BỘ tài NGUYÊN và môi TRƯỜNG

Lý do lựa chọn đề tài

Bão và áp thấp nhiệt đới, hay còn gọi là xoáy thuận nhiệt đới, là hiện tượng thời tiết nguy hiểm, thường đi kèm với mưa lớn và gió mạnh, gây ra thiên tai như lũ lụt và nước dâng tại các vùng biển Theo tổ chức Khí tượng thế giới, trong 50 năm qua, đã có 1.942 trường hợp thiên tai do xoáy thuận nhiệt đới gây ra, dẫn đến gần 800.000 người thiệt mạng và thiệt hại kinh tế lên tới 407,6 tỷ USD, trung bình mỗi ngày có 43 người chết và thiệt hại kinh tế đáng kể.

Việt Nam, nằm trong khu vực bão Tây Bắc Thái Bình Dương, hằng năm phải đối mặt với khoảng 30 cơn bão, chiếm 38% tổng số bão toàn cầu, dẫn đến thiệt hại nặng nề về tài sản và con người Nhà nước đã chi hàng tỷ đồng để khắc phục hậu quả do bão gây ra Để giảm thiểu thiệt hại, việc dự báo chính xác đường đi của bão là rất quan trọng Hiện nay, các mô hình dự báo thời tiết và bão đã được áp dụng tại Việt Nam, đồng thời tham khảo từ các trung tâm lớn trên thế giới Tuy nhiên, chất lượng dự báo bão vẫn chưa đạt yêu cầu do sai số lớn trong dự đoán quỹ đạo.

Khi bão tiến gần bờ, việc dự báo quỹ đạo trở nên phức tạp do sự tương tác giữa bão với địa hình và các hình thái thời tiết khác Tùy thuộc vào tốc độ di chuyển, cường độ bão và dạng địa hình, khu vực bị ảnh hưởng sẽ trải qua các hiện tượng mưa, gió khác nhau do sự biến đổi trong cấu trúc khí tượng Ngoài ra, trong điều kiện gió mùa đông hoạt động mạnh, KKL cũng có tác động đáng kể đến cấu trúc và cường độ của bão.

Câu hỏi nghiên cứu

Bão sẽ bị ảnh hưởng bởi địa hình Việt Nam, và cấu trúc các trường khí tượng khi bão tiếp cận bờ biển sẽ thay đổi dưới tác động của KKL Cần làm rõ cơ chế kiểm soát những tác động này, bởi đây là những câu hỏi lớn còn bỏ ngỏ Do đó, việc nghiên cứu sâu về đề tài này là rất cần thiết.

Nghiên cứu "Ảnh hưởng của địa hình và KKL đến cấu trúc của bão ở vùng duyên hải Việt Nam" tập trung vào việc phân tích quỹ đạo và cấu trúc của bão, đặc biệt là các trường mưa và gió Nghiên cứu này nhằm làm rõ cách mà KKL và địa hình Việt Nam tác động đến hoạt động và di chuyển của bão trong khu vực.

Mục tiêu của luận án

Nghiên cứu này mô phỏng ảnh hưởng của địa hình Việt Nam đến cấu trúc đối xứng của bão, đặc biệt là trong giai đoạn trước và sau khi bão đổ bộ vào vùng duyên hải Việc phân tích này giúp hiểu rõ hơn về sự biến đổi của bão khi tiếp cận đất liền, từ đó cung cấp thông tin quan trọng cho công tác dự báo và ứng phó với thiên tai.

- Đánh giá được ảnh hưởng của KKL tới cấu trúc các trường trong bão trên Biển Đông;

Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp số trị: dùng để mô phỏng cấu trúc các trường khí tượng và dự báo các cơn bão được lựa chọn trong luận án

Phương pháp phân tích Sy nốp được áp dụng để nghiên cứu các hình thế khí quyển quy mô vừa và lớn, đặc biệt trong thời gian hình thành, phát triển và đổ bộ của các cơn bão vào vùng duyên hải Việt Nam.

Phương pháp thống kê là công cụ quan trọng trong việc phân tích các cơn bão, giúp tính toán, so sánh và đánh giá độ chính xác của cường độ, quỹ đạo cũng như các trường khí tượng liên quan đến bão.

