Nghiên cứu mối quan hệ giữa xâm nhập lạnh xuống Việt Nam với áp thấp ALEUT - Nguyễn Viết Lành

Nội dung text: Nghiên cứu mối quan hệ giữa xâm nhập lạnh xuống Việt Nam với áp thấp ALEUT - Nguyễn Viết Lành

1. Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất và Môi trường, Tập 32, Số 3S (2016) 148-152 Nghiên cứu mối quan hệ giữa xâm nhập lạnh xuống Việt Nam với áp thấp ALEUT Nguyễn Viết Lành*, Phạm Minh Tiến Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội, Số 41A đường Phú Diễn, quận Bắc Từ Liêm, Hà Nội Nhận ngày 08 tháng 8 năm 2016 Chỉnh sửa ngày 26 tháng 8 năm 2016; Chấp nhận đăng ngày 16 tháng 12 năm 2016 Tóm tắt: Bằng việc sử dụng chuỗi số liệu tái phân tích của ERA-Interim (Trung tâm Dự báo hạn vừa châu Âu), số liệu quan trắc về nhiệt độ tại trạm khí tượng Lạng Sơn và số đợt không khí lạnh xâm nhập xuống Việt Nam, bài báo đã xác định được trung tâm hoạt động của áp thấp Aleut trong những năm áp thấp mạnh và những năm yếu. Đặc biệt, bài báo đã xác định được mối quan hệ giữa cường độ của áp thấp Aleut với sự xâm nhập lạnh xuống Việt Nam thông qua các đại lượng nhiệt độ tại trạm Lạng Sơn và số đợt xâm nhập lạnh xuống Việt Nam. Từ khóa: Áp thấp Aleut, áp cao Siberia, không khí lạnh. 1. Đặt vấn đề * Trên hình 1, vị trí trung bình của áp thấp Aleut được đánh dấu bằng hình gạch chéo. Khi Quy luật hoạt động, sự biến đổi theo thời áp thấp này hoạt động mạnh nó thường có một gian và không gian của các trung tâm khí áp, tâm duy nhất ở vào khoảng 52°N; 176°E, các dao động trong hoàn lưu khí quyển cũng nhưng khi áp thấp hoạt động yếu, nó thường như mối liên hệ của chúng với nhau từ lâu đã được chia thành hai trung tâm, vị trí trung bình được nhiều nhà khí tượng quan tâm nghiên cứu. của hai trung tâm đó được đánh dấu bằng hình Áp thấp Aleut là một trong những trung tâm khí tam giác. Tính trung bình, hai trung tâm này áp chính hoạt động rất mạnh trong mùa đông ở có cùng một giá trị khí áp nhưng trung tâm bán cầu Bắc. Thông qua những sự tương tác phía tây thường có quy mô lớn hơn trung tâm trong khí quyển, áp thấp Aleut có ảnh hưởng tới phía đông [2]. thời tiết và khí hậu trên một vùng rộng lớn [1]. Áp thấp Aleut là một trung tâm áp thấp bán vĩnh cửu, có vị trí và cường độ thay đổi theo mùa. Trong mùa đông, áp thấp này hoạt động mạnh và mở rộng phạm vi, đặc biệt là về phía đông và nam (hình 1), còn trong suốt mùa hè, nó nằm xa hơn về phía bắc gần khu vực cực Bắc, có phạm vi rất nhỏ và gần như không tồn tại [2]. ___ * Tác giả liên hệ: ĐT. 84-918996188 Hình 1. Vị trí trung bình của AL trong mùa đông [2]. Email: nvlanh@hunre.edu.vn 148
2. N.V. Lành, P.M. Tiến / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất và Môi trường, Tập 32, Số 3S (2016) 148-152 149 Overland cùng cộng sự [3], Hartmann & Siberia và sự ảnh hưởng của nó đến thời tiết Wendler [4] và Rodionov [5] đều khẳng định Việt Nam thì áp thấp Aleut gần như chưa được vị trí và cường độ của áp thấp Aleut là một quan tâm nghiên cứu một cách thỏa đáng [10]. trong những chỉ số chính của hệ thống khí Vì vậy, bài báo này nhằm tìm hiểu sự ảnh hậu trong mùa đông ở Bắc Thái Bình Dương. hưởng của áp thấp Aleut tới thời tiết Việt Nam Trong suốt mùa đông những thay đổi của áp trong mùa đông. thấp Aleut có ảnh hưởng đáng kể trên toàn bộ hoàn lưu khu vực