2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu
2.2.3. Phương pháp xác định chỉ số gió mùa, mưa gió mùa và một số đặc
mùa ở Việt Nam
Thời gian bắt đầu gió mùa mùa hè thường dao động trong khoảng cuối tháng 4 đến đầu tháng 5, đây chính là thời gian bắt đầu giai đoạn đốt nóng mạnh Bán Cầu Bắc bởi bức xạ Mặt Trời. Thời gian kết thúc gió mùa mùa hè dao động trong khoảng cuối tháng 9 đến cuối tháng 10, cũng là thời gian kết thúc giai đoạn đốt nóng mạnh tại Bán Cầu Bắc. Như vậy, q trình đốt nóng Bán Cầu Bắc bởi bức xạ đóng vai trị quan trọng đối với ngày mở đầu, kết thúc và thời gian kéo dài gió mùa mùa hè. Bên cạnh yếu tố đốt nóng bề mặt, một số yếu tố tác động tới sự bùng nổ và biến đổi của gió mùa bao gồm: vai trị tương phản đất-biển, vai trò sự quay Trái đất, vai trò của độ ẩm, vai trò của lục địa-địa hình, tác động của ENSO, trong đó ENSO được coi là nguyên nhân chính dẫn đến sự biến đổi về cường độ gió cũng như lượng mưa trên tồn khu vực gió mùa[51].Hướng gió thịnh hành Tây - Nam chính là cơ sở để xác định gió mùa mùa hè,tuy nhiên hướng gió chủ đạo này có thể khơng liên tục trong toàn bộ giai đoạn. Cường độ đốt nóng Bán Cầu Bắc bởi bức xạ có thể làm ảnh hưởng tới cường độ gió mùa. Đồng thời, các trung tâm tác động tới gió mùa mùa hè khơng chỉ làm xuất hiện hồn lưu hướng khác gây gián đoạn hướng gió thịnh hành mà cường độ của hồn lưu
cịn ảnh hưởng tới cường độ gió mùa. Sự bắt đầu, kết thúc, gián đoạn, thời gian kéo dài và cường độ của gió thịnh hành chính là những đặc trưng mơ tả hồn lưu gió mùa, có thể được đánh giá thơng qua chỉ số gió mùa.
Như đã phân tích trong phần tổng quan, hiện nay, có rất nhiều chỉ số gió mùa đã được áp dụng, tuy nhiên, các chỉ số gió mùa được xây dựng dựa trên tính tương phản theo mùa của đặc trưng được chọn để phản ánh diễn biến hoạt động của gió mùa trong một khu vực cụ thể [15], vì vậy,với mỗi chỉ số, chỉ có thể áp dụng cho một số khu vực phù hợp. Đối với khu vực Đông Nam Á, nghiên cứu của tác giả Wang và Fan đã đề xuất chỉ số hồn lưu DU2 (cịn gọi là MCI2) và chỉ số đối lưu CI2 trên cơ sở phân tích các trung tâm tác động trong vùng. Chỉ số hồn lưu MCI 2 được tính bằng hiệu thành phần gió vĩ hướng mực 850 hPa trung bình của khu vực (5 - 15°N, 90 -130°E) và khu vực (22,5 - 32,5°N, 110 -140°E) tính trung bình cho mùa gió mùa từ tháng 6 tới tháng 9; Chỉ số đối lưu được tính bằng chuẩn sai âm của bức xạ phát xạ sóng dàitrong khu vực (10-20°N, 115-140°E) [31]. Hai chỉ số này được dùng để phản ánh hoạt động của gió mùa trên phạm vi rộng lớn, do vậy, có thể chưa thật phù hợp với phạm vi nhỏ hẹp như lãnh thổ Việt Nam.
Ngồi ảnh hưởng của gió mùa, mưa gió mùa mùa hè cịn chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố khác như nhiễu động nhiệt đới, địa hình, gió đất biển,..do đó nếu chỉ dựa vào sự thay đổi của lượng mưa có thể sẽ khơng xác định chính xác thời điểm bùng nổ gió mùa[14]. Đồng thời, tại khu vực Đông Nam Á, các đặc trưng về khí áp, lượng mưa hay bức xạ sóng dài khơng thể hiện rõ sự tương phản giữa hai mùa ở khu vực [15].
Mặt khác, khi nói đến gió mùa, người ta thường nghĩ ngay đến sự tương phản những đặc trưng về hoàn lưu, do vậy, các nghiên cứu thường phân tích những đặc trưng của trường gió để xác định khu vực, thời kỳ đặc trưng cho hoạt động của gió mùa. Nhiều nghiên cứu cho thấy, sự tương phản ở thành phần gió vĩ hướng thể hiện rõ hơn so với thành phần kinh hướng. Đặc biệt, có sự tương phản rõ rệt của thành phần véc - tơ gió trung bình ở mực 850 hPa trên khu vực giữa vĩ độ 10°S đến 20°N trên Ấn Độ Dương, kéo dài đến kinh độ 120-125°E thuộc Tây Thái Bình Dương[15,26]. Nghiên cứu về việc lựa chọn các chỉ số gió mùa cho Việt Namcũng cho thấy những chỉ số gió mùa dựa vào gió vĩ hướng của một khu vực tại mực 850 hPa có khả năng phản ánh sát hơn diễn biến và ảnh hưởng của gió mùa trên các khu vực nhỏ và có cơ chế tác động phức tạp[26]. Nghiên cứu của tác giả Nguyễn Thị Hiền Thuận cũng cho thấy thành phần gió vĩ hướng ở mực 850mb có quan hệ với lượng mưa ở khu vực Nam Bộ tốt nhất, vì vậy có thể sử dụng để xác định chỉ số gió mùa[15].