Những đóng góp mới của luận án

Địa hình Việt Nam có ảnh hưởng rõ rệt đến cấu trúc các trường mây và gió, cũng như phân bố lượng mưa Sự đa dạng địa hình này góp phần làm lệch hướng quỹ đạo của bão khi chúng tiến gần bờ và đổ bộ vào đất liền Việc hiểu rõ cơ chế này là rất quan trọng để dự đoán thời tiết và ứng phó với thiên tai.

Nghiên cứu này nhằm làm rõ cơ chế và tác động của KKL đối với cấu trúc mây, sự phân bố lượng mưa và cường độ gió trong các cơn bão hoạt động tại khu vực Biển Đông Việt Nam Việc hiểu rõ ảnh hưởng của KKL sẽ giúp cải thiện dự báo thời tiết và quản lý thiên tai hiệu quả hơn trong khu vực này.

Các luận điểm bảo vệ

- Sự hiện diện của địa hình Việt Nam có ảnh hưởng đến cấu trúc các trường khí tượng của bão trước và sau khi đổ bộ

- Khi có tác động của KKL, cấu trúc xoáy bão các cơn bão trên Biển Đông sẽ bị thay đổi.

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Nghiên cứu luận án đã chỉ ra vai trò quan trọng của độ cao địa hình và khí áp thấp (KKL) trong việc cấu trúc các trường khí tượng trong bão Kết quả này cung cấp cơ sở khoa học để xác định các khu vực có khả năng bão đổ bộ, mưa lớn và gió mạnh, nhờ vào ảnh hưởng của địa hình và KKL.

Nghiên cứu này giúp nâng cao hiểu biết về ảnh hưởng của độ cao địa hình và khí quyển tới cấu trúc bão, từ đó cải thiện chất lượng dự báo bão tại Việt Nam Điều này đặc biệt quan trọng cho các khu vực dễ bị ảnh hưởng bởi mưa lớn và gió mạnh, góp phần vào công tác phòng tránh và giảm thiểu thiệt hại do bão gây ra.

Cấu trúc của luận án

Ngoài phần mở đầu, tài liệu tham khảo và phụ lục, luận án được chia thành 3 chương, cụ thể như sau:

Chương 1: Tổng quan các công trình nghiên cứu về ảnh hưởng của địa hình, KKL đến cấu trúc bão

Chương 2: Số liệu và phương pháp nghiên cứu

Chương 3: Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của địa hình, KKL tới cấu trúc bão.

TỔNG QUAN CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU VỀ ẢNH HƯỞNG

CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ BÃO

Xoáy thuận nhiệt đới (XTNĐ) là thuật ngữ chung cho bão và áp thấp nhiệt đới (ATNĐ), hình thành trên biển nhiệt đới với đường kính có thể lên tới hàng trăm kilômét Ở Bắc bán cầu, gió xoáy vào tâm theo hướng ngược chiều kim đồng hồ, trong khi ở Nam bán cầu, gió xoáy theo hướng cùng chiều kim đồng hồ XTNĐ có áp suất khí quyển thấp hơn khu vực xung quanh, thường kèm theo mưa, dông, tố, và lốc Tùy vào tốc độ gió mạnh nhất gần trung tâm, XTNĐ được phân chia thành ATNĐ hoặc bão, với áp suất khí quyển trong bão thường thấp hơn 1000mb.

Bão là hiện tượng thời tiết cực đoan với sức gió từ cấp 8 trở lên, có thể kèm theo gió giật Các loại bão được phân loại theo sức gió: bão mạnh (cấp 10 đến 11), bão rất mạnh (cấp 12 đến 15) và siêu bão (cấp 16 trở lên).

Theo quyết định số 44/2014/QĐ - TTg ngày 15 tháng 8 năm 2014 của Thủ tướng Chính phủ, việc dự báo, cảnh báo và truyền tin thiên tai được thực hiện dựa vào tốc độ gió mạnh nhất gần trung tâm, phân chia thành 5 cấp độ: ATNĐ, bão, bão mạnh, bão rất mạnh và siêu bão.

