Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu ảnh hưởng của ENSO tới mưa gió mùa mùa hè trên lãnh thổ Việt Nam

Chia sẻ: Na Na | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:127

Thêm vào BST

Báo xấu

99
lượt xem 23
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu của luận văn là nghiên cứu ảnh hưởng của ENSO tới hoạt động của gió mùa mùa hè và mưa gió mùa mùa hè thông qua những đặc điểm như ngày mở đầu, ngày kết thúc, cường độ, số nhịp gió mùa dựa trên việc tính toán các chỉ số và phân tích đánh giá ảnh hưởng của ENSO tới gió mùa mùa hè và mưa gió mùa mùa hè.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu ảnh hưởng của ENSO tới mưa gió mùa mùa hè trên lãnh thổ Việt Nam

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN *************** Nguyễn Thị Lan NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA ENSO TỚI MƯA GIÓ MÙA MÙA HÈ TRÊN LÃNH THỔ VIỆT NAM LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
Hà Nội 2013 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ******************* Nguyễn Thị Lan NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA ENSO TỚI MƯA GIÓ MÙA MÙA HÈ TRÊN LÃNH THỔ VIỆT NAM Chuyên ngành: Khí tượng – Khí hậu học Mã số: 60440222 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. TRẦN QUANG ĐỨC
Hà Nội – 2013
Lời cảm ơn Để hoàn thành luận văn này, trước tiên, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất tới TS. Trần Quang Đức – bộ môn Khí tượng và Khí hậu học người đã định hướng và trực tiếp hướng dẫn tôi từ lúc bắt đầu thực hiện luận văn. Tôi xin gửi lời cảm ơn tới các thầy cô và các cán bộ trong khoa Khí tượng – Thủy văn Hải dương học cùng các cán bộ Phòng sau đại học, trường Đại học Khoa học Tự nhiên đã cung cấp cho tôi những kiến thức chuyên môn quý giá, giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi trong suốt thời gian tôi học tập và hoàn thành luận văn. Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tới ban lãnh đạo Viện Khoa học Khí tượng thủy văn và môi trường, đặc biệt là các anh chị và các bạn đồng nghiệp trong Trung tâm nghiên cứu Biển và tương tác Biển Khí quyển đã cho tôi nhiều kiến thức, kinh nghiệm và tạo điều kiện về thời gian cho tôi tham gia học tập. Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình, người thân và bạn bè đã luôn động viên và tạo điều kiện tốt nhất cho tôi trong suốt thời gian học tập. Trong quá trình thực hiện, luận văn không tránh khỏi có nhiều thiếu sót, vì vậy, tôi rất mong nhận được sự góp ý của thầy cô, các anh chị và các bạn đồng nghiệp để luận văn có thể hoàn thiện hơn. Tôi xin chân thành cảm ơn ! Hà Nội, ngày 25 tháng 10 năm 2013 Học viên Nguyễn Thị Lan i
MỤC LỤC Lời cảm ơn ........................................................................................................... i DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ....................................... iii DANH MỤC BẢNG BIỂU ................................................................................ vi DANH MỤC HÌNH VẼ ..................................................................................... vii .............................................................................................................................. x ĐẶT VẤN ĐỀ ...................................................................................................... 1 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN NHỮNG NGHIÊN CỨU VỀ ENSO VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA ENSO .................................................................................... 4 1.1. Những nghiên cứu trên thế giới về ENSO và ảnh hưởng của ENSO 4 ................................................................................................................................... 1.2. Những nghiên cứu tại Việt Nam về ENSO và ảnh hưởng của ENSO 17 ................................................................................................................................. CHƯƠNG II: NGUỒN SỐ LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 23 2.1. Nguồn số liệu ......................................................................................... 23 2.1.1. Số liệu ENSO .................................................................................... 