MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC BẢNG DANH MỤC HÌNH9 MỞ ĐẦU 1 CHƯƠNG I TỔNG QUAN 3 1.1 Dải hội tụ nhiệt đới 3 1.1.1 Khái niệm 3 1.1.2 Đặc trưng 5 1.1.3 Cấu trúc 7 1.1.4 Hệ quả thời tiết 10 1.2 Những kiến thức cơ bản về Rãnh gió mùa 12 1.2.1 Khái niệm 12 1.2.2 Cấu trúc 12 1.2.3 Hệ quả thời tiết 13 1.3 Mưa 15 1.3.1 Khái niệm 15 1.3.2 Đặc trưng 15 1.3.3 Phân loại mưa 15 1.4. Đặc điểm địa lý và khí hậu khu vực ĐBBB 16 1.4.1. Vị trí địa lý 16 1.4.2. Đặc điểm khí hậu 16 1.5 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 18 1.5.1 Ngoài nước 18 1.5.2. Trong nước 19 CHƯƠNG 2 CƠ SỞ SỐ LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 26 2.1. Cơ sở số liệu 26 2.2. Phương pháp nghiên cứu 26 CHƯƠNG 3 MỘT SỐ KẾT QỦA NGHIÊN CỨU 28 3.1 Đặc điểm chế độ mưa trên khu vực 28 3.2 Ảnh hưởng của ITCZ và MST tới chế độ mưa lớn trên khu vực 31 3.3. Phân tích đợt mưa lớn ngày 15 tháng 10 năm 2000 33 3.4. Phân tích đợt mưa lớn ngày 21 22 tháng 7 năm 2001 35 3.5. Phân tích đợt mưa lớn ngày 09 tháng 09 năm 2003 39 3.6. Phân tích đợt mưa lớn ngày từ 21 23 tháng 07 năm 2004 42 KẾT LUẬN 49 TÀI LIỆU THAM KHẢO 50 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. CHƯƠNG I TỔNG QUAN 1.1 Dải hội tụ nhiệt đới 1.1.1Khái 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 • 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 12301186 (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 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 1571987, 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 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 13 năng lượng mà các đại dương nhận được được vận chuyển lên vùng vĩ độ cao nhờ các dòng hải lưu, còn 23 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 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 GATE2 (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 1011,91012,0mb 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 0,15mbđộ vĩ, còn phần phía nam là 0,3mb độ vĩ.
Trang 1TRƯỜNG 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
Trang 2Hà 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
Trang 3Hà Nội, Năm 2016
Trang 4LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là bài nghiên cứu của riêng tôi và được sự hướng dẫnkhoa 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 sốliệu trong các bảng biểu phục vụ cho việc phân tích, nhận xét, đánh giá được chínhtác giả thu thập từ các nguồn số liệu khác nhau Ngoài ra đồ án còn sử dụng một sốnhận xét đánh giá của các tác giả khác, cơ quan tổ chức khác đều có trích dẫn vàchú thích nguồn gốc Nếu phát hiện có bất kỳ sự gian lận nào tôi xin hoàn toàn chịutrách nhiệm về nội dung đồ án tốt nghiệp của mình
Hà Nội, ngày 10 tháng 06 năm 2016
Sinh viên
Đỗ Hương Linh
Trang 5LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thiện tốt bài niên luận này, với lòng biết ơn sâu sắc, em xin gửi lờicảm 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 đãluôn bên cạnh ủng hộ, động viên và giúp đỡ em trong suốt thời gian học tập cũngnhư làm khóa luận
Bài khóa luận mặc dù em đã rất cố gắng để hoàn thiện nhưng cũng không thểtránh 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 tốthơn nữa
Cuối cùng em xin chúc Quý Thầy cô, Gia đình, bạn bè lời chúc sức khỏe, hạnhphúc và công tác tốt
Em xin chân trọng cảm ơn !
