Trong nghiên cứu này việc xây dựng chỉ tiêu xác định ngày bắt đầu mùa mưa (RSOD) trên khu vực Tây Nguyên (TN) và mối liên hệ giữa RSOD với các trường qui mô lớn đã được thực hiện dựa trên số liệu lượng mưa ngày quan trắc từ các trạm khí tượng giai đoạn 1981-2015.
Kỷ yếu Hội nghị: Nghiên cứu “Khoa học Trái đất Môi trường” DOI: 10.15625/vap.2019.000140 NGÀY BẮT ĐẦU MÙA MƯA TRÊN KHU VỰC TÂY NGUYÊN: BIẾN ĐỘNG THEO THỜI GIAN, VAI TRỊ CỦA CÁC TRƯỜNG QUY MƠ LỚN VÀ KHẢ NĂNG DỰ BÁO Phạm Thanh Hà1, Phan Văn Tân1, Ngô Đức Thành2, Trần Quang Đức1 Nguyễn Đăng Quang3 Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội Trường Đại học Khoa học Công nghệ Hà Nội (USTH), Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam (VAST) Trung tâm Khí tượng Thuỷ văn Quốc gia, Tổng cục Khí tượng Thuỷ văn TĨM TẮT Trong nghiên cứu việc xây dựng tiêu xác định ngày bắt đầu mùa mưa (RSOD) khu vực Tây Nguyên (TN) mối liên hệ RSOD với trường qui mô lớn thực dựa số liệu lượng mưa ngày quan trắc từ trạm khí tượng giai đoạn 1981-2015 Kết cho thấy RSOD thay đổi đáng kể qua năm, trung bình 28/4 với độ lệch chuẩn 14 ngày Đa phần mùa mưa bắt đầu muộn năm El Niño sớm năm La Niña Giá trị RSOD khu vực TN có tương quan tốt với nhiệt độ mặt nước biển (SST), gió vĩ hướng mực 850-hPa (U850) áp suất mực nước biển (PMSL) khu vực định Thái Bình Dương Ấn Độ Dương Dựa mối quan hệ này, trường SST, U850 PMSL sử dụng nhân tố để xây dựng phương trình dự báo RSOD cho khu vực TN theo hai cách tiếp cận khác phân tích thành phần (PCA) giá trị trung bình Kết dự báo RSOD thu sát với thực tế với độ lệch chủ yếu nằm khoảng từ -6 đến ngày Từ khoá: Ngày bắt đầu mùa mưa, Tây Nguyên, Việt Nam GIỚI THIỆU Tây Nguyên (TN) vùng có chế độ mưa điển hình gió mùa Nam Á với hai mùa tương phản rõ rệt mùa khô mùa mưa Giai đoạn chuyển dịch từ mùa khô sang mùa mưa đặc trưng tăng lên đột ngột lượng mưa khoảng thời gian từ cuối tháng đến tháng (Zhang cs, 2002; ), có liên hệ chặt chẽ với bùng nổ gió mùa mùa hè châu Á Các nghiên cứu trước đưa nhiều phương pháp để xác định ngày bắt đầu mùa mưa (RSOD) (Zhang cs, 2002; Ngo-Thanh cs, 2018; Davidson cs, 1983; Omotosho, 1992; ) Trên thực tế, RSOD có thay đổi đáng kể qua năm điều ảnh hưởng đáng kể đến hoạt động sản xuất nông nghiệp Một số nghiên cứu mối liên hệ chặt chẽ RSOD khu vực Bán đảo Đông Dương với tượng ENSO, cụ thể đa phần mùa mưa bắt đầu muộn năm El Niño sớm năm La Niña (Zhou Chan, 2007; ) Để đáp ứng nhu cầu mạnh mẽ xã hội, nhiều nghiên cứu thực để đánh giá khả dự báo RSOD nhiều cách tiếp cận khác Trong đó, phương pháp dự báo thống kê dựa vào đặc trưng hoàn lưu quy mô lớn cho kết tương đối sát với giá trị thực tế RSOD (Omotosho, 1992; Pham cs, 2010; ) Do đó, nghiên cứu khơng nhằm mục đích mơ tả khí hậu xu biến đổi RSOD giai đoạn 1981-2015, mà cịn xem xét khả dự đốn RSOD khu vực TN dựa mối quan hệ với trường hồn lưu khí PHƯƠNG PHÁP VÀ SỐ LIỆU 2.1 Số liệu Số liệu sử dụng nghiên cứu bao gồm: 1) Số liệu quan trắc mưa ngày 10 trạm khí tượng khu vực TN; 2) Số liệu tái phân tích hệ thống dự báo khí hậu (CFS) Trung 303 Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2019 tâm dự báo môi trường Hoa Kỳ (NCEP) độ phân giải 0.5 x 0.5 độ (CFSR0.5) trường: SST, U850, PMSL) nằm giới hạn miền từ 40oE-100oW từ 400S-400N 2.2 Xác định ngày bắt đầu mùa mưa Ngày bắt đầu mùa mưa xác định ngày năm thoả mãn đồng thời điều kiện sau đây: (1) Tổng lượng mưa ngày liên tiếp phải lớn 25 mm; (2) Ngày bắt đầu ngày liên tiếp phải đạt lượng mưa ngày 0.1mm/ngày; (3) Trong 30 ngày