3.6.1. Trường mưa mô phỏng 56
3.6.2. Trường hoàn lưu mô phỏng 57
3.6.3. Quá trình vận chuyển động lượng ngang 59
CHƯƠNG 4: XÂY DỰNG CHỈ SỐ GIÓ MÙA VÀ TRƯỜNG HỢP DỰ BÁO CHO
NĂM 2012 63
4.1. Xây dựng các chỉ số gió mùa 63
4.1.1.Chỉ số mưa 63
4.1.2. Chỉ số gió vĩ hướng 64
4.1.3. Chỉ số gradient nhiệt độ mực cao 67
4.2. Áp dụng các chỉ số để dự báo cho trường hợp năm 2012 70
4.2.1. Đặc trưng trường mưa quan trắc giai đoạn bùng nổ gió mùa năm 2012 70
4.2.2. Trường mưa và trường hoàn lưu dự báo 72
4.2.3. Chỉ số mưa dự báo 73
4.2.4. Chỉ số gió vĩ hướng dự báo 75
KẾT LUẬN 77
TÀI LIỆU THAM KHẢO 79
DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Vai trò của độ ẩm ngưng kết tới hoàn lưu quy mô lớn.Nguồn: Webster
(1998). 16
Hình 1.2. Hoàn lưu khí quyển trong mùa hè và mùa đông bắc bán cầu. Nguồn:
Webster (1998). 7
Hình 1.3. Dị thường OLR trung bình từ tháng Mười Hai tới tháng Hai (a) và hoàn lưu
được sinh ra theo lí thuyết của Gill (b). Nguồn: Gill (1980). 9
Hình 1.4. Mô hình hoàn lưu phi tuyến đối xứng (a) và bất đổi xứng (b) của Held-Hou.
Nguồn: Held-Hou (1980). 9
Hình 2.1. Mưa GPCP tích lũy ngày trong ngày bùng nổ gió mùa các năm 1998, 1999,
2001, 2004 và 2010. 16
Hình 2.2. Trường OLR trung bình pentad tại các thời điểm trước bùng nổ 2 pentad
(pentad -2), trước bùng nổ 1 pentad (pentad -1) và pentad bùng nổ (pentad 0). 17
Hình 2.3. Hoàn lưu mực 850 hPa NCAR/NCEP ngày bùng nổ gió mùa các năm 1998,
1999, 2001 2004 và 2010. 20
Hình 2.4. Hoàn lưu mực 200 hPa NCAR/NCEP ngày bùng nổ gió mùa các năm 1998,
1999, 2001 2004 và 2010. 21
Hình 2.5. Hai thành phần trực giao chiếm lượng thông tin lớn nhất của trường gió vĩ
hướng tái phân tích NCAR/NCEP trong ba tháng: tháng Tư, tháng Năm, tháng Sáu từ
năm 1980 tới 2010. 23
Hình 2.6. Trường nhiệt mực 850 hPa số liệu tái phân tích NCAR/NCEP cho ngày bùng
nổ gió mùa các năm 1998, 1999, 2001, 2004 và 2010. 24
Hình 2.7. Trường nhiệt trung bình từ mực 500 hPa tới 200 hPa số liệu tái phân tích
NCAR/NCEP cho ngày bùng nổ gió mùa các năm 1998, 1999, 2001, 2004 và 2010. 25
Hình 3.1. Phân bố mưa mô phỏng thời kì bùng nổ gió mùa năm 1998. 29
Hình 3.2. Phân bố mưa mô phỏng thời kì bùng nổ gió mùa năm 1999 29
Hình 3.3. Phân bố mưa mô phỏng thời kì bùng nổ gió mùa năm 2001 30
