Cấu trúc của rãnh đông á và ảnh hưởng của nó đến thời tiết mùa đông việt nam

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN --- Trần Thị Huyền Trang CẤU TRÚC CỦA RÃNH ĐÔNG Á VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA NÓ ĐẾN THỜI TIẾT MÙA ĐÔNG VIỆT NAM Chuyên ngành: Khí tượng

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-

Trần Thị Huyền Trang

CẤU TRÚC CỦA RÃNH ĐÔNG Á VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA NÓ ĐẾN THỜI TIẾT MÙA ĐÔNG VIỆT NAM

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội – 2015

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-

Trần Thị Huyền Trang

CẤU TRÚC CỦA RÃNH ĐÔNG Á VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA NÓ ĐẾN THỜI TIẾT MÙA ĐÔNG VIỆT NAM

Chuyên ngành: Khí tượng và khí hậu học

Mã số: 60 44 02 22

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

PGS.TS NGUYỄN MINH TRƯỜNG

Hà Nội – 2015

LỜI CẢM ƠN

Trước hết, tôi xin gửi lời cảm ơn đến thầy giáo hướng dẫn của tôi – PGS.TS Nguyễn Minh Trường Thầy đã tận tâm hướng dẫn, giúp đỡ, chỉ bảo tôi trong suốt quá trình làm luận văn Nhiều lúc có quá nhiều công việc khiến tôi xao nhãng, thầy

là người nhắc nhở và động viên tôi

Trong quá trình làm luận văn, tôi đã nhận được rất nhiều những sự góp ý chân thành và bổ ích về kiến thức chuyên môn, sự giúp đỡ về hệ thống máy tính Tôi muốn gửi lời cảm ơn đến các thầy các cô và các anh, chị, em đang công tác ở bộ môn Khí tượng và Biến đổi khí hậu

Trong quá trình học tập và làm thủ tục bảo vệ, tôi nhận được sự giúp đỡ của ban lãnh đạo và các thầy cô trong Khoa Khí tượng Thuỷ văn và Hải dương học, Phòng Sau đại học Tôi xin chân thành cảm ơn

Tôi cũng gửi lời cảm ơn chân thành tới ban lãnh đạo, các anh chị đồng nghiệp ở Khoa Khí tượng Thuỷ văn – Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường đã tạo điều kiện tốt nhất cho tôi trong quá trình học

Cuối cùng, tôi xin cảm ơn gia đình và bạn bè đã luôn bên cạnh, cổ vũ động viên tôi rất nhiều

Tận trong trái tim mình, tôi luôn biết ơn, yêu quý và trân trọng tất cả mọi người!

Học viên cao học

Trần Thị Huyền Trang

DANH MỤC KÝ HIỆU VIẾT TẮT

NCEP –CAR Trung tâm Nghiên cứu và Dự báo Khí quyển và Môi trường

(National Centers for Environmental Prediction - National Center for Atmospheric Research)

EOF Hàm trực giao kinh nghiệm (Empirical Orthogonal Function)

AO Dao động Bắc cực (Arctic Oscillation)

ENSO El- Nino và dao động Nam (El-Nino Southern Ocssilation) PNA Dao động Thái Bình Dương - Bắc Mỹ (Pacific North

American)

TAI Chỉ số nghiêng của trục rãnh (Trough Axis Index)

Grad Tn Gradient nhiệt độ theo phương ngang

EAT Rãnh Đông Á (East Asia Trough)

EAWM Gió mùa mùa đông Đông Á (East Asian Winter Monsoon)

KKLTC Không khí lạnh tăng cường

KKLTCY Không khí lạnh tăng cường yếu

KKLTCM Không khí lạnh tăng cường mạnh

KKLTCTB Không khí lạnh tăng cường trung bình

GMĐBM Gió mùa đông bắc mạnh

GMĐBY Gió mùa đông bắc yếu

GMĐBTB Gió mùa đông bắc trung bình

1

Mở đầu

Rãnh Đông Á là được tạo ra bởi sóng Rossby hay còn gọi sóng hành tinh trên đới gió tây nên có sự biến đổi lớn cùng với sự lan truyền và phát triển của hệ thống sóng dài quy mô hành tinh Rãnh Đông Á có vai trò quan trọng trong quá trình xâm nhập lạnh ở Việt Nam Khi rãnh mở rộng và khơi sâu sẽ tạo điều kiện thuận lợi đưa không khí lạnh từ cực về vùng nhiệt đới Áp cao Siberia ở mặt đất được tăng cường, có thể gây ra đợt xâm nhập lạnh về phía nam Trung Quốc và Việt Nam dưới dạng các front lạnh Khi sống Ural tiến về phía bắc, rãnh có trục đông bắc – tây nam thì không khí lạnh thẳng xuống phía nam mạnh hơn trong đó Việt Nam là một trong các nước chịu ảnh hưởng

