NHỮNG ĐỘNG LỰC NGUỒN NĂNG LƯỢNG VÀ CÁC ĐẶC ĐIỂM CƠ BẢN CỦA HOÀN LƯU NHIỆT ĐỚI

Chia sẻ: Pham Linh Dan | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:30

Thêm vào BST

Báo xấu

76
lượt xem 9
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Theo quan điểm địa lý, miền nhiệt đới là miền nằm ở hai phía xích đạo và giới hạn bởi chí tuyến bắc và chí tuyến nam, giới hạn ngoài của khu vực Mặt trời có thể nằm ở vị trí thiên đỉnh

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: NHỮNG ĐỘNG LỰC NGUỒN NĂNG LƯỢNG VÀ CÁC ĐẶC ĐIỂM CƠ BẢN CỦA HOÀN LƯU NHIỆT ĐỚI

Nh ng ng l c, ngu n năng lư ng và các c i m cơ b n c a hoàn lưu nhi t i
Chương 1. Những động lực, nguồn năng lượng và các đặc điểm cơ bản của hoàn lưu nhiệt đới Trần Công Minh Khí tượng học synốp(Phần nhiệt đới) NXB Đại học quốc gia Hà Nội 2006. Từ khoá: Hoàn lưu nhiệt đới, nhiệt đới. Tài liệu trong Thư viện điện tử ĐH Khoa học Tự nhiên có thể được sử dụng cho mục đích học tập và nghiên cứu cá nhân. Nghiêm cấm mọi hình thức sao chép, in ấn phục vụ các mục đích khác nếu không được sự chấp thuận của nhà xuất bản và tác giả. Mục lục CHƯƠNG 1 ......................................................................................................................2 NHỮNG ĐỘNG LỰC, NGUỒN NĂNG LƯỢNG VÀ CÁC ĐẶC ĐIỂM CƠ BẢN CỦA HOÀN LƯU NHIỆT ĐỚI..................................................................................................2 1.1 RANH GIỚI MIỀ N NHIỆT ĐỚI....................................................................................... 2 1.2 CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG NHIỆT CỦA MẶT ĐẤT VÀ KHÍ QUYỂN ........... 3 1.3 NHỮNG NHÂN TỐ VẬT LÝ CƠ BẢN ......................................................................... 7 1.4 BẢO T OÀN MÔMEN QUAY VÀ SỰ TỒN TẠI ĐỚI GIÓ ĐÔNG NHIỆT ĐỚI VÀ ĐỚI GIÓ TÂY ÔN ĐỚI .............................................................................................. 9 1.5 NHỮNG ĐẶC ĐIỂM CƠ BẢN CỦA HOÀN LƯU NHIỆT ĐỚI ........................... 10 1.5.1 Phân bố theo vĩ độ của tốc độ gió, khí áp, độ phân kỳ và hộ i tụ......................... 11 1.5.2 Chuyển độ ng thẳng đứng và dải mưa ........................................................................ 11 1.5.3 Sự biến đổ i theo mùa của hoàn lưu nhiệt đới và sự bất đố i xứng của hai bán cầu ...................................................................................................................................... 13 1.6 TRƯỜNG ÁP, TRƯỜNG GIÓ MIỀN NHIỆT ĐỚI ................................................... 14 1.7 CHUYỂ N ĐỘNG T HẲNG ĐỨNG ................................................................................ 22 1.8 DÒNG XIẾT MIỀN CẬN NHIỆT VÀ NHIỆT ĐỚI................................................... 23
1.9 ÁP CAO CẬN NHIỆT TÂY THÁI BÌNH DƯƠNG VÀ ÁP CAO TIBET............ 26
2 Chương 1 NHỮNG ĐỘNG LỰC, NGUỒN NĂNG LƯỢNG VÀ CÁC ĐẶC ĐIỂM CƠ BẢN CỦA HOÀN LƯU NHIỆT ĐỚI 1.1 RANH GIỚI MIỀN NHIỆT ĐỚI Trước tiên ta hãy xác định khu vực nhiệt đới trên Trái Đất. Hiện nay có một số cách xác định miền nhiệt đới: theo quan điểm địa lý và theo quan điểm khí tượng. Theo quan đ iể m địa lý, miề n nhiệt đới là miền nằm ở hai phía xích đạo và giới hạn bởi chí tuyến Bắc (23o30’N) và chí tuyến Nam (23o30’S), giới hạn ngoài của khu vực Mặt Trời có thể nằm ở vị trí thiên đỉnh. Trong khí tượng người ta còn coi miề n nhiệt đới là miền nằ m giữa hai vĩ tuyến 30oN và 30oS, gần trùng với vị trí trung bình của trục cao áp cận nhiệt mỗ i bán cầu, là đường phân chia hoàn lưu khí quyển thịnh hành đới gió đông (trong miền nhiệt đớ i) và đới gió tây ôn đớ i. Ranh giới này di chuyển theo hướng kinh tuyến và theo mùa, bao gồ m nhiề u khu vực với khí hậu cận nhiệt. Mùa hè ranh giới này có thể có vị trí bắc nhất và đóng vai trò một ranh giớ i phía bắc của không khí nhiệt đới biển và xích đạo. Mùa đông ranh giớ i này lạ i di chuyển về phía xích đạo và không khí cực đới có thể lan sâu xuố ng phía nam. Phần còn lạ i của Trái Đất bên ngoài miền nhiệt đới được gọ i là miền ngoại nhiệt đới. Trên trường gió mặt đất, miền nhiệt đới được đặc trưng bởi đới gió đông còn miề n ngoại nhiệt đới là đới gió tây. Chính vì vậ y trong khí tượng synôp người ta còn lấ y ranh giớ i phân chia đới gió đông nhiệt đới và đới gió tây ở phần dưới tầng đố i lưu (mực 700mb) để xác định miề n nhiệt đới. Ranh giớ i này biến độ ng theo mùa và phụ t huộc vào vị trí địa lý. Miền nhiệt đớ i có nhiều đặc đ iểm khác biệt so với miền ôn đới trong chế độ bức xạ và chế độ nhiệt dẫn đến sự khác biệt đáng kể trong đặc điể m hoàn lưu so với miền ngoạ i nhiệt đới. Ở miền nhiệt đới, tia bức xạ Mặt Trờ i hầu như chiếu vuông góc vớ i mặt đất nên ở đây có lượng bức xạ nhiệt rất lớn và khá đồ ng đều trên toàn miề n. Chính vì vậy miền nhiệt đới là nguồn nhiệt, từ đây nhiệt vận chuyển về phía hai cực. Lượng bức xạ nhiệt lớn và đồng đều tạo nền nhiệt cao và khá đồng đều. Chính vì vậ y trường áp khá đồ ng nhất thể hiện ở gradien khí áp ngang nhỏ hơn so với miền ngoạ i nhiệt đới (1-2 so với 3-5mb/100km) chỉ trừ trường hợp đặc biệt đối với hiện tượng dị thường là bão thì gradien khí áp ngang có thể tới 20mb/100km, lớn gấp 4-5 lần so với miền ngoạ i nhiệt đới. Do vĩ độ thấp, lực Coriolis nhỏ và bằng không khi tới xích đạo, hệ t hức địa chuyển không thực hiện tốt như đố i vớ i miền ngo ại nhiệt đới, nghĩa là không có sự t hích ứng tốt giữa trường áp và trường gió, không thể dùng hệ t hức địa chuyển để t ính tốc độ gió từ gradien khí áp và suy trường gió từ trường áp.
3 Lượng nhiệt lớn cung cấp cho quá trình bố c hơi từ các đại dương rộ ng lớ n miền cận nhiệt và nhiệt đớ i tạo nguồ n cung cấp ẩm lớn được tín phong đưa từ trục áp cao cận nhiệt (khoảng 30o vĩ) vào dải hộ i tụ nhiệt đới gần xích đạo tạo thành các dải mây tích và vũ t ích cho mưa rào và dông ở khu vực xích đạo. Trong những điều kiện thuận lợ i, một trong các nhiễu độ ng trên dả i hộ i tụ nhiệt đớ i có thể khơi sâu và phát triển thành các xoáy thuận nhiệt đớ i, các cơn bão cho mưa to gió lớn với nhiều đặc trưng khác biệt so với xoáy thuận ngoại nhiệt đới. Do sự dịch chuyển của đới bức xạ cực đạ i theo hướng bắc nam giữa hai bán cầu và sự đốt nóng khác nhau giữa mùa đông và mùa hè, giữa lục địa và đất liền nên ở các khu vực gió mùa trong miề n nhiệt đới hình thành các khu vực có hướng gió thịnh hành và chế độ mưa ẩm đố i lập hay gần như đố i lập giữa mùa đông và mùa hè. Khác với miền ngoại nhiệt đới với dòng khí cơ bản là hướng tây, ở miề n nhiệt đới dòng khí cơ bản là hướng đông, đó là dòng khí thổ i ở rìa hướng về phía xích đạo của áp cao cận nhiệt. Chính vì vậy các xoáy thuận nhiệt đới kể cả bão có hướng di chuyển chủ yếu từ đông sang tây, ngược vớ i hướng di chuyển từ tây sang đông của xoáy thuận ngoạ i nhiệt đới. Vớ i những đặc điể m trên các hình thế t hời tiết miề n nhiệt đới có cấu trúc, nguyên nhân hình thành cũng như đặc điể m di chuyển, phát triển rất khác nhau như ta sẽ thấ y trong các mục trình bày dưới đây. 1.2 CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG NHIỆT CỦA MẶT ĐẤT VÀ KHÍ QUYỂN Mặt Trời là nguồ n cung cấp năng lượng chính cho các quá trình khí quyển trên Trái Đất. Miền nhiệt đớ i hấp thụ được lượng bức xạ nhiệt lớn nhất trên Trái Đất và ở đây quá trình bốc hơ i trên mặt biển cũng xả y ra mạnh nhấ t. Chính vì vậ y miề n nhiệt đới là nguồ n nhiệt và nguồ n ẩm, từ đây các dòng khí và dòng biển vận chuyển nhiệt ẩm về miền vĩ độ cao. Tồn tại một sự cân bằng giữa lượng bức xạ mà khí quyển hấp thụ và phát xạ từ hệ thố ng Trái Đất - khí quyển. Chính vì vậ y mà nhiệt độ trung bình của mặt đất và của khí quyển hầu như không đổ i trong thờ i gian dài. Mặt khác, các chuyển độ ng kinh hướng và chuyển độ ng thẳng đứng trong hệ thố ng hoàn lưu lại đảm bảo cân bằng nhiệt của từng phần Trái Đất: nhiệt độ của xích đạo có giá trị trung bình khá ổn định. Kết quả tính trung bình nhiều năm của thông lượng bức xạ, lượng mưa, lượng bố c hơi và vận chuyển nhiệt dạng hiển nhiệt và ẩn nhiệt bốc hơ i và ngưng kết là cơ sở để xây dựng các đường phân bố của các thông số này theo vĩ độ ở Bắc và Nam Bán Cầu (hình 1.1 - 1.4). Phân bố bức xạ trên Trái Đất phụ t huộc trước hết vào vĩ độ địa lý và có thể đánh giá thông qua cán cân bức xạ (còn gọ i là cân bằng bức xạ). Trên hình 1.1 là sơ đồ tổng quát về cân bằng bức xạ theo vĩ tuyến. Mặt đất thu được bức xạ nhiệt dương ở hầu hết các vĩ độ, trừ phần nhỏ gần hai cực (cách cực kho ảng 15o vĩ đố i vớ i mỗ i bán cầu), nơi phát xạ nhiệt từ bề mặt băng tuyết lớn hơn lượng bức xạ nhận từ Mặt Trời.