Bảng 1.1: Phân loại XTNĐ dựa theo tốc độ gió mạnh nhất vùng gần trung tâm [44]

Tốc độ gió m/s km/h Kts Áp thấp nhiệt đới

Từ cấp 16 trở lên, tốc độ gió mạnh nhất gần trung tâm xoáy thấp nhiệt đới (XTNĐ) là tốc độ gió trung bình lớn nhất trong khoảng thời gian từ 2 đến 10 phút, tùy theo từng quốc gia; tại Việt Nam, thời gian này là 2 phút Thời gian đo gió cực đại càng ngắn, khả năng đạt tốc độ gió lớn càng cao Do đó, thông tin về thời điểm chuyển từ áp thấp nhiệt đới sang bão và tốc độ gió lớn nhất được các trung tâm dự báo thời tiết cung cấp có sự khác biệt, dẫn đến việc xác định tần số và cường độ của XTNĐ cũng không đồng nhất.

1.1.3 Những điều kiện hình thành

Theo nghiên cứu của Riehl (1948a,b) và Palmén (1948), có một số điều kiện cơ bản cho sự hình thành bão Đầu tiên, cần có khu vực đại dương rộng lớn với nhiệt độ bề mặt biển từ 26-27ºC trở lên, tạo điều kiện cho nước bốc hơi mạnh và cung cấp năng lượng cho hệ thống bão Thứ hai, thông số Coriolis phải đủ lớn để tạo ra xoáy, với bão thường hình thành trong khoảng vĩ độ 5-20º hai bên xích đạo; trong khoảng 5ºS-5ºN, lực Coriolis quá nhỏ không thể tạo ra chuyển động xoáy thuận Thứ ba, dòng cơ bản cần có độ đứt gió thẳng đứng nhỏ để tập trung dòng ẩm vào khu vực bão trong giai đoạn đầu Thứ tư, ở độ cao, trường khí áp phải phân kỳ để giải tỏa khối lượng không khí hội tụ ở mặt đất và duy trì bão Cuối cùng, tại mặt đất cần có những nhiễu động áp thấp ban đầu, với thống kê cho thấy 80% các cơn bão liên quan đến ITCZ; năm nào ITCZ ít hoạt động thì bão cũng ít xảy ra.

Năm 1967, Gray đã xác định sáu yếu tố môi trường quan trọng cho sự hình thành và phát triển của xoáy nhiệt đới (XTNĐ) Trong đó, ba nhân tố động lực bao gồm khu vực hình thành với các tham số Coriolis nhỏ, xoáy tầng thấp (850 hPa) lớn hơn mức trung bình, và độ đứt gió thẳng đứng nhỏ tại khu vực trung tâm Ba nhân tố nhiệt động lực học bao gồm nhiệt độ bề mặt nước biển đạt 26°C ở độ sâu 60m, sự bất ổn định ẩm từ mực thấp đến giữa tầng đối lưu (500 hPa), cùng với sự hiện diện của một lớp bất ổn định có điều kiện trong khí quyển.

TỔNG QUAN CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU TRÊN THẾ GIỚI

Trước năm 1970, nghiên cứu bão chủ yếu tập trung vào việc đo đạc và mô tả các đặc điểm của khu vực hình thành, quỹ đạo, và trường khí tượng bề mặt, cũng như sự thay đổi theo mùa của bão nhiệt đới Trong giai đoạn này, các thiết bị trên tàu biển, máy bay quân sự và các công cụ giám sát trên cao như radar và bóng thám không đã cung cấp một lượng dữ liệu quan trọng về khí tượng trong bão Dựa trên bộ số liệu này, các nhà nghiên cứu đã công bố những kết quả ban đầu về cấu trúc bão.

Vào tháng 7 năm 1943, hai phi công Joseph B Duckworth và Ralph O’Hair đã thực hiện những phép đo trực tiếp đầu tiên vào bên trong bão bằng máy bay huấn luyện AT-6, đánh dấu sự khởi đầu của việc nghiên cứu cấu trúc khí tượng trong bão Đến cuối những năm 1940, việc theo dõi bão từ trên cao đã trở thành công việc hàng ngày, mở ra kỷ nguyên mới cho các phép đo bão nhiệt đới Trước đó, chỉ có một số ít phép đo được thực hiện từ tàu, đảo hoặc vùng ven biển Những phép đo trực tiếp này đã giúp các nhà nghiên cứu xác định cấu trúc cơ bản của bão nhiệt đới, bao gồm trường gió, mưa và khí áp tại bề mặt, nhưng cấu trúc ba chiều của bão vẫn chưa được nghiên cứu đầy đủ do thiếu dữ liệu quan trắc.

