L Ờ IC ẢM ƠN
3.4. Biến đổi của trường gió trên khu vực đồng bằng Bắc Bộ vào mùa đông
đông trong giai đoạn 1997-2017
Như đã phân tích ở trên, khi KKL xâm nhập xuống sẽ làm thay đổi một
cách cơ bản hệ thống gió đang tồn tại, trong đó có thể thấy rõ ràng sự thay đổi của trường gió về cả hướng và tốc độ, gió hướng lệch bắc và tốc độ tăng lên.
Mức độtăng lên của tốc độ gió phụ thuộc vào cường độ của đợt KKL. Trong các phần dưới đây sẽ trình bày kết quả tính toán thống kê cho các đại lượng tốc độ gió lớn nhất. Cụ thể:
- Tốc độ gió lớn nhất tháng: là giá trị tốc độ gió lớn nhất được quan trắc trong chuỗi số liệu các giá trị quan trắc gió hàng ngày của tháng xem xét;
- Tốc độ gió lớn nhất trung bình tháng: là trung bình cộng của tất cả các giá trị tốc độ gió lớn nhất trong ngày của tháng xem xét;
- Tốc độ gió lớn nhất tuyệt đối tháng: là giá trị tốc độ gió lớn nhất được quan trắc trong chuỗi số liệu các giá trị quan trắc gió hàng ngày của cùng một tháng xem xét trong cả giai đoạn 1997-2017.
Bảng 3.7. Tốc độ gió lớn nhất (m/s) trong tháng I giai đoạn 1998 - 2017
Trạm/
Năm Láng Sơn Tây ĐôngHà DươngHải Hưng Yên Nam Định Văn
Lý Ninh Bình Bình Thái 1998 10 8 10 11 7 12 15 8 12 1999 7 8 7 10 7 10 10 7 10 2000 12 9 8 12 7 12 12 9 11 2001 12 8 8 9 8 10 15 9 12 2002 6 8 8 10 8 8 12 7 9 2003 12 10 10 14 10 8 10 13 11 2004 6 8 8 11 11 9 12 11 11 2005 7 8 8 8 9 8 12 6 9 2006 7 5 7 10 10 7 12 6 8 2007 9 7 7 10 11 8 13 7 8 2008 8 6 6 8 10 6 12 7 9 2009 8 6 8 12 8 7 10 6 9 2010 8 5 7 7 7 6 12 7 9 2011 8 4 10 9 11 9 12 7 12 2012 8 4 6 6 7 5 9 7 7 2013 7 4 8 6 7 6 9 6 9 2014 6 4 8 9 9 6 10 7 10 2015 7 4 7 9 9 7 12 6 10 2016 7 5 8 10 9 6 12 9 8 2017 8 5 5 8 7 6 12 8 12 Max 12 10 10 14 11 12 15 13 12 TB 8 6 8 9 9 8 12 8 10
Bảng 3.7 ở trên đưa ra kết quả thống kê tốc độ gió lớn nhất trong tháng I (tháng giữa của chính đông) ghi nhận được tại các trạm vào từng mùa đông trong giai đoạn 1979-2017. Từ bảng số liệu có thể nhận thấy rằng, tốc độ gió lớn nhất ngày duy trì ở mức 5-9m/s (cấp 4, cấp 5). Tốc độ gió lớn nhất quan
trắc được tại trạm Văn Lý với tốc độ gió lớn nhất trong tháng I dao động phổ
biến từ 10-12m/s (cấp 5 cấp 6), có những năm quan trắc được tốc độ gió lớn nhất lên đến 15m/s (đạt cấp 7). Trong vòng 20 năm qua, tốc độ gió lớn nhất ngày quan trắc được tại trạm Sơn Tây và Hà Đông là 10 m/s (cấp 5), các trạm khác quan trắc được tốc độ gió từ 11-13 m/s (cấp 6), riêng hai trạm Hải
Dương và Văn Lý quan trắc được giá trị là 14-15 m/s (cấp 7).
