Thử nghiệm cải tiến chỉ tiêu dự báo không khí lạnh các tháng cuối mùa đông bằng phương pháp Synôp

Nội dung:Phđn I: Cơ sở lý thuyết về các quá trình quy mô lớn như sự mở rộng cùa áp thấp hành tinh, sóng trong đới gió tây, hình thế hai rãiứi một sống ở Đồng Á, sự tăng cường của áp ca

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRUỒNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TựNHIÊN

^ ^ ^ »1*

Tên báo cáo:

THỬ NGHIỆM CẢI TIẾN CHỈ TIÊU

II Nội dung:

Phđn I: Cơ sở lý thuyết về các quá trình quy mô lớn như sự mở rộng cùa

áp thấp hành tinh, sóng trong đới gió tây, hình thế hai rãiứi một sống ở Đồng

Á, sự tăng cường của áp cao Sibêri và vai trò của cao nguyên Tibet, áp thấp Aleut đối với quá trình xâm nhập lạnh vào Việt Nam.

Phần II: Thuyết minh 5 chì tiêu định tính dự báo xâm nhập lạnh vào Việt Nam và kết quả tính thử nghiệm tốc đô sóng dài để xác định vị trí rãnh Đông Á dùng trong dự báo xâm nhập lạnh hạn vừa đối với xâm nhập lạnh vào Việt Nam.

III Các kết quả dạt được:

1 Bản báo cáo đề tài.

2 Hướng đẫn một luận văn tốt nghiệp cho sinh viên

Nguyễn Thị Hương Lý (K42) chuyên viên khí tượng.

TitleĨ Dcfenition o f criteries for cold surges to Viet nam forcasting o f widle range 9 l-3days).

Code fo r partner: Q7-00-28

I.Aim o f Report:

From analysis resutls o f 30 synoptic situations, in which Siberian anticycle intencofied, East Asia Tromph reach mean position, to find critries for tnidle range forcasting cold surges to Viet natn

II Conten o f report:

Part 1: Theorthical basic on macro scale processes as well as expanding

o f the phanetary cyclone, long wave ( prossly wave) two ừough and one situation in East Asia, intenciíĩcatủig of the Siberian anticyclone, role o f die Tibet plato anh Aleutian cyclone in the cold surges to Viet Nam to find criteries for midle range forcast o f cold surges to Viet Nam

Part 2: Describing 5 established criteries for midle range forcasting cold surges to Viet Nam Results o f computing long wave speed.

Mam results:

1 Report o f the projects.

2.Result in training One theme o f bachelor

MỤC LỤC

Trang

PHÂN I Hình thế trên cao và dưới thấp ở Đồng Á quy đinh các quá trình

1.2 Vai trò của sự mở rộng của xoáy thuận hành tinh và nhiễu động sóng trong đới gió tây đối vói quá trình xâm nhập lanh, 20 PHAN II Chỉ tiêu đinh tính đự báo xâm nhập lạnh và kết qủa tính thử

nghiệm tốc độ sóng dài dùng trong dự báo xâm nhập lạnh 38

MỞ ĐẦU

Hàng năm vào mùa đông từng đợt không khí cực đới biến tính lạnh khô vào đầu và giữa mùa đông và không khí lanh với độ ẩm tương đối lớn hơn vào giữa mùa đông thường xâm nhập từ phía đông nam Trung Quốc vào Việt Nam Những đợt không khí lanh này còn gọi là sóng lanh hay

hàn triều gây ra rét đậm, rét hại, ngoài khơi vinh Bắc Bộ gió mạnh lên cấp

6, cấp 7, biển động manh gây ảnh hưởng lớn đến sản xuất nông nghiệp và hoạt động trên biển Có năm đợt xâm nhập lanh gây thiệt hại đến hơn 2 ngàn tỉ đổng cho riêng vụ đông xuân Dự báo thời tiết xâm nhập lạnh là một trong các dự báo quan trọng hàng đầu, nhất là khi xâm nhập lạnh có khả năng phối hợp với bão hay dải hội tụ nhiệt đới gây mưa lớn kéo dài, gây lụt như trận lũ lụt năm 1999

Trong nghiệp vụ dự báo thời tiết người ta gọi những đợt xâm Iihập lạnh kèm theo front lạnh là gió mùa đông bắc, đợt xâm nhập lạnh nhưng không kèm theo biến đổi hưóng gió vẫn gây giảm nhiệt độ đáng kể gọi là đường đứt, còn đợt xâm nhập lanh xuống sau đợt xâm nhập lạnh trước đưa không khí cực đới biến tính lanh khô sau không khí đã thống trị tại địa phương, chỉ gây giảm nhiệt độ không lớn, gió đông bắc vẫn manh lên, được gọi là đợt không khí lanh tăng cường

Gần 30 năm nay dự báo xâm nhập lạnh hạn 24 giờ được thực hiện theo phương pháp synôp của Nguyễn Vũ Thi (1974) Phương pháp dự báo khả năng không khí lạnh xâm nhập vào miền Bắc Việt Nam trên cơ sở chênh lệch khí áp của một số trạm ở Nam Trung Quốc với khí áp tại trạm

Hà Nội Chênh lệch khí áp càng lớn khả nâng xâm nhập lạnh về Việt Nam càng lớn Theo phương pháp này chỉ có thể dự báo xâm nhập lạnh khi không khí lạnh đã tới Nam Trung Quốc Dự báo hạn 2-3 ngày thường được tiến hành nhờ sự hỗ trợ của các sản phẩm số trị đối với các trường khí tượng hạn vừa 2-3 ngày

