(Luận văn thạc sĩ) nghiên cứu đánh giá tác động của không khí lạnh đến một số yếu tố khí tượng trên khu vực đồng bằng bắc bộ

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA KHƠNG KHÍ LẠNH ĐẾN MỘT SỐ YẾU TỐ KHÍ TƯỢNG TRÊN KHU VỰC ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ CHUYÊN NGÀNH: KHÍ TƯỢNG - KHÍ HẬU HỌC PHÍ THỊ NGÀ HÀ NỘI, NĂM 2018 BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA KHƠNG KHÍ LẠNH ĐẾN MỘT SỐ YẾU TỐ KHÍ TƯỢNG TRÊN KHU VỰC ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ PHÍ THỊ NGÀ CHUYÊN NGÀNH: KHÍ TƯỢNG - KHÍ HẬU HỌC MÃ SỐ: 60440222 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS VÕ VĂN HÒA TS CHU THỊ THU HƯỜNG HÀ NỘI, NĂM 2018 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan số liệu, nội dung, kết luận văn “Nghiên cứu đánh giá tác động không khí lạnh đến số yếu tố khí tượng khu vực đồng Bắc Bộ” cơng trình thực hướng dẫn TS Võ Văn Hòa TS Chu Thị Thu Hường Nội dung luận văn trung thực, tài liệu, số liệu trích dẫn ghi rõ phần tài liệu tham khảo chưa cơng bố cơng trình khác Nếu có gian lận nội dung nghiên cứu luận văn, tơi xin hồn toàn chịu trách nhiệm trước hội đồng nhà trường TÁC GIẢ LUẬN VĂN Phí Thị Ngà i LỜI CẢM ƠN Luận văn thạc sĩ chuyên ngành Khí tượng - Khí hậu học “Nghiên cứu đánh giá tác động không khí lạnh đến số yếu tố khí tượng khu vực đồng Bắc Bộ” hoàn thành tháng năm 2018 Trong suốt trình học tập, nghiên cứu hoàn thành luận văn, tác giả nhận nhiều giúp đỡ thầy cô, gia đình bạn bè Trước hết tác giả luận văn xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới TS Võ Văn Hòa, TS Chu Thị Thu Hường trực tiếp hướng dẫn giúp đỡ trình nghiên cứu hoàn thành luận văn Tác giả xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới Khoa Khí tượng - Thủy văn, Trường Đại học Tài nguyên Môi trường Hà Nội giảng dạy, truyền đạt kiến thức, tạo điều kiện hướng dẫn suốt trình học tập thực luận văn Tác giả xin gửi lời cảm ơn tới đề tài NCKH cấp Nhà nước “Nghiên cứu tác động biến đổi khí hậu tới xâm nhập đợt lạnh nóng ấm bất thường mùa đơng khu vực miền núi phía Bắc phục vụ phát triển kinh tế - xã hội”, mã số BĐKH.25/16-20 cung cấp số liệu quan trắc khí tượng bề mặt thuộc khu vực đồng Bắc Bộ phương pháp kiểm tra chất lượng thám sát để tác giả thực luận văn Cuối tơi xin bày tỏ lịng cám ơn sâu sắc tới thành viên gia đình tơi người tạo cho nhiều động lực để học tập hoàn thành luận văn Do thời gian, kinh nghiệm nghiên cứu chưa nhiều, bên cạnh đo nội dung nghiên cứu rộng, phức tạp luận văn khó tránh khỏi thững thiếu sót Học viên mong nhận ý kiến đóng góp quý báu thầy để luận văn hồn thiện Xin trân trọng cảm ơn! Hà Nội, ngày 10 tháng 09 năm 2018 Tác giả Phí Thị Ngà ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC BẢNG v DANH MỤC HÌNH vi DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT viii MỞ ĐẦU CHƯƠNG I ĐẶC ĐIỂM CỦA KHÔNG KHÍ LẠNH VÀ TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU 1.1 Khái quát điều kiện tự nhiên khu vực đồng Bắc Bộ 1.2 Khái quát đặc điểm khơng khí lạnh miền Bắc Việt Nam 1.2.1 Nguồn gốc khơng khí lạnh 1.2.2 Đặc trưng hoạt động theo thời gian 1.2.3 Đặc trưng cường độ, hình hệ thời tiết kèm 1.3 Tổng quan nghiên cứu nước ngồi nước 1.3.1 Tình hình nghiên cứu ngồi nước 1.3.2 Tình hình nghiên cứu nước 14 CHƯƠNG II MÔ TẢ PHƯƠNG PHÁP VÀ TẬP SỐ LIỆU NGHIÊN CỨU 20 2.1 Tập số liệu nghiên cứu 20 2.2 Phương pháp xử lý số liệu 22 2.3 Phương pháp nghiên cứu 26 CHƯƠNG III KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 