LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC " ĐÁNH GIÁ SAI SỐ HỆ THỐNG DỰ BÁO MƯA CỦA MÔ HÌNH HRM CHO KHU VỰC ĐÔNG BẮC BỘ " - CHƯƠNG 2

Chia sẻ: Nguyen Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:31

Thêm vào BST

Báo xấu

94
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

SỐ LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ DỰ BÁO MƯA MÔ HÌNH HRM Chương 2 giới thiệu về bộ số liệu thực tế và dự báo của mô hình HRM, phương pháp đánh giá chất lượng dự báo mưa của mô hình HRM, trong đó chú trọng đến sai số hệ thống; đồng thời giới thiệu cơ sở khoa học của việc thống kê các hình thế synôp gây mưa ở Bắc Bộ, phục vụ cho việc phân tích các kết quả đánh giá sai số. 2.1 Số liệu 2.1.1 Số liệu mưa quan trắc và thực tế 2.1.1.1 Khu...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC " ĐÁNH GIÁ SAI SỐ HỆ THỐNG DỰ BÁO MƯA CỦA MÔ HÌNH HRM CHO KHU VỰC ĐÔNG BẮC BỘ " - CHƯƠNG 2

CHƯƠNG 2 SỐ LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ DỰ BÁO MƯA MÔ HÌNH HRM Chương 2 giới thiệu về bộ số liệu thực tế và dự báo của mô hình HRM, phương pháp đánh giá chất lượng dự báo mưa của mô hình HRM, trong đó chú trọng đến sai số hệ thống; đồng thời giới thiệu cơ sở khoa học của việc thống kê các hình thế synôp gây mưa ở Bắc Bộ, phục vụ cho việc phân tích các kết quả đánh giá sai số. 2.1 Số liệu 2.1.1 Số liệu mưa quan trắc và thực tế 2.1.1.1 Khu vực đánh giá và trạm đo mưa trong khu vực Để tiến hành đánh giá sai số hệ thống mưa của mô hình HRM, chúng tôi tiến hành đánh giá cho khu vực phía Đông Bắc Bộ trong 5 tháng mùa mưa từ tháng 6 đến tháng 10 trong vòng 3 năm gần đây nhất: 2005, 2006, 2007. Việc chỉ chọn khu vực Đông Bắc Bộ để đánh giá vì khu vực phía Đông Bắc Bộ có mật độ trạm khí tượng dày nhất, đủ đáp ứng tiêu chuẩn của tổ chức khí tượng thế giới (WTO) quy định về mật độ trạm, trong khi khu vực phía Tây chủ yếu là vùng núi nên mật độ trạm thưa thớt hơn rất nhiều. Vị trí địa lý khu vực Đông Bắc Bộ bao gồm ba khu vực nhỏ hơn: khu vực Việt Bắc, khu vực Đông Bắc và Đồng Bằng Bắc Bộ. Hình dưới là diện tích khu vực được tiến hành đánh giá. 41
23 22.5 22 21.5 21 20.5 20 104 104.5 105 105.5 106 106.5 107 107.5 108 Hình 2.1 Khu vực địa lý phía Đông Bắc Bộ 2.1.1.2 Số liệu mưa quan trắc và xử lý số liệu mưa Trong chương này, các tập số liệu được đưa vào kiểm tra, đánh giá là số liệu mưa quan trắc thực tế của 51 trạm Khí tượng (thuộc khu vực Đông Bắc Bộ) phát báo hàng ngày ở Trung tâm dự báo Khí tượng thủy văn Trung Ương và sản phẩm dự báo 24h của các tháng từ 6 – 10, các năm 2005, 2006, 2007 từ mô hình HRM chạy nghiệp vụ hàng ngày. Tuy nhiên, có khoảng mười trạm: Bắc Mê, Bắc Quang, Hàm Yên, Tam Đảo, Định Hóa, Bảo Lạc, Trùng Khánh, Bắc Sơn, Đình lập, Uông Bí, Hiệp Hòa, Ba Vì, Cúc Phương đến tận năm 2008 mới phát báo số liệu nghiệp vụ nên chúng tôi thu thập số liệu của những trạm này từ Trung Tâm Tư Liệu KTTV. Số liệu mưa dự báo của mô hình HRM được lấy là số liệu mưa tích lũy dự báo thời hạn 24 giờ từ phiên bản có độ phân giải 14 km . Số liệu này đã được mô hình nội suy về vị trí các trạm quan trắc cho trước. Việc tổ chức số liệu được thể hiện ở các file dữ liệu lưu, trong đó các file đều có cột “số thứ tự trạm”, kinh độ và vĩ độ trạm, các ngày trong tháng. Sau khi phân tích mật độ trạm khí tượng đo mưa trên khu vực Đông Bắc Bộ theo phương pháp chung, chúng tôi rút ra được một số nhận xét sau: 42
