CHƯƠNG 2 CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ PHƯƠNG PHÁP DỰ BÁO HẠN KHÍ TƯỢNG CHO VÙNG DUYÊN HẢI MIỀN TRUNG
2.2 Giới thiệu về ENSO và các số liệu cần thu thập
2.2.1 Giới thiệu về ENSO
ENSO (El Nino and the Southern Oscillation) là hiện tượng đặc sắc về tương tác giữa đại dương và khí quyển ở Thái Bình Dương (TBD), là yếu tố theo mùa rất quan trọng ảnh hưởng đến biến đổi khí hậu [54]. El Nino tên gọi hiện tượng tăng lên khác thường của nhiệt độ nước biển tầng mặt (SST) vùng xích đạo phía đông TBD, tạo ra dòng nước nóng lan truyền từ xích đạo dọc theo bờ biển Peru và Ecuador xuống phía nam. Dòng nước nóng này thường đạt cường độ mạnh nhất vào cuối tháng XII. Trong khoa học, thuật ngữ bây giờ mở rộng để bao gồm các sự kiện quy mô lớn sự ấm lên dọc theo hai đường xích đạo và vùng bờ biển Nam Mỹ [55, 56]. El Nino bắt đầu được quan tâm nhiều nhất kể từ sau hiện tượng El Nino 1982-1983, mà lúc đó được coi là một El Nino mạnh nhất thế kỷ này. Mối quan tâm này càng lớn khi hiện tượng này đã gây ra nhiều hậu quả vô cùng lớn lao về kinh tế, xã hội trên toàn thế giới. Đối lập với hiện tượng El Nino, là hiện tượng SST vùng xích đạo đông TBD lạnh đi khác thường được gọi là La Nina. Hiện tượng La Nina cũng gây ra những dị thường về thời tiết khí hậu nhiều nơi. Cả hai hiện tượng trên xảy ra kế tiếp nhau và trên một vùng rất rộng lớn, từ bờ biển Peru – Ecuador tới giữa TBD gần quần đảo Marshall [57, 58].
Dao động Nam (Southern Oscillation-SO) về bản chất là sóng dài (dạng sóng Rossby), tồn tại thường xuyên trong khí quyển nam TBD, là nguyên nhân dẫn đến sự trao đổi không khí giữa Đông và Tây bán cầu. Hiện tượng này được biết đến từ cuối thế kỷ trước, đến đầu những năm 1930 đã được G. T. Walker & E. W. Bliss [59] mô tả chi tiết qui mô, đặc trưng và khẳng định mối quan hệ của nó với dao động nhiệt độ, lượng mưa ở Châu Đại Dương, Nam Á và một số vùng khác trên thế giới. SO được xác định qua trị số chênh lệch áp suất không khí mặt biển giữa Tahiti (17,5S; 149,6W) nằm ở đông nam TBD và Darwin (12.4S; 130.9E) nằm ở tây bắc Australia [60]. Sự biến đổi áp suất không khí ở hai điểm này thường trái ngược nhau. Khi chỉ số dương (khí áp ở Darwin thấp) gió tín phong đông nam của nam Bán cầu thổi mạnh từ Nam Mỹ qua TBD, cung cấp lượng ẩm phong phú cho hệ thống gió mùa mùa hè Châu Đại Dương - Châu Á- Châu Phi làm cho gió mùa phát triển mạnh mẽ. Ngược lại, khi chỉ số này âm, tín phong đông nam của nam Bán cầu suy yếu, đôi khi dừng hẳn và được thay thế bởi gió
48
theo chiều ngược lại từ tây sang đông, lượng ẩm hội tụ vào hệ thống gió mùa mùa hè ở đông Bán cầu suy giảm, gió mùa suy yếu rõ rệt [61].
Giữa các hiện tượng El Nino xảy ra đồng thời với SO âm tính, được gọi là pha nóng ENSO (warm ENSO), còn La Nina xuất hiện đồng bộ với SO dương tính, tạo thành pha lạnh (cold ENSO). Tuy vậy, cũng có những trường hợp El Nino hoặc La Nina có xu hướng xuất hiện, nhưng SO không đạt đến độ cực trị và ngược lại, có trường hợp SO đạt đến độ cực trị, nhưng nhiệt độ nước biển chỉ dao động mạnh ở dải hẹp ven bờ, do đó El Nino và La Nina không xảy ra [58].