28 3.1 Đặc điểm hoạt động khơng khí lạnh giai đoạn 1997-2017 28 3.1.1 Tần suất không khí lạnh 28 3.1.2 Cường độ khơng khí lạnh 31 3.1.3 Các đặc trưng thời tiết khơng khí lạnh ảnh hưởng đến khu vực 35 iii 3.2 Biến đổi yếu tố nhiệt độ khu vực đồng Bắc Bộ vào mùa đông giai đoạn 1997-2017 37 3.2.1 Nhiệt độ trung bình ngày tháng mùa đông 37 3.2.2 Nhiệt độ tối thấp tối cao ngày 39 3.2.3 Nhiệt độ trung bình tháng 41 3.2.4 Biến đổi số ngày rét đậm rét hại 43 3.3 Biến đổi lượng mưa khu vực đồng Bắc Bộ vào mùa đông giai đoạn 1997-2017 50 3.4 Biến đổi trường gió khu vực đồng Bắc Bộ vào mùa đông giai đoạn 1997-2017 55 3.5 Phân tích nguyên nhân chi phối biến đổi hoạt động khơng khí lạnh khu vực đồng Bắc Bộ 58 3.6 Phân tích chế nhiệt động lực học chi phối đợt lạnh bất thường khu vực đồng Bắc Bộ năm 2018 60 3.6.1 Cơ chế động lực 64 3.6.2 Cơ chế nhiệt lực 71 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 79 TÀI LIỆU THAM KHẢO 82 iv DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1 Thông tin trạm quan trắc khí tượng bề mặt khu vực ĐBBB thu thập số liệu để phục vụ nghiên cứu 22 Bảng 3.1 Tổng số đợt khơng khí lạnh tháng giai đoạn 1997-2017 29 Bảng 3.2 Tổng số đợt GMĐB KKLTC giai đoạn 1997-2017 32 Bảng 3.3 Tổng số đợt GMĐB KKLTC theo tháng mùa đông giai đoạn 1997 – 2017 34 Bảng 3.4 Số ngày rét đậm, rét hại theo tháng (giai đoạn 1997-2017) 44 Bảng 3.5 Tổng số ngày rét đậm, rét hại (RDRH) số ngày rét đậm (RĐ) rét hại (RH) theo mùa đông (giai đoạn 1998-2017) 45 Bảng 3.6: Giá trị lượng mưa ngày lớn nhất (mm) theo tháng mùa đông giai đoạn 1997-2017 52 Bảng 3.7 Tốc độ gió lớn (m/s) tháng I giai đoạn 1998 - 2017 56 Bảng 3.8 Tốc độ gió lớn tuyệt đối tháng tốc độ gió lớn trung bình tháng (m/s) theo tháng mùa đơng trạm nghiên cứu 57 Bảng 3.9: Bảng hệ số tương quan cường độ áp cao Siberia, áp thấp Aleut với số đợt khơng khí lạnh tháng 59 v DANH MỤC HÌNH Hình 3.1 Xu biến đổi GMĐB KKLTC giai đoạn 1997-2017 30 Hình 3.2 Tổng số trung bình số đợt KKL theo tháng giai đoạn 1997-2017 30 Hình 3.3: Xu biển đổi chuẩn sai TNn (các hình bên trên) TXx (các hình bên dưới) khu vực ĐBBB so với TBNN theo thập kỷ đầu (A1, A2), theo thập kỷ sau (B1, B2) hai thập kỷ gần (C1, C2) 40 Hình 3.4: Xu biển đổi chuẩn sai số đợt KKL (các hình bên trên) nhiệt độ trung bình tháng mùa đơng (các hình bên dưới) khu vực ĐBBB so với TBNN theo thập kỷ đầu (A1, A2), theo thập kỷ sau (B1, B2) hai thập kỷ gần (C1, C2) 42 Hình 3.5 Biến đổi số đợt KKL số ngày rét đậm, rét hại so với TBNN giai đoạn 1998 - 2016 49 Hình 3.6: Chuẩn sai tổng lượng mưa tháng mùa đông giai đoạn 1997-2017 50 Hình 3.7: Xu biến đổi tổng lượng mưa tháng số đợt KKL so với TBNN giai đoạn 1997-2017 51 Hình 3.8: Xu biển đổi chuẩn sai số đợt KKL (các hình bên trên) tổng lượng mưa tháng mùa đơng (các hình bên dưới) khu vực ĐBBB so với TBNN theo thập kỷ đầu (A1, A2), theo thập kỷ sau (B1, B2) hai thập kỷ gần (C1, C2) 53 Hình 3.9 Phân bố nhiệt độ lúc ngày 14/1; 1/2 21/2/2008 khu vực tỉnh miền núi phía Bắc 62 Hình 3.10 Bản đồ tái phân tích trường gió mực 10m thời điểm 7h ngày 14/1 (a) 15/1/2008 (b) 65 Hình 3.11 Bản đồ tái phân tích trường xốy tương đối trường gió mực 925mb (a) 850mb (b) thời điểm 7h ngày 14/1/2008 66 vi Hình 3.12 Bản đồ tái phân tích trường xốy tương đối trường gió mực 700mb (a) 500mb (b) thời điểm 7h ngày 14/1/2008 67 Hình 3.13 Bản đồ tái phân tích trường xốy tương đối trường gió mực 925mb (a) 850mb (b) thời điểm 7h ngày 01/02/2008 67 Hình 3.14 Bản