Nghiên cứu ảnh hưởng của Enso tới mưa gió mùa mùa hè trên lãnh thổ Việt Nam

Đặc biệt, thời điểm bùng nổ gió mùa mùa hè có liên quan chặt chẽ đến sự thay thế đột ngột mùa khô bởi mùa mưa trong chu kỳ hàng năm.Sự biến động ngày mở đầu và hoạt động của gió mùa mùa

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

***************

Nguyễn Thị Lan

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA ENSO TỚI MƯA GIÓ MÙA

MÙA HÈ TRÊN LÃNH THỔ VIỆT NAM

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội - 2013

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

*******************

Nguyễn Thị Lan

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA ENSO TỚI MƯA GIÓ MÙA

MÙA HÈ TRÊN LÃNH THỔ VIỆT NAM

Chuyên ngành: Khí tượng – Khí hậu học

Mã số: 60440222

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

TS TRẦN QUANG ĐỨC

i

Lời cảm ơn

Để hoàn thành luận văn này, trước tiên, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất tới TS Trần Quang Đức – bộ môn Khí tượng và Khí hậu học- người đã định hướng và trực tiếp hướng dẫn tôi từ lúc bắt đầu thực hiện luận văn

Tôi xin gửi lời cảm ơn tới các thầy cô và các cán bộ trong khoa Khí tượng – Thủy văn- Hải dương học cùng các cán bộ Phòng sau đại học, trường Đại học Khoa học Tự nhiên đã cung cấp cho tôi những kiến thức chuyên môn quý giá, giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi trong suốt thời gian tôi học tập và hoàn thành luận văn

Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tới ban lãnh đạo Viện Khoa học Khí tượng thủy văn và môi trường, đặc biệt là các anh chị và các bạn đồng nghiệp trong Trung tâm nghiên cứu Biển và tương tác Biển- Khí quyển đã cho tôi nhiều kiến thức, kinh nghiệm

và tạo điều kiện về thời gian cho tôi tham gia học tập

Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình, người thân và bạn bè

đã luôn động viên và tạo điều kiện tốt nhất cho tôi trong suốt thời gian học tập

Trong quá trình thực hiện, luận văn không tránh khỏi có nhiều thiếu sót, vì vậy, tôi rất mong nhận được sự góp ý của thầy cô, các anh chị và các bạn đồng nghiệp để luận văn có thể hoàn thiện hơn

Tôi xin chân thành cảm ơn !

Hà Nội, ngày 25 tháng 10 năm 2013

Học viên

Nguyễn Thị Lan

MỤC LỤC

Lời cảm ơn i

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT iii

DANH MỤC BẢNG BIỂU vi

DANH MỤC HÌNH VẼ vii

ĐẶT VẤN ĐỀ 1

CHƯƠNG I: TỔNGQUAN NHỮNG NGHIÊN CỨU VỀ ENSO VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA ENSO 4

1.1 Những nghiên cứu về ENSO trên thế giới 4

1.2 Những nghiên cứu về ENSO tại Việt Nam 16

CHƯƠNG II: NGUỒN SỐ LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 22 2.1 Nguồn số liệu 22

2.1.1 Số liệu ENSO 22

2.1.2 Số liệu hoàn lưu 22

2.1.3 Số liệu mưa 23

2.2 Phương pháp nghiên cứu 25

2.2.1 Phương pháp xác định thời kì ENSO 25

2.2.1 Phương pháp phân nhóm các mùa gió mùa mùa hè ENSO 31

2.2.3 Phương pháp xác định chỉ số gió mùa, mưa gió mùa và một số đặc trưng gió mùa ở Việt Nam 35

2.2.4 Phương pháp phân tích đánh giá ảnh hưởng của ENSO tới gió mùa mùa hè và mưa gió mùa mùa hè 38

CHƯƠNG III: ẢNH HƯỞNG CỦA ENSO TỚI GIÓ MÙA MÙA HÈ VÀ MƯA GIÓ MÙA MÙA HÈ Ở VIỆT NAM 40

3.1 Xu thế biến động một số đặc trưng ENSO thời kỳ 1950 - 2010 40

3.2 Xu thế biến động một số đặc trưng gió mùa thời kỳ 1950 - 2010 47

3.3 Ảnh hưởng của ENSO tới gió mùa mùa hè trên lãnh thổ Việt Nam 50

3.3.1 Đối với nhóm mùa gió mùa mùa hè El Nino phát triển 51

3.3.2 Đối với nhóm mùa gió mùa mùa hè El Nino suy yếu 54

3.3.3 Đối với nhóm mùa gió mùa mùa hè La Nina phát triển 57

3.3.4 Đối với nhóm mùa gió mùa mùa hè La Nina suy yếu 60

3.3.5 Nhận xét chung 63

3.4 Ảnh hưởng của ENSO tới mưa gió mùa mùa hè trên lãnh thổ Việt Nam 66

3.4.1 Đối với nhóm mùa gió mùa mùa hè El Nino phát triển 67

3.4.2 Đối với nhóm mùa gió mùa mùa hè El Nino suy yếu 71

3.4.3 Đối với nhóm mùa gió mùa mùa hè La Nina phát triển 76

3.4.4 Đối với nhóm mùa gió mùa mùa hè La Nina suy yếu 80

KẾT LUẬN 84

KIẾN NGHỊ 85

Tài liệu tiếng Việt 86

Tài liệu tiếng Anh 87

PHẦN PHỤ LỤC 90

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

(All Indian Rainfall Index)

Chỉ số mưa gió mùa toàn Ấn

Chỉ số hoàn lưu sử dụng cho khu vực Nam Trung Bộ, Việt Nam

Chỉ số đối lưu sử dụng cho khu vực Nam Trung Bộ, Việt Nam

summer monsoon index

Chỉ số gió mùa mùa hè khu vực cận nhiệt đới Đông Á

Ký hiệu viết tắt Từ gốc Ý nghĩa

đơn (phổ Entropy cực đại)

mở rộng

(East Asian Monsoon Index)

Chỉ số gió mùa khu vực Đông Á

mùa hè khu vực Ấn Độ

mùa hè khu vực Nam Á

Chỉ số hoàn lưu gió mùa khu vực Vịnh Bengal

OrthogonalFunction mode of

Chỉ số hoàn lưu khu vực Đông Á

Ký hiệu viết tắt Từ gốc Ý nghĩa

the 850 hPa zonal wind

WMO - UNEP -

ICSU -

UNESCO

World Meteorological Oganization - United Nations Environment Programme -International Council for Science - United Nations Educational, Scientific and Cultural Organization

Tổ chức Khí tượng thế giới – Chương trình Môi trường của Liên hợp quốc – Hội đồng Khoa học quốc tế - Tổ chức Giáo dục, Khoa học và Văn hoá của Liên Hợp Quốc

Chỉ số hoàn lưu vĩ hướng khu vực Tây Đại Tây Dương xích đạo

Vùng áp thấp có hoàn lưu ngược chiều kim đồng hồ ở Bắc bán cầu

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1: Một số chỉ số gió mùa 10

Bảng 2.1: Các trạm khí tượng được sử dụng trong nghiên cứu 24

Bảng 2.2: Các đợt El Nino được xác định theo tiêu chuẩn thứ nhất 27

Bảng 2.3: Các đợt La Nina được xác định theo tiêu chuẩn thứ nhất 28

Bảng 2.4: Các đợt El Nino được xác định theo tiêu chuẩn thứ hai 28

Bảng 2.5: Các đợt La Nina được xác định theo tiêu chuẩn thứ hai 29

Bảng 2.6: Kết quả phân loại các mùa gió mùa mùa hè El Nino 34

Bảng 2.7: Kết quả phân loại các mùa gió mùa mùa hè La Nina 34

Bảng 3.1: Kết quả tính toán chuẩn sai các đặc trưng gió mùa đối với nhóm mùa gió mùa mùa hè El Nino phát triển 54

Bảng 3.2: Kết quả tính toán chuẩn sai các đặc trưng gió mùa đối với nhóm mùa gió mùa mùa hè El Nino suy yếu 57

Bảng 3.3: Kết quả tính toán các đặc trưng gió mùa đối với nhóm mùa gió mùa mùa hè La Nina phát triển 60

Bảng 3.4: Kết quả tính toán các đặc trưng gió mùa đối với nhóm mùa gió mùa mùa hè La Nina suy yếu 63

Bảng 3.5: Chuẩn sai các đặc trưng trung bình theo từng nhóm 64

mùa gió mùa mùa hè 64

Bảng 3.6: Giá trị chuẩn sai lượng mưa và chuẩn sai tỷ chuẩn lượng mưa gió mùa mùa hè đối với nhóm mùa gió mùa mùa hè El Nino phát triển 67

Bảng 3.7: Giá trị chuẩn sai lượng mưa và chuẩn sai tỷ chuẩn lượng mưa gió mùa mùa hè đối với nhóm mùa gió mùa mùa hè El Nino suy yếu 72

Bảng 3.8: Giá trị chuẩn sai lượng mưa và chuẩn sai tỷ chuẩn lượng mưa gió mùa mùa hè đối với nhóm mùa gió mùa mùa hè La Nina phát triển 77

Bảng 3.9: Giá trị chuẩn sai lượng mưa và chuẩn sai tỷ chuẩn lượng mưa gió mùa mùa hè đối với nhóm mùa gió mùa mùa hè La Nina suy yếu 80

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1: Sơ đồ hoàn lưu Walker 6

Hình 1.2: Giới hạn các khu vực Nino 6

Hình 2.1: Vị trí các trạm khí tượng sử dụng trong nghiên cứu 25

Hình 2.2: Biến trình dị thường nhiệt độ bề mặt nước biển khu vực Nino 3 (a) và khu vực Nino 3.4 (b) 30

Hình 2.3: Sơ đồ khu vực tính chỉ số gió mùa SCSSM 38

Hình 3.1: Xu thế biến động thời gian kéo dài các đợt El Nino (a) và La Nina (b) 41

Hình 3.2: Xu thế biến động khoảng cách thời gian giữa các đợt ENSO 41

Hình 3.3: Xu thế biến động khoảng cách thời gian giữa các đợt El Nino (a) và 43

La Nina (b) 43

Hình 3.4: Xu thế biến động khoảng cách thời gian từ đợt El Nino tới đợt La Nina kế tiếp (a) và từ đợt La Nina tới đợt El Nino kế tiếp (b) 44

Hình 3.5: Xu thế biến động khoảng cách thời gian giữa các đợt ENSO 44

Hình 3.6: Xu thế biến động của cường độ các đợt El Nino (a) và La Nina (b) 45

Hình 3.7: Xu thế biến động của cường độ các đợt El Nino mạnh (a) và 46

La Nina mạnh (b) 46

Hình 3.8: Biến trình ngày mở đầu gió mùa mùa hè giai đoạn 1950 - 2010 47

Hình 3.9: Biến trình ngày kết thúc gió mùa mùa hè giai đoạn 1950 - 2010 48

Hình 3.10: Biến trình thời gian kéo dài gió mùa mùa hè giai đoạn 1950 - 2010 48

Hình 3.11: Biến trình số nhịp gió mùa mùa hè giai đoạn 1950 - 2010 49

Hình 3.12: Biến trình thời gian kéo dài gió mùa mùa hè giai đoạn 1950 - 2010 50

Hình 3.13: Chuẩn sai ngày bắt đầu (a) và ngày kết thúc mùa gió mùa (b) thuộc nhóm mùa gió mùa mùa hè El Nino phát triển 52

