" '$t rét '+m c.c b9: là s" '$t có ít nhAt 2 ngày trong 'ó 1/3 s" tr6m trên vùng '#$c xét th@a mãn 'i(u ki*n nhi*t '9 trung bình ngày ! 15oC;

14) SNRHDR – S" ngày rét h6i di*n r9ng: là s" ngày có 2/3 s" tr6m trên vùng '#$c xét th@a mãn 'i(u ki*n nhi*t '9 trung bình ngày ! 13oC;

15) SNRHCB – S" ngày rét h6i c.c b9: là s" ngày có 1/3 s" tr6m trên vùng '#$c xét th@a mãn 'i(u ki*n nhi*t '9 trung bình ngày ! 13oC;

16) SDRHDR – S" '$t rét h6i di*n r9ng: là s" '$t có ít nhAt 2 ngày trong 'ó 2/3 s" tr6m trên vùng '#$c xét th@a mãn 'i(u ki*n nhi*t '9 trung bình ngày ! 13oC;

17) SDRHCB – S" '$t rét h6i c.c b9: là s" '$t có ít nhAt 2 ngày trong 'ó 1/3 s" tr6m trên vùng '#$c xét th@a mãn 'i(u ki*n nhi*t '9 trung bình ngày ! 13oC;

18) SNNNDR – S" ngày nIng nóng di*n r9ng: là s" ngày có 2/3 s" tr6m trên vùng '#$c xét th@a mãn 'i(u ki*n nhi*t '9 c,c '6i ngày " 35oC;

19) SNNNCB – S" ngày nIng nóng c.c b9: là s" ngày có 1/3 s" tr6m trên vùng '#$c xét th@a mãn 'i(u ki*n nhi*t '9 c,c '6i ngày " 35oC;

76

20) SDNNDR – S" '$t nIng nóng di*n r9ng: là s" '$t có ít nhAt 2 ngày trong 'ó 2/3 s" tr6m trên vùng '#$c xét th@a mãn 'i(u ki*n nhi*t '9 c,c '6i ngày " 35oC;

21) SDNNCB – S" '$t nIng nóng c.c b9: là s" '$t có ít nhAt 2 ngày trong 'ó 1/3 s" tr6m trên vùng '#$c xét th@a mãn 'i(u ki*n nhi*t '9 c,c '6i ngày " 35oC;

22) SNGGCB – S" ngày nIng nóng gay gIt c.c b9: là s" ngày trong 'ó 1/3 s" tr6m trên vùng '#$c xét th@a mãn 'i(u ki*n nhi*t '9 c,c '6i ngày " 37oC;

23) SDGGCB – S" '$t nIng nóng gay gIt c.c b9: là s" '$t có ít nhAt 2 ngày trong 'ó 1/3 s" tr6m trên vùng '#$c xét th@a mãn 'i(u ki*n nhi*t '9 c,c '6i ngày " 37oC;

24) STHH – Là s" tháng x2y ra h6n trong nEm; 25) SDHH – Là s" '$t x2y ra h6n trong nEm.

B6ng 2.4 Các ch: s" khí h#u c$c 'oan TT K! hi"u Gi!i ngh"a 1 TXx Nhi*t '9 c,c '6i cao nhAt tháng 2 TXn Nhi*t '9 c,c '6i thAp nhAt tháng 3 TNx Nhi*t '9 c,c ti8u cao nhAt tháng 4 TNn Nhi*t '9 c,c ti8u thAp nhAt tháng 5 DTR Biên '9 nhi*t '9 ngày trung bình 6 Rx1day L#$ng m#a ngày l5n nhAt tháng (Rx) 7 Rx5day L#$ng m#a 5 ngày liên ti)p cao nhAt tháng 8 R95p T<ng l#$ng m!a các ngày trong n"m l5n h1n phân v; 95% (R95) 9 R99p T<ng l#$ng m!a các ngày trong n"m l5n h1n phân v; 99% (R99) 10 TN10p PhGn trEm s" ngày trong tháng có nhi*t '9 c,c ti8u nh@ h1n phân

v; 10% (TN10) (Cool nights) 11 TX10p PhGn trEm s" ngày trong tháng có nhi*t '9 c,c '6i nh@ h1n phân v;

10% (TX10) (Cool days) 12 TN90p PhGn trEm s" ngày trong tháng có nhi*t '9 c,c ti8u l5n h1n phân

v; 90% (TN90) (Warm nights) 13 TX90p PhGn trEm s" ngày trong tháng có nhi*t '9 c,c '6i l5n h1n phân v;

90% (TX90) (Warm days) 14 WSDI S" '$t trong nEm có ít nhAt 6 ngày liên ti)p mà nhi*t '9 c,c '6i

ngày l5n h1n phân v; 90% (TX90) (Warm Spell Duration Indicator)

15 CSDI S" '$t trong nEm có ít nhAt 6 ngày liên ti)p có nhi*t '9 c,c ti8u nh@ h1n phân v; 10% (TN10) (Cool Spell Duration Indicator)

16 R50 S" ngày trong tháng có l#$ng m#a ngày l5n h1n 50mm 17 CDD S" ngày c&a '$t dài nhAt (ít nhAt 2 ngày) trong nEm liên ti)p có

l#$ng m#a ngày nh@ h1n 1mm (Consecutive Dry Days) 18 CWD S" ngày c&a '$t dài nhAt (ít nhAt 2 ngày) trong nEm liên ti)p có

l#$ng m#a ngày l5n h1n 1mm (Consecutive Wet Days) 19 Vx T"c '9 gió c,c '6i tháng 20 RHm !9 Km t#1ng '"i c,c ti8u tháng 21 Tx Nhi*t '9 c,c '6i trung bình tháng 22 Tm Nhi*t '9 c,c ti8u trung bình tháng 23 SNMLDR S" ngày m#a l5n di*n r9ng

77

TT K! hi"u Gi!i ngh"a 24 SNMLCB S" ngày m#a l5n c.c b9 25 SDMLDR S" '$t m#a l5n di*n r9ng 26 SDMLCB S" '$t m#a l5n c.c b9 27 SNRDDR S" ngày rét '+m di*n r9ng 28 SNRDCB S" ngày rét '+m c.c b9 29 SDRDDR S" '$t rét '+m di*n r9ng 30 SDRDCB S" '$t rét '+m c.c b9 31 SNRHDR S" ngày rét h6i di*n r9ng 32 SNRHCB S" ngày rét h6i c.c b9 33 SDRHDR S" '$t rét h6i di*n r9ng 34 SDRHCB S" '$t rét h6i c.c b9 35 SNNNDR S" ngày nIng nóng di*n r9ng 36 SNNNCB S" ngày nIng nóng c.c b9 37 SDNNDR S" '$t nIng nóng di*n r9ng 38 SDNNCB S" '$t nIng nóng c.c b9 39 SNGGCB S" ngày nIng nóng gay gIt c.c b9 40 SDGGCB S" '$t nIng nóng gay gIt c.c b9 41 STHH S" tháng x2y ra h6n trong nEm 42 SDHH S" '$t h6n trong nEm

