Trong nghiờn cứu về dự bỏo mưa và đỏnh giỏ dự bỏo mưa cỏc mụ hỡnh số trị. Rất nhiều nhà khoa học cho rằng việc đỏnh giỏ mưa sẽ cú kết quả tốt hơn khi việc đỏnh giỏ đú được phõn loại theo hỡnh thế synốp. Một trong những lý dú để phõn loại hỡnh thế synốp ứng với dự bỏo mưa của mụ hỡnh là nhằm lý giải cỏc kết quả một cỏch lụ-gớc và khoa học, mặt khỏc điều này cũng sẽ giỳp cho cỏc dự bỏo viờn trong nghiệp vụ cú được những hiểu biết sõu sắc cả hai phương phỏp đặc biệt quan trọng trong dự bỏo mưa nghiệp vụ hàng ngày, đú là phương phỏp synụp cổ điển và phương phỏp số trị.
2.3.1 Cơ sở phõn loại hỡnh thế synop và cỏc tỏc nhõn gõy mưa khu vực Đụng Bắc Bộ
Hàng năm từ thỏng 5 đến thỏng 10, ở vựng đồng bằng Đụng Bắc Bộ cú giú đụng nam thịnh hành ở tầng thấp. Do đặc điểm của địa hỡnh, phớa Đụng nước ta là vựng biển rộng lớn, nờn khi cú giú đụng nam thổi, là dịp tốt để lớp khụng khớ trờn khu vực Đụng
51
Bắc Bộ được tăng cường độ ẩm, hoặc được thay thế bằng cỏc khối khụng khớ cú độ ẩm cao, thuận lợi cho việc hỡnh thành mõy và mưa. Trong thời gian đú, nếu cú những tỏc động mạnh mẽ của cỏc nhõn tố động lực (do cỏc hỡnh thế khớ ỏp hoặc cỏc nhiễu động khớ quyển tạo ra) hoặc nhiệt lực thỡ dễ dàng gõy ra cỏc trận mưa vừa, mưa to và cú thể kộo dài thành đợt mưa vừa, mưa to. Những trận hoặc đợt mưa đú cú khi rất cú lợi cho sản xuất nếu gặp trời khụ hạn, nhưng cũng cú khi lại gõy ra lũ lụt, ỳng ngập, tỏc hại khụng nhỏ đối với nhiều ngành, nhất là sản xuất nụng nghiệp.
Việc phõn tớch tỡm nguyờn nhõn gõy ra cỏc trận hoặc cỏc đợt mưa lớn, cũng như việc dự bỏo trước cỏc hiện tượng này là một việc rất khú khăn và phức tạp, đang là một trong những đối tượng mà cỏc nhà dự bỏo Khớ tượng quan tõm nghiờn cứu.
Khi phõn tớch nguyờn nhõn gõy ra mưa vừa, mưa lớn, thường người ta phải chỳ ý đến 3 yếu tố sau
- Nhõn tố nhiệt, ẩm của khối khớ - Nhõn tố địa hỡnh
- Nhõn tố động lực
2.3.1.1 Nhõn tố nhiệt, ẩm
a. Nhõn tố ẩm
Trong khoảng thời gian từ thỏng 6 đến thỏng 10 hàng năm, ở vựng đồng bằng Bắc Bộ thường do cỏc khối khụng khớ nhiệt đới ẩm, hoặc khối khớ xớch đạo chi phối. Đặc trưng của cỏc khối khớ này là độ ẩm cao, độ ẩm riờng ở lớp khụng khớ tầng sỏt mặt đất vào khoảng 33 – 34 gam, và ở lớp khớ quyển trờn cao 1500 m cũng đạt tới 13 – 14 gam. Vỡ vậy nhõn tố độ ẩm luụn luụn thuận lợi cho việc phỏt sinh cỏc đợt mưa vừa, mưa lớn. Nhưng trong thực tế, mỗi thỏng chỉ xảy ra một vài đợt mưa vừa, mưa lớn.
