Một số đặc điểm hoạt động của gió mùa mùa đông trên khu vực việt nam

45 Bảng 3.3 Hệ số tương quan giữa các trung tâm tác động với số đợt XNL trong từng tháng của thời kỳ mùa đông... Để thấy được vai trò quan trọng của áp cao Siberi trong suốt mùa đông ở C

Trang 1

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

Trang 2

LỜI CẢM ƠN

Luận văn được hoàn thành dưới sự hướng dẫn của GS.TS Phan Văn Tân Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành nhất tới thầy giáo Phan Văn Tân đã hướng dẫn nhiệt tình, và các thầy cô trong Khoa Khí tượng Thủy văn và Hải dương học đã giúp đỡ và cung cấp những kiến thức quý báu, những lời khuyên chân thành

và niềm say mê nghiên cứu khoa học trong quá trình học tập

Tác giả cũng xin gửi lời cảm ơn đến Khoa Khí tượng Thủy văn và Hải dương học, Phòng Sau Đại học (Trường Đại học Khoa học Tự nhiên), Trung tâm Dự báo khí tượng – Thủy văn Trung Ương (Trung tâm Khí tượng Thủy văn quốc gia) đã tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất

Trong quá trình làm luận văn tác giả cũng đã nhận được sự giúp đỡ nhiệt tình của các cô chú, anh chị em đồng nghiệp Tác giả gửi lời cảm ơn chân thành đến DBV chính Trần Trung Trực, DBV chính Nguyễn Thị Sênh (Trung tâm dự báo Khí Tượng Thủy văn Trung Ương) đã chỉ bảo nhiều kinh nghiệm bổ ích

Lời cảm ơn sâu nặng nhất tác giả xin được gửi tới bố mẹ và những người thân trong gia đình đã chăm lo, động viên và tạo điều kiện để hoàn thành luận văn

Tác giả

Đỗ Thị Thanh Thủy

Trang 3

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH 4

DANH MỤC BẢNG 6

DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT 7

MỞ ĐẦU 8

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ GIÓ MÙA 10

1.1 Khái niệm và định nghĩa về gió mùa 10

1.2 Những nhân tố hình thành gió mùa 11

1.2.1 Sự nóng lên khác nhau theo mùa giữa lục địa và đại dương 11

1.2.2 Các quá trình ẩm trong khí quyển 12

1.2.3 Sự quay của trái đất 12

1.3 Tình hình nghiên cứu gió mùa 12

1.3.1 Tình hình nghiên cứu ở nước ngoài 12

1.3.2 Tình hình nghiên cứu ở trong nước 17

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ SỐ LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 23

2.1 Đặt vấn đề 23

2.2 Cơ sở số liệu 24

2.2.1 Số liệu 24

2.2.2 Phần mềm xử lí số liệu 26

2.3 Phương pháp nghiên cứu 26

2.3.1 Phương pháp thống kê khí hậu cơ bản 26

2.3.2 Phương pháp phân tích tương quan trong khí hậu 28

2.3.3 Phương pháp synop 29

2.3.4 Phương pháp địa lí 29

CHƯƠNG 3 MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM HOẠT ĐỘNG CỦA GIÓ MÙA MÙA ĐÔNG THỜI KỲ 1999 - 2009 30

3.1 Đặc điểm chung 30

3.2 Đặc trưng của các trung tâm tác động trong thời kỳ gió mùa mùa đông 31 3.2.1 Đặc điểm hoạt động của các trung tâm trong thời kỳ từ năm 1999 - 2009 31

3.2.2 Diễn biến của các trung tâm tác động trong từng tháng của thời kỳ 10 năm 33

3.2.3 Hệ số tương quan giữa các trung tâm tác động trong thời kỳ mùa đông 44

3.2.4 Hệ số tương quan giữa các trung tâm tác động với số đợt xâm nhập lạnh 45

3.2.5 Độ biến thiên của các trung tâm tác động 48

3.3 Nhận xét một số đặc điểm hoạt động của các trung tâm tác động trong thời kỳ 10 năm (1999 - 2009) 49

3.4 Hình thế và thời tiết của một số đợt xâm nhập lạnh điển hình 57

3.4.1 Một số đợt rét đậm rét hại kéo dài 57

3.4.2 Đợt mưa lớn kéo dài 66

KẾT LUẬN 73

TÀI LIỆU THAM KHẢO 76

PHỤ LỤC 78

Trang 4

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Vùng có gió mùa theo Ramage-1971 11

Hình 1.2 Hệ số tương quan giữa khí áp mực biển được lấy trung bình cho vùng

(40 – 600N; 80 -1200E) với tốc độ gió theo vùng tại mỗi ô lưới trên mực 300hPa theo Jong Ghap Jhun và Eun Jeong Lee (2003) 15

Hình 3.1 Biến trình của các trung tâm áp cao Siberi, áp thấp Aleut, trục áp cao CNĐ mặt đất 31

Hình 3.2 Biến trình của trục áp cao CNĐ mực 500mb và 200mb 32

Hình 3.3 Biến đổi của các trung tâm áp cao Siberi, áp thấp Aleut, trục áp cao CNĐ vào tháng 10 34

Hình 3.6 Biến đổi của các trung tâm áp cao Siberi, áp thấp Aleut, áp cao Cận nhiệt đới vào tháng 1 37

Hình 3.10 Biến đổi của các trung tâm áp cao Siberi, áp thấp Aleut, trục áp cao CNĐ trong thời kỳ mùa đông 43

Hình 3.11 Biến đổi của tốc độ gió ở trục dòng xiết trên mực 200mb trong thời kỳ mùa đông 43

Hình 3.12 Độ biến thiên của áp cao Siberi trong từng tháng 48

Hình 3.13 Độ biến thiên của áp thấp Aleut trong từng tháng 48

Hình 3.14 Bản đồ trường khí áp mực biển TBNN (00Z) tháng 4 và 12 51

Hình 3.15 Bản đồ trường khí áp mực biển và trường gió mực 10m TBNN (00Z) tháng 4 và 12 52

Hình 3.16 Bản đồ trường đường dòng và đường đẳng cao mực 850mb TBNN (00Z) tháng 4 và 12 53

Hình 3.19 Bản đồ trường tốc độ gió và đường đẳng cao mực 200mb TBNN (00Z) tháng 4 và 12 56

Hình 3.20 Biểu đồ nhiệt độ trung bình ngày đo tại trạm quan trắc 58

Hình 3.21 Bản đồ khí áp mực biển (00Z) ngày 26 tháng 12 năm 2002 58

Trang 5

Hình 3.22 Bản đồ trường đường dòng và đường đẳng cao mực 850mb (00Z) ngày

26 tháng 12 năm 2002 59

Hình 3.23 Bản đồ trường đường dòng và đường đẳng cao mực 500mb (00Z) ngày 26 tháng 12 năm 2002 60

Hình 3.25 Biểu đồ nhiệt độ trung bình ngày đo tại trạm quan trắc 62

Hình 3.26 Bản đồ trường khí áp mực biển (00Z) ngày 21 tháng 01 năm 2008 62

Hình 3.27 Bản đồ trường khí áp mực biển (00Z) ngày 11 tháng 02 năm 2008 63

Hình 3.32 Bản đồ phân bố tổng lượng mưa từ ngày 7 đến 11/10/2005 66

Hình 3.33 Bản đồ trường khí áp mực biển (00Z) ngày 6 và 7 tháng 10 năm 2005 67

Hình 3.35 Bản đồ trường đường dòng và đường đẳng cao mực 500mb (00Z) ngày 7, 9 và 10 tháng 10 năm 2005 69

Hình 3.37 Bản đồ hình thế Synop vào lúc 06Z ngày 6 và 00Z, 12Z ngày 7 tháng 10 năm 2005 71

Trang 6

DANH MỤC BẢNG

Bảng 3.1 Đặc trưng của các trung tâm tác động trong từng tháng của thời kỳ 10 năm (1999 - 2009) 42 Bảng 3.2 Đặc trưng của các trung tâm tác động và tổng số đợt XNL trong từng tháng của thời kỳ 10 năm (1999 - 2009) 45 Bảng 3.3 Hệ số tương quan giữa các trung tâm tác động với số đợt XNL trong từng tháng của thời kỳ mùa đông 47

