Đồ án tốt nghiệp: Nghiên cứu sự ảnh hưởng của dải hội tụ nhiệt đới và rãnh gió mùa tới chế độ mưa trên khu vực đồng bằng Bắc bộ

Chia sẻ: Hi Hi | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:55

Thêm vào BST

Báo xấu

235
lượt xem 20
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đồ án tốt nghiệp: Nghiên cứu sự ảnh hưởng của dải hội tụ nhiệt đới và rãnh gió mùa tới chế độ mưa trên khu vực đồng bằng Bắc bộ được thực hiện nhằm tìm hiểu về đặc điểm chế độ mưa trên khu vực; ảnh hưởng của ITCZ và MST tới chế độ mưa lớn trên khu vực; phân tích các đợt mưa lớn trong khu vực.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đồ án tốt nghiệp: Nghiên cứu sự ảnh hưởng của dải hội tụ nhiệt đới và rãnh gió mùa tới chế độ mưa trên khu vực đồng bằng Bắc bộ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI KHOA KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN ĐỖ HƯƠNG LINH NGHIÊN CỨU SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA DẢI HỘI TỤ NHIỆT ĐỚI VÀ RÃNH GIÓ MÙA TỚI CHẾ ĐỘ MƯA TRÊN KHU VỰC ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ Hà Nội, Năm 2016 TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI KHOA KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN
ĐỖ HƯƠNG LINH NGHIÊN CỨU SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA DẢI HỘI TỤ NHIỆT ĐỚI VÀ RÃNH GIÓ MÙA ĐẾN CHẾ ĐỘ MƯA TRÊN KHU VỰC ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ Chuyên ngành: Khí tượng học Mã ngành: D440221 Giảng viên hướng dẫn: Th.S Phạm Minh Tiến Hà Nội, Năm 2016
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là bài nghiên cứu của riêng tôi và được sự hướng dẫn khoa học của ThS. Phạm Minh Tiến. Các nội dung nghiên cứu, kết quả trong đề tài là trung thực và chưa được công bố dưới bất kỳ hình thức nào trước đây. Những số liệu trong các bảng biểu phục vụ cho việc phân tích, nhận xét, đánh giá được chính tác giả thu thập từ các nguồn số liệu khác nhau. Ngoài ra đồ án còn sử dụng một số nhận xét đánh giá của các tác giả khác, cơ quan tổ chức khác đều có trích dẫn và chú thích nguồn gốc. Nếu phát hiện có bất kỳ sự gian lận nào tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về nội dung đồ án tốt nghiệp của mình. Hà Nội, ngày 10 tháng 06 năm 2016 Sinh viên Đỗ Hương Linh LỜI CẢM ƠN Để hoàn thiện tốt bài niên luận này, với lòng biết ơn sâu sắc, em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các Thầy cô giáo trong khoa Khí tượng Thủy văn đã dạy dỗ, tận tình chỉ bảo em trong suốt những năm tháng học tập tại trường. Đồng thời, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Thầy giáo Phạm Minh Tiến, người đã trực tiếp định hướng và hướng dẫn em trong suốt thời gian làm khóa luận. Bên cạnh đó em cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành những lời nhận xét, góp ý từ Thầy cô và bạn bè giúp em hoàn thành bài khóa luận này tốt hơn.
Cũng nhân đây em muốn gửi lời cảm ơn tới Gia đình, người thân và bạn bè đã luôn bên cạnh ủng hộ, động viên và giúp đỡ em trong suốt thời gian học tập cũng như làm khóa luận. Bài khóa luận mặc dù em đã rất cố gắng để hoàn thiện nhưng cũng không thể tránh khỏi được sai sót,rất mong nhận được những góp ý quý báu của các thầy cô để em có thể rút kinh nghiệm, sửa chữa bổ sung cũng như để hoàn thành được bài tốt hơn nữa . Cuối cùng em xin chúc Quý Thầy cô, Gia đình, bạn bè lời chúc sức khỏe, hạnh phúc và công tác tốt. Em xin chân trọng cảm ơn !
