Luận Án Tiến Sĩ Về Biến Đổi Đặc Trưng Gió Mùa Hè Tại Tây Nguyên Và Nam Bộ

Luận án tiến sĩ nghiên cứu biến đổi đặc trưng gió mùa mùa hè tại Tây Nguyên và Nam Bộ, cung cấp cái nhìn sâu sắc về khí hậu khu vực.

• Tác giả: Ngô Thị Thanh Hương
• Người hướng dẫn: PGS. Vũ Thanh Hằng
• Trường học: Trường Đại học Khoa học Tự nhiên
• Chuyên ngành: Khí tượng và khí hậu học
• Đề tài: Biến đổi một số đặc trưng gió mùa mùa hè ở Tây Nguyên và Nam Bộ
• Loại tài liệu: Luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Khái niệm và các khu vực gió mùa
• 1.2. Tình hình nghiên cứu về gió mùa mùa hè trên thế giới
• 1.2.1. Nghiên cứu về gió mùa mùa hè trong quá khứ
• 1.2.2. Nghiên cứu khả năng mô phỏng và dự tính GMMH từ sản phẩm mô hình số
• 1.3. Tình hình nghiên cứu về gió mùa mùa hè ở Việt Nam
• 1.3.1. Các nghiên cứu về gió mùa mùa hè trong quá khứ
• 1.3.2. Nghiên cứu về mưa cực đoan
• 2. SỐ LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Số liệu quan trắc
• 2.2. Số liệu tái phân tích
• 2.3. Số liệu mô hình
• 2.4. Phương pháp nghiên cứu
• 2.4.1. Phương pháp xác định ngày bắt đầu/ kết thúc mùa mưa và mùa gió mùa mùa hè
• 2.4.2. Phương pháp tính toán các chỉ số mưa
• 2.4.3. Phương pháp kiểm nghiệm thống kê
• 2.4.4. Phương pháp hiệu chỉnh lượng mưa
• 3. CHƯƠNG 3: MỘT SỐ ĐẶC TRƯNG GIÓ MÙA MÙA HÈ VÀ MƯA THỜI KỲ 1981-2014
• 3.1. Phân bố lượng mưa trên khu vực Tây Nguyên và Nam Bộ
• 3.1.1. Phân bố lượng mưa trên khu vực Tây Nguyên
• 3.1.2. Phân bố lượng mưa trên khu vực Nam Bộ
• 3.2. Xác định mùa mưa/ mùa gió mùa mùa hè trên khu vực Tây Nguyên, Nam Bộ và đặc điểm một số trường quy mô lớn
• 3.2.1. Xác định mùa mưa/ mùa gió mùa mùa hè trên khu vực Tây Nguyên và Nam Bộ
• 3.2.2. Đặc điểm một số trường quy mô lớn liên quan đến hoạt động gió mùa mùa hè khu vực Tây Nguyên và Nam Bộ
• 3.3. Mối quan hệ giữa lượng mưa gió mùa mùa hè với thời gian kéo dài gió mùa mùa hè
• 3.4. Sự biến đổi của các chỉ số mưa ở khu vực Tây Nguyên và Nam Bộ
• 4. DỰ TÍNH MỘT SỐ ĐẶC TRƯNG GMMH THEO KỊCH BẢN RCP
• 4.1. Khả năng mô phỏng GMMH từ mô hình khí hậu khu vực RegCM
• 4.2. Dự tính sự biến đổi của hoạt động GMMH ở Tây Nguyên và Nam Bộ trong tương lai
• 4.2.1. Hoạt động gió mùa mùa hè thời kỳ cơ sở 1986-2005
• 4.2.2. Dự tính biến đổi của hoạt động gió mùa mùa hè
• 4.2.3. Sự thay đổi của hoàn lưu trong thời kỳ GMMH
• 4.3. Dự tính sự biến đổi của các chỉ số mưa trong thời kỳ GMMH
• 4.3.1. Khu vực Tây Nguyên
• 4.3.2. Khu vực Nam Bộ
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN CỦA TÁC GIẢ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Biến Đổi Đặc Trưng Gió Mùa Hè Ở Tây Nguyên Và Nam Bộ

