Nghiên cứu ảnh hưởng của áp thấp nam á và áp cao thái bình dương đến nắng nóng ở khu vực bắc trung bộ

Thông qua số liệu nhiệt độ không khí cao nhất quan trắc tại các trạm khí tượng vùng núi trên khu vực Bắc Trung Bộ và số liệu tái phân tích từ năm 1985 đến năm 2016, luận văn đã nghiên cứ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA ÁP THẤP NAM Á VÀ

ÁP CAO THÁI BÌNH DƯƠNG ĐẾN NẮNG NÓNG

CHUYÊN NGÀNH: KHÍ TƯỢNG VÀ KHÍ HẬU HỌC

ĐỖ THỊ THI

HÀ NỘI, NĂM 2019

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA ÁP THẤP NAM Á VÀ

ÁP CAO THÁI BÌNH DƯƠNG ĐẾN NẮNG NÓNG TRÊN KHU

VỰC BẮC TRUNG BỘ

CHUYÊN NGÀNH: KHÍ TƯỢNG VÀ KHÍ HẬU HỌC

MÃ SỐ: 60440222

HỌC VIÊN: ĐỖ THỊ THI KHÓA: 2016 - 2018

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

1 TS NGUYỄN ĐĂNG QUANG

2 TS CHU THỊ THU HƯỜNG

HÀ NỘI, NĂM 2019

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

Cán bộ hướng dẫn 1: TS Nguyễn Đăng Quang

Cán bộ hướng dẫn 2: TS Chu Thị Thu Hường

Cán bộ chấm phản biện 1: PGS TS Ngô Đức Thành

Cán bộ chấm phản biện 2: TS Võ Văn Hòa

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại:

HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

Ngày 12 tháng 01 năm 2019

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan các nội dung, số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

TÁC GIẢ LUẬN VĂN

Đỗ Thị Thi

LỜI CẢM ƠN

Luận văn thạc sĩ chuyên ngành Khí tượng - Khí hậu học “Nghiên cứu ảnh hưởng của áp thấp Nam Á và Áp cao Thái Bình Dương đến nắng nóng

ở khu vực Bắc Trung Bộ ” đã hoàn thành vào tháng 12 năm 2018 Trong suốt

quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn, tác giả đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ của thầy cô, bạn bè và gia đình

Trước hết tác giả luận văn xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến TS Nguyễn Đăng Quang, người đã tận tình chỉ bảo, định hướng đề tài và tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất cho em trong suốt thời gian thực hiện khóa luận

Tác giả cũng xin cám ơn chân thành đến TS Chu Thị Thu Hường, người đã đồng hành cùng TS Nguyễn Đăng Quang, hết mình chỉ bảo và tạo những điều kiện thuận lợi cho em trong suốt thời gian học tập tại trường và làm khóa luận

Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Khoa Khí tượng Thủy văn, Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội đã giảng dạy, truyền đạt

kiến thức, tạo điều kiện và hướng dẫn trong suốt quá trình học tập và thực

hiện luận văn

Xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè và đồng nghiệp đã tạo mọi điều

kiện để tác giả có thể hoàn thành luận văn này

Trong khuôn khổ một luận văn, do sự giới hạn về thời gian và kinh nghiệm nên không tránh khỏi những thiếu sót Vì vậy tác giả rất mong nhận được ý kiến đóng góp quý báu của thầy cô và các bạn

Xin trân trọng cảm ơn!

Hà Nội, ngày 27 tháng 12 năm 2018

Tác giả

Đỗ Thị Thi

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT vii

DANH MỤC HÌNH ẢNH viii

MỞ ĐẦU 1

1 Tính cấp thiết của đề tài 1

2 Mục tiêu của đề tài 2

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu: 2

4 Phương pháp nghiên cứu 3

5 Nội dung nghiên cứu 3

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NẮNG NÓNG 4

1.1 Khái quát chung về nắng nóng 4

1.1.1 Khái niệm 4

1.1.2 Chỉ tiêu nắng nóng và cấp độ rủi ro thiên tai do nắng nóng 5

1.1.3 Nguyên nhân gây nắng nóng 6

1.2 Điều kiện tự nhiên của khu vực Bắc Trung Bộ 7

1.2.1 Vị trí địa lý của Bắc Trung Bộ 7

1.2.2 Đặc điểm khí hậu khu vực Bắc Trung Bộ 8

1.3 Tổng quan về tình hình nghiên cứu 8

CHƯƠNG 2: SỐ LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 14

2.1 Nguồn số liệu 14

2.1.1 Số liệu về nắng nóng 14

2.1.1 Số liệu tái phân tích 15

2.2 Phương pháp 15

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ ĐÁNH GIÁ 20

3.1 Đặc điểm nắng nóng tại vùng núi Bắc Trung Bộ 20

3.1.1 Hình thế điển hình gây nắng nóng tại Bắc Trung Bộ 20

3.1.2 Đặc điểm nắng nóng tại khu vực Bắc Trung Bộ 21

3.1.3 Một số đợt nắng nóng điển hình ở Bắc Trung Bộ 25

3.1.4 Tần suất xuất hiện nhiệt độ tối cao tuyệt đối tại khu vực bắc Trung

Bộ 29

3.1.5 Đánh giá trường nhiệt độ vùng núi Bắc Trung Bộ tại thời điểm trước và sau ngày bắt đầu gió mùa mùa hè 34

3.1.6 Phân tích trường trung bình nhiều năm của áp cao cận nhiệt đới và áp thấp nóng phía tây trong thời kỳ gió mùa mùa hè 39

3.2 Mối liên hệ giữa nắng nóng tại khu vực bắc Trung Bộ và hiện tượng ENSO 42

3.3 Phân tích EOF với hệ thống áp cao cận nhiệt đới 51

3.4 Phân tích EOF với áp thấp nóng phía tây 53

3.5 Phân tích EOF với các năm xảy ra cực trị nắng nóng 56

3.5.1 Áp thấp nóng phía tây 56

3.5.2 Áp cao cận nhiệt đới 58

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 60

TÀI LIỆU THAM KHẢO 63

TÓM TẮT LUẬN VĂN

Họ và tên học viên: Đỗ Thị Thi

Cán bộ hướng dẫn 1: TS Nguyễn Đăng Quang

Cán bộ hướng dẫn 2: TS Chu Thị Thu Hường

Tên đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng của áp thấp Nam Á và Áp cao Thái Bình Dương đến nắng nóng ở khu vực Bắc Trung Bộ”

Tóm tắt:

Luận văn đã tổng quan được tình hình nghiên cứu trong nước và quốc

tế về hình thế thời tiết gây ra nắng nóng ở Việt Nam nói chung và Bắc Trung

Bộ Thông qua số liệu nhiệt độ không khí cao nhất quan trắc tại các trạm khí tượng vùng núi trên khu vực Bắc Trung Bộ và số liệu tái phân tích từ năm

1985 đến năm 2016, luận văn đã nghiên cứu và chỉ ra hai hình thế gây ra nắng nóng ở Bắc Trung Bộ là: áp thấp Nam Á phát triển sang phía Đông ở tầng thấp, và trên cao là áp cao Thái Bình Dương hoạt động mạnh và phát triển về phía Tây Bên cạnh đó sử dụng phương pháp phân tích hàm trực giao tự nhiên