Nghiên cứu về gió mùa mùa hè trên khu vực biển Đông[22], chỉ số gió mùa được sử dụng là chỉ số hoàn lưu SCSSM (South China Sea Summer Monsoon). SCSSM được xác định bằng thành phần gió vĩ hướng mực 850 hPa trung bình khu vực (5-15°N, 110-120°E) (Hình 2.3). Từ đó, xác định pentad (hậu) mở đầu của gió mùa
25/4 thỏa mãn hai điều kiện: (1) SCSSM >0 trong hậu bùng nổ; (2)Bốn hậu tiếp theo, gồm cả hậu bùng nổ, SCSSM >0 trong ít nhất 3 hậu và SCSSM trung bình 4 hậu đó>1m/s. Chỉ số SCSSM được tính tốn dựa trên thành phần gió ở mực 850 hPa, nơi có sự tương phản lớn về thành phần gió giữa các mùa, đồng thời có khả năng mơ tả cơ chế gió mùa tại Việt Nam, có quan hệ tốt với lượng mưa. Nghiên cứu về các chỉ số gió mùa của tác giả Trần Việt Liễn cũng chỉ ra rằngchỉ số SCSSM có quan hệ khá tốt nhất với lượng mưa trên hầu hết các khu vực thuộc lãnh thổ Việt Namvới hệ số tương quan khoảng 0.5-0.7.Vì vậy, trong luận văn này, chỉ số SCSSM cũng được sử dụng để đánh giá sự biến động các đặc trưng của gió mùa mùa hè. Theo [22], pentad (hậu) bắt đầu của gió mùa mùa hè được xác định dựa trên chỉ số SCSSM, song cách xác định này chỉ ước lượng khoảng thời gian bùng nổ của gió mùa mùa hè. Muốn xác định được thời gian kéo dài của gió mùa, cần phải xác định thời điểm kết thúc gió mùa. Nếu chỉ đơn giản coi điều kiện kết thúc gió mùa mùa hè là chỉ số SCSSM khơng thỏa mãn hai điều kiện cần thiết cho sự bùng nổ thì chưa đảm bảo được sự chặt chẽ đối với các trường hợp có thể xảy ra và cũng chỉ ước lượng khoảng thời gian kết thúc. Trong nghiên cứu này, ngày bắt đầu và kết thúc gió mùa mùa hè được xác định và điều chỉnh phù hợp, đồng thời các đặc trưng về thời gian kéo dài, cường độ và số nhịp gió mùa mùa hè cũng được xác định như sau:
Ngày bắt đầu của gió mùa mùa hè (GMMH) là ngày đầu tiên của chuỗi có
SCSSM liên tục dương và thuộchậu bùng nổ. Hậu bùng nổđược xác định là hậu đầu tiên sau ngày 25/4 (bắt đầu từ hậu 24) thỏa mãn cả hai điều kiện:
(1) SCSSM >0 trong hậu bùng nổ
(2) Bốn hậu tiếp theo, gồm cả hậu bùng nổ, SCSSM>0 trong ít nhất 3 hậu và
SCSSM trung bình bốnhậu đó lớn hơn 1m/s
Ngày kết thúc của GMMH là ngày trước ngày đầu tiên của chuỗi có SCSSM
liên tục âm và có chứahậukết thúc.Hậu kết thúc làhậu sau ngày 15/9 (bắt đầu từ hậu 53) thỏa mãn:
(1) SCSSM <0 trong hậu kết thúc
(2) Bốn hậu tiếp theo, bao gồm cả hậu kết thúc, có dưới bahậu có SCSSM>0,
SCSSM trung bình bốn hậu nhỏ hơn hoặc bằng 1 m/s.
(3) Sau hậu kết thúc, khơng cịn hậu nào thỏa mãn điều kiện của hậu bùng
nổ GMMH
Thời gian kéo dài: thời gian kéo dài của GMMH là khoảng thời gian tính bằng
ngày từ ngày bắt đầu tới ngày kết thúc của GMMH.
Số nhịp GMMH: Là số lần có SCSSM ngày đổi dấu từ dương sang âm trong
thời kì GMMH.Số nhịp thể hiện tính liên tục của GMMH, số nhịp càng ít, GMMH càng liên tục.
Cường độ GMMH là trung bình vận tốc gió của ơ chữ nhật để xác định chỉ số SCSSM (hay nói cách khác chính là giá trị trung bình SCSSM trong thời kì GMMH).
Hình 2.3: Sơ đồ khu vực tính chỉ số gió mùa SCSSM
Mưa gió mùa mùa hè là hệ quả do gió mùa mùa hè gây ra, sự biến động những đặc trưng gió mùa mùa hè dẫn tới biến động những đặc trưng mưa. Vì vậy, luận văn không sử dụng các chỉ số về mưa để đánh giá sự biến động của gió mùa dưới ảnh hưởng của hiện tượng ENSO, mà ngược lại, từ sự biến động của đặc trưng gió mùa, đánh giá sự biến động các đặc trưng mưa.
Để đánh giá ảnh hưởng của ENSO tới mưa gió mùa mùa hè, chỉ số chuẩn sai lượng mưa gió mùamùa hè được phân tíchtheo các giai đoạn phát triển của các pha ENSO.Lượng mưa gió mùa mùa hè được tính là tổng lượng mưa từ ngày mở đầu đến ngày kết thúc gió mùa mùa hè, do đó chịu sự chi phối trực tiếp của sự biến động những đặc trưng ngày mở đầu, ngày kết thúc, thời gian kéo dài, số nhịp và cường độ gió mùa mùa hè.
2.2.4. Phương pháp phân tích đánh giá ảnh hưởng của ENSO tới gió mùa mùa hè và mưa gió mùa mùa hè