Download miễn phí Quy trình thử nghiệm dự báo trường dòng chảy, độ muối, nhiệt độ và mực nước tổng cộng cho khu vực Biển Đông bằng mô hình ROMS
Quy trình dựbáo được thực hiện chạy tự
động thông mộtfile script viết bằng trình thông
lệnh shell trên hệ điều hành Linux. Một sốcông
đoạn của quy trình đã được cải tiến nhằmphù
hợp với các điều kiện của Việt Nam bởi Trung
tâmNghiên cứu Môi trường, Viện Khoa học
Khí tượng Thuỷvăn và Môi trường vàTrường
Đại học Khoa học Tựnhiên trongkhuôn khổ
của đềtài cấp Nhà nước: “Nghiên cứu phát
triển và ứng dụngcôngnghệdựbáo hạn ngắn
trường các yếu tốthủy văn biển khu vực Biển
Đông” mã sốKC.09.16/06-10.
Các kết quả đáng tin cậy của môhình dự
báo đã được hoàn toàn khẳng định trong[1]nên
trong bài báonàykhông trình bàylại các phần
hiệu chỉnh và kiểmnghiệm môhình.
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, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ 26, Số 3S (2010) 362‐369362
_______
Quy trình thử nghiệm dự báo trường dòng chảy, độ muối,
nhiệt độ và mực nước tổng cộng cho khu vực Biển Đông
bằng mô hình ROMS
Nguyễn Minh Huấn1,*, Phạm Văn Sỹ2, Dương Hồng Sơn2
1Khoa Khí tượng Thủy văn và Hải dương học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN,
334 Nguyễn Trãi, Hà Nội, Việt Nam
2Viện Khoa học Khí tượng Thuỷ văn và Môi trường
Nhận ngày 11 tháng 8 năm 2010
Tóm tắt. Sự phát triển nhanh chóng của kinh tế biển và các hoạt động an ninh quốc phòng đảm
bảo chủ quyền trên biển đã đặt ra những vấn đề khoa học cấp thiết cần giải quyết đối với việc cung
cấp thông tin dự báo trường các yếu tố khí tượng thủy văn biển.
Trên thực tế, các yếu tố hải văn biển như dòng chảy, nhiệt độ và độ muối và mực nước tổng
cộng là những yếu tố quan trọng cần thiết đáp ứng yêu cầu của các hoạt động kinh tế, an ninh quốc
phòng và nghiên cứu. Trong nghiên cứu này, nhóm tác giả đã xây dựng quy trình dự báo hạn ngắn
trường dòng chảy, nhiệt độ và độ muối bằng mô hình ROMS cho toàn bộ khu vực Biển Đông.
Mở đầu∗
Sự phát triển nhanh chóng của kinh tế biển
và các hoạt động an ninh quốc phòng đảm bảo
chủ quyền trên biển đã đặt ra những vấn đề
khoa học cấp thiết cần giải quyết đối với việc
cung cấp thông tin dự báo trường các yếu tố khí
tượng thủy văn biển. Trong điều kiện nước ta
hiện nay, để có được các thông tin dự báo hạn
ngắn các trường yếu tố thủy văn biển có thể tiến
hành theo hai cách: Xây dựng hệ thống
thu nhận thông tin các trường khí tượng thủy
văn dự báo của các nước trên thế giới và khu
vực; Xây dựng, phát triển và ứng dụng hệ thống
các mô hình dự báo các trường khí tượng - thủy
văn biển. Theo cách thứ hai chúng ta sẽ
có được tính chủ động cao trong công tác dự
báo, các thông tin kết quả của hệ thống dự báo
nhận được sẽ đầy đủ, chi tiết và chính xác kịp
thời đáp ứng được yêu cầu của các hoạt động
kinh tế, an ninh quốc phòng và nghiên cứu.
∗ Tác giả liên hệ. ĐT: 84-4-38584943.
E-mail: [email protected]
Trong các thông tin dự báo về các yếu tố
thủy văn biển trường dòng chảy, nhiệt độ và độ
muối là các yếu tố quan trọng. Thông tin về
dòng chảy biển phục vụ trực tiếp cho công tác
hàng hải, tìm kiếm cứu nạn cứu hộ, dự báo lan
truyền ô nhiễm, thông tin về nhiệt độ và độ
muối góp phần vào việc xác định, dự báo ngư
trường đánh bắt cá. Trong nghiên cứu này,
nhóm tác giả đã xây dựng quy trình dự báo hạn
ngắn trường dòng chảy, nhiệt độ và độ muối
bằng mô hình ROMS cho toàn bộ khu vực Biển
Đông.
N.M. Huấn và nnk. / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ 26, Số 3S (2010) 362‐369 363
1. Mô hình ROMS 3.0
ROMS là mô hình hoàn lưu đại dương, sử
dụng hệ phương trình nguyên thủy (primitive).
