Nghiên cứu tác động của hiện tượng ENSO đến lượng mưa trên khu vực bắc bộ việt nam trong những thập kỷ gần đây

MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CÁM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG DANH MỤC HÌNH MỞ ĐẦU 1 CHƯƠNG I. TỔNG QUAN 2 1.1 Tổng quan về hiện tượng ENSO 2 1.1.1 Khái niệm ENSO 2 1.1.2 Cơ chế vật lý của ENSO 2 1.1.3 Phân vùng NINO 10 1.1.4 Các chỉ số xác định hiện tượng ENSO 11 1.1.5 Diễn biến của hiện tượng ENSO trong thời gian gần đây. 14 1.2 Tổng quan về khu vực nghiên cứu – khu vực Bắc Bộ Việt Nam 16 1.2.1 Vị trí địa lý khu vực Bắc Bộ. 16 1.2.2 Đặc điểm khí hậu khu vực Bắc Bộ 18 1.3 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 19 1.3.1 Nghiên cứu trong nước 19 1.3.2 Nghiên cứu ngoài nước 26 CHƯƠNG II. CƠ SỞ SỐ LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 28 2.1 Cơ sở số liệu 28 2.1.1 Số liệu mưa 28 2.1.2 Số liệu ENSO 30 2.2 Phương pháp nghiên cứu 30 2.2.1 Xác định thời kỳ ENSO 30 2.2.2 Phân nhóm năm ENSO và năm không ENSO 31 2.2.3 Phương pháp đánh giá tác động của hiện tượng ENSO đến lượng mưa khu vực Bắc Bộ 32 CHƯƠNG III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 34 3.1 Các đợt ENSO giai đoạn 19812015 34 3.2 Kết quả phân loại năm ENSO và năm không ENSO 35 3.3 Sự biến đổi lượng mưa khu vực Bắc Bộ trong các thời kỳ ENSO 36 3.3.1 Sự biến động lượng mưa năm 36 3.3.2 Sự biến động lượng mưa theo mùa 43 3.3.3 Sự biến động lượng mưa theo các tháng trong mùa 54 KẾT LUẬN 61 KIẾN NGHỊ 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO 63 PHỤ LỤC 65 MỞ ĐẦU Hiện nay, sự nóng lên toàn cầu đã và đang làm băng tan mạnh, mực nước biển dâng cao và gia tăng các hiện tượng thời tiết cực đoan nguy hiểm. Biến đổi khí hậu đang là vấn đề được thế giới quan tâm và chú ý trong đó có cả Việt Nam chúng ta. Sự biến đổi các yếu tố, khí hậu thời tiết cực đoan diễn ra mạnh mẽ trên quy mô khu vực cũng như quy mô toàn cầu. Trong khi nghiên cứu về những dị thường của thời tiết và khí hậu, các nhà khoa học đã đặc biệt chú ý đến hiện tượng ENSO. Mỗi khi hiện tượng El Nino và La Nina xảy ra, khí hậu và thời tiết lại có những diễn biến bất thường gây ra hạn hán, lũ lụt và thiên tai nghiêm trọng ở nhiều vùng khác nhau trên thế giới. Hiện tượng El Nino và La Nina thể hiện sự biến động dị thường trong hệ thống khí quyển đại dương với quy mô thời gian giữa các năm, có tính chu kỳ hoặc chuẩn chu kỳ. Trong tình hình biến đổi khí hậu sự nóng lên toàn cầu, hiện tượng ENSO cũng có những biểu hiện dị thường về cường độ. Nghiên cứu hiện tượng ENSO để hiểu biết về cơ chế vật lý, đặc điểm và quy luật diễn biến cũng như những hậu quả tác động của chúng để từ đó cảnh báo trước sự xuất hiện của ENSO, những ảnh hưởng có thể xảy ra đối với thời tiết, khí hậu và kinh tế xã hội để có những biện pháp phòng, tránh hiệu quả, hạn chế và giảm nhẹ thiệt hại do ENSO gây ra. Hiện tượng ENSO ảnh hưởng đến thời tiết, khí hậu toàn cầu mỗi khu vực khác nhau với mức độ khác nhau và rất đa dạng. Trên thế giới và cả trong nước cũng đã có rất nhiều các công trình nghiên cứu về vấn đề này, tập trung chủ yếu vào lượng mưa, cực trị nhiệt độ và những hiện tượng liên quan như là rét đậm, rét hại, hạn hán, mưa lớn…Một trong những yếu tố có tính biến động mạnh và khá quan trọng đó là lượng mưa. Tuy nhiên chưa có nhiều công trình nghiên cứu cho khu vực Bắc Bộ Việt Nam. Chính vì vậy, em đã chọn đề tài “Nghiên cứu tác động của hiện tượng ENSO đến lượng mưa khu vực Bắc Bộ trong những thập kỉ gần đây” để nghiên cứu. Đồ án gồm các phần chính như sau: Mở đầu. Chương 1: Tổng quan Chương 2: Cơ sở số liệu và phương pháp nghiên cứu. Chương 3: Kết quả nghiên cứu Kết luận Kiến nghị CHƯƠNG I. TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan về hiện tượng ENSO 1.1.1 Khái niệm ENSO Thuật ngữ ENSO là chữ viết tắt của các từ ghép El Nino Southern Oscillation (El Nino Dao động Nam) để chỉ cả 2 hai hiện tượng El Nino và La Nina và có liên quan với dao động của khí áp giữa 2 bờ phía Đông Thái Bình Dương với phía Tây Thái Bình Dương Đông Ấn Độ Dương (Được gọi là Dao động Nam) để phân biệt với dao động khí áp ở Bắc Đại Tây Dương 7. “El Nino” (pha nóng) là từ được dùng để chỉ hiện tượng nóng lên dị thường của lớp nước biển bề mặt ở khu vực xích đạo trung tâm và Đông Thái Bình Dương; kéo dài 8 12 tháng, hoặc lâu hơn, thường xuất hiện 3 4 năm 1 lần, song cũng có khi dày hơn hoặc thưa hơn. “La Nina” (pha lạnh) là hiện tượng lớp nước biển bề mặt ở khu vực nói trên lạnh đi dị thường, xảy ra với chu kỳ tương tự hoặc thưa hơn El Nino. 1.1.2 Cơ chế vật lý của ENSO a) Dao động Nam và hoàn lưu Walker Dao động Nam (Southern Oscillation) là sự dao động của khí áp quy mô lớn từ năm này qua năm khác ở phía Đông và Tây của khu vực xích đạo Thái Bình Dương. Nhà khoa học người Anh Gilbert I.Walker vào cuối những năm 20 của thế kỷ trước nhận thấy mối liên quan giữa khí áp hai bờ Đông Tây của Thái Bình Dương và nhận thấy khi khí áp ở phía Đông Thái Bình Dương giảm mạnh thì thường xảy ra hạn hán ở khu vực Indonesia, Australia, Ấn Độ và mùa đông Bắc Mỹ ấm hơn bình thường. Tuy nhiên khi đó ông chưa đủ thông tin số liệu để chứng minh mối liên hệ này. Cho tới giữa những năm 1960, nhà khí tượng Na Uy Jacob Bjerknes đã đưa ra giả thuyết rằng sự ấm lên của dải xích đạo Thái Bình Dương có liên quan đến sự suy yếu của đới gió Đông tín phong, khác với quan niệm trước đây rằng El Nino chỉ là sự nóng lên cục bộ của nước biển ngoài khơi Nam Mỹ. Ông thừa nhận có sự dao động cỡ lớn trong hoàn lưu tín phong của Bán cầu Bắc và Nam ở Thái Bình Dương và ông cho rằng nó có liên quan tới Dao động Nam. Ông là người kết nối Dao động Nam và ElNino dựa vào việc sử dụng bộ số liệu thu thập trong những năm 1957 là năm El Nino mạnh. Ông nhận ra El Nino và Dao động Nam được kết nối với nhau trong hệ thống lớn ENSO liên quan đến cả đại dương và khí quyển. 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 TBD. 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 TBD 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 để tưởng nhớ người đầu tiên phát hiện ra hiện tượng này 7. Hình 1.1. Hoàn lưu Walker trong điều kiện thường Cường độ của hoàn lưu Walker được đặc trưng bởi sự chênh lệch khí áp giữa phía Tây TBD và vùng trung tâm nhiệt đới TBD. Chênh lệch nhiệt độ và khí áp giữa Đông và Tây TBD càng lớn, hoàn lưu Walker càng mạnh. Trái lại, chênh lệch nhiệt độ và khí áp giảm, hoàn lưu Walker yếu đi. Như vậy ở vùng nhiệt đới TBD ngoài hoàn lưu kinh hướng Hadley theo hướng Bắc – Nam còn có hoàn lưu vĩ hướng Walker theo hướng Đông – Tây. Hoàn lưu Walker là một hoàn lưu vĩ hướng vùng xích đạo. Hoàn lưu này được đặc trưng bởi dòng không khí thăng lên trên Tây TBD, khu vực Indonesia, đi sang phía đông tới Đông TBD, khu vực ngoài khơi Nam Mỹ; giáng xuống ở đây rồi lại đi về phía tây tạo thành một vòng hoàn lưu khép kín (Hình 1.2). Hình 1.2. Vòng hoàn lưu vĩ hướng vùng xích đạo 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 TBD cao hơn phía Đông TBD, 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 TBD, thường được gọi là “nêm nhiệt” (Thermocline). Độ sâu của nêm nhiệt ở bờ phía Tây khoảng 200m, giảm dần về bờ phía Đông chỉ còn vài chục mét 7. 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 của nêm nhiệt giảm đi. b) Tương tác đại dương khí quyển Tương tác đại dương khí quyển là quá trình trao đổi nhiệt, ẩm, động lượng, năng lượng giữa lớp nước bề mặt đại dương với lớp không khí bên trên, chủ yếu thông qua hoạt động đối lưu và các xoáy khí quyển. Hiện tượng ENSO có thể coi là hệ quả của tương tác khí quyển – đại dương dưới tác động của nhiều nhân tố trong và ngoài vùng nhiệt đới TBD. Khu vực phía Tây xích đạo TBD (vùng bể nóng the warm pool), là nơi có hội tụ của gió Đông và gió Tây tầng thấp, thường diễn ra hoạt động đối lưu sâu trong nhánh phía Tây của hoàn lưu Walker. Mây, mưa nhiều và lượng bức xạ phát xạ sóng dài (OLR) từ mặt biển thường không vượt quá 240wm2. Do đó, lượng bức sóng ngắn từ mặt trời thường nhỏ hơn lượng tiềm nhiệt bốc hơi. Trái lại, ở vùng xích đạo phía Đông Thái Bình Dương, trong nhánh phía Đông của Hoàn lưu Walker thường có chuyển động giáng của không khí, hoạt động đối lưu bị hạn chế, ít mây, mưa. Lượng bức xạ phát xạ sóng dài từ mặt biển thường đạt những giá trị cực đại (>280wm2). Bức xạ sóng ngắn từ mặt trời đạt những giá trị lớn nhất và thường lớn hơn lượng tiềm nhiệt bốc hơi. Khi hoàn lưu Walker hoạt động yếu hơn bình thường (gió Đông tầng thấp yếu, trong khi gió Tây ở vùng phía Tây TBD xích đạo phát triển mạnh lên), vùng đối lưu sâu ở Tây TBD bị dịch chuyển về phía Đông đến trung tâm TBD, làm tăng cường các chuyển động xoáy của khí quyển ở vùng này, lượng mây và mưa tăng lên; OLR giảm, lượng nhiệt và lượng ẩm từ đại dương chuyển vào khí quyển giảm đi. Trái lại, ở vùng phía Tây TBD xích đạo, đối lưu bị hạn chế, lượng mây và mưa giảm đi; OLR tăng, lượng nhiệt và ẩm từ đại dương chuyển vào khí quyển tăng lên. c) Cơ chế hoạt động của ENSO Trong điều kiện bình thường, nhiệt độ trung bình năm của lớp nước bề mặt vùng nhiệt đới Đông TBD khoảng 21 260C, trong khí đó vùng Tây TBD là 28 290C, tức là phía Tây cao hơn phía Đông 3 60C. Gradient nhiệt độ dọc theo xích đạo có hướng từ Tây sang Đông. Ở Tây TBD mưa nhiều còn Đông TBD và các vùng biển lân cận thuộc Nam Mỹ mưa ít. Tín phong Bắc và Nam Bán Cầu đã đẩy nước biển bề mặt về phía tây làm cho mực nước biển phía Tây cao hơn phía Đông khoảng 40cm. Ở lớp dưới sâu nước trồi lên thay thế lớp nước ấm nóng hơn trên mặt đã bị đẩy về phía tây. Vì thế nhiệt độ mặt nước biển (SST) ở phía Đông TBD thấp hơn phía Tây TBD. Lớp nước mặt ở phía Đông TBD (khoảng 50cm) mỏng hơn phía Tây TBD (khoảng 200m) (Hình 1.3). Hình 1.3. Độ cao mực nước biển 2 phía Đông và Tây TBD trong thời kỳ bình thường. Hình 1.4. Sơ đồ hoàn lưu Walker trong điều kiện bình thường. (Nguồn: Phòng Thí nghiệm khí quyển Đại Dương PMEL, NOAA) Do nhiệt độ mặt nước biển bờ phía Tây cao hơn bờ phía Đông TBD nên ở bờ phía Tây, trên vùng Indonesia thường có chuyển động thăng hình thành mây đối lưu và cho mưa. Còn ở khu vực ngoài khơi và ven biển Pêru (vùng gần xích đạo thuộc phía tây nam của Nam Mỹ) có dòng giáng, không khí khô và thời tiết tốt. Khi hoàn lưu Walker mạnh hơn bình thường, tín phong càng mạnh thì các dòng hải lưu cũng di chuyển dọc theo xích đạo đi về phía tây càng mạnh, nêm nước nóng ở phía Tây TBD càng dày hơn. Ngược lại, ở phía Đông TBD, độ cao mực biển thấp hơn, bề dày lớp tà nhiệt mỏng hơn, nước trồi mạnh hơn, nhiệt độ mặt nước biển thấp hơn trạng thái trung bình. Kết quả ở phía Tây TBD dòng thăng càng mạnh, đồng thời, mưa sẽ càng lớn. Song ở phía Đông TBD, dòng giáng mạnh hơn, không khí khô hơn và thời tiết lạnh đi khác thường. Khi đó hiện tượng La Nina xuất hiện (Hình 1.5, 1.6, 1.7). Tây TBD Đông TBD Hình 1.5. Độ cao mực nước biển phía Đông và Tây TBD trong thời kỳ La Nina. Hình 1.6. Sơ đồ Hoàn lưu Walker trong điều kiện mạnh hơn bình thường. ( Nguồn: Phòng Thí nghiệm khí quyển Đại Dương PMEL, NOAA) Hình 1.7.Tổng kết những thích ứng cơ bản của TBD và khí quyển đối với hiện tượng La Nina (Trenbert, 1991). Hiện tượng El Nino xảy ra khi hoàn lưu Walker suy yếu, áp lực của gió Đông lên mặt biển giảm đi, kéo theo sự suy yếu của nước trồi và dòng chảy hướng tây, nước biển từ vùng bể nóng Tây TBD đổ dồn về phía Đông, tạo thành một sóng đại dương xích đạo (sóng Kelvin) lan truyền về phía đông và nhiệt từ vùng bể nóng được vận chuyển về vùng trung tâm và Đông TBD, làm cho nước biển bề mặt ở vùng này nóng lên dị thường, cao hơn trung bình 450C hoặc hơn nữa. Kết quả là chênh lệch nhiệt độ nước biển giữa vùng phía Đông và phía Tây giảm đi, độ sâu của nêm nhiệt ở bờ phía Tây giảm đi, trong khi ở bờ phía Đông tăng lên, trao đổi nhiệt thẳng đứng trong lớp nước xáo trộn đại dương mạnh mẽ hơn ( Hình 1.8 1.9).