MỤC LỤC DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT CNĐ: Cận nhiệt đới. ĐTD: Đại Tây Dương. ITCZ: Dải hội tụ nhiệt đới. KKL: Không khí lạnh. KTTV: Khí tượng Thủy văn. MST: Rãnh gió mùa. TBD: Thái Bình Dương. TBNN: Trung bình nhiều năm
. DANH MỤC BẢNG DANH MỤC HÌNH
MỞ ĐẦU Trong khí quyển ngoài sự chuyển động theo chiều ngang, không khí còn chuyển động theo chiều thẳng đứng. Tốc độ thẳng đứng so với tốc độ di chuyển của không khí theo chiều nằm ngang thì rất nhỏ nhưng nó lại giữ một vai trò chủ yếu trong những nguyên nhân gây ra các hiện tượng thời tiết như mây, mưa, dông.... Trong thực tế, không khí xáo trộn và được đưa lên cao, dọc theo một đường, đường đó gọi là Dải hội tụ nhiệt đới. Nói khác đi, dải hội tụ là nơi có dòng thăng rõ rệt. Dọc theo dải hội tụ, ảnh hưởng của tốc độ gió và hướng gió khác nên không khí bị dồn nén lại và thăng lên cao. Dải hội tụ có thể kéo dài từ 500600 đến hàng nghìn kilomets. Dải hội tụ nhiệt đới là một trong các hệ thống thời tiết có thể cho lượng mưa rất lớn đến mức kỷ lục trên diện rộng ở miền nhiệt đới, đặc biệt là khi hoạt động của dải hội tụ nhiệt đới lại kết hợp với các hình thế thời tiết khác như front lạnh, bão có thể hình thành trên dải hội tụ nhiệt đới. Bên cạnh đó, rãnh gió mùa cũng là một hình thế gây mưa lớn. Rãnh gió mùa MST là một dải tương đối hẹp, được đặc trưng bởi sự chuyển hướng gió theo chiều xoáy thuận trong vùng gió mùa. Trên khu vực Nam Á và Đông Nam Á, MST là một hệ thống hình thành từ một dải thấp nóng bề mặt mạnh và phát triển đến tầng đối lưu giữa nhờ có sự hội tụ vào rãnh của gió mùa tây nam giàu hơi nước ở phía nam với gió đông có nguồn gốc lục địa ở phía bắc. Ở khu vực Đồng Bằng Bắc Bộ, vào mùa mưa, có nhiều hình thế thời tiết gây mưa trên khu vực: bão, áp thấp nhiệt đới, dải hội tụ nhiệt đới, rãnh gió mùa... lượng mưa trong mùa mưa chiếm tới 80 85% lượng mưa cả năm. Vì vậy, việc nắm rõ quy luật, thời gian hoạt động, đặc điểm cơ bản của những hình thế gây mưa lớn và sự kết hợp giữa các hình thế với nhau đóng vai trò quan trọng đối với công tác dự báo của các dự báo viên. Do đó, em đã chọn đề tài “Nghiên cứu sự ảnh hưởng của ITCZ, MST tới chế độ mưa ở khu vực Đồng bằng Bắc Bộ” với những nội dung sau: Chương 1: Tổng quan về ITCZ, MST Chương 2: Phương pháp nghiên cứu Chương 3: Kết quả nghiên cứu. Do quá trình nghiên cứu và việc tìm tài liệu, kiến thức cũng như kinh nghiệm của bản thân còn nhiều hạn chế nên không thể tránh khỏi những sai sót. Em rất mong Thầy, Cô cho em những nhận xét, ý kiến để em có thể tiếp thu. Đó sẽ là những kiến thức quý báu, là hành trang giúp em trong công việc sau này. 7
CHƯƠNG I TỔNG QUAN 1.1 Dải hội tụ nhiệt đới 1.1.1 Khái niệm Theo Khromov (1957) [5]: ITCZ là dải thời tiết xấu, hình thành bởi sự hội tụ của tín phong 2 bán cầu, của tín phong 1 bán cầu với tín phong bán cầu kia vượt xích đạo và chuyển hướng và tín phong mỗi bán cầu với đới tín phong gió tây xích đạo mở rộng. Có 3 mô hình của dải hội tụ nhiệt đới: Loại 1: Gần sát xích đạo. Xảy ra ở Đại Tây Dương khi tín phong 2 bán cầu gặp nhau ở gần xích đạo. Loại dải hội tụ gió này có tần suất cao, tồn tại ngay trên bản đồ gió trung bình toàn cầu ở miền xích đạo ĐTD. Trong dải hội tụ nhiệt đới này, dải mây tích và mây vũ tích tạo thành dải có mật độ không đều. Chiều rộng của dải mây chừng 200 300m, chiều dài rất lớn, có trường hợp gần như bao quanh Trái Đất. Hình 1.1a. Mô hình ITCZ loại I 8