Trang 6MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN
LỜI CẢM ƠN
MỤC LỤC
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
DANH MỤC BẢNG
DANH MỤC HÌNH 9
MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG I - TỔNG QUAN 3
1.1 Dải hội tụ nhiệt đới 3
1.1.1 Khái niệm 3
1.1.2 Đặc trưng 5
1.1.3 Cấu trúc 7
1.1.4 Hệ quả thời tiết 10
1.2 Những kiến thức cơ bản về Rãnh gió mùa 12
1.2.1 Khái niệm 12
1.2.2 Cấu trúc 12
1.2.3 Hệ quả thời tiết 13
1.3 Mưa 15
1.3.1 Khái niệm 15
1.3.2 Đặc trưng 15
1.3.3 Phân loại mưa 15
1.4 Đặc điểm địa lý và khí hậu khu vực ĐBBB 16
1.4.1 Vị trí địa lý 16
1.4.2 Đặc điểm khí hậu 16
1.5 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 18
1.5.1 Ngoài nước 18
1.5.2 Trong nước 19
CHƯƠNG 2 - CƠ SỞ SỐ LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 26
2.1 Cơ sở số liệu 26
Trang 72.2 Phương pháp nghiên cứu 26
CHƯƠNG 3 - MỘT SỐ KẾT QỦA NGHIÊN CỨU 28
3.1 Đặc điểm chế độ mưa trên khu vực 28
3.2 Ảnh hưởng của ITCZ và MST tới chế độ mưa lớn trên khu vực 31
3.3 Phân tích đợt mưa lớn ngày 15 tháng 10 năm 2000 33
3.4 Phân tích đợt mưa lớn ngày 21- 22 tháng 7 năm 2001 35
3.5 Phân tích đợt mưa lớn ngày 09 tháng 09 năm 2003 39
3.6 Phân tích đợt mưa lớn ngày từ 21- 23 tháng 07 năm 2004 42
KẾT LUẬN 49
TÀI LIỆU THAM KHẢO 50
Trang 8DANH 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
Trang 9
DANH MỤC BẢN
Bảng 3.1 Tổng lượng mưa tháng từ 1985-2004 28
Bảng 3.2 Số đợt mưa lớn hơn 50mm từ năm 1985-2004 .31
Bảng 3.3 Các đợt mưa lớn và nguyên nhân gây mưa lớn của các đợt 31
Bảng 3.4 Lượng mưa đo được tại các trạm ngày 21- 23/07/2004 .47
Trang 10DANH MỤC HÌN
Hình 1.1a Mô hình ITCZ loại I 3
Hình 1.1b Mô hình ITCZ loại II 4
Hình 1.1c Mô hình ITCZ loại III 4
Hình 1.1d Hoạt động của ITCZ theo mùa 5
Hình 1.1e Sự phân bố khí áp bề mặt mmmmặtmặt 8
Hình 1.1f Mặt cắt thẳng đứng kinh hướng của gió vĩ hướng .8
Hình 1.1i Mặt cắt thẳng đứng kinh hướng của độ phân kì vận tốc ngang (x10-6/s) 9
Hình 1.1h Mặt cắt thẳng đứng theo hướng bắc- nam của gió kinh hướng 9
Hình 1.1k Phân bố mưa theo hướng bắc- nam .9
Hình 1.1j Mặt cắt thẳng đứng theo hướng bắc- nam của độ ẩm tương đối 9
Hình 1.1m Mô hình lý tưởng của ITCZ .10
Hình 1.1l Mặt cắt thẳng đứng theo hướng bắc- nam của gió trên vùng biển Ả rập tại kinh tuyến 550E và 650E .10
Hình 1.1m Rãnh gió mùa nối vào ITCZ 12
Hình 1.4: Bản đồ khu vực Đồng Bằng Bắc Bộ .16
Hình 3.1a Diễn biến lượng mưa trung bình tháng của các trạm .29
Hình 3.1b Diễn biến lượng mưa trung bình tháng của các trạm .30
Hình 3.1c Diễn biến lượng mưa trung bình tháng của các trạm .30
Hình 3.3 Bản đồ synop các mực đẳng áp chuẩn ngày 15 tháng 10 năm 2000 34
Hình 3.4a: Bản đồ synop các mực đẳng áp chuẩn ngày 21 tháng 7 năm 2001 37
Hình 3.4b: Bản đồ synop các mực đẳng áp chuẩn ngày 22 tháng 7 năm 2001 38
Trang 11Hình 3.5 Bản đồ synop các mực đẳng áp chuẩn ngày 09 tháng 09 năm 2003 41
Hình 3.6a Bản đồ synop các mực đẳng áp chuẩn ngày 21 tháng 7 năm 2004 43
Hình 3.6b Bản đồ synop các mực đẳng áp chuẩn ngày 22 tháng 7 năm 2004 .45
Hình 3.6c Bản đồ synop các mực đẳng áp chuẩn ngày 23 tháng 7 năm 2004 .46
Trang 12MỞ ĐẦU