4 Khí quyển mất năng lượng phát xạ do sóng dài nhỏ hơn năng lượng nhận từ mặt đất, vì vậ y dòng nhiệt truyền từ mặt đất vào khí quyể n, từ đó nhiệt lạ i truyền cho những lớp cao hơn và cuố i cùng mất nhiệt vào không gian vũ trụ. Hình 1.1. Phõn bố theo v độ thụng lượng bức xạ trung bỡnh năm của mặt đất, khí quyển và hệ thống Trỏi Đất - khí quyển (Seller, 1965) Đại lượng cán cân bức xạ của hệ thống Trái Đất - khí quyển là tổng cả hai cân bằng bức xạ cho mặt đất và khí quyển. Đố i với Trái Đất - khí quyển cân bằng bức xạ dương đố i với miền nộ i nhiệt đới (giới hạn 35oN và 35o S) và âm đố i với miền ngoại nhiệt đới. Phầ n dư của bức xạ (cán cân bức xạ dương) trong miền nộ i nhiệt đới. Miền ngoại nhiệt đới thiếu bức xạ và thường xuyên được bù lại bằng sự trao đổi nhiệt giữa các vĩ độ dưới dạng các dòng ẩn nhiệt và hiển nhiệt, đưa đến từ miền nhiệt đới. Để bảo toàn cân bằng nhiệt toàn phần cho thời đoạn dài, thể hiện ở sự ổn định của nhiệt độ trung bình ở các độ cao và các vĩ độ thì cần phải có một cơ chế vận chuyển nhiệt từ mặt đất tới khí quyển và từ miền nhiệt đới về phía các vĩ độ cao. Vận chuyển nhiệt từ mặt đất tới khí quyển dưới dạng hiển nhiệt, nhiệt truyền từ nơi nhiệt độ cao sang nơi nhiệt độ thấp và ẩn nhiệt qua quá trình bốc hơi, ngưng kết hơi nước và quá trình vận chuyển của hệ thống mây. Trên biển nhiệt đới, lượng ẩn nhiệt được vận chuyển dưới dạng hơi nước lớn hơn là lượng vận chuyển hiển nhiệt. Theo Malkus, tính trung bình cho toàn Trái Đất, khí quyển thu hơn 80% nhiệt từ mặt biển và mặt đất dướ i dạng ẩn nhiệt ngưng kết, trong đó hơn nửa lượng ẩn nhiệt này là do đạ i dương nhiệt đới giữa 30oN và 30oS cung cấp. Sự chuyển pha của nước trong khí quyển và sự vận chuyể n hơ i nước không chỉ có ý nghĩa trong việc bảo toàn cân bằng nước mà còn có ý nghĩa đố i với sự vận chuyển ẩn nhiệt ngưng kết. Trên hình 1.2 là sơ đồ cân bằng nước trong hệ t hống Trái Đất - khí quyển. Tính theo phân bố theo vĩ độ của lượng mưa, lượng bốc hơi và hiệu hai đại lượng này, ta thấ y lượng mưa lớn hơn lượng bố c hơi trong các đới từ khoảng vĩ độ 45-60o về phía cực và trong kho ảng 10o vĩ hai phía xích đạo. Ngược lạ i, từ 10-40o vĩ (miề n cận nhiệt đớ i thịnh hành áp cao trên vùng sa mạc) lượng bố c hơi lớn hơn lượng mưa. Lượng mưa cực đạ i tại
5 xích đạo, chủ yếu do mưa rào và dông từ hệ thố ng mây tích trên dải áp thấp xích đạo. Hai cực đại khác nằm ở hai miề n ôn đới Bắc và Nam Bán Cầu Hình 1.2. Phân bố theo vĩ độ của lượng m ưa, lượng bốc hơi, và hi ệu giữa lượng m ưa và l ượng bốc hơi tính trung bình theo năm (inch/năm) (Seller, 1965) (khoảng 50-60o vĩ) do hoạt độ ng của các chuỗ i xoáy thuận. Hai cực tiểu lượng mưa liên quan với trục áp cao cận nhiệt ở kho ảng 30o vĩ. Lượng bốc hơi cực đạ i không ở xích đạo, nơi có lượng mưa lớn, nền nhiệt không quá lớn và nhiều mây. Hai cực đại của lượng bố c hơi nằm ở khu vực cách xa xích đạo kho ảng 10-15o vĩ. Hiệu lượng mưa trừ lượng bốc hơi dương ở trên xích đạo có độ ẩm lớn và trên hai khu vực có xoáy thuận ôn đớ i ho ạt động mạnh cho lượng mưa lớn. Đạ i lượng này có giá trị âm trên khu vực gần trục dải áp cao cận nhiệt, ít mưa. Tính trung bình năm khu vực bốc hơi mạnh bị mất lượng nước do bốc hơi còn nơi mưa lớn hơn sẽ thu được lượng nước đó. Đạ i dương, chiế m kho ảng 3/4 diện tích bề mặt Trái Đất, mất nước do bốc hơi nhiều hơn là nhận nước do mưa vì lượng nước bốc hơi thành mây, và một phần được vận chuyển vào trong đất liề n. Kết quả của nhiều công trình nghiên cứu cân bằng nước chứng minh là lượng mưa do dòng hoàn lưu chung đem lạ i lớn hơn lượng mưa do hoàn lưu địa phương đem lạ i. Hình 1.2 cũng cho thấy miề n cậ n nhiệt đới với nhiệt độ cao phần lớn thuộc khu vực tín phong trên đại dương có lượng bốc hơi cực đạ i. Theo Rielh và Malkus khu vực tín phong này cung cấp lượng ẩn nhiệt và hiển nhiệt cho hoàn lưu toàn cầu. Năng lượng này một phần do tín phong mặt đất đưa về phía xích đạo dưới dạng hơi nước. Lượng hơi nước này được nâng lên trong khu vực rãnh xích đạo và cũng là nhánh phía nam của hoàn lưu Hadley sau đó ngưng kết tạo nên các hệ thố ng mây tích, giả i phóng hiể n nhiệt và thế năng. Sau mưa dông, không khí ở trên cao trở nên khô và được dòng phản tín phong đưa về phía 30o vĩ mỗ i bán cầu và giáng xuống. Theo Rielh và Malkus chỉ một phần trong dải gần xích đạo rộng khoảng 10o vĩ là có các
