Luận án Nghiên cứu đánh giá và dự tính biến động của các đặc trưng gió mùa mùa hè ở Việt Nam - Nguyễn Đăng Mậu

LỜI CAM ĐOAN . i

LỜI CẢM ƠN . ii

MỤC LỤC .iii

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT . vi

DANH MỤC BẢNG BIỂU. ix

DANH MỤC HÌNH VẼ . x

MỞ ĐẦU . 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU VỀ ĐÁNH GIÁ VÀ DỰ

TÍNH BIẾN ĐỘNG GIÓ MÙA MÙA HÈ . 4

1.1. Khái quát hoạt động của gió mùa mùa hè . 4

1.2. Các nghiên cứu trên thế giới . 8

1.2.1. Đánh giá biến động gió mùa mùa hè . 8

1.2.2. Dự tính biến động của các đặc trưng gió mùa mùa hè . 19

1.3. Các nghiên cứu ở trong nước . 24

1.3.1. Các nghiên cứu về đánh giá biến động của gió mùa mùa hè. 24

1.3.2. Các nghiên cứu về dự tính biến động gió mùa mùa hè . 25

1.4. Tổng quan chỉ số gió mùa mùa hè. 27

1.5. Nhật xét cuối Chương 1. 31

CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP VÀ SỐ LIỆU NGHIÊN CỨU . 33

2.1. Phương pháp nghiên cứu . 33

2.1.1. Phương pháp xác định chỉ số gió mùa mùa hè . 33

2.1.2. Phương pháp tính toán các đặc trưng gió mùa mùa hè . 36

2.1.3. Tính toán biến động của các đặc trưng gió mùa mùa hè. 37

2.2. Số liệu sử dụng trong nghiên cứu. 42

2.2.1. Số liệu tái phân tích và quan trắc tại trạm . 42

2.2.2. Số liệu kịch bản biến đổi khí hậu được sử dụng . 48

2.3. Nhận xét cuối Chương 2 . 49iv

CHƯƠNG 3: ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG CỦA MỘT SỐ ĐẶC TRƯNG GIÓ

MÙA MÙA HÈ. 51

3.1. Đề xuất chỉ số gió mùa mùa hè cho khu vực Việt Nam. 51

3.1.1. Xác định yếu tố và vùng chỉ số gió mùa mùa hè . 51

3.1.2. Kiểm nghiệm sự phù hợp của chỉ số VSMI. 57

3.2. Biến động nội mùa của các đặc trưng gió mùa mùa hè. 66

3.2.1. Biến động nội mùa của các đặc trưng quy mô lớn. 66

3.2.2. Diễn biến quy mô lớn trong thời kỳ bắt đầu và kết thúc gió mùa mùa

hè. 72

3.2.3. Biến động nội mùa của lượng mưa theo số liệu quan trắc . 83

3.3. Biến động năm của một số đặc trưng gió mùa mùa hè . 88

3.3.1. Mối quan hệ giữa các đặc trưng gió mùa mùa hè . 88

3.3.2. Biến động năm của các đặc trưng theo chỉ số VSMI . 89

3.3.3. Biến động năm của lượng mưa gió mùa mùa hè. 99

3.4. Nhận xét cuối Chương 3 .103

CHƯƠNG 4: DỰ TÍNH BIẾN ĐỘNG CỦA MỘT SỐ ĐẶC TRƯNG GIÓ MÙA

MÙA HÈ.105

4.1. Đánh giá mô phỏng của mô hình PRECIS đối với các đặc trưng gió mùa

mùa hè ở khu vực Việt Nam .105

4.2. Dự tính biến động của trường U850hPa.115

4.2.1. Dự tính biến động vào giữa thế kỷ 21 .115

4.2.2. Dự tính biến động vào cuối thế kỷ 21 .118

4.3. Dự tính biến động các đặc trưng gió mùa mùa hè theo chỉ số VSMI.121

4.3.1. Dự tính biến động của thời điểm bắt đầu gió mùa mùa hè.121

4.3.2. Dự tính biến động của thời điểm kết thúc gió mùa mùa hè.124

4.3.3. Dự tính biến động của độ dài mùa gió mùa mùa hè.128

4.3.4. Dự tính biến động của số đợt gián đoạn gió mùa mùa hè .132

4.3.5. Dự tính biến động cường độ gió mùa mùa hè.134v

4.4. Dự tính biến động lượng mưa trong mùa gió mùa mùa hè ở khu vực Tây

Nguyên và Nam Bộ .138

4.5. Nhận xét cuối Chương 4 .141

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .143

1. Kết luận .143

2. Kiến nghị.144

CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CÓ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN .145