Bảng 3.8. Tốc độ gió lớn nhất tuyệt đối tháng và tốc độ gió lớn nhất trung bình tháng (m/s) theo từng tháng mùa đông và từng trạm nghiên cứu
Trạm/
Tháng Láng Sơn
Tây ĐôngHà DươngHải Hưng Yên Nam Định Văn
Lý Ninh Bình Bình Thái Lớn nhất tháng II 13 12 11 12 12 10 18 9 12 III 14 16 17 19 12 10 16 10 14 IV 16 24 20 14 12 20 33 14 21 V 16 19 18 16 15 18 21 10 18 IX 12 18 14 18 18 19 33 20 22 X 12 14 11 20 18 17 30 15 31 XI 16 15 13 17 16 14 17 14 20 XII 12 12 15 15 14 12 15 12 13 Trung bình tháng II 8.4 8.0 8.2 9.2 8.5 7.1 12.4 6.8 10.1 III 8.9 8.3 8.9 10.7 9.0 7.5 12.4 7.0 10.0 IV 9.6 9.8 10.2 10.5 9.3 8.9 13.7 7.4 12.0 V 10.7 11.3 10.4 11.8 10.8 9.7 13.2 8.6 11.9 IX 8.4 8.4 8.6 12.1 10.0 8.8 15.1 9.3 12.1 X 8.6 7.7 7.1 11.1 9.3 9.0 13.8 8.8 11.5 XI 10.0 7.5 8.5 10.8 9.3 8.4 12.5 8.4 11.0 XII 8.5 6.5 7.6 10.5 9.4 7.9 11.9 8.1 9.9
Để có cái nhìn bao quát hơn về tốc độ gió lớn nhất tại trạm theo từng
tháng trong mùa đông, bảng 3.8 đưa ra kết quả thống kê xác định giá trị tốc
độ gió lớn nhất tuyệt đối tháng và tốc độ gió lớn nhất trung bình tháng theo từng tháng mùa đông và tại từng trạm nghiên cứu. Từ bảng 3.8 có thể thấy gió mạnh thường được quan trắc thấy tại trạm Văn Lý, tiếp đến là trạm Thái Bình và Hải Dương. Tốc độ gió lớn nhất tuyệt đối tháng và trung bình tháng ở các
trạm vào các tháng đầu và cuối mùa đông (tháng IV, tháng V, tháng IX và tháng X) thường cao hơn vào các tháng chính đông.
Theo kết quả thống kê trên bảng 3.8, tốc độ gió lớn nhất tuyệt đối tháng quan trắc được ở các trạm dao động phổ biến từ 12-18m/s (cấp 6-cấp 8). Trạm
Văn Lý đã quan trắc được tốc độ gió lớn nhất tuyệt đối rất mạnh trong tháng IV và tháng IX là 33m/s (cấp 12). Một số trạm quan trắc được tốc độ gió lớn nhất tuyệt đối trong các tháng đạt cấp 9 đó là: Trạm Sơn Tây vào tháng IV là
24m/s, Thái Bình vào tháng IV và tháng IX là 21 và 22m/s. Riêng trạm Nam
Định trong tháng II và tháng III quan trắc được tốc độ gió lớn nhất tuyệt đối chỉ là 10m/s, đạt cấp 5. Xét đến tốc độ gió lớn nhất trung bình tháng, trạm
Văn Lý quan trắc được các giá trị lớn nhất trong các trạm thuộc khu vực
Đồng bằng Bắc Bộ với các giá trị dao động từ 11.9 (đạt cấp 6) đến 15.1m/s
(đạt cấp 7), trong đó giá trị 15.1m/s xảy ra trong tháng IX. Tiếp đến là trạm Hải Dương và Thái Bình với tốc độ lớn nhất trung bình tháng dao động từ 9.2
(đạt cấp 5) đến 12.1m/s (đạt cấp 6). Tại các trạm khác, tốc độ gió lớn nhất
trung bình tháng dao động phổ biến từ 7 - 10m/s (đạt cấp 5), riêng trạm Sơn Tây trong tháng V đã quan trắc được tốc độ gió lớn nhất trung bình tháng là
11.3m/s (đạt cấp 6).
