Nghiên cứu mối liên hệ giữa hoạt động xâm nhập lạnh với các trường khí quyển qui mô lớn trong các tháng mùa đông ở việt nam

Danh mục ký hiệu và chữ cái viết tắt AO: Dao động Bắc cực EAWM: gió mùa mùa đông Đông Á EAWMI: Chỉ số gió mùa mùa đông Đông Á ECMWF: Trung tâm dự báo khí tượng hạn vừa Châu Âu GMĐB: Gió

Trang 1

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-

Đinh Hữu Dương

NGHIÊN CỨU MỐI LIÊN HỆ GIỮA HOẠT ĐỘNG XÂM NHẬP LẠNH VỚI CÁC TRƯỜNG KHÍ QUYỂN QUI MÔ LỚN TRONG CÁC

THÁNG MÙA ĐÔNG Ở VIỆT NAM

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

Hà Nội – 2019

Trang 2

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-

NGHIÊN CỨU MỐI LIÊN HỆ GIỮA HOẠT ĐỘNG XÂM NHẬP LẠNH VỚI CÁC TRƯỜNG KHÍ QUYỂN QUI MÔ LỚN TRONG CÁC THÁNG

MÙA ĐÔNG Ở VIỆT NAM

Chuyên ngành: Khí tượng khí hậu học

Mã số :60440222

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

TS Bùi Minh Tăng

TS Võ Văn Hòa

Hà Nội – 2019

Trang 3

LỜI CẢM ƠN

Tác giả chân thành cảm ơn các thầy cô giảng viên của Khoa Khí tượng Thủy văn

và Hải dương học, Phòng Sau Đại học (Trường Đại học Khoa học Tự nhiên), và các cán

bộ Thư viện KTTV – Tổng cục KTTV đã giúp đỡ và cung cấp cho Học viên những tài liệu khoa học và hướng dẫn bổ ích và thiết thực

Đặc biệt, trong luận văn này tác giả xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc đến TS Bùi Minh Tăng, TS Võ Văn Hòa người đã luôn chỉ bảo tận tình, định hướng chủ đề và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tác giả trong suốt thời gian thực hiện luận văn Tác giả cũng xin gửi lời cảm ơn đến anh chị em phòng Dự báo số vàviễn thám -Trung tâm Dự báo KTTV quốc gia đã cung cấp số liệu tái phân tích ERA-Interim, số liệu dự báo hạn mùa của ECMW giúp cho tác giả thực hiện thành công luận văn này

Cuối cùng, tác giả xin gửi lời cảm ơn đến những người thân trong gia đình, bạn bè

và toàn thể anh chị em phòng Dự báo KTTV đã luôn động viên, cổ vũ tinh thần và giúp đỡ trong quá trình thực hiện và hoàn thành luận văn

Với sự cố gắng và nỗ lực hết mình để thực hiện luận văn, nhưng vốn kiến thức còn hạn chế nên trong quá trình thực hiện Luận văn tốt nghiệp vẫn còn một số thiếu khuyết Tác giả kính mong nhận được những chỉ bảo, ý kiến của các thầy cô để bài Luận văn của học viên được hoàn thiện hơn

Học viên xin chân thành cảm!

Hà Nội, ngày 12 tháng 07 năm 2019

Tác giả

Trang 4

Mục lục

LỜI CẢM ƠN 3

Mục lục 4

Danh mục ký hiệu và chữ cái viết tắt 7

Danh mục hình 8

Danh mục bảng 10

MỞ ĐẦU 11

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 12

1.1 Khái niệm và định nghĩa về gió mùa- gió mùa Châu Á: 12

1.3 Khái niệm về không khí lạnh: 15

1.3.2 Hệ quả thời tiết do tác động của không khí lạnh 17

1.3.4 Đặc điểm hoạt động của các đợt xâm nhập lạnh 17

1.4 Một số nghiên cứu trong và ngoài nước 20

1.4.1 Ngoài nước 20

1.4.2 Ở trong nước 24

1.5 Một số chỉ tiêu và tiêu chí 26

1.5.1 Chỉ tiêu và tiêu chí trong nước 26

CHƯƠNG 2 SỐ LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 29

2.1 Số liệu quan trắc các đợt KKL ở Việt Nam : 29

2.2 Số liệu tái phân tích ERA - Interim 30

2.3 Số liệu dự báo của sản phẩm mô hình dự báo khí hậu ECWMF: 30

2.4 Các chỉ số EAWMI tham gia trong phương pháp dự báo: 30

2.4 Khu vực tính toán số liệu 32

2.4.1 Chỉ số ICHEN: 32

2.4.2 Chỉ số IYang: 33

2.4.4 Chỉ số IShi: 34

2.4.5 Chỉ số ISUN: 34

2.4.6 Chỉ số ILi&Yang: 35

2.5 Phương pháp nghiên cứu 35

2.5.2 Phương pháp hồi qui tuyến tính một biến và hồi qui từng bước 36

2.5.3 Xây dựng phương trình dự báo 39

Trang 5

2.5.4 Kiểm nghiệm phương trình dự báo 39

a Chuẩn sai thặng dư 39

b Chỉ số Fisher 39

c Đánh giá: 40

CHƯƠNG 3 MỘT SỐ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ NHẬN XÉT 40

3.1 Mối liên hệ giữa hoạt động xâm nhập lạnh với các trường khí quyển qui mô lớn: 40

3.1.1 Mối liên hệ của các chỉ số gió mùa mùa đông với hoạt động xâm nhập lạnh trong mùa Đông tại Việt Nam: 40

3.1.2 Sự biến đổi của các chỉ số gió mùa và mối quan hệ giữa chúng với hoạt động của các đợt KKL trong mùa Đông tại Việt Nam: 41

3.1.3 Sự biến đổi của các trường khí quyển qui mô lớn và tác động của chúng đến hoạt động của KKL: 44

3.2 Thử nghiệm xác định số đợt không khí lạnh theo từng mùa Đông – theo phương pháp hồi qui tuyến tính một biến (từ năm 1992-2015): 51

3.2.1 Chỉ số EAWMI1: 51

3.2.2 Chỉ số EAWMI 2: 51

3.2.3 Chỉ số EAWMI 3: 52

3.2.4 Chỉ số EAWMI 4: 53

3.2.5 Chỉ số EAWMI 5: 54

3.2.6 Chỉ số EAWMI 6: 55

3.3 Thử nghiệm xác định số đợt không khí lạnh theo từng mùa Đông – theo phương pháp hồi qui từng bước (từ năm 1992-2015): 56

3.4 Thử nghiệm dự báo số đợt xâm nhập lạnh trong mùa đông và số đợt rét đậm, rét hại xảy ra trên diện rộng ở Việt Nam : 58

3.4.1 Thử nghiệm dự báo số đợt xâm nhập lạnh trong mùa đông xuống Việt Nam: 58

a Sử dụng số liệu đầu vào là dữ liệu dự báo hạn mùa của ECWMF tháng 8: 58

b Sử dụng số liệu đầu vào là dữ liệu dự báo hạn mùa của ECWMF tháng 9: 58

c Sử dụng số liệu đầu vào là dữ liệu dự báo hạn mùa của ECWMF tháng 10: 59

3.4.2 Thử nghiệm dự báo số đợt rét đậm, rét hại xảy ra trên diện rộngtrong mùa đông ở khu vực Bắc Bộ và Bắc Trung Bộ Việt Nam: 60

a Sử dụng số liệu đầu vào là dữ liệu dự báo hạn mùa của ECWMF tháng 8 60

b Sử dụng số liệu đầu vào là dữ liệu dự báo hạn mùa của ECWMF tháng 9 61

c Sử dụng số liệu đầu vào là dữ liệu dự báo hạn mùa của ECWMF tháng 10 62

Trang 6

KẾT LUẬN 63

TÀI LIỆU THAM KHẢO 65 PHỤ LỤC 67

Trang 7

Danh mục ký hiệu và chữ cái viết tắt

AO: Dao động Bắc cực

EAWM: gió mùa mùa đông Đông Á

EAWMI: Chỉ số gió mùa mùa đông Đông Á

ECMWF: Trung tâm dự báo khí tượng hạn vừa Châu Âu GMĐB: Gió mùa đông bắc

MAE: Sai số trung bình tuyệt đối

NCAR:Trung tâm Nghiên cứu Khí quyển Quốc gia

NCEP: Trung tâm Dự báo Môi trường Quốc gia

SH:Áp cao Sberia

TBNN: Trung bình nhiều năm

VBLV:Tốc độ gió tại trạm Bạch Long Vĩ

XNL: Xâm nhập lạnh

Trang 8

Danh mục hình

Hình 1.1 Phân vùng gió mùa của S.P.Khromov (1957) 14 Hình 1.2 Hệ thống gió mùa mùa đông châu Á (Cheang, 1991) 15 Hình 3: Khu vực tính toán số liệu chỉ số gió mùa chỉ số ICHEN(EAWMI1) 34 Hình 4: Khu vực tính toán số liệu chỉ số gió mùa Chỉ số IYang(EAWMI2) 34 Hình 5: Khu vực tính toán số liệu chỉ số gió mùa Chỉ số IJhun(EAWMI3) 35 Hình 6: Khu vực tính toán số liệu chỉ số gió mùa Chỉ số IShi(EAWMI4) 35 Hình 7: Khu vực tính toán số liệu chỉ số gió mùa Chỉ số ISUN(EAWMI5) 36 Hình 8: Khu vực tính toán số liệu chỉ số gió mùa Chỉ số ILi&Yang(EAWMI6) 36 Hình 9: Sơ đồ khối mô tả các bước thực hiện trong phương pháp hồi qui từng