Hình 3.14: Chuẩn sai thời gian kéo dài các mùa gió mùa thuộc nhóm mùa gió mùa mùa hè El Nino phát triển 52

Hình 3.15: Chuẩn sai số nhịp các mùa gió mùa mùa hè El Nino phát triển 53

Hình 3.16: Chuẩn sai cường độ các mùa gió mùa mùa hè El Nino phát triển 53

Hình 3.17: Chuẩn sai ngày bắt đầu (a) và ngày kết thúc (b) mùa gió mùa mùa hè El Nino suy yếu 55

Hình 3.18: Chuẩn sai thời gian kéo dài các mùa gió mùa mùa hè El Nino suy yếu

56

Hình 3.19: Chuẩn sai số nhịp các mùa gió mùa mùa hè El Nino suy yếu 56

Hình 3.20: Chuẩn sai cường độ các mùa gió mùa mùa hè El Nino suy yếu 56

Hình 3.21: Chuẩn sai ngày bắt đầu (a) và ngày kết thúc (b) mùa gió mùa mùa hè La Nina phát triển 58

Hình 3.22: Chuẩn sai thời gian kéo dài các mùa gió mùa mùa hè La Nina 58

phát triển 58

Hình 3.23: Chuẩn sai số nhịp các mùa gió mùa mùa hè La Nina phát triển 59

Hình 3.24: Chuẩn sai cường độ các mùa gió mùa mùa hè La Nina phát triển 59

Hình 3.25: Chuẩn sai ngày bắt đầu (a) và ngày kết thúc(b) mùa gió mùa mùa hè La Nina suy yếu 61

Hình 3.26: Chuẩn sai thời gian kéo dài các mùa gió mùa mùa hè La Nina suy yếu 61

Hình 3.27: Chuẩn sai số nhịp các mùa gió mùa mùa hè La Nina suy yếu 62

Hình 3.28: Chuẩn sai cường độ các mùa gió mùa mùa hè La Nina suy yếu 62

Hình 3.29: Chuẩn sai lượng mưa đối với nhóm mùa gió mùa mùa hè El Nino 68

phát triển 68

Hình 3.30: Phân bố chuẩn sai lượng mưa đối với nhóm mùa gió mùa mùa hè 69

El Nino phát triển 69

Hình 3.31: Phân bố chuẩn sai tỷ chuẩn lượng mưa đối với nhóm mùa gió mùa mùa hè El Nino phát triển 70

Hình 3.32: Chuẩn sai lượng mưa đối với nhóm mùa gió mùa mùa hè El Nino 73

suy yếu 73

Hình 3.33: Phân bố chuẩn sai lượng mưa đối với nhóm mùa gió mùa mùa hè 74

El Nino suy yếu 74

Hình 3.34: Phân bố tỷ chuẩn lượng mưa đối với nhóm mùa gió mùa mùa hè 75

El Nino suy yếu 75

Hình 3.35: Chuẩn sai lượng mưa đối với nhóm mùa gió mùa mùa hè 76

La Nina phát triển 76

Hình 3.36: Phân bố chuẩn sai lượng mưa đối với nhóm mùa gió mùa mùa hè 78

La Nina phát triển 78Hình 3.37: Phân bố tỷ chuẩn lượng mưa đối với nhóm mùa gió mùa mùa hè 79

La Nina phát triển 79Hình 3.38: Chuẩn sai lượng mưa đối với nhóm mùa gió mùa mùa hè La Nina 81suy yếu 81Hình 3.39: Phân bố chuẩn sai lượng mưa đối với nhóm mùa gió mùa mùa hè 82

La Nina suy yếu 82Hình 3.40: Phân bố tỷ chuẩn lượng mưa đối với nhóm mùa gió mùa mùa hè 83

La Nina suy yếu 83

ĐẶT VẤN ĐỀ

Tương tác giữa đại dương và khí quyển tạo nên tính đa dạng trong hệ thống khí hậu Trái Đất ENSO (El Nino-Southern Oscillation) là thuật ngữ được dùng để chỉ hai hiện tượng El Nino và La Nina (hai pha của hiện tượng ENSO) Bản chất của hiện tượng ENSO là thể hiện mối tương tác giữa đại dương và khí quyển miền vĩ độ thấp Thái Bình Dương El Nino (pha nóng của ENSO) là hiện tượng nhiệt độ bề mặt nước biển phía Đông và trung tâm Thái Bình Dương xích đạo nóng lên một cách dị thường, kéo dài khoảng một năm với chu kỳ không đều, khoảng 3-5 năm La Nina (pha lạnh của ENSO) là hiện tượng nhiệt độ bề mặt nước biển phía Đông Thái Bình Dương xích đạo lạnh đi so với bình thường Dao động nam dùng để chỉ sự dao động bập bênh khí

áp bề mặt khu vực Đông Thái Bình Dương, Tây Thái Bình Dương và Ấn Độ Dương

hoặc La Nina thường xảy ra kế tiếp nhau, có khi sau những hiện tượng này lại là điều kiện bình thường (không ENSO), cũng có khi nhiều đợt El Nino hoặc nhiều đợt La

Hiện tượng ENSO diễn ra không chỉ gây ảnh hưởng tới vùng nhiệt đới Thái Bình Dương mà còn tác động mạnh mẽ tới thời tiết khí hậu ở nhiều nơi khác trên thế

xác định được những ảnh hưởng chủ yếu có tính đặc trưng của mỗi hiện tượng nói trên

[6]

Trong những năm diễn ra El Nino, khu vực phía Đông Thái Bình Dương-vùng

bờ Tây của Nam Mỹ và cận nhiệt đới Bắc Mỹ mưa nhiều và ẩm ướt hơn bình thường, trong khi đó, ở miền Tây Thái Bình Dương và các vùng lân cận, sự phát triển của đối lưu và mây mưa bị hạn chế do đó xảy ra điều kiện khô hạn hơn bình thường, các hoạt động giông, bão, mưa giảm hẳn ENSO là một trong những hiện tượng được coi là gây nhiều hậu quả kinh tế xã hội ở nhiều vùng trên trái đất, do đó,cơ chế hoạt động và những ảnh hưởng của ENSO đang là vấn đề được các nhà khoa học quan tâm nghiên cứu

Việt Nam là một nước thuộc vùng Đông Nam Á, lãnh thổ hẹp ngang kéo dài từ bắc tới nam trên 15 vĩ độ, toàn bộ phía đông và phía nam giáp biển, phía tây Việt Nam

là lục địa Miến Điện, Ấn Độ, Ả Rập, phía bắc là lục địa Trung Quốc và Siberia, lại nằm trong khu vực nội chí tuyến của Bắc bán cầu Nằm ở vị trí đặc biệt, khí hậu Việt Nam mang nhiều nét độc đáo, hầu như không so sánh được với bất cứ một nơi nào khác trên thế giới Một mặt, đó là những điều kiện hành tinh do chế độ mặt trời khu vực nội chí tuyến quyết định, mặt khác, đó là khu vực chịu tác động mạnh mẽ của hoàn lưu gió mùa Cả hai nguyên nhân kết hợp với nhau trong điều kiện phức tạp về địa lý đã dẫn tới những hệ quả vô cùng đặc sắc trong chế độ thời tiết

Ở nước ta, hoàn lưu gió mùa lấn át một cách rõ rệt hoàn lưu tín phong, nhưng ở từng lúc, từng nơi, tín phong vẫn phát huy một phần tác dụng nào đó, tham gia vào hoàn lưu gió mùa Kết quả là xuất hiện một cơ chế hoàn lưu vừa phản ánh những quy luật chung của hành tinh, vừa có tính chất địa phương Chịu tác động của nhiều hoàn lưu, dòng ẩm từ các trung tâm tác động khác nhau, hằng năm ở Việt Nam tồn tại hai chế độ gió: gió mùa mùa đông và gió mùa mùa hè Hoàn lưu gió mùa mùa hè chịu sự chi phối của các trung tâm tác động chính bao gồm: áp cao cận nhiệt đới Nam Ấn Độ Dương, áp thấp Ấn Độ-Miến Điện, áp thấp gió mùa Vịnh Bengal, áp cao cận nhiệt Bắc Thái Bình Dương, áp cao Châu Úc (Nam Bán Cầu) Do đó, hoàn lưu gió mùa mùa hè

ở Việt Nam cần được xét đến trong toàn bộ cơ chế phức tạp, không phải chỉ có những nguyên nhân nhiệt lực mà còn có cả nguyên nhân động lực, không phải chỉ có những yếu tố khu vực mà còn cả những yếu tố hành tinh, không phải chỉ có một cơ chế tác động riêng lẻ mà có nhiều cơ chế góp phần tạo thành những hệ quả khí hậu làm sai lệch khá nhiều so với những diễn biến theo chế độ bức xạ mặt trời

Gió mùa mùa hè hoạt động trong khoảng tháng 5 tới tháng 10, mạnh nhất vào khoảng tháng 6 tới tháng 8 bao trùm toàn bộ vùng lãnh thổ nước ta với hướng gió thịnh hành Tây Nam đôi khi có xen kẽ gió Đông Nam và gió cực đới Hệ quả thời tiết

do gió mùa mùa hè gây ra là mưa nhiều, mưa rào và dông ở miền Bắc và miền Nam, trong khi đó ở miền Trung, hoạt động của gió Tây khô nóng trở nên mạnh mẽ do hiệu ứng chắn gió của dãy Trường Sơn Các hiện tượng mưa lớn hay hạn hán trong thời kỳ gió mùa mùa hè có quan hệ chặt chẽ với diễn biến của chế độ gió mùa thông qua các đặc trưng như ngày mở đầu, ngày kết thúc, số nhịp, cường độ của gió mùa mùa hè Đặc biệt, thời điểm bùng nổ gió mùa mùa hè có liên quan chặt chẽ đến sự thay thế đột ngột mùa khô bởi mùa mưa trong chu kỳ hàng năm.Sự biến động ngày mở đầu và hoạt động của gió mùa mùa hè là nguyên nhân dẫn đến những thảm họa thiên nhiên như lũ lụt, hạn hán trên một phạm vi rộng lớn, do đó, có vai trò quan trọng đối với các hoạt động kinh tế, xã hội, quản lý tài nguyên nước, phòng chống thiên tai, đặc biệt đối với một quốc gia nông nghiệp như Việt Nam.ENSO xuất hiện làm thay đổi các trung tâm nhiệt trên các đại dương, cả về vị trí lẫn quy mô, làm biến đổi tính chất của các khối khí trên bề mặt, làm thay đổi và biến dạng các hoàn lưu chính trong vùng nhiệt đới như hoàn lưu Walker và Hadley.Nằm trong khu vực nội chí tuyến, kế cận phần phía Tây của hoàn lưu Walker trên Thái Bình Dương,chế độ hoàn lưu ở Việt Nam chịu ảnh hưởng lớn của hiện tượng ENSO.Vì vậy, ảnh hưởng của ENSO tới mưa gió mùa mùa

hè là vấn đề cần được quan tâm, không chỉ có ý nghĩa trong nghiên cứu mà còn có vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực kinh tế, xã hội Ảnh hưởng củaENSO trước hết thể hiện qua ảnh hưởng tới cơ chế hoàn lưu trong khu vực, do đó kéo theo những đặc điểm

về thời tiết khí hậu của Việt Nam Có thể thấy rằng, hiện nay trên thế giới có rất nhiều những công trình nghiên cứu về ảnh hưởng của ENSO tới các yếu tố khí tượng nói chung Tuy nhiên các nghiên cứu hầu hết là tính toán cho một khu vực rộng lớn mà

nghiên cứu ở Việt Nam ít quan tâm tới lượng mưa gió mùa mùa hè mà thường quan tâm tới lượng mưa năm Nhằm góp phần làm rõ ảnh hưởng của ENSO tới hoàn lưu gió mùa và mưa gió mùa mùa hè, luận văn lựa chọn đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của ENSO tới mưa gió mùa mùa hè trên lãnh thổ Việt Nam” Mục tiêu của luận văn là nghiên cứu ảnh hưởng của ENSO tới hoạt động của gió mùa mùa hè và mưa gió mùa mùa hè thông qua những đặc điểm như ngày mở đầu, ngày kết thúc, cường độ, số nhịp gió mùa dựa trên việc tính toán các chỉ số và phân tích đánh giá ảnh hưởng của ENSO tới gió mùa mùa hè và mưa gió mùa mùa hè