Biến đổi khí hậu đang trở thành một trong những vấn đề cấp bách nhất hiện nay, đặc biệt là trong lĩnh vực khí tượng. Gió mùa hè là một trong những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến thời tiết và khí hậu ở khu vực Tây Nguyên và Nam Bộ. Nghiên cứu về biến đổi đặc trưng gió mùa hè không chỉ giúp hiểu rõ hơn về các hiện tượng khí hậu mà còn có ý nghĩa quan trọng trong việc dự báo thời tiết và ứng phó với các hiện tượng cực đoan.

1.1. Khái Niệm Về Gió Mùa Hè Và Đặc Trưng Khí Hậu

Gió mùa hè là hiện tượng khí hậu đặc trưng cho các vùng nhiệt đới, trong đó gió thịnh hành từ biển vào đất liền, mang theo độ ẩm cao và gây ra mưa lớn. Ở Tây Nguyên và Nam Bộ, gió mùa hè thường bắt đầu từ tháng 5 và kéo dài đến tháng 10, với lượng mưa lớn nhất thường xảy ra vào tháng 7 và tháng 8.

1.2. Tình Hình Nghiên Cứu Về Gió Mùa Hè Ở Việt Nam

Nghiên cứu về gió mùa hè ở Việt Nam đã được thực hiện từ nhiều năm qua, với nhiều công trình nghiên cứu tập trung vào đặc điểm lượng mưa, thời gian bắt đầu và kết thúc mùa gió mùa. Các nghiên cứu này đã chỉ ra rằng, biến đổi khí hậu đang làm thay đổi đáng kể các đặc trưng này, ảnh hưởng đến sản xuất nông nghiệp và đời sống của người dân.

II. Vấn Đề Biến Đổi Khí Hậu Ảnh Hưởng Đến Gió Mùa Hè

Biến đổi khí hậu đang gây ra những tác động nghiêm trọng đến gió mùa hè ở Tây Nguyên và Nam Bộ. Sự thay đổi này không chỉ ảnh hưởng đến lượng mưa mà còn làm thay đổi thời gian và cường độ của gió mùa. Những biến đổi này có thể dẫn đến các hiện tượng thời tiết cực đoan như lũ lụt và hạn hán.

2.1. Tác Động Của Biến Đổi Khí Hậu Đến Lượng Mưa

Lượng mưa trong mùa gió mùa hè đang có xu hướng tăng lên ở một số khu vực, trong khi ở những khu vực khác lại giảm. Điều này gây ra sự không đồng đều trong phân bố lượng nước, ảnh hưởng đến sản xuất nông nghiệp và sinh kế của người dân.

2.2. Sự Thay Đổi Thời Gian Bắt Đầu Và Kết Thúc Gió Mùa

Thời gian bắt đầu và kết thúc của gió mùa hè đang có xu hướng thay đổi, với ngày bắt đầu gió mùa thường đến sớm hơn và ngày kết thúc muộn hơn. Sự thay đổi này có thể dẫn đến những tác động tiêu cực đến mùa màng và các hoạt động kinh tế khác.

III. Phương Pháp Nghiên Cứu Biến Đổi Đặc Trưng Gió Mùa Hè

Để nghiên cứu biến đổi đặc trưng gió mùa hè, các nhà khoa học đã sử dụng nhiều phương pháp khác nhau, bao gồm phân tích số liệu quan trắc, mô hình hóa khí hậu và các phương pháp thống kê. Những phương pháp này giúp xác định rõ hơn các xu hướng biến đổi và dự đoán các hiện tượng khí hậu trong tương lai.

