Luận văn Nghiên cứu dự báo hạn mùa các đợt xâm nhập lạnh đến Việt Nam bằng mô hình khí hậu khu vực

C: GS. TS. Phan Văn Tân Hà Nội - 2017 1 LỜI CẢM ƠN Luận văn được hoàn thành dưới sự hướng dẫn của GS.TS. Phan Văn Tân. Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành nhất tới thầy Phan Văn Tân, người đã hướng dẫn, giúp đỡ nhiệt tình và cung cấp những kiến thức quý báu, những lời khuyên chân thành và niềm say mê nghiên cứu khoa học trong suốt quá trình học tập tại trường. Tác giả cũng xin gửi lời cảm ơn đến các thày cô giảng viên của Khoa Khí tượng Thủy văn và Hải dương học, Phòng Sau Đại học (Trường Đại học Khoa học Tự nhiên), các anh chị em ở phòng Dự báo hạn ngắn cũng như phòng Dự báo hạn vừa và dài - Trung tâm Dự báo khí tượng thủy văn Trung ương đã cung cấp cho tác giả những tài liệu và lời khuyên bổ ích. Đặc biệt, tác giả cũng xin gửi lời cảm ơn đến em Phạm Quang Nam và Nguyễn Văn Nhâm, những người đã giúp đỡ một cách nhiệt tình và vô tư trong quá trình giúp đỡ và hướng dẫn chạy nghiệp vụ mô hình RegCM và WRF. Tác giả Vũ Văn Khương 2 Mục lục LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................. 1 Danh mục hình ............................................................................................................ 4 Danh mục bảng ........................................................................................................... 5 Danh mục ký hiệu và các chữ viết tắt ......................................................................... 6 Lời nói đầu .................................................................................................................. 7 Chương 1 – Tổng quan ................................................................................................ 9 1.1. Khái niệm .......................................................................................................... 9 1.1.1. Khái niệm và định nghĩa về gió mùa .......................................................... 9 1.1.2. Những nhân tố hình thành gió mùa .......................................................... 11 1.1.3. Khái niệm về không khí lạnh .................................................................... 12 1.2. Tình hình nghiên cứu ngoài nước ................................................................... 14 1.3. Tình hình nghiên cứu trong nước ................................................................... 19 1.4. Nhận xét chung ............................................................................................... 22 Chương 2. Số liệu và phương pháp ............................................................................ 24 2.1. Số liệu quan trắc các đợt KKL ở Việt Nam .................................................... 24 2.2. Số liệu tái phân tích ERA - Interim. ............................................................... 24 2.3. Khu vực tính toán số liệu. ............................................................................... 24 2.4. Số liệu dự báo từ các mô hình khu vực .......................................................... 25 2.4.1. Giới thiệu sơ bộ chung về hai mô hình RegCM và WRF ......................... 25 2.4.2. Mô tả cách thực hiện chạy dự báo. .......................................................... 26 2.4.3. Số liệu mô hình được sử dụng trong luận văn. ........................................ 28 2.5. Các chỉ tiêu xác định KKL xâm nhập. ............................................................ 28 2.5.1. Chỉ tiêu 1. ................................................................................................. 28 2.5.2. Chỉ tiêu 2. ................................................................................................. 28 2.5.3. Chỉ tiêu 3. ................................................................................................. 29 2.5.4. Chỉ tiêu 4 .................................................................................................. 29 2.5.5. Chỉ tiêu 5 .................................................................................................. 29 2.6. Phương pháp dự báo hạn mùa các đợt xâm nhập lạnh đến Việt Nam bằng mô hình khí hậu khu vực. ............................................................................................ 30 2.7. Phương pháp đánh giá. ................................................................................... 32 2.7.1. Sai số trung bình hay sai số hệ thống ME ................................................ 32 3 2.7.2. Sai số trung bình tuyệt đối MAE .............................................................. 32 2.7.3. Hệ số tương quan ..................................................................................... 32 Chương 3. Kết quả và thảo luận ................................................................................ 34 3.1. Thử nghiệm xác định các đợt KKL theo các chỉ tiêu thực nghiệm ................ 34 3.1.1. Chỉ tiêu 3. ................................................................................................. 34 3.1.2. Chỉ tiêu 4 .................................................................................................. 35 3.1.3. Các chỉ tiêu khác. ..................................................................................... 36 3.2. Thử nghiệm xây dựng chỉ tiêu xác định các đợt KKL cho Việt Nam dựa trên số liệu tái phân tích ERA interim .......................................................................... 36 3.2.1. Khí áp ....................................................................................................... 36 3.2.2. Nhiệt độ .................................................................................................... 37 3.2.3. Gió ............................................................................................................ 37 3.2.4. Chỉ tiêu xác định thời gian kết thúc của một đợt không khí lạnh ............ 40 3.3. Thử nghiệm áp dụng bộ chỉ tiêu để dự báo số đợt KKL cho Việt Nam dựa trên số liệu sản phẩm của mô hình khí hậu khu vực cho ba mùa đông (từ tháng 9 năm 2012 đến hết tháng 6 năm 2015). ................................................................... 45 3.3.1. Mô hình RegCM ....................................................................................... 45 3.3.2. Mô hình WRF ........................................................................................... 48 Nhận xét chương 3 ................................................................................................. 50 Kết luận ..................................................................................................................... 53 TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................... 54 Phụ lục ....................................................................................................................... 57 4 Danh mục hình Hình 1.1. Phân vùng gió mùa của Trần Công Minh. 10 Hình 2.1 Khu vực tính toán số liệu trong luận văn 25 Hình 2.2. Sơ đồ cấu trúc của phương pháp xây dựng luận văn. 31 Hình 3.1. Kết quả số đợt KKL phát hiện bởi bộ chỉ tiêu 3. 33 Hình 3.2. Kết quả số đợt KKL phát hiện bởi bộ chỉ tiêu 4. 34 Hình 3.3. Biểu đồ tần suất xuất hiện của các đợt KKL theo giá trị biến thiên khí áp trung bình 24 giờ (%). 