TÀI LIỆU THAM KHẢO .146

PHẦN PHỤ LỤC .159

Phụ lục 1: Danh sách trạm quan trắc được sử dụng trong nghiên cứu .159

Phụ lục 2: Kết quả tính toán chỉ số VSMI thời kỳ bắt đầu GMMH .161

Phụ lục 3: Kết quả tính toán chỉ số VSMI thời kỳ kết thúc GMMH .163

Phụ lục 4: Chỉ số ONI thời kỳ 1981-2010 của CPC .165

pdf183 trang | Chia sẻ: trungkhoi17 | Lượt xem: 359 | Lượt tải: 1download
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Luận án Nghiên cứu đánh giá và dự tính biến động của các đặc trưng gió mùa mùa hè ở Việt Nam - Nguyễn Đăng Mậu, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
g đề tính chỉ số GMMH (5oN -15oN; 100oE -110oE) 3.1.2. Kiểm nghiệm sự phù hợp của chỉ số VSMI Kiểm nghiệm chỉ số VSMI sẽ được thực hiện thông qua đánh giá khả năng phản ánh hoàn lưu quy mô lớn và hệ quả mưa GMMH. Phương pháp kiểm nghiệm được thực hiện thông qua tính toán hệ số tương quan giữa chỉ số VSMI với U850hPa và lượng mưa quan trắc tại các trạm. 3.1.2.1. Khả năng phản ánh hoàn lưu quy mô lớn Kết quả tính toán hệ số tương quan giữa chỉ số VSMI với trường gió vĩ hướng (U) ở các mực khí quyển (850, 700, 500 và 300hPa) được trình bày trên Hình 3.4-Hình 3.7. Trước khi tính toán hệ số tương quan, chỉ số VSMI và trường U ở các mực được tính trung bình mùa hè (tháng 5 đến tháng 9). Như vậy, tổng dung lượng mẫu tham gia tính toán là 30 trong thời kỳ 1981-2010. Vùng được tô 58 màu là vùng có độ tin cậy vượt ngưỡng 95% (ứng với p-value là 0,05) theo kiểm nghiệm t-test. Cụ thể, một số nhận xét về kết quả tính toán như sau: - Mực 850hPa (Hình 3.4): Kết quả cho thấy, hệ số tương quan dương thỏa mãn trên 95% độ tin cậy trên khu vực khoảng 5-23oN trải dài từ khu vực ẤĐD đến phía Đông Philippine. Hình thế này là phù hợp với hoàn lưu gió mực 850hPa trong mùa GMMH. - Mực 700hPa (Hình 3.5): Hình thế của hệ số tương quan là tương tự như ở mực 850hPa. Hay nói cách khác, chỉ số VSMI cũng phản ánh được sự phát triển của đới gió Tây trong mùa GMMH. - Mực 500hPa (Hình 3.6): Chỉ số VSMI thể hiện tốt hoàn lưu gió Tây với hình thế tương tự như mực 850hPa và 700hPa. Tuy nhiên, phạm vi không gian thu hẹp hơn khi lên cao. Ngoài ra, sự phát triển của đới gió Đông từ vùng ngoại nhiệt đới cũng được thể hiện rõ ràng ở khu vực trên 22oN, với hệ số tương quan từ nhỏ hơn -0,55 đến -0,35. Điều này cho thấy, bên cạnh thể hiện tốt sự phát triển của GMMH, chỉ số VSMI cũng thể hiện được sự liên kết vùng ngoại nhiệt đới với vùng nhiệt đới ở mực trên cao. - Mực 200hPa (Hình 3.7): Hình thế phát triển của đới gió Đông mực 200hPa ở khu vực trên 15oN được thể hiện rất rõ ràng bởi chỉ số VSMI, với hệ số tương quan từ nhỏ hơn -0,55 đến 0,35. Từ các kết quả trên cho thấy, chỉ số VSMI thể hiện rất tốt sự phát triển của đới gió Tây từ mực thấp đến mực 500hPa. Ngoài ra, sự phát triển của đới gió Đông ở mực trên cao (500hPa và 300hPa) cũng được chỉ số VSMI nắm bắt rất rõ ràng. Hệ số tương quan giữa chỉ số VSMI với trường U ở các mực khí quyển thỏa mãn trên 95% độ tin cậy, phù hợp với sự phát triển của đới gió Tây mực thấp và đới gió Đông mực trên cao. 59 Hình 3.4. Hệ số tương quan giữa chỉ số VSMI với U850hPa trung bình mùa GMMH (tháng 5-tháng 9) thời kỳ 1981-2010. Vùng đổ màu là vùng có hệ số tương quan vượt 95% độ tin cậy theo kiểm nghiệm t-test Hình 3.5. Hệ số tương quan giữa chỉ số VSMI với U700hPa trung bình mùa GMMH (tháng 5-tháng 9) thời kỳ 1981-2010. Vùng đổ màu là vùng có hệ số tương quan vượt 95% độ tin cậy theo kiểm nghiệm t-test 60 Hình 3.6. Hệ số tương quan giữa chỉ số VSMI với U500hPa trung bình mùa GMMH (tháng 5-tháng 9) thời kỳ 1981-2010. Vùng