Trong khí quyển ngoài sự chuyển động theo chiều ngang, không khí cònchuyển động theo chiều thẳng đứng Tốc độ thẳng đứng so với tốc độ di chuyển củakhông khí theo chiều nằm ngang thì rất nhỏ nhưng nó lại giữ một vai trò chủ yếutrong 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 rõrệt 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 500-600 đến hàng nghìnkilomets
Dải hội tụ nhiệt đới là một trong các hệ thống thời tiết có thể cho lượng mưarất lớn đến mức kỷ lục trên diện rộng ở miền nhiệt đới, đặc biệt là khi hoạt động củadải hội tụ nhiệt đới lại kết hợp với các hình thế thời tiết khác như front lạnh, bão cóthể hình thành trên dải hội tụ nhiệt đới
Bên cạnh đó, rãnh gió mùa cũng là một hình thế gây mưa lớn Rãnh gió MST là một dải tương đối hẹp, được đặc trưng bởi sự chuyển hướng gió theo chiềuxoáy thuận trong vùng gió mùa Trên khu vực Nam Á và Đông Nam Á, MST là một
mùa-hệ thống hình thành từ một dải thấp nóng bề mặt mạnh và phát triển đến tầng đốilưu giữa nhờ có sự hội tụ vào rãnh của gió mùa tây nam giàu hơi nước ở phía namvới 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 gâymưa trên khu vực: bão, áp thấp nhiệt đới, dải hội tụ nhiệt đới, rãnh gió mùa lượngmưa trong mùa mưa chiếm tới 80- 85% lượng mưa cả năm Vì vậy, việc nắm rõ quyluật, thời gian hoạt động, đặc điểm cơ bản của những hình thế gây mưa lớn và sựkết hợp giữa các hình thế với nhau đóng vai trò quan trọng đối với công tác dự báocủa 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
Trang 13Chương 3: Kết quả nghiên cứu.
Do quá trình nghiên cứu và việc tìm tài liệu, kiến thức cũng như kinh nghiệmcủa bản thân còn nhiều hạn chế nên không thể tránh khỏi những sai sót Em rấtmong Thầy, Cô cho em những nhận xét, ý kiến để em có thể tiếp thu Đó sẽ lànhững kiến thức quý báu, là hành trang giúp em trong công việc sau này
Trang 14CHƯƠNG 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 tụcủa tín phong 2 bán cầu, của tín phong 1 bán cầu với tín phong bán cầu kia vượtxích đạo và chuyển hướng và tín phong mỗi bán cầu với đới tín phong gió tây xíchđạo 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 gặpnhau ở gần xích đạo Loại dải hội tụ gió này có tần suất cao, tồn tại ngay trên bản đồ giótrung 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 300m, chiều dài rất lớn, có trường hợp gần như bao quanh Trái Đất
200-Hình 1.1a Mô hình ITCZ loại I
Loại 2: Dải hội tụ nhiệt đới loại 2 là kết quả của sự hội tụ giữa tín phongNam Bán Cầu vượt xích đạo chuyển hướng thành gió mùa tây nam với tín phongđông bắc Bắc Bán Cầu Đặc điểm của loại dải hội tụ nhiệt đới này là nằm cách xaxích đạo, với khoảng cách này lực Coriolis đủ lớn để tạo các xoáy xoáy thuận thểhiện qua các xoáy mây trên ảnh mây vệ tinh Dải hội tụ nhiệt đới loại 2 đặc trưngcho dải hội tụ nhiệt đới ở Đông Nam Á và Biển Đông Những xoáy thuận trên dảihội tụ nhiệt đới là nhiễu động ban đầu cho sự hình thành của bão ở Biển Đông
Trang 15Hình 1.1b Mô hình ITCZ loại II
Loại 3: Tín phong hai bán cầu hội tụ với đới gió tây xích đạo mở rộng Dảihội tụ nhiệt đới thứ ba là dải hội tụ kép với dải hội tụ chính ở Bắc Bán Cầu và dảihội tụ phụ ở Nam Bán Cầu với cường độ phát triển không lớn bằng dải hội tụ ở phíabắc Loại dải hội tụ nhiệt đới này ít thấy hơn so với hai loại trên và chỉ xảy ra ở nơiđới 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 khihình thành cho đến khi tan rã) cho thấy, thời gian này rất không đồng nhất, cónhững đợt ITCZ tồn tại rất ngắn, chỉ trong một ngày, thậm chí là trong vài kì quantrắc; ngược lại, có những đợt ITCZ tồn tại trong thời gian khá dài, đợt kéo dài điểnhình nhất đợt từ ngày 12-30/11/86 (19 ngày) [1]
