Dự tính một số đặc trưng gió mùa mùa hè của mô hình precis

DANH MỤC KÝ HIỆU VIẾT TẮT APHRODITE Bộ số liệu mưa Châu Á của Nhật Bản được thu thập từ mạng lưới quan trắc mưa tại trạm Asian Precipitation – Highly Resolved Observational Data Integrat

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-

Trương Thị Thanh Thủy

DỰ TÍNH MỘT SỐ ĐẶC TRƯNG GIÓ MÙA MÙA HÈ

CỦA MÔ HÌNH PRECIS

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội – Năm 2015

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-

Trương Thị Thanh Thủy

DỰ TÍNH MỘT SỐ ĐẶC TRƯNG GIÓ MÙA MÙA HÈ

CỦA MÔ HÌNH PRECIS

Chuyên ngành: Khí tượng và Khí hậu học

Mã số: 60.440.222

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

TS Mai Văn Khiêm

Hà Nội – Năm 2015

LỜI CẢM ƠN

Trước tiên, tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành và sâu sắc tới TS Mai Văn Khiêm là người Thầy đã tận tình chỉ bảo, hướng dẫn và tạo mọi điều kiện tốt nhất cho tôi trong suốt thời gian thực hiện luận văn

Trong suốt quá trình thực hiện luận văn, Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới tập thể đội ngũ giáo viên, cán bộ trường Đại học Khoa học Tự Nhiên – ĐHQGHN, cán bộ Khoa Khí tượng Thủy văn và Hải dương học, những người đã trang bị cho tôi kiên thức chuyên môn, giúp tôi có đủ kiến thức cũng như kinh nghiệm trong suốt quá trình học tập, đặc biệt đã tạo cho tôi niềm say mê nghiên cứu khoa học

Tôi xin gửi lời cảm ơn đến ban lãnh đạo Trung tâm Nghiên cứu Khí tượng Khí hậu, Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Biến đổi khí hậu đã tạo điều kiện thuận lợi về thời gian và cơ sở vật chất cho tôi trong quá trình học tập và công tác

Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc tới những đồng nghiệp tại Trung tâm Nghiên cứu Khí tượng Khí hậu đã tận tình giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện luận văn

Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới bố mẹ và những người thân trong gia đình tôi và bạn bè tôi đã động viên, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập

Trương Thị Thanh Thủy

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH 1

DANH MỤC BẢNG 3

DANH MỤC KÝ HIỆU VIẾT TẮT 4

MỞ ĐẦU 6

Chương 1 8

TỔNG QUAN VỀ GIÓ MÙA MÙA HÈ 8

1.1 Vai trò của GMMH đối với thời tiết khí hậu, Việt Nam 8

1.2 Tổng quan các công trình nghiên cứu trong nước và trên thế giới 10

1.2.1 Trên thế giới 10

1.2.2 Trong nước 19

1.3 Tổng quan các CSGM 23

Chương 2 28

PHƯƠNG PHÁP VÀ SỐ LIỆU NGHIÊN CỨU 28

2.1 Mô hình PRECIS 28

2.2 Phương pháp 29

2.2.1 Lựa chọn thời kỳ và mùa GMMH nghiên cứu 29

2.2.2 Phương pháp nghiên cứu 31

2.3 Bộ số liệu sử dụng 35

Chương 3 40

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 40

3.1 Đánh giá khả năng mô phỏng của mô hình PRECIS 40

3.1.1 Hoàn lưu gió 40

3.1.2 Lượng mưa 46

3.1.3 Ngày bắt đầu GMMH trên khu vực Nam Bộ 49

3.2 Dự tính một số đặc trưng GMMH 52

3.2.1 Hoàn lưu gió 52

3.2.2 Lượng mưa trong thời kỳ hoạt động của GMMH 57

3.2.3 Ngày bắt đầu GMMH trên khu vực Nam Bộ 61

KẾT LUẬN 64

TÀI LIỆU THAM KHẢO 66

PHỤ LỤC 71

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Trung bình trượt 5 ngày của lượng mưa ngày trung bình thời kỳ 1951 –

1996 trên khu vực bán đảo Đông Dương [42] 11 Hình 2.1 Miền tính cho khu vực Đông Nam Á 28 Hình 2.2 Phân bố mưa (mm/ngày) và gió (m/s) tương ứng theo số liệu APHRODITE và CFSR thời kỳ 1986 – 2005 30 Hình 2.3 Trung bình trượt 5 ngày của lượng mưa quan trắc (mm/ngày) và U850 hPa (m/s) của CFSR trung bình khu vực Nam Bộ 34 Hình 2.4 Vị trí các trạm quan trắc khí tượng được lựa chọn 39 Hình 3.1 Hướng và tốc độ gió (m/s) trung bình tháng V – IX theo số liệu CFSR (a)

và mô hình PRECIS (b) thời kỳ 1986 – 2005 40 Hình 3.2 Sai số mô phỏng tốc độ và hướng gió của mô hình PRECIS so với số liệu CFSR trung bình tháng V – IX (a) và trung bình tháng VII (b) thời kỳ 1986 – 2005 41 Hình 3.3 Hướng gió và tốc độ gió (m/s) trung bình các tháng V, VI, VII, VIII, IX theo số liệu CFSR thời kỳ 1986 - 2005 42 Hình 3.4 Hướng gió và tốc độ gió (m/s) trong các tháng V, VI, VII, VIII, IX theo số liệu của mô hình PRECIS trung bình thời kỳ 1986 - 2005 43 Hình 3.5 Lát cắt vĩ hướng – thời gian của U850 hPa (m/s) trung bình vĩ hướng từ 45

100 oE - 120 oE thời kỳ 1986 – 2005 theo số liệu CFSR (a) và PRECIS (b) 45 Hình 3.6 Lượng mưa trung bình (mm/ngày) mùa V – IX theo số liệu APHRODITE (a) và PRECIS (b) và sai số mô phỏng của PRECIS so với APHRODITE (c) thời kỳ 1986 – 2005 46 Hình 3.7 Lượng mưa trung bình (mm/ngày) tháng VII trên khu vực Việt Nam theo APHRODITE (a), PRECIS (b) và sai số mô phỏng lượng mưa của PRECIS so với APHRODITE (c), thời kỳ 1986 – 2005 47

Hình 3.8 Biến trình năm của lượng mưa (mm) trên 7 vùng khí hậu theo số liệu quan trắc và mô phỏng của mô hình PRECIS trung bình thời kỳ 1986 - 2005 48 Hình 3.9 Lát cắt vĩ hướng – thời gian của sự biến đổi gió mực 850 hPa thời kỳ

2020 – 2099 so với thời kỳ 1986 – 2005 trung bình vĩ hướng từ 100oE - 120oE trong mùa GMMH 53 Hình 3.10 Sự biến đổi của gió mực 850 hPa trung bình tháng V – IX trong các giai đoạn 2046 – 2065 (a), 2080 – 2099 (b) so với thời kỳ 1986-2005 54 Hình 3.11 Sự biến đổi của gió mực 850 hPa trung bình tháng VII trong các giai đoạn 2046 – 2065 (a), 2080 – 2099 (b) so với thời kỳ 1986-2005 56 Hình 3.12 Lát cắt vĩ hướng – thời gian của sự biến đổi U850 hPa (m/s) trong các giai đoạn 2046-2065 (a), 2080-2099 (b) so với thời kỳ 1986 - 2005 trung bình vĩ hướng 100oE – 120oE 57 Hình 3.13 Sự biến đổi của lượng mưa (%) trung bình tháng V-IX trong các giai đoạn 2046-2065 (a), 2080-2099 (b) so với thời kỳ 1986-2005 58 Hình 3.14 Sự biến đổi của lượng mưa mùa hè (%) thời kỳ 2020 – 2099 so với thời

kỳ 1986-2005 trung bình trên khu vực Tây Nguyên và Nam Bộ 59 Hình 3.15 Sự biến đổi của lượng mưa (%) trung bình tháng VII trong các giai đoạn 2046-2065 (a), 2080-2099 (b) so với thời kỳ 1986-2005 60 Hình P.1 Lượng mưa trung bình (mm/ngày) các tháng mùa GMMH từ tháng V - IX (từ trái sang phải) theo số liệu mưa APHRODITE (trên) và PRECIS (dưới) 71 Hình P.2 Sự biến đổi lượng mưa (%) các tháng mùa GMMH từ tháng V - IX (trái sáng phải) vào các giai đoạn 2046 – 2065 (trên) và 2080 – 2099 (dưới) so với thời

kỳ 1986 - 2005 72 Hình P.3 Sự biến đổi gió (m/s) mực 850 hPa các tháng mùa GMMH từ tháng V -

IX (trái sáng phải) vào các giai đoạn 2046 – 2065 (trên) và 2080 – 2099 (dưới) so với thời kỳ 1986 - 2005 73

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Bảng tổng hợp các CSGM đã được sử dụng trong các nghiên cứu hệ thống gió mùa Châu Á [4, 23] 24 Bảng 2.1 Danh sách các trạm khí tượng được lựa chọn [10] 37 Bảng 3.1 Ngày bắt đầu GMMH trên trên khu vực Nam Bộ theo quan trắc, thời kỳ

1986 - 2005 50 Bảng 3.2 Ngày bắt đầu GMMH mô phỏng của mô hình PRECIS trên khu vực Nam

Bộ theo 3 CSGM khác nhau và của mưa quan trắc kết hợp U850 (CFSR) trung bình thời kỳ 1986 – 2005 51 Bảng 3.3 Sai số mô phỏng ngày bắt đầu GMMH của mô hình PRECIS sử dụng các CSGM khác nhau so với quan trắc 52 Bảng 3.4 Ngày bắt đầu GMMH trên trên khu vực Nam Bộ vào giữa thế kỷ và cuối thế kỷ 62 Bảng 3.5 Sự biến đổi của ngày bắt đầu GMMH trên khu vực Nam Bộ vào giữa thế

kỷ và cuối thế kỷ 21 63

DANH MỤC KÝ HIỆU VIẾT TẮT

APHRODITE

Bộ số liệu mưa Châu Á của Nhật Bản được thu thập từ mạng lưới quan trắc mưa tại trạm (Asian Precipitation – Highly Resolved Observational Data Integration Towards Evaluation of the Water Resources)

