Luận văn Nghiên cứu tác động của tham số hoá các quá trình bề mặt trong việc mô phỏng khí hậu khu vực bằng mô hình MM5

Nh107 
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI 
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN 
Nguyễn Bình Phong 
NGHIÊN CỨU TÁC ĐỘNG CỦA THAM SỐ HOÁ 
CÁC QUÁ TRÌNH BỀ MẶT TRONG VIỆC MÔ PHỎNG 
KHÍ HẬU KHU VỰC BẰNG MÔ HÌNH MM5 
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC 
Hà Nội – 2009 
i 
Nghiên cứu phát triển sơ đồ phân tích và 
ban đầu hóa xoáy thuận nhiệt đới 3 chiều 
cho mục đích dự báo quĩ đạo bão ở Việt 
Nam. 
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI 
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN 
Nguyễn Bình Phong 
NGHIÊN CỨU TÁC ĐỘNG CỦA THAM SỐ HOÁ 
CÁC QUÁ TRÌNH BỀ MẶT TRONG VIỆC MÔ PHỎNG 
KHÍ HẬU KHU VỰC BẰNG MÔ HÌNH MM5 
Chuyên ngành: Khí tượng và Khí hậu học 
Mã số: 60.44.87 
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC 
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 
PGS. TS. Phan Văn Tân 
Hà Nội – 2009 
LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN BÌNH PHONG 
 3 
Lời cảm ơn 
Trước hết, tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất đến PGS. TS. 
Phan Văn Tân đã tận tình chỉ bảo, định hướng khoa học và tạo mọi điều kiện thuận lợi 
nhất cho tôi trong suốt thời gian thực hiện luận văn. 
Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong khoa Khí tượng Thủy văn và Hải 
dương học đã cung cấp cho tôi những kiến thức chuyên môn quý báu, những lời 
khuyên hữu ích và hơn hết là niềm say mê nghiên cứu khoa học. 
Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn đến Khoa Khí tượng Thủy Văn và Hải dương học, 
Phòng Sau Đại học trường Đại học Khoa học tự nhiên vì đã tạo điều kiện giúp đỡ và tổ 
chức những hoạt động học tập và nghiên cứu một cách tận tình. 
Cuối cùng, luận văn này không thể thực hiện được nếu thiếu nguồn giúp đỡ và 
động viên vô cùng to lớn từ gia đình, bạn bè và các bạn đồng nghiệp, tôi xin bày tỏ 
lòng biết ơn chân thành vì những góp ý hữu ích trong chuyên môn c ũng như những 
chia sẻ trong cuộc sống. 
LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN BÌNH PHONG 
 4 
MôC LôC 
 Trang 
Lêi nãi ®Çu 3 
Ch­¬ng 1 TỔNG QUAN 5 
1.1 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 5 
1.2 Vai trò của sơ đồ tham số hóa bề mặt đối với mô hình 
khí hậu 
5 
1.3 Lịch sử phát triển các sơ đồ trao đổi đất - thực vật - khí 
quyển 
9 
1.4 Các phương trình cơ bản cho sơ đồ trao đổi đất - thực 
vật - khí quyển 
11 
Ch­¬ng 2 MÔ HÌNH MM5 VÀ SƠ ĐỒ THAM SỐ HÓA BỀ 
MẶT ĐẤT 
16 
2.1 Giới thiệu về mô hình MM5 16 
2.2 Cấu trúc mô hình MM5 17 
2.3 Lịch sử phát triển các sơ đồ bề mặt trong MM5 20 
2.4 Động lực học của mô hình 21 
Ch­¬ng 3 ỨNG DỤNG BATS CHO MM5 34 
3.1 Mô tả sơ đồ BATS 34 
3.2 Áp dụng BATS cho MM5 47 
Ch­¬ng 4 KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ 50 
4.1 Cơ sở số liệu 50 
4.2 Phạm vi nghiên cứu 51 
4.3 Kết quả nghiên cứu 52 
 Kết luận và kiến nghị 65 
 Phụ lục 66 
 Tài liệu tham khảo 70 
LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN BÌNH PHONG 
 5 
LỜI NÓI ĐẦU 
Trong các mô hình khí hậu, việc đưa vào điều kiện biên dưới trong đó có 
tham số hóa các quá trình vật lý bề mặt đóng vai trò rất quan trọng. Sự bến đổi 