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

KHOA KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

KHOA KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đồ án này là do tôi nghiên cứu dưới sự hướng dẫn của ThS.Nguyền Bình Phong Nội dung nghiên cứu cũng như kết quả trong đồ án là trungthực và chưa từng được công bố bằng bất kỳ hình thức nào trước đây Số liệu trongcác bảng, hình, biểu đồ phục vụ cho việc phân tích, nhận xét và đánh giá được chínhtác giả thu thập và xây dựng từ các nguồn số liệu khác nhau Các tài liệu tham khảo,nhận xét, đánh giá của các tác giả, cơ quan tổ chức khác đều có trích dẫn và chúthích về nguồn gốc Nếu phát hiện có bất kì sự gian lận nào tôi xin chịu hoàn toàntrách nhiệm về nội dung đồ án tốt nghiệp của mình

Hà Nội ngày 10 tháng 6 năm 2016

Sinh viên

Bùi Thu Hà

LỜI CÁM ƠN

Có một câu danh ngôn của người Hàn như sau: “Không ai thành công một mìnhcả” Đúng như vậy, trên thực tế không có sự thành công nào mà không gắn liền vớinhững sự giúp đỡ và hỗ trợ dù ít hay nhiều, dù trực tiếp hay gián tiếp Trong suốt thờigian bốn năm học tập ở giảng đường đại học đến nay, chúng em đã nhận được rấtnhiều sự quan tâm, giúp đỡ của Thầy Cô, gia đình và bạn bè

Đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các Thầy Cô công tác trongkhoa Khí Tượng Thủy Văn - Đại Học Tài Nguyên và Môi Trường Hà Nội Trongsuốt thời gian chúng em học tập tại nhà trường, thầy cô đã tận tình chỉ bảo, truyềnđạt vốn kiến thức, kinh nghiệm quý báu cùng sự quan tâm, giúp đỡ và tạo điều kiệnthuận lợi nhất cho chúng em học tập, tìm hiểu, tích lũy kiến thức và kinh nghiệmnghề nghiệp

Đặc biệt em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất tới Thầy giáo - Thạc sĩNguyễn Bình Phong người đã trực tiếp hướng dẫn, chỉ bảo nhiệt tình giúp đỡ emhoàn thành Đồ án tốt nghiệp này

Mặc dù rất cố gắng để thực hiện đồ án này một cách hoàn chỉnh nhất, songcũng có những hạn chế về kiến thức và trình độ chuyên môn nên em không thểtránh khỏi những thiếu sót nhất định mà bản thân còn chưa thấy được Vì thế, em rấtmong nhận được những ý kiến đóng góp quý báu từ các Thầy Cô và các bạn để Đồ

án được hoàn thiện tốt hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CÁM ƠN

MỤC LỤC

DANH MỤC BẢNG

DANH MỤC HÌNH

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG I TỔNG QUAN 2

1.1 Tổng quan về hiện tượng ENSO 2 1.1.1 Khái niệm ENSO 2

1.1.2 Cơ chế vật lý của ENSO 2

1.1.3 Phân vùng NINO 10

1.1.4 Các chỉ số xác định hiện tượng ENSO 11

1.1.5 Diễn biến của hiện tượng ENSO trong thời gian gần đây 14

1.2 Tổng quan về khu vực nghiên cứu – khu vực Bắc Bộ Việt Nam 16 1.2.1 Vị trí địa lý khu vực Bắc Bộ 16

1.2.2 Đặc điểm khí hậu khu vực Bắc Bộ 18

1.3 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 19 1.3.1 Nghiên cứu trong nước 19

1.3.2 Nghiên cứu ngoài nước 26

CHƯƠNG II CƠ SỞ SỐ LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 28

2.1 Cơ sở số liệu 28 2.1.1 Số liệu mưa 28

2.1.2 Số liệu ENSO 30

2.2 Phương pháp nghiên cứu 30 2.2.1 Xác định thời kỳ ENSO 30

2.2.2 Phân nhóm năm ENSO và năm không ENSO 31

2.2.3 Phương pháp đánh giá tác động của hiện tượng ENSO đến lượng mưa khu vực Bắc Bộ 32

CHƯƠNG III KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 34

3.1 Các đợt ENSO giai đoạn 1981-2015 34 3.2 Kết quả phân loại năm ENSO và năm không ENSO 35 3.3 Sự biến đổi lượng mưa khu vực Bắc Bộ trong các thời kỳ ENSO 36 3.3.1 Sự biến động lượng mưa năm 36 3.3.2 Sự biến động lượng mưa theo mùa 43

3.3.3 Sự biến động lượng mưa theo các tháng trong mùa 54

KẾT LUẬN 61

KIẾN NGHỊ 62

TÀI LIỆU THAM KHẢO 63

PHỤ LỤC 65

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Bảng phân vùng NINO 11

Bảng 2.1 Thông tin các trạm khí tượng trong khu vực nghiên cứu 29

Bảng 3.1 Các đợt El Nino trong thời kỳ 1981-2015 34

Bảng 3.2 Các đợt La Nina trong thời kỳ 1981-2015 34

Bảng 3.3 Phân loại các năm ENSO và năm không ENSO 35

Bảng 3.4 Thống kê chuẩn sai lượng mưa năm toàn Bắc Bộ 36

Bảng 3.5 Thống kê chuẩn sai âm, dương các tháng mùa mưa: (a) – tháng 5; (b) – tháng 6; (c) – tháng 7; (d) – tháng 8; (e) – tháng 9; (f) – tháng 10 54

Bảng 3.6 Thống kê chuẩn sai âm, dương các tháng mùa ít mưa: (a) – tháng 1; (b) – tháng 2; (c) – tháng 3; (d) – tháng 4; (e) – tháng 11; (f) – tháng 12 57

DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Hoàn lưu Walker trong điều kiện thường 3

Hình 1.2 Vòng hoàn lưu vĩ hướng vùng xích đạo 4

Hình 1.3 Độ cao mực nước biển 2 phía Đông và Tây TBD trong thời kỳ bình thường 5

Hình 1.4 Sơ đồ hoàn lưu Walker trong điều kiện bình thường (Nguồn: Phòng Thí nghiệm khí quyển- Đại Dương PMEL, NOAA) 6

Hình 1.5 Độ cao mực nước biển phía Đông và Tây TBD trong thời kỳ La Nina 6

Hình 1.6 Sơ đồ Hoàn lưu Walker trong điều kiện mạnh hơn bình thường 7

Hình 1.7.Tổng kết những thích ứng cơ bản của TBD và khí quyển đối với hiện tượng La Nina (Trenbert, 1991) 7

Hình 1.8 Độ cao mực nước biển phía đông và tây TBD trong thời kỳ El Nino 8

Hình 1.9 Sơ đồ Hoàn lưu Walker trong điều kiện yếu hơn bình thường ( Nguồn: Phòng Thí nghiệm khí quyển- Đại Dương PMEL, NOAA) 8

Hình 1.10 Tổng kết những thích ứng cơ bản của TBD và khí quyển đối với hiệntượng El Nino (Trenbert, 1991) 9