đồ tái phân tích trường xốy tương đối trường gió mực 700mb (a) 500mb (b) thời điểm 7h ngày 1/2/2008 68 Hình 3.15 Bản đồ tái phân tích trường xốy tương đối trường gió mực 925mb (a) 850mb (b) thời điểm 7h ngày 21/2/2008 69 Hình 3.16 Bản đồ tái phân tích trường xốy tương đối trường gió mực 700mb (a) 500mb (b) thời điểm 7h ngày 21/2/2008 70 Hình 3.17 Bản đồ tái phân tích trường độ ẩm tương đối mực 2m thời điểm 7h ngày 14/1 (a) ngày 15/1/2008 (b) 71 Hình 3.18 Bản đồ tái phân tích trường độ ẩm tương đối mực 850mb thời điểm 7h ngày 14/1 (a) ngày 15/1/2008 (b) 72 Hình 3.19 Bản đồ tái phân tích trường độ ẩm tương đối mực 700mb thời điểm 7h ngày 14/1 (a) ngày 15/1/2008 (b) 73 Hình 3.20 Bản đồ tái phân tích trường độ ẩm tương đối mực 2m (a) mực 850mb (b) thời điểm 7h ngày 1/2/2008 74 Hình 3.21 Bản đồ tái phân tích trường độ ẩm tương đối mực 700mb (a) 500mb (b) thời điểm 7h ngày 1/2/2008 75 Hình 3.22 Bản đồ tái phân tích trường độ ẩm tương đối mực 2m thời điểm 7h ngày 20/2 (a) ngày 21/2/2008 (b) 76 Hình 3.23 Bản đồ tái phân tích trường độ ẩm tương đối mực 850mb thời điểm 7h ngày 20/2 (a) ngày 21/2/2008 (b) 77 Hình 3.24 Bản đồ tái phân tích trường độ ẩm tương đối mực 700mb thời điểm 7h ngày 20/2 (a) ngày 21/2/2008 (b) 77 vii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT BĐKH Biến đổi khí hậu ĐBBB Đồng Bắc Bộ dd Hướng gió ff Tốc độ gió GMĐB Gió mùa đơng bắc KKL Khơng khí lạnh KKLTC Khơng khí lạnh tăng cường KTTV Khí tượng Thủy văn RĐ Rét đậm RĐRH Rét đậm, rét hại RH Rét hại R24 Lượng mưa tích lũy ngày TBNN Trung bình nhiều năm Td Nhiệt độ điểm sương TN Nhiệt độ tối thấp ngày TNn Nhiệt độ tối thấp ngày nhỏ mùa đơng T2m Nhiệt độ khơng khí độ cao mét TX Nhiệt độ tối cao ngày TXx Nhiệt độ tối cao ngày cao mùa đông ww Hiện tượng thời tiết viii 12x4x10-5/s Dịng xiết gió Tây Nam cao thể rõ ràng sơ với mực 700mb Như vậy, ngày rét đợt rét đậm, rét hại kỷ lục kéo dài khu vực Bắc Bộ chế động lực gây rét đậm, rét hại khu vực tỉnh miền núi phía bắc, ngồi nhân tố phân tích ngày 14/1/2008 với cường độ mạnh cịn có thêm số yếu tố: xuất front lạnh mực 1500 mét khu vực biên giới phía Bắc (đây nhân tố định khả thăng lên cưỡng phần tử khơng khí tăng lên); độ xốy dương tồn khu vực miền núi lớp khơng khí 1000-2000 mét tăng đáng kể làm tăng khả gây mưa Khơng khí lạnh gây tình trạng rét đậm, rét hại lại có thêm nhân tố mưa làm tăng tình trạng rét đậm, rét hại lên nhiều (b) (a) Hình 3.15 Bản đồ tái phân tích trường xốy tương đối trường gió mực 925mb (a) 850mb (b) thời điểm 7h ngày 21/2/2008 Bản đồ tái phân tích (hình 3.15) mơ tả độ xốy dương gió (hướng gió) mực 925mb 850mb thời điểm ngày 21/2/2008 (ngày kết thúc đợt rét đậm khu vực tỉnh miền núi phía Bắc) Trên đồ tái phân tích mực 925mb (hình 3.15a) cho thấy trung tâm khối áp cao lạnh khơng cịn nằm lục địa Trung Quốc mà di chuyển sang hẳn khu vực phía Nam Nhật Bản Gió hướng thịnh hành toàn khu vực tỉnh miền núi phía Bắc chuyển hồn tồn sang hướng Đơng làm biến tính hồn tồn chất 69 khối khơng khí lạnh Trên đồ tái phân tích mực 850mb (hình 3.15b) thay hồn tồn khối khơng khí lạnh tầng thấp lại lưỡi áp cao cận nhiêt đới trải dài phía Tây bao trùm lên khu vực tỉnh Bắc Bộ nói chung tỉnh miền núi phía Bắc nói riêng với chất nóng ẩm Như khả thăng lên cưỡng từ khối khơng khí lạnh phần tử khí hồn tồn Bản đồ tái phân tích (hình 3.16) mơ tả độ xốy dương gió (hướng gió) mực 700mb 500mb thời điểm ngày 21/2/2008 Trên đồ tái phân tích mực 700mb (hình 3.16a) khơng cịn xuất dịng xiết đới