Hình 10 Sự biến động của chỉ số gió mùa mùa đông IEAWM 1 và biến trình

số đợt KKL trong cùng thời kỳ từ mùa đông 1992-1993 đến mùa đông

Hình 21 Hoàn lưu trung bình mực 850mb của 03 tháng chính đông những

Hình 22 Trung bình 30 năm hoàn lưu mực 500 mb của 03 tháng chính đông

Hình 23 Hoàn lưu trung bình mực 500mb của 03 tháng chính đông những năm

Hình 24 Hoàn lưu trung bình mực 500mb của 03 tháng chính đông những

Hình 25 Trung bình 30 năm hoàn lưu mực 300 mb của 03 tháng chính đông

Trang 9

Hình 26 Hoàn lưu trung bình mực 300mb của 03 tháng chính đông những năm

Hình 27 Hoàn lưu trung bình mực 300mb của 03 tháng chính đông nhưng

Hình 28: Số đợt không khí lạnh quan trắc được và số đợt không khí lạnh tính

được thông qua sử dụng bộ chỉ gió mùa (EAWMI 2, EAWMI 3, EAWMI 6,

EAWMI 6) trên cơ sở phương pháp hồi qui từng bước

58

Hình 35: Số đợt không khí lạnh quan trắc được và số đợt không khí lạnh dự

báo được thông qua sử dụng bộ chỉ gió mùa mùa đông có được từ số liệu dự

báo hạn mùa từ tháng 8

59

60

Hình 38: Số đợt rét đậm, rét hại quan trắc được và số đợt rét đậm, rét hại dự

61

62

63

Trang 10

Danh mục bảng

Bảng 1 Những yếu tố chính trong mỗi mùa gió mùa 12 Bảng 2 Chỉ tiêu dự báo khả năng xâm nhập của không khí lạnh trước 24h 28 Bảng 3 Bộ chỉ số phản ánh về sự biến đổi của gió mùa mùa đông Đông Á 30 Bảng 4 Bảng HSTQ giữa các chỉ số gió mùa mùa đông và số đợt KKL trong

Bảng PL1 Tổng số đợt không khí lạnh trong các tháng mùa đông (từ mùa

Bảng PL2 Tổng số các đợt GMĐB và KKLTC; Tổng số đợt rét đậm, rét hại

ảnh hưởng đến Việt Nam trong các mùa đông thời kỳ 1992-2015 69

Trang 11

ra nhiều đợt rét đậm, rét hại kéo dài và xuất hiện băng tuyết và sương muối ở những vùng núi cao.Gây ảnh hưởng rất lớn đến sản xuất nông – lâm – ngư nghiệp và hoạt động của cộng đồng dân cư

Điển hình đó là đợt rét đậm, rét hại kéo dài từ ngày 22 - 27/1/2016, trong ba ngày 23-25/1, băng giá và tuyết rơi ở hầu khắp các đỉnh núi cao từ 1.000 m trở lên ở Bắc Bộ và Bắc Trung Bộ, đây là đợt rét mạnh nhất trong 40 năm với hàng loạt kỷ lục được ghi nhận Ngày 24/1/2016, trạm khí tượng Sa Pa (Lào Cai) ghi nhận nhiệt độ thấp nhất -4 độ C; Mẫu Sơn (Lạng Sơn) -4 độ C Tại Hà Nội, lần đầu tiên quan sát được đỉnh núi Ba Vì xuất hiện tuyết, ở trạm Hà Đông 5,4 độ C.Đợt rét đậm, rét hại này đã ảnh hưởng nặng nề đến sản xuất nông nghiệp và chăn nuôi tại các tỉnh Bắc Bộ và Bắc của Bắc Trung Bộ

Nhự vậy, nắm bắt được sớm thông tin hoạt động của xâm nhập lạnh có ý nghĩa vô cùng quan trong trong công tác phòng chống và giảm thiểu thiệt hại do thiên tai gây ra Đặc biệt, việc nhận định có tính định lượng hạn mùa sự hoạt động của các đợt xâm nhập lạnh là rất cần thiết Chính vì những lí do trên, học viên đã chọn đề tài nghiên cứu là:

“Nghiên cứu mối liên hệ giữa hoạt động xâm nhập lạnh với các trường khí quyển qui mô lớn trong các tháng mùa đông ở Việt Nam” nhằm tìm ra và xây dựng được một phương pháp dự báo có tính khả thi, phục vụ cho việc dự báo định lượng hạn mùa số đợt xâm nhập lạnh trong mùa đông ở Việt Nam

Trang 12

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1 Khái niệm và định nghĩa về gió mùa- gió mùa Châu Á:

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

Theo Khrômov: “Gió mùa là chế độ dòng khí của hoàn lưu chung khí quyển trên

một phạm vi đáng kể của bề mặt Trái Đất, trong đó ở mọi nơi gió thịnh hành chuyển ngược hướng hay gần như ngược hướng từ mùa đông sang mùa hè và từ mùa hè sang mùa đông” Khrômov cũng đưa ra khái niệm góc gió mùa là góc giữa hướng gió thịnh hành giữa mùa đông và mùahè là 120o – 180o Dựa vào tiêu chuẩn về tần suất gió thịnh hành chia thành: khu vực có xu thế gió mùa với tần suất hướng gió thịnh hành < 40%, khu vực gió mùa với tần suất gió thịnh hành từ 40 – 60% và khu vực gió mùa điển hình khi tần suất gió thịnh hành > 60%

Theo K Ramage (1971) cũng thống nhất với định nghĩa này và đưa ra một số chỉ tiêu định lượng cụ thể Theo ông, một vùng được gọi là có gió mùa nếu thoả mãn các điều kiện sau:

- Hướng gió thịnh hành trong tháng 1 và 7 phải lệch nhau một góc lớn hơn hoặc bằng 1200;

- Tần suất trung bình của hướng gió thịnh hành trong tháng 1 và 7 phải lớn hơn 40%;

- Tốc độ gió tổng hợp trung bình của ít nhất một trong hai tháng 1 và 7 phải lớn hơn

Bảng 1: Những yếu tố chính trong mỗi mùa gió mùa

2 Dòng xiết qua xích đạo Đông Phi Sóng gió mùa mùa đông

4 Rãnh gió mùa với mây, mưa trên bắc

Ấn-độ

Rãnh thấp xích đạo trên khu vực Malaysia- Indonesia

6 Dòng xiết gió đông nhiệt đới Dòng xiết gió tây cận nhiệt đới

Trang 13

Trên cơ sở kế thừa và nghiên cứu mới, tác giả Trần Công Minh [8] đã đưa ra một định nghĩa về gió mùa như sau: “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”

Cùng với định nghĩa về gió mùa thì tác giả cũng đưa ra các tiêu chuẩn xác định khu vực gió mùa tương đối cụ thể, đó là khu vực thỏa mãn bốn điều kiện sau:

- Hướng gió thịnh hành trong tháng 1 và 7 phải lệch nhau một góc lớn hơn hoặc bằng 1200

- Tần suất trung bình của hướng gió thịnh hành trong tháng 1 và 7 phải lớn hơn hoặc bằng 40%

- Tốc độ gió tổng hợp trung bình của ít nhất một trong tháng 1 và 7 phải lớn hơn 3 m/s;

- 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

Theo định nghĩa này, vùng gió mùa tại khu vực Châu Á được xác định như ở hình 1.1 dưới đây

Trong hình 1.1 khu vực Đông Nam Á (nằm trong hình chữ nhật EF) là khu vực thoả mãn tất cả các tiêu chí của định nghĩa trên Như ta đã thấy khu vực này cũng là khu vực hội tụ đủ các nhân tố hình thành nên gió mùa:

- Là khu vực mà có sự tương phản rất lớn giữa một bên là lục địa rộng lớn còn một bên là đại dương thế giới

- Đây là khu vực có lực Coriolis mạnh

Trong bộ tiêu chí mà Trần Công Minh đưa ra, tiêu chí 4 là một tiêu chí rất quan trọng, 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 250S - 350N và từ 300W-1700E, chiếm hầu hết vùng nhiệt đới của bán cầu Đông Các khu vực này cũng thỏa mãn các nhân tố hình thành nên gió mùa: sự tương phản nhiệt theo mùa, địa hình và lực Coriolis đủ mạnh,

Trang 14

Hình 1.1 Phân vùng gió mùa của S.P.Khromov (1957)

Đường đậm nét (EF) là ranh giới phía bắc của khu vực có tần suất chuyển đổi nhỏ giữa xoáy thuận và xoáy nghịch vào mùa hè và mùa đông ở Bắc bán cầu Phần giới hạn trong hình chữ nhật là khu vực gió mùa Đông Nam Á (bao gồm: Việt Nam, Lào Campuchia, Thái Lan, Brunei, Tây Malayxia và Singapo)

1 Khu vực có xu thế gió mùa (tần suất gió thịnh hành < 40%)

2 Khu vực gió mùa (tần suất gió thịnh hành từ 40-60%)

3 Khu vực gió mùa điển hình (tần suất gió thịnh hành > 60%)

1.2 Gió mùa mùa đông:

Mùa đông ở bán cầu Bắc hoàn lưu xoáy thuận trên khu vực Đông Á được thay thế bằng hoàn lưu xoáy nghịch với trung tâm áp cao đạt cường độ cực đại ở vĩ độ khoảng 40-600N trên lãnh thổ Mông Cổ và miền trung Siberia Các khu vực chịu ảnh hưởng của áp cao này trời ít mây, có nhiệt độ thấp do phát xạ sóng dài mạnh Lượng bức xạ nhận được rất thấp do albedo của lớp tuyết phủ lớn Không khí toả ra từ trung tâm áp cao này về phía đông và đông nam tới Triều Tiên, Trung Quốc, Nhật Bản, Đông Dương và phía tây Thái Bình Dương Ở khoảng 15-200N trên Biển Đông, dòng không khí từ phía bắc hội tụ với tín phong đông bắc từ Thái Bình Dương gây nên gió mùa đông bắc trên các quần đảo Malaysia

Sự bắt đầu gió mùa mùa đông ở các khu vực này vào tháng 9 có liên quan với 3 đặc điểm chủ yếu của hoàn lưu sau (Cheang, 1991):

Trang 15

Hình 2 Hệ thống gió mùa mùa đông châu Á (Cheang, 1991)

- ITCZ: Vào khoảng tháng 9 rãnh gió mùa quy mô lớn từ phần phía bắc của nam Trung Quốc di chuyển về phía nam và ổn định ở khu vực xích đạo của Biển Đông Phía bắc của rãnh này tín phong đông bắc thịnh hành

- Sự xâm nhập của không khí lạnh từ hệ thống áp cao Siberia: Gió mùa từ phía bắc thường kết hợp với tín phong đông bắc của áp cao Thái Bình Dương thổi tới quần đảo Malaysia thường cho lượng mưa lớn ở đây