kể từ ngày bắt đầu khơng có q ngày liên tiếp khơng mưa; (4) Trên 50 % số trạm vùng có lượng mưa 0.1 mm/ngày 2.3 Đánh giá xu biến đổi ngày bắt đầu mùa mưa Việc xác định xu biến đổi RSOD cho khu vực TN nghiên cứu thực phương pháp phi tham số - hệ số góc Sen (Sen, 1968) kiểm nghiệm xu MannKendall (Kendall, 1975) 2.4 Xây dựng phương trình dự báo RSOD Các nhân tố dự báo lựa chọn dựa mối quan hệ tương quan thống kê RSOD trường qui mô lớn PMSL, U850 SST từ số liệu CFSR0.5 tháng 1-4 xây dựng theo hai phương pháp khác là: phân tích thành phần (PCA, Jolliffe, 1986) giá trị trung bình Cuối cùng, phương trình dự báo RSOD xây dựng phương pháp hồi qui bước KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Hình 1a mơ tả giá trị trung bình nhiều năm RSOD cho trạm khu vực TN Qua thấy rằng, mùa mưa TN khơng xảy đồng thời toàn khu vực Nguyên nhân xuất mùa mưa khác vùng nhân tố địa hình Trong giai đoạn 1981-2015, mùa mưa TN có xu đến sớm khu vực phía nam phía bắc, trung bình khoảng 5-7 ngày/thập kỷ, khơng đổi khu vực miền trung (hình 1b) Danh sách 10 trạm sử dụng số liệu : Đăk Tô Kon Tum Pleiku Buôn Hồ Eakmat Buôn Ma Thuột Đăk Nông Đà Lạt Liên Khương 10 Bảo Lộc Hình 1: Giá trị trung bình RSOD (a) xu biến đổi RSOD (b) khu vực TN giai đoạn 1981-2015 (ngày/thập kỷ), vòng tròn đen thể mức độ tin cậy 95% Kết khảo sát cho thấy giá trị RSOD khu vực TN có tương quan tốt (>0.4) với trường SST, U850 PMSL khu vực định Thái Bình Dương Ấn Độ Dương Điều chứng tỏ thay đổi trường hồn lưu quy mơ lớn có ảnh hưởng tới thời điểm bắt đầu mùa mưa khu vực TN Phương pháp dự báo thống kê dựa vào đặc trưng hồn lưu quy mơ lớn thử nghiệm nghiên cứu cho kết dự báo RSOD tương đối sát thực tế (hệ số tương quan 0,76) hai cách tiếp cận đồng thời hai số liệu phụ thuộc độc lập 304 Kỷ yếu Hội nghị: Nghiên cứu “Khoa học Trái đất Môi trường” (phương pháp one-leave-one-out) (Hình 2) Tuy nhiên, hai phương pháp cho kết dự báo RSOD sớm so với thực tế Sai số dự báo với quan trắc chủ yếu nằm khoảng từ -6 đến ngày The predicting results of two methods Jun−10 May−31 May−21 May−11 May−01 Apr−21 Apr−11 Apr−01 Mar−22 Mar−12 variable 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 OBS Ave_PRE1 Ave_PRE2 PRE1 PRE2 Hình 2: So sánh RSOD quan trắc (màu đen) kết dự báo phương pháp PCA (PRE1màu đỏ), trung bình giá trị (Ave_PRE1 – màu cam) tập số liệu phụ thuộc tập số liệu độc lập tương ứng PRE2 (màu tím) Ave_PRE2 (màu xanh lá) Vùng màu xám biểu thị phạm vi độ lệch chuẩn RSOD so với quan trắc (± 14 ngày) KẾT LUẬN Nghiên cứu khác biệt RSOD vùng khu vực TN thay đổi trường hoàn lưu quy mơ lớn có ảnh hưởng tới thời điểm bắt đầu mùa mưa khu vực TN Các kết thu cho phép nhận định vấn đề dự báo RSOD hồn tồn thực với sai số dự báo nhỏ không biến động nhiều Do đó, tương lai, việc sử dụng sản phẩm dự báo mơ hình số làm nhân tố dự báo để dự báo hạn mùa RSOD cho Tây Nguyên hoàn toàn khả thi Lời cảm ơn Các tác giả chân thành cám ơn hỗ trợ Đề tài KC.09.15/16-20 cho nghiên cứu TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Davidson, N.E., McBride, J.L and McAvaney, B.J., 1983 The onset of the Australian monsoon during winter MONEX: Synoptic aspects Monthly Weather Review, 111(3), 496–516, https://doi.org/10.1175/1520-0493 (1983) 1112.0.CO;2 [2] Jolliffe, I.T., 1986 Principal Component Analysis Springer, New York [3] Kendall, M.G., 1975 Rank Correlation Methods Charles Griffin, London [4] Ngo-Thanh, H., Ngo-Duc, T., Nguyen-Hong, H., Baker, P., and Phan-Van, T., 2018 A distinction between summer rainy