Loại 2: Dải hội tụ nhiệt đới loại 2 là kết quả của sự hội tụ giữa tín phong Nam Bán Cầu vượt xích đạo chuyển hướng thành gió mùa tây nam với tín phong đông bắc Bắc Bán Cầu. Đặc điểm của loại dải hội tụ nhiệt đới này là nằm cách xa xích đạo, với khoảng cách này lực Coriolis đủ lớn để tạo các xoáy xoáy thuận thể hiện qua các xoáy mây trên ảnh mây vệ tinh. Dải hội tụ nhiệt đới loại 2 đặc trưng cho dải hội tụ nhiệt đới ở Đông Nam Á và Biển Đông. Những xoáy thuận trên dải hội tụ nhiệt đới là nhiễu động ban đầu cho sự hình thành của bão ở Biển Đông. Hình 1.1b. Mô hình ITCZ loại II Loại 3: Tín phong hai bán cầu hội tụ với đới gió tây xích đạo mở rộng. Dải hội tụ nhiệt đới thứ ba là dải hội tụ kép với dải hội tụ chính ở Bắc Bán Cầu và dải hội tụ phụ ở Nam Bán Cầu với cường độ phát triển không lớn bằng dải hội tụ ở phía bắc. Loại dải hội tụ nhiệt đới này ít thấy hơn so với hai loại trên và chỉ xảy ra ở nơi đới gió tây xích đạo biểu hiện rõ. Hình 1.1c. Mô hình ITCZ loại III. Quy luật hoạt động: Theo những thời hạn ngắn, ITCZ cũng có những quy luật hoạt động nhất định. Theo kết quả nghiên cứu về thời gian kéo dài của một đợt ITCZ hoạt động (từ khi hình thành cho đến khi tan rã) cho thấy, thời gian này rất không đồng nhất, có những đợt ITCZ tồn tại rất ngắn, chỉ trong một ngày, thậm chí là trong vài kì quan trắc; ngược lại, có những đợt ITCZ tồn tại trong thời gian khá dài, đợt kéo dài điển hình nhất đợt từ ngày 1230/11/86 (19 ngày) [1]. Theo quy luật hoạt động mùa: trong tháng 4 và tháng 11, ITCZ hoạt động ở vĩ độ thấp nhất. Thực tế nghiên cứu từng ngày cũng cho thấy, trong tháng 11, có những đợt ITCZ hoạt động ở vĩ độ rất thấp, xấp xỉ 30N. Khi ITCZ hoạt động lên vị trí cao nhất (trong tháng 7 và 8) thường là những ngày có bão hoạt động trong ITCZ và bão 9
đi lên vùng vĩ độ cao; khi bão đổ bộ rồi tan đi thì ITCZ cũng tan theo nên nó không kéo dài mấy ngày như khi ở vĩ độ thấp nhất. Ví dụ, đợt ngày 15/7/1987, ITCZ hoạt động ở vĩ độ khá cao, cao trên 360N và đến ngày sau đó bão đổ bộ vào Trung Quốc thì ITCZ cũng tan theo. Hình 1.1d. Hoạt động của ITCZ theo mùa. 1.1.2 Đặc trưng ITCZ có những đặc trưng sau: 1) ITCZ là giới hạn phía xích đạo của vòng hoàn lưu Hadley và cũng là nơi hình thành nhánh đi lên vòng hoàn lưu này. 2) ITCZ là một đới hẹp bao quanh Trái đất, về cơ bản, nó nằm trong bán cầu mùa hè. Tuy nhiên, vị trí của ITCZ có sự biến động rất lớn tuỳ theo từng khu vực. Trên bề mặt, vị trí cực bắc của nó trong tháng 7 và vị trị cực nam của nó trong tháng 1. Trong tháng 7, vị trí của ITCZ dịch chuyển lên phía bắc nhất (tới 280N) trên lục địa châu Á, còn trong tháng 1 vị trí của nó dịch chuyển xuống phía nam thấp nhất trên lục địa Australia và Đông Phi. Như vậy, tại bề mặt, vị trí của ITCZ thường trùng với vùng có nhiệt độ cao nhất, thậm chí ngay cả trên các vùng đại dương. Vì vậy, ITCZ thường được gọi là xích đạo nhiệt của Trái đất. 3) Khi ITCZ nằm ở vị trí cao nhất lên phía bắc hay thấp nhất xuống phía nam thì khối không khí phía xích đạo của ITCZ không phải bao giờ cũng là khối không khí từ bán cầu mùa đông thổi sang. 4) ITCZ không nằm ngay trên xích đạo mà thường là ở phía bắc hoặc phía nam. Nguyên nhân của hiện tượng này vẫn chưa được giải thích một cách rõ ràng. Khi tín phong của một trong hai bán cầu vượt qua xích đạo rồi đổi hướng thành gió có thành phần tây trước khi hội tụ vào ITCZ (không hẳn chỉ do tác động của lực Coriolis). Như vậy luôn có một độ đứt gió xoáy thuận qua ITCZ với gió có thành phần hướng tây phía xích đạo và thành phần hướng đông phía cực của ITCZ. 5) Trên quy mô hành tinh, ta có thể xem ITCZ là một đới có khí áp thấp nhất và có sự hội tụ khối lượng theo phương nằm ngang trong tầng thấp, do vậy nó cũng là đới có dòng thăng mạnh. 6) Thông thường khối không khí phía cực của ITCZ là không khí trong nhánh đi xuống của vòng hoàn lưu Hadley nên nó là dòng giáng đoạn nhiệt, vì 10
vậy nó khá nóng, khô và ổn định. Trong khi đó khối không khí phía xích đạo của ITCZ là khối không khí biển nhiệt đới, khá mát hơn khối không khí phía cực nên ITCZ thường nghiêng về phía xích đạo. Độ nghiêng của ITCZ có tính biến động rất lớn theo không gian cũng như thời gian. Độ nghiêng này phụ thuộc vào sự khác nhau của nhiệt độ và tốc độ gió giữa hai bên ITCZ. Tuy nhiên sự chênh lệch nhiệt độ giữa hai bên ITCZ thường không đáng kể nên độ nghiêng của ITCZ cũng không lớn. Do đó trên bản đồ synop, ITCZ thường được xem là một đới bất liên tục về hướng gió và một rãnh khí áp thấp nhất chứ không phải là một đới bất liên tục của nhiệt độ. 7) Nếu căn cứ vào sự bất liên tục của hướng gió thì trên vùng Ấn Độ, vào