gió Tây cao mà chủ đạo gió có hướng thịnh hành Tây Nam khu vực Bắc Bộ Thay vào vùng hội tụ gió rìa phía Tây lưỡi áp cao cận nhiệt đới nhiễu động gió Tây cận nhiệt đới Trên đồ mực 700mb lúc hội tụ gió khơng mạnh Trên đồ tái phân tích mực 500mb (hình 3.16b) thấy rõ vùng hội tụ gió phân tích mực 700mb (a) (b) Hình 3.16 Bản đồ tái phân tích trường xốy tương đối trường gió mực 700mb (a) 500mb (b) thời điểm 7h ngày 21/2/2008 Như vậy, chế động lực vật lý chi phối tính bất thường đợt lạnh kỷ lục tỉnh miền núi Bắc Bộ kéo dài từ 14/1 đến 20/2/2008 ảnh hưởng khối khơng khí lạnh tầng thấp có chất lạnh khô phát triển đủ dày đến độ cao 1000 mét thăng lên cưỡng Sau bị 70 chặn lại khối khơng khí có chất nóng, ẩm mực 1500 mét tạo lớp nghịch nhiệt độ cao ngăn cản khả nóng lên nhiệt độ khơng khí tầng khơng khí bên Sự ngăn cản tầng khơng khí cao ngun nhân trì lớp nghịch nhiệt mực 1500 mét làm trở nên dày Cơ chế động lực gây mức độ kéo dài đợt lạnh bất thường mức độ tăng cường liên tục cúa sóng lạnh từ khối khơng khí lạnh phía Bắc 3.6.2 Cơ chế nhiệt lực Từ thực tế phân tích đợt lạnh bất thường kéo dài từ ngày 14/1 đến hết ngày 20/2/2008 khu vực tỉnh Bắc Bộ nói chung tỉnh miền núi phía Bắc nói riêng cho thấy có đóng góp lớn chế nhiệt lực vật lý chi phối tính bất thường đợt lạnh Hình 3.17, đồ tái phân tích trường độ ẩm tương đối độ cao mét thời điểm sáng ngày 14/1 (ngày bắt đầu xảy rét đậm, rét hại) ngày 15/1/2008 (ngày xảy rét đậm, rét hại) Trên đồ tái phân tích ngày 14/1/2008 (hình 3.17a) cho thấy lúc ngoại trừ khu vực Tây Bắc Bắc Bộ có độ ẩm tương đối cao, sát mức độ ẩm bão hịa 90-100% tồn khu vực miền núi Việt Bắc Đông Bắc độ ẩm tương đối lại dao động khoảng 80% (chênh lệch nhiệt độ nhiệt độ điểm sương tương đối lớn) (b) (a) Hình 3.17 Bản đồ tái phân tích trường độ ẩm tương đối mực 2m thời điểm 7h ngày 14/1 (a) ngày 15/1/2008 (b) 71 Chỉ ngày sau đó, đồ tái phân tích ngày 15/1 (hình 3.18a), độ ẩm tương đối trạng thái gần bão hòa (đường nhiệt độ nhiệt độ điểm sương tương đối gần nhau, đôi lúc chập vào nhau) mở rộng toàn khu vực tỉnh miền núi phía Bắc Trên thực tế quan trắc vào thời điểm sáng ngày 14 15/1/2008 quan sát thấy vài nơi có mưa với lượng khơng lớn (a) (b) Hình 3.18 Bản đồ tái phân tích trường độ ẩm tương đối mực 850mb thời điểm 7h ngày 14/1 (a) ngày 15/1/2008 (b) Hình 3.18 đưa đồ tái phân tích trường ẩm tương đối độ cao 1500 mét thời điểm sáng ngày 14/1 ngày 15/1/2008 Tại thời điểm sáng ngày 14/1 (hình 3.18a) cho thấy tồn khu vực Bắc Bộ nói chung tỉnh miền núi phía Bắc nói riêng, độ ẩm đạt đến trạng thái bão hịa, khu vực có độ ẩm thấp lúc quan sát thấy khu vực lục địa Trung Quốc nơi tồn khối khơng khí lạnh Cũng hình cho thấy dải ẩm có độ ẩm tương đối lớn chạy dọc theo vùng biển Bắc Biển Đông khu vực biển Vịnh Bắc Bộ bổ sung cho khu vực tỉnh Bắc Bộ Sang ngày 15/1 (hình 3.18b), mức độ bão hịa độ ẩm khu vực tỉnh miền núi phía Bắc giảm xuống, nguồn cung cấp ẩm từ biển vào ngày 14/1 khơng cịn tách rời thành trung tâm ẩm khác Tuy nhiên có nguồn bổ sung ẩm từ vịnh Bắc Bộ cho khu vực tỉnh miền núi Việt Bắc Đông Bắc 72 (a) (b) Hình 3.19 Bản đồ tái phân tích trường độ ẩm tương đối mực 700mb thời điểm 7h ngày 14/1 (a) ngày 15/1/2008 (b) Hình 3.19 đưa đồ tái phân tích trường ẩm tương đối độ cao 3000 mét thời điểm sáng ngày 14/1 ngày 15/1/2008 Trên đồ tái phân tích ngày 14/1 (hình 3.19a) lúc độ ẩm tương đối giảm đáng kể, 50% khu vực tỉnh miền núi phía Bắc (ngoại trừ vùng núi Đông Bắc mức 60%) Trong khu vực lục