Trang 7

DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

ATNĐ Áp thấp nhiệt đới

EAWMI East Asian winter monsoon index (chỉ số gió mùa mùa đông Đông Á) GMMĐ Gió mùa mùa đông

HTNĐ Dải hội tụ nhiệt đới

P Giá trị khí áp

SH Trường đường dòng và độ cao địa thế vị

TBNN Trung bình nhiều năm

TTB Nhiệt độ trung bình ngày

VBLV Tốc độ gió tại trạm bạch Long Vĩ

XTNĐ Xoáy thuận nhiệt đới

XNL Xâm nhập lạnh

Trang 8

MỞ ĐẦU

Việt Nam nằm trong khu vực gió mùa điển hình, có chế độ khí hậu nhiệt đới gió mùa, có hai mùa rõ rệt là mùa gió mùa mùa hè và mùa gió mùa mùa đông Mùa đông lạnh là một trong những đặc trưng quan trọng trong chế độ gió mùa mùa đông

ở phía Bắc Việt Nam Sự xâm nhập lạnh và những tác động kết hợp của nó gây ra nhiều biến đổi thời tiết Xâm nhập lạnh (XNL) là một trong những loại hình thế thường gây ra thời tiết nguy hiểm, khi kết hợp với hình thế khác có khả năng gây ra thời tiết cực đoan ảnh hưởng đến các hoạt động Kinh tế, Xã hội và Quốc phòng

Cơ chế hoạt động của gió mùa rất phức tạp Trong những năm gần đây, gió mùa Châu Á ngày càng được nhiều tác giả trên thế giới và trong nước quan tâm và thực hiện các công trình nghiên cứu, cũng đã mang lại một số thành tựu rõ rệt

Trước tình hình khí hậu và thời tiết ngày càng có những diễn biến phức tạp, nhận thấy vấn đề nghiên cứu, đánh giá ảnh hưởng của gió mùa nói chung, gió mùa mùa đông nói riêng là rất cần thiết Những kết quả nghiên cứu giúp hiểu và đánh giá đầy đủ hơn hoạt động của gió mùa

Do thấy được tầm quan trọng của gió mùa nên vấn đề được đưa vào nghiên

cứu trong luận văn này là: “Một số đặc điểm hoạt động của gió mùa mùa đông

trên khu vƣ̣c Việt Nam”

Nội dung chính của luận văn gồm:

Trang 9

tâm tác động với số đợt xâm nhập lạnh trong từng tháng một và trong cả thời kỳ mùa đông; tính hệ số độ lệch tiêu chuẩn

Chương 3 Một số đặc điểm hoạt động của gió mùa mùa đông thời kỳ 1999 – 2009: Những đặc điểm của các trung tâm tác động đến gió mùa mùa đông, biến trình của các trung tâm trong thời kỳ 10 mùa đông (1999- 2009) Từ các hệ số tương quan, hệ số độ lệch tiêu chuẩn đánh giá mối quan hệ giữa các trung tâm tác động, quan hệ của các trung tâm tác động với số đợt xâm nhập lạnh, độ biến thiên

về cường độ của các trung tâm đó theo thời gian

Kết luận

Trang 10

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ GIÓ MÙA 1.1 Khái niệm và định nghĩa về gió mùa

Thuật ngữ gió mùa (Monsoon) có nguồn gốc từ vùng Ả Rập với từ địa phương là Mausim

Có rất nhiều định nghĩa về gió mùa của các học giả khác nhau (Hann-1908,

Shick-1953, Khromov-1957, Kaoetal-1962) Trong đó, định nghĩa về gió mùa cũng

như vùng gió mùa được xác định trên bản đồ khí hậu thế giới của Khromov (1957) cho đến nay vẫn đang được thừa nhận và là cơ sở chủ yếu để nghiên cứu gió mùa

Theo Khromov: “gió mùa là chế độ dòng khí của hoàn lưu chung khí quyển trên một phạm vi rộng lớn của bề mặt trái đất, trong đó ở mọi nơi trong khu vực gió mùa , gió thịnh hành chuyển ngược hướng hay gần như ngược hướng từ mùa đông sang mùa hè và từ mùa hè sang mùa đông” Khromov còn đưa ra khái niệm góc gió

mùa, đó là góc giữa hướng gió thịnh hành giữa mùa đông và mùa hè lớn hơn hoặc bằng 1200

- Sự luân phiên của hoàn lưu xoáy thuận với xoáy nghịch xảy ra trong hai tháng

bất kỳ của hai năm liên tiếp, trên một vùng có kích thước 5 kinh/vĩ độ phải nhỏ hơn một lần

Trang 11

Theo định nghĩa này, vùng gió mùa được xác định như trong hình sau:

Trong hình vẽ, chỉ có các nơi ở trong hình chữ nhật là thoả mãn tất cả các tiêu chí của định nghĩa trên Tiêu chí 4 là một tiêu chí rất quan trọng trong định nghĩa của Ramage, bởi vì xét sự thay đổi gió theo mùa phải loại bỏ chuyển động qui mô nhỏ Như vậy, vùng có gió mùa chủ yếu trên trái đất theo định nghĩa của Ramage được giới hạn trong phạm vi từ 250

S - 350N và từ 300

W-1700E, chiếm hầu hết vùng nhiệt đới của bán cầu Đông [1, 5]

1.2 Những nhân tố hình thành gió mùa

Có ba nhân tố cơ bản hình thành và duy trì gió mùa, đó là: sự nóng lên khác nhau theo mùa giữa lục địa và đại dương, các quá trình ẩm trong khí quyển và sự quay của trái đất

1.2.1 Sự nóng lên khác nhau theo mùa giữa lục địa và đại dương

Do sự thay đổi độ cao biểu kiến của mặt trời, đồng thời do chế độ nhiệt khác nhau giữa lục địa và đại dương nên có sự biến đổi của khí áp theo mùa khá lớn: lục địa mùa đông lạnh đi, áp cao lạnh hình thành; mùa hè lục địa bị hun nóng, áp thấp nóng hình thành Còn trên biển, nhiệt độ bề mặt ít biến đổi theo mùa Kết quả này làm cho gradient khí áp đổi hướng theo mùa (mùa đông gradient hướng ra biển, mùa hè hướng vào đất liền) và dẫn đến có sự đổi hướng gió thịnh hành theo mùa

Trang 12

1.2.2 Các quá trình ẩm trong khí quyển

Khi không khí nóng và ẩm hơn do hơi nước được bốc lên từ bề mặt nóng hơn Hơi nước vào trong khí quyển, khi thăng lên sẽ ngưng kết và giải phóng tiềm nhiệt làm cho không khí nóng thêm, tiếp tục thăng lên cao hơn Điều đó làm cho sự khác nhau của khí áp giữa biển và lục địa được nâng lên cao hơn, khiến cho phạm

vi hoạt động của hoàn lưu gió mùa được mở rộng hơn cả về bề rộng lẫn bề dày Đồng thời cường độ gió mùa cũng được tăng lên

Hoàn lưu gió mùa còn chịu ảnh hưởng của năng lượng bức xạ mặt trời được lưu giữ trong nước Phần lớn năng lượng này cung cấp cho quá trình bốc hơi và được giải phóng khi có sự ngưng kết Tiềm nhiệt được giải phóng ra làm cho không khí đi lên nóng hơn và chuyển động đối lưu được tăng cường, độ cao đối lưu được nâng lên, cường độ và phạm vi của hoàn lưu gió mùa cũng mạnh hơn và mở rộng hơn Thực tế cho thấy, sự giải phóng tiềm nhiệt của không khí nóng ẩm trên lục địa

bị đốt nóng mạnh đến mức mà nhiệt độ không khí trên vùng cận nhiệt đới bán cầu Bắc (khu vực gió mùa) lớn hơn nhiều so với nhiệt độ không khí trên vùng xích đạo

1.2.3 Sự quay của trái đất

Sự quay của trái đất đã tạo nên lực Coriolis nên các dòng khí trong gió mùa có quỹ đạo cong Vì vậy, không khí từ khu vực áp cao có xu thế xoáy theo hình trôn ốc vào khu vực áp thấp Sự khác biệt về hướng của lực Coriolis giữa hai bán cầu đã làm cho gió đổi hướng khi vượt qua xích đạo