52
Qua đú cú thể kết luận, nhõn tố độ ẩm chỉ là điều kiện cần của một đợt mưa vừa, mưa lớn. Nú phải được chỳ ý, xem xột khi dự đoỏn cú khả năng xảy ra mưa vừa, mưa lớn.
b. Nhõn tố Nhiệt
Như đó núi ở trờn, trong thời gian từ thỏng 6 đến thỏng 9 ở vựng đồng bằng Bắc Bộ thường bị chi phối bởi cỏc khối khớ với bản chất núng, ẩm. Tầng kết nhiệt thỡ thường ở trạng thỏi bất ổn định hoặc bất ổn định điều kiện. Trong trường hợp như vậy nếu vỡ một nguyờn nhõn nào đú khối khớ bị núng lờn rừ rệt nhất là vào buổi trưa thỡ nhiệt độ khụng khớ đạt từ 34 độ C trở lờn, thỡ cũng dễ tạo ra hiện tượng khụng khớ đối lưu mạnh mang tớnh cục bộ, gõy ra cỏc trận mưa dụng (gọi là dụng nhiệt) với thời gian ngắn và đợt mưa thường đạt mức mưa vừa, hiếm khi đạt mức mưa lớn. Vỡ vậy nhõn tố này cũng cú thể xem như khụng phải nhõn tố chớnh để gõy ra mưa lớn ở vựng Đồng Bằng Bắc Bộ.
2.3.1.2. Nhõn tố địa hỡnh
Nhõn tố địa hỡnh, thường làm tăng rừ rệt lượng mưa ở sườn đún giú và làm giảm lượng mưa ở sườn khuất giú. Vựng đồng bằng Bắc Bộ lại rất bằng phẳng, do đú nhõn tố địa hỡnh hầu như khụng cú tỏc động đến việc gõy ra mưa vừa, mưa lớn ở khu vực này.
2.3.1.3 Nhõn tố động lực
Đõy là nhõn tố đúng vai trũ chủ đạo, chỉ khi cú tỏc động mạnh mẽ của hỡnh thế khớ ỏp, hoặc nhiễu động khớ quyển tạo ra nhõn tố động lực thỳc đẩy, làm cho khối khớ vốn đó cú điều kiện nhiệt, ẩm thỏa món, chuyển động đi lờn mónh liệt và kộo dài, tạo ra cỏc đợt mưa vừa, mưa lớn hoặc mưa kộo dài. Vỡ vậy khi xột đến nhõn tố động lực, tức là phõn tớch cỏc hỡnh thế khớ ỏp và cỏc nhiễu động khớ quyển tạo ra nú. Dưới đõy là cơ
53
sở phõn chia và cỏc loại hỡnh thế chủ đạo gõy ảnh hưởng trực tiếp đến khu vực Bắc Bộ cũng như phớa Đụng Bắc Bộ nước ta.
Phõn tớch hệ thống thời tiết là việc giải đoỏn cỏc trạng thỏi của khớ quyển dựa trờn kết quả phõn tớch hỡnh thế synop được đặc trưng bởi trường khớ ỏp tầng thấp và trường thế vị trờn cao. Phõn tớch hỡnh thế synop khỏc biệt với quỏ trỡnh phõn tớch đỏnh giỏ cỏc tỏc nhõn gõy mưa. Đối với miền Bắc nước ta, một khu vực cú diện tớch khụng lớn nờn việc xỏc định chớnh xỏc hỡnh thế synop khống chế là rất khú khăn. Bởi vậy xỏc định hỡnh thế synop phải dựa trờn cơ sở phõn tớch mối tương tỏc của cỏc xoỏy nghịch, xoỏy thuận, sống ỏp cao, rónh ỏp thấp đồng thời kết hợp với phõn tớch mối tương tỏc của cỏc khối khụng khớ và điều kiện hoàn lưu quy mụ synop, quy mụ vừa và quy mụ nhỏ. Trong một trường synop tương tự nhau hay núi một cỏch khỏc trong cỏc loại hỡnh thế synop giống nhau cú thể gõy nờn nhiều loại hỡnh thời tiết khỏc nhau. Chớnh vỡ vậy khi phõn tớch hỡnh thế synop đặc trưng gõy mưa nhất thiết phải phõn tớch đỏnh giỏ mối tương tỏc của nhiều trường khớ tượng khỏc nhau. Phõn tớch hỡnh thế synop tầng thấp phải kết hợp chặt chẽ với việc phõn tớch hoàn lưu cũng như cỏc tỏc động trường nhiệt ẩm, điều kiện động nhiệt lực ở cỏc lớp khớ quyển trờn cao cũng như điều kiện địa hỡnh ảnh hưởng đến thời tiết. Bởi vỡ quỏ trỡnh synop luụn luụn biến động, thay đổi theo thời gian nờn một quỏ trỡnh thời tiết xảy ra trong nhiều ngày cú thể do một hay nhiều tỏc nhõn, một hay nhiều hệ thống synop khỏc nhau, độc lập hay kết hợp nhiều hệ thống với nhau.