của mặt đệm gây nên sự biến đổi của Albedo cũng như khả năng hấp thụ và phát 
xạ bức xạ mặt trời và bức xạ sóng dài. Mặt đệm cũng ảnh hưởng đến các quá 
trình trao đổi năng lượng giữa bề mặt và khí quyển thông qua sự vận chuyển rối, 
bốc thoát hơi từ bề mặt, ngưng kết trong khí quyểnChính vì vậy, trong các mô 
hình dự báo khí hậu, vai trò của địa hình và lớp phủ bề mặt có ảnh hưởng lớn đến 
quá trình tương tác giữa mặt đệm và khí quyển. Các quá trình này được tham số 
hóa và đưa vào mô hình bằng các sơ đồ gọi là sơ đồ đất (LSM: Land Surface 
Model). Các quá trình trao đổi giữa bề mặt và khí quyển được quan tâm nghiên 
cứu bao gồm: Các dòng trao đổi bức xạ, động lượng, các nguồn năng lượng và 
nước trong lớp đất gần bề mặt và các quá trình hình thành, tan tuyết 
Các nghiên cứu đã chỉ ra, sơ đồ sinh - khí quyển BATS (Biosphere 
Atmosphere Transfer Scheme) có nhiều ưu điểm trong việc tính toán tác động 
của các quá trình vật lý bề mặt và đã được nhiều tác giả sử dụng trong các mô 
hình khí hậu trong đó có mô hình khí hậu khu vực RegCM (mô hình thuỷ tĩnh). 
Một số nhà nghiên cứu khí hậu cũng đã bước đầu sử dụng sơ đồ BATS trong mô 
hình MM5 (mô hình phi thủy tĩnh). Để đưa vào được ảnh hưởng của các quá 
trình bề mặt qui mô dưới lưới vào mô phỏng khí hậu, chúng tôi thử nghiệm áp 
dụng sơ đồ BATS vào mô hình MM5 nhằm phát triển mô hình và mô phỏng ảnh 
hưởng của các quá trình vật lý bề mặt đến khí hậu. 
Chính vì những nguyên nhân trên chúng tôi lựa chọn đề tài “Nghiên cứu 
tác động của tham số hóa các quá trình bề mặt trong việc mô phỏng khí hậu 
khu vực bằng mô hình MM5”. Luận văn tập trung vào việc nghiên cứu tác động 
của bề mặt đất đến hệ thống khí hậu bằng việc áp dụng sơ đồ BATS (Biosphere 
LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN BÌNH PHONG 
 6 
Atmosphere Tranfer Scheme) vào mô hình MM5. Mục tiêu chính của luận văn là 
thay thế sơ đồ đất của MM5 (Noahlsm) bởi sơ đồ BATS, việc nghiên cứu tương 
tác giữa bề mặt và khí quyển đã được nhiều tác giả nghiên cứu nên sẽ không 
được trình bày kỹ ở đây. 
LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN BÌNH PHONG 
 7 
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 
1.1 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 
Trên thế giới, đã có rất nhiều nghiên cứu về tham số hoá các quá trình bề 
mặt trong mô hình khí hậu. Điển hình là Avissar & Pielke và Koster & Suarez đã 
đưa ra phương pháp khảm để biểu diễn ảnh hưởng của sự bất đồng nhất bề mặt, 
Trung tâm nghiên cứu khí quyển của Colorado đã nghiên cứu về sự trao đổi bức 
xạ và lớp biên trong phát triển RegCM2, Dyi-Huey Chang, Le Jiang và Shafiqul 
Islam đã nghiên cứu lồng độ ẩm đất vào mô hình MM5. Robert E.Dickinson và 
Muhammad Shaikh trong nghiên cứu của mình đã chỉ ra sự bốc thoát hơi nước từ 
lá của thực vật có tác động lớn đến mô hình khí hậu và đã đưa ra sơ đồ trao đổi 
sinh quyển - khí quyển để mô phỏng khí hậu 
Ở Việt Nam, việc nghiên cứu tác động của lớp biên phía dưới đối với khí 
hậu đang được quan tâm. Phan Văn Tân và các cộng sự đã nghiên cứu ảnh hưởng 
của tính bất đồng nhất mặt đệm đến các trường nhiệt độ và lượng mưa mô phỏng 
bằng mô hình RegCM trên khu vực Đông Dương và Việt Nam đã chỉ ra vai trò 
của các quá trình vật lý bề mặt và những vấn đề cần được triển khai nghiên cứu 
tiếp trong các mô hình khí hậu. 
