Luận văn Đặc điểm hoạt động của các đợt xâm nhập lạnh trên các vùng khí hậu phía bắc Việt Nam trong các tháng chuyển tiếp

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS. Chu Thị Thu Hƣờng PGS.TS. Nguyễn Minh Trƣờng Hà Nội - 2017 1 LỜI CẢM ƠN Luận văn được hoàn thành dưới sự hướng dẫn của TS. Chu Thị Thu Hường và PSG.TS. Nguyễn Minh Trường, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Thầy và Cô. Qua đây, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn cácThầy, Cô trong Khoa Khí tượng Thủy văn và Hải dương học, Phòng sau đại học (Trường Đại học Khoa học Tự nhiên), đã giúp đỡ trong quá trình học tập vừa qua. Tác giả xin gửi lời cảm ơn đến bố,mẹ, anh, chị, em, đồng nghiệp và các bạn học, đặc biệt là chồng, con, đã luôn động viên, giúp đỡ, tạo điều kiện để hoàn thành luận văn này. Tác giả Hoàng Thị Bình 2 MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................ 1 DANH MỤC HÌNH VẼ ............................................................................................ 5 DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHŨ VIẾT TẮT ....................................................... 7 MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 8 CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ KHÔNG KHÍ LẠNH......................................... 9 1. 1. Khái niệm ........................................................................................................... 9 1.2. Đặc điểm hoạt động của KKL ......................................................................... 10 1.2.1. Đặc điểm chung .......................................................................................... 11 1.2.2. Đặc điểm các trung tâm khí áp thời kỳ mùa đông ...................................... 12 1.3. Một số nghiên cứu trong và ngoài nƣớc ......................................................... 13 1.3.1. Ngoài nước .................................................................................................. 13 1.3.2. Trong nước .................................................................................................. 19 CHƢƠNG 2. SỐ LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .......................... 23 2.1. Số liệu ................................................................................................................ 23 2.1.1. Số liệu các đợt xâm nhập lạnh .................................................................. 23 2.1.2. Số liệu tái phân tích .................................................................................... 23 2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu ................................................................................. 23 2.2.1. Phương pháp xác định đặc điểm hoạt động, cường độ và phạm vi các trung tâm khí áp .............................................................................................................. 23 2.2.2. Xác định các chỉ số gió mùa, ENSO ........................................................... 25 2.2.3. Phương pháp xác định ngày bắt đầu, kết thúc mùa đông và sự biến đổi của các đợt XNL .......................................................................................................... 27 2.2.4. Phương pháp xác định mối quan hệ giữa cường độ của gió mùa với số đợt XNL ...................................................................................................................... 28 CHƢƠNG 3. ĐẶC ĐIỂM HOẠT ĐỘNG CỦA CÁC ĐỢT XÂM NHẬP LẠNH TRONG CÁC THÁNG CHUYỂN TIẾP .............................................................. 