Trờn thực tế đối với miền Bắc nước ta, hệ thống synop chi phối chủ yếu là ỏp cao lạnh phớa bắc, ỏp cao cận nhiệt đới, ỏp thấp núng Ấn Miến và xoỏy thuận nhiệt đới. Tuy nhiờn tuỳ thuộc vào vị trớ, cường độ, xu thế thay đổi cỏc trường khớ tượng, mối tương tỏc giữa chỳng, ... ,mà nờu thuộc tớnh kốm theo. Ngoài ra do sự tranh chấp của nhiều hệ thống thời tiết nờn kết quả xỏc định hệ thống synop cú thể là hệ thống thời tiết độc lập, nhiều hệ thống thời tiết tương tỏc, thậm chớ đụi khi khụng thể xỏc định được
54
hỡnh thế synop (trường khớ tượng mờ). Xỏc định hệ thống synop gõy thời tiết núi chung, gõy mưa núi riờng cần thiết phải xỏc định được hệ thống synop chớnh (hệ thống thời tiết chủ đạo), cỏc hệ thống thời tiết tương tỏc cũng như điều kiện hoàn lưu, điều kiện động nhiệt lực (cỏc tỏc nhõn gõy thời tiết) và mối quan hệ giữa chỳng. Chớnh vỡ lẽ đú, để xỏc định hỡnh thế thời tiết cần thiết xõy dựng tiờu chớ phõn loại dựa trờn cỏc đặc trưng vật lý cũng như khuụn dạng của trường khớ ỏp tầng thấp, trường địa thế vị trờn cao đồng thời dựa trờn cỏc đặc trưng khớ hậu synop. Ngoài cỏc tiờu chớ trờn cần thiết xem xột cỏc quỏ trỡnh mưa về mặt thời gian, khụng gian và tớnh chất mưa.
2.3.2 Đặc trưng và mụ phỏng cỏc loại hỡnh thời tiết gõy mưa ở khu vực Đụng Bắc Bộ.
Đặc trưng loại hỡnh thời tiết gõy mưa trong cỏc thỏng mựa hố ở khu vực Đụng Bắc Bộ bao gồm 5 loại hỡnh thế chớnh, đú là ỏp cao lạnh, ỏp thấp núng Ấn Miến, ỏp cao cận nhiệt đới (ỏp cao phú nhiệt đới), xoỏy thuận nhiệt đới và dải hội tụ nhiệt đới. Ngoài ra trong quỏ trỡnh tranh chấp của cỏc khối khớ tạo nờn một loại hỡnh thế synop khụng rừ ràng hoặc một loại hỡnh thời tiết chịu tỏc động bởi nhiều loại hỡnh thế cú tỏc động tương đương nhau hoặc quỏ trỡnh mưa do nguyờn nhõn động, nhiệt lực dưới tỏc động của địa hỡnh được xếp vào cỏc loại hỡnh thế khỏc. Tuy nhiờn khi xem xột một loại hỡnh thế synop đặc trưng gõy mưa cần phải phõn tớch đỏnh giỏ cơ chế hoàn lưu và cỏc điều kiện động nhiệt lực khỏc kốm theo. Cỏc loại hỡnh thế synop đặc trưng gõy mưa và đụng ở miền Bắc cú thể được mụ phỏng như sau:
55
Hỡnh 2.3 Hỡnh thế ỏp cao lạnh
Trong hỡnh thế ỏp cao lạnh lại phõn chia ra làm cỏc trường hợp nhỏ hơn, nhưng vẫn tớnh là một loại hỡnh thế chủ đạo gõy mưa. Đú là, cỏc tỉnh miền Bắc nằm ở rỡa phớa nam hoặc tõy nam của ỏp cao lạnh lục địa hay trường hợp ỏo cao lạnh kết hợp với rónh ỏp thấp bị nộn, rỡa ỏp cao lạnh kết hợp với nhiễu động trong dũng xiết giú tõy cận nhiệt đới trờn cao và trường hợp cuối cựng là rỡa ỏp cao lạnh kết hợp với xoỏy thuận nhiệt đới.