Theo quy luật hoạt động mùa: trong tháng 4 và tháng 11, ITCZ hoạt động ở vĩ độthấp nhất Thực tế nghiên cứu từng ngày cũng cho thấy, trong tháng 11, có những đợtITCZ 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 đi lênvùng vĩ độ cao; khi bão đổ bộ rồi tan đi thì ITCZ cũng tan theo nên nó không kéo dài
Trang 16mấy 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 ITCZcũng 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 nơihình 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 cầumùa 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 lụcđịa châu Á, còn trong tháng 1 vị trí của nó dịch chuyển xuống phía nam thấp nhấttrên lục địa Australia và Đông Phi Như vậy, tại bề mặt, vị trí của ITCZ thườngtrùng với vùng có nhiệt độ cao nhất, thậm chí ngay cả trên các vùng đại dương Vìvậy, 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 namthì khối không khí phía xích đạo của ITCZ không phải bao giờ cũng là khối khôngkhí từ bán cầu mùa đông thổi sang
4) ITCZ không nằm ngay trên xích đạo mà thường là ở phía bắc hoặc phíanam 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
Trang 17Coriolis) Như vậy luôn có một độ đứt gió xoáy thuận qua ITCZ với gió có thànhphần 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 vậy nó khánóng, khô và ổn định Trong khi đó khối không khí phía xích đạo của ITCZ là khốikhông khí biển nhiệt đới, khá mát hơn khối không khí phía cực nên ITCZ thườngnghiêng về phía xích đạo Độ nghiêng của ITCZ có tính biến động rất lớn theokhông gian cũng như thời gian Độ nghiêng này phụ thuộc vào sự khác nhau củanhiệt độ và tốc độ gió giữa hai bên ITCZ Tuy nhiên sự chênh lệch nhiệt độ giữa haibên ITCZ thường không đáng kể nên độ nghiêng của ITCZ cũng không lớn Do đótrên bản đồ synop, ITCZ thường được xem là một đới bất liên tục về hướng gió vàmột 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, vàotháng 7, ITCZ phát tiển lên đến độ cao lớn nhất, tới mực 400mb Trong khi đó ởnhững 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 đượchình thành trong lớp không khí ẩm phía xích đạo của ITCZ Trong nhiều trườnghợp, khi độ dày của lớp ẩm lên tới trên 3km thì những đám mây Cu và Cb lớn đượchình thành Trên những vùng khác, ta có thể nhận thấy những đám mây tích pháttriển theo chiều cao không lớn hoặc những đám mây tầng tích Lượng mây cực đạithường quan trắc được ở về phía xích đạo của ITCZ với kích thước khoảng từ 200đến 500km tính từ vị trí ITCZ bề mặt Trên cơ sở đó, việc xác định vị trí của ITCZtrên 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 vềhướng gió, một đới có khí áp nhỏ nhất mà còn là một đới mây cực đại trên ảnh mây
vệ tinh
Trang 18Những hệ thống thời tiết quy mô synop và quy mô vừa cũng tác động nhấtđịnh đối với thời tiết gần vùng ITCZ Trong ITCZ, mây biến đổi mạnh do có sự daođộng về vị trí và cường độ của chuyển động thăng trong vùng lân cận Vị trí vàcường độ của áp cao cận nhiệt đới trong cả hai bán cầu đều ảnh hưởng tới vị trí vàcường độ của ITCZ.