30 3.1. Đặc điểm hoạt động và sự biến đổi phạm vi, cƣờng độ của các trung tâm khí áp ........................................................................................................................ 30 3 3.1.1. Đặc điểm hoạt động của các trung tâm khí áp trong thời kỳ mùa đông ..... 30 3.1.2. Sự biến đổi cường độ và phạm vi hoạt động của một số trung tâm khí áp trong các tháng cuối đông ..................................................................................... 35 3.2. Đặc điểm hoạt động của không khí lạnhtrong thời kỳ 1981-2015 .............. 41 3.2.1. Sự biến đổi của số đợt xâm nhập lạnh ........................................................ 41 3.2.2. Sự biến đổi ngày bắt đầu và kết thúc mùa đông ......................................... 44 3.3. Sự biến đổi của các chỉ số gió mùa và mối quan hệ giữa chúng với sự XNL ................................................................................................................................... 46 3.3.1. Sự biến đổi của các chỉ số GMMĐ ............................................................. 46 3.3.2. Mối quan hệ giữa các chỉ số GMMĐ với số đợt và thời gian duy trì đợt XNL ...................................................................................................................... 50 3.3.3. Sự biến đổi các trung tâm khí áp trong các tháng chuyển tiếp cuối đông .. 51 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................ 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 57 PHỤ LỤC ................................................................................................................ 60 4 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1. Các chỉ số GMMĐ Đông Á. ..................................................................... 17 Bảng 1.2. Mối tương quan giữa cường độ các trung tâm khi áp với chỉ số gradient áp suất bắc-nam (NSI), đông-tây (EWI) và chỉ số EAWMI trên các vùng tương ứng (hình trên) và vùng tác giả chọn (hình dưới) ........................................................... 18 Bảng 3.1. Bảng HSTQ giữa các chỉ số gió mùa và số đợt XNL trong các tháng cuối đông thời kỳ 1981-2015 ............................................................................................ 50 Bảng 3.2. Bảng HSTQ giữa các chỉ số gió mùa và thời gian duy trì đợt XNL trong các tháng cuối đông thời kỳ 2001-2015 .................................................................... 51 5 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1. Thời kỳ El Nino và La Nina trong các thập kỷ từ 1951-2013. ................. 14 Hình 1.2. Vùng hoạt động của các trung tâm khí áp dựa trên trường Pmsl trung bình thời kỳ 1957-2001 và các vùng tác giả lựa chọn ..................................................... 18 Hình 2.1. Bản đồ trường Pmsl trung bình trong tháng 3, tháng 4 và tháng 5 ........... 24 Hình 2.2. Vùng xác định chỉ số EAWM .................................................................. 26 Hình 2.3. Vùng xác định chỉ số GMMĐ tổng hợp UMI ........................................... 26 Hình 2.4. Vùng xác định chỉ số GMMĐ WMI ........................................................ 27 Hình 3.1. Bản đồ trường HGT và đường dòng các mực 1000 và 850hPa của các tháng đầu đông .......................................................................................................... 31 Hình 3.2. Bản đồ trường HGT và trường đường dòng các mực 1000 và 850mb trong các tháng chính đông ................................................................................................. 32 Hình 3.3. Bản đồ trường HGT và trường dòng các mực 1000 và mực 850mb các tháng cuối đông ......................................................................................................... 