Khảo sát mưa trong bão trên khu vực Việt Nam

Header Page of 16 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN NGUYỄN TRỌNG ĐỨC KHẢO SÁT MƯA TRONG BÃO TRÊN KHU VỰC VIỆT NAM Chuyên ngành: Khí tượng khí hậu học Mã số: 60 44 02 22 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Footer Page of 16 Header Page of 16 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: GS TS PHAN VĂN TÂN TS BÙI HOÀNG HẢI Hà Nội - 2016 Footer Page of 16 Header Page of 16 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố công trình khác Tác giả Nguyễn Trọng Đức Footer Page of 16 Header Page of 16 LỜI CẢM ƠN Trước tiên xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Giáo sư Tiến sĩ Phan Văn Tân Tiến sĩ Bùi Hoàng Hải tận tình bảo, hướng dẫn suốt trình hoàn thành luận văn Xin gửi lời cảm ơn tới tất thầy cô khoa Khí tượng Thủy văn Hải dương học Công nghệ biển giúp đỡ, tạo điều kiện tốt cho trình nghiên cứu Cuối xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè, đồng nghiệp, người bên tôi, động viên khuyến khích trình thực luận văn Mặc dù cố gắng hoàn thiện luận văn này, nhiên không tránh khỏi thiếu sót, mong nhận đóng góp qu{ báu qu{ thầy cô bạn Hà Nội, tháng 12 năm 2016 Tác giả Nguyễn Trọng Đức Footer Page of 16 Header Page of 16 MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH i DANH MỤC BẢNG ii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT iii ĐẶT VẤN ĐỀ Chương I: TỔNG QUAN 1.1 Những nghiên cứu nước 1.2 Những nghiên cứu nước 10 1.3 Nhận xét chung 12 CHƯƠNG II: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ SỐ LIỆU 13 2.1 Nội dung nghiên cứu 13 2.2 Nguồn số liệu 14 2.2.1 Số liệu mưa tái phân tích APHORODITE 14 2.2.2 Số liệu quỹ đạo bão IBTrACs 15 2.2.3 Phân loại năm ENSO 16 2.3 Phương pháp nghiên cứu 17 CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ PHÂN TÍCH 20 3.1 Mưa bão khu vực Việt Nam 20 3.1.1 Lượng mưa trung bình năm 20 3.1.2 Tổng lượng mưa khu vực Việt Nam 21 3.1.3 Sự đóng góp mưa bão tổng lượng mưa theo tháng khu vực Việt Nam 22 3.1.4 Phân bố lượng mưa bão trung bình qua giai đoạn Error! Bookmark not defined 3.1.5 Sự biến động mưa bão theo không gian qua giai đoạnError! defined Bookmark not 3.2 Đặc điểm mưa bão khu vực nghiên cứuError! Bookmark not defined 3.2.1 Sự đóng góp mưa bão khu vực Error! Bookmark not defined 3.2.2 Tỷ lệ phần trăm đóng góp mưa bão tổng lượng mưa khu vực Error! Bookmark not defined 3.2.3 Biến trình năm mưa bão khu vực Error! Bookmark not defined 3.3 Ảnh hưởng ENSO đến mưa bão khu vực Việt NamError! Bookmark not de i Footer Page of 16 Header Page of 16 3.3.1 Ảnh hưởng ENSO đến biến động lượng mưa bão nói chungError! not defined Bookmark 3.3.2 Ảnh hưởng ENSO đến biến động lượng mưa bão khu vực Việt Nam Error! Bookmark not defined KẾT LUẬN Error! Bookmark not defined TÀI LIỆU THAM KHẢO 24 ii Footer Page of 16 Header Page of 16 DANH MỤC HÌNH Hình 2.1 Phân vùng khí hậu Việt Nam theo Nguyễn Đức Ngữ Nguyễn Trọng Hiệu 13 Hình 2.2 Phân bố trạm mưa khu vực gió mùa châu Á cho sản phẩm APHRODITE 15 Hình 2.3 Cấu trúc file số liệu quỹ đạo bão IBTrACs 16 Hình 2.4 Ngưỡng khoảng cách xác định mưa bão 18 Hình 3.1 Lượng mưa trung bình năm giai đoạn 1961-2007 khu vực Việt Nam 20 Hình 3.2 Lượng mưa trung bình năm mưa bão giai đoạn 1961-2007 khu vực Việt Nam 21 Hình 3.3 Biến động lượng mưa khu vực Việt Nam 22 Hình 3.4 Tỷ lệ phần trăm đóng góp mưa bão tổng lượng mưa khu vực Việt Nam giai đoạn 1961-2007 22 Hình 3.5 Tỷ lệ phần trăm đóng góp lượng mưa mưa bão tổng lượng mưa theo tháng khu vực Việt Nam giai đoạn 1961-2007 23 Hình 3.6 Lượng mưa bão khu vực Việt Nam giai đoạn 1961-2007Error! Bookmark not defined Hình 3.7 Lượng mưa bão trung bình khu vực Việt Nam Error! Bookmark not defined giai đoạn 1961-1970 giai đoạn 1971-1980 Error! Bookmark not defined Hình 3.8 