đổ màu là vùng có hệ số tương quan vượt 95% độ tin cậy theo kiểm nghiệm t-test Hình 3.7. Hệ số tương quan giữa chỉ số VSMI với U300hPa trung bình mùa GMMH (tháng 5-tháng 9) thời kỳ 1981-2010. Vùng đổ màu là vùng có hệ số tương quan vượt 95% độ tin cậy theo kiểm nghiệm t-test 61 3.1.2.2. Khả năng phản ánh mưa trong mùa GMMH Kết quả tính toán hệ số tương quan giữa chuối số liệu ở quy mô hậu thời kỳ 1981-2010 của chỉ số VSMI, SCSSM và CSHL với lượng mưa trong mùa GMMH (từ hậu bắt đầu đến hậu kết thúc) được trình bày trên Hình 3.8. Tính từ thời điểm bắt đầu đến thời điểm kết thúc, số dung lượng mẫu được sử dụng lên tới khoảng gần 900 mẫu trong 30 năm nghiên cứu. Vùng được tô màu là vùng có độ tin cậy vượt ngưỡng 95% (ứng với p-value là 0,05) theo kiểm nghiệm t-test. Cụ thể, một số nhận xét về kết quả tính toán (Hình 3.8) như sau: Khu vực chỉ số GMMH: - Khu vực Tây Nguyên: Hệ số tương quan của các chỉ số với lượng mưa GMMH đều dương và vượt ngưỡng tin cậy 99%. Điều này cho thấy, cả ba chỉ số GMMH đều phản ánh tốt diễn biến lượng mưa GMMH ở khu vực Tây Nguyên. Hệ số tương quan của chỉ số VSMI và SCSSM với lượng mưa có phân bố theo không gian khá tương đồng nhau (Hình 3.8a, b). Tương quan dương với lượng mưa GMMH được thể hiện hơn theo chỉ số CSHL (Hình 3.8c). - Khu vực Nam Bộ: Hệ số tương quan của các chỉ số với lượng mưa GMMH trên khu vực Nam Bộ đều dương và vượt ngưỡng tin cậy 95%. Như vậy, các chỉ số đều phản ánh được diễn biến mưa do GMMH trên khu vực Nam Bộ. Tuy nhiên, hệ số tương quan giữa các chỉ số này với lượng mưa trên khu vực Nam Bộ là thấp hơn so với khu vực Tây Nguyên. Trong 3 chỉ số, chỉ số VSMI có hệ số tương quan với lượng mưa cao hơn so với hai chỉ số còn lại (SCSSM và CSHL). - Khu vực Nam Trung Bộ: Hệ số tương quan với lượng mưa của chỉ số VSMI và SCSSM có phân bố theo không gian là khá tương đồng nhau. Cả hai chỉ số này đều có tương quan thấp đối với lượng mưa ở khu vực này. Chỉ số VSMI phản ánh rõ hơn tác động của hiệu ứng phơn do địa hình gây thời tiết khô nóng ở khu vực này, với hệ số tương quan từ -0,2 đến -0,13 ở khu vực Nam Quảng Nam đến Phú Yên (vượt 95% độ tin cậy) (Hình 3.8a). Điều này là do khu vực Nam Trung Bộ nằm trung vùng tính chỉ số VSMI nên chỉ số này phản ánh tính địa phương tốt hơn. Cả hai chỉ số này đều có hệ số tương quan dương với lượng mưa 62 ở Bình Thuận (vượt 95% độ tin cậy) (Hình 3.8a, b). Hình 3.8c cho thấy, chỉ số CSHL có tương quan dương với lượng mưa GMMH ở hầu hết khu vực Nam Trung Bộ. Kết quả này không phù hợp với tác động của GMMH ở khu vực. Khu vực Bắc Bộ: - Khu vực Bắc Bộ: Như đã đề cập đến ở trong Chương 1, diễn biến mưa trong mùa GMMH ở khu vực này là khá tương đồng với diễn biến cường độ GMMH. Thời kỳ cao điểm mùa mưa trùng với thời kỳ GMMH hoạt động mạnh nhất và có trục ITCZ ngang qua khu vực. Kết quả tính toán cho thấy (Hình 3.8a,b), hệ số tương quan với lượng mưa của chỉ số VSMI và SCSSM là khá tương đồng nhau (vượt 95% độ tin cậy). Cả hai chỉ số này đều phản ánh được tác động của hiệu ứng phơn do dãy núi Hoàng Liên Sơn gây thời tiết khô ở sườn phía Đông. Điểm khác biệt khá rõ ràng giữa hai chỉ số là vùng có tương quan dương (vượt 95% độ tin cậy) trong chỉ số VSMI được mở rộng hơn về phía Đông Bắc. Như vậy có thể thấy, chỉ số VSMI phản ánh diễn biến mưa trong mùa GMMH là phù hợp hơn so với chỉ số SCSSM. - Chỉ số CSHL có hệ số tương quan dương (vượt 95% độ tin cậy) ở hầu hết khu vực Bắc Bộ. Khu vực Tây Bắc, tương quan giữa chỉ số CSHL với lượng mưa là rất thấp (không đạt 95% độ tin cậy). (Hình 3.8c). Thực tế cho thấy, diễn biến mưa ở Tây Bắc có