34 Hình 3.4. Phạm vi biến đổi của các trung tâm khí áp qua các thập kỷ trong tháng 3 ................................................................................................................................... 36 Hình 3.5. Phạm vi biến đổi của các trung tâm khí áp qua các thập kỷ trong tháng 4 ................................................................................................................................... 37 Hình 3.6. Phạm vi biến đổi của các trung tâm khí áp qua các thập kỷ trong tháng 5 ................................................................................................................................... 38 Hình 3.7. Cường độ của các trung tâm khí áp thời kỳ 1981-2015 trong tháng 3 ..... 39 Hình 3.8. Cường độ của các trung tâm khí áp thời kỳ 1981-2015 trong tháng 4 ..... 40 Hình 3.9. Cường độ của các trung tâm khí áp thời kỳ 1981-2015 trong tháng 5 ..... 41 Hình 3.10. Xu thế biến đổi số đợt XNL giai đoạn 1981-2015 .................................. 42 Hình 3.11. Số đợt XNL trung bình trong từng thập kỷ các tháng cuối đông ............ 43 Hình 3.12. Xu thế biến đổi số đợt XNL trong các tháng cuối đông ......................... 43 Hình 3.13. Ngày bắt đầu mùa đông thời kỳ 1995-2015 ............................................ 45 Hình 3.14. Ngày kết thúc GMMĐ thời kỳ 1995-2015 .............................................. 45 Hình 3.15. Sự biến đổi của chỉ số EAWM trong các tháng cuối đông ..................... 46 6 Hình 3.16. Chỉ số GMMĐ WMItrong các tháng cuối đông ..................................... 48 Hình 3.17. Chỉ số GMMĐ tổng hợp UMI trong các tháng cuối đông ...................... 49 Hình 3.18. Phạm vi biến đổi các trung tâm trong tháng 4 (đường màu đen là TBNN, đường màu đỏ là trung bình 5 năm có số đợt nhiều nhất và đường màu xanh là trung bình 5 năm có số đợt XNL ít) trong thời kỳ 1981-2015 ........................................... 52 Hình 3.19. Phạm vi biến đổi các trung tâm trong tháng 4 (đường màu đen là TBNN, đường màu đỏ là trung bình 5 năm có số đợt nhiều nhất và đường màu xanh là trung bình 5 năm có số đợt XNL ít) trong thời kỳ 1981-2015 ........................................... 54 7 DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHŨ VIẾT TẮT ALI Chỉ số áp thấp Aleut EAWM Gió mùa đông Đông Á EAWMI Chỉ số gió mùa đông Đông Á EWI Chỉ số đông-tây ERA Trung tâm Dự báo thời tiết hạn vừa Châu Âu GMĐB Gió mùa đông bắc GMMĐ Gió mùa mùa đông HGT Độ cao địa thế vị HSTQ Hệ số tương quan ITCZ Dải hội tụ nhiệt đới KKL Không khí lạnh KKLTC Không khí lạnh tăng cường NSI Chỉ số bắc-nam NCEP Trung tâm Dự báo Môi trường Quốc gia NCAR Trung tâm Quốc gia Nghiên cứu khí quyển Pmsl Khí áp mực nước biển RXĐ Rãnh thấp xích đạo SSTA Nhiệt độ trung bình mặt nước biển SST Nhiệt độ bề mặt biển SHI Chỉ số áp cao Siberia TBD Thái Bình Dương TBNN Trung bình nhiều năm VBLV Tốc độ gió tại trạm Bạch Long Vĩ XNL Xâm nhập lạnh XTNĐ Xoáy thuận nhiệt đới WMI Chỉ số gió mùa mùa đông 8 MỞ ĐẦU Không khí lạnh (KKL) là một trong những bộ phận quan trọng trong hệ thống gió mùa Châu Á. Nó đã ảnh hưởng đến thời tiết, khí hậu các nước Đông Nam Ánói chung và ở Việt Nam nói riêng. Sự xâm nhập lạnh(XNL)trong thời kỳ chuyển tiếp thường gây ra sự biến đổi thời tiết mạnh mẽ như gió mạnh, dông và kèm theo các hiện tượng thời tiết cực đoan như lốc, tố, vòi rồng, mưa đá, đặc biệt gây nên rét đậm, rét hại,ảnh hưởng không nhỏ tới các hoạt động của con người. Trong khi đó, sự biến đổi của nhiệt độ không khí bề mặt trên các vùng dưới ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đã và đang làm biến đổi cường độ của các trung tâm khí áp, tác động gián tiếp đến hoạt động của gió mùa. Hơn nữa, trong