Bắc Thái Bình Dương. Cường độ và vị trí địa lý của áp thấp Aleut 2. Cơ sở số liệu và phương pháp nghiên cứu khác nhau rất nhiều từ tháng này qua tháng khác, năm này sang năm khác. 2.1. Cơ sở số liệu Theo Chen và Zhai [6], dao động cực có mối quan hệ với hoạt động của áp cao Siberia và Bộ số liệu tái phân tích ERA- Intertim của áp thấp Aleut. Sự biến động về pha giữa cường Trung tâm Dự báo hạn vừa Châu Âu (ECMWF) độ của áp cao Siberia và áp thấp Aleut SH vào là bộ dữ liệu tái phân tích thế hệ thứ ba với mùa đông làm cho gradient khí áp giữa vùng nguồn số liệu được kết hợp từ cả quan sát và Siberia và quần đảo Aleut thay đổi và gió mùa mô hình, có dữ liệu đa biến liên tục từ năm mùa đông Đông Á chịu ảnh hưởng tương ứng. 1979 đến nay, có nhiều độ phân giải (0,125; Theo D’Arrigo [7], gradient khí áp vĩ tuyến 0,25; 0,5; 0,75; 1,0; 1,125; 1,5; 2,0; 2,25; 2,5; giữa áp thấp Aleut và áp cao Siberia ảnh hưởng 3,0), mực khí áp (1000mb - 1mb), có 2 định mạnh đối với gió mùa mùa đông Đông Á. Hệ số dạng cho dữ liệu muốn tải về là GRIB hay tương quan giữa cường độ gió mùa mùa đông NetCDF để lựa chọn cho phù hợp với mục đích Đông Á với cường độ của áp cao Siberia là 0,68 của từng bài nghiên cứu. và gió mùa mùa đông Đông Á với chỉ số Bắc Để thực hiện bài viết này, chúng tôi đã sử Thái Bình Dương (NPI được tính từ giá trị khí dụng các nguồn số liệu sau: áp trong hình chữ nhật từ 30°N-65°N; 160°E- - Số liệu tái phân tích của ERA-Interim 140°W, là một đại lượng phản ánh cường độ (Trung tâm Dự báo hạn vừa châu Âu) với độ phân của áp thấp Aleut) là -0,48. giải 1,0 x 1,0 gồm các yếu tố: khí áp, gió, độ cao địa thế vị theo ngày tại các mực: bề mặt, 850mb, Gao Hui [8] cũng chỉ ra rằng trong những 700 mb, 500mb, 300mb và 200mb trong thời gian năm áp cao Siberia và AL mạnh hơn thì gió là từ năm 1986-2015. Số liệu được tải về từ trang mùa mùa đông Đông Á mạnh hơn, cả dòng xiết web: cận nhiệt phía tây và rãnh Đông Á cũng mạnh full-moda. mẽ hơn so với bình thường. Mô hình này tạo - Số liệu số đợt không khí lạnh ảnh hưởng đến điều kiện thuận lợi cho gió tây bắc mạnh và miền Bắc Việt Nam trong giai đoạn 1986 - 2015. nhiệt độ không khí thấp hơn ở vùng nhiệt đới - Số liệu nhiệt độ quan trắc tại trạm Lạng Đông Nam Á. Sơn trong giai đoạn 1986-2015. Qian và cộng sự [9] cũng đã xác nhận rằng, những biến đổi trong mùa đông của áp thấp 2.2. Phương pháp nghiên cứu Aleut có ảnh hưởng mạnh mẽ đến thời tiết trên một khu vực rộng lớn của Trung Quốc, đặc biệt Bởi vì áp thấp Aleut không phải là áp thấp là vùng miền Đông Trung Quốc. tĩnh cho nên cường độ và vị trí địa lý của nó Như vậy, áp thấp Aleut có vai trò quan khác nhau rất nhiều từ tháng này qua tháng trọng đối với gió mùa mùa đông Đông Á, đối khác, năm này sang năm khác. Để xác định với sự xâm nhập của áp cao Siberia xuống phía cường độ của áp thấp Aleut các nhà khoa học đông nam. Thế nhưng, trong khi ở Việt Nam đã thường sử dụng chỉ số khí áp của áp thấp Aleut có khá nhiều công trình nghiên cứu về áp cao (ALPI). ALPI được tính như sau:
3. 150 N.V. Lành, P.M. Tiến / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất và Môi trường, Tập 32, Số 3S (2016) 148-152 Trong khu vực (hình chữ nhật) từ 20 - 700N tháng được tính là ba tháng chính đông (tháng và từ 1200E - 120°W, chia thành các ô vuông có 12, 1 và 2). Các yếu tố phản ánh sự xâm nhập kích thước 5 x 5 độ kinh/vĩ. Những ô vuông có lạnh ở đây được chọn gồm: nhiệt độ trung bình giá trị khí áp bề mặt trung bình nhỏ hơn hoặc tháng (Ttb), nhiệt độ tối thấp trung bình tháng bằng 1005mb được chọn. ALPI là giá trị khí áp (Tmtb), nhiệt độ tối thấp tuyệt đối tháng trung bình của những ô vuông được chọn [8, 11]. (Tmtd), số ngày rét đậm trong tháng (RĐ), số Ngoài ra, để thuận lợi, đơn giản cho việc áp ngày rét hại tháng (RH) ở Lạng Sơn và số đợt dụng sau này, chúng tôi còn lấy giá trị khí áp không khí lạnh xâm nhập xuống Việt Nam thấp nhất tại tâm áp thấp Aleut (ALP) biểu thị trong tháng (KKL). Kết quả tính toán cho thấy, cường độ của nó. hệ số tương quan giữa giá trị khí áp thấp nhất Giá trị ALPI và ALP sẽ được tính tương của áp thấp Aleut với tất cả các yếu tố và trong quan với nhiệt độ trung bình tháng, nhiệt độ tối tất cả các tập số liệu cũng như hệ số tương quan thấp tuyệt đối tháng, nhiệt độ tối thấp trung giữa ALPI trong tập số liệu gồm 30 năm và bình tháng, số ngày rét đậm tháng, số ngày rét tháng 2 thấp nên chúng tôi không đưa vào đây hại tháng tại trạm khí tượng Lạng Sơn và số đợt mà chỉ đưa vào kết quả tính cho tháng 1 và không khí lạnh xâm nhập xuống Việt Nam. tháng 12 trong những năm áp thấp Aleut mạnh và áp thấp yếu (bảng 1). Từ bảng 1 ta thấy, hệ số tương quan giữa 3. Mối quan hệ giữa áp thấp Aleut với sự ALPI tháng với các yếu tố: nhiệt độ trung bình xâm nhập lạnh xuống Việt Nam tháng, nhiệt độ tối thấp trung bình tháng và nhiệt độ tối thấp tuyệt đối tháng tại trạm khí Từ bộ bản đồ đường dòng và đường đẳng tượng Lạng Sơn đều có giá trị âm, còn hệ số áp, đẳng cao trên khu vực châu Á - Thái Bình tương quan giữa ALPI tháng với các yếu tố: số Dương được xây dựng, chúng tôi nhận thấy ngày rét đậm tháng, số ngày rét hại tháng ở rằng, trong những năm áp thấp Aleut mạnh trạm khí tượng Lạng Sơn và số đợt không khí (ALPI lớn hơn trung bình nhiều năm ), vị trí lạnh xâm nhập xuống Việt Nam trong tháng trung tâm AL thường lệch về phía đông so với đều có giá trị dương. Nghĩa là nếu áp thấp Aleut vị trí trung bình nhiều năm, hoàn lưu ở phía tây càng mạnh (trị số khí áp càng thấp) thì các đại cũng thu hẹp lại và mở rộng về phía đông mạnh lượng nhiệt độ tại trạm khí tượng Lạng Sơn hơn. Còn trong những năm áp thấp Aleut yếu càng tăng và số ngày rét đậm, rét hại tại trạm (ALPI nhỏ hơn trung bình nhiều năm), vị trí khí tượng Lạng Sơn và số đợt không khí lạnh trung tâm của áp thấp Aleut thường lệch về phía xâm nhập xuống Việt Nam càng giảm. tây so với vị trí trung bình nhiều năm, hoàn lưu ở phía đông cũng thu hẹp lại và mở rộng về Bảng 1. Hệ số tương quan tháng phía tây mạnh hơn. Năm Aleut mạnh Năm Aleut yếu 3.1. Mối quan hệ từng tháng Yếu ALPI ALPI ALPI ALPI tố tháng 1 tháng tháng 1 tháng Để xác định mối quan hệ giữa cường độ của 12 12 áp thấp Aleut với sự xâm nhập lạnh trong các tháng mùa chính đông, chúng tôi tiến hành tính Ttb -0,261 -0,379 -0,527 -0,253 hệ số tương quan theo từng tháng với hai tập số Tmtb -0,424 -0,250 -0,241 -0,377 liệu phân theo giá trị của ALPI: tập thứ nhất Tmtđ -0,270 -0,136 -0,153 -0,300 gồm cả 30 năm, tập thứ hai gồm những năm áp thấp Aleut mạnh (ALPI có giá trị lớn hơn trung RĐ 0,582 0,390 0,249 0,244 bình), tập thứ ba là những năm áp thấp Aleut RH 0,384 0,326 0,270 0,156 yếu (ALPI có giá trị nhỏ hơn trung bình). Các KKL 0,336 0,257 0,345 0,704