Mật độ trạm cho toàn khu vực vào khoảng 513 km2/1 trạm, trong đó tập trung chủ yếu ở các tỉnh ven biển và nam đồng bằng, vùng núi phía bắc mật độ trạm khá thưa thớt. Như vậy mật độ trạm mưa ở vùng nam đồng bằng và đồng bằng ven biển đáp ứng được yêu cầu của Tổ chức khí tượng thế giới về quy định mật độ phân bố trạm, còn ở vùng núi phía bắc thì mật độ trạm mưa còn thấp hơn tiêu chuẩn của Tổ chức khí tượng thế giới. Trên hình 2.2 là bản đồ phân bố các trạm mưa khu vực Đông bắc bộ. 48/33 23 48/39 48805 48/43 48/32 48808 48/34 48/31 22.5 48807 48/37 48810 48/36 22 48/44 48/47 48812 48830 48831 48/51 48/52 48/49 48/5048838 21.5 48/53 48/55 4881348814 48809 48/56 48837 48/57 48/54 48817 48/59 48/58 48820 48827 48/60 48833 48836 48834 21 48826 48822 48828 48821 20.5 4882348835 48/65 48824 48832 48829 48839 20 1 04 104.5 105 105.5 106 106.5 107 107.5 108 Hình 2.2 Bản đồ phân bố mật độ các trạm khu vực Đông Bắc Bộ Mật độ trạm trên đây sẽ ảnh hưởng đến kết quả tính toán và phân tích mà trong suốt quá trình thực hiện ta phải lưu ý đến đặc điểm đó để chấp nhận thực tế tồn tại những hạn chế về số liệu. Số liệu mưa thực tế trước khi tính toán được kiểm tra theo chỉ dẫn chung của WMO kinh nghiệm của người dùng, gồm kiểm tra các giá trị ngưỡng và kiểm tra tính phù hợp bên trong tập số liệu (theo không gian và thời gian). 43
Tuy nhiên trong luận văn thạc sỹ này, số liệu được dùng là bộ số liệu phát báo nghiệp vụ hàng ngày và được chỉnh biên, lưu trữ tại Trung tâm Tư liệu KTTV nên được xem là có độ tin cậy cao. 2.1.2 Số liệu mưa dự báo của mô hình HRM 2.1.2.1 Đưa số liệu mưa dự báo trên các nút lưới về các trạm Sản phẩm dự báo 24h của các tháng từ 6 – 10, các năm 2005, 2006, 2007 từ mô hình HRM chạy nghiệp vụ hàng ngày là số liệu mưa tích lũy dự báo thời hạn 24 giờ từ phiên bản có độ phân giải 14 km (đã trình bày ở chương 1). Số liệu này đã được mô hình nội suy bằng phương pháp nội suy song tuyến tính (Bilinear interpolation) về vị trí các trạm quan trắc cho trước theo danh sách và tọa độ trạm đã nói ở tiểu mục trên. Việc tổ chức số liệu được thể hiện ở các file dữ liệu lưu, trong đó các file đều có cột “số thứ tự trạm”, kinh độ và vĩ độ trạm, các ngày trong tháng. 2.1.2.2 Tổ chức đồng bộ số liệu Việc đánh giá dự báo trong luận văn này được tiến hành theo hướng: trước tiên tiến hành đánh giá cho từng tháng sau đó mới đánh giá cho toàn mùa mưa nên tổ chức các file số liệu riêng cho từng tháng, từ tháng 6 đến tháng 10. Sản phẩm dự báo của mô hình là những dự báo trước một ngày, do đó để đồng bộ số liệu, chúng tôi đã tiến hành sắp xếp số liệu mưa mô hình sang trái thêm một cột và thêm vào cột cuối cùng của các tháng bằng cột đầu của tháng sau. Các trường hợp khuyết sản phẩm mô hình, chúng tôi bỏ qua không tính và thay vào bằng con số “-999”. 44