Lượng mưa bão trung bình khu vực Việt Nam Error! Bookmark not defined giai đoạn 1981-1990, giai đoạn 1991-2000 giai đoạn 1971-1980 Error! Bookmark not defined Hình 3.9 Chênh lệch lượng mưa bão trung bình khu vực Việt Nam giai đoạn 1961-1970 giai đoạn 1971-1980 so với trung bình nhiều năm 1961-2007 Error! Bookmark not defined Hình 3.10 Chênh lệch lượng mưa bão trung bình khu vực Việt Nam giai đoạn 1981-1990 giai đoạn 1991-2000 so với trung bình nhiều năm 1961-2007 Error! Bookmark not defined Hình 3.11 Chênh lệch lượng mưa bão trung bình khu vực Việt Nam giai đoạn 1961-1970 giai đoạn 1971-1980 so với trung bình nhiều năm 1961-2007 Error! Bookmark not defined Hình 3.12 Biến động mưa bão giai đoạn theo vĩ độError! Bookmark not defined Hình 3.13 Biến động mưa bão giai đoạn theo kinh độError! Bookmark not defined Hình 3.14 Tỷ lệ phần trăm đóng góp mưa bão khu vực giai đoạn 1961-2007Error! Bookmark Hình 3.15 Tỷ lệ phần trăm đóng góp mưa bão tổng lượng mưa khu vực giai đoạn 1961-2007 Error! Bookmark not defined Hình 3.16 Lượng mưa bão trung bình tháng lượng mưa không bão trung bình tháng giai đoạn 1961-2007 khu vực phía Bắc Error! Bookmark not defined Hình 3.17 Lượng mưa bão trung bình tháng lượng mưa không bão trung bình tháng giai đoạn 1961-2007 khu vực phía Nam Error! Bookmark not defined Footer Page of 16 i Header Page of 16 Hình 3.18 Lượng mưa bão trung bình năm khu vực Việt Nam năm El Nino, La Nina Trung tính giai đoạn 1961-2007 Error! Bookmark not defined Hình 3.19 Chênh lệch lượng mưa bão trung bình năm khu vực Việt Nam năm La Nina, El Nino giai đoạn 1961-2007 Error! Bookmark not defined Hình 3.20 Tỷ lệ đóng góp lượng mưa bão trung bình năm khu vực Việt Nam năm La Nina, El Nino Trung tính giai đoạn 1961-2007 Error! Bookmark not defined DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1 Phân loại năm ENSO 16 Footer Page of 16 ii Header Page of 16 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Footer Page of 16 XTNĐ Xoáy thuận nhiệt đới SST Nhiệt độ mặt nước biển AMO Dao động đa thập kỷ Đại Tây Dương ENSO El Nino Southern Oscillation (El Nino – Dao động Nam) TRMM Tropical Rainfall Measuring Mission (Chương trình đo mưa nhiệt đới vệ tinh) GHCND Mạng lưới lịch sử khí hậu toàn cầu USHCN Mạng lưới lịch sử khí hậu Hoa Kz JCDAS Hệ thống đồng hóa khí hậu Nhật USHCN Mô hình khí hậu khu vực phi thủy tĩnh iii Header Page 10 of 16 ĐẶT VẤN ĐỀ Việt Nam nằm khu vực nhiệt đới gió mùa với bờ biển dài 3.200km, thường xuyên phải đối mặt với nhiều loại hình thiên tai, lụt, bão Trong đó, bão tượng thời tiết đặc biệt nguy hiểm gây thiệt hại nghiêm trọng tới hoạt động sống người Theo thống kê từ năm 1951 đến năm 2013, trung bình năm có khoảng 11 bão hoạt động khu vực Biển Đông 5,2 bão đổ vào đất liền nước ta Bão thường xuất vào tháng 7, 8, số lượng bão đổ vào nước ta có xu hướng giảm dần từ Bắc vào Nam Trong năm gần đây, tác động biến đổi khí hậu bão xuất trái quy luật xuất thường xuyên hơn, kỷ lục năm 2014 với 14 bão 05 áp thấp nhiệt đới ảnh hưởng đến nước ta, có siêu bão Haiyan Trên thực tế thiệt hại chủ yếu hoàn lưu bão gây mưa lớn, sạt lở đất lũ quét sau bão nguy hại nhiều, đặc biệt cố sạt lở đất ngày phổ biến Nó không gây thiệt hại nặng nề kinh tế mà cướp sinh mạng nhiều người Trên giới có nhiều nghiên cứu biến đổi mưa bão gây Tuy nhiên Việt Nam, nghiên cứu vấn đề lượng mưa bão gây có ảnh hưởng lớn đóng vai trò quan trọng Chính vây, luận văn chọn nghiên cứu đề tài “Khảo sát mưa bão khu vực Việt Nam” Bố cục luận văn gồm có ba phần:  Chương I: Tổng quan nghiên cứu Chương I chủ yếu trình bày nghiên cứu nước nước trước ảnh hưởng mưa bão, cách xác định lượng mưa bão  Chương II: Phương pháp nghiên cứu số liệu Chương II trình bày nội dung, phương pháp nghiên cứu nguồn số liệu sử dụng nghiên cứu  Chương III: Kết