Cấu trúc của luận văn bao gồm 3 chương:

mùa hè ở Việt Nam

CHƯƠNG I: TỔNGQUAN NHỮNG NGHIÊN CỨU VỀ ENSO VÀ ẢNH

HƯỞNG CỦA ENSO 1.1 Những nghiên cứu trên thế giớivề ENSO và ảnh hưởng của ENSO

Nguyên nhân hình thành, cơ chế hoạt động của ENSO đã được các nhà khoa học nghiên cứu từ rất sớm Ngay từ thập kỷ 20 của thế kỷ trước, Gibert Walker đã nhận thấy có sự liên quan giữa khí áp ở phía Tây và phía Đông Thái Bình Dương, đồng thời nhận thấy hiện tượng hạn hán ở khu vực Indonesia, Australia, Ấn Độ và mùa đông Bắc Mỹ ấm hơn bình thường khi khí áp ở bờ Đông Thái Bình Dương giảm Tuy nhiên, do điều kiện thiếu thốn về số liệu cũng như hạn chế về khoa học công nghệ nên lúc bấy giờ, các nhà khoa học chưa thể làm rõ được mối liên hệ này

Khoảng 4 thập kỉ sau đó, những nghiên cứu về nguyên nhân hình thành ENSO

do cơ chế hoàn lưu đã bước đầu được nghiên cứu Vào giữa những năm 1960, từ những số liệu thu thập được nhà khoa học Jakob Bjerknes nhận thấy thông thường khí

áp phía Đông cao hơn phía Tây Thái Bình Dương, do đó dòng tín phong ở khu vực xích đạo thổi từ Đông sang Tây Khi tín phong mạnh, nước tương đối lạnh có nguồn gốc nước trồi ở xích đạo thuộc bờ biển Nam Mỹ được hình thành bởi áp lực của gió Đông lên bề mặt đại dương, mở rộng về phía Tây tới trung tâm Thái Bình Dương Sự chênh lệch khí áp giữa Đông (cao) và Tây (thấp) và nhiệt độ giữa Đông (thấp) và Tây (cao) trên khu vực xích đạo Thái Bình Dương dẫn đến chuyển động ngược chiều của không khí ở tầng thấp (gió Đông) và trên cao (gió Tây); ở phía Đông có chuyển động giáng, ở phía Tây có chuyển động thăng của không khí, tạo thành một hoàn lưu khép kín, được Bjerknes gọi là Hoàn lưu Walker (Hình 1.1) Chênh lệch nhiệt độ và khí áp giữa Đông và Tây Thái Bình Dương càng lớn, hoàn lưu Walker càng mạnh, ngược lại, chênh lệch nhiệt độ và khí áp giảm, hoàn lưu Walker yếu đi Ông cho rằng, hiện tượng ENSO có liên quan tới sự suy yếu của đới gió Đông tín phong chứ không chỉ là sự nóng lên cục bộ của nước biển ngoài khơi ở khu vực Nam Mỹ Thông thường, nhiệt độ nước biển giảm dần theo độ sâu nên từ mặt biển đến độ sâu khoảng vài trăm mét, nhiệt

độ ở vùng biển phía Tây Thái Bình Dương cao hơn phía Đông, tạo ra một lớp nước chuyển tiếp giữa lớp nước bên trên nóng hơn với lớp nước bên dưới lạnh hơn có độ nghiêng từ Đông sang Tây Thái Bình Dương, được gọi là “nêm nhiệt” Độ sâu của nêm nhiệt bờ phía Tây khoảng 200m, giảm dần về bờ phía Đông chỉ còn vài chục mét Khi hoàn lưu Walker mạnh lên, hoạt động của nước trồi tăng lên, độ nghiêng của nêm nhiệt lớn hơn, trái lại, khi hoàn lưu Walker yếu đi, nước trồi bị hạn chế, độ nghiêng

Khi có thêm các nguồn số liệu, cơ chế hoạt động của ENSO trong mối tương tác đại dương-khí quyển tiếp tục được làm rõ Do cường độ của hoàn lưu Walker có liên quan tới sự chênh lệch khí áp giữa vùng trung tâm (trạm Tahiti) và phía Tây Thái Bình Dương (trạm Darwin), vì vậy người ta sử dụng hiệu số khí áp giữa hai trạm đặc

SOI (South Oscillation Index) càng lớn thì El Nino càng mạnh, ngược lại, giá trị dương SOI càng lớn thì La Nina càng mạnh

Sự nóng lên của nước biển bề mặt cùng với sự thay đổi của nhiều yếu tố liên quan khác xảy ra trên toàn bộ vùng nhiệt đới Thái Bình Dương, do đó các trị số nhiệt

độ bề mặt nước biển (SST-Sea Surface Temperature) và chuẩn sai của nó (SSTA - Sea Surface Temperature Anomaly) thường được sử dụng để đặc trưng cho ENSO Ý nghĩa vật lý của việc sử dụng SST của các khu vực đặc trưng cho hoạt động của ENSO được giải thích như sau: trên Đại Tây Dương và Thái Bình Dương, các nhà khoa học

đã xác định được những vùng cán cân nhiệt cao và gọi đó là những “vùng hoạt nhiệt”

hoặc những “ổ tương tác đại dương -khí quyển” Khái niệm về vùng hoạt nhiệt này giúp lựa chọn hướng nghiên cứu trong lĩnh vực tương tác đại dương - khí quyển phạm

vi lớn: chỉ số chính ảnh hưởng của đại dương lên hoàn lưu khí quyển và thời tiết có thể

là những dị thường của nhiệt độ nước biển, nhờ nó có sự phân bố lại các dòng chảy, tạo thành những nét chung trường nhiệt của đại dương Hiện nay, nhiều chỉ số ENSO được tính toán thông qua trị số chuẩn sai nhiệt độ bề mặt nước biển tại bốn khu vực (được gọi là các khu vực Nino), bao gồm: khu vực Nino 1+2 (0-10°S, 90-80°W);khu vực Nino 3(5°N-5°S, 150-90°W); khu vực Nino 4 (5°N-5°S, 160°E-150°W)và khu vực Nino 3.4(5°N-5°S, 170°E-150°W) [52] (Hình 1.2)

Ngoài chuẩn sai nhiệt độ bề mặt nước biển khu vực nhiệt đới Thái Bình Dương (SSTA) và chỉ số dao động nam (SOI), ENSO còn được thể hiện qua nhiều đặc trưng khí tượng hải văn khác như gió ở các tầng, bức xạ sóng dài, khí áp, mực nước biển, Do đó, diễn biến của những đặc trưng này cũng có thể phản ánh ở mức độ nhất định diễn biến của hiện tượng ENSO và cũng thường được sử dụng như một chỉ tiêu

hỗ trợ khi phân tích hiện tượng này Do hiện tượng ENSO được biểu hiện qua nhiều đặc trưng khí tượng và hải văn không hoàn toàn đồng pha với nhau, do đó các nhà khoa học đã đưa ra ý tưởng xây dựng những chỉ số tổng hợp bao gồm nhiều đặc trưng khác nhau được liên kết với nhau bằng một cơ cấu nào đó để có thể phản ánh được đầy

Năm 1999, chỉ số ENSO tổng hợp (MEI-Multivariate ENSO Index) bao gồm 6 tham biến: khí áp mặt biển, gió kinh hướng, gió vĩ hướng, nhiệt độ mặt nước biển, nhiệt độ không khí và tỷ lệ mây tổng quan bao phủ bầu trời đã được đề xuất Từ các trường đặc trưng ban đầu, người ta chuẩn hóa theo tổng phương sai của mỗi trường, xác định thành phần chính thứ nhất của ma trận hiệp phương sai của trường đã tổng hợp, từ đó xác định giá trị của MEI MEI có giá trị dương tương ứng với pha El Nino, ngược lại, giá trị âm tương ứng với pha La Nina [34] Một số chỉ số khác cũng được sử dụng để đánh giá ENSO như: SSTA khu vực Ấn Độ Dương, chỉ số tín phong ở mực

850 hPa khu vực trung tâm Thái Bình Dương, chỉ số tín phong ở mực 850 hPa khu vực Đông Thái Bình Dương, phát xạ sóng dài trong khu vực xích đạo giữa các kinh độ

160° E và 160 °W, trị số chuẩn hóa khí áp mực biển khu vực Indonesia, Đông Thái

Hình 1.1: Sơ đồ hoàn lưu Walker a) Điều kiện bình thường, b) Điều kiện El Nino (Nguồn: Cục quản lý Đại dương và Khí quyển Quốc gia Hoa Kỳ-NOAA)

Hình 1.2: Giới hạn các khu vực Nino

Cùng với việc ra đời của các chỉ số ENSO, một vấn đề được các nhà khoa học quan tâm là sử dụng các chỉ số trên trong việc xác định pha ENSO và các đợt ENSO như thế nào? Đây là điều rất cần thiết trong đánh giá tác động của ENSO cũng như nghiên cứu quy luật diễn biến của nó Trong nhiều nghiên cứu, các pha và đợt ENSO thường được xác định thông qua chuẩn sai nhiệt độ bề mặt nước biển các khu vực Nino, tuy nhiên, khu vực Nino sử dụng để tính SSTA, ngưỡng giá trị SSTA của các pha ENSO và thời gian kéo dài trung bình trượt của SSTA có thể khác nhau Một số nghiên cứu khác lại sử dụng chỉ số SOI để xác định các pha ENSO

Trong một số tài liệu của cơ quan khí tượng Úc, đợt ENSO được xác định là những tháng có SSTA của khu vực Nino 3 vượt ngưỡng ±1°C, còn trong dự báo của Văn phòng Khí tượng Úc (BOM – Bureau of Meteorology)ngưỡng xác định pha ENSO là ±0.8°C Viện Nghiên cứu Khoa học Trái đất (Institute of Earth Sciences) lấy

ngưỡng là 0,9°C đối với SSTA khu vực Nino 3.4 để xác định đợt ENSO, các công

nghiên cứu“Hiện tượng El Nino 1997-1998: một thể nghiệm khoa học và kĩ thuật” được công bố năm 1999 của WMO-UNEP -ICSU -UNESCO đãnêu ra chỉ tiêu để xác định thời kì El Nino của tác giả Trenberth (1997) như sau: El Nino là khoảng thời gian

có trung bình trượt 5 tháng của SST khu vực Nino 3.4 vượt giới hạn 0,4°C, kéo dài ít nhất 6 tháng.Viện nghiên cứu Quốc tế về Khí hậu và Xã hội (International Research Institute for Climate and Society, IRI) cũng sử dụng định nghĩa này, tuy nhiên

