Cấu trúc của rãnh đông á và ảnh hưởng của nó đến thời tiết mùa đông việt nam

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Trần Thị Huyền Trang CẤU TRÚC CỦA RÃNH ĐÔNG Á VÀ ẢNH HƢỞNG CỦA NÓ ĐẾN THỜI TIẾT MÙA ĐÔNG VIỆT NAM LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – 2015 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Trần Thị Huyền Trang CẤU TRÚC CỦA RÃNH ĐÔNG Á VÀ ẢNH HƢỞNG CỦA NÓ ĐẾN THỜI TIẾT MÙA ĐÔNG VIỆT NAM Chuyên ngành: Khí tượng khí hậu học Mã số: 60 44 02 22 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC PGS.TS NGUYỄN MINH TRƯỜNG Hà Nội – 2015 LỜI CẢM ƠN Trước hết, xin gửi lời cảm ơn đến thầy giáo hướng dẫn – PGS.TS Nguyễn Minh Trường Thầy tận tâm hướng dẫn, giúp đỡ, bảo suốt trình làm luận văn Nhiều lúc có nhiều công việc khiến xao nhãng, thầy người nhắc nhở động viên Trong trình làm luận văn, nhận nhiều góp ý chân thành bổ ích kiến thức chuyên môn, giúp đỡ hệ thống máy tính Tôi muốn gửi lời cảm ơn đến thầy cô anh, chị, em công tác môn Khí tượng Biến đổi khí hậu Trong trình học tập làm thủ tục bảo vệ, nhận giúp đỡ ban lãnh đạo thầy cô Khoa Khí tượng Thuỷ văn Hải dương học, Phòng Sau đại học Tôi xin chân thành cảm ơn Tôi gửi lời cảm ơn chân thành tới ban lãnh đạo, anh chị đồng nghiệp Khoa Khí tượng Thuỷ văn – Trường Đại học Tài nguyên Môi trường tạo điều kiện tốt cho trình học Cuối cùng, xin cảm ơn gia đình bạn bè bên cạnh, cổ vũ động viên nhiều Tận trái tim mình, biết ơn, yêu quý trân trọng tất người! Học viên cao học Trần Thị Huyền Trang DANH MỤC KÝ HIỆU VIẾT TẮT NCEP –CAR Trung tâm Nghiên cứu Dự báo Khí Môi trường (National Centers for Environmental Prediction - National Center for Atmospheric Research) EOF Hàm trực giao kinh nghiệm (Empirical Orthogonal Function) AO Dao động Bắc cực (Arctic Oscillation) ENSO El- Nino dao động Nam (El-Nino Southern Ocssilation) PNA Dao động Thái Bình Dương - Bắc Mỹ (Pacific North American) TAI Chỉ số nghiêng trục rãnh (Trough Axis Index) Grad Tn Gradient nhiệt độ theo phương ngang EAT Rãnh Đông Á (East Asia Trough) EAWM Gió mùa mùa đông Đông Á (East Asian Winter Monsoon) KKL Không khí lạnh KKLTC Không khí lạnh tăng cường KKLTCY Không khí lạnh tăng cường yếu KKLTCM Không khí lạnh tăng cường mạnh KKLTCTB Không khí lạnh tăng cường trung bình GMĐB Gió mùa đông bắc GMĐBM Gió mùa đông bắc mạnh GMĐBY Gió mùa đông bắc yếu GMĐBTB Gió mùa đông bắc trung bình Mở đầu Rãnh Đông Á tạo sóng Rossby hay gọi sóng hành tinh đới gió tây nên có biến đổi lớn với lan truyền phát triển hệ thống sóng dài quy mô hành tinh Rãnh Đông Á có vai trò quan trọng trình xâm nhập lạnh Việt Nam Khi rãnh mở rộng khơi sâu tạo điều kiện thuận lợi đưa không khí lạnh từ cực vùng nhiệt đới Áp cao Siberia mặt đất tăng cường, gây đợt xâm nhập lạnh phía nam Trung Quốc Việt Nam dạng front lạnh Khi sống Ural tiến phía bắc, rãnh có trục đông bắc – tây nam không khí lạnh thẳng xuống phía nam mạnh Việt Nam nước chịu ảnh hưởng Mặc dù có vai trò lớn hệ thống thời