35 Hình 3.4. Đồ thị khảo sát yếu tố gió tại khu vực 2. 38 Hình 3.5. Bộ chỉ tiêu xác định các đợt KKL trên cơ sở số liệu tái phân tích ERA Interim trong 22 mùa đông (từ tháng 9 năm 1993 đến hết tháng 6 năm 2015) 43 5 Danh mục bảng Bảng 1.1. Một số chỉ tiêu xác định một đợt KKL của một số nước. 16 Bảng 1.2. Một số nhóm chỉ số xác định cường độ của các đợt KKL. 17 Bảng 1.3. Tần suất KKL xâm nhập xuống miền Bắc Việt Nam. 21 Bảng 3.1. Kết quả khảo sát 4 ngưỡng tốc độ gió của nhóm 2. 38 Bảng 3.2 - Các ngưỡng chỉ tiêu với các ngưỡng phân chia nhóm theo các giá trị biên thiên khí áp trung bình trong 24 giờ 39 Bảng 3.3. Kết quả khảo sát theo 4 ngưỡng biến thiên khí áp 40 Bảng 3.4. Số đợt KKL được phát hiện bởi bộ chỉ tiêu CTK từng tháng trên bộ số liệu tái phân tích ERA interim trong 22 mùa đông (từ tháng 8 năm 1993 đến hết tháng 6 năm 2015). 42 Bảng 3.5. Số đợt KKL khống phát hiện bởi bộ chỉ tiêu CTK từng tháng trên bộ số liệu tái phân tích ERA interim trong 22 mùa đông (từ tháng 8 năm 1993 đến hết tháng 6 năm 2015). 44 Bảng 3.6. Số đợt KKL trong từng tháng dự báo bằng mô hình RegCM cho các hạn 1-6 tháng 45 Bảng 3.7. Bảng số liệu so sánh giữa thực tế quan trắc với số đợt KKL của mô hình RegCM dự báo trong 3 mùa đông 46 Bảng 3.8. Số đợt KKL trong từng tháng dự báo bằng mô hình WRF cho các hạn từ 1 đến 6 tháng. 47 Bảng 3.9. Bảng số liệu so sánh giữa thực tế quan trắc với số đợt KKL của mô hình WRF dự báo trong 3 mùa đông 48 6 Danh mục ký hiệu và các chữ viết tắt RegCM – Mô hình khí hậu khu vực (Regional Climate Model). WRF – Mô hình nghiên cứu và dự báo khí tượng (Weather Research and Forecasting) KKL – Không khí lạnh GMĐB – Gió mùa đông bắc. KKLTC – Không khí lạnh tăng cường. CTK – Chỉ tiêu xác định không khí lạnh. HSTQ – Hệ số tương quan. ME – Sai số trung bình hệ thống. MAE – Sai số trung bình tuyệt đối. 7 Lời nói đầu Hiện nay, các bản tin dự báo hạn dài về không khí lạnh ở Việt Nam mới chỉ dừng lại ở việc đưa ra các cảnh báo về không khí lạnh một cách định tính với thời hạn dự báo tương đối ngắn. Quân chủng Hải quân là Quân chủng chiến đấu, quân chủng kỹ thuật đã và đang đầu tư nhiều vũ khí trang bị kỹ thuật, tàu thuyền, máy bay hiện đại với nhiệm vụ bảo vệ chủ quyền vùng biển đảo. Quân chủng đóng quân ở địa bàn rộng trên các khu vực ven biển, hải đảo, nhà giàn tàu thuyền thường xuyên hoạt động độc lập, xa bờ, dài ngày trên biển chịu ảnh hưởng rất lớn của thời tiết cho nên đòi hỏi công tác dự báo khí tượng phải đưa ra được một bản tin chính xác, đầy đủ với thời hạn dự báo đủ dài để tàu thuyền lên kế hoạch phù hợp, đầy đủ. Các bản tin dự báo thời tiết, khí hậu hiện nay mới chỉ đưa ra các thông tin dự báo về không khí lạnh với thời hạn vừa (dưới 10 ngày) nên chưa đáp ứng được yêu cầu đòi hỏi của các lực lượng tàu Hải quân hoạt động trên biển. Chính vì vậy, việc có thể chủ động đưa ra các bản tin khí hậu hạn dài, đặc biệt là thông tin về hoạt động của gió mùa với thời hạn dài (từ 1 đến 3 tháng) là rất cần thiết cho việc lên kế hoạch hoạt động của các lực lượng Hải quân. Hiện nay, tại Trung tâm dự báo khí tượng thủy văn trung ương và các đài khí tượng khu vực đã sử dụng sản phẩm dự báo của các mô hình số trị để tham khảo nhằm đưa ra các bản tin dự báo, đặc biệt là các bản tin hạn vừa và hạn dài. Tuy nhiên, vẫn chưa một bộ chỉ tiêu xác định các đợt không khí lạnh cho các sản phẩm của các mô hình khí hậu một cách đầy đủ và chi tiết. Do đó, việc nghiên cứu và đưa ra một bộ chỉ tiêu xác định các đợt xâm nhập lạnh trên cơ sở số liệu sản phẩm mô hình khí hậu là rất cần thiết cho công tác dự báo ở các cơ quan làm công tác dự báo khí tượng. Ngoài ra, hiện nay đã có những công trình nghiên cứu về việc sử dụng các sản phẩm của mô hình dự báo số trị để đưa vào hoạt động nghiệp vụ dự báo tại Việt Nam về gió mùa mùa hè nhưng các công trình nghiên cứu về gió mùa mùa đông còn rất hạn chế mặc dù một số nước trong khu vực đã có nghiên cứu về vấn đề này. Như vậy, việc ứng dụng các sản phẩm của mô hình dự báo số trị vào hoạt động 8 nghiệp vụ là cần thiết và có cơ sở khoa học. Trong luận văn này, tác giả bước đầu thử nghiệm xây dựng một bộ chỉ tiêu xác định các đợt không khí lạnh trên cơ sở số liệu tái phân tích và bước đầu thử nghiệm áp dụng vào số liệu sản phẩm của các mô hình số trị nhằm đưa ra các nhận xét, đánh giá khả năng sử dụng các sản phẩm mô hình dự báo khí hậu này vào trong nghiệp vụ. 9 Chương 1 – Tổng quan 1.1. Khái niệm 1.1.1. Khái niệm và định nghĩa về gió mùa Thuật ngữ gió mùa (Monsoon) có nguồn gốc từ vùng Ả Rập với từ địa phương là Mausim, có nghĩa là mùa. Tác giả Trần Công Minh [6] đã đưa ra một định nghĩa về gió mùa như sau: “gió mùa là chế độ dòng khí của hoàn lưu chung khí quyển trên một phạm vi rộng lớn của bề mặt trái đất, trong đó ở mọi nơi trong khu vực gió mùa, gió thịnh hành chuyển ngược hướng hay gần như ngược hướng từ mùa đông sang mùa hè và từ mùa hè sang mùa đông”. Cùng với định nghĩa về gió mùa thì tác giả cũng đưa ra các tiêu chuẩn xác định khu vực gió mùa tương đối cụ thể, đó là khu vực thỏa mãn bốn điều kiện sau: - Hướng gió thịnh hành trong tháng 1 và 7 phải lệch nhau một góc lớn hơn hoặc bằng 1200. - Tần suất trung bình của hướng gió thịnh hành trong tháng 01 và 7 phải lớn hơn hoặc bằng 40%. - Tốc độ gió tổng hợp trung bình của ít nhất một trong tháng 01 và 7 phải lớn hơn 3 m/s; - Sự luân phiên của hoàn lưu xoáy thuận với xoáy nghịch xảy ra trong hai tháng bất kỳ của hai năm liên tiếp, trên một vùng có kích thước 5 kinh/vĩ độ phải nhỏ hơn một lần. Theo định nghĩa này, vùng gió mùa tại khu vực Châu Á được xác định như ở hình 1.1 dưới đây. Trong hình 1.1 thì khu vực Đông Nam Á (nằm trong hình chữ nhật EF) là khu vực thoả mãn tất cả các tiêu chí của định nghĩa trên. Như ta đã thấy thì khu vực này cũng là khu vực hội tụ đủ các nhân tố hình thành nên gió mùa: - Là khu vực mà có sự tương phản rất lớn giữa một bên là lục địa rộng lớn còn một bên là đại dương thế giới. - Đây là khu vực có lực Coriolis mạnh. 10 Ngoài ra, trong bộ tiêu chí mà Trần Công Minh đưa ra thì tiêu chí 4 là một tiêu chí rất quan trọng, bởi vì xét sự thay đổi gió theo mùa phải loại bỏ chuyển động qui mô nhỏ. Như vậy, vùng có gió mùa chủ yếu trên trái đất theo định nghĩa của Ramage được giới hạn trong phạm vi từ 250S - 350N và từ 300W-1700E, chiếm hầu hết vùng nhiệt đới của bán cầu Đông. Các khu vực này cũng thỏa mãn các nhân tố hình thành nên gió mùa: sự tương phản nhiệt theo mùa, địa hình và lực Coriolis đủ mạnh,.... Hình 1.1 Phân vùng gió mùa của Trần Công Minh. Đường đậm nét (EF) là ranh giới phía bắc của khu vực có tần suất chuyển đổi nhỏ giữa xoáy thuận và xoáy nghịch vào mùa hè và mùa đông ở Bắc bán cầu . Phần giới hạn trong hình chữ nhật là khu vực gió mùa Đông Nam Á (bao gồm: Việt Nam, Lào Campuchia, Thái Lan, Brunei, Tây Malayxia và Singapo). 1. Khu vực có xu thế gió mùa (tần suất gió thịnh hành < 40%). 2. Khu vực gió mùa (tần suất gió thịnh hành từ 40-60%). 