để xác định vai trò đóng góp của hai trung tâm khí đến nắng nóng ở Bắc Trung Bộ Kết quả của nghiên cứu này nên được tiếp tục, gợi mở một số hướng nghiên cứu mới trong tương lai

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

BĐKH Biến đổi khí hậu

CCSM Community Climate System Model – version 3

ECMWF Trung tâm dự báo hạn vừa Châu Âu (European Centre for

Medium-Range Weather Forecasts)ENSO Dao động nam (El Niño-Southern Oscillation)

EOF Kỹ thuật khai triển một trường thành chuỗi hàm trực giao tự

nhiên

GMMH Gió mùa mùa hè

JRA Số liệu tái phân tích của Nhật Bản (Japan Re-analysis Agency )KTTV Khí tượng thủy văn

NCEP Trung tâm Dự báo Môi trường Quốc gia (National Centers for

Environmental Prediction)

NCAR Trung tâm Nghiên cứu Khí quyển Quốc gia (National Center for

Atmospheric Research)

nnk Những người khác

NOAA Cơ quan Quản lý Khí quyển và Đại dương Quốc gia Mỹ (National

Oceanic and Atmospheric Administration)

TBNN Trung bình nhi ều năm

Tx Nhi ệt độ tối cao

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1: Minh họa áp thấp Nam Á thời kỳ 13/8 – 19/8/2015 6(Số liệu tái phân tích JRA – 55) 6Hình 1.2: Minh họa áp cao cận nhiệt Thái Bình Dương Đường nét đậm

là giá trị trung bình trong mỗi khoảng thời gian (Zhou và các cộng sự, 2008) 7

Hình 1.3: Phân bố vị trí địa lý của vùng núi bắc Trung Bộ 8Hình 1.4:Biểu đồ xu thế biến đổi ngày mát và đêm lạnh (trái) (Manton, 2001), ngày nóng và đêm ấm (phải) (Manton, 2001) 10

Hình 3.1: Bản đồ tái phân tích của Trung tâm hạn vừa Châu Âu (ECMWF) 26

Hình 3.2: Bản đồ tái phân tích của Trung tâm hạn vừa Châu Âu (ECMWF) 27

tại các mực từ mặt đất đến 500mb ngày 10/6/2016 27Hình 3.3: Biểu đồ phân bố nhiệt độ tối cao tuyệt đối ứng với mức lịch

sử và tần suất 1% tại vùng núi bắc Trung Bộ 34

Hình 3.4: Trường nhiệt độ không khí mực 2m (oC) quanh thời điểm bắt đầu GMMH trên khu vực Đông Dương- Việt Nam 35

Hình 3.5: Chênh lệch trường nhiệt độ 2m 35Hình 3.6a: Thành phần chính thứ nhất EOF1 của trường nhiệt độ bề mặt mực 2m từ 21 đến 30/4 trong thời kỳ 1985-2016 Trái: thành phần chính theo không gian, Phải: giá trị riêng của EOF1 đối với T2m 37

Hình 3.6b Tương tự hình 3.6a cho thời kỳ1/5 đến 10/5 38Hình 3.6c Tương tự hình 3.6a cho thời kỳ11/5 đến 20/5 38Hình 3.7: Độ cao địa thế vị mực 500mb trung bình từ tháng 5 đến tháng

10 thời kỳ 1971-2000 (trái) và 1981-2010 (phải) 40

Hình 3.8: Độ cao địa thế vị mực 500mb trung bình từ tháng 5 đến tháng

10 thời kỳ 1991-2000 (trái) và 2001-2010 (phải) 40

Hình 3.10: Áp suất bề mặt biển trung bình từ tháng 5 đến tháng 10 thời

kỳ 41

1991-2000 (trái) và 2001-2010 (phải) 41Hình 3.11: Số đợt nắng nóng trung bình từ 1991-2000 và từ 2001-2010 42

Hình 3.12: Các pha ENSO phân theo các cấp mạnh, trung bình, yếu 50

từ năm 1950 đến 2016 (theo nguồn NOAA) 50Hình 3.13: Phân tích EOF trường độ cao địa thế vị mực 500 mb trung bình từ tháng 5 đến tháng 10 : a), b) mode 1 trong giai đoạn từ 1981-2010 và c), d) mode 1 trong giai đoạn từ 2011-2017 theo không gian và thời gian 52

Hình 3.17: Số đợt nắng nóng trung bình từ 2011-2017 và TBNN tại vùng núi bắc Trung Bộ 56

Hình 3.18: Phân tích EOF của trường áp suất bề mặt trung bình từ tháng 5 đến tháng 10 a), b) Phép phân tích EOF mode 1 năm 1998 theo không gian và thời gian 58

Hình 3.19: Phân tích EOF trường độ cao địa thế vị mực 500mb từ tháng

5 đến tháng 10 60

a), b) Phép phân tích EOF mode 1 năm 1998 theo không gian và thời gian c), d) Phép phân tích EOF mode 1 năm 2010 theo không gian và thời gian 60

e), f) Phép phân tích EOF mode 1 năm 2015 theo không gian và thời gian 60

Bảng 3.3: Tần suất xuất hiện Tx tuyệt đối tại trạm Yên Định, Hồi Xuân

Bảng 3.14: Phân cấp các pha El Nĩno 50

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Mùa hè ở Việt Nam có nhiều hiện tượng thời tiết cực đoan xảy ra, trong

đó nắng nóng là một trong những loại hình thời tiết rất đặc trưng ở các quốc gia khu vực nhiệt đới, gây ảnh hưởng lớn đến mọi hoạt động đời sống, kinh tế

- xã hội, sinh thái và môi trường Nắng nóng tác động trực tiếp đến sản xuất nông nghiệp, sức khỏe con người, gây nên những điều kiện bất lợi cho hoạt động xã hội, môi trường xung quanh và sinh hoạt của người dân Do đó, công tác dự báo thời tiết nói chung và dự báo nắng nóng nói riêng có ý nghĩa thiết thực đối với đời sống xã hội

Nắng nóng và nắng nóng gay gắt kéo dài nhiều ngày thường gây nhiều thiệt hại tới nền kinh tế - xã hội và ảnh hưởng đến sức khỏe của con người Điển hình trong năm 2010, Việt Nam đã phải đối phó với đợt nắng nóng gay gắt và kéo dài kỷ lục trong hai tháng liên tiếp, tháng 6 và tháng 7 với nhiệt độ cao nhất trong đợt nắng nóng này phổ biến từ 36-39oC, đặc biệt tại các tỉnh thuộc đồng bằng Bắc Bộ và Bắc Trung Bộ, nhiệt độ cao nhất lên tới 40-41oC, một số nơi lên tới trên 42oC và nhiều nơi đạt giá trị cao nhất trong chuỗi số liệu lịch sử Gần đây nhất, trong năm 2015 cũng xác nhận nhiều giá trị vượt lịch sử về nhiệt độ xảy ra liên tiếp trong tháng 5, 6 và 7/2015 ở Bắc Bộ và Trung Bộ; chuỗi số ngày nóng nóng tại miền Trung đã kéo dài nhiều nhất trong chuỗi số liệu lịch sử với nhiều nơi tại vùng núi phía tây đã lên đến 29 -