tiết hiểu biết nghiên cứu rãnh Đông Á chưa nhiều chưa sâu Là giảng viên giảng dạy nghiên cứu khí tượng Synop muốn lựa chọn đề tài: “Cấu trúc rãnh Đông Á ảnh hƣởng đến thời tiết mùa đông Việt Nam” để nghiên cứu sâu đối tượng Synop có ảnh hưởng lớn đến Việt Nam làm giàu kiến thức chuyên môn, làm tài liệu tham khảo giảng dạy Bố cục luận văn chia làm phần phần mở đầu, kết luận tài liệu tham khảo sau: Chương I: Tổng quan nghiên cứu rãnh Đông Á Chương II: Số liệu phương pháp nghiên cứu Chương III: Cấu trúc khí hậu rãnh Đông Á Chương IV: Ảnh hưởng rãnh Đông Á tới thời tiết mùa đông Chƣơng TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU VỀ RÃNH ĐÔNG Á 1.1 Các nghiên cứu rãnh Đông Á giới Gió mùa mùa đông Đông Á có vai trò khí hậụ quan trọng tới mùa đông khu vực Đông Á, ảnh hưởng tới đời sống sinh hoạt kinh tế nhiều quốc gia, vùng lãnh thổ khu vực Đài Loan, Nhật Bản, Trung Quốc…Trong rãnh Đông Á nguyên nhân ảnh hưởng đến cường độ phạm vi gió mùa mùa đông Đông Á Hình 1.1 Các thành phần gió mùa mùa đông Đông Á [6] Wang [6] cho thành phần bề mặt gió mùa mùa đông Đông Á trung tâm khí áp bề mặt, mực rãnh Đông Á mực cao dòng xiết gió tây cận nhiệt đới Hình 1.1, theo tác giả tìm hiểu sóng Rossby làm tăng lạnh mực thấp bình lưu lạnh dẫn đến làm lạnh bề mặt, dị thường lạnh mực đóng vai trò dị thường xoáy xoáy nghịch củng cố sống cao dẫn đến tăng cường sóng Rossby mực Sự tác động qua lại sóng Rossby mực cao dị thường lạnh bề mặt dẫn đến tăng cường lẫn nhau.Vì sóng Rossby mực 500 mb dị thường nhiệt bề mặt tác động qua lại dẫn đến sóng truyền lên làm sâu rãnh Đông Á thể Hình 1.2 Wang Lu [7] gió mùa mùa đông Đông Á bề mặt cấu thành từ trung tâm: áp cao Siberia, áp thấp Aleut vùng thấp Marine Continent quần đảo Indonesia Hai đặc tính quan trọng xem xét biến thiên gió mùa mùa đông Đông Á quy mô nội năm cường độ đường Hình 1.2 Sơ đồ sinh xoáy thuận gắn với đến nhiễu động xoáy dương mực cao khu vực tà áp mực thấp Hoàn lưu mực cao sinh mạnh thêm dị thường mực cao ban đầu dẫn đến khuếch tán nhiễu động (Hoskins et al, 1985) Hai đặc tính liên quan mật thiết tới pha biên độ sóng hành tinh khí Cường độ hoạt động khu vực Á- Âu Châu Á -Thái bình dương bị ảnh hưởng hình ngăn chặn vùng Thái bình Dương Ural ENSO băng biển Băng Dương yếu tố ngoại lực tác động tới EAWM ENSO ảnh hưởng với chu kỳ thập kỷ Những đặc tính xâm nhập lạnh bề mặt bị chi phối hai yếu tố cao: rãnh Đông Á mực tầng đối lưu dòng xiết gió tây tầng đối lưu Bảng 1.1 Biến, khu vực ảnh hưởng tiêu đến gió mùa mùa đông Đông Á [8] Chỉ tiêu ISHI Biến số SLP IJHUN U300hPa ISUN ICHEN H500hPa V10m Khu vực (1100E, 200-500N) (1600E, 200-500N) (27,50- 37,50N, 1100– 1700E) (500-600N, 1100-1700E) (300-400N, 1250-1450E) (250-400N, 1200-1400E) 100-250N, 1100-1300E Ảnh hƣởng tới EAWM Chỉ số lớn EAWM mạnh Chỉ số nhỏ EAWM yếu Chỉ số nhỏ EAWM mạnh Chỉ số lớn EAWM yếu Hui cộng [8], qua phân tích năm có gió mùa mùa đông Đông Á mạnh thể qua gió đông bắc mạnh hơn, nhiệt