Hình 3.4. Phân bố mưa mô phỏng thời kì bùng nổ gió mùa năm 2004 30
Hình 3.5. Phân bố mưa mô phỏng thời kì bùng nổ gió mùa năm 2010 31
Hình 3.6. Lượng mưa quan trắc tại các trạm Nam Bộ từ 08/05 đến 21/05 năm 1998,
đơn vị mm.ngày
-1
32
Hình 3.7. Lượng mưa mô hình tại các trạm Nam Bộ từ 08/05 đến 21/05 năm 1998, đơn
vị mm.ngày
-1
32
Hình 3.8. Lượng mưa quan trắc tại các trạm Nam Bộ từ 14/04 đến 23/04 năm 1999,
đơn vị mm.ngày
-1
33
Hình 3.9. Lượng mưa mô hình tại các trạm Nam Bộ từ 14/04 đến 23/04 năm 1999, đơn
vị mm.ngày
-1
33
Hình 3.10. Lượng mưa quan trắc tại các trạm Nam Bộ từ 02/05 đến 15/05 năm 2001,
đơn vị mm.ngày
-1
34
Hình 3.11. Lượng mưa mô hình tại các trạm Nam Bộ từ 02/05 đến 15/05 năm 2001,
đơn vị mm.ngày
-1
34
Hình 3.12. Lượng mưa quan trắc tại các trạm Nam Bộ từ 14/05 đến 17/05 năm 2004,
đơn vị mm.ngày
-1
35
Hình 3.13. Lượng mưa mô hình tại các trạm Nam Bộ từ 04/05 đến 17/05 năm 2004,
đơn vị mm.ngày
-1
35
Hình 3.14. Lượng mưa quan trắc tại các trạm Nam Bộ từ 14/05 đến 27/05 năm 2010,
đơn vị mm.ngày
-1
36
Hình 3.15. Lượng mưa mô hình tại các trạm Nam Bộ từ 14/05 đến 27/05 năm 2010,
đơn vị mm.ngày
-1
36
Hình 3.16. Hoàn lưu mô phỏng mực 850 hPa thời kì bùng nổ gió mùa năm 1998. 40
Hình 3.17. Hoàn lưu mô phỏng mực 850 hPa thời kì bùng nổ gió mùa năm 1999 40
Hình 3.18. Hoàn lưu mô phỏng mực 850 hPa thời kì bùng nổ gió mùa năm 2001. 41
Hình 3.19. Hoàn lưu mô phỏng mực 850 hPa thời kì bùng nổ gió mùa năm 2004. 41
Hình 3.20. Hoàn lưu mô phỏng mực 850 hPa thời kì bùng nổ gió mùa năm 2010. 42
Hình 3.21. Hoàn lưu mô phỏng mực 200 hPa thời kì bùng nổ gió mùa năm 1998. 44
Hình 3.22. Hoàn lưu mực 200 hPa thời kì bùng nổ gió mùa năm 1999. 44
Hình 3.23. Hoàn lưu mực 200 hPa thời kì bùng nổ gió mùa năm 2001. 45
Hình 3.24. Hoàn lưu mực 200 hPa thời kì bùng nổ gió mùa năm 2004. 45
Hình 3.25. Hoàn lưu mực 200 hPa thời kì bùng nổ gió mùa năm 2010. 46
Hình 3.26. Trường nhiệt mực mô phỏng 850 hPa thời kì bùng nổ gió mùa năm 1998.47
Hình 3.27. Trường nhiệt mực mô phỏng 850 hPa thời kì bùng nổ gió mùa năm 1999.48
Hình 3.28. Trường nhiệt mực mô phỏng 850 hPa thời kì bùng nổ gió mùa năm 2001.48
Hình 3.29. Trường nhiệt mực mô phỏng 850 hPa thời kì bùng nổ gió mùa năm 2004.49