2.2 Phương pháp đánh giá dự báo mưa của mô hình HRM 2.2.1 Đánh giá khi xem mưa là biến liên tục 2.2.1.1 Mưa được xem như trường yếu tố khí tượng Khi ta đo mưa ở các điểm đo thì lượng mưa đo được là các số thực dương và ta có số liệu trường. Sau khi sản phẩm dự báo mưa HRM từ nút lưới được nội suy về trạm, ta cũng có trường mưa dự báo. Tuy trường mưa không liên tục như trường áp và nhiệt, song lượng mưa tương ứng với từng điểm quan trắc thì vẫn được xem là liên tục. Trong trường hợp này ta hoàn toàn có thể đánh giá chất lượng dự báo mưa bằng những công thức định lượng xác định mối quan hệ giữa trường mưa quan trắc thực tế và trường mưa dự báo của HRM. 2.2.1.2 Chỉ số đánh giá dự báo trường Khi mưa được xem như một trường yếu tố khí tượng ta có thể sử dụng hệ số tương quan giữa trường mưa dự báo và trường mưa thực tế để đánh giá chất lượng dự báo mưa của HRM theo công thức đã trình bày ở chương 1: N  F  FO  O i i (2.1) i 1 R N N  F  F  O  2 2 O i i i 1 i 1 Tuy nhiên trong luận văn chúng tôi đã không tiến hành đánh giá dự báo trường, mà xem xét mưa dưới dạng biến liên tục trong từng cấp mưa để đánh giá chất lượng dự báo mưa chi tiết hơn theo không gian và thời gian. 2.2.2 Đánh giá mưa khi phân lượng mưa ra đa cấp rời rạc 45
2.2.2.1 Phân lượng mưa ra 10 cấp Để đánh giá một cách đầy đủ và có khả năng so sánh, phân tích giữa kết quả dự báo và kết quả thực tế, việc tính toán được tiến hành cho 2 dạng hệ thống biến liên tục và rời rạc theo cấp định lượng mưa dự báo và mưa thực tế. Hệ thống biến là các cấp mưa được phân làm 10 cấp theo cấp định lượng tương tự với các nước và không khác nhiều so với phân cấp mưa trong nghiệp vụ, được trình bày như ở bảng dưới đây: Bảng 2.1 Các cấp mưa Cấp mưa Lượng mưa Lượng mưa (mm) (inch) 1 0.0-
OCat\FCat Fcl1 Fcl2 Fcl3 Fcl4 Fcl5 Fcl6 Fcl7 Fcl8 Fcl9 Fcl10 rsum 1:0.0-
N 1  F  Oi  2 (2.2) RMSE  i N i 1 N 1 F (2.3) MAE   Oi i N I 1 1N  Fi  O i  B IAS = ME  (2.4) N i1 1N  Fi  O i 2 SD = MSE  (2.5) N i1 N  F  FO  O i i i 1 Cmean = R  (2.6) N N  F  F  O  2 2 O i i i 1 i 1 b) Cho các biến rời rạc được ký hiệu như sau: n( F , O ) n( F1, O1 ) n( F2 , O2 ) kk .... PosP = (2.7) N (F ) N (F ) N (F ) 1 2 k n( F , O ) n( F , O ) n( Fk , Ok ) 11 2 2 .... PreP = (2.8) N (O ) N (O ) N (O ) k 1 2 n( F ) n( F1 ) n( F2 ) k .... BE = (2.9) N (O ) N (O ) N (O ) 1 2 k n( F , O ) n( F , O ) n( F , O ) kk 11 22 .... TS = (2.10) N ( F )  N (O ) N ( F )  N (O ) N ( F )  N (O ) 1 2 k k 1 2 và P(%) cho tất cả các cấp 2.2.3 Đánh giá mưa khi phân lượng mưa ra 2 cấp một 48
2.2.3.1 Cách phân lượng mưa ra 2 cấp một Để xem xét đánh giá một cách hệ thống và toàn diện, sau khi lượng mưa dự báo và thực tế phân chia ra 10 cấp, ta lại tiêp tục phân chúng ra từng cặp 2 cấp một như sau: - Cấp I  RRRR  cấp 2 10 - Cấp II  RRRR  cấp 3 10 - ....................... - Cấp I X  RRRR  cấp 10 2.2.3.2 Các chỉ số đánh giá mưa 2 cấp hits  falsealarms BE BE  (2.11) hits  misses hits POD POP  (2.12) hits  misses falsealarms FAR FAR  (2.13) hits  falsealarms hits TS TS  CSI  (2.14) hits  misses  falsealarm hits * correctnegatives OR  OddRA (2.15) misses * falssealarms 49
hits  hits random ETS  ETS , trong đó hits  misses  falsealarms  hits random (hits  misses)(hits  falsealarms ) hits random  (2.16) total hits falsealarms HK   (2.17) hits  misses falssealarms  correctnegatives (2.18) 2( hits * correctneg atives  misses * falsealarm s) HSS  (hits  misses )(misses  correctneg atives )  (hits  falsealarm s)( flasealarm s  correctneg atives ) hits  correctnegatives P (2.19) total 2.3 Căn cứ phân loại hình thế synốp chính gây mưa khu vực Đông Bắc Bộ Trong nghiên cứu về dự báo mưa và đánh giá dự