CHƯƠNG VII KHÍ HẬU BIỂN ĐÔNG
7.1 Các nhân tố hình thành khí hậu
7.1.2 Hoàn lưu khí quyển
a) Một số sơ đồ hoàn lưu chung khí quyển
- Sơ đồ hoàn lưu nhiệt: Sơ đồ hoàn lưu hoàn lưu nhiệt đã được đề cập trong chương IV, ở đây xin nhắc lại những nét cơ bản nhất như sau:
Khi không xét đến sự quay của trái đất thì: không khí ở mặt đất đi từ cực về xích đạo còn trên cao thì ngược lại. Khi có xét đến sự quay của trái đất thì: ở vùng nhiệt đới và vùng cực dưới thấp tồn tại một đới gió có thành phần hướng Đông còn trên cao lại tồn tại đới gió có thành phần hướng Tây; ở vùng ôn đới bao trùm một đới gió Tây dày từ thấp lên cao.
Như vậy, trong sơ đồ hoàn lưu nhiệt bao gồm cả thành phần kinh hướng và vĩ hướng của hoàn lưu chung.
- Sơ đồ hoàn lưu vĩ hướng trung bình: Sơ đồ hoàn lưu vĩ hướng trung bình được ứng dụng khá rộng rãi. Có thể tóm tắt sơ đồ hoàn lưu vĩ hướng trung bình như sau:
ở vùng vĩ độ thấp tồn tại một đới gió Đông bao phủ cả tầng thấp. ở vùng vĩ độ trung bình thịnh hành một đới gió Tây dày và mở rộng dần theo độ cao với tốc độ gió tăng dần. Tại hai vùng cực tồn tại đới gió Đông tương đối thấp và trên cao là đới gió Tây.
Trên sơ đồ hoàn lưu vĩ hướng trung bình chúng ta thấy: đới tín phong và phản tính phong (được quan niệm là do sự mở rộng của đới gió Tây xuống vùng vĩ độ thấp); các dòng chảy xiết trên các đới front hành tinh trên cao và thành phần hoàn lưu kinh hướng tuy là thành phần nhỏ song lại có ý nghĩa rất lớn trong hoàn lưu chung và quá trình khí quyển.
- Hoàn lưu quy mô lớn theo chiều nằm ngang: Để nghiên cứu hoàn lưu quy mô lớn theo chiều nằm ngang người ta dùng các bản đồ mặt đất và bản đồ trên cao trung bình:
ở mực biển: Đới gió tín phong ở vùng nhiệt đới hình thành rõ rệt trên biển. Trên lục địa và ấn Độ dương đới gió tín phong thể hiện không rõ. Đới không gió xích đạo di chuyển theo chuyển động biểu kiến của mặt trời: khi ở phía Bắc bán cầu, khi ở phía Nam bán cầu. Các trung tâm cao áp cận nhiệt trên các đại dương là các khu vực gió yếu (do tác dụng của dòng giáng). Đới gió Tây thịnh hành ở vĩ độ trung bình
ở trên cao: Hoàn lưu gió Tây khống chế cả vùng vĩ độ trung bình và vĩ độ cao. Ngoài các dòng vĩ hướng Tây - Đông, còn tồn tại các vận động kinh hướng theo các sống, các rãnh có kích thước cỡ hành tinh. Các rãnh, các sống này đóng vai trò rất quan trọng trong việc trao đổi không khí theo chiều Bắc Nam. ở Nam bán cầu, do mặt đệm tương đối đồng nhất nên gió Tây ổn định, phạm vi hoạt động và cường độ của nó ít thay đổi; ít có nhiễu động lớn như ở Bắc bán cầu.