3.5. Phân tích nguyên nhân chi phối sự biến đổi trong hoạt động của không khí lạnh trên khu vực đồng bằng Bắc Bộ
Như đã biết, nguyên nhân chính của những đợt xâm nhập lạnh đến
nước ta trong mùa đông đều từ áp cao Siberia. Đây là một trung tâm áp cao hoạt động trong mùa đông ở khu vực Á- Âu. Khí áp trung tâm của áp cao này có thể lên tới 1083 mb, cao hơn trị số khí áp trung bình nhiều năm khoảng 40mb. Ngoài áp cao Siberia thì áp thấp Aleut cũng có tác động đến số đợt không khí lạnh ảnh hưởng đến nước ta. Sự mở rộng hơn hay thu hẹp hơn
phạm vi ảnh hưởng của hai trung tâm khí áp này trong các tháng đều ảnh
hưởng đến sốđợt không khí lạnh. Bảng 3.10 dưới đây cho biết về hệ sốtương
quan giữa độ cao địa thế vị trung bình vùng trung tâm của áp cao Siberia (40- 60oN, 70-110oE) và vùng trung tâm của áp thấp Aleut (50- 60oN, 170-150oW)
mực 1000mb với tổng số đợt không khí lạnh trong các tháng trong giai đoạn 1979-2015.
Bảng 3.9: Bảng hệ sốtương quan giữa cường độ của áp cao Siberia, áp thấp Aleut với sốđợt không khí lạnh trong từng tháng
Tháng 9 10 11 12 1 2 3 4 5 Các tháng cuối đông Áp cao Siberia 0,25 0,17 -0,15 0,56 0,61 0,65 0,44 0,42 0,17 0,51 Áp thấp Aleut -0,43 -0,36 0,26 -0,15 0,15 -0,30 -0,33 -0,03 -0,15 -0,33 Từ bảng 3.9 có thể thấy các tháng giữa đông có hệ số tương quan cao
nhất đối với áp cao Siberia vì đây là các tháng có nhiều đợt không khí lạnh
ảnh hưởng đến nước ta nhiều nhất và là các tháng áp cao này có cường độ
mạnh nhất. Điều này cũng xảy ra tương tự với áp thấp Aleut, chỉ có riêng
tháng I là có tương quan dương nhưng không nhiều. Điều này được lý giải là
do trong tháng này, cường độ của áp thấp này có giảm nhẹ so với các tháng
khác và đồng thời số đợt không khí lạnh cũng tăng. Hệ số tương quan thấp nhất rơi vào các tháng đầu đông, cụ thể là vào tháng IX vì khi đó cường độ
của hai trung tâm áp cao này còn yếu, đồng thời số đợt không khí lạnh cũng
còn ít. Càng tiến về các tháng tiếp theo, hệ số tương quan càng tăng và bắt
đầu giảm dần từ tháng III - khi sang giai đoạn cuối đông.
Với các tháng cuối đông, ở áp cao Siberia, tương quan của tháng III là cao nhất, còn các tháng còn lại thì giảm dần. Điều đó cho thấy cường độ của
áp cao Siberia cũng giảm dần và sốđợt không khí lạnh ảnh hưởng đến nước ta
cũng giảm dần. Tuy nhiên, với áp thấp Aleut lại khác, hệ số tương quan của áp thấp này tăng từ tháng III đến tháng IV, nhưng sau đó lại giảm ở tháng V.
Điều này thể hiện áp thấp này có cường độ giảm đi trong các tháng cuối đông.
Tuy nhiên, ở tháng IV, cường độ của áp thấp Aleut lại có sự giảm mạnh hơn
là tháng V và giảm mạnh hơn hẳn so với tháng III. Ở cuối bảng là hệ sốtương
vị vùng trung tâm của hai trung tâm khí áp đang xét. Từ các giá trị hệ số tương quan này, có thể thấy cường độ trung bình của áp cao Siberia và áp thấp Aleut trong các tháng cuối đông cũng khá mạnh, tổng số đợt không khí lạnh cũng lớn, gần bằng với tháng XII - tháng đầu tiên trong các tháng giữa
đông.