CCS Các cộng sự

CMAP Bộ dữ liệu mưa của Trung tâm dự báo Khí hậu Mỹ (Climate

Prediction Center Merged Analysis of Prediction) CMIP Dự án so sánh kết hợp đa mô hình (The Coupled Model

Intercomparison Project) CRU Trung tâm nghiên cứu khí hậu, Anh (Climate Research Unit)

CFSR Hệ thống tái phân tích dự báo Khí hậu của NCEP (The NCEP

Climate Forecast System Reanalysis) CSGM Chỉ số gió mùa

GPCP Bộ dữ liệu mưa toàn cầu của NCEP/NCAR, Mỹ (The Global

Precipitation Climatology Project) GMMH Gió mùa mùa hè

GMTN Gió mùa Tây Nam

ITCZ Dải hội tụ nhiệt đới (The Intertropical Convergence Zone)

NCAR Trung tâm Nghiên cứu khí quyển quốc gia, Mỹ (National Center for

Atmospheric Research) NCDC Trung tâm Dữ liệu khí hậu quốc gia, Mỹ (The National Climatic

Data Center)

NCEP Trung tâm dự báo môi trường quốc gia, Mỹ (National Centers for

Environmental Prediction) NOAA Cơ quan khí quyển và đại dương quốc gia, Mỹ (The National

Oceanic and Atmospheric Administration)

OLR Bức xạ sóng dài đi ra từ đỉnh khí quyển (The Outgoing Longwave

Radiation)

P Pentad

PRECIS Mô hình khí hậu động lực khu vực, Anh (Providing Regional

Climates for Impacts Studies) U850 Gió vĩ hướng mực 850 hPa

20C3M Thí nghiệm mô phỏng khí hậu thế kỷ 20 được thực hiện trong một

số mô hình

MỞ ĐẦU

Việt Nam nằm ở vị trí trung tâm trong khu vực nhiệt đới gió mùa Châu Á nên khí hậu, thời tiết chịu sự chi phối mạnh mẽ của chế độ gió mùa Hệ quả của gió mùa là mưa gió mùa và sự bắt đầu gió mùa mùa hè (GMMH) ở Đông Nam Á nói chung và Việt Nam nói riêng được đặc trưng bởi sự tăng đột ngột của lượng mưa nên GMMH có vai trò rất quan trọng đối với thời tiết và khí hậu Việt Nam [5] Và

do đó có những ảnh hưởng rõ rệt đến sự phát triển kinh tế - xã hội của đất nước Nếu lượng mưa của các tháng trong mùa hè đều đạt trên dưới mức trung bình thì mưa gió mùa là điều hòa, đảm bảo cho mùa màng và sinh quyển được phát triển tươi tốt Trái lại nếu lượng mưa các tháng liên tục bị thiếu hụt hoặc vượt trội so với trung bình ở mức độ đáng kể thì mùa mưa được xem là biến động mạnh, có thể gây các thiên tai nguy hại như hạn hán, lũ lụt, mưa lớn, xói mòn…Như vậy, các thiên tai xảy ra trên lãnh thổ có quan hệ chặt chẽ với diễn biến của gió mùa như thời kỳ bắt đầu, kết thúc, cường độ của gió mùa, các nhiễu động trong gió mùa…Cũng chính bởi vì vai trò quan trọng của GMMH nên nghiên cứu về GMMH là vấn đề rất quan trọng và cần thiết

Bên cạnh đó, biến đổi khí hậudiễn ra ngày càng phức tạp có thể dẫn đến sự phân bố lại năng lượng trên bề mặt, trong đại dương và trong khí quyển trái đất, làm biến đổi các hệ thống hoàn lưu chung khí quyển và đại dương, dẫn đến sự biến đổi một số đặc trưng gió mùa như: Hoàn lưu, lượng mưa, ngày bắt đầu, kết thúc, cường độ… Do vậy, việc nghiên cứu, dự tính các đặc trưng GMMH trong tương lai bằng các mô hình và kịch bản khác nhau được các nhà nghiên cứu trong và ngoài nước quan tâm nhằm đưa ra các giải pháp chiến lược ứng phó với các hiện tượng khí hậu cực đoan

Chính bởi vì tầm quan trọng của GMMH đối với nước ta và nhằm cung cấp thêm thông tin về khả năng biến đổi của GMMH trong tương lai do tác động biến đổi khí hậu, phục vụ xây dựng các giải pháp ứng phó với các hiện tượng khí hậu

cực đoan, đề tài: “Nghiên cứu dự tính một số đặc trưng gió mùa mùa hè của mô hình PRECIS” được lựa chọn thực hiện trong luận văn này với hai mục tiêu chính

là: 1) Đánh giá được sự biến đổi trong tương lai của một số đặc trưng GMMH trên khu vực Việt Nam, đặc biệt cho khu vực Tây Nguyên và Nam Bộ; 2) góp phần tăng cường khả năng hiểu biết về sự biến đổi của GMMH dưới tác động của biến đổi khí hậu

Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo và phụ lục, bố cục nội dung của đề tài gồm 3 chương:

Chương 1: Tổng quan về GMMH Trong chương này, luận văn trình bày vai trò GMMH đối với thời tiết, khí hậu Việt Nam, các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước liên quan đến GMMH và tổng quan các chỉ số GMMH được sử dụng trong nghiên cứu GMMH Châu Á

Chương 2: Phương pháp và số liệu nghiên cứu Ở đây, luận văn trình bày sơ lược về mô hình PRECIS, phương pháp đánh giá, dự tính, và bộ số liệu sử dụng

Chương 3: Kết quả và thảo luận Trong chương này, luận văn trình bày, phân tích đánh giá khả năng mô phỏng của mô hình PRECIS đối với một số đặc trưng GMMH và nghiên cứu dự tính một số đặc trưng GMMH bằng mô hình PRECIS

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ GIÓ MÙA MÙA HÈ 1.1 Vai trò của GMMH đối với thời tiết khí hậu, Việt Nam

Việt Nam nằm trong khu vực gió mùa Đông Nam Á điển hình nhất trên thế giới và chịu tác động của nhiều trung tâm tác động gió mùa khác nhau [6] Sau khi GMMH bắt đầu, thời tiết, khí hậu Đông Nam Á trong đó có Việt Nam chịu sự chi phối bởi hoạt động của hai trung tâm tác động là: Áp thấp Nam Á có tâm ở Ấn Độ-Pakistan và phần phía tây của áp cao cận nhiệt Tây Bắc Thái Bình Dương, hai trung tâm này tương tác với nhau và theo từng thời kỳ, thay nhau khống chế và quy định thời tiết ở Việt Nam [6, 7] Cho đến nay, nhiều công trình nghiên cứu trong nước đã chỉ ra vai trò quan trọng của GMMH đối với điều kiện khí hậu, thời tiết Việt Nam:

Nguyễn Đức Ngữ và Nguyễn Trọng Hiệu (2004) [8] đã chỉ ra rằng: Gió mùa tây nam (GMTN) trong một số trường hợp có thể gây ra thời tiết gió tây khô nóng ở phía đông dải Truờng Sơn, chủ yếu là Bắc Trung Bộ và Nam Trung Bộ

Trần Công Minh [6, 7] cũng đã chỉ ra vai trò quan trọng của GMTN đối với điều kiện khí hậu, thời tiết nước ta:

Các nguồn ẩm vào mùa hè tới lãnh thổ Việt Nam là do dòng khí trong đới GMTN đưa tới từ Ấn Độ Dương và vịnh Bengal [7]

Vào khoảng cuối tháng IV - đầu tháng V, GMTN mang hơi ẩm tràn tới khu vực đồng bằng Nam Bộ, Tây Nguyên tạo điều kiện cho sự hình thành mây và mưa

và giảm thiểu nắng nóng khô hạn trên các khu vực này [7]

Từ tháng VI – VIII (chủ yếu giữa và cuối mùa hè), khi rãnh gió mùa liên kết với giải hội tụ nhiệt đới (ITCZ) trên Biển Đông là một, tạo điều kiện cho bão hoạt động mạnh trên Biển Đông, đổ bộ vào Việt Nam và có thể gây mưa lớn cho cả miền Bắc và miền Nam [7] Ngoài ra, vào các tháng VI, VII, VIII, GMTN cũng lan tới miền Bắc Việt Nam và Nam Trung Quốc đã gây mưa sớm ở vùng khí hậu Tây Bắc, phía tây Hoàng Liên Sơn vào tháng VI [6]

Tác giả cũng chỉ ra rằng [7]: GMTN là một trong các nguyên nhân gây cực đại mưa lũ ở Bắc Bộ (VIII), Bắc Trung Bộ (IX) và Tây Nguyên, Nam Bộ (X) do ITCZ ở Việt Nam và Biển Đông hình thành bởi GMTN và tín phong đông nam hay đông thổi từ phần hướng về phía xích đạo của áp cao cận nhiệt Tây Thái Bình Dương

Trong nghiên cứu: “ảnh huởng của gió mùa Á – Úc đến thời tiết, khí hậu Việt Nam”, tác giả Nguyễn Viết Lành (2007) cũng chỉ ra rằng: GMTN có vai trò rất lớn đối với chế độ mưa và nhiệt ở nước ta [3]:

- Đối với chế độ mưa, tác giả đã cho thấy rằng:

Ở miền Bắc, mưa vừa và mưa to trong mùa hè gắn liền với hoạt động của rãnh gió mùa và ITCZ Ở Nam Bộ và Tây Nguyên, mưa mùa hè chủ yếu là do GMTN và ITCZ gây ra Ở ven biển Trung Bộ, cực đại mưa tháng V (mưa tiểu mãn) cũng là kết quả của sự tương tác giữa hệ thống GMTN trong giai đoạn bắt đầu đang mạnh dần lên với các đợt không khí lạnh lục địa cuối mùa còn có khả năng xâm nhập sâu xuống khu vực này Còn cực đại mưa tháng X là do sự kết hợp của tín phong hướng đông với GMTN