Hình 3.30. Trường nhiệt mực mô phỏng 850 hPa thời kì bùng nổ gió mùa năm 2010.49
Hình 3.31. Trường nhiệt mô phỏng trung bình mực 500 – 200 hPa năm 1998. 50
Hình 3.32. Trường nhiệt mô phỏng trung bình mực 500 – 200 hPa năm 1999. 51
Hình 3.33. Trường nhiệt mô phỏng trung bình mực 500 – 200 hPa năm 2001. 51
Hình 3.34. Trường nhiệt mô phỏng trung bình mực 500 – 200 hPa năm 2004. 52
Hình 3.35. Trường nhiệt mô phỏng trung bình mực 500 – 200 hPa năm 2010. 52
Hình 3.37. Tốc độ giải phóng ẩn nhiệt do đối lưu trung bình năm ngày trước thời điểm
bùng nổ gió mùa trung bình từ 80
o
E – 100
o
E, đơn vị K.s
-1
. 55
Hình 3.38. Mưa mô phỏng trong các trường hợp không có địa hình bởi mô hình
RAMS, đơn vị mm.ngày
-1
. 57
Hình 3.39. Trường gió mô phỏng trong các trường hợp không có địa hình bởi mô hình
RAMS, đơn vị mm.ngày
-1
. 58
Hình 3.40. Vận chuyển momen động lượng tương đối của khí quyển mô phỏng có địa
hình năm ngày trước bùng nổ gió mùa, trung bình từ 50
o
E – 140
o
E, đơn vị 10
22
g.m.s
-1
.
60
Hình 3.41. Vận chuyển momen động lượng tương đối của khí quyển mô phỏng không
địa hình năm ngày trước bùng nổ gió mùa, trung bình từ 50
o
E – 140
o
E, đơn vị 10
22
g.m.s
-1
61
Hình 4.2. Trung bình gió vĩ hướng mực 850 hPa khu vực (10
o
N-15
o
N, 100
o
E-110
o
E)
mô phỏng bởi RAMS. 65
Hình 4.3. Trung bình gió vĩ hướng mực 850 hPa khu vực (10
o
N-15
o
N, 100
o
E-110
o
E)
số liệu tái phân tích NCAR/NCEP . 66
Hình 4.4. Đồ thị của nhiệt độ trung bình từ 500 tới 200 hPa, đường đứt là miền
(100
o
E-110
o
E; 5
o
S-5
o
N) và đường liền là (100
o
E-110
o
E;15
o
N-25
o
N) mô phỏng bởi
RAMS. 68
Hình 4.5. Đồ thị của nhiệt độ trung bình từ 500 tới 200 hPa, đường đứt là miền
(100
o
E-110
o
E; 5
o
S-5
o
N) và đường liền là (100
o
E-110
o
E;15
o
N-25
o
N) số liệu tái phân
tích NCAR/NCEP . 69
Hình 4.6. Lượng mưa quan trắc tại các trạm Nam Bộ từ 01/05 đến 15/05 năm 2012,
đơn vị mm.ngày
-1
71
Hình 4.7. Lượng mưa tích lũy ngày trung bình từ (5
o
N – 15
o
N, 100
o
E – 110
o
E ), đơn vị
mm.ngày
-1
. Nguồn: CPC (Gauge – Based) Unified Precipitation.
http://www.cpc.ncep.noaa.gov/products/Global_Monsoons/Asian_Monsoons/ 71
Hình 4.8. Trường mưa dự báo thời kì bùng nổ gió mùa mùa hè khu vực Nam Bộ 2012.