8) ITCZ có vai trò vận chuyển nhiệt: Như đã biết, cán cân bức xạ của hệ thốngmặt đất-khí 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 1/3năng lượng mà các đại dương nhận được được vận chuyển lên vùng vĩ độ cao nhờcác dòng hải lưu, còn 2/3 năng lượng còn lại được vận chuyển từ các đại dương vàokhí quyển do bốc hơi Khi trong ITCZ chưa có đối lưu phát triển mạnh thì hơi nướcđược vận chuyển tới những vùng cận nhiệt đới trong tầng đối lưu dưới Nhưng khitrong 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 vậnchuyển lên các vĩ độ cận nhiệt đới
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 trongphạm vi 15 vĩ độ Về cơ bản, cấu trúc của ITCZ trên phạm vi toàn cầu đưuọc mô tảnhư trên, nhưng đối với từng khu vực cụ thể thì nó lại mang những nét đặc trưngriêng 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 trìnhnghiên cứu thì sự biến động của ITCZ theo thời gian là do:
- Sự dịch chuyển theo hướng bắc- nam quy mô toàn cầu.
Trang 19- 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 1011,9-1012,0mbkéo dài trên phạm vi khoảng 6 độ vĩ, từ dải thứ 5 đến dải thứ 11 Phần phía bắc củarãnh, 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 vàđạt 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 códòng 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 ITCZđều đến từ phía nam của ITCZ, dòng hội tụ từ phía bắc ITCZ đến yếu nhưng tồn tạitới độ cao lớn Đới hội tụ giữa gió nam và gió bắc tại bề mặt nằm cách vùng đối lưucực đại khoảng 200km về phía bắc (điểm 6) Vùng phân kì mạnh nhất xuất hiệntrong tầng đối lưu trên với trục gần trùng với đới hội tụ 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
Hình 1.1e Sự phân bố khí áp bề mặt Hình 1.1f Mặt cắt thẳng đứng kinh hướng
của gió vĩ hướng.
Trang 20và 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 trị3cm/ngày Đây cũng là điểm chuyển động thăng có giá trị cực đại Trong vùng từđiểm 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 sốliệu 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
Hình 1.1i Mặt cắt thẳng đứng kinh hướng của độ phân kì vận tốc
Trang 21550E và 650E như được dẫn ra trong hình 1.1l.
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 55 0 E và 65 0 E.