3. Khu vực gió mùa điển hình (tần suất gió thịnh hành > 60%). Nguồn: Giáo trình Khí tượng Synop nhiệt đới, Trần Công Minh, NXB Đại học quốc giá Hà Nội 2003. [6] Trước đây, các nhà khoa học trên thế giới cho rằng chỉ tồn tại ba hệ thống gió mùa: gió mùa châu Phi, gió mùa châu Á và gió mùa châu Úc. Tuy nhiên, trong 11 những thập niên vừa qua, nhờ các chương trình quan trắc khí tượng toàn cầu và các chương trình nghiên cứu thực nghiệm gió mùa trên các khu vực, những kết quả phân tích viên thám và các mô hình số trị, người ta đã đưa vào nghiên cứu cả hệ thống gió mùa châu Mỹ. Bên cạnh đó, gió mùa châu Á cũng có đủ cơ sở khoa học để phân thành hai hệ thống riêng biệt là gió mùa Nam Á và gió mùa Đông Á. Riêng gió mùa Đông Á tiếp tục được phân thành gió mùa Đông Bắc Á và gió mùa Tây Bắc Thái Bình Dương (hay gió mùa cận nhiệt đới Đông Á và gió mùa nhiệt đới Tây Bắc Á). 1.1.2. Những nhân tố hình thành gió mùa Theo tác giả Bùi Minh Tuân và Nguyễn Minh Trường [10] thì có ba nhân tố cơ bản hình thành và duy trì gió mùa, đó là: sự nóng lên khác nhau theo mùa giữa lục địa và đại dương, các quá trình ẩm trong khí quyển và sự quay của trái đất. 1.1.2.1. Sự nóng lên khác nhau theo mùa giữa lục địa và đại dương Nước biển có thể tích trữ một lượng nhiệt rất lớn do nhiệt dung của nước biển có giá trị lớn. Ngoài ra, nó là chất lỏng và có thể truyền nhiệt xuống phía dưới nhờ quá trình xáo trộn rối, sau đó lượng nhiệt sẽ được vận chuyển lên trên trong tương lai. Còn nhiệt dung của đất lại tương đối nhỏ và khả năng truyền nhiệt xuống các lớp đất phía dưới cũng kém. Cùng với sự thay đổi của độ cao biểu kiến mặt trời, cùng với sự khác biệt rất lớn giữa chế độ nhiệt của lục địa có sự chênh lệch của khí áp theo mùa khá lớn: vào mùa đông thì lục địa lạnh đi dẫn tới sự hình thành của áp cao lạnh; còn về mùa hè thì lục địa bị hun nóng lại dẫn đến sự hình thành áp thấp nóng. Trong khi đó trên biển, sự biến đổi của nhiệt độ bề theo mùa lại rất nhỏ. Kết quả là làm cho gradient khí áp có sự đổi hướng theo mùa (mùa đông gradient hướng ra biển, mùa hè hướng vào đất liền) và dẫn đến có sự đổi hướng gió thịnh hành theo mùa. 1.1.2.2. Các quá trình ẩm trong khí quyển Hơi nước từ mặt biển bốc hơi vào trong khí quyển, khi thăng lên sẽ ngưng kết và gây mưa ở các lục địa sẽ giải phóng tiềm nhiệt làm cho không khí nóng thêm, tiếp tục thăng lên cao hơn. Điều này sẽ làm cho sự chênh lệch giữa khí áp trên biển và lục địa càng rõ ràng hơn, khiến cho phạm vi hoạt động của hoàn lưu gió mùa 12 được mở rộng hơn cả về qui mô ngang và qui mô thẳng đứng. Đồng thời gió mùa cũng được tăng lên cả về cường độ. Ngoài ra, Gradient khí áp tăng lên cũng làm tăng cường độ của đới gió mực thấp, do đó lại tiếp tục làm tăng lượng ẩm cung cấp cho quá trình đối lưu – và một lần nữa làm tăng lượng ẩn nhiệt giải phóng. Đây là quá trình hồi tiếp cực kì quan trọng của cơ chế nhiệt động lực học gió mùa [10]. 1.1.2.3. Sự quay của Trái Đất Sự quay của trái đất gây ra lực Coriolis, lực Coriolis có tác dụng tạo xoáy và tăng cường gió và làm cho các dòng khí trong gió mùa có quỹ đạo cong. Sự khác biệt về hướng của lực Coriolis giữa hai bán cầu đã làm cho gió đổi hướng khi vượt qua xích đạo. Ngoài ra, còn có vai trò của một số yếu tố khác: lục địa - địa hình, ENSO.... - Địa hình của lục địa có vai trò như một nguồn nhiệt to lớn, có tác dụng tăng cường và định hướng trường gió. Địa hình cao của hai dãy núi Đông Phi và Himalaya giống như hai bức tường khổng lồ chặn các dòng vĩ hướng, tập trung chúng thành dòng xiết mực thấp với tốc độ gió lên tới 25 m/s. - ENSO cũng được coi là một trong những nguyên nhân chính trong sự thay đổi hàng năm của đới gió mùa. Trong sự liên hệ với sự hoạt động của áp cao cận nhiệt Tây Thái Bình Dương, ENSO gây ra sự biến đổi về cường độ gió cũng như lượng mưa trên toàn bộ khu vực gió mùa. 1.1.3. Khái niệm về không khí lạnh Theo tác giả Nguyễn Viết Lành [5] thì “không khí lạnh (KKL) là một hiện tượng thời tiết nguy hiểm ảnh hưởng đến Việt Nam. Khi xâm nhập xuống nước ta, nó làm thay đổi một cách cơ bản hệ thống gió đang tồn tại ở miền Bắc, trở thành hệ thống gió có hướng lệch bắc và thời tiết biến đổi rõ rệt, đặc biệt có quá trình giảm nhiệt độ trên diện rộng”. Cũng theo tác giả thì mỗi đợt KKL được coi là xâm nhập hoặc ảnh hưởng đến nước ta nếu thỏa mãn một trong hai điều kiện sau đây: - Hướng gió lệch bắc ngoài khơi đo được tại trạm Bạch Long Vỹ từ cấp 6 trở lên và kéo dài trên 3 tiếng (2 kỳ quan trắc liên tiếp). - Nhiệt độ không khí trung bình ngày trên một nửa số trạm trên đất liền thuộc 13 khu vực Đông Bắc giảm từ 30C trở lên. Hiện tượng KKL xâm nhập xuống nước ta khi phát bản tin được Trung tâm dự báo khí tượng thủy văn trung ương chia thành hai loại bản tin: - Bản tin gió mùa đông bắc (GMĐB) được phát khi có KKL tràn về có kèm theo front lạnh hoặc đường đứt, khi xâm nhập đến nước ta thường gây ra biến đổi thời tiết mạnh mẽ: gió chuyển hướng lệch bắc, tốc độ gió trong đất liền đạt cấp 3 – 4, vùng ven biển cấp 5, ngoài khơi từ cấp 6 trở lên, có thể có dông mạnh kèm theo gió giật mạnh trên cấp 6, tố, lốc, mưa đá nhiệt độ trung bình ngày hoặc nhiệt độ tối cao giảm mạnh. - Bản tin không khí lạnh tăng cường (KKLTC) được phát khi KKL xâm nhập đến nước ta không kèm theo front lạnh hoặc đường đứt trong khi ở các tỉnh phía bắc vẫn nằm trong khối không khí lạnh. KKLTC làm tốc độ gió tăng trở lại gây ra gió mạnh ngoài khơi và có thể làm giảm nhiệt độ hoặc ít thay đổi. Trong một số trường hợp KKLTC làm giảm lượng mây, do đó có thể làm tăng nhiệt độ vào ban ngày. Ngoài ra, vào giữa mùa đông, KKLTC tuy không làm giảm nhiệt độ (hoặc rất ít 1- 2 0C) nhưng lại làm cho trời rét tiếp tục được kéo dài. Cũng theo tác giả, KKLTC xảy ra khi trên vịnh Bắc Bộ vẫn đang chịu ảnh hưởng của đợt KKL xâm nhập từ trước đó, gió vẫn có hướng lệch bắc nhưng tốc độ đã suy yếu, nay lại có một đợt KKL xâm nhập tiếp làm cho tốc độ gió tăng lên, nhiệt độ giảm nhưng không nhiều. Ngoài ra, để xác định cường độ của một đợt KKL thì Trung tâm dự báo khí tượng thủy văn trung ương xác định như sau [9]: - Về định tính: KKL luôn được xác định đồng thời bởi sự thay đổi của hệ thống gió và sự giảm nhiệt độ (mức độ giảm nhiệt T24 ít nhất ở trên một nửa số trạm có trong một khu vực). - Về định lượng: Cường độ KKL được xác định bởi tốc độ gió. Khi có KKL thường có sự tăng đồng bộ giữa tốc độ gió trên đất liền và ngoài khơi, vì vậy có thể lấy tốc độ gió quan trắc được tại trạm Bạch Long Vĩ (VBLV) để xác định cường độ KKL (có tham khảo thêm các trạm đảo: Cô Tô, Hòn Dấu ). * Xác định cường độ trong các bản tin GMĐB: 14 - Mạnh: VBLV  cấp 7 và kéo dài từ 2 quan trắc trở lên hoặc cấp 6 nhưng kéo dài liên tục trên 8 quan trắc. - Trung bình: VBLV  cấp 6 và kéo dài từ 2 quan trắc trở lên hoặc cấp 7 nhưng không kéo dài quá 1 quan trắc. - Yếu: VBLV < cấp 6 hoặc cấp 6 nhưng kéo dài không quá 1 quan trắc. * Xác định cường độ trong các bản tin KKLTC: Khi xét đến cấp độ mạnh, trung bình, yếu cũng chỉ xét theo cấp độ gió như đối với GMĐB mà không xét đến giảm nhiệt độ. 1.2. Tình hình nghiên cứu ngoài nước Theo Chen và cs (2004) [15] thì trung bình có xấp xỉ hai đợt không khí lạnh mỗi tháng tràn về tại khu vực Đông Á. Trong khi đó, C. P. Chang và cs (2004) đưa ra có khoảng từ 1-3 đợt không khí lạnh xảy ra mỗi tháng ở khu vực này. Những đợt xâm nhập lạnh này là kết quả của sự di chuyển xuống phía nam của các tâm cao lạnh trên khu vực Siberia xuống phía nam, kéo theo đó là sự tăng cường mạnh mẽ của đới gió Đông Bắc (NE) và sự sụt giảm đột ngột của nhiệt độ bề mặt. Theo Tsing Chang Chen, Ming Cheng Yen, Wan Ru Hoang và William A. Gallus Jr. (2001) [27,12], không khí lạnh và những hiện tượng thời tiết nguy hiểm liên quan trên khu vực Đông Nam Á vẫn