- Đối với nhiệt độ, tác giả cũng chỉ ra rằng: GMTN không phải bao giờ cũng gây ra thời tiết nắng nóng hay thời tiết có nhiệt độ cao Hiện tượng phơn, đặc biệt là các đợt nắng nóng, xảy ra trong những ngày có gió mùa tây nam do các dãy núi Hoàng Liên Sơn, Trường Sơn gây ra không phải bao giờ cũng do GMTN

Như vậy, GMMH mà ở nước ta chủ yếu là GMTN không chỉ phức tạp mà còn có vai trò rất quan trọng đối với điều kiện thời tiết ở Việt Nam cũng như các nước trong khu vực gió mùa Châu Á Do đó, trong khuôn khổ của luận văn, chỉ tập trung nghiên cứu GMTN Hệ thống gió mùa này sẽ bao gồm hai khối khí cơ bản là: Không khí nhiệt đới biển Bắc Ấn Độ Dương và không khí xích đạo bắt nguồn từ Nam Thái Bình Dương và một phần từ bán cầu Nam đi lên [14]

1.2 Tổng quan các công trình nghiên cứu trong nước và trên thế giới

1.2.1 Trên thế giới

Cho đến nay, trên thế giới đã có nhiều công trình nghiên cứu về một số đặc trưng GMMH trên các tiểu hệ thống của GMMH Châu Á liên tiếp được thực hiện dựa trên các chỉ tiêu và phương pháp khác nhau

Liang và ccs (1999) [24] đã đề xuất chỉ số GMMH cho khu vực Biển Đông

sử dụng gió mực 850 hPa của NCEP và bức xạ sóng dài để nghiên cứu sự biến động ngày bắt đầu và cường độ GMMH trên khu vực này Tác giả đã chỉ ra được sự biến động mùa của GMMH có đặc trưng của dạng hai đỉnh và sự biến động trên năm về cường độ và thời gian bắt đầu GMMH có mối liên hệ với chuẩn sai nhiệt độ bề mặt biển Tuy nhiên khác với nhiều nghiên cứu, tác giả đã chỉ ra: GMMH sẽ bắt đầu sớm hơn, mạnh hơn trong những năm El Nino và bắt đầu muộn hơn, yếu hơn trong những năm La Nina

Zhang và ccs (2002) [42] đã tiến hành nghiên cứu ngày bắt đầu GMMH trên khu vực bán đảo Đông Dương với số liệu sử dụng là lượng mưa ngày tại 30 trạm quan trắc và bộ số liệu tái phân tích ngày của NCEP/NCAR trong thời kỳ 1951 –

1996 Để xác định ngày bắt đầu GMMH cho từng năm riêng lẻ theo quan trắc trên khu vực này, tác giả đã quy ước ngày bắt đầu GMMH là ngày mà lượng mưa trung bình trượt 5 ngày của lượng mưa trung bình khu vực (Hình 1.1) thỏa mãn đồng thời hai chỉ tiêu: (1) Lượng mưa ngày > 5 mm/ngày và duy trì liên tục trong 5 ngày; (2) trong 20 ngày liên tiếp kể từ ngày thỏa mãn chỉ tiêu (1) có hơn 10 ngày mà lượng mưa lớn hơn 5mm/ngày Nghiên cứu cho thấy: Ngày bắt đầu GMMH trên khu vực bán đảo Đông Dương là ngày 9/V với độ lệch tiêu chuẩn 12 ngày Ngày bắt đầu được đặc trưng bởi sự phát triển về phía đông bắc của gió tây nam mực thấp trên khu vực Ấn Độ Dương và sự tăng cường, mở rộng về phía bắc của đối lưu nhiệt đới

từ đảo Sumatra Các kết quả bước đầu nghiên cứu của tác giả cũng chỉ ra: Ngày bắt đầu có quan hệ mật thiết với El Nino và La Nina, GMMH bắt đầu sớm trong các năm La Nina và xuất hiện muộn trong các năm El Nino

Hình 1.1 Trung bình trượt 5 ngày của lượng mưa ngày trung bình thời kỳ 1951 –

1996 trên khu vực bán đảo Đông Dương [42]

Sau nghiên cứu về sự biến động thời gian bắt đầu và cường độ của GMMH trên khu vực Biển Đông được thực hiện bởi Liang và ccs (1999) thì Wang và ccs (2004) [34] đã đề xuất chỉ số hoàn lưu GMMH Biển Đông chỉ dựa vào U850 hPa (SCSSM) để xác định ngày bắt đầu GMMH Các kết quả tính toán, phân tích của tác giả đã chỉ ra được ngày bắt đầu GMMH trên khu vực Biển Đông đại diện cho ngày bắt đầu GMMH Đông Á quy mô lớn, bao gồm 2 giai đoạn cơ bản: Giai đoạn đầu tiên là giai đoạn bắt đầu GMMH trên khu vực Biển Đông, giai đoạn thứ hai là giai đoạn bắt đầu mùa mưa Baiu và Mei –yu trên khu vực Nhật Bản và Trung Quốc Nghiên cứu cũng cho thấy: Chỉ số SCSSM không chỉ mô tả được sự thiết lập đột ngột của GMTN trên khu vực Biển Đông mà còn mô tả được sự bắt đầu của mùa mưa ở vùng bắc và trung Biển Đông và chỉ số này đại diện rất tốt cho thành phần chi phối của GMMH Đông Á

Không chỉ đối với các tiểu hệ thống của GMMH Châu Á mà các nghiên cứu

về sự dịch chuyển theo mùa, đặc điểm mùa mưa của hệ thống gió mùa Châu Á - Thái Bình Dương cũng như nghiên cứu ngày bắt đầu, kết thúc gió mùa cho toàn cầu bước đầu được thực hiện

Qian và Lee (2000) [27] đã tiến hành nghiên cứu sự dịch chuyển theo mùa của GMMH Châu Á thông qua việc phân chia các khu vực gió mùa Số liệu sử dụng

bao gồm: Bộ số liệu mưa CMAP (2,5o x 2,5o), số liệu BT (The upper-tropospheric water vapour band brightness temperature - Nhiệt độ sáng hơi nước ở đỉnh tầng đối lưu) và OLR của NOAA, gió mực 700 hPa, 850 hPa (2,5o x 2,5o) của NCEP và Trung tâm Khí tượng quốc gia Hoa Kỳ, và số liệu lượng mưa ngày trên khu vực Hàn Quốc trong giai đoạn 1980 – 1995 Dựa trên các phân tích về hoàn lưu mực thấp và nhiệt độ sáng của nhánh hơi nước ở đỉnh tầng đối lưu, các tác giả đã phân chia khu vực GMMH Châu Á thành 6 tiểu vùng khu vực gió mùa gắn kết với nhau: Bán đảo Đông Dương, Biển Đông, Nam Á, đông cao nguyên Tây Tạng, Đông Á, và Đông Bắc Á Tác giả cũng đưa ra các chỉ tiêu xác định pentad (P) bắt đầu GMMH theo quan điểm đối lưu sâu trên các khu vực, là pentad thỏa mãn: Nhiệt độ sáng nhỏ hơn 244 K, lượng mưa lớn hơn 5 – 6 mm/ngày; OLR nhỏ hơn 230 W/m2, U850 hPa chuyển từ gió đông sang gió tây Các kết quả tính toán của tác giả đã chỉ ra được khu vực bán đảo Đông Dương là nơi có ngày bắt đầu GMMH sớm nhất trên khu vực Châu Á, cuối tháng IV đến giữa tháng V (P24 – P27)

Wang và LinHo (2002) [33] tiến hành nghiên cứu đặc điểm mùa mưa của gió mùa Châu Á – Thái Bình Dương dựa trên bộ số liệu mưa CMAP và gió ngày mực

850 hPa của NCEP/NCAR với độ phân giải 2,5o x 2,5o trong thời kỳ 1979 – 1998

Để xác định miền, ngày bắt đầu, kết thúc, cao điểm của mùa mưa GMMH, các tác giả đã tính toán cường độ mưa trung bình hậu tương đối: RRi  Ri  RJAN (i = 1,2,….,73), trong đó R i là giá trị lượng mưa trung bình hậu thứ i, R JAN là lượng mưa trung bình tháng I Hậu bắt đầu được định nghĩa là hậu có lượng mưa lớn hơn 5 mm/ngày và hậu kết thúc được định nghĩa là hậu có lượng mưa nhỏ hơn 5 mm/ngày Với số liệu và phương pháp như trên, các tác giả đã cho thấy: Sự bắt đầu quy mô lớn của mùa mưa gió mùa Châu Á bao gồm 2 giai đoạn: Giai đoạn đầu tiên bắt đầu với với lượng mưa dâng lên trên khu vực Biển Đông vào giữa tháng V, sau

đó thiết lập một dải mưa gió mùa quy mô hành tinh kéo dài từ vùng ven biển phía nam Châu Á (biển Ả Rập, vịnh Bengal, và Biển Đông) đến vùng cận nhiệt đới Tây Bắc Thái Bình Dương; giai đoạn thứ 2: Dải mưa tiến về phía tây bắc, bắt đầu mùa

mưa ở lục địa Ấn Độ, mưa Mei-yu ở Trung Quốc, và mưa Baiu ở Nhật Bản vào đầu đến giữa tháng VI Tác giả cũng chỉ ra được: Mùa mưa GMMH Châu Á – Thái Bình Dương xảy ra sớm nhất từ cuối tháng IV đến đầu tháng V trên khu vực phía đông nam vịnh Bengal (P23-P24) và bán đảo Đông Dương (P25- P26), sau đó là khu vực Biển Đông vào giữa tháng V (P27-P28)