30 ngày, kéo dài từ giữa tháng 5 đến giữa tháng 6, với nhiều ngày nắng nóng đặc biệt gay gắt trên 40 độ Hệ quả của đợt nắng nóng gay gắt này là một số lượng lớn sông suối, hồ đập ở Nghệ An cạn khô, nhiều diện tích lúa hè thu đã gieo cấy đã bị héo khô, nhiều diện tích đất thiếu nước không thể canh tác Ở các huyện miền núi như Thanh Chương, Con Cuông, Quỳ Hợp, Tương Dương , nhiều nơi bị thiếu nước sinh hoạt trầm trọng Hàng loạt vụ cháy rừng liên tiếp xảy ra trên địa bàn các huyện Nam Đàn, Đô Lương, Con Cuông, khiến hàng trăm héc-ta rừng bị thiêu rụi

Nắng nóng ở nước ta thường xuất hiện vào các tháng mùa hè, trong đó khu vực nắng nóng nhiều nhất, khốc liệt nhất là khu vực miền Trung Việt

Nam và khu vực Bắc Trung Bộ là nơi chịu tác động mạnh mẽ của hiện tượng phơn khô nóng

Nguyên nhân chính gây ra nắng nóng là điều kiện địa hình kết hợp với hình thế áp thấp nóng ở các mực thấp và áp cao Thái Bình Dương ở trên Sự xuất hiện cũng như mức độ lấn tây của áp cao Thái Bình Dương sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc gây ra hiện tượng nắng nóng với các trị số nhiệt cực đại Bên cạnh xu thế dịch chuyển về phía tây của áp cao Thái Bình Dương thì

áp thấp Nam Á cũng có xu hướng mở rộng ảnh hưởng về phía đông, đông

nam thì cường độ nắng nóng càng gay gắt hơn

2 Mục tiêu của đề tài

Tìm hiểu, thống kê giá trị nhiệt độ cao tại vùng núi của Bắc Trung Bộ trong 32 năm trở lại đây, từ năm 1985 - 2016

Nghiên cứu các hình thế thời tiết gây ra nắng nóng điển hình ở Bắc Trung Bộ và mối quan hệ của ENSO với số ngày nắng nóng trên khu vực

Sử dụng phương pháp phân tích hàm trực giao tự nhiên để tìm hiểu mức độ đóng góp của các hình thế cơ bản (áp thấp nóng phía tây, áp cao cận nhiệt đới tây Thái Bình Dương) với sự gia tăng hiện tượng nắng nóng trên khu vực

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

a Đối tượng nghiên cứu

Luận văn tập trung đánh giá tình hình nắng nóng ở khu vực Bắc Trung

Bộ thông qua phân tích nhiệt độ tối cao tuyệt đối Bên cạnh đó, trên cơ sở sử dụng phương pháp phân tích hàm trực giao tự nhiên để tìm hiểu vai trò, tỷ lệ đóng góp của các hình thế cơ bản với sự gia tăng hiện tượng nắng nóng ở Bắc Trung Bộ

b Phạm vi nghiên cứu

Toàn bộ khu vực Bắc Trung Bộ, bao gồm các địa phương sau: Thanh Hóa, Nghệ An, Hà Tĩnh, Quảng Bình, Quảng Trị và Thừa Thiên Huế

4 Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp thống kê: Phương pháp thống kê được sử dụng trong việc tính toán số ngày nắng nóng, số đợt nắng nóng

Phương pháp phân tích hàm tự nhiên trực giao: Phương pháp này được

áp dụng để xây dựng các bản đồ phân bố theo không gian của các hình thế gây nắng nóng

5 Nội dung nghiên cứu

Để đạt được các mục tiêu nêu trên, nội dung chính của luận văn được thực hiện như sau:

(1) Tổng quan vấn đề nghiên cứu

(2) Số liệu và phương pháp nghiên cứu

(3) Kết quả nghiên cứu

(4) Kết luận và kiến nghị

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NẮNG NÓNG 1.1 Khái quát chung về nắng nóng

1.1.1 Khái niệm

Nắng nóng là một dạng thời tiết nguy hiểm thường xảy ra trong những tháng mùa hè Sự biểu hiện của nắng nóng là khi nền nhiệt độ trung bình ngày khá cao và được đặc trưng ở nhiệt độ cao nhất trong ngày Nắng nóng có thể xảy ra trong trường hợp ít mây, độ ẩm tương đối của không khí khá thấp (dưới 50%) thì được gọi là hiện tượng khô nóng và cũng có trường hợp xảy ra trong điều kiện nhiều mây, độ ẩm tương đối của không khí thấp, trời oi bức gây khó chịu

Ở các tỉnh Bắc Bộ, nắng nóng xuất hiện vào thời kỳ các tháng mùa hè còn ở các tỉnh Trung Bộ, nắng nóng thường xuất hiện chủ yếu vào thời kỳ mùa khô Do vậy nắng nóng hay kèm theo sự khô hạn thiếu nước ảnh hưởng nghiêm trọng đến sản xuất và đời sống Dự báo quá trình nắng nóng kéo dài ở

khu vực này bao giờ cũng kèm theo dự báo khả năng xảy ra khô hạn

Nắng nóng tại miền Trung thường xảy ra gay gắt nhất tại các tỉnh vùng núi của khu vực, dọc các tỉnh từ Thanh Hóa đến Thừa Thiên Huế Do vậy, trong luận văn này, sẽ nghiên cứu và tìm hiểu về số ngày nắng nóng phổ biến trên khu vực, cũng như giá trị nhiệt độ cực trị có thể xảy để từ đó có những biện pháp phòng tránh hiện tượng thời tiết cực đoan này

Trong thực tế, những cấp nhiệt độ tối cao có ý nghĩa quan trọng trong đời sống và sản xuất Theo tổ chức Khí tượng Thế giới nhiệt độ tối cao trên

33oC là giới hạn nóng đối với người và sinh vật, trên 35oC là nhiệt độ có ảnh hưởng đối với nông nghiệp, vật nuôi và con người Theo quy định quan trắc

bề mặt trên 35oC đạt nắng nóng, với mức nhiệt trên 37oC là mức nắng nóng gay gắt không những có ảnh hưởng đến con người, sinh vật, nông nghiệp mà còn ảnh hưởng tới các hoạt động dân sinh, kinh tế - xã hội Điển hình vào mùa hè năm 2015, một đợt nắng nóng gay gắt đã xảy ra bắt đầu từ ngày14/5

và kéo dài đến 39 ngày trên khu vực Bắc Trung Bộ với nền nhiệt độ cao nhất tuyệt đối phổ biến 39.00C – 41.00C Thiệt hại do nắng nóng và hạn hán ở Việt Nam theo báo cáo của Chương trình phát triển Liên Hợp Quốc (UNDPvà IMHEM, 2015) năm 1997 – 1998, Việt Nam mất trắng khoảng 120.000 ha

nông nghiệp, thiệt hại ước tính 5000 tỷ đồng; năm 2004 – 2005 khu vực miền Bắc, Tây Nguyên, Nam Trung Bộ mất trắng khoảng 142.300 ha thiệt hại ước tính 2420 tỷ đồng; năm 2010 thiệt hại nặng nhất ở miền Trung mất trắng hàng nghìn ha thiệt hại ước tính 2500 tỷ đồng

1.1.2 Chỉ tiêu nắng nóng và cấp độ rủi ro thiên tai do nắng nóng

a, Chỉ tiêu nắng nóng

Mức độ nắng nóng thường được căn cứ theo nhiệt độ cao nhất và độ ẩm tương đối của khí quyển Theo Trung tâm Khí tượng Thủy văn Quốc gia thì

chỉ tiêu này được căn cứ như sau:

Một ngày được coi là nắng nóng khi có nhiệt độ cao nhất Txtừ 35-37ºC Một ngày được coi là nắng nóng gay gắt khi có nhiệt độ cao nhất Txtừ 37- 39ºC

Một ngày được coi là nắng nóng đặc biệt gay gắt khi có nhiệt độ cao nhất Tx >39ºC

Một ngày được coi là nắng nóng diện rộng khi có ≥ 1/2 số trạm quan trắc trong khu vực có nhiệt độ cao nhất Tx≥ 35ºC

Một ngày có xuất hiện nắng nóng nhưng chỉ quan trắc được < 1/2 số trạm trong khu vực có Tx≥ 35ºC thì được coi là nắng nóng cục bộ

Ngày nắng nóng gay gắt cục bộ: một ngày có nắng nóng diện rộng nhưng chỉ quan trắc được <1/2 số trạm quan trắc có nắng nóng gay gắt (Tx ≥

37oC)

Ngày nắng nóng gay gắt diện rộng: ≥2/3 số trạm quan trắc có Tx ≥ 35oC trong đó ≥1/2 số trạm quan trắc có Tx≥ 37oC

Khi nắng nóng diện rộng xuất hiện từ 2 ngày trở lên trong một khu vực

dự báo thì được gọi là một đợt nắng nóng

Một đợt nắng nóng trên diện rộng gọi là đợt nắng nóng gay gắt trên diện rộng khi đợt nắng nóng đó ít nhất 1 ngày đạt tiêu chuẩn nắng nóng gay gắt diện rộng

b, Cấp độ rủi ro thiên tai do nắng nóng

Nắng nóng cũng được coi là một trong những loại hình thiên tai cần phải được dự báo, cảnh báo và truyền tin do mức độ ảnh hưởng của nó đến

đời sống của người dân Cấp độ rủi ro thiên tai do nắng nóng theo “quy định chi tiết về cấp độ rủi ro thiên tai” bao gồm 3 cấp

Trong đó:

Cấp độ 1: đợt nắng nóng với nhiệt độ cao nhất trong ngày từ 39 đến

40oC kéo dài từ 5 đến 10 ngày và đợt nắng nóng với nhiệt độ cao nhất vượt qua 40oC kéo dài từ 3 đến 5 ngày

Cấp độ 2: đợt nắng nóng với nhiệt độ cao nhất từ 39 đến 40oC kéo dài trên 10 ngày đợt nắng nóng với nhiệt độ cao nhất vượt qua 40oC kéo dài từ 5 đến 10 ngày

Cấp độ 3: khi xảy ra đợt nắng nóng với nhiệt độ vượt qua 40oC kéo dài trên 10 ngày

1.1.3 Nguyên nhân gây nắng nóng

Các hình thế quy mô lớn ảnh hưởng tới Việt Nam gây ra nắng nóng gồm:

Áp thấp Ấn Miến hay Áp thấp Nam Á (Hình 1.1): áp thấp này hình thành trên khu vực sa mạc lục địa Ấn Độ vào mùa hè, hoàn lưu của áp thấp này (gió mùa Tây Nam) khi vượt qua dãy Trường Sơn hơi ẩm bị giữ lại chỉ còn gió khô thổi về Việt Nam gây ra hiện tượng phơn khô nóng ở Miền Trung

Hình 1.1 : Minh họa áp thấp Nam Á thời kỳ 13/8 – 19/8/2015

(Số liệu tái phân tích JRA – 55)

- Áp cao cận nhiệt Thái Bình Dương lấn tây ảnh hưởng đến Việt Nam

Hình 1.2: Minh họa áp cao cận nhiệt Thái Bình Dương Đường nét đậm là giá trị trung bình trong mỗi khoảng thời gian (Zhou và các cộng sự, 2008)

1.2 Điều kiện tự nhiên của khu vực Bắc Trung Bộ

1.2.1 Vị trí địa lý của Bắc Trung Bộ

Nằm trên dải đất miền Trung, Bắc Trung Bộ thuộc sườn đông của dãy Trường Sơn, chạy dài trên nhiều vĩ độ Tọa độ địa lý phần đất liền kéo dài từ 16ºN đến 20.5ºN và từ 103.05º E đến 107.01ºE, từ bắc Thanh Hóa đến ranh giới đường chia nước của khối núi Bạch Mã Theo hướng từ Bắc vào Nam, về mặt hành chính Bắc Trung Bộ bao gồm các tỉnh: Thanh Hóa, Nghệ An, Hà Tĩnh, Quảng Bình, Quảng Trị, Thừa Thiên Huế Bắc Trung Bộ được biết đến như một vùng lãnh thổ hẹp ngang, nơi rộng nhất là Nghệ An cũng chỉ hơn 200km Phía Tây của dãy Trường Sơn giáp với nước Lào, phía Đông hướng

ra biển với tuyến đường bộ dài 700 km từ Nga Sơn (Thanh Hóa) đến tận phía

Nam Lăng Cô ở mũi Chân Mây (chân đèo Hải Vân)

Hình 1.3: Phân bố vị trí địa lý của vùng núi bắc Trung Bộ

1.2.2 Đặc điểm khí hậu khu vực Bắc Trung Bộ

Vào thời kỳ mùa đông (tháng 12 đến tháng 2), gió mùa Đông Bắc mang không khí lạnh tràn xuống các tỉnh phía Bắc, nhiệt độ thấp nhất tuyệt đối trong vòng 46 năm (giai đoạn 1971 – 2017) giảm xuống tới 2.1oC; do sự

tương tác giữa gió mùa Đông Bắc và địa hình của dãy Trường Sơn đã gây mưa cho các tỉnh khu vực này

Vào mùa hè, khi áp thấp nóng phía Tây phát triển mạnh, khu vực Bắc Trung Bộ trở nên nóng hơn Hiện tượng nắng nóng gay gắt hơn khi gió mùa Tây Nam thổi từ khu vực Nam Á,vịnh Bengal tới bán đảo Đông Dương, bị dãy núi Trường Sơn chắn giữ, gió mùa Tây Nam thổi về Bắc Trung Bộ không còn hơi ẩm nên khô và nóng

1.3 Tổng quan về tình hình nghiên cứu

Trên thế giới cũng như ở Việt Nam trong những năm gần đây đã có rất nhiều tác giả nghiên cứu về các hiện tượng cực đoan như: nắng nóng, rét đậm, rét hại,… dựa vào nhiệt độ cực trị trên mỗi vùng

Sự thay đổi nhiệt độ bề mặt và lượng mưa ở Việt Nam từ năm 1971 đến năm 2010 đã được Nguyễn Đăng Quang và cs (2013) chỉ ra rằng, nhiệt độ trung bình trên toàn quốc đã gia tăng với tốc độ xấp xỉ 0.26oC/thập kỷ, gấp đôi tốc độ gia tăng chung của nhiệt độ toàn cầu Tỷ lệ nhiệt độ tăng trong mùa đông lớn hơn so với mùa hè Ngoại trừ Tây Nguyên, nhiệt độ trung bình hàng năm ở miền Nam tăng nhanh hơn ở miền Bắc [13]