6 khố i mây tích lớn còn gọ i là các "tháp nóng" để duy trì cân bằng nhiệt và bảo đảm vậ n chuyển một lượng nhiệt lớ n về phía cực. Cân bằng năng lượng nhiệt theo vĩ độ duy trì được là nhờ sự vận chuyển nhiệt của các dòng khí trong các hoàn lưu khí quyển và các dòng nước trong hoàn lưu đại dương. Seller đã tính các dòng hiển nhiệt trung bình năm ở các vĩ độ do các dòng biển và dòng khí vận chuyển. Các dòng hiển nhiệt đều có hướng vận chuyển từ miền nhiệt đới về các vĩ độ cao phần lớ n do hoàn lưu khí quyển và chỉ khoảng 20-25% lượng nhiệt này do đại dương vận chuyển. Hình 1.3. Hình 1.4. Dòng hiển nhiệt mất đi trung bình năm do Phân bố theo vĩ độ của các thành phần vận chuyển nhiệt tính dòng biển và dòng khí ở các vĩ độ (Seller, trung bình năm (Seller, 1965) 1965) Phân bố t heo vĩ độ t rung bình nă m của các thành phầ n vận chuyể n nă ng lượ ng nhiệt về phía cực (hình 1.4) cho thấy ở p hía bắc 5oN vậ n chuyể n nă ng lượ ng hiể n nhiệt do các dòng khí và dòng biể n hướ ng về p hía Bắc Cực và ở phía nam 5oS, vận chuyể n
7 về p hía Nam Cực. Cần lưu ý là trên hình vẽ các vậ n chuyể n nhiệt về p hía Bắc Bán Cầ u là đường ở phía trên còn các vận chuyể n nhiệt về phía Nam Bán Cầu ở phía dướ i chứ không phả i giá trị â m. Vận chuyể n hiể n nhiệt do dòng biể n có mộ t cực đại ở vùng cậ n nhiệt. Trong khi đó dòng hiể n nhiệt do dòng khí có hai cực đạ i ở mỗ i bán cầu với sự vậ n chuyể n hơi nước (kèm theo là lượ ng ẩn nhiệ t) t ừ 20-25o vĩ mỗ i bán cầu về p hía cự c và t ừ các vĩ t uyế n này hơi nước lạ i được vậ n chuyể n về phía vị t rí trung bình của rãnh xích đạo (gần 5oN) cung cấp cho nhánh hoàn lư u Hadley phía nam t ạo các dải mây tích phát triể n rất mạ nh. Tổng hợp lạ i ta thấ y dòng nhiệt ở cả hai bán cầu đều có hướng từ xích đạo về phía hai cực và có giá trị cực đạ i trên một dải gần 40oN và 40oS. 1.3 NHỮNG NHÂN TỐ VẬT LÝ CƠ BẢN Phân bố lục địa và biển Do hiệu ứng khác nhau trong quá trình đốt nóng vào mùa hè và làm lạnh vào mùa đông mà xuất hiện chế độ gió mùa. Điển hình nhất là ở vùng Đông Nam Á nơi khố i lụ c địa lớn và bị đốt nóng mạnh làm cho các khố i khí từ vùng biển nhiệt đới Nam Bán Cầu qua xích đạo tới tận các vĩ độ 25-30oN. Mùa đông không khí lạnh vượt qua xích đạo sang châu Úc. Sự t iến thoái của gió thịnh hành theo mùa này phù hợp với sự d ịch chuyển theo mùa của vị trí trung bình của rãnh áp thấp gió mùa vớ i gió tây ở phần hướng về phía xích đạo và gió đông ở phần hướng về phía cực. Vị trí của các rãnh gió mùa lại liên quan chặt chẽ với dải cực đại lượng mây và lượng mưa và vớ i sự biến động vị trí theo mùa của khu vực có tần suất xuất hiện áp thấp nhiệt đới và bão lớn nhất. Trên biển, sự d ịch chuyển theo mùa của rãnh xích đạo (nơi gặp gỡ của tín phong hai bán cầu) tương đố i nhỏ do ít biến độ ng trong nền nhiệt của đạ i dương qua hai mùa đông và hè. Sự đồ ng nhất của nền nhiệt lan tới phần giữa tầng đố i lưu với dao động nhiệt độ trung bình nă m chỉ khoảng 1oC trong dải 15oN và 15oS. Nhiệt độ trung bình năm của tầng đố i lưu lớn nhất ở 5oS vào mùa hè Nam Bán Cầu và 20-25oN vào mùa hè Bắc Bán Cầu. Sự giả i phóng ẩn nhiệt ngưng kết có xu thế tập trung trên lục địa nhiệt đới. Rangmage cho rằng do tần suất dông lớn, nên khu vực gần xích đạo của Nam Mỹ, châu Phi, Indonesia cung cấp lượng nhiệt vận chuyển về vĩ độ cao nhiều hơn là lượng nhiệt do đại dương miền vĩ độ thấp cung cấp. Nguồ n nhiệ t này tạo nên gradien nhiệt độ lớn theo kinh hướng và tạo nên dòng xiết cận nhiệt mạnh ở khu vực này. Cao nguyên Tibet cũng là nguồ n giả i phóng lượng ẩn nhiệt đáng kể vào khí quyển do tần suất dông lớn vào mùa hè. Theo Flohn tần suất dông này có vai trò quan trọ ng trong việc duy trì và phát triển của cao áp tầng cao ở châu Á (cao áp Tibet) và dòng xiết Nam Á – hệ quả của sự tồn tạ i cao áp này. Liên quan vớ i dòng xiết gió đông này là khu vực khô hạn Bắc Phi, Arập, nơi dòng giáng và khu vực mưa lớn ở Indonesia và Đông Nam Á. Sự khác biệt trong đốt nóng giữa lục đ ịa và biển, giữa khu vực đ ịa hình bị chia cắt và đồng bằng cũng tạo nên hoàn lưu đ ịa phương như gió đất biển, gió núi thung lũng. Các