2.6.3 Ph%8ng pháp hi!u ch2nh ch2 tiêu xác )9nh các hi!n t%&ng khí h'u c(c )oan t/ s:n ph;m RCM

Vì m7i RCM '(u có nh0ng sai s" nhAt ';nh nên vi*c áp d.ng các chJ tiêu xác ';nh hi*n t#$ng KHC! theo s" li*u quan trIc cho s2n phKm mô hình cLng không tránh kh@i sai s". Do v+y, cGn thi)t ph2i xây d,ng ph#1ng pháp xác ';nh các hi*n t#$ng này t> s2n phKm c&a RCM. Thay cho vi*c xác ';nh các hi*n t#$ng KHC! trên không gian m6ng l#5i tr6m, '8 xác ';nh các hi*n t#$ng KHC! t> RCM s/ d,a vào các tr#4ng khí h+u '#$c cho trên không gian ô l#5i c&a mô hình. Trên th,c t), phân b" m6ng l#5i tr6m quan trIc th#4ng là th#a th5t và không '(u nên nói chung trên m9t vùng không gian c. th8 s" 'i8m tr6m s/ ít h1n so v5i s" ô l#5i c&a mô hình. !"i v5i m?i vùng khí h+u tr#5c h)t xác ';nh các ô l#5i c&a RCM nCm trong vùng. Mu"n v+y cGn xây d,ng b9 b2n '3 '#4ng biên vùng khí h+u s" hóa (hình 2.5). Sau khi 'ã có '#$c các '#4ng biên s" hóa khép kín c&a 7 vùng khí h+u Vi*t Nam, thu+t toán masking s/ '#$c áp d.ng '8 xác ';nh các nút l#5i c&a RCM nCm bên trong vùng khí h+u 'ó (hình 2.6). Quá trình xác ';nh các hi*n t#$ng KHC! t> s2n phKm c&a RCM s/ '#$c ti)n hành theo 2 b#5c nh# sau:

1) Hi*u chJnh y)u t" xác ';nh hi*n t#$ng KHC! lGn l#$t trên toàn b9 các nút l#5i trong m?i vùng, trong 'ó giá tr; hi*u chJnh chính là sai s" h* th"ng c&a y)u t" 'ó nh#ng t6i 'i8m tr6m gGn nhAt. Giá tr; '#$c hi*u chJnh có th8 tEng ho=c gi2m ph. thu9c vào khuynh h#5ng sai s" h* th"ng (thiên cao ho=c thiên thAp). C. th8, trên hình 2.6, giá tr; c&a y)u t" xác ';nh hi*n t#$ng KHC! t6i nút l#5i màu xanh s/ '#$c hi*u chJnh theo sai s" h* th"ng c&a y)u t" 'ó t6i tr6m 48820. Nói chung, ph#1ng pháp này t#1ng t, vi*c hi*u chJnh chJ tiêu xác ';nh t6i tr6m và th,c chAt là khF sai s" h* th"ng c&a RCM.

78

2) Xác ';nh hi*n t#$ng KHC! d,a trên b9 chJ tiêu quan trIc.

Hình 2.5 Minh h<a m*ng l-7i tr*m quan tr9c

và không gian ô l-7i mô hình

Hình 2.6 S0 '8 minh h<a ph-0ng pháp hi&u ch:nh ch: tiêu xác '%nh hi&n t-.ng KHC= t> s6n ph?m RCM d$a trên sai

s" h& th"ng t*i 'i)m tr*m

2.6.4 Ph%8ng pháp xác )9nh bão và ATN1 t/ s:n ph;m c7a RCM !8 mô ph@ng, d, tính ho=c d, báo ho6t '9ng c&a bão, ATN! bCng RCM vAn '(

quan tr7ng là xây d,ng '#$c ph#1ng pháp dò tìm xoáy bão trong k)t qu2 mô ph@ng. Nh0ng vAn '( mà bài toán dò tìm bão nhCm gi2i quy)t là: Trong m9t mô hình khí h+u bão có hình thành t6i các khu v,c và v5i s" l#$ng gGn v5i th,c không?; th4i gian ho6t '9ng và quB '6o di chuy8n có gGn v5i th,c không?; tGn suAt bão trong nEm có gGn v5i th,c không? N)u m9t mô hình có kh2 nEng mô ph@ng ho6t '9ng c&a bão gGn v5i th,c t), nó s/ là công c. 'Ic l,c '8 xây d,ng các k;ch b2n B!KH và 'ánh giá tác '9ng c&a chúng ')n ho6t '9ng c&a bão.

Nh# 'ã '( c+p trong ch#1ng 1, m=c dù các RCM có '9 phân gi2i cao h1n nhi(u so v5i các GCM, s, th8 hi*n c&a các xoáy bão trong các tr#4ng s2n phKm c&a RCM v:n khá m4 nh6t, y)u h1n và sai l*ch nhi(u so v5i th,c t), '=c bi*t là v; trí và th4i gian ho6t '9ng. Vì v+y các xoáy bão n)u tìm '#$c trong tr#4ng RCM chJ có th8 '#$c g7i là xoáy t$a XTN= (TCLV - Tropical Cyclone Like Vortices) ho=c bão mô hình do chúng hGu nh# không có 'Gy '& các '=c tr#ng c&a m9t XTN! trong th,c t). B-i v+y, trong khuôn kh< '( tài, '8 tính toán xác ';nh bão, ATN! t> s2n phKm c&a RCM, tr#5c h)t các k)t qu2 'Gu ra RCM '#$c n9i suy v( các m,c 'Dng áp chuKn 850hPa, 700hPa, 500hPa, 300hPa '3ng th4i tính tr#4ng áp suAt m,c bi8n. Quá trình dò tìm bão mô hình '#$c th,c hi*n cho tAt c2 các lát cIt th4i gian 'Gu ra c&a mô hình theo các b#5c d#5i 'ây.

1) T6i m?i b#5c th4i gian, ki8m tra t>ng nút l#5i '8 tìm các c,c '6i xoáy ';a ph#1ng l5n h1n m9t chJ tiêu cho tr#5c (chDng h6n, 1U10-4 s-1). C,c '6i xoáy ';a

79

ph#1ng '#$c xác ';nh khi có '9 xoáy t6i nút l#5i l5n h1n '9 xoáy c&a b"n 'i8m lân c+n. N)u nút l#5i th@a mãn chJ tiêu này '#$c xem là m9t @ng cA viên tâm bão.