Mặc dù có vai trò lớn trong hệ thống thời tiết nhưng những hiểu biết và nghiên cứu về rãnh Đông Á là chưa nhiều và chưa sâu Là một giảng viên giảng

dạy và nghiên cứu về khí tượng Synop tôi muốn lựa chọn đề tài: “Cấu trúc của rãnh Đông Á và ảnh hưởng của nó đến thời tiết mùa đông Việt Nam” để nghiên

cứu sâu hơn một đối tượng Synop có ảnh hưởng lớn đến Việt Nam và làm giàu kiến

thức chuyên môn, làm tài liệu tham khảo trong giảng dạy

Bố cục của luận văn chia làm 4 phần ngoài phần mở đầu, kết luận và tài liệu tham khảo như sau:

Chương I: Tổng quan nghiên cứu về rãnh Đông Á

Chương II: Số liệu và phương pháp nghiên cứu

Chương III: Cấu trúc khí hậu của rãnh Đông Á

Chương IV: Ảnh hưởng của rãnh Đông Á tới thời tiết mùa đông

2

Chương 1 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU VỀ RÃNH ĐÔNG Á 1.1 Các nghiên cứu rãnh Đông Á trên thế giới

Gió mùa mùa đông Đông Á có vai trò khí hậụ quan trọng tới mùa đông khu vực Đông Á, nó ảnh hưởng tới đời sống sinh hoạt cũng như kinh tế của rất nhiều quốc gia, vùng lãnh thổ trong khu vực như Đài Loan, Nhật Bản, Trung Quốc…Trong đó rãnh Đông Á là nguyên nhân ảnh hưởng đến cường độ và phạm vi của gió mùa mùa đông Đông Á

Hình 1.1 Các thành phần của gió mùa mùa đông Đông Á [6]

Wang [6] cho rằng thành phần ở bề mặt của gió mùa mùa đông Đông Á là các trung tâm khí áp bề mặt, ở mực giữa là rãnh Đông Á và mực cao là dòng xiết gió tây cận nhiệt đới như Hình 1.1, cũng theo tác giả tìm hiểu thì sóng Rossby ở trên làm tăng sự lạnh ở mực thấp bằng bình lưu lạnh dẫn đến làm lạnh bề mặt, còn dị thường lạnh mực dưới đóng vai trò như dị thường xoáy thế xoáy nghịch và củng cố sống trên cao dẫn đến tăng cường sóng Rossby mực trên Sự tác động qua lại giữa sóng Rossby mực cao và dị thường lạnh bề mặt dẫn đến sự tăng cường lẫn nhau.Vì vậy sóng Rossby mực 500 mb và dị thường nhiệt bề mặt tác động qua lại dẫn đến sóng truyền lên trên và làm sâu rãnh Đông Á thể hiện ở Hình 1.2

Wang và Lu [7] gió mùa mùa đông Đông Á ở bề mặt được cấu thành từ 3 trung tâm: áp cao Siberia, áp thấp Aleut và vùng thấp Marine Continent ở quần đảo Indonesia Hai đặc tính quan trọng khi xem xét sự biến thiên của gió mùa mùa đông Đông Á quy mô nội năm là cường độ và đường đi

3

Hình 1.2 Sơ đồ sinh xoáy thuận gắn với sự đi đến của một nhiễu động xoáy dương mực cao trên một khu vực tà áp mực thấp Hoàn lưu mực cao được sinh ra sẽ mạnh thêm dị thường mực cao ban đầu và có thể dẫn đến sự khuếch tán của nhiễu động (Hoskins et al, 1985)

Hai đặc tính này liên quan mật thiết tới pha và biên độ của sóng hành tinh khí quyển Cường độ hoạt động của nó trên khu vực Á- Âu và Châu Á -Thái bình dương

bị ảnh hưởng bởi hình thế ngăn chặn của vùng Thái bình Dương và Ural ENSO và băng biển Băng Dương là yếu tố ngoại lực tác động tới EAWM trong đó ENSO ảnh hưởng với chu kỳ thập kỷ Những đặc tính xâm nhập lạnh ở bề mặt bị chi phối bởi hai yếu tố trên cao: rãnh Đông Á ở mực giữa tầng đối lưu và dòng xiết gió tây tầng đối lưu

Bảng 1.1 Biến, khu vực và ảnh hưởng của các chỉ tiêu đến gió mùa mùa đông Đông

Á [8]