- Đặc điểm thứ ba là sự đảo ngược của gió trên cao từ hướng đông sang hướng tây ở nam lục địa Trung Quốc: Điều đó xảy ra khi gradient nhiệt độ theo hướng bắc-nam đi qua lục địa châu Á đổi thành hướng ngược lại (Cheang, 1991) So với hoàn lưu gió mùa mùa hè, hoàn lưu gió mùa mùa đông có chiều dày nhỏ hơn nhiều Gần khu vực hình thành của áp cao, áp cao lạnh có chiều dày không lớn do nguồn gốc nhiệt của nó Trên phần lớn lục địa châu Á gió tại mực 700 mb là gió hướng tây, điều đó có nghĩa là gió mùa mùa đông được giới hạn ở phía dưới mực 700mb

1.3 Khái niệm về không khí lạnh:

Không khí lạnh là hiện tượng thời tiết khi khối không khí rất lạnh từ lục địa Châu

Á di chuyển xuống khu vực nước ta, nơi đang có khối không khí ấm, gây ra gió đông bắc mạnh trời trở rét và thời tiết xấu Thời gian đặc trưng là vào thời kỳ gió mùa mùa đông nên còn gọi là "gió mùa đông bắc" Khối không khí lạnh này có nguồn gốc cực đới, tràn qua lục địa Châu Á dưới dạng front lạnh, xuống đến nước ta trong nhiều trường hợp không còn thể hiện rõ tính chất điển hình của một front lạnh nên ta gọi chung là "không khí lạnh"

Trang 16

Mỗi đợt KKL được coi là xâm nhập hoặc ảnh hưởng đến nước ta nếu thỏ a mãn một trong hai điều kiện sau đây:

- KKL làm tốc độ gió hướng lệch bắc ngoài khơi đo được tại trạm Bạch Long Vỹ

từ cấp 6 trở lên và kéo dài trên 3 tiếng (2 quan trắc liên tiếp)

- KKL gây thay đổi thời tiết mạnh mẽ: diện mưa tăng lên ở một hoặc nhiều khu vực

và đồng thời làm nhiệt độ trung bình ngày đối với trên một nửa số trạm ở một hoặc nhiều khu vực đất liền giảm (mức giảm nhiệt độ trung bình từ 3 độ trở lên)

1.3.1 Phân loại không khí lạnh:

Không khí lạnh được chia làm 2 loại Gió mùa đông bắc (GMĐB) và Không khí lạnh tăng cường (KKLTC)

Gió mùa đông bắc (GMĐB): là không khí lạnh kèm theo front lạnh hoặc đường đứt, khi xâm nhập đến nước ta thường gây ra biến đổi thời tiết mạnh mẽ: gió trong đất liền cấp

3 - 4, vùng ven biển cấp 5, ngoài khơi từ cấp 6 trở lên, diện mưa tăng lên, có thể có dông mạnh kèm theo gió giật mạnh trên cấp 6, tố, lốc, mưa đá , nhiệt độ trung bình ngày hoặc nhiệt độ tối cao giảm mạnh

Không khí lạnh tăng cường (KKLTC): là không khí lạnh khi xâm nhập đến nước ta không kèm theo front lạnh hoặc đường đứt trong khi ở các tỉnh phía bắc vẫn đang ở trong khối không khí lạnh KKLTC làm tốc độ gió tăng trở lại gây ra gió mạnh ngoài khơi và có thể làm nhiệt độ ít thay đổi hoặc giảm Trong một số trường hợp, KKLTC làm giảm lượng mây, do đó không những không gây ra giảm nhiệt độ, mà lại tăng nhiệt độ vào ban ngày Ngoài ra, vào giữa mùa gió mùa đông bắc, KKLTC tuy không gây giảm nhiệt độ, nhưng cũng có thể làm cho trời rét tiếp tục kéo dài

Cường độ của không khí lạnh: được xác định đồng thời bởi sự thay đổi của hệ

thống gió và sự giảm nhiệt độ (mức độ giảm nhiệt trong 24 giờ xảy raít nhất ở trên một nửa số trạm trong một khu vực)

Trong Thực tế, cường độ của không khí lạnh (KKL) thường được xác định bởi tốc

tốc độ gió quan trắc được tại trạm Bạch Long Vĩ (V BLV) Cụ thể:

- Không khí lạnh mạnh xảy ra khi V BLV cấp 7 và kéo dài từ 2 quan trắc trở lên hoặc cấp 6 nhưng kéo dài liên tục trên 8 quan trắc

- Không khí lạnh trung bình xảy ra khi V BLV cấp 6 và kéo dài từ 2 quan trắc trở lên hoặc cấp 7 nhưng không kéo dài quá 1 quan trắc

- Không khí lạnh yếu xảy ra khi V BLV< cấp 6 hoặc cấp 6 nhưng kéo dài không quá

1 quan trắc

Trang 17

1.3.2 Hệ quả thời tiết do tác động của không khí lạnh

Tùy thuộc vào mức độ mạnh hay yếu của áp cao lạnh lục địa, và không khí lạnh tràn về nước ta mà có những hệ quả khác nhau Do đó, hệ quả thời tiết mà GMĐB và KKLTC gây nên cũng khác nhau

Hệ quả thời tiết của GMĐB:

- Mưa: GMĐB tràn về thường gây ra những đợt mưa trên diện rộng, đặc biệt là các tỉnh thuộc khu vực phía đông Bắc Bộ và ven biển Trung Bộ và lượng mưa thường lớn hơn mưa khi có không khí lạnh tăng cường Tuy vậy, cũng có những trường hợp gió mùa đông bắc tràn về, mưa chỉ xảy ra ở vài nơi thuộc phía đông Bắc Bộ với lượng mưa không đáng kể khi không khí lạnh lục địa này rất khô; thế nhưng ở Trung Bộ vẫn

có mưa, thậm chí có mưa vừa, mưa to

- Gió: GMĐB tràn về thường gây ra sự đổi hướng gió đột ngột, từ gió có có thành phần nam sang thành phần bắc với tốc độ gió mạnh cấp 6-7, giật có thể lên đến cấp 9 trên vịnh Bắc Bộ và vùng biển ngoài khơi Trung Bộ, biển động rất mạnh

- Nhiệt độ không khí: GMĐB tràn về thường gây nên sự giảm nhiệt đột ngột, chẳng hạn nhiệt độ sau 24 giờ ở Tuyên Quang đã từng giảm tới 21,50C và ở Láng cũng đã giảm tới 17,40C, có khi có rét đậm, rét hại xảy ra ở các tỉnh miền Bắc Việt Nam

Hệ quả thời tiết của KKLTC:

- Mưa: KKLTC thường gây ra những đợt mưa tuy không lớn lắm nhưng xảy ra trên diện rộng, đặc biệt là ở các tỉnh thuộc khu vực Đông Bắc Bộ và ven biển Trung Bộ Tuy vậy, cũng có những trường hợp KKLTC làm giảm hoặc kết thúc mưa trên toàn lãnh thổ thuộc Bắc Bộ và Thanh Hoá

- Gió: KKLTC có thể gây ra gió đông bắc mạnh cấp 6-7, giật cấp 8-9 trên vịnh Bắc

Bộ và vùng biển ngoài khơi Trung Bộ, biển động rất mạnh

- Nhiệt độ không khí: những đợt KKLTC, đặc biệt là những đợt KKLTC liên tục, vào những tháng chính đông, thường gây nên rét đậm, rét hại ở các tỉnh miền Bắc Việt Nam, nhiều nơi ở vùng núi phía bắc xuất hiện băng giá, sương muối, thậm chí có nơi còn

có tuyết rơi Trái lại, KKLTC khô có thể làm cho lãnh thổ miền Bắc Việt Nam nằm sâu trong lưỡi cao lạnh, do quang mây nên ban ngày nhiệt độ cao, ban đêm nhiệt độ rất thấp,

do đó biên độ nhiệt độ ngày rất lớn

1.3.4 Đặc điểm hoạt động của các đợt xâm nhập lạnh

Không khí lạnh ảnh hưởng đến Việt Nam đều có nguồn gốc từ áp cao Siberia Áp cao Siberia là một áp cao lạnh lục địa hoạt động ở tầng thấp (dưới 700mb), mạnh nhất vào các tháng chính đông Vào các tháng mùa đông, áp cao này có tâm ở vùng Siberia nên được gọi là áp cao Siberia Ở các tháng chính đông là khoảng thời gian áp cao này đạt cường độ mạnh nhất, áp cao Siberia bao phủ phần lớn vùng phía Bắc lục địa Châu Á Vào

Trang 18

các tháng cuối đông, áp cao này suy yếu dần, vị trí tâm của áp cao Siberia dịch chuyển dần theo hướng tây bắc và dần không còn ảnh hưởng đến Việt Nam khi vào các tháng mùa hè

Hàng năm, các đợt xâm nhập lạnh thường xảy ra từ tháng X năm trước đến tháng

V năm sau Những đợt XNL sớm vào tháng IX và những đợt XNL muộn vào tháng VI.Tháng VII và tháng VIII hầu như không có XNL Theo số liệu thống kê thu thập được trong vòng 40 năm trở lại đây (1961 - 2000) chỉ có 2 đợt không khí lạnh xảy ra vào tháng VII và 6 đợt xảy ra vào tháng VIII đều là những đợt yếu, chỉ ảnh hưởng đến một phần phía Bắc của Bắc Bộ

Trung bình mỗi năm có khoảng 27 – 28 đợt XNL ảnh hưởng đến miền Bắc nước ta,năm có nhiều đợt XNL ảnh hưởng lên đến 35-40 đợt như năm 1970 có 40 đợt KKL Năm có ít đợt XNL vào khoảng 20 – 25 đợt, như năm 1993 có 20 đợt XNL

Số các đợt XNL ảnh hưởng đến Việt Nam phân bố khá đồng đều Không khí lạnh

có cường độ mạnh cũng như cường độ yếu hàng năm trung bình có khoảng 9 đợt và không khí lạnh có cường độ trung bình là 9 – 10 đợt một năm