Hình 1.11 Các sóng trong cơ chế ENSO 10

Hình 1.12 Các vùng NINO trên TBD (Nguồn http://www.esrl.noaa) 11

Hình 1.13 Chỉ số SOI thời kỳ 1880-2010 13

Hình 1.14 Vị trí địa lý của khu vực Bắc Bộ Việt Nam 16

Hình 1.15 Bản đồ các tỉnh khu vực Bắc Bộ Việt Nam 17Hình 3.1 Chuẩn sai lượng mưa năm những năm ET: (a) - Vùng Tây Bắc; (b) –Vùng Đông Bắc; (c) – Vùng Đồng bằng Bắc Bộ 37Hình 3.2 Chuẩn sai lượng mưa năm những năm SE: (a) - Vùng Tây Bắc; (b) – Vùng Đông Bắc; (c) – Vùng Đồng bằng Bắc Bộ 38Hình 3.3 Chuẩn sai lượng mưa năm những năm LT: (a) - Vùng Tây Bắc; (b) – Vùng Đông Bắc; (c) – Vùng Đồng bằng Bắc Bộ 39Hình 3.4 Chuẩn sai lượng mưa năm những năm SL: (a) - Vùng Tây Bắc; (b) – Vùng Đông Bắc; (c) – Vùng Đồng bằng Bắc Bộ 40Hình 3.5 Chuẩn sai lượng mưa năm những năm NE: (a) - Vùng Tây Bắc; (b) – Vùng Đông Bắc; (c) – Vùng Đồng bằng Bắc Bộ 41Hình 3.6 Chuẩn sai lượng mưa mùa mưa những năm ET: (a) - Vùng Tây Bắc; (b) –Vùng Đông Bắc; (c) – Vùng Đồng bằng Bắc Bộ 43Hình 3.7 Chuẩn sai lượng mưa mùa mưa những năm SE: (a) - Vùng Tây Bắc; (b) – Vùng Đông Bắc; (c) – Vùng Đồng bằng Bắc Bộ 44Hình 3.8 Chuẩn sai lượng mưa mùa mưa những năm LT: (a) - Vùng Tây Bắc; (b) –Vùng Đông Bắc; (c) – Vùng Đồng bằng Bắc Bộ 45Hình 3.9 Chuẩn sai lượng mưa mùa mưa những năm SL: (a) - Vùng Tây Bắc; (b) – Vùng Đông Bắc; (c) – Vùng Đồng bằng Bắc Bộ 46Hình 3.10 Chuẩn sai lượng mưa mùa mưa những năm NE: (a) - Vùng Tây Bắc; (b) – Vùng Đông Bắc; (c) – Vùng Đồng bằng Bắc Bộ 47Hình 3.11 Chuẩn sai lượng mưa mùa ít mưa những năm ET: (a) - Vùng Tây Bắc; (b) – Vùng Đông Bắc; (c) – Vùng Đồng bằng Bắc Bộ 49Hình 3.12 Chuẩn sai lượng mưa mùa ít mưa những năm SE: (a) - Vùng Tây Bắc; (b) – Vùng Đông Bắc; (c) – Vùng Đồng bằng Bắc Bộ 50Hình 3.13 Chuẩn sai lượng mưa mùa ít mưa những năm LT: (a) - Vùng Tây Bắc; (b) – Vùng Đông Bắc; (c) – Vùng Đồng bằng Bắc Bô 51Hình 3 14 Chuẩn sai lượng mưa mùa ít mưa những năm SL: (a) - Vùng Tây Bắc; (b) – Vùng Đông Bắc; (c) – Vùng Đồng bằng Bắc Bộ 52Hình 3.15 Chuẩn sai lượng mưa mùa ít mưa những năm NE: (a) - Vùng Tây Bắc; (b) – Vùng Đông Bắc; (c) – Vùng Đồng bằng Bắc Bộ 53

MỞ ĐẦU

Hiện nay, sự nóng lên toàn cầu đã và đang làm băng tan mạnh, mực nước biểndâng cao và gia tăng các hiện tượng thời tiết cực đoan nguy hiểm Biến đổi khí hậuđang là vấn đề được thế giới quan tâm và chú ý trong đó có cả Việt Nam chúng ta

Sự biến đổi các yếu tố, khí hậu thời tiết cực đoan diễn ra mạnh mẽ trên quy mô khuvực cũng như quy mô toàn cầu

Trong khi nghiên cứu về những dị thường của thời tiết và khí hậu, các nhàkhoa học đã đặc biệt chú ý đến hiện tượng ENSO Mỗi khi hiện tượng El Nino và

La Nina xảy ra, khí hậu và thời tiết lại có những diễn biến bất thường gây ra hạnhán, lũ lụt và thiên tai nghiêm trọng ở nhiều vùng khác nhau trên thế giới Hiệntượng El Nino và La Nina thể hiện sự biến động dị thường trong hệ thống khí quyển

- đại dương với quy mô thời gian giữa các năm, có tính chu kỳ hoặc chuẩn chu kỳ.Trong tình hình biến đổi khí hậu - sự nóng lên toàn cầu, hiện tượng ENSO cũng cónhững biểu hiện dị thường về cường độ Nghiên cứu hiện tượng ENSO để hiểu biết

về cơ chế vật lý, đặc điểm và quy luật diễn biến cũng như những hậu quả tác độngcủa chúng để từ đó cảnh báo trước sự xuất hiện của ENSO, những ảnh hưởng có thểxảy ra đối với thời tiết, khí hậu và kinh tế - xã hội để có những biện pháp phòng,tránh hiệu quả, hạn chế và giảm nhẹ thiệt hại do ENSO gây ra

Hiện tượng ENSO ảnh hưởng đến thời tiết, khí hậu toàn cầu mỗi khu vực khácnhau với mức độ khác nhau và rất đa dạng Trên thế giới và cả trong nước cũng đã

có rất nhiều các công trình nghiên cứu về vấn đề này, tập trung chủ yếu vào lượngmưa, cực trị nhiệt độ và những hiện tượng liên quan như là rét đậm, rét hại, hạn hán,mưa lớn…Một trong những yếu tố có tính biến động mạnh và khá quan trọng đó làlượng mưa Tuy nhiên chưa có nhiều công trình nghiên cứu cho khu vực Bắc Bộ

Việt Nam Chính vì vậy, em đã chọn đề tài “Nghiên cứu tác động của hiện tượng

ENSO đến lượng mưa khu vực Bắc Bộ trong những thập kỉ gần đây” để nghiên

cứu

Đồ án gồm các phần chính như sau:

- Mở đầu

- Chương 1: Tổng quan

- Chương 2: Cơ sở số liệu và phương pháp nghiên cứu

- Chương 3: Kết quả nghiên cứu

- Kết luận

- Kiến nghị

CHƯƠNG I TỔNG QUAN 1.1 T ng quan v hi n t ổng quan về hiện tượng ENSO ề hiện tượng ENSO ện tượng ENSO ượng ENSO ng ENSO

1.1.1 Khái niệm ENSO

Thuật ngữ ENSO là chữ viết tắt của các từ ghép El Nino - Southern

Oscillation (El Nino - Dao động Nam) để chỉ cả 2 hai hiện tượng El Nino và LaNina và có liên quan với dao động của khí áp giữa 2 bờ phía Đông Thái BìnhDương với phía Tây Thái Bình Dương - Đông Ấn Độ Dương (Được gọi là Daođộng Nam) để phân biệt với dao động khí áp ở Bắc Đại Tây Dương [7]

“El Nino” (pha nóng) là từ được dùng để chỉ hiện tượng nóng lên dị thường

của lớp nước biển bề mặt ở khu vực xích đạo trung tâm và Đông Thái Bình Dương;kéo dài 8 - 12 tháng, hoặc lâu hơn, thường xuất hiện 3 - 4 năm 1 lần, song cũng cókhi dày hơn hoặc thưa hơn

“La Nina” (pha lạnh) là hiện tượng lớp nước biển bề mặt ở khu vực nói trên

lạnh đi dị thường, xảy ra với chu kỳ tương tự hoặc thưa hơn El Nino

1.1.2 Cơ chế vật lý của ENSO

a) Dao động Nam và hoàn lưu Walker

Dao động Nam (Southern Oscillation) là sự dao động của khí áp quy mô lớn

từ năm này qua năm khác ở phía Đông và Tây của khu vực xích đạo Thái BìnhDương

Nhà khoa học người Anh Gilbert I.Walker vào cuối những năm 20 của thế kỷtrước nhận thấy mối liên quan giữa khí áp hai bờ Đông - Tây của Thái Bình Dương vànhận thấy khi khí áp ở phía Đông Thái Bình Dương giảm mạnh thì thường xảy ra hạnhán ở khu vực Indonesia, Australia, Ấn Độ và mùa đông Bắc Mỹ ấm hơn bình thường.Tuy nhiên khi đó ông chưa đủ thông tin số liệu để chứng minh mối liên hệ này

Cho tới giữa những năm 1960, nhà khí tượng Na Uy Jacob Bjerknes đã đưa ragiả thuyết rằng sự ấm lên của dải xích đạo Thái Bình Dương có liên quan đến sựsuy yếu của đới gió Đông tín phong, khác với quan niệm trước đây rằng El Nino chỉ

là sự nóng lên cục bộ của nước biển ngoài khơi Nam Mỹ Ông thừa nhận có sự daođộng cỡ lớn trong hoàn lưu tín phong của Bán cầu Bắc và Nam ở Thái Bình Dương

và ông cho rằng nó có liên quan tới Dao động Nam Ông là người kết nối Dao độngNam và El-Nino dựa vào việc sử dụng bộ số liệu thu thập trong những năm 1957 là

năm El -Nino mạnh Ông nhận ra El Nino và Dao động Nam được kết nối với nhautrong hệ thống lớn- ENSO- liên quan đến cả đại dương và khí quyển.

Khi tín phong mạnh, nước tương đối lạnh có nguồn gốc nước trồi ở xích đạothuộc bờ biển Nam Mỹ được hình thành bởi áp lực của gió Đông lên bề mặt đạidương, mở rộng về phía Tây tới trung tâm TBD Sự chênh lệch khí áp giữa Đông(cao) và Tây (thấp) và nhiệt độ giữa Đông (thấp) và Tây (cao) trên khu vực xích đạoTBD dẫn đến chuyển động ngược chiều của không khí ở tầng thấp (gió Đông) vàtrên 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 để tưởng nhớ người đầu tiên phát hiện ra hiện tượng này [7].