quan hệ gần gũi với hoạt động của GMMH ở khu vực Việt Nam. Ngoài ra, tác động của dãy Hoàng Liên Sơn còn gây hiệu ứng phơn ở sườn phía Đông trong mùa GMMH. Tuy nhiên, chỉ số CSHL cũng không phản ánh được diễn biến này. Như vậy có thể thấy, chỉ số CSHL phản ánh tốt diễn biến mưa trong mùa GMMH ở các khu vực Đông Bắc và Đồng Bằng Bắc Bộ. Tuy nhiên, chỉ số này không phản ánh được diễn biến mưa trong mùa GMMH ở khu vực Tây Bắc và sườn phía Đông của dãy Hoàng Liên Sơn. Khu vực Bắc Trung Bộ: - Nhìn chung, hệ số tương quan với lượng mưa có phân bố tương đồng nhau theo chỉ số VSMI và SCSSM (Hình 3.8a, b). Cả hai chỉ số này đều phản ánh tương quan dương (vượt 95% độ tin cậy) ở khu vực Thanh Hóa - Nghệ An và đều có 63 tương quan yếu với lượng mưa ở các địa phương khác. Điều này là do, diễn biến lượng mưa ở khu vực Bắc Trung Bộ là rất phức tạp và chịu sự tác động của nhiều nhân tố. Điểm khác biệt rõ ràng giữa hai chỉ số này là hiệu ứng phơn gây thời tiết khô nóng khi cường độ GMMH mạnh được thể hiện ở khu vực Hà Tĩnh theo chỉ số VSMI (hệ số tương quan từ -0,2 đến -0,13: vượt 95% độ tin cậy). - Ngược lại với hai chỉ số nêu trên, chỉ số CSHL (Hình 3.8c) có tương quan dương với lượng mưa trên toàn bộ khu vực Bắc Trung Bộ. Điều này là không phù hợp với diễn biến thực tế của mưa trong mùa GMMH ở khu vực Việt Nam. Cả ba chỉ số được so sánh đều được tính toán từ trường U850hPa để xây dựng. Nhưng do khác nhau về cách tính và vùng tính chỉ số, dẫn đến khả năng phản ánh diễn biến lượng mưa trong mùa GMMH của các chỉ số là khác nhau. - Chỉ số CSHL được xây dựng nhằm phản ánh hoạt động của GMMH ở khu vực Nam Bộ. Chỉ số này có xét đến hoàn lưu gió ở các vĩ độ thuộc phía Nam Trung Quốc - Bắc Biển Đông. Hay nói cách khác, tác động của hoàn lưu ở phía Bắc cũng được đúc kết trong chỉ số này. Do vậy, hệ số tương quan giữa chỉ số CSHL với lượng mưa phổ biến là tương quan dương trên hầu hết diện tích cả nước. Chỉ số VSMI khác với chỉ số SCSSM về khu vực tính toán, nhưng tương đồng nhau về cách tính toán. Do vậy, phân bố theo không gian của hệ số tương quan với lượng mưa là tương đồng nhau. Tuy nhiên, chỉ số VSMI phản ánh rõ nét diễn biến mưa ở các địa phương hơn so với chỉ số SCSSM. - Chỉ số VSMI là phù hợp hơn chỉ số SCSSM và CSHL trong phản ánh diễn biến hệ quả mưa trong mùa GMMH ở khu vực Việt Nam. Điều này có thể thấy rõ qua khả năng phản ánh diễn biến mưa ở các khu vực có mùa mưa trùng với mùa GMMH như Tây Nguyên, Nam Bộ và Bắc Bộ. Đặc biệt, tác động của địa hình gây hiệu ứng phơn tạo thời tiết khô nóng cũng được thể hiện thông qua chỉ số VSMI. Do vậy, việc sử dụng chỉ số VSMI trong đánh giá biến động của các đặc trưng GMMH ở khu vực Việt Nam là phù hợp hơn cả. Như vậy, chỉ số VSMI phản ánh rõ nét hơn diễn biến mưa trong mùa GMMH ở các vùng khí hậu so với các chỉ số SCSSM và CSHL. Đối với các vùng 64 chịu sự tác động trực tiếp, hệ quả mưa do GMMH được thể hiện tốt ở khu vực Tây Nguyên và Nam Bộ (vượt ngưỡng 95% dộ tin cậy). Ngoài ra, chỉ số VSMI cũng phản ánh được hiệu ứng phơn do địa hình gây thời tiết khô nóng ở khu vực Trung Bộ. Đối với các khu vực khác, diễn biến mưa ở địa phương trong mùa GMMH cũng được thể hiện phù hợp. (a) (b) Hình 3.8. Hệ số tương qua giữa các chỉ số GMMH với lượng mưa quan trắc thời kỳ 1981-2010 trung bình hậu (pentad) trong các tháng mùa hè (tháng 5 - tháng 9): (a) Chỉ số VSMI; (b) Chỉ số SCSSM; (c) CSHL. Giá trị hệ số tương quan lớn hơn 0,1 (tô màu) thỏa mãn độ tin cậy thống kê 95% (c) 102°E 104°E 106°E 108°E 110°E 112°E 114°E 8°N 10°N 12°N 14°N 16°N 18°N 20°N 22°N 24°N Trung quèc C¨m pu chia