báo mưa các mô hình số trị. Rất nhiều nhà khoa học cho rằng việc đánh giá mưa sẽ có kết quả tốt hơn khi việc đánh giá đó được phân loại theo hình thế synốp. Một trong những lý dó để phân loại hình thế synốp ứng với dự báo mưa của mô hình là nhằm lý giải các kết quả một cách lô-gíc và khoa học, mặt khác điều này cũng sẽ giúp cho các dự báo viên trong nghiệp vụ có được những hiểu biết sâu sắc cả hai phương pháp đặc biệt quan trọng trong dự báo mưa nghiệp vụ hàng ngày, đó là phương pháp synôp cổ điển và phương pháp số trị. 2.3.1 Cơ sở phân loại hình thế synop và các tác nhân gây mưa khu vực Đông Bắc Bộ Hàng năm từ tháng 5 đến tháng 10, ở vùng đồng bằng Đông Bắc Bộ có gió đông nam thịnh hành ở tầng thấp. Do đặc điểm của địa hình, phía Đông nước ta là vùng biển rộng lớn, nên khi có gió đông nam thổi, là dịp tốt để lớp không khí trên khu vực Đông 50
Bắc Bộ được tăng cường độ ẩm, hoặc được thay thế bằng các khối không khí có độ ẩm cao, thuận lợi cho việc hình thành mây và mưa. Trong thời gian đó, nếu có những tác động mạnh mẽ của các nhân tố động lực (do các hình thế khí áp hoặc các nhiễu động khí quyển tạo ra) hoặc nhiệt lực thì dễ dàng gây ra các trận mưa vừa, mưa to và có thể kéo dài thành đợt mưa vừa, mưa to. Những trận hoặc đợt mưa đó có khi rất có lợi cho sản xuất nếu gặp trời khô hạn, nhưng cũng có khi lại gây ra lũ lụt, úng ngập, tác hại không nhỏ đối với nhiều ngành, nhất là sản xuất nông nghiệp. Việc phân tích tìm nguyên nhân gây ra các trận hoặc các đợt mưa lớn, cũng như việc dự báo trước các hiện tượng này là một việc rất khó khăn và phức tạp, đang là một trong những đối tượng mà các nhà dự báo Khí tượng quan tâm nghiên cứu. Khi phân tích nguyên nhân gây ra mưa vừa, mưa lớn, thường người ta phải chú ý đến 3 yếu tố sau - Nhân tố nhiệt, ẩm của khối khí - Nhân tố địa hình - Nhân tố động lực 2.3.1.1 Nhân tố nhiệt, ẩm a. Nhân tố ẩm Trong khoảng thời gian từ tháng 6 đến tháng 10 hàng năm, ở vùng đồng bằng Bắc Bộ thường do các khối không khí nhiệt đới ẩm, hoặc khối khí xích đạo chi phối. Đặc trưng của các khối khí này là độ ẩm cao, độ ẩm riêng ở lớp không khí tầng sát mặt đất vào khoảng 33 – 34 gam, và ở lớp khí quyển trên cao 1500 m cũng đạt tới 13 – 14 gam. Vì vậy nhân tố độ ẩm luôn luôn thuận lợi cho việc phát sinh các đợt mưa vừa, mưa lớn. Nhưng trong thực tế, mỗi tháng chỉ xảy ra một vài đợt mưa vừa, mưa lớn. 51
Qua đó có thể kết luận, nhân tố độ ẩm chỉ là điều kiện cần của một đợt mưa vừa, mưa lớn. Nó phải được chú ý, xem xét khi dự đoán có khả năng xảy ra mưa vừa, mưa lớn. b. Nhân tố Nhiệt Như đã nói ở trên, trong thời gian từ tháng 6 đến tháng 9 ở vùng đồng bằng Bắc Bộ thường bị chi phối bởi các khối khí với bản chất nóng, ẩm. Tầng kết nhiệt thì thường ở trạng thái bất ổn định hoặc bất ổn định điều kiện. Trong trường hợp như vậy nếu vì một nguyên nhân nào đó khối khí bị nóng lên rõ rệt nhất là vào buổi trưa thì nhiệt độ không khí đạt từ 34 độ C trở lên, thì cũng dễ tạo ra hiện tượng không khí đối lưu mạnh mang tính cục bộ, gây ra các trận mưa dông (gọi là dông nhiệt) với thời gian ngắn và đợt mưa thường đạt mức mưa vừa, hiếm khi đạt mức mưa lớn. Vì vậy nhân tố này cũng có thể xem như không phải nhân tố chính để gây ra mưa lớn ở vùng Đồng Bằng Bắc Bộ. 2.3.1.2. Nhân tố địa hình Nhân tố địa