23 2.1.2. Số liệu hoàn lưu ................................................................................ 23 2.1.3. Số liệu mưa ...................................................................................... 24 2.2. Phương pháp nghiên cứu ..................................................................... 27 2.2.1. Phương pháp xác định thời kì ENSO ................................................ 27 2.2.2. Phương pháp phân nhóm các mùa gió mùa mùa hè ENSO ............... 32 2.2.3. Phương pháp xác định chỉ số gió mùa, mưa gió mùa và một số đặc trưng gió mùa ở Việt Nam ................................................................................. 37 2.2.4. Phương pháp phân tích đánh giá ảnh hưởng của ENSO tới gió mùa mùa hè và mưa gió mùa mùa hè .......................................................................... 40 CHƯƠNG III: ẢNH HƯỞNG CỦA ENSO TỚI GIÓ MÙA MÙA HÈ VÀ MƯA GIÓ MÙA MÙA HÈ Ở VIỆT NAM .......................................................... 42 3.1. Xu thế biến động một số đặc trưng ENSO thời kỳ 1950 2010 42 ..... 3.2. Xu thế biến động một số đặc trưng gió mùa thời kỳ 1950 2010 . 49 . i
3.3. Ảnh hưởng của ENSO tới gió mùa mùa hè trên lãnh thổ Việt Nam 52 ................................................................................................................................. 3.3.1. Đối với nhóm mùa gió mùa mùa hè El Nino phát triển .................... 53 3.3.2. Đối với nhóm mùa gió mùa mùa hè El Nino suy yếu ........................ 57 3.3.3. Đối với nhóm mùa gió mùa mùa hè La Nina phát triển .................... 60 3.3.4. Đối với nhóm mùa gió mùa mùa hè La Nina suy yếu ....................... 63 3.3.5. Nhận xét chung .................................................................................. 66 3.4. Ảnh hưởng của ENSO tới mưa gió mùa mùa hè trên lãnh thổ Việt Nam ......................................................................................................................... 69 3.4.1. Đối với nhóm mùa gió mùa mùa hè El Nino phát triển .................... 70 3.4.2. Đối với nhóm mùa gió mùa mùa hè El Nino suy yếu ....................... 75 3.4.3. Đối với nhóm mùa gió mùa mùa hè La Nina phát triển ................... 80 3.4.4. Đối với nhóm mùa gió mùa mùa hè La Nina suy yếu ....................... 84 KẾT LUẬN ........................................................................................................ 88 KIẾN NGHỊ ........................................................................................................ 89 Tài liệu tiếng Việt ............................................................................................ 91 Tài liệu tiếng Anh ............................................................................................. 92 PHẦN PHỤ LỤC .............................................................................................. 95 ii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu viết Từ gốc Ý nghĩa tắt AllIndia Monsoon Rainfall Chỉ số mưa gió mùa toàn AIMR (AIRI) (All Indian Rainfall Index) Ấn Độ Chỉ số hoàn lưu khu vực ATL3I Atlantic index Đại Tây Dương Australian Summer Monsoon Chỉ số gió mùa mùa hè khu AUSMI Index vực Australia BEI The Best ENSO Index Chỉ số ENSO tốt nhất BOM Bureau of Meteorology Văn phòng Khí tượng Úc Chỉ số hoàn lưu sử dụng CSHL Chỉ số hoàn lưu cho khu vực Nam Trung Bộ, Việt Nam Chỉ số đối lưu sử dụng cho CSĐL Chỉ số đối lưu khu vực Nam Trung Bộ, Việt Nam Trung tâm Dự báo khí hậu CPC Climate Prediction Center Hoa Kỳ Chỉ số hoàn lưu khu vực Ấn CI1 Convection Index 1 Độ Chỉ số hoàn lưu khu vực CI2 Convection Index 2 Nam Á The difference between the DU2 (SEAMI), westerly zonal wind Chỉ số hoàn lưu vĩ hướng (MCI2) anomalies averaged over two Đông Nam Á regions Chỉ số gió mùa khu vực EAMI East Asian Monsoon Index Đông Á East Asian Summer Chỉ số gió mùa mùa hè khu EASMI Monsoon Index vực Đông Á Hiện tượng El Nino và dao ENSO El NinoSouthern Oscillation động nam East Asian subtropical Chỉ số gió mùa mùa hè khu ESMI summer monsoon index vực cận nhiệt đới Đông Á The Indian summer Monsoon Chỉ số gió mùa mùa hè khu IMI Index vực Ấn Độ IRI International Research Viện nghiên cứu Quốc tế Institute for Climate and về Khí hậu và Xã hội iii