Th¸i Lan -0.6 -0.4 -0.3 -0.2 -0.13 0 0.13 0.2 0.3 0.4 102°E 104°E 106°E 108°E 110°E 112°E 114°E 8°N 10°N 12°N 14°N 16°N 18°N 20°N 22°N 24°N Trung quèc C¨m pu chia Th¸i Lan -0.6 -0.4 -0.3 -0.2 -0.13 0 0.13 0.2 0.3 0.4 102°E 104°E 106°E 108°E 110°E 112°E 114°E 8°N 10°N 12°N 14°N 16°N 18°N 20°N 22°N 24°N Trung quèc C¨m pu chia Th¸i Lan -0.6 -0.4 -0.3 -0.2 -0.13 0 0.13 0.2 0.3 0.4 65 Nhận xét về chỉ số VSMI: Phương pháp tính và khả năng áp dụng: Chỉ số VSMI được tính bằng U850hPa trung bình khu vực 5oN -15oN và 100oE -110oE. Đây là chỉ số đơn giản và có thể ứng dụng trong giám sát, dự báo và đánh giá biến động của GMMH ở khu vực Việt Nam. Kết quả phân tích cũng cho thấy, chỉ số VSMI phản ánh rõ ràng diễn biến hoạt động của đới gió Tây mực 850hPa. Hay nói cách khác, các đặc trưng như thời điểm bắt đầu, kết thúc, gián đoạn và cường độ của GMMH ở khu vực Việt Nam được tính toán thông qua chỉ số VSMI. Phản ánh tốt hoàn lưu quy mô lớn và hệ quả mưa: Chỉ số VSMI phản ánh tốt hoàn lưu quy mô lớn ở các mực khí quyển (850, 700, 500 và 300hPa) trong mùa GMMH ở khu vực Việt Nam. Trong đó, không chỉ thể hiện tốt sự phát triển của đới gió Tây mực thấp, chỉ số VSMI cũng thể hiện được sự phát triển của đới gió Đông mực trên cao có nguồn gốc ngoại nhiệt đới. Đối với quy mô địa phương, kết quả kiểm nghiệm cho thấy chỉ số VSMI nắm bắt được hệ quả mưa trong mùa GMMH ở các vùng khí hậu So sánh với chỉ số CSHL: Chỉ số CSHL [26] được đề xuất cho khu vực Nam Bộ và có khả năng phản ánh hệ quả mưa do hoạt động của GMMH ở khu vực Tây Nguyên và Nam Bộ. Tuy nhiên, CSHL có tương quan dương với lượng mưa ở khu vực Trung Bộ và không thể hiện được mưa trong mùa GMMH ở khu vực Tây Bắc. Chỉ số này có tương quan đồng biến với lượng mưa ở khu vực Trung Bộ có thể là do cách tính chỉ số có xét đến hoàn lưu ở phía Nam Trung Quốc-Bắc Biển Đông. Do vậy, CSHL phù hợp cho mô tả diễn biến hoạt động của GMMH ở khu vực Nam Bộ, nhưng không phù hợp để đại diện cho hoạt động của GMMH ở khu vực Việt Nam. So sánh với chỉ số SCSSM: Điểm khác biệt giữa chỉ số VSMI với chỉ số SCSSM [112] là ở khu vực tính toán chỉ số. Chỉ số VSMI được tính toán trên khu vực bao trùm phần lãnh thổ đất liền Việt Nam chịu sự tác động của GMMH. Khu vực tính toán chỉ số VSMI được lựa chọn dựa trên phân tích vùng có tín hiệu hoạt động mạnh mẽ và ổn định nhất của GMMH. Trong khi đó, khu vực tính toán chỉ 66 số SCSSM bao trùm phía Nam Biển Đông. Do sự khác biệt về miền tính, dẫn đến những khác nhau đáng kể giữa hai chỉ số này: - Do khu vực tính toán ở phía Nam Biển Đông, chỉ số SCSSM chịu sự tác động thường xuyên hơn bởi hoàn lưu từ khu vực GMMH Tây TBD và hoạt động của tín phong. Do vậy, các đặc trưng của GMMH tính toán từ chỉ số SCSSM sẽ khác với tính từ chỉ số VSMI. Tính theo chỉ số SCSSM, thời điểm bắt đầu đến muộn hơn và thời điểm kết thúc gió mùa Tây Nam đến sớm hơn so với tính theo chỉ số VSMI. Số đợt gián đoạn hoạt động của gió mùa Tây Nam tính theo chỉ số SCSSM lớn hơn so với theo cách tính từ chỉ số VSMI. Do vậy, cường độ của gió mùa sẽ yếu hơn và độ dài mùa ngắn hơn theo cách tính bằng chỉ số SCSSM so với chỉ số VSMI. - Chỉ số SCSSM và chỉ số VSMI đều phản ánh tốt diễn biến mưa trong mùa GMMH ở các khu vực trên lãnh thổ Việt Nam. Mặc dù vậy, hệ số tương quan với lượng mưa của chỉ số VSMI là rõ ràng hơn so với chỉ số SCSSM. Hay nói cách khác, chỉ số VSMI phản ánh tính địa phương của diễn biến mưa trong mùa GMMH ở các khu vực Việt Nam tốt hơn so với chỉ số SCSSM. Từ những phân tích trên cho thấy, chỉ số VSMI là phù hợp hơn so với chỉ số CSHL và SCSSM trong phản ánh hoạt