hình, thường làm tăng rõ rệt lượng mưa ở sườn đón gió và làm giảm lượng mưa ở sườn khuất gió. Vùng đồng bằng Bắc Bộ lại rất bằng phẳng, do đó nhân tố địa hình hầu như không có tác động đến việc gây ra mưa vừa, mưa lớn ở khu vực này. 2.3.1.3 Nhân tố động lực Đây là nhân tố đóng vai trò chủ đạo, chỉ khi có tác động mạnh mẽ của hình thế khí áp, hoặc nhiễu động khí quyển tạo ra nhân tố động lực thúc đẩy, làm cho khối khí vốn đã có điều kiện nhiệt, ẩm thỏa mãn, chuyển động đi lên mãnh liệt và kéo dài, tạo ra các đợt mưa vừa, mưa lớn hoặc mưa kéo dài. Vì vậy khi xét đến nhân tố động lực, tức là phân tích các hình thế khí áp và các nhiễu động khí quyển tạo ra nó. Dưới đây là cơ 52
sở phân chia và các loại hình thế chủ đạo gây ảnh hưởng trực tiếp đến khu vực Bắc Bộ cũng như phía Đông Bắc Bộ nước ta. Phân tích hệ thống thời tiết là việc giải đoán các trạng thái của khí quyển dựa trên kết quả phân tích hình thế synop được đặc trưng bởi trường khí áp tầng thấp và trường thế vị trên cao. Phân tích hình thế synop khác biệt với quá trình phân tích đánh giá các tác nhân gây mưa. Đối với miền Bắc nước ta, một khu vực có diện tích không lớn nên việc xác định chính xác hình thế synop khống chế là rất khó khăn. Bởi vậy xác định hình thế synop phải dựa trên cơ sở phân tích mối tương tác của các xoáy nghịch, xoáy thuận, sống áp cao, rãnh áp thấp đồng thời kết hợp với phân tích mối tương tác của các khối không khí và điều kiện hoàn lưu quy mô synop, quy mô vừa và quy mô nhỏ. Trong một trường synop tương tự nhau hay nói một cách khác trong các loại hình thế synop giống nhau có thể gây nên nhiều loại hình thời tiết khác nhau. Chính vì vậy khi phân tích hình thế synop đặc trưng gây mưa nhất thiết phải phân tích đánh giá mối tương tác của nhiều trường khí tượng khác nhau. Phân tích hình thế synop tầng thấp phải kết hợp chặt chẽ với việc phân tích hoàn lưu cũng như các tác động trường nhiệt ẩm, điều kiện động nhiệt lực ở các lớp khí quyển trên cao cũng như điều kiện địa hình ảnh hưởng đến thời tiết. Bởi vì quá trình synop luôn luôn biến động, thay đổi theo thời gian nên một quá trình thời tiết xảy ra trong nhiều ngày có thể do một hay nhiều tác nhân, một hay nhiều hệ thống synop khác nhau, độc lập hay kết hợp nhiều hệ thống với nhau. Trên thực tế đối với miền Bắc nước ta, hệ thống synop chi phối chủ yếu là áp cao lạnh phía bắc, áp cao cận nhiệt đới, áp thấp nóng Ấn Miến và xoáy thuận nhiệt đới. Tuy nhiên tuỳ thuộc vào vị trí, cường độ, xu thế thay đổi các trường khí tượng, mối tương tác giữa chúng, ... ,mà nêu thuộc tính kèm theo. Ngoài ra do sự tranh chấp của nhiều hệ thống thời tiết nên kết quả xác định hệ thống synop có thể là hệ thống thời tiết độc lập, nhiều hệ thống thời tiết tương tác, thậm chí đôi khi không thể xác định được 53
hình thế synop (trường khí tượng mờ). Xác định hệ thống synop gây thời tiết nói chung, gây mưa nói riêng cần thiết phải xác định được hệ thống synop chính (hệ thống thời tiết chủ đạo), các hệ thống thời tiết tương tác cũng như điều kiện hoàn lưu, điều kiện động nhiệt lực (các tác nhân gây thời tiết) và mối quan hệ giữa chúng. Chính vì lẽ đó, để xác định hình thế thời tiết cần thiết xây dựng tiêu chí phân loại dựa trên các đặc trưng vật lý cũng như khuôn dạng của trường khí áp tầng thấp, trường