chưa được nghiên cứu đầy đủ cho đến khi Greenfield và Krishnamurti, 1979, đề cập đến trong cuốn Kinh nghiệm về Gió mùa mùa đông (The Winter monsoon Experiment, WMONEX). Bản tóm tắt các nghiên cứu trước và sau WMONEX của không khí lạnh, đặc biệt về quá trình tương tác giữa khu vực nhiệt đới và khu vực vĩ độ trung bình đã được đưa ra đánh giá toàn diện bởi Lau và Chang năm 1987. Tác giả cho rằng sự xuất hiện của không khí lạnh thường được đặc trưng bởi sự giảm đột ngột của áp suất không khí bề mặt (Ps), sự giảm đột ngột nhiệt độ bề mặt (Ts) và sự tăng cường độ gió bề mặt có hướng bắc (Vs) – Đây là trích dẫn qua tác giả thứ 3, nguyên nhân là do không tìm được tài liệu tham khảo gốc. Qua phân tích trạng thái synop bề mặt, Chang và cộng sự (1983) [15] đã đưa ra nhận định rằng sự xuất hiện của không khí lạnh trải qua 2 bước: 15 - Khối không khí lạnh khi vượt qua thể hiện qua sự gia tăng mạnh mẽ của áp suất bề mặt Ps. - Sự giảm đột ngột của nhiệt độ bề mặt xuống tới nhiệt độ điểm sương (Td). Sự khác biệt giữa hai bước này ngày càng lớn khi không khí lạnh di chuyển sâu xuống phía nam. Năm 1983, Zhang và cs [32] đã đề xuất chỉ tiêu xác định không khí lạnh đã ảnh hưởng đến một khu vực phụ thuộc vào vị trí địa lý của khu vực đó và khoảng cách giữa khu vực đó tới vùng tâm áp cao lục địa Siberia, một vài chỉ tiêu đó đã được sử dụng trong nghiệp vụ dự báo không khí lạnh ở các trung tâm khí tượng. Trong khi tại Trung tâm khí tượng của Hàn Quốc chỉ sử dụng chỉ số chênh lệch nhiệt độ làm chỉ tiêu duy nhất để xác định một đợt xâm nhập lạnh còn Trung Quốc cũng sử dụng chỉ tiêu biến thiên nhiệt độ trong 24 giờ cộng với việc xác định tâm xoáy nghịch ở phía nam cao áp Siberia đạt giá trị lớn hơn 1030 mb. Cơ quan khí tượng của các nước: Đài Loan, Hồng Kông, Thái Lan, Việt Nam lại dùng bộ chỉ tiêu bao gồm các giá trị biến thiên của nhiệt độ, khí áp, gió,... để xác định các đợt xâm nhập lạnh. Cơ quan khí tượng Hàn quốc (KMA) sử dụng sự sụt giảm sau 24 giờ của nhiệt độ không khí bề mặt đạt trên 100C tại các trạm quan trắc khí tượng chính làm chỉ tiêu xác định không khí lạnh đã tràn về, trong khi Ryoo và cs lại đề xuất độ sụt giảm sau 48 giờ của nhiệt độ không khí bề mặt trên 7,50C trên toàn bộ lãnh thổ Hàn Quốc. Chen và Lau và cs (1987) [27] cũng xác định bộ chỉ tiêu bao gồm: áp suất bề mặt tăng ít nhất 5 mb, nhiệt độ không khí bề mặt giảm ít nhất 40C và tốc độ gió bề mặt đạt tối thiểu là 3m/s trong khoảng 24-48 giờ tại trạm Pengehiayu (cách Keelung - cảng biển lớn nhất của Đài Loan 20km về phía đông bắc) là bộ chỉ tiêu để xác định không khí lạnh đã ảnh hưởng tới Đài Loan. Ngoài ra, Wu và Chan [29] cũng xác định đảo Waglan (22.100N – 114.180E) của Hồng Kông làm địa điểm xác định không khí lạnh ảnh hưởng tới Hồng Kông. Bộ chỉ tiêu này bao gồm: sự sụt giảm nhiệt độ trung bình ngày đạt ít nhất 20C sau khi không khí lạnh tràn về 2 ngày và tốc độ gió thấp nhất phải đạt 8m/s trở lên cho các trường hợp xâm nhập từ phía bắc (NS – North surge) hoặc là tốc độ của đới gió 16 đông phải tăng 1,39 m/s trong ngày không khí lạnh tràn về cho các trường hợp xâm nhập lạnh từ phía đông (ES – East Surge). Cục khí tượng Thái Lan [13] lại xác định trạm Udon Thani (một trạm ở phía Đông Bắc của Thái Lan) làm nơi xác định không khí lạnh tràn về với bộ chỉ tiêu xác định bao gồm cả bốn yếu tố: áp suất bề mặt tăng ít nhất 1,8 mb, tốc độ gió ở mực 850mb phải tăng ít nhất 2,6 m/s, nhiệt độ không khí giảm ít nhất là 1,70C và nhiệt độ điểm sương giảm ít nhất 2,10C. Zhang và cs (1997) [12,31] đưa ra một bộ chỉ tiêu để xác định các đợt xâm nhập lạnh về Trung Quốc phải thỏa mãn hai điều kiện: - Tại trung tâm của xoáy nghịch ở nam Siberia có giá trị lớn hơn 1030 mb. - Nhiệt độ không khí bề mặt trong thời gian 24-48 giờ phải giảm từ 9.00C trở lên tại vùng trung tâm lục địa Trung Hoa và giảm từ 6.00C trở lên tại các khu vực phía nam của Trung Quốc. Khu vực Áp suất bề mặt (mb) Tốc độ gió (m/s) Nhiệt độ không khí ( 0 C) Nhiệt độ điểm sương (0C) Hàn Quốc Trạm KM - - <-10.0 - Toàn quốc - - < -7.5 - Đài Loan Pengehiayu ≥ 5.0 ≥ 3.0 ≤ -4.0 - H. Kông ES - ≥ 1.9 - - NS - ≥ 8.0 ≤ -2.0 - Thái Lan* Udon Thani ≥ 1.8 ≥ 2.6 ≤ -1.6 ≤ -2.1 Trung Quốc Trung tâm - - ≤ -9.0 - Phía nam - - ≤ -6.0 - Bảng 1.1. Một số chỉ tiêu xác định một đợt KKL tại một số nước trong khu vực. Ghi chú: 1, Trung Quốc được tác giả Zhang chia làm 3 khu vực: khu vực 1 là phía nam Siberia, khu vực 2 là khu vực trung tâm của lục địa Trung Hoa và khu vực 3 là khu vực phía nam lục địa Trung Hoa. 2, Chỉ tiêu của Thái Lan thì chỉ tiêu tốc độ gió là vận tốc gió ở mực 850 mb. Ngoài ra, nhiều nhà khoa học cũng đã đề cập tới chỉ tiêu xác định xâm nhập lạnh trên vùng biển Đông và các vùng lân cận. Theo Chang và cs (1987) [12] thì 17 trên khu vực này sự biến thiên của áp suất và nhiệt độ bề mặt tương đối nhỏ, do đó rất khó để xác định hiện tượng xâm nhập lạnh bằng chỉ tiêu biến thiên của khí áp hay biến thiên của nhiệt độ. Tuy nhiên, sự thay đổi của đới gió Đông Bắc ở khu vực này vẫn còn duy trì rất mạnh, ông cho rằng đây chính là chỉ tiêu chủ yếu để xác định xâm nhập lạnh trên khu vực này. C.P. Chang và Jeng Ming Chen đã dùng trường gió trung bình tại khu vực có tọa độ 18-200N, 110-1200 và đưa ra chỉ tiêu để xác định xâm nhập lạnh ở khu vực này phải thỏa mãn hai tiêu chí: - Trong 12-24 giờ sau khi có xâm nhập lạnh, tốc độ gió phải tăng ít nhất 5m/s. - Tốc độ của đới gió Đông Bắc tại khu vực này phải duy trì lớn hơn hoặc bằng 7 m/s trong ít nhất 3 ngày trở lên. Thêm nữa, khi nghiên cứu về không khí lạnh, nhiều nhà khoa học còn đưa ra các chỉ số gió mùa mùa đông (EAWMI – East Asian Winter Monsoon Index) để xác định cường độ của các đợt gió mùa. Wang và Chen (2010) [22] đã nghiên cứu, đánh giá và sắp xếp 18 loại chỉ số EAWMI, hai ông đã phân chia chúng thành 4 nhóm: 1, Chỉ số gió mực thấp, vd: Chen và cs, 2000. 2, Chỉ số độ đứt gió mực trên cao, vd: Jhun và Lee, 2004. 3, Chỉ số chênh lệch khí áp đông – tây, vd: Wu và Wang, 2002. 4, Chỉ số rãnh gió mùa Đông Á, vd: Sun và Li, 1997. Bốn nhóm chỉ số này phản ánh những hiểu biết hiện nay về sự biến đổi của gió mùa mùa đông Đông Á. Chỉ số Biến Khu vực Ý nghĩa ISHI SLP SLP(110 0 E, 20-50 0 N) - SLP(160 0 E, 20-50 0 N) - Giá trị chỉ số càng lớn thì EAWM càng mạnh và ngược lại. IJHUN U300hPa U300hPa (27.5–37.5 0 N, 110–1700 E) - U300hPa (50–600 N, 80-1400 E) ISUN H500hPa H500hPa (30–45 0 N, 125-145 0 E) - Giá trị chỉ số càng lớn thì EAWM càng nhỏ và ngược lại. ICHEN V10m V10m (25-40 0 N, 120-140 0 E) – V10m (10-25 0 N, 110-130 0 E) Bảng 1.2. Một số nhóm chỉ số xác định cường độ của các đợt KKL. 18 Sau này, có nhiều tác giả đã nghiên cứu cải tiến các chỉ số gió mùa này. Năm 2010, hai tác giả Yeuqing Li và Song Yang [24] đưa ra chỉ số: EAWMI = [{U200(30-35 0 N/90-160 0 E) - U200(50-60 0 N/70-170 0 E)} + {U200(30- 35 0 N/90-160 0 E) - U200(5-10 0 N/90-160 0 E)}] /2 Năm 1991, tác giả Zhu Yanfeng [12] cũng đưa ra một chỉ số dựa vào rãnh gió mùa Đông Á cải tiến là: IEAWM= 500(25-35 0 N, 80-120 0 E)- 500(50-60 0 N, 80-120 0 E) Các chỉ số này đều cho kết quả khá tốt khi xác định cường độ của gió mùa. Cụ thể, các nghiên cứu đã chỉ ra không khí lạnh (cold surge) bao gồm hai loại: xâm nhập bắc (North surge) và xâm nhập đông (East surge). Năm 2011, tác giả C.P. Chang [28] đã chỉ ra sự khác biệt giữa hai loạ..., về