Chỉ số gió vĩ hướng là chỉ số gió mùa phổ biến nhất được sử dụng trên thế giới. Những điểm mạnh của chỉ số này là mang được những đặc trưng của hoàn lưu quy mô lớn, ít chịu tác động của các yếu tố địa phương và có hệ số tương quan rất cao với trường mưa. Những phân tích về hoàn lưu mực thấp được biểu diễn trong Hình 2.3 cho thấy trong ngày bùng nổ gió mùa mùa hè có một đới gió tây rất mạnh thổi vịnh Bengal
65
tới Nam Bộ. Các thành phần trực giao trong Hình 2.5 cũng cho thấy, về phương diện khí hậu, đới gió tây này trải dài từ Đông Phi tới Philipine và mở rộng từ xích đạo tới
gần 20o N. Vì vậy luận văn này đề xuất giá trị trung bình của trường gió vĩ hướng mực
850 hPa trong miền 10o N – 15o N; 100o E – 110o E là chỉ số để xác định ngày bùng nổ
gió mùa mùa hè cho khu vực Nam Bộ. Với chỉ số này, ngày bùng nổ gió mùa là ngày
có giá trị gió vĩ hướng đạt trên 0,5 m.s-1
và duy trì liên tục trong ít nhất ba ngày tiếp theo. Điều kiện đòi hỏi chỉ số phải thỏa mãn trong ba ngày tiếp theo nằm loại bỏ những khả năng gió tây hình thành do các nhiễu động nhiệt đới hoặc các hiện tượng thời tiết không phải quy mô lớn.
Hình 4.2. Trung bình gió vĩ hướng mực 850 hPa khu vực (10oN-15oN, 100oE-110oE) mô phỏng bởi RAMS.
66
Hình 4.3. Trung bình gió vĩ hướng mực 850 hPa khu vực (10oN-15oN, 100oE-110oE) số liệu tái phân tích NCAR/NCEP .
Theo Hình 4.2, trong giai đoạn trước bùng nổ gió mùa, chỉ số gió vĩ hướng mang dấu âm, cho thấy sự duy trì của đới gió đông yếu trên khu vực Nam Bộ. Tuy nhiên đến gần ngày bùng nổ, giá trị gió vĩ hướng này tăng rất nhanh (trong hầu hết các
trường hợp giá trị gió thay đổi từ -2 m.s-1 tới 7 m.s-1 trong vòng ba ngày) và giữ
nguyên giá trị dương đó trong nhiều ngày tiếp theo. Sự đảo dấu đột ngột này của chỉ số gió vĩ hướng cho thấy sự phát triển rất nhanh và mạnh của gió tây nhiệt đới từ vịnh Bengal sang khu vực Nam Bộ. Chỉ trong khoảng ba ngày, gió tây nhiệt đới đã thay thế hoàn toàn đới gió đông yếu tồn tại trước đó và thống trị hình thế thời tiết nơi đây.
67
Ngày bùng nổ gió mùa của các trường hợp nghiên cứu được biểu diễn trong Bảng 4.2 cho thấy chỉ số gió mùa được xác định bởi trường gió tây mô phỏng tương đồng rất tốt với chỉ số gió mùa được xác định bởi trường gió tây tái phân tích. Khi so sánh các thời điểm bùng nổ được xác định bởi chỉ số mưa và chỉ số gió vĩ hướng, ngày bùng nổ gió mùa được xác định bởi chỉ số gió vĩ hướng thường sớm hơn từ một đến
bốn ngày so với ngày bùng nổ gió mùa xác định bởi trường mưa. Ví dụ năm 2001, chỉ
số gió tây tái phân tích và gió tây mô phỏng đều thỏa mãn sớm hơn so với chỉ số mưa quan trắc từ 4 đến 5 ngày. Chỉ có duy nhất năm 1999, chỉ số gió vĩ hướng cho ngày bùng nổ gió mùa muộn hơn một ngày so với chỉ số mưa quan trắc. Các trường hợp còn lại, chỉ số gió vĩ hướng đều cho ngày bùng nổ sớm hơn so với chỉ số mưa, cho thấy đây là một chỉ số cảnh báo sớm tốt cho sự xuất hiện của mưa gió mùa tại Nam Bộ.