Không sử dụng SST tại các khu vực Nino, cơ quan khí tượng Nhật Bản đưa ra định nghĩa: đợt El Nino là thời kì có giá trị trung bình trượt 5 tháng của SSTA tại khu vực (4°N-4°S, 150°W-90°W) vượt 0,5°C kéo dài 6 tháng trở lên Cách xác định này đã được nhiều tài liệu khác sử dụng nhưng thay bằng khu vực Nino 3, theo đó thời kì có giá trị trung bình trượt 5 tháng của SSTA khu vực Nino 3 vượt ngưỡng ±0,5°C kéo dài

quan khí tượng Nhật Bản, nhưng có bổ sung, Pao-Shin Chu và Jianxin đưa ra cách xác định: El Nino là thời kì có trung bình trượt 5 tháng của SSTA khu vực Nino 3 vượt 0,5°C kéo dài 6 tháng nhưng phải có ít nhất 1 tháng có SSTA vượt 1°C [40] Trung

http://www.cpc.ncep.noaa.gov/products/analysis_monitoring/) sử dụng SSTA khu vực

Nino 3.4 để xác định ENSO theo mùa bằng cách tính trung bình trượt 3 tháng, trị số này lớn hơn 0,5°C (kéo dài ít nhất 5 tháng) tương ứng với El Nino và nhỏ hơn 0,5°C (kéo dài ít nhất 5 tháng) tương ứng với La Nina Theo đó cách xác định cấp cường độ của ENSO cũng được sử dụng: khi SSTA tại khu vực Nino 3.4 >1°C (<-1°C) tương ứng với El Nino (La Nina) trung bình và khi SSTA > 1,5°C (<-1,5°C) tương ứng với

El Nino (La Nina) mạnh [19]

Ngoài phương pháp sử dụng SSTA, năm 2006, thông qua cuộc điều tra của Tổ chức Khí tượng Thế giới (WMO) đối với các nước thành viên, Cục Khí tượng Bangladesh đã đưa ra định nghĩa: El Nino, La Nina là thời kỳ liên tục kéo dài 3 tháng

giá trị 10 làm ngưỡng: SOI nhỏ hơn 10 tương ứng với El Nino và lớn hơn 10 tương

Các định nghĩa đã nêu sử dụng SST hoặc SOI để xác định pha ENSO, tuy nhiên, diễn biến của SST không phải lúc nào cũng phù hợp với diễn biến của SOI,vì vậy, nếu coi ENSO phải được thể hiện đồng thời ở cả đại dương và khí quyển thì đánh giá ENSO cũng phải kết hợp hai chỉ số SSTA và SOI Theo đó, năm 2000, Smith, C.A và Sardeshmuck đã sử dụng kết hợp giữa hai chỉ số SSTA và Nino 3.4/SOI chuẩn hóa để đưa ra chỉ số BEI (the Best ENSO Index) cho từng tháng bằng trung bình trượt 5 tháng của thời kì 1871-2004 Khi đó BEI dương biểu hiện pha ENSO nóng và ngược lại Tuy

nhiên để xác định các đợt El Nino thì BEI phải vượt giới hạn giá trị độ lệch chuẩn của chuỗi BEI tháng, cụ thể BEI là phải vượt giá trị ±0,96 [44] Cùng với việc xác định trực tiếp các đợt ENSO thông qua các chỉ số đã nêu ở trên, có thể sử dụng phương pháp phân tích phổ để khảo sát tính chu kì của chuỗi các chỉ số biểu thị ENSO như SOI hoặc chỉ số tổ hợp SST-Nino 3.4/SOI[44]

Nhờ sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kĩ thuật, nguyên nhân hình thành, cơ chế hoạt động cũng như ảnh hưởng của ENSO tới các điều kiện thời tiết khí hậu ở những khu vực khác nhau đã thu hút được sự chú ý của các nhà khoa học trên thế giới, nhất là trong những thập kỉ gần đây Nghiên cứu cấu trúc của mực nước biển trong các đợt El Nino cho thấy sự biến động của mực nước phụ thuộc vào vĩ độ và sự khác nhau giữa các đợt ENSO và không ENSO Sự dao động của ENSO phụ thuộc rất lớn vào vào quá trình nhiệt động lực, trong đó bình lưu vĩ hướng và nước trồi đóng vai trò quan trọng nhất[25]

Người ta vẫn thường cho rằng Ấn Độ Dương đóng vai trò rất lớn trong hoạt động của gió mùa Châu Á Các nghiên cứu cũng cho thấy rằng sự biến đổi trong chế

độ gió mùa có liên quan với những biến động của nhiệt độ nước biển bề mặt Thái Bình Dương Những ảnh hưởng của ENSO tới một số yếu tố thời tiết khí hậu ở nhiều nơi

Dương, hoạt động của xoáy thuận nhiệt đới giảm đi trong điều kiện El Nino, ngược lại trong điều kiện La Nina hoạt động của xoáy thuận nhiệt đới mạnh hơn bình thường Một nghiên cứu của Rasmusson cho thấy trong thời kì El Nino thường có sự thiếu hụt đáng kể lượng mưa khu vực Ấn Độ và Sri Lanka [42] Từ những kết quả nghiên cứu, các nhà khoa học đã xây dựng các mô hình dự báo ENSO, bước đầu dự báo được sự bắt đầu, phát triển và suy yếu của El Nino trước một vài tháng Đồng thời tác động của ENSO tới thời tiết, khí hậu, đặc biệt là biến động mùa và năm của nhiệt độ, lượng mưa cũng được các nhà khoa học chú ý Các chỉ số SOI, SST, mối quan hệ giữa các chỉ số này với số liệu khí hậu như nhiệt độ, lượng mưa, ở nhiều vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới được nhiều tác giả sử dụng [14,29]

Những ảnh hưởng của ENSO trước hết làm thay đổi cơ chế hoàn lưu Theo Ropelewski và Helpert (1987), Ramusson và Wallace (1983), ENSO làm xáo trộn hoàn lưu chung khí quyển và do đó làm rối các kiểu thời tiết Trong các dòng hoàn lưu thì gió mùa nói chung và gió mùa mùa hè nói riêng hình thành do hai nguyên nhân chính: nguyên nhân động lực và nguyên nhân nhiệt lực Nguyên nhân động lực thể hiện ở sự dịch chuyển kinh hướng của các đới khí áp và gió theo mùa, phù hợp với cán cân bức xạ mặt trời Nguyên nhân nhiệt lực thể hiện ở sự phân bố không đều của nhiệt

tới những tương tác giữa đại dương và khí quyển hay nói cách khác, có liên hệ với ENSO

Nhiều nghiên cứu trên thế giới đã khẳng định có mối tương quan giữa gió mùa mùa hè châu Á với hiện tượng ENSO Tuy nhiên, tính biến động của gió mùa liên quan tới ENSO lại mang tính địa phương rõ rệt [35] Kết quả nghiên cứu mô phỏng của Ju và Slingo (1994) cho thấy ảnh hưởng của El Nino đối với gió mùa quy mô hành tinh biểu hiện qua sự chuyển động theo vĩ độ của dải hội tụ nhiệt đới trên Indonesia trong mùa xuân ngay trước đó Sự dịch chuyển của dải hội tụ nhiệt đới gắn liền với dị thường của nhiệt độ bề mặt nước biển (SST) ở Tây Bắc Thái Bình Dương Joseph và cộng sự (1994) đã cho thấy tương quan tốt giữa ngày mở đầu gió mùa mùa hè ở Kerala

và nam Ấn Độ với dị thường SST ở Tây Bắc Thái Bình Dương

Nghiên cứu về khí hậu Việt Nam, tác giả Phạm Ngọc Toàn, Phan Tất Đắc đã khẳng định rằng gió mùa đóng vai trò rất quan trọng trong điều kiện khí hậu, nhất là trong điều kiện khí hậu nhiệt đới vì những tác động đảo ngược với các quy luật địa đới Tuy nhiên, nghiên cứu về gió mùa thường chưa được chú ý đúng mức và đánh giá đầy

đủ trong các công trình khảo sát và phân tích- ứng dụng khí hậu từ xưa đến nay Với những công cụ và kho số liệu hiện nay, người ta đã có thể biểu thị cấu trúc, đặc điểm diễn biến của gió mùa khu vực rất phong phú và đa dạng Tuy nhiên, một công cụ cổ điển nhưng khá hiệu quả là việc xây dựng các chỉ số khí hậu nhằm thể hiện một cách tổng hợp và đặc trưng nhất những đặc điểm, sự diễn biến của các hiện tượng khí tượng cần quan tâm cũng đã được nhiều chuyên gia gió mùa sử dụng Đó là việc sử dụng các chỉ số gió mùa Để xây dựng các chỉ số gió mùa, trước hết người ta dựa vào định nghĩa

và bản chất vật lý của nó, chọn ra những yếu tố và khu vực đặc trưng, những hệ thống gió mùa cần quan tâm Từ định nghĩa về gió mùa, người ta khảo sát sự tương phản của gió thông qua các bản đồ tích hoặc hiệu của các thành phần kinh, vĩ hướng của véc tơ

nay, những chỉ số gió mùa thường được sử dụng bao gồm:Chỉ số về lượng mưa (dựa trên lượng mưa trung bình các tháng gió mùa);Chỉ số hoàn lưu (dựa trên sự chênh lệch các thành phần gió tại các mực khí áp);Chỉ số đối lưu (dựa trên lượng bức xạ phát xạ sóng dài OLR), Trong đó, các chỉ số về mưa thường được áp dụng ở những nước gió mùa có liên quan tới chế độ nhiệt ẩm, đặc biệt là gió mùa mùa hè ở khu vực châu Á Ngoài ra, một số tác giả còn sử dụng chênh lệch khí áp mặt biển làm chỉ số gió mùa, tuy nhiên, chỉ số này ít được sử dụng do trên các vùng vĩ độ thấp chênh lệch áp nhỏ,

Trong bài báo nghiên cứu về chỉ số mưa gió mùa khu vực Ấn Độ của tác giả Parthasarathy, chỉ số mưa gió mùa toàn Ấn Độ AIMR (All-India Monsoon Rainfall)được sử dụng để phản ánh hoạt động của gió mùa mùa hè AIMR được tính trung bình từ tất cả các tiểu vùng của Ấn Độ cho chuỗi số liệu nhiều năm[41].Mặc dù thể hiện được mức độ mạnh yếu của lượng mưa gió mùa trên toàn Ấn Độ nhưng chỉ số AIMR chưa đại diện cho hoàn lưu gió mùa mùa hè trên quy mô lớn ở Nam Á [23] Chỉ

số hoàn lưu WYI đã được sử dụng nhằm phản ánh tính biến động của gió mùa châu Á,

được tính là hiệu thành phần gió vĩ hướng giữa mực 850hPa và mực 200 hPa trung bình trên khu vực nam Á Tuy nhiên chỉ số AIMR và WYI lại không có mối liên hệ chặt chẽ với nhau, do đó, chỉ số mưa Ấn Độ mở rộng RM1 được đưa vào sử dụng, được tính là tổng lượng mưa gió mùa mùa hè trên khu vực lục địa Ấn Độ cộng với phần phía Bắc của Vịnh Bengal và phần phía Nam Trung Quốc, bao trùm khu vực (10-30°N, 70-100°E) Chỉ số này có mối liên hệ khá tốt với chỉ số hoàn lưu Hadley MHI (được tính bằng hiệu thành phần gió kinh hướng giữa 850 và 200 hPa cho chính khu vực có lượng mưa mở rộng nêu trên MHI cũng có liên hệ khá tốt với AIMR [30]

Một số chỉ số cho khu vực Tây Bắc Thái Bình Dương, Nam Mỹ, Đại Tây Dương, Ấn Độ Dương, cũng được nghiên cứu và áp dụng như các chỉ số WNPMI, AUSMI, ZI, SSI1, GI, Tiếp đó, các tác giả đã đề cập một số chỉ số hoàn lưu cho những khu vực khác nhau của gió mùa châu Á [23,48] Khu vực Đông Nam Á có phạm vi trải rộng theo hướng Đông-Tây, bao trùm cả phía Tây Thái Bình Dương, các chỉ số gió mùa xây dựng cho khu vực này phải đảm bảo phản ánh được sự biến động của gió mùa trên một phạm vi rộng lớn Chỉ số hoàn lưu và đối lưu trên khu vực Đông Nam Á được tính toán dựa trên kết quả phân tích mối quan hệ giữa các đặc trưng gió mùa khu vực nghiên cứu (10-20°N, 115-140°E) Hai chỉ số được lựa chọn cho khu vực này bao gồm: Chỉ số hoàn lưu MCI 2 được tính bằng hiệu thành phần gió vĩ hướng mực 850 hPa trung bình của khu vực (5 - 15°N, 90 -130°E) và khu vực (22,5 - 32,5°N,

110 -140°E) tính trung bình cho mùa gió mùa từ tháng 6 tới tháng 9; Chỉ số đối lưu được tính bằng chuẩn sai âm của bức xạ phát xạ sóng dàikhu vực (10-20°N, 115-

Bảng 1.1: Một số chỉ số gió mùa

Chỉ số Dạng chỉ số Cách xác định Áp dụng Tác giả AIMR(AIRI)

Tổng lượng mưa gió mùa từ tháng 6 tới tháng 9 trên các tiểu vùng Ấn Độ

Parthasarathy (1992)[41]

RM1

Mưa (khu vực Ấn Độ

110°E)

Goswami B.N (1999)[30]

U850(5-15oN, 100-130o

E)-U850(20-30oN, 110-140oE)

Wang et al (2001)[48]

Chỉ số Dạng chỉ số Cách xác định Áp dụng Tác giả AUSMI

(Australian

Summer

Monsoon Index)

Hoàn lưu vĩ hướng (Australia)

ATL3=SST(20°W - 0°E, 3°S-3°N)

Marcelo Barreiro et al [39]

ZI=U850(60-20°W, 5°S-5°N)

Marcelo Barreiro et al [39]

SSI1 (Southerly

shear Index)

Hoàn lưu (khu vực Ấn Độ)

U850-U200 (0-20oN, 40-110oE)

Weber & Yang (1992)[49]

GI (Guo Index)

Hoàn lưu vĩ hướng (Châu Á- Thái Bình Dương)

GI = SLP (<-5 hPa) (10-50°N,

100-160°E)

Guo, (1983)[33]

CI1 (Convection

Index 1)

Đối lưu (Ấn Độ) OLR(10-25

o N, 70-100oE) Wang & Fan

(1999) [23]

CI2 (Convection

Index 2)

Đối lưu (Nam Á)

OLR(10-20oN,115-140oE), trung bình

U bengal= U850 (5-10°N, 90-100°E)

+ Trong hậu (pentad – thời

kỳ 5 ngày liên tiếp) bùng nổ, U bengal>0 + Trong 3 hậu tiếp theo, bao gồm cả hậu bùng nổ, U bengal phải dương trong ít nhất 3 hậu và giá trị trung bình hậu U

Bùi Minh Tuân, Nguyễn Minh Trường, 2010[10]

EAMI= U850-U200 (0-10°N, 130°E) +SLP (10-50°N ,160°E) –SLP

100-(10-50°N ,110°E) )

+ Ngưỡng:EAWM mạnh, yếu: ±0.5 + Ngưỡng:

EASM mạnh yếu: ±1

(H.Zhu, 2005)[27]

ESMI = Δ VQ SC (22,5-27,5o

N,105-120oE)-Δ VQNC (35-40oN,

105-115oE)

+ ESMI mùa hè được tính bằng hiệu số lượng vận tải ẩm của phần Nam và Bắc Trung Quốc các tháng 6-8, giai đoạn 1971-

2000

+ ESMI > 25 (< - 25) tương ứng với gió mùa mạnh (yếu)

Liang Ping, Tang Xu (2008)

U200(40-50oN, 110-150o

E)-U200(25-35oN, 110-150oE)

Lau et al (2001) [36]

U850(5-15oN, 90-130oE)- U850(22.5-32.5oN, 110-140oE)

Wang & Fan (1999)[23]

IMI (The Indian

summer

Monsoon Index)

Hoàn lưu vĩ hướng (Ấn Độ)

U850(5-15oN, 40-80oE)- U850(20-30oN, 60-90oE)

Wang et al (2001)[48]

SCSSM (South Hoàn lưu vĩ SCSSM = U850hPa(5-15°N, 110- + Hậu (pentad) B Wang, Lin

Chỉ số Dạng chỉ số Cách xác định Áp dụng Tác giả China Sea

Summer

Monsoon)

hướng(Biển Đông)

120°E) đầu tiên sau

ngày 25/4 thỏa mãn: (1) SCSSM >0 trong hậu bùng

nổ, (2)Bốn hậu tiếp theo, gồm

cả hậu bùng nổ, SCSSM >0 trong ít nhất 3 hậu và SCSSM trung bình 4 hậu đó>1m/s

Ho, Y Zhang M.M Lu, (2004)[22,26]

SCSMI= U850(20-25°N,110-120°E)

U850(5-15°N,110-120°E)-Bin Wang et al (2009) [24]

ORLI(Outgoing

Longwave

Radiation Index)

Đối lưu (Biển Đông) ORLI=ORL(5-20°N, 110-120°E)

JiangYu Mao and Johny C L Chan,2004 [38]

SCSMI (South

China Sea

Monsoon Index)

Hoàn lưu (Biển Đông)

SCSMI = 𝜏 𝑥 (5.25 - 10.25°N,110 - 120°E) - 𝜏 𝑥 (17.25 – 22.25°N, 110-

120 °E)

Guihua Wang, Chunzai Wang, Rui Xin Huang (2010) [31]

EASMI (East

Asian Summer

Monsoon Index)

Hoàn luu vĩ hướng (Đông Á)

U850(10-20oN, 100-150o

E)-U850(25-35oN, 100-150oE)

Quingyun Zhang, Shiyang Tao (1998)

Issm= Psub – Psib Psub=SLP(40-50 oN, 110 oE) Psib=SLP(30-40 oN, 160 oE)

Zhao Ping [54]

SSI2 (Southerly

shear Index)

Hoàn lưu (khu vực Nam Á)

V850-V200 (10-30oN, 70-110oE)

Goswami et al (1999) [30]

U EOF1 (the first

Empirical

Hoàn lưu(Đông

B Wang, Lin

Ho, Y Zhang M.M Lu,

Chỉ số Dạng chỉ số Cách xác định Áp dụng Tác giả Orthogonal

CSHL=Δ U850(2.5-12.5 °N, 115°E) – U 850 (20-27.5 °N, 105-

95-120 °E)

Có 5 cấp độ gió mùa (GM):

(4) -1 ≤ CSHL≤

-0.5:GM yếu vừa;

(5)CSHL < -1:

GM yếu

Nguyễn Thị Hiền Thuận,2002 [11]

CSĐL (Chỉ số

đối lưu)

Đối lưu (Nam Bộ- Việt Nam)

CSĐL = - ΔOLR(5-15°N, 100-115°E)

+ CSĐL< 0, đối lưu yếu hơn bình thường + CSĐL >0,đối lưu mạnh hơn bình thường

Nguyễn Thị Hiền Thuận,2002[11]

Một số nghiên cứu đã cho thấy gió mùa nam Á hoạt động yếu hơn bình thường trong những năm El Nino, dẫn tới thiếu hụt lượng mưa mùa hè ở trong thời kỳ El Nino xuất hiện, tuy nhiên, trong những năm gần đây, có những năm El Nino, lượng mưa tại khu vực Ấn Độ lại cao hơn trung bình nhiều năm [43]

Ảnh hưởng của ENSO đối với khu vực gió mùa châu Á thường xảy ra vào những năm sau của ENSO Trong những năm sau của El Nino, lượng mưa mùa hè vùng Tây Bắc Thái Bình Dương có xu hướng giảm [47] trong khi đó, lượng mưa vùng Đông Á lại có xu hướng tăng Ảnh hưởng của ENSO tới sự biến động của gió mùa thường được đánh giá thông qua mối liên hệ giữa chuẩn sai lượng mưa gió mùa với chuẩn sai nhiệt độ nước biển bề mặt trên khu vực nhiệt đới Thái Bình Dương Nhiều nghiên cứu về ảnh hưởng của mưa gió mùa trong các giai đoạn khác nhau của đợt ENSO đã được nghiên cứu theo nhiều phương pháp như phương pháp thống kê thực nghiệm, phương pháp phân tích tổ hợp Tuy vậy, sự biến động lượng mưa gió mùa còn phụ thuộc vào đặc điểm của toàn bộ hệ thống gió mùa theo các giai đoạn tiến triển của ENSO và sự phụ thuộc của mối liên hệ này theo mùa khí hậu [28]

Như vậy, các nghiên cứu về cơ chế hoạt động cũng như ảnh hưởng của ENSO

đã thu hút được sự quan tâm, chú ý từ rất sớm của các nhà khoa học Các kết quả nghiên cứu cho thấy ENSO ảnh hưởng tới thời tiết khí hậu trên quy mô rộng lớn với mức độ khác nhau.Đối với gió mùa, đặc biệt là gió mùa mùa hè châu Á,nhiều nghiên cứu cũng chỉ ra rằng rõ ràng có sự biến đổi cơ chế gió mùa trong thời kỳ diễn ra ENSO, tuy nhiên, ảnh hưởng của ENSO tới hệ quả của gió mùa thường ít được quan tâm, nghiên cứu Vì vậy, nghiên cứu ảnh hưởng của ENSO tới cơ chế hoàn lưu và hệ quả của nó vẫn đang là vấn đề mang tính khoa học và thực tiễn nhất là đối với những khu vực nằm trong vùng giao tranh giữa các hoàn lưu

1.2 Những nghiên cứu tại Việt Namvề ENSO và ảnh hưởng của ENSO

Nhiều kết quả nghiên cứu của các nhà khoa học bằng các phương pháp khác nhau đã cho thấy mối tương quan chặt chẽ giữa hiện tượng ENSO và chế độ khí hậu của quốc gia và khu vực chịu tác động, mặc dù mức độ ảnh hưởng của ENSO còn phụ thuộc vào điều kiện địa lý, địa hình cũng như ảnh hưởng của các trung tâm tác động chi phối

Tại Việt Nam, những nghiên cứu về ENSO cũng bắt đầu được chú ý trong một vài thập kỷ gần đây Đã có công trình giới thiệu về ENSO của tác giả Nguyễn Đức Ngữ [5] được công bố Cơ chế gió mùa, hoàn lưu vĩ độ thấp và tương tác giữa ENSO với các điều kiện thời tiết khí hậu cực đoan và theo mùa ở Việt Nam cũng được nhiều tác giả như Nguyễn Đức Ngữ, Phạm Đức Thi, Bùi Minh Tăng, nghiên