3.6. Phân tích cơ chế nhiệt động lực học chi phối đợt lạnh bất thường trên khu vực đồng bằng Bắc Bộ trong năm 2018
Các phân tích ở trên đã cho thấy những thay đổi trong hoạt động của KKL trên khu vực ĐBBB chịu sự tác động của nhiều hệ thống khí áp chi phối, đặc biệt là Áp cao Siberia. Tuy nhiên, trên thực tế khi KKL ảnh hưởng đến khu vực ĐBBB, còn có sự tham gia của nhiều hình thế thời tiết khác. Chính sự kết hợp này tạo ra nhiều hệ quả thời tiết khác nhau cũng như làm thay đổi cường độ của khối KKL. Câu hỏi đặt ra là có hay không nhiều dạng cơ chế nhiệt động lực, hay chỉ có một dạng cơ chế nhiệt động lực chung gây ra tính bất thường của các đợt KKL trong mùa đông. Phần dưới đây sẽ đi sâu
phân tích chi tiết cơ chế nhiệt động lực và vật lý chi phối tính bất thường trong đợt lạnh kỷ lục kéo dài từ 14/1 đến 20/2/2008. Đây là đợt không khí lạnh không chỉ gây bất thường về cường độ mà còn gây bất thường về mức độ kéo dài trong mùa đông.
Rạng sáng 13/1/2008, một khối không khí lạnh mạnh kèm theo front lạnh di chuyển chậm xuống biên giới phía Bắc Việt Nam. Ngày và đêm 13/1 ảnh hưởng đến phía Đông Bắc Bộ và Bắc Trung Bộ, sau đó ảnh hưởng đến hầu hết phía Tây Bắc Bộ, Trung Trung Bộ và Nam Trung Bộ. Ở các tỉnh Bắc Bộ và Thanh Hóa có mưa nhỏ rải rác; các tỉnh ven biển Trung Bộ có mưa, phía Nam có nơi mưa vừa, mưa to. Nhiệt độ trung bình ngày ở Bắc Bộ giảm 7-90C (T24 ở Lạng Sơn: 9,90C, Hà Nội: 10,40C), Bắc và Trung Trung Bộ
giảm 3-50C (T24 ở Thanh Hóa: 5,40C). Sáng sớm ngày 15/1, không khí lạnh tiếp tục tăng cường bắt đầu gây ra đợt rét đậm rét hại kéo dài nhất trong lịch sử quan trắc ở các tỉnh Bắc Bộ, Bắc Trung Bộ và Trung Trung Bộ.
Sau đó, không khí lạnh liên tục được tăng cường xuống miền Bắc nước ta vào các ngày 21/1, 26/1, 30/1, 6/2, 8/2, 11/2, 14/2 và 17/2/2008 đã gây ra đợt rét đậm, rét hại kéo dài 38 ngày (tính đến hết ngày 20/02/2008). Đây là đợt rét đậm, rét hại kéo dài nhất từ trước tới nay ở miền Bắc. Trước đó là đợt
rét đậm vào tháng 1 và tháng 2 năm 1989 (kéo dài 31 ngày).
Đáng lưu ý là tháng giêng nhiệt độ trung bình ở miền Bắc phổ biến thấp hơn mức bình thường từ 1,2-1,30C, song nửa đầu tháng nhiệt độ phổ biến cao hơn từ 1-20C và nửa cuối tháng thấp hơn từ 2-40C; còn 20 ngày đầu tháng 2 thấp hơn từ 5-60C.
Đợt rét đậm rét hại vừa qua, ở vùng núi và trung du Bắc Bộ đã xảy ra 31 ngày rét hại, đáng chú ý là ngày 1/2/2008 là ngày rét nhất trong đợt rét này với nhiệt độ trung bình ngày phổ biến từ 6-80C (Lạng Sơn 3,90C; Cao bằng 5,30C), đây là ngày có nhiệt độ trung bình ngày thấp nhất trong chuỗi số liệu nhiều năm. Tại Sa Pa nhiệt độ trung bình ngày đã xuống thấp kỷ lục -0.10C (ngày 14/2). Riêng khu vực Tây Bắc và Bắc Trung Bộ thời gian xảy ra rét
đậm, rét hại muộn hơn (kể từ sau ngày 22/1), trong đó Lai Châu có 7 ngày rét
hại, 4 ngày rét đậm (kể từ ngày 9/2), Sơn La có 24 rét hại (kể từ ngày 28/1), còn các tỉnh Bắc Trung Bộ có 22 ngày rét đậm, rét hại, trong đó số ngày rét hại chiếm tới 2/3. Đợt rét đậm, rét hại này còn ảnh hưởng tới các tỉnh phía Bắc của Trung Trung Bộ với 6 ngày rét hại và 15 ngày rét đậm (kể từ ngày 31/1), Thừa Thiên Huếcó 6 ngày rét đậm (kể từ ngày 9/2).