phân tích Chương III trình bày kết chủ yếu luận văn số đánh giá, phân tích Footer Page 10 of 16 Header Page 17 of 16 Mặc dù có nhiều công trình nghiên cứu nhà khoa học nước mưa bão giới Việt Nam nghiên cứu nước tập trung vào nghiên cứu đặc điểm hoạt động, tính chất bão Vũ Thanh Hằng ccs (2010) nghiên cứu đặc điểm hoạt động bão vùng biển gần bờ Việt Nam giai đoạn 1945-2007 Từ liệu bão khai thác được, số đặc trưng thống kê tính toán sử dụng để phân tích lịch bão, tần số bão xu tuyến tính số lượng bão hoạt động vùng biển thời gian để đánh giá biến đổi bão Kết nhận cho thấy số bão vùng biển gần bờ Việt Nam có xu tăng lên, tăng mạnh vùng biển Đà Nẵng - Bình Định tăng vùng biển Ninh Thuận - Bình Thuận.Trong năm xảy tượng La Niña số lượng bão vùng biển gần bờ Việt Nam thường nhiều năm xảy tượng El Niño Thời gian bắt đầu mùa bão vùng biển gần bờ Việt Nam có xu hướng chậm dần ngắn lại từ bắc vào nam Vùng biển Bắc Bộ nơi tập trung bão số lượng lẫn cường độ, vùng biển Ninh Thuận - Bình Thuận Nam Bộ khu vực bão Tần số bão - áp thấp nhiệt đới bảy vùng biển gần bờ Việt Nam thời kz 1945-1960 thường so với thời kz 1991-2000, tần số bão cực đại thường tập trung vào thời kz 1996-2000 Bão có xu hướng hoạt động phía nam hơn, nhiên mức độ biến động không lớn Đinh Văn Ưu (2010) xem xét biến động hoạt động đổ bão nhiệt đới vào bờ biển Việt Nam dựa sở liệu bão tâm Trung tâm lưu trữ quốc tế (HKO, JTWC, RSMC, Tokyo – TC) từ năm 1951 đến 2010 thiết lập chuỗi số liệu bão khu vực theo quy mô ảnh hưởng đến dải bờ biển Bắc Bộ Các kết nghiên cứu bao gồm quy luật chung xu biến đổi dài hạn có khả chịu ảnh hưởng biến đổi khí hậu Bên cạnh dao động chu kz nhiều năm thập niên, số lượng bão khu vực Tây Bắc Thái Bình Dương có xu biến đổi không cấp bão Nếu so sánh cực đại cực tiểu dao động số lượng bão thập niên, nhận thấy giảm nhẹ bão từ cấp 10 trở lên, nguyên nhân giảm nhẹ tổng số lượng bão áp thấp nhiệt đới toàn khu vực Trên khu vực Biển Đông tổng số bão áp thấp nhiệt đới có xu hướng tăng nhẹ Các loại bão có cường độ mạnh, đặc biệt bão cấp 10 11 lại có xu giảm Dư Văn Toán ccs (2014) có số đánh giá thống kê tính chất bão Biển Đông vùng bờ biển Việt Nam giai đoạn 1951-2013 Các kết cho thấy tổng số bão Biển Đông 695 với trung bình năm 11 bờ biển Việt Nam 327 với trung bình 5,2 cơn/năm Bão hoạt động chủ yếu vào tháng 7, Số lượng điểm đổ vào Việt Nam chia theo vùng có phân bố giảm dần hướng Bắc Nam từ vùng I đến vùng VII Tổng 120 vùng I gấp lần so với vùng VII (khoảng 30 cơn) Xu biến đổi số lượng bão qua thập niên theo số liệu có từ 1951 đến 2010 thể không thật rõ ràng với xu chung giảm nhẹ 0,1 cơn/thập kỷ Mới gần đây, Đinh Bá Duy ccs (2016) sử dụng nguồn số liệu Trung tâm Khí tượng Khu vực RSMC (Nhật Bản) để nghiên cứu đặc điểm hoạt động XTNĐ khu vực Tây BắcThái Bình Dương, Biển Đông vùng trực tiếp bị ảnh hưởng lãnh thổ Việt Nam giai đoạn 1978-2015 Kết nghiên cứu cho thấy số lượng XTNĐ hai khu vực thể mối quan hệ tuyến tính yếu Trên 68% số lượng XTNĐ thường xuất từ tháng tới 11, 41% tập trung vào tháng 8, khu vực Tây Bắc Thái Bình Dương Biển Đông XTNĐ chủ yếu tập trung từ tháng tới 10 Trong giai đoạn Footer Page 17 of 16 11 Header Page 18 of 16 số lượng XTNĐ đạt cường độ bão mạnh chiếm khoảng 55% 34% tổng số lượng XTNĐ tương ứng khu vực Tây Bắc Thái Bình Dương Biển Đông Số lượng XTNĐ ảnh hưởng trực tiếp hàng năm tập trung nhiều (từ tới bão/năm tùy vị trí) Hà Tĩnh trở lên tỉnh phía Bắc Quảng Ninh, Hải Phòng; (từ tới bão/năm) dải miền Trung từ Bình Thuận trở lên tới Quảng Bình thấp khoảng tới bão/năm đổ vào khu vực Nam Bộ Trên khu vực Quần đảo Hoàng Sa nằm vùng ảnh hưởng trực tiếp trung bình từ 11 tới 12 XTNĐ/năm, cao gấp đôi so với số lượng tới XTNĐ/năm khu vực Quần đảo Trường Sa Nhằm nghiên cứu tác động ENSO đến thời tiết, khí hậu, môi trường