động và hệ quả mưa GMMH trên khu vực Việt Nam. Do vậy, chỉ số VSMI được lựa chọn để xác định các đặc trưng GMMH ở khu vực Việt Nam trong nghiên cứu của luận án. 3.2. Biến động nội mùa của các đặc trưng gió mùa mùa hè 3.2.1. Biến động nội mùa của các đặc trưng quy mô lớn Thời điểm bắt đầu GMMH ở khu vực Việt Nam xảy ra vào hậu thứ 27 (ngày 11/5), là thời điểm chỉ số VSMI chuyển từ dấu “âm” sang dấu “dương”. Ngược lại, thời điểm kết thúc hoạt động của GMMH vào hậu 58 (ngày 11/10), là thời điểm VSMI chuyển từ dấu “dương” sang dấu “âm”. Trung bình giai đoạn 1981- 2010, mùa GMMH kéo dài trong 30 hậu (tương ứng 150 ngày). Trung mình thời kỳ 1981-2010, cường độ GMMH đạt giá trị 4,97m/s. Tuy nhiên, cường độ GMMH không duy trì ổn định trong cả mùa, mà biến động rõ ràng qua các thời kỳ khác. 67 Biến động ISV của cường độ GMMH là rõ ràng với hệ số biến thiên (Cv) là 45,4% (tương ứng STD là 2,26 m/s) (Hình 3.9). Từ khi bắt đầu hoạt động (vào hậu thứ 27), cường độ GMMH liên tục được tăng cường đều đặn và đạt cực đại lần thứ nhất vào hậu thứ 36 (VSMI đạt giá trị là 6,7 m/s). Sau khi đạt cực đại, cường độ GMMH bắt đầu suy yếu dần và đạt cực tiểu vào hậu thứ 40 (VSMI đạt giá trị 5,0 m/s). Sau đó, cường độ GMMH lại tiếp tục được tăng cường và đạt cực đại lần thứ hai vào hậu thứ 44 (VSMI đạt giá trị 7,44 m/s). Ngày sau khi đạt cực đại lần thứ hai, cường độ GMMH tiếp tục trải qua quá trình suy yếu dần, đạt ngưỡng giá trị trung bình mùa vào hậu thứ 51 và kết thúc vào hậu thứ 57 (Hình 3.7). Như vậy, biến động ISV của cường độ GMMH có dạng hai cực đại và xen giữa là một cực tiểu. Chu kỳ biến động ISV của cường độ GMMH trung bình thời kỳ 1981-2010 là 35 - 85 ngày. Hình 3.9. Diễn biến cường độ GMMH trung bình hậu (m/s) ở khu vực Việt Nam (chỉ số VSMI trung bình hậu) thời kỳ 1981-2010 theo số liệu CFSR Biến động của cường độ GMMH gắn liền với biến động của hoàn lưu quy mô lớn mực 850hPa (Hình 3.10) và độ cao địa thế vị (HGT) (Hình 3.8). Trong đó, những biến động của hoàn lưu gió và HGT rõ ràng nhất ở khu vực Trung tâm xích đạo ẤĐD và vùng biển phía Đông Trung Quốc. Sự biến động này gắn liền với dị thường xoáy nghịch/xoáy thuận và tăng/giảm của HGT. Kết quả tính toán chuẩn 68 sai của trường gió mực 850hPa so với trung bình mùa GMMH (Hình 3.10) cho thấy rõ điều này như sau: - Trong tháng 5, hình thế nổi bật là dị thường xoáy nghịch ở Tây Bắc TBD với rìa phía Tây bao phủ Việt Nam và xoáy thuận ở khu vực xích đạo ÂĐD. Dị thường xoáy thuận ở khu vực xích đạo ÂĐD đóng vai trò tạo điều kiện thuận lợi cho dòng vượt xích đạo được hình thành và tăng cường. Thời điểm này, dòng vượt xích đạo chủ yếu xuất hiện ở khu vực phía Đông Nam biển Ả Rập và Vịnh Bengal. Trong thời gian này, hoạt động của GMMH chưa mạnh ở khu vực Việt Nam là do tác động của áp cao Bắc TBD (Hình 3.10a). - Sang tháng 6, chứng kiến sự biến đổi đáng chú ý về trường hoàn lưu khi áp cao Bắc TBD dịch chuyển lên phía Bắc, với trục ở vị trí khoảng 20oN và gần như không tác động tới Việt Nam. Bên cạnh đó, dị thường xoáy thuận ở khu vực ÂĐD cũng dịch chuyển lên phía Bắc. Sự thay đổi trong hoàn lưu quy mô lớn này đã tạo điều kiện cho đới gió Tây được tăng cường, với dị thường dương của gió Tây mở rộng tới Việt Nam (Hình 3.10b). - Đến tháng 7, áp cao Bắc TBD tiếp tục di chuyển lên phía Bắc với trục ở vị trí vào khoảng 25oN. Trong thời gian này, dòng xiết Somali hoạt động mạnh, dòng vượt xích đạo chủ yếu phát triển ở Đông Phi. Đây cũng là thời kỳ hoạt động mạnh mẽ nhất ở của GMMH châu Á (Hình 3.10c). - Đến tháng 8, áp cao Bắc TBD yếu hơn và dịch chuyển dần xuống phía Nam so với tháng 7. Trên khu vực ÂĐD, dòng xiết Somali hoạt động yếu hơn so với tháng 7. Dòng vượt xích đạo phát triển mạnh ở quy mô ngang lớn (tới Phillipine) và nằm dưới 15oN (Hình 3.10d). - Sự thay đổi mạnh nhất diễn ra trong giai đoạn suy yếu và kết thúc GMMH (tháng 9 - tháng 10). Hình thế nổi bật của dị thường gió mực 850hPa là sự phát triển của gió Đông trên khu vực từ phía Đông Trung Quốc tới biển Ả Rập (Hình 3.10e, f). 