Dự báo dông cho khu vực việt nam bằng chỉ số bất ổn định tính theo kết quả của mô hình ETA

TẠP CHI KHOA HỌC DHQGHN, KHTN & CN, T.xx, sổ 3PT 2004 D ự BÁO DÔNG CHO KH U vực V IỆ T N A M B A N G C H Ỉ số B Ấ T Ổ n Đ ỊN H T ÍN H T H E O K Ế T Q U Ả C Ủ A M Ô H ÌN H E T A T r ầ n T â n T iế n , N guyển K h rih L in h K hoa K h í tươ ng - T h ủ y v ă n H ả i d ng học T rường Đ ại học K hoa học T ự nhiên, Đ HQ G H N ội M đ ẩ u T rong tần g đối lưu, nơi có lượng ẩm độ b ất ổn định lán, mây đối lưu có th ể phát triển tới độ cao lớn th n h m ây dông Dông mây đối lưu (hay tụ tập lạ i cù a mây đối lưu) có phóng điện m có th ể nhìn nghe thấy dạng sấm sét Dông m ột n h ũng tượng thời tiế t nguy hiểm có ảnh hưởng đến nhiều lĩnh vực kinh tế quỗc dân như: hàng không, hàn g hải, du lịch, xây dựng, điện lực, bưu viễn thơng Tuy khơng có sức tà n phá khốc liệ t trê n diện rộng bão n h ng dông m ạnh gây th iệt h ại khơng nhỏ Vì việc nghiên cửu, dự báo dông sét thực yêu cầu cấp bách Ngày có rấ t nhiều phương ph áp dự báo dông khác nh au như: Synốp, thống kê, dự báo theo mơ hình Người ta cịn tìm nhiều phương pháp, chi tiêu, phương trìn h dự báo cho khu vực thời kỳ n h ấ t định Trong phạm vi báo này, sử dụng sô"bất ổn định tính theo kết dự báo mơ hìn h sô để dự báo dông H o t đ ộ n g d ô n g V iệ t N a m Việt Nam nằm tâm dông C hâu Á, ba tâm dông trê n t h ế giới có hoạt động dơng sét m ạnh M ùa dông V iệt Nam tương đối dài, b ắ t đầu từ k h sâm k ết thúc muộn M ùa dông đồng Bắc Bộ Bắc Trung Bộ th án g h ết tháng 10 với khoảng 70-110 ngày dông (sô' lượng tới 150-300 cơn); dông xảy nhiều n h ất vào th án g 6, 7, với khoảng 20 ngày/ tháng Vùng núi Tây Bắc, m ùa dông sóm từ tháng k ết thúc vào th án g 10 Dông thường không cho m ưa lân M ùa dông ỏ T rung T rung Bộ chậm lại tháng vối khoảng 40-60 ngày dông, nhiều n h ất th án g vối khoảng 10-15 ngày/ tháng hầu h ết dơng địa hình, dơng nhiệt N am Bộ nơi có tầ n sơ’ dơng lán nhất, m ùa dông gần n h u kéo dài suốt năm vối khoảng 120-140 ngày dông, th án g nhiều n h ất tháng vói khoảng 20-24 ngày/ th án g th án g n h ất th án g 1, với khoảng 1-2 ngày/ tháng Sơ ngày dơng tru n g bình nước vào khoảng 100 ngày/ năm sô dông trung bình 250 giờ/năm T rên hoạt động dơng tương đối m ạnh có độ chênh lệch k h lớn vể mửc độ hoạt động dông vùng Có nơi có sơ dơng nhỏ C am R anh (55 giờ/năm), bên cạnh lại có khu vực đ ạt số giị dơng tối 489 giờ/năm nh A Lưói 90 Dự h.io đỏng cho khu vue V iệ i Nam lníng chi sổ Ü (H*) Có th ể giải thích chênh lệch nhiều yếu tố khác nh au có phân