Hình 2.4 Vị trí khu vực theo dõi hoạt động ENSO (Nino3.4)
Để theo dõi hoạt động ENSO người ta dựa vào chuẩn sai nhiệt độ nước biển tầng mặt (SSTA) ở vùng biển xích đạo TBD [62, 63]. Một chu trình El Nino là thời kỳ liên tục, có trị số trung bình trượt 5 tháng của SSTA ở vùng Nino3.4 (5N-5S, 120W-170W) lớn hơn hoặc bằng 0.5C, một chu trình La Nina là thời kỳ liên tục, có trị số trung bình trượt 5 tháng của SSTA ở vùng Nino3.4 nhỏ hơn hoặc bằng -0.5C. Từ năm 1985 đến năm 2014 đã xuất hiện 9 lần El Nino và 9 lần La Nina, một chu kỳ El Nino dài nhất là 18 tháng (từ tháng 9 năm 1986 đến tháng 2 năm 1988), còn một chu kỳ La Nina dài nhất là 32 tháng (từ tháng 7 năm 1998 đến tháng 2 năm 2001), chu kỳ El Nino thường ngắn hơn chu kỳ La Nina, nhưng biên độ dao động nhiệt độ lại lớn hơn [64, 65]
Trong thời kỳ El Nino hoat động thì nhiệt độ nước biển tầng mặt vùng xích đạo phía đông TBD tăng lên khác thường, gây ra dòng thăng ở vùng này phát triển mạnh mẽ, làm suy yếu dòng gió đông xích đạo kéo theo bên bờ tây TBD dòng giáng phát triển, hậu quả về thời tiết là phía đông TBD mưa gia tăng, còn phía tây giảm mưa, thậm chí không mưa dẫn đến hạn hán nghiêm trọng. Trong thời kỳ La Nina hoat động, thì tình hình ngược lại nhiệt độ nước biển tầng mặt vùng xích đạo phía đông TBD giảm xuống khác
Xích đạo Việt Nam
Nino3.4
DARWIN TAHITI
49
thường, ở phía đông TBD dòng giáng mạnh mẽ, làm dòng gió đông xích đạo mạnh lên bất thường, kéo theo bên bờ tây TBD dòng thăng phát triển, hậu quả về thời tiết là phía bờ Tây TBD mưa lớn, bão, lũ lụt xảy ra nhiều, còn phía đông mưa ít, thậm chí không mưa [58, 66, 67]
Khu vực nghiên cứu nằm trên Bán đảo Đông Dương (BĐĐD), mà BĐĐD nằm trong vùng hoạt động của hệ thống gió mùa châu Á và nó chịu ảnh hưởng của cả gió mùa Ấn Độ và gió mùa Đông Nam Á [25]. Khu vực này chế độ gió rất phức tạp bao gồm chế độ gió mùa hè (South Asian summer monsoon - SASM) và chế độ gió mùa đông bắc (Northeast Asian winter monsoon - NAWM). Mùa mưa xảy ra từ đầu tháng 5 đến giữa tháng 11, mùa khô từ cuối tháng 12 đến tháng 4 năm sau. Cơ chế vật lý làm cho SASM chuyển đổi theo mùa của hoàn lưu khí quyển do sự ấm dần lên của một vùng đất rộng lớn nằm ở vĩ độ trung và thấp của Châu Á [68], [69]. Sự hoạt động của SASM bình thường bắt đầu vào giữa tháng 5 [24], và kết thúc sau khoảng 4 tháng, thì được thay thế bằng NAWM, trong tháng 9 tại xung quan vùng có vĩ độ 18N, vào tháng 10 ở những vùng từ 10N-18N, và trong tháng 11 đối với những vùng phía nam vĩ độ 10N. Sự duy trì chênh lệch nhiệt độ lớn giữa lục địa Châu Á và Đại dương đã tạo ra hệ thống gió mùa này [69, 70].
Chế độ mưa của vùng nghiên cứu chịu sự ảnh hưởng lớn của SASM mà SASM lại chịu sự ảnh hưởng của hiện tượng ENSO, sự tương tác giữa ENSO và SASM là rất phức tạp, sự tương tác này đã được biết đến kể từ công trình nghiên cứu của Sir Gilbert Walker [67]. Ngoài ra ảnh hưởng của ENSO tới SASM thông qua các hoàn lưu khí quyển trên vùng trung và đông TBD cũng đã được nêu bởi T. Yasunari [71] và B. P. Kirtman & J.
Shukla [72]. Theo nghiên cứu của B. N. Goswami, và cộng sự [73] thì lượng mưa do SASM có mối quan hệ với SSTA trong khu vực xích đạo phía đông TBD. Sự ảnh hưởng của SSTA ở đông TBD tới lượng mưa SASM đã được nêu bởi Tsing-Chang Chen &
Jin-ho Yoon [25]. Khi SST tăng lên mạnh ở trung tâm xích đạo phía đông TBD có thể ngăn chặn các hoạt động đối lưu trên xích đạo khu vực Tây TBD và sau đó làm suy yếu SASM làm ảnh hưởng đến lượng mưa trên BĐĐD [74].
Như vậy, thể nói rằng ENSO đã gây ra biến đổi thời tiết, khí hậu ở vùng xích đạo - nhiệt đới TBD và các vùng lân cận. Sự thay đổi SST ở TBD đã gây ra các hoạt động ENSO
50
dẫn đến sự bất thường của các khối khí biển cũng như sự hoạt động của gió mùa và các nhiễu động xích đạo-nhiệt đới làm biến đổi thời tiết ở vùng nghiên cứu. Cũng từ những phân tích ở trên cho thấy khi hiện tượng El Nino xuất hiện thì lượng mưa của vùng nghiên cứu sẽ giảm và khả năm xảy ra hạn hán sẽ cao, ngược lại khi hiện tượng La Nina xuất hiện thì lượng mưa tại vùng nghiên cứu sẽ tăng lúc đó khả năng xảy ra lũ lụt sẽ lớn.