Trong báo cáo này chúng tôi trình bày cơ sở lý thuyết của phương pháp synôp kéo dài hạn dự báo xâm nhập lạnh từ đến 2-3 ngày trên cơ sở xem xét xu thế phát triển của các hình thế synôp trên cao và sự phối hợp với các hình thế dưới thấp ở các khu vực Âu - Á, xác định các chỉ tiêu định tính dự báo thời điểm xâm nhập lanh vào Việt Nam và kết quả thử nghiệm việc tính tốc độ sóng dài ở khu vực Âu - Á nhằm dự báo vị trí của rãnh Đông Á, hình thế trên cao quyết định sự xâm nhập lanh vào Việt Nam.

Về mặt nguyên tắc, để xây dựng phương pháp synôp với hạn càng dài càng cần phải xem xét càng xa về nguồn gốc ban đầu của các đối tượng synôp cơ bản và trên các bản đồ bao quát phạm vi càng rộng lớn hơn Chính vì vậy để xây dựng các chỉ tiêu dự báo xâm nhập lạnh vào Việt Nam với hạn vừa cần phải xem xét các quá trình synôp trên quy mô của hai lục địa Âu - Á và còn phải xem xét sự lan truyền của sóng dài quy định sự xâm nhập lạnh Để dự báo xâm nhập lạnh ở Trung Quốc và sau đó xâm nhập vào Việt Nam ta cần xem xét sự lan truyền sóng trên cao trên quy mô toàn Bắc Bán Cầu Điều đó là do quy luật tương tác xa của các phẩn khác nhau trong khí quyển cũng như những quy luật ảnh hưởng và tương tác của hoàn lưu ôn đới đối với hoàn lưu và thời tiết miền nhiệt đới như Riehl (1954, 1979), DuZen (1956) và nhiều tác giả khác đã đề cập đến

Chúng tôi xuất phát từ quan điểm đó để tìm các chỉ tiêu định tính cho dự báo xâm nhập lanh vào v iệt Nam hạn 2-3 ngày và thử nghiệm tính tốc độ sóng dài và xem xét khả năng sử dụng kết quả này cho các dự báo

Hình ì Trường áp trong hệ thống các dòng khí mặt đất Tháng ì Đường đẳng áp (ỉ- đường đẳng áp, 2,3 - đường front); véctơ gió traniỊ bình (mũi tên).

Phía đông áp cao Sibêri là áp thấp trung tâm Alêut Rìa phía nam của

áp cao Sibêri là một đoạn front cực kéo dài tới trung tâm áp thấp Alêut

Áp cao Sibêri, áp thấp Alêut và đoạn front cực này là những nhân tố chủyếu quy định hình thế thời synôp mặt đất vào mùa đông ở Đông Á

Có thể thấy ba sống áp cao mở rộng về ba phía từ trung tâm áp cao đó

là sống mở rộng sang phía tây tới tận biển Caspiên và Hắc Hải, sống thứ hai mở rộng về phía Cực bắc của Đông Á tới sát Bắc Băng Dương, sống thứ ba mở rộng về phía đông nam, tiến sâu vào miền nhiệt đới tới Đông Nam Á trong đó có Việt Nam Hai sống ở phía tây và phía bắc là hệ quả của những đợt xâm nhập lanh trong quá trình các cao áp lanh vốn là các

áp cao trung gian và áp cao kết thúc của chuỗi xoáy thuận trên front Băng Dương và front cực phát triển ở phía tây Các áp cao này di động và gia nhập vào áp cao Sibêri Cứ mỗi lần có sự xâm nhập này thì có sự tăng cường của áp cao Sibêri Vói những điều kiện synôp và điều kiện địa hình thích hợp khối khí lạnh từ áp cao Sibêri di chuyển về phía đông nam và gây xâm nhạp lạnh ở miền đông nam Trung Quốc và từ đó xâm nhập vào Việt Nam

Theo Duzen (1956), xét một cách chi tiết có bốn đường xâm nhập lạnh ở mặt đất Tuỳ theo nguồn gốc của khối khí và đặc trưng của các quá trình synôp có thể chia đợt xâm nhập lanh thành 4 loại

- Đưòng xâm nhập lanh thứ nhất thường thấy khi các khối khí hình thành trên khu vục Bắc Băng Dương phía tây miền Đất Mới và xâm nhập vào Trung Quốc qua miền bắc Scandinave, biển Bạch Hải, miền tây Sibêri

và M ông Cổ

- Đường xâm nhập lạnh thứ hai là do các khối khí hình thành trên miền Bắc Băng Dương phía đông của lục địa Châu Á và dịch chuyển tới miền tây Sibêri ơ phía nam vĩ tuyến 60°N khối khí này quay về phía đông nam và xâm nhập vào Mông c ổ và Trung Quốc Trong quá trình các khối khí này dịch chuyển về phía nam trên dãy Ưran hình thành sống áp cao Đổng thời rãnh sóng dài dịch chuyển về phía đông nam tới miền đông ưran Trong quá trình dịch chuyển tiếp theo về phía đông rãnh này

4

sâu xuống đáng kể và thay thế rãnh cơ bản sau khi dịch chuyển ngang qua

đường bờ biển.