địa thế vị trên cao đồng thời dựa trên các đặc trưng khí hậu synop. Ngoài các tiêu chí trên cần thiết xem xét các quá trình mưa về mặt thời gian, không gian và tính chất mưa. 2.3.2 Đặc trưng và mô phỏng các loại hình thời tiết gây mưa ở khu vực Đông Bắc Bộ. Đặc trưng loại hình thời tiết gây mưa trong các tháng mùa hè ở khu vực Đông Bắc Bộ bao gồm 5 loại hình thế chính, đó là áp cao lạnh, áp thấp nóng Ấn Miến, áp cao cận nhiệt đới (áp cao phó nhiệt đới), xoáy thuận nhiệt đới và dải hội tụ nhiệt đới. Ngoài ra trong quá trình tranh chấp của các khối khí tạo nên một loại hình thế synop không rõ ràng hoặc một loại hình thời tiết chịu tác động bởi nhiều loại hình thế có tác động tương đương nhau hoặc quá trình mưa do nguyên nhân động, nhiệt lực dưới tác động của địa hình được xếp vào các loại hình thế khác. Tuy nhiên khi xem xét một loại hình thế synop đặc trưng gây mưa cần phải phân tích đánh giá cơ chế hoàn lưu và các điều kiện động nhiệt lực khác kèm theo. Các loại hình thế synop đặc trưng gây mưa và đông ở miền Bắc có thể được mô phỏng như sau: 2.3.2.1 Hình thế áp cao lạnh 54
Hình 2.3 Hình thế áp cao lạnh Trong hình thế áp cao lạnh lại phân chia ra làm các trường hợp nhỏ hơn, nhưng vẫn tính là một loại hình thế chủ đạo gây mưa. Đó là, các tỉnh miền Bắc nằm ở rìa phía nam hoặc tây nam của áp cao lạnh lục địa hay trường hợp áo cao lạnh kết hợp với rãnh áp thấp bị nén, rìa áp cao lạnh kết hợp với nhiễu động trong dòng xiết gió tây cận nhiệt đới trên cao và trường hợp cuối cùng là rìa áp cao lạnh kết hợp với xoáy thuận nhiệt đới.  Rìa phía nam hoặc tây nam của áp cao lạnh Như đã nêu trong phần gió mùa mùa đông, áp cao lạnh khống chế thời tiết ở miền Bắc nước ta chủ yếu do vùng áp cao hoặc lưỡi áp cao ở khu vực đông nam Trung Hoa mà nguồn gốc là áp cao cực đới biến tính trong quá trình di chuyển xuống phía nam. Quá trình xảy ra mưa rào và dông chủ yếu trong quá trình áp cao lạnh bắt đầu ảnh hưởng tức ở phần rìa của áp cao này. Tuy nhiên tuỳ thuộc vào mối tương tác bởi các hệ 55
thống thời tiết khác mà quá trình mưa xảy ra trước hoặc sau khi áp cao lạnh tác động. Mức độ mãnh liệt và thời gian kéo dài cũng phụ thuộc vào mối tương tác này. Tiêu chí rìa áp cao phải có đường đẳng áp đóng kín của xoáy nghịch qua Bắc Bộ. Hình thế áp cao lạnh có thể kèm theo đường đứt, front lạnh cùng với quá trình tăng khí áp, giảm nhiệt độ và điểm sương. Mưa và dông ở các tỉnh miền Bắc chỉ có thể xảy ra trong thời kỳ đầu và cuối mùa đông hoặc trong những tháng chuyển tiếp. Thông thường quá trình mưa và dông xảy ra do sự tương tác của áp cao lạnh với các hệ thống thời tiết khác trong đó vai trò của áp thấp nóng Ấn Miến giữ một vị trí hết sức quan trọng. Vào những tháng cuối mùa đông vị trí trung tâm áp cao lạnh lệch dần về phía đông, sự biến tính của áp cao này thể hiện rõ hơn và quá trình tác động cũng kém phần mãnh liệt. Vì vậy, quá trình mưa bất ổn định nói chung, mưa rào và dông nói riêng cũng giảm dần đồng thời qua trình mưa nhỏ mưa phùn xuất hiện thường xuyên hơn.  