Ký hiệu viết Từ gốc Ý nghĩa tắt Society Subtropical Summer Chỉ số gió mùa mùa hè khu Issm Monsoon Index vực cận nhiệt đới Chỉ số gió mùa mùa hè khu GI Guo Index vực Châu Á – Thái Bình Dương Phương pháp phân tích phổ ME Max Entropy đơn (phổ Entropy cực đại) MEI Multivariate ENSO Index Chỉ số ENSO tổng hợp Monsoon Hadley Circulation Chỉ số hoàn lưu gió mùa MHI Index Hadley Cục quản lý Đại dương và National Oceanic and NOAA Khí quyển Quốc gia Hoa Atmospheric Administration Kỳ Outgoing Longwave OLR Bức xạ phát xạ sóng dài Radiation Outgoing Longwave Chỉ số bức xạ phát xạ sóng ORLI Radiation Index dài Chỉ số mưa khu vực Ấn Độ RM1 Rain Monsoon index mở rộng Regional Monsoon Index Chỉ số gió mùa khu vực RM2 (EAMI) (East Asian Monsoon Index) Đông Á South China Sea Summer Chỉ số gió mùa mùa hè khu SCSSM Monsoon vực Biển Đông South China Sea Monsoon Chỉ số gió mùa khu vực SCSMI Index Biển Đông SOI Southern Oscillation Index Chỉ số dao động nam Chỉ số hoàn lưu gió mùa SSI1 Southerly shear Index mùa hè khu vực Ấn Độ Chỉ số hoàn lưu gió mùa SSI2 Southerly shear Index mùa hè khu vực Nam Á SST Sea Surface Temperature Nhiệt độ bề mặt nước biển Sea Surface Temperature Chuẩn sai nhiệt độ bề mặt SSTA Anomaly nước biển Gió vĩ hướng trung Chỉ số hoàn lưu gió mùa U bengal bình mực 850 hPa trên vịnh khu vực Vịnh Bengal Bengal UEOF1 The first Empirical Chỉ số hoàn lưu khu vực Orthogonal Function mode Đông Á iv
Ký hiệu viết Từ gốc Ý nghĩa tắt of the 850 hPa zonal wind World Meteorological Tổ chức Khí tượng thế giới Oganization United Nations – Chương trình Môi trường WMO UNEP Environment Programme của Liên hợp quốc – Hội ICSU International Council for đồng Khoa học quốc tế UNESCO Science United Nations Tổ chức Giáo dục, Khoa Educational, Scientific and học và Văn hoá của Liên Cultural Organization Hợp Quốc Western Norht Pacific Chỉ số gió mùa khu vực Tây WNPMI Monsoon Index Bắc Thái Bình Dương Chỉ số hoàn lưu của Weber WYI Weber and Yang Index và Yang The mean 850 mb Zonal Chỉ số hoàn lưu vĩ hướng ZI winds over the western khu vực Tây Đại Tây equatorial Atlantic Index Dương xích đạo Vùng áp thấp có hoàn lưu XTNĐ Xoáy thuận nhiệt đới ngược chiều kim đồng hồ ở Bắc bán cầu v
DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Một số chỉ số gió mùa .................................................................... 11 Bảng 2.1: Các trạm khí tượng được sử dụng trong nghiên cứu ................ 25 Bảng 2.2: Các đợt El Nino được xác định theo tiêu chuẩn thứ nhất .......... 28 Bảng 2.3: Các đợt La Nina được xác định theo tiêu chuẩn thứ nhất ......... 29 Bảng 2.4: Các đợt El Nino được xác định theo tiêu chuẩn thứ hai ............. 29 Bảng 2.5: Các đợt La Nina được xác định theo tiêu chuẩn thứ hai ............ 30 Bảng 2.6: Kết quả phân loại các mùa gió mùa mùa hè El Nino ................... 35 Bảng 2.7: Kết quả phân loại các mùa gió mùa mùa hè La Nina .................. 35 Bảng 3.1: Kết quả tính toán chuẩn sai các đặc trưng gió mùa đối với nhóm mùa gió mùa mùa hè El Nino phát triển ....................................................... 56 Bảng 3.2: Kết quả tính toán chuẩn sai các đặc trưng gió mùa đối với nhóm mùa gió mùa mùa hè El Nino suy yếu ........................................................... 59 Bảng 3.3: Kết quả tính toán các đặc trưng gió mùa đối với nhóm mùa gió mùa mùa hè La Nina phát triển ............................................................................... 63 Bảng 3.4: Kết quả tính toán các đặc trưng gió mùa đối với nhóm mùa gió mùa mùa hè La Nina suy yếu ................................................................................... 66 Bảng 3.5: Chuẩn sai các đặc trưng trung bình theo từng nhóm ................. 67 mùa gió mùa mùa hè .......................................................................................... 67 Bảng 3.6: Giá trị chuẩn sai lượng mưa và chuẩn sai tỷ chuẩn lượng mưa gió mùa mùa hè đối với nhóm mùa gió mùa mùa hè El Nino phát triển ............. 70 Bảng 3.7: Giá trị chuẩn sai lượng mưa và chuẩn sai tỷ chuẩn lượng mưa gió mùa mùa hè đối với nhóm mùa gió mùa mùa hè El Nino suy yếu ................. 76 Bảng 3.8: Giá trị chuẩn sai lượng mưa và chuẩn sai tỷ chuẩn lượng mưa gió mùa mùa hè đối với nhóm mùa gió mùa mùa hè La Nina phát triển ............ 81 Bảng 3.9: Giá trị chuẩn sai lượng mưa và chuẩn sai tỷ chuẩn lượng mưa gió mùa mùa hè đối với nhóm mùa gió mùa mùa hè La Nina suy yếu ................ 84 vi
DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Sơ đồ hoàn lưu Walker ..................................................................... 6 Hình 1.2: Giới hạn các khu vực Nino ................................................................ 6 Hình 2.1: Vị trí các trạm khí tượng sử dụng trong nghiên cứu .................. 27 Hình 2.2: Biến trình dị thường nhiệt độ bề mặt nước biển khu vực Nino 3 (a) và khu vực Nino 3.4 (b) ..................................................................................... 31 Hình 2.3: Sơ đồ khu vực tính chỉ số gió mùa SCSSM ................................... 40 Hình 3.1: Xu thế biến động thời gian kéo dài các đợt El Nino (a) và La Nina (b) ....................................................................................................................... 43 Hình 3.2: Xu thế biến động khoảng cách thời gian giữa các đợt ENSO 43 .... Hình 3.3: Xu thế biến động khoảng cách thời gian giữa các đợt El Nino (a) và ................................................................................................................................ 45 La Nina (b) .......................................................................................................... 45 Hình 3.4: Xu thế biến động khoảng cách thời gian từ đợt El Nino tới đợt La Nina kế tiếp (a) và từ đợt La Nina tới đợt El Nino kế tiếp (b) ..................... 46 Hình 3.5: Xu thế biến động khoảng cách thời gian giữa các đợt ENSO 46 .... Hình 3.6: Xu thế biến động của cường độ các đợt El Nino (a) và La Nina (b) ................................................................................................................................ 47 Hình 3.7: Xu thế biến động của cường độ các đợt El Nino mạnh (a) và . 48 La Nina mạnh (b) .............................................................................................. 48 Hình 3.8: Biến trình ngày mở đầu gió mùa mùa hè giai đoạn 1950 2010 . 49 Hình 3.9: Biến trình ngày kết thúc gió mùa mùa hè giai đoạn 1950 2010 . 50 Hình 3.10: Biến trình thời gian kéo dài gió mùa mùa hè giai đoạn 1950 2010 ............................................................................................................................. 50 Hình 3.11: Biến trình số nhịp gió mùa mùa hè giai đoạn 1950 2010 ......... 51 Hình 3.12: Biến trình thời gian kéo dài gió mùa mùa hè giai đoạn 1950 2010 ............................................................................................................................. 52 Hình 3.13: Chuẩn sai ngày bắt đầu (a) và ngày kết thúc mùa gió mùa (b) thuộc nhóm mùa gió mùa mùa hè El Nino phát triển .......................................... 54 vii
Hình 3.14: Chuẩn sai thời gian kéo dài các mùa gió mùa thuộc nhóm mùa gió mùa mùa hè El Nino phát triển ......................................................................... 55 Hình 3.15: Chuẩn sai số nhịp các mùa gió mùa mùa hè El Nino phát triển 55 ..................................................................................................................................... Hình 3.16: Chuẩn sai cường độ các mùa gió mùa mùa hè El Nino phát triển ............................................................................................................................ 56 Hình 3.17: Chuẩn sai ngày bắt đầu (a) và ngày kết thúc (b) mùa gió mùa mùa hè El Nino suy yếu ........................................................................................... 58 Hình 3.18: Chuẩn sai thời gian kéo dài các mùa gió mùa mùa hè El Nino suy yếu .............................................................................................................................. 58 Hình 3.19: Chuẩn sai số nhịp các mùa gió mùa mùa hè El Nino suy yếu 59 .... Hình 3.20: Chuẩn sai cường độ các mùa gió mùa mùa hè El Nino suy yếu 59 ..................................................................................................................................... Hình 3.21: Chuẩn sai ngày bắt đầu (a) và ngày kết thúc (b) mùa gió mùa mùa hè La Nina phát triển ....................................................................................... 61 Hình 3.22: Chuẩn sai thời gian kéo dài các mùa gió mùa mùa hè La Nina 61 .. phát triển ........................................................................................................... 