Giáo trình Ảnh hưởng của xâm nhập lạnh sâu đến mưa ở Việt Nam- Trần Tân Tiến

Nội dung text: Giáo trình Ảnh hưởng của xâm nhập lạnh sâu đến mưa ở Việt Nam- Trần Tân Tiến

1. Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất và Môi trường, Tập 32, Số 3S (2016) 236-242 Ảnh hưởng của xâm nhập lạnh sâu đến mưa ở Việt Nam Trần Tân Tiến* Khoa Khí tượng Thủy văn và Hải dương học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội, 334 Nguyễn Trãi, Thanh Xuân, Hà Nội, Việt Nam Nhận ngày 08 tháng 8 năm 2016 Chỉnh sửa ngày 26 tháng 8 năm 2016; Chấp nhâṇ đăng ngày 16 tháng 12 năm 2016 Tóm tắt: Sử dụng mô hình RAMS mô phỏng các đợt xâm nhập lạnh sâu xuống Việt Nam và dự báo lượng mưa trong các đợt lạnh này. Không khí lạnh hoạt động độc lập và không tạo ra xoáy ở Borneo gây ra mưa lớn các tỉnh phía Bắc, vùng mưa lan rộng đến khu vực ven biển Trung Bộ, Nam Bộ hoàn toàn không có mưa. Trường hợp không khí lạnh đã xuống rất sâu, nhưng đến ngày thứ 2 của đợt mới xuất hiện xoáy Borneo, đã gây ra diện mưa lớn cho toàn khu vực Việt Nam nhưng lượng mưa thu được lại tương đối thấp, chỉ từ 10 - 20 mm/48h. Khi xoáy Borneo đã hình thành và duy trì liên tục trong suốt đợt xâm nhập lạnh, vùng mưa mô phỏng bao phủ rộng lớn các tỉnh phía Bắc Trung Bộ, Trung Trung Bô ̣và c ả khu vưc̣ Nam Bô ̣ . Tùy thuộc vào cường độ hoạt động của xoáy Borneo mà lượng mưa mô phỏng tại vùng tâm mưa có thể đạt từ 50 - 160 mm/48h. Từ khóa: Xâm nhập lạnh, xoáy Borneo, lượng mưa. 1. Mở đầu * 10 đến tháng 5 - 6 năm sau, nhưng maṇ h nhất vào các tháng chính đông . ảnh hưởng trực tiếp Mưa lớn là hệ quả của một số loại hình là khu vực phía Bắc, từ đèo Ngang trở ra, ít khi thời tiết đặc biệt như xâm nhâp̣ không khí đến Nam Trung Bô ̣. Bên cạnh đó vẫn tồn tại lạnh, bão, áp thấp nhiệt đới hay dải hội tụ những đợt không khí lạnh có cường độ cực nhiệt đới Đặc biệt khi có sự kết hợp của mạnh, xâm nhập sâu xuống xích đạo gây ra chúng sẽ càng nguy hiểm hơn gây nên mưa, mưa lớn diện rộng cho khu vực Việt Nam. Xâm mưa vừa đến mưa to, trong một thời gian dài nhập sâu của không khí lạnh thường xẩy ra liên trên một phạm vi rộng. Bài báo này trình bày quan đến xuất hiện xoáy Borneo. Xoáy Borneo, những nghiên cứu về ảnh hưởng của xâm được coi như là gió mùa xáo trộn với quy mô nhập lạnh sâu đến mưa ở Việt Nam. synop mực thấp thịnh hành trong rãnh gió mùa, Xâm nhâp̣ laṇ h là khối không khí rất laṇ h từ liên tục hình thành ngoài khơi bờ biển của đảo lục địa Châu Á di chuyển xuống nước ta . Khối Borneo trong giai đoạn gió mùa mùa đông Bắc không khí laṇ h này có nguồn gốc cưc̣ đớ i , tràn Bán Cầu từ giữa tháng 11 đến tháng 2 năm sau. qua luc̣ điạ C hâu Á dướ i daṇ g front laṇ h . Ở Vị trí trung bình của tâm xoáy nằm ngoài khơi nướ c ta không khí laṇ h thườ ng thấy từ tháng 9 - bờ biển phía Tây đảo Borneo. Tuy nhiên có một số ít trường hợp đã gi lại được xoáy Borneo ___ * dịch chuyển xuống sâu, vượt xích đạo và quay ĐT.: 84-4-38584945 Email: tientt@vnu.edu.vn theo chiều thuận kim đồng hồ ở Nam Bán Cầu. 236