Rỡa phớa nam hoặc tõy nam của ỏp cao lạnh
Như đó nờu trong phần giú mựa mựa đụng, ỏp cao lạnh khống chế thời tiết ở miền Bắc nước ta chủ yếu do vựng ỏp cao hoặc lưỡi ỏp cao ở khu vực đụng nam Trung Hoa mà nguồn gốc là ỏp cao cực đới biến tớnh trong quỏ trỡnh di chuyển xuống phớa nam. Quỏ trỡnh xảy ra mưa rào và dụng chủ yếu trong quỏ trỡnh ỏp cao lạnh bắt đầu ảnh hưởng tức ở phần rỡa của ỏp cao này. Tuy nhiờn tuỳ thuộc vào mối tương tỏc bởi cỏc hệ
56
thống thời tiết khỏc mà quỏ trỡnh mưa xảy ra trước hoặc sau khi ỏp cao lạnh tỏc động. Mức độ mónh liệt và thời gian kộo dài cũng phụ thuộc vào mối tương tỏc này. Tiờu chớ rỡa ỏp cao phải cú đường đẳng ỏp đúng kớn của xoỏy nghịch qua Bắc Bộ. Hỡnh thế ỏp cao lạnh cú thể kốm theo đường đứt, front lạnh cựng với quỏ trỡnh tăng khớ ỏp, giảm nhiệt độ và điểm sương. Mưa và dụng ở cỏc tỉnh miền Bắc chỉ cú thể xảy ra trong thời kỳ đầu và cuối mựa đụng hoặc trong những thỏng chuyển tiếp. Thụng thường quỏ trỡnh mưa và dụng xảy ra do sự tương tỏc của ỏp cao lạnh với cỏc hệ thống thời tiết khỏc trong đú vai trũ của ỏp thấp núng Ấn Miến giữ một vị trớ hết sức quan trọng. Vào những thỏng cuối mựa đụng vị trớ trung tõm ỏp cao lạnh lệch dần về phớa đụng, sự biến tớnh của ỏp cao này thể hiện rừ hơn và quỏ trỡnh tỏc động cũng kộm phần mónh liệt. Vỡ vậy, quỏ trỡnh mưa bất ổn định núi chung, mưa rào và dụng núi riờng cũng giảm dần đồng thời qua trỡnh mưa nhỏ mưa phựn xuất hiện thường xuyờn hơn.
Áp cao lạnh kết hợp rónh ỏp thấp bị nộn
Đõy là loại hỡnh thế synop gõy mưa và dụng đặc trưng nhất và thường xảy ra trong mựa chuyển tiếp khi ỏp thấp núng Ấn - Miến cũn hoạt động ở khu vực đụng nam Trung Hoa hoặc Bắc Bộ cũng như quỏ trỡnh phỏt triển trở lại của ỏp thấp này sau thời kỳ mựa đụng lạnh giỏ. Quỏ trỡnh mưa và dụng xuất hiện ngay trước khu vực ỏp cao lạnh ảnh hưởng, nơi đối lưu phỏt triển mạnh mẽ nhất. Trong trường hợp ỏp cao lạnh cường độ mạnh, di chuyển nhanh kốm theo front lạnh, đường đứt thỡ dụng tố lốc hay xảy ra đặc biệt khu vực vịnh Bắc Bộ và ven biển Trung Bộ. Tuỳ thuộc vị trớ trung tõm ỏp cao lạnh, mức độ phỏt triển, hỡnh dạng cũng như đặc trưng của rónh ỏp thấp và cấu trỳc hoàn lưu trờn cao mà phạm vi, thời gian và cường độ mưa, dụng cú khỏc nhau. Vị trớ ỏp trung tõm ỏp cao lạnh tồn tại dưới hai vựng khỏc nhau trờn khu vực Tứ Xuyờn hoặc phớa tõy tỉnh Quảng Đụng (Trung Quốc). Quỏ trỡnh di chuyển xuống phớa nam của cỏc ỏp cao lạnh này cũng khỏc nhau theo hướng Bắc-Nam hoặc Đụng bắc-Tõy nam. Dưới tỏc động nộn của ỏp cao lạnh và dạng phỏt triển ban đầu của ỏp thấp núng Ấn -Miến
57
mà rónh ỏp thấp bị nộn tồn tại dưới dạng rónh ỏp thấp cú hướng Đụng-Tõy hoặc Tõy bắc-Đụng nam. Quỏ trỡnh mưa và dụng của loại hỡnh thế synop này phụ thuộc rất nhiều hỡnh dạng của trục rónh bởi lẽ nú liờn quan chặt chẽ đến cấu trỳc hoàn lưu và điều kiện nhiệt ẩm. Loại hỡnh thế này đụi khi kốm theo xoỏy thuận hoặc hội tụ giú trờn cao song nú chỉ là điều kiện làm gia tăng quỏ trỡnh mưa và dụng.
