Download miễn phí Luận văn Sol khí và mô hình RegCM
MỤC LỤC
MỤC LỤC . 2
MỤC LỤC BẢNG . 4
MỤC LỤC HÌNH. 5
MỞ ĐẦU . 8
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ SOL KHÍ VÀ MÔ HÌNH RegCM . 9
1.1. TỔNG QUAN VỀ SOL KHÍ . 9
1.1.1. Các loại sol khí tác động mạnh tới hệ thống khí hậu của Trái đất. 11
1.1.1.1. Sol khí núi lửa. 11
1.1.1.2. Bụi sa mạc. 12
1.1.1.3. Sol khí tạo bởi con người. 13
1.1.2. Sol khí tác động lên hệ thống khí hậu của Trái đất . 13
1.1.2.1. Tác động của sol khí lên nhiệt độ bề mặt. 15
1.1.2.2. Tác động của sol khí lên mây và giáng thủy. 16
1.1.2.3. Tác động của sol khí lên Albedo bề mặt và năng lượng bức xạ mặt trời tới
bề mặt trái đất. 23
1.1.2.4. Ảnh hưởng của sol khí lên hoàn lưu khí quyển. 25
1.2. TỔNG QUAN VỀ MÔ HÌNH RegCM3 . 26
1.2.1. Giới thiệu về mô hình RegCM3 . 26
1.2.2. Lịch sử của RegCM. 28
1.2.3. Động lực học . 32
1.2.3.1. Phương trình động lượng phương ngang. 32
1.2.3.2. Phương trình liên tục và phương trình .. 33
1.2.3.3. Phương trình nhiệt động lực và phương trình Omega(). 33
1.2.3.4. Phương trình thủy tĩnh. 34
1.2.4. Các sơ đồ vật lí . 34
1.2.4.1. Sơ đồ bức xạ. 34
1.2.4.2. Mô hình bề mặt đất. 35
1.2.4.3. Lớp biên hành tinh. 36
1.2.4.4. Sơ đồ giáng thủy đối lưu. 37
1.2.4.5. Sơ đồ giáng thủy qui mô lớn. 37
1.2.4.6. Tham số hóa thông lượng đại dương. 38
1.2.4.7. Sơ đồ Gradient khí áp. 38
1.2.4.8. Mô hình hồ. 38
1.2.4.9. Sinh quyển. 39
1.2.4.10. Thể nước. 40
1.2.4.11. Sol khí và hóa học khí quyển. 40
1.2.4.12. Điều kiện ban đầu và điều kiện biên. 41
1.3. MỤC TIÊU CHÍNH CỦA LUẬN VĂN . 41
CHƯƠNG 2. MÔ HÌNH VÀ THIẾT KẾ THÍ NGHIỆM . 42
2.1. SOL KHÍ SULFAT VÀ CACBON TRONG MÔ HÌNH RegCM3 . 42
2.1.1. Phương trình tỉ lệ xáo trộn. 42
2.1.2. Sol khí Sulfat . 42
2.1.3. Sol khí Cacbon. 47
2.1.4. Các điều kiện biên cho SOx và sol khí Cacbon . 48
2.1.5. Tác động trực tiếp và gián tiếp của sol khí. 49
2.1.5.1. Hấp thụ và Tác động bán trực tiếp của Cacbon đen. 50
2.1.5.2. Tác động gián tiếp loại 1. 51
2.1.5.3. Tác động gián tiếp loại 2. 52
2.2. THU THẬP SỐ LIỆU ĐẦU VÀO CHO MÔ HÌNH RegCM . 56
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ TÍNH TOÁN VÀ PHÂN TÍCH. 58
3.1. THIẾT KẾ THÍ NGHIỆM . 58
3.2. LỰA CHỌN MIỀN TÍNH . 58
3.3. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM. 60
3.3.1. Đánh giá khả năng mô phỏng của mô hình dự báo khí hậu khu vực RegCM360
3.3.2. Tác động của sol khí khí quyển của khu vực. 61
3.3.2.1. Cán cân thuần bức xạ (Radiation Forcing). 61
3.3.2.2. Nhiệt độ và lượng mưa. 68
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ . 80
TÀI LIỆU THAM KHẢO . 81
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:
h vật lí trong đất đóng băng, ngược lại ở miền khí hậu Bắc Cực thì cóthể không phụ thuộc vào nhiều loại thực vật hay các điều kiện đất. Do đó hiểu biết
về khí hậu của từng khu vực để rồi đi đến cải tiến chính xác các tham số vật lí cho
khu vực đó là một nhiệm vụ cực kì khó khăn và quan trọng trong nghiên cứu khí
hậu khu vực.