Nếu ta đem chập bản đồ AT với OT ta có trường nhiệt áp với rãnh lạnh, sống nóng trùng với rãnh thấp, sống cao song hơi lệch một chút về phía Tây. Do đó trên các lục địa vào mùa đông có bình lưu lạnh ở phía Đông, bình lưu nóng ở phía Tây vào mùa hè thì ngược lại.
b) Biến đổi của hoàn lưu khí quyển - Biến đổi năm của hoàn lưu khí quyển:
+ Biến đổi hoàn lưu gió Tây ở Bắc bán cầu: Vị trí của dòng chảy xiết trong đới gió Tây biến đổi lớn trong năm: trung bình tháng I ở vị trí Nam nhất; tháng VIII ở vị trị Bắc nhất;
ổn định nhất là tháng XII đến tháng III và từ tháng VIII đến tháng X. Từ tháng III, tháng IV di chuyển nhanh về phía Bắc; tháng V hồi phục về phía Nam và tháng VI đi nhanh lên phía Bắc.
ở châu á, gió Tây chia làm 2 nhánh vòng qua cao nguyên cao nguyên Tây Tạng và hợp lại trên không phận của Nhật Bản. Nhánh dòng chảy xiết phía Nam của đới gió Tây ảnh hưởng nhiều đến Việt Nam. Nó xuất hiện vào tháng X, đến tháng VI đột ngột mất đi. Vận tốc gió trung bình khoảng 40 m/s có khi lên đến 100 m/s (tại ϕ = 300 mực 200-300 mb).
+ Biến đổi vị trí đường sống cao áp phó nhiệt đới: Tháng XII đường sống cao áp phó nhiệt đới đạt vị trí Nam nhất, tháng III - IV di động chậm lên phía Bắc, tháng VI di động nhanh và đạt tới vị trí Bắc nhất vào tháng VII. Tháng IX rút nhanh xuống phía Nam, tháng X di chuyển chậm dần và tháng XII trở lại đạt tới vị trí Nam nhất.
Như vậy, hoàn lưu chung khí quyển vào mùa hè và mùa đông về cơ bản là ổn định, chỉ có thời kỳ chuyển tiếp ngắn giữa hai mùa mới có những biến đổi nhảy vọt.
- Biến đổi ngắn hạn của hoàn lưu khí quyển:
Biến đổi ngắn hạn của hoàn lưu khí quyển là quá trình kiến lập và phá hoại hoàn lưu vĩ hướng. Khi hoàn lưu vĩ hướng với các hệ thống sóng dài hướng Tây - Đông phát triển không ổn định, biên độ tăng, khoảng cách giữa các sóng ngắn lại dần dần chồng chất lên nhau, dẫn đến sóng dài trên cao đổ vỡ tạo thành các cao áp chướng ngại và áp thấp bị cắt, tạo điều kiện cho không khí trao đổi theo chiều Bắc Nam và khi đó hoàn lưu vĩ hướng nhường chỗ cho hoàn lưu kinh hướng. Có thể xem gió mùa Đông Bắc ở
phần lãnh thổ phía Bắc nước ta là một ví dụ về biến đổi ngắn hạn của hoàn lưu khí quyển.
Nghiên cứu biến đổi ngắn hạn của hoàn lưu khí quyển có tác dụng với dự báo thời tiết hạn vừa và hạn dài.
2) Khối không khí - front khí hậu a) Khí đoàn khí hậu:
* Các loại khí đoàn khí hậu:
(1) Khí đoàn địa cực hoặc phó địa cực: gồm các cao áp Bắc Mỹ, Gơrelen và Nam Cực.
(2) Khí đoàn cực: gồm các khí đoàn cực lục địa và các khí đoàn cực hải dương.
- Khí đoàn cực lục địa: hình thành trên các đại lục, ví dụ như các cao áp Xibêri,
Canada, mùa đông giới hạn phía Nam có thể lùi xuống phía Nam một chút.
- Khí đoàn cực hải dương: Do khí đoàn cực lục địa di chuyển lên Đông Bắc Thái Bình Dương và Đại Tây Dương mà tạo thành.
(3) Khí đoàn nhiệt đới: còn gọi là khối không khí cận nhiệt đới, bao gồm các khí
đoàn nhiệt đới lục địa và các khí đoàn nhiệt đới hải dương.
- Khí đoàn nhiệt đới hải dương: các cao áp phó nhiệt đới.