8 dạng hoàn lưu địa phương có thể làm tăng cường hay giảm yếu hoàn lưu chung tùy thuộc vào sự phố i hợp hướng của hai loạ i hoàn lưu này: tăng cường nếu trùng hướng và giả m yếu nếu ngược hướng. Đ ịa hình đ ịa phương và khoảng cách so với nguồn ẩm đóng vai trò chủ yếu trong phân bố lượng mưa ở miền nhiệt đới: sườn đón gió mưa lớn, sườ n khuất gió ít mưa. Nhiệt độ mặt biển Nhiệt độ mặt biển có ý nghĩa lớn đố i vớ i hoàn lư u khí quyển và thời tiết miề n nhiệt đới. Nhiệt độ mặt biển là nhân tố đầu tiên quy đ ịnh nhiệt độ không khí sát mặt biển. Khi nghiên cứu các điều kiện hình thành bão, Palmen thấ y rằng chỉ có vùng biển ấm với nhiệt độ mặt biển lớn hơn hay bằng 26oC mớ i có khả năng giả i phóng ẩn nhiệt bằng cách nâng các lớp khí sát đất trong quá trình đố i lưu tạo lõi nóng của xoáy thuận đôi khi biến thành bão. Cường độ bão phụ t huộc vào phân bố nhiệt độ nước mặt biển, có ý kiến cho rằng sự biến đổ i của trường nhiệt trên biển làm biến đổ i quỹ đạo bão và làm bão chuyển hướng. Càng xa nguồn ẩm và nguồ n nhiệt về vĩ độ cao và lục địa, bão càng yếu. Bjerknes phát hiện mố i tương quan thuận giữa cường độ của đới gió tây ôn đới mùa đông ở đông bắc Thái Bình Dương và nhiệt độ mặt biển đới xích đạo của Thái Bình Dương và có thể coi là một dấu hiệu dự báo hạn dài. Trong nă m Lanina (Elnino lạnh) ven bờ Pêru và Equador do nước trồ i làm lạnh mặt biển tạo dòng giáng thịnh hành ở khu vực này, hậu quả là nă m đó khô hạn, mất mùa cá. Ngược lạ i, trong những năm Elnino dòng biển nóng thay thế và tạo nên dòng thăng thịnh hành gây mưa lớn đến mức lụt lộ i. Dải hộ i tụ nhiệt đới (ICZ) là dả i thời tiết xấu có lượng mây và lượng mưa cực đại có mố i liên quan với dải có nhiệt độ mặt nước biển cực đại ở gần xích đạo. Tương tác với hoàn lưu ôn đới Hoàn lưu ôn đới thường tương tác với hoàn lưu và các hệ thống thời tiết nhiệt đới. Trên các ảnh mây vệ t inh thường xuyên có các dải mây nằm sâu trong miền nhiệt đới kéo dài tới miền ôn đới. Mùa đông front lạnh trong khu vực Đông Á và Bắc Mỹ xâm nhập sâu vào miền nhiệt đới đem theo không khí cực đới biến tính gây sóng lạnh, dẫn đến sự giả m nhiệt độ rất lớn. Trong nhiều trường hợp front lạnh có thể tương tác với bão, dải hội tụ nhiệt đới gây hậu quả thời tiết rất lớn. Trong mùa đông khi xoáy thuận hành tinh mở rộng phạm vi hoạt động về phía xích đạo, hệ thống sống rãnh ôn đới trên cao có thể làm biế n dạng các hệ thống cao áp cận nhiệt, làm biến đổ i dòng dẫn đường đố i với bão và làm bão chuyển hướng. Xoáy thuận cận nhiệt phát triển từ áp thấp trên cao và cắt khỏ i đới gió tây. Những xoáy thuận này thường lan xuố ng dưới thấp và mở rộ ng khu vực mưa ở miền cận nhiệt. Mùa hè rãnh trên cao mở rộng từ miền ôn đới, tiến vào miền nhiệt đới và tương tác với hoàn lưu nhiệt đới. Ngược lạ i, bão di chuyển theo quỹ đạo parabol có thể t iến xa về phía cực tới miền ôn đới, khi đó không khí lạnh xâm nhập vào khu vực bão, hệ t hố ng front hình thành. Bão trở thành xoáy thuận ngoại nhiệt đới. Đó là các trường hợp thường xả y ra vớ i bão từ miề n tây Thái Bình Dương vòng lên qua eo biển Đài Loan t ới Camchatka.
9 Như vậ y là không có đường ranh giớ i rõ rệt giữa miề n nhiệt đới và miền ôn đới. Các nhà khí tượng nhiệt đới cần có hiểu biết về độ ng lực của hoàn lưu ôn đớ i, mở rộ ng phân tích về phía cực để nhận biết và giả i thích ảnh hưởng của miền ôn đới đố i với khí quyển nhiệt đới. Các hiện tượng quy mô vừa và nhỏ Đố i lưu và mây đố i lưu không những có vai trò quan trọ ng trong quá trình giả i phóng ẩn nhiệt ngưng kết trong dả i áp thấp xích đạo tại nhánh dòng thăng của hoàn lưu Hadley, mà còn đóng vai trò quan trọng trong quá trình vận chuyển mômen thẳng đứng và sả n sinh độ ng năng về phía vĩ độ cao. Charney, Eliassen và Gray nhấn mạnh đến tầm quan trọng của các nhân tố nộ i tạ i trong sự hình thành bão trong đó đố i lưu đóng vai trò quan trọng. Có giả t huyết cho rằng các cụm mây tích và nhiễu độ ng nhiệt đới có sự tác độ ng qua lạ i trong quá trình phát triển. Ẩn nhiệt ngưng kết của dòng thăng không khí nóng ẩ m hình thành các khố i mây tích là nguồ n năng lượng cung cấp cho quá trình phát triển của bão. Về phần mình nhiễu độ ng khơ i sâu bảo đảm chuyển độ ng hộ i tụ hơi nước ở tầng thấp cho các cụ m mây tích phát triển. Về quá trình đố i lưu và dông sẽ được trình bày chi tiết trong chương 5. 1.4 BẢO TOÀN MÔMEN QUAY VÀ SỰ TỒN TẠI ĐỚI GIÓ ĐÔNG NHIỆT ĐỚI VÀ ĐỚI GIÓ TÂY ÔN ĐỚI Trên bản đồ gió nhiều nă m ta có thể thấ y một đặc điểm lớ n nhất là sự thịnh hành đới gió đông ở miền nhiệt đới và đới gió tây miền ngoại nhiệt đới. Có thể giả i thích sự hình thành của chúng trên cơ sở định luật bảo toàn mômen quay đố i vớ i Trái Đất. Định luật bảo toàn mômen quay không những có thể áp dụng cho toàn bộ khố i lượng chung của Trái Đất và khí quyển mà có thể áp dụng cho từng cột khí và phần tử khí riêng lẻ. Hình 1.5. Sơ đồ m ô men quay đối với đĩa quay (a) và đối với Trái Đất quay (b) Định luật này được biểu diễn dưới dạng:
10 d (ur + ωr 2 ) = 0 (1.1) dr trong đó u là tốc độ gió, r là kho ảng cách từ vật tới trục quay trên mặt phẳng quay (hình 1.5a). Nếu ký hiệu a là bán kính Trái Đất thì r = a cosϕ, trong đó ϕ là vĩ độ ; ω là d tốc độ quay của Trái Đất, ω = 2π/86.400 rad.s-1 hay 7,29.10-5.s-1; là sự biến đổ i dr mômen toàn phần (đạo hàm mômen toàn phần) dọc theo qu ỹ đạo phần tử khí (hình 1.5b). Theo (1.1) mômen quay toàn phần luôn bảo toàn (không đổ i) khi phần tử khí di chuyển theo qu ỹ đạo của nó: ur + ωr2 = const. Khi không khí di chuyển, chẳng hạn từ vĩ độ 30 mỗ i bán cầu lên các vĩ độ cao thì mômen quay của mặt phẳng quay ωr2 nhỏ hơn so với nơi phần tử khí xuất phát do bán kính quay giả m khi t ới miền ôn đới. Để mômen quay tuyệt đố i bảo toàn thì mômen quay tương đố i phải tăng lên, tốc độ phần tử khí u hướng từ tây sang đông lớn hơn tốc độ quay của mặt đất dưới nó theo hướng này. Kết quả là hình thành đới gió tây ôn đới. Ngược lạ i, khi không khí di chuyển về phía xích đạo, r sẽ tăng lên, ωr2 tăng, tốc độ phần tử khí u hướng từ đông sang tây sẽ giả m và nhỏ hơn so với chuyển độ ng của mặt đất tại khu vực vĩ độ thấp. Do khí chuyển động chậm hơn so với mặt đất nên xuất hiện đới gió đông ở miề n nhiệt đới. Trên hình 1.6 là hai đớ i gió đông và tây hình thành trên Trái Đất quay. Hình 1.6. Sơ đồ vận chuy ển mômen quay tạo đới gió tây ôn đới và đới gió đông nhi ệt đới (Strahler, 1971) 1.5 NHỮNG ĐẶC ĐIỂM CƠ BẢN CỦA HOÀN LƯU NHIỆT ĐỚI
11 Theo Atkinson “Hoàn lưu chung là mô tả thống kê của các chuyển độ ng khí quyển quy mô lớn trên toàn Trái Đất”. Các thành phần của hoàn lưu miề n nhiệt đới bao gồ m: gió mùa mùa đông, tín phong, dải hộ i tụ nhiệt đới - kết quả phố i hợp của hai hệ thống trên, sóng đông, sóng xích đạo và bão - hiện tượng rất đặc biệt của miền nhiệt đớ i. 1.5.1 Phân bố theo vĩ độ của tốc độ gió, khí áp, độ phân kỳ và hội tụ Trước hết ta hãy xem xét một số đặc điể m chung của phân bố gió, khí áp và phân k ỳ theo vĩ độ. Profile gió vĩ hướng trung bình thể hiện rõ chuyển độ ng theo chiều kinh hướng (hình 1.7) dưới dạng gió nam và gió bắc. Ta thấy trong đới 30o vĩ mỗ i bán cầu gió thổ i về phía xích đạo. Chuyển độ ng này chỉ tồn tại nếu như có một số lực làm tăng tốc độ của chuyển độ ng không khí theo hướng này. Thực ra chỉ có một lực có thể làm tăng tốc độ của trường chuyển độ ng quy mô lớn đó là lực gradien khí áp. Ở miền nhiệt đới, chuyển độ ng không khí xuất phát từ dả i áp cao cận nhiệt hướng về phía dả i áp thấp ở khu vực xích đạo dướ i dạng tín phong. Tháng 1 ở Bắc Bán Cầu thịnh hành gió bắc, ở Nam Bán Cầu là gió nam. Tháng 7 khu vực gió bắc đẩy lên vĩ độ 15 – 35oN, phía nam vĩ tuyến 15oN tới 35oS là gió nam. Như vậy gió nam thịnh hành ở Nam Bán Cầu và vượt qua xích đạo về phía Bắc Bán Cầu. Sự phân bố khí áp thể hiện trên hình 1.8. Dải áp thấp xích đạo có khí áp nhỏ hơn khu vực xung quanh từ 5 -10 mb. Dả i áp thấp này di chuyển theo mùa cùng vớ i Mặt Trời và người ta coi đó là dải có bức xạ cực đạ i trên Trái Đất tại các vĩ độ xích đạo (còn được gọ i là xích đạo nhiệt). Hình 1.7. Hình 1.8. Gió theo hướng kinh tuyến trung bình trên các Profile khí áp m ực biển theo kinh tuyến trong đại dương, tháng 1 và tháng 7 miền nhiệt đới (mb) 1.5.2 Chuyển động thẳng đứng và dải mưa
12 Từ hình 1.3 phân kỳ của tốc độ gió theo chiều ngang có thể tính cho một dải vĩ độ 1 ∂ vr ∂ v v tan φ ∇. \ V = = − (1.2) r a∂φ a∂φ a ở đây V là vectơ tốc độ g ió; a- bán kính Trái Đất, ký hiệu gạch chỉ g iá trị trung bình đố i với vành đai Trái Đất còn ký hiệu (∂/∂φ) là vi phân riêng. Thành phần thứ hai trong vế phải tăng lên khi vĩ độ g iả m và tại xích đạo thì bằng không. Trong miền nhiệt đới nó nhỏ hơn nhiều so vớ i thành phần thứ nhất (thành phần thứ nhất xác định profile phân kỳ). Hình 1.9. Giá trị phân kỳ trung bình trên đại dương và chuyển động thẳng đứng trung bình ngày tại mực 900mb (m/ngày) (tính trung bình cho lớp giữa mặt đất và 900mb) Trên hình 1.9 là Giá trị phân kỳ trung bình trên đại dương và tốc độ thẳng đứng trung bình ngày tại mực 900mb (m/ngày). Tháng 1 trong lớp sát đất gió phân k ỳ trong dải 10-30oN ở phần phía nam của cao áp cận nhiệt Bắc Bán Cầu. Đới có độ hộ i tụ lớn dịch xuố ng phía nam tới 5oN vào tháng 7. Profile phân kỳ biểu diễn giá trị trung bình cho lớp nằm giữa mặt đất và 900 mb. Nếu như ở miền ngoại nhiệt đới là phân kỳ thì ở miền xích đạo thường có sự hội tụ. Ta hãy áp dụng khái niệm về bảo toàn khố i lượng trong khí quyển đố i với trạng thái ổn định mà ta có thể giả thiết là ổn định theo mùa. Trong phương trình ∂ (ρw) + ∇.(ρ \ V) = 0 (1.3) ∂z với ρ - mật độ không khí ; z - tọa độ thẳng đứng; w - tốc độ thẳng đứng. Giả t hiết là lớp khí quyển mà ta nghiên cứu mỏ ng khoảng 1km và phía trên của lớp này là profile có độ phân k ỳ và hộ i tụ như trên hình 1.7 và 1.9.