Có nhiều phương pháp đánh giá ảnh hưởng của ENSO tới chế độ thời tiết, khí hậu đã được áp dụng, trong đó chủ yếu tập trung vào việc phân tích tình hình thời tiết khí hậu khi có hiện tượng ENSO, tức là phân tích đồng thời mối quan hệ giữa các đợt

El Nino, La Nina với điều kiện khí hậu tại khu vực nghiên cứu bằng các phương pháp

so sánh dấu chuẩn sai, lượng giá trị (số lần, giá trị yếu tố) Ngoài ra, phương pháp phân tích xu thế, tương quan-hồi quy, chu kỳ dao động cho phép đánh giá chung về mối quan hệ giữa điều kiện khí hậu vùng có hiện tượng ENSO và chế độ khí hậu ở vùng quan sát với các trung tâm tác động khác nhau Kết quả thu được tuy không cụ thể bằng phương pháp so sánh trực tiếp, tuy nhiên, đây là vấn đề cần được xét đến vì

có nhiều trường hợp tình hình thời tiết, khí hậu diễn ra dị thường trong khi không có

Bên cạnh đó,phương pháp phân tích phổ ME (phổ đơn) và phổ liên kết tự hồi quy hai thứ nguyên (phổ chéo) là hai phương pháp phân tích chuỗi thời gian hiện đại, đang được các nhà nghiên cứu khí hậu trên thế giới đánh giá cao và áp dụng trong phân tích chu kỳ dao động, trong đó phổ liên kết cho phép đánh giá một cách định lượng mức độ liên hệ giữa hai chuỗi thời gian quan sát (giá trị đỉnh phổ và chu kỳ tương ứng) Tại Việt Nam, trong đề tài nghiên cứu về “Quan hệ giữa hiện tượng ENSO và sự dao động - biến đổi của nhiệt độ và lượng mưa ở Việt nam”, tác giả Nguyễn Duy Chinh cũng đã áp dụng phương pháp này, kết quả cho thấy quan hệ khá

rõ nét giữa hiện tượng ENSO và nhiệt độ, lượng mưa ở Việt Nam [8]

Ngoài các phương pháp phân tích trên, dựa trên những chỉ số ENSO, một số mô hình thống kê dự báo mưa mùa đã được xây dựng và cho những kết quả đáng khích lệ Các nhân tố dự báo là những đặc trưng phản ánh quá trình diễn biến của hiện tượng ENSO như: SSTA các khu vực Nino, SOI và chuẩn sai khí áp mặt biển của trạm Darwin, Tahiti của 12 tháng Đối tượng dự báo là chuẩn sai nhiệt độ và lượng mưa

mùa trong 4 quý của 7 vùng khí hậu Việt Nam Kết quả tính toán cho thấy việc sử dụng các mô hình hồi quy nhiều biến có khả năng nâng cao độ chính xác của mô hình

dự báo, tuy nhiên một số trường hợp độ chính xác còn thấp, chủ yếu đối với các khu vực phía Bắc nước ta, do đó, cần có sự kết hợp giữa các biến để chọn ra tổ hợp biến có

Trước đây, khi chưa sử dụng phân chia các khu vực Nino như đã nêu ở trên (khu vực Nino 1.2, Nino 3, Nino 4 và Nino 3.4), trong nhiều nghiên cứu của các tác giả Việt Nam, có bốn khu vực Nino được phân chia bao gồm: khu vực A (4°N-4°S, 160°E-150°W), khu vực B(4°N-4°S, 150°W-90°W), khu vực C (0-10°S, 90-80°W), khu vực D( 0-14°N, 130-150°E) Xu thế biến đổi nhiệt độ ở khu vực D thường ngược với ba khu vực còn lại, nghĩa là khi nhiệt độ nước biển ở khu vực A, B, C tăng thì ở khu vực D giảm và ngược lại[2,3] Khi đó, các thông số thường sử dụng để theo dõi hiện tượng El Nino là: SSTA khu vực A, B,C,D; SSTA vùng biển nhiệt đới trung tâm Thái Bình Dương; áp suất tại trạm Haiti (17.33°S-149.37°W); áp suất tại trạm Darwin (12.24°S-130.52°E) Ngoài ra, theo tác giả Đặng Trần Duy, chỉ số SSTA khu vực Nino

C và D thường ngược dấu nhau, hơn nữa số đo giá trị chênh lệch nhiệt độ nước biển tầng mặt giữa phía đông và phía tây Thái Bình Dương mang nhiều ý nghĩa vật lý và khí tượng hơn so với những giá trị biến đổi tại chỗ của chúng, vì vậy SSTA (C-D) cũng được sử dụng làm chỉ số ENSO[3]

Đối với việc xác định các đợt ENSO, cũng có nhiều tác giả đề cập, chẳng hạn nghiên cứu của Nguyễn Đức Ngữ, Nguyễn Thị Hiền Thuận, Bùi Minh Tăng, Trần

tiết và khí hậu toàn cầu”đăng trên Tạp chí Khí tượng Thủy Văn số 446 của tác giả Bùi Minh Tăng[2],đợt El Nino (La Nina) xảy ra khi SSTA ở ba khu vực Nino A, B,C mang dấu dương (âm), trong đó SSTA ở khu vực B và C> (<) 1°C liên tục 3 tháng liền Tác giả Nguyễn Đức Ngữ, Trần Việt Liễn và Nguyễn Thị Hiền Thuận lại sử dụng SSTA khu vực Nino 3 để xác định đợt ENSO với chỉ tiêu: Đợt ENSO là thời kì có giá trị trung bình trượt 5 tháng của SSTA tại khu vực Nino 3 vượt 0.5°C kéo dài 6 tháng trở lên El Nino mạnh có SSTA ≥ 1.5°C, La Nina mạnh có SSTA ≤ -1.5°C

Ảnh hưởng của ENSO tới hoạt động của xoáy thuận nhiệt đới (XTNĐ)đã được nhiều tác giả nghiên cứu như Trần Việt Liễn, Nguyễn Đức Ngữ, Công trình nghiên cứu khoa học của Nguyễn Đức Ngữ cho thấy trong 45 năm (1956-2000) có 150 tháng

El Nino với 63 XTNĐ ảnh hưởng trực tiếp tới Việt Nam, trung bình mỗi tháng El Nino

có 0.42 cơn, ít hơn trung bình nhiều năm khoảng 28%, trong khi đó mỗi tháng La Nina

có 0.8 cơn (86 cơn/107 tháng), nhiều hơn trung bình nhiều năm khoảng 38% Ngoài ra trong điều kiện El Nino, XTNĐ thường tập trung vào giữa mùa bão (tháng 7,8,9), trong điều kiện La Nina, XTNĐ thường nhiều hơn vào nửa cuối mùa bão Tương tự, trong nghiên cứu của Trần Việt Liễn về ảnh hưởng của ENSO tới hoạt động của XTNĐ trên biển Đông cho thấy, trong những năm El Nino số lượng bão ít hơn bình

thường, trong những năm La Nina số lượng bão nhiều hơn bình thường nhưng cường

Thi về mối quan hệ của ENSO với các hiện tượng thời tiết cực đoan ở Việt Nam và công tác dự báo khí tượng hạn dài trong những năm gần đây cũng cho thấy: ảnh hưởng của ENSO tới bão ở khu vực Trung Bộ và Nam Bộ rõ hơn ở khu vực Bắc Bộ, số lượng bão và áp thấp nhiệt đới ảnh hướng đến Việt Nam có xu hướng tăng lên không chỉ trong kỳ La Nina mà còn có thể tăng lên vào những năm sau La Nina nếu năm đó

lượng bão và áp thấp nhiệt đới ảnh hưởng tới nước ta hàng năm với các chỉ số ENSO cho thấy: số lượng bão có mối quan hệ lớn nhất với nhiệt độ nước biển tầng mặt vùng nhiệt đới Ấn Độ Dương, sau đó là đến SSTA khu vực B, và hầu như không có quan hệ

Đối với chế độ nhiệt ẩm, một số nghiên cứu của các tác giả Phạm Đức Thi (1998) và Nguyễn Đức Ngữ (2003) cho thấy rằng chuẩn sai nhiệt độ mùa đông ở Việt Nam đa số có giá trị dương trong các năm El Nino và có giá trị âm trong những năm

hiện tượng ENSO và chế độ nhiệt ẩm ở Việt Namchỉ ra rằng có một vài đợt diễn ra

các vùng khác của Việt Nam, nhất là đối với nhiệt độ không khí Một nghiên cứu khác lại cho thấy: trong điều kiện El Nino, các khu vực phía Nam chịu ảnh hưởng rõ rệt hơn khu vực phía Bắc,ngược lại, trong điều kiện La Nina, khu vực phía Bắc chịu ảnh

năm El Nino với mức độ khác nhau trên từng vùng lãnh thổ Việt Nam, hạn hán nghiêm trọng trên diện rộng thường xảy ra trong vụ đông xuân ở nhiều nơi, nhưng

vực Bắc Bộ, trong những năm El Nino mùa đông đến muộn, nền nhiệt cao hơn, có nhiều đợt nắng ấm kéo dài, thậm chí không xuất hiện rét đậm, rét hại Ngược lại, trong những năm La Nina mùa đông đến sớm hơn, nền nhiệt thấp hơn, có nhiều đợt rét đậm, rét kéo dài, có những năm xuất hiện tuyết, sương muối ở các vùng núi cao phía Bắc Tuy nhiên, tác giả cũng nhấn mạnh rằng, El Nino và La Nina không phải là nhân tố duy nhất ảnh hưởng đến hoạt động của bão và áp thấp nhiệt đới ở Việt Nam, ngoài

Những kết quả về biến động lượng mưa trong các năm ENSO ở Việt Nam được tiến hành thông qua việc phân tích mối liên hệ giữa lượng mưa năm ENSO với các chỉ

số SST hoặc SOI tại các khu vực khác nhau cho thấy lượng mưa có xu thế giảm trong những năm El Nino và tăng trong những năm La Nina, trong đó ảnh hưởng của ENSO

trường hợp La Nina không thể hiện rõ như trong trường hợp El Nino Trong các đợt La

Nina, nhìn chung, khu vực Bắc Trung Bộ và Nam Trung Bộ có lượng mưa vượt trội,

Tuy nhiên, nếu xét cùng thời gian xuất hiện thì ảnh hưởng của ENSO đến lượng mưa không thể hiện rõ nét, nhưng nếu xét lượng mưa của thời đoạn trễ hơn vài ba tháng sau

chỉ ra rằng, thời kỳ bắt đầu mùa mưa trên khu vực Nam Bộ và Tây Nguyên đến muộn hơn trong các năm El Nino và ngược lại đến sớm hơn trong những năm La Nina Tuy nhiên, tác giả cũng lưu ý rằng không nên dựa hoàn toàn vào hiện tượng ENSO để nhận xét những vấn đề liên quan đến mưa lớn, lũ lụt trong điều kiện có nhiều trung tâm tác

Một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng, chế độ dòng chảy của các sông chính tại Việt Nam cũng chịu những ảnh hưởng nhất định của ENSO, tuy nhiên các nghiên cứu này

ENSO với dòng chảy các sông chính của Việt Nam được thực hiện trên 18 hệ thống sông chính tại Việt Nam của tác giả Lê Văn Ánh đã cho thấy: Đỉnh lũ lịch sử xuất hiện vào những năm ENSO là 73,8% (trong đó những năm La Nina là 35,5%, những năm