- Khí đoàn nhiệt đới lục địa: mùa đông hình thành ở các sa mạc nhiệt đới; mùa hè ở phía Nam lục địa vùng vĩ độ trung bình.
(4) Khí đoàn xích đạo: phát nguồn là đới lặng gió xích đạo.
(5) Khí đoàn gặp tuỳ ý: khối không khí bất kỳ lưu lại lâu ở một vùng nào đó, hấp
thụ đặc tính vùng ấy tạo thành.
(6) Khí đoàn hỗn hợp: khối không khí biểu hiện sự sự hỗn hợp khó phân biệt các
loại không khí ở trong đó.
* Đặc tính của khí đoàn khí hậu: Đặc tính của khối không khí thể hiện qua đặc tính khí hậu của nơi phát nguồn và các vùng mà nó đi qua. Đặc tính của khối không khí bị biến đổi khi di chuyển thể hiện sự biến tính của khối không khí. Sự biến tính này bao gồm biến tính theo kinh hướng, vĩ hướng và ảnh hưởng đến khí hậu cả một vùng rộng lớn. Có thể dựa vào đặc tính của khối không khí theo mùa và hoàn lưu khí quyển làm tiêu chuẩn để phân vùng khí hậu.
b) Front khí hậu
* Các loại front khí hậu: Lấy các bản đồ trung bình nhiều năm của tháng I và tháng VII để làm đặc trưng cho chế độ theo mùa, ta nhận thấy:
- Tháng I: Trên bản đồ khí hậu vào tháng I có các front sau:
(1) Front Bắc cực và front Nam cực: Front Bắc cực nằm ở khu vực Bắc Âu á, Bắc Mỹ; trên quần đảo Bắc cực thuộc châu Mỹ và một số front lẻ tẻ khác.
Front Nam cực chưa rõ vị trí.
(2) Front cực: Front cực ở Bắc Bán cầu nằm ở vùng rìa xoáy thuận Itsland, ở khu
vực Địa Trung Hải, Nam Hoa Kỳ, Bắc Tây Tạng (vĩ độ 30-500N); ở Nam Bán cầu, front cực nằm vây quanh vĩ độ 40-600S.
(3) Front nhiệt đới: Front nhiệt đới còn gọi là dải hội tụ nhiệt đới. Chỉ có một dải
hội tụ nhiệt đới khi ở Bắc Bán cầu khi ở Nam Bán cầu.
- Tháng VII: Trên bản đồ khí hậu vào tháng VII các front khí hậu trên vẫn tồn tại song vị trí của nó dịch lên phía Bắc so với tháng I.
Quy luật của sự vận chuyển front khí hậu như sau: từ tháng I đến tháng VII các front dịch dần lên phía Bắc; còn từ tháng VII đến tháng I chúng lại chuyển dần xuống phía Nam.
* Đặc tính khí hậu của front: Khu vực hay có front đi qua thì khí hậu biến động nhiều.
Front cực là nơi hoạt động nhộn nhịp của các xoáy thuận, nghịch ở vùng ôn đới; dải hội tụ nhiệt đới (front nhiệt đới) thường gắn liền với các xoáy thuận nhiệt đới và bão ở vùng nhiệt đới.
3) Đặc trưng hoàn lưu của các đới khí hậu a) Hoàn lưu vĩ độ thấp:
Hoàn lưu ở vĩ độ thấp là hoàn lưu tín phong. Đặc trưng hoàn lưu vĩ độ thấp thể hiện ở các điểm sau đây:
- Đới cao áp cận nhiệt biến đổi, đứt đoạn thì đới tín phong cũng biến đổi và đứt đoạn.
Cao áp cận nhiệt chỉ tồn tại trên biển và đại dương nên tín phong cũng chỉ tồn tại trên biển và đại dương. Theo chiều thẳng đứng tín phong trên các đại dương không đồng đều.
- Phía Đông đại dương trong đới tín phong có nghịch nhiệt gọi là nghịch nhiệt tín phong.