Vào năm 1944, tàu khu trục USS Warrington của Mỹ đã thực hiện phép đo radar đầu tiên đối với cơn bão Cobra Hình ảnh radar đã cho thấy rõ ràng mắt bão, tường mây xung quanh mắt bão và các dải mây mưa.

Hình 1.1: Ảnh radar của bão Corba từ tầu khu trục USS Warrington của Mỹ

(Nguồn: thư viện ảnh của NOAA [156])

Trong những năm tiếp theo, Trung tâm Dự báo Nghiệp vụ về Bão JTWC đã mở rộng việc theo dõi và quan trắc các cơn bão, cung cấp nhiều bộ số liệu quý giá cho các nhà khoa học nghiên cứu sâu về bão và cấu trúc của chúng Một trong những nghiên cứu quan trọng là của Herbert Riehl (1950, 1954), trong công trình "Mô hình về sự hình thành của bão nhiệt đới", ông đã chỉ ra vai trò của sự trao đổi nhiệt giữa đại dương và không khí trong quá trình hình thành bão nhiệt đới Riehl nhận thấy rằng bão sẽ thay đổi cấu trúc dòng giáng khi không khí đủ nhiệt độ, độ ẩm và có sự trao đổi tiềm nhiệt từ bề mặt, mặc dù ông chưa định lượng hóa mối quan hệ này với tốc độ gió cực đại và khí áp tại tâm bão.

Nhà khoa học Ernst Kleinschmidt người Đức (1951) là người đầu tiên phát hiện ra công thức biểu diễn tốc độ gió cực đại như một hàm của năng lượng nhiệt Ông cho rằng năng lượng nhiệt của đại dương là nguồn nhiệt cơ bản để duy trì bão nhiệt đới Mối liên hệ này được thể hiện qua một công thức cụ thể.

Vận tốc gió cực đại (V) được đo bằng mét trên giây, trong khi năng lượng nhiệt của đại dương (E) được tính cho mỗi đơn vị khối lượng và có đơn vị là mét vuông trên giây bình phương Hệ số q cũng được sử dụng trong công thức Trong nghiên cứu của Kleinschmidt, ảnh hưởng của lớp biên đã bị bỏ qua với giả thiết rằng năng lượng ẩm từ bề mặt là một hằng số.

Trong bài báo “Sự hình thành và cấu trúc của bão nhiệt đới” năm 1948, Erik Palmén đã chỉ ra rằng năng lượng của bão phát sinh từ quá trình bất ổn định có điều kiện của khí quyển Ông cũng là người đầu tiên mô tả cấu trúc mặt cắt thẳng đứng của bão dựa trên chuỗi số liệu thám sát mắt bão từ năm 1944.

Mặt cắt thẳng đứng của bão cho thấy trục hoành biểu diễn khoảng cách ngang từ tâm bão (km), với các đường đẳng áp (mb) được thể hiện bằng đường thẳng liền nét song song Đồng thời, đường cong liền nét biểu diễn các đường đẳng nhiệt độ thế vị (K), trong khi nhiệt độ không khí (°C) được thể hiện bằng đường nét đứt.

Sau này, Riehl và Malkus công bố hai bài báo nổi tiếng (Malkus và Riehl

Các nghiên cứu của (1960) và Riehl (1963b) đã mô tả các phương trình động lực học trong khí quyển thủy tĩnh, thể hiện mối liên hệ giữa các yếu tố khí tượng trong cơn bão ở trạng thái dừng Những công trình này đánh dấu giai đoạn đầu trong nghiên cứu cấu trúc và năng lượng của bão nhiệt đới, đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển các nghiên cứu tiếp theo về cấu trúc và năng lượng bão.

Từ những năm 1950 đến 1960, sự phát triển của khoa học công nghệ, đặc biệt là khoa học máy tính, đã thúc đẩy nghiên cứu mô hình số trong dự báo bão Charney và cộng sự (1950) đã xây dựng mô hình xoáy chính áp nhưng do hạn chế của máy tính thời đó, độ phân giải chỉ đạt khoảng 300km Để cải thiện, các nhà nghiên cứu tách xoáy và sử dụng phương trình xoáy chính áp để dự báo Sasaki và Miyakoda (1954) đã chứng minh rằng có thể tăng độ phân giải bằng cách tính xu thế xoáy từ phương trình Cuối những năm 1950, Banner Miller (1958) công bố lý thuyết khí áp cực tiểu của bão, tính toán chính xác khí áp tại tâm bão và coi nguồn năng lượng hình thành bão là do sự giải phóng tiềm nhiệt của không khí bất ổn định xung quanh.