61 Hình 3.23: Chuẩn sai số nhịp các mùa gió mùa mùa hè La Nina phát triển 62 ..................................................................................................................................... Hình 3.24: Chuẩn sai cường độ các mùa gió mùa mùa hè La Nina phát triển ............................................................................................................................ 62 Hình 3.25: Chuẩn sai ngày bắt đầu (a) và ngày kết thúc(b) mùa gió mùa mùa hè La Nina suy yếu ........................................................................................... 64 Hình 3.26: Chuẩn sai thời gian kéo dài các mùa gió mùa mùa hè La Nina suy yếu ....................................................................................................................... 64 Hình 3.27: Chuẩn sai số nhịp các mùa gió mùa mùa hè La Nina suy yếu 65 ... Hình 3.28: Chuẩn sai cường độ các mùa gió mùa mùa hè La Nina suy yếu 65 ..................................................................................................................................... Hình 3.29: Chuẩn sai lượng mưa đối với nhóm mùa gió mùa mùa hè El Nino ............................................................................................................................. 71 phát triển ........................................................................................................... 71 viii
Hình 3.30: Phân bố chuẩn sai lượng mưa đối với nhóm mùa gió mùa mùa hè ................................................................................................................................. 73 El Nino phát triển .............................................................................................. 73 Hình 3.31: Phân bố chuẩn sai tỷ chuẩn lượng mưa đối với nhóm mùa gió mùa mùa hè El Nino phát triển ................................................................................ 74 Hình 3.32: Chuẩn sai lượng mưa đối với nhóm mùa gió mùa mùa hè El Nino ............................................................................................................................. 77 suy yếu ................................................................................................................ 77 Hình 3.33: Phân bố chuẩn sai lượng mưa đối với nhóm mùa gió mùa mùa hè ................................................................................................................................. 78 El Nino suy yếu .................................................................................................. 78 Hình 3.34: Phân bố tỷ chuẩn lượng mưa đối với nhóm mùa gió mùa mùa hè ................................................................................................................................. 79 El Nino suy yếu .................................................................................................. 79 Hình 3.35: Chuẩn sai lượng mưa đối với nhóm mùa gió mùa mùa hè 80 ...... La Nina phát triển ............................................................................................. 80 Hình 3.36: Phân bố chuẩn sai lượng mưa đối với nhóm mùa gió mùa mùa hè ................................................................................................................................. 82 La Nina phát triển ............................................................................................. 82 Hình 3.37: Phân bố tỷ chuẩn lượng mưa đối với nhóm mùa gió mùa mùa hè ................................................................................................................................. 83 La Nina phát triển ............................................................................................. 83 Hình 3.38: Chuẩn sai lượng mưa đối với nhóm mùa gió mùa mùa hè La Nina ............................................................................................................................. 85 suy yếu ................................................................................................................ 85 Hình 3.39: Phân bố chuẩn sai lượng mưa đối với nhóm mùa gió mùa mùa hè ................................................................................................................................. 86 La Nina suy yếu ................................................................................................. 86 Hình 3.40: Phân bố tỷ chuẩn lượng mưa đối với nhóm mùa gió mùa mùa hè ................................................................................................................................. 87 ix