mặt lí thuyết thì giá trị biến áp luôn tăng và sự tăng này phụ thuộc vào cường độ của các đợt KKL và giá trị khí áp trước đó. Hình 3.3. Biểu đồ tần suất xuất hiện của các đợt KKL theo giá trị biến thiên khí áp trung bình 24 giờ (%). Ở hình 3.3 là biểu đồ tần suất KKL của các đợt KKL theo giá trị biến áp trung bình 24 giờ của 619 đợt xâm nhập lạnh trong 22 mùa đông (từ tháng 8 năm 1993 đến hết tháng 5 năm 2015). Hình 3.3, trục tung biểu thị số đợt KKL theo giá trị biến 0 2 4 6 8 10 12 -2 -1 ,5 -1 -0 ,5 0 0 ,5 1 1 ,5 2 2 ,5 3 3 ,5 4 4 ,5 5 5 ,5 6 6 ,5 7 7 ,5 8 8 ,5 9 9 ,5 1 0 1 0 ,5 1 1 1 1 ,5 1 2 1 2 ,5 1 3 1 3 ,5 1 4 Tần suất xuất hiện của các đợt KKL theo giá trị biến thiên khí áp trung bình 24 giờ 37 áp trung bình 24 giờ (theo tỷ lệ %) còn trục hoành hiển thị giá trị độ lớn của biến thiên khí áp trong 24 giờ của các đợt KKL. Từ biểu đồ này, ta nhận thấy tần số xuất hiện của KKL với giá trị biến áp nhỏ hơn 2,5mb tương đối thấp, chỉ có 111/6189 đợt, chiếm 18%. Do đó, ta sẽ chia 619 đợt KKL này thành 2 nhóm. Nhóm 1 bao gồm những đợt có giá trị biến áp lớn hơn hoặc bằng 2,5 mb. Nhóm 2 là phần còn lại, bao gồm 111 đợt KKL có giá trị biến áp nhỏ hơn 2,5mb. Nhóm 2 có giá trị trung bình của biến áp trong 24 giờ là 1,7 mb với độ lệch chuẩn là 0,7 mb. Như vậy, biên độ biến thiên khí áp nhỏ nhất là (1,7-0,7) = 1,0 mb. 3.2.2. Nhiệt độ Tương tự như khí áp, nhiệt độ luôn cho ta thấy có sự thay đổi rõ rệt trong các đợt KKL. Chỉ tiêu về nhiệt độ sẽ được xác định như tương tự như yếu tố biến thiên của khí áp. Số liệu nhiệt độ lấy theo nhiệt độ ở mực 2 mét (T2m). Khảo sát sự biến thiên nhiệt độ trung bình trong 24 giờ của các đợt KKL nhóm 1, ta có giá trị trung bình của biến thiên nhiệt độ 24 giờ trong trường hợp này là - 3,3 0 C với độ lệch chuẩn của biến thiên nhiệt độ 24 giờ là 1,80C . Như vậy, ta có giá trị biên độ biến thiên của nhiệt độ 24 giờ là -1,50C. Đối với các trường hợp nhóm 2, ta có giá trị trung bình biến thiên nhiệt độ 24 giờ chỉ là -1,60C, trong khi độ lệch chuẩn của giá trị nhiệt độ 24 giờ là 1,30C. Do đó, nhóm 2 có giá trị biến thiên nhiệt độ nhỏ nhất là -0,30C. Như vậy, đối với yếu tố nhiệt độ thì ta chia ra làm hai trường hợp. 1, Biến áp 24 giờ >2,4 mb thì biến nhiệt 24 giờ <-1,50C. 2, Biến áp 24 giờ >1,0 mb thì biến nhiệt 24 giờ <-0,30C. 3.2.3. Gió Chỉ tiêu xác định xâm nhập lạnh của các cơ quan khí tượng của các nước ven biển Đông đều sử dụng yếu tố gió tại một khu vực ven biển hoặc trên một đảo cụ thể. Đây là yếu tố quan trọng nhất để xác định một đợt xâm nhập lạnh tại khu vực Biển Đông và lân cận. Cụ thể KKL tràn về sẽ làm gió chuyển hướng lệch bắc, đồng thời tốc độ gió cũng được gia tăng một cách đột ngột. Ngoài ra, theo Chang và cs (1987) thì trên khu vực biển Đông và các vùng lân cận, sự biến thiên của áp suất và nhiệt độ bề mặt tương đối nhỏ, gây khó khăn khi 38 xác định các đợt xâm nhập lạnh nhưng sự thay đổi của đới gió Đông Bắc vẫn còn rất mạnh, ông cho rằng đây chính là chỉ tiêu chủ yếu để xác định xâm nhập lạnh trên khu vực này. C.P. Chang và Jeng Ming Chen cũng đề xuất dùng trường gió trung bình tại khu vực có tọa độ 18-200N, 110-1200 và đưa ra chi tiêu để xác định xâm nhập lạnh ở khu vực này phải thỏa mãn hai tiêu chí: - Trong 12-24 giờ sau khi có xâm nhập lạnh, tốc độ gió phải tăng ít nhất 5m/s. - Tốc độ của đới gió Đông Bắc tại khu vực này phải duy trì lớn hơn hoặc bằng 7 m/s trong ít nhất 3 ngày trở lên. Tuy nhiên, khu vực này theo đề xuất của Chang và cs quá rộng lớn nên khi lấy trung bình gió của khu vực này qua khảo sát số liệu tái phân tích từ tháng 8 năm 1993 đến tháng 5 năm 2015 cho thấy cả hướng và tốc độ gió bị thay đổi quá lớn và không còn chính xác. Do vậy, riêng với yếu tố gió sẽ được sẽ được xem xét ở khu vực 2 (khu vực này bao quanh đảo Bạch Long Vỹ, là trạm quan trắc mà cơ quan khí tượng Việt Nam sử dụng kết quả quan trắc gió để xác định các đợt xâm nhập lạnh về Việt Nam) nhằm đạt kết quả tốt nhất. Ta sẽ có 2 yếu tố liên quan đến gió: tốc độ gió (V) và hướng gió (D), cả hai yếu tố này sẽ được xét đồng thời ở khu vực 2. Trong khi ở chỉ tiêu 4 sử dụng giá trị gió trong khu vực đất liền ở mực 850 mb thì cơ quan khí tượng Hồng Kông và Việt Nam lại sử dụng yếu tố gió trên các hòn đảo, với Hồng Kông là gió lệch bắc tốc độ 8m/s trở lên còn Việt Nam là gió lệch bắc có tốc độ 11 m/s trong 2 obs quan trắc (mỗi obs cách nhau 3 giờ đồng hồ). Gió lệch Bắc trong bài viết này được ghi nhận khi D ≥ 335o và D ≤ 65o. Chỉ tiêu về hướng gió cụ thể là chỉ tiêu về khả năng duy trì gió hướng lệch bắc theo obs.Qua khảo sát yếu tố gió trung bình trong thống kê các đợt xâm nhập lạnh của Trung tâm dự báo khí tượng thủy văn trung ương tại khu vực 2 của bộ số liệu tái phân tích ERA Interim từ tháng 8 năm 1993 đến tháng 5 năm 2015: Ta thấy với chỉ tiêu 1 và 2 obs có hướng gió lệch bắc liên tiếp đạt tỷ lệ 100% (619/619 đợt) nhưng với chỉ tiêu này thì có rất nhiều đợt khống, do đó ta không chọn chỉ tiêu này. Chỉ tiêu 3 và 4 obs có hướng gió lệch bắc liên tiếp đạt tỷ lệ 99,7% (617/619 đợt xâm nhập lạnh) các đợt xâm nhập lạnh, trong khi chỉ tiêu 5 obs và 6 obs có hướng gió lệch bắc giảm tương ứng là 89% và 85% (550/619 và 526/619 đợt 39 xâm nhập lạnh). Ở đây, ta lấy chỉ tiêu gió đối với các đợt xâm nhập lạnh là có 4 obs liên tục có hướng gió lệch bắc vì chỉ tiêu này cho kết quả tốt nhất. Hình 3.4. Đồ thị khảo sát yếu tố hướng gió tại khu vực 2. Trong các trường hợp thuộc nhóm 2 (1,0 mb ≤ ΔP <2,5 mb), chỉ tiêu biến áp và nhiệt độ rất nhỏ có thể sẽ có nhiều đợt xác định khống. Do đó, ta thêm điều kiện gió 2 obs liên tiếp ở khu vực 2 phải có tốc độ lớn hơn hoặc bằng một ngưỡng nào đó để ứng với điều kiện 1, gió tại trạm Bạch Long Vỹ của đo được từ cấp 6 trở lên và kéo dài trên 3 giờ (2 obs quan trắc). Khảo sát giá trị gió với 4 ngưỡng (8 m/s, 9 m/s, 10 m/s và 11 m/s) trên bộ số liệu tái phân tích, ta có các giá trị cho ở Bảng 2.1 Qua bảng 2.1, ta nhận thấy chỉ tiêu 8 m/s cho kết quả tốt nhất nhưng số đợt khống lại quá lớn (89 đợt, chiếm 14,4%) trong khi chỉ tiêu 9 m/s cũng có độ chính xác gần xấp xỉ với chỉ tiêu 8 m/s (94,0% và 94,5%) mà số đợt khống lại nhỏ hơn đáng kể (68 đợt, chiếm 11,0% và 89 đợt, chiếm 14,4%). Giá trị C. tiêu 11 m/s C. tiêu 10 m/s C. tiêu 9 m/s C. tiêu 8 m/s Số đợt KKL phát hiện chính xác 443 531 582 585 Tỷ lệ 71,2% 80,2% 94,0% 94,5% Số đợt KKL phát hiện khống 54 60 68 89 Tỷ lệ 8,7% 9,7% 11,0% 14,4% ME -179 -91 -40 -37 MAE 179 91 40 37 HSTQ 0.862 0.938 0.977 0.979 Bảng 3.1. Kết quả khảo sát 4 ngưỡng tốc độ gió của nhóm 2. 0,75 0,8 0,85 0,9 0,95 1 1 obs 2 obs 3 obs 4 obs 5 obs 6 obs Đồ thị khảo sát yếu tố gió tại khu vực 2 40 Ghi chú: C. tiêu 11m/s là chỉ tiêu 2 obs liên tiếp gió tại khu vực 1 có vận tốc ≥ 11m/s. Các Chỉ tiêu khác cũng tương ứng là 10 m/s, 9 m/s và 8 m/s. 3.2.4. Chỉ tiêu xác định thời gian kết thúc của một đợt không khí lạnh Trên thực tế, chưa có một tác giả nào đưa ra chỉ tiêu xác định thời điểm kết thúc của một đợt xâm nhập lạnh. Đặc biệt, ở Việt Nam lại sử dụng hai khái niệm là GMĐB và KKLTC để chỉ các đợt xâm nhập lạnh mà KKLTC có thể xảy ra khi đợt GMĐB còn chưa kết thúc. Điều này gây khó khăn cho việc xác định thời điểm kết thúc của một đợt xâm nhập lạnh. Tuy nhiên, theo ý kiến của phần lớn dự báo viên của Trung tâm dự báo khí tượng thủy văn trung ương thì thời điểm kết thúc một đợt xâm nhập lạnh là khi biến áp nhỏ hơn hoặc bằng không (0). Để xác định một cách chính xác chỉ tiêu này cần phải có những nghiên cứu một cách đầy đủ và rõ ràng hơn trong tương lai. Trong luận văn này, tôi sử dụng chỉ tiêu biến áp nhỏ hơn hoặc bằng giá trị “0” để xác định thời điểm kết thúc của một đợt xâm nhập lạnh. Tương tự như trên, ta mở rộng thêm với các ngưỡng phân chia theo biến thiên khí áp trung bình trong 24 giờ là 3,5 mb; 3,0 mb và 2,0 mb với các ngưỡng tương ứng như trong bảng 3.2 dưới đây. Ngưỡng phân chia khí áp Nhóm 1 Nhóm 2 ΔP ≥ 2,0 mb ΔP 24 ≥ 2,0 mb 0,7 mb ≤ ΔP 24 < 2,0 mb ΔT 24 ≤ -1,40C ΔT 24 ≤ -0,40C - Có 4 obs liên tục gió có hướng lệch bắc. - Có 4 obs liên tục gió có hướng lệch bắc. - Có 2 obs liên tục gió có vận tốc ≥ 9 m/s. ΔP ≥ 2,5 mb ΔT 24 ≥ 2,5 mb 1,0 mb ≤ ΔP 24 < 2,5 mb ΔT 24 ≤ -1,50C ΔT 24 ≤ -0,30C - Có 4 obs liên tục gió có hướng lệch bắc. - Có 4 obs liên tục gió có hướng lệch bắc. - Có 2 obs liên tục gió có vận tốc ≥ 9 m/s. ΔP ≥3,0 mb ΔT 24 ≥ 3,0 mb 1,3 mb ≤ ΔP 24 < 3,0 mb ΔT 24 ≤ -1,70C ΔT 24 ≤ -0,50C - Có 4 obs liên tục gió có hướng lệch bắc. - Có 4 obs liên tục gió có hướng lệch bắc. - Có 2 obs liên tục gió có vận tốc ≥ 9 m/s. 41 ΔP ≥ 3,5 mb ΔT 24 ≥ 3,5 mb 1,5 mb ≤ ΔP 24 < 3,5 mb ΔT 24 ≤ -2,00C ΔT 24 ≤ -0,50C - Có 4 obs liên tục gió có hướng lệch bắc. - Có 4 obs liên tục gió có hướng lệch bắc. - Có 2 obs liên tục gió có vận tốc ≥ 9 m/s. Bảng 3.2 – Một số bộ chỉ tiêu tương ứng với các ngưỡng chỉ tiêu phân chia nhóm theo các giá trị biên thiên khí áp trung bình trong 24 giờ là 2,0 mb – 2,5 mb – 3,0 mb – 3,5 mb. Ghi chú: ΔT 24: Biến thiên nhiệt độ trung bình trong 24 giờ. ΔP 24: Biến thiên khí áp trung bình trong 24 giờ. Gió được gọi là lệch bắc khi có hướng thỏa mãn điều kiện: D ≥ 335o hoặc D ≤ 65o. Với các ngưỡng chỉ tiêu này, khi áp dụng vào bộ số liệu tái phân tích ERA interim trong 22 mùa đông đã tính toán, ta có bảng số liệu 3.3 sau: Ngưỡng giá trị C. tiêu 3.5 mb C. tiêu 3.0 mb C. tiêu 2.5 mb C. tiêu 2.0 mb Số đợt KKL phát hiện chính xác 464 487 582 516 Tỷ lệ 75% 79% 94% 83% Số đợt KKL phát hiện khống 39 50 68 98 Tỷ lệ 6% 8% 11% 16% ME -155 -132 -37 -103 MAE 155 132 37 103 HSTQ 0.844 0.852 0.89 0.855 Bảng 3.3. Kết quả khảo sát theo 4 ngưỡng biến thiên khí áp. Qua bảng 3.3, ta thấy bộ chỉ tiêu với ngưỡng phân chia khí áp 2,5 mb cho kết quả tốt nhất trong 4 ngưỡng phân chia (bắt được 582 đợt KKL/619 đợt, chiếm 94%, HSTQ cao nhất cũng như các giá trị ME và MAE nhỏ nhất). Do đó, ta chọn ngưỡng này làm để phân chia các đợt không khí lạnh làm 2 nhóm và bộ chỉ tiêu xác định các đợt KKL ở Việt Nam cho số liệu tái phân tích là: Một đợt KKL được coi là ảnh hưởng đến Việt Nam nếu thỏa mãn một trong hai bộ chỉ tiêu sau: 42 * Chỉ tiêu 1. Xâm nhập lạnh xảy ra khi thỏa mãn đồng thời các chỉ tiêu sau: - Có 4 obs liên tục gió tại khu vực 2 có hướng lệch bắc. - Biến thiên khí áp trung bình của 4 obs liên tục tại khu vực 1 có giá trị ≥ 2,5mb. - Biến thiên nhiệt độ trung bình của 4 obs liên tục tại khu vực 2 ≤ -1,50C. * Chỉ tiêu 2. Xâm nhập lạnh xảy ra khi thỏa mãn đồng thời các chỉ tiêu sau: - Biến thiên khí áp trung bình của 4 obs liên tục tại khu vực 1 có giá trị lớn hơn hoặc bằng 1,0 mb và nhỏ hơn 2,5 mb. - Có 4 obs liên tục gió tại khu vực 2 có hướng lệch bắc, trong đó có ít nhất 2 obs liên tục tốc độ gió tại khu vực 2 phải lớn hơn hoặc bằng 9 m/s. - Biến thiên nhiệt độ trung bình của 4 obs liên tục tại khu vực 2 nhỏ hơn -0,40C. Áp dụng bộ chỉ tiêu này vào số liệu tái phân tích ERA interim từ tháng 8 năm 1993 đến hết tháng 5 năm 2015, ta có bảng kết quả sau đây (bảng 3.2) Hình 3.5. Bộ chỉ tiêu xác định các đợt KKL trên số liệu tái phân tích ERA Interim trong 22 mùa đông (từ tháng 9 năm 1993 đến hết tháng 6 năm 2015). 43 Bảng 3.4. Số đợt KKL được phát hiện bởi bộ chỉ tiêu CTK từng tháng trên bộ số liệu tái phân tích ERA interim trong 22 mùa đông (từ tháng 8 năm 1993 đến hết tháng 6 năm 2015). Tháng 9 10 11 12 01 02 03 04 05 06 Tổng Tỷ lệ Năm PH QT PH QT PH QT PH QT PH QT PH QT PH QT PH QT PH QT PH QT PH QT 93-94 1 1 3 3 4 4 5 6 4 4 5 7 5 5 1 1 2 2 0 0 30 33 90.9% 94-95 2 2 2 2 1 1 5 6 5 5 4 5 4 5 1 2 2 2 0 0 26 30 86.7% 95-96 1 1 4 4 4 4 6 6 6 7 2 4 2 2 4 4 2 2 0 0 32 34 94.1% 96-97 0 0 1 1 4 4 3 3 4 4 3 3 1 3 2 2 2 3 0 1 20 24 83.3% 97-98 2 2 1 2 2 2 4 4 6 6 4 4 3 3 0 1 2 3 0 1 24 28 85.7% 98-99 1 2 1 1 4 4 4 5 3 3 3 3 3 3 2 2 4 4 0 0 26 27 96.3% 99-00 0 0 2 2 2 2 4 4 3 4 4 4 3 4 4 4 1 2 1 1 23 27 85.2% 00-01 0 0 2 2 4 4 4 4 4 4 3 4 5 5 5 5 1 1 0 0 28 29 96.6% 01-02 0 0 4 4 4 4 4 4 3 3 3 3 3 3 2 2 1 2 0 0 24 25 96.0% 02-03 1 1 5 5 4 4 4 4 4 4 3 3 2 2 3 3 1 1 0 0 27 27 100% 03-04 0 1 2 2 4 4 4 5 6 6 3 3 5 5 3 3 3 4 0 0 30 33 90.9% 04-05 1 1 2 3 2 2 5 5 5 5 3 4 4 4 1 1 0 0 0 0 23 25 92.0% 05-06 0 0 5 5 3 4 7 7 4 5 5 5 3 3 2 2 1 1 0 0 30 32 93.6% 06-07 1 1 1 1 4 4 4 4 6 6 0 0 2 2 3 3 3 3 1 1 24 27 88.9% 07-08 3 3 2 2 3 3 3 5 3 4 6 6 2 2 1 1 3 4 0 0 26 30 86.7% 44 08-09 0 0 1 1 5 5 5 5 6 6 2 2 5 5 3 3 1 1 0 0 28 28 100% 09-10 1 1 1 1 5 5 3 3 5 5 2 2 4 4 5 5 0 0 0 1 26 27 96.3% 10-11 0 0 3 3 2 3 5 5 7 7 2 2 7 7 0 1 4 4 0 0 30 32 93.6% 11-12 1 1 4 4 3 3 5 5 5 5 5 5 3 3 2 2 1 1 0 0 29 29 100% 12-13 2 2 1 1 4 4 6 6 5 5 3 3 2 2 2 3 0 0 0 1 25 27 92.6% 13-14 1 1 1 1 2 2 5 5 4 4 4 4 3 3 1 1 1 1 0 0 22 22 100% 14-15 0 0 1 1 5 5 6 6 2 2 3 3 3 3 3 3 0 0 0 0 23 23 100% Tổng 18 20 49 51 75 77 101 107 100 104 72 79 74 78 50 54 35 41 4 6 582 619 94.0% Tỷ lệ 90% 96% 97.4% 94.4% 91.6% 91.1% 94.9% 92.6% 85.4% 67.7% 94.0% ME -5 -5 -10 -16 -13 -16 -10 -5 -8 -1 -40 MAE 5 5 10 16 13 16 10 5 8 1 40 HSTQ 0.941665 0.976973 0.966149 0.861494 0.953241 0.902936 0.933872 0.96351 0.947226 0.516398 0.893635 Ghi chú: PH: số đợt KKL phát hiện được bằng chỉ tiêu CTK. QT: số đợt KKL quan trắc được trong thực tế. HSTQ: Hệ số tương quan giữa số đợt KKL hàng tháng phát hiện bằng chỉ tiêu CTK với số đợt KKL quan trắc trong thực tế. 45 Bảng 3.5. Số đợt KKL khống phát hiện bởi bộ chỉ tiêu CTK từng tháng trên bộ số liệu tái phân tích ERA interim trong 22 mùa đông (từ tháng 8 năm 1993 đến hết tháng 6 năm 2015). Tháng 9 10 11 12 01 02 3 4 5 6 Tổng Mùa đông 93-94 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 94-95 1 0 1 0 1 0 1 0 0 1 5 95-96 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 96-97 0 1 0 1 0 1 1 0 0 0 5 97-98 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 98-99 0 1 1 1 1 0 0 1 0 0 5 99-00 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 00-01 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 4 01-02 0 1 0 1 0 0 1 0 0 0 3 02-03 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 2 03-04 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 2 04-05 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 2 05-06 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 3 06-07 0 2 0 1 1 0 0 1 0 0 5 07-08 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 08-09 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 2 09-10 1 0 0 0 0 0 0 0 2 0 3 10-11 0 2 1 0 0 0 0 1 0 0 4 11-12 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 4 12-13 1 1 1 0 1 1 0 0 0 2 6 13-14 2 0 1 0 0 0 0 0 1 1 6 14-15 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 Tổng 9 12 5 5 6 4 6 5 7 8 68 Tỷ lệ 13.2% 17.6% 7.4% 7.4% 8.8% 5.9% 8.8% 7.4% 10.3% 12.4% 3.3. Thử nghiệm áp dụng bộ chỉ tiêu để dự báo số đợt KKL cho Việt Nam dựa trên số liệu sản phẩm của mô hình khí hậu khu vực cho ba mùa đông (từ tháng 9 năm 2012 đến hết tháng 6 năm 2015). 3.3.1. Mô hình RegCM Áp dụng chỉ tiêu CTK vào số liệu sản phẩm mô hình khí hậu RegCM trong thời gian từ tháng 9 năm 2012 đến hết tháng 6 năm 2015, ta có bảng số liệu cụ thể như sau: 46 Năm Tháng Hạn 1 tháng Hạn 2 tháng Hạn 3 tháng Hạn 4 tháng Hạn 5 tháng Hạn 6 tháng Q.Trắc TBNN 2012 9 0 0 0 0 0 0 2 1.1 10 0 0 3 1 1 3 3 2.7 11 6 4 3 5 4 4 4 3.8 12 2 1 4 7 2 4 5 5 2013 01 1 4 5 3 2 4 6 4.9 02 0 2 4 1 1 1 4 3.7 3 2 0 2 4 0 1 2 3.7 4 0 1 0 0 2 0 3 2.5 5 0 0 0 0 0 0 0 2 6 0 0 0 0 0 0 1 1 Tổng số đợt KKL trong mùa đông 2012-2013 11 12 21 21 12 17 30 30.4 2013 9 1 1 0 1 0 0 1 1.1 10 1 2 3 4 2 2 1 2.7 11 3 4 1 6 4 7 5 3.8 12 5 1 1 0 6 4 5 5 2014 01 2 3 1 5 0 3 4 4.9 02 4 3 3 1 1 1 4 3.7 3 1 1 1 2 1 0 3 3.7 4 0 0 4 0 2 1 1 2.5 5 0 0 1 1 0 0 1 2 6 0 0 0 0 0 0 0 1 Tổng số đợt KKL trong mùa đông 2013-2014 17 15 15 20 16 18 25 30.4 2014 9 2 0 1 0 0 1 0 1.1 10 3 1 2 3 5 1 2 2.7 11 4 4 6 4 7 2 5 3.8 12 3 3 4 6 4 4 7 5 2015 01 3 4 3 4 4 3 2 4.9 02 5 4 3 3 4 0 2 3.7 3 2 1 5 1 0 2 3 3.7 4 0 2 3 1 0 1 4 2.5 5 0 0 0 2 1 0 0 2 6 2 0 1 0 0 1 0 1 47 Tổng số đợt KKL trong mùa đông 2014-2015 22 19 27 24 25 14 25 30.4 Tổng số đợt KKL trong cả 3 mùa đông 2012-2015 50 46 63 65 53 49 80 91.2 Bảng 3.6. Số đợt KKL trong từng tháng dự báo bằng mô hình RegCM cho các hạn từ 1 đến 6 tháng. Năm Tháng Hạn 1 tháng Hạn 2 tháng Hạn 3 tháng Hạn 4 tháng Hạn 5 tháng Hạn 6 tháng TBNN 2012 9 -2 -2 -2 -2 -2 -2 -0.9 10 -3 -3 0 -2 -2 1 -0.3 11 2 0 -1 1 0 2 -0.2 12 -3 -4 -1 2 -3 -1 0 2013 01 -5 -2 -1 -3 -4 -1 -1.1 02 -4 -2 0 -3 -3 -3 -0.3 3 0 -2 0 2 -2 -1 1.7 4 -3 -2 -3 -3 -1 -3 -0.5 5 0 0 0 0 0 0 2 6 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 9 0 0 -1 0 -1 -1 0.1 10 0 1 2 3 1 1 1.7 11 -2 -1 -4 1 -1 2 -1.2 12 0 -4 -4 -5 1 -1 0 2014 01 -2 -1 -3 1 -4 2 0.9 02 0 -1 -1 -3 -3 -3 -0.3 3 -2 -2 -2 -1 -2 -3 0.7 4 -1 -1 3 -1 1 0 1.5 5 -1 -1 0 0 -1 0 1 6 0 0 0 0 0 0 0 9 2 0 1 0 0 1 1.1 10 1 -1 0 1 3 -1 0.7 11 -1 -1 1 -1 2 -2 -1.2 12 -4 -4 -3 -1 -3 -1 -2 01 1 2 1 2 2 2 2.9 48 2015 02 3 2 1 1 2 -2 1.7 3 -1 -2 2 -2 -3 -1 0.7 4 -4 -2 -1 -3 -4 -3 -1.5 5 0 0 0 2 1 0 2 6 -2 -2 -2 -2 -2 -2 -0.9 ME -30 -34 -17 -15 -27 -19 8.2 MAE 48 44 39 47 53 41 29.2 Bảng 3.7. Bảng số liệu sai số giữa thực tế quan trắc với số đợt KKL của mô hình RegCM dự báo trong 3 mùa đông. 3.3.2. Mô hình WRF Tương tự như trên, áp dụng chỉ tiêu CTK vào số liệu sản phẩm mô hình khí hậu WRF từ tháng 9 năm 2012 đến hết tháng 6 năm 2015, ta có bảng số liệu sau: Năm Tháng Hạn 1 tháng Hạn 2 tháng Hạn 3 tháng Hạn 4 tháng Hạn 5 tháng Hạn 6 tháng Q.Trắc TBNN 2012 9 1 0 0 1 1 0 0 1.1 10 0 5 2 4 3 3 3 2.7 11 5 3 5 5 5 4 5 3.8 12 3 4 4 1 2 4 4 5 2013 01 4 2 7 5 4 4 5 4.9 02 3 3 2 2 4 1 4 3.7 3 4 5 4 5 3 1 2 3.7 4 2 3 3 0 3 0 3 2.5 5 1 0 0 0 1 0 2 2 6 1 1 0 0 0 0 1 1 Tổng số đợt KKL trong mùa đông 2012-2013 24 26 27 23 26 17 30 30.4 2013 9 0 1 0 0 0 0 2 1.1 10 2 2 4 4 1 2 2 2.7 11 4 4 4 4 2 7 2 3.8 12 3 5 4 4 2 4 6 5 2014 01 3 5 6 6 5 3 4 4.9 02 3 6 5 5 4 1 7 3.7 3 3 3 3 3 4 0 4 3.7 4 2 1 2 2 3 1 3 2.5 5 0 0 0 0 1 0 1 2 49 6 1 1 0 0 1 0 0 1 Tổng số đợt KKL trong mùa đông 2013-2014 21 28 16 28 16 18 25 30.4 2014 9 0 1 0 0 0 0 0 1.1 10 1 2 2 3 0 0 2 2.7 11 4 3 3 3 7 6 5 3.8 12 4 4 1 4 5 5 7 5 2015 01 3 4 3 6 4 4 2 4.9 02 5 6 4 4 3 3 2 3.7 3 2 4 1 3 4 4 3 3.7 4 2 4 2 2 1 1 4 2.5 5 0 1 1 3 2 2 0 2 6 0 1 0 0 0 0 0 1 Tổng số đợt KKL trong mùa đông 2014-2015 21 29 17 28 26 25 25 30.4 Tổng số đợt KKL trong cả 3 mùa đông 2012-2015 66 83 60 79 75 85 80 91.2 Bảng 3.8. Số đợt KKL trong từng tháng dự báo bằng mô hình WRF cho các hạn từ 1 đến 6 tháng. Năm Tháng Hạn 1 tháng Hạn 2 tháng Hạn 3 tháng Hạn 4 tháng Hạn 5 tháng Hạn 6 tháng TBNN 2012 9 -1 -2 -2 -1 -1 -2 -0.9 10 -3 2 -1 1 0 0 -0.3 11 1 -1 1 1 1 1 -0.2 12 -2 -1 -1 -4 -3 -1 0 2013 01 -2 -4 1 -1 -2 -1 -1.1 02 -1 -1 -2 -2 0 0 -0.3 3 2 3 2 3 1 0 1.7 4 -1 0 0 -3 0 0 -0.5 5 1 0 0 0 1 2 2 6 0 0 -1 -1 -1 0 -1 9 -1 0 -1 -1 -1 1 0.1 10 1 1 2 3 0 1 1.7 11 -1 -1 -4 -1 -3 -3 -1.2 50 12 -2 0 -2 -1 -3 1 0 2014 01 -1 1 1 2 1 0 0.9 02 -1 2 -1 1 0 3 -0.3 3 0 0 -2 0 1 1 0.7 4 1 0 -1 1 2 2 1.5 5 -1 -1 -1 -1 0 0 1 6 1 1 0 0 1 0 0 9 0 1 0 0 0 0 1.1 10 -1 0 0 1 -2 -2 0.7 11 -1 -2 -2 -2 2 1 -1.2 12 -3 -3 -6 -3 -2 -2 -2 2015 01 1 2 1 4 2 2 2.9 02 3 4 2 2 1 1 1.7 3 -1 1 -2 0 1 1 0.7 4 -2 0 -2 -2 -3 -3 -1.5 5 0 1 1 3 2 2 2 6 -1 -2 -2 -1 -1 -2 -0.9 ME -14 3 -20 -1 -5 5 8.2 MAE 36 35 42 45 37 33 29.2 Bảng 3.9. Bảng số liệu sai số giữa thực tế quan trắc với số đợt KKL của mô hình WRF dự báo trong 3 mùa đông. Nhận xét chương 3 - Kết quả của mô hình RegCM với hạn dự báo 1 tháng có giá trị thiếu chính xác nhất (ME = -30, MAE =48), trong khi với hạn dự báo 3, 4 và 6 tháng lại cho kết quả tốt nhất (giá trị của ME và MAE lần lượt là (-17, 39), (-15,47) và (-19,41)). Nguyên nhân là do khi chạy mô hình cần 1 khoảng thời gian để các trường yếu tố khí tượng có sự liên kết với nhau – Spin up. - Sai số MAE giữa thực tế quan trắc với kết quả dự báo trong 3 mùa đông của mô hình RegCM trong tất cả các hạn dự báo luôn có giá trị lớn hơn sai số trung bình nhiều năm. Nguyên nhân là do trường gió của mô hình RegCM có giá trị vận tốc nhỏ hơn so với thực tế quan trắc. Do đó, cần được tính toán, hiệu chỉnh trong các nghiên cứu tương 51 lai để có thể ứng dụng trong công tác nghiệp vụ. - Mô hình WRF đã cơ bản nắm bắt được diễn biến của các đợt KKL trong mùa đông với độ chính xác khá cao cho tất cả các hạn dự báo (bắt được khoảng 75-90% ssos đợt KKL trong 3 mùa đông). - Sai số giữa kết quả dự báo trong 3 mùa đông của mô hình WRF nhỏ hơn sai số của mô hình RegCM. Nguyên nhân là do trường gió do mô hình WRF dự báo có giá trị gần sát với thực tế quan trắc so với mô hình RegCM, do đó số đợt không khí lạnh xác định bởi chỉ tiêu cho nhóm 2 là tốt hơn. Điều này cho thấy việc lựa chọn mô hình khí hậu khu vực vào dự báo không khí lạnh cũng cần được nghiên cứu chọn lựa phù hợp là rất cần thiết. - Tương tự như mô hình RegCM, sai số với thực tế quan trắc giữa kết quả dự báo trong 3 mùa đông của mô hình WRF trong tất cả các hạn dự báo đều có giá trị lớn hơn sai số trung bình nhiều năm. Nguyên nhân có thể là do chỉ tiêu CTK chưa thật sát với mô hình hoặc cũng có thể là do mô hình WRF còn chưa cho dự báo đủ tốt. Do đó, cần được tính toán, hiệu chỉnh trong các nghiên cứu tiếp theo để có thể ứng dụng trong công tác nghiệp vụ. - Trong chương 3, tác giả đã bước đầu xây dựng được bộ chỉ tiêu xác định KKL từ bộ số liệu tái phân tích cho kết quả tốt (phát hiện được 94%) với độ chính xác cao (số đợt khống chỉ chiếm 11%). Nguyên nhân là do bộ chỉ tiêu này cho kết quả chính xác trong các tháng chính đông (từ tháng 11 năm trước đến hết tháng 4 năm sau) nhưng vào các tháng 9, 10, 5 và 6 thì độ chính xác của bộ chỉ tiêu này còn thấp (tháng 9 chỉ đạt 90% với số đợt không chiếm tới 13,2%, tháng 10 cao hơn, đạt 96% nhưng số đợt khống lên tới 17,6%, tháng 5 độ chính xác chỉ đạt 85%, số đợt khống chiếm 10,3% còn tháng 6 thì độ chính xác chỉ đạt 67,7%). Những tháng này đều là những tháng chuyển tiếp, nên cần bộ chỉ tiêu riêng phù hợp với điều kiện của các tháng này. Vấn đề này sẽ được xem xét trong các nghiên cứu tiếp theo của tác giả. (Bảng 3.2 trang 40 và 3.3 trang 42) - Khi áp dụng bộ chỉ tiêu CTK vào sản phẩm của các mô hình số trị bước đầu bắt được số đợt KKL