độ vùng cận nhiệt giảm mạnh áp cao Siberia dòng xiết gió tây mạnh, áp thấp Aleut rãnh Đông Á khơi sâu Dựa vào tiêu nghiên cứu dùng cường độ nhiều thành phần hoàn lưu gió mùa chênh lệch khí áp đất – biển ISHI (Shi, 1996); Trung bình gió kinh hướng mực tầng đối lưu V10m (Ji Sun, 1997; Chen cộng sự, 2001); Gió vĩ hướng lớp tầng đối lưu U300hPa (Jhun Lee, 2004); rãnh Đông Á H500hPa (Sun Sun, 1995) Nhóm tác giả [8] so sánh xem tiêu gió mùa mùa đông Đông Á có liên quan mật thiết với có thay đổi giai đoạn nghiên cứu Bốn tiêu mô tả chi tiết Bảng 1.1 Qua phân tích năm gió mùa mùa đông Đông Á mạnh 1961/62, 1967/68, 1976/77, 1980/81, 1983/84, 1985/86; Các năm có gió mùa mùa đông Đông Á yếu 1958/59, 1972/1973, 1978/79, 1989/90, 1997/98 Khi xét hệ số tương quan số với độ cao địa vị mực 500 mb hệ số tương quan âm đáng kể quanh khu vực rãnh Đông Á, có nghĩa rãnh Đông Á khơi sâu vào năm gió mùa mùa đông Đông Á mạnh ngược lại Hình 1.3 Hệ số tương quan số ISHI, IJHUN, ISUN, ICHEN với độ cao địa vị mực 500mb [8] Các nghiên cứu gần nghiên cứu rõ cấu trúc rãnh Đông Á chế ảnh hưởng tới xâm nhập lạnh bề mặt Điển nghiên cứu Wen Chen cộng (2013) [9] độ nghiêng trục rãnh chế biến thiên nội năm mùa đông sử dụng số liệu tái phân tích: độ cao địa vị, gió ngang, nhiệt độ không khí, giáng thuỷ trung bình tháng NCEP – NCAR, KẾT LUẬN Rãnh Đông Á thành phần sóng hành tinh (sóng Rossby) đới gió tây cao Nó thành phần quan trọng ảnh hưởng tới cường độ phạm vị gió mùa mùa đông Đông Á cường độ đường gió mùa mùa đông Đông Á liên quan mật thiết tới pha biên độ sóng hành tinh Ngoài ra, rãnh đóng vai trò chi phối xâm nhập lạnh bề mặt, dòng dẫn cho trung tâm áp cao lạnh lục địa dịch chuyển phía nam Rãnh có tương quan cao với số số Khi số AO ENSO pha dương rãnh suy yếu, không khí lạnh dịch chuyển sang phía đông Ngược lại, AO ENSO pha âm rãnh khơi sâu, không khí lạnh dịch chuyển phía nam Qua phân tích số liệu tái phân tích giai đoạn 1985 – 2014 cho thấy rãnh Đông Á có vị trí trung bình vào khoảng 200N đến 500N 1200E đến 1500E Rãnh hình thành di chuyển sống Rossby đới gió tây với chu kỳ 4-6 ngày Rãnh tạo kết hợp rãnh áp thấp cận cực rãnh dòng xiết gió tây cận nhiệt đới Rãnh thường có hướng đông bắc – tây nam theo phương ngang Trong phần lớn trường hợp rãnh hướng bắc – nam lệch đông biển vào cuối đông lấn sâu vào lục địa vào đầu đông Rãnh nghiêng phía tây theo chiều phương đứng phát triển mạnh mực 500mb đến 200mb Xét trình động lực học rãnh, phía sau rãnh thường có dòng giáng với tốc độ mạnh từ mực 500mb đến 700mb khu vực 400N đến vĩ độ 200N Phía trước rãnh dòng thăng suốt từ mực thấp lên cao Bình lưu xoáy âm mạnh tạo độ cong xoáy nghịch cho nhánh phía sau rãnh có bình lưu xoáy dương mạnh tạo độ cong xoáy thuận cho nhánh phía trước rãnh Bình lưu xoáy mạnh rãnh rõ sâu Bình lưu lạnh phía sau rãnh bình lưu nóng phía trước rãnh Khi rãnh Đông Á khơi sâu, áp cao lạnh lục địa tăng cường, bình lưu nhiệt bình lưu xoáy mạnh xâm nhập lạnh mạnh