1.3 Tình hình nghiên cứu gió mùa

1.3.1 Tình hình nghiên cứu ở nước ngoài

Do tác động mạnh mẽ của gió mùa đến thời tiết, khí hậu nên những nghiên cứu về gió mùa luôn được quan tâm Nhờ sự phát triển mạnh của khoa học công nghệ nhiều chương trình thực nghiệm gió mùa được thực hiện, các kết quả thực nghiệm cũng ngày càng đa dạng đã bổ sung nhiều thông tin quan trọng về hoạt động của gió mùa Nếu như trước đây, nguyên nhân hình thành gió mùa chỉ được tập trung vào "động cơ nhiệt" là sự tương phản theo mùa về nhiệt giữa đại dương và khí

Trang 13

quyển thì ngày nay người ta đã đưa thêm vào tác động của các quá trình ẩm trong khí quyển, sự quay của trái đất như đã nói trên

Trong cuốn sách viết về gió mùa Châu Á của Bin Wang (2006) đã đưa ra nguyên nhân gây ra gió mùa Châu Á mạnh mẽ là do sự tương phản nhiệt đất – biển giữa vùng đất rộng lớn (vùng lục địa Âu Á) với vùng biển từ Indonesia đến Thái Bình Dương Với sự thay đổi theo mùa của bức xạ mặt trời và sự quay của trái đất, khí hậu gió mùa với tùy từng mùa của nó mà có sự đảo ngược cả về hướng gió thịnh hành và kết hợp cả mưa, mô tả bởi “sự ẩm ướt” vào mùa hè và “sự khô ráo” vào mùa đông Cuốn sách này đã tóm tắt về những tiến bộ gần đây và cũng nêu ra những thiếu hụt trong những hiểu biết của chúng ta về sự cải tiến, mở rộng hiểu biết

về mặt vật lý liên quan đến khí hậu và thời tiết gió mùa Đặc biệt đưa ra được sự tiến bộ nhiều trong dự báo gió mùa, đưa ra một vài khả năng đối với biến đổi trong tương lai và ảnh hưởng của gió mùa đến nền kinh tế [14]

Để thấy được vai trò quan trọng của áp cao Siberi trong suốt mùa đông ở Châu Âu và Châu Á, D.Y.Gong và C.H.Ho (2001) đã có bài báo nghiên cứu về áp cao Siberi và những biến đổi khí hậu trên vùng vĩ độ trung bình đến cao ở khu vực Châu Á Tác giả đưa ra sự biến thiên và mối quan hệ của áp cao này với trường nhiệt độ và lượng mưa trong thời kỳ từ năm 1922 đến năm 2000 Tác giả cho thấy khuynh hướng hoạt động của áp cao Siberi trong mùa đông Tác giả đưa ra trung bình khí hậu của khí áp mực biển trong mùa đông trên khu vực Châu Á Điểm đặc trưng dễ thấy nhất đó là hoàn lưu bề mặt bị chi phối bởi hoạt động của một trung tâm khá lớn đó là áp cao Siberi Hệ thống hoàn lưu xoáy nghịch mạnh này, với trung tâm áp cao bao phủ, khống chế toàn bộ vùng lục địa Châu Á Cường độ tại trung tâm áp cao Siberi được định nghĩa như một vùng có giá trị khí áp mực biển trung bình được lấy trung bình trên vùng (40 - 600N; 70 – 1200E) xác định độ mạnh của áp cao này [15]

Một chỉ số mới về gió mùa mùa đông được Jong Ghap Jhun và Eun Jeong Lee (2003) đưa ra trên cở sở phân tích độ đứt gió theo phương kinh tuyến mực 300mb kết hợp với dòng xiết đã được sử dụng để miêu tả sự biến đổi của gió mùa

Trang 14

mùa đông ở vùng vĩ độ trung bình của khu vực Đông Á Chỉ số này tiêu biểu cho nhiệt độ trung bình mùa đông tại khu vực Hàn Quốc, Nhật bản và miền đông Trung quốc Bộ số liệu tái phân tích từ năm 1958 đến năm 2001 của Trung tâm dự báo môi trường quốc gia – Trung tâm nghiên cứu khí quyển quốc gia của Hoa Kỳ được sử dụng để nghiên cứu cấu trúc tổ hợp của gió mùa mùa đông trong trường hợp mạnh

và yếu dựa trên cơ sở chỉ số này Tổng hợp (các hợp phần) gió mùa mùa đông mạnh được xác định bởi dòng xiết mực trên cao được tăng cường ở phía nam Nhật Bản, rãnh Đông Á được tăng cường ở mực giữa tầng đối lưu, áp thấp Aleut và áp cao Siberi mạnh hơn thông thường, và gió đông bắc mực thấp được tăng cường dọc theo vùng bờ biển nước Nga Cấu trúc tổ hợp này cho rằng mùa đông lạnh ở Hàn quốc

và Nhật Bản phụ thuộc lớn vào các quá trình điều khiển gradient khí áp giữa áp thấp Aleut và áp cao Siberi Các thực nghiệm với mô hình hoàn lưu chung của trường đại học quốc gia Seoul cho rằng sự thay đổi về độ dày của tuyết trong mùa thu tại vùng áp cao Seberi và đông bắc Trung quốc có thể dẫn tới những sự biến đổi về cường độ gió mùa mùa đông Các phân tích xác nhận rằng sự phát triển của áp cao Siberi và áp thấp Aleut có mối liên hệ với sự tăng cường của gió mùa mùa đông Đông Á, dao động Bắc cực liên hệ với gió mùa mùa đông tăng cường theo qui mô thập kỷ

Tác giả đã tính hệ số tương quan giữa khí áp mực biển được lấy trung bình tại vùng trung tâm của áp cao Siberi (40 – 600

N; 80 -1200E) và tốc độ gió theo vùng tại mỗi ô lưới trên mực 300mb Tương quan âm cực đại được xác định tại phía bắc bán đảo Triều Tiên với dạng kéo dài theo đới, trong khi tương quan dương cực đại lại được xác định ở khu vực bao gồm Hàn Quốc và phần phía nam của Nhật Bản tại

đó trục dòng xiết cực được xác định Để rõ hơn về mối tương quan giữa áp cao Siberi và tốc độ gió trên mực 300hPa là một vấn đề quan trọng, tác giả đã thực hiện các phân tích trên các giá trị riêng lẻ giữa trường nhiệt độ bề mặt tại vùng Đông Á

và các trường khí tượng khác (khí áp mực biển, vector gió tại mực 850mb (V850), độ cao địa thế vị tại mực 500mb (Z500), và gió theo đới tại mực 300mb (U300) trên một vùng rộng lớn hơn khu vực Đông Á

Trang 15

Hình 1.2 Hệ số tương quan giữa khí áp mực biển được lấy trung bình cho vùng (40 – 600N; 80 -1200E) với tốc độ gió theo vùng tại mỗi ô lưới trên mực 300hPa

theo Jong Ghap Jhun và Eun Jeong Lee (2003)

Trong bài báo này tác giả cũng cho biết đã có nhiều nghiên cứu để tìm hiểu

về khí hậu mùa đông, và dự báo sự biến đổi của hoàn lưu gió mùa mùa đông tại khu vực Đông Á Trong đó cho thấy, dòng xiết Đông Á, áp cao Siberi, rãnh mực 500mb,

và tâm đối lưu gần Tây Thái Bình Dương có liên quan tới nhau Các đặc điểm qui

mô hành tinh này biểu thị hoàn lưu gió mùa mùa đông theo 3 chiều Tác giả cho biết

ở một vài nghiên cứu trước đây cũng đã chỉ ra rằng sự hình thành và phát triển của

áp cao Siberi là kết quả từ các tác động kết hợp của sự hội tụ mạnh ở các mực trên cao và mực trung bình, và sự lạnh đi do bức xạ

Tác giả cho biết, mặc dù đã có nhiều cố gắng trong việc giải thích gió mùa mùa đông ở Đông Á, nhiều đặc điểm chưa được giải thích của gió mùa mùa đông vẫn còn tồn tại Trước tiên, có rất ít khái niệm về chỉ số gió mùa mùa đông, đặc biệt

là tại khu vực vĩ độ trung bình khu vực Đông Á Do đó, trong nghiên cứu này tác giả cũng đã cố gắng xác định một chỉ số gió mùa mùa đông mới tại khu vực Đông