3.1. Phân Tích Số Liệu Quan Trắc

Số liệu quan trắc từ các trạm khí tượng là nguồn thông tin quan trọng để phân tích biến đổi khí hậu. Các số liệu này giúp xác định các chỉ số mưa, nhiệt độ và độ ẩm, từ đó đưa ra những nhận định chính xác về biến đổi gió mùa.

3.2. Mô Hình Hóa Khí Hậu

Mô hình hóa khí hậu là một công cụ mạnh mẽ để dự đoán các xu hướng biến đổi trong tương lai. Các mô hình này giúp mô phỏng các điều kiện khí hậu và đưa ra các kịch bản khác nhau về biến đổi khí hậu.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Nghiên Cứu Gió Mùa Hè

Nghiên cứu về biến đổi đặc trưng gió mùa hè không chỉ có giá trị lý thuyết mà còn có nhiều ứng dụng thực tiễn. Những thông tin từ nghiên cứu này có thể được sử dụng để cải thiện dự báo thời tiết, quản lý tài nguyên nước và phát triển nông nghiệp bền vững.

4.1. Cải Thiện Dự Báo Thời Tiết

Thông qua việc hiểu rõ hơn về biến đổi gió mùa hè, các cơ quan khí tượng có thể cải thiện độ chính xác của dự báo thời tiết, giúp người dân chủ động hơn trong việc ứng phó với các hiện tượng thời tiết cực đoan.

4.2. Quản Lý Tài Nguyên Nước

Nghiên cứu về gió mùa hè cũng giúp các nhà quản lý tài nguyên nước có những quyết định đúng đắn hơn trong việc phân bổ nước, đặc biệt trong các mùa khô hạn.

V. Kết Luận Về Biến Đổi Đặc Trưng Gió Mùa Hè

Biến đổi đặc trưng gió mùa hè ở Tây Nguyên và Nam Bộ đang diễn ra với nhiều xu hướng đáng lo ngại. Việc nghiên cứu và hiểu rõ về những biến đổi này là rất cần thiết để có những biện pháp ứng phó kịp thời và hiệu quả. Tương lai của gió mùa hè sẽ phụ thuộc vào các chính sách ứng phó với biến đổi khí hậu và sự phát triển bền vững.

5.1. Tương Lai Của Gió Mùa Hè

Dự báo rằng, trong tương lai, gió mùa hè sẽ tiếp tục biến đổi do ảnh hưởng của biến đổi khí hậu. Các nghiên cứu cần tiếp tục được thực hiện để theo dõi và đánh giá những thay đổi này.

5.2. Đề Xuất Chính Sách Ứng Phó

Cần có các chính sách ứng phó với biến đổi khí hậu nhằm giảm thiểu tác động tiêu cực đến gió mùa hè, bảo vệ môi trường và phát triển kinh tế bền vững.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1.1 Khái niệm và các khu vực gió mùa Khái niệm gió mùa Gió mùa là chế độ dòng khí của hoàn lưu khí quyển trên một phạm vi rộng lớn của bề mặt Trái Đất, trong đó gió thịnh hành chuyển ngược hướng hay gần như ngược hướng từ mùa đông sang mùa hè và từ mùa hè sang mùa đông (Khromov, 1967 [48]). Theo tác giả, hướng rõ thịnh hành giữa mùa đông và mùa hè phải hợp với nhau một góc lớn hơn hoặc bằng 120o [48]. Theo Ramage (1971) [63], khu vực gió mùa là khu vực thỏa mãn 4 điều kiện như sau: (i) Hướng gió thịnh hành tháng 1 và tháng 7 lệch nhau một góc 120o-180o; (ii) Tần suất trung bình của hướng gió thịnh hành tháng 1 và tháng 7 phải vượt quá 40%; (iii) Có sự thay thế giữa xoáy thuận, xoáy nghịch mặt đất vào mùa đông và mùa hè; (iv) Gió hợp thành phải có tốc độ trung bình phải vượt quá 3 m/s xảy ra ít nhất 1 trong hai tháng đã đề cập ở trên. Theo tác giả, khu vực gió mùa được giới hạn trong khoảng 25oS-35oN, 30oW- 170oE, chiếm phần lớn ở bán cầu Đông [63].