kinh tế-xã hội Việt Nam Nguyễn Đức Ngữ (2007) tính toán đơt El Nino, La Nina tác động đến số yếu tố khí tượng thủy văn hoạt động bão áp thấp nhiệt đới, tần số front lạnh, nhiệt độ, lượng mưa, mực nước biển, độ mặn, dòng chảy song ngòi, cho số khu vực cụ thể Việt Nam Ngoài tác giả đưa số giải pháp nhằm hạn chế thiệt hại ENSO gây Mặc dù nghiên cứu nước tập trung nghiên cứu đặc điểm tính chất bão khu vực Việt Nam, nhiên nghiên cứu cung cấp nhiều thông tin quan trọng việc tìm hiểu ảnh hưởng mưa bão 1.3 Nhận xét chung Từ nghiên cứu nước nước ta thấy lượng mưa bão đóng vai trò đáng kể tổng lượng mưa cho khu vực, đặc biệt vào tháng mùa bão Lượng mưa bão gây xác định lượng mưa nhận vùng bán kính xung quanh tâm bão (444-600km nghiên cứu trên) Lượng mưa bão khác khu vực, biến đổi theo không gian, thời gian theo biến đổi trình quy mô lớn ENSO hay AMO Tìm hiểu mưa bão giúp ta có hiểu biết ảnh hưởng mưa bão có ích việc đánh giá, giảm thiểu tác hại quy hoạch nông nghiệp Footer Page 18 of 16 12 Header Page 19 of 16 CHƯƠNG II: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ SỐ LIỆU 2.1 Nội dung nghiên cứu Từ nghiên cứu Chương I, ta thấy vai trờ quan trọng mưa bão đặc điểm, ảnh hưởng mưa bão khu vực khác Tuy nhiên nghiên cứu mưa bão Việt Nam nên luận văn nghiên cứu làm rõ đặc điểm, đóng góp mưa bão khu vực Việt Nam Để giải vấn đề chia khu vực nghiên cứu thành khu vực để tìm hiểu đặc điểm mưa bão khu vực khu vực Việt Nam nói chung: Khu vực Tây Bắc (B1) Khu vực Đông Bắc (B2) Khu vực Đồng Bằng Bắc Bộ (B3) Khu vực Bắc Trung Bộ (B4) Khu vực Nam Trung Bộ (N1) Khu vực Tây Nguyên (N2) Khu vực Nam Bộ (N3) B1 B2 B3 B4 N2 N1 N3 Hình 2.1 Phân vùng khí hậu Việt Nam theo Nguyễn Đức Ngữ Nguyễn Trọng Hiệu Những nội dung đề cập nghiên cứu là: - Tìm hiểu đặc điểm, đóng góp mưa bão khu vực Việt Nam: Footer Page 19 of 16 13 Header Page 20 of 16 + Lượng mưa trung bình năm khu vực Việt Nam + Biến động lượng mưa khu vực Việt Nam + Sự đóng góp mưa bão tổng lượng mưa theo tháng khu vực Việt Nam + Phân bố lượng mưa bão trung bình qua giai đoạn + Sự biến động mưa bão theo không gian qua giai đoạn - Tìm hiểu đặc điểm, đóng góp mưa bão khu nghiên cứu: + Sự đóng góp mưa bão khu vực + Biến động tỷ lệ phần trăm đóng góp mưa bão khu vực + Biến trình năm mưa bão khu vực - Xem xét ảnh hưởng ENSO đến mưa bão khu vực nghiên cứu: + Ảnh hưởng ENSO đến biến động lượng mưa bão khu vực Việt Nam + Ảnh hưởng ENSO đến biến động lượng mưa bão khu vực nghiên cứu 2.2 Nguồn số liệu 2.2.1 Số liệu mưa tái phân tích APHORODITE Trong năm gần đây, việc nghiên cứu để hiểu rõ quy luật biến đổi lượng mưa góp phần giúp nhà khí tượng đưa tin dự báo xác Khi có đầy đủ số liệu mưa, phương pháp tính toán, thống kê so sánh thực xác Ở Việt Nam có số lượng trạm đo mưa, trạm đa thời tiết toàn lãnh thổ thưa thớt, số liệu mưa thu xuất nhiều khiếm khuyết Vấn đề đưa đến yêu cầu cấp thiết cần phải có số liệu mưa lưới, số liệu dạng hữu ích cho việc tìm hiểu phân bố mưa diện rộng, bổ trợ cho việc thiếu hụt trạm đo trực tiếp Số liệu APHORODITE Nhật Bản (Asian precipitation Resolved Observational Data Integration Towards Evaluation of the Water Resources) số liệu mưa Châu Á, mô tả trạng thái giáng thủy hàng ngày với độ phân giải cao hữu ích sử dụng nghiên cứu Các liệu lượng mưa hàng ngày APHRODITE phát triển với độ phân giải 0.25° 0.5° kinh vĩ Bộ số liệu sử dụng nghiên cứu APHRO_MA_V1001R2 phiên thông tin mưa tuyết cho khu vực Gió mùa châu Á lưới có độ phân giải 0.25°×0.25° Bộ số liệu chủ yếu tạo từ nguồn số liệu thu thập từ mạng lưới trạm quan trắc bề mặt máy đo mưa toàn khu vực (Hình 2.2) Phiên V1001R2 tích hợp thêm thông tin lượng mưa tuyết khu vực gió mùa châu Á với cải tiến phiên cũ Footer Page 20 of 16 14 Header Page 21 of 16 Hình 2.2 Phân bố trạm mưa khu vực gió mùa châu Á cho