La Nina suy yếu ................................................................................................. 87 x
xi
ĐẶT VẤN ĐỀ Tương tác giữa đại dương và khí quyển tạo nên tính đa dạng trong hệ thống khí hậu Trái Đất. ENSO (El Nino Southern Oscillation) là thuật ngữ được dùng để chỉ hai hiện tượng El Nino và La Nina (hai pha của hiện tượng ENSO). Bản chất của hiện tượng ENSO là thể hiện mối tương tác giữa đại dương và khí quyển miền vĩ độ thấp Thái Bình Dương. El Nino (pha nóng của ENSO) là hiện tượng nhiệt độ bề mặt nước biển phía Đông và trung tâm Thái Bình Dương xích đạo nóng lên một cách dị thường, kéo dài khoảng một năm với chu kỳ không đều, khoảng 3 5 năm. La Nina (pha lạnh của ENSO) là hiện tượng nhiệt độ bề mặt nước biển phía Đông Thái Bình Dương xích đạo lạnh đi so với bình thường. Dao động nam dùng để chỉ sự dao động bập bênh khí áp bề mặt khu vực Đông Thái Bình Dương, Tây Thái Bình Dương và Ấn Độ Dương miền nhiệt đới và thường biến động mạnh trong thời kỳ ENSO [5]. Các đợt El Nino hoặc La Nina thường xảy ra kế tiếp nhau, có khi sau những hiện tượng này lại là điều kiện bình thường (không ENSO), cũng có khi nhiều đợt El Nino hoặc nhiều đợt La Nina xảy ra nối tiếp nhau [5]. Hiện tượng ENSO diễn ra không chỉ gây ảnh hưởng tới vùng nhiệt đới Thái Bình Dương mà còn tác động mạnh mẽ tới thời tiết khí hậu ở nhiều nơi khác trên thế giới với mức độ khác nhau và rất đa dạng [5,6], những ảnh hưởng này có thể tiếp tục kéo dài khi hiện tượng ENSO đã chấm dứt [ 47]. Đối với từng khu vực cụ thể, có thể xác định được những ảnh hưởng chủ yếu có tính đặc trưng của mỗi hiện tượng nói trên [6]. Trong những năm diễn ra El Nino, khu vực phía Đông Thái Bình Dương vùng bờ Tây của Nam Mỹ và cận nhiệt đới Bắc Mỹ mưa nhiều và ẩm ướt hơn bình thường, trong khi đó, ở miền Tây Thái Bình Dương và các vùng lân cận, sự phát triển của đối lưu và mây mưa bị hạn chế do đó xảy ra điều kiện khô hạn hơn bình thường, các hoạt động giông, bão, mưa giảm hẳn. ENSO là một trong những hiện tượng được coi là gây nhiều hậu quả kinh tế xã hội ở nhiều vùng trên trái đất, do đó, cơ chế hoạt động và những ảnh hưởng của ENSO đang là vấn đề được các nhà khoa học quan tâm nghiên cứu. Việt Nam là một nước thuộc vùng Đông Nam Á, lãnh thổ hẹp ngang kéo dài từ bắc tới nam trên 15 vĩ độ, toàn bộ phía đông và phía nam giáp biển, phía tây Việt Nam là lục địa Miến Điện, Ấn Độ, Ả Rập, phía bắc là lục địa Trung Quốc và Siberia, lại nằm trong khu vực nội chí tuyến của Bắc bán cầu. Nằm ở vị trí đặc biệt, khí hậu Việt Nam mang nhiều nét độc đáo, hầu như không so sánh được với bất cứ một nơi nào khác trên thế giới. Một mặt, đó là những điều kiện hành tinh do chế độ mặt trời khu vực nội chí tuyến quyết định, mặt khác, đó là khu vực chịu tác động mạnh mẽ của hoàn lưu gió mùa. Cả hai nguyên nhân kết hợp với nhau trong 1
điều kiện phức tạp về địa lý đã dẫn tới những hệ quả vô cùng đặc sắc trong chế độ thời tiết. Ở nước ta, hoàn lưu gió mùa lấn át một cách rõ rệt hoàn lưu tín phong, nhưng ở từng lúc, từng nơi, tín phong vẫn phát huy một phần tác dụng nào đó, tham gia vào hoàn lưu gió mùa. Kết quả là xuất hiện một cơ chế hoàn lưu vừa phản ánh những quy luật chung của hành tinh, vừa có tính chất địa phương. Chịu tác động của nhiều hoàn lưu, dòng ẩm từ các trung tâm tác động khác nhau, hằng năm ở Việt Nam tồn tại hai chế độ gió: gió mùa mùa đông và gió mùa mùa hè. Hoàn lưu gió mùa mùa hè chịu sự chi phối của các trung tâm tác động chính bao gồm: áp cao cận nhiệt đới Nam Ấn Độ Dương, áp thấp Ấn Độ Miến Điện, áp thấp gió mùa Vịnh Bengal, áp cao cận nhiệt Bắc Thái Bình Dương, áp cao Châu Úc (Nam Bán Cầu). Do đó, hoàn lưu gió mùa mùa hè ở Việt Nam cần được xét đến trong toàn bộ cơ chế phức tạp, không phải chỉ có những nguyên nhân nhiệt lực mà còn có cả nguyên nhân động lực, không phải chỉ có những yếu tố khu vực mà còn cả những yếu tố hành tinh, không phải chỉ có một cơ chế tác động riêng lẻ mà có nhiều cơ chế góp phần tạo thành những hệ quả khí hậu làm sai lệch khá nhiều so với những diễn biến theo chế độ bức