BÁO CÁO TỔNG HỢP

CHƯƠNG 3. NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN CÁC MÔ HÌNH KHÍ
HẬU KHU VỰC ĐỂ MÔ PHỎNG, DỰ BÁO VÀ DỰ TÍNH ĐIỀU
KIỆN KHÍ HẬU CỰC ĐOAN Ở VIỆT NAM
3.1 Lịch sử phát triển các mô hình khí hậu
Mô phỏng và dự báo khí hậu có thể được thực hiện bằng cách kết hợp các
nguyên lý của vật lý học, hóa học và sinh học vào trong một mô hình toán học mô tả
khí hậu. Theo mức độ phức tạp, có thể sắp xếp các mô hình khí hậu theo thứ tự từ
những mô hình cân bằng năng lượng đơn giản đến các mô hình rất phức tạp, đòi hỏi
phải có các máy tính lớn, tốc độ tính toán nhanh và những kỹ thuật tính toán phức tạp.
Các mô hình khí hậu thường được ký hiệu ngắn gọn là GCM. Nguyên gốc GCM được
cấu tạo từ thuật ngữ mô hình hoàn lưu chung khí quyển (General Circulation Model).
Tuy nhiên, hiện nay GCM được dùng để ký hiệu loại mô hình khí hậu tinh xảo nhất,
trong đó hoàn lưu chỉ là một trong những thành phần cốt yếu, nên dường như nó được
thay đổi một cách hợp lý nguồn gốc cấu tạo là mô hình khí hậu toàn cầu (Global
Climate Model).
GCM hiện đại có nguồn gốc từ các mô hình toán học được phát triển trước hết để
dự báo các hình thế thời tiết hạn vài ngày. Năm 1922, Richardson L. F. là người đầu
tiên đưa ra ý tưởng rằng thời tiết trong tương lai có thể dự báo bằng việc tích phân số
các phương trình chuyển động của chất lỏng khi sử dụng thời tiết hiện tại như là điều
kiện ban đầu. Ông đã cố gắng tính toán dự báo thời tiết bằng tay khi ông đang là một
lái xe cứu thương ở Pháp trong chiến tranh Thế giới thứ I. Kết quả dự báo sai quá mức,
bởi vì những điều kiện ban đầu của ông có chứa thành phần hội tụ gió giả tạo lớn. Dự
báo bằng mô hình số thành công đầu tiên đã sử dụng các phương trình đã được đơn
giản hóa rất nhiều so với những phương trình của Richardson, trong đó nghiệm của
chúng ít nhạy cảm với điều kiện ban đầu.
Dự báo thời tiết bằng phương pháp số được đề xuất như là một khả năng ứng
dụng của máy tính điện tử được John von Neumann phát triển vào cuối những năm
1940. Thành công đầu tiên của dự báo thời tiết số sử dụng máy tính điện tử là ở Viện
nghiên cứu nâng cao Princeton, New Jersey, được thực hiện bởi một nhóm do Jule
Charney lãnh đạo. Mô hình này chỉ có một lớp khí quyển và chỉ mô tả vùng lục địa
nước Mỹ. Thí nghiệm số đầu tiên có tính đến bức xạ và sự tiêu tán đã được xây dựng
khi sử dụng một mô hình đơn giản hai mực theo chiều thẳng đứng. Sau đó để mô
phỏng chi tiết hơn hoàn lưu chung khí quyển, người ta đã đưa vào các phương trình
chuyển động chính xác hơn, tăng độ phân giải không gian ngang và đứng, và các quá
trình vật lý điều khiển hoàn lưu chung khí quyển, như bức xạ, sự giải phóng ẩn nhiệt,
và tiêu tán do ma sát được mô tả sát thực hơn. Chất lượng của những mô phỏng nhận
được bằng các mô hình khí quyển đã dần dần được cải thiện nhờ nghiên cứu thực
nghiệm chuyên sâu liên quan đến việc cung cấp thông tin dự báo thời tiết thực tế.
Cùng với sự nỗ lực để tăng chất lượng dự báo thời tiết là sự cố gắng lớn trong việc thu
thập số liệu quan trắc thời tiết tại bề mặt và tại các mực khí quyển trên cao. Những
quan trắc này có thể dùng để mô tả trạng thái khí quyển dùng cho việc điều chỉnh
những dự báo ban đầu.
89