72
Hình 4.9. Trường hoàn lưu mực 850 hPa dự báo cho thời kì bùng nổ gió mùa mùa hè
khu vực Nam Bộ 2012. 73
Hình 4.10. Trung bình gió vĩ hướng mực 850 hPa khu vực (10
o
N – 15
o
N, 100
o
E –
110
o
E) số liệu dự báo (trái) và số liệu tái phân tích NCAR/NCEP (phải). 75
Hình 4.11. Trung bình gió vĩ hướng mực 850 hPa khu vực (10
o
N – 15
o
N, 100
o
E –
110
o
E) số liệu dự báo (trái) và số liệu tái phân tích NCAR/NCEP (phải). 76
DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1. Dị thường nhiệt độ mặt nước biển trung bình trượt ba tháng tại vùng Niño
3.4 (5
o
N–5
o
S, 120
o
W–170
o
W). Nguồn http://www.cpc.ncep.NCAR/NCEP
.gov/products/analysis_monitoring/ensostuff/ensoyears.shtml. 14
Bảng 2.2. Thời gian mô phỏng giai đoạn bùng nổ gió mùa mùa hè của các năm 1998,
1999, 2001, 2004 và 2010. 15
Bảng 4.1. Ngày bùng nổ gió mùa được xác định bởi chỉ số mưa quan trắc và mưa mô
phỏng 64
Bàng 4.2. Ngày bùng nổ gió mùa dựa vào chỉ số gió vĩ hướng mô phỏng và tái phân
tích NCAR/NCEP. 67
Bảng 4.3. Ngày bùng nổ gió mùa dựa vào chỉ số gradient nhiệt độ mô phỏng và
gradient nhiệt độ tái phân tích NCAR/NCEP 70
Bảng 4.6. Lượng mưa dự báo tại các trạm Nam Bộ từ 04/05 đến 09/05 năm 2012, đơn
vị mm.ngày
-1
. Các số bôi đậm chỉ giá trị mưa trên 5 mm.ngày
-1
74
DANH MỤC KÍ HIỆU VIẾT TẮT
BAO: Bảo Lộc
BMT: Buôn Ma Thuột
CAM: Cà Mau
CAN: Cần Thơ
DAL: Đà Lạt
DAR: DarkNong
ENSO: Dao động nam (El Niño–Southern Oscillation)
GPCP: Mưa phân tích toàn cầu của NOAA (Global Precipitation Climatology Project)
NOAA: Cơ Quan Khí Quyển và Đại Dương Quốc Gia Hoa Kì (National Oceanic and
Atmospheric Administration)
PCR: Hồi quy thành phần chính (Principle Component Regression)
PHU: Phú Quốc
PLE: Pleiku
RAC: Rạch Giá
RAMS: Mô hình khí quyển khu vực (the Regional Atmospheric Model System)
SOI: Chỉ số dao động nam (Southern Oscillation Index)
VUN: Vũng Tàu
MỞ ĐẦU
Gió mùa châu Á là hệ thống gió mùa lớn nhất, đặc trưng nhất trong hệ thống
khí hậu toàn cầu. Sự hoạt động của nó có vai trò cực kì quan trọng tới sự phát triển
kinh tế, xã hội của các quốc gia nơi đây, đặc biệt với một quốc gia nông nghiệp như
Việt Nam.
Trong luận văn này, mô hình RAMS được sử dụng để mô phỏng sự phát triển của
hoàn lưu khí quyển quy mô lớn thời kì bùng nổ gió mùa mùa hè khu vực Nam Bộ
trong các năm 1998, 1999, 2001, 2004 và 2010 nhằm xác định những đặc trưng cơ bản
và cơ chế nhiệt động lực của quá trình bùng nổ gió mùa, trong đó đặc biệt nhấn mạnh
vai trò của lục địa – địa hình trong sự tương phản với các đại dương xung quanh. Kết
quả nghiên cứu cho thấy, giai đoạn bùng nổ gió mùa mùa hè Nam Bộ gắn liền với sự
hình thành của một trung tâm nhiệt lớn phía trên khu vực Nam Á. Trung tâm nhiệt này
gây nên sự đảo ngược của gradient nhiệt độ kinh hướng tại các mực trên cao với bán
cầu mùa hè trở thành bán cầu có nhiệt độ cao hơn. Trung tâm nhiệt này cũng đồng thời
tạo nên một xoáy nghịch mực cao rất lớn với hoàn lưu mở rộng từ vùng biển Ả rập tới
Việt Nam. Ở các mực dưới thấp, một dòng xiết gió tây kéo dài từ vùng biển Đông Phi
tới phía nam vịnh Bengal, đồng thời xoáy kép Sri Lanka xuất hiện và tăng cường rất
mạnh trường gió tây nhiệt đới xích đạo này. Cùng thời điểm đó, áp cao cận nhiệt Tây
Thái Bình Dương đột ngột thay đổi cấu trúc và rút lui rất nhanh sang phía đông, chỉ ra
sự chuyển mùa đang diễn ra ở khu vực này. Sự di chuyển này đồng thời tạo điều kiện
cho dải mưa nhiệt đới di chuyển dần lên phía bắc và trường gió tây nam phát triển tới
bán đảo Đông Dương. Luận văn được bố cục thành bốn chương, ngoài phần mở đầu,
kết luận và tài liệu tham khảo như sau:
Chương 1: Tổng quan về bùng nổ gió mùa mùa hè khu vực Châu Á.
