boy_vo_danh_tieu_tot
New Member
Download miễn phí Ảnh hưởng của Gradient nhiễu động áp suất đến mưa mô phỏng
Trong nghiên cứu này mô hình dự báo qui mô vừa RAMS (The Regional
Atmospheric Modeling System) được sử dụng để thử nghiệm dự báo mưa cho đợt mưa
lớn từ 24 đến 26 tháng 11 năm 2004. Các đặc điểm toán lý cơ bản của mô hình được mô
tả chi tiết trong Pielke và các ĐTG (1992) và Cotton và các ĐTG (2003). Cấu hình lưới
được xây dựng để đối chiếu kết quả dự báo được đưa ra trong Bảng 1. Lưu ý rằng trong
trường hợp sử dụng ba lưới lồng thì sơ đồ đối lưu trong lưới thứ ba đã được tắt, vì lưới
thứ ba có kích thước lưới 2 km chỉ để mô tả chi tiết dòng vượt địa hình. Tuy nhiên lưới
này cũng bao phủ hầu hết khu vực cần quan tâm
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
Tạp chí Khoa học đhqghn, KHTN & CN, T.xxII, Số 1PT., 2006ảnh h−ởng của Gradient nhiễu động áp suất đến m−a
mô phỏng
Nguyễn Minh Tr−ờng, Trần Tân Tiến
Phòng TN Nghiên cứu Dự báo Thời tiết và Khí hậu, ĐHKHTN
334 Nguyễn Trãi, Thanh Xuân, Hà nội
Tóm tắt. Trong nghiên cứu này một ph−ơng trình mới đã đ−ợc xây dựng thành
công để tính tốc độ dòng thăng trong sơ đồ tham số hoá đối l−u Kain-Fritsch,
trong đó gradient thẳng đứng của nhiễu động áp suất đã đ−ợc đ−a vào. Ph−ơng
trình đã cho thấy khả năng của nó trong việc mô phỏng các đợt m−a lớn trên địa
hình phức tạp, bao gồm l−ợng m−a, phân bố không gian và phát triển theo thời
gian của m−a mô phỏng. Ngoài ra các kết quả nghiên cứu cũng chỉ rõ sự cần
thiết sử dụng l−ới tính đủ mịn để mô phỏng và dự báo m−a lớn trên các địa hình
phức tạp.
1. Giới thiệu
Việt Nam đã từ lâu đ−ợc biết đến nh− là một khu vực có chế độ thời tiết nhiệt đới
gió mùa điển hình trong khu vực Đông Nam á. Sự t−ơng tác của hoàn l−u miền nhiệt
đới với địa hình và hoàn l−u miền ngoại nhiệt đới đem lại những hậu quả thời tiết phức
tạp và hết sức nguy hiểm. Sự dịch chuyển kinh h−ớng theo mùa của các hệ thống hoàn
l−u nhiệt đới, đặc biệt là khi chúng đ−ợc kích hoạt với sự hiện diện của hệ thống miền
ôn đới, vào các tháng chuyển tiếp d−ờng nh− đã trở thành “định mệnh” từ năm này qua
năm khác của thời tiết Miền Trung Việt Nam. Mặc dù vậy việc dự báo cho khu vực lãnh
thổ không lớn này lại gặp phải những khó khăn rất lớn. Cụ thể hơn, trong những năm
gần đây, và cả trong tháng 10 năm 2005 này, các ph−ơng tiện thông tin đại chúng liên
tục đ−a ra các con số thống kê thiệt hại rất lớn do các hình thế thời tiết nguy hiểm gây
ra cho vùng đất này. ảnh h−ởng của chúng không chỉ tác động đến đời sống sinh hoạt
của c− dân địa ph−ơng mà còn làm ảnh h−ởng tới kế hoạch phát triển kinh tế xã hội
của trung −ơng và địa ph−ơng.
Tình hình trở nên phức tạp hơn khi Miền Trung Việt Nam là vùng lãnh thổ hẹp,
đ−ợc giới hạn phía tây bởi dãy Tr−ờng Sơn có độ cao khoảng 1000-2000 mét. Do vậy các
sông ở đây rất dốc, có thời gian tập trung n−ớc nhỏ. Vì thế không có gì đáng ngạc nhiên
là sau bản tin dự báo thời tiết với khả năng m−a lớn bao giờ cũng là bản tin dự báo
thủy văn với thông báo lũ, lũ quét và sạt lở đất. Tuy nhiên các bản tin dự báo hạn ngắn,
chủ yếu dùng ph−ơng pháp synốp, th−ờng không chỉ ra đ−ợc l−ợng m−a tích luỹ cụ thể,
và hơn nữa là phân bố m−a trên các s−ờn dốc và l−u vực sông. Đây có lẽ cũng là một
trong các khó khăn trong việc xây dựng các ph−ơng án phòng tránh, cứu hộ của các lực
l−ợng chức năng.