địa Trung Quốc độ ẩm tương đối lúc giảm không đáng kể, bao trùm khu vực có độ ẩm 80% Sang ngày 15/1 (hình 3.19b), độ ẩm tương đối lúc toàn khu vực tỉnh miền núi phía Bắc giảm đồng dao động 40%, khu vực có độ ẩm lớn đạt đến ngưỡng bão hòa lại mở rộng khu vực phía Đơng Bắc Trung Quốc Điều cho thấy rõ ràng vượt qua tầng không khí 1500 mét, độ ẩm khơng khí giảm nhanh ngày trước xảy rét đậm, rét hại khu vực tỉnh miền núi phía Bắc Như vây, q trình giảm nhiệt mạnh khu vực vùng núi tỉnh Bắc Bộ q trình lan truyền nhiệt (lượng nhiệt lan truyền từ phía Bắc xuống phía Nam) từ khối khơng khí lạnh mạnh phía Bắc cộng thêm với ảnh hưởng bị chia cắt mạnh địa hình tỉnh miền núi phía Bắc Tuy nhiên điều kiện tiên để nhiệt độ có xu hướng giảm mạnh lại lớp ẩm dày từ bề mặt đất lên đến độ cao 1500 mét trạng thái 73 bão hòa gần bão hòa Lớp ẩm có tác dụng ngăn cản khả đốt nóng mặt trời làm tăng nhiệt độ lớp không khí thấp (a) (b) Hình 3.20 Bản đồ tái phân tích trường độ ẩm tương đối mực 2m (a) mực 850mb (b) thời điểm 7h ngày 1/2/2008 Bây tìm hiểu xem chế nhiệt lực vào ngày rét đợt rét đậm rét hại kéo dài kỷ lục Hình 3.12, đồ tái phân tích trường độ ẩm mực mét mực 1500 mét thời điểm lúc ngày 1/2/2008 (ngày xảy rét đợt rét đậm, rét hại này) Trên đồ tái phân tích mực mét (hình 3.12, bên trái) cho thấy trường ẩm đạt đến trạng thái bão hòa bao trùm vùng lãnh thổ rộng lớn phía lục địa Trung Quốc miền Bắc Việt Nam, nguồn ẩm đưa vào khu vực tỉnh miền núi phía Bắc từ hướng biển với dải ẩm xuất phát khu vực phía Đơng Hồng Kông (Trung Quốc) kéo sang khu vực Bắc vịnh Bắc Bộ Trên đồ tái phân tích mực 850mb (hình 3.12, bên phải) trường ẩm bão hòa lúc phân tách thành trung tâm khu vực Bắc Bộ Việt Nam lục địa phía Bắc Trung Quốc Nguồn ẩm cung cấp cho tỉnh miền núi phía Bắc lúc lại từ nguồn khác nhau, nguồn từ vùng biển vịnh Bắc Bộ, xuất thêm nguồn thứ hai từ khu vực vịnh Ben Gan đưa sang xuất phát từ đới gió tây nam cận nhiệt đới 74 (a) (b) Hình 3.21 Bản đồ tái phân tích trường độ ẩm tương đối mực 700mb (a) 500mb (b) thời điểm 7h ngày 1/2/2008 Hình 3.21 đưa đồ tái phân tích trường ẩm tương đối độ cao 3000 mét 5000 mét thời điểm sáng ngày 1/2/2008 Trên đồ hình 3.21a cho thấy điều rõ ràng trường ẩm bão hòa tồn khu vực tỉnh miền núi phía Bắc, ngoại trừ phần nhỏ khu vực phía Đơng Bắc (vùng núi Quảng Ninh) Một vệt ẩm bão hịa kéo dài từ phía Tây Nam khu vực lên cho thấy rõ ràng vệt ẩm đem lại từ phía vịnh Ben Gan đưa lại từ đới gió Tây Nam Lên đến độ cao 5000 mét khu vực ẩm bão hòa co gọn lại khu vực vùng núi Tây Bắc Bắc Bộ (hình 3.21b) Các khu vực khác độ ẩm giảm tương đối nhanh Như vậy, chế nhiệt lực việc lan truyền nhiệt làm giảm nhiệt từ khối khơng khí lạnh phía Bắc ảnh hưởng địa hình độ dày lớp ẩm bão hòa khu vực tỉnh miền núi phía Bắc lại nhân tố ảnh hưởng đáng kể gây giảm sâu nhiệt độ tầng thấp Hình 3.22, đồ tái phân tích trường độ ẩm tương đối độ cao mét thời điểm sáng ngày 20/2 (ngày xảy rét đậm, rét hại) ngày 21/2/2008 (ngày kết thúc đợt rét đậm, rét hại kéo dài kỷ lục) TRên đồ tái phân tích ngày 20/2 (hình 3.22a) cho thấy lúc tồn khu vực Bắc Bộ nói chung tỉnh miền núi phía Bắc nói riêng bao trùm trường ẩm bão hòa Tuy nhiên, khu vực ẩm cịn trì nội 75 khối khơng khí khơng thấy rõ nguồn cung cấp ẩm cho cho khu vực Trên khu vực lãnh thổ Trung Quốc khơng cịn quan sát vùng ẩm rộng lớn khu vực phía Đơng Bắc phía Đơng (a) (b) Hình 3.22 Bản đồ tái phân tích trường độ ẩm tương đối mực 2m thời điểm 7h ngày 20/2 (a) ngày 21/2/2008 (b) Sang ngày 21/2 (hình 3.22b) tương từ phân tích vào sáng ngày 20/2 Trên toàn khu vực Bắc Bộ nói chung tỉnh miền núi phía Bắc nói riêng bao trùm trường ẩm bão hịa nhiên khơng thấy rõ nguồn cung cấp ẩm cho khu vực Bắc Bộ nói chung miền núi phía Bắc nói riêng Như nguồn cung cấp ẩm cho khu vực khơng cịn ngày cuối đợt rét đậm rét hại nguyên nhân khiến nhiệt độ toàn khu vực có dấu hiệu tăng lên Hình 3.23 đưa đồ tái phân tích trường ẩm tương đối độ cao 1500 mét thời điểm sáng ngày 20/2 ngày 21/2/2008 Tại thời điểm sáng ngày 20/2 (hình 3.23a) khu vực có độ ẩm tương đối bão hịa khơng cịn mở rộng toàn khu vực Bắc Bộ mà co gọn lại diện tích hẹp tồn khu vực tỉnh miền núi trung du Bắc Bộ Nguồn ẩm từ biển Đông để cung cấp cho khu vực khơng cịn bắt đầu đợt rét đậm, rét hại Trên vùng lãnh thổ rộng lớn phía Trung Quốc độ ẩm tương đối giảm đáng kể độ cao Sang ngày 21/2 (hình 3.23b) thấy rõ trình thu hẹp vùng độ ẩm tương đối bão hòa khu vực Bắc Bộ mà cịn diện tích nhỏ lớp ẩm bão hịa cịn 76 trì khu vưc phía Bắc biên giới nước ta Nguồn cung cấp ẩm từ biển khơng cịn độ ẩm giảm nửa (a) (b) Hình 3.23 Bản đồ tái phân tích trường độ ẩm tương đối mực 850mb thời điểm 7h ngày 20/2 (a) ngày 21/2/2008 (b) Hình 3.24 Bản đồ tái phân tích trường độ ẩm tương đối mực 700mb thời điểm 7h ngày 20/2 (a) ngày 21/2/2008 (b) Hình 3.24 đưa đồ tái phân tích trường ẩm tương đối độ cao 3000 mét thời điểm sáng ngày 20/2 ngày 21/2/2008 Trên đồ hình 3.24a lúc trường độ ẩm tương đối giảm đáng kể, hầu hết tỉnh miền núi Việt Bắc Đông Bắc độ ẩm giảm xuống 70%, lại tỉnh miền núi Tây Bắc vùng núi phía Tây cịn trì độ ẩm tương đối khoảng 80% Trên khu vực vịnh Ben Gan, nguồn cung cấp ẩm cho khu vực miền núi phía Bắc, độ ẩm khơ nhiều dao 77 động 20-40%, nhỏ để bố sung ẩm cho tỉnh miền núi phía Bắc Sang ngày 21/2 (hình 3.24b) tình hình gần tương tự ngày 20/2 với vùng ẩm cịn thu hẹp diện tích ngày 20/2 Như vậy, trình phá vỡ cấu trúc trường ẩm theo chiều cao chế nhiệt lực tác động làm cho q trình trì trường nhiệt độ thấp khu vực tỉnh miền núi Bắc Bộ khơng cịn Một ngun nhân khác tác động đến chế nhiệt lực chi phối tính bất thường đợt lạnh khơng cịn q trình lan truyền nhiệt phía bắc theo phương ngang để trì độ ổn định trường nhiệt độ (khơng cịn khả tăng cường đặn đợt khơng khí lạnh phía Bắc), Như vậy, qua phân tích trường nhiệt, ẩm khu vực tỉnh Bắc Bộ nói chung tỉnh miền núi phía Bắc nói riêng ngày bắt đầu, ngày xảy nhiệt độ thấp ngày kết thúc đợt rét đậm rét hại bất thường kéo dài gây nên nhiều kỷ lục khu vực Bắc Bộ nói chung tỉnh miền núi Bắc Bộ nói riêng chúng tơi nhận thấy chế nhiệt lực vật lý chi phối tính bất thường đợt lạnh thể số điểm sau + Quá trình lan truyền nhiệt theo phương ngang đảm bảo tính đồng trường nhiệt từ khối khơng khí lạnh phía bắc Mức độ chia cắt mạnh địa hình tỉnh miền núi phía bắc ngun nhân gián tiếp khiến mực độ giảm nhiệt thêm mạnh mẽ + Phân bố trường nhiệt ẩm theo chiều thẳng đứng đảm bảo lớp ẩm tương đối dày (đến độ cao 1500 mét) để trì nhiệt thấp sẵn có tầng khơng khí thấp Lớp ẩm dày phân bố trường nhiệt mực bề mặt thấp + Dịng xiết gió Tây cao trì dày khu vực Bắc Bộ, nguồn cung cấp ẩm thứ hai cho khu vực tỉnh miền núi phía Bắc, nguyên nhân khiến mức độ giảm nhiệt mạnh mẽ tầng thấp gây nên tính bất thường đợt lạnh 78 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Trong khoảng thời gian 20 năm, từ mùa đông năm 1997 - 1998 đến mùa đơng năm 2016 - 2017, trung bình có khoảng 27 - 29 đợt khơng khí lạnh xâm nhập đến khu