đến Việt Nam Khi rãnh Đông Á đầy lên, áp cao lạnh lục địa suy yếu hơn, bình lưu nhiệt bình lưu xoáy yếu xâm nhập lạnh yếu đến Việt Nam TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng việt Dấu hiệu synop dùng dự báo hạn 2, ngày đợt xâm nhập lạnh vào Việt Nam, Trần Công Minh, Tạp chí khoa học ĐHQGHN, KHTN & CN, TXXI, số 3PT, 2005 Thử nghiệm cải tiến tiêu dự báo không khí lạnh tháng cuối mùa đông phương pháp synop Trần Công Minh QT-00-28 ĐH KHTN – ĐHQGHN Khí tượng Synop nhiệt đới, Trần Công Minh NXB ĐHQGHN, năm 2006 Thái Thị Thanh Minh (2015), Cấu trúc, phạm vi cường độ hoạt động rãnh Đông Á, tạp chí Khí tượng Thuỷ văn, số Thái Thị Thanh Minh Trần Thị Huyền Trang (2015), Rãnh Đông Á biến đổi nhiệt độ thời kỳ mùa đông Việt Nam, tạp chí Khí tượng Thuỷ văn, số 7, trang 23-30 Tiếng Anh Lin Wang et al (2015), Intraseasonal variation of the strength of the East Asian trough and its climatic impacts in boreal winter, Workshop on S2S predictability of Monsoons, Jeju, 22-24, June Wang L , M -M Lu (2013), The East Asian winter monsoon, in: The Fifth WMO International Workshop on Monsoons (IWM-V), Macao, 28 October-1 November, 2013, 252-260 Gaohui (2007), Comparison of East Asian winter monsoon indices, Adv.Geosci, 10, 31-37 Wang L , W Chen, W Zhou, et al (2009), Interannual variations of East Asian trough axis at 500 hPa and its association with the East Asian winter monsoon pathway, J Climate, 22, 600-614 10 Wang lin, Chen Wen (2010), How well existing indices measure the strength of the East Asian Winter Monsoon,Advances in atmospheric sciences, Vol 27, No 4, 855 – 870 11 Marco Yu – Ting – Leung, Wen Zhou (2015), Variation of circulation and East Asian climate associated with anomalous strength and displacement of the East Asian trough Clim Dyn(2015), doi 10.1007/s00382-015-2504-6 12 Ding Yihui, Liu Yanju, Liang Sujie, Interdecedal variability of the East Asian Winter Monsoon and its possible links to global climate change, Journal of meteorological research, Vol 28, No 5, 693 – 713 13 Lin Wang, Ronghui Huang, Wen Chen, Lihua Kang, (2009), Interdecadal variations of the East Asian Winter Monsoon and their Association with quasi – stationary planetary wave activity, Jounal of climate, Vol 22, 4860-4871 14 Wei and Li (2009), Regional Differences and Mutations Characteristic of East Asian Winter, Monsoon, Plateau Meteor, Vol.28, 1149-1157 15 An introduction to dynamic meteorology, James R Holton, 2004, the fourth 16 http://www.geogonline.org.uk/g3a_ki4.1.htm 17 http://homework.uoregon.edu/pub/class/atm/rossbyprimer.pdf [...]... activity, Jounal of climate, Vol 22, 4860-4871 14 Wei and Li (2009), Regional Differences and Mutations Characteristic of East Asian Winter, Monsoon, Plateau Meteor, Vol.28, 1149-1157 15 An introduction to dynamic meteorology, James R Holton, 2004, the fourth 16 http://www.geogonline.org.uk/g3a_ki4.1.htm 17 http://homework.uoregon.edu/pub/class/atm/rossbyprimer.pdf 7 8