chia lãnh th ổ bỏi dầy núi cao có hưống khác nhau, có tác dụng tăng cường hoạt động dông vùng hay h ạn ch ế hoạt động dông ỏ vùng khác N hững vùng hoạt động dông m ạnh vùng có nhiễu động khí m ạnh m ẽ v có nển địa hình th u ận lợi cho việc hìn h th àn h dơng C húng thông kê sô liệu quan trắc dông 82 trạm quan trắc Synốp m ặt đất nưốc vào năm 2003 để tính m ật độ xác su ấ t xảy r a dông ngày T H ình ta thấy, m ật độ xác su ất thời điểm x u ất dông lớn n h ấ t xảy vào khoảng từ 13h đến 19h hằn g ngày, giá trị lớn thời điểm khác rấ t nhiều Tần s u ấ t th ấ p n h ấ t xảy r a khoảng 7h sáng, riêng vùng núi Tây Bắc, tầ n su ất dông th ấp vào khoảng 7h đến 13h Như Việt Nam dông hoạt động chù yếu vào buổi chiểu tối điều kiện n h iệt lực th u ận lợi 0.18 p ì 0.16 jị 0.14 0.12 ỉ f! 0.1 0.08 * 0.06 \ \ !Ị /Ị Ị r! ft flr uL %- ' Táy Bac Bộ Đông Bác Bộ Bác Trung Bộ — * — Nam Trung Bộ • — — Nam Bộ J 0.04 0.02 Q t 13 19 H ình 1: Mật dộ xác suất xảy dơng ngày C ác c h ì s ố b â t ổ n đ ịn h c ủ a k h í q u y ể n đ ể d ự b o d ô n g K năn g đôi lưu củ a mơi trường có th ể biểu diễn số đơn trị gọi số b ất ôn định Chỉ tiếu b ấ t ổn định củ a khí có th ể dùng để dự báo dơng Một số chì sơ' dự báo dơng xác định cách dùng tổ hợp đại trư ng T, Td, 0, 0e , , r , v.v tạ i mực áp su ất khác n hau Các thử nghiệm xây dựng s ố cụ th ể rấ t cần thiết đối vồi b ấ t kỳ trạm riêng lẻ nào, vỉ giá trị số biến đổi theo m ùa theo điểu kiện địa lý Môi trườ ng th u ận lợi hìn h th n h dơng ià phải có đủ h điều kiện: n h ân tố động lực nh ân tô' n h iệt lực Vì vậy, để dự báo dơng, chúng tơi sử dụng nh ân tố động lực Helicity (hoặc độ đứ t gió) n h ân tơ nhiệt lực CAPE (hoặc LI) Do m ột khria cạnh quan trọng dự báo k h ả có dơng đánh giá, ước lượng k ết hợp Helicity, độ đứ t gió độ Trấn T ân Tiến, N guy én K liánh Lịnh 92 _ b ất ổn định khí Dưới chúng tơi trìn h bày năm số dự báo dông bao gồm: t h ế năn g đối lưu k h ả năn g CAPE (J/kg), số nân g LI, số xoáy Helicity (m2/s2),chỉ số R ichardson đối lưu RI, chi số lượng Helicity EHI 3.1 T h ế n ă n g đ ổ i lư u k h ả n ă n g (C APE) T h ế phần tử khí di chuyển từ vị t r í tạ i đến mực lực phiếm định gọi th ế năn g đối lưu khả náng (Convective Available P otential Energy CAPE) LNB LNB CAPE = Ị Bdz = ~ỉ-(Tvp- T v) i z Z a p Ị r (t v p - t v >ip LNB J đó: B lực dõi vối đơn vị th ể tích, Tv nhiệt độ ào, Tvp nhiệt độ ảo phần tử CAPE lốn n h ấ t x u ấ t h iện ph ần nóng củ a xốy th u ận vĩ độ tru n g bình Giá trị cùa CAPE cao th ì vận tốc th ẳn g đứng củ a dịng thăng dơng m