- Nơi xuất phát của khối khí trong đường xâm nhập lạnh thứ ba là

miền tây Sibêri Mùa đông trên miền tây Sibêri và M ông c ổ các xoáy nghịch tĩnh có thể duy trì trong nhiều ngày Sự duy trì trong một thời gian dài có liên quan với quá trình ngăn chặn trên Uran Khối khí trong đó hình thành xoáy nghịch lanh đi do phát xạ Dần dần khối khí này có nhiệt

độ rất thấp còn khí áp mặt đất tăng lên đến giá trị rất cao Cùng với sự kết thúc hình thế ngăn chặn trên Uran xoáy nghịch lanh này bắt đầu dịch chuyển xuống phía nam và gây nên ở Trung Quốc thời tiết rất lạnh

- Loại đường xâm nhập lanh thứ tư thường rất khó phát hiện Ban đầu sự xuất hiện của front lạnh không rõ trên Ưran, áp cao dịch chuyển cùng với front lanh tới Châu Á và dần dần trở thành một xoáy nghịch Sau

đó xoáy nghịch này di chuyển về phía đông nam ngang qua Mồng c ổ và xâm nhập vào Trung Quốc

Như vậy, không khí lanh sau khi xâm nhập vào Trung Quốc có bốn loại theo bốn hướng thành các đợt như sóng, ở Trung Quốc người ta gọi là hàn triều (sóng lạnh) Không khí lanh sau khi xâm nhập tói miền đông nam Trung Quốc vượt qua trướng ngại địa hình là các dãy núi ở các khu vực này, trong đó đáng kể nhất là dãy núi Nam Lĩnh có độ cao trung bình 2000m, dừng lại ở đây 1-2 ngày vói ranh giới phía nam là front tĩnh Hoa Nam nhận bổ sung không khí lanh ở phương bắc tới và vượt qua dãy Nam Lĩnh xâm nhập xuống phía nam và sau thời gian tới biên giới Việt mam

và các tỉnh phía Bắc Tiếp đó không khí lanh di chuyển tới vùng đồng bằng Bắc Bộ và các tỉnh Bắc Trung Bộ Đồng thời lên phía Việt Bắc tới Bắc Quang (Tuyên Quang) gây mưa mùa đông ở khu vực này

Thực tế, sự hình thành và di chuyển của các áp cao lanh và áp thấp trên front Băng Dương và front cực đã xẩy ra từ mấy ngày trưóc Ta đã biết rằng trên front cực ở Bắc Đại Tây Dương, về phía đông của áp thấp Jsland thường xẩy ra nhiễu động sóng và trên front hình thành chuỗi xoáy thuận với các xoáy thuận ở đỉnh sóng, các xoáy nghịch trung gian ở giữa các xoáy thuận này và cuối mỗi chuỗi xoáy là xoáy nghịch kết thúc bản

5

thân là một khu vực không khí lanh quy mô lớn và nằm ở phía nam nhất của chuỗi xoáy Trong khi di động sang phía đông, theo quy luật, xoáy thuận front di chuyển về phía đông bắc và xoáy nghịch trung gian và xoáy nghịch kết thúc di chuyển về phía đông nam, các xoáy này tách ra khỏi hệ thống front trong quá trình chia cắt Các xoáy thuận trải qua các giai đoạn trẻ, giai đoạn cố tù và cuối cùng tan đi cùng hệ thống mây và mưa của chúng Các xoáy nghịch cùng với bộ phân không khí lanh trong chuyển động về phía đông nam mang không khí lanh về phía vĩ độ thấp Các xoáy nghịch trên front cực ở châu Âu di chuyển qua các vĩ độ cuối cùng gia nhập vào khu vực cao áp Sibêri thể hiện qua sự kéo dài của sống cao áp về phía tây và bộ phận không khí lạnh sẽ thâm nhập vào khu vực áp cao này, tăng cường áp cao Sibêri Quá trình này lặp đi lặp lại từng đợt Quá trình

tương tự cũng xẩy ra ở sống phía bắc của áp cao Sibêri v ề thực chất áp

cao Sibêri là một áp cao trung tâm Hệ quả của những sự bổ sung không khí lạnh ở phía tây và phía bắc của áp cao Sibêri sẽ làm khối lượng không khí lanh trong khu vực áp cao, áp cao tăng lèn, khí áp vùng trung tâm áp cao tăng nhanh Đồng thời với sự di chuyển của không khí lanh về phía đông nam Trung Quốc sống áp cao từ áp cao Sibêri sẽ mở rộng về phía nam trong trường áp mặt đất Cùng thời gian này xoáy thuận trung tâm Aleut nhận các xoáy thuận từ chuỗi xoáy trên front Băng Dương tới sẽ khơi sâu và mở rộng về phía tây nam ngăn chặn áp cao phát triển sống và đưa không khí lanh về phía nam Sống phía tây nam của áp cao Sibêri trên bản đồ phân bố khí áp nhiều năm chính là sự thể hiện cuả đưòng xâm nhập của không khí cực đới lanh khô xuống phía nam

Như vậy là ở mặt đất hệ thống gây xâm nhập lạnh chính là áp cao Sibêri nhưng sự mở rộng của áp thấp Aleut cũng đóng góp vai trò không kém phần quan trọng