1.2 Vai trò của sơ đồ tham số hóa bề mặt đối với mô hình khí hậu 
Khí hậu chịu tác động bởi bề mặt đất ở mọi qui mô thời gian và không 
gian. Trước tiên, khí quyển chịu tác động trực tiếp bởi mặt đệm, bề mặt là nguồn 
tích trữ nhiệt và ẩm cho khí quyển thông qua dòng hiển nhiệt và bốc hơi. Thứ 
hai, các điều kiện bề mặt đóng vai trò điều chỉnh chu trình tác động hồi tiếp trong 
hệ thống khí hậu. Thứ ba, các thành phần bức xạ mặt trời tại bề mặt (thông lượng 
ẩn nhiệt và hiển nhiệt) là nhân tố chính quyết định lượng nước và nhiệt trong đất. 
LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN BÌNH PHONG 
 8 
Cuối cùng, các dòng năng lượng bề mặt tác động mạnh đến trị số các yếu tố như 
độ ẩm, tốc độ gió, nhiệt độ mực 2 mét, lớp mây thấp và giảng thuỷ. Hoạt động 
của con người phần lớn diễn ra ở lớp khí quyển này và chịu ảnh hưởng trực tiếp 
bởi các điều kiện khí quyển tại gần bề mặt. 
Việc tham số hoá các quá trình tại bề mặt đất trong mô hình dự báo thời 
tiết cũng như các mô hình khí hậu có một vai trò rất quan trọng do những nguyên 
nhân sau: 
- Các dòng thông lượng ẩn nhiệt và hiển nhiệt tại bề mặt là điều kiện biên 
dưới cho các phương trình năng lượng và ẩm trong khí quyển. 
- Các sơ đồ bề mặt có tác động rất lớn đến các tham số bề mặt như nhiệt 
độ, điểm sương và lớp mây thấp. 
- Các điều kiện bề mặt qui định cơ chế tác động hồi tiếp (feedback 
mechanims) đối với các quá trình vật lý trong khí quyển: mây mực thấp ảnh 
hưởng đến cân bằng bức xạ tại bề mặt, các dòng thông lượng ẩn nhiệt và hiển 
nhiệt tác động đến sự trao đổi lớp biên và các quá trình đối lưu ẩm. 
LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN BÌNH PHONG 
 9 
Hình 1.1 Tương tác giữa các quá trình trong khí quyển và bề mặt 
Ngoài ra, do lượng nước có thể được giữ lại trong lớp đất bề mặt nên độ 
ẩm đất còn được xem là một trong những nhân tố có tính ỳ giống như loại bề mặt 
nước, bề mặt tuyết hoặc băng, có quy mô tương tác với khí quyển từ vài ngày 
đến mùa. Ví dụ như bề mặt nước tích trữ nhiệt vào mùa hè vào giải phóng nhiệt 
vào mùa đông. Để rõ hơn, ta xét một thời kỳ có hai giai đoạn khô và ướt. Giai 
đoạn khô xảy ra sau thời kỳ có mưa và giai đoạn ướt xảy ra lúc bắt đầu thời kỳ 
mưa. Sau thời kỳ mưa, với chế độ ẩm dư thừa trong đất, khả năng bốc hơi từ bề 
mặt quy định bởi chế độ khí tượng lớp sát bề mặt - giai đoạn khí quyển thống trị 
trong sự trao đổi giữa khí quyển và bề mặt (cung AB và CD). Trong thời kỳ này 
bốc hơi từ bề mặt đạt giá trị cực đại và còn gọi là bốc hơi khả năng. Sau khi bốc 
hơi diễn ra nhiều, độ ẩm đất giảm và khả năng cung cấp ẩm do bốc hơi từ bề mặt 
đất không còn rõ. Bốc hơi bề mặt lúc này phụ thuộc vào lượng thoát hơi do thực 
vật gây ra. Khả năng hút nước của thực vật chịu sự chi phối bởi độ ẩm thích hợp 
trong đất và lúc này khả năng cung cấp ẩm cho khí quyển từ bề mặt phụ thuộc 
LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN BÌNH PHONG 
 10 
vào khả năng giữ ẩm trong lớp đất bề mặt (không bị ngấm xuống sâu) và độ ẩm 
thích hợp trong lớp đất rễ cho sự hút nước của rễ cây, giai đoạn này được gọi là 
giai đoạn độ ẩm đất thống trị trong sự trao đổi giữa khí quyển và bề mặt (cung 
BC và AD). Khi thời kỳ ướt bắt đầu, bề mặt xảy ra quá trình thấm nước xuống 
sâu và độ ẩm đất lại chịu ảnh hưởng của những điều kiện khí quyển bên trên nó 
(nhiệt, giáng thuỷ). Các quá trình tiếp diễn tạo nên vòng tuần hoàn thay phiên 
thống trị giữa độ ẩm đất và khí quyển trong việc luân chuyển vật chất (nhiệt, ẩm) 
của hệ thống khí hậu. 
Hình 1.2 Sơ đồ biểu diễn sự tương tác giữa nước trong đất và khí quyển, 
trong đó E, Ep, I và P lần lượt là bốc hơi, bốc hơi khả năng, lượng thẩm thấu và mưa 
Những nhân tố quan trọng khác góp phần ảnh hưởng của bề mặt tới khí 
quyển là con người và thế giới sinh vật trên bề mặt Trái đất. Sự phát thải các chất 
khí độc hại do hoạt động sản xuất của con người sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến 
thành phần của khí quyển (các chất xol khí) và hệ quả là các quá trình truyền và 
Đất 
thống trị 
Đất 
thống trị 
Khí quyển 
thống trị 
Khí quyển 
thống trị 
E<Ep E=Ep 
I=P I<P 
C 
B 
D 
A 
LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN BÌNH PHONG 
 11 
hấp thụ bức xạ bị thay đổi, các quá trình hình thành và tạo mưa thay đổi. Tuy 
rằng năng lượng giành cho các phản ứng sinh hoá trong lớp sát bề mặt là rất nhỏ 
nhưng về lâu dài hay trong việc mô phỏng khí hậu hoặc mô phỏng khí quyển với 
quy mô không gian lớn (toàn cầu) thì không thể không xét tới các quá trình này. 
Sự trao đổi năng lượng của lớp sinh vật sát bề mặt được coi là đóng vai trò quan 
trọng trong các chu kỳ tuần hoàn hoá-địa-sinh trên trái đất [1]. Ví dụ, lượng 
carbon mà toàn bộ thực vật trên Trái đất trao đổi với khí quyển trong một ngày 
gấp khoảng 6 lần tổng lượng carbon sinh ra do khí thải công nghiệp của con 
người [5]. Nhấn mạnh thêm rằng quá trình trao đổi giữa thế giới sinh vật với môi 
trường là liên tục, trong khi sự phát thải của con người gần như là một chiều. Hệ 
quả của  ...  độ đất 
Hình 4.5: Sự khác nhau về nhiệt độ các lớp đất 10, 30, 60 và 100cm giữa MM5BATS 
và MM5NOAH với thời gian chạy 10 ngày 
 Giống như độ ẩm, nhiệt độ các lớp đất với thời gian chạy 10 ngày (hình 
4.5) giữa hai mô hình cũng có sự chênh lệch nhau, ở lớp đất 10cm giá trị chênh 
phổ biến trong khoảng 0,9 đến 1,2 độ. Giá trị này nhỏ hơn đối với các lớp đất sâu 
LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN BÌNH PHONG 
 60 
Hình 4.6: Sự khác nhau về nhiệt độ các lớp đất 10, 30, 60 và 100cm giữa MM5BATS 
và MM5NOAH với thời gian chạy 30 ngày 
 Với thời gian chạy là 30 ngày, giá trị chênh lệch nhiệt độ các lớp đất giữa 
hai mô hình đã nhỏ hơn đáng kể. Giá trị chênh lệch trung bình khoảng 0,20. 