2. T.T. Tiến / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất và Môi trường, Tập 32, Số 3S (2016) 236-242 237 Xoáy Borneo thường hoạt động đơn lẻ trên quản lý chất lượng môi trường không khí. Các biển, nhưng vẫn có những trường hợp xảy ra tham số của mô hình được chọn như trong xoáy kép, tức là xuất hiện hai xoáy cùng hoạt công trình [4]. động gần nhau trong cùng một thời điểm [1]. 2.1. Miền dư ̣ bá o và cấu hình lướ i Đã tiến hành thử nghiệm dự báo xâm nhập lạnh và mưa cho lañ h thổ Viêṭ Nam b ằng mô hình RAMS với 1 lưới với độ phân giải ngang 30 km . Miền dự báo gồm 181 × 181 điểm lưới theo phương ngang, tạo ra miền lưới tính có kích thước 5400 × 5400 km2. Tâm miền tính tại 10oN, 115oE. Miền tính này bao phủ toàn bộ lãnh thổ Việt Nam, một phần lục địa Trung Quốc và toàn bộ khu vực đảo Borneo . Biên giới phía Nam của miền tính ở vào khoảng 150S (hình 2). 2.2. Số liệu thử nghiệm Hình 1. Sự kết hợp của không khí lạnh và xoáy Đã chọn 2 đợt xâm nhập lạnh vào các ngày Borneo trong giai đoạn gió mùa mùa đông. 10/11/2014 và 25/01/2016. Đây là những đợt Sự hiện diện của các xoáy trong khu vực này không khí lạnh tràn về cùng kết hợp với xoáy kết hợp với sự hoạt động mạnh mẽ của gió mùa Borneo gây ra mưa lớn cho cả những tỉnh phía mùa đông dẫn đến các hiện tượng thời tiết nguy Nam của nước ta. Danh sách các đợt mưa và hiểm như mưa lớn , lũ lụt, bão nhiệt đới, cụ thể đặc điểm hoàn lưu đươc đưa ra trong Bảng 1. là TS Greg (1996) và Typhoon Vamei (2001). Các đợt không khí lạnh tràn về xếp thứ tự Đây được coi là hiện tượng bất thường trên khu theo mức độ tiến sâu về phía nam tăng dần , ảnh vực này [2]. Mưa lớn do không khí lạnh đã là hưởng của nó đến thời tiết nam bộ cũng tăng hiện tượng nguy hiểm nhưng mưa lớn còn theo. Số liệu sử dụng để tính toán và đánh giá mạnh hơn, kéo dài hơn do tác động đới gió lết quả dự báo là số liệu GFS và số liệu mưa ở đông mạnh trên cao kết hợp với xoáy Borneo. các trạm ở Việt nam trong các đợt kể trên. Quá trình xảy ra mưa lớn không chỉ phụ thuộc vào cường độ không khí lạnh, xoáy Borneo mà còn phụ thuộc vào thời gian tác động của hai hệ thống trên [3]. Sự kết hợp giữa không khí lạnh và xoáy Borneo được biểu diễn trên hình 1. 2. Mô hình RAMS và các trường hợp mô phỏng RAMS (Regional Atmospheric Modeling System) là một mô hình khu vực hạn chế được xây dựng và phát triển tại trường Đại học tổng hợp Colorado -Mỹ. Mô hình thường được sử dụng để mô phỏng các hiện tượng khí quyển qui mô vừa (2-2000 km) từ dự báo thời tiết nghiệp vụ đến các ứng dụng để mô phỏng, Hình 2. Miền tính của mô hình RAMS .