Là mô hình mã nguồn mở nên ROMS mang
tính cộng đồng rất cao, được rất nhiều các nhà
nghiên cứu sử dụng với nhiều qui mô không
gian và thời gian khác nhau: từ dải ven bờ tới
các đại dương thế giới; mô phỏng, dự báo cho
vài ngày, vài tháng và thậm chí tới hàng chục
năm. ROMS được xây dựng trên cơ sở các
nghiên cứu số trị bậc cao cùng với kỹ thuật tiên
tiến cho phép triển khai một cách có hiệu quả
các tính toán có độ phân giải cao. Mô hình giải
các phương trình thuỷ động lực thuỷ tĩnh và bề
mặt tự do cho các địa hình phức tạp trên hệ lưới
cong trực giao theo phương ngang và thích ứng
địa hình theo phương thẳng đứng [4].
1.1. Hệ toạ độ thích ứng địa hình theo phương
thẳng đứng
Hệ toạ độ thích ứng địa hình theo phương
thẳng đứng (lưới σ hay s) xấp xỉ địa hình đáy
biển và bề mặt tự do nhằm mục đích mô phỏng
các quá trình rối gần các bề mặt chất lỏng cũng
như các quá trình động lực vùng cửa sông ven
biển, mô phỏng trung thực hơn ảnh hưởng của
địa hình tới dòng chảy so với các mô hình sai
phân thông thường. Tuy nhiên, hệ toạ độ này
cũng có một số nhược điểm nhất định, gây ra
sai số số học trong quá trình tính građien áp
suất tại các vị trí có độ dốc lớn, nhược điểm
này cũng đã được quan tâm trong nhiều năm
qua. Mặc dù các sai số này không thể loại bỏ
được hoàn toàn, nhưng có thể được giảm tới
mức có thể chấp nhận được qua phương pháp
tái tạo parabolic của Shchepetkin và
McWiliams, 2005 [2].
Hệ toạ độ thích ứng địa hình tổng quát có
dạng:
( )( )⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛
+
−=
t,y,x)y,x(H
t,y,xzss ς
ς 01 ≤≤− s (1)
trong đó H là độ sâu, ζ là cao độ mực nước bề
mặt. Trong trường hợp s phụ thuộc tuyến tính
vào z, phép chuyển toạ độ trên sẽ trở thành hệ
toạ độ σ truyền thống. Các phép chuyển hệ toạ
độ này sẽ tạo ra hệ thống lưới không trực giao,
tuy nhiên tỷ số giữa kích thước lưới theo
phương ngang và phương thẳng đứng thường
được giả thiết là rất lớn do vậy có thể bỏ qua
một số các số hạng liên quan tới hệ toạ độ cong
và phép chuyển toạ độ có thể được đơn giản
hoá thành:
zx
z
xx z ∂
∂
∂
∂−∂
∂=∂
∂ .
σσ
Mối phụ thuộc không tuyến tính (1) cho
phép tăng cường độ phân giải của lưới tính vào
những miền có tính bất đồng nhất mạnh. Nhằm
mô phỏng tốt các quá trình động lực trong lớp
xáo trộn cũng như lớp thermocline, mô hình
ROMS sử dụng phép chuyển toạ độ dưới đây
(Haidvogel và nnk, 2000):
( ) (sChhshz ss − )+= (2)
trong đó hs là độ sâu đặc trưng của lớp xáo trộn
và:
( ) ( ) ( )( )
( )[ ] ( )
( )2/tanh2
2/tanh2/1tanh
sinh
sinh1 θ
θθθθ
θθ −++−= sssC bb
(3)
trong đó θ, θb là các các tham số không thứ
nguyên kiểm soát độ co giãn của lưới theo
phương thẳng đứng: độ phân giải tại bề mặt tỉ lệ
thuận với giá trị θ và tại đáy tăng lên khi θ b
tiến dần đến 1. Ưu điểm của phép giãn trục toạ
độ (2) và (3) là cho phép tăng độ phân giải tuỳ
ý tại những nơi độ sâu lớn (tăng độ phân giải
trong lớp nhảy vọt nhiệt độ, và lớp tà nhiệt)
trong khi duy trì độ phân giải tương đối đều tại
vùng nước nông.
N.M. Huấn và nnk. / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ 26, Số 3S (2010) 362‐369 364
1.2. Hệ toạ độ cong trực giao theo phương
ngang
Hệ toạ độ tính toán ξ,η là vuông góc và các
biên của miền tính trùng với các đường đẳng
ξ,η . Khi hàm ánh xạ được xác định thì các hệ
số đo cũng được xác định. Các hệ số đo m và n
của hệ toạ độ cong trực giao liên kết các khoảng
cách sai phân theo hướng ξ,η với các cung thực
tế như sau:
( )
m
ds ξξ ∂=
( )
n
ds ηη ∂=
(4)
do vậy, đoạn ds phải thoả mãn:
2
2
2
2
2
nm
ds ηξ ∂+∂=
(5)
hay trong toạ độ Đề các:
( ) (
( ) ( ) ( ) ηξηξ
ηξηξ
ηξηξηηξξ
ηξηξ
ddyyxxdyxdyx
dydydxdxdydxds
+++++=
+++=+=
2222222
22222 )
(6)
Với thành phần cuối cùng ở phương trình
trên bằng 0 trong hệ toạ độ trực giao, phép thế
hai phương trình trên dẫn đến (Wilkin and ...