Trang 16

Á (EAWMI) Theo tác giả thì để hiểu rõ hơn về các đặc điểm của gió mùa mùa đông, cần phải có sự tách biệt của các đặc điểm gió mùa giữa các mùa và giữa các thập kỷ Vì vậy, tác giả phân tích các đặc điểm theo thập kỷ của gió mùa mùa đông Đông Á qua việc sử dụng EAWMI và có công thức như sau:

EAWMI = U300 (27.5 – 37.50N; 110 – 1700E) - U300 (50 – 600N; 80 – 1400E) Chỉ số EAWMI được định nghĩa như sự khác nhau về tốc độ gió theo đới lấy trung bình theo vùng lần lượt là (27.5 – 37.50

N; 110 – 1700E) và (50 – 600N; 80 –

1400E) trên mực 300mb [18]

Một số tác giả Trung Quốc đã đưa ra tóm tắt những tiến bộ trong những nghiên cứu gần đây về gió mùa bao gồm những phần chính sau: (1) Sự thiết lập các chỉ số gió mùa khác nhau Đặc biệt, đó là chỉ số thay đổi theo mùa chuẩn hóa của gió mùa có thể dùng để ước định sự phân bố địa lý của các hệ thống gió mùa toàn cầu và xác định một cách định lượng thời điểm thay đổi rõ ràng của hoàn lưu (2) Nguồn gốc của 3 tác nhân hình thành gió mùa (3) Sự phát hiện về hoạt động làm tăng nhiệt của cao nguyên Tibet đã làm gió hướng nam mạnh lên ở phía nam và đông nam của cao nguyên Tibet gây ra một tâm mưa lớn từ phía bắc vịnh Bengal tới cao nguyên Tibet (4) Xác định thời gian bắt đầu của gió mùa mùa hè châu Á trên khu vực vịnh Bengal ở 900

E, bán đảo Đông Dương và khu vực biển Đông, trong đó

sự phát triển mạnh về phía bắc của đối lưu nhiệt đới ở đảo Sumatra và sự di chuyển nhanh về phía đông của áp cao Nam Á tới bán đảo Đông Dương là những dấu hiệu sớm nhất mà ta có thể nhận biết (5) Sự cung cấp một cơ chế kết hợp cho sự bắt đầu của gió mùa mùa hè Đông Á, đó là cơ chế nhấn mạnh một phần vào sự tác động kết hợp của hiển nhiệt trên khu vực báo đảo Ấn Độ, bình lưu nóng của cao nguyên Tibet và ẩn nhiệt cũng như hiển nhiệt trên bán đảo Đông Dương (6) Sự khám phá

về “sự di chuyển của các vùng ẩm quy mô hành tinh với giá trị lớn” từ nam bán cầu tới khu vực gió mùa châu Á và bắc Thái Bình Dương, và vùng hội tụ với các dải ẩm quy mô lớn di chuyển trong các khu vực gió mùa châu Á và châu Úc và những sự thay đổi của chúng ảnh hưởng trực tiếp tới sự phân bố theo không gian và thời gian của mưa mùa hè ở Trung Quốc (7) Làm nổi bật những đặc tính của sự di chuyển

Trang 17

theo mùa của gió mùa mùa hè Đông Á, sự lan truyền của các dao động quy mô trong mùa và các mối quan hệ của chúng với mưa ở Trung Quốc, điều này chỉ ra rằng dao động trong mùa hè của gió mùa mùa hè Đông Á lan truyền dưới dạng một sóng dài dọc theo bờ biển và được coi như là sự lan truyền của gió mùa về phía bắc (8) Mô tả sự thay đổi giữa các năm và các thập kỷ của gió mùa châu Á, cho biết các nhân tố ảnh hưởng tới nó, và các cơ chế có thể xảy ra của gió mùa châu Á Một quan điểm cơ bản trong những vấn đề tồn tại này và hướng nghiên cứu trong tương lai về gió mùa cũng được đề cập đến [16]

Trong báo cáo lần thứ tư của Ban Liên Chính Phủ về biến đổi khí hậu (IPCC 2007) cũng dành một phần nói về những biến đổi trong vùng nhiệt đới, cận nhiệt đới và khu vực gió mùa và sự biến đổi của các hiện tượng cực đoan Trong đó, đặc trưng của gió mùa trên từng khu vực đã được nhiều tác giả nghiên cứu Gió mùa nhìn chung là để chỉ sự quay ngược hướng theo mùa ở khu vực nhiệt đới và cận nhiệt đới liên quan tới gió bề mặt kết hợp với giáng thủy Gió mùa mạnh nhất xảy ra

ở khu vực nhiệt đới nằm ở phần phía nam và phía đông châu Á, phía bắc Australia, các phần phía tây và trung Phi Lượng mưa là biến số quan trọng nhất trong gió mùa

do có mối liên hệ với ẩn nhiệt giải phóng điều khiển hoàn lưu khí quyển, và vai trò của nó trong vòng tuần hoàn thủy tĩnh toàn cầu và các tác động của nó tới nền kinh

tế xã hội Do đó, các vùng có sự quay ngược hướng hàng năm đối với lượng mưa tăng cường trong mùa hè và khô hạn trong mùa đông được công nhận như là các vùng gió mùa, mặc dù các vùng này không có sự thay đổi hướng gió bề mặt theo mùa một cách rõ ràng Do tính biến đổi của các vùng gió mùa thường là kết quả của các tác động qua lại của các hoàn lưu từ các vùng khác [17]

1.3.2 Tình hình nghiên cứu ở trong nước

Đối với Việt Nam, gió mùa được coi là cơ chế hoàn lưu và là nhân tố tạo thành khí hậu Vì vậy gió mùa đã được đề cập đến trong nhiều nghiên cứu về khí hậu và thời tiết có liên quan từ trước tới nay Trong cuốn "Đặc điểm Khí hậu Miền Bắc", tác giả Nguyễn Xiển, Phạm Ngọc Toàn và Phan Tất Đắc đã khẳng định gió

Trang 18

mùa là một trong hai thuộc tính cơ bản của khí hậu Việt Nam Sau này, Phạm Ngọc Toàn và Phan Tất Đắc cũng vẫn khẳng định các nhận định trên và coi gió mùa như

là cơ chế hoàn lưu độc tôn của khí hậu Việt Nam Các tác giả đã đặt Việt Nam vào trong cơ chế gió mùa Châu Á với những trung tâm tác động khác nhau, luôn xảy ra các quá trình tranh chấp tạo ra những hình thế thời tiết rất phức tạp, kém ổn định Các kết quả nghiên cứu này đã được sử dụng rộng rãi trong hầu hết các nghiên cứu

về khí hậu, thời tiết và các đối tượng khác có liên quan ở Việt Nam [8, 10]

Cùng với các nghiên cứu nêu trên, gió mùa được đề cập đến trong nhiều nghiên cứu có liên quan khác của các tác giả như: Nguyễn Vũ Thi, Đinh Văn Loan, Trần Gia Khánh, Phạm Vũ Anh, Phạm Đức Thi, Trong cuốn sách "Hướng dẫn nghiệp vụ dự báo thời tiết", tác giả Trần Gia Khánh đã phân tích nhiều về cơ chế gió mùa ảnh hưởng đến thời tiết Việt Nam như gió mùa đông bắc, gió mùa tây nam Tác giả sử dụng phương pháp synop để phân tích các hình thế synop cụ thể của từng loại gió mùa cũng như những hệ quả thời tiết của chúng, đồng thời đưa ra các chỉ tiêu để dự báo hạn ngắn hạn vừa đối với hoạt động và ảnh hưởng của gió mùa đến Việt Nam, đặc biệt là ảnh hưởng của front cực trong hệ thống gió mùa mùa đông, [2]