El Nino là 38,3%) và những năm không ENSO chỉ chiếm 26,7% Ảnh hưởng này khá

rõ nét trên các hệ thống sông khu vực Bắc Bộ, Tây Nguyên và Đông Nam Bộ Đỉnh lũ lịch sử các sông ở khu vực Bắc Trung Bộ và đồng bằng Nam Bộ không chịu ảnh hưởng của hiện tượng ENSO, các khu vực còn lại không chịu ảnh hưởng rõ nét của ENSO Đồng thời, những năm không ENSO dễ có khả năng xuất hiện những năm nước lớn hơn những năm ENSO, trong những năm ENSO thì những năm La Nina dễ

có khả năng xuất hiện những năm nước lớn hơn những năm El Nino với tỷ lệ

năm và hình thành các pha nhiều nước và ít nước xuất hiện xen kẽ nhau Do vậy, độ lớn của một đặc trưng dòng chảy sông ngòi trong một năm nào đó không chỉ đơn thuần phụ thuộc vào sự tác động của ENSO mà còn chịu sự chi phối bởi nhiều yếu tố

Các đặc trưng mực nước biển, độ mặn nước biển vùng ven biển và hải đảo Việt Nam cũng có mối liên hệ với ENSO Mực nước biển giảm và độ mặn tăng trong thời

kỳ diễn ra pha nóng của ENSO, ngược lại, mực nước biển tăng và độ mặn giảm trong

Tác động của ENSO tới gió mùa ở Việt Nam đã được tác giả Nguyễn Đức Ngữ

động trong trường khí áp, độ cao địa thế vị và nhiệt độ tầng đối lưu dẫn tới sự thay đổi hoàn lưu gió mùa và ảnh hưởng tới các đặc trưng khí hậu của Việt Nam đã được tác giả phân tích thông qua các đợt ENSO.Công trình đã chỉ rõ cơ chế vật lý của hiện tượng ENSO, cơ chế hoạt động của hệ thống gió mùa trên khu vực và cơ chế ảnh hưởng của ENSO tới hệ thống gió mùa Qua đó cho thấy, quá trình tương tác xa giữa

ENSO với gió mùa Châu Á bị chi phối bởi áp cao cận nhiệt đới Thái Bình Dương và

áp thấp xích đạo khu vực bể nóng Thái Bình Dương Ảnh hưởng của các khu vực này với diễn biến của ENSO có tác động tới hoạt động của gió mùa khu vực Châu Á cả về

Nghiên cứu về hoàn lưu quy mô lớn thời kỳ bùng nổ gió mùa mùa hè trên khu

gió trung bình mực 850 hPa trên khu vực vịnh Bengal được sử dụng để đánh giá sự biến động của thời kỳ bùng nổ gió mùa trên bán đảo Đông Dương.Kết quả đánh giá những đặc trưng cơ bản và cơ chế hoạt động của bùng nổ gió mùa cũng chỉ ra rằng bùng nổ gió mùa mùa hè thời kỳ nghiên cứu có đặc điểm muộn hơn do tác động của

Trong nghiên cứu về “Ảnh hưởng của ENSO tới gió mùa mùa hè và mưa ở Nam Bộ”, tác giả Nguyễn Thị Hiền Thuận đã cho thấy cơ chế tác động của ENSO tới gió mùa mùa hè và mưa ở Nam Bộ.Ảnh hưởng của ENSO tới gió mùa mùa hè khu vực Nam Bộ được đánh giá thông qua sự biến động của Chỉ số hoàn lưu (CSHL) và Chỉ số đối lưu (CSĐL) được xây dựng cho khu vực theo các mùa hè ENSO Kết quả nghiên cứu cho thấy gió mùa mùa hè trong năm sau năm ENSO thiết lập chịu ảnh hưởng của ENSO mạnh hơn so với các mùa hè năm ENSO thiết lập Lượng mưa giảm trong những năm El Nino và tăng trong những năm La Nina ở cả miền Đông và Tây Nam

Bộ, tuy nhiên mức độ ảnh hưởng không đồng đều giữa các tháng Lượng mưa các tháng giữa mùa gió mùa mùa hè chịu ảnh hưởng của ENSO ít hơn so với các tháng trong mùa khô và các tháng chuyển tiếp giữa mùa khô và mùa mưa Mùa mưa đến muộn hơn trong những năm sau năm El Nino và đến sớm hơn trong những năm sau La Nina[11]

Việc lựa chọn và sử dụng chỉ số gió mùa trong đánh giá mối quan hệ mưa-gió mùa ở Việt Nam đã được tác giả Trần Việt Liễn quan tâm, nghiên cứu.Trên cơ sở tổng quan về một số chỉ số gió mùa, sử dụng nguồn số liệu tái phân tích của NCEP/NCAR

từ năm 1961-2000 để tính các chỉ số gió mùa từ số liệu ngày Số liệu lượng mưa tháng của 175 trạm trên cả nước được sử dụng để xét tương quan với số liệu tháng của các chỉ số gió mùa vừa tính được đối với từng trạm Kết quả cho thấy, các chỉ số gió mùa

đã đưa ra đều có quan hệ khá tốt với lượng mưa ở nước ta, hệ số tương quan đều có thể vượt 0.5, trừ khu vực ven biển Trung Bộ Hầu hết các chỉ số hoàn lưu đều cho tương quan dương, tức là gió mùa mạnh lên, lượng mưa trên các khu vực tăng Các chỉ

số đối lưu đều cho tương quan âm Chỉ số đối lưu, do có quan hệ phần nào mang tính nhân quả với lượng mưa nên nếu khu vực tính chỉ số gió mùa được chọn càng gần hoặc ngay trên khu vực nghiên cứu sẽ có khả năng cho quan hệ với lượng mưa tốt hơn Tác giả cũng lưu ý rằng kết quả nghiên cứu chỉ là những phân tích bước đầu về mối quan hệ giữa gió mùa với lượng mưa trên các khu vực ở nước ta, giúp định lượng về

mối quan hệ giữa hai đối tượng này, từ đó phát triển ý tưởng, thiết lập các mô hình dự

Như vậy, có khá nhiều công trình nghiên cứu về ảnh hưởng của ENSO đối với các yếu tố khí tượng nói chung và đối với gió mùa mùa hè nói riêng Ảnh hưởng của ENSO tới gió mùa thường được đánh giá thông qua các chỉ số gió mùa, tuy nhiên,các chỉ số này thường được áp dụng đối với những khu vực rộng lớn, chưa cụ thể cho khu vực nhỏ như Việt Nam Bên cạnh đó, đã có một số nghiên cứu về sự biến động của các đặc trưng mưa trong các pha ENSO nhưng hầu hết là ảnh hưởng của ENSO tới lượng mưa năm, lượng mưa xuất hiện trong thời kỳ gió mùa mùa hè ít được chú ý.Đồng thời, các nghiên cứu nhìn chung chưa phân tích mức độ ảnh hưởng theo các giai đoạn phát triển của pha ENSO.Kế thừa những nghiên cứu trước đó, trong luận văn này, chỉ số gió mùa được lựa chọn và tính toán cho khu vực Việt Nam.Từ sự biến động của chỉ số gió mùa, hoạt động của gió mùa mùa hè và sự biến động lượng mưa gió mùa mùa hè được phân tích theo các giai đoạn phát triển của ENSO

CHƯƠNG II: NGUỒN SỐ LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Nguồn số liệu

Những công trình nghiên cứu về gió mùa thực hiện trên nhiều nguồn số liệu khác nhau có thể dẫn đến sự không trùng khớp về kết quả, ngay cả ngày bắt đầu của gió mùa cho mỗi khu vực cũng không giống nhau Như vậy, việc lựa chọn nguồn số liệu cho nghiên cứu có vai trò to lớn đối với kết quả thu được Trong luận văn, số liệu được sử dụng bao gồm: số liệu ENSO, số liệu hoàn lưu và số liệu mưa Số liệu ENSO được sử dụng để xác định pha và thời kỳ ENSO; số liệu hoàn lưu được sử dụng để tính toán chỉ số gió mùa, từ đó đánh giá ảnh hưởng của ENSO tới các đặc trưng gió mùa mùa hè; số liệu mưa được sử dụng để tính chuẩn sai lượng mưa so với trung bình cả thời kỳ nghiên cứu, từ đó đánh giá ảnh hưởng của ENSO tới mưa gió mùa mùa hè

2.1.1 Số liệuENSO

nhưng số liệu chi tiết về nhiệt độ nước biển, áp suất không khí để có thể đánh giá độ hoạt động của chúng thì chỉ có từ giữa thập kỷ ba mươi trở lại đây Trong luận văn, số liệu ENSO được sử dụng là số liệu tháng của nhiệt độ bề mặt nước biển (SST) và chuẩn sai nhiệt độ bề mặt nước biển (SSTA) tại khu vực Nino 3 và Nino 3.4 được thu thập từ tháng 1/1950 tới tháng 3/2011 Số liệu được tải từtrang web:

http://www.cpc.ncep.noaa.gov/[72]

2.1.2 Số liệu hoàn lưu

Số liệu hoàn lưu được sử dụng là số liệu gió vĩ hướng theo ngày tại mực 850mb được lấy từ nguồn số liệu tái phân tích của Trung tâm Nghiên cứu Khí quyển –Trung tâm Quốc gia về Dự báo môi trường (National Center for Atmospheric Research –National Center for Environmental Prediction, viết tắt là NCAR/NCEP.Đây cũng là bộ

Tập số liệu tái phân tích này có độ dài khá lớn, tới 51 năm, từ năm 1950 đến năm 2010và đặc biệt có tính liên tục, thuận tiện khi sử dụng trong nghiên cứu.Bộ số liệu được lưu trữ dưới dạng GRIB (Grid Binary) và được tải từ trang web:

http://www.esrl.noaa.gov/[73] Độ phân giải theo phương ngang có hai loại lưới: (1) Lưới Gaussian, có 94 điểm lưới theo kinh tuyến và có 192 điểm lưới theo vĩ tuyến, mỗi điểm cách nhau 1.875 độ; (2) Lưới kinh vĩ có độ phân giải ngang 2.5 x2.5° kinh vĩ

Độ phân giải theo phương thẳng đứng cũng có hai loại lưới: (1) Trên 17 mực đẳng áp (1000, 925, 850, 700, 600, 500, 400, 300, 250, 200, 150, 100, 70, 50, 30, 20 và 10mb); (2) Trên các mực đẳng nhiệt độ thế vị (270, 280, 290, 300, 315, 330, 400, 450, 550,

650 °K) Theo thời gian, số liệu ngày được lưu trữ tại các thời điểm 00Z, 06Z, 12Z và 18Z (UTC), số liệu trung bình ngày được lấy trung bình từ các thời điểm trên

Số liệu sau khi tải về được trích xuất theo ô lưới (5-15°N, 110-120°E) bằng phần mềm Ocean Data View, sau đó tính giá trị gió trung bình ngày cho cả khu vực.Bộ số liệu sau khi trích xuất được sử dụng để tính chỉ số gió mùa phục vụ cho việc đánh giá ảnh hưởng của ENSO tới những đặc trưng gió mùa mùa hè

2.1.3 Số liệu mưa

Do điều kiện phát triển của ngành Khí tượng thủy văn của nước ta và do điều kiện chiến tranh kéo dài, số liệu quan trắc khí tượng khí hậu ở Việt Nam còn thiếu thốn nhiều, thời gian quan trắc ngắn, không đồng đều giữa các trạm Điều này khá bất lợi cho việc nghiên cứu, nhất là những phương pháp đòi hỏi chuỗi số liệu đủ dài Việc lựa chọn trạm quan trắc để khai thác số liệu phụ thuộc vào yêu cầu và nội dung của bài toán trên cơ sở tính đại diện và độ dài chuỗi số liệu hiện có