2) N)u n)u m9t nút l#5i %ng cF viên '#$c tìm thAy, 'i8m có giá tr; áp suAt m,c bi8n c,c ti8u nCm trong m9t bán kính tìm ki)m (chDng h6n, 500km) tính t> nút l#5i %ng cF viên '#$c xác ';nh bCng ph#1ng pháp downhill k)t h$p v5i n9i suy spline h0u tJ hai chi(u. Tâm áp suAt m,c bi8n c,c ti8u tìm thAy không nhAt thi)t trùng v5i các nút l#5i c&a mô hình nh4 ph#1ng pháp n9i suy.

3) N)u tâm áp suAt m,c bi8n '#$c tìm thAy, m9t s" chJ tiêu s/ '#$c toán nhCm xem xét 'ây có ph2i là tâm bão hay không. Các chJ tiêu s/ '#$c tính toán bao g3m:

• D; th#4ng áp suAt m,c bi8n nh@ h1n m9t giá tr; cho tr#5c (chDng h6n, -1hPa) • Xoáy có cAu trúc lõi nóng. ChJ tiêu này '#$c th@a mãn n)u t<ng tr7ng s" c&a

d; th#4ng nhi*t '9 t6i các m,c 'Dng áp (các m,c 'Dng áp 850hPa, 700hPa, 500hPa và 300hPa '#$c t#1ng %ng nh+n các tr7ng s" 0.1, 0.2, 0.3 và 0.4) l5n h1n m9t giá tr; nhAt ';nh (chDng h6n, 0.5 K)

• S%c gió phía ngoài OCS l5n h1n m9t giá tr; cho tr#5c (5 ms-1) • V:n t3n t6i tâm thAp cho ')n m,c 500hPa, d; th#4ng '9 cao ';a th) v; l5n

h1n m9t giá tr; cho tr#5c (chDng h6n, –5 mét ';a th) v;) 4) Khi tAt c2 các chJ tiêu '#$c th@a mãn thì m9t tâm bão s/ '#$c xác ';nh, quá

trình dò tìm cGn nh+n bi)t '#$c 'ây là tâm bão c&a m9t c1n bão m5i hình thành hay c&a m9t c1n bão 'ã t3n t6i t> lát cIt th4i gian tr#5c. Quá trình này '#$c xác ';nh bCng cách ki8m tra s, t3n t6i c&a m9t c1n bão trong lát cIt th4i gian tr#5c trong vòng tròn bán kính ki8m tra (chDng h6n, 500km) tính t> tâm bão hi*n t6i.

Theo Weatherford và Gray (1988) [332], s%c gió phía ngoài (OCS) là t"c '9 gió ti)p tuy)n trung bình gi0a bán kính 1o kinh vB ')n 2.5o kinh vB. Trong s1 '3 dò tìm trên 'ây, OCS '#$c tính bCng trung bình c&a 32 'i8m trên b"n vòng tròn bán kính 1o ')n 2.5o xung quanh tâm phân tích (hình 2.7a). Quá trình này '#$c th,c hi*n bCng cách n9i suy tr#4ng gió kinh, vB h#5ng v( các 'i8m bCng ph#1ng pháp spline song h0u tJ. T#1ng t,, vi*c tính toán các giá tr; d; th#4ng c&a m9t tr#4ng bAt kR (áp suAt m,c bi8n, nhi*t '9) '#$c th,c hi*n bCng cách lAy giá tr; c&a tr#4ng t6i tâm xoáy tr> 'i giá tr; trung bình c&a 8 'i8m trên vòng tròng bán kính 2.5o kinh vB tính t> tâm phân tích (hình 2.7b). Cu"i cùng, '8 lo6i b@ m9t s" nhiNu '9ng tGn s" cao, chJ nh0ng xoáy t3n t6i ít nhAt 2 ngày m5i '#$c xem là xoáy bão.

Hình 2.7 S0 '8 tính s@c gió phía ngoài (OCS) và tính giá tr% d% th-/ng

c5a m(t tr-/ng b2t kB

S! "# tính OCS S! "# tính giá tr$ d$ th%&ng

1o2.5o 2.5o

a b

80

2.7 Ph#1ng pháp ),ng l4c d4 báo h%n mùa ECE Hi*n nay d, báo mùa 'ang là m9t trong nh0ng l5p bài toán '#$c nhi(u nhà khoa

h7c quan tâm b-i tGm quan tr7ng c&a nó trong vi*c cung cAp thông tin ph.c v. công tác phòng tránh và gi2m nhY thiên tai. M m9t s" Trung tâm l5n trên th) gi5i, nh# Hoa KR, Châu Âu, Nh+t, Australia,… ng#4i ta 'ã có nh0ng GCM d, báo mùa mà s2n phKm c&a nó có th8 '#$c sF d.ng '8 h6 thAp qui mô v( t>ng ';a ph#1ng và khu v,c nh@ bCng RCM. Tuy nhiên, vì nhi(u lí do khác nhau, nh# dung l#$ng d0 li*u quá l5n, '9 chính xác ch#a cao,… nên s2n phKm c&a các GCM này nói chung không '#$c cung cAp 'Gy '& và miNn phí trên Internet, mà thông th#4ng chJ có các tr#4ng trung bình tháng ho=c trung bình mùa, và cLng chJ '#$c cho trên m9t s" m,c thDng '%ng h6n ch), không th8 làm 'Gu vào cho các RCM.

XuAt phát t> th,c t) 'ó, '( tài 'ã '=t ra nhi*m v. là t, ch6y GCM '8 cung cAp 'Gu vào cho RCM th,c hi*n d, báo mùa ECE cho Vi*t Nam. Sau khi nghiên c%u, cân nhIc ')n ti(m l,c và kh2 nEng máy tính, h* th"ng mô hình CAM/SOM 'ã '#$c l,a ch7n là b9 mô hình k)t h$p khí quy8n – '6i d#1ng (AOGCM).

CAM (Community Climate Model) là mô hình thành phGn khí quy8n trong b9 mô hình h* th"ng khí h+u (CCSM) c&a NCAR. SOM (Mixed-layer Slab Ocean Model) là mô hình '6i d#1ng l5p xáo tr9n (hay mô hình '6i d#1ng l5p m@ng), có th8 thay th) mô hình DOM (Data Ocean Model – Mô hình d0 li*u '6i d#1ng) nh# là m9t thành phGn c&a CCSM. Mô t2 chi ti)t v( CAM và SOM s/ '#$c trình trong ch#1ng 3.

!8 ch6y mô hình CAM cGn có 'i(u ki*n ban 'Gu là các tr#4ng khí quy8n và 'i(u ki*n biên trên (b%c x6 m=t tr4i), biên d#5i. !"i v5i biên d#5i, trên 'At li(n CAM 'ã bao g3m mô hình b( m=t CLM (Community Land Model) ch6y k)t h$p (couple) trong 'ó 'i(u ki*n ban 'Gu cho CLM 'ã '#$c cho tr#5c; trên '6i d#1ng CAM cGn nhi*t '9 b( m=t bi8n (SST) và '9 ph& bEng trên bi8n (Sea_ICE) làm 'i(u ki*n biên ph. thu9c th4i gian. Do 'ó, '8 %ng d.ng CAM trong d, báo mùa có th8 ti)n hành theo hai cách: 1) Cung cAp s" li*u d, báo SST và Sea_ICE làm 'i(u ki*n biên d#5i trên các vùng '6i d#1ng cho CAM; và 2) Ch6y k)t h$p (couple) CAM v5i m9t mô hình '6i d#1ng t6o thành h* th"ng mô hình k)t h$p AOGCM.