1.1.4 Hệ quả thời tiết
Dải hội tụ nhiệt đới có ảnh hưởng lớn thới thời tiết khu vực Nam Á Hằngnăm, Dải hội tụ nhiệt đới (ITCZ) bắt đầu từ tháng 6, tới tháng 7, 8, thậm chí làtháng 9, nó thường hoạt động mạnh ở biển Đông Áp thấp ở Biển Đông và Bãothường 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 sốliệu 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 vèphía bắc TBNN vào tháng 8: khoảng 30,50N (theo tập số liệu TBNN vè trục Áp caotây TBD của Phòng Dự báo hạn ngắn- Trung tâm Quốc gia Dự báo KTTV)
Trang 22Đối với khu vực Bắc bộ, ITCZ thưởng hoạt động trong tháng 7, tháng 8 dướihai 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 phíatây, đới gió đông- đông nam ở phía bắc ITCZ mạnh lên Trên bản đồ mặt đất khí áptăng (p 24: dương), các bản đồ trên cao, độ cao địa thế vị (H24: dương) đềutăng; biểu hiện quá trình áp cao tây TBD mạnh, cường độ hội tụ phần phía bắcITCZ 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 biểnrồi lan dần về phía tây Ở đồng bằng trung du Bắc bộ thời gian mưa chủ yếu xảy ravào đêm và sáng với lượng mưa ngày trung bình 20-30mm, có nơi từ 50-70mm, quátrình mưa kéo dài 2-3 ngày Khi lưỡi áp cao tây TBD suy yếu và lùi dần ra phíađông, tốc độ gió đông- đông nam yếu dần, khí áp ở mặt đất và độ cao địa thế vị ởcác tầng trên cao chuyển sang biến áp và biến cao âm, quá trình mưa giảm dần và điđến 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 xoáythuận- vùng áp thấp (ở mặt đất thường là 1- 2 đường đẳng áp đóng kín, chưa đạt cấpATNĐ) theo dòng gió đông dày và mạnh ở các tầng trên cao, di chuyển về phía tâyvào 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 ápthấp ở tây nam Trung Quốc, quá trình mưa vừa- mưa to ở phía đông Bắc bộ kếtthúc
- Cũng có trường hợp, khi xoáy thuận đã sát nhập vào vùng áp thấp Ấn- Miếnthì ở vịnh Bắc bộ hoặc vùng hía đông đảo Hải Nam, trên đường ITCZ lại xuất hiệnmột xoáy thuận khác, đồng thời lại một quá trình lưỡi áp cao tây TBD mạnh lên và
Trang 23lấn 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 trìnhnày 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 trognhiều ngày, đợt nọ nối tiếp đợt kia, gây ngập lụt nghiêm trọng ở nhiều nơi thuộcBắc 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 chuyểnhướng gió theo chiều xoáy thuận trong vùng gió mùa Trên khu vực Nam Á vàĐông 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 namgiàu hơi nước ở phía nam với gió đông có nguồn gốc lục địa ở phía bắc [1]
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, tínphong bán cầu Nam vượt xích đạo đi lên bán cầu Bắc, ITCZ kép bị phá vỡ, hệthống đệm ở xích đạo được thiết lập thì gió mùa tây nam nhanh chóng tiếp cận và
Trang 24hội 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 giómùa 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 15-300N nên nó chủ yếu chỉgây mưa rào và dông cho các khu vực từ Bắc Bộ tới Trung Trung Bộ; còn các khuvực phía nam ít chịu ảnh hưởng của MST Trong khu vực nghiên cứu, MST thườnghiện diện khá đa dạng, song có thể phân thành hai dạng chính tuỳ theo hướng pháttriển 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 đoạnđầu 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 Đônggió đổi hướng, đi vào rãnh thấp nóng trên lục địa châu Á làm xuất hiện MST trênkhu vực Biển Đông Trong tình huống như vậy, MST trên biển không trùng vớirãnh 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 ổnđịnh không lớn nên nó thường chỉ gây ra những trận mưa rào hoặc mưa rào nhẹ vàotrưa và chiều Hiện tượng được lặp đi lặp lại trong mấy ngày Song thường xảy ratình 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(25-300N) qua bắc bán đảo Đông Dương và nam lục địa Trung Quốc Lúc này MSTthường liên thông với front Meiyu thành một dải từ Nam Á tới Đông Bắc Á Đốivới những đoạn MST trên đất liền thì khi gió mùa tây nam mang theo hơi ẩm đi lêntiếp cận với rãnh thì chúng thường chuyển hướng theo chiều xoáy thuận rồi mới hội