Tháng 12 và tháng 1 khi không khí lạnh tràn về, có gió bắc đến đông mạnh, trời nhiều mây, nhiệt độ thấp và hạ đột ngột Khi không khí lạnh xuống sâu hơn về phía nam, các tỉnh thuộc khu vực Bắc Bộ và Bắc Trung Bộ nằm sâu trong lưỡi cao lạnh, thời tiết chuyển khô hanh, trong một số trường hợp trời quang mây, bức xạ mạnh, nhiệt độ thấp ở vùng thung lũng và núi cao có thể giảm xuống hoặc dưới xấp xỉ 0oC gây nên các đợt băng giá và sương muối Không khí lạnh tràn xuống thường kèm theo front lạnh gây nên rét đậm, rét hại và mưa kéo dài, nhiêt độ hạ thấp Chênh lệch nhiệt độ cực đại và cực tiểu dao đông 3 – 4oC có khi còn hạ xuống 1 – 2oC Khi áp cao Siberia yếu đi và phân tán thành nhiều tâm, gió mùa đông bắc suy yếu và không còn xâm nhập xuống phía Nam

Sự nguy hiểm của thời tiết không khí lạnh trước hết là sẽ gây ra biến đổi thời tiết

Ở trên biển, gió đổi hướng và mạnh lên đột ngột, biển đang yên tĩnh bỗng nổi sóng dữ dội, tầm nhìn giảm xuống nhanh, gió thổi mạnh trong mưa rét là điều kiện thời tiết rất nguy hiểm cho các hoạt động hàng hải và khai thác thủy hải sản, còn kéo theo sự ảnh hướng đến đời sống và sản xuất Đặc biệt là vào thời kỳ xuân hè, khi khối không khí trước front ở trạng thái bất ổn định thì sự xâm nhập của không khí lạnh là điều kiện tác động quan trọng gây ra sự phát triển mạnh mẽ của khối mây đối lưu, làm xuất hiện dông mạnh kèm theo lốc, tố và mưa đá Còn vào thời kỳ mùa đông, sự xâm nhập của không khí lạnh từ phía Bắc

có thể kết hợp với tín phong Đông Bắc, dải hội tụ nhiệt đới và địa hình dãy Trường sơn sẽ gây ra những đợt mưa lũ rất lớn ở các tỉnh miền Trung

Xâm nhập lạnh ảnh hưởng đến miền Bắc nước ta có thể được phân chia thành

3 thời kỳ chính như sau:

Trang 19

Thời kì đầu mùa Đông (Từ tháng 9 đến tháng 11):thời kì này các đợt không khí

lạnh tràn xuống miền Bắc được di chuyển theo hướng Bắc- Nam và chịu sự biến tính qua lục địa Trung Quốc Mặc dù nhiệt độ đã tăng lên nhiều so với trạng thái ban đầu nhưng khi tràn đến nước ta vẫn giữ được đặc tính cực đới lạnh

Ở trên cao thường xuất hiện lớp nghịch nhiệt dày do di chuyển đi xuống của đới gió Tây trên cao Điều này kiến lượng hơi ẩm vốn đã rất ít của khối không khí cực đới khô khống chế ở tầng thấp khổng thể chuyển động lên cao ngăn cản quá trình tạo mây Do đó thời tiết Bắc Bộ trong thời kì này đặc trưng quang mây, ban ngày sẽ có nắng, nhiệt độ sẽ tăng cao từ từ, nhưng về ban đêm mặt đất phát xạ song dài rất mạnh làm nhiệt độ tụt xuống nhanh chóng Biên độ nhiệt độ ngày đêm ở Bắc Bộ trong thời kì này là lớn nhất, thường đạt trên 10oC có khi còn lên tới 15oC đến 17oC và còn hơn nữa Trong thời kì này thường xuất hiện nhiều lớp sương mù vào buổi sáng chỉ tồn tại khi nắng lên gọi là sương mù bức

xạ, ở các vùng đồi núi khi xuất hiện sương muối rất có hại cho vật nuôi và cây trồng

Vào tháng 9 và nửa đầu tháng 10 ở khu vực Bắc Bộ khi mặt đệm tương đối nóng, không khí lạnh tràn xuống có thể gây ra những sự xáo trộn về nhiệt, ẩm mạnh mẽ khiến các dòng khí ẩm chuyển động đối lưu trên cao và giải phóng năng lượng rất lớn sẽ cho mưa rào và dông, đôi khi kéo theo tố lốc và mưa đá.Nửa cuối tháng 10 và cả tháng 11 không khí lạnh tràn về chủ yếu gây mưa và mưa nhỏ, thậm chí có nhiều đợt không mưa

Khu vực Trung bộ, thời kỳ này là thời kỳ mùa mưa Do đặc điểm phân bố địa hình với những dãy núi thấp nhô ra biển, như đèo Ngang, đèo Cả, đèo hải Vân, đồng thời với

đó là dãy Trường Sơn chạy dọc theo chiều Bắc – Nam tạo thành sườn đón gió Khi không khí lạnh tràn về đã bị biến tính chủ yếu qua biển đã chuyển thành khối không khí nóng, ẩm.Dòng không khí nóng ẩm này gặp dãy Trường Sơn và sẽ hội tụ và chuyển động đi lên tạo thành các đám mây đối lưu phát triển dày và gây mưa lớn Đặc biệt khi không khí lạnh tràn về có kết hợp với các hình thế thời tiết khác như: bão, áp thấp nhiệt đới, dải hội tụ nhiệt đới, thì cường độ mưa cho khu vực đạt được giá trị rất lớn và có khả năng kéo dài nhiều ngày

Thời kỳ giữa mùa Đông (thời kỳ chính Đông): Từ tháng 12 đến tháng 2 năm sau

là những tháng rét nhất trong năm và cũng là thời kỳ có nhiều đợt gió mùa nhất trong năm Trong thời kỳ này ở các vĩ độ trung bình dòng xiết gió Tây trên cao phát triển mạnh Không khí lạnh tràn về di chuyển theo hướng Đông Bắc - Tây Nam bị biến tính qua biển lượng

ẩm tăng lên rõ rệt Sự lạnh đi của bề mặt trong giai đoạn này khiến cho nhiệt độ lớp không khí tiếp giáp cũng giảm đi nhiều, độ ẩm nhanh chóng đạt trạng thái bão hòa Trong khi đó, đới gió ở mực cao hơn thổi qua biển được cung cấp ẩm thường xuyên và có nhiệt độ cao hơn Điều này đã tạo nên một lớp nghịch nhiệt ở tầng thấp tồn tại sát mặt đất, hình thành màn mây tầng (St) dày đặc và gây mưa nhỏ, mưa phùn ở miền Bắc Biên độ dao động ngày

Trang 20

đêm rất thấp, nên thời kỳ này cũng là thời kì rất rét nhất trong năm Ở Bắc Bộ trong tháng

12, không khí lạnh tràn về vẫn còn những đợt rét đậm, rét hại kèm theo là thời tiết hanh khô phổ biến vào nửa đầu tháng 12

Ở Trung Bộ, do trong thời kỳ này bề mặt đất có nhiệt độ cao hơn so với Bắc Bộ, tầng kết khí quyển kém ổn định hơn nên không xảy ra hiện tượng mưa phùn như ở miền Bắc Không khí lạnh tràn về kết hợp với điều kiện địa hình của khu vực Trung Bộ vẫn tiếp tục gây mưa địa hình cho Trung Bộ

Thời kỳ cuối mùa Đông: Từ tháng 3 đến tháng 5, thời kỳ này là thời kỳ chuyển

tiếp sẽ có mưa nhiều Áp thấp phía Tây phát triển và mở rộng về phía Đông Nam sẽ gây nên những đợt nóng rất sớm Nhiệt độ tăng ở mức khá cao

Khi lưỡi áp cao lạnh lục địa di chuyển xuống phía Nam sẽ nén rãnh thấp nối với vùng áp thấp phía Tây gây ra hiện tượng nắng to, nhiệt độ ban đầu sẽ tăng cao, nóng nực thường thấy trước khi không khí lạnh tràn về

Tháng 3 là thời kỳ chuyển tiếp của gió mùa do đó khi không khí lạnh bắt đầu tràn

về có thể gây nên những đợt mưa nhỏ, phùn và rét và kèm theo những cơn dông đầu mùa cũng xuất hiện trong tháng này khi có không khí lạnh tràn về

Tóm lại, không khí lạnh hoạt chủ yếu vào thời kỳ chính đông và cuối mùa đông Đặc biệt không khí lạnh hoạt động mạnh nhất vào thời kỳ chính đông từ tháng 12 đến tháng

2 năm sau là những tháng rét nhất và cũng là những tháng có gió mùa hoạt động mạnh nhất Biên độ ngày đêm cũng thấp nhất, gây nên đợt rét đậm, rét hại kèm theo thời tiết hanh khô

1.4 Một số nghiên cứu trong và ngoài nước

1.4.1 Ngoài nước

Áp cao Siberia có vai trò ảnh hưởng rất quan trọng trong mùa đông Châu Á, Bingiyi

Wu và Jia Wang (2002) đã có bài nghiên cứu về tác động của dao động cực Bắc (AO) và

áp cao Siberia (SH) trong gió mùa mùa đông Đông Á (EAWM) Các tác giả sử dụng bộ số liệu của Trung tâm dự báo môi trường quốc gia/ trung tâm nghiên cứu khí quyển quốc gia (NCEP / NCAR) và đã chỉ ra hệ số tương quan của chỉ số AO và chỉ số EAWM là 0.28, trong khi hệ số tương quan của chỉ số SH và chỉ số EAWM là 0.8; mối tương quan này cho thấy chỉ số SH có thể thể hiện cường độ của EAWM Trong mùa đông: AO và SH là tương đối độc lập với nhau trong ảnh hưởng đến EAWM SH có nhiều ảnh hưởng trực tiếp

và đáng kể hơn AO tới EAWM Tác động của SH tới nhiệt độ không khí bề mặt xảy ra chủ yếu ở phía Nam của 50°N qua Đông Á, Tây Bắc Thái Bình Dương và biển Nam Trung Quốc do AO ngăn ảnh hưởng của SH tới vĩ độ của Châu Á[15]

Nghiên cứu của Tsing-Chang Chen, Ming-Cheng Yen và các cộng sự (2002), cũng như C.P.Chang, Zhuo Wang và Harry Hendon (2006) đã có những nghiên cứu điển hình