những năm gần đây, các hiện tượng thời tiết cực đoan xảy ra với tần suất ngày càng tăng. Chính vì thế, luận văn lựa chọn vấn đề nghiên cứu: “Đặc điểm hoạt động của các đợt xâm nhập lạnh trên các vùng khí hậu phía bắc Việt Nam trong các tháng chuyển tiếp”.Tuy nhiên,luận văn này chỉ nghiên cứu đặc điểm, hoạt động các trung tâm chính tác động trong mùa chuyển tiếp từ đông sang hè. Từ đó, hệ quả tác động của GMMĐ được xác định dựa trên các đợt XNL, sự biến đổi phạm vi, cường độ của các trung tâm khí áp, các chỉ số gió mùa và cũng như mối quan hệ giữa chúng. Nội dung chính của luận văn gồm 3 chương: Chương 1 sẽ trình bày tổng quan về KKL, khái niệm, đặc điểm hoạt động của KKL và các nghiên cứu trong và ngoài nước. Chương 2 sẽ trình bày các nguồn số liệu và phương pháp nghiên cứu trong luận văn. Chương 3 sẽ phân tích đặc điểm hoạt động, sự biến đổi cường độ và phạm vi của các trung tâm khí áp tác động chính trong mùa đông. Đồng thời sự biến đổi của các đợt XNL cũng như mối quan hệ của chúng với các chỉ số gió mùa trong các tháng chuyển tiếp đã được xác định dựa trên các phương pháp thống kê cơ bản. 9 CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ KHÔNG KHÍ LẠNH 1. 1. Khái niệm Không khí lạnh là hiện tượng thời tiết nguy hiểm do khối không khí lạnh phía Bắc xâm nhập xuống Việt Nam, hệ thống gió đang tồn tại ở miền Bắc thay đổi một cách cơ bản trở thành một hệ thống gió có hướng bắc và khí áp tăng[11]. Cường độ của KKL được xác định dựa trên tốc độ gió đo được tại trạm Bạch Long Vĩ. Cụ thể như sau [11]: KKL mạnh là không khí lạnh gây gió mạnh từ cấp 7 trở lên và kéo dài trên 6 giờ hoặc cấp 6 nhưng kéo dài liên tục trên 24 giờ. KKL trung bình là không khí lạnh gây gió mạnh từ cấp 6 trở lên và kéo dài trên 6 giờ hoặc cấp 7 trở lên nhưng kéo dài không quá 6 giờ. KKL yếu là không khí lạnh gây gió mạnh dưới cấp 6 hoặc cấp 6 nhưng kéo dài không quá 6 giờ. Một đợt KKL hay XNL được xem như có ảnh hưởng đến Việt Nam nếu thỏa mãn một trong hai điều kiện sau đây: - Hướng gió lệch bắc, tại trạm đảo Bạch Long Vĩ, tốc độ gió đo được từ cấp 6 trở lên và kéo dài trên 3 giờ,trong 2 kỳ quan trắc liêntục(điều kiện 1). - Nhiệt độ không khí trung bình ngày trên một nửa số trạm trên đất liền thuộc khu vực Đông Bắc giảm từ 30C trở lên(điều kiện 2). KKL xâm nhập xuống miền Bắc Việt Nam thường được chia làm 2 loại: Gió mùa đông bắc (GMĐB) và không khí lạnh tăng cường (KKLTC) . - GMĐB là KKL ảnh hưởng có kèm theo front lạnh hoặc đường đứt khi xâm nhập đến Việt Nam, làm cho hệ thống gió trước đó bị thay đổi hoàn toàn, thời tiết biến đổi mạnh mẽ, nhiệt độ giảm đột ngột và thay đổi trạng thái thời tiết từ nóng, ấm sang lạnh hoặc rét. GMĐB đôi khi kèm theo gió giật, tố, lốc xoáy, dông hoặc mưa lớn Cường độ của GMĐB được chia ra làm 3 loại: + GMĐB mạnh xảy ra khi tốc độ gió tại trạm đảo Bạch Long Vĩ đạt từ cấp 7 (VBLV ≥ cấp 7) và kéo dài từ 12h trở lên. 10 + GMĐB trung bình xảy ra khi tốc độ gió tại trạm đảo Bạch Long Vĩ đạt từ cấp 6 (VBLV ≥ cấp 6) và kéo dài trên6h hoặc VBLV= cấp 7, nhưng kéo dài không quá 2 obs quan trắc liên tiếp. + GMĐB yếu xảy ra khi tốc độ gió tại trạm đảo Bạch Long Vĩ đạt chỉ hơn cấp 6 hoặc đạt cấp 6 nhưng kéo dài không quá 2 obs quan trắc liên tiếp. - KKLTC là KKL ảnh hưởng đến nước ta trong điều kiện trước đó khu vực đang bị một khối KKL khống chế với hệ thống gió thành phần bắc đã suy yếu. KKLTC không kèm theo front. Khi KKLTC ảnh hưởng đến khu vực, tốc độ gió tăng trở lại, có thể làm giảm nhiệt độ, điểm sương hoặc ít thay đổi về nhiệt độ. Ngoài ra, KKLTC còn làm giảm lượng mây làm tăng nhiệt độ ban ngày.Tuy không gây ra giảm nhiệt mạnh, nhưng KKLTC cũng có thể làm cho trời rét tiếp tục