Trong hai loại gió mùa, gió mùa mùa hè (GMMH) cung cấp lượng mưa lớn cho các hoạt động sản xuất, nông lâm ngư nghiệp, thủy điện. Tuy nhiên, mùa mưa đến sớm hay đến muộn, cùng với những biến đổi về cường độ mưa cũng gây ra những ảnh hưởng nghiêm trọng đến các lĩnh vực trên. Do đó, nghiên cứu về ngày bắt đầu/ kết thúc GMMH và mối quan hệ của nó với lượng mưa là vấn đề hết sức cần thiết. Nhân tố hình thành gió mùa Có ba nhân tố hình thành và duy trì hoạt động gió mùa: sự nóng lên khác nhau theo mùa của lục địa và đại dương, các quá trình ẩm của khí quyển và sự quay của trái đất [63].

Cụ thể như sau: - Sự nóng lên khác nhau theo mùa: Do sự thay đổi độ cao biểu kiến của mặt trời cùng với chế độ nhiệt khác nhau giữa lục địa và đại dương, đã dẫn đến sự biến đổi lớn của khí áp theo mùa. Trên lục địa, mùa đông lạnh đi, hình thành áp cao lạnh lục địa. Mùa hè thì lục địa bị đốt nóng, dẫn tới hình thành áp thấp nóng lục địa. Trên biển, sự chênh lệch nhiệt độ giữa các mùa rất ít, do đó khí áp trên mặt biển ít biển đổi.

Kết quả là, gradient khí áp hướng ra biển vào mùa đông và hướng vào đất liền 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] mùa hè. Sự đổi hướng gradient khí áp theo mùa dẫn đến sự đổi hướng gió thịnh hành theo mùa. - Sự quay của Trái Đất: Do có lực Coriolis nên các dòng khí trong gió mùa có quỹ đạo cong. Dòng không khí hướng từ nơi có khí áp cao đến nơi có khí áp thấp.

Đồng thời, khi dòng khí vượt xích đạo đi lên bán cầu kia sẽ bị đổi hướng do ảnh hưởng của lực Coriolis. Nhìn chung có nhiều nguyên nhân góp phần hình thành GMMH, tuy nhiên có thể chia thành hai loại nguyên nhân [12]: nguyên nhân động lực và nguyên nhân nhiệt lực đã kết hợp chặt chẽ với nhau để hình thành cơ chế độ gió mùa phát triển mạnh mẽ, phức tạp trên khu vực Việt Nam. Nguyên nhân động lực là sự dịch chuyển hành tinh của các đới khí áp và gió theo phân bố của bức xạ mặt trời theo mùa, cụ thể là sự vận chuyển kinh hướng từ nam lên bắc. Nguyên nhân nhiệt lực thể hiện ở sự phân bố không đồng đều của nhiệt độ giữa lục địa và đại dương trong hai mùa.

Phân chia khu vực gió mùa GMMH Châu Á là hệ thống gió mùa lớn nhất trên trái đất và cung cấp lượng mưa dồi dào cho khu vực Châu Á. Hiện nay, phân chia hệ thống gió mùa Châu Á phụ thuộc vào mục đích nghiên cứu. Theo Murakami và Matsumoto (1994) [55], khu vực gió mùa Châu Á bao gồm gió mùa Đông Nam Á (SEAM), gió mùa tây bắc Thái Bình Dương (WNPM), gió mùa bắc Oxtralia (NAIM) và hai vùng mưa ngoại nhiệt đới meiyu ở Trung Quốc và Baiu ở Nhật Bản. Khu vực gió mùa Đông Nam Á kéo dài từ phía đông biển Ả rập, Ấn Độ, Vịnh Bengal, bán đảo Đông Dương (Việt Nam, Lào, Campuchia), gồm cả gió mùa Nam Á [55].