Chương 2: Nhiệt động lực qui mô lớn thời kì bùng nổ gió mùa qua số liệu tái phân tích
Chương 3: Kết quả mô bằng mô hình RAMS.
Chương 4: Xây dựng chỉ số gió mùa và trường hợp dự báo cho năm 2012.
1
Chương 1
TỔNG QUAN VỀ BÙNG NỔ GIÓ MÙA MÙA HÈ
KHU VỰC CHÂU Á
1.1. Ý nghĩa của nghiên cứu gió mùa mùa hè
Gió mùa mùa hè Châu Á là hệ thống gió mùa lớn nhất và đặc trưng nhất trong hệ
thống khí hậu toàn cầu. Giai đoạn bùng nổ của hệ thống này được đánh dấu bởi sự đảo
ngược của hoàn lưu quy mô lớn và thay thế đột ngột mùa khô bởi mùa mưa trong chu
kì hàng năm. Một mặt, gió mùa xuất hiện cung cấp một lượng nước lớn rất cần thiết
cho nông nghiệp, sản xuất, nhưng mặt khác mưa lớn và dồn dập trong nhiều ngày lại là
nguyên nhân của các thảm họa nghiêm trọng như lũ quét, xói lở đất, phá hủy mùa
màng, làm ngập khu dân cư, khu công nghiệp và các vùng nuôi trồng thủy hải sản
Bên cạnh đó, sự xuất hiện của gió mùa thường kèm theo những hiện tượng thời tiết
nguy hiểm như giông, tố, lốc xoáy do đó thường xuyên gây ra những thiệt hại lớn tới
hoạt động kinh tế, xã hội và thậm chí đe dọa tính mạng con người.
Việt Nam nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa châu Á nên khí hậu của Việt
Nam chịu chi phối hoàn toàn bởi hệ thống này. Với hơn 70% dân số làm nghề nông
cùng với hệ thống nhà máy thủy điện dày đặc, nhu cầu sử dụng nước của Việt Nam là
rất lớn. Tuy nhiên, lượng nước sản sinh từ ngoài lãnh thổ Việt Nam chiếm tới xấp xỉ
hai phần ba tổng lượng nước có được nên rất khó chủ động trong việc khai thác và sử
dụng. Hơn nữa, ở thời điểm hiện tại việc tranh chấp sử dụng nước giữa các quốc gia đã
và đang phát sinh những mâu thuẫn gay gắt, ảnh hưởng lớn tới việc sử dụng nguồn tài
nguyên này trong tương lai. Vì vậy, những dự báo chính xác về hoạt động của gió mùa
cả ở hạn ngắn và hạn dài đều có vai trò rất quan trọng giúp đưa ra những định hướng.
Ngày nay, các nước Châu Á có tốc độ phát triển công nghiệp rất nhanh, điều này
đồng nghĩa một lượng khí ô nhiễm lớn đã và đang được thải vào bầu khí quyển.