Sau khi vượt dãy Nam Lĩnh front lạnh tới phía nam Trung Quốc và biên giới phía bắc Việt Nam ta có thể thấy một chuỗi xoáy thuận, front nằm dọc theo dải áp thấp giữa áp cao Sibêri và áp cao cận nhiệt (trong nghiệp vụ dự báo dải áp thấp này được gọi là dải áp thấp bị nén, rãnh ngang hay “ rãnh gió mùa mùa đông”) để phân biệt với rãnh gió mùa mùa

hè là phần kéo dài của áp thấp Nam Á về phía bờ biển Đông Á và Biến

6

Đồng Việt Nam (Hình 2- lấy từ tập bản đồ synôp của Trung tâm dự báo khí tượng thuỷ vãn Trung ương) Trên chuỗi xoáy thuận này áp cao Sibêri đóng vai trò áp cao kết thúc của chuỗi xoáy, về phía đông bắc là xoáy thuận front trên Đài Loan, Nhật Bản và cuối cùng là xoáy thuận Aleut nằm trong giai đoạn cố tù Front lạnh ở rìa áp cao Sibêri nằm trong rãnh khuất ở rìa áp cao này, đúng trong khu vực sinh front ở phía nam xoáy thuận Hệ quả là các đường front lanh nằm song song với đường đẳng áp

và hệ thống mây front lanh có hệ thống mây phần lớn là mây Ns

Hình 2 Áp cao Sibêri (áp cao lục địa) trong chuỗi xoáy thuận với

áp thấp trên Đài Loan và Nhật Bản và áp thấp Alêut p hát triển rộng sang phía tây nam tao với áp cao Sibêrì một dải građlen khí áp lớn nằm theo hướng tây bắc- đông nam, tạo điều kiện thuận lợi cho không khí cực đới biến tính dưới thấp thâm nhập sâu xuống phía nam tới Việt Nam.

Điều này cũng thể hiện rõ trên bản đổ (hình 3) của DuZen (1956)

Để minh hoạ cho những điều trình bầy ở trên chúng tôi dẫn ra ở đây

ví dụ về đợt xâm nhập lanh rất mạnh và kéo dài vào loại thứ tư tronơ v ò n ơ

40 năm nay Đó là đợt xâm nhập lạnh tiếp theo một đợt xâm nhập lạnh trước đó nên Trung tăm dự báo khí tượng thuỷ văn trung ương gọi là đọt không khí lạnh tăng cường mạnh Đợt xâm nhập lạnh này kéo dài 20 no-ày

7

từ ngày 25/12/2002 đến ngày 12/1/2003 Nhiệt độ trung bình ngày ở Bắc

Bộ và Bắc Trung Bộ giảm tới 10'13°c, gây 5 ngày rét hại cho Bắc Bộ, 3 ngày cho Trung Bộ Ngày 27/12/2002 tại Lạng Sơn có tuyết rơi, vùng núi nhiều nơi nhiệt độ giảm dưới 6°c trong lều khí tượng Tại mặt đất nhiệt

độ còn có thể thấp hơn Tuy là một đợt xâm nhập lanh vào giữa mùa đông nhưng do kết hợp với rãnh thấp trên cao nên cùng với đợt xâm nhập lanh này là đợt mưa rải rác, mưa vừa có nơi mưa to ở Bắc Bộ với lượng mưa 25-35mm (Đặc điểm khí tượng thuỷ văn năm 2003)

Hình 3 Bản đồ mặt đất 19h ngày Ỉ8-3-1957 Các đường đẳng cao (đường ảíã) lấy từ bẩn đồ AT500 cùng ngày.

ở mặt đất ngày 23/12 (Hình 4) áp cao Sibêri mở rất rộng ỉên phía bắc Để dễ so sánh ta lấy đường đẳng áp 1035, đường đẳng áp trong cùng của áp cao có giá trị khí áp lớn nhất trên bản đồ phần bố khí áp mặt đất trung bình nhiều nám làm đường đặc trưng cho phạm vi mở rộng của áp cao Sibêri Hổi 19h ngày 23/12/2002 áp cao Sibêri mở rất rộng về phía cực bắc của lục địa châu Á ở phía bắc sống cao này là trung tâm áp cao phụ với khí áp ở vùng trung tâm là 1050mb Phía tây nam của áp cao Sibêri là nhân áp cao nhỏ giới hạn bởi đường đẳng áp 1025mb và phía tây

áp cao này là một áp cao phát triển trên front cực vói đường đẳng dp 1020mb bao quanh Cần lưu ý là lúc này áp thấp Aleut chưa phát triển nên

áp cao Sibêri phát triển một sống nhỏ về phía đổng và một sống nữa về

phía đông nam Đường đẳng áp 1015mb vẫn ở ngoài biên giới phía bắc Việt Nam.