vực, số đợt xâm nhập khơng khí lạnh giảm cường độ xuất khơng khí lạnh mạnh giảm dần, năm gần giảm mạnh Điều thể áp cao Siberia yếu dần đi, điển hình năm gần Các đợt KKL ảnh hưởng đến khu vực từ tháng IX đến tháng V năm sau, tập trung nhiều vào tháng mùa đông Tuy nhiên có đợt xâm nhập lạnh trái mùa vào tháng VI tháng VIII gây mưa lớn dông cho khu vực Thời gian bắt đầu đợt xâm nhập lạnh thời gian kết thúc KKL có nhiều biến động phụ thuộc vào năm ENSO Vào năm El Nino, mùa đông thường đến sớm kết thúc sớm Ngược lại, vào năm có La Nina mùa đơng lại đến muộn kết thúc muộn so với năm ENSO trung tính Nguyên nhân dẫn đến thay đổi hoạt động KKL thập kỷ gần thay đổi hoạt động áp cao lạnh Siberia áp thấp Aleut vai trị áp cao lạnh Siberia Sự thay đổi thời gian hoạt động cường độ áp cao lạnh định tới khả xuất sớm hay muộn, kết thúc sớm hay muộn đợt KKL ảnh hưởng tới khu vực ĐBBB Nguyên nhân thay đổi tác động BĐKH toàn cầu dẫn đến thay đổi cường độ áp cao lạnh Siberia hoạt động áp cao cận nhiệt đới Tây Bắc Thái Bình Dương, ITCZ, … Sự kết hợp KKL với hình thời tiết tiết thập kỷ gần gây nhiều tượng thời tiết cực đoan khu vực ĐBBB xuất tuyết băng giá trở nên thường xuyên mùa đông khu vực vùng núi phía Bắc vài năm trở lại 79 Rét đậm, rét hại nhiệt độ thấp tuyệt đối mùa đơng xảy vào tháng đơng từ tháng XII đến tháng II năm sau, với đa số ngày rét đậm nhiều số ngày rét hại Đợt rét đậm, rét hại kỷ lục vòng 20 năm qua xảy vào đầu năm 2011 với tổng số ngày 30 ngày, có 23 ngày rét hại Rét đậm, rét hại xảy vào mùa đông 2016-2017 Đây chứng minh cho biến đổi bất thường thời tiết, đặc biệt tượng cực đoan Có năm, mùa đơng “ấm” với ngày xảy rét đậm, rét hại xen kẽ năm có mùa đông lạnh với nhiều ngày liên tục nhiệt độ giảm sâu Phân tích mối tương quan chiều rõ ràng số đợt KKL ảnh hưởng đến khu vực tổng số ngày rét đậm, rét hại mùa đông Đối với yếu tố nhiệt độ, mức giảm nhiệt độ trung bình ngày sau ảnh hưởng gió mùa đơng bắc thường từ 2-50C, đợt KKL tăng cường mức thấp từ 1-30C Tuy nhiên, có đợt xâm nhập lạnh cường độ mạnh làm giảm nhiệt độ từ 8-110C Các giá trị TNn chủ yếu tập trung vào tháng đơng, từ tháng XII đến tháng II năm sau, có giá trị trung bình dao động từ 6-110C Đối với lượng mưa, có mối tương quan chiều rõ ràng chuẩn sai tổng lượng mưa tháng ảnh hưởng gió mùa mùa đông chuẩn sai số đợt KKL ảnh hưởng đến khu vực Tổng lượng mưa mùa đông 2008-2009 vượt chuẩn mùa đông 2004-2005 hụt chuẩn Số ngày có mưa tháng mùa đơng nhiều vào tháng cuối mùa từ tháng III-V tháng IX, tháng đơng ngày có mưa Tổng lượng mưa, lượng mưa ngày lớn số ngày xảy mưa lớn tháng đầu cuối mùa đơng cao tháng đơng Trong tháng đơng, có ngày xảy mưa to đến to Mưa lớn diện rộng khu vực thường xảy theo ngày, kéo dài thành đợt Đợt mưa lớn diện rộng từ ngày 31/X – 3/XI/2008 đợt điển hình kỷ lục vòng 20 năm qua Đối với yếu tố gió, KKL xâm nhập xuống Việt Nam làm thay đổi cách hệ thống gió tồn khu vực ĐBBB, trở thành hệ 80 thống gió có hướng lệch bắc tốc độ tăng lên Tốc độ gió lớn quan trắc trạm Văn Lý, tiếp đến trạm Thái Bình Hải Dương Tốc độ gió lớn tuyệt đối trung bình trạm vào tháng đầu cuối mùa đông (tháng IV, tháng V, tháng IX tháng X) thường cao vào tháng đơng Nếu xem xét kỹ theo thập kỷ (1997-2006) thập kỷ (2007-2017) TXx TNn có xu hướng tăng hai thập kỷ TXx tăng nhanh so với TNn, số đợt KKL tăng thập kỷ giảm nhanh thập kỷ 2007-2017 Nhiệt độ trung bình tháng mùa đơng biến đổi thập kỷ lại tăng nhanh thập kỷ 2007-2017 Tổng lượng mưa tháng mùa đơng