sản phẩm APHRODITE Màu xanh: số liệu GTS Màu đen: số liệu kiểm nghiệm Màu đỏ: số liệu riêng lẻ thu thập từ dự án APHRODITE Ba vùng màu (màu cam cho vùng gió mùa châu Á, màu xanh cho Trung Đông màu tím cho Nga) biểu diễn quy mô phiên V0902 Cấu trúc số liệu nghiên cứu: Bộ số liệu lượng mưa APHORODITE sử dụng nghiên cứu kéo dài 47 năm ngày 01 tháng 01 năm 1961 kết thúc vào ngày 31 tháng 12 năm 2007, kéo dài 47 năm Định dạng số liệu có dạng nhị phân: APHRO_MA_025deg_V1001R2.ZZZZ với thông tin sau: (1) MA - khu vực thu thập số liệu khu vực gió mùa châu Á; (2) 0.25 biểu diễn độ phân giải số liệu; (3) ZZZZ biểu diễn thông tin năm dạng chữ số (ví dụ năm 1961, 1962, 2007) Khu vực xét vùng gió mùa châu Á, giới hạn từ vĩ độ 60°E đến 150°E dải kinh độ 15°S đến 55°N, với độ phân giải ô lưới 0.25 độ kinh vĩ (tương ứng với 35km) 2.2.2 Số liệu quỹ đạo bão IBTrACs Mới đây, tổ chức khí tượng giới xem xét IBTrACS nguồn liệu bão có mức độ tin cậy cao Đây tập số liệu tổng hợp từ 14 nguồn liệu Trung tâm nhiều quốc gia giới, bao gồm Regional Specialized Meteorological Center (RSMC) Miami, RSMC Honolulu, RSMC Tokyo, RSMC New Delhi, RSMC La Reunion, RSMC Nadi, TCWC Perth, TCWC Darwin, TCWC Brisbane, TCWC Wellington, CMA-Shanghai Typhoon Institute, Joint Typhoon Warning Center (JTWC), Hong Kong Observatory, NCDC DSI-9636, UCAR ds824.1 L{ sử dụng IBTrACs: Footer Page 21 of 16 15 Header Page 22 of 16 - Chứa đầy đủ số liệu bão lịch sử - Dữ liệu kết hợp thông tin từ nhiều liệu bão - Cung cấp liệu định dạng phổ biến để tạo điều kiện phân tích - Kiểm tra chất lượng liệu bão vị trí, áp suất, tốc độ gió thông tin từ người sử dụng Số liệu quỹ đạo bão IBTrACs lấy từ trang web https://www.ncdc.noaa.gov với định dạng: Year.XXXX.ibtracs_wmo.v03r09.csv với XXXX biểu diễn thông tin năm dạng chữ số (ví dụ năm 1961, 1962, 2007) Hình 2.3 Cấu trúc file số liệu quỹ đạo bão IBTrACs 2.2.3 Phân loại năm ENSO Phân loại năm La Nina, El Nino hay Trung tính từ trang web hệ thống phòng nghiên cứu khoa học vật l{ trái đất (The Earth System Research Laboratory Physical Sciences Division): http://www.esrl.noaa.gov/psd/enso/past_events.html Theo năm La Nina, El Nino Trung tính xác định theo bảng sau: Bảng 2.1 Phân loại năm ENSO Pha Năm La Nina 1962, 1971, 1974, 1976, 1989, 1999, 2000 El Nino 1966, 1973, 1978, 1980, 1983, 1987, 1988, 1992, 1995, 1998, 2003, 2007 Footer Page 22 of 16 16 Header Page 23 of 16 Trung tính 1961, 1963, 1964, 1965, 1967, 1968, 1969, 1970, 1972, 1975, 1977, 1979, 1981, 1982, 1984, 1985, 1986, 1990, 1991, 1993, 1994, 1996, 1997, 2001, 2002, 2004, 2005, 2006 ENSO tượng xảy đại dương khí quan trọng gây biến đổi khí hậu toàn cầu thời gian quy mô lớn Từ nhiều nghiên cứu chế hoạt động ENSO, nhà khoa học đưa nhiều số để theo dõi, đánh giá dự báo ENSO Trong số số ENSO đa biến (MEI) sử dụng rộng rãi nghiên cứu dự báo, số phân tích, tính toán tổng hợp từ biến quan trắc vùng biển nhiệt đới Thái Bình Dương bao gồm: áp suất mực nước biển, thành phần gió bề mặt kinh hướng vĩ hướng, nhiệt độ bề mặt nước biển, nhiệt độ không khí tổng số phần mây bầu trời Chỉ số MEI tính cách tính tổng phương sai trường đặc trưng, sau xác định thành phần thứ ma trận hiệp phương sai trường tổng hợp Trong nghiên cứu số MEI mở rộng (MEI.ext) tổng hợp từ hai biến áp suất mực nước biển nhiệt độ bề mặt nước biển Tương tự số MEI gốc, số MEI.ext tính tiêng cho tháng trượt hai tháng Giá trị âm số MEI.ext đại diện cho giai đoạn La Nina giá trị dương số MEI.ext đại diện cho giai đoạn El Nino 2.3 Phương pháp nghiên cứu Để nghiên cứu đặc điểm mưa bão khu vực Việt Nam, sử dụng số liệu APHRODITE mô tả liệu mưa hàng ngày với ô lưới độ phân giải 0.25o số liệu quỹ đạo bão IBTracCs khoảng thời gian từ năm 1961-2007 Miền tính dùng nghiên cứu giới hạn từ vĩ độ 100o E - 115oE dải kinh độ 8oN - 24oN Đầu tiên loại bỏ hoàn toàn số liệu nằm khu vực Việt Nam chia khu vực nghiên cứu thành khu vực (Hình 2.1) Sau dựa vào số liệu quỹ đạo bão IBTracCs để xác định vị trí tâm bão xem xét số liệu ô lưới có phải mưa bão hay mưa không bão cách sử dụng ngưỡng khoảng cách 500km Tại ngày, tính khoảng cách ô lưới tới vị trí tâm bão tất thời điểm ngày hôm theo công thức Vincenty: Trong đó: r = 6378,14 (km) bán kính trái đất d khoảng cách điểm (đơn vị: km) ɸ1, ɸ2 vĩ độ địa l{ điểm Footer Page 23 of 16 17 Header Page 24 of 16 Δλ độ lệch tọa độ kinh độ điểm Lượng mưa ngày ô lưới xác định mưa bão có tồn trường hợp mà tâm bão nằm phạm vi 500km quanh ô lưới ngày hôm Lượng mưa ngày ô lưới xác định mưa bão không tồn bão khoảng cách từ ô lưới tới tâm bão xa 500km tất trường hợp t18Z t12Z t06Z t00Z 500 km Ô lưới Hình 2.4 Ngưỡng khoảng cách xác định mưa bão Từ số liệu mưa bão lọc ra, xác định lượng mưa bão khu vực cách trung bình lượng mưa bão ô lưới nằm khu vực Bằng việc tính lượng mưa bão, lượng mưa không bão tổng lượng mưa khu vực Việt Nam năm giai đoạn 1961-2007, xác định xu đại lượng vai trò thành phần tổng lượng mưa Bên cạnh đó, lượng mưa bão ô lưới lấy trung bình năm giai đoạn (1961-2007, 1961-1970, 1971-1980, 1981-1990, 1991-2000, 2001-2007) Chênh lệch lượng mưa bão trung bình năm 1961-2007 với giai đoạn khác tính lượng mưa bão trung bình năm giai đoạn lại trừ lượng mưa bão trung bình năm giai đoạn 1961-2007 Dựa vào phân bố lượng mưa bão chênh lệch lượng mưa bão trung bình giai Footer Page 24 of 16 18 Header Page 25 of 16 đoạn 1961-2007, xác định đặc điểm phân bố mưa bão qua giai đoạn, thay đổi chúng theo thời gian tỷ lệ đóng góp mưa khu vực Tỷ lệ phần trăm đóng góp mưa bão định nghĩa tổng lượng mưa bão chia cho lượng mưa đơn vị thời gian khu vực định Bằng việc đánh giá tỷ lệ phần trăm đóng góp mưa bão qua năm, xác định xu vai trò mưa bão khu vực nghiên cứu khu vực Việt Nam nói chung Ngoài tỷ lệ phần trăm đóng góp mưa bão lấy trung bình theo năm, mùa, tháng để xem xét đặc điểm mưa bão Để xem xét biến động mưa bão theo không gian, ta xem xét phân bố lượng mưa bão trung bình tháng lấy trung bình theo kinh độ vĩ độ cách lấy tổng lượng mưa bão ô lưới có kinh độ vĩ độ chia cho tổng số lượng ô lưới Sự biến động mưa bão nghiên cứu giai đoạn Để nghiên cứu ảnh hưởng ENSO đến mưa bão khu vực Việt Nam, phân loại năm ENSO theo trang web: http://www.esrl.noaa.gov/psd/enso/past_events.html Sau xem xét phân bố lượng mưa bão trung bình năm năm El Nino, La Nina, Trung tính ô lưới khu vực Việt Nam giai đoạn 1961-2007 để nhận xét khác đặc điểm mưa bão pha ENSO Chênh lệch lượng mưa bão trung bình năm năm La Nina, El Nino khu vực Việt Nam giai đoạn 1961-2007 tính lượng mưa bão trung bình năm năm La Nina trừ lượng mưa bão trung bình năm năm El Nino Bên cạnh tỷ lệ đóng góp lượng mưa bão trung bình năm khu vực nghiên cứu năm El Nino, La Nina, Trung tính giai đoạn 1961-2007 tính đến để nghiên cứu ảnh hưởng ENSO đến mưa bão khu vực Footer Page 25 of 16 19 Header Page 26 of 16 CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ PHÂN TÍCH 3.1 Mưa bão khu vực Việt Nam 3.1.1 Lượng mưa trung bình năm Dựa số liệu APHRODITE ta có phân bố lượng mưa trung bình cho giai đoạn 1961-2007 khu vực Việt Nam Trên hình 3.1 ta nhận thấy số nơi có lượng mưa trung bình năm lớn 1800 mm/năm khu vực Lai Châu, Hà Tĩnh, Thừa Thiên Huế, Quảng Nam, Gia Lai, Đăk Nông, Lâm Đồng, Cà Mau Đặc biệt lượng mưa trung bình năm lớn đạt tới 2000 mm/năm khu vực Kz Anh (Hà Tĩnh) Lượng mưa trung bình năm có giá trị thấp khu vực tỉnh ven Biển Nam Trung Bộ (400800 mm/năm) Hình 3.1 Lượng mưa trung bình năm giai đoạn 1961-2007 khu vực Việt Nam (Đơn vị: mm/năm) Hình 3.2 cho thấy lượng mưa trung bình năm mưa bão khu vực Đồng Bắc Bộ, Bắc Trung Bộ, phía Bắc khu vực Nam Trung Bộ Tây