xạ mặt trời. Gió mùa mùa hè hoạt động trong khoảng tháng 5 tới tháng 10, mạnh nhất vào khoảng tháng 6 tới tháng 8 bao trùm toàn bộ vùng lãnh thổ nước ta với hướng gió thịnh hành Tây Nam đôi khi có xen kẽ gió Đông Nam và gió cực đới. Hệ quả thời tiết do gió mùa mùa hè gây ra là mưa nhiều, mưa rào và dông ở miền Bắc và miền Nam, trong khi đó ở miền Trung, hoạt động của gió Tây khô nóng trở nên mạnh mẽ do hiệu ứng chắn gió của dãy Trường Sơn. Các hiện tượng mưa lớn hay hạn hán trong thời kỳ gió mùa mùa hè có quan hệ chặt chẽ với diễn biến của chế độ gió mùa thông qua các đặc trưng như ngày mở đầu, ngày kết thúc, số nhịp, cường độ của gió mùa mùa hè. Đặc biệt, thời điểm bùng nổ gió mùa mùa hè có liên quan chặt chẽ đến sự thay thế đột ngột mùa khô bởi mùa mưa trong chu kỳ hàng năm. Sự biến động ngày mở đầu và hoạt động của gió mùa mùa hè là nguyên nhân dẫn đến những thảm họa thiên nhiên như lũ lụt, hạn hán trên một phạm vi rộng lớn, do đó, có vai trò quan trọng đối với các hoạt động kinh tế, xã hội, quản lý tài nguyên nước, phòng chống thiên tai, đặc biệt đối với một quốc gia nông nghiệp như Việt Nam. ENSO xuất hiện làm thay đổi các trung tâm nhiệt trên các đại dương, cả về vị trí lẫn quy mô, làm biến đổi tính chất của các khối khí trên bề mặt, làm thay đổi và biến dạng các hoàn lưu chính trong vùng nhiệt đới như hoàn lưu Walker và Hadley. Nằm trong khu vực nội chí tuyến, kế cận phần phía Tây của hoàn lưu Walker trên Thái Bình Dương, chế độ hoàn lưu ở Việt Nam chịu ảnh hưởng lớn của hiện tượng ENSO. Vì vậy, ảnh hưởng của ENSO tới mưa gió mùa mùa hè là vấn đề cần được quan tâm, không chỉ có ý nghĩa trong nghiên cứu mà còn có vai trò quan trọng trong 2
nhiều lĩnh vực kinh tế, xã hội. Ảnh hưởng của ENSO trước hết thể hiện qua ảnh hưởng tới cơ chế hoàn lưu trong khu vực, do đó kéo theo những đặc điểm về thời tiết khí hậu của Việt Nam. Có thể thấy rằng, hiện nay trên thế giới có rất nhiều những công trình nghiên cứu về ảnh hưởng của ENSO tới các yếu tố khí tượng nói chung. Tuy nhiên các nghiên cứu hầu hết là tính toán cho một khu vực rộng lớn mà chưa quan tâm nhiều tới khu vực nhỏ. Đối với hoàn lưu gió mùa mùa hè, những nghiên cứu ở Việt Nam ít quan tâm tới lượng mưa gió mùa mùa hè mà thường quan tâm tới lượng mưa năm. Nhằm góp phần làm rõ ảnh hưởng của ENSO tới hoàn lưu gió mùa và mưa gió mùa mùa hè, luận văn lựa chọn đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của ENSO tới mưa gió mùa mùa hè trên lãnh thổ Việt Nam”. Mục tiêu của luận văn là nghiên cứu ảnh hưởng của ENSO tới hoạt động của gió mùa mùa hè và mưa gió mùa mùa hè thông qua những đặc điểm như ngày mở đầu, ngày kết thúc, cường độ, số nhịp gió mùa dựa trên việc tính toán các chỉ số và phân tích đánh giá ảnh hưởng của ENSO tới gió mùa mùa hè và mưa gió mùa mùa hè. Cấu trúc của luận văn bao gồm 3 chương: Chương 1: Tổng quan những nghiên cứu và ảnh hưởng của ENSO Chương 2: Nguồn số liệu và phương pháp nghiên cứu Chương 3: Ảnh hưởng của ENSO tới gió mùa mùa hè và mưa gió mùa mùa hè ở Việt Nam 3
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN NHỮNG NGHIÊN CỨU VỀ ENSO VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA ENSO 1.1. Những nghiên cứu trên thế giới về ENSO và ảnh hưởng của ENSO Nguyên nhân hình thành, cơ chế hoạt động của ENSO đã được các nhà khoa học nghiên cứu từ rất sớm. Ngay từ thập kỷ 20 của thế kỷ trước, Gibert Walker đã nhận thấy có sự liên quan giữa khí áp ở phía Tây và phía Đông Thái Bình Dương, đồng thời nhận thấy hiện tượng hạn hán ở khu vực Indonesia, Australia, Ấn Độ và mùa đông Bắc Mỹ ấm hơn bình thường khi khí áp ở bờ Đông Thái Bình Dương giảm. Tuy nhiên, do điều kiện thiếu thốn về số liệu cũng như hạn chế về khoa học công nghệ nên lúc bấy giờ, các nhà khoa học chưa thể làm rõ được mối liên hệ này. Khoảng 4 thập kỉ sau đó, những nghiên cứu về nguyên nhân hình thành ENSO do cơ chế hoàn lưu đã bước đầu được nghiên cứu. Vào giữa những năm 1960, từ những số liệu thu thập được nhà khoa học Jakob Bjerknes nhận thấy thông thường khí áp phía Đông cao hơn phía Tây Thái Bình Dương, do đó dòng tín phong ở khu vực xích đạo thổi từ Đông sang Tây. Khi tín phong mạnh, nước tương đối lạnh có nguồn gốc nước trồi ở xích đạo thuộc bờ biển Nam Mỹ được hình thành bởi áp lực của gió Đông lên bề mặt đại dương, mở rộng về phía Tây tới trung tâm Thái