có xu giảm thập kỷ giảm nhanh thập kỷ KIẾN NGHỊ Cần tiếp tục nghiên cứu đánh giá tác động KKL đến số tượng thời tiết yếu tố khí tượng cực đoan khác dơng, gió giật, mưa đá, khu vực đồng Bắc Bộ Cần tiếp tục nghiên cứu bóc tách ảnh hưởng KKL hoạt động đơn với KKL có kết hợp với hình thời tiết khác tới thay đổi số yếu tố khí tượng cực trị TTx, TNn, mưa ngày cực đại, Cần tiếp tục nghiên cứu mối quan hệ áp cao lạnh Siberia áp thấp Aleut số trung tâm khí áp toàn cầu khác với hoạt động KKL khu vực Bắc Bộ nói chung khu vực đồng Bắc Bộ nói riêng 81 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt: Phạm Vũ Anh, 1997 Về đặc điểm synop khu vực châu Á gió mùa, Tổng cục Khí tượng Thuỷ văn Phạm Vũ Anh, Nguyễn Viết Lành, 2010: Giáo trình Khí tượng synop, Trường Đại học Tài nguyên Môi trường Hà Nội Trần Cơng Minh, 2003: Giáo trình Khí tượng synop nhiệt đới, Đại học Quốc gia Hà Nội Trần Công Minh, 2006 Khí tượng nhiệt đới, Nhà xuất Đại học Quốc gia Hà Nội Phạm Thị Thanh Hương, 2012 Nghiên cứu khả dự báo tượng thời tiết cực đoan gió mùa mùa đơng miền Bắc Việt Nam Đề tài khoa học cấp Bộ Chu Thị Thu Hường, 2015: Ảnh hưởng biến đổi khí hậu đến cường độ vi phạm hoạt động áp cao Siberia, Tạp chí Khí tượng Thủy văn, Số 651, pp.15-21 Nguyễn Trọng Hiệu, 1999 Khái quát hồn lưu khu vực Đơng Á Nam Á, Viện KTTV, Hà Nội Vũ Bội Kiếm, 1967, 1968 Các trung tâm tác động đến gió mùa Đơng Á, Tạp chí KTTV Vũ Bội Kiếm, 1974 Mơ hình hố gió mùa mùa đơng Đơng Á, Tạp chí KTTV 10 Trung tâm Khí tượng Thủy văn Trung ương, 2016: Đặc điểm khí tượng thủy văn năm, Trung tâm Khí tượng Thủy văn Quốc Gia 11 Tuyển tập báo cáo hội nghị tổng kết công tác nghiên cứu dự báo phục vụ dự báo khí tượng thủy văn, 2000 12 Kiều Thị Xin, Phan Văn Tân, Phạm Thị Thanh Hương, 1997 Về hoàn lưu gió mùa mùa hè Đơng Á, quan hệ với XTNĐ ENSO, Tập báo 82 cáo cơng trình NCKH, Hội nghị KH lần thứ VI, Viện KTTV, Hà Nội, Tập 1, tr 294-299 Tiếng Anh: 13 Bin Wang, 2006 The Asian momsoon – Praxia Publishing, Chlester, UK, 14 Bingyi Wu Jia Wang, 2002: Winter Arctic Oscillation, Siberian high and East Asian Winter Monsoon, Geophysical Research letters, vol.29, no.19, doi:10.1029/2002GL015373, 15 Proceeding of the third WMO international workshop on Monsoon (IWMIII), Hangzhou, China, November, 2004 16 Proceeding of the Fourth WMO international workshop on Monsoon (IWM-IV), Beijing, China, October, 2008 17 Sirapong Sooktawee, UsaHumphries, Atsamon Limsakul Prungchan Wongwises, 2014: Atmosphere 2014, 5, pp 101 – 121; doi:10.3390/atmos5010101 Tiếng Trung Quốc: 18 Chu Bính Hải, 1965, Khí hậu Trung Quốc, Nhà xuất khoa học Trung Quốc 19 Diệp Đốc Chính, 1963, Khái qt hồn lưu khí mùa đơng Trung Quốc Khí tượng học báo 20 Ma Khai Ngọc CTV, 1990 Chẩn đoán khí hậu tr 95-99 Nhà xuất Khí tượng, Trung Quốc 21 Trương Dưỡng Tài, nnk, 1991, Khái quát thiên tai khí tượng nơng nghiệp Trung Quốc – Nhà xuất khí tượng Trung Quốc 83 ...BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA KHƠNG KHÍ LẠNH ĐẾN MỘT SỐ YẾU TỐ KHÍ TƯỢNG TRÊN KHU VỰC ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ... đề xuất hướng nghiên cứu ? ?Nghiên cứu đánh giá tác động khơng khí lạnh đến số yếu tố khí tượng khu vực đồng Bắc Bộ? ?? với mục tiêu đánh giá mức độ, xu thế, tính chất hoạt động KKL khu vực ĐBBB để... lý, khu vực ĐBBB nằm phía nam miền Bắc, với vị trí phía Bắc giáp khu vực Đơng Bắc, phía Tây Bắc giáp với khu vực Việt Bắc, phía Nam giáp với khu vực Tây Bắc Bắc Trung Bộ Đồng thấp dần từ Tây Bắc