Nguyên lớn 200 mm/năm đạt giá trị cao khu vực Hà Tĩnh với 350 mm/năm Lượng mưa bão đạt giá trị lớn vùng ven biển từ Quảng Ninh đến Bình Định khu vực chịu ảnh hưởng nhiều bão gây mưa lớn Lượng mưa bão trung bình năm có giá trị thấp 100 mm/năm khu vực Tây Bắc, Đông Bắc Bộ Nam Bộ Khu vực Nam Bộ chịu ảnh hưởng bão nên tổng lượng mưa bão thấp Càng vào sâu đất liền lượng mưa bão lại giảm Footer Page 26 of 16 20 Header Page 27 of 16 Hình 3.2 Lượng mưa trung bình năm mưa bão giai đoạn 1961-2007 khu vực Việt Nam (Đơn vị: mm/năm) mm/năm 3.1.2 Biến động lượng mưa khu vực Việt Nam Hình 3.3 cho thấy lượng mưa không bão gây chiếm phần lớn tổng lượng mưa khu vực Việt Nam Lượng mưa không bão gây tổng lượng mưa khu vực Việt Nam có xu tăng đáng kể giai đoạn 1961-2007, lượng mưa bão lại có xu giảm nhẹ Do tăng lên tổng lượng mưa khu vực Việt Nam chủ yếu đóng góp mưa không bão gây 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 y = 3.872x + 1404 y = 4.926x + 1216 y = -1.054x + 188.0 Năm Footer Page 27 of 16 R_VN Rtc_VN Rnontc_VN Trend (R_VN) Linear (Rtc_VN) Linear (Rnontc_VN) 21 Header Page 28 of 16 Hình 3.3 Biến động lượng mưa khu vực Việt Nam qua năm (R_VN: Tổng lượng mưa; Rtc_VN: Lượng mưa bão; Rnon_tc: Lượng mưa không bão gây ra) Nhận xét hình 3.3 ta thấy lượng mưa bão có xu giảm mà tỷ lệ phần trăm đóng góp mưa bão tổng lượng mưa khu vực Việt Nam có xu giảm giai đoạn 1961-2007 Đặc biệt giai đoạn từ năm 1998 đến năm 2004 tỷ lệ phần trăm đóng góp mưa bão thấp, 7,5% Trung bình năm mưa bão đóng góp khoảng 10.83% cho tổng lượng mưa khu vực Việt Nam giai đoạn 1961-2007 25.00 (%) 20.00 15.00 y = -0.089x + 188.0 10.00 5.00 0.00 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 Năm ∑Rtc_VN/∑R_VN Trend (∑Rtc_VN/∑R_VN) Hình 3.4 Tỷ lệ phần trăm đóng góp mưa bão tổng lượng mưa khu vực Việt Nam giai đoạn 1961-2007 (∑Rtc_VN/∑R_VN: tỷ lệ phần trăm đóng góp mưa bão tổng lượng mưa khu vực Việt Nam) 3.1.3 Sự đóng góp mưa bão tổng lượng mưa theo tháng khu vực Việt Nam Theo nghiên cứu nước bão phần lớn bão gây ảnh hưởng đến nước ta thường xuất từ tháng đến tháng 11 Chính để thấy rõ thay đổi tỷ lệ đóng góp mưa bão tổng lượng mưa khu vực Việt Nam, xem xét biến động lượng mưa bão tháng mùa bão từ tháng đến tháng 11 giai đoạn 1961-2007 Hình 3.5 cho thấy tỷ lệ đóng góp mưa bão tổng lượng mưa khu vực Việt Nam tháng thấp Tỷ lệ đóng góp mưa bão tổng lượng mưa khu vực Việt Nam tháng có xu tăng nhẹ giai đoạn 1961-2007 tỷ lệ tháng lại giảm Footer Page 28 of 16 22 Header Page 29 of 16 nhẹ Tỷ lệ đóng góp mưa bão tổng lượng mưa khu vực Việt Nam tháng 8, 10, 11 có xu giảm rõ giai đoạn 1961-2007, đặc biệt tháng 10 Như tỷ lệ đóng góp mưa bão tổng lượng mưa khu vực Việt Nam hầu hết tháng mùa bão có xu giảm ngoại trừ tháng Ngoài từ hình 3.5 ta thấy tỷ lệ đóng góp mưa bão tổng lượng mưa khu vực Việt Nam giai đoạn 1999-2004 hầu hết tháng thấp Tỷ lệ đóng góp mưa bão tổng lượng mưa khu vực Việt Nam lớn đạt tới 62,4% tháng năm 1971 70.00 60.00 50.00 (%) 40.00 30.00 20.00 10.00 0.00 Năm Tháng Tháng Tháng Tháng Tháng 10 Tháng 11 Trend (Tháng 6) Trend (Tháng 7) Trend (Tháng 8) Trend (Tháng 9) Trend (Tháng 10) Trend (Tháng 11) Hình 3.5 Tỷ lệ phần trăm đóng góp lượng mưa mưa bão tổng lượng mưa theo tháng khu vực Việt Nam giai đoạn 1961-2007 Hình 3.6 cho thấy lượng mưa bão lớn chủ yếu tập trung tháng 7, 8, 9, 10 Lượng mưa bão tháng có xu tăng nhẹ lượng mưa bão tháng 8, 11 xu thay đổi giai đoạn 1961-2007 Lượng mưa bão lớn tháng 7, 9, 10 xu lượng mưa bão tháng lại có xu giảm rõ Như lượng mưa bão có xu giảm giai đoạn 1961-2007 có nguyên nhân suy giảm lượng mưa bão tháng 7, 9, 10 Footer Page 29 of 16 23 Header Page 30 of 16 Tương tự hình 3.5, không tỷ lệ đóng góp mưa bão tổng lượng mưa khu vực Việt Nam giai đoạn 1999-2004 hầu hết tháng thấp mà tổng lượng mưa