Theo Manton M.J và các cộng sự (2001) “Phân tích xu thế cực trị nhiệt

độ ngày trong thời 1961-1998 ở Đông Nam Á” cho thấy xu thế giảm những ngày mát và những đêm lạnh ở mùa đông còn mùa hè lại có xu thế tăng

những ngày nóng và những đêm ấm ở hầu hết các quốc gia nghiên cứu, được

thể hiện ở Hình1.4[19] Theo Easterling và các cộng sự (1999),“Nghiên cứu

về xu thế biến đổi cực trị nhiệt độ năm 1999”, đã phân tích những quan trắc theo không gian và thời gian về nhiệt độ, giáng thủy, độ ẩm, gió và áp suất khí quyển ở nhiều khu vực trên toàn thế giới để xem xét rằng liệu các cực trị

đã biến đổi trong thế kỷ XX trên toàn thế giới hay chỉ trên một vùng đơn lẻ

Những quan trắc ghi nhận được thì phần lớn các khu vực đều có nhiệt độ tăng lên và trung bình nhiệt độ toàn cầu đã tăng khoảng 0.6ºC tính từ đầu thế kỷ

XX Điều này có liên quan đến sự ấm lên mạnh hơn của nhiệt độ tối thấp ngày so với nhiệt độ tối cao ngày [19]

Hình 1.4 :Biểu đồ xu thế biến đổi ngày mát và đêm lạnh (trái) (Manton, 2001),

ngày nóng và đêm ấm (phải) (Manton, 2001)

Ngoài ra cũng có nhiều nghiên cứu về cơ chế, nguồn gốc của nắng nóng nói chung, nắng nóng tại Bắc Trung Bộ nói riêng

Theo Nguyễn Viết Lành [7], những dấu hiệu synop chính để dự báo sự xuất hiện và kết thúc của quá trình nắng nóng bao gồm:

Sống áp cao Thái Bình Dương xuất hiện, mạnh lên (thể hiện trên bản

đồ AT 850 mb) có trục ở khoảng 13-17 vĩ độ Bắc và sự phát triển của sống nóng vùng Tây Bắc Ấn-Miến là dấu hiệu báo trước 3-5 ngày sẽ xuất hiện nắng nóng ở Việt Nam

Khi áp cao Thái Bình Dương lùi về phía Đông Philippines và bắt đầu xuất hiện nắng nóng ở khu vực Thái Lan và Lào là dấu hiệu trong 24-36h tới

sẽ có nắng nóng ở Việt Nam

Nếu trên bản đồ AT 850 mb, sống áp cao cận nhiệt đới mạnh lên và đi qua vùng Trung Trung Bộ và áp cao cận nhiệt đới Bắc Thái Bình Dương ở phía đông Philippines thì quá trình bình lưu không khí nóng lục địa từ phía

tây sang phía Việt Nam sẽ xảy ra hầu như cùng lúc với sự hình thành đó Do vậy, phải theo dõi cụ thể và kịp thời mới có thể dự báo trước 12-24h

Khi điều kiện hoàn lưu diễn biến phù hợp với quá trình hình thành thời tiết nắng nóng thì có thể dựa vào biến trình nhiệt độ, khí áp lúc 13h T13 và (∆P24)13 ở Hà Nội để dự báo khả năng xuất hiện nắng nóng Thực tế cho thấy khi ∆P>0 và T13≥ 330C mà (∆P24)13≤ 1.5mb, hoặc khi T13≥ 330C mà P7 ≤ 1005mb và (∆P24)13≤ 0 thì có khả năng xuất hiện nắng nóng trong 12-24h tới [7]

Vào thời kì cuối tháng 5 đầu tháng 6, khi rãnh gió mùa thể hiện rõ trên bản đồ AT 850 mb và AT 700 mb, đôi khi cả trên bản đồ AT 500 mb, chạy dài suốt từ Bắc Ấn-Miến tới phía nam Trung Quốc; khi đó rãnh áp thấp Đông

Á cũng biểu hiện rõ rệt Lưỡi áp cao Thái Bình Dương ở phía đông Philippines cùng với vùng sống cao này là vùng gió mùa tây nam mạnh thổi

từ Bắc Ấn Độ Dương qua biển Đông tới cả những vùng vĩ độ cao hơn Đây chính là đới gió tây nam hoàn chỉnh phát triển từ mặt đất lên đến 3000m, có khi tới 5000m; tốc độ gió có thể đạt tới 10-15 m/s, thậm chí 20 m/s Khi tốc

độ gió tây nam ở Bắc biển Đông lớn hơn ở vùng bán đảo Trung-Ấn sẽ xuất hiện sự phân kì tốc độ của gió tây nam ở vùng bán đảo Trung-Ấn và vùng biển Đông; dòng giáng quy mô lớn từ các tầng trên cao 4000-5000m theo quá trình đoạn nhiệt khô xuống các tầng thấp hơn làm nhiệt độ không khí gần mặt đất tăng lên; mặt khác ở lớp dưới gió tây nam cũng gây ra hiệu ứng “Phơn”

do địa hình của dãy Trường Sơn Thực tế cho thấy khi ở sườn núi đón gió phía tây thường có mưa; ngược lại bên sườn phía đông thời tiết thường quang mây hay chỉ có ít mây tầng cao, nên nhiệt độ cao, khô nóng trở lên gay gắt [7]

Những biến đổi có tính chất điểu chỉnh dẫn đến sự kết thúc nắng nóng là: Nếu như rãnh gió mùa ở Tây Nam Trung Quốc di chuyển dần xuống phía nam, dẫn đến trời nhiểu mây và có mưa ở Bắc Bộ Việt Nam thì quá trình nắng nóng cũng kết thúc; mặc dù là ở vùng vĩ độ thấp hơn vẫn còn đới gió tây nam, song cấu trúc động lực đã thay đổi, sự phân kì tốc độ giảm dần và dòng giáng thay đổi bởi dòng thăng nên nắng nóng không còn nữa

Khi có những sự biến đổi dẫn đến sự thay đổi hệ thống như lưỡi áp cao Thái Bình Dương lấn về phía tây hay gió tây nam suy yếu dần thì quá trình nắng nóng cũng kết thúc

Theo dõi sự hình thành và phát triển của rãnh gió mùa ở vùng Tây Nam Trung Quốc đồng thời với sự mạnh lên của gió mùa tây nam trên bán đảo Trung-Ấn có thể thấy trước vài ba ngày khả năng xuất hiện nắng nóng Cụ thể

là khi gió tây nam xuất hiện trên bản đồ AT 850 mb và AT 700 mb ở vùng bán đảo Trung-Ấn tới 10-15 m/s mà nền nhiệt độ chung đã đạt tới 330C và gió tây nam ở Bắc biển Đông có khả năng mạnh lên thì đồng thời có nắng nóng ở Việt Nam [7]

Những dấu hiệu để dự báo kết thúc quá trình nắng nóng là các chỉ tiêu

dự báo sự xâm nhập của không khí lạnh xuống phía nam Sự mạnh lên của áp cao cận nhiệt đới Bắc Thái Bình Dương cùng với quá trình dịch chuyển của các trung tâm biến áp dương trong 24h ở vùng duyên hải Nam Trung Quốc có thể lấy làm căn cứ dự báo trước 12 – 24h khả năng kết thúc của quá trình nắng nóng [11]

