Đang tải... (xem toàn văn)
NGHIÊN CỨU MỘT SỐ ĐẶC TRƯNG NHIỆT ĐỘNG LỰC QUY MÔ LỚN THỜI KỲ BÙNG NỔ GIÓ MÙA MÙA HÈ TRÊN KHU VỰC NAM BỘ. Gió mùa châu Á là hệ thống gió mùa lớn nhất, đặc trưng nhất trong hệ thống khí hậu toàn cầu. Sự...
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Bùi Minh Tuân NGHIÊN CỨU MỘT SỐ ĐẶC TRƯNG NHIỆT ĐỘNG LỰC QUY MÔ LỚN THỜI KỲ BÙNG NỔ GIÓ MÙA MÙA HÈ TRÊN KHU VỰC NAM BỘ LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – 2012 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Bùi Minh Tuân NGHIÊN CỨU MỘT SỐ ĐẶC TRƯNG NHIỆT ĐỘNG LỰC QUY MÔ LỚN THỜI KỲ BÙNG NỔ GIÓ MÙA MÙA HÈ TRÊN KHU VỰC NAM BỘ Chuyên ngành: Khí tượng và khí hậu học Mã số: 62.44.87 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. Nguyễn Minh Trường Hà Nội – 2012 LỜI CẢM ƠN Trước hết, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS. Nguyễn Minh Trường, là người đã tận tình chỉ bảo và hướng dẫn tôi hoàn thành luận văn này. Tôi xin cảm ơn các thầy cô và các cán bộ trong Khoa Khí tượng Thủy văn và Hải dương học đã cung cấp cho tôi những kiến thức chuyên môn quý giá, giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi về cơ sở vật chất trong suốt thời gian tôi học tập và thực hành ở Khoa. Tôi cũng xin cảm ơn Phòng Sau đại học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên đã tạo điêu kiện cho tôi trong thời gian hoành thành luận văn. Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình, người thân và bạn bè, những người đã luôn ở bên cạnh cổ vũ, động viên và tạo mọi điều kiện tốt nhất cho tôi trong suốt thời gian học tập tại trường. Hà Nội ngày 11 tháng 12 năm 2012 Bùi Minh Tuân MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ BÙNG NỔ GIÓ MÙA MÙA HÈ KHU VỰC CHÂU Á 1 1.1. Ý nghĩa của nghiên cứu gió mùa mùa hè 1 1.2. Thực tiễn nghiên cứu gió mùa mùa hè ở Việt Nam 2 1.3. Thực tiễn nghiên cứu gió mùa mùa hè trên thế giới 5 1.4. Các chỉ tiêu nghiệp vụ 11 CHƯƠNG 2: NHIỆT ĐỘNG LỰC QUI MÔ LỚN THỜI KÌ BÙNG NỔ GIÓ MÙA QUA SỐ LIỆU TÁI PHÂN TÍCH 13 2.1. Lựa chọn các năm và giai đoạn nghiên cứu 13 2.1.1. Lựa chọn các năm nghiên cứu 13 2.1.2. Lựa chọn các giai đoạn nghiên cứu 14 2.2. Đặc trưng trường mưa GPCP giai đoạn bùng nổ gió mùa 15 2.2.1. Đặc trưng về khu vực phân bố của mưa 15 2.2.2. Đặc trưng trường bức xạ sóng dài 16 2.3. Đặc trưng trường gió tái phân tích 19 2.3.1. Đặc trưng trường gió ngày bùng nổ gió mùa 19 2.3.2. Đặc trưng khí hậu của trường gió giai đoạn đầu mùa hè 22 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ MÔ PHỎNG BẰNG MÔ HÌNH RAMS 27 3.1. Các điều kiện biên, điều kiện ban đầu và cấu hình miền tính 27 3.2. Phân bố mưa mô phỏng 28 3.2.1. Đặc trưng phân bố mưa mô phỏng về diện 28 3.2.2. Đặc trưng mưa mô phỏng về lượng 31 3.3. Đặc trưng trường hoàn lưu mô phỏng 39 3.3.1. Đặc trưng của hoàn lưu mực thấp 39 3.3.2. Đặc trưng hoàn lưu các mực trên cao 42 3.4. Đặc trưng của trường nhiệt mô phỏng 47 3.4.1. Đặc trưng của trường nhiệt mực thấp 47 3.4.2. Đặc trưng của trường nhiệt mực cao 50 3.5. Vai trò của giải phóng ẩn nhiệt quy mô lớn 53 3.6. Thí nghiệm với mô phỏng không có địa hình 56 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 [...]