Mô hình khí hậu khu vực là công cụ nghiên cứu khí hậu rất quan trọng đối
với các nhà khoa học. Nhóm vật lí hệ trái đất (ESP) thuộc Trung tâm Vật lí Lý
thuyết quốc tế Adus Salam (ICTP) đã và đang phát triển mô hình khí hậu gọi là
RegCM3. Mô hình hiện nay đang được sử dụng rộng rãi cho nhiều mục đích nghiên
cứu liên quan đến khí hậu. Mô hình RegCM3 sẽ là một công cụ hữu ích cho nghiên
cứu khí hậu ở vùng nhiệt đới.
Cuộc sống của chúng ta phụ thuộc rất lớn vào khí hậu (như nông nghiệp, tài
nguyên nước, năng lượng, công nghiệp). Việc thay đổi bề mặt đất và tăng lượng
phát thải khí nhà kính trong khí quyển có thể thay đổi nhiều đến khí hậu khu vực
(lượng mưa) (IPCC, 2001), ảnh hưởng đến sự phát triển kinh tế xã hội của khu vực
và cuộc sống của người dân. Do đó dự báo chính xác khí hậu từ qui mô mùa đến qui
mô nhiều thập kỷ là có lợi ích rất lớn cho khu vực.
Các mô hình khí hậu, cả các mô hình toàn cầu và khu vực là những công cụ
chính có thể hỗ trợ chúng ta hiểu biết về nhiều quá trình chi phối hệ thống Trái đất.
Do bản chất phức tạp của hệ thống Trái đất, các mô hình nói chung đòi hỏi khả
năng tính toán lớn về cả việc xử lý và lưu trữ. Như vậy sẽ khó khăn đối với các
nước có nền kinh tế đang phát triển. Tuy nhiên trong những năm gần đây với sự
phát triển của công nghệ máy tính, nên việc chạy mô hình khí hậu đã được thực
hiện dễ dàng.
Ngày nay các nhà khoa học khí hậu đang có nhiều chiều hướng về việc ứng
dụng các mô hình khí hậu khu vực (RCM)s hơn là các mô hình hoàn lưu chung
(GCM)s. Phiên bản mới nhất của mô hình khí hậu khu vực thế hệ thứ 3 có tên là
28
RegCM3 và đưa ra các kết quả ban đầu ứng dụng mô hình này trong nghiên cứu khí
hậu ở khu vực Việt Nam. Mô hình khí hậu khu vực ban đầu được phát triển bởi
Dickinson (1989); Giorgi và Bates (1989) với phiên bản (RegCM1) và sau đó được
phát triển theo mong muốn của Giorgi (1993b,c) với phiên bản là (RegCM3) và
phiên bản RegCM3.5 bởi Giorgi và Mearn năm (1999). Trong phiên bản mới nhất
này RegCM3, thì nhiều các sơ đồ vật lí đã được cải tiến. Hơn nữa mô hình đã được
thay đổi để thỏa mãn nhu cầu của nhiều lĩnh vực nghiên cứu.
Việc phát triển RegCM3 là sự hợp tác của nhiều nhà khoa học trên khắp thế
giới. Dưới đây là tóm tắt lịch sử của mô hình khí hậu khu vực (RegCM) và trình
bày chi tiết về mô hình RegCM3.
1.2.2. Lịch sử của RegCM
Ý tưởng về các mô hình hạn chế có thể được sử dụng cho nghiên cứu khu
vực ban đầu được đề xuất bởi Dickinson (1989) và Giorgi (1990b). Ý tưởng này là
dựa vào khái niệm nồng một chiều, ở đó các trường khí tượng qui mô lớn từ việc
chạy mô hình hoàn lưu chung khí quyển (GCM) cung cấp các điều kiện ban đầu và
điều kiện biên phụ thuộc vào thời gian (LCB) cho các mô phỏng của mô hình khí
hậu khu vực phân giải cao (RCM).
Phiên bản đầu tiên của RegCM được hoàn thành bởi Dickinson (1989);
Giorgi và Bates (1989); Giorgi (1990) tại Trung tâm Quốc gia Nghiên cứu Khí
quyển (NCAR). Phiên bản này được xây dựng là dựa trên mô hình qui mô vừa
(MM4) với khí quyển nén được, sai phân hữu hạn với cân bằng thủy tĩnh và tọa độ
xích ma thẳng đứng. Sau đó sử dụng sơ đồ tích phân thời gian nửa hiện . Tuy
nhiên để sử dụng cho mô phỏng khí hậu hạn dài, một số các sơ đồ tham số hóa vật lí
đã được thay thế chủ yếu là về vật lí của vận chuyển bức xạ và đất bề mặt đã được
đưa vào: Kiehl (1987) và sơ đồ vận chuyển sinh quyển-khí quyển (BATS) phiên
bản của (Dickinson 1986). Ngoài ra các sơ đồ giáng thủy đối lưu (Anthes, 1987) và
lớp biên hành tinh (PBL)(Deardorff, 1972) cũng đã được sửa đổi.
29
Phiên bản thứ hai của RegCM là được phát triển bởi Giorgi (1993b,c). Trong
đó động lực học đã được thay đổi theo mô hình quy mô vừa phiên bản 5 (MM5). Sơ
đồ vận chuyển bức xạ cũng được thay đổi theo mô hình khí hậu cộng đồng phiên
bản 2 (CCM2) Briegleb (1992). Sơ đồ giáng thủy đối lưu Grell (1993) được đưa vào
và sơ đồ mây và giáng thủy của Hsie (1984) cũng được sử dụng. BATS được nâng
cấp từ phiên bản 1a sang 1e (Dickinson 1993) và sơ đồ giáng thủy PBL phi địa
phương của Holtslag (1990) đã được đưa vào.
Trong vài năm qua, một vài sơ đồ vật lí mới sử dụng trong RegCM chủ yếu
dựa vào các sơ đồ vật lí của phiên bản mới nhất CCM, CCM3. Đầu tiên là sơ đồ vận
chuyển bức xạ CCM2 đã được thay bởi CCM3. Trong CCM2 thì các ảnh hưởng của
H2O, O3, O2, CO2 và mây được tính toán. Vận chuyển bức xạ mặt trời được tính
theo phương pháp của Eddingson- và bức xạ của mây phụ thuộc vào ba tham số
của mây là độ che phủ, hàm lượng nước trong mây, bán kính hạt nước của mây. Sơ
đồ CCM3 giữ lại cấu trúc như của CCM2 nhưng cũng có đưa vào một số đặc điểm
mới như ảnh hưởng của khí nhà kính (NO2, CH4, CFCs), các sol khí khí quyển và
băng trong mây.
Thay đổi chủ yếu về các quá trình mây và giáng thủy, định dạng lưới, kết
hợp với mô hình hồ.
Một phiên bản trung gian, RegCM3.5 đã được phát triển bởi Giorgi và
Mearn năm (1999). Nó đưa vào các sơ đồ đối lưu Zhang và McFarlane (1995), sơ
đồ vận chuyển bức xạ Kiehl (1996) từ mô hình CCM3, một phiên bản đơn giản của
sơ đồ mây và giáng thủy (SIMEX) Hsie (1984) (Giorgi và Shields, 1999), và một
mô hình sol khí tương tác đơn giản (Qian và Giorgi, 1999).
RegCM3 là một sự tổng hợp của những cải tiến chính mà đã được làm trong
RegCM3.5 do Giorgi và Mearn năm (1999) phát triển. Những cải tiến này chủ yếu
về vật lí giáng thủy, vật lí bề mặt như một sơ đồ mây và giáng thủy qui mô lớn mới
trong đó có tính đến sự biến đổi của mây ở qui mô dưới lưới (Pal 2000), sơ đồ tham
số hóa mới cho thông lượng bề mặt đại dương (Zeng 1998) và một sơ đồ đối lưu
30
cumulus (Betts 1986), hóa học khí quyển và aerosols, số liệu đầu vào của mô hình
và tương tác với người sử dụng. Ngoài ra lõi động lực cũng đã được thay đổi cho
tính toán song song.
Một khía cạnh quan trọng trong RegCM3 là có thể chạy trên nhiều nền máy
tính. Ngoài ra, RegCM3 có thể chạy với nhiều dạng số liệu phân tích lại và các điều
kiện biên GCM.
Toàn bộ hệ thống mô hình RegCM được bao gồm bốn thành phần: Terrain,
ICBC, RegCM và PostProc. Terrain và ICBC là hai thành phần của tiền xử lý. Các
biến địa hình như độ cao, sử dụng đất và nhiệt độ bề mặt biển và số liệu khí tượng
đẳng áp ba chiều được nội suy theo phương ngang từ một lưới kinh - vĩ sang một
khu vực phân giải cao trên các phép chiếu. Nội suy thẳng đứng từ các mực áp suất
sang hệ tọa độ của RegCM cũng được thực hiện. Mực gần mặt đất là gần với
địa hình và m...