kéo dài. Cường độ của KKLTC cũng được chia thành 3 loại: mạnh, trung bình và yếu, dựa trên các cấp độ gió như đối với GMĐB. GMĐB hay KKLTC ảnh hưởng đến Việt Nam thường gây hiện tượng rét đậm, rét hại trên các khu vực Bắc Bộ. Đặc biệt, tại các tỉnh miền núi phía Bắc, rét đậm, rét hại thường kéo dài gây ảnh hưởng không nhỏ đến đời sống, nông sản của người dân. 1.2. Đặc điểm hoạt động của KKL KKL khi di chuyển vào Việt Nam theo 2 đường chính sau đây: + KKL đi qua lục địa Trung Quốcvà sau đó di chuyển theo hướng bắcvàoViệt Nam, thường ảnh hưởng vào thời kỳ đầu mùa đông từ tháng 10 đến tháng 12. Do không khí lạn KKL thổi qua lục địa nên không khí trở nên khô, lạnh tạo nên kiểu thời tiết lạnh, khô hanh trên miền Bắc Việt Nam. + KKL cực đới biến tính di chuyển qua biển phía Bắc Biển Đông, sau đóvào Việt Nam theo hướng gió thịnh hành là đông bắc. KKL do thổi qua biển nên nêm nhiệt càng giảmvàẩm ướt gây ra kiểu thời tiết nhiều mây, mù và mưa phùn, chủ yếu ảnh hưởng trong thời gian từ tháng1 đến tháng 3 hàng năm. 11 1.2.1. Đặc điểm chung Như đã biết, các đợt KKL xâm nhập xuống miền Bắc Việt Nam có cường độ rất khác nhau, có những đợt rất mạnh, gây nên những biến đổi thời tiết đột ngột như: khí áp tăng, gió chuyển hướng đông bắc và mạnh dần lên, mưa lớn xảy ra trên diện rộng, thậm chí có nơi có dông, lốc, tố, mưa đá và nhiệt độ giảm rất mạnh. Nhưng cũng có những đợt KKL xâm nhập yếu khó nhận biết được, chỉ thể hiện qua sự tăng áp với mức độ nhất định. Ngoài ra, thời gian ảnh hưởng trên lãnh thổ miền Bắc Việt Nam cũng rất khác nhau. Có những đợt XNL tồn tại hàng tuần nhưng cũng có những đợt chỉ tồn tại trong một vài kỳ quan trắc tại các trạm phía đông Bắc Bộ rồi biến tính. Theo số liệu thống kê KKL thường xâm nhập xuống Miền Bắc Việt Nam thành từng đợttừtháng tháng 9 đến tháng 6 năm sau. Trong đó, đầu mùa đông, KKL thường di chuyển trên lục địa nên nó chỉ bị biến tính về nhiệt độ và độ ẩm gần như không thay đổi. Khi đó, miền Bắc nằm sâu trong lưỡi cao lạnh khô với thời tiết điển hình, trời ít mây đến quang mây, gió nhẹ, khô hanh. Sang các tháng chính đông, XNL hoạt động thường kèm theo front lạnh mạnh, gây nên rét đậm, rét hại, gió đông bắc mạnh. Các tháng cuối mùa đông, khi áp cao Siberia di chuyển lệch đông, đi qua Biển Đông, biến tính tăng nhiệt độ và độ ẩm, cho nên KKL di chuyển xuống phía Nam khi tới miền Bắc Việt Nam thường cho mưa phùn. Trong thời kỳ chuyển tiếp, KKL tuy không mạnh nhưng lại tạo ra những đợt mưa rào và dông mạnh trên diện rộng, thậm chí gây nên mưa đá, lốc, tố... Ngoài ra, khi KKL kết hợp với các hệ thống thời tiết khác như dải hội tụ nhiệt đới (ITCZ), xoáy thuận nhiệt đới(XTNĐ)gây ra mưa lớn. Có thể nói, KKL ảnh hưởng đến Việt Nam hầu như quanh năm (trừ tháng chính mùa hè), KKL trong tháng hoạt động ít nhất có từ 1-2 đợt, tháng nhiều có từ 4-5 đợt, thậm chí có 7-9 đợt. Thời tiết do KKL gây ra những hệ quả khác nhau, khi GMĐB tràn vềthường gây ra những đợt mưa trên diện rộng, đặc biệt là các tỉnh thuộc khu vực phía đông Bắc Bộ, ven biển Trung Bộ. Khi GMĐB tràn về, mưa chỉ xảy ra ở vài nơi thuộc phía đông Bắc Bộ với lượng mưa không đáng kể. Gió đổi hướng gió đột ngột, 12 gió đang có thành phần nam chuyển sang thành phần bắc với tốc độ gió mạnh cấp 6-7, giật có thể lên đến cấp 9 trên vịnh Bắc Bộ và vùng biển ngoài khơi Trung Bộ, biển động rất mạnh. Bên cạnh đó, nhiệt độ không khí giảm nhiệt đột ngột, gây thời tiết rét đậm, rét hại xảy ra ở các tỉnh miền Bắc Việt Nam 1.2.2. Đặc điểm các trungtâm khí áp thời kỳ mùa đông Gió mùa Châu Á là sự luân phiên khống chế theo mùa của các trung tâm khí áp tầng đối lưu dưới. Sự thay đổi của các nhân tố động lực và nhiệt lực, sự dịch chuyển kinh hướng của các đới khí áp và gió, quy mô hành tinh phù hợp với sự phân bố của cán cân bức xạ bề mặt trong năm. Mùa đông, các trung tâm áp cao có hướng từ lục địa ra biển. Ngược lại, mùa hè, các trung tâm áp thấp có hướng từ biển vào lục địa. Sự di chuyển theo mùa của các trung tâm khí áp trong tầng đối lưu dưới dẫn đến sự đổi hướng gió rõ rệt (gần như đối lập nhau) trên khu vực Châu Á. Các trung tâm tác động trong mùa đông gồm: Áp cao Siberia, áp thấp Aleut, rãnh thấp xích đạo, áp cao TBD, áp cao Hoa Đông... Trong đó, áp cao Siberia là trung tâm phát gió chủ đạo trong hệ thống GMMĐ Châu Á. Áp cao này hoạt động ở tầng thấp, mạnh nhất trong các tháng chính đông và phạm vi mở rộng bao phủ vùng lớn lục địa Châu Á. Áp thấp Aleut là một áp thấp bán vĩnh cửu nằm ở quần đảo Aleut, phát triển mạnh trong mùa đông và suy yếu trong mùa hè. Trong khi, dải áp thấp xích đạo lùi về Nam Bán Cầu[10]. Hoạt động của các trung tâm tác động trong mùa đông ít phức tạp hơn so với các tháng mùa hè. Cụ thể, Trong thời kỳ đầu đông (từ tháng 9 đến tháng 11), hệ thống các trung tâm hoạt động trong mùa hè đã suy yếu, thay vào đó là sự mạnh lên của các hệ thống trung tâm hoạt động trong mùa đông. Các đợt KKL di chuyển trên lục địa Trung Quốc, theo hướng Bắc- Nam và ảnh hưởng đến thời tiết Việt Nam. Trong thời kỳ chính đông (tháng 12 đến tháng 2), áp cao Siberia tăng cường và mở rộng cùng với sự khơi sâu của rãnh Đông Á trên cao. Đây là nguyên nhân khiến những đợt XNLảnh hưởng đến các vùng vĩ độ thấp hơn.Đây cũng là thời gian gió mùa hoạt động mạnh nhất, gây rét đậm, rét hại trên nhiều vùng. 13 Trong thời kỳ cuối đông (tháng 3, tháng 4 và tháng 5),hệ thống các trung tâm hoạt động trong mùa đông đang dần suy yếu, thay vào đó là sự mạnh lên của các trung tâm hoạt động trong mùa hè. Áp cao Siberia dịch chuyển lệch đông, qua phía Bắc Biển Đôngnên độ ẩm tăng, gây thời tiết nồm ẩm trong thời kỳ này. Có thể nói, trong thời kỳ mùa đông, áp cao Siberia có vai trò quan trọng quyết định hoạt động của GMMĐ nói chung và số đợt XNL ảnh hưởng đến các vùng khí hậu phía Bắc Việt Nam nói riêng. 1.3. Một số nghiên cứu trong và ngoài nƣớc 1.3.1. Ngoài nƣớc Trong những năm gần đây, hoạt động của gió mùa nói chung và GMMĐ nói riêng đã và đang được nhiều tác giả quan tâm. Nghiên cứu khí hậu và biến trình năm GMMĐ Đông Á giai đoạn 1979-1995, Yi Zhang, Kenneth R. Sperber và cs(1997) cho rằng, sự biến đổi trong hoạt động của GMMĐthường có nguồn gốc từ áp cao Siberia.Cường độ áp cao này mạnh nhất trong tháng 1, khí áp mực nước biển vùng trung tâm có khi lên đến 1060hPa. Các đợt XNLtrung bình thường có 7 ngày, cũng có thể kéo dàitới 9 ngày [24]. Cường độ của áp cao Siberia mạnh lên trong những năm 60 và yếu đi rất nhiều những năm 1980, yếu đi rõ rệt từ những năm 70 đến những năm 90cũng đượctác giả Gong D.Y và C.H. Ho (2002) nghiên cứu. Trong đó, cường độ áp cao này được xác địnhlà giá trị Pmsl trung bình trên vùng (40-600N, 70-1200E) [18]. Bingyi Wu & Jia Wang (2002) cũng xác định chỉ số áp cao Siberia trên vùng (40-60 0 N, 80-120 0 E). Chỉ số nàycó tương quan cao với cường độ GMMĐ Đông á (EAWMI) với hệ số tương quan (HSTQ) lên tới0,8. Đồng thời, tác giả cũng cho rằng, có thể sử dụng chỉ số số áp cao Siberia đểđặc trưng cho cường độ của EAWM[13]. Bên cạnh đó, EAWM biến đổi qua từng thập kỷ được tác giảDing Yihui và cs(2014)xem xét trong thời kỳ 1951-2013. Kết quả cho thấy, EAWM mạnh lên từ mùa đông 1950 đến mùa đông 1986/87, và yếu đi từ mùa đông 1986/87 đến mùa đông 2004/05, song lại tăng cường từ năm 2005. Sự biến đổi của EAWM có liên 14 quan chặt chẽ với sự thay đổi của hoàn lưu khí quyển và nhiệt độ bề mặt biển. Trong các năm EAWM mạnh/yếu thì nhiệt độ lạnh/nóng hơn ở Trung Quốc. Phân tích sự biến đổi của hiện tượng El Nino và La Nina trong các thập kỷ từ 1951-2013 cho thấy, những thập kỷ 1961-1970, 1971-1980 và 2001-2013 hiện tượng La Nina xảy ra nhiều hơn hiện tượng El Nino. Ngược lại ở những thập kỷ 1991-2000 thì hiện tượng El Nino lại xảyra nhiều hơn [14]. Hình 1.1.Thời kỳ El Nino và La Ninatrong các thập kỷ từ 1951-2013 [14]. F. Panagiotopoulos và cs (2005)nghiên cứu sự biến đổivề cường độ của áp cao Siberia trong vùng 40 0 -65 0 N và 80 0 -120 0 E. Kết quả cho thấy, cường độ áp cao Siberia có xu hướng giảm trong năm 1978 và 2001.Khi đó, giá trị khí áp của áp cao này giảm khoảng 2,5 hPa/thập kỷ và tương quan chặt chẽ với nhiệt độ bề mặt. Vì vậy, nhiệt độ toàn cầu tăng có ảnh hưởng đến cường độ của nó. Trong khi, không khí ấmtừ Đông Âu được xác định là cơ chế chính gây ra sự biến đổi của áp cao Siberia và những biến đổi đó tác động mạnh mẽ đến biến đổi khí hậu [15]. Bên cạnh đó, Ghap Jhun Jong và cs (2004) lại phân tích cường độ của GMMĐ ở Đông Á thông qua chỉ số GMMĐ. Chỉ số này dựa vàochênh lệch độ đứt gió theo phương kinh tuyến trên mực 300mb để xác định sự biến đổi của EAWM trên khu vực Đông Á. Chỉ số xác định bởi:Hiệu của tốc độ gió vĩ hướng trung bình trên vùng (27,58 0 N- 37,58 0 N, 110,8 0 E- 170,8 0 E) và vùng (50,8 0 N- 60,8 0 N, 80,8 0 E- 15 140,8 0E) ở mực 300hPa, thời kỳ 1958-2001. Qua nghiên cứu cho thấy, EAWM mạnh xảy ra vào những năm có chuẩn sai lơn hơn 0,9. EAWM yếu xảy ra vào những năm có chuẩn sai nhỏ hơn - 0,9. Cụ thể, các năm 1967, 1969, 1976, 1980, 1983, 1984 và 1985 là năm mạnh lên của EAWM, trong đó, các năm 1969, 1976 trong thời kỳ El Nino và năm 1984 là trong thời kỳ La Nina. Ngược lại, các năm 1958, 1971, 1972, 1978, 1989, 1991 và 1997, gió EAWMhoạt động yếu (năm 1972 trong thời kỳ La Nina và 2 năm 1991 và 1997 trong thời kỳ El Nino). Tuy nhiên, các tác giả cho rằng, sự thay đổi GMMĐ ở khu vực Đông Á dường như không có liên quan chặt chẽ đến các hiện tượng ENSO[17]. Sun và Wu (2015)cho rằng,EAWM có cường độ mạnhcó thể dẫn đến các hiện tượng cực đoan, như hạn hán, lũ lụt, tuyết rơi và những đợt lạnh. Các tác giả xem xét vai trò của SST biển Bắc TBD ở phía Đông Châu Á trong mùa đông. Các biến trình chỉ số SST đưa ra tương đối phù hợp với biến thiên thập kỷ của EAWM thời kỳ 1871-2012. Chỉ số EAWMI được định nghĩa là H500 hPa trong vùng (250 - 45 0 N) và (110 0 -45 0E), nơi có rãnh Đông Á; khu vực này phản ánh sự khác biệt liên quan đến EAWM (Sun và Li 1997, Wang và cộng sự, 2009, Wang and He 2012)[22]. Nghiên cứu của Lu and Chan (1999) đã thống nhất chỉ số gió mùa sử dụng cho cả mùa hè và mùa đông sử dụng cho khu vực phía Bắc Biển Đông. Trênvùng biển Biển Đông là khu vực quan trọng cho hoạt động EAWM. Quan sát gió mực 1000 và 200hPa, tác giả thấy có hiện tượng sự đổi chiều gió từ mùa đông sang mùa hè và ngược lại. Do đó, ở khu vực Đông Á, gió vào mùa hè (mùa đông) có thành phần hướng nam (hướng Bắc). Tuy nhiên, thành phần vùng trong hai mùa có thể giống nhau (đông nam vào mùa hè và đông bắc vào mùa đông). Chủ yếu dựa trên cơ chế độ tương phản nhiệt đối nghịch giữa hai mùa. Bởi vì, cơ chế vật lý cơ bản giống nhau, nên chỉ có thể sử dụng xem xét cường độ của GMMĐ và cả trong mùa hè. Để cung cấp một chỉ số thích hợp, một phương pháp đơn giản, các tác giả đãchỉ ra các khu vực trong khu vực Châu Á TBD nơi có gió mùa mùa hè và mùa đông chiếm ưu thế.Trong khu vực Châu ÁTBD, tốc độ gió theo phương vĩ hướng ởmực 16 1000 hPa trên khu vựccho giá trị lớn. Trong đó, gió mùa đông trongbốn tháng của tháng 11, tháng 12, tháng 1 và tháng 2. Trong đó, tháng 4 và tháng 11 là thời kỳ chuyển tiếp, chỉ số xác định