Theo Wang và Ho (2002) và Wang và ccs (2003), GMMH Châu Á được chia thành ba tiểu hệ thống gió mùa: GMMH Ấn Độ (ISM) (50N-270N, 650E-1050E), GMMH tây bắc Thái Bình Dương (WNPSM) (50N-22,50N, 1050E-1500E), GMMH Đông Á (EASM) (22,50N-450N, 1050E-1400E) [70, 71] (Hình 1. 5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Bản đồ phân chia khu vực GMMH Châu Á-Thái Bình Dương thành 3 tiểu khu vực. ISM là khu vực GMMH Ấn Độ và WNPSM là khu vực GMMH tây bắc Thái Bình Dương (gió mùa nhiệt đới), EASM là khu vực GMMH Đông Á (gió mùa cận nhiệt đới), bán đảo Đông Dương là ranh giới giữa ba đới gió mùa trên [70] Mặt khác, theo Krishnamurti và cs (1976), GMMH Ấn Độ: đặc trưng bởi các thành phần như sau: (1) áp cao Mascarence; (2) dòng xiết vượt xích đạo Đông Phi; (3) rãnh gió mùa ở phía bắc Ấn Độ; (4) áp cao Tây Tạng; (5) dòng xiết gió đông nhiệt đới; (6) mây gió mùa; (7) mưa gió mùa (Hình 1.

Nguồn gốc: Áp cao Mascarene là một áp cao thuộc hệ thống áp cao cận nhiệt đới nằm phía nam Ấn Độ Dương có tâm ở vào khoảng 300S và 500E gần đảo Mascarene. Vào mùa hè ở bán cầu Bắc, tín phong đông nam từ áp cao này vượt qua xích đạo trên khu vực Đông Phi thành dòng xiết vượt xích đạo Đông Phi ở tầng thấp. Sau đó, dòng này sẽ tách ra thành hai nhánh ở 10oN và 60oE vượt qua phía nam Ả Rập rồi tới miền trung tâm và miền nam duyên hải Ấn Độ. Khi GMMH vượt xích đạo thổi tới và hội tụ vào rãnh gió mùa cùng với gió đông ở rìa phía bắc của rãnh thì tiềm năng của rãnh tăng lên, rãnh có thể phát triển lên cao tới giữa tầng đối lưu.

Vị trí trung bình của rãnh xích đạo biến đổi từ 180N trên vùng Tây Phi lên đến 300N trên khu vực tây nam Trung Quốc [49]. Áp cao Tây Tạng là một xoáy nghịch trong tầng đối lưu trên ở vùng bắc Ấn- Độ, xuất hiện khi áp thấp gió mùa ngự trị ở tầng thấp. Áp cao này được thiết lập từ tháng 7 và duy trì đến tháng 9, sau đó di chuyển theo hướng tây nam trở thành vùng áp thấp nóng. 6 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] GMMH cung cấp lượng mưa chính cho khu vực Ấn Độ từ tháng 6 đến tháng 9, mùa mưa bắt đầu sớm nhất khu vực Sri Lanka và chỏm cực nam của Ấn Độ và muộn nhất nhất ở tây bắc Ấn Độ [33].