Hình 1.1 Hoàn lưu Walker trong điều kiện thường

Cường độ của hoàn lưu Walker được đặc trưng bởi sự chênh lệch khí áp giữaphía Tây TBD và vùng trung tâm nhiệt đới TBD Chênh lệch nhiệt độ và khí ápgiữa Đông và Tây TBD càng lớn, hoàn lưu Walker càng mạnh Trái lại, chênh lệchnhiệt độ và khí áp giảm, hoàn lưu Walker yếu đi

Như vậy ở vùng nhiệt đới TBD ngoài hoàn lưu kinh hướng Hadley theo hướngBắc – Nam còn có hoàn lưu vĩ hướng Walker theo hướng Đông – Tây

Hoàn lưu Walker là một hoàn lưu vĩ hướng vùng xích đạo Hoàn lưu này đượcđặc trưng bởi dòng không khí thăng lên trên Tây TBD, khu vực Indonesia, đi sangphía đông tới Đông TBD, khu vực ngoài khơi Nam Mỹ; giáng xuống ở đây rồi lại đi

về phía tây tạo thành một vòng hoàn lưu khép kín (Hình 1.2)

phát triển

Chuyển động giáng

Nêm nhiệt

80 0 T

120 0 Đ

HOÀN LƯU WALKER

Nước trồi Nóng, khí áp thấp

Lạnh, khí áp cao

Hình 1.2 Vòng hoàn lưu vĩ hướng vùng xích đạo

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 TBD cao hơn phía ĐôngTBD, tạo ra một lớp nước chuyển tiếp giữa lớp nước bên trên nóng hơn với lớpnước bên dưới lạnh hơn, có độ nghiêng từ Đông sang Tây TBD, thường được gọi là

“nêm nhiệt” (Thermocline) Độ sâu của nêm nhiệt ở bờ phía Tây khoảng 200m,giảm dần về bờ phía Đông chỉ còn vài chục mét [7]

Khi hoàn lưu Walker mạnh lên, hoạt động của nước trồi tăng lên, độ nghiêngcủa nêm nhiệt lớn hơn.Trái lại, khi hoàn lưu Walker yếu đi, nước trồi bị hạn chế, độnghiêng của nêm nhiệt giảm đi

b) Tương tác đại dương - khí quyển

Tương tác đại dương - khí quyển là quá trình trao đổi nhiệt, ẩm, động lượng,năng lượng giữa lớp nước bề mặt đại dương với lớp không khí bên trên, chủ yếuthông qua hoạt động đối lưu và các xoáy khí quyển

Hiện tượng ENSO có thể coi là hệ quả của tương tác khí quyển – đại dươngdưới tác động của nhiều nhân tố trong và ngoài vùng nhiệt đới TBD

Khu vực phía Tây xích đạo TBD (vùng bể nóng -the warm pool), là nơi có hội

tụ của gió Đông và gió Tây tầng thấp, thường diễn ra hoạt động đối lưu sâu trongnhánh phía Tây của hoàn lưu Walker Mây, mưa nhiều và lượng bức xạ phát xạ

sóng ngắn từ mặt trời thường nhỏ hơn lượng tiềm nhiệt bốc hơi

Trái lại, ở vùng xích đạo phía Đông Thái Bình Dương, trong nhánh phía Đôngcủa Hoàn lưu Walker thường có chuyển động giáng của không khí, hoạt động đốilưu bị hạn chế, ít mây, mưa Lượng bức xạ phát xạ sóng dài từ mặt biển thường đạt

những giá trị cực đại (>280w/m2) Bức xạ sóng ngắn từ mặt trời đạt những giá trịlớn nhất và thường lớn hơn lượng tiềm nhiệt bốc hơi.

Khi hoàn lưu Walker hoạt động yếu hơn bình thường (gió Đông tầng thấp yếu,trong khi gió Tây ở vùng phía Tây TBD xích đạo phát triển mạnh lên), vùng đối lưusâu ở Tây TBD bị dịch chuyển về phía Đông đến trung tâm TBD, làm tăng cườngcác chuyển động xoáy của khí quyển ở vùng này, lượng mây và mưa tăng lên; OLRgiảm, lượng nhiệt và lượng ẩm từ đại dương chuyển vào khí quyển giảm đi Trái lại,

ở vùng phía Tây TBD xích đạo, đối lưu bị hạn chế, lượng mây và mưa giảm đi;OLR tăng, lượng nhiệt và ẩm từ đại dương chuyển vào khí quyển tăng lên

c) Cơ chế hoạt động của ENSO

Trong điều kiện bình thường, nhiệt độ trung bình năm của lớp nước bề mặt

đạo có hướng từ Tây sang Đông Ở Tây TBD mưa nhiều còn Đông TBD và cácvùng biển lân cận thuộc Nam Mỹ mưa ít

Tín phong Bắc và Nam Bán Cầu đã đẩy nước biển bề mặt về phía tây làm chomực nước biển phía Tây cao hơn phía Đông khoảng 40cm Ở lớp dưới sâu nước trồilên thay thế lớp nước ấm nóng hơn trên mặt đã bị đẩy về phía tây Vì thế nhiệt độmặt nước biển (SST) ở phía Đông TBD thấp hơn phía Tây TBD Lớp nước mặt ởphía Đông TBD (khoảng 50cm) mỏng hơn phía Tây TBD (khoảng 200m) (Hình1.3)

Hình 1.3 Độ cao mực nước biển 2 phía Đông và Tây TBD

trong thời kỳ bình thường.

Hình 1.4 Sơ đồ hoàn lưu Walker trong điều kiện bình thường.

(Nguồn: Phòng Thí nghiệm khí quyển- Đại Dương PMEL, NOAA)

Do nhiệt độ mặt nước biển bờ phía Tây cao hơn bờ phía Đông TBD nên ở bờphía Tây, trên vùng Indonesia thường có chuyển động thăng hình thành mây đối lưu

và cho mưa Còn ở khu vực ngoài khơi và ven biển Pêru (vùng gần xích đạo thuộcphía tây nam của Nam Mỹ) có dòng giáng, không khí khô và thời tiết tốt

Khi hoàn lưu Walker mạnh hơn bình thường, tín phong càng mạnh thì các dònghải lưu cũng di chuyển dọc theo xích đạo đi về phía tây càng mạnh, nêm nước nóng ởphía Tây TBD càng dày hơn Ngược lại, ở phía Đông TBD, độ cao mực biển thấp hơn,

bề dày lớp tà nhiệt mỏng hơn, nước trồi mạnh hơn, nhiệt độ mặt nước biển thấp hơntrạng thái trung bình Kết quả ở phía Tây TBD dòng thăng càng mạnh, đồng thời, mưa

sẽ càng lớn Song ở phía Đông TBD, dòng giáng mạnh hơn, không khí khô hơn và thời

tiết lạnh đi khác thường Khi đó hiện tượng La Nina xuất hiện (Hình 1.5, 1.6, 1.7).

Tây TBD Đông TBD

Hình 1.5 Độ cao mực nước biển phía Đông và Tây TBD

trong thời kỳ La Nina.

Hình 1.6 Sơ đồ Hoàn lưu Walker trong điều kiện mạnh hơn bình thường ( Nguồn: Phòng Thí nghiệm khí quyển- Đại Dương PMEL, NOAA)

Hình 1.7.Tổng kết những thích ứng cơ bản của TBD và khí quyển

đối với hiện tượng La Nina (Trenbert, 1991).

Hiện tượng El Nino xảy ra khi hoàn lưu Walker suy yếu, áp lực của gió Đông

lên mặt biển giảm đi, kéo theo sự suy yếu của nước trồi và dòng chảy hướng tây,nước biển từ vùng bể nóng Tây TBD đổ dồn về phía Đông, tạo thành một sóng đạidương xích đạo (sóng Kelvin) lan truyền về phía đông và nhiệt từ vùng bể nóngđược vận chuyển về vùng trung tâm và Đông TBD, làm cho nước biển bề mặt ở

chênh lệch nhiệt độ nước biển giữa vùng phía Đông và phía Tây giảm đi, độ sâu củanêm nhiệt ở bờ phía Tây giảm đi, trong khi ở bờ phía Đông tăng lên, trao đổi nhiệtthẳng đứng trong lớp nước xáo trộn đại dương mạnh mẽ hơn ( Hình 1.8 & 1.9)

Tây TBD Đông TBD

Hình 1.8 Độ cao mực nước biển phía đông và tây TBD

trong thời kỳ El Nino.

Hình 1.9 Sơ đồ Hoàn lưu Walker trong điều kiện yếu hơn bình thường.

( Nguồn: Phòng Thí nghiệm khí quyển- Đại Dương PMEL, NOAA)

Khu vực có nhiệt độ cao dị thường được mở rộng từ phía đông đến vùng trungtâm Tây TBD Trong khi đó, khu vực nhiệt đới Tây TBD vốn được coi là “bể nóng”TBD, lại trở lên lạnh hơn so với bình thường Cùng với sự thay đổi của nhiệt độ mặtnước biển, vùng mưa nhiều ở tây TBD cũng bị dịch chuyển về phía đông làm chokhu vực đông và trung tâm TBD trở lên ấm và mưa nhiều hơn Trái lại, khu vực tâyTBD vốn nóng và ẩm lại trở lên mát và khô hơn (Hình 1.10).

Hình 1.10 Tổng kết những thích ứng cơ bản của TBD và khí quyển

đối với hiệntượng El Nino (Trenbert, 1991)

Tuy hiện tượng El Nino chỉ xảy ra trên khu vực nhiệt đới TBD song phạm viảnh hưởng của nó rất rộng lớn, hầu như trên toàn cầu với mức độ tác động khácnhau

Ở khu vực nhiệt đới Tây TBD và các vùng lân cận thuộc Đông Nam Á, BắcAustralia, các hoạt động dông, bão, giáng thuỷ giảm đi Các vùng phía bắcAustralia, Indonexia, Philippin, trở lên khô hạn dị thường Trái lại, ở vùng nhiệtđới trung tâm và Đông TBD và bờ phía Tây của Nam Mỹ, các vĩ độ cận nhiệt đớiBắc Mỹ vốn ít mưa và khô lại mưa nhiều và ẩm ướt Ngoài ra, hiện tượng khô hạnhơn bình thường cũng thường quan sát được ở vùng đông nam Châu Phi và đôngbắc Nam Mỹ và mưa lại xảy ra nhiều hơn ở vùng nhiệt đới phía đông Châu Phi vàcận nhiệt đới Nam Mỹ

Các sóng trong cơ chế ENSO:

Sóng Kelvin lan truyền tới bờ phía Đông TBD trung bình mất khoảng 50 ngày

và bị phản xạ trở lại Sự phản xạ này gây ra một sóng đại dương (sóng Rossby)chuyển động về phía Tây với thời gian trung bình khoảng 6 tháng, qua đó, lớp nước

bề mặt ấm lại được vận chuyển về phía Tây

Hình 1.11 Các sóng trong cơ chế ENSO

Sự phản xạ qua lại của các sóng Kelvin và Rossby ở hai bờ của TBD quyếtđịnh độ dài và tính không ổn định trong các pha của một chu trình El Nino Nhưvậy, có thể thấy sóng Kelvin làm giảm chênh lệch nhiệt độ giữa Đông và Tây TBD(hiệu ứng âm) Trái lại, sóng Rossby cho hiệu ứng dương Trên thực tế, sự duy trìmột thời gian dài (12 - 14 tháng) hiện tượng nóng lên dị thường của nhiệt độ nướcbiển bề mặt ở trung tâm và Đông TBD xích đạo (một chu trình El Nino) chứng tỏhiệu ứng nhiệt bình lưu do sóng Kelvin tạo ra lớn hơn hiệu ứng nước trồi do sóngRossby gây ra ở vùng biển này Ở vùng biển phía Tây TBD xích đạo, sự thay đổi(giảm đi) của nhiệt độ mặt nước biển trong chu trình El Nino không lớn như ở vùngtrung tâm và Đông TBD xích đạo, chứng tỏ hiệu ứng nhiệt do các sóng Kelvin vàsóng Rossby bị triệt tiêu nhiều

1.1.3 Phân vùng NINO

Để theo dõi các hoạt động của ENSO và xác định các thời kì ENSO, các nhàkhoa học thường sử dụng các chỉ số ENSO dựa trên sự thay đổi nhiệt độ mặt nướcbiển đối với các khu vực biển TBD, người ta chia vùng xích đạo TBD thành cácvùng NINO dưạ trên sự thay đổi của nhiệt độ bề mặt biển Các vùng NINO đượcphân chia như sau:

Bảng 1.1 Bảng phân vùng NINO

Vùng nhiệt đới TBD có biên độ nhiệt

độ bề mặt lớn nhất trong thời gian diễn

ra hiện tượng El Nino

thường ở phía Tây TBD)

Hình 1.12 Các vùng NINO trên TBD (Nguồn http://www.esrl.noaa )