Bình Dương. Sự chênh lệch khí áp giữa Đông (cao) và Tây (thấp) và nhiệt độ giữa Đông (thấp) và Tây (cao) trên khu vực xích đạo Thái Bình Dương dẫn đến chuyển động ngược chiều của không khí ở tầng thấp (gió Đông) và trên cao (gió Tây); ở phía Đông có chuyển động giáng, ở phía Tây có chuyển động thăng của không khí, tạo thành một hoàn lưu khép kín, được Bjerknes gọi là Hoàn lưu Walker (Hình 1.1). Chênh lệch nhiệt độ và khí áp giữa Đông và Tây Thái Bình Dương càng lớn, hoàn lưu Walker càng mạnh, ngược lại, chênh lệch nhiệt độ và khí áp giảm, hoàn lưu Walker yếu đi. Ông cho rằng, hiện tượng ENSO có liên quan tới sự suy yếu của đới gió Đông tín phong chứ không chỉ là sự nóng lên cục bộ của nước biển ngoài khơi ở khu vực Nam Mỹ. Thông thường, nhiệt độ nước biển giảm dần theo độ sâu nên từ mặt biển đến độ sâu khoảng vài trăm mét, nhiệt độ ở vùng biển phía Tây Thái Bình Dương cao hơn phía Đông, tạo ra một lớp nước chuyển tiếp giữa lớp nước bên trên nóng hơn với lớp nước bên dưới lạnh hơn có độ nghiêng từ Đông sang Tây Thái Bình Dương, được gọi là “nêm nhiệt”. Độ sâu của nêm nhiệt bờ phía Tây khoảng 200m, giảm dần về bờ phía Đông chỉ còn vài chục mét. Khi hoàn lưu Walker mạnh lên, hoạt động của nước trồi tăng lên, độ nghiêng của nêm nhiệt lớn hơn, trái lại, khi hoàn lưu Walker yếu đi, nước trồi bị hạn chế, độ nghiêng nêm nhiệt giảm đi [6]. Khi có thêm các nguồn số liệu, cơ chế hoạt động của ENSO trong mối tương tác đại dương khí quyển tiếp tục được làm rõ. Do cường độ của hoàn lưu Walker 4
có liên quan tới sự chênh lệch khí áp giữa vùng trung tâm (trạm Tahiti) và phía Tây Thái Bình Dương (trạm Darwin), vì vậy người ta sử dụng hiệu số khí áp giữa hai trạm đặc trưng này để đánh giá cường độ của hoàn lưu Walker cũng như của ENSO. Giá trị âm SOI (South Oscillation Index) càng lớn thì El Nino càng mạnh, ngược lại, giá trị dương SOI càng lớn thì La Nina càng mạnh. Sự nóng lên của nước biển bề mặt cùng với sự thay đổi của nhiều yếu tố liên quan khác xảy ra trên toàn bộ vùng nhiệt đới Thái Bình Dương, do đó các trị số nhiệt độ bề mặt nước biển (SST Sea Surface Temperature) và chuẩn sai của nó (SSTA Sea Surface Temperature Anomaly) thường được sử dụng để đặc trưng cho ENSO. Ý nghĩa vật lý của việc sử dụng SST của các khu vực đặc trưng cho hoạt động của ENSO được giải thích như sau: trên Đại Tây Dương và Thái Bình Dương, các nhà khoa học đã xác định được những vùng cán cân nhiệt cao và gọi đó là những “vùng hoạt nhiệt” hoặc những “ổ tương tác đại dương khí quyển”. Khái niệm về vùng hoạt nhiệt này giúp lựa chọn hướng nghiên cứu trong lĩnh vực tương tác đại dương khí quyển phạm vi lớn: chỉ số chính ảnh hưởng của đại dương lên hoàn lưu khí quyển và thời tiết có thể là những dị thường của nhiệt độ nước biển, nhờ nó có sự phân bố lại các dòng chảy, tạo thành những nét chung trường nhiệt của đại dương. Hiện nay, nhiều chỉ số ENSO được tính toán thông qua trị số chuẩn sai nhiệt độ bề mặt nước biển tại bốn khu vực (được gọi là các khu vực Nino), bao gồm: khu vực Nino 1+2 (0 10°S, 90 80°W); khu vực Nino 3 (5°N 5°S, 150 90°W); khu vực Nino 4 (5°N 5°S, 160°E 150°W) và khu vực Nino 3.4 (5°N 5°S, 170°E 150°W) [52] (Hình 1.2). Ngoài chuẩn sai nhiệt độ bề mặt nước biển khu vực nhiệt đới Thái Bình Dương (SSTA) và chỉ số dao động nam (SOI), ENSO còn được thể hiện qua nhiều đặc trưng khí tượng hải văn khác như gió ở các tầng, bức xạ sóng dài, khí áp, mực nước biển,...Do đó, diễn biến của những đặc trưng này cũng có thể phản ánh ở mức độ nhất định diễn biến của hiện tượng ENSO và cũng thường được sử dụng như một chỉ tiêu hỗ trợ khi phân tích hiện tượng này. Do hiện tượng ENSO được biểu hiện qua nhiều đặc trưng khí tượng và hải văn không hoàn toàn đồng pha với nhau, do đó các nhà khoa học đã đưa ra ý tưởng xây dựng những chỉ số tổng hợp bao gồm nhiều đặc trưng khác nhau được liên kết với nhau bằng một cơ cấu nào đó để có thể phản ánh được đầy đủ hơn diễn biến thực của nó [19]. Năm 1999, chỉ số ENSO tổng hợp (MEI Multivariate ENSO Index) bao gồm 6 tham biến: khí áp mặt biển, gió kinh hướng, gió vĩ hướng, nhiệt độ mặt nước biển, nhiệt độ không khí và tỷ lệ mây tổng quan bao phủ bầu trời đã được đề xuất. Từ các trường đặc trưng ban đầu, người ta chuẩn hóa theo tổng phương sai của mỗi trường, xác định thành phần chính thứ nhất của ma trận hiệp phương sai của 5