1998 1999 2001 2004 2010
Gió tây mô
phỏng 15/05 22/04 06/05 10/05 21/05
Gió tây tái
phân tích 15/05 22/04 07/05 08/05 21/05
Bàng 4.2. Ngày bùng nổ gió mùa dựa vào chỉ số gió vĩ hướng mô phỏng và
tái phân tích NCAR/NCEP. 4.1.3. Chỉ số gradient nhiệt độ mực cao
Chỉ số gradient nhiệt độ các mực trên cao là một chỉ số ít được sử dụng ở Việt Nam, tuy nhiên chỉ số này phản ánh rất tốt sự phát triển nhiệt lực của khí quyển thời kì bùng nổ gió mùa, ở đó, bắc bán cầu chuyển từ hình thế mùa đông (với nhiệt độ trung bình của khí quyển thấp) sang hình thế mùa hè (với nhiệt độ khí quyển cao hơn so với nam bán cầu). Những phân tích về đặc điểm của trường nhiệt mực cao trong Hình 2.8 cho thấy thời điểm bùng nổ gió mùa mùa hè Nam Bộ gắn liền với sự xuất hiện của một ổ nhiệt mực cao phía trên vịnh Bengal. Ổ nhiệt này có vai trò quan trọng trong việc hình thành xoáy nghịch mực cao được quan sát thấy trong Hình 2.4. Do đó luận văn
chọn giá trị nhiệt độ trung bình 500 hPa – 200 hPa tại hai khu vực (100o E – 110o E;
15o N – 25o N) và (100o E – 110o E; 5o S – 5o N) để làm chỉ số chỉ thị cho sự bùng nổ
68
hơn khu vực phía nam và sự chênh lệch này kéo dài ít nhất ba ngày tiếp theo.
Hình 4.4. Đồ thị của nhiệt độ trung bình từ 500 tới 200 hPa, đường đứt là miền (100o
E- 110oE; 5oS-5oN) và đường liền là (100oE-110oE;15oN-25oN) mô phỏng bởi RAMS.
Đồ thị biểu diễn chỉ số gradient nhiệt độ mực cao mô phỏng trong Hình 4.4 cho thấy, giai đoạn trước bùng nổ gió mùa, nhiệt độ trung bình các mực trên cao phía bắc Việt Nam (đường đậm) gần như luôn thấp hơn so với nhiệt độ trung bình phía nam Việt Nam (đường nét đứt). Tuy nhiên tới gần thời điểm bùng nổ gió mùa, trong khi nhiệt độ khu vực phía nam gần như không tăng, thậm chí giảm nhẹ thì nhiệt độ trung
69
bình ở khu vực phía bắc tăng rất nhanh. Sự đảo ngược của gradient nhiệt độ kinh hướng mực cao diễn ra trước thời điểm xuất hiện mưa gió mùa từ hai đến ba ngày.
Hình 4.5. Đồ thị của nhiệt độ trung
bình từ 500 tới 200 hPa, đường đứt là miền (100oE-110oE; 5oS-5oN) và đường liền là (100o
E-110oE;15oN- 25oN)số liệu tái phân tích NCAR/NCEP .
Dựa vào Hình 4.4 và Hình 4.5, ngày bùng nổ gió mùa mùa hè được xác định bởi chỉ số gradient nhiệt độ mực cao của các trường hợp nghiên cứu được liệt kê trong Bảng 4.3. Nhận thấy, ngày bùng nổ gió mùa được xác định bằng số liệu mô phỏng tương đối gần so với thời điểm được xác định bằng số liệu tái phân tích. Mô hình RAMS đã mô phỏng rất tốt trường nhiệt độ trong giai đoạn này. Trong những năm La
70
Nina, chỉ số gradient nhiệt độ đều cho ngày bùng nổ gió mùa sớm hơn so với chỉ số mưa trạm. Đặc biệt trong năm 1999, sự đảo ngược gradient nhiệt độ diễn ra rất sớm, thậm chí sớm hơn cả thời điểm bắt đầu tích phân.