4. N.V. Lành, P.M. Tiến / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất và Môi trường, Tập 32, Số 3S (2016) 148-152 151 Trong đó, hệ số tương quan giữa ALPI với Bảng 2. Hệ số tương quan mùa nhiệt độ tối thấp tuyệt đối tháng có giá trị khá nhỏ và biến động khá lớn trong các tháng và Những Những năm trên các tập số liệu khác nhau (có giá trị từ - Yếu Tính chung năm áp áp thấp tố cả 30 năm thấp 0,136 đến - 0,300), còn các yếu tố khác có giá Aleut mạnh trị khá lớn và tương đối ổn định trong các tháng Aleut yếu và trên các tập số liệu. Đặc biệt trong những Ttb -0,252 -0,463 -0,158 năm áp thấp Aleut yếu, hệ số tương quan giữa ALPI với số đợt không khí lạnh xâm nhập Tmtb -0,351 -0,475 -0,235 xuống Việt Nam lên tới 0,704 trong tháng 12, Tmtd -0,210 -0,462 -0,231 với nhiệt độ trung bình tháng lên tới -0,527. RĐ 0,205 0,437 0,009 Trong những năm áp thấp Aleut mạnh, hệ số tương quan giữa ALPI với số ngày rét đậm RH 0,249 0,342 0,191 cũng lên tới 0,582. KKL 0,427 0,400 0,490 3.2. Mối quan hệ mùa Như vậy, trong cả hai trường hợp trên đêu thấy, nếu áp thấp Aleut càng mạnh (trị số khí áp Tiếp theo, để xác định mối quan hệ mùa, càng thấp) thì các đại lượng nhiệt độ tại trạm chúng tôi tiến hành tính toán hệ số tương quan khí tượng Lạng Sơn càng tăng và số ngày rét giữa ALP trung bình mùa (5 tháng mùa đông, đậm, rét hại tại trạm khí tượng Lạng Sơn và số từ tháng 11 đến tháng 3) với các yếu tố: nhiệt đợt không khí lạnh xâm nhập xuống Việt Nam độ trung bình (Ttb), nhiệt độ tối thấp trung bình càng giảm. Điều đó cho thấy, nếu áp thấp Aleut mùa (Tmtb), nhiệt độ tối thấp tuyệt đối mùa càng mạnh thì áp cao Siberia càng đi lệch đông (Tmtd), số ngày rét đậm mùa (RĐ), số ngày rét (phía của áp thấp Aleut) nên sự xâm nhập hại mùa (RH) ở Lạng Sơn và số đợt không khí xuống Việt Nam (phía nam) của nó càng ít. lạnh xâm nhập đến Việt Nam trong mùa (KKL). Kết quả tính toán được dẫn ra trong bảng 2. Từ bảng 2 ta thấy, cũng giống như hệ số 4. Kết luận tương quan tháng, hệ số tương quan giữa ALP mùa với các yếu tố: nhiệt độ trung bình mùa, Từ những kết quả nghiên cứu trên ta nhận nhiệt độ tối thấp trung bình mùa và nhiệt độ tối thấy rằng: thấp tuyệt đối mùa tại trạm khí tượng Lạng Sơn - Ở nước ngoài đã có rất nhiều công trình đều có giá trị âm, còn hệ số tương quan giữa nghiên cứu về áp thấp Aleut và những ảnh ALP mùa với các yếu tố: số ngày rét đậm, số hưởng của nó đối với thời tiết, khí hậu nhiều ngày rét hại ở trạm khí tượng Lạng Sơn và số nơi thông qua những sự tương tác hoàn lưu đợt không khí lạnh xâm nhập xuống Việt Nam quy mô lớn, đặc biệt là mối quan hệ giữa đều có giá trị dương. cường độ của áp thấp này với cường độ gió Hệ số tương quan giữa ALP với cả 6 đại mùa mùa đông Đông Á thông qua hoạt động lượng khí tượng trong những năm áp thấp của áp cao Siberia. Aleut mạnh đều có giá trị khá lớn và ổn định - Áp thấp Aleut ảnh hưởng đến thời tiết (từ 0,342 đến -0,475), còn trong những năm áp Việt Nam trong các tháng mùa đông một cách thấp Aleut yếu, hệ số tương quan nhỏ và biến khá rõ rệt; theo đó, khi áp thấp này mạnh lên, động rất lớn (từ 0,009 đến 0,490). Riêng hệ số sự xâm nhập lạnh xuống Việt Nam giảm đi do tương quan giữa ALP với số đợt không khí áp cao Siberia di chuyển có hướng lệch đông lạnh xâm nhập xuống Việt Nam có giá trị ổn hơn lệch nam. Hệ số tương quan giữa cường độ định và khá lớn trên các tập số liệu (từ 0,400 của áp thấp Aleut với số đợt không khí lạnh đến 0,490). xâm nhập xuống Việt Nam trong tất cả các
5. 152 N.V. Lành, P.M. Tiến / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất và Môi trường, Tập 32, Số 3S (2016) 148-152 chuỗi số liệu, các thời kì đều khá ổn định và [6] Chen Yang and Zhai Panmao (2011). cao, cao nhất lên tới 0,704. Interannual to decadal variability of the winter Aleutian Low intensity during 1900 - 2004. Acta Meteor. Sinica, 25(6), 710–724. Tài liệu tham khảo [7] D’Arrigo R., R. Wilson, F. Panagiotopoulos, and B. Wu (2005). On the long-term interannual [1] Aleutian low. Glossary of Meteorology. variability of the east Asian winter monsoon. American Meteorological Society. Geophysical Research Letters, Vol. 32, L21706, ( doi:10.1029/2005GL023235. [2] Glossary of Key Atmospheric and Oceanographic [8] Gao Hui (2007). Comparison of East Asian winter Features that affect Extreme Winds, Rainfall, monsoon indices. Advances in Geosciences., vol Waves and Water Levels in the North Pacific. 10, pp 31- 37. ( [9] Qian, W. H., H. N. Zhang, and Y. F. Zhu, (2001), hp?page=glossary). Interannual and interdecadal variability of East [3] McLain, D.R., Favorite, F., (1976), Anomalouly Asian areas and their impact on temperature of cold winters in the southeastern Bering Sea China in winter season for the last century. Adv. 1971-75. Marine Science Communications 2, Atmos. Sci., 18(4), 511- 523. 299 - 334. [10] Nguyễn Viết Lành, Phạm Vũ Anh và nnk [4] Hartmann & Wendler (2005) Hartmann, B., and (2012), Nghiên cứu xác định những hệ thống và G. Wendler, 2005: The significance of the 1976 hình thế thời tiết chính ảnh hưởng đến Việt Nam Pacific climate shift in the climatology of Alaska. phục vụ dự báo thời tiết, đặc biệt là thời tiết Journal of climate, vol 18, 4824 - 4839. nguy hiểm, Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu [5] Rodionov, S.N., Overland, J.E., Bond, N.A, (2005), khoa học cấp Bộ. The Aleutian low and winter climatic conditions in [11] King, A.M. and Surry, J.R. 2015. A New Method for the Bering Sea. Part I: Classification. Journal of Calculating ALPI: the Aleutian Low Pressure Index. Climate 18, 160 - 177. Can. Tech. Rep. Fish. Aquat. Sci. 3135: 31 + vp. Researching Relations between Intrusion of Cold Air to Vietnam with Aleut Low Nguyen Viet Lanh, Pham Minh Tien Hanoi University of Natural Resources and Environment, N0 41A Phu Dien, Bac Tu Liem, Hanoi Abstract: By using reanalysis data of ERA-Interim of European Centre for Medium-Range Weather Forecasts, monitoring data on the temperature at the meteorological station of Lang Son and the cold air intrusion into Vietnam, the article identified the operations center of the Aleutian low in strong and weak years. In particular, the article identified the relationship between the intensity of the Aleutian low with intrusion of cold air into Vietnam through the the temperature elements in Lang Son stations and cold air times to intrusion Vietnam. Keywords: Aleutian Low, Siberia High, Cold Air.