69 70 Hình 3.10. Chuẩn sai trường gió mực 850hPa (m/s) so với trung bình mùa trong giai đoạn 1981-2010 theo số liệu CFSR: (a) tháng 5, (b) tháng 6, (c) tháng 7, (d) tháng 8, (e) tháng 9 và (f) tháng 10 71 Biến động của trường gió mực 850hPa là phù hợp với biến động của trường HGT mực 850hPa. Kết quả trên Hình 3.11 cho thấy, biến động của trường HGT nổi bật nhất là hai xu thế trái ngược nhau ở Tây Bắc TBD và ÂĐD. Trong tháng 6, HGT tại ÂĐD giảm mạnh; ngược lại xu thế tăng mạnh ở khu vực Tây Bắc TBD (Hình 3.8a). Trong các tháng tiếp theo, HGT tại Tây Bắc TBD giảm dần, thể hiện sự di chuyển của áp cao này lên phía Bắc (Hình 3.8b, c, d). Cùng thời gian này, giá trị HGT tại trung tâm ÂĐD lại tăng lên, cho thấy sự hoạt động mạnh của áp cao cận nhiệt đới biển Ả Rập. Như vậy trong giai đoạn đầu mùa, áp cao tại Ả Rập yếu đi đã tạo điều kiện cho đới gió Tây từ BCN phát triển lên phía Bắc và mùa mưa bắt đầu. Trong giai đoạn chính mùa, dải áp cao này dịch chuyển lên phía Bắc tạo điều kiện thuận lợi cho đới gió Tây duy trì đều đặn. 72 Hình 3.11. Chuẩn sai của trường HGT mực 850hPa (gpm) so với trung bình mùa trong giai đoạn 1981-2010 theo số liệu CFSR: (a) tháng 6, (b) tháng 7, (c) tháng 8 và (d) tháng 9 3.2.2. Diễn biến quy mô lớn trong thời kỳ bắt đầu và kết thúc gió mùa mùa hè 3.2.2.1. Thời kỳ bắt đầu gió mùa mùa hè Hoàn lưu gió mực 850hPa: Tại thời điểm trước khi bắt đầu GMMH (Hình 3.12a), đới gió Tây chi phối ở khu vực xích đạo ÂĐD và vịnh Bengal. Trong thời gian này, hoàn lưu ở khu vực Biển Đông chịu sự chi phối bởi áp cao Bắc TBD. Trên khu vực lục địa Ấn Độ, gió Tây cũng đã xuất hiện. Tuy nhiên, đới gió Tây này là đới gió Tây ngoại 73 nhiệt đới, không phải GMMH, nên thời điểm này vẫn chưa phải là mùa mưa ở Ấn Độ. Tại thời điểm hậu bắt đầu GMMH (Hình 3.12b), đới gió Tây bùng phát hoạt động ở khu vực Tây Nguyên và Nam Bộ. Ở thời điểm này, gió Tây xích đạo tại Sri Lanka và Ấn Độ tiếp tục được tăng cường và phát triển đến Việt Nam. Trong khi đó, lưỡi áp cao Bắc TBD rút lui dần sang phía Đông. Mặc dù là thời điểm bắt đầu GMMH, nhưng tốc độ gió Tây quan sát được là khá yếu. Điều này có thể là do tác động của dòng phân kỳ từ áp cao Bắc TBD, khiến gió Tây phát triển đến lãnh thổ Việt Nam bị suy yếu (Hình 3.12b). Thời điểm sau khi bắt đầu GMMH (Hình 3.13c), hình thế rõ ràng so với thời điểm bắt đầu là sự rút lui của lưỡi áp cao Bắc TBD về phía Đông rõ ràng hơn. Thời điểm này, hoàn lưu của áp cao Bắc TBD hầu như không ảnh hưởng đến lãnh thổ Việt Nam. Gió tây tại khu vực Sri Lanka tiếp tục phát triển mạnh mẽ và thống trị khu vực rộng lớn, kéo dài đến bán đảo Đông Dương. Như vậy, sự thay đổi rõ ràng nhất về hoàn lưu quy mô lớn được quan sát thấy là hình thế tăng cường đới gió Tây rõ ràng nhất là giữa thời điểm bắt đầu và thời điểm trước đó. Sang thời điểm sau khi bắt đầu, sự khác nhau về hoàn lưu thể hiện sự rút lui dần về phía Đông của lưỡi áp cao Bắc TBD. Hay nói cách khác, quá trình bắt đầu của GMMH diễn ra rất nhanh và chỉ trong khoảng 5 ngày (1 hậu). 