Áp cao lạnh kết hợp rãnh áp thấp bị nén Đây là loại hình thế synop gây mưa và dông đặc trưng nhất và thường xảy ra trong mùa chuyển tiếp khi áp thấp nóng Ấn - Miến còn hoạt động ở khu vực đông nam Trung Hoa hoặc Bắc Bộ cũng như quá trình phát triển trở lại của áp thấp này sau thời kỳ mùa đông lạnh giá. Quá trình mưa và dông xuất hiện ngay trước khu vực áp cao lạnh ảnh hưởng, nơi đối lưu phát triển mạnh mẽ nhất. Trong trường hợp áp cao lạnh cường độ mạnh, di chuyển nhanh kèm theo front lạnh, đường đứt thì dông tố lốc hay xảy ra đặc biệt khu vực vịnh Bắc Bộ và ven biển Trung Bộ. Tuỳ thuộc vị trí trung tâm áp cao lạnh, mức độ phát triển, hình dạng cũng như đặc trưng của rãnh áp thấp và cấu trúc hoàn lưu trên cao mà phạm vi, thời gian và cường độ mưa, dông có khác nhau. Vị trí áp trung tâm áp cao lạnh tồn tại dưới hai vùng khác nhau trên khu vực Tứ Xuyên hoặc phía tây tỉnh Quảng Đông (Trung Quốc). Quá trình di chuyển xuống phía nam của các áp cao lạnh này cũng khác nhau theo hướng Bắc-Nam hoặc Đông bắc-Tây nam. Dưới tác động nén của áp cao lạnh và dạng phát triển ban đầu của áp thấp nóng Ấn -Miến 56
mà rãnh áp thấp bị nén tồn tại dưới dạng rãnh áp thấp có hướng Đông-Tây hoặc Tây bắc-Đông nam. Quá trình mưa và dông của loại hình thế synop này phụ thuộc rất nhiều hình dạng của trục rãnh bởi lẽ nó liên quan chặt chẽ đến cấu trúc hoàn lưu và điều kiện nhiệt ẩm. Loại hình thế này đôi khi kèm theo xoáy thuận hoặc hội tụ gió trên cao song nó chỉ là điều kiện làm gia tăng quá trình mưa và dông. Ngoài ra khi xem xét quá trình mưa cần lưu ý đến điều kiện nhiệt ẩm ban đầu của mặt đệm.  Rìa áp cao lạnh kết hợp với nhiễu động trong dòng xiết gió tây cận nhiệt đới trên cao (Rãnh gió tây-RGT) Trong những tháng chuyển tiếp từ mùa đông sang mùa hè hoặc ngược lại, khi mà áp cao lạnh cực đới đã suy yếu hoặc mới bắt đầu phát triển trở lại, ở khu vực phía nam Trung Hoa và khu vực Bắc Bộ nước ta đôi khi vẫn chịu tác động của rìa áp cao lạnh này. Đây cũng là thời kỳ hoạt động mạnh mẽ nhất của những nhiễu động trong đới gió tây cận nhiệt đới ở lớp trên của tầng đối lưu. Vào thời kỳ này khu vực khoảng từ 20˚N đến 40˚N ở khu vực phía nam dãy núi Hymalaya thường xuất hiện những nhiễu động dạng rãnh áp thấp trong dòng xiết gió tây trên cao của đới gió tây cận nhiệt đới. Khi vị trí rãnh áp thấp này ở vào khoảng 90˚E đến 100˚E sẽ có tác động đến thời tiết các tỉnh miền Bắc nước ta. Tuy nhiên không phải rãnh áp thấp nào trong dòng xiết gió tây trên cao cũng gây mưa rào và dông. Tuỳ thuộc độ nông, sâu của rãnh, vị trí và tốc độ di chuyển mà quá trình mưa rào và dông xảy ra với phạm vi và mức độ mãnh liệt khác nhau. Trường hợp áp cao lạnh kết hợp với tác động của nhiễu động rãnh áp thấp trên cao này là một dạng điển hình nhất của quá trình mưa rào và dông ở các tỉnh miền Bắc  Rìa áp cao lạnh kết hợp với XTNĐ 57
Rìa áp cao lạnh kết hợp với XTNĐ là dạng hình thế synop đặc trưng gây mưa rào và dông kéo dài đối với các tỉnh miền Bắc, đặc biệt đối với các tỉnh Trung Bộ, trong đó cần kể đến vai trò của ATNĐ và bão. Trên thực tế do đặc trưng khí hậu synop nên có sự khác nhau đáng kể đối với quá trình tương tác này. Đối với Bắc Bộ phần lớn các XTNĐ hình thành trong thời kỳ hoạt động của áp cao lạnh chủ yếu có nguồn gốc từ rãnh áp thấp bị nén hoặc do sự phát triển của các xoáy thuận trong các nhiễu động ở lớp trên tầng đối lưu nên thời gian của quá trình mưa rào và dông ít kéo dài. Đối với các tỉnh Trung Bộ, thời kỳ hoạt động của XTNĐ cũng trùng với thời kỳ hoạt động của gió mùa mùa đông. Do vậy