Vào năm 2007 tác giả Nguyễn Viết Lành có đề tài nghiên cứu về sự ảnh hưởng của gió mùa Á – Úc đến thời tiết, khí hậu Việt Nam Trong đó, tác giả có phần nghiên cứu về gió mùa mùa đông ở Đông Á Tác giả đưa ra sự thiết lập của gió mùa mùa đông có liên quan với ba đặc điểm cơ bản của hoàn lưu sau: (1) rãnh gió mùa: Vào tháng 12, rãnh gió mùa dịch chuyển về phía nam và ổn định ở gần xích đạo Phía bắc rãnh gió mùa thịnh hành gió đông bắc; (2) Sóng lạnh từ áp cao lạnh lục địa phía bắc: Dòng gió từ áp cao lạnh lục địa tràn xuống phía nam, kết hợp với tín phong đông bắc, tác động tới bán đảo Malaysia, gây nên mưa lớn trên bán đảo này; (3) Dòng gió tây trên cao vùng Hoa Nam: Dòng gió này xuất hiện khi gradient nhiệt độ hướng bắc-nam trên lục địa Châu Á được tăng đến một mức độ nhất định, [3]

Trang 19

Trong luận án tiến sĩ nghiên cứu về ảnh hưởng của ENSO đến gió mùa mùa

hè và mưa ở Nam Bộ, tác giả Nguyễn Thị Hiền Thuận cũng đã nói đến hoạt động của gió mùa Châu Á, trong đó có đưa ra những đặc điểm của hoàn lưu gió mùa khu vực Đông Nam Á Có một phần trong luận án tác giả có đưa ra đặc trưng thống kê của các hình thế thời tiết trong mùa đông ở Đông Nam Á, từ đó có đưa ra đặc điểm thời tiết khí hậu ở Việt Nam, nhưng chỉ đưa ra sơ qua những đặc điểm chung của các quá trình ảnh hưởng của các đợt gió mùa tràn xuống nước ta ở từng khu vực [9]

Trong nghiên cứu gần đây nhất tác giả Nguyễn Viết Lành có đề tài về nghiên cứu xác định những hệ thống và hình thế thời tiết chính ở Việt Nam phục vụ dự báo thời tiết, đặc biệt là các hiện tượng thời tiết nguy hiểm [4] Trong nghiên cứu tác giả

đã đưa ra những hệ thống thời tiết chính ảnh hưởng đến Việt Nam và một số hình thế thời tiết nguy hiểm như hình thế gây ra tuyết, mưa đá ở vùng núi cao; rét đậm,

rét hại ở các tỉnh miền Bắc Việt Nam Tác giả Phạm Thị Thanh Hương cũng đã có

phần nghiên cứu về hoạt động của gió mùa mùa đông Đông Á trong đề tài nghiên cứu khoa học về khả năng dự báo các hiện tượng thời tiế t cực đoan trong gió mùa mùa đông ở miền Bắc Việt Nam Trong đó, tác giả có nghiên cứu về đặc trưng của hoàn lưu, tính tương quan giữa các hệ thống với các hiện tượng cực đoan Xét đến các hiện tượng cực đoan tác giả đã đưa ra những nghiên cứu về mối quan hệ giữa các hoàn lưu cơ bản với các hiện tượng cực đoan Tác giả đưa ra khá nhiều các hệ

số tương quan giữa các yếu tố, để từ đó chọn những yếu tố có quan hệ chặt chẽ làm nhân tố trong bài toán dự báo các hiê ̣n tượng thời tiết cực đoan [11]

Sự phân loại không khí lạnh xâm nhập đến khu vực Việt Nam cũng đã được Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Quốc gia đưa ra trong “Quy trình dự báo Không khí lạnh Sự xâm nhập lạnh gây cho gió thiên hướng Bắc và cường độ mạnh lên, với việc phân ra 3 cấp độ như sau:

- XNL mạnh khi: V BLV cấp 7 và kéo dài từ 12 giờ trở lên

- XNL trung bình khi: V BLV cấp 6 và kéo dài trên 6 giờ hoặc cấp 7 nhưng kéo dài không quá 2 quan trắc liên tiếp

Trang 20

- XNL yếu khi: V BLV < cấp 6 hoặc cấp 6 chỉ kéo dài không quá 2 quan trắc liên tiếp

Với mỗi quan trắc cách nhau 3 giờ

Đợt xâm nhập lạnh gây rét đậm - rét hại là khi xâm nhập lạnh làm cho nhiệt

độ trung bình ngày ở vùng đồng bằng, trung du Bắc Bộ giảm xuống dưới 15 độ, trong đó 130

C < T TB  150C (rét đậm) và T TB  130C (rét hại) và kéo dài từ hai ngày trở lên [12]

Những kết quả nghiên cứu trên cho thấy, rõ ràng gió mùa là một vấn đề hết sức quan trọng đối với thời tiết và khí hậu Việt Nam và đã được đặt ra nghiên cứu

từ lâu trong ngành Khí tượng Thủy văn Tuy nhiên, cho đến nay vẫn có nhiều vấn

đề cần được nghiên cứu

Tóm lại, từ những kết quả nghiên cứu đã có, đặc biệt là các kết quả nghiên cứu ở Việt Nam, có thể thấy nổi lên một số tồn tại sau:

- Tuy đã có một số kết quả nghiên cứu về gió mùa song ở Việt Nam chưa có một chương trình, đề tài nào tập trung nghiên cứu về vấn đề này một cách hệ thống Đặc biệt trong những năm gần đây trên thế giới đã có nhiều thành tựu mới, một số kết quả đã làm thay đổi cả quan niệm và kết luận trước đây

- Trong những nghiên cứu về gió mùa gần đây người ta đặc biệt quan tâm đến mối quan hệ giữa hai bán cầu trong cơ chế hoạt động của gió mùa Á-Úc Các dòng vượt xích đạo trên Ấn Độ Dương và nhất là trên Thái Bình Dương không chỉ với gió mùa mùa hè và cả với gió mùa mùa đông chắc chắn có ảnh hưởng không nhỏ đến hoạt động của gió mùa trên khu vực Việt Nam Biển Đông được coi như một "ổ nhiệt" quan trọng của khu vực, có tác động mạnh mẽ đến cơ chế hoạt động của gió mùa ở đây, đặc biệt thời kỳ mở đầu của gió mùa mùa hè, chắc chắn có mối quan hệ hữu cơ với diễn biến của thời tiết và khí hậu Việt Nam Do vai trò quan trọng của nó, người ta đã đưa ra nhiều các kết quả nghiên cứu có giá trị, nhưng chúng ta chưa tiếp cận đầy đủ mà mới chỉ dừng lại ở những thông tin bước đầu

Trang 21

- Trong phần lớn các nghiên cứu về gió mùa trước đây ở Việt Nam là dựa vào phương pháp synop với hoàn lưu quy mô lớn Các kết quả phân tích chủ yếu được thể hiện dưới dạng mô tả định tính Những đánh giá định lượng rất ít đã hạn chế khả năng ứng dụng, nhất là trong dự báo Ngày nay, những mô hình số trị toàn cầu và khu vực đã được sử dụng khá rộng rãi để mô phỏng hoạt động của gió mùa,

có thể giúp ta có được những hiểu biết đầy đủ hơn không chỉ về cơ chế vật lý mà cả một số hệ quả thời tiết và khí hậu đối với những khu vực quan tâm Cùng với mô hình số trị, việc xây dựng các chỉ tiêu khí hậu phản ánh mức độ hoạt động cũng như ảnh hưởng của gió mùa đến Việt Nam là những nội dung không thể thiếu trong việc đánh giá mức độ ảnh hưởng và hệ quả của nó đến các vùng trên lãnh thổ Đồng thời

đó cũng là cơ sở quan trọng để phát triển các mô hình dự báo gió mùa hạn vừa, hạn dài sau này bằng phương pháp thống kê Nội dung này cũng đang được thực hiện trong các chương trình nghiên cứu gió mùa ở nước ngoài Vấn đề này đang còn rất hạn chế trong các nghiên cứu về gió mùa ở Việt Nam