13 Mật độ biến đổ i ít và có thể lo ại ra khỏ i phương trình (1.3). Tích phân theo chiều cao từ mặt đất tới độ cao 1km ta có: w h − w 0 = ( −∇. \ .Vh )* = w h (1.4) trong đó w h - tốc độ thẳng đứng mực h; w 0 - tốc độ thẳng đứng tại mặt đất, còn (*) đặc trưng cho độ hộ i tụ của lớp khí quyển đang xem xét, tốc độ thẳng đứng ở mặt đất bằng không. Ký hiệu (*) chỉ đại lượng của tốc độ thẳng đứng trung bình trong lớp từ H = 0 đến lớp H = 1 km như trên đã nói. Điều đó có nghĩa là ở gần mặt đất trong khu vực phân kỳ wh0 là dòng thăng. Ta thấy là chuyển động giáng sẽ đem lại thời tiết khô, quang mây còn chuyển động thăng sẽ đem lạ i trời mây và mưa. Hình 1.9 biểu diễn dải hộ i tụ (có mưa lớn) trong khu vực xích đạo và dải phân kỳ (trời quang) trong khu vực cận nhiệt đới, đúng như thực tế quan trắc được. 1.5.3 Sự biến đổi theo mùa của hoàn lưu nhiệt đới và sự bất đối xứng của hai bán cầu Nếu như bề mặt Trái Đất đồ ng nhất thì sự quay của Trái Đất xung quanh Mặt Trời sẽ gây nên sự biến đổ i theo mùa không lớ n. Thực t ế quá trình diễ n ra phức t ạp hơn nhiều. Đ iều đó mộ t phần là do sự nghiêng của trục Trái Đất, một phần do sự phân bố không đều của lục địa và biể n dẫn đến sự khác nhau trong thông lượ ng bức xạ Mặt Trời cũng như chu trình của nước và hơi nước trong khí quyể n. Trước hết ta hãy xem xét sự biến đổ i của hoàn lưu trung bình theo vĩ độ , sau đó sẽ xem xét sự biế n đổ i của hoàn lư u chung trên Trái Đất. Trên thực t ế, nhữ ng đ iều kiện trung bình của hoàn lưu biế n đổ i theo vĩ độ lớn hơn theo kinh độ. Vị trí trung bình của dải áp thấp xích đạo là 5oS vào mùa đông Bắc Bán Cầu, còn mùa hè Bắc Bán Cầu thì nằ m ở 15oN, theo giá trị trung bình nă m thì vị trí của dải áp thấp xích đạo này là 5oN được gọ i là xích đạo khí tượng (hình 1.10). Hình 1.10. Các vị trí trung bình của rãnh áp thấp xích đạo trong tháng 1 và tháng 7 Vì vậ y theo xích đạo khí tượng thì Nam Bán Cầu rộng hơn Bắc Bán Cầu. Ta đã biết là miề n nhiệt đới luôn cung cấp nhiệt cho miề n ngoại nhiệt đới, đ iều đó có nghĩa là Nam Bán Cầu có nguồ n nhiệt từ nhiệt đới lớ n hơn so với Bắc Bán Cầu. Do châu Nam Cực với đại dương bao quanh ổ n đ ịnh hơn ở Bắc Bán Cầu và nền nhiệt độ ở Nam Cực thấp hơn so với Bắc Bán Cầu. Chính vì vậy, áp thấp hành tinh Nam Bán Cầu có tâm trên Nam
14 Cực, mở rộ ng về phía xích đạo. Đới gió tây ở rìa áp thấp hành tinh này có cường độ lớn hơn so với đới gió tây Bắc Bán Cầu cả vào mùa hè và mùa đông. 1.6 TRƯỜNG ÁP, TRƯỜNG GIÓ MIỀN NHIỆT ĐỚI Trước khi xem xét các thành phần cơ bản của hoàn lưu nhiệt đới thể hiện trên trường áp và trường gió ta hãy dừng lại ở những đặc điể m của trường áp và trường gió miề n nhiệt đới. Ở miền nhiệt đới, nhiệt độ tương đố i đồ ng nhất, như đã trình bày ở các mục trước, trường áp mờ, gradien khí áp ngang không lớn như ở miền ôn đớ i. Trừ trường hợp bão và sự xâm nhập của không khí lạnh, nói chung ở miền nhiệt đới, gradien khí áp ngang chỉ là 1-2mb/100km, nhỏ hơn hai ba lần so vớ i gradien khí áp ngang miền ngoại nhiệt đới. Tuy nhiên, trên trường áp trung bình nhiều năm ở miề n nhiệt đới ta vẫn thấ y rõ những khu áp cao và áp thấp đó là những khu vực thịnh hành của xoáy nghịch và xoáy thuận. Người ta còn gọ i các hệ t hố ng áp cao và áp thấp này là trung tâm ho ạt động với nghĩa là sự khố ng chế của chúng tại khu vực nào đó sẽ quyết định đặc điể m thời tiết và khí hậu của khu vực đó. Ngoài bản đồ trung bình nhiều nă m của khí áp và gió, do ở miền nhiệt đới lực Coriolis nhỏ, hệ t hức đ ịa chuyển không thực hiện tốt nên người ta thường sử dụng bản đồ đường dòng thay cho bản đồ phân bố khí áp ở mặt đất và bản đồ hình thế khí áp trên cao. Trên bản đồ đường dòng miề n nhiệt đới có một số chi tiết khác với các hệ t hố ng miề n ôn đới, đặc biệt là đố i với khu vực xích đạo nơi lực Coriolis rất nhỏ. Ở đây xuất hiện một hệ t hố ng gọ i là hệ t hố ng đệ m đặc trưng cho xích đạo, khu vực chuyển tiếp giữ a hai bán cầu. Mô hình cơ bản của trường dòng và trường áp Ta hãy làm quen với một số mô hình cơ bản của dòng khí trong khu vực nhiệt đới với nhiều đặc trưng khác biệt so với miề n ngoạ i nhiệt đới (hình 1.11). Trên hình 1.11a là mô hình đơn giản nhất đã được thiết lập ngay từ thời kỳ đầu phát triển khí tượng nhiệt đớ i, đó là hệ t hố ng tín phong, dòng khí thổ i ở phần hướng về phía xích đạo của áp cao cận nhiệt nằm giữa trục số ng áp cao cận nhiệt hai bán cầu. Trên mô hình đó là đới gió đông trải khắp miề n nộ i nhiệt đới ở hai phía xích đạo. Trên hình 1.11b ở Bắc Bán Cầu, ngoài dải áp cao cận nhiệt là dải áp cao cận xích đạo, giữa hai dả i áp cao này là dải áp thấp. Trên hình 1.11c là hình thế tương tự như trên hình 1.11b chỉ có đ iều khác là dải áp cao cận xích đạo bị đẩy xuố ng phía nam nằm trên xích đạo và đó là hệ thố ng đệ m (Ký hiệu B: Buffer).