19h ngày 24/12/2002 (Hình 5) sống ở phía bắc áp cao Sibêri đã thu lại về phía nam, không khí lanh đã xâm nhập theo hướng này Áp cao lạnh phía tây đã ra nhập vào sống áp cao phía tây của áp cao Sibêri, đường 1035mb mở rộng về phía tây nam Do khống khí lạnh không thể vượt qua cao nguyên Tibet nên các đường đẳng áp ở phía bắc cao nguyên Tibet xít lại Sống áp cao phía đông nam đã mở rộng tiếp xuống phía nam Áp thấp Aleut đã bắt đầu mở rộng về phía tây nam và giới hạn bởi đường đẳng áp lOlOmb

Hổi 19h ngày 25/12/2002 (Hình 6) Tuy không khí lanh từ phía bắc

và phía tây áp cao Sibêri vẫn xâm nhập vào khu vực trung tâm áp cao

Sibêri, các đường đẳng áp ở phía tây nam áp cao Sibêri ken xít lại theo

hướng tây bắc - đông nam Đổng thời áp thấp Aleut mở rộng phạm vi về phía tây nam và giới hạn bởi đường 1015mb Tuy áp thấp Aleut xuất hiện hai trung tâm áp thấp trên front cực ven biển Trung Quốc và Triều Tiên Sống cao của áp cao Sibêri lan manh về phía đông nam Dọc rìa phía nam

áp cao Sibêri có thể phân tích được một front lạnh kéo dài lên phía đông bắc

19h ngày 26/12/2002 (Hình 7) Đới đẳng áp ken xít phía tây nam

áp cao Sibêri tạo sóng ngắn và sống áp cao không còn lan rộng xuống Front lanh đã di chuyển vào miền Trung Việt Nam và võng xuống Áp thấp Aleut mở rộng sang phía tây Thời gian này Bắc Bộ nằm trọn trong không khí lanh phát xạ mạnh

19h ngày 27/12/2002 (Hình 8) Bắc Bộ và Bắc Trung Bộ nằm sâu trong không khí lanh cực đới biến tính lạnh khô và khô, front lạnh ở miền Nam và Biển Đông đã tan đi Trong khi đó trên sống phía bắc áp cao Sibêri lại mở rộng về phía bắc tói miền cực bắc châu Á vói một nhiễu áp cao nhỏ Còn sống phía tây lại kéo dài ra thành một dải như hành lang thâm nhập của không khí lạnh từ phía tây Sóng ngắn phát triển trên đới các đường đảng áp ken xít ở phía nam áp cao Sibêri Phía đông, áp thấp

9

Aleut lại mở rộng xuống phía đông nam ngăn chặn áp cao Sibêri lan rộng

vể phía đông

19h ngày 28/12/2002 (Hình 9) hai sống phía bắc và phía tây của áp cao Sibêri tiếp tục mở rộng về phía bắc và phía đông Áp thấp trên quần đảo Aleut tiếp tục mở rộng về phía tây nam Xu thế xám nhập lạnh tiếp tục với từng đợt bổ sung từ phía tây thể hiện trên sóng (dòng khí phía nam

áp cao Sibêri)

Sang ngày hôm sau, 19h ngày 29/12/2002 (Hình 10) sóng ngắn này thể hiện rõ hơn và hôm sau không khí lanh lại bổ sung tiếp vào Việt Nam Sang các ngày tiếp theo sự phát triển của áp cao Sibêri lại tiếp tục đưa không khí lanh xâm nhập vào Việt Nam

19h ngày 30/12/2002 (Hình 11) ở phía nam của áp cao Sibêri sóng ngắn trong đới khí áp ken xít thể hiện rất rõ và đang lan truyền sang phía đông chuẩn bị cho một đợt bổ sung không khí lanh tới Việt Nam

19h ngày 31/12/2002 (Hình 12)sống trên bắc Việt Nam lan sâu xuống phía nam và đới ken xít ở phía nam áp cao Sibêri giảm yếu chứng

tỏ không khí lanh đã di chuyển sang phía đông và đông nam

10

HÌNH 4 BẢN ĐỔ MẬT ĐẤT 19h ngày 23-12-2002

HÌNH 6 BẢN ĐỔ MẶT ĐẤT 19h ngày 25-12-2002

HÌNH 7 BẢN ĐỔ MẶT ĐẤT 19h ngày 26-12-2002

HÌNH 8 BẢN ĐỔ MẶT ĐẤT 19h ngày 27-12-2002

HÌNH 9 BẢN ĐỒ MẶT ĐẤT 19h ngày 28-12-2002

HÌNH 12 BẢN ĐỔ MẶT ĐẤT 19h ngày 31-12-2002

.1.2 Vai trò của sự mở rộng của xoáy thuận hành tinh và nhễu động sóng trong đới gỉó tây đối với qúa trình xâm nhập lạnh.

Trên hinh 13 là bản đồ độ cao địa thế vị trung bình nhiều năm mực

500mb cho tháng 1, đặc trưng cho phân bố khí áp và dòng khí trên cao tạơ

phần giữa tầng đối lưu vào mùa đông trên toàn Bắc bán cầu Ta có thể

thấy trong trạng thái trung binh khí hậu tại độ cao này tồn tại ba sóng dài

ở phần rìa của xoáy thuận trung tâm có tâm ở cực ở phía ngoài rìa xoáy thuận trung tâm là các áp cao cận nhiệt trên cao Trong ba rãnh này thì có

hai rãnh rất sâu đó là rãnh có trục nằm ở rìa Đống Á và một rãnh ít sâu

hơn ở Bắc Mỹ Rãnh thứ ba với trục nằm dọc theo phía đông Đại Tây

Dương có độ sâu nhỏ hơn hai rẵnh trên Các rãnh này là hệ quả của những đợt xâm nhập lạnh rất mạnh của không khí Băng Dương và không

khí cực từ miền vĩ độ cao về miền vĩ độ thấp.