- Cấu trúc không-thời gian của các hoạt động gió mùa trên khu vực Việt Nam rất phức tạp gây ra sự biến động mạnh mẽ của thời tiết và khí hậu Nhiều dị thường khí hậu, thậm chí trở thành thiên tai trên nhiều vùng có liên quan đến đặc tính này của gió mùa Nếu có được những hiểu biết đầy đủ hơn về cấu trúc này không chỉ giúp hiểu biết tốt hơn về hoạt động của gió mùa ở Việt Nam mà có thể giúp ta tìm

ra những đối sách hiệu quả hơn trong các hoạt động kinh tế - xã hội có liên quan Sự bắt đầu của mùa mưa không giống nhau giữa các vùng và sự biến động của nó giữa các năm, những gián đoạn trong mùa mưa đôi khi dẫn đến hạn hán khác nhau giữa các vùng, cũng gắn liền với diễn biến của gió mùa Nghiên cứu và định lượng hóa một bước cấu trúc không đồng nhất của gió mùa trên phạm vi cả nước sẽ là cơ sở quan trọng để đánh giá và tiến tới dự báo diễn biến của gió mùa nói chung, mùa mưa nói riêng ở các vùng thuộc lãnh thổ Việt Nam trong các bước tiếp theo Rõ ràng vấn đề này đang còn rất ít được nghiên cứu

Vai trò to lớn của gió mùa đối với thời tiết, khí hậu và ảnh hưởng của nó đến nhiều đối tượng kinh tế - xã hội là rõ ràng, song để có được những hiểu biết thực sự,

Trang 22

những đánh giá thỏa đáng về hoạt động và tác động của gió mùa thì còn rất hạn chế

Để đánh giá được ảnh hưởng của gió mùa đến các vùng thuộc lãnh thổ Việt Nam, rõ ràng ngoài việc cập nhật các kết quả nghiên cứu cho toàn khu vực mà thế giới đã làm, việc nghiên cứu đánh giá cụ thể theo hướng định lượng hóa từng bước mức độ tác động và mối quan hệ giữa hoạt động của gió mùa với diễn biến của các đối tượng thời tiết, khí hậu ở các vùng của Việt Nam phải là đối tượng quan trọng

Trang 23

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ SỐ LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Đặt vấn đề

Ở Việt Nam, gió mùa được coi là cơ chế hoàn lưu và là nhân tố quan trọng tạo thành khí hậu Do tác động mạnh mẽ của gió mùa đến thời tiết, khí hậu nên những nghiên cứu về gió mùa ngày càng được quan tâm Do gió mùa có tầm quan trọng lớn nên vấn đề được đặt ra trong luận văn này là nghiên cứu về quá trình biến đổi của hoàn lưu, đó là đặc trưng của các trung tâm tác động chính trong mùa đông như: Áp cao Siberi, áp thấp Aleut, áp cao cận nhiệt đới (áp cao CNĐ), rãnh thấp xích đạo Trong khi đó, hoạt động chủ yếu của gió mùa mùa đông là xâm nhập lạnh Xâm nhập lạnh và những tác động kết hợp của nó gây ra nhiều biến đổi thời tiết Trung tâm áp cao Siberi tăng cường và xâm nhập đến lãnh thổ nước ta gây ra những đợt xâm nhập lạnh Xác định được vị trí và cường độ của áp cao Siberi là điều rất quan trọng trong việc xác định tần suất xâm nhập lạnh và mức độ xâm nhập lạnh Ngoài áp cao Siberi đóng vai trò chủ đạo trong quá trình xâm nhập lạnh, còn có sự tác động của trung tâm áp thấp Aleut, trung tâm này tuy có tâm ở vĩ tuyến khá cao và xa so với Việt Nam, nhưng quá trình khơi sâu về phía nam của áp thấp cũng thường gây cho xâm nhập lạnh mạnh hơn và ít lệch đông hơn Sống rãnh trên các tầng khí quyển trên cao như trong luận văn này xét chủ yếu ở mực 500mb và 200mb, cho thấy chúng có vai trò như dòng dẫn đối với quá trình xâm nhập lạnh Áp cao CNĐ và rãnh xích đạo chủ yếu gây tác động đến khu vực phía nam của Việt Nam là chính, đặc biệt vào các tháng chính đông thì hoạt động khá yếu

Qua tham khảo các công trình nghiên cứu về gió mùa trong những năm gần đây, chúng tôi nhận thấy rằng, tập số liệu tái phân tích (re-analyse) của Trung tâm Quốc gia Dự báo Môi trường (NCEP-The National Center for Environmental Prediction) và Trung tâm Quốc gia Nghiên cứu Khí quyển (NCAR-The National Center for Atmospheric Research) được nhiều nhà khí tượng trên thế giới sử dụng

và đã đạt được những kết quả rất khả quan

Tập số liệu tái phân tích này là một tập số liệu có độ dài lớn (62 năm, từ năm 1948-2009) và đặc biệt là có tính liên tục nên sử dụng rất thuận tiện Chúng tôi chọn

Trang 24

bộ số liệu tái phân tích nói trên để xây dựng cơ sở dữ liệu Ngoài ra, có xét thêm nguồn số liệu quan trắc thực tế tại các trạm quan trắc khí tượng để phân tích một số trường hợp xâm nhập lạnh mạnh, hay các đợt xâm nhập lạnh kết hợp với các loại hình thế khác gây ra những hiện tượng cực đoan

2.2 Cơ sở số liệu

2.2.1 Số liệu

1) Số liệu đặc trưng yếu tố hoàn lưu được lấy từ bộ số liệu phân tích lại của NCAR (National Center Asmpospheric Research – Trung tâm quốc gia nghiên cứu khí quyển Hoa Kỳ)/ NCEP (National Center Emironment Prediction – Trung tâm quốc gia Dự báo Môi trường Hoa Kỳ) Số liệu được lấy từ trang web:

ftp://ftp.cdc.noaa.gov/Data sets/20thc_reanalysis/monthlies

ftp://ftp.cdc.noaa.gov/Datasets/ncep.reanalysis.dailyavgs

Bộ số liệu được cho dưới dạng ô lưới với độ phân giải 2.50 x 2.50 kinh-vĩ kèm theo với các phần mềm tiện ích có thể dễ dàng khai thác dưới nhiều dạng, chúng tôi đã lựa chọn dạng thông tin bản đồ Ưu điểm của bộ số liệu này là lưu trữ nhiều biến khí quyển nên rất tiện ích trong việc nghiên cứu ở các khía cạnh khác nhau Tuy nhiên, trong nghiên cứu của luận văn này quan tâm đến các loại số liệu sau:

b) Số liệu tháng:

Trang 25

Số liệu này được lưu trữ trên file nhiều năm, số liệu được lấy trung bình theo tháng trong từng năm Với lát cắt thời gian t theo từng tháng của từng năm Gồm các yếu tố:

+ Đối với khí áp mực biển trung bình tháng; thành phần vĩ hướng và kinh hướng của gió bề mặt

+ Độ cao địa thế vị, các thành phần gió vĩ hướng và kinh hướng (U, V) trung bình tháng trên 17 mực

2) Từ nguồn số liệu nói trên, do nhu cầu nghiên cứu của luận văn về đặc điểm hoạt động của gió mùa mùa đông nên cần quan tâm đến sự biến đổi của hoàn lưu Để đặc trưng cho điều này thì cần phân tích được các dạng bản đồ hình thế synop trên các mực khí quyển Do vậy, bộ số liệu được chọn trong nghiên cứu này gồm các yếu tố sau:

+ Đối với số liệu ngày : Khí áp mực biển; Các thành phần gió vĩ hướng và kinh hướng (U, V); độ cao địa thế vị (hgt) trên mực 850mb, 500mb, 200mb

+ Đối với số liệu tháng (số liệu lấy trung bình theo từng tháng): Khí áp mực biển; thành phần vĩ hướng và kinh hướng của gió bề mặt Độ cao địa thế vị và các thành phần gió vĩ hướng và kinh hướng (U, V) trên các mực 850mb, 500mb, 200mb

Phạm vi không gian của số liệu hoàn lưu là (100S – 700N; 60 – 1800E) với thời kỳ quan trắc của số liệu hoàn lưu là 1999 – 2009

Đối với bộ số liệu ngày có ưu điểm là luôn được cập nhật liên tục, số liệu được lưu trữ đến năm 2012, nhưng đối với bộ số liệu tháng thì mới chỉ lưu trữ đến năm 2009 Do còn có hạn chế đó, trong nghiên cứu này chỉ dừng lại sử dụng bộ số liệu đến năm 2009