15 Hình 1.11. Mô hình đường dòng mực thấp trong khu vực tín phong và gió mùa (1) Số ng áp cao (2) Rãnh áp thấp (3) Hệ t hố ng đệm, A (anticyclone) - xoáy nghịch tương ứng với khu áp cao; C (cyclone) - xoáy thuận tương ứng với khu áp thấp (Harris, 1970) Phần Bắc Bán Cầu trên mô hình 1.11d minh hoạ rất rõ hệ thố ng hoàn lưu ở khu vực Đông Nam Á và Tây Bắc Thái Bình Dương. Trong đó biểu hiệ n rõ áp thấp Nam Á với đới gió tây và tây nam ở phần phía nam của áp thấp này. Phía đông áp thấp này là hệ thố ng áp cao, chính là áp cao cận nhiệt Tây Thái Bình Dương. Phía nam áp cao này là dả i áp thấp xích đạo. Hệ t hố ng đệm trong mô hình này được chia làm 3 phần: Phần ở phía Bắc Bán Cầu là số ng áp cao, ở phía nam là áp thấp còn trên xích đạo là vùng đệ m. Trường đường dòng và các trung tâm xoáy Trên các hình (1.12 - 1.19) là hệ t hố ng đường dòng hợp thành(1) ở các mực gradien(2), 850 mb, 500 mb, 200 mb tháng 1 và tháng 7 đặc trưng cho mùa gió mùa mùa đông và mùa gió mùa mùa hè ở miền nhiệt đớ i Đông Bán Cầu. Trên mỗ i bản đồ là trường đường dòng (đường liề n) với hướng theo chiều mũi tên và đường đẳng tốc gió hợp thành (đường đứt) vẽ qua 5kts (2kts=1m/s). Tốc độ gió hợp thành nhỏ hơn 5 và lớ n hơn 15 kts được tô đậ m. Trên các bản đồ, những đặc đ iểm cơ bản của trường áp và trường xoáy Gió hợp thành là vectơ tốc độ gió tổng hợp của hai vectơ gió trung bình nhiều năm theo (1) trục x(u) và y(v). Mực gradien có độ cao khoảng 600 m. (2)
16 cũng được thể hiện rõ với các trung tâm khí áp và xoáy được ký hiệu bằng chữ A: xoáy nghịch (khu áp cao) và chữ C: xoáy thuận (khu áp thấp). Trường đường dòng và xoáy mực gradien (600m) tháng 1 (hình 1.12) Trên Đông Á dòng khí toả ra từ cao áp Siberi(3) về phía biển và vượt xích đạo về phía Nam Bán Cầu, chuyển hướng thành tây bắc và thổ i vào áp thấp châu Úc (1). Trên miề n Tây Thái Bình Dương là số ng cao áp cận nhiệt. Hệ t hố ng dòng khí của số ng này thổ i cùng hướng đông bắc như dòng khí từ áp cao Siberi. Trừ phần rìa phía nam liên quan với front lạnh, tốc độ gió trong khu vực cao áp Siberi rất nhỏ (v
17 Tại mực 850mb (khoảng 1,5km) còn thấy rõ dòng khí của xoáy nghịch Siberi ở Đông Á như trên bản đồ mực gradien (1). Số ng cao áp cận nhiệt Tây Thái Bình Dương nằm ở kho ảng 220 N (2). Dòng khí lạnh từ Nam Trung Quốc với độ dày 3 km thổ i qua Việt Nam và tới Singapore chỉ còn khoảng 1300 m (3). Giữa áp cao cận nhiệt Tây Thái Bình Dương và áp cao Siberi là rãnh áp thấp, trong nhiều trường hợp có thể hình thành một số áp thấp với một đường đẳng áp đóng kín. Rãnh áp thấp này(1) khi bị nén bởi hai áp cao có thể gây ra thời tiết xấu với mây tích, thậm chí cho mưa rào và dông. Rãnh gió mùa Nam Bán Cầu mở rộ ng từ phía tây châu Phi đến 180o E (4). Tại mực 850mb, rãnh này nằm theo hướng tây-đông giữa 10oS - 20oS và vị trí gần xích đạo nhất của nó là ở miề n Trung Ấn Độ Dương. Hình 1.13. Bản đồ đường dòng mực 850mb. Tháng1 (Harris, 1970) Trường đường dòng và xoáy mực 500 mb, tháng 1 (hình 1.14) Tại mực 500mb một nhánh của đới gió tây ôn đới tiến sâu về miền nhiệt đới đến tận vĩ độ 20oN (1). Đó là dòng xiết gió tây nhánh phía nam cao nguyên Tibet với tốc độ gió tới 45-60m/s. Đớ i gió tây ôn đới gây nhiều hậu quả t hời tiết đố i với miền Bắc Việt Nam. Trước hết là dòng giáng ở phía nam dòng xiết đem lạ i thời tiết ổn định vào tháng 1. Hệ quả t hứ hai là sóng trong đới gió tây tạo điều kiện cho xâm nhập lạnh mạnh, tạo các hình thế trong đó các đợt xâm nhập lạnh xả y ra liên tiếp. Trong trường hợp rãnh trên cao mạnh dị thường có thể gây bình lưu lạnh rất mạnh trên cao làm tăng độ bất ổn định đế n mức có thể gây nên mưa rào và dông vào giữa mùa đông như trường hợp tháng 12-2004. Trong nghiệp vụ người ta gọi là "rãnh áp thấp bị nén". (1)
18 Hình 1.14. Bản đồ đường dòng mực 500mb. Tháng1 (Harris, 1970) Dải áp cao cận nhiệt chia làm ba phần có trục nằm trong dả i 10-15oN ở các kinh tuyến khoảng 70oE, 100oE và 140oE (2). Hệ t hống đệ m bị đẩy về phía Nam Bán Cầu trở thành áp cao có trục ở 0-5oS (3). Trường đường dòng và xoáy mực 200 mb, tháng 1 (hình 1.15) Tháng 1 do sự mở rộ ng của áp thấp hành tinh Bắc Bán Cầu nên vị trí trung bình của số ng cao áp cận nhiệt Bắc Bán Cầu tại mực 200mb nằ m ở 10oN, 160oE nghĩa là d ịch chuyển 20o vĩ về phía xích đạo so với vị trí tháng 7 của nó. Gió đông giới hạn trong một dải hẹp và có tốc độ gió cực đạ i 30 kts. Ở đây có dòng vượt xích đạo về phía Bắc Bán Cầu (bán cầu mùa đông) trở thành dòng khí tây nam hướng về phía cực. Phía bắc 30oN đới gió tây ôn đới rất mạnh, nhất là dọc bờ đông châu Á, nơi tốc độ gió hợp thành trong dòng xiết trên đất Nhật vượt quá 100-150kts (1). Dọc theo kinh tuyến 80-90oE dòng khí dãn ra theo chiều bắc nam cho thấy ảnh hưởng rẽ nhánh đố i với đớ i gió tây của cao nguyên Tibet vẫn còn thể hiện rõ tới phần trên tầng đố i lưu (2). Dòng vượt xích đạo đưa không khí từ Nam Bán Cầu lên Bắc Bán Cầu ngược hướng với dòng vượt xích đạo ở mặt đất (3). Sống cao áp cận nhiệt Nam Bán Cầu nằm ở gần 14oS trên châu Úc và 18oS trên châu Phi, không xa phía nam vị trí của nó vào tháng 7 (4).