Ngoài áp thấp như đã nói, áp cao Thái Bình Dương cũng là một hệ thống thời tiết gây nắng nóng cho miền Bắc Việt Nam Thật vậy, vào thời kì cuối mùa nóng, có những khi dải hội tụ nhiệt đới thể hiện rõ trên các bản đồ

AT 850 mb và AT 700 mb với trục đi từ xoáy thuận nhiệt đới ở đông bắc biển Đông vắt qua Bắc Việt Nam nối vùng áp thấp ở vịnh Bengal; trên bản đồ AT

500 mb, vùng cao nguyên Tây Tạng tồn tại áp cao Tây Tạng còn vùng biển phía Đông Trung Quốc là áp cao cận nhiệt đới Bắc Thái Bình Dương; giữa hai vùng áp cao này là rãnh tĩnh hoặc ít di chuyển, trong khi đới gió tây nam hoạt động mạnh thì đó là hình thế thời tiết mà Bắc Bộ và các tỉnh ven biển Trung Bộ có nền nhiệt khá cao Trong trường hợp xoáy thuận nhiệt đới tiếp tục di chuyển chậm dần lên phía Bắc, hoặc vào vùng Đông Nam Trung Quốc thì ở các tỉnh ven biển Trung Bộ và Bắc Bộ có nắng nóng Trong trường hợp này, khi các tỉnh ven biển Trung Bộ nắng nóng là do hình thế gió tây nam khô nóng, còn ở Bắc Bộ lại chịu ảnh hưởng trực tiếp của cả khối khí cận nhiệt đới lục địa khô từ phía tây bắc tới [11, 7]

Trên cơ sở số liệu thống kê từ năm 1983-2000, Trần Thế Khiêm đã đưa

ra một số nhận xét về đặc điểm phân bố nắng nóng theo không gian, thời gian

và các hình thế synop chính gây ra thời tiết nắng nóng ở Việt Nam [5]

Phân tích số ngày nắng nóng trong từng thời kỳ trên lãnh thổ Việt Nam, Nguyễn Đức Ngữ cho rằng số ngày nắng nóng trong thập kỷ 1991- 2000 nhiều hơn so với các thập kỷ trước, đặc biệt ở Trung Bộ và Nam Bộ Phân tích các trung tâm khí áp ảnh hưởng đến Việt Nam để giải thích sự tăng lên của nhiệt độ trung bình trên một số trạm đặc trưng ở thời kỳ 1961- 2000 [12]

Ngoài ra, phân tích sự biến đổi nhiệt độ cực trị ở Việt Nam trong giai đoạn 1961-2007, Hồ Thị Minh Hà và Phan Văn Tân (2009) cho rằng, nhiệt độ cực đại có xu hướng giảm hoặc tăng chậm ở những khu vực có nhiệt độ cực đại cao và tăng ở những khu vực có nhiệt độ cực đại thấp hơn [4]

Nghiên cứu xu thế và mức độ biến đổi nắng nóng ở Việt Nam giai đoạn

1961 -2007”, Chu Thị Thu Hường và cs (2010), đã sử dụng số liệu nhiệt độ cực đại ngày (Tx) tại 57 trạm quan trắc trên 7 vùng khí hậu Việt Nam để xác định mức độ và xu thế biến đổi của nắng nóng Nghiên cứu đã đưa kết luận rằng, ở khu vực Bắc Bộ, nắng nóng thường xuất hiện từ tháng 3 đến tháng 9

Số ngày nắng nóng và nắng nóng gay gắt có xu hướng tăng trong hai thập kỉ

gần đây, đặc biệt trong giai đoạn 1991-2007 [Error! Reference source not found.]

Bên cạnh đó, tác động của BĐKH toàn cầu đến một số cực trị khí hậu

và hiện tượng khí hậu cực đoan ở Việt Nam cũng được Chu Thị Thu Hường (2014) nghiên cứu dựa trên số liệu quan trắc và số liệu tái phân tích Nghiên cứu đã chỉ ra rằng, số ngày NN và NNGG có chuẩn sai dương trong các năm trong hoặc sau thời kỳ El Nĩno, nhưng có chuẩn sai âm trong và sau thời kỳ

La Nina Với độ tin cậy trên 95%, số ngày NN trung bình tháng trên các vùng phía Bắc Việt Nam có xu thế tăng lên trong tất cả các tháng từ tháng 3 đến tháng 9 (trừ tháng 5) với tốc độ khoảng 0.3 ngày/thập kỷ, tổng số ngày NN trong năm tăng lên khoảng từ 2 đến 4 ngày/thập kỷ hầu hết các trạm vùng Đồng bằng Bắc Bộ và Bắc Trung Bộ [1]

Nghiên cứu sự biến đổi phơn ở Hương Khê Bắc Trung Bộ Việt Nam”, Trần Quang Đức và cộng sự (2013) đã sử dụng số liệu nhiệt độ không khí tối cao ngày Tmax (ºC) và độ ẩm tương đối tối thấp ngày Umin(%) của trạm Hương Khê giai đoạn từ năm 1961 đến năm 2012 Các tác giả đã đánh giá sự biến đổi của một số đặc trưng nắng nóng và phơn (gió Lào): ngày bắt đầu mùa, ngày kết thúc mùa, độ kéo dài mùa, số đợt, cường độ… trên cơ sở các chỉ số Kết quả cho thấy rằng, trong giai đoạn tuy chưa dài nhưng một số đặc trưng nắng nóng và phơn có biến đổi Tính liên tục của phơn và nắng nóng khu vực Hương Khê (Hà Tĩnh) rất bất thường; xu thế tăng, giảm số nhịp phơn

và nắng nóng không rõ ràng [3]

Như vậy, có thể thấy, vào mùa hè, nắng nóng là hiện tượng cực đoan điển hình tác động đến khu vực Bắc Trung Bộ Tuy hiện nay đã có nhiều nghiên cứu về nắng nóng trên khu vực, song những nguyên nhân gây ra nắng nóng thì vẫn chưa được quan tâm nhiều, nhất là vai trò của áp cao Thái Bình Dương và áp thấp Nam Á đến nắng nóng trên mỗi khu vực

CHƯƠNG 2: SỐ LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Nguồn số liệu

2.1.1 Số liệu về nắng nóng

Thu thập số liệu nhiệt độ cao nhất tuyệt đối theo ngày tại 16 trạm Khí tượng tại vùng núi thuộc Bắc Trung Bộ được cung cấp bởi Trung tâm Dự báo khí tượng thủy văn quốc gia

B ảng 2.1: Phân bố các trạm Khí tượng và thời gian có số liệu quan trắc

Tỉnh Trạm KT Vĩ độ Kinh độ Thời gian

2.1.1 Số liệu tái phân tích

Luận văn sử dụng số liệu tái phân tích JRA55 của Nhật tại địa chỉ:

http://extreme.kishou.go.jp/tool/itacs-tcc2015/elements.html#jra55

Số liệu này bao phủ toàn cầu và để dưới định dạng grib2 Để thuận tiện

và dễ dàng trong xử lý, trong luận văn này chúng tôi đã lựa chọn các yếu tố:

- Số liệu áp suất mực mặt biển

- Độ cao địa thế vị mực 500mb

- Nhiệt độ bề mặt biển

- Nhiệt độ mực 2m tại khu vực Bắc Trung Bộ

- Miền được đưa vào tính toàn là: kinh tuyến từ 90oE – 130oE,

vĩ tuyến từ 6oN – 40oN

2.2 Phương pháp

Trong khuôn khổ nghiên cứu của luận văn, phương pháp nghiên cứu

chính được thực hiện là phương pháp phân tích thống kê

a, Phân bố xác suất Pearson loại III (hay còn gọi là phân bố xác suất

Gamma ba thông số (Haan, 1977))

Hàm mật độ xác suất Hàm mật độ xác suất biểu thị xác suất xuất hiện

giá trị của đại lượng ngẫu nhiên X bằng với một giá trị x cụ thể nào đó theo

luật phân bố xác suất Pearson III như sau:

Trong luận văn đã sử dụng hàm phân bố xác suất Pearson III để tính tần suất xuất hiện nhiệt độ tối cao tuyệt đối tại 16 trạm Khí tượng trên khu vực bắc Trung Bộ

b , Hàm phân tích trực giao (EOF)

Trong bài toán dự báo khí tượng nói chung và đặc biệt là bài toán dự báo hạn dài nói riêng cần sử dụng một chuỗi số liệu lịch sử rất lớn để tiến hành dự báo Mục đích của việc tiến hành trực giao hóa trường khí tượng để

từ một trường ban đầu chứa rất nhiều số liệu bằng phép trực giao hóa sẽ đưa thông tin của trường vào một số các véc tơ đầu tiên mà vẫn đảm bảo được độ chính xác để dễ dàng hơn trong việc tính toán Sau đây sẽ là cơ sở lý thuyết hàm trực giao (empirical orthogonal function)

Giả sử ban đầu ta có một trường của một yếu tố khí tượng nào đó lập thành một ma trận một chiều là không gian và một chiều là thời gian m t Biểu diễn dưới dạng ma trận là:

N N

M M

2 1

2 2

2

1 1

1

Chỉ số M biểu diễn chiều không gian và chỉ số N biểu diễn chiều thời gian Tiếp theo để đưa vào tính toán phải tiến hành xử lý trường số liệu bằng các phép toán sau Biến trường  thành trường F như sau

 

m

m m

m

t t

N 1



M M

FF

F F F

F F F

F F F

F F

F

F F F

F F

F R

2 2

2 1

2

1 2

1 1

j j

N F F F

F

1

1

1 (6) Giải phương trình sau đây tìm giá trị riêng và ma trận véc tơ riêng

0 0 0

M

M M

E E

E

E E

E

E E

E E

2

2 2

1 2

1

2 1

1 1

(9)

Ma trận véc tơ riêng E là một ma trận trực chuẩn Ma trận véc tơ riêng

là một ma trận không tương quan trong không gian Mỗi một véc tơ riêng đại

diện cho một mode trong không gian Chúng ta có thể tiếp tục xây dựng ma trận thời gian A k t

t F E t

m t E A t F

1

(13)

Phân tích theo phương pháp hàm trực giao tự nhiên (EOF) đôi khi có thể khá khó hiểu Điều quan trọng cần nhớ rằng quá trình tìm kiếm các thành phần EOF hoàn toàn là toán học và bất kỳ ý nghĩa vật lý nào cũng phụ thuộc vào cách giải thích về kết quả toán học đó EOF về cơ bản là các véc tơ riêng của ma trận phương sai được hình thành từ dữ liệu đầu vào Theo nghĩa toán học, dấu hiệu của một véc tơ là khá quan trọng Đây là lý do tại sao phân tích EOF có thể đem lại các trường rất khác nhau phụ thuộc vào dữ liệu đầu vào khác nhau Do vậy, tiếp cận cách giải thích EOF bằng cách nhìn vào các thành phần EOF và chuỗi thời gian liên kết với nhau Như vậy bài toán ở đây

sẽ đưa về việc sử dụng phương pháp phân tích hàm trực giao tự nhiên của các trường áp suất mực mặt biển và độ cao địa thế vị mực 500mb thành các thành phần EOF1, EOF2… để đánh giá định lượng mức độ đóng góp thông tin của

áp thấp nóng phía tây và áp cao cận nhiệt đới tây Thái Bình Dương đối với sự gia tăng nắng nóng tại khu vực bắc Trung Bộ

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ ĐÁNH GIÁ 3.1 Đặc điểm nắng nóng tại vùng núi Bắc Trung Bộ

3.1.1 Hình thế điển hình gây nắng nóng tại Bắc Trung Bộ

a, Hình thế áp thấp nóng phía Tây

Thời tiết nắng nóng trong áp thấp nóng phía Tây là loại hình thời tiết nắng nóng xảy ra trong quá trình phát triển của áp thấp nóng phía Tây trên lãnh thổ miền Bắc nước ta

Từ cuối tháng 3 và đầu tháng 4, vùng áp thấp nóng phía Tây đã phát triển và mở rộng tới bán đảo Trung Ấn, cùng lúc đó áp cao lục địa suy yếu và thu hẹp phạm vi ảnh hưởng tới các vùng vĩ độ trung bình và vĩ độ cao Khi vùng áp thấp nóng phía Tây phát triển và mở rộng về phía Đông Nam và ảnh hưởng đến miền Bắc Việt Nam thì nền nhiệt độ sẽ tăng dần và trong điều kiện nhất định sẽ chạm mức tiêu chuẩn nắng nóng Khi đó, trên bản đồ AT500 mb,

áp cao cận nhiệt đới mạnh lên và ổn định có trục qua khu vực trung Trung Bộ Việt Nam; nhánh phía Nam của dòng xiết gió Tây dịch dần lên phía Bắc và độ dày của các đường đẳng cao ở vùng cận nhiệt đới cũng giảm đi Lúc này, tại vùng Nam Á sống nóng phát triển với tâm ở vùng Tây Bắc Ấn-Miến Hệ thống hoàn lưu này đã duy trì dòng giáng quy mô lớn từ các tầng trên cao xuống dưới thấp của tầng đối lưu Điều này thấy rõ trên các giản đồ cao không với sự hiện diện của nhiều lớp nghịch nhiệt nén, khiến cho tầng kết khí quyển đạt trạng thái ổn định, trời thường quang mây trên phạm vi rộng lớn

Do được đốt nóng nhiều ngày liên tiếp nên nền nhiệt độ lớp không khí gần sát đất tăng lên rất nhanh Trong khi ở lớp bên dưới, trên bản đồ AT 850 mb, cao

áp cận nhiệt Thái Bình Dương đã lui về phía Đông Philippines thì khối không khí lục địa nóng từ phía Tây sẽ ảnh hưởng đến Việt Nam gây ra thời tiết khô nóng Ngoài ra, do hiệu ứng “phơn” địa hình nên thời tiết khô nóng sẽ càng thêm gay gắt Quá trình khô nóng sẽ kết thúc khi hệ thống hoàn lưu sinh ra chúng bị phá vỡ, thường là do sự xâm nhập của khối không khí lạnh lục địa

