Tác giả

Vũ Thanh Ca 1

Đơn vị công tác

Viện khí tượng thủy văn

Tóm tắt

Báo này trình bày một mô hình số trị dự báo biến đổi khí hậu quy mô vừa do tác giả xây dựng. Mô hình mô phỏng các quá trình vận chuyển động lượng, nhiệt, ẩm trong lớp biên khí quyển có xét tới ảnh hưởng của các hoạt động của con người như tốc độ đô thị hoá, tốc độ phát thải nhiệt vào khí quyển. Đặc biệt, hệ phương trình của mô hình được rút ra bằng cách lấy trung bình không gian và thời gian hệ phương trình Navier-Stokes, phương trình liên tục, phương trình vận chuyển nhiệt, ẩm để thể tính đến ảnh hưởng của thể tích các công trình trong lớp biên gần mặt đất và tương tác giữa các công trình với các quá trình trao đổi động năng, nhiệt, ẩm giữa bề mặt và lớp biên khí quyển. Mô hình k-e cải tiến được sử dụng có tính đến sự bất đẳng hướng của trường rối khi có phân tầng mật độ. Trong mô hình k-e cải tiến, quá trĩnh vận chuyển động lượng, nhiệt và ẩm theo phương thẳng đứng trong điều kiện phân tầng mật độ được tính toán dựa trên giả thiết về chuẩn căn bằng của dòng chảy cắt khi mà có thể bỏ qua ảnh hưởng của quá trĩnh vận chuyển lên ứng suất và thông lượng nhiệt. Quá trình đốt nóng tại bề mặt các công trình và bề mặt đất cũng được mô hĩnh hoá. Việc so sánh các kết quả tính toán bằng hệ thống dự báo khí hậu với các số liệu quan trắc cho thấy rằng mô hĩnh có khả năng tính toán khá chính xác các điều kiện khí tượng trong lớp sát đất như vận tốc gió, nhiệt độ, độ ẩm không khí, các đặc trưng của trường rối. Kết quả tính toán của mô hình có thể phục vụ cho việc dự báo sự biến đổi của khí hậu, nhất là khí hậu đô thị do có sự phát triển và mở rộng thành phố, phục vụ cho việc lập quy hoạch sử dụng đất và quy hoạch đô thị.

 

Từ khóa

Trích dẫn bài báo

Vũ Thanh Ca (2006), Mô hình số trị dự báo biến đổi khí hậu quy mô vừa. Tạp chí khí tượng thủy văn, 546, 23-33. 