Khi nói đến đặc điểm của gió mùa thì sự biến đổi của hoàn lưu là rất quan trọng Chính vậy, đối với nghiên cứu về đặc điểm hoạt động của gió mùa mùa đông trên khu vực Việt Nam, điều quan trọng là xác định được các trung tâm tác động đến gió mùa ở khu vực này Với bộ số liệu được lựa chọn đã rất lợi thế cho vấn đề

Trang 26

cần nghiên cứu Với giá trị khí áp mực biển cho chúng ta xây dựng được bộ bản đồ trường khí áp mực biển, dựa vào đó phân tích được các trung tâm tác động một cách

rõ ràng Các thành phần gió vĩ hướng và kinh hướng cho biết được tốc độ gió và hướng gió thịnh hành, cũng như khu vực gió hội tụ và phân kỳ khi ta hiển thị chúng dưới dạng bản đổ hình thế synop Trong khi đó, nguồn số liệu tái phân tích này được lưu trữ khá đầy đủ và rất tiện ích đưa vào tính toán trên máy tính dễ dàng

Ngoài ra, khai thác thêm số liệu quan trắc mưa, nhiệt độ trung bình ngày tại các trạm quan trắc khí tượng trên phạm vi toàn quốc với phương châm các trạm đó phân bố tương đối đồng đều theo không gian để có thể đại diện một cách tốt nhất cho các khu vực nghiên cứu Trong luận văn này, nguồn số liệu quan trắc thực tế chỉ dùng để đưa ra trong một vài trường hợp riêng đặc biệt Do vậy, nguồn số liệu này cũng không được đưa vào nhiều trong nội dung nghiên cứu

2.2.2 Phần mềm xử lí số liệu

Yêu cầu đối với phần mềm xử lí số liệu: Phần mềm phải được thiết lập để hiển thi các loại bản đồ, giản đồ của các yếu tố được chọn trong nghiên cứu này

Grads và Surfer là hai phần mềm được dùng để hiển thị các loại bản đồ

Trong đó, sử dụng phần mềm Grads trong phân tích các bản đồ các đường đẳng trị của khí áp mực biển, độ cao địa thể vị, trường đường dòng

Phần mềm Surfer dùng để vẽ bản đồ phân bố tổng lượng mưa trên lãnh thổ Việt Nam

2.3 Phương pháp nghiên cứu

Dựa trên nguồn số liệu được lựa chọn làm cơ sở cho nghiên cứu và những vấn đề được nghiên cứu, có thể nói đến bốn phương pháp chủ yếu như:

2.3.1 Phương pháp thống kê khí hậu cơ bản

Để tính toán, phân tích những đặc trưng của một số yếu tố khí hậu đặc trưng cũng như một số hiện tượng khí tượng và biểu diễn chúng dưới dạng các bảng và đồ thị bằng phương pháp thống kê khí hậu theo các công thức được đưa ra trong giáo trình “Phương pháp thống kê trong khí hậu” của tác giả Phan Văn Tân [7]

Trang 27

Các đặc trưng thống kê cơ bản được sử dụng bao gồm:

x

1

Trong đó:

Xt: Trị số của yếu tố x vào năm t (t = 1, 2, 3, n)

n: Dung lượng mẫu

- Chuẩn sai (Δxt)

x x

x t  t 



- Độ lệch tiêu chuẩn (S)

2 1

1

2

) (

- Cực đại của chuỗi (Max)

N; 160 – 1800E), trục của dòng xiết trên mực 200mb khoảng (25 –

350N; 90 – 1200E) Áp dụng công thức tính trung bình số học ở trên để tính giá trị trung bình trên các vùng này để đánh giá cường độ của các trung tâm Trung bình vùng ở đây được tính theo từng tháng trong từng năm của các trung tâm Trong nghiên cứu 10 năm này, sẽ lấy giá tính được của từng tháng trong 10 năm cộng lại với nhau chia ra cho 10

sẽ tính được trung bình trong từng tháng của cả thời kỳ 10 năm

+ Tính hệ số độ lệch chuẩn về cường độ của trung tâm áp cao Siberi và áp thấp Aleut theo từng tháng trong thời kỳ 10 mùa đông (1999 - 2009)

Trang 28

2.3.2 Phương pháp phân tích tương quan trong khí hậu

Sử dụng phương pháp tính toán thống kê để tính các hệ số tương quan Như trong đề tài nghiên cứu khoa học của tác giả Phạm Thị Thanh Hương [11], đã tính các

hệ số tương quan giữa các yếu tố nhằm đạt được kết quả tốt trong bài toán dự báo các hiện tươ ̣ng thời tiết cực đoan Tác giả tính toán hệ số tương quan đồng thời bằng việc sử dụng hệ số tương quan tuyến tính rxy giữa đặc trưng hoàn lưu mùa M(x) với đặc trưng thời tiết cực đoan mùa M(y); hệ số tương quan không đồng thời bằng việc

sử dụng hệ số tương quan tuyến tính giữa đặc trưng hoàn lưu mùa M-τ (τ=1, 2, ) với đặc trưng cực đoan mùa M

Trong luận văn này, sử dụng phương pháp tính toán thống kê để xác định được các hệ số tương quan giữa cường độ của các trung tâm tác động với nhau; giữa các trung tâm tác động với số đợt xâm nhập lạnh Các hệ số tương quan này được tính toán cho từng tháng trong chuối số liệu 10 năm và cho cả thời kỳ mùa đông Áp dụng công thức sau để tính toán:

Hệ số tương quan đồng thời [rx(M)y(M))]

2 1

2 2

1 )

( ), (

)()(())()((

)()()(

)()((

n

t

t t

M y M x

M y M y M

x M x

M y M y M x M x r

Đối với việc tính hệ số tương quan giữa cường độ của các trung tâm tác động với nhau, xt(M) và yt(M) lần lượt là các giá trị khí áp trung bình vùng của các trung tâm tác động theo tháng M năm t

Đối với việc tính hệ số tương quan giữa cường độ của trung tâm tác động với

số đợt xâm nhập lạnh Khi đó, hệ số tương quan tuyến tính rxy được tính giữa đặc trưng về cường độ của các trung tâm tác động theo tháng x(M) với số đợt xâm nhập lạnh theo tháng y(M)

Trang 29

2.3.3 Phương pháp synop

Được sử dụng để phân tích các bản đồ đường đẳng áp, đẳng độ cao địa thế vị

và đường dòng, tốc độ gió Qua đó xác định các trung tâm tác động, các hệ thống sống rãnh như các trục áp cao, trục rãnh thấp

Từ bộ bản đồ hình thế thời tiết và bản đồ trung bình, phân tích vị trí và cường độ của các trung tâm tác động

Xác định các trung tâm tác động trong mùa đông trên khu vực Việt Nam

Phân tích sự biến đổi về cường độ và vị trí của các trung tâm tác động đến gió mùa mùa đông trên khu vực

Trang 30

CHƯƠNG 3 MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM HOẠT ĐỘNG CỦA GIÓ MÙA MÙA

ĐÔNG THỜI KỲ 1999 - 2009 3.1 Đặc điểm chung

Hoạt động của gió mùa mùa đông (GMMĐ) trên khu vực chịu sự tác động của 4 trung tâm khí áp chính: Áp cao Siberi, áp thấp Aleut, áp cao CNĐ, rãnh thấp xích đạo Sự phát triển của hệ thống sống rãnh trên cao là những nhân tố đóng vai trò quan trọng đến quá trình xâm nhập lạnh Áp cao Siberi tăng cường và xâm nhập đến lãnh thổ Việt Nam gây ra những đợt xâm nhập lạnh Quá trình xâm nhập lạnh là nguyên nhân gây ra biến động về thời tiết mùa đông ở nước ta Do vậy, chương này nghiên cứu chủ yếu quá trình xâm nhập lạnh xuống khu vực Việt Nam

Chương này đưa ra đặc trưng của các trung tâm tác động chính Trong đó, cường độ của áp cao Siberi và áp thấp Aleut xác định bởi giá trị trung bình vùng của trung tâm theo từng tháng trong 10 năm; trục áp cao cận nhiệt đới và rãnh thấp xích đạo được xác định bằng phương pháp phân tích synop Đồng thời, cũng phân tích vai trò của dòng xiết gió tây, rãnh Đông Á ở các tầng khí quyển mực 500mb và 200mb, đây cũng là những cơ chế hoàn lưu tác động đến quá trình xâm nhập lạnh