1998 1999 2001 2004 2010
Gradient
mô phỏng 19/05 - 09/05 09/05 19/05
Gradient tái
phân tích 19/05 - 09/05 09/05 20/05
Bảng 4.3. Ngày bùng nổ gió mùa dựa vào chỉ số gradient nhiệt độ mô phỏng và
gradient nhiệt độ tái phân tích NCAR/NCEP
4.2. Áp dụng các chỉ số để dự báo cho trường hợp năm 2012
Trong Mục 4.2 này, số liệu GFS (Global Forecast System) được sử dụng để làm điều kiện biên và điều kiện ban đầu cho mô hình RAMS nhằm mục đích thử nghiệm áp dụng dự báo ngày bùng nổ gió mùa mùa hè cho khu vực Nam Bộ năm 2012. Mang đặc trưng của một năm La Nina, ngày bùng nổ gió mùa năm 2012 được xác định là ngày 06 tháng Năm, sớm hơn hầu hết các trường hợp được nghiên cứu trong Mục 3, ngoại trừ năm 1999. Mô hình bắt đầu tích phân dự báo từ ngày 04 tháng Năm và kết thúc vào ngày 10 tháng Năm. Vì với pha dự báo, chất lượng của mô hình khu vực phụ thuộc vào chất lượng của mô hình dự báo toàn cầu, do vậy thời gian tích phân được lựa chọn ngắn hơn so với trường hợp mô phỏng sử dụng số liệu tái phân tích. Cấu hình miền tính giống như đã trình bày trong Mục 3.1.
Số liệu GFS có độ phân giải 1o x 1o theo phương ngang và 26 mực theo
phương thẳng đứng. File số liệu được định dạng theo chuẩn Grib2, mỗi bước thời gian được ghi ra 1 file, mỗi file cách nhau sáu giờ.
4.2.1. Đặc trưng trường mưa quan trắc giai đoạn bùng nổ gió mùa năm 2012
Giá trị mưa quan trắc của các trạm Nam Bộ trong giai đoạn bùng nổ gió mùa mùa hè năm 2012 được biểu diễn trong Hình 4.6. Nhận thấy, trước ngày 06 tháng Năm, mưa đã xuất hiện tại một số trạm như Cà Mau, Bảo Lộc, Đà Lạt, Buôn Ma
71
Thuột, tuy nhiên chỉ đến ngày 06 tháng Năm, mưa mưa trên 5 mm.ngày-1 mới xuất
hiện ở hầu hết các trạm tại Nam Bộ. Các ngày tiếp theo, mưa được duy trì tại một số trạm như Daknong, Phú Quốc, Rạch Giá, Cà Mau, Cần Thơ, Bảo Lộc. Do đó dựa vào chỉ số mưa quan trắc có thể nhận định ngày 06 tháng Năm là ngày bùng nổ gió mùa mùa hè khu vực Nam Bộ.