tháng 7, ITCZ phát tiển lên đến độ cao lớn nhất, tới mực 400mb. Trong khi đó ở những vùng khác, ITCZ thường chỉ phát triển lên đến mực 700mb. Phía trên mực đó là dòng gió đông khá khô thuộc hoàn lưu của áp cao cận nhiệt đới. Mây được hình thành trong lớp không khí ẩm phía xích đạo của ITCZ. Trong nhiều trường hợp, khi độ dày của lớp ẩm lên tới trên 3km thì những đám mây Cu và Cb lớn được hình thành. Trên những vùng khác, ta có thể nhận thấy những đám mây tích phát triển theo chiều cao không lớn hoặc những đám mây tầng tích. Lượng mây cực đại thường quan trắc được ở về phía xích đạo của ITCZ với kích thước khoảng từ 200 đến 500km tính từ vị trí ITCZ bề mặt. Trên cơ sở đó, việc xác định vị trí của ITCZ trên những vùng không có số liệu quan trắc gió và áp được thực hiện bằng ảnh mây vệ tinh cho kết quả rất tốt. Như vậy, ITCZ không những là một đới bất liên tục về hướng gió, một đới có khí áp nhỏ nhất mà còn là một đới mây cực đại trên ảnh mây vệ tinh. Những hệ thống thời tiết quy mô synop và quy mô vừa cũng tác động nhất định đối với thời tiết gần vùng ITCZ. Trong ITCZ, mây biến đổi mạnh do có sự dao động về vị trí và cường độ của chuyển động thăng trong vùng lân cận. Vị trí và cường độ của áp cao cận nhiệt đới trong cả hai bán cầu đều ảnh hưởng tới vị trí và cường độ của ITCZ. 8) ITCZ có vai trò vận chuyển nhiệt: Như đã biết, cán cân bức xạ của hệ thống mặt đấtkhí quyển vùng nhiệt đới luôn luôn dương, còn ở vùng vĩ độ cao luôn luôn âm. Trong đó, các đại dương nhiệt đới chiếm phần lớn năng lượng này. Khoảng 1/3 năng lượng mà các đại dương nhận được được vận chuyển lên vùng vĩ độ cao nhờ các dòng hải lưu, còn 2/3 năng lượng còn lại được vận chuyển từ các đại dương vào khí quyển do bốc hơi. Khi trong ITCZ chưa có đối lưu phát triển mạnh thì hơi nước được vận chuyển tới những vùng cận nhiệt đới trong tầng đối lưu dưới. Nhưng khi trong ITCZ có đối lưu phát triển mạnh thì tiềm nhiệt ngưng kết được giải phóng ra, trở thành hiển nhiệt trong các lớp khí quyển của tầng đối lưu trên rồi được vận chuyển lên các vĩ độ cận nhiệt đới. 1.1.3 Cấu trúc Đôi khi, ITCZ thể hiện rõ một cấu trúc với hội tụ ở mực thấp và phân kỳ ở mực cao với dòng thăng rất mạnh và có tốc độ cực đại ở phần giữa tầng đối lưu. Hội tụ ở mực thấp chủ yếu là do sự hội tụ của thành phần kinh hướng của gió mỗi bán cầu và xoáy là do độ đứt trong dòng khí giữa các nhánh hội tụ của tín 11
phong mỗi bán cầu hay là hội tụ giữa tín phong một bán cầu với đới gió tây xích đạo vốn là tín phong của bán cầu kia khi vượt xích đạo chuyển hướng. Theo nghiên cứu của GATE [2] (Global Atmospheric Tropical Experiment) trên khu vực Đại Tây Dương đã chỉ ra những dặc điểm cơ bản của ITCZ trong phạm vi 15 vĩ độ. Về cơ bản, cấu trúc của ITCZ trên phạm vi toàn cầu đưuọc mô tả như trên, nhưng đối với từng khu vực cụ thể thì nó lại mang những nét đặc trưng riêng. Ngay cả khi đã xét cho tưng khu vực cụ thể, vị trí và cấu trúc của ITCZ cũng có những biến động hàng ngày và nhiều ngày khá phức tạp. Theo các công trình nghiên cứu thì sự biến động của ITCZ theo thời gian là do: Sự dịch chuyển theo hướng bắc nam quy mô toàn cầu. Sự dịch chuyển của sóng đông. Biến thiên nhiệt độ ngày đêm. 1) Cấu trúc của trường áp Hình 1.1e cho thấy, ở trung tâm rãnh, khí áp cực tiểu với giá trị 1011,9 1012,0mb kéo dài trên phạm vi khoảng 6 độ vĩ, từ dải thứ 5 đến dải thứ 11. Phần phía bắc của rãnh, gradient khí áp là 0,15mb/độ vĩ, còn phần phía nam là 0,3mb/ độ vĩ. 2) Cấu trúc trường gió vĩ hướng Hình 1.1f đã chỉ ra rằng, ở bề mặt gió tây tồn tại trong tất cả các vĩ tuyến và đạt cực đại tại điểm thứ 8, nơi có đối lưu cực đại. Dòng gió đông tầng giữa có tốc độ cực đại lớn hơn 10m/s với trung tâm nằm phía bắc vùng có dòng thăng cực đại. Dòng gió đông nhiệt đới trên mực 200mb có một một cực tiểu rõ ràng trên vùng có dòng thăng cực đại. 3) Cấu trúc trường gió kinh hướng Hình 1.1g: mô tả gió kinh hướng trung bình trong vùng ITCZ. Từ hình vẽ ta thấy, hầu hết các dòng kinh hướng tầng thấp hội tụ vào ITCZ đều đến từ phía nam của ITCZ, dòng hội tụ từ phía bắc ITCZ đến yếu nhưng tồn tại tới độ cao lớn. Đới hội tụ giữa gió nam và gió bắc tại bề mặt nằm cách vùng đối lưu cực đại khoảng 200km về phía bắc (điểm 6). Vùng phân kì mạnh nhất xuất hiện trong tầng đối lưu trên với trục gần trùng với đới hội tụ 12