Trang 21

và đánh giá toàn diện về gió mùa mùa đông Đông Á và chỉ ra nguồn gốc của sự xâm nhập lạnh trong thời kì mùa đông ở Việt Nam đều từ gió mùa mùa đông Đông Á Sự xâm nhập lạnh ở đây gồm các đợt sóng lạnh, một mặt lạnh ở phía sau front tiến đến với khu vực có khí áp cao hơn, còn ở phía sau front thì có không khí ẩm hơn và hướng theo hướng đông bắc, dọc theo chiều của front Nó có cấu trúc là một dòng Haldey địa phương Sự lan truyền theo hướng đông nam của các đợt lạnh là do các đợt sóng ngắn liên tục đi xuống khi bề mặt đệm đang chịu ảnh hưởng (hay tác động) của một đợt sóng lạnh cũ Sóng hành tinh có vai trò quan trọng trong quá trình đưa các sóng lạnh từ áp cao Siberia xuống đến khu vực Đông Nam Á, điều đó thể hiện rất rõ khi có các đợt sóng nhỏ liên tục đi xuống[16], [24]

Để xác định được cường độ của gió mùa mùa đông Đông Á (EAWM), Yueqing Li

và Song Yang (2010) đã sử dụng sự thay đổi quá trình của gió trong khu vực tầng đối lưu,

ở các mực độ cao khác nhau, dùng sự thay đổi đó để miêu tả sự thay đổi của gió mùa Khi chỉ số này cao (hoặc thấp), dòng siết gió tây trên cao sẽ mạnh (hoặc yếu), rãnh Đông Á sâu (hoặc nông), khi đó áp cao Siberia mạnh hơn (hoặc yếu hơn), và dị thường ở mực thấp các vùng phía bắc (hoặc các vùng phía nam) chiếm ưu thế hơn vùng Đông Á Nhiệt độ bề mặt

và nhiệt độ vùng dưới tầng đối lưu (lower-tropospheric) khu vực Đông Á giảm (hoặc tăng)

và sự gia tăng lạnh trên khu vực Đông Nam Á và Tây Nam Thái Bình Dương đang hoạt động nhiều hơn (hoặc ít hơn) Chỉ số này còn có sự khác biệt giữa các tháng khác nhau và

có tương quan chặt chẽ với dao động cực Bắc (Arctic Oscillation – AO) và chỉ số nhiệt độ

bề mặt nước biển vùng Nino 3.4 (SST) So với các chỉ số trước đó, chỉ số này có tính đến các yếu tố ảnh hưởng hơn và làm rõ các quá trính vật lý liên quan đến gió mùa, tăng cường diễn tả sự biến động của gió mùa và ảnh hưởng của nó đến thời tiết và khí hậu của khu vực[29]

Ngoài các nghiên cứu về sóng để xác định cường độ của gió mùa Đông Á (EAWM) thì Tae-Won Park, Chang-Hoi Ho, Jee-Hoon Jeong và các cộng sự (2015) đã nghiên cứu

về nguồn gốc động lực của chúng Trong bài nghiên cứu này, tác giả đã sử dụng hai chỉ số động năng để xác định một cách khách quan các kiểu sóng lạnh bằng cách sử dụng tiềm nhiệt (𝜃) đối với đỉnh tầng đối lưu tại hai hệ thống xoáy thế (2-PVU) bề mặt Hai chỉ số được thiết lập để đại diện cho tính sơ cấp của hai loại sóng lạnh Chỉ số truyền sóng (wavetrain index – WI) được xác định là sự thay đổi dị thường của 𝜃 trên hệ thống 2-PVU

bề mặt giữa Tây Bắc Thái Bình Dương và Đông Bắc Trung Quốc, bao gồm sự xâm nhập

về phía nam (hoặc bắc) của khối không khí lạnh (hoặc ấm) liên quan đến mô hình rãnh – sống Chỉ số chặn (blocking index – BI) được định nghĩa là sự khác biệt dị thường 𝜃 giữa vùng Bắc Cực và vùng phía đông bắc Trung Quốc, biểu thị sự thay đổi (từ dịch gốc là đảo) của khối không khí liên quan đến sự đảo ngược của gradient 𝜃, thường thấy trong khi xảy

ra chặn sự phát triển của các sóng lạnh Các phân tích tổng hợp dựa trên WI và BI thể hiện

Trang 22

rõ những biến động về mặt động năng của các kiểu tăng áp cao lạnh Sự tăng sóng lạnh liên quan đến việc mở rộng phía đông nam của áp cao Siberia và gió hướng bắc gần bề mặt[26]

Gao Hui và cs (2007) phân tích các năm có EAWM mạnh thể hiện qua gió đông bắc mạnh hơn, nhiệt độ giảm mạnh đó là khi áp cao Siberia và dòng xiết gió tây đều rất mạnh, áp thấp Aleut và rãnh Đông Á khơi sâu19

Wang và Chen (2013) xác định chỉ số mới của EAWM, thông qua xem xét chỉ số đông-tây (EWI) (gradient khí áp giữa áp cao Siberia và áp thấp Aleutvà chỉ số Bắc-Nam (NSI) (gradient giữa áp cao Siberiavà rãnh xích đạo) HSTQ giữa các chỉ số được chuẩn hoá và Pmsl vùng tác giả chọn trong 45 năm là 0,99 HSTQ giữa chỉ số EAWM và EWI (NSI) là 0,95 (0,91) HSTQ giữa NSI và EWI là 0,74 Các tác giả cho rằng, mối quan hệ của áp cao Siberia và rãnh xích đạo cao hơn so với mối quan hệ của áp cao Siberia và áp thấp Aleut22

Yi Zhang và cộng sự (1997) nghiên cứu khí hậu và biến trình năm gió mùa mùa đông Á từ năm 1979 – 1995 của NCEP/NCAR đã thêm một số điểm chú ý về khí hậu gió mùa mùa đông Các tác giả nhấn mạnh sự phân bố thời gian và không gian của đợt lạnh tăng cường và áp cao Siberia, bao gồm: nguồn gốc, đường đi và sự tiến triển của chúng Đặc biệt là sự biến đổi của gió mùa mùa đông và đợt xâm nhập lạnh.Theo các tiêu chí thông thường, có khoảng 13 đợt lạnh xảy ra mỗi mùa đông, trong đó có 2 đợt là mạnh mẽ Các đợt thường kéo dài trung bình khoảng 7 ngày và cường độ trung bình là 1050 hPa; các đợt mạnh thường kéo dài 9 ngày với cường độ trung bình năm là 1060 hPa Các đợt tăng cường lạnh bắt đầu từ 2 vùng: một là gần tây bắc hồ Baikal và khác là bắc hồ Balkhask Các trung tâm áp cao này di chuyển xuống phía nam và kết thúc ở phía đông và đông nam Trung Quốc Cường độ của áp cao Siberi thay đổi theo mùa và cực đại vào tháng 1 Tuy nhiên, đợt tăng cường lạnh hoạt động mạnh nhất lại xảy ra vào tháng 10 và tháng 3.Điều này cho thấy tháng 10 và tháng 3 vẫn được coi là có gió mùa đông Á [28]

Wallace và Gutzler (1981) đã đề xuất mô hình Á – Âu (EU) bằng cách phân tích trường độ cao địa thế vị trong mùa đông ở bán cầu Bắc EU đặc trưng bởi sóng hành tinh

có ba trung tâm hoạt động trên lục địa Á – Âu và Nhật Bản: một trung tâm năm trên Scandinava và Ba Lan (55°N, 20°E), một trung tâm trên vùng Siberi (55°N, 75°E) và một trung tâm trên Nhật Bản (40°N, 145°E) Tác giả xác định chỉ số trung bình tháng của EU như sau:

EU(WG) = -1/4z*(55°N, 20°E) + 1/2z*(55°N, 75°E) – 1/4z*(40°N, 145°E)

Trong đó: z* là độ cao dị thường mực 500 hPa

Các tác giả chỉ ra rằng mối quan hệ giữa EU và EAWM là tương quan âm và sự tương quan này có liên quan với sự biến đổi của áp cao Siberia và mạnh hơn so với bình

Trang 23

thường khi chỉ số EU có giá trị dương Tuy nhiên mối quan hệ này bị ảnh hưởng bởi các đặc điểm địa phương ở Nhật Bản [30]

Trong nghiên cứu sự thay đổi theo không gian và thời gian của gió mùa mùa đông trên bán đảo Đông Dương của Sirapong Sooktawee và cộng sự (2014) đã chỉ ra có mối liên hệ liên quan giữa gió mùa mùa đông trên bán đảo Đông Dương (IDP) với EAWM và

dị thường nhiệt độ bề mặt biển (SSTA) ở Thái Bình Dương Trong suốt mùa đông phương Bắc, các điều kiện khí hậu ở IDP bị chi phối bởi hoàn lưu kinh tuyến gắn với sự tăng cường của áp cao Siberi Sự bùng phát gió đông bắc của SH là điểm đáng chú ý nhất của gió mùa mùa đông Đông Á Hoạt động của EAWM có tác dụng mạnh mẽ trên quy mô ngoại nhiệt đới và nhiệt đới, ảnh hưởng sự đối lưu trên vùng phía Tây và sự biến đổi của EAWM có liên quan với SSTA ở vùng nhiệt đới Thái Bình Dương Các dữ liệu trong những tháng mùa đông phương bắc (tháng 1-2) cho giai đoạn 1979 - 2010 được sử dụng cho nghiên cứu này [25]

Năm 2014, Se-Hwan and LU Riyu : Đã nghiên cứu lại khả năng dự đoán 21 chỉ số EAWM của 5 mô hình dự báo khí hậu tổ hợp của các trung tâm dự báo khí hậu lớn trênthế giới như: UK MetOffice, Me´te´o-France, ECMWF, Leibniz Institute of Marine Sciencesat Kiel University, Euro-Mediterranean Center for Climate Change Kết quả là khả năng dự đoán chỉ số gió màu mùa đông của các mô hình dự báo khí hậu tổ hợp trong số 21 chỉ số EAWM tốt, với hệ số tương quan dao động từ 0,54 đến 0,61[21]