... 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 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. .. trong khí quy n), 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... đích nghiên cứu vì chỉ số hoàn lưu phải được tính trung bình cho toàn bộ các tháng hoạt động của gió mùa tây nam và không nói đến ngày bùng nổ gió mùa mùa hè trên khu vực Nam Bộ Ngoài ra các nghiên cứu ở Việt Nam thường chỉ sử dụng số liệu gió vĩ hướng tái phân tích mực 850 hPa để nghiên cứu gió mùa, và như vậy rất có thể sẽ không đầy đủ vì cơ chế vật lý của gió mùa mùa hè, nhất là bùng nổ gió mùa, ... động được đưa ra thường bỏ qua các đặc trưng quy mô lớn và chưa loại đi được tác động gây nhiễu của các yếu tố địa phương Do đó, kết quả đạt được của nghiên cứu gió mùa mùa hè ở Việt Nam là chưa cao và chưa phù hợp với nhu cầu đặt ra 4 1.3 Thực tiễn nghiên cứu gió mùa mùa hè trên thế giới Đặc trưng bùng nổ và cơ chế nhiệt động lực của gió mùa luôn là vấn đề chính của các nghiên cứu về gió mùa mùa hè. .. hoàn lưu khí quy n 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... đề tài cũng cho thấy thời điểm bùng nổ gió mùa trên khu vực Tây Nguyên và Nam Bộ thường gắn với thời kỳ có xoáy thuận hoạt động trên khu vực vịnh Bengal Tương tự như vậy là các bộ chỉ số gió mùa với các nghiên cứu của Trần Việt Liễn (2007) [5] Các chỉ số được xây dựng chủ yếu dựa trên trường gió tái phân tích mực 850 hPa nhằm xác định thời điểm bùng nổ và kết thúc của gió mùa Đồng thời tìm hiểu mối liên... 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... của gió tây mực thấp và sự quay ngược trở lại phía nam của gió đông mực cao 2.3.2 Đặc trưng khí hậu của trường gió giai đoạn đầu mùa hè Tới thời điểm hiện tại, việc phân chia các khu vực gió mùa khu vực Châu Á vẫn còn nhiều tranh cãi Quan điểm truyền thống cho rằng gió mùa khu vực Việt Nam là sự mở rộng sang phía đông của gió mùa Ấn Độ, nhưng cũng có nhiều ý kiến cho rằng gió mùa mùa hè khu vực Việt Nam. .. cho tất cả các khu vực gió mùa trên thế giới Đối với khu vực gió mùa Á – Úc, cơ quan này đưa ra ba chỉ số gió mùa sau: - Chỉ số gió mùa Á – Úc (Webster – Yang, 1992 [33]): Chỉ số này sử dụng giá trị gió vĩ hướng mực 850 hPa trừ đi gió vĩ hướng mực 200 hPA tại khu vực 0o –20oN, 40oE – 110oE để đại diện cho sự hoạt động của gió mùa Á – Úc - Chỉ số gió mùa Nam Á (Goswami, 1999 [12]): Chỉ số này sử dụng... 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 . Bùi Minh Tuân NGHIÊN CỨU MỘT SỐ ĐẶC TRƯNG NHIỆT ĐỘNG LỰC QUY MÔ LỚN THỜI KỲ BÙNG NỔ GIÓ MÙA MÙA HÈ TRÊN KHU VỰC NAM BỘ LUẬN VĂN THẠC. Bùi Minh Tuân NGHIÊN CỨU MỘT SỐ ĐẶC TRƯNG NHIỆT ĐỘNG LỰC QUY MÔ LỚN THỜI KỲ BÙNG NỔ GIÓ MÙA MÙA HÈ TRÊN KHU VỰC NAM BỘ Chuyên ngành:
