I. PHÂN TÍCH CẤU TRÚC KHÔNG GIAN, THỜI GIAN CỦA TRƢỜNG
1. Phân tích cấu trúc trƣờng nhiệt độ trong bốn mùa
1.1. Cấu trúc trƣờng nhiệt độ các tháng hoạt động của gió mùa mùa đơng (12-2)
Hình 3.1: Tổng lượng phương sai chiếm đóng trong các thành phần chính của trường nhiệt độ trong các tháng mùa đông
Trên hình 3.1 biểu thị tổng lƣợng phƣơng sai tập trung trong các thành phần chính. Thành phần chính số 1 sẽ tập trung khoảng trên 60% lƣợng thông tin của toàn bộ trƣờng, thành phần số 2 chiếm trên 10%, bắt đầu từ thành phần số 3 lƣợng thông tin chỉ khoảng dƣới 10%, từ thành phần số 4 trở đi hầu nhƣ lƣợng thông tin chứa đựng không đáng kể.
Nhiệt độ quan trắc trung bình bốn mùa
Mƣa quan trắc trung bình mùa gió mùa mùa hè
Phép phân tích nhân tố (FA) REOF
Hình 3.2: Hình thế khơng gian và thời gian của tín hiệu thứ nhất (mode 1)
Hình 3.3: Hình thế khơng gian và thời gian của tín hiệu thứ hai (mode 2)
Hình 3.4: Hình thế khơng gian và thời gian của tín hiệu thứ ba (mode 3)
Hình 3.5: Hình thế khơng gian và thời gian của tín hiệu thứ tư (mode 4)
Trên hình 3.2 đến 3.5 mơ tả các hình thế các mode (1 đến 4) của yếu tố nhiệt độ trung bình mùa trong các tháng chính đơng (tháng 12 đến tháng 02) và các hệ số thời gian tƣơng ứng. Hình thế thứ nhất (mode 1) biểu thị xu thế tăng nhiệt độ tại tất các các khu vực trên tồn quốc. Hình thế thứ 2 (mode 2), biểu thị xu thế giảm nhiệt trên toàn Bắc Bộ và phần miền trung từ Thanh Hóa đến Thừa Thiên Huế. Trong khi đó, nửa phía nam của khu vực miền trung, Tây Nguyên và Nam Bộ thể thiện một xu thế tăng nhiệt. Hình thế thứ 3 (mode 3), thể hiện xu thế giảm nhiệt ở khu vực các tỉnh phía đơng và đồng bằng Bắc Bộ, cịn các tỉnh phía tây Bắc Bộ, Trung Bộ, Tây Nguyên và Nam Bộ cho thấy một hình thế tăng nhiệt. Hình thế thứ 4 (mode 4) biểu thị hình thế tăng nhiệt ở Bắc Bộ, các khu vực khác có xu thế giảm nhiệt hoặc ở pha chung chiêng.
Về mặt vật lý có thể lý giải nhƣ sau: Đối với mode số 1, nhiệt độ trên toàn lãnh thổ trong các tháng chính đơng có xu thế tăng. Điều này có thể ám chỉ một số những nguyên nhân nhƣ sau, áp cao lạnh lục địa hoạt động yếu và khơng duy trì cƣờng độ, số lần xâm lấn xuống các tỉnh phía nam ít hơn bình thƣờng. Bên cạnh đó, lƣỡi cao lạnh lục địa cũng là một trong những cơ chế kết hợp gây mƣa và giảm nhiệt độ ở khu vực các tỉnh Trung Bộ, sự khuếch tán của khơng khí lạnh mạnh cũng có khả năng làm thời tiết Tây Nguyên và Nam Bộ mát hơn. Với những lý giải nhƣ vậy thì hình thế mode số 1 tƣơng đối phù hợp với những qui luật vật lý. Hệ số thời gian ám chỉ loại hình thế tác động yếu của khơng khí lạnh xảy ra với xu thế ngày càng tăng dần trong khoảng thời gian từ năm 1982 đến nay.
Trái lại, mode số 2 biểu thị xu thế giảm nhiệt ở Bắc Bộ và các tỉnh Trung Bộ từ Thanh Hóa đến Thừa Thiên Huế, các khu vực phía nam tăng nhiệt. Điều này thể hiện áp cao lạnh lục địa hoạt động mạnh và duy trì liên tục, làm nhiệt độ Bắc Bộ giảm, kết hợp với cơ chế gây mƣa ở Trung Bộ nên nhiệt độ phần phía bắc của Trung Bộ cũng giảm. Tuy nhiên, mặc dù cƣờng độ khơng khí lạnh mạnh, nhƣng mức độ xâm lấn khơng sâu xuống các tỉnh phía nam, nên nhiệt độ khu vực phía nam của Trung Bộ, Tây Nguyên và Nam Bộ trong trạng thái tăng. Hệ số thời gian, biểu diễn hình thế tác động mạnh của khơng khí lạnh, duy trì dai dẳng nhƣng khơng xâm lấn sâu xuống phía nam có xu thế xảy ra nhiều hơn kể từ sau năm 1985 đến nay.
Mode số 3, biểu thị tăng nhiệt ở phần phía đơng và đồng bằng Bắc Bộ, tuy nhiên các tỉnh phía Tây Bắc, Trung Bộ, Tây Nguyên và Nam Bộ tăng nhiệt. Điều này thể hiện hình thế hoạt động yếu của khơng khí lạnh, chỉ đủ làm lạnh, các khu vực cửa ngõ đón gió mùa nhƣ phía đơng Bắc Bộ và Đồng bằng Bắc Bộ. Cịn phần phía tây Bắc Bộ do đƣợc che chắn bởi dãy Hồng Liên Sơn nên chỉ có những đợt khơng khí lạnh đủ mạnh mới có thể ảnh hƣởng. Tƣơng tự nhƣ vậy đối với các khu vực khác, khơng khí lạnh khơng ảnh hƣởng tới nên nhiệt độ có xu thế tăng cũng là điều dễ hiểu. Hệ số thời gian biểu thị xu thế đi ngang, nghĩa rằng hình thế khơng khí lạnh tác động yếu có xu thế duy trì, ít thay đổi trong giai đoạn 1982 đến nay.
Nhƣ vậy, từ việc phân tích thành các tín hiệu nhƣ trên, chúng ta có thể dẫn đến một số nhận định về q trình biến đổi khí hậu q khứ cơ chế của hồn
lƣu chung khí quyển trong vài thập niên gần đây có thể diễn ra trên những kịch bản nhƣ sau:
a) Hình thế khơng khí lạnh hoạt động yếu trong mùa gió mùa mùa đông chiếm một tỉ trọng lớn (trên 60%), ngày càng có xu thế gia tăng, đặc biệt tần xuất xuất hiện của hiện tƣợng này nhiều hơn từ sau năm 1995 trở lại đây, đây là một trong những cơ chế làm gia tăng nhiệt độ mùa đơng (nhiều mùa đơng ấm).
b) Hình thế khơng khí lạnh hoạt động mạnh, duy trì cƣờng độ liên tục nhƣng khơng lấn sâu xuống phía nam (chiếm tỉ trọng trên 10%) - làm nhiệt độ phần phía bắc giảm, nhƣng khu vực Nam Trung Bộ và phần phía nam nhiệt độ tăng. Hình thế này cũng có xu thế xuất hiện nhiều hơn, đặc biệt từ sau năm 1995 trở lại đây.
c) Hình thế khơng khí lạnh hoạt động yếu và khơng lấn sâu xuống phía nam – gây xu thế giảm nhiệt độ khu vực Đông Bắc – Đồng bằng Bắc Bộ, nhƣng tăng nhiệt ở khu vực Tây Bắc và các khu vực khác, hình thế này xảy ra với một tần xuất tƣơng đối ổn định và cân bằng, chiếm tỉ trọng thấp (dƣới 10%).
1.2. Cấu trúc trƣờng nhiệt độ các tháng hoạt động của gió mùa mùa hè (6-8) 8)
Hình 3.6: Tổng lượng phương sai chiếm đóng trong các thành phần chính của trường nhiệt độ trong các tháng mùa hè
Hình 3.6 biểu diễn tổng lƣợng phƣơng sai tập trung trong các thành phần chính của trƣờng nhiệt độ quan trắc. Thành phần số 1 chiếm trên 50% lƣợng thông tin trƣờng, thành phần thứ hai chiếm gần 20%, thành phần thứ 3, 4 chiếm
dƣới 10%. Bắt đầu từ thành phần thứ 5 trở đi thông tin tƣơng đối thấp hầu nhƣ tập trung khơng đáng kể.