Trang 25tụ vào rãnh cho nên một dải hội tụ khối lượng của không khí ẩm được hình thànhdọc theo rìa phía nam của rãnh, còn ở phía bắc của rãnh, không khí mát và khô hơntiếp cận và hội tụ thẳng vào rãnh Khi KKL hội tụ vào rãnh đủ mạnh nó sẽ kích hoạtlàm cho không khí nóng ẩm bốc lên theo chiều xoáy thuận và phát triển thànhnhững 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 hiệncác 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 tậptrung 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 Tâynam và nam Trung Quốc, đồng thời KKL lục địa tiếp cận tới phía bắc MST Khi đủmạnh, KKL đẩy MST di chuyển xuống phía nam Vân Nam Trung Quốc là mộttrong 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 quahoặc suy yếu và tan đi
Mưa do MST loại này gây ra có thể chỉ 1 ngày nếu MST đi quanhanh Khi MST di chuyển chậm hoặc di chuyển lên hoặc xuống thì đợt mưa có thểkéo dài 2-3 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 tâynam hoạt động mạnh, tiến xa về phía đông đông bắc, vượt qua bán đảo ĐôngDương tới Biển Đông Ở đây gió mùa tây nam gặp đới tín phong lượn theo chiềuxoáy nghịch ở rìa phía tây của áp cao TBD đi lên phía bắc nên gió mùa tây namcũng phải chuyển hướng đi lên phía bắc, theo chiều xoáy thuận trên Biển Đông đãlàm xuất hiện MST có trục chạy theo hướng bắc tây bắc- nam đông nam phù hợpvới bờ biển Bắc Trung Bộ và đi qua Bắc Bộ
Trang 26Bình thường MST kinh hướng chỉ gây nên mưa rào nhẹ vào trưa và chiều ởBắc Bộ và Bắc Trung Bộ Nhưng khi ở phía đông của rãnh có sự hợp lưu giữa giómùa tây nam và gió đông có nguồn gốc là KKL hoặc là tín phong thổi vào thì vùnghợp lưu thường có trục gần như theo hướng bắc-nam 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 cácdạng 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 từcác 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 dạngkhác của sự ngưng đọng
1.3.2 Đặc trưng
Mưa đóng một vai trò quan trọng trong chu trình thủy học trong đó nước từcác đại dương (và các khu vực khác có chứa nước) bay hơi, ngưng tụ lại thành cácđám 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 đấthay 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 lớnthì 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 Kíchthước lớn được giải thích là sự ngưng tụ trong các hạt khói lớn hay bởi sự va chạmgiữa 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
Trang 27- 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 sôngHồng 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
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 cácbãi 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 hèbớt khô nóng hơn so với vùng đồng bằng Bắc Trung Bộ
Trang 28Khí hậu vùng Đồng bằng Bắc Bộ có đặc điểm là có nền nhiệt độ đồng đều vàcao 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 110-120 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; hướnggió chính là hướng nam và đông nam, lượng mưa chiếm 80- 85% lượng mưa cảnăm
- 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 ảnhhưởng của áp thấp Ấn Độ- Mianma (áp thấp Ấn Miến) hút gió đông nam từ vịnhBắc Bộ vào (hướng gió nam và đông nam ở đây là do gió tây nam đổi hướng ảnhhưởng của của áp thấp)