Hình 13 Bản đồ hình th ế khí áp tuyệt đổi mực 500mb (AT500) trung bình

nhiều năm Tháng 1

Trong khí quyển trên cao tổn tại hai trạng thái các dòng trong đới gió tây miền ôn đới là trạng thái hoàn lưu V ớ i chuyển động vĩ hướng thịnh hành khi chỉ số hoàn lưu (đươc đăc trung bơi gi'Qdien kinh hương cua đọ cao địa thế vị) lớn và trạng thái hoàn lưu với chuyển động kinh hương thịnh hành khi chỉ số hoàn lun nhỏ, trong trạng thái hoàn lưu này có sự trao đổi không khí giữa các vĩ độ rất mạnh mẽ

20

Trong trạng thái hoàn lưu kinh hướng thịnh hành này trên đới gió tây thường xuyên phát triển nhiễu động sóng Sự hình thành sóng trong đới gió tây rìa xoáy thuận hành tinh là bản chất vật lỷ của chuyển động dòng khí trong khí quyển khi có đới tà áp do sự khác biệt nhiệt độ và tác động của trái đất tự quay xung quanh mình nó như thí nghiệm của Hide

và M ason (1975) (Hình 14a)

H ình., r -0 —

-grixêrin và nước trong hình tru kép Hìnhl4b Sơ đồ mô tả bôn ỉiệ thống quay, mô phỏng chuyển động của sóng trên bản đồ Bắc Bán c ỗ u với khí quyển Trái Đất (Hide và Mason đươỉỉg đẳng cao mực 500mb và hệ

Thí nghiệm với hình trụ hai lòng, với hỗn hợp nước và glixêrin ở giữa hai hình trụ mô phỏng khí quyển trái đất Trong hình trụ đựng nước đá mô phỏng cực lạnh, rìa hình trụ ngoài được đốt nóng mô phỏng xích đạo nóng, tạo chênh lệch nhiệt độ 9°K Khi cho quay vói tốc độ quay tương tự tốc độ quay 3,2 rad s '1 trong dòng khí xuất hiện 5 sóng Các dòng chất lỏng biẻu hiên rõ nhờ các mảnh sốp trắng như trên hình vẽ và thể hiện các dòng khí trong khí quyển bao quanh Trái Đất Ta thấy không khí lạnh xâm nhập vào miền vĩ độ thấp theo các rãnh sóng, còn không khí nóng xâm nhập vào miền vĩ độ cao theo các sống sóng thực hiện quá trình trao đổi không khí giữa các vĩ độ bảo đảm cân bằng khối lượng khống khí khí

quyển và cân bằng nhiệt ẩm trên Trái Đất Sự tồn tại của xoáy thuận hành tinh và các sóng nói trên cũng thể hiện trên các bản đổ hình thế khí áp từ mực 850mb Palmen (1971) đã xây dựng mô hình đon giản hoá sự phối hợp hình thế trên cao và hình thế dưới thấp (Hình 14b) với bốn sóng, trong đó khồng khí lạnh xâm nhập vào miền vT độ thấp gây xâm nhập lạnh

ỏ đây, còn không khí nóng di chuyển tới miền vĩ độ trung binh và vĩ độ cao Phía trước rãnh là chuỗi xoáy thuận mô tả quá trình cơ bản ở miền ngoại nhiệt đới Trên thực tế số sóng là 4-5 sóng bao quanh trái đất với bước sóng 4000-6000 km Ngoài ra các sóng dài này (còn gọi là sóng Rossby, theo tên người phát hiện và nghiên cứu loại sóng này) là các sóng

có bước sóng ngắn hom di chuyển nhanh hơn sóng dài Sự xâm nhập lạnh thể hiện rõ trên các tài liệu khí hậu Trên bản đổ AT500 trung bình nhiều năm có thể thấy hai rãnh lạnh rất sâu trên Đông Á và trên Bắc Mỹ, chứng

tỏ sự xâm nhập lạnh mạnh và xẩy 1'a thường xuyên ở hai khu vực này Ta

có thể thấy rãnh Đông Á sâu và rộng hơn rãnh Bắc Mỹ Sự khác biệt đó là

đo với độ cao trung bình 5km ờ Đông Á, cao nguyên Tibet và vùng núi

Vân Nam-Quý Châu ngãn chặn không khí lạnh di chuyển về phía tây ép

nó di chuyển dọc theo bờ biển Đông Á xàm nhập vào miền đông Trung Quốc và từ đó di chuyển xuống phía nam xâm nhập sâu vào miền nhiệt đói trong đó có Việt Nam Khi đó xẩy ra quá trình xâm nhập lạnh mạnh nhất Quá trình này xẩy ra chủ yếu vào mùa đông và được quy định bởihoàn lưu mùa đông ở Đông Á

Trước hết ta hãy xem xét những đậc điểm hoàn lưu Đông Á và vai trò của nó trong các đợt xâm nhập nhập lạnh Quá trình xâm nhập lạnh vào miền nhiệt đới là sự kết hợp phát triển cùng pha của trường dòng quy

mô lớn từ chuyển động vĩ hướng sang chuyển động kinh hướng Do tác đông của sư phát triển và lan truyền sóng dài trên cao, và quá trình phát triển và di chuyển của các chuỗi xoáy thuân cùng sự di chuyên vê phía đông nam tăng cường xoáy nghịch ở mặt đất Quá trình xủm nhập lạnh ởĐông Á xẩy ra với cơ chế tưong tự

Mùa đông và mùa chuyển tiếp đới gió tây thống trị hầu khắp trên lục địa này, hình thế synôp chủ yếu là những nhiễu động trong đới gió tày,