như sau: UMI = U1000 (7.5 0 N–200N; 107.50E–1200E) (2.1) Khi UMI có giá trị lớn hơn 0,5 thì GMMĐ hoạt động yếu. Ngược lại,khiUMI cho giá trị nhỏ hơn -0.5 thì GMMĐ hoạt động mạnh và giá trị UMI trong khoảng (-0.5; 0.5) thìhoạt động GMMĐkhá ổn định. Mặt khác, khi xem xét sự tương phản về nhiệt độ bắc- nam của 19 mùa đông, cho thấy, tương quan nhiệt độ và tốc độ gió u mực 1000 trong phạm vi vùng (107.5-1200E, 7.5-200N) đạt 0.65 [20] Dựa trên chỉ số của Lu and Chan (1999), Wu và Chan(2004) nghiên cứu về mối quan hệ của gió mùa mùa hè và GMMĐtrên toàn khu vực Đông Á giai đoạn 1958-1999. Các tác giả thấy, có sự tương quan đáng kể giữa nhiệt độ mùa đông và lượng mưa vào mùa hè ở Trung Quốc. Cụ thể, các tác giả xem xét trung bình của thành phần gió tại mực 1000 hPa khoảng thời gian 20 năm (1976-1995). Kết quả cho thấy, có một khu vực gió có thể phản ánh cường độ của gió mùa mùa hè và cho cả mùa đông. Trong mùa đông thể hiện rõ bởi sự mạnh lên của gió bắc trong vùng (107.5-120 0 E, 7.5-20 0 N).Kết quả cho thấy, GMMĐhoạt động yếu trong các năm 1958/59; 1974/75; 1977/78; 1978/79; 1984/85. Ngược lại, GMMĐhoạt động mạnh trong các các năm 1961/62; 1966/67;1981/82; 1962/63;1967/68; 1975/76 và 1985/86 [23]. Ngoài ra, Gao Hui và cs (2007) phân tích các năm có EAWM mạnh thểhiện qua gió đông bắc mạnh hơn, nhiệt độ giảm mạnh đó làkhi áp cao Siberia và dòng xiết gió tây đều rất mạnh, áp thấp Aleut và rãnh Đông Á khơi sâu. Cường độ của GMMĐ dựa trên xác định các chỉ số: gió kinh hướng mực dưới tầng đối lưu V10m(Ji và Sun, 1997; Chen và cộng sự(2001); Gió vĩ hướng ở trên tầng đối lưu u300hPa (Jhun và Lee, 2004); rãnh Đông Á H500hPa (Sun và Sun, 1995) (Bảng 1).Trong đó, mối tương quan giữa các chỉ số đạt độ tin cậy đều trên 99%. Kết quả cho thấy,EAWMhoạt động mạnh trong các mùa đông1961/62,1967/68,1976/77, 1980/81, 1983/84, 1985/86. Ngược lại, EAWMhoạt động yếutrong các mùa đông 17 1958/59, 1972/1973, 1978/79, 1989/90, 1997/98. Tương ứng, cường độ áp cao Siberia, dòng xiết gió tây đều rất mạnh, áp thấp Aleut và rãnh Đông Á khơi sâu và ngược lại [16]. Bảng 1.1. Các chỉ số GMMĐĐông Á [16]. Chỉ số Biến Khu vực Cƣờng độ gió mùa ICHEN V10m Hiệu (250-400N,1200-1400E) và(10 0 -25 0 N, 110 0 -130 0 E) Chỉ số nhỏ thì gió mùa EAWM hoạt động mạnh và chỉ số lớn thì gió EAWM hoạt động yếu ISUN HGT500hPa (30 0 -40 0 N, 125 0 -145 0 E) Chỉ số nhỏ gió mùa EAWM hoạt động mạnh và chỉ số lớn thì gió EAWM hoạt động yếu IJHUN U300hPa Hiệu (27,580-37,580N; 110,80- 170,8 0 E) và (50,8 0 N-60,8 0 N; 80,8 0 E -140,8 0 E) Chỉ số lớn thì EAWMhoạt động mạnh. Chỉ số nhỏ thì EAWM hoạt động yếu Shi Pmsl Hiệu (1100E; 200-500N) và(160 0 E, 20 0 -50 0 N) WMI > 1.0: GMMĐ hoạt động mạnh và WMI < - 1.0: GMMĐ hoạt động yếu. Wang và Chen (2013) xác định chỉ số mới của EAWM, thông qua xem xét chỉ số đông-tây (EWI) (gradient khí áp giữa áp cao Siberia và áp thấp Aleutvà chỉ số Bắc-Nam (NSI) (gradient giữa áp cao Siberiavà RXĐ). HSTQ giữa các chỉ số được chuẩn hoá và Pmsl vùng tác giả chọn trong 45 năm là 0,99. HSTQ giữa chỉ số EAWM và EWI (NSI) là 0,95 (0,91). HSTQ giữa NSI và EWI là 0,74. Các tác giả cho rằng,mối quan hệ của Siberia và RXĐ cao hơn so với mối quan hệ của Siberia và Aleut. Mặt khác, chỉ số này có liên quan mật thiết đến dao động ENSO vàSST trên Ấn Độ Dương nhiệt đới[19]. IEAWM = (2SLP1 - SLP2 - SLP3)/2 (2.2) Trong đó, SLP11à khí áp mực biển trong vùng (40,8–60,80N, 70,8–120,80E) của áp cao Siberia, SLP2 là khí áp mực biển Bắc TBD vùng (30,8–50,80N, 140,80E 18 –170,80W), SLP3 là khí áp mực biển vùng RXĐ vùng (20,80S–10,80N, 110,8– 160,8 0 E) (Hình 1.2). Hình 1.2. Vùng hoạt động của các trung tâm khí áp dựa trên trường Pmsl trung bình thời