1.1.4 Các chỉ số xác định hiện tượng ENSO

Dao động khí áp theo chiều Đông- Tây xích đạo TBD và nhiệt độ mặt nướcbiển các khu vực NINO là hai dấu hiệu dễ được nhận thấy khi xảy ra hiện tượngENSO Các nhà khoa học đã lấy hai thông số này làm chỉ tiêu định lượng trong việcnghiên cứu hiện tượng ENSO Có hai chỉ số thông dụng được nhiều nhà nghiên cứu

sử dụng Đó là SOI và SSTA Ngoài ra còn có nhiều chỉ số khác được sử dụng hỗtrợ để phản ánh diễn biến và tác động của ENSO

a)Chỉ số dao động nam SOI (Southern Oscillation Index)

Dao động nam (SO) là dao động quy mô lớn từ năm này qua năm khác củatrường khí áp mặt biển giữa vùng phía Đông và phía Tây xích đạo TBD

Sự biến động của áp suất bề mặt biển trong các thời kì ENSO được xác địnhbằng chỉ số dao động Nam SOI

Để đánh giá độ lớn của Dao động Nam, người ta sử dụng chỉ số Dao độngnam (Southern Oscillation Index - SOI) Chỉ số này được xây dựng dựa trên hiệukhí áp giữa trạm Tahiti (đại diện cho vùng trung tâm xích đạo TBD) và trạmDarwin (đặc trưng cho vùng Tây TBD xích đạo) Cụ thể:

δ(Ps)

Ps Ps 10

(1.1)Trong đó:

Darwin và Tahiti được dùng như vị trí để tính SOI, đó là các trạm nằm ở các

vị trí địa lý hai đầu đông tây của TBD, ở đây có sự biến động lớn nhất của khí ápqua các năm Các khu vực này được coi như là trung tâm hoạt động của dao độngnam

SOI có giá trị dương càng lớn thì hoàn lưu Walker càng mạnh

Trong trường hợp SOI có giá trị âm, không khí ở tầng thấp có thể chuyển độngtheo chiều ngược lại, nghĩa là từ Tây sang Đông

Giá trị âm của SOI càng lớn thì hiện tượng El Nino càng mạnh, ngược lại giátrị dương của SOI càng cao thì hiện tượng La Nina càng mạnh

Độ lớn của SOI phản ánh mức chênh lệch khí áp mặt biển giữa vùng trung tâm

và vùng phía Tây TBD xích đạo Nó sẽ dao động trong khoảng từ -35 đến +35

Nina (ví dụ như hình 1.12: màu đỏ mang giá trị âm biểu thị thời kỳ có El Nino, màuxanh mang giá trị dương biểu thị thời kỳ có La Nina)

Hình 1.13 Chỉ số SOI thời kỳ 1880-2010

Theo GS.TSKH Nguyễn Đức Ngữ, một thời kỳ nếu kéo dài liên tục từ 6 tháng

một đợt La Nina còn nhỏ hơn hoặc bằng -5 được xem là một đợt El Nino Trong đó,đợt có chỉ số SOI ≤ -15 hoặc ≥15 kéo dài liên tục từ 6 tháng trở lên thì được coi là một đợt El Nino mạnh hoặc một đợt La Nina mạnh

b) Dị thường nhiệt độ mặt nước biển SSTA (Sea Surface Temperature Anomaly)

Sự nóng lên hay lạnh đi dị thường của nước biển, thường kéo theo sự thayđổi của nhiều yếu tố liên quan khác xảy ra trên vùng nhiệt đới TBD nên các trị sốnhiệt độ mặt nước biển (SST) hoặc chuẩn sai của nó (SSTA) tại các vùng NINOthường được dùng như những đặc trưng chủ yếu của hiện tượng ENSO

Dị thường nhiệt độ mặt nước biển (SSTA) hay còn được gọi là chuẩn sai nhiệt

độ mặt nước biển bề mặt Chỉ số ENSO áp dụng trên cả Việt Nam và toàn thế giớithường được sử dụng SSTA của các vùng NINO

Trong các chu kỳ ENSO, nhiệt độ mặt nước biển giữa Đông và Tây TBD xíchđạo thường biến đổi mạnh mẽ, đặc biệt ở vùng biển phía Đông Trong các thời kỳ

El Nino, SSTA ở vùng phía đông xích đạo TBD thường cao hơn thời kỳ La Nina Chỉ số ENSO về dị thường mặt nước biển SSTA khu vực xích đạo TBD vớicác phân vùng NINO, thường là khu vực có biến động mạnh nhất khi xảy ra hiệntượng ENSO Tuy nhiên mỗi quốc gia lại có những chỉ tiêu xác định ENSO vớinhững vùng NINO khác nhau (Bảng phân vùng NINO được trình bày ở mục 1.1.4phía sau)

c) Chỉ số ENSO đa biến MEI (Multivariable ENSO Index)

Hiện tượng ENSO phản ánh sự tương tác giữa đại dương – khí quyển, biểuhiện qua các đặc trưng khí tượng và hải văn khác nhau, không hoàn toàn trùng phavới nhau Một chỉ số tổng hợp bao gồm cả các đặc trưng khí tượng và hải văn đãđược đề xuất, đó là chỉ số ENSO đa biến (Multivariable ENSO Index) gọi tắt làMEI

Chỉ số MEI bao gồm 5 yếu tố với 6 biến số là khí áp mặt biển, gió (vĩ hướng,kinh hướng), nhiệt độ mặt nước biển, nhiệt độ không khí và tổng lượng mây MEI

có thể coi là trung bình gia trọng của các đặc trưng chủ yếu của ENSO từ 6 biến đãnêu Các giá trị dương (độ lệch chuẩn dương) của MEI đặc trưng cho pha ENSOnóng (El Nino), còn các giá trị âm (độ lệch chuẩn âm) của MEI đặc trưng cho phaENSO lạnh (La Nina) [23]

1.1.5 Diễn biến của hiện tượng ENSO trong thời gian gần đây.

Từ những chỉ số ENSO được chọn lựa và với những tiêu chí đặt ra, các nhàkhoa học đã xác định thời kỳ El Nino và La Nina trong 50 năm qua Các định nghĩakhác nhau có thể cho các kết quả không trùng khớp về thời gian bắt đầu, thời giankết thúc của các kỳ ENSO, nhưng nói chung khác biệt là không lớn lắm

Dựa vào số liệu chuẩn sai nhiệt độ mặt nước biển SSTA khu vực NINO 3 tínhtheo chuẩn khí hậu 1961-1990, các thời kỳ El Nino/La Nina từ 1950 đến 2000 đượcNguyễn Đức Ngữ xác định trong [10] Theo các xác định này thì từ 1951 đến 2000

đã có 14 đợt El Nino và 10 đợt La Nina, trong đó có 8 đợt El Nino và 6 đợt La Nina

Nguyễn Trọng Hiệu (2014) [6], sử dụng số liệu SSTA khu vực Nino 3.4 đểxác định các đợt ENSO theo tiêu chí sau: Đợt El Nino là một chuỗi ít nhất 6 thángliên tục, trị số trung bình trượt 3 tháng của SSTA trên khu vực NINO 3.4 khôngdưới 0,5°C Đợt La Nina là một chuỗi ít nhất 6 tháng liên tục trị số trung bình trượt

3 tháng của SSTA trên khu vực NINO 3.4 âm với trị số tuyệt đối không dưới 0,5°C.Các đợt ENSO được phân làm 2 loại: ENSO dài, khi thời gian tồn tại lớn hơn hoặcbằng 12 tháng và ENSO ngắn khi thời gian tồn tại từ 6-11 tháng

trung tâm dự báo Khí Hậu (CPC), xác định ENSO theo số liệu trượt 3 tháng của

Viện Nghiên cứu Quốc tế về Khí hậu và Xã hội (International Research

xác định ENSO dựa trên số liệu trượt 5 tháng của SSTA khu vực NINO 3.4 với

Còn cơ quan khí tượng Nhật Bản, thời kỳ ENSO là thời kỳ có trung bình trượt

La Nina) kéo dài ít nhất 6 tháng

có bài viết “Diễn biến EL NINO và nhận định xu thế mùa mưa, bão, lũ năm2015”.Theo tiêu chí đánh giá của Trung tâm dự báo khí hậu Hoa Kỳ, El Nino đãchính thức bắt đầu Ngược lại, cơ quan khí tượng Úc cho rằng đến các tháng giữanăm 2015 mới đạt ngưỡng El Nino Cơ quan khí tượng Nhật Bản cũng cho rằngENSO hiện vẫn đang trạng thái trung tính, sẽ chuyển sang El Nino vào các thángmùa hè và kết thúc vào các tháng cuối đông 2015.Theo kết quả tổng hợp dự báo từcác mô hình thống kê và động lực của nhiều Trung tâm nghiên cứu Khí hậu lớn trênthế giới thì khả năng El Nino kéo dài đến mùa hè năm 2015 là 70% và mùa thu -đông năm 2015 là 60% Dự báo chuẩn sai nhiệt độ mặt nước biển tại khu vực trung

vào nửa cuối năm 2015, trong đó nhóm mô hình động lực cho kết quả dự báo ElNino cường độ mạnh hơn nhóm mô hình thống kê Tuy còn khác biệt trong cácđánh giá về độ tin cậy của dự báo nhưng các Trung tâm nghiên cứu khí hậu đềunhận định hiện tượng El Nino đã khởi phát từ cuối năm 2014 và sẽ chính thức xuấthiện vào các tháng đầu mùa hè 2015 Mặc dù được dự báo là một El Nino có cường

độ yếu đến trung bình nhưng có thể kéo dài đến cuối năm 2015

Khi so sánh các dữ liệu mới thu thập được về El Nino 2015 với El Nino 1997

-1998 (một trong 3 đợt hoành hành hiếm hoi gần đây nhất khiến nhiệt độ nước TBD

đã phát hiện sự giống nhau đến kinh ngạc giữa chúng

1.2 Tổng quan về khu vực nghiên cứu – khu vực Bắc Bộ Việt Nam

1.2.1 Vị trí địa lý khu vực Bắc Bộ.

Hình 1.14 Vị trí địa lý của khu vực Bắc Bộ Việt Nam

Bắc Bộ nằm ở vùng cực Bắc lãnh thổ Việt Nam, có phía bắc giáp TrungQuốc, phía tây giáp Lào và phía đông giáp biển Đông (Hình 1.14) Khu vực bắt đầu

là 500 km, rộng nhất so với Trung Bộ và Nam Bộ

Địa hình Bắc Bộ bao gồm đồi núi, đồng bằng, bờ biển và thềm lục địa Có bềmặt thấp dần, xuôi theo hướng Tây Bắc - Đông Nam, được thể hiện thông quahướng chảy của các dòng sông lớn

Bắc Bộ Việt Nam chia làm 3 vùng: Vùng Tây Bắc, vùng Đông Bắc, vùngđồng bằng Bắc Bộ (Hình 1.15)

Hình 1.15 Bản đồ các tỉnh khu vực Bắc Bộ Việt Nam.