3. 238 T.T. Tiến / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất và Môi trường, Tập 32, Số 3S (2016) 236-242 Bảng 1. Các đợt không khí lạnh và đặc điểm hoàn lưu TT Đợt không khí lạnh Đặc điểm của hoàn lưu Hoàn toàn không có sự xuất hiện của vùng thấp phía Tây 1 25/01 – 28/01/2016 đảo Borneo trong suốt quá trình không khí lạnh tràn về nước ta. Ngày thứ hai của đợt không khí lạnh bắt đầu có sự xuất 2 10/11 – 13/11/2014 hiện của xoáy Borneo. Ngay từ ngày đầu của đợt không khí lạnh đã có sự hoạt 3 15/12 – 18/12/2014 động của xoáy Borneo và được duy trì xuyên suốt cả đợt. G 3. Kết quả dự báo hình bắt được lượng mưa rất nhỏ cho các trạm Tân Sơn Nhất, Cần Thơ và Cà Mau. Trên thực tế Mô hình đã sử dụng số liệu 00z ngày đầu của các trạm này không mưa. Lượng mưa tích lũy 48h các đợt xâm nhập lạnh làm điều kiện ban đầu dự tăng mạnh tại các trạm khu vực phía Bắc, các báo cho 3 ngày tiếp theo. Hình 3 biểu diễn trạm từ Huế trở vào có sự thay đổi không nhiều dường dòng mực 850 hpa dự báo cho 00z ngày của lượng mưa tích lũy 24h và 48h (hình 4). 26/01/2016, 12/11/2014 và 18/12/2014. Các hình Đợt không khí lạnh ngày 10 - 13/11/2014 là từ 4 đến 6 biểu diễn lượng mưa tích lũy 24 và 48 đợt KKL rất mạnh tràn xuống nước ta. Sự xuất giờ dự báo được tại các trạm khí tượng của Việt hiện của vùng thấp phía Tây đảo Borneo được nan. Sai số tuyệt đối của dự báo thể hiện trên các mô hình dự báo trên mực 850mb ( Hình 3b ). bảng 3-5. Từ các bảng này cho thấy kết quả dự Mưa bắt đầu từ phía bắc sau lan dần về phía nam báo được ở đây khá phù hợp với lượng mưa đo theo quá trình tác động của KKL. Diện mưa phủ được ở các trạm. rộng toàn lãnh thổ Việt Nam tuy nhiên lượng Từ bản đồ đường dòng hình 3a nhận thấy mưa không lớn. Kết quả mô hình dự báo cũng trường hợp thử nghiệm này hoàn toàn không có cho ta thấy được lượng mưa trong đợt này từ 2 - sự xuất hiện của xoáy Borneo, tại khu vực phía 10 mm/24h cho toàn khu vực Việt Nam. Vùng Nam không ghi nhận thấy mưa (Hình 4). Trong mưa trải đều. Tâm mưa trải dọc bở biển miền suốt đơṭ xâm nhâp̣ không khí laṇ h này, Viêṭ Nam Trung. Điểm mưa lớn nhất ghi nhận được tại bị khối cao lạnh lục địa khống chế với cường độ trạm Quảng Ngãi là 9.8 mm. Tâm mưa thứ hai rất maṇ h, đăc̣ biêṭ là khu vưc̣ Bắc Bô.̣ Sư ̣ tồn taị nằm ở khu vực Nha Trang. Lượng mưa tích lũy liên tuc̣ và kéo dài này là nguyên nhân chủ chốt 48h đã bao phủ lên toàn Việt Nam và không lớn gây ra đơṭ rét đâṃ rét haị và mưa lớ n xảy ra taị Hà từ 10 đến 20 mm (hình 5 ). Dựa trên số liệu mưa Nôị và các khu vưc̣ khác ở miền Bắc Viêṭ Nam. thực đo tại các trạm cho thấy, các trạm Nam Bộ Kết quả dự báo 24 giờ cho thấy lượng mưa mô hình bắt mưa tốt hơn các trạm ở Bác Bộ khá lớn ở Bắc Bộ tại trạm Thanh Hóa là 48.2 (bảng 3). mm. Là trường hợp không khí lạnh hoạt động Đợt xâm nhập lạnh thứ 3 từ 15 đến độc lập, không có sự kết hợp với bất kỳ hình thế 18/12/2014. Thời điểm 07h ngày 17/12 toàn bộ synop nào khác, toàn bộ khu vực phía Bắc trở miền Bắc cho đến Trung Trung Bộ đã hoàn toàn xuống đến ven biển Nam Trung Bộ đã xảy ra chịu sự chi phối của áp cao Siberia với cường độ mưa vừa, có nơi mưa to. Lượng mưa giảm dần khá mạnh cho đến ngày 18/12. Bên cạnh đó, từ Bắc vào Nam. Tâm mưa cực đại ghi nhận vùng áp thấp tại khu vực đảo Borneo đã hình được tại Thanh Hóa. Một tâm mưa thứ hai với thành ngay từ ngày đầu tiên của đợt lạnh và tồn lượng mưa nhỏ hơn là 40 mm bao trùm khu vực tại suốt cả quá trình, cho đến ngày 18/12 thì Điện Biên. Toàn bộ Hà Nội và cá c khu vưc̣ lân vùng thấp này đã bị đẩy sang phía Tây (hình 3c). câṇ nằm trong vùng mưa lớ n . Ở miền Nam, mô J