tầng thấp. 4) Sự phân kì vận tốc nằm ngang và chuyển động thẳng đứng Hình 1.1h chỉ ra rằng, xung quanh đới đối lưu cực đại có một vùng hội tụ tầng thấp và phân kì tầng cao. Phía nam điểm 12, đặc trưng này không thể hiện rõ rệt. 5) Độ ẩm tương đối Hình 1.1i chỉ ra rằng, xung quanh dải có đối lưu cực đại, từ thấp lên cao, độ ẩm ntương đối lớn hơn vùng khác từ 10 đến 15%. 6) Giáng thuỷ Từ hình 1.1j ta thấy, điểm số 8 là nơi có giáng thuỷ cực đại với giá trị 3cm/ngày. Đây cũng là điểm chuyển động thăng có giá trị cực đại. Trong vùng từ điểm 4 đến điểm 11, lượng mưa trung bình khoảng 2cm/ngày. Mô hình lí tưởng của ITCZ được dẫn ra trong hình 1.1k. Bằng việc sử dụng số liệu thám sát tàu biển từ tháng 5 đến tháng 7 năm 1973 trên vùng biển Ả Rập, Godbole và Ghosh đã xây dựng được mặt cắt thẳng đứng của ITCZ trên vùng từ 550E và 650E như được dẫn ra trong hình 1.1l. 13
Hình 1.1m. Mô hình lý tưởng của ITCZ. Hình 1.1l. Mặt cắt thẳng đứng theo hướng bắc nam của gió trên vùng biển Ả rập tại kinh tuyến 550E và 650E. 1.1.4 Hệ quả thời tiết Dải hội tụ nhiệt đới có ảnh hưởng lớn thới thời tiết khu vực Nam Á. Hằng năm, Dải hội tụ nhiệt đới (ITCZ) bắt đầu từ tháng 6, tới tháng 7, 8, thậm chí là tháng 9, nó thường hoạt động mạnh ở biển Đông. Áp thấp ở Biển Đông và Bão thường phát triển trên Dải hội tụ nhiệt đới [4]. Căn cứ vào quy luật hoạt động của ITCZ (đã được nói đến ở Chương I) và số liệu TBNN cho thấy, vị trí cao nhất trung bình tháng của ITCZ vào tháng 8, khoảng 210N đi qua khu vực ĐBBB, tương ứng với vị trí trục Áp cao Tây TBD cao nhất vè phía bắc TBNN vào tháng 8: khoảng 30,5 0N (theo tập số liệu TBNN vè trục Áp cao tây TBD của Phòng Dự báo hạn ngắn Trung tâm Quốc gia Dự báo KTTV). Đối với khu vực Bắc bộ, ITCZ thưởng hoạt động trong tháng 7, tháng 8 dưới hai dạng sau cần lưu ý : 1. ITCZ hoạt động đơn thuần ITCZ đi qua ĐBBB mỗi khi lưỡi áp cao tây TBD mạnh lên và lấn về phía tây, đới gió đông đông nam ở phía bắc ITCZ mạnh lên. Trên bản đồ mặt đất khí áp tăng (p 24: dương), các bản đồ trên cao, độ cao địa thế vị ( H24: dương) 14
đều tăng; biểu hiện quá trình áp cao tây TBD mạnh, cường độ hội tụ phần phía bắc ITCZ mạnh lên, gây quá trình mưa rào và dông diện rộng, có nơi mưa vừa, mưa to, chủ yếu xảy ra ở phần phía bắc đường hội tụ. Kinh nghiệm cho thấy, trên bản đồ mực 500mb (đường 588 dam, địa thế vị) lấn về phía tây với kinh tuyến 1070 1080E, quá trình mưa bắt đầu từ vùng ven biển rồi lan dần về phía tây. Ở đồng bằng trung du Bắc bộ thời gian mưa chủ yếu xảy ra vào đêm và sáng với lượng mưa ngày trung bình 2030mm, có nơi từ 5070mm, quá trình mưa kéo dài 23 ngày. Khi lưỡi áp cao tây TBD suy yếu và lùi dần ra phía đông, tốc độ gió đông đông nam yếu dần, khí áp ở mặt đất và độ cao địa thế vị ở các tầng trên cao chuyển sang biến áp và biến cao âm, quá trình mưa giảm dần và đi đến kết thúc, chỉ còn mưa rào nhẹ và có tính chất cục bộ ở ven biển đồng bằng. 2. ITCZ hoạt động, đồng thời xuất hiện các nhiễu động xoáy thuận ở vịnh Bắc bộ hoặc phía đông đảo Hải Nam. Khi lưỡi áp cao tây TBD mạnh lên và lấn về phía tây, nhiễu động xoáy thuận vùng áp thấp (ở mặt đất thường là 1 2 đường đẳng áp đóng kín, chưa đạt cấp ATNĐ) theo dòng gió đông dày và mạnh ở các tầng trên cao, di chuyển về phía tây vào đất liền Bắc bộ gây ra quá trình mưa vừa, mưa to diện rộng từ đông sang tây, kéo dài từ 2 3 ngày, lượng mưa 24h phổ biến từ 30 50mm, có nơi đạt 50 100mm. Khi xoáy thuận đi về phía tây và sát nhập vào vùng áp thấp Ấn Miến hoặc vùng áp thấp ở tây nam Trung Quốc, quá trình mưa vừa mưa to ở phía đông Bắc bộ kết thúc. Cũng có trường hợp, khi xoáy thuận đã sát nhập vào vùng áp thấp Ấn Miến thì ở vịnh Bắc bộ hoặc vùng hía đông đảo Hải Nam, trên đường ITCZ lại xuất