11

trong đó quan trọng nhất là sóng đài và các xoáy thuận ngoại nhiệt đới gây nên các đợt xâm nhập lanh Vào mùa đông và mùa chuyển tiếp trên đại dương và bờ biển Đông A hình thành rãnh lanh trên cao Rãnh có true nằm dọc theo bờ biển Đông Á nên được gọi là ránh Đông Á Khi rãnh Đông A sâu nhất và nằm trên miền duyên hải Đông Á, xâm nhập lạnh vào miền vĩ độ thấp mạnh nhất Khi đó sẽ xác lập một hình thế hai rãnh một sống: rãnh châu Âu, sống Ural và rãnh Đông Á Tuy nhiên, rãnh nàythường biến đổi rất lớn Hệ thống sóng dài trên bờ biển Đông Á sau một

thời kỳ duy trì ở vị trí chuẩn (vị trí trung binh nhiều năm trên bản đổ

AT500) của nó bắt đầu dịch chuyển về phía đông với cường độ giảm dần Đổng thời, trên lục địa phát triển rãnh trên cao mạnh, dịch chuyển ra biển

và khôi phục xoáy tựa tĩnh cơ bản tại vị trí trung bình của Ĩ1Ó Quá trình này thường phối hợp với các đợt xâm nhập lạnh Các hình 14a-14b minh hoạ quá trinh này

Hệ quả của sự có mặt của cao nguyên Tibet với độ cao trung bình 5km không chỉ thể hiện ở tác động ngăn chặn không khí lạnh lan từ phía bắc xuống xuống phía nam, đẩy không khí lạnh về phía đông nam Trung Quốc mà còn chia dòng xiết trong đới gió tây thành hai nhánh Khi áp thấp hành tinh mở rộng và đới gió tây lan tới các vĩ độ của cao nguyên này Về phía đông cao nguyên trên một khoảng cách lớn hai dòng xiết mới nhập lại ở miền duyên hải Đông Á và trên Nhật Bản, nơi hai dòng xiết có tốc độ lớn nhất trên trái đất (có khi tới 120-150 m/s) tương ứng vói đới tà áp mạnh nhất Theo các nhà khí tượng Trung Quốc mùa đông synôp bắt đầu khi dòng xiết gió tây nhánh phía nam xuất hiện và ổn định ít nhất trong khoảng 3-5 ngày liền Trung bình thời gian bắt đầu mùa đông synôp

là khoảng 15-20 tháng 10 hàng năm Các nhà khí tượng Trung Quốc đã chứng minh sự có mặt và cường độ vị trí của hai dòng xiết này và sự nhập lại của chúng trên lãnh thổ Trung Quốc bằng những mặt cắt thẳng đứng qua trường gió và nhiệt độ theo một số kinh tuyến cắt ngang qua cao nguyên Tibet

Trên cao, từ mực 850mb (1.5 km) đến mực lOOmb (16 km) trên ca hai bán cầu thống trị bởi áp thấp hành tinh có tâm ớ cực với phán rìa áp

23

thấp là đới gió tây, có thể mở rộng tới miền cận nhiệt và nhiệt đới Bình

thường, trong đới tà áp dòng khí thổi gần như dọc theo vòng cung vĩ tuyến

từ tây sang đông, nghĩa ỉà không có sự trao đổi không khí giữa các vĩ độ, không khí xâm nhập lạnh về phía miền nhiệt đói cũng như sự vận chuyển của không khí nóng từ miền nhiệt đói về phía cực

Du Zen (1956) đã minh hoạ mối liên quan giữa sự di chuyển của sóng dài trong đới gió tây ôn đới ở Đông Á với sự xâm lạnh vào Trung Quốc Hệ thống hai rãnh một sống gồm: rãnh châu Âu, sống Uran, rãnh Đông Á lan truyền từ tây sang đông đưa rãnh Đông Á tói ven bờ biển phía đông của châu Á Đúng vào thời gian này sẽ xẩy ra xâm nhập lạnh rất mạnh tới phía đông nam Trung Quốc và xa nữa về phía Việt Nam Theo

SỐ liêu thống kê khoảng 50% các đợt xâm nhập lạnh vào Trung Quốc có thể tới Viêt Nam (Hình 15, 16, 17)

Hình 15 Bản đồ AT500 từ ỉ5h ngày 16/2/1955 ranh sóng dài trên

bờ Đông á bắt đầu dịch chuyển ra phía đông, đồng thời rãnh sóng ngắn dịch chuyển từ Châu Ầu vê phía tây Sibẻri

Ta hãy quay trở lại ví dụ về đợt xâm nhập lạnh rất mạnh vào cuối

tháncr 12 -2002 và đầu tháng 1 -2003 đã mô tả ở mục 1.1 về hình thế ở

mặt đất Quy luật là xâm nhập lạnh chỉ có thể đạt cường độ mạnh khi có

sự phối hợp một cách hài hoà giữa hình thê mặt đât và hình thê trên cao

24

Hình 16 Bản đồ AT500 hồi 15h ngày 1712!1955 trên lục địa rãnh sóng ngắn tiếp tục dịch chuyển về phía đông và kỉioi sâu lên rất nhanh Rãnh sóng dài đâu tiên nam ở bờ Đông A bắt dâu dich chuyển vẻ phía các đảo Alêut.