Do không có SST d, báo t> các mô hình '6i d#1ng nên '( tài 'ã ch7n ph#1ng án nghiên c%u l3ng ghép mô hình CAM v5i mô hình SOM theo cách th% hai 'ã nói trên 'ây. Quá trình th,c hi*n bài toán d, báo mùa ECE cho Vi*t Nam '#$c ti)n hành qua ba b#5c:

1) Ch6y d, báo h* th"ng mô hình CAM/SOM '8 t6o ra các tr#4ng d, báo toàn cGu;

2) SF d.ng s2n phKm CAM/SOM (bao g3m các tr#4ng khí quy8n, SST và m9t s" tr#4ng khác tùy theo yêu cGu) làm 'Gu vào cho các RCM '8 d, báo các tr#4ng khí h+u cho khu v,c cGn quan tâm; và

3) CEn c% vào các chJ tiêu xác ';nh ECE t> s2n phKm c&a RCM '8 '#a ra thông tin d, báo.

Vi*c ch6y h* th"ng CAM/SOM khá ph%c t6p vì SOM cGn ph2i t6o ra '#$c l5p '6i d#1ng có 'i(u ki*n nhi*t, mu"i và m+t '9 <n ';nh cho l5p xáo tr9n (th#4ng có '9 sâu t> 70-200m) tr#5c khi k)t h$p ch6y d, báo v5i CAM. Mu"n v+y cGn tích phân h* th"ng mô hình trong m9t th4i gian '& dài sao cho cho h* th"ng khí quy8n – '6i d#1ng

81

'#$c thi)t l+p tr6ng thái cân bCng. Trong '( tài này, '8 thi)t l+p tr6ng thái cân bCng cho l5p xáo tr9n '6i d#1ng, h* th"ng CAM/SOM 'ã '#$c ch6y tích phân liên t.c trong khoáng 40 nEm.

2.8 Các ph#1ng pháp )ánh giá VAn '( 'ánh giá có th8 '#$c hi8u theo nhi(u khía c6nh khác nhau. !8 tránh s,

nhGm l:n, - 'ây khái ni*m )ánh giá (verification) s/ '#$c gi5i h6n - vi*c 'ánh giá ch2t l-.ng c5a m(t mô hình khi th,c hi*n bài toán mô ph3ng hoCc d$ báo. Nói chung, vi*c 'ánh giá chAt l#$ng c&a m9t mô hình bAt kR (s" tr;, th"ng kê), là m9t trong nh0ng nhi*m v. thi)t y)u c&a các C1 quan d, báo nghi*p v. ho=c nghiên c%u. Thông qua k)t qu2 'ánh giá, các nhà qu2n lí, các nhà chuyên môn có th8 nIm '#$c nh0ng 'i8m m6nh, 'i8m y)u c&a mô hình, qua 'ó ';nh h#5ng cho vi*c nghiên c%u, phát tri8n, c2i ti)n mô hình, nâng cao chAt l#$ng d, báo, ho=c ';nh h#5ng sF d.ng s2n phKm môi hình cho các d, báo viên.

Tuy nhiên, do tính chAt ph%c t6p c&a bài toán 'ánh giá, vi*c l,a ch7n, sF d.ng nh0ng chJ s" nào '8 ph2n ánh '#$c tAt c2 các khía c6nh là vAn '( khó khEn. ChDng h6n, khi nói v( 'ánh giá chAt l#$ng d, báo (có th8 là c&a m9t mô hình) Murphy (1993) [243] 'ã '#a ra 3 khái ni*m '8 chJ m%c '9 “t"t” c&a m9t d, báo là:

1) !9 chIc chIn (Consistency) c&a d, báo là m%c '9 phù h$p gi0a d, báo và ki)n th%c hi8u bi)t c&a d, báo viên;

2) ChAt l#$ng d, báo (Quality) là m%c '9 phù h$p gi0a d, báo v5i th,c t) x2y ra; và

3) Z nghBa (hay giá tr; - Value) c&a d, báo là m%c '9 mà d, báo có th8 giúp cho ng#4i ra quy)t ';nh thAy rõ ho=c '6t '#$c l$i ích nào 'ó v( kinh t) ho=c l$i ích khác.

Murphy (1993) [243] cLng '#a ra 9 khái ni*m '#$c g7i là 9 thu9c tính 'óng góp cho '9 chIc chIn c&a d, báo nh# sau:

1) Thiên h#5ng (Bias) là s, phù h$p gi0a trung bình d, báo và trung bình quan trIc;

2) S, liên k)t (Association) là m%c '9 ch=t ch/ v( quan h* tuy)n tính gi0a d, báo và quan trIc (chDng h6n, h* s" t#1ng quan là th#5c 'o m"i quan h* tuy)n tính này);

3) !9 chính xác (Accuracy) là m%c '9 phù h$p gi0a d, báo và th,c t) (th8 hi*n bCng quan trIc). S, khác nhau gi0a d, báo và quan trIc là sai s". Sai s" nh@ thì '9 chính xác cao;

4) KS nEng (Skill) là '9 chính xác t#1ng '"i c&a d, báo so v5i m9t d, báo tham chi)u nào 'ó. D, báo tham chi)u nói chung là d, báo không có kS nEng, nh# d, báo ng:u nhiên (may r&i), d, báo quán tính, ho=c d, báo khí h+u. KS nEng ám chJ s, tEng lên c&a '9 chính xác do h* th"ng d, báo “thông minh”;

5) !9 tin c+y (Reliability) là s, phù h$p trung bình gi0a các giá tr; d, báo và các giá tr; quan trIc. N)u tAt c2 các tr#4ng h$p d, báo '#$c xem xét khi 'ó '9 tin c+y trên toàn b9 gi"ng nh# thiên h#5ng (bias). N)u các tr#4ng h$p d, báo '#$c phân chia thành các kho2ng khác nhau ho=c theo các phân h6ng thì '9 tin c+y gi"ng nh# thiên h#5ng có 'i(u ki*n (conditional bias);

6) !9 phân gi2i (Resolution) là nEng l,c c&a d, báo có th8 phân lo6i t+p các s, ki*n thành các t+p con có phân b" tGn suAt khác nhau. !i(u 'ó có nghBa là phân b"