Dựa trên lý thuyết của Miller, các nhà khoa học như Kasahara (1961), Rosenthal (1964), Kuo (1965) và Yamasaki (1968) đã tiến hành mô phỏng số hóa sự hình thành và phát triển của bão nhiệt đới Kasahara khởi tạo mô hình trong điều kiện khí quyển bất ổn định, cho phép duy trì xoáy trong khoảng 3 giờ tích phân Rosenthal cũng sử dụng mô hình khí quyển bất ổn định, bổ sung thông lượng hiển nhiệt từ bề mặt, nhưng không tính đến lượng bốc hơi, dẫn đến sự phát triển nhanh chóng của xoáy trong khoảng 9 giờ tích phân Kuo áp dụng mô hình chính áp để nghiên cứu thêm về hiện tượng này.

Mô phỏng hai mực theo phương thẳng đứng trong khí quyển bất ổn định đã được thực hiện, với sự bổ sung thành phần gió bên cạnh thông lượng hiển nhiệt từ bề mặt Kết quả cho thấy xoáy được khởi tạo với tốc độ gió cực đại đạt 25 m/s.

Mô hình 4 mực của Yamasaki (1968) không tính đến thông lượng ẩn nhiệt và hiển nhiệt bề mặt, cũng như tham số hóa đối lưu ẩm Mặc dù mô hình này không làm rõ quá trình bất ổn định ban đầu, nhưng nó cho thấy khả năng tích phân trong khoảng 10 ngày Qua đó, xoáy chính áp yếu ban đầu có thể phát triển thành bão với tốc độ gió cực đại đạt 40 m/s tại bán kính 10 km từ tâm bão.

Năm 1964, Vic Ooyama cùng với Jule Charney và Arnt Eliassen đã công bố hai bài báo quan trọng về điều kiện bất ổn định loại 2 (CISK) Cả hai nghiên cứu đều thống nhất rằng bão nhiệt đới xuất hiện trong một môi trường khí quyển bất ổn định, nơi có sự hội tụ ở lớp biên Ekman, và nguồn cung cấp tiềm nhiệt đóng vai trò quyết định trong sự phát triển của bão.

Từ những năm 1950 đến đầu 1960, hai cuộc cách mạng quan trọng đã diễn ra trong việc quan sát các cơn bão nhiệt đới Đầu tiên, radar thế hệ mới WRS-57 được phát minh và đưa vào sử dụng, cho phép các nhà nghiên cứu xác định chính xác cường độ và cấu trúc của bão trước khi chúng đổ bộ Thứ hai, sự giám sát các cơn bão trên Trái Đất được thực hiện thông qua vệ tinh TIROS III.

TỔNG QUAN CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU Ở VIỆT NAM

Từ những năm 1960, các nhà khí tượng Việt Nam đã tiến hành nhiều nghiên cứu liên quan đến khí hậu và thời tiết, bao gồm các khía cạnh như KKL, tần số, mùa và cường độ của XTNĐ, cùng với hướng di chuyển và tác động của KKL đến hiện tượng này.

Việt Nam có khí hậu nhiệt đới gió mùa, với mùa bão và áp thấp nhiệt đới (XTNĐ) kéo dài từ tháng 6 đến tháng 11 Hằng năm, nước ta có thể chịu ảnh hưởng của khoảng 11 cơn XTNĐ, trong đó 60% đến từ Thái Bình Dương và 40% hình thành trên Biển Đông Mùa XTNĐ có xu hướng di chuyển chậm từ Bắc vào Nam Theo nghiên cứu của Nguyễn Đức Ngữ (2010), trung bình mỗi năm Việt Nam chịu tác động của hơn 7 cơn bão và XTNĐ, với thời gian bão thường từ tháng 3 đến tháng 12, đặc biệt là từ tháng 6 đến tháng 10 Nghiên cứu cũng xác định các vùng chịu ảnh hưởng của bão dựa trên các tiêu chí như số lượng bão trong ba tháng cao điểm, số cơn bão trung bình hàng năm, sức gió mạnh nhất và lượng mưa trung bình trong mỗi đợt bão.