Trong luận văn, số liệu về mưa được sử dụng là số liệu mưa ngày được thu thập tại 38 trạm khí tượng trên toàn lãnh thổ Việt Nam trong 46 năm liên tục từ năm 1961 tới năm 2007.Tại các trạm được lựa chọn, lượng mưa được đo theo từng ngày và phần lớn có số liệu ổn định từ năm 1961, do đó trong nghiên cứu này, dữ liệu mưa từ năm

1961 tới 2007 được sử dụng để tính toán các đặc trưng mưa Các trạm khí tượng được

sử dụng hầu hết tập trung tại khu vực Bắc Bộ và Trung Bộ, ở khu vực Nam Bộ và Tây Nguyên, các trạm phân bố khá thưa thớt (Hình 2.1) Nguyên nhân dẫn tới tình trạng này là do hầu hết các trạm tại khu vực Nam Bộ và Tây Nguyên mới chỉ có số liệu quan trắc từ những năm 1970 trở lại đây, trong đó nguyên nhân sâu xa có thể là do tác động của bối cảnh lịch sử nước ta, khi miền Nam nước ta chưa hoàn toàn giải phóng

Trong số 38 trạm khí tượng được sử dụng, hầu hết các trạm có đầy đủ số liệu quan trắc lượng mưa theo từng ngày, chỉ có một vài trạm thiếu số liệu quan trắc trong một vài tháng Việc bổ sung, bổ khuyết số liệu để sử dụng là việc làm rất cần thiết Việc bổ sung, bổ khuyết số liệu thường dựa vào giá trị trung bình nhiều năm và dựa vào phép bổ khuyết từ số liệu “trạm tựa”, tức là trạm có đầy đủ số liệu và có tương quan (địa lý, địa hình và số liệu quan trắc) khá chặt chẽ với chuỗi số liệu được bổ khuyết.Nếu chuỗi số liệu chỉ khuyết 1 hoặc 2 giá trị thì các giá trị bị khuyết được thay bằng giá trị trung bình nhiều năm để liên tục hóa chuỗi số liệu.Phương pháp dựa trên

số liệu “trạm tựa” thường áp dụng đối với trường hợp chuỗi số liệu bị khuyết tương đối nhiều giá trị liên tiếp (j giá trị), khi đó, người ta sử dụng một chuỗi tương ứng (chuỗi tựa) không bị khuyết số liệu, rồi tính các giá trị khuyết y(n+j) với các giá trị tương ứng của chuỗi tựa x (n+j) bằng công thức hồi quy:

           x n j  x tb 

x s

y s xy r tb y j n

Trong đó: j = 1,2, ,m; n+m = N là độ dài chuỗi tựa

y(tb), x(tb): giá trị trung bình theo n

s(y), s(x): độ lệch tiêu chuẩn theo n

r(xy): hệ số tương quan tính theo n

Tên và tọa độ của các trạm khí tượng sử dụng để khai thác số liệu mưa ngày được trình bày trong Bảng 2.1

Bảng 2.1: Các trạm khí tượng được sử dụng trong nghiên cứu

1

Lai Châu 103.15 22.07 20

Bạch Long

Vĩ 107.72 20.13

2 Điện Biên 103.00 21.37 21 Hồi Xuân 105.12 20.37

3 Sơn La 103.90 21.33 22 Thanh Hóa 105.78 19.75

4

Yên Châu 104.30 21.05 23

Tương Dương 104.43 19.28

8 SaPa 103.82 22.35 27 Kỳ Anh 106.28 18.08

9 Lạng Sơn 106.77 21.83 28 Tuyên Hóa 106.02 17.88

10 Yên Bái 104.87 21.70 29 Đồng Hới 106.60 17.48

11 Thái

Nguyên 105.83 21.60 30 Huế 107.58 16.43

12 Bãi Cháy 107.07 20.97 31 Quy Nhơn 109.22 13.77

13 Cô Tô 107.77 20.98 32 Tuy Hòa 109.28 13.08

18 Thái Bình 106.35 20.45 37 Cà Mau 105.15 9.18

19 Ninh Bình 105.97 20.23 38 Côn Đảo 106.6 8.68

Hình 2.1: Vị trí các trạm khí tượng sử dụng trong nghiên cứu

2.2 Phương pháp nghiên cứu

2.2.1 Phương pháp xác định thời kì ENSO

Hầu hết các chỉ số ENSO được sử dụng trong các nghiên cứu trên thế giới và tại Việt Nam đều dựa trên nhiệt độ mặt nước biển tại các khu vực Nino, nơi xuất hiện những biến động mạnh khi xảy ra hiện tượng ENSO Như đã trình bày trong phần tổng quan, cho tới nay, có rất nhiều phương pháp xác định thời kì ENSO, tuy nhiên, mục tiêu của luận văn là nghiên cứu ảnh hưởng của ENSO tới gió mùa và mưa gió mùa mùa hè nên nghiên cứu này không đi sâu vào việc đánh giá cách xác định thời kì ENSO Tham khảo một số công trình nghiên cứu của GS.TSKH Nguyễn Đức Ngữ, TS

Nguyễn Thị Hiền Thuận, GS Trần Việt Liễn, một số đề tài nghiên cứu trong nước và bài báo nước ngoài, luận văn áp dụng hai cách xác định đợtENSO Cách thứ nhất dựa trên nghiên cứu của tác giả Nguyễn Thị Hiền Thuận, sử dụng nhiệt độ bề mặt nước biển khu vực Nino 3 để xác định pha và đợt ENSO Cách xác định này gần trùng với chỉ số và ngưỡng của Cơ quan Khí tượng Úc, Cơ quan Khí tượng Nhật Bản, nghiên cứu của tác giả Pao-Shin Chu và Jianxin Tuy nhiên, đối với Cơ quan Khí tượng Úc, ngưỡng của SSTA không phải là ±0,5°C mà là ±1°C Đối với Cơ quan Khí tượng Nhật Bản, khu vực Nino 3 được thu hẹp cả phía Bắc và phía nam, mỗi bên một độ vĩ, tác giả Pao-Shin Chu và Jianxin có bổ sung thêm chỉ tiêu có ít nhất 1 tháng có SSTA vượt 1°C.Cách xác định thứ hai sử dụng trung bình trượt 3 tháng của nhiệt độ mặt nước biển khu vực Nino 3.4 với ngưỡng ± 0.5°C và kéo dài 5 tháng trở lên Cách xác định này gần trùng với cách xác định của Viện Nghiên cứu Khoa học Trái đất, Viện Nghiên cứu Quốc tế về Khí hậu và Xã hội và trong nghiên cứu của tác giả Trenberth Tuy nhiên, đối với Viện Nghiên cứu Khoa học Trái đất, ngưỡng xác định pha ENSO là ± 0.9°C Nghiên cứu của tác giả Trenberth và Viện Nghiên cứu Quốc tế về Khí hậu và

Xã hội, ngưỡng áp dụng lại là ± 0.4°C đối với trung bình trượt 5 tháng của SSTA và phải kéo dài ít nhất 6 tháng Hai cách xác định pha và đợt ENSO được sử dụng trong nghiên cứu này cụ thể như sau:

khu vực Nino 3 vượt 0,5°C kéo dài 6 tháng trở lên (Nguyễn Đức Ngữ, Trần Việt Liễn, Nguyễn Thị Hiền Thuận) El Nino mạnh có SSTA ≥ 1,5 °C, La Nina mạnh có SSTA ≤ -1,5 °C Theo đó:

- Một đợt El Nino là thời kỳ liên tục kéo dài từ 6 tháng trở lên Có trị số trung

vùng Nino 3 (5°N – 5°S, 150°W – 90°W) lớn hơn hoặc bằng 0,5°C

- Một đợt La Nina là thời kỳ liên tục kéo dài từ 6 tháng trở lên có trị số trung bình trượt 5 tháng của chuẩn sai tháng nhiệt độ trung bình bề mặt nước biển ở vùng Nino 3 nhỏ hơn hoặc bằng 0,5°C

- El Nino mạnh có SSTA ≥ 1,5°C La Nina mạnh có SSTA ≤ -1,5°C

vực Nino 3.4 với ngưỡng xảy ra các pha ENSO là ± 0.5°C và phải đạt từ 5 tháng trở lên Khi SSTA-Nino 3.4 > 1,5 °C (<-1,5°C) tương ứng với El Nino (La Nina) mạnh (Trung tâm dự báo khí hậu Hoa Kỳ, CPC) Theo đó:

- El Nino là thời kì liên tục kéo dài 5 tháng trở lên có trị số trung bình trượt 3

(5°N-5°S, 170° E-120°W) lớn hơn hoặc bằng 0,5°C

- Một đợt La Nina là thời kỳ liên tục kéo dài từ 5 tháng trở lên có trị số trung bình trượt 3 tháng của chuẩn sai tháng nhiệt độ trung bình bề mặt nước biển ở vùng Nino 3.4 nhỏ hơn hoặc bằng 0,5°C

- El Nino mạnh có SSTA > 1,5 °C, La Nina mạnh có SSTA < -1,5°C

Số liệu chuẩn sai nhiệt độ trung bình mặt nước biển khu vực Nino 3 và khu vực Nino 3.4 giai đoạn 1950-2010 được sử dụng để xác định các đợtEl Nino, La Nina trong thời kỳ 1950-2010 theo hai quy tắc đã nêu Kết quả thu được cho thấy: Lấy theo tiêu chuẩn thứ nhất có 14 đợt El Nino, 13 đợt La Nina, lấy theo tiêu chuẩn thứ 2 có 17 đợt El Nino và 14 đợt La Nina (Bảng 2.2, 2.3, 2.4, 2.5) So sánh kết quả tính toán theo hai tiêu chuẩn có thể thấy rằng: hầu hết các đợt El Nino và La Nina khác nhau là những đợt ENSO có cường độ yếu và chỉ kéo dài 5 tới 6 tháng (chẳng hạn tính theo tiêu chuẩn thứ hai có thêm đợt El Nino năm 1994/1995 kéo dài 6 tháng, 2004/2005 kéo dài 7 tháng, đợt La Nina 2000/2001 kéo dài 5 tháng) Ngoài ra, tính theo tiêu chuẩn thứ nhất có một số đợt La Nina kéo dài trên 20 tháng, tuy nhiên tính theo tiêu chuẩn thứ hai lại bị tách thành hai đợt La Nina ngắn hơn (chẳng hạn đợt La Nina kéo dài 21 tháng năm 1970/1971/1972 khi tính theo tiêu chuẩn thứ 2 bị tách thành 2 đợt năm 1970/1971 kéo dài 12 tháng và 1971/1972 kéo dài 6 tháng)

Bảng 2.2: Các đợt El Nino được xác định theo tiêu chuẩn thứ nhất

Số TT Đợt El Nino Tháng bắt đầu Tháng kết

thúc

Thời gian kéo dài

Cực đại SSTA ( 0

C) và tháng xuất hiện

Bảng 2.3: Các đợt La Nina được xác định theo tiêu chuẩn thứ nhất

Số TT Đợt La Nina Tháng bắt đầu Tháng kết thúc Thời gian

kéo dài

Cực tiểu SSTA ( 0

C) và tháng xuất hiện

Cực đại SSTA ( 0

C) và tháng xuất hiện