82

nh+n '#$c khi “A” '#$c d, báo khác v5i phân b" nh+n '#$c khi “B” '#$c d, báo. Th+m chí n)u các d, báo là sai, h* th"ng d, báo có '9 phân gi2i n)u nó có th8 phân chia m9t cách thành công phân b" c&a các d6ng khác nhau. (Nói cách khác, có th8 tách bi*t '#$c các tr#4ng h$p d, báo thành nh0ng t+p có cùng phân b");

7) !9 nh7n (hay '9 nh6y bén – Sharpness) là xu h#5ng c&a d, báo có th8 d, báo '#$c các giá tr; c,c tr;. D, báo “khí h+u” là không “nh7n” (không có '9 nh6y bén). !9 nh7n là m9t thu9c tính c&a d, báo, t#1ng t, nh# '9 phân gi2i, m9t d, báo có th8 có thu9c tính này ngay c2 khi nó sai (trong tr#4ng h$p này nó có th8 là kém tin c+y);

8) !9 phân li*t (hay '9 phân bi*t, '9 phân l5p – Discrimination) là nEng l,c c&a d, báo có th8 tách bi*t các quan trIc thành nh0ng tr#4ng h$p có tGn suAt d, báo cao h1n, t%c có kh2 nEng phân l5p; và

9) !9 bAt ';nh (hay tính không chIc chIn – Uncertainty) là s, bi)n '9ng c&a quan trIc. !9 bAt ';nh càng l5n càng khó d, báo.

Theo truy(n th"ng, 'ánh giá d, báo ch& y)u nhAn m6nh '9 chính xác (Accuracy) và kS nEng (Skill). Trong ph6m vi '( tài, '8 ti)n hành 'ánh giá kh2 nEng mô ph@ng và d, báo c&a các mô hình, ngoài nh0ng nh+n xét mang tính ';nh tính, so sánh, #5c l#$ng bCng mIt gi0a s2n phKm c&a mô hình và quan trIc, h* th"ng các chJ s" th"ng kê sau 'ây s/ '#$c áp d.ng.

2.8.1 Ch2 s$ )ánh giá cho các bi#n liên t<c Trong các công th%c d#5i 'ây, Fi và Oi t#1ng %ng là giá tr; mô hình và giá tr;

quan trIc c&a m9t bi)n nào 'ó (nhi*t '9, '9 Km,…), i=1,2,…, N, N là dung l#$ng m:u. 1) Sai s" trung bình hay sai s" h* th"ng ME (Mean Error)

)(11

i

N

ii OF

NME != "

=

(2.8.1)

ChJ s" ME bi8u th; sai s" trung bình c&a mô hình so v5i quan trIc, nó cho bi)t thiên h#5ng sai s" c&a mô hình nh#ng không ph2n ánh '9 l5n c&a sai s". ME d#1ng có nghBa là giá tr; c&a mô hình có xu h#5ng cao h1n quan trIc, ME âm thì mô hình thAp h1n quan trIc. Mô hình '#$c xem là ”hoàn h2o” (không thiên l*ch v( m9t phía nào c2) n)u ME=0. Mi(n giá tr; c&a ME bi)n thiên t> -& ')n +&.

2) Sai s" tuy*t '"i trung bình MAE (Mean Absolute Error)

||11

i

N

ii OF

NMAE != "

=

(2.8.2)

ChJ s" MAE cho bi)t biên '9 trung bình c&a sai s" mô hình nh#ng không chJ ra thiên h#5ng c&a sai s". Khi MAE=0, giá tr; c&a mô hình hoàn toàn trùng kh5p v5i giá tr; quan trIc, mô hình '#$c xem là “lí t#-ng”. MAE còn '#$c g7i là sai s" b+c nhAt hay sai s" tuy)n tính. Thông th#4ng, MAE '#$c sF d.ng cùng v5i chJ s" ME '8 '#a ra #5c l#$ng v( '9 chính xác khi hi*u chJnh s2n phKm mô hình bCng chJ s" ME. Ví d., khi giá tr; MAE và ME t#1ng '"i gGn nhau, vi*c hi*u chJnh mô hình bCng '9 l*ch có th8 'áp %ng '9 chính xác, còn khi hai giá tr; này khác xa nhau thì cGn h)t s%c th+n tr7ng.

3) Sai s" bình ph#1ng trung bình MSE (Mean Square Error)

83

2

1

)(1i

N

ii OF

NMSE != "

=

(2.8.3)

MSE là trung bình c&a t<ng bình ph#1ng c&a hi*u gi0a các giá tr; mô hình và quan trIc, ph2n ánh m%c '9 dao '9ng c&a sai s". Mô hình là “lí t#-ng” n)u MSE=0.

4) Sai s" quân ph#1ng RMSE (Root Mean Square Error)

( )!=

"=N

iii OF

NRMSE

1

21 (2.8.4)

RMSE là cEn b+c hai c&a MSE và là th#5c 'o c&a biên '9 sai s" nh#ng không cho bi)t thiên h#5ng c&a sai s", và còn '#$c g7i là sai s" b+c hai. Khi sai s" bi)n '9ng càng m6nh thì RMSE càng l5n. !=c bi*t RMSE rAt nh6y c2m v5i nh0ng giá tr; sai s" l5n. Do 'ó, n)u RMSE càng gGn MAE sai s" mô hình càng <n ';nh và có th8 th,c hi*n vi*c hi*u chJnh s2n phKm mô hình. Gi0a RMSE và MAE t3n t6i bAt 'Dng th%c MAE!RMSE. DAu “=” x2y ra khi và chJ khi mô hình hoàn toàn không có sai s", khi 'ó RMSE = MAE = 0.

5) !i8m kS nEng MSSS (Mean Square Skill Score) MSSS '#$c xây d,ng d,a trên sai s" bình ph#1ng trung bình MSE. V( b2n chAt

MSSS cho ta so sánh gi0a MSE c&a mô ph@ng ho=c d, báo c&a mô hình v5i MSE c&a d, báo khí h+u.

cMSEMSEMSSS !=1 (2.8.5)

trong 'ó: 2

1

)(1 OON

MSEN

iic != "

=

(2.8.5a)

!=

=N

iiON

O1

1 (2.8.5b)

Giá tr; MSSS s/ nCm trong kho2ng (-[,1) v5i giá tr; 1 có nghBa mô hình hoàn h2o trong khi giá tr; nh@ h1n ho=c bCng 0 có nghBa mô hình không có kS nEng hay chính xác h1n mô ph@ng, d, báo c&a mô hình không t"t h1n d, báo khí h+u. Nh# v+y mô hình có kS nEng d, báo cao h1n d, báo khí h+u khi 'i8m s" MSSS d#1ng, t#1ng %ng v5i MSE nh@ h1n MSEc, ng#$c l6i khi MSE l5n h1n MSEc s/ có 'i8m s" MSSS âm.