(nghịch nhiệt nén). Nghịch nhiệt tín phong mỏng dần từ cận nhiệt về xích đạo. Phía Tây đại dương tín phong tương đối đồng đều do có dòng hải lưu nóng theo rìa cao áp lên vĩ độ cao.
b) Hoàn lưu vĩ độ trung bình:
Hoàn lưu ở vĩ độ trung bình là hoàn lưu gió Tây (đôi khi còn lan cả xuống vùng vĩ độ thấp). Đặc trưng của hoàn lưu vĩ độ trung bình thể hiện ở các điểm sau đây:
- ở Bắc bán cầu, trên bản đồ khí hậu mùa ta thấy: đới gió Tây phân bố không đều trên lục địa và biển, bị nhiễu động và biến đổi theo mùa.
Về mùa đông, cả tầng đối lưu gió Tây thịnh hành. Riêng ở rìa Nam các cao áp lục địa có gió Đông thổi không khí lạnh sang phía Tây và Tây Nam; ở rìa Tây các xoáy thuận (Alêuchiên, Itsland) có dòng không khí lạnh từ Bắc xuống Nam lập thành front, thúc đẩy sự hình thành các xoáy thuận, xoáy nghịch trên front có quy mô lớn, từ đó có dòng kinh hướng thúc đẩy sự trao đổi và biến tính của không khí theo chiều Bắc Nam.
Về mùa hè, trên cao hoàn lưu gió Tây đóng vai trò chủ đạo; dưới thấp gió Tây men theo rìa Bắc cao áp cận nhiệt Aso xâm nhập vào châu Âu, theo rìa Tây cao áp Hawoai xâm nhập vào châu á dưới dạng gió Đông Nam ẩm ướt khác xa với gió Đông Bắc lạnh khô vào mùa đông.
- ở Nam bán cầu, trên bản đồ khí hậu mùa ta thấy: Do đặc điểm của trường áp ở Nam bán cầu không có áp thấp ở vĩ độ trung bình nên hoàn lưu gió Tây quanh năm ổn định.
và có tốc độ lớn hơn ở Bắc bán cầu.
c) Hoàn lưu Bắc cực và Nam cực:
Hoàn lưu Bắc cực và Nam cực còn được gọi là hoàn lưu địa cực mà ở trên cao gió từ vĩ độ trung bình thổi về cực, còn ở dưới thấp gió thổi từ cực về vĩ độ trung bình. Đặc trưng của hoàn lưu địa cực thể hiện ở các điểm sau đây:
- Gần mặt đất ở 2 vùng cực có tầng nghịch nhiệt lan từ mặt đất đến khoảng 2 km được hình thành chủ yếu là do dòng giáng; có mù bức xạ do băng tuyết tan có nhiều hơi nước.
- Biến đổi nhiệt độ của vùng địa cực rất rõ: mùa đông rất lạnh, mùa hè tuy có mặt trời song mây, mù làm giảm yếu bức xạ; mất nhiệt do tuyết tan nên nhiệt độ vẫn thấp.
Nguyên nhân duy trì nền nhiệt độ thấp ở Nam cực là hoàn lưu gió Tây mạnh và ổn định đã ngăn cản sự trao đổi nhiệt theo chiều Bắc - Nam và băng tuyết bao phủ cản trở đến việc tăng nhiệt do bức xạ.
4) Các đặc trưng của hoàn lưu khí quyển trên biển Đông
Có thể khái quát đặc trưng của hoàn lưu khí quyển trên Biển Đông như sau:
- Các trường khí áp hình thế synop tự nhiên trên Biển Đông vừa mang tính ổn định vừa mang tính bất ổn định cao.
Không đâu trên thế giới chế độ hoàn lưu bình thường lại bị nhiễu động mạnh mẽ như ở khu vực Đông Nam á, trong khi đó Biển Đông lại nằm ở vị trí trung tâm khu vực. Trong mùa đông, không khí có nguồn gốc cực đới có thể xâm nhập đến phía nam Biển Đông, ngược lại trong mùa hè đường hội tụ nhiệt đới có thể vượt qua Biển Đông vào phía nam lục địa Trung Quốc.
- Các hình thế synop tự nhiên trên Biển Đông mang bản chất không liên tục.