Tài liệu tham khảo

  1. Asaeda, T. and Vu, T. c. , ‘The Subsurface Transport of Heat and Moisture and its Eeffects on the Environment: a Numerical Model’, Boundary-Layer Meteorol., 65, 159- 179,19932. Ashie, Y., Vu, T.c. and Asaeda T.: ‘Building Canopy Model for the Analysis of Urban Climate’, J. Wind Eng. Indust. Aero., 81, 237-248.
  1. Craspite, G.H., Rotstein, E. and Whitaker, s. ‘A General Closure Scheme for the Method of Volume Averaging’, Chem. Eng. Sci.,?41 (2), pp.227-235, 1986
  2. Dyer, A.J. and Hicks, B.B.‘Flux-Gradient Relationships in the Constant Flux Layer’, Quart. J. Roy. Meteor. Soc., 96, 715-721, 1970.
  3. Garrat, J.R. and Hicks, B.B.‘Momentum, Heat and Water Vapor Transfer to and from Natural and Artificial Surfaces’, Quart. J. Roy. Meteor. Soc., 99, 680-687, 1973.
  4. Hiraoka, H., Maruyama, T., Nakamura, Y. and Katsura, J. ‘A Study on Modelling of Turbulent Flows within Plant and Urban Canopies. Formalization of Turbulence Model (Part 1)’. J. Archit. Plaim. Eng., AIJ , No. 406, 1-9,1989.
  5. Hiraoka, H. ‘An Examination of Reproducibility of Leipzig Wind Profile by Means of Turbulence Model with e Equation’. J. Archit. Plann. Eng., AIJ, No. 525, 53-58,1999.
  6. Hogsưom, u., Taesler, R., Karlsson, s. Enger, L. and Smedman-Hogsưom A-S. ‘The Uppsala Urban Meteorology Project’. Boundary Layer Meteorol, 15, 69-80, 1978.
  7. Hogsưom, u., Bersưom, H. and Alexamderson, H. ‘Turbulence Characteristics in a Near Neuưal Sưatiíied Urban Atmosphere’. Boundary Layer Meteorol, 23, 449-472.
  8. Kimura, F. and Arakawa, s. ‘A Numerical Experiment in the Nocturnal Low Level Jet over the Kanto Plain’, J. Meteorol. Soc. Japan, 61 (6), 848-86, 1982, 1983.
  9. 9. Launder, B. E. 'On the Effects of a Gravitational Field on the Turbulent Transport of Heat and Momentum', J. Fluid Meeh., 67, pp.569-581, 1975.
  10. Oikawa, s., and Meng, Y. 'Turbulence Characteristics and Organized Motion in a Suburban Roughness Sublayer', Boundary-Layer Meteorol., 14, 289-312, 1995.
  11. Oke, T.R.'The Energetic Basis of Urban Heat Island', Quart. J. Roy. Met. Soc., 108, 1-24, 1982.
  12. Oke, T.R.: 'The Urban Energy Balance'. Progress in Physical Geography, 12, 471- 508.1998.
  13. Oke, T.R., Johnson, G.T., D.G. Steyn, and Watson I.D. Simulation of Surface Urban Heat Islands under 'Ideal' Conditions at Night. Part 2: Diagnosis of Causation'. Boundary-Layer Meteorol., 56, 339-358, 1991.
  14. Rotach M.W.: 'Turbulence within and above an Urban Canopy', ETH Diss. 9439, 240pp., Published as ZGS, Heft 45, Verlag vdf, Zurich 1991.
  15. Rotach M.w. 'Turbulence Close to a Rough Urban Surface. Part I: Reynolds Stress'. Boundary-Layer Meteorol., 65, 1-28, 1993a.
  16. Rotach, M.w.'Turbulence Close to a Rough Urban Surface. Part II: Variances and Gradients'. Boundary-Layer Meteorol., 65, 1-28, 1993b.
  17. Rotach, M.w. Profiles of Turbulence Statistics in and above an Urban Street Canyon Atmos. Env., 29, 1473-1486, 1995.
  18. Roth, M. 'Turbulent Transfer Characteristics over a Suburban Surface', PhD Thesis, The University of British Columbia, Vancouver, Canada, 1991.
  19. Roth, M. 'Turbulent Transfer Relationships over an Urban Surface. II: Integral Characteristics', Q. J. R. Meteorol. Soc., 119, 1071-1104, 1993.
  20. Roth, M. 'Review of Atmospheric Turbulence over Cities', Q. J. R. Meteorol. Soc, 126, 941-990, 2000.
  21. Roth, M. and Oke, T. 'Turbulent Transfer Relationships over an Urban Surface. I: Spectral Statistics'. Q. J. R. Meteorol. Soc., 119, 1071-1104, 1993.
  22. Vu, T. c., Asaeda, T. and Ashie, Y. 'Development of a Numerical Model for the Evaluation of the Urban Thermal Environment', J. Wind Eng. and Industr. Aero., 81, 181-196, 1999.
  23. Yamada, T. 'The Critical Richardson Number and the Ratio of the Eddy Transport Coefficients Obtained from a Turbulence Closure Model', J. Atmos. Sci., 32,926-933,1975.
  24. Yamada, T. 'Simulations of Nocturnal Drainage Flows by a q21 Turbulence Closure Model', J. Atmos. Sci., 40, pp.91-106, 1983.
  25. Yamada, T. and Bunker, s. 'Development of a Nested Grid, Second-moment Turbulence Closure Model and Application to the 1982 ASCOT Brush Creek Simulation', J. Appl. Meteorol., 27, 562-578, 1988.
  26. Yamada, T. and Bunker, s. 'A Numerical Study of Nocturnal Drainage Flows with Strong Wind and Temperature Gradients', J. Appl. Meteorol., 28, 545-554, 1989.