[8], [16]

b, Hình th ế áp cao cận nhiệt đới

Vào thời kì cuối mùa nóng, có những khi dải hội tụ nhiệt đới thể hiện

rõ trên các bản đồ AT850 mb và AT700 mb với trục đi từ xoáy thuận nhiệt đới ở Đông Bắc biển Đông vắt qua Bắc Việt Nam nối với vùng áp thấp ở vịnh Bengal; trên bản đồ AT500 mb, vùng cao nguyên Tây Tạng tồn tại áp cao cận nhiệt còn vùng biển phía Đông Trung Quốc là áp cao cận nhiệt Thái Bình Dương; giữa hai vùng áp cao này là rãnh tĩnh hoặc ít di chuyển, trong khi đới gió Tây Nam hoạt động mạnh thì đó là hình thế thời tiết mà Bắc Bộ và các tỉnh ven biển Trung Bộ có nền nhiệt khá cao Trong trường hợp xoáy thuận nhiệt đới tiếp tục di chuyển chậm dần lên phía Bắc, hoặc vào vùng Đông Nam Trung Quốc thì ở các tỉnh ven biển Trung Bộ và Bắc Bộ có nắng nóng Trong trường hợp này, khi các tỉnh ven biển Trung Bộ nắng nóng là do hình thế gió Tây Nam khô nóng, còn ở Bắc Bộ lại chịu ảnh hưởng trực tiếp của cả khối khí cận nhiệt đới lục địa khô từ phía Tây Bắc tới Những biến đổi làm suy yếu xoáy thuận nhiệt đới hay làm cho xoáy thuận nhiệt đới di chuyển về phía Đông hoặc lên vùng vĩ độ cao hơn là nguyên nhân dẫn đến sự kết thúc quá trình nắng nóng [8], [7]

3 1.2 Đặc điểm nắng nóng tại khu vực Bắc Trung Bộ

Theo chuỗi số liệu quan trắc từ năm 1985 – 2016, nhiệt độ cao nhất tuyệt đối tại các tỉnh vùng núi Bắc Trung Bộ có thể đạt từ 42 đến 43oC, cụ thể tại Yên Định có nhiệt độ cao nhất tuyệt đối ghi nhận trong chuỗi số liệu quan trắc là 40.1oC vào tháng 7/2010; Hồi Xuân đạt giá trị cao nhất là 41.7oC vào tháng 5/2003; Như Xuân đạt cao nhất là 41.9oC vào tháng 5/2015; Bái Thượng

có giá trị đạt 41.0oC vào tháng 5/1994; Đô Lương đạt giá trị 41.0oC vào tháng 5/2015; Tây Hiếu đạt giá trị cao nhất lên đến 43.0oC vào tháng 4/2007; Quỳ Hợp có giá trị 42.6oC vào tháng 5/2015; Con Cuông đạt giá trị 42.7oC cũng vào tháng 5/2015; Tương Dương có giá trị 42.2oC vào tháng 4/2007; Hương Khê đạt giá trị 42.1oC vào tháng 5/2015; Tuyên Hóa đạt 41.6oC vào tháng 5/1992; Khe Sanh chỉ lên đến 38.7oC vào tháng 4/1988; A Lưới đạt giá trị cao nhất từng ghi nhận là 36.6oC cũng vào tháng 4/1988; Nam Đông có giá trị cao nhất tuyệt đối đạt 41.1oC vào tháng 4/2013 Mặc dù nhiệt độ tối cao trung bình của vùng núi bắc Trung Bộ rơi vào tháng 6, tuy nhiên có thể thấy hầu hết các giá trị

cao nhất tuyệt đối trong lịch sử lại được ghi nhận trong tháng 4 và tháng 5

(tháng đầu của mùa nóng hay cuối của mùa khô trên khu vực)

B ảng 3.1a: Nhiệt độ không khí tối cao tuyệt đối tháng và năm

Đơn vị: o C, a)Tỉnh Thanh Hóa

Bảng 3.1b: Nhiệt độ không khí tối cao tuyệt đối tháng và năm

3.1.3 Một số đợt nắng nóng điển hình ở Bắc Trung Bộ

a, Đợt nắng nóng trong tháng 5 và tháng 6/2015

Với hiện tượng nắng nóng, các kỷ lục cực trị của nắng nóng ở nhiều nơi ở nước ta hiện đang có xu hướng bị phá vỡ một cách nhanh chóng Điển hình như trong năm 2010, trong hai tháng liên tiếp, tháng 6 và tháng 7/2010, nhiệt độ cao nhất của đợt nắng nóng ở các tỉnh thuộc đồng bằng Bắc Bộ và Bắc Trung Bộ phổ biến trong khoảng 40- 41oC Nhiệt độ cao nhất ghi nhận được trong đợt nắng nóng 2010 tại trạm Con Cuông (Nghệ An) là 42,2oC (kỷ lục cũ trước đó là 42oC, năm 1980) Sau đó đến năm 2015, trong đợt nắng nóng kéo dài từ tháng 5 đến tháng 7, ở cùng khu vực trên, nhiệt độ kỷ lục năm

2010 tại Con Cuông đã bị phá vỡ, thay vào đó là giá trị lịch sử mới 42.7oC Nhiệt độ cao nhất ngày trong đợt nắng nóng năm 2015 phổ biến trong khoảng 40-42oC, đồng thời cũng xuất hiện các kỷ lục khác, đó là số ngày nắng nóng kéo dài nhất ở vùng núi phía Tây từ Thanh Hóa đến Hà Tĩnh với 35 - 40 ngày, bắt đầu từ giữa tháng 5 đến tuần cuối tháng 6/2015

Phân tích chi tiết về hình thế thời tiết gây ra đợt nắng nóng đặc biệt gay gắt và đạt giá trị cao nhất trong lịch sử từ năm 1985 đến 2016 tại các tỉnh vùng núi từ Thanh Hóa-Hà Tĩnh vào ngày 29, ngày 30 tháng 5/2015 cho kết quả như sau: Hình 3.1 thể hiện bản đồ tái phân tích của Trung tâm hạn vừa Châu Âu (ECMWF) vào 07 giờ ngày 29/5/2015, khu vực bắc Trung Bộ nằm ở rìa phía nam của rãnh áp thấp nối với vùng thấp nóng phía tây mở rộng Rãnh áp thấp này treo khá cao, khoảng từ 25 đến 27oN và trung tâm áp cao từ 30-35oN chỉ khoảng 1014 mb (khá yếu) Trên mực 850 mb, trường gió tây nam khống chế khu vực, độ ẩm tầng này khá thấp, chỉ từ 60-70%, trong đó Thanh Hóa còn giảm xuống dưới 60% Mực 700 mb, gió tây đến tây nam vẫn chi phối khu vực Đến mực 500 mb, hoàn lưu dòng giáng của hệ thống áp cao cận nhiệt đới bao phủ, độ ẩm không khí trung bình trên các tầng cao khá thấp chỉ từ 50-60% Hệ quả là với hiệu ứng nén cùng hoàn lưu dòng giáng trên cao nên toàn vùng không mưa, trời khô và nóng với nhiệt độ cao nhất tuyệt đối ghi nhận trong các ngày 29, ngày 30/5/2015 phổ biến từ 40 đến 42oC tại vùng núi bắc Trung Bộ, trong đó một số nơi đã ghi nhận mức nhiệt độ cao nhất trong lịch

sử kể từ năm 1985 (như đã phân tích trong phần nhiệt độ cao nhất tuyệt đối)

Như vậy, theo số liệu phân tích lại trong năm 2015, hai hình thế cơ bản nhất để gây ra nắng nóng trên khu vực là áp thấp nóng phía tây và áp cao cận nhiệt đới tây Thái Bình Dương

Hình 3.1 : Bản đồ tái phân tích của Trung tâm hạn vừa Châu Âu (ECMWF)