phần lớn các XTNĐ trong đó có ATNĐ, bão có nguồn gốc từ Biển Đông nên quá trình tương tác này thường xảy ra mãnh liệt và thời gian kéo dài hơn. Tuy nhiên khi đề cập đến quá trình tương tác của rìa áp cao lạnh với XTNĐ cần thiết phải đề cập đến đặc điểm về mặt thời gian của quá trình: áp cao lạnh ảnh hưởng trước, sau hay cùng thời kỳ hoạt động của XTNĐ, bởi lẽ điều đó liên quan chặt chẽ với điều kiện mặt đệm trong quá trình phát triển mây đối lưu, mưa rào và dông. 2.3.2.2 Hình thế rìa áp cao cận nhiệt đới tăng cường Như chúng ta đã biết áp cao cận nhiệt đới là áp cao nóng quy mô hành tinh và thời tiết xấu chỉ xuất hiện ở khu vực rìa áp cao này. Đối với nước ta nằm ở phần tây bắc của áp cao cận nhiệt đới Thái Bình Dương và là nơi tranh chấp mãnh liệt nhất của nhiều hệ thống thời tiết ở lớp dưới của tầng đối lưu trong đó quá trình tăng cường và lấn về phía tây của áp cao cận nhiệt đới là phổ biến nhất. Quá trình lấn về phía tây của áp cao này thường xảy ra theo chu kỳ 3 ngày hay 5, 7 ngày tuỳ thuộc mức độ và thời kỳ hoạt động của nó. Song song với quá trình lấn về phía tây là quá trình trục áp cao cận nhiệt đới được nâng dần lên phía bắc. Áp cao cận nhiệt đới tăng cường và lấn về phía tây làm cản trở sự xâm nhập của các khối không khí lạnh phía bắc hoặc hạn chế sự phát triển 58
của áp thấp nóng Ấn - Miến . Quá trình mưa và dông xảy ra mãnh liệt nhất vào thời gian gần sáng và sáng trong thời kỳ áp cao cận nhiệt bắt đầu lấn mạnh về phía tây với độ cao địa thế vị tăng 2-3 dam . Cường độ mưa do hình thế synop này phụ thuộc nhiều vào độ dày và cường độ đới gió Đông-Nam và mức độ ẩm trên khu vực. Lớp gió Đông Nam phát triển mạnh nhất có thể lên độ cao đến 5000m. Quá trình mưa và dông di chuyển từ đông sang tây, xảy ra mạnh mẽ đối với các tỉnh phía đông Bắc Bộ và Thanh Hoá, rất ít khi xảy đối với khu vực phía tây dãy núi Hoàng Liên Sơn. Cần lưu ý rằng trong cùng thời kỳ nếu hoàn lưu Tây nam có nguồn gốc từ vịnh Ben Gan được duy trì hoặc dòng xiết trong đới gió tây hoạt động mạnh ở khu vực 20˚N-30˚N , 100˚E-110˚E tạo nên sự hội tụ gió ở khu vực Bắc Bộ thì quá trình mưa và dông sẽ có cường độ mạnh hơn, thời gian kéo dài hơn.  Hình thế rìa áp cao cận nhiệt đới tăng cường Hình 2.4 Hình thế rìa áp cao cận nhiệt đới tăng cường 59
Khi xem xét hình thế synop gây mưa và dông đối với miền Bắc do rìa áp cao cận nhiệt đới tăng cường cần lưu ý vị trí và hướng của trục áp cao cận nhiệt đới hay nói một cách khác xem xét điều kiện thuận lợi cho sự phát triển và duy trì đới tín phong Đông hoặc Đông Nam trên toàn bộ khu vực. Sự duy trì quá trình mưa và dông liên quan mật thiết bởi cường độ, độ dày cũng như quá trình hoạt động của đới gió nóng và ẩm này. Bởi vậy, quá trình mưa và dông do loại hình thế synop này chỉ kết thúc khi áp cao cận nhiệt đới lấn sâu về phía tây, Bắc Bộ và Thanh Hoá nằm sâu trong xoáy nghịch hoặc quá trình suy yếu nhanh chóng của áp cao cận nhiệt đới. Khi xem xét loại hình thế synop áp cao cận nhiệt đới cần lưu ý những nhiễu động trong đới gió đông dưới dạng sóng khí áp hoặc dưới dạng xoáy thuận cũng có thể làm gia tăng quá trình mưa và dông.  Rìa áp cao cận nhiệt đới tăng cường với sự hội tụ gió kinh hướng ở trên cao Hình 2.5 Rìa áp cao cận nhiệt đới tăng cường với sự hội tụ gió kinh hướng ở trên cao 60