74 Hình 3.12. Diễn biến trường gió mực 850hPa tại các thời điểm trong quá trình bắt đầu GMMH ở Việt Nam: (a) Hậu trước bắt đầu (pentad-1); (b) Hậu bắt đầu (Pentad 0); (c) Hậu sau bắt đầu (pentad+1) 75 Biến động OLR (đối lưu) là khá rõ ràng trong thời kỳ bắt đầu GMMH ở Việt Nam. Vao thời điểm trước khi bắt đầu GMMH (Hình 3.13a), chuỗi OLR có giá trị lớn bao phủ hoàn toàn Tây Bắc TBD và Ấn Độ, biểu thị cho sự phát triển của dải áp cao cận nhiệt đới tại hai khu vực này. Việt Nam nằm giữa hai trung tâm OLR cao và kết nối hai áp cao này, với giá trị OLR khoảng 230-240 W/m2. Phía Nam của dải áp cao này, hình thành một khu vực có OLR thấp, đại diện cho sự phát triển của đối lưu sâu tại khu vực bán đảo Malaysia. Vào thời điểm bắt đầu GMMH (Hình 3.13b), lưỡi áp cao Bắc TBD dịch chuyển về phía Đông, đối lưu sâu từ Malaysia phát triển tới Việt Nam, đánh dấu thời điểm bắt đầu hoạt động GMMH. Sang thời điểm sau bắt đầu (Hình 3.13c), sự rút lui rất nhanh sang phía Đông của lưỡi áp cao Bắc TBD. Quá trình rút lui này tiếp tục tạo điều kiện để đối lưu sâu từ phía Nam phát triển lên phía Bắc gây mưa tại bán đảo Đông Dương (Hình 3.13c). Hình 3.14 trình bày kết quả tính toán trường gió (m/s) và nhiệt độ (K) mực 300hPa trung bình các thời điểm trong quá trình bắt đầu GMMH (pentad-1, pentad0 và pentad+1). Kết quả tính toán cho thấy, hoàn lưu xoáy nghịch di chuyển dần từ BCN lên BCB ở khu vực Nam Á. Sự thay đổi này hình thành khu vực gió Đông trên khu vực từ Nam Á tới Tây TBD. Hoàn lưu xoáy nghịch này có vai trò quan trọng trong việc hình thành nên đới gió Tây mực thấp do định luật bảo toàn mô men động lượng. Với sự di chuyển lên phía Bắc của hoàn lưu xoáy nghịch mực cao và sự hình thành của đới gió Tây mực thấp, cấu trúc thẳng đứng của khí quyển trong giai đoạn bắt đầu GMMH có sự đảo ngược quy mô lớn. 76 Hình 3.13. Diễn biến trường gió OLR (W/m2) tại các thời điểm trong quá trình bắt đầu GMMH ở Việt Nam: (a) Hậu trước bắt đầu (pentad-1); (b) Hậu bắt đầu (Pentad 0); (c) Hậu sau bắt đầu (pentad+1) 77 Hình 3.14. Nhiệt độ (K) và trường gió (m/s) mực 300hPa trung bình trong giai đoạn 1981-2010 tương ứng với các pentad trong giai đoạn bắt đầu GMMH: (a) Hậu trước bắt đầu (pentad-1); (b) Hậu bắt đầu (Pentad 0); (c) Hậu sau bắt đầu (pentad+1) 78 Theo quan điểm cổ điển, tương phản đốt nóng giữa lục địa và đại dương là nguyên nhân chính dẫn đến sự hình thành của gió mùa mùa hè Châu Á. Tuy nhiên đốt nóng bề mặt không đủ để dẫn đến sự chuyển mùa rất nhanh của gió mùa mùa hè Châu Á. Để phản ứng với sự đốt nóng bề mặt, khí quyển phải cần một thời gian rất dài (khoảng 100 ngày) để có thể sinh ra hoàn lưu nghịch như được phân tích ở trên. Kết quả phân tích (Hình 3.14) cho thấy, trước khi GMMH bắt đầu, khí quyển mực trên cao tại khu vực xích đạo Indonesia có nhiệt độ cao, ứng với sự đốt nóng do đối lưu rất mạnh. Các trung tâm đốt nóng này có xu hướng di chuyển dần lên phía Bắc, kéo theo là hoàn lưu xoáy nghịch mực cao. Trong thời gian này, khu vực có nhiệt độ lớn hơn 243,50K chỉ giới hạn ở phía Nam Việt Nam (Hình 3.14a). Đến thời điểm bắt đầu GMMH, khu vực có nhiệt độ cao mở rộng lên phía Bắc và Đông. Trong thời gian này, khu vực khí quyển mực cao ở Việt Nam có nhiệt độ cao hơn so với khu vực cùng kinh độ ở BCN, đánh dấu sự đảo ngược của gradient nhiệt độ kinh hướng mực cao. Sự đảo ngược gradient nhiệt độ kinh hướng kéo theo sự đảo ngược độ đứt gió thẳng đứng, đồng thời làm tăng cường gió Tây mực thấp (Hình 3.14b). Như vậy có thể thấy, cơ chế vật lý thật sự của bắt đầu GMMH ở Việt Nam có liên quan chặt chẽ với đốt nóng khí quyển mực trên c

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • pdfluan_an_nghien_cuu_danh_gia_va_du_tinh_bien_dong_cua_cac_dac.pdf
Tài liệu liên quan