Trang 29Đặc trưng khí hậu của vùng là mùa xuân có tiết mưa phùn Điều kiện về khíhậu của vùng cũng tạo thuận lợi cho việc tăng vụ trong năm vụ đông với các cây ưalạnh, 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 thếthời tiết với những quy luật hoạt động của nó là vấn đề then chốt, có ý nghĩa quan trọngđối với công tác dự báo của các dự báo viên Chính vì vậy mà ngay chiến tranh Thếgiới lần thứ 2, khi người ta nhận thức được tầm quan trọng của bản tin dự báo khítượng đối với an ninh và quốc phòng, hàng loạt các công trình nghiên cứu về hệ thốngthời 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 khácbiệt về chế độ mưa của vùng này so với các vùng khác Ông đã tiến hành xem xét ảnhhưởng 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 đểđánh 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 TrungViệt 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 củaViệt Nam với Lào và Campuchia đã tạo ra chế độ mưa tháng 10- 11 ở miền Trung ViệtNam 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 gióNam tại khu vực giữa biển Đông (Nam Trung Hoa) kết hợp với một số áp thấp nhiệtđới gây mưa lớn ở khu vực Trung Bộ; với tác giả, khi nghiên cứu về mưa lớn trênkhu vực miền Trung, Jun Matsumoto đã sử dụng bộ số liệu tái phân tích và bộ sốliệu về lượng giáng thủy bề mặt trong 24 năm (1972-2002) Cùng với đó là bộ sốliệu trường hoàn lưu khí quyển sử dụng trong nghiên cứu này là bộ số liệu tái phântích trong 25 năm của Nhật Bản, được cung cấp bởi cơ quan khí tượng Nhật Bản
Trang 30(JMA) và trung tâm nghiên cứu về công nghiệp điện năng (CRIEPI) Độ phân giảitheo phương ngang với kinh độ và vĩ độ là 1,250, khoảng thời gian là 6h, với 12mực tầng đối lưu ( 1000, 925, 850, 700, 600, 500, 400, 300, 250, 200, 150 và 100hPa) Nghiên cứu này cũng sử dụng số liệu được thu thập liên tục bởi phòng Khítượng Thủy văn Lào (8 trạm), phòng khí tượng Campuchia (4 trạm) và Trung tâmKhí tượng Thủy văn Quốc Gia của Việt Nam (52 trạm) Theo Matsumoto các nhiễuđộng qui mô synop và qui mô lớn gây ra những biến đổi về giáng thủy tại miềnTrung trong suốt mùa gió mùa mùa hè với một khoảng thời gian dài từ vài ngày chotới vài tuần Các nhiễu động cũng đóng vai trò quan trọng đối với những biến đổi vềgiáng thủy tại các khu vực ven biển phía Đông trong suốt pha chuyển tiếp gió mùa.Đối với Koji Nishiyama và cộng sự (2007), đã tiến hành nghiên cứu các hệthống synop và mối liên hệ giữa các trường synop và các trường hợp mưa lớn tạiđảo Kyushu, thuộc Tây Nam Nhật Bản, trong suốt thời kì mùa mưa Baiu, cáctrường Synop này đã được phân loại, sử dụng bản đồ tự thiết lập (SOM- selforganizing map), để có thể biến đổi các đặc tính phi tuyến phức tạp thành các mốiliên quan hai chiều đơn giản Giả thiết rằng, các hình thế synop có thể được biểudiễn một cách đơn giản bằng sự phân bố không gian của các thành phần gió ở mực850mb, mưa tiềm năng được định nghĩa là lượng hơi nước được chứa trong một cộtthẳng đứng của khí quyển Bằng thuật toán và phương pháp xếp nhóm, các trườngsynop được chia thành 8 loại hình thế (nhóm) Một trong những nhóm đó có đặcđiểm không gian nổi bật được giới thiệu bởi lượng mưa tiềm năng đi kèm với cácthành phần gió mạnh được gọi là dòng xiết mực thấp Các đặc tính của nhóm nàychỉ ra một hình thế synop điển hình thường gây ra lượng mưa lớn tại Kyushu trongsuốt thời kì mùa mưa [2].
1.5.2 Trong nước
Tại Việt Nam, khu vực nhiệt đới gió mùa, do rãnh thấp xích đạo có vai trò rấtlớn ảnh hưởng đến thời tiết, cho nên, ngay từ những năm thập niên 60, 70 của thế kỉtrước, nhiều nghành Khí tượng Việt Nam đã tập trung nghiên cứu nên đã đạt đượcnhững thành tựu rất lớn trong lĩnh vực này Những kết quả thu được của các NhàKhí tượng Việt Nam như Phạm Ngọc Toàn, Phan Tất Đắc, Nguyễn Vũ Thi, Đinh