Áp cao Tibet Dòng xiết gió đông nhiệt đới 200MB Bắc bán Màn mưa cầu gió mùa 300N Mưa gió Rãnh gió mùa mùa Dòng xiết mực thấp Xích đạo Áp cao Mascarene Bề mặt 250S 0 0 Nam bán cầu 30 E 90 E Kinh độ Hình 1. Các thành phần trong cấu trúc trung bình của gió mùa Nam Á [49] Theo Hình 1.3 của Domroes và Peng (1988) [33], GMMH Đông Á gồm các thành phần: (1) áp cao châu Úc; (2) dòng xiết vượt xích đạo ở nam Biển Đông; (3) gió mùa tây nam; (4) rãnh gió mùa và dải hội tụ nhiệt đới; (5) gió đông nhiệt đới; (6) áp cao tây bắc Thái Bình Dương, (7) front mưa Mai; (8) nhiễu động ngoại nhiệt đới. Mưa GMMH trên khu vực Đông Á thường xảy ra trên khu vực có hoạt động của các dải hội tụ gió như rãnh gió mùa, hội tụ nhiệt đới, front mưa Mai, và các vùng bờ biển đón gió mùa [33]. Như vậy, có thể thấy tại mực thấp có ba dòng khí tham gia vào hệ thống GMMH Đông Á: 1) Từ áp cao Châu Úc không khí lạnh lục địa cùng với tín phong bán cầu nam vượt qua xích đạo đi lên Biển Đông; 2) Từ Ấn Độ, dòng GMMH Ấn Độ thổi tới khu vực Đông Á; 3) Từ vùng biển tây bắc Thái 7 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Bình Dương, tín phong bắc bán cầu có hướng đông và đông nam ở rìa áp cao cận nhiệt đi vào khu vực Đông Á.

Nhiễu động ngoại nhiệt đới 8 Front mưa Mai 7 300N 6 Áp cao tây Thái Bình Dương 5 Dòng xiết gió đông nhiệt đới 4 Rãnh gió mùa, ITCZ 3 Gió mùa tây nam 2 Xích đạo Dòng xiết xích đạo 300S Áp cao Úc châu 1 1100E 1500E Hình 1.3: Các thành phần trung bình của gió mùa Đông Á [33]. Tuy nhiên, với cách phân chia nào thì Việt Nam nằm trên bán đảo Đông Dương, là nơi ranh giới giữa các đới GMMH Nam Á và Đông Á, tây bắc Thái Bình Dương nên chịu ảnh hưởng bởi các đới gió mùa này do đó chế độ GMMH ở khu vực Việt Nam hết sức phức tạp. Ngoài ra, theo tác giả Trần Công Minh, (2006), chế 8 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] độ mưa ở khu vực Việt Nam chịu sự chi phối của cả chế độ gió mùa và hoạt động bão xảy ra trên khu vực [8]. Nhiều nghiên cứu chỉ ra rằng mùa GMMH trùng với mùa mưa mùa hè, như ở khu vực Ấn Độ [35, 41].

Trong khi đó, Wang và cs (2002), Zhang và ccs (2002) cho thấy ngày bắt đầu mùa mưa cũng là ngày bắt đầu GMMH trên khu vực Châu Á [70, 78]. Tuy nhiên, trong nghiên cứu của Nguyễn Hướng Điền và cs (2000), tác giả phân biệt hai khái niệm về sự bắt đầu của GMMH và sự bắt đầu của mùa mưa do GMMH ở trên khu vực Tây Nguyên và Nam Bộ [3]. Theo tác giả, ngày bắt đầu GMMH và ngày bắt đầu mùa mưa có thể không trùng nhau. Mùa GMMH có thể đã bắt đầu nhưng mùa mưa gió mùa có thể chưa bắt đầu nếu như không có nhiễu động làm cho không khí xích đạo nóng ẩm bị đẩy lên cao lạnh đi để hình thành mây.

Trong đó, những nhiễu động có thể được kể đến như nhiễu động xoáy thuận, sự cưỡng bức của địa hình hay dải hội tụ nhiệt đới… Ngoài ra, tác giả cũng lí giải thêm về cơ chế hình thành GMMH như sau: GMMH bắt đầu khi hệ thống gió phía tây nam ở mặt đất và phía tây và tây nam ở mực 1,5 km đến 5 km chi phối toàn bộ phần phía nam của khu vực Đông Nam Á trong áp thấp Nam Á có tâm trên Ấn Độ, Pakistan.