Khu vực đồng bằng rộng lớn nằm ở lưu vực sông Hồng, có diện tích 14,8 ngàn

đường bờ biển phía đông Đây là đồng bằng châu thổ lớn thứ hai Việt Nam

Bình bồi đắp Phần lớn bề mặt đồng bằng có địa hình khá bằng phẳng, có độ cao từ0,4 - 12m so với mực nước biển

Về phía tây và tây bắc, liền kề với đồng bằng sông Hồng là khu vực Trung du

núi cao và rất hiểm trở, kéo dài từ biên giới phía bắc (nơi tiếp giáp với Trung Quốc)tới phía tây tỉnh Thanh Hoá

Về phía khu vực đông bắc phần lớn là núi thấp và đồi nằm ven bờ biển Đông,được bao bọc bởi các đảo và quần đảo lớn nhỏ Ở Vịnh Bắc Bộ tập trung quần thểbao gồm gần 3.000 hòn đảo nằm trong các khu vực biển Vịnh Hạ Long, Bái TửLong, Cát Hải, Cát Bà, Bạch Long Vĩ

1.2.2 Đặc điểm khí hậu khu vực Bắc Bộ

Bắc Bộ quanh năm có nhiệt độ tương đối cao và ẩm, nền khí hậu chịu ảnhhưởng từ lục địa Trung Hoa chuyển qua và mang tính chất khí hậu lục địa Trongkhi một phần khu vực Duyên hải lại chịu ảnh hưởng tính chất khí hậu cận nhiệt đới

ấm và gió mùa ẩm từ đất liền

Toàn vùng có khí hậu nhiệt đới gió mùa ẩm quanh năm với 2 mùa rõ rệt mùađông và mùa hè Hàng năm chịu ảnh hưởng của gió mùa Đông Bắc và gió mùaĐông Nam Nhiệt độ trung bình năm tăng dần từ phía bắc xuống phía nam và có khíhậu giao hoà, là đặc trưng của khu vực đồng bằng Bắc Bộ và ven biển

Thời tiết mùa hè từ 4 đến 10 nóng ẩm và mưa cho tới khi gió mùa nổi lên

nhiệt độ xuống thấp nhất trong các tháng 12 và tháng 1 Thời gian này ở khu vựcmiền núi phía bắc (như Sa Pa, Tam Đảo, Hoàng Liên Sơn) có lúc nhiệt độ còn lúc

Khí hậu vùng Bắc Bộ cũng thường phải hứng chịu nhiều tác động xấu của thờitiết, trung bình hàng năm có từ 6 đến 10 cơn bão và áp thấp nhiệt đới gây ra lũ lụt,

đe dọa trực tiếp đến tính mạng và của cải sinh hoạt của người dân

Vùng Tây Bắc (B1): Vùng khí hậu B1 có độ cao địa lý phổ biến từ 100 đến

800m Vùng khí hậu B1 thuộc vùng núi thấp của Tây Bắc Bộ và được che chắn ảnhhưởng của gió mùa Đông Bắc bởi dãy Hoàng Liên Sơn nên vùng khí hậu B1 ấmhơn vùng đồng bằng Bắc Bộ ở phía nam, mùa mưa ở đây sớm hơn các vùng, ít chịuảnh hưởng của bão, mùa hè nóng nhiều

-2000 giờ, nhiều hơn đồng bằng Bắc Bộ Nhiệt độ trung bình năm phổ biến khoảng

khí hậu phía bắc là vùng cực tây Bắc Bộ Gió mùa Tây Nam đến sớm hơn các vùngkhí hậu Đông Bắc và đồng bằng Bắc Bộ là 01 tháng Lượng mưa năm trung bình là

1400 mm ở Sơn La và 1800 mm ở Lai Châu Mưa nhiều nhất vào tháng 6, 7, 8; ítmưa và có khi nắng hạn vào tháng 12, 1, 2 Lượng mưa ngày lớn nhất là 200 – 500

m, độ ẩm từ 82 – 85% Lượng bốc hơi năm khoảng 800 – 1000 mm Tốc độ giótrung bình năm từ 0,8 – 1,5 m/s Tốc độ gió cực đại không vượt quá 35 m/s

Vùng Đông Bắc (B2):Vùng khí hậu B2 có độ cao địa lý phổ biến từ 50 – 500

m Vùng B2 chịu ảnh hưởng mạnh nhất của gió mùa Đông Bắc với bão so với cácvùng khí hậu thuộc Bắc Bộ Mùa đông nhiều mây lạnh, có năm nhiều sương muối,cuối mùa đông nhiều mưa phùn

có 3 ngày sương muối Mùa mưa từ tháng 5 tới tháng 9, mưa cực đại vào tháng 8 dohoạt động kết hợp của bão và dải hội tụ nhiệt đới Lượng mưa trung bình năm từ

1500 – 2000 mm Lượng mưa ngày lớn nhất là 150 – 500 m Trong năm có 10 – 40ngày mưa phùn Lượng bốc hơi năm là 600 – 1000 mm Độ ẩm tương đối 82 – 88%.Tốc độ trung bình năm từ 1,0 – 1,5 m/s Tốc độ gió mạnh nhất tới 30 – 40 m/s Mùađông thịnh hành gió mùa đông bắc, mùa hè thịnh hành gió đông và đông nam

Vùng Đồng bằng Bắc Bộ (B3):Vùng khí hậu B3 bao gồm các tỉnh với độ cao

địa lý phổ biến dưới 50 m Vùng B3 chịu ảnh hưởng của gió mùa Đông Bắc và bãonhưng ở mức độ ít hơn so với vùng khí hậu B2 Mùa đông lạnh, nhiều mây, nhiềumưa phùn, có năm có sương muối Mùa hè nóng nhất là vào đầu tháng 6, bức xạ

tháng 10 với lượng mưa cực đại vào tháng 8 Lượng mưa trung bình năm từ 1400 –

1800 mm, lượng mưa ngày lớn nhất là 300 – 500m Lượng bốc hơi trung bình năm

từ 1,5 đến 2,0 m/s Tốc độ gió lớn nhất là 30 – 40 m/s Mùa đông thịnh hành gióđông bắc và mùa hè thịnh hành gió đông, đông nam

1.3 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước

1.3.1 Nghiên cứu trong nước

a) Tài liệu nghiên cứu về ảnh hưởng của ENSO đến các yếu tố ẩm, bão, hạn, nhiệt, gió mùa…

Tác giả Trần Quang Đức nghiên cứu “Xu thế biến động của một số đặc trưngENSO” [3] đưa ra kết luận ENSO có biến động rõ ràng đối với một loạt các đặc

trưng: tần suất các đợt, thời gian kéo dài, cường độ,…Với những tính toán ban đầuvới một số đặc trưng ENSO trong giai đoạn 1950-2010 tác giả đưa ra 1 số kết luận:

- Xu thế các đợt El Nino càng ngày càng dài hơn Xu thế kéo dài các đợt LaNina giảm với mức chậm, tuy nhiên xu thế giảm chậm này không rõ rệt

- Tuy không thật rõ rệt, nhưng nhận xét định tính cho thấy xu thế khoảng cáchgiữa các đợt ENSO tăng Xu thế khoảng cách giữa các đợt ENSO tăng cùng vớinhận định xu thế độ dài các đợt El Nino tăng nhanh và xu thế độ dài các đợt LaNina tăng, giảm không rõ rệt có thể thấy rằng hiện tượng ENSO càng ngày càng íthơn

- El Nino càng ngày càng mạnh hơn Xu thế cường độ La Nina giảm Xu thếcường độ El Nino mạnh tăng, và với mức độ tương đối nhanh Xu thế cường độ LaNina mạnh giảm, và với mức độ tương đối chậm Tuy nhiên đối với cả hai trườnghợp cường độ các đợt La Nina nói chung và mạnh xu thế giảm chưa thật rõ rệt.Cường độ các đợt El Nino mạnh dao động lớn hơn La Nina

Hoàng Minh Hiền, Nguyễn Hữu Ninh (1990) cho rằng trong các đợt El Ninotần số bão trên khu vực Tây Bắc Thái Bình Dương và Biển Đông giảm đi, trái lạitrong các đợt La Nina, tăng lên [4]

Năm 2010, trong báo cáo: “Nghiên cứu tác động của biến đổi khí hậu toàn cầuđến các yếu tố và hiện tượng khí hậu cực đoan ở Việt Nam, khả năng dự báo và giảipháp chiến lược ứng phó” dưới sự chủ trì của Phan Văn Tân có đề cập đến đặc điểmhoạt động của bão ở vùng biển gần bờ Việt Nam thời kỳ 1961-2009 Trong nhữngnăm La Nina, số lượng bão ở vùng biển gần bờ Việt Nam thường nhiều hơn trongnhững năm El Nino Những năm El Nino vị trí hình thành bão có xu hướng dịchchuyển sang phía Đông, bão xuất hiện ở Biển Đông và Tây TBD thường có xuhướng đi lên phía Bắc do đó ít ảnh hưởng đến Việt Nam và trong những năm LaNina thì bão ở Biển Đông và Tây TBD thường có xu hướng đi theo hướng Tây vàTây Tây Bắc do vậy thường Việt Nam chịu ảnh hưởng nhiều hơn [16]

TS Bùi Minh Tăng cũng có nhận xét rằng trung bình những năm La Nina có8,3 cơn bão và áp thấp nhiệt đới ảnh hưởng đến Việt Nam, nhiều hơn rõ rệt nhữngnăm El Nino (5,3 cơn) và trung bình nhiều năm (khoảng 7 cơn) Mùa bão nhữngnăm El Nino sớm hơn và những năm La Nina muộn hơn bình thường [15]

Nguyễn Đức Ngữ trong công trình nghiên cứu về ENSO (2002) nhận xét rằngtrong điều kiện El Nino số cơn bão ít hơn bình thường khoảng 27%, ngược lại,

trong điều kiện La Nina số bão nhiều hơn bình thường khoảng 28% Trong điềukiện La Nina, quỹ đạo chuyển động của bão lệch về phía Nam nhiều hơn và mùabão kéo dài hơn về cuối năm [8].

Nguyễn Doãn Toàn cho rằng vào những năm El Nino, số lượng xoáy thuậnnhiệt đới đổ bộ và ảnh hưởng trực tiếp đến Việt Nam trung bình là 4,5 cơn, giảmđáng kể so với trung bình (khoảng 6 cơn) và ít hơn hẳn so với những năm La Nina(khoảng 8 cơn) [24]

Nguyễn Ngọc Thụy và các cộng tác viên (1997) nghiên cứu quan hệ giữaENSO và trường nhiệt độ mặt nước biển trên vùng biển Việt Nam và Curoxio vàcho rằng có sự biến đổi ngược pha giữa trường nhiệt độ nước biển khu vực ĐôngThái Bình Dương và bờ biển Nam Mỹ [22]

Nguyễn Đức Ngữ (2002) đã nghiên cứu quan hệ ENSO với gió mùa châu Á,trên cơ sở phân tích biến đổi của các trường nhiệt độ, độ cao địa thế vị và gió trongtầng đối lưu khu vực cận nhiệt đới và xích đạo Nam Á trong các đợt ENSO tiêubiểu Tác giả đã đưa ra kết luận là trong các đợt El Nino, áp cao cận nhiệt đới TBDmạnh lên, mở rộng về phía xích đạo, tâm áp cao lệch về phía Tây so với vị trí trungbình, đới gió Tây vĩ độ trung bình mạnh hơn bình thường Ở vùng xích đạo TâyTBD có dị thường gió Tây ở tầng thấp tầng đối lưu, đối lập với dị thường gió Đông

ở phía Tây Sumatra (Indonexia) và đông Ấn Độ Dương nên đây là vùng khuếch tán

ở tầng thấp, trong khi trên cao vùng này có hội tụ giữa gió Đông dị thường ở phíaĐông và gió Tây ở phía Tây, đối lưu ở đây yếu đi Trong điều kiện La Nina, tìnhhình diễn ra ngược lại Tương ứng với các vùng đối lưu tăng cường và đối lưu hạnchế lần lượt là các trung tâm chuẩn sai âm và chuẩn sai dương của bức xạ sóng dài(OLR) Điều này cũng được thể hiện trên khu vực Biển Đông và quần đảo Trường

Sa [9]

Về ảnh hưởng của ENSO tới hoạt động của gió mùa mùa hè ở Việt Nam,GS.TSKH Nguyễn Đức Ngữ và các cộng tác viên trong đề tài NCKH đã phân tíchmột cách khá đầy đủ về 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 giómùa Thông qua một số đợt ENSO đặc trưng, các tác giả phân tích sự biến động củatrường khí áp, độ cao địa thế vị và nhiệt độ tầng đối lưu, dẫn đến những thay đổitrong hoàn lưu gió mùa và ảnh hưởng tới các đặc trưng khí hậu ở Việt Nam Đối vớiquá trình tương tác xa giữa ENSO và gió mùa Châu Á, áp cao cận nhiệt đới TháiBình Dương và vùng áp thấp xích đạo khu vực bể nóng Thái Bình Dương đóng vai

trò quan trọng Những phản ứng của các khu vực này đối với quá trình tiến triển củaENSO trên khu vực xích đạo trung tâm và Đông Thái Bình Dương có tác động điềuchỉnh hoạt động gió mùa khu vực Châu Á về cả thời gian và cường độ [10].