Chênh lệch dương xuất hiện ở trên biển và âm trên đất liền. Nguyên nhân có thể 
là do sự phân loại các lớp đất và lớp phủ bề mặt của hai mô hình là khác nhau. 
Hơn nữa, phương pháp tính nhiệt truyền trong các lớp đất của hai mô hình cũng 
không giống nhau. 
LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN BÌNH PHONG 
 61 
4.3.3 Trường nhiệt, áp và mưa bề mặt 
Hình 4.7: Trường nhiệt và áp bề mặt trung bình tháng 5 của MM5BATS (a) và 
MM5NOAH(b) 
Hình 4.8: Trường nhiệt và áp bề mặt trung bình tháng 6 của MM5BATS (a) và 
MM5NOAH(b) 
 Hình 4.7 và 4.8 biểu diễn trường nhiệt và áp trung bình tháng 5,6. Ta thấy 
sự phân bố các trung tâm khí áp và nhiệt độ của hai mô hình là tương đối giống 
nhau. Tuy nhiên, giữa hai mô hình vẫn có sự chênh lệch ở một số vùng với giá trị 
không lớn (h ình 4.9). Chênh lệch về khí áp lớn nhất là 1 mb ở vùng gần đảo Hải 
Nam của Trung Quốc. Chênh lệch về nhiệt khoảng 1 đến 2 độ xuất hiện nhiều ở 
một số vùng lục địa thuộc Campuchia và Thái Lan. Giá trị chênh lệch âm gần 
a) b) 
a) b) 
LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN BÌNH PHONG 
 62 
như không có, điều đó chứng tỏ trường nhiệt và áp bề mặt trong MM5BATS lớn 
hơn trong MM5NOAH. Theo chúng tôi, sự khác nhau đó có lẽ do trường nhiệt và 
áp bề mặt chịu ảnh hưởng lớn bởi các điều kiện mặt đệm. 
Hình 4.9: Chênh lệch của trường khí áp (a) và nhiệt (b) bề mặt giữa MM5BATS và 
MM5NOAH 
Hình 4.10: Tổng lượng mưa (cm) tháng 5 của MM5BATS và MM5NOAH 
Để đánh giá trường mưa và nhiệt của MM5BATS so với quan trắc, chúng 
tôi lấy chuỗi số liệu mưa và nhiệt trung bình 30 năm từ 1978 đến 2008 của gần 
100 trạm khí tượng trên lãnh thổ Việt Nam. Kết quả so sánh giữa MM5BATS và 
giá trị trung bình nhiều năm được biểu diễn trên hình 4.11 và 4.12 
LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN BÌNH PHONG 
 63 
Hình 4.11 Chênh lệch về lượng mưa tháng 5 năm 1996 của MM5BATS 
với trung bình nhiều năm 
LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN BÌNH PHONG 
 64 
Hình 4.12 Chênh lệch về nhiệt độ tháng 5 năm 1996 của MM5BATS 
với trung bình nhiều năm 
LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN BÌNH PHONG 
 63
B¶ng 4.1 L­îng m­a trung b×nh th¸ng cña mét sè tr¹m khÝ t­îng 
Tr¹m I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Tæng 
B¸i Th­îng 28.7 27.4 48.6 90.2 251.4 260.2 243.1 334.6 327.4 227.2 87.5 25.1 1965.1 
Håi Xu©n 14.2 16.6 37.2 89.0 216.3 263.0 336.5 334.9 266.6 153.9 45.3 15.5 1797.1 
Nh­ Xu©n 24.5 24.4 40.6 57.6 156.0 171.1 205.8 276.9 392.0 256.8 96.1 31.2 1714.7 
SÇm S¬n 16.4 20.6 40.8 48.4 112.2 148.4 172.5 274.3 382.3 245.9 69.3 29.5 1525.7 