6) !i8m kS nEng BSS (Brier Skill Score) T#1ng t, nh# MSSS, BSS '#$c xây d,ng d,a trên 'i8m s" Brier (Brier, 1950)

[52] BS và cLng có d6ng t#1ng t, nh# MSE. !i8m s" Brier '#$c sF d.ng trong 'ánh giá d, báo xác suAt s, ki*n nh; phân có hay không. S, ki*n 'i8n hình cho lo6i d, báo này là d, báo m#a có x2y ra hay không. V5i nh0ng bi)n d, báo có giá tr; liên t.c nh# nhi*t '9, '8 áp d.ng 'i8m s" này, ta s/ l,a ch7n m9t ng#Qng nhi*t '9 T0 và chuy8n d, báo liên t.c thành d, báo nh; phân d6ng d, báo s, ki*n nhi*t '9 v#$t quá giá tr; T0 hay s, ki*n nhi*t '9 thAp h1n giá tr; T0. Nh0ng lo6i d, báo nh# v+y khá thông d.ng trong th,c t), khi ta cGn d, báo nIng nóng có x2y ra hay không ho=c d, báo nhi*t '9 có xu"ng d#5i 'i8m 'óng bEng hay không. Tóm l6i, d, báo (y) s/ '#$c '#a ra d#5i

84

d6ng xác suAt y (0PyP1) trong khi quan trIc (O) chJ bao g3m hai giá tr; 1 (hi*n t#$ng có x2y ra) hay 0 (hi*n t#$ng không x2y ra). !i8m s" Brier có d6ng:

!=

"=N

ikk Oy

NBS

1

2)(1 (2.8.6)

BS s/ có giá tr; t> 0 ')n 1, giá tr; 0 t#1ng %ng v5i d, báo tAt ';nh hoàn h2o. !8 m9t d, báo xác suAt có kS nEng thì ít nhAt d, báo này ph2i t"t h1n so v5i d,

báo khí h+u. Do 'ó, ng#4i ta ít khi xem xét 'i8m s" Brier mà th#4ng sF d.ng 'i8m s" kS nEng Brier:

refrefperf

ref

BSBS

BSBSBSBS

BSS !=!

!= 1 (2.8.7)

trong 'ó BSperf là 'i8m s" Brier c&a d, báo hoàn h2o (BSperf = 0), BSref là 'i8m s" Brier c&a d, báo tham chi)u mà thông th#4ng là d, báo khí h+u. Ng#$c v5i BS, BSS có giá tr; 1 t#1ng %ng v5i d, báo hoàn h2o, nh@ h1n ho=c bCng không có nghBa d, báo có kS nEng d, báo không t"t h1n so v5i d, báo tham chi)u.

N)u '8 công th%c BS, BSS nh# (2.7.6) và (2.7.7), ta ch#a thAy '#$c m"i liên h* gi0a các 'i8m s" này v5i '9 tin c+y và '9 phân gi2i. Murphy (1993) [243] 'ã '( xuAt m9t bi8u diNn m5i khác v5i truy(n th"ng cho hai 'i8m s" này, trong 'ó '9 tin c+y cLng nh# '9 phân gi2i '#$c th8 hi*n trong công th%c xác ';nh BS và BSS. Gi2 sF d, báo c&a ta chJ có th8 '#a ra m9t t+p I giá tr; r4i r6c yi và Ni là s" lGn '#a ra d, báo yi trên t+p N d, báo '#$c '#a vào 'ánh giá. TGn suAt xuAt hi*n hi*n t#$ng (tGn suAt khí h+u) s/ '#$c xác ';nh b-i công th%c (2.7.5a). TGn suAt xuAt hi*n hi*n t#$ng m?i khi d, báo xác suAt xuAt hi*n hi*n t#$ng là yi (tGn suAt xuAt hi*n hi*n t#$ng theo phân ho6ch c&a d, báo) s/ có d6ng:

!=

=iN

kk

ii ON

O1

1 (2.8.8)

Khi 'ó BS có th8 '#$c vi)t l6i d#5i d6ng sau:

)1()(1)(11

2

1

2 OOOONN

OyNN

BSI

iii

I

iiii !+!!!= ""

==

(2.8.9)

V) ph2i c&a công th%c (2.7.9) g3m có 3 s" h6ng t#1ng %ng v5i '9 tin c+y, '9 phân gi2i và '9 bAt ';nh c&a d, báo 'ang xét. S" h6ng th% nhAt cho ta '9 l*ch bình ph#1ng trung bình gi0a xác suAt d, báo yi và tGn suAt xuAt hi*n hi*n t#$ng trong th,c t) !! m?i khi d, báo yi. N)u d, báo tin c+y yi ph2i bCng !! và s" h6ng th% nhAt có th8 xem nh# '9 'o c&a '9 tin c+y. !9 tin c+y s/ càng cao n)u giá tr; này càng nh@. S" h6ng th% hai cho ta '9 l*ch bình ph#1ng trung bình gi0a tGn xuAt xuAt hi*n hi*n t#$ng trong th,c t) !! m?i khi d, báo yi v5i tGn xuAt khi h+u !. !9 phân gi2i là kh2 nEng phân ho6ch tGn suAt xuAt hi*n hi*n t#$ng c&a d, báo xác suAt so v5i tGn suAt khí h+u, có th8 thAy s" h6ng th% hai cho ta '9 'o c&a '9 phân gi2i. Ng#$c v5i '9 tin c+y, giá tr; này càng l5n t#1ng %ng v5i '9 phân gi2i càng l5n. S" h6ng cu"i cùng là s" h6ng bAt ';nh, chJ liên quan ')n tGn suAt khí h+u c&a hi*n t#$ng và có tên g7i '9 bAt ';nh. !9 bAt ';nh luôn t3n t6i trong chJ s" BS và không th8 c2i thi*n bCng d, báo. DN thAy 'i8m s" Brier c&a d, báo khí h+u có '9 l5n bCng '9 bAt ';nh.

Thay giá tr; BS t> (2.7.9) vào (2.7.7) ta s/ thu '#$c công th%c sau cho 'i8m s" kS nEng Brier:

85

refBSlsBSS ReRe !

= (2.8.10)

trong 'ó Res kH hi*u cho '9 phân gi2i, Rel kH hi*u cho '9 tin c+y và BSref '1n gi2n bCng '9 bAt ';nh. Có m9t s" tác gi2 tách công th%c (2.7.10) làm hai s" h6ng '=c tr#ng cho '9 phân gi2i t#1ng '"i và '9 tin c+y t#1ng '"i. Nh# v+y n)u b@ qua '9 bAt ';nh, BS và BSS cho ta 'ánh giá '3ng th4i tác '9ng c&a c2 '9 tin c+y và '9 phân gi2i t5i chAt l#$ng d, báo xác suAt. Do 'ó, trong th,c t) ng#4i ta ít khi sF d.ng BS hay BSS khi 'ánh giá mà th#4ng tách hai 'i8m s" này thành các s" h6ng riêng r/ liên quan ')n '9 tin c+y và '9 phân gi2i tr#5c khi 'ánh giá. !i8m s" BS và BSS theo hai công th%c (2.7.9), (2.7.10) có liên h* m+t thi)t v5i bi8u '3 tin c+y s/ '#$c trình bày d#5i 'ây.