Hình 4.6. Lượng mưa quan trắc tại các trạm Nam Bộ
từ 1/5 đến 15/5 năm 2012, đơn vị mm.ngày-.1
Hình 4.7. Lượng mưa tích lũy ngày trung bình từ (5oN – 15oN, 100oE – 110oE ), đơn vị mm.ngày-1
.Nguồn: CPC (Gauge – Based) Unified Precipitation. http://www.cpc.ncep.noaa.gov/products/Global_Monsoons/Asian_Monsoons/
72
Số liệu mưa GPCP chưa được cung cấp ở thời điểm hiện tại nên luận văn sử
dụng giá trị mưa CPC Unified Precipitation của NOAA trung bình từ (5o N – 15o N,
100o E – 110o E) là chỉ số tham khảo. Giá trị mưa được biểu diễn trong Hình 4.7 cho
thấy, từ đầu Tháng Tư tới giữa Tháng Năm năm 2012 có hai giai đoạn mưa lớn xuất hiện tại bán đảo Đông Dương, giai đoạn thứ nhất bắt đầu từ 06/04 và giai đoạn thứ hai
bắt đầu từ 06/05. Tuy nhiên trong giai đoạn thứ nhất, mưa trên 5 mm.ngày-1 chỉ được
duy trì trong khoảng hai ngày, sau đó mưa giảm hẳn, các ngày sau đó lượng mưa gần như không đáng kể. Vì vậy có thể nhận định mưa giai đoạn đầu tháng Tư này không phải là mưa gió mùa. Trong giai đoạn thứ hai, lượng mưa bắt đầu vào ngày 06 tháng
Năm và được duy trì liên tục ngưỡng 5 mm.ngày-1 trong 5 ngày tiếp theo. Đến ngày 15
tháng Năm, mưa tiếp tục xuất hiện lại với lượng mưa đạt 5 mm.ngày-1. Do đó, ngày 06
tháng Năm đã chính thức đánh dấu giai đoạn bắt đầu mùa mưa tại Đông Dương năm 2012.
4.2.2. Trường mưa và trường hoàn lưu dự báo
73
Trường mưa dự báo được biểu diễn trong Hình 4.8 cho thấy từ ngày 04 tháng Năm tới ngày 07 tháng Năm diễn ra sự di chuyển rất nhanh của dải mưa quy mô lớn từ khu vực nam Bengal lên phía bắc. Ngày 04 tháng Năm, vị trí của dải mưa vẫn ở Malaysia thì sang ngày 05 tháng Năm, dải mưa đã bao phủ toàn bộ Thái Lan và một phần bắc Lào. Ngày 06 tháng Năm chính thức đánh dấu sự bùng nổ gió mùa mùa hè tại bán đảo Đông Dương khi dải mưa đã bao phủ gần như toàn bộ Malaysia, Thái Lan, Lào, Campuchia và miền nam Việt Nam. Sang ngày 07 tháng Năm, mưa tiếp tục được duy trì cả về diện và lượng ở nơi đây. Do đó nếu bắt đầu tích phân dự báo từ ngày 04 tháng Năm, mô hình RAMS sẽ cho dự báo ngày bùng nổ gió mùa tại bán đảo Đông Dương và Nam Bộ đều là ngày 06 tháng Năm.
Hình 4.9. Trường hoàn lưu mực 850 hPa dự báo cho thời kì bùng nổ gió mùa mùa
hè khu vực Nam Bộ 2012.
Tương đồng với sự di chuyển của dải mưa quy mô lớn lên phía bắc, trường gió mực 850 hPa được biểu diễn trong Hình 4.9 cho thấy ngày 04 tháng Năm, dòng gió tây vượt xích đạo đã phát triển lên bắc bán cầu và bao phủ toàn bộ khu vực vịnh Bengal,
74
vượt qua nam Đông Dương và đến Nam Bộ Việt Nam. Sang ngày 05 tháng Năm đới gió này tiếp tục được tăng cường. Đến ngày 07 tháng Năm, mặc dù bị suy yếu do sự phát triển trở lại của áp cao cận nhiệt đới Tây Thái Bình Dương nhưng đới gió này vẫn
được duy trì ở Nam Bộ với tốc độ gió khoảng 10 m.s-1. Do đó, nếu dựa vào hình thế
của trường gió mực thấp, ngày bùng nổ gió mùa mùa hè năm 2012 tại khu vực Nam Bộ có thể được dự báo xảy ra sớm hơn so với mưa quan trắc.
4.2.3. Chỉ số mưa dự báo
PHU CAM CAN RAC VUN PLE BMT BAO DAK DAL
04/5 05/5 06/5 07/5 08/5 09/5 31.6 11.1 19.7 14.3 6.77 16.4 20.4 17.6 22.2 30.1 32.6 28.4 19.4 18.5 26.6 29.7 22.7 19.8 24.0 17.7 22.8 33.9 27.6 25.3 4.12 2.57 9.89 13.7 16.2 13.9 1.75 4.20 16.3 10.0 2.39 5.69 2.41 4.50 14.7 5.15 5.29 8.94 0.00 0.00 14.3 14.7 1.50 1.06 0.24 9.16 11.8 11.5 3.03 5.09 0.63 5.62 1.03 0.86 0.74 3.71
Bảng 4.6. Lượng mưa dự báo tại các trạm Nam Bộ từ 4/5 đến 9/5 năm 2012, đơn
vị mm.ngày-.1 Các số bôi đậm chỉ giá trị mưa trên 5 mm.ngày-.1
Theo Hình 4.8, mưa dự báo quy mô lớn chính thức bao phủ toàn bộ khu vực bán đảo Đông Dương vào ngày 06 tháng Năm, tuy nhiên Hình 4.8 cũng cho thấy trong những ngày trước đó, mưa đã xuất hiện sớm ở một số tỉnh Nam Bộ. Do đó các giá trị mưa dự báo được nội suy về trạm được liệt kê trong Bảng 4.6 cũng cao hơn nhiều so với thực tế, điển hình là một số trạm phía nam như Cà Mau, Phú Quốc, Cần Thơ, Rạch Giá, và Vũng Tàu. Tại các khu vực cao nguyên, RAMS cho mưa dự báo ít hơn và cũng sát với quan trắc hơn. Nhưng xét trên tổng thể, nếu áp dụng chỉ số mưa trạm để dự báo, RAMS cho ngày bùng nổ gió mùa mùa hè năm 2012 là ngày 05 tháng Năm. Kết quả này sớm hơn so với thực tế một ngày. Lưu ý là năm 2012 là năm La Nina đang suy yếu, và như vậy qui luật một lần nữa lặp lại là vào các năm mang thuộc tính La Nina (dị thường SST Nino 3.4 âm), mô hình cho mưa mô phỏng cũng như dự báo diện
75
rộng xảy ra sớm hơn một ngày so với quan trắc. Mặc dù vậy, kết quả này có thể nói là rất tốt trong bối cảnh dự báo số.
4.2.4. Chỉ số gió vĩ hướng dự báo
Giá trị trung bình gió vĩ hướng mực 850 hPa khu vực (10o N – 15o N, 100o E –
110o E) được biểu diễn trong Hình 4.10 cho thấy, về hình thế chung, chỉ số gió vĩ
hướng dự báo đã nắm bắt tốt những thay đổi của trường gió quy mô lớn với một cực đại vào ngày 05 tháng Năm và một cực tiểu vào 06 tháng Năm. Các ngày sau đó, chỉ số này cũng cho thấy những nét tương đồng so với chỉ số gió vĩ hướng sử dụng số liệu tái phân tích NCAR/NCEP với một xu thế tăng vào ngày 07 tháng Năm và giảm vào đầu ngày 08 tháng Năm.
Hình 4.10. Trung bình gió vĩ hướng mực 850 hPa khu vực (10oN – 15oN, 100oE – 110oE) số liệu dự báo (trái) và số liệu tái phân tích NCAR/NCEP (phải).
Với ngưỡng chỉ tiêu 0,5 m.s-1, cả hai chỉ số gió vĩ hướng dự báo và chỉ số gió vĩ
hướng tái phân tích đều cho ngày bùng nổ gió mùa khu vực Nam Bộ năm 2012 xảy ra trước so với chỉ số mưa quan trắc vài ngày, ngay từ khi bắt đầu dự báo. Kết quả này cũng giống như trường hợp năm 2001 như đã nói trên đây và cũng giống với kết quả thu được của Phạm Thị Thanh Hương và Trần Trung Trực (1999) [4], đó là trong nhiều trường hợp gió tây thịnh hành trong một thời gian khá dài trước khi mưa gió mùa diễn ra. Kết quả này cho thấy, chỉ số gió vĩ hướng đã chỉ thị khá chính xác ngày bùng nổ gió mùa, ngoại trừ trong các năm La Nina đang suy yếu.
76
4.2.5. Chỉ số gradient nhiệt độ