Thanh Ho¸ 23.4 28.7 42.1 61.1 161.6 175.8 201.3 271.7 382.6 259.0 76.8 28.8 1704.8 
TÜnh Gia 36.9 37.0 49.8 54.9 128.8 141.2 167.9 262.9 455.4 352.9 96.7 35.0 1840.2 
Yªn §Þnh 15.2 18.0 31.1 60.6 150.8 187.7 183.3 260.8 321.0 196.3 74.1 18.6 1379.6 
CÈm Thuû 16.5 17.6 57.0 67.6 217.1 236.2 262.0 301.0 229.1 161.3 45.9 16.5 1627.7 
Giµng 11.4 16.8 33.7 59.6 156.1 192.3 192.6 267.8 361.9 270.6 65.1 12.9 1640.8 
M­êng L¸t 10.0 10.7 34.7 80.4 131.6 188.7 233.7 219.3 146.8 81.8 19.7 8.6 1166.2 
Ngäc Tr¹c 32.2 31.0 44.4 63.7 150.2 144.1 155.0 238.7 399.0 339.6 80.9 24.6 1703.4 
Th¹ch Qu¶ng 17.2 15.9 45.8 63.5 185.3 234.8 273.5 288.3 222.0 127.5 54.4 12.1 1540.2 
Mai Ch©u 15.6 13.6 29.5 98.0 239.6 321.2 377.8 441.4 438.8 169.9 48.8 13.9 2207.1 
Méc Ch©u 18.4 21.8 42.3 103.0 180.8 238.9 269.1 322.4 264.7 128.0 38.7 16.0 1643.2 
Ninh B×nh 23.2 32.3 48.4 77.7 170.4 219 229 316 365 231 67.4 31 1820 
Quú Ch©u 15.9 13.9 26.7 86.3 213.4 212 197 276 318 232 56 17 1661 
Quúnh L­u 17.4 23.2 32 55.3 102.2 135 121 232 410 345 86.1 31 1595 
LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN BÌNH PHONG 
 64
B¶ng 4.2 NhiÖt ®é trung b×nh th¸ng cña mét sè tr¹m khÝ t­îng 
Tr¹m I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Tæng 
B¸i Th­îng 17.0 17.7 20.3 23.9 27.0 28.4 28.6 27.8 26.7 24.5 21.4 18.2 23.5 
Håi Xu©n 17.1 18.3 21.1 24.6 26.9 27.7 27.6 27.1 26.1 23.8 20.7 17.8 23.2 
Nh­ Xu©n 17.1 17.6 20.0 23.7 27.2 28.8 29.0 28.0 26.6 24.3 21.1 18.1 23.5 
SÇm S¬n 17.1 17.4 19.5 23.7 27.2 29.0 29.2 28.6 27.1 25.2 22.4 18.7 23.8 
Thanh Ho¸ 17.2 17.6 19.9 23.7 27.3 29.0 29.1 28.3 27.0 24.6 21.8 18.7 23.7 
TÜnh Gia 17.2 17.4 19.7 23.4 27.2 29.1 29.5 28.5 27.0 24.6 21.4 18.4 23.6 
Yªn §Þnh 17.1 17.8 20.2 23.8 27.1 28.7 28.9 28.0 26.8 24.5 21.3 18.2 23.5 
Mai Ch©u 16.9 18.2 21.3 24.8 27 27.7 27.7 27.1 25.8 23.5 20.4 17.6 23.2 
Méc Ch©u 12.3 13.5 17 20.4 22.5 23.1 23.1 22.6 21.3 19 15.9 13.1 18.7 
Ninh B×nh 16.6 17.2 19.8 23.5 27.2 28.8 29.2 28.5 27.3 24.8 21.6 18.3 23.6 
Quú Ch©u 17.2 18.3 21 24.7 27 27.9 28.1 27.3 26.1 23.9 20.8 17.9 23.4 
Quúnh L­u 17.5 17.9 20.2 23.8 27.3 29 29.3 28.3 26.8 24.5 21.5 18.6 23.7 
LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN BÌNH PHONG 
 65 
Kết luận và kiến nghị 
Qua việc nghiên cứu tác động của tham số hoá các quá trình bề mặt trong 
mô phỏng khí hậu khu vực bằng mô hình MM5, chúng tôi rút ra một số kết luận 
sau: 
- Luận văn đã tiến hành cài đặt thêm một lựa chọn đó là đưa sơ đồ BATS vào mô 
hình MM5 để thử nghiệm mô phỏng khí hậu 
- Các sơ đồ đất có tác động khác nhau đến trường nhiệt và độ ẩm đất các lớp đất 
sâu, do đó sẽ ảnh hưởng đến việc mô phỏng khí hậu 