Zeng và Lu (2004) [43] đã đề xuất chỉ số chuẩn hóa lượng mưa (NPWI) để xác định ngày bắt đầu, kết thúc gió mùa chung cho toàn cầu trong thời kỳ 1988 –

1997 với giá trị ngưỡng là tỷ lệ Golden (0,618) min

PW là nước ngưng kết ngày tại mỗi điểm lưới có độ phân giải 1o x 1o và PWmax và

PWmin là nước ngưng kết ngày cực đại năm và cực tiểu năm trong 10 năm tại mỗi điểm lưới Đây là lần đầu tiên, ngày bắt đầu và kết thúc GMMH được xác định chung cho toàn cầu sử dụng một biến duy nhất là số liệu nước ngưng kết ngày toàn cầu có độ phân giải 1o x 1o Với chỉ số này, các tác giả đã chỉ ra được ngày bắt đầu

và kết thúc GMMH ở các khu vực Châu Á, Đông Á, Nam Mỹ, Bắc Phi, Úc và Indonesia, cận nhiệt đới Nam Mỹ Đối với khu vực GMMH Châu Á, tác giả chỉ ra được GMMH xảy ra sớm nhất từ đầu tháng V trên bán đảo Đông Dương (ngày thứ

120 – 130) đến đầu tháng VII trên cao nguyên Tây Tạng (ngày thứ 180) và thời gian kết thúc GMMH (trừ phía nam đảo Ấn Độ) là từ đầu tháng IX (ngày 250) đến giữa tháng X (ngày 290 – 300) Tác giả cũng chỉ ra rằng: Khó để phân biệt ngày kết thúc GMMH và ngày bắt đầu gió mùa mùa đông nên việc xác định ngày kết thúc GMMH sử dụng các nguồn số liệu khác nhau có thể không đáng tin cậy như ngày bắt đầu gió mùa và cần có các nghiên cứu sâu hơn

Trong những năm gần đây, biến đổi khí hậu diễn ra ngày càng phức tạp có thể làm biến đổi hoàn lưu quy mô lớn và biến đổi các đặc điểm gió mùa Với vai trò quan trọng của GMMH thì các nghiên cứu về GMMH trong bối cảnh biến đổi khí hậu là hết sức cần thiết và nhận được nhiều sự quan tâm của cộng đồng nghiên cứu

Uchiyama và Kitoh (2004) [32] đã áp dụng chỉ số tương tự như chỉ số của Wang và LinHo (2002) để nghiên cứu mùa mưa Baiu – changma – Meiyu trên khu

vực Đông Á (Nhật Bản, Hàn Quốc, Trung Quốc) trong bối cảnh ấm lên toàn cầu đã thu được kết quả là ngày bắt đầu không thay đổi nhiều, nhưng ngày kết thúc bị chậm rõ ràng ở khu vực gần Nhật Bản Tuy nhiên, tác giả cũng chỉ ra rằng: Việc sử dụng đại lượng lượng mưa trung bình hậu tương đối của Wang và LinHo (2002) đôi khi không xác định được thời gian bắt đầu và kết thúc của mùa mưa mùa hè ở một phần lớn khu vực Châu Á do độ lệch của mô hình cũng như lượng mưa mùa hè ít hơn hoặc lượng mưa mùa đông lớn hơn so với quan trắc

Kitoh và Uchiyama (2006) [21] tiếp tục sử dụng chỉ số chuẩn hóa lượng mưa tương tự Zeng và Lu (2004) nhưng áp dụng cho lượng mưa để phân tích sự biến đổi ngày bắt đầu, kết thúc mùa mưa mùa hè Đông Á trong điều kiện ấm lên toàn cầu

Số liệu tác giả sử dụng là số liệu lượng mưa ngày trong thời kỳ 1981 – 2000 từ kết quả thí nghiệm mô phỏng khí hậu thế kỷ 20 (20C3M) và số liệu mưa ngày trong giai đoạn 2081 – 2100 từ kết quả mô phỏng theo kịch bản trung bình A1B bằng 15

mô hình hoàn lưu chung kết hợp đại dương khí quyển từ các quốc gia khác nhau Ngoài ra, để đánh giá lượng mưa mô hình, hai bộ số liệu mưa được sử dụng là số liệu lượng mưa trung bình pentad của CMAP và GPCP_v1 trong giai đoạn 1979 –

2003 Với phương pháp tổ hợp đa mô hình được tính toán dựa trên kỹ năng mô phỏng lại khí hậu hiện tại so với bộ số liệu quan trắc, kết quả cho thấy: Vào cuối thế

kỷ 21, ngày bắt đầu mùa mưa mùa hè thay đổi tương đối nhỏ so với ngày kết thúc, ngày kết thúc bị chậm trễ trên khu vực kéo dài từ đảo Đài Loan, đảo Ryukyu đến phía Nam của Nhật Bản và có một sự kết thúc sớm hơn trên lưu vực sông Dương

Tử Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng: Chuẩn sai áp suất mực biển trung bình cao hơn ở vùng nhiệt đới Tây Thái Bình Dương có thể liên quan đến sự kết thúc muộn của mùa mưa này

Shi và ccs (2009) [30] đã tiến hành nghiên cứu dự tính lượng mưa gió mùa

và sự phân bố mưa tương ứng ở miền Đông Trung Quốc vào cuối thế kỷ 21 dựa trên kịch bản cao A2 bằng mô hình khí hậu khu vực RegCM3 được lồng ghép vào một

mô hình hoàn lưu chung (FvGCM/CCM3) Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng trong tương lai, lượng mưa có thể tăng lên trên khu vực sông Hoài – sông Hoàng Hà và

lượng mưa giảm ở miền Bắc Trung Quốc, nhưng lượng mưa thay đổi không đáng

kể trên vùng hạ lưu của lưu vực sông Dương Tử Bên cạnh các kết quả đạt được, tác giả cũng đã chỉ ra các vấn đề tồn tại dẫn đến tính không chắc chắn trong nghiên cứu của mình như: Mô hình RegCM3 chỉ nắm bắt được tốt sự phân bố không gian của lượng mưa trung bình ở quy mô vừa, nhưng nó không thể mô phỏng tốt sự hình thành đới mưa gió mùa cũng như sự biến đổi trên năm của quy mô tháng Ngoài ra, sai số trong mô phỏng tần suất xuất hiện của các dạng phân bố và sự biến đổi tự nhiên cũng đã làm tăng tính không chắc chắn

Sun và Ding (2010) [31] đã tiến hành nghiên cứu: “Dự tính sự biến đổi của mưa mùa hè và GMMH trên khu vực Đông Á trong thế kỷ 21 so với thời kỳ chuẩn

1980 - 1999” bằng phương pháp tổ hợp đa mô hình với khu vực được tác giả lựa chọn để nghiên cứu là miền Đông Trung Quốc (22,5°– 45°N, 110°–120°E) Số liệu được sử dụng trong nghiên cứu này bao gồm: Số liệu tháng mô phỏng thời kỳ 2010 – 2099 của 19 mô hình khí hậu từ các trung tâm nghiên cứu của các quốc gia khác nhau dựa trên kịch bản trung bình A1B; tất cả các số liệu mô hình được nội suy về lưới có độ phân giải 2,5o x 2,5o Số liệu của 19 mô hình và GPCP_v2 có độ phân giải 2,5o x 2,5o cũng được sử dụng để phân tích kết quả tổ hợp của 19 mô hình trong việc mô phỏng lại lượng mưa thời kỳ 1979 – 1999 Để phân tích chuỗi biến đổi thời gian 2010 - 2099 của hoàn lưu (mực 850 hPa và 100 hPa), lượng mưa và hơi nước

so với thời kỳ quá khứ, tác giả đã làm trơn chuỗi số liệu bằng cách lấy trung bình trượt 9 năm Thông qua việc phân tích sự biến đổi của lượng mưa, hoàn lưu, hơi nước trong thế kỷ 21 so với thời kỳ quá khứ theo không gian, thời gian và tính toán

sự biến đổi của chỉ số hoàn lưu gió kinh hướng mực 1000 hPa của Lu và Chan (1999), đại diện cho khu vực Đông Á tác giả đã cho thấy: Lượng mưa và hoàn lưu GMMH ở khu vực Đông Á sẽ tăng lên trong thế kỷ 21 và trải qua hai giai đoạn với một sự tăng mạnh sau những năm 2040, đặc biệt hoàn lưu gió mùa sẽ tăng mạnh vào trước thời điểm cuối thế kỷ 21 do sự tăng cường gió tây nam ở rìa phía bắc của xoáy nghịch trên khu vực Tây Thái Bình Dương và Biển Đông ở mực thấp và sự tăng cường gió Đông Bắc ở rìa phía đông của xoáy nghịch trên khu vực Nam Á ở

mực cao Hơi nước vận chuyển theo hướng Bắc vào Đông Trung Quốc được tăng cường và hiển thị một sự tăng mạnh xung quanh những năm 2040 Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng: Lượng mưa tăng lên trên khu vực Đông Á được gây nên bởi sự tăng cả hoàn lưu gió mùa và hơi nước, đây là sự khác biệt lớn so với khu vực Nam Á Cả về các biến nhiệt lực và động lực học sẽ tăng phát triển liên tục phù hợp với sự ấm lên toàn cầu ở khu vực Đông Á, các luồng không khí GMTN được tăng cường tương ứng với hơi nước và vận chuyển ẩm tây nam tăng lên