2.8.2 Ch2 s$ )ánh giá cho các bi#n phân h+ng (hay các pha) Tr#4ng h$p '1n gi2n nhAt c&a các bi)n phân h6ng (category) là bi)n nh; phân

(chJ có hai giá tr;), áp d.ng trong 'ánh giá mô ph@ng, d, báo hi*n t#$ng (chJ có hai cAp, hay hai pha), ví d. m#a có xuAt hi*n hay không, v.v. Trong tr#4ng h$p này ng#4i ta th#4ng sF d.ng b2ng phân lo6i (Contingency table) nh# mô t2 trong b2ng 2.5, trong 'ó N=A+B+C+D là dung l#$ng m:u.

B6ng 2.5 B6ng phân lo*i tDn s" xu2t hi&n các s$ ki&n Quan trIc

Có Không T<ng

Mô hình Có A B A+B

Không C D C+D T<ng A+C B+D N

Các chJ s" 'ánh giá '#$c xây d,ng d,a trên thông tin th"ng kê t> b2ng 2.3 bao g3m:

1) ChJ s" FC (hay PC) (Fraction Correct, Percent Correct)

NDAFC +

= (2.8.11)

FC ph2n ánh tT l* trùng kh5p gi0a k)t qu2 c&a mô hình và quan trIc trong c2 hai pha có và không xuAt hi*n hi*n t#$ng. Giá tr; c&a FC bi)n '<i trong kho2ng t> 0 ')n 1. N)u mô hình là hoàn h2o, t%c k)t qu2 mô hình trùng kh5p hoàn toàn v5i quan trIc thì FC bCng 1, ng#$c l6i, FC s/ bCng 0 n)u tAt c2 m7i tr#4ng h$p k)t qu2 c&a mô hình '(u ng#$c v5i quan trIc. FC càng l5n '9 chính xác mô ph@ng, d, báo c&a mô hình càng cao.

2) ChJ s" BIAS (Frequency Bias)

CABABIAS

+

+= (2.8.12)

BIAS là tT l* gi0a s" lGn có x2y ra hi*n t#$ng theo mô hình và theo quan trIc. Giá tr; c&a BIAS bi)n '<i trong kho2ng t> 0 ')n +&. Giá tr; lí t#-ng là BIAS=1. BIAS càng nh@ h1n 1 mô hình cho k)t qu2 càng sai sót nhi(u; BIAS càng l5n h1n 1 mô hình cho k)t qu2 càng sai kh"ng nhi(u. !6i l#$ng BIAS chJ cho bi)t m%c '9 phù h$p gi0a mô hình và quan trIc v( tGn s" xuAt hi*n nh#ng không ph2n ánh '9 chính xác c&a mô hình. ChDng h6n trong công th%c (2.7.12), n)u A=0 (mô hình cho k)t qu2 sai trong tAt

86

c2 các lGn có xuAt hi*n hi*n t#$ng) thì BIAS v:n bCng 1 (t<ng s" lGn xuAt hi*n hi*n t#$ng theo mô hình (A+B) v:n bCng t<ng s" lGn xuAt hi*n hi*n t#$ng trong th,c t) quan trIc (A+C)).

3) ChJ s" POD (Probability of Detection)

CAAPOD+

= (2.8.13)

POD '#$c hi8u là xác suAt phát hi*n hi*n t#$ng, bCng tT s" gi0a s" lGn trùng kh5p gi0a mô hình và quan trIc khi hi*n t#$ng có xuAt hi*n (A) và t<ng s" lGn xuAt hi*n hi*n t#$ng trong th,c t). POD cho bi)t kh2 nEng thành công c&a mô hình, có giá tr; trong kho2ng t> 0 ')n 1, lí t#-ng là POD=1, có nghBa mô hình '#$c xem là hoàn h2o. POD càng gGn 1 thì '9 chính xác c&a mô hình càng cao.

4) ChJ s" FAR (False Alarm Ratio)

BABFAR+

= (2.8.14)

FAR cho bi)t tT l* mô ph@ng/d, báo kh"ng c&a mô hình (mô hình cho k)t qu2 có nh#ng th,c t) hi*n t#$ng không x2y ra). Giá tr; c&a FAR bi)n '<i t> 0 cho ')n 1. FAR=0 khi B=0, t%c tT l* kh"ng c&a mô hình bCng 0. Giá tr; c&a FAR càng gGn 0 thì mô hình càng t"t. Ng#$c l6i, FAR càng ti*m c+n t5i 1 (t#1ng '#1ng v5i A ti)n gGn t5i không) thì mô hình càng kém.

5) ChJ s" MR (hay POFD) (Miss Rate, Probability of False Detection)

DBBMR+

= (2.8.15)

MR có ! ngh"a t#$ng t, nh# FAR nh#ng cho tr#4ng h$p hi*n t#$ng không x2y ra. Giá tr; c&a MR cLng nCm trong kho2ng t> 0 ')n 1. Giá tr; c&a MR càng gGn không thì chAt l#$ng mô hình càng t"t.

6) ChJ s" TS (hay CSI) (Threat Score, Critical Suscess Index)

CBAATS++

= (2.8.16)

TS ph2n ánh m"i quan h* gi0a s" lGn mô hình cho k)t qu2 hi*n t#$ng có xuAt hi*n và s" lGn quan trIc '#$c hi*n t#$ng có xuAt hi*n. Nó có th8 '#$c xem nh# th#5c 'o '9 chính xác c&a mô hình khi b@ qua không xem xét nh0ng tr#4ng h$p hi*n t#$ng không xuAt hi*n. Ph6m vi bi)n thiên c&a TS t> 0 ')n 1. TS=0 nghBa là mô hình không có kS nEng, TS=1 – mô hình là hoàn h2o.

7) ChJ s" ETS (Equitable Threat Score, ho=c Gilbert Skill Score)

r

r

ABCAAAETS!++

!= (2.8.17)

trong 'ó DCBABACAAr +++

++=

))(( (2.8.17a)

ETS cho bi)t m"i quan h* gi0a s" lGn mô hình 'úng (k8 c2 'úng do ng:u nhiên) so v5i quan trIc trong nh0ng tr#4ng h$p hi*n t#$ng có xuAt hi*n trong th,c t). Ph6m

vi bi)n thiên c&a ETS là 31

! ')n 1. ETS=0 nghBa là mô hình không có kS nEng,

87

ETS=1 – mô hình là hoàn h2o. ChJ s" ETS th#4ng '#$c dùng trong 'ánh giá d, báo m#a c&a mô hình s" vì tính “công bCng” c&a nó. ChJ s" này rAt nh6y c2m v5i các d, báo 'úng, vì nó xF lH “B” và “C” theo cùng m9t cách, không phân bi*t ngu3n g"c c&a sai s" d, báo.