- Trường độ ẩm tại các lớp đất của MM5BATS và MM5NOAH có sự khác nhau 
nhưng không rõ nét, thời gian chạy càng dài thì sự sai khác càng ít. Trường nhiệt 
độ các lớp đất của MM5BATS và MM5NOAH khác nhau đáng kể, lớn nhất lên 
đến hơn 20C. Tuy nhiên khi thời gian chạy dài thì sự sai khác này cũng giảm đi 
- Cần phải tiến hành thử nghiệm chạy MM5BATS trong khoảng thời gian dài 
hơn để có được đánh giá chính xác về khả năng mô phỏng khí hậu của 
MM5BATS 
LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN BÌNH PHONG 
 66 
PHỤ LỤC 
Phụ lục 1: Sơ đồ chi tiết các modul của mô hình MM5 
LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN BÌNH PHONG 
 67 
Phụ lục 2: Các chương trình tính trong mô hình MM5 
LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN BÌNH PHONG 
 68 
Phụ lục 3: Chức năng của các chương trình trong BATS 
Bdcon: Khai báo các hằng số 
Initb: Tạo trường ban đầu 
Bmarch: Chương trình con chính 
Outb: Chiết xuất số liệu đầu ra 
Satur: Tính áp suất hơi nước bão hoà 
Solbdc: Xác định các hằng số của đất như lượng nước cực đại trong đất, bốc hơi cực 
đại 
Albedo: Tính albedo ứng với các bước sóng khác nhau 
Zenith: Tính góc thiên đỉnh của mặt trời 
Bndry: Chương trình con chính 
Bufout: Trường đầu ra của mô hình 
Drag: Tính các hệ số trao đổi bề mặt tại mực đo gió từ mực thấp nhất của mô hình 
Dragdn: Đưa các hệ số drag về lưới vuông 
Depth: Các thông số về độ dày của tuyết 
Vcover: Thông số về diện tích lá và thân cây 
Drip: Lượng nước hoặc tuyết chảy từ lá 
Leftem: Tính nhiệt, thông lượng và sự thoát hơi từ lá 
CO2: Tính sự hấp thụ và phân huỷ cacbon của thực vật 
Tseice: Đưa ra thông lượng ẩn nhiệt, hiển nhiệt và tuyết tan trên băng 
Tgrund: Tính nhiệt độ đất 
Snow: Cập nhật độ che phủ và tuổi của tuyết 
Water: Cập nhật độ ẩm đất và dòng chảy mặt 
Frawat: Xác định phần tán lá bị phủ bởi nước, tán lá khô và bốc thoát hơi 
Root: Tính thoát hơi cực đại từ rễ cây 
Lfdrag: Tính lại hệ số drag 
Condch: Tính độ dẫn nhiệt (hiển nhiệt) để tính thông lượng nhiệt của đất và tán lá 
Condcq: Tính độ dẫn nhiệt (ẩn nhiệt) để tính thông lượng nhiệt của đất và tán lá 
Deriv: Tính đạo hàm dòng năng lượng của lá theo Newton-Raphson 
LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN BÌNH PHONG 
 69 
Phụ lục 4: Chức năng của các chương trình trong NOAH LSM 
Redprm: Khai báo các tham số bề mặt 
Csnow: Hàm tính điều kiện xuất hiện tuyết 
Snow_new: Cập nhật tuyết dựa vào lượng tuyết rơi 
Snfrac: Xác định lớp tuyết phủ 
Alcalc: Tính sự thay đổi albedo bề mặt do tuyết phủ 
Tdfcnd: Tính khuếch tán nhiệt của đất 
Snowz0: Xác định độ nhám của bề mặt 
Penman: Tính nhiệt độ ảo và nhiệt độ thế vị ảo 
Canres: Tính kháng trở khí khổng 