Zhang (2010) [40] đã cải tiến phương pháp của Zeng và Lu (2004) bằng cách kết hợp nước ngưng kết với hệ thống hoàn lưu gió mùa trong việc xác định ngày bắt đầu và kết thúc hệ thống gió mùa Á - Úc Zhang cho rằng bằng cách kết hợp cả điều kiện gió và ẩm, người ta có thể mong đợi một mô tả tốt hơn hệ thống gió mùa Do vậy, Zhang đã sửa đổi phương pháp của Zeng và Lu (2004) bằng cách xem xét sâu hơn nữa sự đảo ngược theo mùa của hoàn lưu gió mực 850hPa với bộ số liệu tác giả

sử dụng là số liệu tái phân tích ngày và tháng ERA-40 trong thời kỳ 1958 – 2001

Để xem xét sự biến đổi trong tương lai của ngày bắt đầu và thời gian mùa GMMH Châu Á và Châu Úc, tác giả đã phân tích kết quả từ hai thí nghiệm sử dụng mô hình GFDL-CM2.0 (Geophysical Fluid Dynamics Laboratory – Phòng thí nghiệm địa vật

lý động lực học chất lỏng): Thí nghiệm 1 thực hiện mô phỏng lại khí hậu hiện tại thời kỳ 1986 – 1995 (20C3M), thí nghiệm 2 thực hiện mô phỏng cho giai đoạn tương lai (2086 – 2095) với kịch bản phát thải cao A2 Kết quả cho thấy, ấm lên toàn cầu có có thể làm thay đổi các đặc điểm gió mùa: Ngày bắt đầu gió mùa xảy ra sớm hơn trên hầu hết các khu vực (Khoảng 10 ngày ở Bán đảo Đông Dương) nhưng

sự thay đổi về thời gian kéo dài giai đoạn gió mùa là khác nhau giữa các khu vực Ở Châu Á, thời gian xảy ra gió mùa tăng lên ở phía tây bắc, nhưng giảm ở phía đông bắc và một số khu vực trong đất liền Ở Châu Úc, GMMH có sự thâm nhập về phía Nam sâu hơn trong điều kiện ấm lên toàn cầu

Inoue và Ueda (2011) [17] đã tiến hành nghiên cứu sự biến đổi của ngày bắt đầu GMMH Châu Á trong thế kỷ 21 so với thời kỳ 1981 – 1999 bằng phương pháp

tổ hợp đa mô hình sử dụng thông tin gió vĩ hướng mực 850 hPa Số liệu sử dụng là

số liệu gió ngày thời kỳ 1981 – 1999 của 20C3M và số liệu gió ngày giai đoạn 2081 – 2099 dựa trên kịch bản trung bình A1B từ 19 mô hình hoàn lưu chung kết hợp đại dương khí quyển thuộc dự án CMIP3 Để tính toán tổ hợp, số liệu từ các mô hình đã được nội suy về cùng lưới có độ phân giải 2,5o

x 2,5o Tại mỗi điểm lưới, tác giả đã

sử dụng chỉ tiêu xác định ngày bắt đầu GMMH là ngày mà U850 hPa chuyển từ gió đông sang gió tây trong khoảng từ tháng III đến tháng VII Với phương pháp và số liệu trên, tác giả đã chỉ ra được ngày bắt đầu GMMH trên vịnh Bengal, bán đảo Đông Dương và Biển Đông vào cuối thế kỷ 21 sẽ bị chậm trễ 5 đến 10 ngày so với những ngày cuối cùng của thế kỷ 20 Sự biến đổi này có thể liên quan đến sự chậm trễ của việc đảo chiều của gradient nhiệt kinh hướng ở đỉnh tầng đối lưu giữa lục địa Á – Âu và phía bắc Ấn Độ Dương

Các kết quả nghiên cứu gần đây nhất về sự biến đổi của một số đặc trưng GMMH trong bối cảnh biến đổi khí hậu toàn cầu có thể kể đến như: Zhang và ccs (2012), Qing (2012), Rahmat và ccs (2014)

Zhang và ccs (2012) [41] đã tiếp tục áp dụng phương pháp của Zhang (2010) để nghiên cứu sự biến đổi tiềm tàng của ngày bắt đầu, kết thúc và thời gian kéo dài mùa GMMH Châu Á được mô phỏng bằng 13 mô hình AR4 vào cuối thế kỷ

21 Để dự tính sự biến đổi trong tương lai của các đặc trưng trên, các tác giả đã so sánh sự khác biệt trung bình giữa kết quả mô phỏng thời kỳ 1981 – 2000 từ 20C3M

và kết quả mô phỏng giai đoạn 2081 – 2100 dựa trên kịch bản phát thải trung bình A1B và kịch bản phát thải cao A2 Số liệu tái phân tích ERA-40 bao gồm gió mực

850 hPa và nước ngưng kết ngày được tác giả sử dụng để đánh giá khả năng mô phỏng lại khí hậu hiện tại của mô hình Tuy nhiên các kết quả mà các tác giả nhận được về sự biến đổi ngày bắt đầu, kết thúc, giai đoạn kéo dài GMMH trong bối cảnh biến đổi khí hậu có một số đặc điểm khác so với kết quả mà Zhang đã thực hiện trong nghiên cứu năm 2010 Trong bối cảnh biến đổi khí hậu, sự biến đổi ngày bắt đầu và thời gian kéo dài giai đoạn GMMH chỉ vừa phải (khoảng 3 – 10 ngày) Ở vùng nhiệt đới Ấn Độ Dương, lục địa biển và bán đảo Đông Dương, ngày bắt đầu gió mùa bị trì hoãn và thời gian kéo dài ngắn hơn, trong khi ở phía tây bắc Thái

Bình Dương, ngày bắt đầu sớm hơn và thời gian kéo dài mùa gió mùa dài hơn Sự chậm đi đáng kể ngày bắt đầu GMMH và thời gian kéo dài ngắn hơn có quan hệ với

sự ấm lên ở bờ đông và vùng trung tâm Thái Bình Dương và sự giảm gió tây ở phía tây của vùng bể nóng Các tác giả cũng chỉ ra được rằng: Sự tăng nước ngưng kết kết hợp với sự ấm lên toàn cầu không thay đổi lượng mưa gió mùa và mùa hoàn lưu gió mùa nhiều nhưng chúng có thể làm tăng cường độ mưa một khi GMMH bắt đầu

Qing (2012) [26] đã tiến hành nghiên cứu GMMH Châu Á dựa trên các đường phân bố nồng độ khí nhà kính đại diện RCP4.5 và RCP8.5 của AR5 Để dự tính sự biến đổi của GMMH Châu Á trong giai đoạn 2081 – 2100 so với thời kỳ

1986 - 2005, Qing đã sử dụng các kết quả thí nghiệm của dự án CMIP5 với hệ thống mô hình FGOALS_s2 (the Flexible Global Ocean – Atmosphere – Land System Model) Trong nghiên cứu này, để thu được dạng phân bố sự biến đổi trên năm đầu tiên của GMMH Đông Á, tác giả đã áp dụng phép phân tích trực giao đa biến cho bốn yếu tố: Lượng mưa quan trắc, áp suất mực biển, các đới gió theo phương kinh tuyến và vĩ tuyến ở mực 850 hPa Bộ số liệu sử dụng để đánh giá mô hình bao gồm: U850 hPa của NCEP/NCAR, lượng mưa GPCP, và bộ số liệu nhiệt

độ bề mặt biển từ trung tâm Hadley của tổ chức khí tượng Anh Kết quả nghiên cứu cho thấy: Cả GMMH Đông Á và GMMH Nam Á được tăng cường trong khí hậu của chúng, biểu hiện thông qua sự tăng lượng mưa mùa hè và sự tăng dòng Jet phía tây mực thấp Ngày bắt đầu GMMH xảy ra bột phát hơn và không có sự thay đổi nhiều về thời gian bắt đầu GMMH Đông Á Theo các kịch bản, sau khi gió mùa Đông Á bắt đầu, GMMH Đông Á tiến về phía bắc xa hơn so với trong quá khứ Ngoài ra, sự phân tích hệ số tương quan cũng cho thấy mối quan hệ giữa GMMH Đông Á và ENSO được tăng cường đáng kể trong các dự tính tương lai

Rahmat và ccs (2014) [28] đã tiến hành nghiên cứu dự tính sự biến đổi của GMTN trong các giai đoạn 2031 – 2060, 2071 - 2100 so với thời kỳ chuẩn 1971 –

2000 bằng mô hình PRECIS với độ phân giải 25 km trên khu vực Đông Nam Á Mô hình được điều khiển bởi 5 thành phần điều kiện biên, điều kiện ban đầu khác nhau

của mô hình toàn cầu HadCM3 (HadCM3Q0, HadCM3Q3, HadCM3Q10, HadCM3Q11, HadCM3Q13 - Anh), và mô hình ECHAM5 của viện Max Planck (Đức) dựa trên kịch bản trung bình A1B Bộ số liệu mưa APHRODITE (0,25o x 0,25o) và gió mực 200 hPa, 850 hPa của ERA-40 được sử dụng để đánh giá khả năng mô phỏng mưa và hoàn lưu gió của mô hình cho thời kỳ chuẩn Các tác giả đã chỉ ra rằng: Trong thời gian hoạt động của GMMH trên khu vực Đông Nam Á (tháng VI – IX), lượng mưa trong thế kỷ 21 được dự tính là tăng lên ở phần phía bắc (từ vĩ tuyến 20oN trở ra), giảm đi ở phía nam của khu vực với mức tăng vào giữa thế kỷ là ít hơn so với cuối thế kỷ Nghiên cứu cũng chỉ ra: Gió tây mực 850 hPa được tăng cường vào cuối thế kỷ 21 với mức tăng ở các vĩ độ cao nhiều hơn vĩ

độ thấp trong mùa hoạt động của GMTN

Như vậy, đã có rất nhiều nghiên cứu về GMMH Châu Á được thực hiện trên quy mô toàn cầu và khu vực sử dụng các chỉ tiêu cũng như phương pháp khoa học khác nhau Các nghiên cứu không chỉ dừng lại ở sự đánh giá các đặc trưng gió mùa

mà đã bước đầu phân tích sự biến đổi tiềm tàng cũng như các nguyên nhân dẫn đến

sự biến đổi của một số đặc trưng GMMH Châu Á trong bối cảnh biến đổi khí hậu

1.2.2 Trong nước

Ở Việt Nam, đã có một số nghiên cứu về GMMH, trong đó các nghiên cứu chủ yếu tập trung phân tích hoạt động của GMMH và phân tích mối quan hệ giữa GMMH và ENSO trên khu vực Nam Bộ cũng như đề xuất các chỉ số gió mùa (CSGM) phù hợp để nghiên cứu hoạt động GMMH trên khu vực này Một số nghiên cứu chỉ ra các CSGM có quan hệ tốt với diễn biến khí hậu Việt Nam mà đặc biệt là mưa và bước đầu sử dụng các mô hình động lực để xác định các đặc trưng cơ bản và cơ chế nhiệt động lực của quá trình bùng nổ GMMH