hiện một xoáy thuận khác, đồng thời lại một quá trình lưỡi áp cao tây TBD mạnh lên và lấn về phía tây, xoáy thuận tiếp tục di chuyển về phía tây, đi vào đất liền Bắc bộ, một quá trình mưa vừa, mưa to mới lại xuất hiện ở Bắc bộ. Điển hình của quá trình này là thời kì hoạt động của ITCZ có kèm xoáy thuận liên tiếp xảy ra vào gia đoạn từ ngày 2 tháng 8 đến ngày 18 tháng 8 năm 1971, gây mưa vừa, mưa to kéo dài trog nhiều ngày, đợt nọ nối tiếp đợt kia, gây ngập lụt nghiêm trọng ở nhiều nơi thuộc Bắc Bộ. 1.2 Những kiến thức cơ bản về Rãnh gió mùa 1.2.1 Khái niệm Rãnh gió mùa MST là một dải tương đối hẹp, được đặc trưng bởi sự chuyển hướng gió theo chiều xoáy thuận trong vùng gió mùa. Trên khu vực Nam Á và Đông Nam Á, MST là một hệ thống hình thành từ một dải thấp nóng bề mặt mạnh và phát triển đến tầng đối lưu giữa nhờ có sự hội tụ vào rãnh của gió mùa tây nam giàu hơi nước ở phía nam với gió đông có nguồn gốc lục địa ở phía bắc [1]. 15
Hình 1.1m. Rãnh gió mùa nối vào ITCZ 1.2.2 Cấu trúc Hàng năm, trên khu vực Nam Á, khi gió mùa tây nam được thiết lập, tín phong bán cầu Nam vượt xích đạo đi lên bán cầu Bắc, ITCZ kép bị phá vỡ, hệ thống đệm ở xích đạo được thiết lập thì gió mùa tây nam nhanh chóng tiếp cận và hội tụ vào rãnh thấp Nam Á. Như vậy, MST hình thành ngay trong rãnh thấp Nam Á và đem vào rãnh một động năng, và quan trọng hơn là đã tích luỹ được một lượng ẩm dồi dào, khiến cho hệ thống này đã thay đổi về chất. Vì thế, vào mùa hè, khi gió mùa tây nam đã hội tụ vào rãnh thấp Nam Á thì hệ thống này cần được gọi là MST để nhấn mạnh đến lượng tiềm năng bất ổn định đang tàng trữ của nó. 1.2.3 Hệ quả thời tiết Phạm vi hoạt động của MST chỉ trong khoảng từ 15300N nên nó chủ yếu chỉ gây mưa rào và dông cho các khu vực từ Bắc Bộ tới Trung Trung Bộ; còn các khu vực phía nam ít chịu ảnh hưởng của MST. Trong khu vực nghiên cứu, MST thường hiện diện khá đa dạng, song có thể phân thành hai dạng chính tuỳ theo hướng phát triển của nó: MST vĩ hướng và MST kinh hướng [1]. MST vĩ hướng: Vào những thời kì khác nhau MST vĩ hướng cũng có những đặc trưng khác nhau, ta có thể chia thành ba giai đoạn, trong đó, giai đoạn đầu và cuối của mùa gió mùa tây nam có những đặc trưng khá giống nhau. Vào giai đoạn đầu (tháng 5) và cuối (tháng 8, 9) của mùa gió mùa tây nam, gió tây nam thường thổi qua bán đảo Đông Dương tới Biển Đông. Trên biển Đông gió đổi hướng, đi vào rãnh thấp nóng trên lục địa châu Á làm xuất hiện MST trên khu vực Biển Đông. Trong tình huống như vậy, MST trên biển không 16
trùng với rãnh thấp nóng như trên đất liền. Nhưng chính sự xuất hiện MST trên Biển Đông là cơ hội để MST từ đất liền có thể vươn ra biển, đi qua Bắc Bộ hoặc Bắc Trung Bộ. Sự liên thông này làm cho MST trên đất liền trở nên ít di động hơn và có độ bất ổn định không lớn nên nó thường chỉ gây ra những trận mưa rào hoặc mưa rào nhẹ vào trưa và chiều. Hiện tượng được lặp đi lặp lại trong mấy ngày. Song thường xảy ra tình huống là cùng với sự xuất hiện của MST trên biển thì ở rìa phía bắc có KKL, gây ra các đợt mưa rào và dông cho vùng duyên hải. Vào giai đoạn giữa (tháng 6, 7): MST thường xuất hiện ở các vĩ độ khá cao (25300N) qua bắc bán đảo Đông Dương và nam lục địa Trung Quốc. Lúc này MST thường liên thông với front Meiyu thành một dải từ Nam Á tới Đông Bắc Á. Đối với những đoạn MST trên đất liền thì khi gió mùa tây nam mang theo hơi ẩm đi lên tiếp cận với rãnh thì chúng thường chuyển hướng theo chiều xoáy thuận rồi mới hội tụ vào rãnh cho nên một dải hội tụ khối lượng của không khí ẩm được hình thành dọc theo rìa phía nam của rãnh, còn ở phía bắc của rãnh, không khí mát và khô hơn tiếp cận và hội tụ thẳng vào rãnh. Khi KKL hội tụ vào rãnh đủ mạnh nó sẽ kích hoạt làm cho không khí nóng ẩm bốc lên theo chiều xoáy thuận và phát triển thành những vùng áp thấp trong rãnh. Ở một số địa phương nhất định, tác động địa hình có thể góp phần tạo nên các dòng KKL mạnh, có tác dụng kích hoạt làm xuất hiện các trung tâm áp thấp trong rãnh khi MST đi qua địa phương này. Với