8) ChJ s" HK (Hanssen and Kuiper discriminant, ho=c Peirce’s Skill Score)

DBB

CAAHK

+!

+= (2.8.18)

HK ph2n ánh m%c '9 tách bi*t gi0a nh0ng k)t qu2 c&a mô hình '"i v5i các s, ki*n có x2y ra và không x2y ra hi*n t#$ng. Giá tr; c&a HK nCm trong kho2ng -1 ')n 1. HK=0 là mô hình không có kS nEng, HK=1 thì mô hình là hoàn h2o.

2.8.3 Bi=u )> tin c'y Bi8u '3 tin c+y '#$c Wilks (2006) [334] phát tri8n d,a trên bi8u '3 thu9c tính

c&a Hsu và Murphy (1986) [154] '#a thêm bi8u '3 '9 nh7n. Bi8u '3 thu9c tính '#$c xây d,ng d,a trên phân tích 'i8m s" Brier theo '9 tin c+y, '9 phân gi2i và '9 bAt ';nh nh# trong công th%c (2.8.10). Wilks 'ã '#a thêm bi8u '3 '9 nh7n vào 'ây, cho phép quan sát c2 '9 tin c+y, '9 phân gi2i và '9 nh7n trên cùng m9t bi8u '3. Có th8 nói bi8u '3 tin c+y cung cAp cho ta thông tin 'Gy '& nhAt v( chAt l#$ng d, báo xác suAt. Tuy nhiên, do xây d,ng d,a theo 'i8m s" Brier, bi8u '3 tin c+y chJ có kh2 nEng th8 hi*n chAt l#$ng d, báo v5i các s, ki*n có/không.

V5i các bi)n liên t.c, '8 sF d.ng bi8u '3 tin c+y, ta ph2i l,a ch7n m9t ng#Qng nào 'ó '8 th,c hi*n 'ánh giá theo 'i8m s" Brier. Các ng#Qng này th#4ng '#$c l,a ch7n theo m9t s" lGn nguyên c&a '9 l*ch chuKn tính trên chu?i s" li*u khí h+u (±1\, ±2\, …).

M9t minh h7a v( bi8u '3 tin c+y '#$c cho trên hình 2.8. !3 th; này '#$c xây d,ng cho d, báo hi*n t#$ng nIng nóng trên khu v,c Vi*t Nam vào mùa xuân theo ph#1ng pháp h3i quy tuy)n tính 'a bi)n sF d.ng s" li*u tái phân tích NNRP2 c&a NCEP. S, ki*n mà ta quan tâm là nhi*t '9 c,c '6i l5n h1n 350C và '9 Km t#1ng '"i c,c ti8u nh@ h1n 55%.

Hình 2.8. Bi)u '8 tin c#y

!8 có các giá tr; yi ta s/ phân ho6ch xác suAt d, báo thành 11 kho2ng: [0, 0.05), [0.05, 0.15), [0.15, 0.25), [0.25, 0.35), [0.35, 0.45), [0.45, 0.55), [0.55, 0.65), [0.65, 0.75), [0.75, 0.85), [0.85, 0.95), [0.95, 1.] và yi '#$c hi8u là trung 'i8m c&a các kho2ng này. Khi giá tr; d, báo r1i vào kho2ng này, nó s/ '#$c xem nh# có giá tr; yi. T> 11 giá tr; yi t#1ng %ng v5i tGn suAt xuAt hi*n hi*n t#$ng !!, ta hi8n th; các 'i8m này trên '3 th; v5i hai tr.c xác suAt d, báo và tGn suAt quan trIc nh# trên hình 2.8. !8 dN quan sát các 'i8m này s/ '#$c n"i v5i nhau thành '#4ng tin c+y. Ta 'ã bi)t, d, báo là tin c+y khi yi = !!, t#1ng %ng v5i các 'i8m này nCm trên '#4ng chéo. B-i v+y '8 so sánh '#4ng thDng v5i '9 tin c+y hoàn h2o ('#4ng chéo) cLng '#$c cho trên '3 th;. N)u

88

'#4ng tin c+y không quá l*ch so v5i '#4ng chéo, d, báo '#$c xem là tin c+y. D, báo theo hình 2.8 có th8 xem là tin c+y.

!8 bi8u diNn '9 phân gi2i, tr#5c h)t ta v/ '#4ng bi8u th; '9 phân gi2i bCng không. !9 phân gi2i s/ bCng không khi tGn suAt khí h+u ! trùng v5i tGn suAt quan trIc !!. !#4ng có '9 phân gi2i bCng không do 'ó s/ là m9t '#4ng nCm ngang có ph#1ng trình !! = !. !9 phân gi2i do 'ó s/ là t<ng bình ph#1ng kho2ng cách t> m?i 'i8m trên '#4ng tin c+y t5i '#4ng thDng này.

!9 nh7n '#$c th8 hi*n bCng m9t bi8u '3 nh@ phía trên bi8u '3 tin c+y v5i tên g7i bi8u '3 '9 nh7n. Bi8u '3 này cung cAp thông tin v( tGn suAt d, báo p(yi) = Ni/N. Trong phGn trên ta 'ã bi)t rCng n)u xác suAt d, báo yi có '9 l*ch càng l5n so v5i tGn suAt khí h+u ! thì d, báo có '9 nh7n càng l5n. !9 nh7n s/ l5n nhAt khi yi bCng 0 hay 1 tùy thu9c vào giá tr; c&a O . Nh# v+y, n)u ta quan sát thAy tGn suAt d, báo p(yi) t+p trung ch& y)u vào hai giá tr; 0 ho=c 1 thì d, báo là nh7n. TGn suAt khí h+u %ng v5i bi8u '3 tin c+y trên hình 2.8 là 0.3 và p(yi) t+p trung ch& y)u quanh giá tr; này cho nên d, báo này có '9 nh7n nh@.

N)u chú H ')n công th%c (2.7.10) cho 'i8m s" kS nEng Brier ta s/ thAy d, báo có kS nEng khi s" h6ng phân gi2i l5n h1n so v5i s" h6ng tin c+y. ]ng v5i m?i 'i8m trên '#4ng tin c+y 'i(u này chJ x2y ra khi

0)2)(()()( 22 >!!!"!>! OyOOyyOOO iiiiii (2.8.19)

BAt 'Dng th%c này t#1ng %ng v5i mi(n gi5i h6n b-i hai '#4ng thDng yi = ! và !! = 0.5yi+0.5!. Hai '#4ng thDng này cùng '#$c cho trên bi8u '3 tin c+y và mi(n gi5i h6n '#$c làm n<i b+t. Riêng '#4ng th% hai có tên g7i '#4ng không kS nEng. Hình 2.8 cho thAy m9t d, báo có kS nEng.