Chỉ

tiêu

Biến

số

ISHI SLP (1100E, 200-500N) và

(1600E, 200-500N) Chỉ số lớn thì EAWM

mạnh Chỉ số nhỏ thì EAWM yếu

IJHUN U300hPa (27,50- 37,50N, 1100–

1700E) và (500-600N, 1100-1700E)

ISUN H500hPa (300-400N, 1250-1450E) Chỉ số nhỏ thì EAWM

mạnh Chỉ số lớn thì EAWM yếu

ICHEN V10m (250-400N, 1200-1400E) và

100-250N, 1100-1300E

Hui và cộng sự [8], qua phân tích các năm có gió mùa mùa đông Đông Á mạnh thể hiện qua gió đông bắc mạnh hơn, nhiệt độ vùng cận nhiệt giảm mạnh thì

4

cả áp cao Siberia và dòng xiết gió tây đều rất mạnh, áp thấp Aleut và rãnh Đông Á khơi sâu Dựa vào các chỉ tiêu của các nghiên cứu dùng cường độ của một hoặc nhiều thành phần trong hoàn lưu gió mùa này như sự chênh lệch khí áp đất – biển

ISHI (Shi, 1996); Trung bình gió kinh hướng mực dưới tầng đối lưu V10m (Ji và Sun, 1997; Chen và cộng sự, 2001); Gió vĩ hướng ở lớp trên tầng đối lưu U300hPa (Jhun và Lee, 2004); rãnh Đông Á H500hPa (Sun và Sun, 1995) Nhóm tác giả [8] so sánh xem các chỉ tiêu về gió mùa mùa đông Đông Á có liên quan mật thiết với nhau và có sự thay đổi như thế nào trong giai đoạn nghiên cứu Bốn chỉ tiêu được mô tả chi tiết ở Bảng 1.1

Qua phân tích chỉ ra các năm gió mùa mùa đông Đông Á mạnh là 1961/62, 1967/68, 1976/77, 1980/81, 1983/84, 1985/86; Các năm có gió mùa mùa đông Đông

Á yếu 1958/59, 1972/1973, 1978/79, 1989/90, 1997/98 Khi xét hệ số tương quan giữa các chỉ số với độ cao địa thế vị mực 500 mb thì hệ số tương quan âm đáng kể quanh khu vực rãnh Đông Á, có nghĩa là rãnh Đông Á khơi sâu vào năm gió mùa mùa đông Đông Á mạnh và ngược lại

Hình 1.3 Hệ số tương quan của các chỉ số I SHI, I JHUN , I SUN , I CHEN với độ cao địa thế

vị mực 500mb [8]

Các nghiên cứu gần đây nghiên cứu rõ hơn cấu trúc của rãnh Đông Á cũng như cơ chế ảnh hưởng tới sự xâm nhập lạnh ở bề mặt Điển hình như nghiên cứu của Wen Chen và cộng sự (2013) [9] về độ nghiêng của trục rãnh và cơ chế biến thiên nội năm của nó trong mùa đông sử dụng số liệu tái phân tích: độ cao địa thế

vị, gió ngang, nhiệt độ không khí, giáng thuỷ trung bình tháng của NCEP – NCAR,

5

KẾT LUẬN

Rãnh Đông Á là thành phần của sóng hành tinh (sóng Rossby) trên đới gió tây trên cao Nó là một thành phần quan trọng ảnh hưởng tới cường độ và phạm vị của gió mùa mùa đông Đông Á bởi cường độ và đường đi của gió mùa mùa đông Đông Á liên quan mật thiết tới pha và biên độ của sóng hành tinh Ngoài ra, rãnh còn đóng vai trò chi phối xâm nhập lạnh ở bề mặt, là dòng dẫn cho trung tâm áp cao lạnh lục địa dịch chuyển về phía nam

Rãnh có tương quan cao với một số chỉ số Khi chỉ số AO và ENSO ở pha dương thì rãnh suy yếu, không khí lạnh dịch chuyển sang phía đông Ngược lại, khi

AO và ENSO ở pha âm thì rãnh khơi sâu, không khí lạnh dịch chuyển về phía nam Qua phân tích số liệu tái phân tích giai đoạn 1985 – 2014 cho thấy rãnh Đông Á có

vị trí trung bình vào khoảng 200N đến 500

N và 1200E đến 1500E Rãnh được hình thành do sự di chuyển của sống Rossby trên đới gió tây với chu kỳ 4-6 ngày Rãnh được tạo ra do sự kết hợp của rãnh của áp thấp cận cực và rãnh của dòng xiết gió tây cận nhiệt đới Rãnh thường có hướng đông bắc – tây nam theo phương ngang Trong phần lớn trường hợp rãnh hướng bắc – nam lệch đông ra biển vào cuối đông và lấn sâu vào trong lục địa vào đầu đông Rãnh nghiêng về phía tây theo chiều phương đứng và chỉ phát triển mạnh nhất ở mực 500mb đến 200mb