Hình 17 Bản đồ AT500 hồi 15ỈI ngày Ỉ8/2ỈỈ955 rãnh sóng ngắn phát triển thành rãnh cơ bản trên bờ biển Đông A, đồng thời rãnh sóng dài trouv khu vực quần đảo Alêut chuyển biển thành hệ (ìiố/iiỊ thử sinh.

Trong trường hợp này ímờrig dòng và trường các đường đảng cao thể hiện hoàn lưu kinh hướng rất đặc trưng với các rãnh và các sống có biên độ rất lớn gây nên sự trao đổi rất mạnh theo chiều kinh hướng.Từ ngày 24/12/2003 (Hình 18) trên bản đổ AT500 ta thấy rãnh Châu  rất sâu với đới tà áp rất mạnh ở rìa phía nam của rãnh Sống Ưral rất mạnh và rãnh Đông Á chia làm hai phần, phần phía tây của rãnh này nầm ngang và

có áp thấp riêng biệt, hệ quả là đới tà áp trên đất ìiền biểu hiện rất rõ tốc

độ gió trong dòng xiết ở đây có thể đạt tới 35-40 m/s vào ngày này áp cao

Sibêri ở phía bắc còn tổn tại đến mực 3km và thể hiện bởi hai truns tám

áp cao riêng biệt: một ở phía bắc và một ở phía nam gần trùng với sốns áp cao mặt đất Sang ngày 25/12/2002 (Hình 20) rãnh Châu Âu đã phát triển sâu xuống các vị trí phía nam hơn sống uran lệch đông làm cho cánh rãnh Đồng Á phía tây có góc kinh hướng nhỏ hơn, không khí lạnh thổi từ bắc xuống nam sau rãnh Do sự xâm nhập lạnh mạnh xuống phía nam đới tà

áp trên đất Nhật càng tăng cường, tốc độ gió cực đại lên tới 45-50 m/s đổng thời ở phía nam ta cũng có thể thấy một dòng xiết gió tây nháiih phía nam bị tách ra rõ rệt, dòng xiết này kéo dài từ bắc Ân Độ về phía bắc Việt Nam và nhấp vào dòng xiết trên đất Nhật, tốc độ gió cực đại của dòng xiết trên Ấn Độ và Việt Nam ở mặt đất vào lúc này không khí lạnh

đã xâm nhập vào các tỉnh biên giới phía bắc Việt Nam Hình thế này đã tạo điều kiện cho áp thấp Aleut ở mặt đất phát triển sâu nhất và mở rông mạnh nhất về phía tây nam ngăn chặn áp cao phát triển sang hướng đông

và đẩy không khí lanh di chuyển theo hướng băc nam đồng thời đường đẳng cao sau rãnh cũng là đường dòng dẫn trung tâm áp cao dịch chuyển ơần như theo hướng bắc nam thực tế là theo hướng bắc tây bắc và đông đông nam

7h n ơày 26/12/2002 (Hình 22) rãnh Đông Á đã yếu đi rõ rệt và di chuyển sang phía đông hơi lệch bắc, rãnh chau Âu cũng yếu đi rỏ rệt Tronơ đới gió tây nhánh phía nam cao nguyên Tibet mở rộng và hình thành rãnh sóng ngắn đang di chuyển về phía Bắc Việt Nam chuẩn bị cho quá trình bổ sung không khí lạnh ngắn tiếp theo, kéo dài đọt lạnh

25

Trên bản đổ AT850 hồi 7h ngày 25/12/2002 (Hình 23) áp cao Sibêri phân thành hai trung tâm áp cao và phạm vi vẫn rộng, kéo dài theo hướng tây bác đông nam với sóng lệch về phía đông nam rõ rệt theohướng xâm nhập lạnh Áp thấp Aleut mở lộng về phía đông nam rõ rệt và đới các đường đẳng áp ken xít nằm giữa áp cao Sibêri và áp thấp Aleut mạnh lên và góp phần đẩy không khí lạnh về phía đông nam.

Sáng ngày 26/12/2002 (Hình 24) dọc theo rìa phía nam của sống áp cao là đường front thể hiện rõ ngay trên mực 850mb, front lạnh này kéo dài tới trung tâm áp thấp Aleut Phía tây áp cao Sibêri, sống áp cao kéo dài về phía đổng do có sự xâm nhập lạnh từ đây

7h ngày 26/12/2002 tại mực 700mb (Hình 25) áp cao Sibêri lan tới

độ cao này nhưng phạm vi đã bị thu hẹp lại và vẫn nằm theo hưóng tây bắc đông nam

Sáng ngày hôm sau 7h ngày 27/12/2002 rãnh thấp châu Âu lại mạnh lên rõ báo hiệu một đợt xâm nhập lạnh mói tới châu Âu và tiếp đó

sẽ lại là đợt phát triển xoáy trên front cực ở khu vực này Trong khi đórãnh Đông Á nông dần, cánh rãnh sau ít nghiêng hon hẳn, sống Uran yếu

và bị hai rãnh làm nhỏ lại ở phần phía bắc Trên mực 700mb 7h ngày 27/12/2002 (Hình 27) khu vực áp cao kéo dài sang phía tây, đó là dấu hiệu cho đường xâm nhập lạnh Điều đó thể hiện cả trên mực 850mb 7hngày 27/12/2002 (Hình 28) Áp cao Sibêri lúc này lại kéo dài một sống sang phía tây và phía bắc trong hai sống đều có tâm áp cao