Năm 2017, Li Qiaoping và cs [23] nghiên cứu việc sử dụng mô hình CFSv2 để dự báo KKL trong 11 năm từ 1999 - 2010 cho kết quả dự báo tương đối tốt với thời hạn dự báo đến 45 ngày Trong bài viết này, tác giả sử dụng trung bình giá trị của trường các yếu

tố dự báo của Cơ quan khí tượng Trung Quốc trong một khu vực nằm trong ô vuông

(20-550N, 105-1350E) để thay thế cho trung bình các trường yếu tố dự báo này trên toàn bộ lãnh thổ Trung Quốc Trong bài báo này, tác giả đã đưa ra một số kết luận đáng chú ý:

- Mô hình khí hậu CFSv2 đã bắt được tần số, cường độ và khu vực có KKL và cho kết quả dự báo tốt nhất với thời hạn dự báo 15 ngày

- Mô hình khí hậu CFSv2 có khả năng mô phỏng các hoàn lưu chính trong mùa đông ở khu vực Đông Á

- Năm 2010, Yueqing Li và Song Yang26 đã xây dựng một bộ chỉ số mới , chỉ số động lực cho Gió mùa Mùa đông khu vực Đông Á:

[{U200(30-350N/90-1600E)-U200(50-600N/70-1700E)}+{U200(30-350N/90-1600E) - U200(5-100N/90-1600E)}] /2 ;

Chỉ số có tính đến sự ảnh hưởng của nhiều nhân tố:

- Diễn tả tốt hơn quá trình vật lý liên quan đến gió mùa;

Trang 24

- Ứng dụng tốt hơn vào đánh giá biến đổi của gió mùa và tác động của chúng tới khí hậu khu vực;

- Chỉ số này có sự liên kết với SST khu vực Thái Bình Dương xích đạo;

- Có thể dự báo được bởi NCEP Climate Forecast System

1.4.2 Ở trong nước

Năm 2016 theo Trung tâm Khí tượng Thủy văn, không khí lạnh xâm nhập vào nước ta có nơi xuống tới 3oC Nhiệt độ giảm mạnh ở các tỉnh miền Bắc (2-2016) các tỉnh Bắc Bộ và Bắc Trung Bộ rét đậm, rét hại trên diện rộng trong 3 ngày (24/2 đến 27/2) nhiệt

độ trung bình ngày 13 đến 15 oC, vùng núi khoảng 3 – 6 oC [13]

Chu Thị Thu Hường (2015) đã phân tích ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đến cường

độ và phạm vi của áp cao Siberia chủ yếu dựa trên nguồn số liệu tái phân tích với độ phân giải 2.0 x 2.0 độ kinh vĩ của trường khí áp mặt nước biển (Pmsl) và nhiệt độ không khí bề mặt (Ts) trung bình trên toàn cầu và các khu vực trong thời kỳ 1961-2010 Tác giả đã chỉ

ra sự tăng của Ts trên vùng trung tâm Siberia có thể là nguyên nhân chính làm cho cường

độ của áp cao Siberia đang có xu thế giảm, đồng thời phạm vi hoạt động cũng bị thu hẹp

và lùi về phía Bắc trong thời kỳ hoạt động của nó [2]

Số liệu khí áp mực nước biển trung bình (Pmsl) và gió bề mặt các tháng 9 đến tháng

5 năm sau của NCEP trên lưới 2,5 x 2,5 độ kinh vĩ giai đoạn 1961-2009 đã được Chu Thị Thu Hường và Phạm Văn Tân (2014) sử dụng để phân tích xu thế biến đổi của áp cao Siberi Đồng thời, mối quan hệ giữa hoạt đông của áp cao này với nhiệt độ trung bình và cực tiểu tháng trên khu vực Bắc Bộ Việt Nam cũng được đưa ra dựa trên chuỗi số liệu tại

21 trạm khí tượng thời kỳ 1961 - 2007 Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng: trong thời kỳ 1961

- 2009, cường độ của áp cao Siberi có xu thế giảm chậm trong các tháng chính đông, song lại có xu thế tăng chậm trong các tháng đầu và cuối đông Xu thế tăng/giảm xảy ra trong thời kỳ 1961-1990/1991-2009 ở các tháng đầu và cuối đông, nhưng trong các tháng chính đông thì ngược lại Hơn nữa, áp cao này có quan hệ khá tốt với nhiệt độ trung bình và nhiệt

độ cực tiểu trong các tháng mùa đông, đặc biệt, trên các vùng Đông Bắc Bộ và Đồng bằng Bắc Bộ trong tháng 2 và tháng 11 với hệ số tương quan lên tới ≈ -0,6 [1]

Phân tích trường độ cao địa thế vị trên khu vực Châu Á và lân cận trong các tháng mùa đông, Nguyễn Viết Lành và Chu Thị Thu Hường (2005) cho rằng, từ tháng 3, áp cao Siberia này đã suy yếu và dịch dần lên phía tây bắc Cụ thể, trên mực 1000mb, độ cao địa thế vị của áp cao này giảm 40 mdtv so với tháng trước Trên mực 925mb và 850mb, độ cao địa thế vị vùng gần trung tâm áp cao này đều giảm khoảng 20 mdtv Vị trí trung tâm

áp thấp Aleut tuy ít thay đổi nhưng cường độ của nó cũng đã suy yếu nhiều Ở mực 1000mb

ở vùng gần trung tâm áp thấp này tăng lên 40 mdtv so với tháng 2 ; còn trên mực 500mb,

áp thấp này chỉ còn thể hiện dưới dạng một rãnh thấp ; Nguyễn Viết Lành và cs (2007) tập

Trang 25

chung vào nghiên cứu về các đợt XNL của gió mùa Á-Úc Các tác giả cho rằng, hoạt động của các trung tâm tác động như áp cao Hoa Đông, áp cao lạnh Siberia và áp cao Thanh Tạng làm ảnh hưởng đến các đợt XNL chủ yếu ở khu vực phía Bắc, thường tăng cường mạnh vào các tháng chính và cuối đông Ngoài ra, sự gia tăng nhiệt độ trong tháng 1 và tháng 2 trong thời kỳ 1961-2000, ở một số trạm là thời kỳ áp thấp Trung Hoa và áp cao TBD hoạt độngmạnh [4]

Theo Trần Công Minh (2003) kết quả thống kê các đợt xâm nhập của không khí cực đới biến tính ở miền Bắc cho thấy, trong thời kỳ 10 năm: từ 1994 đến 2003 có 294 đợt xâm nhập lạnh Như vậy, trung bình mỗi năm có gần 30 đợt xâm nhập lạnh Trong tháng

9 có 10 đợt (3%), ba tháng tiếp theo là tháng 4, tháng 5, và tháng 10 đều có từ 25 đến 27 đợt (chiếm 9%), các tháng còn lại (tháng 11, 12, 1, 2, 3) mỗi tháng có từ 4 – 47 đợt xâm nhập lạnh (chiếm 12-16%) [11]

Phạm Vũ Anh và Nguyễn Viết Lành đã đi sâu tìm hiểu về nguồn gốc của khối không khí, những trung tâm khí áp, hướng di chuyển của khối không khí và bản chất biến tính của từng khối không khí theo từng giai đoạn, chủ yếu là vào thời kỳ mùa đông, các tác giả

đi sâu phân tích các hình thế khí áp, từ mặt đất đến các tầng trên cao để từ đó nhận biết được các dấu hiệu của sự xâm nhập lạnh vào Việt Nam[7]

Nguyễn Đức Ngữ cho rằng: Trong những năm ENSO, số front lạnh ảnh hưởng đến nước ta đều ít hơn bình thường Tỷ lệ giữa tổng chuẩn sai dương và tổng chuẩn sai âm của tần số front lạnh đi qua Hà Nội của các tháng trong năm chỉ bằng 70% Thời gian kết thúc hoạt động không khí lạnh ở Việt Nam sớm hơn bình thường [3]

Phân tích hoạt động của một số trung tâm khí áp ảnh hưởng đến Việt Nam trong các tháng chuyển mùa từ đông sang hè trong giai doạn 1961 – 2010, Lê Anh Tú (2015) cho rằng, trong thời kì này áp cao Tây Bắc Thái Bình Dương có xu hướng yếu đi ở tầng thấp 1000mb và 850mb Tuy nhiên nó lại mạnh lên và ảnh hưởng đến Việt Nam nhiều hơn ở mực trên cao 500mb Đồng thời, dải thấp xích đạo cũng có xu hướng mở rộng hơn về phía đông Trong khi đó, các hệ thống khí áp chi phối thời tiết mùa đông hoạt động yếu đi và thu hẹp phạm vi hoạt động vào tháng 5 Áp thấp Aleut có xu hướng mạnh lên và mở rộng phạm vi hoạt động về phía tây trong các tháng này [6]

Nghiên cứu mối quan hệ giữa xâm nhập lạnh xuống Việt Nam với áp thấp Aleut, Nguyễn Viết Lành và Phạm Minh Tiến cho rằng Áp thấp Aleut ảnh hưởng đến thời tiết Việt Nam trong các tháng mùa đông một cách khá rõ rệt; theo đó, khi áp thấp này mạnh lên, sự xâm nhập lạnh xuống Việt Nam giảm đi do áp cao Siberia di chuyển có hướng lệch đông hơn lệch nam Hệ số tương quan giữa cường độ của áp thấp Aleut với số đợt không khí lạnh xâm nhập xuống Việt Nam trong tất cả các chuỗi số liệu, các thời kì đều khá ổn định và cao, cao nhất lên tới 0,704[6]

Trang 26

Nghiên cứu dao động và biến đổi của hiện tượng rét đậm, rét hại ở Việt Nam rét hại trong giai đoạn 1961- 2007, Vũ Thanh Hằng và cs (2010) đã đưa ra được kết quả: Ảnh hưởng của sự xâm nhập lạnh cũng có tác động đáng kể đến sự giảm nhiệt độ cũng như số ngày có nhiệt độ đạt ngưỡng rét đậm, rét hại Trung tâm áp cao lạnh lục địa Siberia mạnh nhất vào thời kỳ 1961-1970 với khí áp cao nhất ở tâm là 1036mb, trong khi đó cường độ cao áp đã có sự suy giảm ở những thập kỷ tiếp theo với giá trị khí áp cực đại ở tâm chỉ đạt 1032mb Mặt khác, vị trí tâm áp cao nằm xa về phía bắc hơn, có nghĩa là cách xa vùng lãnh thổ nước ta hơn so những thập kỷ trước đó Điều này có thể là một trong những nguyên nhân ảnh hưởng đến sự biến đổi của hiện tượng rét đậm, rét hại ở nước ta[14].