bão giai đoạn thấp Lượng mưa bão lớn đạt 208 mm/tháng tháng năm 1971 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Anh Englenhart, P J and A V Douglas (2001), “The role of eastern North Pacific tropical storms in the rainfall climatology of western Mexico” Int J Climatol, 21, 1357−1370 Dare, R A., N E Davidson and J L McBride (2012), “Tropical Cyclone Contribution to Rainfall over Australia” Wea Rev., 140, 3606-3619 Gleason, B E (2006), “Characteristics of Tropical Cyclone Rainfall in the United States” 27th Conference on Hurricanes and Tropical Meteorology”, Session 16C, Tropical Cyclones and Climate V - Atlantic Basin Jiang, H and E J Ziper (2009), “Contribution of Tropical Cyclones to the Global Precipitation from Eight Seasons” J Climate, 23, 1526-1543 Kieu-Thi Xin, Vu-Thanh Hang, Nguyen-Minh Truong, Le Duc, Nguyen-Manh Linh, I Takayabu, H Sasaki, and A Kitoh (2015), “Rainfall and Tropical Cyclone Activity over Vietnam Simulated and Projected by the Non-hydrostatic Regional Climate Model-NHMRCM” J Meteor Soc Japan, 94A, 135-150 Hattori, M., K Tsuboki, and S Mori (2010), “Contribution of Tropical Cyclones to the Seasonal Change Patterns of Precipitation in the Western North Pacifc: Estimation Based on JRA-25/JCDAS” SOLA, 6, 101-104 Nguyen-Thi H A., J Matsumoto, T Ngo-Duc, and N Endo (2012), “A climatological study of tropical cyclone rainfall in Vietnam” SOLA, 8, 41-44 Nguyen-Thi H A., J Matsumoto, T Ngo-Duc, and N Endo (2012), “Long-term trends in tropical cyclone rainfall in Vietnam” J Agrofor Environ, 6, 89-92 Nogueira, R C., B D Keim, D P Brown, and K D Robbins (2013), “Variability of rainfall from tropical cyclones in the eastern USA and its association to the AMO and ENSO” Theor Appl Climatol, 112, 273-283 10 Rodgers, E B and R F Adler (2000), “Contribution of Tropical Cyclones to the North Atlantic Climatological Rainfall as Observed from Satellites” J Applied Meteorology, 39, 1658-1678 Footer Page 30 of 16 24 Header Page 31 of 16 Tiếng Việt 11 Đinh Bá Duy cộng (2016), “Đặc điểm hoạt động Xoáy thuận Nhiệt đới khu vực Tây Bắc Thái Bình Dương, Biển Đông vùng trực tiếp chịu ảnh hưởng lãnh thổ Việt Nam giai đoạn 1978-2015” Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất Môi trường, Tập 32, Số 2, 1-11 12 Vũ Thanh Hằng cộng (2010), “Đặc điểm hoạt động bão vùng biển gần bờ Việt Nam giai đoạn 1945-2007” Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên Công nghệ, 26, Số 3S, 344-353 13 Nguyễn Đức Ngữ (2007), “Tác động ENSO đến thời tiết, Khí hậu, Môi trường Kinh tế-Xã hội Việt Nam” Hội thảo chuyên đề Đa dạng sinh học Biến đổi khí hậu: Mối liên quan tới Đói nghèo Phát triển bền vững Hà Nội 14 Nguyễn Đức Ngữ, Nguyễn Trọng Hiệu (1988), “Khí hậu Tài Nguyên Khí hậu Việt Nam” Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật 15 Dư Văn Toán cộng (2014), “Một số đánh giá thống kê tính chất bão Biển Đông vùng bờ biển Việt Nam giai đoạn 1951-2013” Tạp chí Khoa học Công nghệ Biển, Tập 14, Số 2, 176-186 16 Đinh Văn Ưu (2010), “Sự biến động hoạt động đổ bão nhiệt đới vào bờ biển Việt Nam” Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên Công nghệ, 26, Số 3S (2010) 479-485 Footer Page 31 of 16 25 ... thành khu vực để tìm hiểu đặc điểm mưa bão khu vực khu vực Việt Nam nói chung: Khu vực Tây Bắc (B1) Khu vực Đông Bắc (B2) Khu vực Đồng Bằng Bắc Bộ (B3) Khu vực Bắc Trung Bộ (B4) Khu vực Nam Trung... định mưa bão Từ số liệu mưa bão lọc ra, xác định lượng mưa bão khu vực cách trung bình lượng mưa bão ô lưới nằm khu vực Bằng việc tính lượng mưa bão, lượng mưa không bão tổng lượng mưa khu vực Việt. .. góp mưa bão khu vực Việt Nam: Footer Page 19 of 16 13 Header Page 20 of 16 + Lượng mưa trung bình năm khu vực Việt Nam + Biến động lượng mưa khu vực Việt Nam + Sự đóng góp mưa bão tổng lượng mưa