4. T.T. Tiến / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất và Môi trường, Tập 32, Số 3S (2016) 236-242 239 f u a) b) c) Hình 3. Trường đường dòng mực 850 hpa dự báo cho 00z ngày 26/1/2016 (a), 12/11/2014 (b) và 18/12/2014 (c). Hình 4. Lượng mưa mô hình các trạm synop tích lũy 24h và 48h ngày 25/01/2016. Bảng 2. Sai số tuyệt đối giữa lượng mưa mô hình và thực tế hạn dự báo 24h và 48h ngày 25/01/2016 Hạn dự báo Hạn dự báo 24h 48h 24h 48h Trạm Trạm Hà Giang 4.6 8.6 Quảng Ngãi 18.5 13.5 Điện Biên 1.5 2.4 Quy Nhơn 2.4 5 Láng 7.3 6.5 Tuy Hòa 6.7 6 Thanh Hóa 16.4 8.6 BM Thuột 0.5 2.4 Vinh 5.6 10.5 Đà Lạt 0.2 3.9 Đồng Hới 9.4 23.9 Tân Sơn Nhất 0.8 4.7 Huế 3 1.1 Cần Thơ 1.5 4.5 Đà Nẵng 3.1 8.1 Cà Mau 0.4 5.8 Y
5. 240 T.T. Tiến / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất và Môi trường, Tập 32, Số 3S (2016) 236-242 Hình 5. Lượng mưa mô hình các trạm synop hạn 24h và 48h ngày 10/11/2016. Bảng 3. Sai số tuyệt đối giữa lượng mưa mô hình và thực tế hạn dự báo 24h và 48h ngày 10/11/2014 Hạn dự báo Hạn dự báo 24h 48h 24h 48h Trạm Trạm Hà Giang 5 6.4 Quảng Ngãi 2.8 12.7 Điện Biên 1.9 4.5 Quy Nhơn 1.1 9.5 Láng 1.2 2.8 Tuy Hòa 7.1 9 Thanh Hóa 4.7 9.7 BM Thuột 5.8 3.3 Vinh 5.9 3.6 Đà Lạt 4.4 6.8 Đồng Hới 4.8 5 Tân Sơn Nhất 1.2 3 Huế 5.1 2.1 Cần Thơ 4.2 5.8 Đà Nẵng 1 4.7 Cà Mau 2.2 7.2 Hình 6. Lượng mưa mô hình các trạm synop hạn 24h và 48h ngày 15/12/2014.
6. T.T. Tiến / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất và Môi trường, Tập 32, Số 3S (2016) 236-242 241 Bảng 4. Sai số tuyệt đối giữa lượng mưa mô hình và thực tế hạn dự báo 24h và 48h ngày 15/12/2014 Hạn dự báo Hạn dự báo 24h 48h 24h 48h Trạm Trạm Hà Giang 0.5 0.7 Quảng Ngãi 27.8 56.4 Điện Biên 0 0 Quy Nhơn 34 22 Láng 0.8 0.9 Tuy Hòa 23.7 31.99 Thanh Hóa 1.9 2 BM Thuột 33.6 55.2 Vinh 11.8 23.8 Đà Lạt 21.7 50.6 Đồng Hới 10.5 21.9 Tân Sơn Nhất 11.5 12.9 Huế 8 29.4 Cần Thơ 5.5 25.3 Đà Nẵng 24.1 86.9 Cà Mau 6.4 9.6 G Như vậy, với sự xâm nhập rất nhanh và 4. Kết luận cường độ mạnh của đợt không khí lạnh này đã gây ra mưa lớn cho khu vực miền Trung. Do sự 1. Mô hình RAMS đã dự báo được sự hình kết hợp với xoáy Borneo nên đã gây ra mưa cho thành và phát triển hoàn lưu tại các mực đặc khu vực Nam Bộ 50mm/48 giờ (hình 6). biệt là mô phỏng được sự hình thành của xoáy So với cường độ của 2 trường hợp thử Borneo và dòng gió Đông đến Đông Bắc hoạt nghiệm trên thì đợt không khí lạnh ngày 15/12 động mạnh mẽ trên khu vực Đông Nam Á. đã gây ra lượng mưa tăng đột biến tại khu vực 2. Áp dụng dự báo cho 4 đơṭ xâm nhâp̣ laṇ h miền Trung. Tâm mưa trải dọc ven biển các thử nghiệm cho thấy: tỉnh Nam Trung Bộ, kéo dài từ tỉnh Quảng Ngãi - Trong suốt đợt không khí lạnh hoạt động đến Khánh Hòa. Ngoài tâm mưa lớn nhất trên độc lập và không tạo ra xoáy ở Borneo khu vực biển Đông với lượng từ 70 – 80 mm thì một Bắc Bộ chịu