Trong đợt rét đậm rét hại này nhiệt độ thấp nhất tại một số nơi thuộc vùng núi cao Bắc Bộ xuống dưới 00C như: Sa Pa: -1,00C; Mẫu Sơn (Lạng
Sơn): -2,00C; vùng đồng bằng trung du Bắc Bộ từ 4-7oC (Hà Nội 6,70C); Bắc Trung Bộ từ 5-100C. Có tới 25 ngày xảy ra mưa nhỏ mưa phùn, nhiều hơn năm 1989 (7 ngày). Băng tuyết đã xuất hiện ở các vùng núi cao thuộc Lạng Sơn, Lào Cai, Hà Giang, Sơn La, Lai Châu và kéo dài trong nhiều ngày liên tục. Đây là năm có băng tuyết xuất hiện trên diện rộng và kéo dài nhất từ trước cho đến thời điểm này (2/2008).
Hình 3.9. Phân bố nhiệt độ lúc 7 giờ các ngày 14/1; 1/2 và 21/2/2008 trên khu vực các tỉnh miền núi phía Bắc
Ngày 21/2/2008, thời tiết ấm lên nhanh chóng và kết thúc đợt rét đậm rét hại ở Bắc Bộ và Bắc Trung Bộ với nhiệt độ thấp nhất phổ biến 10-130C, nhiệt độ cao nhất đã lên tới 21-240C, một số nơi cao hơn như Hòa Bình là
26.00C; Vĩnh Yên (Vĩnh Phúc) là 25.40C;. Việt Trì (Phú Thọ) là 25,80C; Cao Bằng là 24,60C; Thái Nguyên là 25,30C; ... Hình 3.9 mô tả phân bố nhiệt độ
thấp nhất trong các ngày 14/1 (thời điểm bắt đầu bước vào đợt rét đậm, rét hại), ngày 1/2 (thời điểm nhiệt độ xuống thấp nhất) và ngày 21/2 (thời điểm kết thúc đợt rét đậm, rét hại) trên khu vực các tỉnh miền núi phía Bắc trong
đợt rét đậm rét hại kỷ lục này. Vậy đâu là nguyên nhân gây ra đợt rét đậm, rét hại kéo dài lần này? Trước tiên phải đề cập đến nguồn gốc khối không khí lạnh đã chi phối thời tiết nước ta (nguyên nhân chính), sau đó mới đề cập đến các nguyên nhân khác. Từ đây chúng tôi tìm ra được 3 nguyên nhân sau:
1) Nguyên nhân thứ nhất (nguyên nhân chính): xuất phát từ nguồn gốc và cường độ khối không khí.
Thông thường, trong những tháng mùa đông, không khí lạnh ảnh hưởng tới nước ta theo 3 nguồn gốc khác nhau: 1. là từ trung tâm áp cao Siberia; 2.
lạnh di chuyển từ phía châu Âu đi sang. Trong 3 nguồn gốc trên thì nguồn gốc 1 và 2 là những nguồn gốc chủ đạo và gây ảnh hưởng mạnh nhất và giảm nhiệt độ mạnh nhất tới nước ta một khi chúng mở rộng về phía nam, điều này một phần là do thời gian và quãng đường nó di chuyển xuống là khá ngắn, mặt khác cũng bắt nguồn từ vị trí địa lý của chúng. Còn không khí lạnh có nguồn gốc từ Châu Âu đi sang, trải qua một quãng đường và thời gian di chuyển khá dài nên khi đến khu vực Siberia thường yếu đi và tĩnh lại ở đó