phù hợp diễn biến hàng năm của không khí lạnh. Điều này cho thấy việc sử dụng sản phẩm của mô hình số trị với thời hạn dự báo hạn mùa trong việc dự báo khí hậu là hợp lý và khả quan. Tuy nhiên, cũng cần phải nghiên cứu thêm để cho kết quả phù hợp với thực tế tại nước ta. 52 - Bộ chỉ tiêu CTK tương đối đơn giản và thuận tiện khi sử dụng. Tuy nhiên chỉ tiêu để phân loại cường độ của các đợt KKL còn chưa được nghiên cứu trong luận văn này. Ngoài ra, trong luận văn còn chưa đề cập tới khả năng dự báo ngày về của các đợt không khí lạnh cũng như ngày kéo dài của các đợt không khí lạnh. Vấn đề này đòi hỏi phải có các bộ số liệu với thời gian đủ dài để tính toán, phân tích và đánh giá đầy đủ, khách quan. Còn trong luận văn này với số liệu sản phẩm của mô hình WRF và RegCM dự báo trong 3 năm nên chưa đủ độ tin cậy để phân tích. 53 Kết luận - Luận văn đã bước đầu thử nghiệm xây dựng một bộ chỉ tiêu xác định các đợt KKL cho bộ số liệu tái phân tích trên khu vực miền Bắc Việt Nam. Bộ chỉ tiêu này dễ sử dụng, với độ chính xác cao (94%, HSTQ: 0,89). Tuy nhiên cần thêm số liệu độc lập để đánh giá thêm về độ chính xác của bộ chỉ tiêu này. Mặc dù vậy, bước đầu ta có thể nhận thấy bộ chỉ tiêu này cho kết quả tốt khi bắt được các đợt KKL vào các tháng chính đông (tháng 11-12-1-2), đặc biệt là các đợt KKL có cường độ mạnh nhưng lại chưa chính xác cho các tháng chuyển tiếp (tháng 9-10 và tháng 5-6, số đợt khống quá lớn, chiếm 45% số lượng các đợt khống trong cả 22 mùa đông nghiên cứu). Nguyên nhân là do các đợt không khí lạnh trong những tháng này có cường độ yếu nên biến thiên của các yếu tố nhiệt độ, khí áp và gió đều không rõ ràng. Ngoài ra, một số đợt không khí lạnh cũng không được ghi nhận trong khi thực tế lại thể hiện trên số liệu tái phân tích rất rõ ràng. - Luận văn bước đầu thử nghiệm dự báo số đợt không khí lạnh hạn mùa với số liệu sản phẩm của hai mô hình RegCM 4.2 và WRF trong thời gian 3 mùa đông (từ tháng 9 năm 2012 đến hết tháng 6 năm 2015), các kết quả nhận được cho thấy khả năng sử dụng các sản phẩm mô hình khí hậu vào dự báo không khí lạnh với quy mô hạn mùa (tùy theo mô hình mà tỷ lệ số đợt bắt được từ 65 -85% số đợt, đặc biệt là các đợt có cường độ mạnh). Tuy nhiên, với nguồn số liệu dự báo quá ngắn nên trong tương lai cần có các nghiên cứu bổ xung với nguồn số liệu đủ dài để phân tích, đánh giá và đưa ra các hiệu chỉnh nhằm nâng cao chất lượng dự báo. - Mô hình WRF cho kết quả dự báo số đợt không khí lạnh tốt hơn so với mô hình RegCM trong các nghiên cứu trong luận văn. Điều này cho thấy các mô hình khác nhau sẽ cần một ngưỡng chỉ tiêu cho các yếu tố khác nhau và việc lựa chọn mô hình để dự báo cũng rất quan trọng. Ngoài ra, khi mở rộng bộ chỉ tiêu CTK áp dụng cho các mô hình cũng cho kết quả tốt hơn. Tuy nhiên với nguồn số liệu ngắn, chỉ có 3 năm cho cả hai mô hình nên rất khó để đánh giá, nhận xét và đưa ra các hiệu chỉnh trong vấn đề này. Do đó, vấn đề này cũng cần được nghiên cứu kỹ lưỡng hơn trong tương lai. 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt 1. Phạm Ngọc Toàn và Phan Tất Đắc, 1978: Khí hậu Việt Nam, Nhà xuất bản Khoa học kỹ thuật, Tái bản năm 1993. 2. Phạm Vũ Anh, 2002: Những đặc điểm chung và phương pháp phân tích các trường khí tượng ở miền vĩ độ thấp, Bài giảng sau đại học tại Đại học quốc gia Hà Nội. 3. Phạm Vũ Anh và Nguyễn Viết Lành, 2009: Nghiên cứu ảnh hưởng của không khí lạnh lục địa tới miền Bắc Việt Nam trong mùa thu bằng chuỗi số liệu tái phân tích, Tạp chí Khí tượng thủy văn số 577. 4. Trần Gia Khánh: Hướng dẫn ngiệp vụ dự báo thời tiết, Trung tâm quốc gia dự báo khí tượng thủy văn, 2000. 5. Nguyễn Viết Lành, 2011: Báo cáo kết quả đề tài nghiên cứu khoa học và phát triển công nghệ “Nghiên cứu xác định những hệ thống và hình thế thời tiết chính ở Việt Nam phục vụ dự báo thời tiết, đặc biệt là các hiện tượng thời tiết nguy hiểm. 6. Trần Công Minh, Giáo trình khí tượng synop, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội, 2004. 7. Trần Công Minh: Báo cáo đề tài “Dấu hiệu Synop dùng trong dự báo hạn 2-3 ngày đối với các đợt xâm nhập lạnh vào Việt Nam”, Tạp chí khoa học – ĐHQGHN, KHTN &CN, Số 3PT., 2005. 8. Trần Công Minh, Thử nghiệm cải tiến chỉ tiêu dự báo không khí lạnh các tháng cuối mùa đông bằng phương pháp Synôp: Đề tài NCKH. QT 00-28, ĐHQGHN, 2003. 9. Trần Gia Khánh, Quy trình dự báo không khí lạnh, Trung tâm quốc gia dự báo khí tượng thủy văn, tài liệu lưu hành nội bộ. 10. Bùi Minh Tuân, Nguyễn Minh Trường, Hoàn lưu qui mô lớn thời kỳ bùng nổ gió mùa mùa hè trên khu vực Nam Bộ năm 1998, Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ 26, Số 3S (2010) 11. Nguyễn Văn Viết, Đặc điểm khí hậu vùng biển Việt Nam, Nhà xuất bản Quân đội nhân dân, 2006. 55 Tiếng Anh 12. C.P. Chang and Jeng Ming Chen (1991) “A Statistical Study of Winter Monsoon Cold Surges over the South China Sea and the Large-Scale Equatorial Divergence”. 13. P. Wongsangming and R.H.B Excell (2011) “Criteria for Forecasting Cold Surges Associated with Strong High Pressure areas over Thailand during the winter monsoon”. 14. Tinghai Ou, Deliang Chen, Jee-Hoon Jeong, Hans W. Linderholm and Tianjun Zhou (2014) “Changes in Winter Cold Surges over Southeast China: 1961 to 2012”. 15. C.P Chang, Zhuo Wang và Harry Hendon (2006) “The Asian winter monsoon”. 16. Yue Quing Li and Song Yang (2010) “A Dynamical Index for the East Asian Winter Monsoon”. 17. Tae Won Park, Chang Hoi Ho, Jee Hoon Jeong, Jin Woo Heo and Yi Deng (2015) “A new dynamical index for classification of cold surge types over East Asia”. 18. H. Gao (2006) “A comparison of four East Asian winter monsoon”. 19. Werner Alpers, Wai Kin Wong, Knut-Frode Dagestad and Pak Wai Chan (2012) “A northerly winter monsoon surge over the South China Sea studied by remote sensing and a numerical model”. 20. Tsing Chang Chen, Ming Cheng Yen, Wan Ru Huang and W. A. Gallus Jr (2002) “An East Asian Cold Surge: Case Study”. 21. Zhu Yanfeng (2008) “An Index of East Asian Winter Monsoon Applied to the Description of China's Mainland Winter Temperature Changes”. 22. Lin Wang and Wen Chen (2013) “An Intensity Index for the East Asian Winter Monsoon”. 23. Chongyin Li and Wen Zhou, (2000) “South China sea Meteorology”. 24. Yueqing Li and Song Yang, (2010) “A Dynamical Index for the East Asian Winter Monsoon”. 56 25. Dao-Yi Gong và Shao-Wu Wang, Jin-Hong Zhu, (2001) “East Asian winter monsoon and Arctic Oscillation”. 26. M. Yamamoto, H. Sai, M.-T. Chen, and M. Zhao (2013) “The East Asian winter monsoon variability in response to precession during the past 150 000 years”. 27. Tsing Chang Chen, Wan Ru Hwang and William A. Gallus Jr. (2002) “An East Asian Cold surge: Case study”. 28. C.P. Chang (2011) “The Asian winter – Australia summer monsoon: A review of the East Asia winter monsoon”. 29. D. J. Malone (1977) “HongKong Forecasters’ manual, Royal Observatory HongKong”. 30. M. C. Wu and W. H. Leung, China (2008)” Effect of ENSO on Winter Monsoon Affecting Hong Kong”. 31. Yi Zhang, Kenneth R. Sperber and James S. Boyle (1996) “Climatology of East Asian Winter Monsoon and Cold Surges: Results from the 1979-1995 NCEP/NCAR Reanalysis”, PCMDI Report No. 38. 32. Chang CP, Chen GTJ, Millard JE (1983) “Gravity Character of Cold Surges during Winter MONEX, Monthly Weather Review”. 33. Pet