Phân tích chuỗi số liệu 10 mùa đông (từ năm 1999 - 2009) Mỗi mùa đông xét 7 tháng, trong đó các tháng chính đông là tháng 12, 1 và 2 Tần suất xuất hiện các đợt xâm nhập lạnh đến Việt Nam vào các tháng này thường nhiều và mạnh mẽ hơn so với các tháng khác Còn các tháng 10, 11 và 3, 4, có thể coi là các tháng chuyển tiếp vào đầu và cuối mùa đông, tần suất các đợt xâm nhập lạnh đến Việt Nam vào các tháng này thường ít và kém mạnh mẽ hơn so với các tháng chính đông Tuy nhiên hàng năm, tháng 5, 6 và tháng 9 cũng có xâm nhập lạnh nhưng không nhiều Tháng 7 và 8 hầu như không có xâm nhập lạnh, nhưng có những năm đặc biệt vẫn xuất hiện đợt xâm nhập lạnh yếu Trong chương này tập trung vào xem xét các hệ thống tác động đến GMMĐ trong các tháng 10, 11,12, 1, 2, 3 và 4

Trang 31

3.2 Đặc trƣng của các trung tâm tác động trong thời kỳ gió mùa mùa đông

3.2.1 Đặc điểm hoạt động của các trung tâm trong thời kỳ từ năm 1999 - 2009

Cường độ của áp cao Siberi và áp thấp Aleut được xác định bởi giá trị khí áp trung bình của vùng trung tâm và được biểu thị theo trục tung bên trái Trục áp cao cận nhiệt đới được xác định theo phương pháp phân tích synop và được biểu thị theo trục tung bên phải Từ đó, ta đưa ra được biểu đồ như sau:

Hình 3.1 Biến trình của các trung tâm áp cao Siberi, áp thấp Aleut, trục áp cao CNĐ

mặt đất Hình 3.1 Biểu diễn biến trình của các trung tâm tác động trong 10 mùa đông (từ

1999 - 2009) Trên đó cho thấy, vào những tháng chính đông của mùa đông 2001 –

2002, 2005 – 2006, 2007 – 2008 áp cao Siberi có cường độ khá mạnh, trong đó thì mùa đông 2005 – 2006 có giá trị khí áp tại vùng trung tâm của áp thấp Aleut thấp nhất trong

3 mùa đông này Điều đó cũng được phản ánh số đợt xâm nhập lạnh vào 3 tháng chính đông (12, 1 và 2) mùa đông năm 2005 – 2006 là nhiều nhất và có 17 đợt; mùa đông năm 2007 – 2008 có 15 đợt; với các đợt xâm nhập lạnh liên tiếp, cách nhau trong thời

Trang 32

gian ngắn và cường độ cũng khá mạnh

Hình 3.2 Biến trình của trục áp cao CNĐ mực 500mb và 200mb

Từ hình 3.1 và 3.2 cho thấy, vào các tháng chính đông thì trục của áp cao cận nhiệt đới hạ xuống vĩ độ thấp hơn so với các tháng khác Hoạt động của áp cao cận nhiệt đới trong từng tháng được trình bày chi tiết trong phần phụ lục đã thấy được áp cao cận nhiệt đới chỉ hoạt động mạnh trên các mực trên cao, còn mực mặt đất áp cao này hoạt động yếu với tâm áp cao ở ngoài kinh tuyến 1800E

Hoạt động của rãnh thấp xích đạo trong từng mùa đông với từng tháng cũng được đưa ra ở phần phụ lục Nói chung, vào các tháng chính đông rãnh thấp này hoạt động gần về phía xích đạo, khá xa so với khu vực Việt Nam nên khả năng gây ảnh hưởng đến thời tiết Việt Nam là rất ít Vào các tháng chuyển tiếp, khi các xoáy thuận nhiệt đới hoạt động mạnh (phát triển thành bão hoặc áp thấp nhiệt đới (ATNĐ)), rãnh thấp xích đạo nâng trục dần lên phía Bắc, đôi khi hình thành dải hội tụ nhiệt đới (HTNĐ) gây ra thời tiết xấu không chỉ xảy ra trên biển mà cả trên đất liền

Rãnh Đông Á trên các mực 500mb và 200mb cũng đóng vai trò quan trọng trong quá trình xâm nhập lạnh xuống Việt Nam Sự khơi sâu của rãnh Đông Á duy trì

Trang 33

rãnh gió tây trên khu vực phía Bắc Việt Nam, đặc biệt khi rãnh gió tây này ở mực 500mb và có vị trí vào khoảng kinh tuyến 90 – 1000E và càng khơi sâu xuống vĩ độ thấp thì sự xâm nhập của không khí lạnh xuống nước ta càng mạnh Dòng xiết gió tây trên mực 500mb và 200mb ở phía trên khu vực Việt Nam vào các tháng chính đông có cường độ rất mạnh Trong trường hợp áp cao CNĐ mạnh lên và lấn về phía tây thì cường độ của dòng xiết mạnh thêm Khi áp cao CNĐ lấn về phía tây, khả năng di chuyển sang phía đông của rãnh gió tây là khó và khá chậm

3.2.2 Diễn biến của các trung tâm tác động trong từng tháng của thời kỳ 10 năm

Các hình vẽ dưới đây đưa ra sự biến đổi theo thời gian của các trung tâm áp cao Siberi, áp thấp Aleut, trục áp cao CNĐ trong thời kỳ 10 mùa đông (1999 - 2009) Qua

đó, thấy được cường độ của các trung tâm áp cao Siberi, áp thấp Aleut, trục áp cao CNĐ cũng như sự biến đổi của chúng

Hình 3.3, 3.4, 3.8 và 3.9 cho thấy, vào các tháng chuyển tiếp đầu và cuối mùa đông giá trị khí áp trung bình của vùng trung tâm áp cao Siberi hầu như không vượt quá 1030mb Đồng thời, cường độ của áp thấp Aleut vào các tháng này cũng chưa thấp, khí áp vùng trung tâm trên 1000mb, rất ít tháng khí áp xuống dưới 1000mb Áp cao CNĐ hoạt động mạnh ở các mực trên cao như 500mb và 200mb, ở mực mặt đất tuy trục của nó ở vĩ độ cao hơn nhưng hoạt động yếu và trong tâm áp cao ở ngoài kinh tuyến 1800

E Trong đó giá trị khí áp vùng trung tâm áp cao Siberi vào tháng 11 cao hơn vào tháng 10 vì do tháng 11 gần với thời kỳ chính đông hơn, có hai năm 2000 và

2008 giá trị cao trên 1030mb, nhưng số đợt xâm nhập lạnh chỉ có vào năm 2008 là nhiều có tới 5 đợt, còn vào năm 2000 chỉ có 3 đợt còn ít hơn các năm khác Vì đây là giá trị tính trung bình tháng nên mối quan hệ giữa cường độ của các trung tâm tác động với số đợt xâm nhập lạnh sẽ không phản ánh rõ ràng như đối với từng trường hợp cụ

thể

Trang 34

Hình 3.3 Biến đổi của các trung tâm áp cao Siberi, áp thấp Aleut, trục áp cao CNĐ

vào tháng 10

Trang 35

vào tháng 11

Trang 36

vào tháng 12

Trang 37

Hình 3.6 Biến đổi của các trung tâm áp cao Siberi, áp thấp Aleut, áp cao Cận nhiệt

đới vào tháng 1

Trang 38

vào tháng 2

Trang 39

vào tháng 3

Trang 40

vào tháng 4

Từ hình 3.5 đến hình 3.7 cho thấy, áp cao Siberi vào ba tháng chính đông (12, 1

và 2) có cường độ mạnh Giá trị khí áp trung bình của vùng trung tâm áp cao Siberi hầu như trên 1030mb Đồng thời, khí áp vùng trung tâm áp thấp Aleut vào các tháng này cũng thấp hơn so với các tháng khác và dịch xuống phía nam hơn, khí áp vùng trung

Định dạng
Số trang	176
Dung lượng	3,47 MB