cấu trúc như vậy, trên MST trong đất liền, thời tiết xấu (mưa rào, dông) thường xảy ra ở trên rãnh và mở rộng về phía nam rãnh. Thời tiết xấu thường tập trung trong khu vực áp thấp và mở rộng ở rìa phía nam và đông rãnh. MST trên đất liền ảnh hưởng tới thời tiết Việt Nam thường diễn ra như sau:  Khi gió mùa tây nam tiếp cận và hội tụ vào MST ở khu vực phía Tây nam và nam Trung Quốc, đồng thời KKL lục địa tiếp cận tới phía bắc MST. Khi đủ mạnh, KKL đẩy MST di chuyển xuống phía nam. Vân Nam Trung Quốc là một trong những nơi hình thành áp thấp trên MST. Khi MST xuống gần biên giới Việt Trung thì mưa bắt đầu xuất hiện ở Việt Nam và duy trì cho đến khi MST đi qua hoặc suy yếu và tan đi.  Mưa do MST loại này gây ra có thể chỉ 1 ngày nếu MST đi qua nhanh. Khi MST di chuyển chậm hoặc di chuy ển lên hoặc xuống thì đợt mưa có thể kéo dài 23 ngày. Với MST loại này, mưa thường xảy ra vào buổi chiều và tối khi mà điều kiện bất ổn định nhiệt lực phát triển, đêm và sáng thời tiết tốt. MST kinh hướng: Khi áp thấp Nam Á phát triển mạnh về phía đông, thường tới bắc bán đảo Đông Dương và tây nam Trung Quốc, đồng thời gió mùa tây nam hoạt động mạnh, tiến xa về phía đông đông bắc, vượt qua bán đảo Đông Dương tới Biển Đông. Ở đây gió mùa tây nam gặp đới tín phong lượn theo chiều xoáy nghịch ở rìa phía tây của áp cao TBD đi lên phía bắc nên gió mùa tây nam cũng phải chuyển hướng đi lên phía bắc, theo chiều xoáy thuận trên Biển Đông 17
đã làm xuất hiện MST có trục chạy theo hướng bắc tây bắc nam đông nam phù hợp với bờ biển Bắc Trung Bộ và đi qua Bắc Bộ. Bình thường MST kinh hướng chỉ gây nên mưa rào nhẹ vào trưa và chiều ở Bắc Bộ và Bắc Trung Bộ. Nhưng khi ở phía đông của rãnh có sự hợp lưu giữa gió mùa tây nam và gió đông có nguồn gốc là KKL hoặc là tín phong thổi vào thì vùng hợp lưu thường có trục gần như theo hướng bắcnam. Do tác động của địa hình, vùng hợp lưu này thường gây ra mưa to đến rất to ở Bắc Bộ và Bắc Trung Bộ. 1.3 Mưa 1.3.1 Khái niệm Mưa là một dạng ngưng tụ của hơi nước khi gặp điều kiện lạnh, mưa có các dạng như: mưa phùn, mưa rào, mưa đá, các dạng khác như tuyết, mưa tuyết, sương. Mưa được tạo ra khi các giọt nước khác nhau rơi xuống bề mặt Trái Đất từ các đám mây. Không phải toàn bộ các cơn mưa đều có thể rơi xuống đến bề mặt, một số bị bốc hơi trên đường rơi xuống do đi qua không khí khô, tạo ra một dạng khác của sự ngưng đọng . 1.3.2 Đặc trưng Mưa đóng một vai trò quan trọng trong chu trình thủy học trong đó nước từ các đại dương (và các khu vực khác có chứa nước) bay hơi, ngưng tụ lại thành các đám mây trong tầng đối lưu của khí quyển do gặp lạnh, khi các đám mây đủ nặng, nước sẽ bị rơi trở lại Trái Đất, tạo thành mưa, sau đó nước có thể ngấm xuống đất hay theo các con sông chảy ra biển để lại tiếp tục lặp lại chu trình vận chuyển. Các giọt mưa nhỏ là có dạng gần như hình cầu. Các giọt lớn hơn thì bị bẹt dần đi, giống như bánh hamburger (một loại bánh mì dẹp như bánh bao); còn các giọt rất lớn thì có hình dạng giống như cái dù. Trung bình thì giọt mưa có kích thước từ 1 mm đến 2 mm theo đường kính. Những giọt mưa lớn nhất trên Trái Đất đã được ghi lại ở Brasil và quần đảo Marshall năm 2004 một số giọt có kích thước tới 10 mm. Kích thước lớn được giải thích là sự ngưng tụ trong các hạt khói lớn hay bởi sự va chạm giữa các giọt mưa trong một khu vực nhỏ với lượng rất lớn nước lỏng. 1.3.3 Phân loại mưa Trung tâm khí tượng thủy văn phân loại mưa theo mức độ mưa: Mưa vừa: lượng mưa đo được từ 16 50 mm/24h Mưa to: Lượng mưa đo được từ 51 – 100mm/24h Mưa rất to: Lượng mưa đo được > 100mm/24. 1.4. Đặc điểm địa lý và khí hậu khu vực ĐBBB 1.4.1. Vị trí địa lý Đồng bằng Bắc Bộ là một vùng đất rộng lớn nằm quanh khu vực hạ lưu sông Hồng thuộc miền Bắc Việt Nam, các tỉnh và thành phố như: Hà Nội, Hà Nam, Hưng Yên, Hải Dương, Thái Bình, Nam Định, Ninh Bình. 18