ạnh CAPE tăng bình lưu nóng lốp dưới, SÛC nóng ban ngày, bình lưu ẩm lốp dưói, bình lưu lạnh phía Giá tr ị CAPE có xu hưống m ạnh n h ấ t vào m ùa nóng (đặc biệt vào cuối m ùa xn) Theo thơng kê người ta tìm được: B n g 3.1: Cáo ngưSng dự báo dông theo chì số CAPF, C A P E (J/k g ) K h ả n ă n g có d ô n g -> 1500 Có th ể có dơng 1500 -* 2500 Có th ể có dơng m anh >2500 Dông rấ t m ạnh Khi CAPE tăn g (đặc biệt CAPE> 2500 J/kg) khả năn g có m ưa đá tăng M ưa đá to cần có giá trị CAPE lớn Trường hợp CAPE rấ t lớn thường sinh dơng có nhiều sét Cường độ CAPE có th ể tăng giảm rấ t nhanh 3.2 C h ỉ s ố n â n g L I (L ifte d in d e x ) Đây chì số dùng để đánh giá mức độ b ất ổn định tần g đôi lưu Chì sơ so sánh n h iệt độ phần tử ỏ mực 500 mb (nhiệt độ m ph ần tử khí phải đạt nân g từ mực ban đầu theo đường đoạn n h iệ t khơ đến bão hịa sau theo đường đoạn nhiệt ẩm đến mực 500mb) vối nhiệt độ môi trường ỏ mực500 mb LI ^500-Tpsoo đó: Tsoo n h iệt độ mơi trường tạ i mực 500mb,TP500 nhiệt độ phần tủ tạ i mực 500mb LI âm cho ta biết lốp biên khí (PBL) b ất ổn định đến tần g đối lưu Đây mơi trường có th ể x u ất h iện đối lưu LI âm th ì tầng đối lưu b ất ổn định m ạnh gia tốc cùa SÛC làm ph ần tử khí th ăn g lên 11 Dự bầo dổng cho khư vục V ic i Nam bàng c h i s ố Theo thống kê người ta tìm được: B n g 3.2 Các ngưỡng dự báo dông theo chì sơ’ LI LI T ầ n g đối lư u >0 ổn đinh -> - B ất ổn đinh - -> -7 Bất ổn đinh m anh 400 Có thể có dơng m anh > 400 Có th ể có lốc Trần Tân Tiến , Ngun Khánh Linh Helicity khơng đán h giá được, kiểm định q u a C APE v độ ẩm lớp dưối theo đường p h ân tầ n g dự báo N hiều n h nghiên cứu tin rằng, số Helicity mực th ấ p n h ấ t 3km khí số cho biết dơng hìn h th n h xốy tạ i mực tru n g bình Giá trị Helicity cao cho ta biết k h ả n ăn g dông tồn tạ i lâu với dòng thăng cung cấp đầy đủ 3.4 S ố R ic h a r d s o n đ ố i lư u (B R N ) S ố R ichardson đối lưu (Bulk Richardson Num ber) chì số đánh g iá cân độ b ấ t ổn địn h CAPE v độ đứt gió (độ đ t gió theo chiều cao) môi trường dông, s ố R ichardson đối lư u xác định theo công thức: BRN = ^ iũ ! â đầy CAPE t h ế năn g có k h ả đối lưu ulà h iệu vectơ củ a tơc độ gió tru n g bình mực lớp 6000 m v 500 m dưối u = ( u md 6000 - u md - 500 ) Theo thống kê người ta tìm được: B ảng 3.4 Các ngưỡng dự báo dơng theo chì số BRN K h ả n ă n g có d ô n g B RN >45 CAPE lỏn đứt thường h ìn h thành dơng 0,2 th ì k ết luận tiêu sủ dụng cho kết q u ả tốt Kết d ự báo theo năm ch i sô'ở miền n h nau: B ảng 4.1 Kết dự báo dfing theo sơíi mi