Hình 1.11: Bản đồ đường đi trung bình của XTNĐ đổ bộ hoặc ảnh hưởng đến Việt Nam

Theo nghiên cứu của Mai Văn Khiêm và cộng sự (2015), các bản đồ đường đi trung bình của các cơn bão (XTNĐ) ảnh hưởng đến Việt Nam trong các tháng 5 đến 12 cho thấy hướng di chuyển chủ yếu của chúng là từ tây tây bắc đến tây tây nam.

Theo Lê Văn Thảng (1992), cường độ gió gần trung tâm các cơn bão XTNĐ trên Biển Đông thường dao động từ cấp 8 đến cấp 9, hiếm khi vượt quá cấp 12 Trong giai đoạn 1956 - 1980, Nguyễn Văn Khánh và Phạm Đình Thụy ghi nhận có 43 cơn bão trong số 72 cơn đã đổ bộ vào miền Bắc Việt Nam gây ra gió mạnh từ cấp 10 đến cấp 12, và 17 cơn gây ra gió từ cấp 13 đến cấp 14 Vùng có gió mạnh từ cấp 6 trở lên thường trải dài vài trăm km (khoảng 2 vĩ độ) xung quanh tâm bão Đặc biệt, tốc độ gió ở các vĩ độ phía Bắc tâm bão thường cao hơn so với các vĩ độ phía Nam, điều này rõ ràng hơn ở những cơn bão xảy ra giữa hoặc cuối mùa do sự tương tác giữa bão và không khí lạnh.

Từ đầu tháng 9, áp cao Siberia tăng cường, dẫn đến ảnh hưởng của các đợt không khí lạnh (KKL) đến phía Nam Trung Hoa và Đông Dương, có khả năng lan rộng xuống giữa Biển Đông Theo Nguyễn Vũ Thi (1985), Việt Nam trung bình tiếp nhận 33 đợt KKL mỗi năm, chủ yếu theo hai hướng bắc - nam hoặc lệch về đông, với nhiều đợt chỉ tác động đến Bắc Bộ và Bắc Trung Bộ KKL hầu như không xuất hiện trong tháng 7 và tháng 8, trong khi từ tháng 9 đến tháng 6 năm sau là thời gian các đợt KKL từ phía bắc lục địa Châu Á tràn xuống phía nam, ảnh hưởng đến các khu vực lãnh thổ Việt Nam.

Nghiên cứu về ảnh hưởng của KKL đến XTNĐ đã chỉ ra rằng sự kết hợp của hệ thống mây XTNĐ và mây front lạnh trên ảnh mây vệ tinh là yếu tố quan trọng Lê Thanh Sơn (1987) cho rằng KKL tác động khi hệ thống gió đông bắc kết hợp với gió của XTNĐ Theo Lê Bắc Huỳnh và Lê Văn Thảo, KKL ảnh hưởng trực tiếp khi mây front lạnh hòa trộn vào mây XTNĐ, và ảnh hưởng gián tiếp khi mây front lạnh cách xa XTNĐ, chỉ tạo ra sự kích động lan truyền làm tăng gradient khí áp Nghiên cứu của Lê Thanh Sơn (1985) cho thấy XTNĐ chịu ảnh hưởng của KKL chủ yếu xuất hiện ở Nam Trung Bộ từ tháng 9 đến tháng 12, với tỷ lệ kết hợp gia tăng vào cuối năm Trần Gia Khánh (1998) nhấn mạnh rằng nếu KKL ở phía Bắc và cách XTNĐ dưới 1500km, cần chú ý đến tác động của KKL đến cường độ và hướng di chuyển của XTNĐ, với tác động càng rõ rệt khi khoảng cách càng nhỏ.

Lê Thanh Sơn (1987) nghiên cứu ảnh hưởng của KKL đến XTNĐ đổ bộ vào miền Trung qua trường đường dòng trên mực 850mb, phát hiện hệ thống hai xoáy nghịch, trong đó một xoáy nghịch chính nằm ở lục địa Trung Quốc và một xoáy phụ ở Miến Điện Vị trí của các xoáy nghịch này quyết định sự mạnh yếu và thời gian tồn tại của XTNĐ khi đổ bộ vào miền Trung Ông nhận định rằng, tại Việt Nam, XTNĐ thường yếu đi khi bị KKL xâm nhập mà không có hiện tượng mạnh lên Lê Văn Thảng (1992) cũng chỉ ra rằng sự hình thành của XTNĐ có mối liên hệ chặt chẽ với hoạt động của KKL; khi ATNĐ hình thành và có KKL tràn xuống, ATNĐ dễ phát triển thành bão và tăng cường sức mạnh.

Lê Đình Quang (1991) đã nghiên cứu tác động của front lạnh (KKL) đến sự phát triển của XTNĐ Biển Đông và cho rằng KKL làm tăng gradient khí áp ở ngoại vi của XTNĐ, dẫn đến việc khu vực có gió mạnh ở rìa XTNĐ mở rộng Ông nhận định rằng KKL chỉ làm XTNĐ mạnh lên khi không xâm nhập sâu vào bên trong, trong khi nếu KKL bị đẩy vào trong XTNĐ, nó sẽ làm XTNĐ nhanh chóng đầy lên hoặc tan biến Khi KKL yếu, chỉ ảnh hưởng đến khu vực gần đó.

Tại vĩ độ 20 độ Bắc, trong khi gió tây nam mạnh mẽ hoạt động ở Nam Biển Đông, sự hội tụ của hai đới gió này tạo ra và duy trì hoàn lưu xoáy thuận, dẫn đến sự phát triển của áp thấp nhiệt đới.

Theo Lê Văn Thảo (1996), sự xâm nhập của KKL vào khu vực Đông Nam Trung Quốc và miền Bắc Việt Nam đóng vai trò quan trọng trong việc thay đổi hướng di chuyển của bão Cụ thể, trong sáu trường hợp bão đổi hướng về phía Nam, có năm trường hợp liên quan đến sự xâm nhập của KKL và một trường hợp do nhiễu động sóng đông ở phía Đông bão KKL ảnh hưởng đến XTNĐ thông qua hai hình thức: trực tiếp và gián tiếp.

KKL ảnh hưởng trực tiếp đến XTNĐ khi đới mây front lạnh hòa trộn vào đới mây XTNĐ, dẫn đến sự xâm nhập của KKL khô vào phần dưới cột không khí trong XTNĐ KKL khô này dần chuyển dịch lên các tầng cao hơn dưới dạng “nêm lạnh”, làm giảm nền nhiệt độ và tiêu hao nguồn năng lượng bổ sung, từ đó ngăn cản sự phát triển của XTNĐ Khi KKL xâm nhập sâu vào XTNĐ, hiện tượng này thường khiến XTNĐ di chuyển chậm lại và suy yếu nhanh chóng Nếu KKL có cường độ mạnh, nhiệt độ thấp, XTNĐ có thể suy yếu và tan rã nhanh chóng trên biển Ngược lại, nếu cường độ KKL yếu và sự xâm nhập mang tính chất khếch tán, XTNĐ sẽ suy yếu và hướng chuyển động của nó sẽ lệch dần xuống phía Nam.

Khi khoảng cách giữa khối KKL và XTNĐ tương đối xa, KKL ảnh hưởng gián tiếp đến XTNĐ Mặc dù nhiệt độ thấp của khối KKL chưa tác động trực tiếp đến XTNĐ, nhưng sự kích động lan truyền làm tăng đáng kể gradient khí áp theo chiều ngang vào tâm XTNĐ, dẫn đến cường độ XTNĐ mạnh lên và mở rộng phạm vi gió mạnh ở rìa phía Bắc của XTNĐ.

Nguyễn Ngọc Thục (1992) trong nghiên cứu “Phân loại các dạng hình thế sy nốp gây mưa lớn, đặc biệt lớn thuộc các tỉnh Nghệ An đến Thừa Thiên Huế” đã thống kê các hình thế gây mưa và mưa lớn trong khu vực này Tác giả chỉ ra rằng có hai hình thế tương tác giữa KKL và XTNĐ: XTNĐ kết hợp với KKL tác động trước và XTNĐ kết hợp với KKL tác động đồng thời.