Nguyễn Thị Hiền Thuận (2001) [12] đã sử dụng số liệu gió mực 850 hPa (2,5o x 2,5o) từ cơ sở dữ liệu nhiệt đới của Trung tâm nghiên cứu thuộc Cơ quan khí tượng Úc để tiến hành nghiên cứu GMTN trong thời kỳ đầu mùa ở Tây Nguyên và Nam Bộ Tác giả đã xác định ngày bắt đầu GMTN trên cơ sở phân tích số liệu gió,

tính ổn định, liên tục và độ dày của lớp gió lệch tây Kết quả cho thấy: Có thể sử dụng gió mực 850 hPa để nghiên cứu ngày bắt đầu GMMH trên khu vực này Gió tây nam trên vùng đông nam vịnh Bengal ngoài khơi của Ấn Độ thường hình thành

và phát triển sớm hơn vùng phía Nam Việt Nam khoảng trên 10 ngày Đặc biệt, sự hình thành các nhiễu động trên vùng Bengal hay hoạt động của dải thấp xích đạo thường kéo theo những đợt gió mùa bộc phát Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng: Việc kết hợp giữa các chỉ tiêu về gió và mưa cho thời kỳ bắt đầu mùa mưa cần được nghiên cứu sâu hơn

Nguyễn Thị Hiền Thuận (2006) [13] sử dụng số liệu quan trắc mưa ngày kết hợp với số liệu của các trung tâm quốc tế khác nhau bao gồm: Số liệu mưa CMAP, OLR của NOAA, khí áp mực biển và gió mực 850 hPa của NCEP/NCAR với độ phân giải 2,5o x 2,5o để nghiên cứu về hoạt động của GMMH trên khu vực Nam Bộ Trên cơ sở tính toán pentad của các đặc trưng trung bình khu vực Nam Bộ, tác giả chỉ ra rằng: OLR có diễn biến ngược với lượng mưa và U850 hPa Ngoài ra, tác giả cho thấy: Nếu lấy ngưỡng lượng mưa quan trắc lớn hơn hoặc bằng 5 mm/ngày là ngưỡng bắt đầu mùa mưa và U850 ≥ 1 m/s là ngưỡng bắt đầu GMMH thì ngày bắt đầu mùa mưa gần trùng khớp với ngày bắt đầu gió mùa (P27 - P28) và có sự khác biệt đối với ngày kết thúc; ngày kết thúc mùa mưa ở khu vực Nam Bộ muộn hơn so với ngày kết thúc GMMH Như vậy, các kết quả nghiên cứu của tác giả đã chỉ ra rằng: Có thể sử dụng chỉ tiêu kết hợp giữa lượng mưa và thành phần gió vĩ hướng mực 850 hPa để xác định ngày bắt đầu GMMH trên khu vực Nam Bộ

Cũng trong năm 2006, trên cơ sở xem xét mối quan hệ giữa trường gió trên các mực thấp của tầng đối lưu với lượng mưa trung bình khu vực Nam Bộ trong những tháng GMMH, Nguyễn Đức Ngữ và Nguyễn Thị Hiền Thuận [9] đã đề xuất chỉ số hoàn lưu (CSHL) dựa trên thành phần U850 hPa để nghiên cứu tính biến động của GMMH ở khu vực này và mối quan hệ giữa gió mùa và ENSO Bộ số liệu tác giả sử dụng là số liệu tháng có độ phân giải 2,5o x 2,5o bao gồm: Số liệu mưa CMAP và số liệu gió mực 1000 hPa, 850 hPa của NCEP/NCAR Kết quả cho thấy: CSHL đã đánh giá được hoạt động của GMMH trên các khu vực này và xác định

được mối quan hệ giữa gió mùa và ENSO Trong những năm gió mùa yếu thường trùng với thời kỳ El Nino, còn những năm gió mùa mạnh trùng với năm La Nina hoặc trung tính; không có năm El Nino nào có gió mùa mạnh

Trần Việt Liễn (2008) [4] đã chỉ ra được GMMH trên khu vực nước ta bắt đầu trung bình vào hậu 28 (16 – 20/V) và kết thúc khoảng hậu 58 (13 – 17/X) hàng năm Thông qua việc tính toán hệ số tương quan giữa các CSGM và số liệu mưa của

175 trạm của cả nước, tác giả bước đầu xem xét được các CSGM có quan hệ tốt với diễn biến của khí hậu Việt Nam, đặc biệt là mưa nhằm phục vụ yêu cầu nghiên cứu

dự báo gió mùa Bộ số liệu được tác giả sử dụng trong nghiên cứu để tính các CSGM là bộ số liệu của NCEP/NCAR (1961 – 2000) bao gồm các trường: gió mực

850 hPa, 200 hPa và OLR Các kết quả tính toán của tác giả cũng cho thấy: Các CSGM chỉ dựa vào gió vĩ hướng một khu vực của mặt 850 mb có khả năng phản ánh sát hơn diễn biến và ảnh hưởng của gió mùa trên các khu vực nhỏ, có cơ chế tác động phức tạp

Phạm Xuân Thành và ccs (2010) [11] đã tiến hành nghiên cứu: “Ngày bắt đầu GMMH trên khu vực miền Nam Việt Nam và đánh giá khả năng dự báo của nó trong quá khứ” trong giai đoạn 1979 – 2004 Bộ số liệu tác giả sử dụng là số liệu lượng mưa ngày tại 6 trạm quan trắc: Bảo Lộc, Tây Ninh, Tân Sơn Nhất, Cần Thơ, Rạch Giá, Cà Mau; OLR của NOAA; và bộ số liệu của NCEP/DOE II (Department

of Energy Reanalysis 2) bao gồm các trường: Gió mực 1000 hPa, năng lượng tĩnh

ẩm, áp suất mực biển trung bình Độ phân giải của các bộ số liệu là 2,5o

x 2,5o Để xác định được ngày bắt đầu GMMH trên khu vực Nam Bộ tác giả đã tính trung bình trượt 5 ngày của lượng mưa ngày trung bình trên khu vực này và theo tác giả ngày bắt đầu GMMH (sau khi đã tính trung bình trượt) là ngày: Lượng mưa lớn hơn 5 mm/ngày; gió vĩ hướng ngày mực 1000 hPa lớn hơn 0,5 m/s; cả hai điều kiện gió và mưa đều phải thỏa mãn 5 ngày liên tiếp Với số liệu và phương pháp trên tác giả đã chỉ ra được: Ngày bắt đầu GMMH ở miền Nam Việt Nam dao động trong khoảng

từ cuối tháng IV đến đầu tháng VI và tính trung bình là xảy ra vào ngày 12/V với độ lệch tiêu chuẩn là 11,6 ngày Ngày bắt đầu GMMH được đặc trưng bởi sự chuyển từ

gió đông sang gió tây của thành phần gió vĩ hướng mực 1000 hPa kết hợp với phần

mở rộng về phía bắc của ổ đối lưu sâu từ Sumatra Kết quả cũng cho thấy: Ngày bắt đầu GMMH có quan hệ chặt chẽ với sự phát triển của các điều kiện khí quyển Mặc

dù đạt được những kết quả nhất định nhưng tác giả vẫn chưa đánh giá đến hệ quả mưa mùa hè của GMMH trên khu vực Nam Bộ trong nghiên cứu này

Trần Quang Đức (2011) [1] đã sử dụng số liệu U850 hPa của NCAR/NCEP

để nghiên cứu một số đặc trưng GMMH cơ bản trên khu vực Việt Nam trong thời

kỳ 1950 – 2010 Kết quả cho thấy: Ngày bắt đầu và kết thúc GMMH càng ngày càng dịch chuyển về đầu năm, với mức trung bình khoảng hơn 5 ngày đối với ngày bắt đầu và hơn 3 ngày đối với kết thúc trong 50 năm; số nhịp gió mùa tăng lên và cường độ gió mùa giảm đi trong 50 năm qua

Ở Việt Nam, các nghiên cứu về cơ chế nhiệt động lực của quá trình bùng nổ GMMH chưa nhiều Nghiên cứu bước đầu được thực hiện bởi tác giả Nguyễn Minh Trường và ccs (2012) [15] trong việc sử dụng mô hình RAMS để mô phỏng sự phát triển của hoàn lưu khí quyển quy mô lớn thời kì bùng nổ GMMH khu vực Nam Bộ nhằm xác định những đặc trưng cơ bản và cơ chế nhiệt động lực của quá trình bùng

nổ gió mùa Tác giả đã chỉ ra được khu vực Nam Bộ là một trong những vùng hình thành GMMH sớm đầu tiên của Châu Á, sự hình thành này diễn ra cùng thời điểm với vịnh Bengal và Biển Đông Sự bùng nổ GMMH trên khu vực Nam Bộ thường gắn liền với sự hình thành của xoáy kép mực thấp tại Sri Lanka và sự tăng cường của gió tây nhiệt đới khu vực biển xích đạo phía nam vịnh Bengal Tác giả cũng thử nghiệm đưa ra 3 chỉ số: Chỉ số gió tây, chỉ số mưa và chỉ số gradient nhiệt độ trong việc xác định thời điểm bùng nổ GMMH trên khu vực Nam Bộ Kết quả cho thấy: Các chỉ số này đều cho thời điểm bùng nổ GMMH tương đối gần nhau, nhưng chỉ

số gió tây là chỉ số tối ưu nhất vừa phản ánh được đặc trưng của hoàn lưu quy mô lớn, vừa có tương quan rất tốt với trường mưa