Hình 3.7: Hình thế khơng gian và thời gian của tín hiệu thứ nhất (mode 1)
Hình 3.8: Hình thế khơng gian và thời gian của tín hiệu thứ hai (mode 2)
Hình 3.9: Hình thế khơng gian và thời gian của tín hiệu thứ ba (mode 3)
Hình 3.10: Hình thế khơng gian và thời gian của tín hiệu thứ tư (mode 4)
Hình từ 3.7 đến 3.10 biểu diễn xu thế khơng gian và thời gian của các tín hiệu trong khí quyển trong thời kỳ các tháng (tháng 6 đến tháng 8). Hình thế thứ nhất (mode 1) cho thấy xu thế tăng nhiệt trên tồn đất nƣớc. Hình thế tăng nhiệt này, có thể do áp thấp phía tây chi phối và hoạt động mạnh, bên cạnh đó vai trị của những yếu tố gây mƣa làm giảm nhiệt độ cho thấy khả năng ảnh hƣởng yếu nhƣ: hệ thống rãnh gió mùa (mực thấp), dải hội tụ nhiệt đới (ITCZ), bão, áp thấp nhiệt đới. Kết hợp là hoạt động của áp cao cận lục địa lấn tây rất mạnh hoặc rút hẳn về phía đơng và có trục cao. Đồng thời, gió tây nam có nhiều khả năng thiên về hƣớng tây - tây bắc hơn là hƣớng tây nam. Hệ số thời gian cho thấy hình thế
thời tiết này có xu thế giảm dần trong giai đoạn 1982 đến 2002. Tuy nhiên, khoảng năm 1993 và năm 1997, hình thế này có xu thế hoạt động mạnh mẽ.
Hình thế thứ hai (mode 2) cho thấy xu thế giảm nhiệt ở các tỉnh Bắc Bộ và Bắc Trung Bộ, các khu vực khác tăng nhiệt. Nguyên nhân có thể do, sự hoạt động yếu của áp thấp phía tây (mức độ lấn đông yếu) nhƣờng chỗ cho các rãnh thấp gió mùa, dải hội tụ nhiệt đới. Trái lại các tỉnh khác nhƣ Trung – Nam Trung Bộ, Tây Nguyên và Nam Bộ vẫn chịu ảnh hƣởng của áp thấp phía tây nhƣng hệ thống rãnh khí áp gây ra thời tiết mát mẻ lại hoạt động yếu và trục có xu thế nâng về phía bắc, do đó nền nhiệt độ có thể tăng. Hệ số thời gian cho thấy hình thế thời tiết này có xu thế tăng dần từ khoảng sau năm 1990 đến nay.
Hình thế thứ ba (mode 3) cho thấy xu thế tăng nhiệt ở các tỉnh ven biển miền Trung, phía đơng Trƣờng Sơn, các tỉnh phía nam nhƣ Tây Nguyên, Nam Bộ trạng thái giảm nhiệt. Điều này nghĩa là gió tây nam hoạt động mạnh là nguyên nhân gây mƣa, giảm nhiệt cho khu vực các tỉnh phía nam, cùng với sự phát triển mạnh của gió tây nam, hiệu ứng phơn đối với các tỉnh phần phía đơng Trƣờng Sơn cũng mạnh, kết hợp với hoạt động của các hệ thống rãnh áp thấp, bão, áp thấp nhiệt đới yếu, gây ra cơ chế tăng nhiệt cho các tỉnh trung bộ. Hệ số thời gian cho thấy từ khoảng năm 1990 đến 2002 cơ chế hoạt động của hình thế này có xu thế tăng.