season and summer monsoon season over the Central Highlands of Vietnam Theoretical and Applied Climatology, 132(3-4), 1237–1246, DOI: 10.1007/s00704-017-2178-6 [5] Omotosho, J.B., 1992 Long-range prediction of the onset and end of the rainy season in the West African Sahel International Journal of Climatology, 12(4), 369–382, https://doi.org/10.1002/joc.3370120405 [6] Pham, X.T., Fontaine, B and Philippon, N., 2010 Onset of the Summer Monsoon over the Southern Vietnam and its Predictability Theoretical and Applied Climatology, 99(1-2), 105–113, https://doi.org/10.1007/s00704-009-0115-z [7] Sen P.K., 1968 Estimates of the Regression Coefficient Based on Kendall's Tau Journal of the American Statistical Association, 63(324), 1379–1389, https://doi.org/10.2307/2285891 [8] Hang Y., Li T., Wang B and Wu, G 2002 Onset of the summer monsoon over the Indochina Peninsula: Climatology and interannual variations Journal of Climate, 15(22), 3206–3221, https://doi.org/10.1175/1520-0442(2002)0152.0.CO;2 [9] Zhou, W and Chan, J.C.L., 2007 ENSO and the East Sea summer monsoon onset International Journal of Climatology, 27(2), 157–167, https://doi.org/10.1002/joc.1380 305 Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2019 RAINY SEASON ONSET IN CENTRAL HIGHLANDS OF VIETNAM: TEMPORAL VARIATIONS, LARGE-SCALE DRIVERS AND PREDICTABILITY Pham Thanh Ha1, Phan Van Tan2, Ngo Duc Thanh3, Tran Quang Duc4 and Nguyen Dang Quang5 VNU University of Science, Hanoi, Vietnam University of Science and Technology of Hanoi (USTH) Vietnam Academy of Science and Technology (VAST), Hanoi, Vietnam National Centre for Hydro-Meteorological Forecasting of Vietnam, Hanoi, Vietnam ABSTRACT This study investigated the criteria to determine the rainy season onset date (RSOD) of Central Highlands (CH), the relationship between RSOD and large-scale circulations using daily rainfall amounts from observation stations for the period 1981–2015 Results show that the RSOD varies strongly from year to year with the average RSOD is on 28 April with a standard deviation of 14 days Most RSODs tends to occur later during El Niño years while being earlier during La Niña years The RSOD in the CH also shows high correlations with sea surface temperatures (SSTs), 850-hPa zonal winds (U850) and mean sea level pressures (PMSL) over certain regions of the Pacific and Indian Oceans Building on these relationships, the RSOD can be successfully predicted using large-scale fields of SST, U850, and PMSL as predictors in two different approaches, namely Principal Component Analysis (PCA) and the average values that represent the characteristics of a larger area The two different approaches to forecast the start of the rainy season both showed a good performance with the largest fraction of RSOD prediction errors ranges from -6 days to days Key words: Rainy season onset date, Central Highlands, Vietnam 306 ... ngày bắt đầu khơng có q ngày liên tiếp không mưa; (4) Trên 50 % số trạm vùng có lượng mưa 0.1 mm /ngày 2.3 Đánh giá xu biến đổi ngày bắt đầu mùa mưa Việc xác định xu biến đổi RSOD cho khu vực TN... U850 PMSL khu vực định Thái Bình Dương Ấn Độ Dương Điều chứng tỏ thay đổi trường hoàn lưu quy mơ lớn có ảnh hưởng tới thời điểm bắt đầu mùa mưa khu vực TN Phương pháp dự báo thống kê dựa vào đặc... 14 ngày) KẾT LUẬN Nghiên cứu khác biệt RSOD vùng khu vực TN thay đổi trường hồn lưu quy mơ lớn có ảnh hưởng tới thời điểm bắt đầu mùa mưa khu vực TN Các kết thu cho phép nhận định vấn đề dự báo