Trong nghiên cứu gần đây nhất: “Dự tính khí hậu độ phân giải cao cho Việt Nam” Nguyễn Kim Chi và ccs (2014) [20] đã sử dụng số liệu lượng mưa ngày tại

các trạm quan trắc và U850 hPa của NCEP R-2 để xác định ngày bắt đầu GMMH trên các khu vực Việt Nam trong giai đoạn 1980 – 2000 Tác giả đã tính toán trung bình trượt 5 ngày của lượng mưa ngày và gió vĩ hướng ngày mực 850 hPa trung bình trên các khu vực Việt Nam và theo tác giả ngày bắt đầu GMMH là ngày thỏa mãn ba chỉ tiêu sau: (1) lượng mưa trung bình trượt 5 ngày lớn hơn ngưỡng phân vị thứ 50; (2) trung bình trượt 5 ngày của U850 hPa trở thành gió tây; (3) cả (1) và (2) phải kéo dài ít nhất 5 ngày liên tiếp Ngoài ra, tác giả cũng đã sử dụng chỉ tiêu trên trong các mô hình CCAM (Conformal Cubic Atmospheric Model) để mô phỏng ngày bắt đầu GMMH trên các khu vực Việt Nam Kết quả phân tích đã chỉ ra được ngày bắt đầu GMMH theo quan trắc và mô phỏng của các mô hình CCAM trên 7 vùng khí hậu Việt Nam Đối với khu vực Nam Bộ, tác giả chỉ ra rằng: Ngày bắt đầu GMMH theo quan trắc là ngày 20/V với độ lệch chuẩn 13,6 ngày và ngày bắt đầu GMMH tổ hợp của các mô hình CCAM là ngày 27/V với độ lệch chuẩn 27,6 ngày

1.3 Tổng quan các CSGM

Có ba loại CSGM cơ bản là chỉ số hoàn lưu, chỉ số mưa và chỉ số đối lưu [4]

- Chỉ số hoàn lưu là chỉ số được xây dựng dựa trên trường gió

- Chỉ số mưa là chỉ số được xây dựng dựa trên lượng mưa trung bình nhiều năm

- Chỉ số đối lưu là chỉ số được xây dựng dựa trên bức xạ sóng dài đi ra Hầu hết các nghiên cứu đều sử dụng ba loại chỉ số này Tuy nhiên, một số nghiên cứu sử dụng kết hợp giữa trường gió và trường mưa [20, 40]; một số nghiên cứu khác lại sử dụng trường gió kết hợp với bức xạ sóng dài để làm chỉ tiêu [24]…

Bảng 1.1 tóm tắt các CSGM thường được sử dụng trong nghiên cứu về GMMH Châu Á:

Bảng 1.1 Bảng tổng hợp các CSGM đã được sử dụng trong các nghiên cứu

hệ thống gió mùa Châu Á [4, 23]

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

Weber và Yang (1992)

140oE)

Wang và Fan (1999)

RM1 Hoàn lưu

kinh hướng Nam Á

(V850 – V200) (10o – 30oN, 70 – 110oE)

Lau và ccs (2000)

E)-Lau và ccs (2000)

IMI Hoàn lưu

vĩ hướng Nam Á

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

Wang và ccs (2001)

vĩ hướng

Tây Bắc TBD

U850(5-15oN, 100-130oU850(20-30oN, 110-140oE)

E)-Wang và ccs (2001)

AUSMI Hoàn lưu

vĩ hướng Australia U850(0-10

oS,120-150oE) McBride và ccs (1995)

SCSSM Hoàn lưu

vĩ hướng Biển Đông U850(5-15

oN,105-120oE) Wang và ccs (2004)

EASMI Hoàn lưu

vĩ hướng

Mùa hè Đông Á

U850(10-20oN,100-150oU850(25-35oN, 100-150oE)

E)-Zhang và Tao (1998)

SSI Hoàn lưu

kinh hướng Ấn Độ Dương V850(15-30oN,85-100oE) +

Wang và Fan (1999)

Nam Á (Harley cell)

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

Goswami và ccs (1999)

CI1 Đối lưu Bengal OLR(10-25oN, 70-100oE) Wang và Fan

Ưu điểm, nhược điểm của một số CSGM

Wang và Fan (1999) [35] cho rằng: Mặc dù chỉ số AIMR là chỉ số tốt thể hiện cường độ mạnh/yếu của lượng mưa gió mùa trên khu vực Ấn Độ, nhưng nó chưa thật sự đại diện cho hoàn lưu gió mùa quy mô lớn trên khu vực Nam Á

Với sự đề xuất chỉ số SCSSMI cho khu vực Biển Đông, Liang và ccs (1999) [24] đã chỉ ra được chỉ số này không chỉ mô tả được sự thiết lập đột ngột của GMTN ở khu vực Biển Đông mà còn mô tả được sự bắt đầu của mùa mưa ở vùng bắc và trung Biển Đông Chỉ số gió vĩ hướng ở mực 850 hPa đại diện rất tốt cho

thành phần chi phối của GMMH Đông Á

Goswami và Wang (2000) [16] chỉ ra được Chỉ số WYI là một chỉ số hữu ích đại diện cho sự biến động của trung tâm tác động phần phía tây của gió mùa Nam Á

và sự biến động đối lưu của vùng gió mùa Nam Á, bao gồm cả các trung tâm đối lưu nằm trong vịnh Bengal và vùng lân cận Philippin; và nó có ý nghĩa trong việc đánh giá mức độ mạnh/yếu của GMMH Nam Á quy mô lớn Tuy nhiên, nhược điểm của WYI là nó chỉ phản ánh được hoàn lưu quy mô lớn mà không có khả năng phản ánh được các đặc điểm quy mô khu vực Ngoài ra Lau và ccs (2000) [22] cũng chỉ ra rằng, chỉ số WYI chỉ có hệ số tương quan rất nhỏ với chỉ số AIMR

Wang và ccs (2001) [36] đã đề xuất chỉ số gió mùa Ấn Độ (IMI) và chỉ số GMMH Tây Bắc Thái Bình Dương (WNPMI) dựa trên thành phần gió vĩ hướng ở mực 850 hPa để nghiên cứu sự biến động của của GMMH ở hai khu vực này Kết quả nghiên cứu cho thấy: WNPMI cũng phản ánh được sự biến động của GMMH Đông Á Chỉ số IMI không chỉ là chỉ số đại diện tốt cho chuẩn sai lượng mưa trên khu vực rộng bao gồm: Vịnh Bengal, Ấn Độ và phía đông biển Ả Rập mà nó còn có quan hệ chặt chẽ với lượng mưa mùa hè toàn Ấn Độ

Wang và ccs (2008) [37] đã chỉ ra rằng: Chỉ số DU2 là chỉ số có quan hệ tốt nhất với thành phần GMMH Đông Á và là một chỉ số tiềm năng trong việc đánh giá

sự biến động của hệ thống gió mùa này Ngoài ra, các tác giả còn chỉ ra rằng: Chỉ số DU2 không chỉ là chỉ số tốt đại diện cho các thành phần chính của sự biến động lượng mưa vùng nhiệt đới, ngoại nhiệt đới và cận nhiệt đới mà còn là chỉ rất tốt đại diện cho sự biến động gió mùa mực thấp

Như vậy, việc sử dụng chỉ số mưa, hay chỉ số hoàn lưu hay đối lưu … thì mỗi chỉ số đều có ưu điểm riêng Một số chỉ số còn chứa đựng các nhược điểm Xuất phát từ các mục đích nghiên cứu cụ thể mà các nhà nghiên cứu lựa chọn các chỉ số cũng như đề xuất các chỉ số phù hợp cho bài toán của mình

Từ phần tổng quan trên, luận văn có một số nhận xét sau đây:

GMMH có ảnh hưởng đáng kể đến điều kiện thời tiết và khí hậu Việt Nam, đặc biệt là khu vực Nam Bộ và Tây Nguyên Có rất nhiều công trình nghiên cứu trên thế giới thực hiện nghiên cứu về dự tính các đặc trưng GMMH, đặc biệt là dự tính ngày bắt đầu GMMH trong tương lai dựa trên các phương pháp khoa học khác nhau, tuy nhiên các nghiên cứu trong nước chủ yếu tập trung vào đánh giá diễn biến của GMMH, ít quan tâm đến dự tính khả năng biến đổi do tác động của biến đổi khí

hậu Do vậy, luận văn đã đề xuất tên đề tài: “Nghiên cứu dự tính một số đặc trưng gió mùa mùa hè của mô hình PRECIS” với các đặc trưng GMMH luận văn lựa chọn

để nghiên cứu dự tính mà các công trình trên thế giới thường xem xét là: Hoàn lưu gió mực 850 hPa, lượng mưa trong thời kỳ hoạt động của GMMH, và ngày bắt đầu

GMMH Ở hai đặc trưng đầu, luận văn xem xét cho cả Việt Nam, trong đó chú trọng cho Tây Nguyên và Nam Bộ Đối với ngày bắt đầu GMMH: Trong khuôn khổ nghiên cứu, luận văn chỉ thử nghiệm dự tính cho Nam Bộ vì khu vực này cùng với Tây Nguyên là nơi GMMH bắt đầu sớm nhất trên lãnh thổ Việt Nam Đến nay, đã

có nhiều công trình trong nước nghiên cứu về ngày bắt đầu GMMH trên khu vực này nhưng hầu như các nghiên cứu chỉ dừng lại ở việc đánh giá dựa trên chuỗi số liệu quá khứ

Hình 2.1 Miền tính cho khu vực

Chương 2 PHƯƠNG PHÁP VÀ SỐ LIỆU NGHIÊN CỨU 2.1 Mô hình PRECIS

PRECIS là mô hình khí hậu động lực khu vực Mô hình được xây dựng bởi Trung tâm Nghiên cứu Khí hậu Toàn cầu Hadley và được chạy trên máy tính cá nhân nhằm phục vụ việc xây dựng các kịch bản biến đổi khí hậu cho khu vực nhỏ Tiền thân của mô hình PRECIS là mô hình HadRM3P [19]

Trong khuôn khổ hợp tác giữa Viện khoa học Khí tượng Thủy văn và Biến đổi khí hậu với Trung tâm nghiên cứu khí tượng Hadley, 5 phương án mô phỏng khí hậu thời kỳ dài 1950 – 2099 của mô hình PRECIS cho khu vực Đông Nam Á chạy với 5 điều kiện biên và ban đầu khác nhau từ 5 thành phần khí quyển của mô hình khí hậu toàn cầu HadCM3 (HadCM3Q0, HadCM3Q3, HadCM3Q10, HadCM3Q11, HadCM3Q13) đã được lựa chọn và thực hiện [25, 28]

Trong đó, HadCM3Q0: Là

thành phần gốc của mô hình

HadCM3, cũng là mô hình hoàn

lưu chung kết hợp đại dương khí

quyển thế hệ thứ ba của trung tâm

Hadley được chạy với kịch bản

phát thải trung bình A1B; các

thành phần khác dựa trên mô hình

HadCM3Q10: Là phương án khô nhất cho khu vực Đông Nam Á trong tương lai;

HadCM3Q11: Là phương án ẩm ướt nhất cho cả khu vực trong tương lai; HadCM3Q13: Là phương án tăng nhiệt độ lớn nhất trong tương lai

Tuy nhiên, trong khuôn khổ của luận văn, luận văn kế thừa kết quả chuỗi số liệu mô phỏng khí hậu thời kỳ dài đã có giữa viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Biến đổi Khí hậu theo phương án mô hình chạy với điều kiện biên và ban đầu là thành phần HadCM3Q0 để tính toán và phân tích cho khu vực Việt Nam

Miền tính của mô hình PRECIS được thiết kế cho khu vực Đông Nam Á khoảng 91,5oE – 135oE, 13oS – 30oN (Hình 2.1)

Độ phân giải ngang của mô hình trong nghiên cứu này là 0,22o x 0,22o

Số liệu của mô hình sử dụng trong nghiên cứu là số liệu ngày

Định dạng file số liệu đầu ra của mô hình có dạng *.PP Tất cả các file số liệu này đã được chuyển về định dạng file NetCDF

2.2 Phương pháp

2.2.1 Lựa chọn thời kỳ và mùa GMMH nghiên cứu

a Lựa chọn thời kỳ nghiên cứu

Dựa trên bản báo cáo đánh giá lần thứ 5 của IPCC [18], luận văn lựa chọn các giai đoạn thời kỳ chuẩn, giữa thế kỷ, và cuối thế kỷ tương ứng là: 1986 – 2005,

2046 – 2065, 2080 – 2099 và cho cả thời kỳ là 2020 – 2099

Hình 2.2 Phân bố mưa (mm/ngày) và gió (m/s) tương ứng theo số liệu

APHRODITE và CFSR thời kỳ 1986 – 2005

b Lựa chọn mùa GMMH nghiên cứu

Dựa trên nghiên cứu của Phạm Ngọc Toàn và Phan Tất Đắc (1993) [14], Nguyễn Trọng Hiệu và ccs (2012) [2] trong việc phân chia các thời kỳ bắt đầu, phát triển, và suy thoái của GMMH, luận văn đã lựa chọn mùa GMMH để tính toán, phân tích trong luận văn là tháng V – IX Để thấy rõ hơn mùa GMMH mà luận văn lựa chọn, luận văn đã biểu diễn phân bố mưa và gió theo số liệu APHRODITE và CFSR thời kỳ 1986 – 2005 trong khoảng thời gian từ tháng III – XI (Hình 2.2)

2.2.2 Phương pháp nghiên cứu

Trong nghiên cứu này, phương pháp thống kê khí hậu được sử dụng để tính toán một số đặc trưng thống kê Bộ số liệu mưa APHRODITE, gió CFSR, và số liệu mưa quan trắc được sử dụng để đánh giá khả năng mô phỏng khí hậu của mô hình

- Để đánh giá khả năng mô phỏng của mô hình PRECIS trong thời kỳ 1986 –

2005, số liệu mưa mô hình PRECIS được nội suy về độ phân giải 0,25o x 0,25o(APHRODITE) và số liệu thành phần gió vĩ hướng và kinh hướng mực 850 hPa (U850, V850) của mô hình được nội suy về độ phân giải 0,5o x 0,5o (CFSR)

+ Sai số lượng mưa mô phỏng của mô hình so với thực tế:

Pr ias (%) ecis APHRODITE.100

Giả sử: Vcfsr  ( ucfsr, vcfsr), Vprecis  ( uprecis, vprecis)

Khi đó, sai số mô phỏng hướng gió mực 850 hPa của mô hình so với số liệu CFSR là: Vprecis  Vcfsr  ( uprecis  ucfsr, vprecis  vcfsr)

Sai số về độ lớn vector gió mực 850 hPa mô phỏng của mô hình so với số liệu CFSR là:

- Dự tính sự biến đổi của lượng mưa và gió mực 850 hPa trong thế kỷ 21 + Đối với lượng mưa, luận văn đã tính toán sự biến đổi của lượng mưa trong tháng chính hè (VII), trong mùa hoạt động chính của GMMH (V-IX), và sự biến đổi của lượng mưa theo thời gian của thế kỷ 21 so với thời kỳ 1986 – 2005:

+ Sự biến đổi gió mực 850 hPa vào giữa thế kỷ và cuối thế kỷ 21:

Giả sử các vector gió mực 850 hPa mô phỏng của mô hình trong thời kỳ

kỷ 21 so với thời kỳ chuẩn (1986-2005) theo công thức:

số liệu 2020 – 2099 bằng cách lấy trung bình trượt 9 năm liên tiếp nhằm loại bỏ các dao động có quy mô dưới thập kỷ và để thấy rõ xu thế biến đổi của nó trong thời kỳ này Chuỗi số liệu sau khi được làm trơn là chuỗi 2020 – 2091, mỗi mốc thời gian trong chuỗi này đại diện cho khoảng thời gian 9 năm (ví dụ: Giá trị năm 2091 là giá trị trung bình 9 năm từ năm 2091 đến 2099 và là giá trị tiêu biểu cho khoảng thời gian này)

Sau đó, luận văn tính toán sự biến đổi tại mỗi mốc thời gian của lượng mưa

và gió mực 850 hPa trong thế kỷ 21 đối với chuỗi sau khi được làm trơn so với thời

kỳ 1986 – 2005 theo phương pháp đã nêu ở trên Đối với lượng mưa, luận văn chỉ xem xét chuỗi biến đổi theo thời gian trong thế kỷ 21 so với thời kỳ 1986 – 2005 trên các khu vực Tây Nguyên và Nam Bộ Để tính toán diễn biến thời gian sự biến đổi của lượng mưa trong thời kỳ 2020 – 2099 so với thời kỳ quá khứ trên hai khu vực này, luận văn đã trích số liệu tại các điểm lưới của mô hình tương ứng với các

vị trí trạm quan trắc khí tượng đại diện trên hai khu vực

- Đối với ngày bắt đầu GMMH trên khu vực Nam Bộ

Một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng: Khó để phân biệt ngày kết thúc GMMH và ngày bắt đầu gió mùa mùa đông [43] nên trong nghiên cứa này luận văn chỉ thử nghiệm tính toán dự tính ngày bắt đầu GMMM trên khu vực Nam Bộ Dựa trên các phương pháp nghiên cứu của Zhang và ccs (2002), Phạm Xuân Thành (2010), và đặc biệt là nghiên cứu của tác giả Nguyễn Kim Chi và ccs (2014) [42, 11, 20], luận văn đã sử dụng lượng mưa ngày tại 6 trạm quan trắc và gió vĩ hướng ngày mực 850 hPa (CFSR) trung bình khu vực Nam Bộ (9 – 12,5oN, 104 – 110oE) để xác định ngày bắt đầu GMMH theo quan trắc trên khu vực này Bên cạnh đó, luận văn cũng tham khảo thêm nghiên cứu của Qian và Lee (2000) [27], Nguyễn Thị Hiền Thuận (2006) [13] Ngày bắt đầu GMMH là ngày thỏa mãn 3 chỉ tiêu:

(1) Trung bình trượt 5 ngày của lượng mưa ngày trung bình khu vực Nam Bộ

Hình 2.3 Trung bình trượt 5 ngày của lượng mưa quan trắc (mm/ngày) và U850

hPa (m/s) của CFSR trung bình khu vực Nam Bộ

Độ lệch chuẩn của ngày bắt đầu GMMH trong từng thời kỳ được tính theo công thức:x D x , 1 2

của năm i, x : Là giá trị trung bình của ngày bắt đầu gió mùa trong cả thời kỳ chứa n

năm Đại lượng độ lệch chuẩn này cho biết mức độ dao động của ngày bắt đầu gió mùa xung quanh trạng thái trung bình

Sau khi sử dụng chỉ tiêu trên để xác định ngày bắt đầu GMMH thực tế trên khu vực Nam Bộ trong thời kỳ 1986 – 2005, luận văn đã tính toán ngày bắt đầu GMMH mô phỏng của mô hình PRECIS theo 3 CSGM khác nhau: Chỉ số dựa trên

sự kết hợp giữa mưa và U850 hPa, chỉ số dựa vào U850 hPa, và chỉ số dựa vào mưa Chỉ tiêu xác định ngày bắt đầu GMMH theo 3 CSGM của mô hình PRECIS như sau:

 CSGM dựa trên sự kết hợp giữa mưa và U50 hPa của mô hình PRECIS: chỉ tiêu xác định giống với quan trắc

 CSGM dựa trên thành phần U850 hPa của mô hình PRECIS:

-15 -10 -5 0 5 10 15

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Jan Jan Feb Feb Mar Mar Ap