Một số nhận xét đƣợc rút ra nhƣ sau:
a) Hình thế hoạt động yếu của các rãnh thấp, dải thấp, dải hội tụ nhiệt đới, và hoạt động mạnh và dai dẳng của áp thấp phía tây, ở phía nam hình thế hoạt động yếu của gió mùa tây nam (chiếm tỉ trọng trên 50%), những cơ chế này làm tăng nhiệt độ toàn bộ khu vực trên lãnh thổ Việt Nam, tần suất xuất hiện của loại hình thế này có xu hƣớng ổn định, tuy nhiên hay xảy ra những cực trị (đột biến).
b) Hình thế hoạt động mạnh lên của các rãnh thấp gió mùa, dải hội tụ nhiệt đới có trục qua Bắc Bộ và Bắc Trung Bộ nhƣng ít di chuyển ảnh hƣởng đến các tỉnh phía nam và hình thế hoạt động yếu của gió mùa tây nam (chiếm tỉ trọng gần 20%), cơ chế này làm nhiệt độ các tỉnh Bắc Bộ giảm trong khi các tỉnh thuộc trung Trung Bộ, Nam Trung Bộ, Tây Nguyên và Nam Bộ nhiệt độ tăng. Kiểu hình thế này có tuần suất xuất hiện xu thế tăng dần, đặc biệt sau năm 1995.
c) Hình thế hoạt động yếu của các rãnh thấp gió mùa, dải hội tụ nhiệt đới ở phía bắc, hoạt động mạnh của gió mùa tây nam ở các tỉnh phía nam (chiếm tỉ trọng dƣới 10%), cơ chế này làm cho nhiệt độ các tỉnh phía bắc tăng, trong khi các tỉnh phía nam giảm. Hình thế này có xu hƣớng xuất hiện tăng dần từ sau năm 1990.
1.3. Cấu trúc trƣờng nhiệt độ các tháng mùa xuân (3-5)
Hình 3.11: Tổng lượng phương sai chiếm đóng trong các thành phần chính của trường nhiệt độ trong các tháng mùa xuân
Hinh 3.11 biểu thị tổng lƣợng phƣơng sai tập trung trong các thành phần chính đầu tiên của nhiệt độ quan trắc trung bình ba tháng (tháng 3, tháng 4, tháng 5). Thành phần chính thứ nhất chiếm trên 63% thơng tin, thành phần chính thứ 2 đóng góp trên 13%, thành phần thứ ba và từ chiếm dƣới 10%. Các thành phần cịn lại chiếm giữ lƣợng thơng tin rất nhỏ, khơng đáng kể.
Hình 3.12: Hình thế khơng gian và thời gian của tín hiệu thứ nhất (mode 1)
Hình 3.13: Hình thế khơng gian và thời gian của tín hiệu thứ hai (mode 2)
Hình 3.14: Hình thế khơng gian và thời gian của tín hiệu thứ ba (mode 3)
Hình 3.15: Hình thế khơng gian và thời gian của tín hiệu thứ tư (mode 4)
Hình 3.12 đến hình 3.15 biểu thị hình thế khơng gian và thời gian của nhiệt độ trung bình mùa (tháng 3 đến tháng 5). Đây là thời kỳ chuyển giao nên có sự tranh chấp giữa nhiều hệ thống khí áp, trung tâm tác động khí quyển. Hình thế mode 1 biểu hiện tăng nhiệt trên toàn quốc. Nguyên nhân có thể là do áp thấp phía tây hoạt động sớm, cùng với đó cao lạnh lục địa suy yếu sớm, hệ thống rãnh gió mùa, front lạnh ít có cơ hội lấn xuống phía nam. Bên cạnh đó, gió tây nam hoạt động muộn, thay thế là hình thế thiên về gió tây – tây bắc (gió thổi qua lục địa). Hệ số thời gian cho thấy tần suất xuất hiện hình thế thời tiết có xu thế tăng dần từ năm 1982 đến 2002.
Hình thế 2 (mode 2) biểu thị sự giảm nhiệt độ khu vực Bắc Bộ và các tỉnh phía bắc của trung bộ từ Thanh Hóa đến Huế, các khu vực khác thuộc Nam Trung Bộ, Tây Nguyên và Nam Bộ có xu thế tăng nhiệt. Điều này có thể là do, khơng khí lạnh hoạt động muộn, tồn tại dai dẳng chi phối nền nhiệt độ các tỉnh phía bắc, bên cạnh đó hệ thống gió tây nam cũng phát triển muộn, ít ảnh hƣởng đến thời tiết khu vực là một nguyên nhân làm nhiệt độ các tỉnh phía nam tăng, hoặc áp thấp phía tây phát triển nhƣng bị khơng khí lạnh án ngữ nên khơng mở rộng sang phía đơng để ảnh hƣởng đến thời tiết Bắc Bộ, nhƣng tạo trƣờng gió tây – tây bắc làm nhiệt độ các tỉnh phía nam xu hƣớng tăng và khí hậu khơ. Hệ số thời gian cho thấy sự xuất hiện của hình thế thời tiết này giảm dần tần suất từ năm 1982 đến 2002.