Tính bất liên tục thể hiện ở sự “giao tranh” ảnh hưởng từ các trung tâm tác động khác nhau đối với khu vực. Chế độ gió mùa đông bắc trong mùa đông thường bị ngưng trệ bởi ảnh hưởng trội lên của tín phong (xuất phát từ rìa tây nam áp cao đông Trung Hoa và áp cao cận nhiệt đới Thái Bình Dương) làm cho thời tiết mùa đông có những biến động mãnh mẽ và bị phân hoá rõ rệt theo phương kinh tuyến. Trong mùa hè, chế độ gió trên Biển Đông được hình thành từ hai luồng khác nhau, luồng gió tây gây ra gió Tây Nam, luồng gió đông là tín phong đông nam với nhiều nhiễu động như bão, dải hội tụ nhiệt đới, hai luồng gió mùa này vừa hoạt động độc lập, vừa đan xen, thậm chí có khi chúng còn bị gió mùa đông bắc lấn xuống “chèn ép” nhất là trong những thời kỳ đầu và cuối mùa hè ,vì vậy những hình thái khí áp và synop tự nhiên trên Biển Đông rất phong phú và liên tục biến động.
- Đặc trưng thống kê của các trường khí áp hình thế synop Biển Đông.
Qua bảng (7.2) và (7.3) dưới đây ta có thể rút ra một số nhận xét chính như sau:
+ Trong thời kỳ nghiên cứu (30 năm với tổng số ngày là 10856) có 4793 ngày chiếm 41,1% tổng số ngày các hình thế liên quan với cao áp lạnh, 1773 ngày chiếm 10,8% tổng số ngày các hình thế liên quan với bão, 860 ngày chiếm 7,9% tổng số ngày các hình thế liên quan với áp cao phó nhiệt đới, 1352 ngày chiếm 12,4% tổng số ngày
các hình thế liên quan với các nhiễu động nhiệt đới khác, 932 ngày chiếm 8,6 % tổng số ngày trường áp tương đối bằng phẳng, hình thế KXĐ (bảng 7.3).
+ Hai hình thế có tần suất xuất hiện lớn (trên 10%) là ĐB2 và ĐB1 (là hai hình thế của mùa đông). Năm hình thế có tần suất xuất hiện ít (dưới 1%) là PNĐ2, HLBX, B3, ĐĐ2, và ĐĐ1.
+ Bảng (7.2) được xếp theo thứ tự giảm dần: 5 hình thế đầu tiên chiếm tần suất 53,7% ; 11 hình thế hình thế đầu chiếm 82,2% ; 16 hình thế đầu chiếm tần suất 96,5% tổng số ngày trong năm.
- Trong 16 hình thế đầu có 5 hình thế xảy ra chủ yếu trong mùa đông (chiếm tần suất 43,9%), 8 hình thế xảy ra trong mùa hè (chiếm tần suất 36,8%), 3 hình thế có thể xảy ra trong cả hai mùa (chiếm tần suất 15,8%).
- Thời gian tồn tại trung bình mỗi đợt hình thế dài nhất là 4,3 ngày/đợt thuộc hình thế CAĐTH, ngắn nhất là 1,9 ngày/đợt thuộc hình thế HT1. Nhìn chung các hình thế có số ngày kéo dài trung bình mỗi đợt từ 2 đến 3 ngày.