sự khống chế của áp cao đã gây ra trung tâm vùng mưa lớn thứ hai nằm ở Đắk Lắk mưa lớn các tỉnh phía Bắc. Vùng mưa lan rộng với lượng mưa được dự báo đạt 70mm trong 24 đến khu vực ven biển Trung Bộ. Nam Bộ hoàn giờ. Kết quả mô hình dự báo cũng cho ta lượng toàn không có mưa. mưa khá lớn tại trạm Quảng Ngãi là 58.9 mm, - Trường hợp khi không khí lạnh đã xuống trạm Quy Nhơn là 68.5 mm và trạm Tuy Hòa là rất sâu, nhưng đến ngày thứ 2 của đợt mới xuất 53.3 mm hiện xoáy Borneo, đã gây ra diện mưa lớn cho Sau 24h, tâm mưa đã mở rộng và dịch toàn khu vực Việt Nam, nhưng lượng mưa thu chuyển sang phía Tây, bao trùm khu vực Đà được lại tương đối thấp, chỉ từ 10 – 20 mm/48h. Nẵng và Quảng Ngãi. Dựa trên số liệu mưa - Khi xoáy Borneo đã hình thành và duy trì thực đo tại các trạm cho thấy trên thực tế tồn tại liên tục trong suốt đợt xâm nhập lạnh, nhận các tâm mưa lớn tại vị trí điểm trạm Quảng thấy mô hình nắm bắt khá chính xác diện mưa Ngãi. Lượng mưa tích lũy thực tế 48 giờ của của những đợt mưa này, vùng mưa mô phỏng Trạm Quảng Ngãi là 104,2 mm ( lượng mưa bao phủ rộng lớn các tỉnh phía Bắc Trung Bộ, tích lũy mô hình bắt được lại là 160.6 mm ). Mô Trung Trung Bô ̣ và cả khu vưc̣ Nam Bô ̣ . Tùy hình đã mô phỏng được xu thế mưa ở các trạm thuộc vào cường độ hoạt động của xoáy Borneo nhưng tâm mưa bị lệch về phía Tây so với thực mà lượng mưa mô phỏng tại vùng tâm mưa có tế. Các trạm phía Bắc gần như không có sự thay thể đạt từ 50 - 160 mm/48h. đổi mưa trong toàn đợt không khí lạnh.
7. 242 T.T. Tiến / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất và Môi trường, Tập 32, Số 3S (2016) 236-242 Tài liệu tham khảo [3] Robert et al. (2011): The maritime continent (MC) monsoon. [1] S. Koseki, T.-Y. Koh, and C.-K. Teo (2014), [4] Trần Tân Tiến, Nguyễn Minh Trường, Công Borneo vortex and mesoscale convective rainfall. Thanh, Kiều Quốc Chánh (2004): Sử dụng mô [2] Shigeo Yoden (Kyoto U., Japan), Synoptic – hình RAMS mô phỏng đợt mưa lớn ở miền Trung scale disturbances: Cross equatorial cold surge tháng 9/2002, Tạp chí khoa học ĐHQGHN, and Borneo vortex, International Collaboration KHTN & CN tập XX (3PT), tr. 51 - 60. on Numerical Model Studies of Cold Surge and Borneo Vortex in the Maritime Continent. Effect of Cold Surges on Rainfall in Vietnam Tran Tan Tien Faculty of Hydrology, Meteorology and Oceanography, VNU University of Science, 334 Nguyen Trai, Thanh Xuan, Hanoi, Vietnam Abstract: Using models RAMS to simulate cold surges into Vietnam and forecast rainfall in this cold spell. Cold surge operates independently and do not creates vortices in Borneo causes rain in the northern provinces , coastal areas of Central and absolutely no rain in Southern. When cold surge creates Borneo vortex, has caused heavy rainfall area for Vietnam but the whole region gained rainfall is relatively low, only 10 - 20 mm / 48h. When the Borneo vortex formed and maintained constant during the cold surge, simulated rain covered the vast north-central provinces, the Central and Southern region. Depending on the intensity of the vortex activity Borneo simulated rainfall at the heart of the rain could reach 50 - 160 mm / 48h. Keywords: Cold surges, Borneo vortex, rainfall.