Đề tài nghiên cứu “Tác động của ENSO đến thời tiết, khí hậu, môi trường kinh

tế xã hội ở Việt Nam” do GS.TSKH Nguyễn Đức Ngữ làm chủ nhiệm đã xác địnhcác đợt El Nina và La Nina xảy ra trong thời kì 1951-2000 Về ảnh hưởng củaENSO đến phân bố nhiệt độ, đề tài nêu trên đã phân tích phân bố chuẩn sai thángcủa nhiệt độ cao nhất, nhiệt độ thấp nhất trong các tháng El Nino và các tháng LaNina Kết quả cho thấy về nhiệt độ trong các đợt El Nino, số tháng có chuẩn saidương nhiều hơn số tháng có chuẩn sai âm; trái lại, trong các đợt La Nina số tháng

có chuẩn sai âm nhiều gấp 2-3 lần số tháng có chuẩn sai dương Tuy vậy trong từngđợt ENSO và từng vùng cụ thể vẫn có những ảnh hưởng trái ngược với hệ quảchung nêu trên Điều đó cho thấy ảnh hưởng của ENSO đến đặc trưng cực trị nhiệt

độ ở nước ta rất phức tạp [7]

Tác giả Nguyễn Đức Ngữ với đề tài năm 2005 “Ảnh hưởng của ENSO đếncực trị nhiệt độ ở Việt Nam” đã nghiên cứu về độ lệch tần suất xuất hiện các cực trịnhiệt độ điều kiện có ENSO trong các mùa khác nhau so với điều kiện không ENSO

và đạt được kết quả: Ảnh hưởng của ENSO chủ yếu là làm giảm tần suất xuất hiệncác cực trị nhiệt độ tối cao so với bình thường, riêng khu vực đồng bằng Bắc Bộ vàNam Bộ tăng tần suất xuất hiện cực trị nhiệt độ vào mùa đông Vào mùa đông, LaNina làm tăng tần suất xuất hiện nhiệt độ tối thấp còn El Nino làm giảm tần suấtxuất hiện đặc trưng này Vào mùa hạ, ảnh hưởng của ENSO đều làm giảm tần suấtxuất hiện cực trị nhiệt độ tối thấp [12]

Nguyễn Đức Ngữ (2007) nghiên cứu ảnh hưởng của ENSO đến các cực trịnhiệt độ (Tx,Tm) thông qua việc tính tần suất xuất hiện các trị số Tx, Tm trong cácnăm El Nino, La Nina và không ENSO nhận xét rằng: nhiệt độ tối cao trung bình vàtối thấp trung bình trong điều kiện El Nino, cả trong mùa đông và mùa hạ đều caohơn trong điều kiện La Nina và không ENSO [13]

Phạm Đức Thi (1993) phân tích chuẩn sai nhiệt độ mùa đông ở Việt Namtrong các đợt El Nino và La Nina và nhận xét chuẩn sai nhiệt độ trung bình 6 thángmùa đông (XI -IV), 3 tháng chính đông (XII - II) và 2 tháng cuối đông (III - IV)trong những đợt El Nino đều có giá trị dương, ngược lại, trong những đợt La Ninađều có giá trị âm Ngoài ra, số ngày rét đậm trong những mùa đông El Nino ít hơnhẳn trong những mùa đông La Nina [19]

Theo Phạm Đức Thi (1997, 1998), trong 11 năm hạn xuân hè xảy ra trên diệnrộng ở Bắc Bộ, Bắc và Trung Trung Bộ, thì 7 năm liên quan đến El Nino và 3 nămliên quan đến La Nina Đối với hạn hè - thu, 5/6 năm hạn diện rộng là năm El Nino,1/6 năm là La Niña [20, 21].

Nguyễn Trọng Hiệu và cộng sự (2014) cho thấy rằng, trong thời kỳ

1960-2009, El Nino góp phần gia tăng hạn hán trên phạm vi cả nước đặc biệt là các đợtEl-Nino trong 3 thập kỷ 1971 – 1980, 1981 – 1990, 1991 - 2000 và ngược lại, LaNina góp phần giảm thiểu hạn hán, đặc biệt là các đợt La 73 – 76, La 77 – 78 đốivới các vùng khí hậu phía Bắc và La 98 – 01, La 07- 08 đối với các vùng khí hậuphía Nam Tác động của El Nino đối với hạn hán rất rõ rệt ở Miền Nam và khá mờnhạt ở Miền Bắc, trừ Bắc Trung Bộ trong khi tác động của La Nina đối với hạn hántuy khác nhau giữa các vùng song lại khá đồng đều giữa Miền Bắc và Miền Nam[6]

Tiến sĩ Khoa học Nguyễn Duy Chính với đề tài “ Đánh giá quan hệ giữa hiệntượng ENSO và chế độ nhiệt ẩm ở Việt Nam” qua kết quả phân tích hồi quy vàphân tích phổ tác giả rút ra một số nhận xét chung: Đa số đợt El Nino cho chuẩn saidương về nhiệt độ, hầu hết các đợt La Nina cho chuẩn sai âm về nhiệt độ khá đồngđều ở các vùng; ảnh hưởng của El Nino về nhiệt độ ở khu vực phía nam rõ hơn khuvực phía bắc Xu thế diễn biến của các chuỗi nhiệt độở các vùng lãnh thổ Việt Namtương đối phù hợp với xu thế diễn biến của SST và SOI [2]

Phạm Vũ Anh (2001) nghiên cứu ảnh hưởng của ENSO đến front cực đới ởViệt Nam có nhận định rằng tần số front không có sự khác nhau đáng kể, nhưngcường độ của Front trong điều kiện El Nino mạnh hơn trong điều kiện La Nina, mặc

dù lưỡi áp cao lục địa Châu Á trong mùa đông La Nina lấn sâu hơn về phía vĩ độthấp ở Đông Nam Á [1]

b) Tài liệu nghiên cứu về ENSO ảnh hưởng đến lượng mưa

Đề tài nghiên cứu “Tác động của ENSO đến thời tiết, khí hậu, môi trường kinh

tế xã hội ở Việt Nam” do GS.TSKH Nguyễn Đức Ngữ làm chủ nhiệm đã xác địnhcác đợt El Nina và La Nina xảy ra trong giai đoạn 1951-2000 theo thời kỳ liên tục

từ 6 tháng trở lên có trị số trung bình trượt 5 tháng của chuẩn sai nhiệt độ bề mặt

ảnh hưởng của ENSO đến phân bố lượng mưa cực trị, đề tài đã phân tích lượng mưangày lớn nhất trong các tháng El Nino/La Nina Kết quả cho thấy với lượng mưa,hiệu số ENSO chủ yếu là âm Tuy vậy trong từng đợt ENSO và từng vùng cụ thể

vẫn có những ảnh hưởng trái ngược với hệ quả chung nêu trên Điều đó cho thấyảnh hưởng của ENSO đến đặc trưng lượng mưa ở nước ta cũng rất phức tạp [7].Tiến sĩ Nguyễn Đức Ngữ có đề tài nghiên cứu cơ bản “Ảnh hưởng của ENSOđến các cực trị nhiệt độ và lượng mưa ở Việt Nam và khả năng dự báo khí hậu”nhằm đánh giá ảnh hưởng của ENSO đến tần suất và cường độ của các cực trị vềnhiệt độ và lượng mưa ở các vùng khí hậu trong cả nước, làm sáng tỏ cơ chế tácđộng của ENSO và đánh giá khả năng dự báo mùa đối với sự xuất hiện các cực trịnhiệt độ và lượng mưa trên các cơ sở thông tin, nhận thức về ENSO [14].

Nghiên cứu quan hệ giữa ENSO với lượng mưa ở Việt Nam, tác giả Kiều ThịXin và những người khác cho rằng hệ số tương quan giữa SST ở các vùngNINO.1+2, NINO.3 và NINO.4 với lượng mưa ở các trạm đại diện cho 3 miền Bắc

Bộ, Trung Bộ và Nam Bộ có giá trị âm và khá lớn [26]

Tiến sĩ Khoa học Nguyễn Duy Chính có đề tài “ Đánh giá quan hệ giữa hiệntượng ENSO và chế độ nhiệt ẩm ở Việt Nam” qua kết quả phân tích hồi quy vàphân tích phổ tác giả rút ra nhận xét về lượng mưa hiệu ứng của ENSO ngược lạivới nhiệt độ Đa số đợt El Nino có chuẩn sai âm về lượng mưa và cũng có trườnghợp chuẩn sai dương; ngược lại hầu hết các đợt La Nina cho chuẩn sai dương vềlượng mưa, song cũng có một vài đợt lại cho chuẩn sai âm Ảnh hưởng của El Nino

về lượng mưa rõ nhất ở Trung Bộ (thường gây ra tình trạng thâm hụt lớn về lượngmưa gây ra khô hạn nghiêm trọng), ngược lại các đợt La Nina thường xảy ra lũ lụt,

do có lượng mưa vượt trội Tại các khu vực khác tình hình trên ít rõ rệt hơn, ví dụnhư ở Tây Bắc Bộ hoặc Bắc Bộ [2]

Nghiên cứu về mối quan hệ giữa ENSO và lượng mưa, Phan Văn Tân vàNguyễn Minh Trường (2001) sử dụng phương pháp phân tích phổ entropy cực đại

để khảo sát chu kỳ dao động của các chuỗi số liệu SOI, SST và lượng mưa ở một sốtrạm khu vực miền Trung Việt Nam trong thời kỳ 1950-1996 Kết quả chỉ ra rằng,

cả ENSO và các chuỗi lượng mưa đều có cùng những chu kỳ dao động: cỡ 2,5 năm,3,0-3,5 năm và 5,0-5,5 năm Hơn nữa, trong thời kỳ El Nino, lượng mưa có chuẩnsai âm lớn, nhưng trong thời kỳ La Nina và không ENSO, chuẩn sai của lượng mưamang dấu khá ngẫu nhiên Như vậy, có thể nói rằng, sự biến động của lượng mưakhu vực miền Trung Việt Nam liên quan mật thiết với sự xuất hiện hiện tượng ElNino [17]

Tác giả Nguyễn Đức Ngữ nghiên cứu “ENSO và hạn hán ở các tỉnh ven biểnmiền Trung và Tây Nguyên” đã thấy được ảnh hưởng của ENSO đến thâm hụt

lượng mưa ở một số địa điểm thuộc ven biển miền Trung và Tây Nguyên Kết quả

là hầu hết các đợt El Nino gây thâm hụt lượng mưa toàn đợt trên khu vực với trungbình từ 20% - 25% lượng mưa trung bình những năm cùng thời kì Trong khi đó chỉkhoảng một nửa đợt La Nina gây thâm hụt lượng mưa toàn đợt trên khu vực vớitrung bình từ 18% - 20% lượng mưa trung bình những năm cùng thời kì [11]

Nguyễn Thị Hiền Thuận trong nghiên cứu “Ảnh hưởng của ENSO đến giómùa mùa hè và mưa ở Nam Bộ” [23] đã đưa ra một số kết luận về ảnh hưởng củaENSO đến đặc trưng mưa ở Nam Bộ thể hiện rõ xu hướng tổng quát sau đây:

Những năm El Nino, lượng mưa giảm cả ở miền Đông và Tây Nam Bộ.Những năm La Nina, lượng mưa tăng ở cả 2 miền trên Tuy nhiên mức độ ảnhhưởng không đồng đều giữa các tháng Lượng mưa các tháng giữa gió mùa mùa hèchịu ảnh hưởng của ENSO ít hơn so với các tháng trong mùa khô và các thángchuyển tiếp giữa mùa khô và mùa mưa, đặc biệt là tháng 4 và 5

Trong những năm ENSO thiết lập, lượng mưa biến động với mức độ khácnhau giữa miền Đông và miền Tây Những năm ENSO sau năm thiết lập (SE,SL) sựbiến động lượng mưa xảy ra đều khắp trên khu vực Nam Bộ với mức độ đáng kể:lượng mưa trung bình giảm từ 63mm trong mùa gió mùa đến khoảng 120mm đốivới lượng mưa cả năm trong năm SE; lượng mưa tăng từ 38mm trong mùa gió mùađến 300mm đối với lượng mưa cả năm trong năm SL

Ngày bắt đầu mùa mưa trong năm ENSO kế tiếp thể hiện rõ ảnh hưởng củaENSO Mùa mưa đến muộn hơn trung bình nhiều năm khoảng 23-25 ngày trongnăm SE và đến sớm hơn 13-19 ngày trong năm SL

Lê Nguyên Tường (1999) phân tích quan hệ giữa SOI với lượng mưa ở HàNội có nhận xét, lượng mưa mùa mưa (V - X) của những năm có trị số SOI cáctháng trước đó (XI - IV) âm thường nhỏ hơn những năm có SOI của những thángnày dương, nhất là khi SOI > 10 hoặc SOI < -10 [25]

Bài báo cáo của tác giả Vũ Văn Thăng cùng các cộng sự về tác động củaENSO đến mưa lớn ở Việt Nam chỉ ra rằng lượng mưa trung bình hàng năm củaViệt Nam dao động trong 1 giới hạn lớn 700-4800 mm và khả năng cho mưa lớndao động từ 0.0% đến 36.5% La Nina khiến 7 vùng khí hậu thâm hụt lượng mưa,

El Nino làm giảm khả năng xuất hiện mưa lớn ở 46 trong tổng số 56 trạm nghiêncứu La Nina làm giảm khả năng xuất hiện mưa lớn ở 33 trong tổng số 56 trạmnghiên cứu [5]

Tác giả Vũ Văn Thăng nghiên cứu về ảnh hưởng của ENSO đến mưa mùa thutrên khu vực Việt Nam trong giai đoạn 1980-2007 đã chỉ ra rằng dưới điều kiện ElNino, lượng mưa vào mùa thu ở miền Trung giảm khoảng 10-30% Mức giảm nàygây ra bởi sự suy yếu của hoàn lưu gió mùa Đông Bắc, mà liên kết với một dịthường xoáy nghịch và dị thường dương của khí áp mực biển ở Biển Đông Ngượclại trong giai đoạn La Nina tổng lượng mưa mùa thu ở miền Trung tăng khoảng 9-19% Sự mạnh lên của gió mùa Đông Bắc kết hợp dòng gió dị thường xoáy nghịchtrên biển Đông, giúp tăng độ ẩm từ 10-20% dẫn đến tăng cường lượng mưa trên khuvực này Tác giả phát hiện ra rằng La Nina không chỉ làm tăng lượng mưa mà cònthay đổi sự phân bố về mặt thời gian của lượng mưa tháng ở khu vực này, giúp tăngcường lượng mưa trong các tháng cuối năm [30].

Như vậy, từ những năm 1980, xuất hiện nhiều công trình nghiên cứu vềhiện tượng ENSO, bao gồm cơ chế vật lý và hoạt động của ENSO, các chỉ số, đặctrưng ENSO và phân bố không gian, thời gian của chúng, tác động của ENSO đếncác đặc trưng hoàn lưu, gió mùa, thời tiết, khí hậu và hiện tượng cực đoan Đặc biệt,ngày càng có nhiều công trình nghiên cứu, mô phỏng dự báo hoạt động của ENSOtrong các giai đoạn phát triển khác nhau và các hiện tượng cực đoan kèm theo nhất

là hạn hán, lũ lụt Trong nghiên cứu của các tác giả Việt Nam cho thấy mặc dù tần

số bão và áp thấp nhiệt đới trên Biển Đông và ảnh hưởng đến Việt Nam tuy không

có sự thay đổi đáng kể, song số cơn bão có cường độ mạnh, tổng lượng mưa vàcường độ mưa trong bão có sự gia tăng lên rõ rệt trong những năm gần đây Tần sốfront cực cùng với tần số và cường độ các đợt rét đậm, rét hại có xu thế giảm đitrong thời gian gần đây Ngược lại, hiện tượng nắng nóng, hạn hán và lũ lụt nghiêmtrọng cũng mở rộng phạm vi và gia tăng cường độ ở nhiều vùng trong cả nước

1.3.2 Nghiên cứu ngoài nước

Nhóm tác giả Chia Chou, Jia-Yuh Yu, Jien-Yi nghiên cứu về sự thay đổi theomùa của gió mùa mùa hè khu vực Tây Bắc TBD: sự khác nhau giữa những nămENSO và không ENSO Kết quả nghiên cứu được cho thấy sự bất thường của giómùa mùa hè ở Tây Bắc TBD liên quan đến quá trình khác nhau những năm khôngENSO, năm ENSO phát triển, năm ENSO suy yếu Trong năm không ENSO sựthay đổi của gradient nhiệt độ tầng đối lưu trên là nguyên nhân gây bất thường củagió mùa mùa hè ở Tây Bắc TBD Trong năm ENSO phát triển, quá trình liên quanđến sự mở rộng về phía đông của dị thường nhiệt độ mặt nước biển khu vực Tây

TBD liên quan đến ENSO có thể là lý do gây nên sự bất thường của gió mùa mùa

hè khu vực này [27]

Ảnh hưởng của ENSO đến lượng mưa ở miền đông Trung Quốc trong mùa hèđược nghiên cứu từ 1958 đến 2002 Trong tháng 6, sau khi cao điểm El Nino,lượng mưa tăng đáng kể trên lưu vực sông Dương Tử và bị giảm trên lưu vực sôngHoàng Hà Mối quan hệ giữa ENSO và lượng mưa miền Đông Trung Quốc đượcquyết định bởi 2 yếu tố: một là sự bất thường của xoáy nghịch Tây Bắc Thái BìnhDương trong tầng đối lưu thấp dẫn đến tăng cường lượng mưa trên lưu vực songDương Tử, hai là dị thường của dòng xiết Châu Á trên cao [28]

Jianhhua Ju and Julia Slingo (2006) trong “The Asian summer monsoon andENSO” cho thấy ENSO có mối quan hệ với gió mùa mùa hè về cả cường độ và thờigian bắt đầu Mối quan hệ được xác định giữa sự phát triển của các luồng gió tronggiai đoạn ENSO Năm El Nino có hoàn lưu gió mùa yếu và bắt đầu chậm, năm LaNina thì ngược lại Ngoài ra trong báo cáo đánh giá thứ tư của ban liên chính phủ vềBiến đổi khí hậu năm 2007 về mối quan hệ của ENSO với gió mùa đã chỉ ra ENSOảnh hưởng biến trình khắp vùng nhiệt đới qua những thay đổi trong hoàn lưuWalker Phân tích dữ liệu quan sát thấy mối tương quan đáng kể giữa ENSO vàhoàn lưu nhiệt đới, lượng mưa gió mùa mùa hè ở Ấn Độ có xu hướng giảm trongnhững năm El Nino và tăng trong những năm La Nina [29]

Theo Juneng và Tangang (2005) khi nghiên cứu ảnh hưởng của ENSO đếnlượng mưa của Indonesia, cho rằng sự phát triển của ENSO có liên hệ với dị thườnglượng mưa trên khu vực Đông Nam Á cụ thể là Indonesia Nghiên cứu chỉ ra rằng dịthường lượng mưa khu vực Đông Nam Á phụ thuộc vào độ mạnh của pha El Nino/

La Nina [30]

Trên đây là một số nghiên cứu của các tác giả trong và ngoài nước về ảnhhưởng của hiện tượng ENSO đến thời tiết, khí hậu Việt Nam và trên thế giới và đãcho rất nhiều kết quả đáng kể Một số tác giả trong nước đã nghiên cứu đánh giá tácđộng của ENSO đến thời tiết khí hậu ở Việt Nam, chủ yếu đối với hoạt động củabão, nhiệt độ mùa đông, mưa, hạn hán và dòng chảy Ngoài ra, về mối quan hệ giữaENSO với mưa khu vực Việt Nam nói chung và mưa Miền Trung, mưa ở TâyNguyên nói riêng đã được nhiều tác giả trong nước và ngoài nước quan tâmnghiên cứu Tuy vậy, chưa có nghiên cứu cụ thể nào về tác động của hiện tượngENSO đến khu vực Bắc Bộ Việt Nam Vì thế em chọn đề tài này để tìm hiểu sâuhơn về vấn đề này

CHƯƠNG II CƠ SỞ SỐ LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Cơ sở số liệu

2.1.1 Số liệu mưa

Để thực hiện nghiên cứu này khóa luận sử dụng số liệu lượng mưa các thángcủa 43 trạm khí tượng thuộc khu vực Bắc Bộ Việt Nam trong giai đoạn 1981-2015 Sau đây là danh sách các trạm khí tượng trong khu vực Bắc Bộ theo từng vùngkhí hậu dùng để phân tích số liệu mưa tại từng vùng được trình bày ở bảng 2.1 baogồm:

 Vùng Tây Bắc (B1):

18 trạm khí tượng

Bắc Yên (Sơn La), Chi Nê (Hòa Bình), Cò Noi (Sơn La), Điện Biên, HòaBình, Kim Bôi (Hòa Bình), Lạc Sơn (Hòa Bình), Mộc Châu (Sơn La), Mường Tè(Lai Châu), Phù Yên (Sơn La), Quỳnh Nhai (Sơn La), Sìn Hồ (Lai Châu), Sông Mã(Sơn La), Sơn La, Tam Đường (Lai Châu), Than Uyên (Lai Châu), Tuần Giáo (ĐiệnBiên), Yên Châu (Sơn La)

 Vùng Đông Bắc (B2):

15 trạm khí tượng

Bắc Giang, Bảo Lạc (Cao Bằng), Cao Bằng, Cửa Ông (Quảng Ninh), Hòn Dấu(Hải Phòng), Hữu Lũng (Lạng Sơn), Lạng Sơn, Lục Ngạn (Bắc Giang), Móng Cái(Quảng Ninh), Phù Liễn(Hải Phòng), Sơn Động (Bắc Giang), Thất Khê (CaoBằng),Tiên Yên (Quảng Ninh), Trùng Khánh (Cao Bằng), Uông Bí (Quảng Ninh)

 Vùng Đồng Bằng Bắc Bộ (B3):

10 trạm khí tượng

Hà Đông (Hà Nội), Hải Dương, Láng (Hà Nội), Hưng Yên, Nam Định, NhoQuan (Ninh Bình), Ninh Bình, Sơn Tây (Hà Nội), Thái Bình

Bảng 2.1 Thông tin các trạm khí tượng trong khu vực nghiên cứu

STT Tên Trạm Kinh độ

( 0 E)

Vĩ độ ( 0 N) STT Tên Trạm

Kinh độ ( 0 E)

Vĩ độ ( 0 N)

Vùng Đông Bắc( B2)