Bảng 7.2: Phân bố tổng số ngày tồn tại các hình thế synop hoạt động trên Biển Đông theo tháng trong 30 năm (1969-1998)
Tháng Hình thế
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
∑ 30 năm
%
Số ngày tr.b/
đợt, cơn
ĐB2 382 250 150 103 12 2 133 362 385 1779 16.3 2.8
ĐB1 354 287 190 84 6 3 50 111 196 1281 11.7 2.5
TN1 10 9 27 126 244 343 228 48 2 1037 9.5 3.7
KXĐ 22 57 91 141 189 75 101 56 127 55 10 8 932 8.5 2.2 ĐB3 180 200 220 93 2 12 27 103 837 7.7 2.6
HT2 2 90 88 69 83 259 146 737 6.8 2.8
B1 4 21 60 116 104 118 68 22 2 515 4.7 2.5
RTB-ĐN 5 14 47 77 114 127 73 28 9 494 4.5 2.6 ĐB1R 101 36 22 6 2 25 155 123 470 4.3 2.8
B2 5 8 8 17 26 42 24 71 144 83 33 461 4.2 2.7
CAĐTH 13 23 112 262 11 5 426 3.9 4.3
TN2 8 22 93 114 40 98 41 2 418 3.8 2.7
HT3 4 8 13 17 33 10 3 57 163 29 6 343 3.1 3.3
TN3 5 22 31 61 84 43 34 32 2 4 318 2.9 2.9
PNĐ1 6 36 121 49 47 31 15 7 312 2.9 2.8
HT1 9 21 47 54 40 171 1.6 1.9
PNĐ2 33 2 18 16 27 96 0.9 3.7 HLBX 3 2 12 15 23 23 8 86 0.8 1.9
B3 1 6 5 1 1 41 21 84 0.8 2.3
ĐĐ2 1 3 9 13 28 2 56 0.5 3.7
ĐĐ1 2 4 44 3 1 54 0.5 2.8 Bảng 7.3: Phân bố số ngày tồn tại các hình thế synop hoạt động
trên Biển Đông trung bình tháng và năm từ 1969 đến 1998
Tháng
Hình thế
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Số ngày Tr.b/
Năm
% Số ngày tr.b/
đợt, cơn ĐB2 12.7 8.3 5.0 3.4 0.4 0.1 4.4 12.1 12.8 59,3 16.3 2.8 ĐB1 11.8 9.6 6.3 2.8 0.2 0.1 1.7 3.7 6.5 42,7 11.7 2.5 TN1 0.3 0.3 0.9 4.2 8.1 11.4 7.6 1.6 0.1 34,6 9.5 3.7 KXĐ 0.7 1.9 3.0 4.7 6.3 2.5 3.4 1.9 4.2 1.8 0.3 0.3 3,1 8.5 2.2 ĐB3 6.0 6.7 7.3 3.1 0.1 0.4 0.9 3.4 27,9 7.7 2.6
HT2 0.1 3.0 2.9 2.3 2.8 8.6 4.9 24,6 6.8 2.8
B1 0.1 0.7 2.0 3.9 3.5 3.9 2.3 0.7 0.1 17,2 4.7 2.5 RTB-ĐN 0.2 0.5 1.6 2.6 3.8 4.2 2.4 0.9 0.3 16,5 4.5 2.6 ĐB1R 3.4 1.2 0.7 0.2 0.1 0.8 5.2 4.1 15,7 4.3 2.8 B2 0.2 0.3 0.3 0.6 0.9 1.4 0.8 2.4 4.8 2.8 1.1 15,4 4.2 2.7
CAĐTH 0.4 0.8 3.7 8.7 0.4 0.2 14,2 3.9 4.3
TN2 0.3 0.7 3.1 3.8 1.3 3.3 1.4 0.1 13,9 3.8 2.7 HT3 0.1 0.3 0.4 0.6 1.1 0.3 0.1 1.9 5.4 1.0 0.2 11,4 3.1 3.3 TN3 0.2 0.7 1.0 2.0 2.8 1.4 1.1 1.1 0.1 0.1 10,6 2.9 2.9 PNĐ1 0.2 1.2 4.0 1.6 1.6 1.0 0.5 0.2 10,4 2.9 2.8
HT1 0.3 0.7 1.6 1.8 1.3 5,7 1.6 1.9
PNĐ2 1.1 0.1 0.6 0.5 0.9 3,2 0.9 3.7
HLBX 0.1 0.1 0.4 0.5 0.8 0.8 0.3 2,9 0.8 1.9
B3 0.2 0.2 0.3 1.4 0.7 2,8 0.8 2.3
ĐĐ2 0.1 0.3 0.4 0.9 0.1 1,9 0.5 3.7
ĐĐ1 0.1 0.1 1.5 0.1 1,8 0.5 2.8