Qua đó ta có thể thấy được, không khí lạnh hoạt động chủ yếu vào thời kỳ chính đông và cuối mùa đông Vào các tháng chính đông là khoảng thời gian áp cao Siberia mạnh nhất Đây cũng là khoảng thời gian mạnh nhất của gió mùa mùa đông ảnh hưởng đến nước

ta trong năm Khi không khí lạnh tràn về, thời tiết hanh khô Sang đến các tháng cuối đông,

áp cao Siberia dịch chuyển dần sang hướng tây bắc, đồng thời, gió mùa mùa đông ảnh hưởng đến nước ta cũng yếu hơn và thời tiết cũng có thay đổi, có thể gây nên những đợt mưa phùn, hoặc kèm theo những cơn dông đầu mùa

Những nhiên cứu ở trong nước và ngoài nước chủ yếu đều tập trung nghiên cứu về

sự biến đổi cường độ và phạm vi của áp sao Siberia hay một số trung tâm khí áp khác; sự biến đổi về nhiệt độ không khí bề mặt do ảnh hưởng của không khí lạnh hay sự biến đổi trong hoạt động của gió mùa mùa đông, sự biến đổi của Áp thấp Aleut, của ENSO Tuy nhiên, những nghiên cứu thường chỉ tập trung vào các tháng chính đông, khi không khí lạnh ảnh hưởng mạnh nhất Trong những năm gần đây, dưới tác động của biến đổi khí hậu, hoạt động của các đợt xâm nhập lạnh trong mùa đông đã có nhiều diễn biến bất thường

Đi kèm theo đó là nhu cầu của xã hội ngày càng cao hơn về việc có được những thông tin nhận định, dự báo hạn mùa về một mùa đông sắp tới Hơn nữa, hầu như chưa có tác giả nào nghiên cứu về việc nhận định, dự báo hạn mùa khả năng hoạt động xậm nhập lạnh trên khu vực Việt Nam Chính vì vậy, việc nghiên cứu và tìm ra được bộ chỉ số, chỉ tiêu nhằm mục đích áp dụng hiệu quả cho công tác dự báo hạn mùa hoạt động xâm nhập lạnh trong mùa đông trên khu vực Việt Nam có ý nghĩa vô cùng quan trọng và là vấn đề được lựa chọn nghiên cứu trong luận văn này

1.5 Một số chỉ tiêu và tiêu chí

1.5.1 Chỉ tiêu và tiêu chí trong nước

- Chỉ tiêu được sử dụng để dự báo hoặc xác định được một đợt không khí lạnh (KKL) được xác định là xâm nhập xuống Miền Bắc Việt Nam nếu:

- Chỉ tiêu dự báo KKL trước 48 giờ:

Trang 27

Trên bản đồ mặt đất khu vực từ 480N – 530N, 900E – 960E có trung tâm áp cao lạnh và khu vực biến áp dương (kèm theo P24> 0) và trạm 52418, 52436, 52537, 52652

ở rìa phía năm của áp cao lạnh này Hoặc các trạm trên nằm trong một trung tâm áp cao lạnh trong phạm vi từ 380N – 420N, 1000E – 1050E, có trị số khí áp chênh lệch với trị số khí áp trạm Hà Đông (Hà Nội) từ 20mb trở lên Thì trong 48h tới (tính từ thời điểm xuất hiện chỉ tiêu chênh lệch trên), KKL sẽ ảnh hưởng đến Bắc Bộ (trong đó có Hà Nội), nếu chênh lệch này càng lớn cường độ KKL càng mạnh, suất bảo đảm càng cao (trên 85%)

- Chỉ tiêu dự báo KKL xâm nhập xuống nước ta trước 24h

Dự báo xâm nhập của KKL xuống nước ta trước 24h trên cơ sở thống kê và phân tích hình thế synop Đó là hai phương pháp chủ yếu Ngoài ra cần phải kết hợp với các phương pháp dự báo số trị, phân tích ảnh mây vệ tinh để đi đến kết luận chính xác khả năng và thời gian KKL ảnh hưởng

Chỉ tiêu dự báo KKL trước 24h dựa vào chênh lệch khí áp của các trạm với Hà Nội

là phương pháp thống kê hay còn gọi là phương pháp phi địa chuyển Chỉ tiêu dự báo được trình bày ở bảng sau:

Bảng 2: Chỉ tiêu dự báo khả năng xâm nhập của không khí lạnh trước 24h

Chênh lệch p

Trạm 492 (26.80N – 104.20E)

Hà Nội

Trạm 957 (25.60N – 110.20E)

Hà Nội

Trạm 046 (24.30N – 1090E)

Loại I là gió mùa đông bắc mạnh, thường gây ra gió rất mạnh, trong đất liền tới cấp

5 cấp 6 và ngoài khơi từ cấp 8 trở lên

Loại II, III là gió mùa đông bắc có thể gây gió mạnh tới cấp 5 ở trong đất liền và tới cấp 6 – 7 ở ngoài khơi (loại dưới là loại KKL có đường đi chính bắc)

Hiệu quả thời gian dự báo tính từ thời điểm xuất hiện đạt chỉ tiêu chênh lệch như trong bảng trên Tuy nhiên cũng lưu ý khi sử dụng, cần xem xét thêm hình thế synop của các tầng trên cao 850mb, 700mb, 500mb, đặc biệt là cường độ hệ thống cao cận nhiệt đới

và vị trí rãnh tương ứng trên bản đồ 500mb

- Chỉ tiêu dự báo KKL xâm nhập xuống nước ta trước 12h:

Trang 28

Chênh lệch khí áp p giữa trạm 902 (25.4 0N – 105.10E) và trạm Hà Nội trên 5 mb (tính từ thời điểm xuất hiện chỉ tiêu chênh lệch này), sau 12 giờ KKL ảnh hưởng đến Hà Nội, và Bạch Long Vĩ có gió mạnh cấp 6, nếu chênh lệch này càng lớn, cường độ KKL càng mạnh; gió Bạch Long Vĩ có thể đạt cấp 7, cấp 8

Tuy nhiên khi sử dụng chỉ tiêu dự báo này dự báo viên cần tính toán và dự báo khả năng tăng hay giảm chỉ tiêu và dự kiến thời gian có thể đạt chỉ tiêu và đòi hỏi kinh nghiệm của dự báo viên trong phân tích và dự báo

Đối với các tỉnh Trung Bộ đặc biệt đối với Nam Trung Bộ khả năng thời gian và mức độ ảnh hưởng của KKL có khác hơn Khi đã dự báo KKL ảnh hưởng đến nước ta cần căn cứ cường độ KKL, khả năng bổ sung duy trì KKL trên khu vực đông nam Trung Quốc

và căn cứ các điều kiện synop ở các bản đồ tầng thấp và trên cao như giá trị biến áp, biến cao, điều kiện dòng dẫn và mối tương quan giữa các hệ thống thời tiết khác như áp cao cận nhiệt đới, áp thấp nóng phía tây với KKL ảnh hưởng đến quá trình xâm nhập sâu xuống phía nam của KKL

- Ngoài những chỉ tiêu được nêu ở trên trong nghiệp vụ dự báo tại các đơn vị thực hiện dự báo, cảnh báo sự xâm của KKL, các dự báo viên Việt Nam còn sử dụng một số chỉ tiêu phụ hỗ trợ cho công tác dự báo, cảnh báo các đợt xâm nhập của KKL được chính xác hơn đó là sử dụng chỉ tiêu mô hình synôp đặc trưng, trên cơ sở xác định KKL là khối không khí ở tầng thấp, sự di chuyển của nó ngoài biểu hiện của sự gia tăng của gradient khí áp còn phụ thuộc rất lớn vào điều kiện trên cao ở lớp dưới của tầng đối lưu, đặc biệt lớp không khí từ 1500m đến 5000m, sống rãnh trên cao có vai trò dòng dẫn đối với quá trình xâm nhập lạnh, như sau:

Nếu chênh lệch khí áp giữa trạm 56492 với Hà Nội nhỏ khoảng 5mb-10 mb và chưa đạt chỉ tiêu gradient khí áp ở bảng 1 nhưng vùng phía bắc của trạm này có biến áp 24h dương và nếu xuất hiện các mô hình synop đặc trưng sau thì trong 24h KKL cũng có nhiều khả năng xâm nhập xuống nước ta:

 Trường hợp thứ nhất: Vùng cao nguyên Tây Tạng trong phạm vi 300N – 400N;

900E – 1050E trên mực 850mb tồn tại một vùng áp cao đóng kín hoặc một lưỡi áp cao trả i

dài về phía nam với trị số nhỏ nhất là 144dam; mực 700mb trong phạm vi 250N – 400N;

950E – 1150E tồn tại một rãnh áp thấp có trục bắc nam hoặc đông bắc - tây nam

 Trường hợp thứ hai: Mực 500mb trong phạm vi 400N – 600N; 800E – 1150E xuất hiện một sống cao có biến cao dương, trục của sống cao hướng bắc - nam hoặc đông bắc - tây nam

 Trường hợp thứ ba: Trên bảo đồ mặt đất nếu vùng Hoa Nam (Trung Quốc) trong

phạm vi giới hạn từ 230N – 250N tồn tại một front lạnh hay đường đứt, vùng phía bắc trạm

Trang 29

56492 có biến áp 24h lớn hơn hoặc bằng 5mb và còn có khả năng tăng thêm trong lúc đó

ở phía đông lục địa Trung Quốc và nam Nhật Bản tồn tại vùng áp thấp với biến áp 24h có giá trị âm

1.5.2 Chỉ số, chỉ tiêu ngoài nước

Các nhà khoa học khi nghiên cứu về gió mùa mùa đông Đông Á, nhiều nhà khoa học còn đưa ra các chỉ số gió mùa mùa đông (EAWMI – East Asian Winter Monsoon Index) để xác định cường độ.Trong một nghiên cứu của mình YUEQING LI và SONG YANG(2010), Yang và cs (2002)đã lựa chọn bộ chỉ số EAWMI điển hình để so sánh với chỉ số gió màu mùa đông mới của mình (Bảng 3) và đây cũng là những chỉ số được nhiều nhà khoa học sử dụng trong những nghiên cứu về gió mùa mùa đông khu vực đông Á của mình