Hình thế thứ ba (mode 3) cho thấy nhiệt độ các tỉnh phía đơng Bắc Bộ tăng, trong khi các tỉnh phía tây và phần phía bắc của trung bộ, Tây Nguyên
giảm. Điều này có thể là do, áp thấp phía tây hoạt động sớm, khơng khí lạnh nhanh kết thúc làm tăng nhiệt độ khu vực Đông Bắc và phần Nam Trung Bộ. Tuy nhiên, trên cao rãnh gió tây có thể hoạt động mạnh là nguyên nhân làm giảm nhiệt độ khu vực Tây Bắc. Hệ số thời gian cho thấy xu thế xuất hiện hình thế này ngày càng nhiều trong giai đoạn 1982 đến 2002.
Một số nhận xét đƣợc rút ra nhƣ sau:
a) Hình thế hoạt động mạnh của áp thấp phía tây, hoạt động yếu của các hệ thống rãnh thấp, hoạt động muộn của gió mùa tây nam (chiếm tỉ trọng trên 60%), cơ chế này gây nhiệt độ tăng trên toàn khu vực. Tần suất xuất hiện của hình thế có xu thế tăng dần.
b) Hình thế hoạt động yếu của áp thấp phía tây, hoạt động muộn của gió mùa tây nam, nhƣng mạnh của các rãnh thấp gió mùa (chiếm tỉ trọng 15%) – gây giảm nhiệt độ ở các tỉnh phía bắc, trong khi đó tăng nhiệt ở các tỉnh phía nam. Cơ chế này xảy ra với tuần suất ngày càng giảm dần.
c) Hình thế hoạt động trung bình của các rãnh thấp gió mùa, hoạt động mạnh của rãnh gió tây trên cao (chiếm tỉ trọng dƣới 10%) – tăng nhiệt ở phần phía đơng Bắc Bộ nhƣng giảm nhiệt ở phần phía tây Bắc Bộ. Tần suất xuất hiện của hình thế này ngày càng nhiều hơn.
1.4. Cấu trúc trƣờng nhiệt độ các tháng mùa thu (9-11)
Hình 3.16: Tổng lượng phương sai chiếm đóng trong các thành phần chính của trường nhiệt độ trong các tháng mùa thu
Hình 3.16 biểu thị tổng lƣợng phƣơng sai tập trung trong các thành phần chính của trƣờng nhiệt độ trung bình mùa (tháng 9 đến tháng 11) của các trạm quan trắc trên tồn quốc. Thành phần chính thứ nhất chứa 63% thơng tin, thành phần thứ hai trên 13%, thành phần thứ ba dƣới 10%, từ thành phần thứ 4 hầu nhƣ thơng tin khơng đáng kể.
Hình 3.17: Hình thế khơng gian và thời gian của tín hiệu thứ nhất (mode 1)
Hình 3.18: Hình thế khơng gian và thời gian của tín hiệu thứ hai (mode 2)
Hình 3.19: Hình thế khơng gian và thời gian của tín hiệu thứ ba (mode 3)
Hình 3.20: Hình thế khơng gian và thời gian của tín hiệu thứ tư (mode 4)
Từ hình 3.17 đến hình 3.20 biểu thị hình thế khơng gian và thời gian của nhiệt độ trung bình ba tháng (9-11) tại các trạm quan trắc trên khu vực Việt Nam. Mode số 1 cho thấy xu thế tăng nhiệt trên toàn lãnh thổ. Điều này có thể là, khơng khí lạnh hoạt động muộn, khơng mạnh, hệ thống rãnh thấp hoạt động yếu trục cao. Bên cạnh đó, hệ thống gió mùa tây nam trong những năm này cũng hoạt động không mạnh – cơ chế tăng nhiệt độ khu vực các tỉnh Tây Nguyên –