Hình 1.4: Bản đồ khu vực Đồng Bằng Bắc Bộ. (Nguồn: Đài Khí tượng Thủy văn khu vực Đồng bằng Bắc Bộ) Phía bắc và đông bắc giáp vùng Đông Bắc (Việt Nam) Phía tây và tây nam tiếp giáp vùng Tây Bắc Phía đông là vịnh Bắc Bộ Phía nam giáp vùng Bắc Trung Bộ. Nhìn chung khu vực Đồng bằng Bắc Bộ có địa hình thấp và khá bằng phẳng, thấp dần từ tây bắc xuống đông nam, từ các thềm phù sa cổ 10 15m xuống đến các bãi bồi 2 4m ở trung tâm rồi các bãi triều hàng ngày còn ngập nước triều. 1.4.2. Đặc điểm khí hậu Khí hậu vùng Đồng bằng Bắc Bộ cũng điều hòa, bớt khắc nghiệt hơn. Mùa hè bớt khô nóng hơn so với vùng đồng bằng Bắc Trung Bộ. Khí hậu vùng Đồng bằng Bắc Bộ có đặc điểm là có nền nhiệt độ đồng đều và cao hơn so với các vùng khí hậu khác ở miền Bắc. Tính chung cả năm, khu vực Đồng bằng Bắc Bộ có nền nhiệt cao: Tổng lượng bức xạ từ 110120 kcal/cm2/năm; Tổng nhiệt từ 8000 8500 độ C; Nhiệt độ không khí trung bình năm 23 –240C; Độ ẩm từ 80 85 %; Lượng mưa trung bình năm 1400 – 1800mm; Lượng bốc hơi trung bình năm là 700 – 800mm; Tốc độ gió trung bình năm 1,5 – 2,0m/s. Do vị trí địa lý nên khí hậu vùng ĐBBB chia làm 2 mùa: Mùa hè Kéo dài từ tháng 5 tháng 10, nóng, nhiệt độ cao nhất vào tháng 6, 7; hướng gió chính là hướng nam và đông nam, lượng mưa chiếm 80 85% lượng mưa cả năm. 19
Bức xạ tổng cộng 105– 130Kcal/cm2, số giờ nắng năm 1400 – 1700 giờ. Do ảnh hưởng của vị trí địa lý và đặc điểm địa hình nên khu vực có ảnh hưởng của áp thấp Ấn Độ Mianma (áp thấp Ấn Miến) hút gió đông nam từ vịnh Bắc Bộ vào (hướng gió nam và đông nam ở đây là do gió tây nam đổi hướng ảnh hưởng của của áp thấp) Mùa đông Mùa đông bắt đầu từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau. Với 3 tháng có nhiệt độ dưới 18 độ C, so với khu vực Đông Bắc đã bớt lạnh hơn. Mùa đông chính là mùa khô, mưa ít, có nhiều ngày mưa phùn, sương mù, nên tính chất khô hạn không quá gay gắt như ở khu vực Tây Nguyên và Nam Bộ. Mùa đông diễn biến thất thường, năm rét nhiều, năm rét ít, năm sớm, năm muộn (chịu ảnh hưởng của hiện tượng ENSO). Vùng khí hậu khu vực đồng bằng Bắc bộ chịu ảnh hưởng nhiều của bão trong thời kì từ tháng 7 đến tháng 10. Lượng mưa bão thường chiếm 2530% tổng lượng mưa mùa hạ. Đặc trưng khí hậu của vùng là mùa xuân có tiết mưa phùn. Điều kiện về khí hậu của vùng cũng tạo thuận lợi cho việc tăng vụ trong năm vụ đông với các cây ưa lạnh, vụ xuân, vụ hè thu và vụ mùa. 1.5 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 1.5.1 Ngoài nước Đối với việc dự báo thời tiết, việc nắm vững những hệ thống thời tiết và hình thế thời tiết với những quy luật hoạt động của nó là vấn đề then chốt, có ý nghĩa quan trọng đối với công tác dự báo của các dự báo viên. Chính vì vậy mà ngay chiến tranh Thế giới lần thứ 2, khi người ta nhận thức được tầm quan trọng của bản tin dự báo khí tượng đối với an ninh và quốc phòng, hàng loạt các công trình nghiên cứu về hệ thống thời tiết và hình thế thời tiết đã được thực hiện. Tác giả Chen đã nghiên cứu mưa lớn ở miền Trung Việt Nam để tìm ra sự khác biệt về chế độ mưa của vùng này so với các vùng khác. Ông đã tiến hành xem xét ảnh hưởng của hiện tượng ENSO đến mưa ở miền Trung. Thông qua lượng mưa 29 năm (19792007) theo dạng lưới, từ bộ số liệu tích hợp quan trắc phân giải cao Châu Á để đánh giá nguồn nước (APHRODITE), sử dụng để mô tả khí hậu mưa ở Việt Nam. Lượng mưa quan trắc được tại 163 trạm mặt đất ở Việt Nam năm 2007 được sử dụng để xác nhận kết quả phân tích lượng mưa từ APHRODITE. Từ số liệu APHRODITE, tác giả dùng để xác nhận 2 chế độ mưa: chế độ mưa tháng 10 tháng 11 ở miền Trung Việt Nam và chế độ mưa tháng 5 tháng 10 ở phía Bắc và phía Nam Việt Nam. Ông đã nhận thấy rằng, sự hiện diện của dãy Trường Sơn dọc theo biên giới phía tây của Việt Nam với Lào và Campuchia đã tạo ra chế độ mưa tháng 10 11 ở miền Trung Việt Nam khác biệt so với chế độ mưa tại những vùng khác. [1] Jun Matsumoto (2007) đã tiến hành nghiên cứu về sóng lạnh và dị thường gió Nam tại khu vực giữa biển Đông (Nam Trung Hoa) kết hợp với một số áp thấp nhiệt đới gây mưa lớn ở khu vực Trung Bộ; với tác giả, khi nghiên cứu về mưa lớn trên khu vực miền Trung, Jun Matsumoto đã sử dụng bộ số liệu tái phân 20