Bên cạnh ph−ơng pháp synốp, trong những năm gần đây ở Việt Nam phát triển
mạnh mẽ các ứng dụng của dự báo thời tiết bằng ph−ơng pháp số. Thành tựu là rất lớn
42
ảnh h−ởng của Gradient nhiễu động áp suất đến m−a mô phỏng 43
và không thể phủ nhận nh−ng các nhà dự báo cũng không “lạ” gì các mặt hạn chế của
ph−ơng pháp này. Điểm qua có thể thấy đó là mức độ chính xác của các điều kiện ban
đầu, điều kiện biên xung quanh lấy từ mô hình dự báo toàn cầu (đây là khó khăn gắn
với bản chất toán học của các bài toán khí t−ợng, khí hậu). Các vấn đề nảy sinh cùng
điều kiện biên d−ới ảnh h−ởng thông qua các dạng t−ơng tác bề mặt, các sơ đồ tham số
hoá vật lý, và nhất là sơ đồ tham số hoá đối l−u.
Sơ đồ tham số hoá đối l−u bao th−ờng phải giải quyết hai mặt của một quá trình
đó là mặt toán học và vật lý. Về mặt toán học nó là cách tính các ảnh h−ởng của quá
trình qui mô đối l−u (đ−ợc gọi là quá trình d−ới l−ới) đến trạng thái nhiệt động lực của
dòng trung bình, và các nhà khí t−ợng học th−ờng gọi là kép kín đối l−u (Arakawa và
Schubert 1974; Kuo 1974; Fritsch và Chappell 1980; Tiedtke 1989). Về mặt vật lý các
nhà mô hình hoá th−ờng phải xây dựng mô hình mây khái niệm, nói cách khác là xây
dựng các t− duy vật lý chặt chẽ về sự xuất hiện, phát triển, và suy tàn của các đám mây
đối l−u. Trong quá trình này các cách tính các đặc tr−ng của mây cũng nh− các quá
trình vật lý xảy ra trong mây cũng cần đ−ợc đ−a ra (Frank và Cohen 1985;
Raymond và Blyth 1986; Kain và Fritsch 1990; Mape 2000).
Bên cạnh đó các hiệu ứng meso-γ của địa hình đến cấu trúc động lực của dòng
v−ợt địa hình núi qui mô meso cũng đã đ−ợc nghiên cứu nhiều (Doyle và Durran, 2002).
Leutbecher và Volkert (2000) sử dụng mô hình không thuỷ tĩnh mô phỏng sóng núi với
độ phân giải ngang là 12, 4 và 1,3 km. Các kết quả thu đ−ợc cho thấy độ phân giải cao
nhất cho kết quả tốt nhất khi mô phỏng biên độ của các c−ỡng bức v−ợt địa hình, dị
th−ờng nhiệt độ và tốc độ của các dòng thăng và giáng. Mặc dù vậy, tồn tại giữa các
h−ớng nghiên cứu có một yếu tố quan trọng ảnh h−ởng tới cách tính dòng thăng trong
các mô hình mây vẫn ch−a đ−ợc tính đến, đó là gradient nhiễu động áp suất, mặc dù đã
có nhiều bằng chứng cho thấy vai trò quan trọng của nó (Klemp và Wilhemson 1978
a,b; Finley và các ĐTG 2001; Cai và Wakimoto 2001). Nguyên nhân là do các nhà khí
t−ợng ch−a xây dựng đ−ợc ph−ơng trình tính tốc độ dòng thăng có tính đến vai trò của
gradient nhiễu động áp suất một cách t−ờng minh. Đây cũng chính là lý do mà trong
nghiên cứu này sẽ giới thiệu một ph−ơng trình mới tính tốc độ dòng thăng, sử dụng
gradient của nhiễu động áp suất, cụ thể của ph−ơng pháp đ−ợc đ−a ra trong phần d−ới
đây (Tr−ờng và các ĐTG 2005).
2. Ph−ơng pháp
Trong sơ đồ tham số hoá đối l−u Kain-Fritsch tốc độ dòng thăng đ−ợc tính theo
ph−ơng trình
⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛ −
+= 0
0
2
5.012
1
T
TTg
dz
dw uu (1)
trong đó w, T là tốc độ thẳng đứng và nhiệt độ, các chỉ số “u” chỉ dòng thăng, “0” chỉ môi
tr−ờng qui mô synốp. Trong ph−ơng trình (1) hệ số 0.5 đ−ợc đ−a vào để giải thích cho
vai trò của gradient thẳng đứng của nhiễu động áp suất, mặc dù nó không đ−ợc giải
thích một cách rõ ràng (Anthes, 1977). Hệ số này cho thấy nó luôn có giá trị theo một tỷ
Nguyễn Minh Tr−ờng, Trần Tân Tiến 44
lệ nhất định với lực nổi nh−ng ng−ợc dấu, mặc dù theo Xu và Randall (2001) thì điều
này là không đúng, nh−ng đ−ợc đ−a vào vì cho đến nay các nhà khí t−ợng ch−a tìm
đ−ợc cách đ−a gradient thẳng đứng của nhiễu động áp suất vào ph−ơng trình tính tốc
độ dòng thăng một cách t−ờng minh.
Theo quan điểm của các nhà nghiên cứu đối l−u khí quyển, khi phát triển các sơ
đồ tham số hoá đối l−u cần tránh tăng bậc tự do của sơ đồ. Hay nói cách khác các
ph−ơng trình sử dụng trong sơ đồ càng có quan hệ gần gũi với các ph−ơng trình nhiệt
động lực học của mô hình càng tốt. Trong nghiên cứu này để tìm ra ph−ơng trình mới
tính tốc độ dòng thăng trong sơ đồ tham số hoá đối l−u Kain-Fritsch sử dụng cho mô
hình RAMS chúng ta xuất phát từ ph−ơng trình cho ...