Devap: Tính bốc hơi trực tiếp từ đất 
Transp: Tính thoát hơi từ vòm thực vật 
Tbnd: Tính nhiệt độ bề mặt đất 
Tmpavg: Tính nhiệt độ trung bình 
Snksrc: Tính nhiệt thu được do sự đổi pha băng 
Rosr12: Tính và cập nhật nhiệt độ đất 
Evapo: Tính bốc hơi tổng cộng 
Smflx: Tính thông lượng ẩm của đất 
Evapo: Tính bốc hơi tổng cộng 
Shflx: Tính thông lượng nhiệt của đất và cập nhật độ ẩm đất 
Hrtice: Tính tốc độ biến đổi nhiệt của băng 
Hstep: Tích phân theo thời gian gradien nhiệt của đất 
Hrt: Tính gradien nhiệt của đất 
Srt : Tính tốc độ biến đổi ẩm của đất 
Frh2o: Tính nước đóng băng ở dưới 00 
Wdfcnd: Tính nước thẩm thấu và dòng chảy 
LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN BÌNH PHONG 
 70 
Tµi liÖu tham kh¶o 
TiÕng ViÖt 
[1]. L­u §øc H¶i, C¬ së khoa häc m«i tr­êng, 2001, NXB§HQG 
[2]. Phan V¨n T©n, Gi¸o tr×nh KhÝ hËu häc, 2002 
[3]. §Æng ThÞ Thu Thuû, Gi¸o tr×nh KhÝ t­îng N«ng NghiÖp, 1998 
[4]. TrÇn C«ng Minh, Gi¸o tr×nh Vi khÝ hËu, 2002 
[5]. Ph¹m Ngäc Hå, Hoµng Xu©n C¬, C¬ së khÝ t­îng häc, tËp 3, 1991, 
NXBKHKT 
TiÕng Anh 
[6]. R.E. Dickinson, Biosphere-Atmosphere Transfer Scheme (BATS) version 1e 
for NCAR Community Climate Model, 1993 Tech. Note NCAR/TN-387+STR. Natl. 
Cent. for Atmos. Res., P.O. Box 3000, Boulder, CO-80307 
[7]. R. Avissar, A conceptual aspects of a statistical dynamical approcah to 
represetat landscape subgrid scale heteorogeneitu in atmosphereic model, Jou. Geo. 
Res, V97, 1992 
[8]. R. Avissar, R. Piekle, A parameterization of heterogeneous surface land 
surface for atmospheric numerical model and its impact on regional meteorology. Mon. 
Wea. Rev. V117, 1989 
[9]. R. Piekle et al, Interations between the atmosphere and terrestial 
ecosystem: influence on weather and climate, Global Change Biology, 1998 
[10]. N. Molder, On the influence of surface heterogeneity on the bowen ration: 
a theoretical case study, Theoretical and applied climatology, 2000 
[11]. F. Giogri et al Representation of heterogeneity effects in earth sustem 
modeling: Experience from land surface modeling, Rev. Geophys., 1997 
[12]. J. W. Shuttleworth, Influence of Sub-grid Scale Heterogeneity Within 
Meteorological Models, Department of Hydrology and Water Resources, University of 
Arizona. 
LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN BÌNH PHONG 
 71 
[13]. D. Gustafsson, Modelling Soil-Snow-Vegetation-Atmosphere behaviour, 
PHD thesis, 2002 
[14]. P. Viterbo, A reviews of parameterization of land surface, Meteorological 
training course lecture series, ECMWF, 2003 
[15]. F. Giogri et al The second generation of Regional Climate Model, Journal 
of Climate, 1994