Xét về các quá trình động lực học của rãnh, phía sau rãnh thường có dòng giáng với tốc độ mạnh nhất từ mực 500mb đến 700mb ở khu vực 400N đến vĩ độ

200N Phía trước rãnh là dòng thăng suốt từ mực thấp lên trên cao Bình lưu xoáy âm rất mạnh tạo độ cong xoáy nghịch cho nhánh phía sau rãnh và có bình lưu xoáy dương mạnh tạo độ cong xoáy thuận cho nhánh phía trước rãnh Bình lưu xoáy càng mạnh thì rãnh càng rõ và sâu Bình lưu lạnh ở phía sau rãnh và bình lưu nóng ở phía trước rãnh Khi rãnh Đông Á khơi sâu, áp cao lạnh lục địa tăng cường, bình lưu nhiệt và bình lưu xoáy mạnh thì xâm nhập lạnh mạnh đến Việt Nam Khi rãnh Đông

Á đầy lên, áp cao lạnh lục địa suy yếu hơn, bình lưu nhiệt và bình lưu xoáy yếu thì xâm nhập lạnh yếu đến Việt Nam

6

TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng việt

1 Dấu hiệu synop dùng trong dự báo hạn 2, 3 ngày đối với các đợt xâm nhập lạnh vào Việt Nam, Trần Công Minh, Tạp chí khoa học ĐHQGHN, KHTN & CN, TXXI, số 3PT, 2005

2 Thử nghiệm cải tiến chỉ tiêu dự báo không khí lạnh các tháng cuối mùa đông bằng phương pháp synop Trần Công Minh QT-00-28 ĐH KHTN –

ĐHQGHN

3 Khí tượng Synop nhiệt đới, Trần Công Minh NXB ĐHQGHN, năm 2006

4 Thái Thị Thanh Minh (2015), Cấu trúc, phạm vi và cường độ hoạt động của rãnh Đông Á, tạp chí Khí tượng Thuỷ văn, số 2

5 Thái Thị Thanh Minh và Trần Thị Huyền Trang (2015), Rãnh Đông Á và sự biến đổi nhiệt độ trong thời kỳ mùa đông ở Việt Nam, tạp chí Khí tượng Thuỷ

văn, số 7, trang 23-30

Tiếng Anh

6 Lin Wang et al (2015), Intraseasonal variation of the strength of the East Asian trough and its climatic impacts in boreal winter, Workshop on S2S predictability of Monsoons, Jeju, 22-24, June

7 Wang L , M -M Lu (2013), The East Asian winter monsoon, in: The Fifth WMO International Workshop on Monsoons (IWM-V), Macao, 28 October-1 November, 2013, 252-260

8 Gaohui (2007), Comparison of East Asian winter monsoon indices,

Adv.Geosci, 10, 31-37

9 Wang L , W Chen, W Zhou, et al (2009), Interannual variations of East Asian trough axis at 500 hPa and its association with the East Asian winter

monsoon pathway, J Climate, 22, 600-614

7

10 Wang lin, Chen Wen (2010), How well do existing indices measure the strength of the East Asian Winter Monsoon,Advances in atmospheric sciences, Vol 27, No 4, 855 – 870

11 Marco Yu – Ting – Leung, Wen Zhou (2015), Variation of circulation and East Asian climate associated with anomalous strength and displacement of the East Asian trough Clim Dyn(2015), doi 10.1007/s00382-015-2504-6

12 Ding Yihui, Liu Yanju, Liang Sujie, Interdecedal variability of the East Asian Winter Monsoon and its possible links to global climate change, Journal of

meteorological research, Vol 28, No 5, 693 – 713

13 Lin Wang, Ronghui Huang, Wen Chen, Lihua Kang, (2009), Interdecadal variations of the East Asian Winter Monsoon and their Association with quasi – stationary planetary wave activity, Jounal of climate, Vol 22, 4860-4871

14 Wei and Li (2009), Regional Differences and Mutations Characteristic of East Asian Winter, Monsoon, Plateau Meteor, Vol.28, 1149-1157

15 An introduction to dynamic meteorology, James R Holton, 2004, the fourth

16 http://www.geogonline.org.uk/g3a_ki4.1.htm

17 http://homework.uoregon.edu/pub/class/atm/rossbyprimer.pdf

8