Trần Đình Bá (1979) đã sử dụng ảnh mây vệ tinh để nghiên cứu ảnh hưởng của không khí cực đới đến XTNĐ Ông nhận thấy rằng khi XTNĐ di chuyển lên phía Bắc gần vùng front lạnh, rìa phía tây của XTNĐ bị phá vỡ nhanh chóng do hoàn lưu đồng hướng, trong khi rìa phía Đông duy trì hoặc tăng cường tương phản nhiệt front Trên ảnh mây vệ tinh, đới mây front hiện ra như một dải dài hàng ngàn km, rộng hàng trăm kilômet, kết nối với hệ thống mây XTNĐ Nghiên cứu của ông dựa trên số liệu trong 7 năm (1972 - 1978) với 53 trường hợp front cực tiếp cận XTNĐ, kết hợp phân tích nhiệt độ không khí mực biển.

- Khi tiếp cận với front cực, XTNĐ có thể yếu đi, mạnh lên hoặc ít thay đổi cường độ;

Nếu có sự tương phản nhiệt lớn giữa vùng gần XTNĐ (> 6 0 C) và nhiệt độ không khí hút vào XTNĐ (< 27 0 C), XTNĐ sẽ yếu đi sau 24 giờ Ngược lại, nếu sự tương phản nhiệt nhỏ (≤ 6 0 C) và nhiệt độ không khí hút vào XTNĐ cao (≥ 27 0 C), XTNĐ sẽ tiếp tục phát triển hoặc giữ nguyên cường độ, có thể kéo dài thêm từ hai đến ba ngày.

TIỂU KẾT CHƯƠNG I

Từ các công trình liên quan đến vấn đề tác động của địa hình, KKL đến XTNĐ có thể rút ra một số nhận xét như sau:

Nhiều nghiên cứu đã được thực hiện về cấu trúc đối xứng của bão, đặc biệt là cấu trúc mắt bão đồng tâm, dải mây, trường nhiệt, độ ẩm, vận tốc gió cực đại và khí áp cực tiểu Tuy nhiên, chưa có sự đồng thuận cao về các lý thuyết hiện có Một câu hỏi nghiên cứu quan trọng là mức độ ảnh hưởng của các điều kiện khí quyển bên ngoài, như tương tác với các yếu tố bề mặt và hệ thống thời tiết lân cận, cũng như sự bất ổn định nội tại bên trong bão đối với cấu trúc của nó.

Các nghiên cứu gần đây đã sử dụng mô hình số để mô phỏng tác động của địa hình lên quỹ đạo bão, bao gồm cả nghiên cứu với địa hình thực và các nghiên cứu lý tưởng hóa Những mô phỏng này đã cung cấp kiến thức quý giá về cách địa hình ảnh hưởng đến sự di chuyển của bão, nhờ vào các thiết kế lý tưởng hóa khác nhau.

Hầu hết các tác giả đều nhấn mạnh sự hiện diện của KKL ở vĩ độ thấp trong mùa Đông và mùa Hè, điều này có tác động đáng kể đến quá trình hình thành, phát triển và chuyển hướng của XTNĐ, cũng như sự biến đổi của xoáy thuận ngoại nhiệt đới.

Các phương pháp nghiên cứu chủ yếu bao gồm phân tích thống kê sy nốp và phân tích ảnh mây vệ tinh với các yếu tố nhiệt ẩm Trong những năm gần đây, các tác giả đã áp dụng mô hình số trị để nghiên cứu ảnh hưởng của KKL đến XTNĐ, tập trung vào quá trình chuyển hóa thành xoáy thuận ngoại nhiệt đới ở vùng vĩ độ trung bình.

Nghiên cứu hiện tại chủ yếu tập trung vào các phương pháp thống kê và dự báo quỹ đạo bão, nhưng chưa có nghiên cứu sâu về ảnh hưởng của địa hình và gió mùa đến bão Do đó, nghiên cứu này sử dụng dữ liệu quan trắc và mô phỏng mô hình số để làm rõ hai vấn đề: (1) ảnh hưởng của địa hình và KKL đến cấu trúc bão trong điều kiện gió mùa mùa đông và (2) cơ chế ảnh hưởng của địa hình và KKL đến cấu trúc bão trên Biển Đông thông qua sản phẩm mô phỏng.

SỐ LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA ĐỊA HÌNH, KHÔNG KHÍ LẠNH ĐẾN CẤU TRÚC BÃO