Ngoài ra khi xem xột quỏ trỡnh mưa cần lưu ý đến điều kiện nhiệt ẩm ban đầu của mặt đệm.
Rỡa ỏp cao lạnh kết hợp với nhiễu động trong dũng xiết giú tõy cận nhiệt đới
trờn cao (Rónh giú tõy-RGT)
Trong những thỏng chuyển tiếp từ mựa đụng sang mựa hố hoặc ngược lại, khi mà ỏp cao lạnh cực đới đó suy yếu hoặc mới bắt đầu phỏt triển trở lại, ở khu vực phớa nam Trung Hoa và khu vực Bắc Bộ nước ta đụi khi vẫn chịu tỏc động của rỡa ỏp cao lạnh này. Đõy cũng là thời kỳ hoạt động mạnh mẽ nhất của những nhiễu động trong đới giú tõy cận nhiệt đới ở lớp trờn của tầng đối lưu. Vào thời kỳ này khu vực khoảng từ 20˚N đến 40˚N ở khu vực phớa nam dóy nỳi Hymalaya thường xuất hiện những nhiễu động dạng rónh ỏp thấp trong dũng xiết giú tõy trờn cao của đới giú tõy cận nhiệt đới. Khi vị trớ rónh ỏp thấp này ở vào khoảng 90˚E đến 100˚E sẽ cú tỏc động đến thời tiết cỏc tỉnh miền Bắc nước ta. Tuy nhiờn khụng phải rónh ỏp thấp nào trong dũng xiết giú tõy trờn cao cũng gõy mưa rào và dụng. Tuỳ thuộc độ nụng, sõu của rónh, vị trớ và tốc độ di chuyển mà quỏ trỡnh mưa rào và dụng xảy ra với phạm vi và mức độ mónh liệt khỏc nhau. Trường hợp ỏp cao lạnh kết hợp với tỏc động của nhiễu động rónh ỏp thấp trờn cao này là một dạng điển hỡnh nhất của quỏ trỡnh mưa rào và dụng ở cỏc tỉnh miền Bắc
58
Rỡa ỏp cao lạnh kết hợp với XTNĐ là dạng hỡnh thế synop đặc trưng gõy mưa rào và dụng kộo dài đối với cỏc tỉnh miền Bắc, đặc biệt đối với cỏc tỉnh Trung Bộ, trong đú cần kể đến vai trũ của ATNĐ và bóo. Trờn thực tế do đặc trưng khớ hậu synop nờn cú sự khỏc nhau đỏng kể đối với quỏ trỡnh tương tỏc này.
Đối với Bắc Bộ phần lớn cỏc XTNĐ hỡnh thành trong thời kỳ hoạt động của ỏp cao lạnh chủ yếu cú nguồn gốc từ rónh ỏp thấp bị nộn hoặc do sự phỏt triển của cỏc xoỏy thuận trong cỏc nhiễu động ở lớp trờn tầng đối lưu nờn thời gian của quỏ trỡnh mưa rào và dụng ớt kộo dài. Đối với cỏc tỉnh Trung Bộ, thời kỳ hoạt động của XTNĐ cũng trựng với thời kỳ hoạt động của giú mựa mựa đụng. Do vậy phần lớn cỏc XTNĐ trong đú cú ATNĐ, bóo cú nguồn gốc từ Biển Đụng nờn quỏ trỡnh tương tỏc này thường xảy ra mónh liệt và thời gian kộo dài hơn. Tuy nhiờn khi đề cập đến quỏ trỡnh tương tỏc của rỡa ỏp cao lạnh với XTNĐ cần thiết phải đề cập đến đặc điểm về mặt thời gian của quỏ trỡnh: ỏp cao lạnh ảnh hưởng trước, sau hay cựng thời kỳ hoạt động của XTNĐ, bởi lẽ điều đú liờn quan chặt chẽ với điều kiện mặt đệm trong quỏ trỡnh phỏt