Bảng 3: Bộ chỉ số phản ánh về sự biến đổi của gió mùa mùa đông Đông Á

ICHEN V10m V10m (25-40

0 N, 120-1400 E) – V10m (10-250 N, 110-1300E)

Giá trị chỉ số càng lớn thì EAWM càng yếu và ngược lại

IYang V850 V850 (20-400 N, 100-1400 E)

Giá trị chỉ số càng lớn thì EAWM càng mạnh

và ngược lại

IJhun U300hPa U300hPa (27.5–37.5

0 N, 110–1700 E) - U300hPa (50–600 N, 80-1400 E)

Giá trị chỉ số càng lớn thì EAWM càng mạnh

và ngược lại

ISUN H500hPa H500hPa (30–450N,125-1450 E)

Giá trị chỉ số càng lớn thì EAWM càng yếuvà ngược lại

và ngược lại

CHƯƠNG 2 SỐ LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Số liệu quan trắc các đợt KKL ở Việt Nam :

- Số liệu, dữ liệu được sử dụng trong nghiên cứu của bài luận văn này bao gồm các loại số liệu và dữ liệu sau:

- Số liệu thống kê các đợt xâm nhập lạnh có ảnh hưởng đến Việt Nam từ năm 1992 đến năm 2015 trong tư liệu của Trung tâm Dự báo khí tượng thủy văn Trung ương [7] Trong đó, số đợt không khí lạnh xâm nhập có cường độ mạnh, yếu, trung bình và hiện tượng thời tiết đặc trưng trong từng đợt cũng được thống kê để phân tích

Trang 30

2.2 Số liệu tái phân tích ERA - Interim

- Số liệu tái phân tích: Bộ số liệu tái phân tích ERA-Intertim của Trung tâm Dự báo hạn vừa Châu Âu (ECMWF) là bộ dữ liệu tái phân tích với nguồn số liệu được kết hợp từ

cả số liệu quan trắc và mô hình, dữ liệu gồm nhiều trường yếu tố liên tục từ năm 1979 đến nay, với nhiều độ phân giải khác nhau (0,125; 0,25; 0,5; 0,75; 1,0; 1,125; 1,5; 2,0; 2,25; 2,5; 3,0), nhiều mực khí áp (từ mực 1000mb đến mực 1mb) Bộ số liệu này thường được

sử dụng trong việc đánh giá khả năng dự báo của nhiều mô hình hiện nay vì nó đơn giản khi tải về cũng như thuận tiện trong các sử dụng và tính toán Số liệu ERA – Interim được cung cấp trong cả hai dạng định dạng: GRIB và NETCDF

Trong luận văn này, số liệu tái phân tích ERA interim được sử dụng với độ phân giải 0.25ox 0.25o, bao gồm các trường yếu tố: Dữ liệu bao gồm các biến bề mặt và trên các mực áp suất, có 7 mực áp suất được thu thập: 1000hPa, 850hPa, 700hPa, 500hPa, 300hPa, 200hPa Các biến bề mặt bao gồm: Áp suất trung bình mực biển, gió kinh hướng, gió vĩ hướng mực 10m Các biến trên mực áp suất bao gồm: gió kinh vĩ hướng, gió vĩ hướng, độ cao địa thế vị, trong thời kỳ 24 mùa đông (từ tháng 12 năm 1992 đến hết tháng 2 năm 2016)

Nguồn số liệu download: daily/levtype=sfc/

http://apps.ecmwf.int/datasets/data/interim-full-2.3 Số liệu dự báo của sản phẩm mô hình dự báo khí hậu ECWMF:

Số liệu cung cấp dạng số trên các điểm nút lưới và theo định dạng mã Grib2, ECMWF cho phép truy cập để thu thập các trường phân tích và dự báo từ IFS, nguồn số liệu phân tích và dự báo hạn vừa, hạn tháng và hạn mùa từ hệ thống IFS khai thác dưới dạng số Trong luận văn của mình học viên sử dụng số liệu dự báo từ 41 thành phần của

hệ thống dự báo tổ hợp hạn mùa IFS/HOPE độ phân giải 0.50 x 0.50, hạn dự báo 7 tháng khoảng cách 24 giờ với các biến bề mặt và khoảng cách 12 giờ với các biến trên 8 mực đẳng áp

Nguồn số liệu download: http://www.ecmwf.int và sử dụng tài khoản được chia sẻ bởi Trung tâm dự báo KTTV QG

2.4 Các chỉ số EAWMI tham gia trong phương pháp dự báo:

- Chỉ số 1 - EAWMI1: V anomalies at 10 m averaged over (10◦–25◦N, 110◦–130◦

Trang 31

) (M Average

Trong đó: D là giá trị dị thường

M là giá trị cần tính dị thường Average là trung bình cả thời kỳ của giá trị M Như đã nói ở trên, gió kinh hướng tại mực 10m (v10m) được thu thập 04 phiên/ngày nên đầu tiên các giá trị trung bình ngày được tính bằng trung bình của 04 phiên Sau đó giá trị trung bình tháng được tính bằng trung bình của tất cả các ngày trong tháng vừa được tính Đối với mùa đông, đại lượng v10m được luận văn xác định bằng trung bình của các tháng 12, 01 và tháng 02 của năm tiếp theo Như vậy với mỗi năm trong chuỗi dữ liệu từ 1992 đến 2015 đều có một giá trị v10m cho mùa đông của năm đó tại mỗi điểm lưới thuộc miền tính R1 (10N-25N và 110E-130E) và R2 (25N-40N và 120E-140E) Đại lượng trung bình của mùa đông xét trên toàn thời kỳ 1990 đến 2015 là trung bình v10m của toàn bộ các giá trị v10m của các mùa đông trong thời kỳ nói trên Áp dụng công thức (1) sẽ tính được giá trị dị thường v10m cho từng năm Do chỉ số EAWMI 1 được xác định bằng trung bình của giá trị dị thường v10m trên hai vùng R1 (10N-25N và 110E-130E) và R2 (25N-40N và 120E-140E) nên sau khi có dị thường cho từng năm, dị thường cho vùng R1 được tính bằng trung bình của toàn bộ các điểm lưới nằm trong vùng giới hạn kinh độ và vĩ độ của R1 Tương tự như vậy sẽ tính được giá trị trung bình dị thường của v10m đối với vùng R2 Trong file kết quả đầu ra EAWMI1.txt giá trị dị thường được ghi theo từng năm và từng vùng Để tính kết quả cuối cùng, giá trị I1 sẽ bằng trung bình của R1 và R2

- Chỉ số 2 - EAWMI2: V850 anomalies averaged over (20-40N , 100-140E)

(Yang et al 2002)

Tương tự cách tính chỉ số I1 nhưng áp dụng cho gió kinh hướng tại mực 850hPa (V850)

- Chỉ số 3 - EAWMI3: Difference between U300 anomalies averaged over

(27.5◦–37.5◦N, 110◦–170◦ E) and (50◦–60◦N, 80◦–140◦E))(Jhun and Lee et al 2004)

Tương tự cách tính đối với chỉ số EAWMI1 ta sẽ tính được dị thường gió U tại mực 300hPa cho tất cả các mùa đông trên hai khu vực R1 (27.5N-37.5N và 110E-170E) và R2 (50N-60N) Giá trị I3 là hiệu của hai giá trị của vùng R1 và R2

- Chỉ số 4 - EAWMI4: (Normalized SLP gradient averaged over (20◦–50◦N và

110◦–160◦ E)) (Shi, 1996)

Áp dụng cách tính tương tự đối với EAWMI1, ta sẽ tính được dị thường từng năm đối với giá trị áp suất trung bình mực biển trên khu vực 20N-50N và 110E-160E Giá trị Chuẩn hóa của áp suất trung bình mực biển của từng năm được tính bằng giá trị dị thường của năm đó chia cho độ lệch chuẩn của toàn thời kỳ Như vậy để tính được I4 cần phải

Trang 32

tính thêm giá trị độ lệch chuẩn áp suất trung bình mực biển của toàn thời kỳ, giá trị này được tính theo công thức (2)

(2) Trong đó б là giá trị độ lệch chuẩn, x là giá trị áp suất trung bình mực biển cho mùa đông của từng năm, µ là giá trị trung bình áp suất mực biển của mùa đông xét trên toàn thời kỳ

- Chỉ số 5 -EAWMI5: H500hPa anomalies averaged over (30-45N , 125-145E) (Sun and Li 1997)

Tương tự cách tính chỉ số I1 nhưng áp dụng cho Độ cao địa thế vị mực 500hPa (H500) (Sun and Li 1997)

- Chỉ số 6 - EAWMI6: [{U 200 (30-35 0 N/90-160 0 E) - U 200 (50-60 0 N/70-170 0 E)} + {U 200 (30-35 0 N/90-160 0 E) - U 200 (5-10 0 N/90-160 0 E)}] /2 (Li and Yang 2010)

Trước hết cần tính giá trị gió U tại mực 200hPa (U200) cho mùa đông của từng năm như đã nói trong phần tính I1 trên toàn bộ miền tính của dữ liệu 80E-150E và -5N-60N Sau đó giá trị U200(30-500N/90-1600E) được tính bằng trung bình toàn bộ các nút lưới nằm trong miền 30N-50N và 90E-160E từ giá trị U200 nói trên Tính tương tự các đại lượng U200(50-600N/70-1700E) và U200(50S-100N/90-1600E)rồi áp dụng công thức:{[U200(30-

500N/90-1600E) – U200(50-600N/70-1700E)] + [U200(30-500N/90-1600E) – U200(50

S-100N/90-1600E)]}/2 để tính EAWMI 6

2.4 Khu vực tính toán số liệu

2.4.1 Chỉ số I CHEN :

V10m (25-400 N, 120-1400 E) – V10m (10-250 N, 110-1300 E)(EAWMI1)

Trang 33

Hình 3 Khu vực tính toán số liệu chỉ số gió mùa chỉ số I CHEN (EAWMI1)

Trang 34

Hình 5 Khu vực tính toán số liệu chỉ số gió mùa Chỉ số I Jhun(EAWMI3)

Định dạng
Số trang	68
Dung lượng	5,42 MB