Ứng dụng công cụ kết nối song song mô hình WRF - CMAQ đánh giá nồng độ một số chất ô nhiễm không khí cho Việt Nam

Trong nghiên cứu này, bộ công cụ kết nối song song giữa mô hình nghiên cứu, dự báo thời tiết WRF và mô hình chất lượng không khí (CLKK) CMAQ phục vụ mô phỏng nồng độ các chất ô nhiễm trong không khí ở Việt Nam đã được ứng dụng.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Ứng dụng công cụ kết nối song song mô hình WRF - CMAQ đánh giá nồng độ một số chất ô nhiễm không khí cho Việt NamKẾT QUẢ NGHIÊN CỨU KHOA HỌC VÀ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆỨNG DỤNG CÔNG CỤ KẾT NỐI SONG SONG MÔ HÌNHWRF - CMAQ ĐÁNH GIÁ NỒNG ĐỘ MỘT SỐ CHẤTÔ NHIỄM KHÔNG KHÍ CHO VIỆT NAM Lê Văn Quy (1) Lê Văn Linh Nguyễn Anh Dũng2 TÓM TẮT Cơ sở khoa học cho những nghiên cứu đánh giá về hiện trạng nồng độ các chất ô nhiễm không khí là số liệu quan trắc từ các trạm quan trắc môi trường. Tuy nhiên, không phải khi nào cũng có đủ cơ sở dữ liệu phục vụ cho việc tính toán, đánh giá chất lượng môi trường không khí, khi đó, mô hình WRF - CMAQ là một trong những công cụ hữu hiệu, mở ra nhiều tiềm năng ứng dụng. Trong nghiên cứu này, bộ công cụ kết nối song song giữa mô hình nghiên cứu, dự báo thời tiết WRF và mô hình chất lượng không khí (CLKK) CMAQ phục vụ mô phỏng nồng độ các chất ô nhiễm trong không khí ở Việt Nam đã được ứng dụng. Các kết quả mô phỏng, đánh giá nồng độ các chất ô nhiễm không khí vào tháng 1/2017 cho thấy, nồng độ CO, NO2, SO2 và bụi PM2.5 tập trung chủ yếu tại khu vực đồng bằng Bắc bộ và đồng bằng Nam bộ. Kết quả của nghiên cứu góp phần nâng cao hiệu quả công tác nghiệp vụ dự báo chất lượng môi trường nói chung và dự báo chất lượng môi trường không khí nói riêng. Từ khóa: Công cụ kết nối song song WRF - CMAQ Two Way, PM2.5, CO, SO2, NO2. 1. Mở đầu thể không nắm bắt được những quá trình khí tượng xảy Trước đây, các nghiên cứu về mô hình CLKK chủ ra trong quy mô thời gian nhỏ [3].yếu thực hiện kết nối không đồng thời (nối tiếp), các Nghiên cứu ứng dụng công cụ kết nối song songmô hình khí tượng được mô phỏng để tạo đầu vào cho giữa mô hình nghiên cứu, dự báo thời tiết WRF và môcác mô hình chất lượng môi trường không khí. Những hình CMAQ sẽ như một mô hình “đồng thời”, phụcnăm gần đây, các mô hình “đồng thời”, kết nối mô vụ mô phỏng nồng độ CO, NO2, SO2 và bụi PM2.5 thửphỏng song song được ứng dụng và phát triển mạnh nghiệm cho Việt Nam.mẽ trong công đồng nghiên cứu khoa học [1]. 2. Phương pháp Thực tế trong khí quyển thực, các quá trình khí Hệ thống mô hình kết hợp bao gồm 3 thành phầntượng và hóa học tương tác với nhau rất chặt chẽ thông chính: Mô hình nghiên cứu, dự báo thời tiết WRF, môqua các tác động hồi tiếp giữa khí hậu - hóa học - xon hình CMAQ và công cụ kết nối [4].khí - mây - bức xạ. Trong khi đó, các mô hình “đồngthời” tuy yêu cầu khoảng thời gian tích phân dài hơn, 2.1. WRFnhưng lại giải quyết được bài toán hồi tiếp của sol khí Mô hình nghiên cứu và dự báo thời tiết WRF đượctới hệ thống khí hậu. Hệ thống có thể mô phỏng đồng phát triển từ những đặc tính ưu việt nhất của mô hìnhthời thành phần hóa học và thành phần khí tượng trên MM5, với sự hợp tác của nhiều cơ quan, tổ chức trêncùng một quy mô không gian, thời gian, do đó, có thể thế giới [5]. WRF là hệ thống bao gồm nhiều mô đunbỏ qua các bước nội suy phức tạp [1] [2]. Nếu mô hình khác nhau, linh hoạt và tối ưu cho mục đích nghiênkhí tượng và mô hình hóa học không được tích phân cứu, cũng như nghiệp vụ, cho phép sử dụng các tùyđồng thời với nhau, sẽ dẫn đến những sai số lớn do chọn khác nhau đối với tham số hóa các quá trình vậtbước cập nhật đầu vào khí tượng thấp, nên mô hình có lý và được cập nhật các phiên bản mới. Hiện tại, WRF1 Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Biến đổi khí hậu2 Vụ Khoa học và Công nghệ (Bộ TN&MT) Chuyên đề III, tháng 9 năm 2018 21có 2 phiên bản là nghiên cứu nâng cao ARW cho phép 5 nhóm: Hòa tan trong nước, không hòa tan, muốingười sử dụng có thể đưa hệ thống đồng hóa số liệu biển, các bon đen và nước. Những phản hồi trực tiếp3DVAR vào mô hình và phiên bản mô hình quy mô này có xu hướng giảm bức xạ SW mặt đất trong các khuvừa phi thủy tĩnh NMM. Bắt đầu từ WRF - ARW phiên vực có nồng độ sol khí cao, do đó, làm giảm nhiệt độ bềbản 3 là có thể thực hiện kết nối song song với CMAQ mặt ban ngày. Ngoài ra, các sol khí hấp thụ như các bonphiên bản 5. Cả hai mô hình WRF - ARW và CMAQ đen, có xu hướng làm ấm không khí [4].đều có thể được cấu hình theo định dạng lưới tính vàcác hệ tọa độ. Do đó, không cần có nội suy không gian 3. Kết quả và thảo luậncủa dữ l ...