LUẬN VĂN THẠC SỸ XÁC ĐỊNH KHÁCH QUAN HÌNH THẾ THỜI TIẾT TRONG CÁC ĐỢT MƯA LỚN TRÊN KHU VỰC MIỀN TRUNG TỪ SỐ LIÊU TÁI PHÂN TÍCH JRA25 docx

Đặc biệt, với lượng mưa lớn kỷ lục như lượng mưa tại Huế năm 1999, gần đây, hiện tượng này cũng bắt đầu nhận được quan tâm nghiên cứu của một số tác giả trên thế giới, như Tsinh- ChangMi

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN -

Người hướng dẫn

Tiến sĩ: Lê Đức

HÀ NỘI, 04-2012

LỜI CẢM ƠN

Với lòng biết ơn sâu sắc, tôi học viên cao học Nguyễn Văn Hưởng, xin được gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến các thày cô trong khoa Khí tượng – Thuỷ văn – Hải Dương Học đã chỉ bảo dạy dỗ tôi trong suốt 4 năm đại học và trong quá trình thực hiện luận văn này Đồng thời tôi cũng xin cảm ơn tới Tiến sĩ Lê Đức, người đã trực tiếp định hướng và hướng dẫn cho luận văn của tôi; Giáo sư –Tiến sĩ Phan Văn Tân, những người đã định hướng cũng như có nhiều góp ý cho luận văn của tôi được hoàn thành; Xin cảm ơn tới Trung tâm Dự báo khí tượng thuỷ văn Trung ương, Phòng Nghiên cứu Ứng dụng đã quan tâm và giúp đỡ, tạo mọi điều kiện cho tôi trong suốt quá trình học tập cũng như làm luận văn

Cũng nhân đây tôi muốn gửi lời cảm ơn chân thành những ý kiến, nhận xét từ các thầy cô, anh chị đồng nghiệp, các bạn học cùng khoá đã có những ý kiến đóng góp giúp tôi hoàn thiện luận văn tốt hơn

Nguyễn Văn Hưởng

MỤC LỤC

III 1 Phân tích các nhóm hình thế gây mưa lớn ở Bắc Trung Bộ 21 III.2.Phân tích các nhóm hình thế gây mưa lớn ở Trung Trung Bộ 33 III.3.Phân tích các nhóm hình thế gây mưa lớn ở ven biển Nam Trung Bộ 44 III.4.Phân tích các nhóm hình thế gây mưa lớn ở Tây Nguyên 54

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN

Tình hình nghiên cứu mưa lớn ở Việt Nam và trên thế giới.

Hiện tượng mưa lớn trên khu vực miền Trung luôn được ghi nhận hàng năm với tần xuất trung bình 10 đợt/năm kéo dài từ tháng 5 cho đến tháng 12, với mức độ thiệt hại rất lớn kèm theo Cho đến nay đã có nhiều công trình nghiên cứu trong nước tập trung cho hiện tượng này từ các thống kê hình thế synop, mô tả cơ chế sinh mưa lớn hoặc mô phỏng hay dự báo dựa trên mô hình Mặc dù các kết quả nghiên cứu nói trên

đã ít nhiều mang lại hiệu quả cho dự báo mưa nghiệp vụ, nhưng các nghiên cứu này mới chỉ dừng lại ở dự báo định tính cho trường hoặc định lượng cho điểm

I.1.Tình hình nghiên cứu trên thế giới

Trên thế giới mưa lớn đã được nghiên cứu từ rất lâu, gần đây Cavazos T (1999) cũng đã nghiên cứu về tình hình mưa tuyết lớn ở khu vực Nam Mỹ; Nơi các cơn mưa tuyết lớn tại các khu vực miền núi thường có nguyên nhân trực tiếp là các trận tuyết

lở Các trạng thái khí quyển qui mô Synop đặc biệt là nguyên nhân của các hiện tượng mưa tuyết cực trị này, và điều này cũng đúng cho trường hợp của vùng Andorra, một nước nhỏ tại Pyrenees, nằm giữa Pháp và Tây Ban Nha Trên cơ sở những ngày lượng tuyết có cường độ ít nhất là 30cm trong khoảng 24h, các nghiên cứu hiện tại sử dụng các phân tích thành phần chính (PCA) và các phép phân tích xếp nhóm để mô tả đặc điểm của các hình thế hoàn lưu qui mô synop cho những ngày này trong suốt thời kỳ mùa đông Khu vực nghiên cứu nằm trong khoảng 30 - 60°N; 30°W - 15°E và khoảng thời gian là thời kỳ mùa đông các năm từ 1986 - 1987 tới 2000 - 2001 Phương pháp được đưa ra với mục đích bao gồm cả phương pháp xử lý trước có chứa cả các dữ liệu đạt chuẩn về không gian được sử dụng cho phép phân tích PCA, một phương pháp xấp xỉ luân phiên để quyết định trọng tâm và số lượng các nhóm cho việc xếp nhóm K-means và việc loại bỏ tính lặp đi lặp lại cho thuật toán này Phương pháp này có thể phân loại hình thế synop cho các ngày có lượng mưa tuyết lớn và xây dựng các bản đồ cho khí áp mực biển, độ cao địa thế vị 500hPa, độ dày 1000-500m (các đường dòng 5270m, 5400m, 5520m) các kết quả đưa ra 7 hình thế hoàn lưu, hầu hết là về thành phần gió khu vực Đại Tây Dương, một số những hình thế khác với bình lưu khu vực Địa Trung Hải có thể được kết hợp với khí quyển lục địa lạnh Các kết quả, như các

tượng dự báo các cơn mưa tuyết lớn, và việc phân loại những ngày xảy ra hiện tượng này có thể mở ra một tương lai trong việc phân tích khí hậu và khí tượng một cách chi tiết

Còn với tác giả Koji Nishiyama và cộng sự (2007); Cũng đã tiến hành nghiên cứu các hệ thống Synop và mối liên hệ giữa các trường Synop và các trường hợp mưa lớn tại đảo Kyushu, thuộc tây nam Nhật Bản, trong suốt thời kỳ mùa mưa Baiu, các trường synop này đã được phân loại sử dụng bản đồ tự thiết lập (SOM – self-organizing map), để có thể biến đổi các đặc tính phi tuyến phức tạp thành các mối liên quan 2 chiều đơn giản giả thiết rằng các hình thế synop có thể được biểu diễn một cách đơn giản bằng sự phân bố không gian của các thành phần gió ở mực 850hPa, mưa tiềm năng (PW) được định nghĩa là lượng hơi nước được chứa trong một cột thẳng đứng của khí quyển bằng thuật toán SOM và phương pháp xếp nhóm của ma trận U (U-matrix) và K-means, các trường synop được chia thành 8 loại hình thế (nhóm) Một trong những nhóm có các đặc điểm không gian nổi bật được giới thiệu bởi lượng mưa tiềm năng (PW) đi kèm với các thành phần gió mạnh được gọi là dòng xiết mực thấp (LLJ) Các đặc tính của nhóm này chỉ ra một hình thế Synop điển hình thường gây ra lượng mưa lớn tại Kyushu trong suốt thời kỳ mùa mưa

Còn với một số tác giả như P Seibert và cộng sự (2007), cũng đã tiến hành nghiên cứu mô hình gây ra mưa lớn ở Áo, và đã xác định được 7 hình thế qui mô synop gây ra đợt giáng thủy lớn tại Áo được xác định với phương pháp chùm quĩ đạo Các quĩ đạo phản hồi (back tracjectories) ở các mực khác nhau, tại các thời điểm khác nhau trong mỗi ngày, và tại các vị trí khác nhau tại Áo được sử dụng cùng với một giá trị xoáy thế năng Thêm vào đó, 7 vùng tại Áo với lượng giáng thủy ngày tương tự nhau cũng được xác định Mối quan hệ của lượng giáng thủy lớn tại mỗi vùng này với các hình thế synop cũng đã được nghiên cứu các kết quả tương ứng các thực nghiệm

về hình thế synop và phản ánh các tình hình khí tượng đã đã được biết đến Các phân tích này dựa trên cơ sở số liệu tái phân tích trong 15 năm của ECMWF (1979-1993),

sử dụng để tính toán các quĩ đạo phản hồi (back trajectories) và tổng lượng giáng thủy ngày của 131 trạm khí tượng tại Áo Điều này đã mở đường cho các ứng dụng trong tương lai trong việc nghiên cứu về biến đổi khí hậu, các dữ liệu đầu vào cần thiết cũng

có thể được sử dụng từ các mô hình khí hậu toàn cầu Cách tiếp cận xếp nhóm cũng đã được tiến hành với một phương pháp mới đầy hứa hẹn, sự phối hợp của nhóm theo thứ bậc và nhóm được lặp đi lặp lại (K-means)

Đặc biệt, với lượng mưa lớn kỷ lục như lượng mưa tại Huế năm 1999, gần đây, hiện tượng này cũng bắt đầu nhận được quan tâm nghiên cứu của một số tác giả trên thế giới, như Tsinh- Chang(Mike) Chen, người Mỹ gốc Đài Loan, 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 áp thấp nhiệt đới gây mưa lớn ở khu vực Trung Bộ; với tác giả, khi nghiên cứu về mưa lớn miền Trung, Jun Matsumoto đã

sử dụng bộ số liệu tái phân tích và bộ số liệu về lượng giáng thủy bề mặt trong 24 năm (1972-2002) Cùng với đó là bộ số liệu với trường hoàn lưu khí quyển sử dụng trong nghiên cứu này là bố số liệu tái phân tích trong 25 năm của Nhật Bản cung cấp bởi cơ quan khí tượng Nhật Bản (JMA) và trung tập nghiên cứu về công nghiệp điện năng (CRIEPI) Độ phân giải theo phương ngang với kinh độ và vĩ độ là 1,250

, khoảng thời gian là 6h, với 12 mực tại tầng đối lưu (1000, 925, 850, 700, 600, 500, 400, 300, 250,

200, 150, và 100 hPa) Nghiên cứu này cũng sử dụng số liệu lượng mưa hàng ngày tại các trạm của khu vực phía đông miền Trung Việt Nam với số liệu được thu thập liên tục bởi phòng khí tượng thủy văn Lào (8 trạm), phòng khí tượng Campuchia (4 trạm)

và Trung tâm khí tượng - Thủy văn quốc gia Việt Nam (52 trạm) Thêm vào đó, giá trị nội suy trung bình ngày của số liệu bức xạ sóng dài phát ra (OLR) được cung câp bởi trung tâm khí quyển và hải dương quốc gia Hoa Kỳ (NOAA) và số liệu thám sát khí quyển được quan trắc liên tục bởi trạm Xisha Dao (16.830N, 112.330E)

Tác giả đã xác nhận rằng sự cùng tồn tại của sóng lạnh và áp thấp nhiệt đới là khá quan trọng đối với sự xuất hiện của mưa lớn tại miền trung Việt Nam Thêm vào

đó, các quan trắc cho thấy các sóng lạnh không có áp thấp nhiệt đới không dẫn đến lượng mưa lớn

Theo Matsumoto tìm các nhiễu động qui mô synop và qui mô lớn gây ra những biến đổi về giáng thủy tại miền Trung trong suốt mùa gió mùa mùa hè với một khoảng thời gian dài từ vài ngày cho tới vài tuần Các nhiễu động cũng đóng vai trò quan trọng đối với những biến đổi về giáng thủy tại các khu vực ven biển phía đông trong

suốt pha chuyển tiếp gió mùa có 2 nhiễu động khí quyển đóng vai trò quan trong trong trận mưa lớn này

Thứ nhất: Sóng lạnh (Cold surge) dị thường gió phía bắc tại mực thấp của tầng

đối lưu, hình thành tại bắc Trung Quốc gần 400

N, lan truyền theo hướng nam tiến về phía bắc biển Đông và sau đó tĩnh lại tại đó trong khoảng 2 ngày, gây ra gió đông bắc mạnh thổi liên tục về phía bán đảo bán đảo Đông Dương, bị cản lại bởi dãy dãy Trường Sơn (Annam Range)

Thứ hai: Dị thường gió nam tại khu vực giữa biển Đông kết hợp với một áp

thấp nhiệt đới (Tropical Depression – Type Disturbance), ở miền nam Việt Nam đã ngăn cản sóng lạnh lan truyền về phía nam Tại phía bắc biển Đông, dị thường gió nam hình thành một hội tụ mạnh ở mực thấp kết hợp với dị thường gió đông bắc trong sóng lạnh, đã cung cấp một lượng không khí nhiệt đới ẩm, ấm; Các điều kiện này gây

ra bởi sóng lạnh và áp thấp nhiệt đới khá thuận lợi cho việc xuất hiện lượng mưa lớn

do địa hình tại miền trung Việt Nam Áp thấp nhiệt đới có thể được xem là kết quả của sóng Rossby phản ứng lại dị thường đối lưu qui mô lớn tại khu vực bao gồm khu vực Đông Nam Á, Indonesia và Philippines, kết hợp với những biến đổi trong từng mùa khu vực xích đạo

Đối với tác giả Chen nghiên cứu mưa lớn miền Trung bằng cách xem xét ảnh hưởng của hiện tượng ENSO đến mưa ở miền Trung Thông qua lượng mưa 29 năm (1979-2007) theo dạng lưới từ bộ số liệu tích hợp quan trắc phân giải cao Châu Á để đánh giá nguồn nước (APHRODITE) được sử dụng để để mô tả khí hậu mưa ở Việt Nam Lượng mưa quan trắc được tại 163 trạm mặt đất tại Việt Nam năm 2007 được

sử dụng để xác nhận kết quả phân tích lượng mưa từ APHRODITE và 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 được xác định từ số liệu APHRODITE

Cheng 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 Biến động nhiều năm của chế độ mưa tháng 10 - 11 có thể được mô tả rõ bởi một kiểu chính từ hàm thực nghiệm trực giao khi phân tích số liệu mưa 29 năm từ APHRODITE Biến

động thời gian của kiểu mưa nhiều năm này không cùng pha với chỉ số SST (NINO3.4) Điều này được nhận biết từ mối quan hệ âm rằng khu vực miền trung Việt Nam trở nên khô hơn khi SSTs trên vùng NINO3.4 ấm lên và khu vực miền trung Việt Nam trở nên ẩm ướt hơn khi SSTs trên vùng NINO3.4 trở lên lạnh đi

Điều này cũng được nhận ra từ các phân tích trường vận tải ẩm khi một hoàn lưu xoáy thuận (xoáy nghịch) trên khu vực nam Á kết hợp với hoàn lưu xoáy nghịch trên khu vực tây bắc Thái Bình Dương trong pha lạnh (pha nóng) Lượng ẩm được hội

tụ (phân kỳ) bởi hai hoàn lưu này hướng về biển Đông Việt Nam và Biển Philipin ngoài 1500E trong những năm ấm (lạnh) Các hoàn lưu này đã làm tăng cường hoặc suy giảm lượng ẩm vận tải đến Đông Dương nói chung và Việt Nam nói riêng Cùng với các cặp hoàn lưu này, lượng ẩm được hội tụ về phía Đông Nam Á trong pha lạnh

đã gây nên mưa lớn ở khu vực Đông Nam Á trong khi phân kỳ ẩm trong pha ấm đã gây nên tình trạng khô hanh ở khu vực này

I.2.Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam

Tại Việt Nam, khu vực nhiệt đới gió mùa, ngay từ khi thành lập cục Dự báo mưa lớn đã được xếp mưa lớn là một trong những hiện tượng thời tiết nguy hiểm và việc nghiên cứu mưa lớn đã được tiến hành, tiêu biểu là các công trình của Phạm Ngọc Toàn và Phan Tất Đắc trong cuốn Khí hậu Việt Nam (1993); mặc dù không chỉ

ra chi tiết tác động của từng hình thế thời tiết gây mưa lớn ở miền Trung, nhưng trong phần thứ hai, nói về các quy luật khí hậu thì tác giả cũng đã đề cập tới sự tác động của các khối khí ảnh hưởng đến Việt Nam trong các giai đoạn và trong phần thứ 3, khi đề cập tới khí hậu từng vùng (tác giả đã chia làm 4 vùng, trong đó có 3 vùng đất liền, gồm miền khí hậu phía Bắc, miền khí hậu Đông Trường Sơn, miền khí hậu phía Nam

và một vùng miền khí hậu biển Đông), trong quá trình miêu tả các miền khí hậu theo mùa, tác giả cũng đã đề cập một cách cơ bản về những nguyên nhân, hình thế gây mưa lớn ở Trung Bộ, cụ thể là miền khí hậu ở Đông Trường Sơn bao gồm phần phía Đông Trường Sơn, kéo dài từ phía nam Hoành Sơn (Đèo Ngang) đên xấp xỉ vĩ tuyến 120

N; tương tự như vậy khi đề cập đến miền khí hậu phía Nam, bao gồm phần lãnh thổ Trung Bộ thuộc sườn Tây Trường Sơn (Tây Nguyên) và đồng bằng Nam Bộ, khi phân chia mùa khô và mùa mưa, tác giả cũng đã đề cập đến một số hình thế gây mưa lớn ở các khu vực này Tuy nhiên do đây là cuốn „”Đặc điểm khí hậu Việt Nam” nên các tác

giả chỉ tập trung vào việc phân tích các điều kiện hình thành khí hậu và mối tương quan giữa hoàn lưu gió mùa và cấu trúc địa mạo, ngoài ra các tác giả cũng xét đến các quy luật cơ bản chi phối diễn biến thời tiết và cấu trúc khí hậu, nhấn mạnh những tính độc đáo trong quy luật phân mùa, trong sự biến động và phân hóa khí hậu địa phương, đồng thời cũng thử nghiệm giải thích các quy luật đó bằng các phân tích Synop thống

kê

Nhưng các tác giả nói trên đã không nêu rõ những hình thế thời tiết nào gây mưa ở miền Trung, các hình thế mà các tác giả đề cập là khá chung chung mang tính sách giáo khoa, chủ yếu để người đọc có hình dung về khí hậu của các vùng miền Việt Nam, chứ không đề cập chi tiết vào các hình thế gây mưa lớn ở Trung Bộ

Sau Phạm Ngọc Toàn và Phan Tất Đắc còn có nhiều tác giả nữa nghiên cứu về mưa lớn ở Việt Nam nói chung và khu vực miền Trung nói riêng, nhưng đáng lưu ý nhất là hai tác giả Nguyễn Ngọc Thục (1993) với nghiên cứu “ Phương pháp Synop

dự báo mưa lớn cho khu vực Nghệ An đến Thừa Thiên Huế” và một công trình nữa nối tiếp đó là “ Phân loại hình thế Synop gây mưa lớn, đặc biệt lớn thuộc các tỉnh Nghệ An – Thừa Thiên Huế, phân tích và dự báo”; tiếp theo tác giả Nguyễn Ngọc Thục thì còn có tác giả Trần Gia Khánh trong Dự án: Mưa lũ miền Trung do Cục dự báo (nay là Trung tâm Dự báo Khí tượng – Thủy văn Trung Ương chủ trì)‟ với đề tài “ Phân loại hình thế Synop gây mưa lớn khu vực Quảng Nam – Đà Nẵng đến Khánh Hòa, trong các tháng 9, 10, 11 giai đoạn 1976 - 1990”

Trong nghiên cứu của Nguyễn Ngọc Thục (1992): Khi phân loại các dạng

hình thế Synop gây mưa lớn, đặc biệt lớn thuộc các tỉnh Nghệ An – Thừa Thiên Huế,

đã đưa ra những khái quát về tình hình mưa lớn ở miền Trung, nêu ra định nghĩ thế nào là mưa lớn diện rộng, diễn dải sơ lược về tình hình mưa lớn từ Nghệ An đến Thừa Thiên Huế trong giai đoạn từ năm 1976 đến năm 1990, qua đó xác định nguyên nhân gây mưa lớn ở khu vực từ Nghệ An trở vào đến Thừa Thiên Huế Sau đó tác giả tiến hành thống kê các hình thế mưa lớn ở khu vực này và đã chỉ ra có tất cả 7 loại hình thế có khả năng gây mưa lớn ở miền Trung bao gồm: là Xoáy thuận nhiệt đới đơn thuần (XTNĐ); XTNĐ kết hợp với gió đông nam (SE) tác động; XTNĐ kết hợp với không khí lạnh (KKL) tác động trước; XTNĐ kết hợp với KKL tác động đồng thời

hoặc 12 – 24h; Dải hội tụ nhiệt đới (ITCZ) có XTNĐ từ thấp lên cao 4 – 5km; ITCZ

có KKL tác động; KKL hội tụ với tín phong Đối với từng hình thế tác giả đã có những nghiên cứu khá chi tiết, chỉ ra sự ảnh hưởng của nó với miền Trung như thế nào, khi nó tác động đơn lẻ thì tạo ra hệ quả thời tiết ra sao, khi nó tương tác với các hình thế khác hoặc một tổ hợp các hình thế khác thì sự ảnh hưởng của nó đối với từng khu vực sẽ diễn ra như thế nào, như với hình thế mưa lớn do XTNĐ tác giả đã phân tích chi tiết, mưa lớn do XTNĐ đơn thuần, mưa lớn do XTNĐ đổ bộ kết hợp với KKL tác động trước, Mưa lớn do XTNĐ đổ bộ có KKL kết hợp tác động đồng thời hoặc 12 – 24h sau; Mưa lớn do XTNĐ đổ bộ có kết hợp với KKL tác động 12 – 24h sau; Mưa lớn do ITCZ có XTNĐ từ thấp lên cao 4 – 5km; Mưa lớn do XTNĐ sau khi đổ bộ kết hợp với SE tác động

Với từng hình thế tác giả cũng đã đánh giá xác xuất % của từng hình thế, ảnh hưởng của nó đến từng vùng miền, khu vực ra sao, lượng mưa mà của từng hình thế đối với các vùng sẽ như thế nào, tác giả cũng đã đưa ra những nhận xét về sự giống nhau, khác nhau giữa thời gian kéo dài, phân bố không gian, lượng mưa ngày, tổng lượng mưa, do từng loại hình thế cơ bản và tổ hợp gây ra; Nhưng với ngay từ đầu với tên đề tài là “ Phân loại hình thế Synop gây mưa lớn khu vực Quảng Nam – Đà Nẵng đến Khánh Hòa, trong các tháng 9, 10, 11 giai đoạn 1976 - 1990”, thì người đọc đã hình dung ra đây là một đề tài mang tính thống kê thuần túy, dựa trên kinh nghiệm làm dự báo nhiều năm của mình, tác giả đã trăn trở, trao đổi với đồng nghiệp và đưa

ra những tổng kết, phân tích trên, ngoài ra tác giả cũng đã có những nhận xét làm chỉ tiêu dự báo mưa lớn do XTNĐ có KKL tác động

Đối với dự báo viên ở các khu vực miền Trung và Trung tâm Dự báo trung ương thì đây có thể coi là cẩm nang, cho các dự báo mưa lớn sau này, nhưng dù sao đây cũng chỉ là những nhận định chủ quan, phần nhiều dựa vào kinh nghiệm của người viết, vì thế tính khánh quan, sẽ bị giảm đi đáng kể, nhất là những hình thế chuẩn

mà tác giả đưa ra chủ yếu dựa vào các đợt mưa lớn thực tế, chưa bao hàm được tính khánh quan chung Trong các bản đồ phân loại hình thế tác giả thường vẽ lại một cách chủ quan, ít có những phần biểu hiện giá trị thực tế cũng như phân bố gió, khí áp, như thế nào, vì thế khi người Dự báo viên tiếp xúc với những hình thế này thường bị phân

vân, nếu muốn không áp dụng những hình thế này một cách máy móc thì người dự báo viên phải có nhiều kinh nghiệm và ít nhất cũng đã trải nghiệm được một lần những hình thế mà tác giả đã nêu, như vậy thì khoảng thời gian ngấm được là rất lâu

Tiếp sau nghiên cứu của Nguyễn Ngọc Thục, bằng phương pháp tương tự Trần Gia Khánh (1993) cũng đã tiến hành nghiên cứu và phân loại các hình thế synop gây mưa lớn ở khu vực Quảng Nam – Đà Nẵng đến Khánh Hòa trong các tháng 9, 10 và

11, có thể nói đây là công trình làm lại những gì mà KS Nguyễn Ngọc Thục đã tiến hành, vì cách tiếp cận vấn đề cũng như phương pháp nghiên cứu của tác giả cũng không có gì mới so với Nguyễn Ngọc Thục, tuy nhiên sau khi tiến hành phân loại các hình thế Synop chủ yếu có thể tác động đến khu vực thì tác giả cũng tiến hành đi phân tích và mô tả các loại hình thế gây mưa ở khu vực này, theo Trần Gia Khánh thì có 3 loại hình thế gây mưa ở các tỉnh từ Quảng Nam – Đà Nẵng đến Khánh Hòa trong các tháng 9, 10 và 11 đó là Bão và ATNĐ, Dải hội tụ nhiệt đới kết hợp với KKL xâm nhập về phía Bắc và ảnh hưởng của KKL đơn thuần, riêng với trường hợp mưa lớn do bão và ATNĐ tác giả cũng đã chia làm 3 loại

- Trường hợp bão đơn lẻ đổ bộ vào khu vực

- Trường hợp bão liên tiếp

- Trường hợp bão kết hợp với KKL ở phía Bắc

Và cũng tương tự như Nguyễn Ngọc Thục (1992) sau khi tiến hành phân tích các hình thế gây mưa lớn ở khu vực này, thông qua tổng kết, phân tích từng loại với quá trình mưa lớn, phân bố mưa lớn theo 12h; 24h và từng đợt mưa tác giả cũng đã đưa ra số nhận xét và cái mới là có đưa thêm một số chỉ tiêu dự báo, như căn cứ vào

số lần KKL tác động đồng thời 12 – 24h hoặc ATNĐ đi vào đất liền tháng 10 và tháng

11, dựa trên thống kê hiệu các giá trị khí áp trạm 902, trạm Hà Nội, trạm 758 phía Đông Lôi Châu với trạm Đà Nẵng tác giả đã đưa ra xác suất dự báo (chỉ tiêu dự báo) cho trường hợp KKL với hoạt động của bão hoặc ATNĐ; Tuy nhiên tất cả những chỉ tiêu, thậm chí là cách tiếp cận của tác giả cũng không có nhiều điểm khác so với Nguyễn Ngọc Thục vẫn thuần túy dựa vào kinh nghiệm và thống kê Synop trong một giai đoạn nào đó, ngoài ra với bảng chỉ tiêu dự báo thì trong trường hợp nếu di chuyển

của bão thay đổi theo hướng lệch Băc và tốc độ di chuyển của bão hoặc ATNĐ chậm dưới 20km thì chỉ tiêu này lại không áp dụng được

Ngoài hai tác giả trên còn có Phạm Thị Thanh Ngà (2007) cũng đã tiến hành phân tích một số trường hợp mưa lớn dựa trên các sản phẩm mô hình số, nhưng tất cả đều là tiến hành phân tích các trường hợp đã qua và không đưa ra được nhận dạng hình thế chung một cách khách quan Đặc điểm chung của các nghiên cứu này là sử dụng bản đồ synop trong phân loại, phương pháp phân loại chưa có tiêu chí rõ ràng, chủ yếu dựa vào kinh nghiệm dự báo

Như thế có thể thấy rõ 2 hạn chế trong các công trình nghiên cứu nêu trên Thứ nhất các bản đồ synop dựa trên tập số liệu cao không và synop toàn cầu với chất lượng

số liệu không có được độ tin cậy cao Kiểm tra chất lượng số liệu duy nhất được thực hiện trên tập dữ liệu này đều được thực hiện bởi các dự báo viên trong quá trình vẽ bản đồ Ngoài ra số trạm cao không hay synop trong những năm trước đây phân bố thưa hơn so với hiện tại rõ ràng cũng ảnh hưởng đến chất lượng của bản đồ synop Đặc biệt việc phân tích bản đồ trước và sau khi có ảnh mây vệ tinh có ảnh hưởng lớn đến bản đồ synop bởi các quan trắc synop hay cao không không thể thực hiện trên biển vì số liệu thưa thớt này thường được bù đắp gián tiếp thông qua ảnh mây vệ tinh

Vì vậy, bản đồ synop trước khi có ảnh mây vệ tính khác với sau khi có ảnh mây vệ tinh

Thứ hai mặc dù kinh nghiệm của dự báo viên là rất quý giá trong việc phân loại các hình thế synop, công việc này sẽ trở thành một công việc thủ công nặng nhọc khi phải quan sát khoảng 300 bản đồ synop tương ứng với 150 đợt mưa lớn trong 10 năm (giả định có 2 bản đồ synop mỗi ngày vào thời điểm 00 và 12 UTC) Để nghiên cứu

có ý nghĩa hơn về mặt khí hậu con số 10 năm này cần được tăng thêm Hơn nữa với những đợt mưa kéo dài 2 đến 3 ngày số bản đồ synop cũng tăng lên tương ứng Như vậy, một nghiên cứu có ý nghĩa cần phân loại thủ công cỡ 500 bản đồ synop.Qúa trình này có thể dẫn đến những sai sót, ảnh hưởng đến kết quả phân loại

Hạn chế đầu tiên có thể được giải quyết thông qua sử dụng tập số liệu tái phân tích Sử dụng các hệ thống đồng hóa số liệu kết hợp giữa ưu điểm của mô hình và số liệu quan trắc đã có trong qua khứ, số liệu tái phân tích có thể xem là số liệu tốt nhất

mô tả trạng thái khí quyển trong quá khứ trên quy mô lưới và toàn cầu Chương trình kiểm tra chất lượng số liệu trong hệ thống đồng hóa sẽ đảm bảo những số liệu quan trắc với sai số lớn không tác động đến trường tái phân tích Ngoài ra, tập số liệu vệ tinh trên biển là một bổ sung quý giá cho trường tái phân tích so với việc chỉ sử dụng

số liệu cao không và synop trên đất liền như trong các bản đồ synop So với phương pháp dựa trên các bản đồ synop, số liệu tái phân tích còn cho phép sử dụng nhiều trường khí tượng hơn ngoài trường áp hay độ cao địa thế vị như tổng lượng ẩm hay vận chuyển ẩm trong khí quyển Các tập số liệu tái phân tích phổ biến hiện tại gồm có: NNRP2 (Mỹ), ERA40 (Trung tâm hạn vừa châu Âu) hay JRA25 (Nhật)

Hạn chế thứ hai rõ ràng chỉ có thể giải quyết nhờ vào khả năng tính toán của máy tính Trên thế giới, và sau đó tương tự như ở Việt Nam bài toán phân loại hình thế synop trước đây thường được thực hiện với các tiêu chí chủ quan Xu thế phân loại khách quan hay tự động bắt đầu xuất hiện từ cuối thập niên 90 (Seibert và nnk, 2007) với phương pháp phân nhóm K-mean kết hợp phương pháp phân tích thành phần chính PCA hay EOF (Esteban và nnk, 2005) hay mạng tế bào thần kinh nhân tạo ANN (Cavazos, 1999) Các nghiên cứu gần đây thường sử dụng phương pháp SOM (Cassano và nnk, 2006; Nishiyama và nnk, 2007) Nếu không cần thực hiện phân loại phương pháp truyền thống phân tích tổng hợp CA thường được sử dụng nhằm làm nôt bật hình thế chính gắn liền với hiện tượng đang xét (Teixeira và nnk, 2008; Feldl và Roe, 2010)

Vẫn theo hướng nghiên cứu trên quy mô synop với các hình thế thuận lợi cho mưa lớn gây lũ trên khu vực miền Trung nhưng theo một hướng nghiên cứu mới dựa trên phương pháp CA và PCA trên tập số liệu tái phân tích thay vì hướng nghiên cứu trước đây tại Việt Nam, chúng tôi đề xuất đề tài “Xác định khách quan hình thế thời tiết trong các đợt mƣa lớn trên khu vực miền Trung từ số liệu tái phân tích JRA25”

Qua đó có thể xác định đặc trưng các hình thế thời tiết thuận lợi cho sự hình

thành mưa lớn gây lũ lụt tại miền Trung một cách khách quan dựa trên tập số liệu tái phân tích JRA25

So sánh kết quả nhận được với kết quả từ các tác giả trước đây khi thực hiện đánh giá, phân loại dựa trên các bản đồ synop

CHƯƠNG II: SỐ LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP

II.1 Số liệu

Để nghiên cứu về các đợt mưa lớn, chúng tôi đã tiến hành thống kê mưa lớn ở các tỉnh miền Trung trong vòng 17 năm trở lại đây (từ năm 1994 – 2010), ở 4 khu vực của miền Trung với tiêu chí

Mưa to: Lượng mưa từ 51 đế 26 đến 50mm/12h

Một đợt mưa lớn diện rộng là một đợt mưa xảy ra, phải quá 2/3 số trạm quan trắc và tương đối liên tục trong một khoảng thời gian nhất định, trong đó có ít nhất một ngày đạ ớn Khi quá trình mưa lớn diện rộng xảy ra nhiều đợt trong một thời gian dài, các đợt mưa lớn diện rộng khác nhau phải cách nhau một khoảng thời gian liên tục ít nhất là 24 giờ với trên 1/2 tổng số trạm quan trắc hoàn toàn không có mưa Tổng lượng mưa cả đợt được tính theo lượng mưa đo được thực

tế của từng trạm trong khoảng thời gian của cả đợt mưa kể từ thời gian bắt đầu đến thời gian kế ợng mưa lớn nhất được chọn trong tổng lượng mưa thực đo của các trạm Như vậy, trong giai đoạn 1994 – 2007 chúng tôi khảo sát tập số liệu trên 49 trạm đo và đến giai đoạn 2008 – 2010 do có nhiều trạm quan trắc hơn, chúng tôi khảo sát trên tập số liệu của 57 trạm đo khí tượng Trong quá trình khảo sát chúng tôi cũng tham khảo thêm số liệu mưa của các trạm đo mưa thủy văn và các trạm

đo mưa nhân dân để tăng thêm dung lượng số liêu, cũng như đánh giá đủ, đúng được diễn biến của các đợt mưa lớn Với tiêu chí lượng mưa, diện mưa, thời gian, không gian và dựa trên số liệu mưa có được, chúng tôi tiến hành phân tích và thấy rằng trung bình hàng năm ở miền Trung và Tây Nguyên có khoảng từ 13- 15 đợt mưa lớn Như vậy trong khoảng 17 năm, chúng tôi đã thống kê được trên 200 đợt mưa lớn diện rộng, trong đó chỉ riêng 10 năm gần đây, giai đoạn từ 2001 đến 2010 đã có 142 đợt mưa lớn diện rộng

Mặc dù nhiễu động khí quyển này đã được nghiên cứu nhiều trên thế giới cũng như ở Việt Nam như trong các giới thiệu trước đây, các nhiễu động xảy ra vẫn chưa được mô tả một cách chi tiết, hầu hết các nghiên cứu đều tập trung vào phân tích hình

thế Synốp hoặc các sóng lạnh trong thời kì gió mùa mùa đông chính thống Tuy nhiên,

để hiểu biết về các cơ chế ngẫu nhiên của các trường hợp mưa lớn tại miền Trung - Tây Nguyên Việt Nam, điều cần thiết là phải nghiên cứu kiểu tác động của các nhiễu động trong suốt một quá trình dài, để mô tả các trạng thái khí quyển qui mô Synop và các nhiễu động trong suốt thời gian xảy ra mưa lớn một cách chi tiết, và thảo luận về

cơ chế gây ra mưa lớn tại miền Trung – Tây Nguyên Việt Nam Để xác nhận các cơ chế này, chúng tôi cũng sẽ tiến hành các phân tích tổng hợp sử dụng số liệu tái phân tích trong khoảng thời gian 25 năm (1979-2010) và số liệu về lượng mưa

So với NNRP2 hay ERA40, JRA25 có độ phân giải cao hơn (1.250 so với 2.50) với tập số liệu quan trắc trên khu vực châu Á phong phú hơn Các đánh giá cũng chỉ ra JRA25 có chất lượng tốt hơn so với 2 tập dữ liệu tái phân tích còn lại Dự án kế tiếp JRA25 là JRA55 với phương pháp 4DVAR sẽ kết thúc vào năm 2013 với một số kết quả ban đầu cho thấy 1 trường tái phân tích với chất lượng cao hơn JRA25 Với các yếu tố này, đề tài sẽ sử dụng số liệu JRA25 trong phân loại và thay thế bởi JRA55 trong tương lai Thời gian của tập dữ liệu JRA25 tương ứng với thời gian của tập số liệu mưa lớn đã nêu trên: 1994-2010

Hình 1: Phân bố các đợt mưa lớn ở miền Trung – Tây Nguyên trong khoảng 10

năm gần đây 2001 – 2010

0 5 10 15 20 25 30 35

II.2 PHƯƠNG PHÁP

Hình thế thời tiết tương ứng với mưa lớn trên 4 khu vực sẽ được phân loại Các khu vực này gồm: Bắc Trung Bộ (Thanh Hoá, Nghệ An, Hà Tĩnh), Trung Trung Bộ (Quảng Bình, Quảng Trị, Thừa Thiên Huế, Đà Nẵng, Quảng Nam, Quảng Ngãi), Nam Trung Bộ (Bình Định, Phú Yên, Khánh Hoà, Ninh Thuận, Bình Thuận) và Tây Nguyên ( KonTum, Gia Lai, Đắk Lắk, Đắk Nông, Lâm Đồng) Bốn khu vực này được lựa chọn dựa trên cơ sở phân loại khí hậu truyền thống ở Việt Nam

Số liệu JRA được cho tại các thời điểm 00, 06, 12 và 18UTC Để mô tả hình thế thời tiết trên quy mô ngày, số liệu JRA25 sẽ được làm trơn trên quy mô ngày, loại bỏ các dao động ngày đêm Miền phân nhóm được xác định có tọa độ 90 – 1300

này khác nhau về thứ nguyên cũng như phạm vi biến đổi, trước khi phân nhóm, 2 yếu

tố này sẽ được chuẩn hóa dựa trên giá trị trung bình và độ lệch chuẩn

Như vậy tương ứng với 1 ngày mưa lớn với 2 yếu tố pmsl và h500 trên lưới, ta

sẽ có 2x33x29 = 1914 biến (mỗi biến tương ứng với chuỗi thời gian của các đợt mưa lớn trong 17 năm) được đưa vào thuật toán phân nhóm Số biến quá lớn sẽ làm thời gian tính toán tăng lên đáng kể Tuy nhiên điều cần lưu ý ở đây là các điểm kề nhau trên lưới sẽ có 1 tương quan nhất định do đó sử dụng cả 1914 biến thực tế tạo ra sự dư thừa dữ liệu Để giảm thiểu dư thừa dữ liệu cũng như thời gian tính toán, chúng tôi sẽ không sử dụng trực tiếp giá trị của các biến này trên lưới mà trước hết chuyển các trường pmsl và h500 trên lưới thành chuỗi thời gian các thành phần chính PCn với kỹ thuật PCA Thuật toán được thực hiện như sau:

- Từ các trường pmsl và h500 tương ứng với các đợt mưa lớn, các hàm trực giao tự nhiên EOFn sẽ được xác định Các hàm này chỉ được xác định tới 95% độ biến thiên của yếu tố đang xét.Với chỉ tiêu 95%, tổng số EOF được xác định thông thường có giá trị 14

- Chuỗi thời gian PCn tương ứng với các EOFn sẽ được xác định và thay thế cho các điểm lưới khi đưa vào thuật toán phân nhóm So với 1914 biến ban đầu, số biến bây giờ sẽ chỉ là 14 biến

Đề tài lựa chọn kỹ thuật phân nhóm K-means với đầu vào là các biến PCn như

đã mô tả ở trên Đây là 1 thuật toán thông dụng trong các bài toán phân nhóm, chi tiết

có thể xem trong Wilks (2010) Kỹ thuật K-means yêu cầu số nhóm K cần được cho trước, do đó để xác định số nhóm tối ưu, luận án sẽ sử dụng thuật toán Jump (wiki) Thuật toán Jump được xây dựng dựa trên định nghĩa của độ biến dạng d

Xét n biến X với kích thước p, sau khi áp dụng K-means ta được K nhóm với tâm các nhóm lần lượt là c1, , cK, độ biến dạng d sẽ được định nghĩa bởi:

với cx là tâm nhóm gần với xi nhất, và số hạng trong ngoặc chính là bình phương khoảng cách giữa điểm xi tới nhóm gần nhất trên không gian Rp Thực hiện

K-means với các tập nhân ban đầu của tâm nhóm khác nhau (c01, , c0K) ta sẽ thu được 1 phân nhóm với d nhỏ nhất dmin Ta xác định trước 1 giới hạn trên Kmax cho

số nhóm có thể rút ra từ tập X Xuất phát từ số nhóm K = 1 và thực hiện cho tới số nhóm Kmax, thuật toán Jump xác định số nhóm tối ưu sẽ được thực hiện như sau:

Với mỗi K, xác định dmin(K) tương ứng, từ đó xác định tham số D(K) = dmin(K)-p/2

Xây dựng hàm giá J(K) = D(K) - D(K-1) với D(0) = 0 Số nhóm tối ưu Kopt sẽ tương ứng với K mà J(K) đạt giá trị cực đại

Cuối cùng sau khi đã xác định được số nhóm tối ưu Kopt các hình thế thời tiết ứng với 1 miền cụ thể, kỹ thuật CA sẽ được áp dụng nhằm làm rõ hơn các đặc trưng của mỗi hình thế xác định được Về bản chất kỹ thuật này chính là trung bình hóa các biến X được phân vào mỗi nhóm hay cụ thể hơn chính là việc sử dụng tâm nhóm đại diện cho mỗi nhóm thay vì sử dụng từng biến X trong mỗi nhóm Trung bình hóa tương tự như 1 phép làm trơn sẽ loại bỏ các biến động nhỏ giữa các thanh phần và làm nổi rõ những đặc điểm chung nhất giữa các thành phần của cùng 1 nhóm Kỹ thuật này cũng giúp cho quá trình phân tích từng hình thế dễ dàng hơn

CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ PHÂN TÍCH

Chúng tôi nhận thấy phân bố mưa ở các tỉnh miền Trung có thể chia làm 3 vùng chính, khu vực bắc miền Trung chịu ảnh hưởng nhiều của các hình thế từ phía bắc xuống, với các tỉnh Trung và Nam Trung Bộ (các tỉnh từ Quảng Bình trở vào đến Bình Thuận) ngoài các hình thế từ phía bắc xuống thì những hình thế gây mưa từ phía Đông vào đóng góp chủ yếu; với khu vực Tây Nguyên thì những nguyên nhân phía bắc cũng có, từ phía đông vào cũng xuất hiện, nhưng mưa vừa, mưa to ở Tây Nguyên chủ yếu bắt nguồn từ sự mạnh lên của gió mùa tây nam, vì thế giữa khu vực trung và nam Trung Bộ các hình thế gây mưa lớn là tương đối đồng nhất do vậy, chúng tôi đã chia miền Trung ra làm 3 vùng có các hình thế gây mưa giống nhau nhất đó là khu vực Bắc Trung Bộ, Trung và Nam Trung Bộ (các tỉnh từ Quảng Bình đến Ninh Thuận); khu vực Tây Nguyên

Đối với khu vực bắc Trung Bộ chúng tôi khi lấy trung bình một cách khách quan chúng tôi chia ra được 6 nhóm có thể gây mưa cho khu vực Bắc Trung Bộ: Nhóm 1: KKL tương tác với vùng xoáy thấp phát triển đến độ cao khoảng 3000m trên biển Đông; Nhóm 2: Rãnh thấp Tây Bắc – Đông Nam; Nhóm 3: Hội tụ kinh hướng; Nhóm 4: Các đợt không khí lạnh mạnh; Nhóm 5: Dải hội tụ nhiệt đới kết hợp với rìa

áp cao lạnh; Nhóm 6: Xoáy thuận nhiệt đới

Còn với các tỉnh Trung Trung Bộ chúng tôi cũng chia ra được 6 nhóm, bao gồm: Nhóm 1: Không khí lạnh mạnh tương tác với vùng xoáy thấp phát triển lên độ cao 3000m; Nhóm 2: Không khí lạnh tương tác với gió đông hoặc nhiễu động gió đông trên cao; Nhóm 3: Dải hội tụ nhiệt đới tương tác với KKL;Nhóm 4: Không khí lạnh; Nhóm 5: Rãnh thấp có trục Tây Bắc – Đông Nam; Nhóm 6: Xoáy thuận nhiệt đới

Ở khu vực Nam Trung Bộ: Qua lấy trung bình, chúng tôi chia được thành 5 nhóm gồm: Nhóm 1: KKL tác động với gió E hoặc nhiễu động gió E trên cao; Nhóm 2: ITCZ tương tác với rìa áp cao lạnh; Nhóm 3: KKL + Dải thấp xích đạo; Nhóm 4: Không khí Lạnh tương tác với vùng thấp phát triển lên 3000m; Nhóm 5: XTNĐ đơn thuần

Riêng với khu vực Tây Nguyên cũng qua quá trình phân nhân nhóm và lấy trung bình chúng tôi chia được 4 nhóm gây mưa lớn ở Tây Nguyên: Nhóm 1: Dải hội

tụ nhiệt đới đơn thuần; Nhóm 2: Gió mùa Tây Nam; Nhóm 3: Xoáy thuận nhiệt đới; Nhóm 4: Không khí lạnh + Gió đông phát triển lên mực 5000m

Để thấy rõ tác động của từng nhóm (từng hình thế) đối với các khu vực chúng tôi phân tích kỹ các đợt mưa lớn do các hình thế này gây ra Khi phân tích một đợt mưa lớn ở một địa điểm hoặc ở khu vực nào đó người ta phải chú ý đến các nhân tố chủ yếu, đó là bản chất của khối không khí và hình thế synop hoặc nhiễu động khí quyển có khả năng tạo ra nguồn động lực đủ mạnh thúc đổi khối không khí chuyển động đi lên mạnh mẽ Ngoài ra cũng phải xem xét đến các hiệu ứng địa hình tại địa điểm hoặc khu vực đó

Vì vậy khi phân tích nguyên nhân về các đợt mưa lớn xảy ra ở các tỉnh miền Trung và Tây Nguyên, chúng ta phải xem xét đầy đủ các nhân tố kể trên

III.1: PHÂN TÍCH VÀ CÁC HÌNH THẾ THỜI TIẾT Ở KHU VỰC BẮC TRUNG BỘ

Đối với khu vực bắc Trung Bộ chúng tôi khi lấy trung bình một cách khách quan chúng tôi chia ra được 6 nhóm có thể gây mưa cho khu vực bắc Trung Bộ:

Nhóm 1: KKL tương tác với vùng xoáy thấp phát triển đến độ cao khoảng 3000m trên biển Đông; Nhóm 2: Rãnh thấp Tây Bắc – Đông Nam; Nhóm 3: Hội tụ kinh hướng; Nhóm 4: Các đợt không khí lạnh mạnh; Nhóm 5: Dải hội tụ nhiệt đới; Nhóm 6: Xoáy thuận nhiệt đới (XTNĐ) đơn thuần Để thấy rõ tác động của từng nhóm (từng hình thế) đối với khu vực bắc Trung Bộ chúng tôi phân tích kỹ các đợt mưa lớn do các hình thế này gây ra

IV.1 Hình thế 1: Không khí lạnh mạnh tương tác với hoạt động của xoáy thuận nhiệt đới phát triển đến độ cao khoảng 3000m trên biển Đông

Trước tiên với hình thế không khí lạnh tương tác với hoạt động của vùng xoáy thuận nhiệt đới phát triển lên tới độ cao khoảng 3000m trên biển Đông, với hình thế này khi phân tích hình 3: Biểu diễn trường khí áp mặt đất ta cho thấy ở khu vực Đông Bắc Trung Quốc tồn tại một trung tâm áp cao tạo ra một lưỡi lạnh, với những sóng

lạnh di chuyển xuống khu vực phía nam và ảnh hưởng đến Việt Nam, trong khi ở khu vực Trung Trung Bộ, vĩ tuyến 100N – 150N lại tồn tại một vùng xoáy thấp nằm ngay trên khu vực biển giữa của Trung và nam Trung Bộ

Bộ

Khi xem xét hình 4 là bản đồ phân bố trường khí áp và trường gió ở mực 850m, của hình thế tương tác không khí lạnh và xoáy thuận nhiệt đới, có thể thấy ở khu vực phía Đông Bắc của biển Đông luôn tồn tại một khu vực có tốc độ gió mạnh từ 8 – 10m/s tương đương với cấp 6, trong khi ở khu vực biển nam Trung Bộ thì lại có hoàn lưu của một cùng xoáy thấp, tạo ra những nhiễu động ở phần phía bắc, chính tương tác

của gió đông bắc và nhiễu động sóng này là một trong những nguyên nhân tạo ra khả năng gây mưa lớn Nếu xem xét tổng thể bản đồ từ mặt đất lên đến các mực trên cao đến 500mb, chúng ta có thể thấy ngoài không khí lạnh tầng thấp, vùng xoáy thấp phát triển lên đến độ cao 3000m thì ở các tầng trên cao lại là đới gió đông nam của rìa phía nam lưỡi áp cao cận nhiệt đới hoạt động khá mạnh, chính tổ hợp giữa không khí lạnh tầng thấp, vùng thấp cộng gió đông nam ở các tầng trên cao là nguyên nhân gây ra mưa lớn ở các tỉnh bắc Trung Bộ

Hình 5: Bản đồ phân bố khí áp và các

trường trên cao của của hình thế không khí lạnh tương tác với xoáy thuận nhiệt đới phát triển lên tới độ cao khoảng 3000m trên biển Đông gây mưa ở Bắc Trung Bộ

IV.2 Hình thế 2: Rãnh áp thấp Tây Bắc – Đông Nam có trục đi qua Bắc Trung Bộ (thực tế là phần quá độ giữa ITCZ và rãnh gió mùa)

Rãnh áp thấp trục Tây Bắc – Đông Nam cũng là một trong những hình thế có khả năng gây mưa lớn cho khu vực bắc miền Trung Đây cũng là một hình thế khá điển hình xảy ra ở khu vực miền Trung, thể hiện khá rõ ở mực mặt đất đến mực 1500m, với một rãnh thấp có trục đi qua khu vực bắc miền Trung, trên bản đồ phân bố khí áp mặt đất thể hiện bằng một trục rãnh chạy chéo qua khu vực bắc miền Trung có thể nối với một vùng xoáy ở khu vực giữa, hoặc phần phía Đông của quần đảo Philipin

Hình 6: Bản đồ trung bình khí áp

mực mặt đất và phân bố gió của hình thế Rãnh thấp trục Tây Bắc – Đông Nam qua Bắc Trung Bộ

Hình 7: Bản đồ trung bình

khí áp mực850mb của hình thế Rãnh thấp trục tây Bắc – Đông Nam qua bắc Trung Bộ

Đối với hình thế này khi xem xét các bản đồ trên cao ta có thể thấy sự lấn rõ của lưỡi áp cao cận nhiệt đới từ phía Đông vào, trong khi ở phía nam gió mùa tây nam phát triển, sự hội tụ của hai đới gió tây nam từ Nam di chuyển lên và thành phần gío đông ở phía Bắc là nguyên nhân tạo ra trục rãnh này, sự hình thành của rãnh thấp này cũng tương đối phù hợp với các giai đoạn phát triển của lưỡi áp cao cận nhiệt đới, vì giai đoạn tháng 7 và tháng 8 là thời điểm trục của lưỡi áp cao cận nhiệt đới vẫn còn ở khá cao vào khoảng 24 – 260N vì thế đới gió đông của rìa phía nam lưỡi áp cao này khi lấn vào kết hợp với gió mùa tây nam vượt xích đạo từ Nam bán cầu di chuyển lên

sẽ tạo ra rãnh thấp, điều này cũng phù hợp với phân bố tần suất của hình thế rãnh thấp Tây Bắc – Đông Nam với giai đoạn bắt đầu vào tháng 7 và cực thịnh vào tháng 8, kéo dài đến tháng 9 và kết thúc vào tháng 10, vì sau giai đoạn tháng 9, trục của lưỡi áp cao cận nhiệt đới sẽ dịch chuyển dần xuống phía nam đi qua, lúc đó khả năng hình thành của rãnh thấp trục Tây Bắc – Đông Nam đi qua bắc Trung Bộ sẽ giảm dần và hết hẳn vào tháng 11

Hình 8: Bản đồ phân bố khí áp và các

trường trên cao của hình thế Rãnh thấp trục Tây Bắc – Đông Nam có trục đi qua Bắc Trung Bộ, gây mưa lớn diện rộng.

IV.3 Hình thế 3: Hội tụ kinh hướng

Hội tụ kinh hướng là một trong những cách xác định tương đối, đây là thuận ngữ hay xuất hiện trong công tác Dự báo thời tiết hàng ngày, nó thường được nói một cách định tính, tuy nhiên khi xem xét thì ta có thể thấy ở mặt đất hình thế khí áp mặt đất có thể cho thấy khá giống với hình thế rãnh áp thấp trục Tây Bắc – Đông Nam, khi cùng thấy một trục rãnh đi qua phần Bắc Trung Bộ

Hình 9: Bản đồ mực mặt đất

của hình thế Hội tụ gió kinh hướng

Tuy nhiên khi xem xét các bản đồ trên cao, nhất là từ mực 700mb trở lên đến mực 500mb ta có thể thấy sự khác biệt, trước tiên khi xem xét mực 700mb ta có thể thấy bao trùm lên toàn Bắc Bộ và các tỉnh miền Trung là một vùng xoáy âm, với trị số vào khoảng 0.6 – 1,4x10-5/s trở lên

Hình 10: Bản đồ mực 700mb của

hình thế Hội tụ gió kinh hướng

Trong khi ở khu vực phía Tây, trên vùng Vịnh BenGan cũng đang tồn tại một vùng xoáy tương đối mạnh nguồn sinh xoáy chính là khu vực từ vùng Vịnh Bengan, sau đó nguồn sinh xoáy này được gío tây nam đưa đến khu vực Bắc Bộ

Hình 11: Bản đồ mực 500mb

của hình thế Hội tụ gió kinh hướng

Xem xét tiếp đến mực cao hơn, trên tầng 5km ở mực 500mb ta có thể thấy lưỡi

áp cao cận nhiệt đới có trục khá thấp vào khoảng 15 – 170N, với trục lưỡi áp cao thấp như vậy thì khi lấn vào đới gió tây nam ở rìa phía Tây của lưỡi áp cao đã hội tụ với gió tây tây nam từ Vịnh Bengan di chuyển sang, tạo ta một vùng xoáy tương đối, đang phát triển ở khu vực phía Đông Bắc Điều này cũng phản ánh một cách chính xác tần suất xuất hiện của hình thế này thường xảy ra vào giai đoạn tháng 5 và thàng 6, vì đây

là lúc lưỡi áp cao cận nhiệt đới đang nâng trục dần từ Nam lên bắc, vừa nâng trục nó vừa lấn vào, trong khi gío tây từ vùng Vịnh Ben gan, di chuyển sang, thậm chí thời điểm này dòng xiết nhánh phía nam của áp cao Tây Tạng vẫn chưa rút lên hẳn, sự tương tác gío tây từ Vịnh hoặc dòng xiết nhánh phía nam của áp cao Tây Tạng kết hợp với gío tây nam của rìa phía Tây lưỡi áp cao cận nhiệt đới đã tạo ra một trung tâm hội

tụ ngay khu vực Bắc Bộ, đây không chỉ là hình thế gây mưa lớn cho Bắc Trung Bộ mà

nó cũng là hình thế thường gây mưa to cho cả Phía Đông Bắc Bộ và các tỉnh phía Tây, khi kết hợp với không khí lạnh từ phía Bắc xuống nó còn có thể tạo ra những đợt mưa

tồn tại một trung tâm lạnh với khí áp trung bình duy trì ở mức cao lên tới trên 1028mb

Hình 14: Bản đồ mực 850mb cùa

hình thế sóng lạnh gây mưa ở miền Trung

Hình 15: Bản đồ phân bố khí áp và các

trường trên cao của hình thế sóng lạnh gây

mưa ở miền Trung

VI.5 Hình thế 5: Dải hội tụ nhiệt đới kết hợp với rìa áp cao lạnh gây mƣa

ở khu vực bắc Trung Bộ

Hình thế này được tạo thành khi dải hội tụ nhiệt đới (ITCZ) có trục ở vĩ tuyến

từ Trung Bộ trở vào, đồng thời áp cao lạnh cực đới phát triển đủ mạnh lấn về phía Nam, đem theo không khí cực đới xâm nhập các tỉnh bắc Trung Bộ, loại hình thế này thường xảy ra vào các tháng 10 và tháng 11

Hình 16: Bản đồ trường gió trung

bình mực mặt đất của hình thế ITCZ gây

mưa lớn ở Trung Bộ

Trên bản đồ hình 13: Ta có thể thấy đường trục của ITCZ nằm trong phạm vi từ vĩ tuyến 15 đến vĩ tuyến 18 và với dạng hình thế này thì vùng mưa lớn được mở rộng từ trục về phía Bắc cỡ 2 -3 vĩ độ, với một trung tâm mưa lớn thường cách đường trục từ 1 – 1.5 độ vĩ Thời gian mưa lớn có thể kéo dài trong khoảng vài ba ngày, tổng lượng mưa ước cỡ 200 - 300mm Đối với các tỉnh Bắc Trung Bộ khi xem xét bản đồ gió trung bình ở mực mặt đất

cũng thể hiện được một đới hội tụ ở khu vực từ vĩ tuyến 15 đến vĩ tuyến 18 0 N, nhưng sự thể hiện của hai đới tín phong ở hai phía của ITCZ là không rõ ràng và thường bị nhầm với gió

NE của các sóng lạnh ở lục địa Trung Quốc do vậy thường ta phải xét đến mực 1500m (850mb) trở lên

Hình 17: Bản đồ mực 850mb của

thế ITCZ gây mưa ở Bắc Trung Bộ

Khi xem xét đến bản đồ mực 850mb, sự hội tụ giữa hai đới tín phong đã được thể hiện rất rõ, ngoài ra ta cũng có thể thấy trên trục của ITCZ luôn tồn tại một vùng hội tụ có giá trị từ 1,6x10-5/s trở lên, đây cũng là cơ sở để xác định một cách khác quan hình thế ITCZ tác động đến Trung Bộ

Hình 18: Bản đồ mực 700mb

của thế ITCZ gây mưa ở Bắc Trung

Bộ

Hình 19: Bản đồ mực 500mb

của hình thế ITCZ gây mưa ở Bắc

Trung Bộ

Và khi xem xét đến các bản đồ trung bình ở các mực cao hơn thì quá trình hội

tụ cũng giảm dần, đến mực 700mb, độ hội tụ giảm còn 1,0x10-5/s trở lên và đến mực 500mb thì độ hội tụ lại giảm tiếp còn 0.8x10-5/s

Cũng qua thống kê các đợt mưa lớn do ITCZ ở Bắc Trung Bộ ta có thể thấy, ảnh hưởng gây mưa của ITCZ đối với các tỉnh bắc Trung Bộ tập trung chính trong khoảng 4 tháng từ tháng 7 đến tháng 10 và giảm dần trong tháng 11 và không còn xuất hiện trong tháng 12

áp thấp đóng kín với khí áp trung bình từ 1003mb trở lên thì đã có thể gây mưa lớn cho khu vực Trung Bộ và tuỳ thuộc sự phát triển của vùng xoáy thấp này mà nó sẽ tạo

ra những đợt mưa vừa, mưa to hay mưa rất to ở miền Trung

Hình 21: Bản đồ trung bình gió mực

mặt đất của hình thế XTNĐ gây mưa lớn ở

bắc Trung Bộ

Hình 22: Bản đồ mực 850mb của

hình thế XTNĐ gây mưa lớn ở bắc Trung Bộ

Ngoài phân tích trường gió mặt đất khi xem xét trường đường dòng và trường xoáy thế trung bình trên cao ta cũng có thể nhận thấy để tạo ra một đợt mưa lớn ở Trung Bộ thì độ hội tụ trên mực 850mb, 700mb hay 500mb đều phải là những vùng có giá trị từ 1,2x10-5/s trở lên và vùng hội tụ chính, mạnh nhất luôn ở phía Bắc của XTNĐ, đây cũng là nguyên nhân giải thích tại sao khi bão vào miền Trung, thường vùng mưa lượng lớn và gió mạnh nhất luôn tập trung ở phía Bắc

Về tần suất xuất hiện thì tháng 8 là thời điểm XTNĐ ảnh hưởng mạnh mẽ nhất đến các tỉnh Bắc Trung Bộ, sau đó đến tháng 9 và tháng 10 là hai tháng có tần suất ảnh hưởng của XTNĐ là khá tương đương nhau, nhưng đến tháng 11 khi lưỡi áp cao cận nhiệt đới mở rộng về phía Nam các XTNĐ sẽ có xu hướng dịch chuyển dần về Trung và Nam Trung Bộ do vậy tần suất xuất hiện sẽ giảm đi và hết hẳn vào tháng 12

Đối với các tỉnh Nam Trung Bộ sóng lạnh tương tác với vùng xoáy thấp ở khu vực nam Trung Bộ cũng là một trong những hình thế gây mưa lớn, khi xem xét hình 1

ta có thể thấy ở khu vực Hoa Nam (Trung Quốc) vẫn duy trì một khối không khí lạnh mạnh, tạo ra một lưỡi lạnh mạnh bao trùm lên khắp Bắc bộ, Bắc và Trung Trung Bộ, với đường trị số khí áp vào khoảng 1010mb đi qua khu vực Trung Trung Bộ; trong khi trên khu vực biển Nam Trung Bộ, phần từ Ninh Thuận trở vào đến Bình Thuận