Những nghiên cứu gần đây chỉ ra rằng gió mùa Châu Á là nguyên nhân phát tán các
chất ô nhiễm mạnh nhất, lên cả tầng cao khí quyển. Khi lên được các tầng trên cao, khí
ô nhiễm sẽ lan tỏa rất nhanh ra toàn cầu. Do đó nghiên cứu gió mùa có vai trò quan
trọng trong việc nghiên cứu ô nhiễm môi trường.
2
Về mặt khoa học, nghiên cứu gió mùa là nghiên cứu hệ thống hoàn lưu quy mô
lớn, chứa đựng trong đó các hệ thống thời tiết quy mô nhỏ hơn. Nghiên cứu gió mùa
giúp hiểu rõ hơn những cơ chế hình thành và vận động của khí quyển, giải quyết được
bài toán này sẽ cải thiện rất lớn khả năng dự báo thời tiết trong tương lai. Đặc biệt,
trong hoàn cảnh khí hậu đang bị biến đổi do sự nóng lên toàn cầu, việc hiểu rõ được cơ
chế vận động của khí quyển là cực kì quan trọng. Mặt khác, các mô hình dự báo khí
hậu hiện nay vẫn chưa thực sự nắm bắt được những quá trình động lực có thể dẫn đến
sự thay đổi hoàn toàn của hệ thống khí hậu (ví dụ như các quá trình hồi tiếp trong khí
quyển), do đó dẫn đến những dự báo chưa chính xác.
Từ những thực tiễn trên, nghiên cứu gió mùa ở Việt Nam đặt ra là một nhu cầu
cấp thiết, có vai trò quan trọng nhiều mặt. Vì vậy tôi đề xuất đề tài:“ Nghiên cứu một
số đặc trưng nhiệt động lực quy mô lớn thời kì bùng nổ gió mùa mùa hè khu vực Nam
Bộ” nhằm hướng đến vấn đề quan trọng này.
1.2. Thực tiễn nghiên cứu gió mùa mùa hè ở Việt Nam
Nam Bộ nằm trong khu vực giao tranh của hai hệ thống gió mùa lớn là hệ gió mùa
mùa hè Nam Á và gió mùa mùa hè Đông Á, do đó mưa gió mùa ở Nam Bộ có diễn
biến phức tạp do chịu tác động của cả hai hệ thống này. Theo trung bình khí hậu, mùa
mưa tại Nam Bộ bắt đầu vào cuối tháng Tư tới đầu tháng Năm, được đánh dấu bởi sự
hình thành của gió tây nam nhiệt đới thổi từ vịnh Bengal sang. Theo rất nhiều nghiên
cứu trên thế giới, giai đoạn này trùng với thời điểm xuất hiện mưa tại vịnh Bengal và
nam Biển Đông, và là những khu vực xuất hiện mưa mùa hè sớm nhất của gió mùa
mùa hè châu Á. Gió mùa mùa hè Ấn Độ thường xuất hiện muộn hơn sau đó khoảng
hai tuần. Tuy nhiên, ngày bắt đầu mùa mưa tại Nam Bộ có sự dao động lớn giữa các
năm và phân bố mưa giữa các khu vực cũng không hoàn toàn giống nhau.
Gió mùa mùa hè Ấn Độ và gió mùa mùa hè Đông Á là những hệ thống gió mùa
điển hình, đã được nghiên cứu khá nhiều trên thế giới, tuy nhiên Việt Nam (bán đảo
Đông Dương) là khu vực chuyển tiếp, giao tranh của các đới gió mùa lại chưa được
nghiên cứu nhiều. Bên cạnh sự hạn chế về số lượng các trạm quan trắc, hoàn lưu gió
mùa khu vực này có sự biến đổi phức tạp, chịu tác động của nhiều yếu tố, do đó rất
khó khăn trong phân tích cũng như xây dựng những chỉ tiêu xác định ngày bùng nổ gió
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét