CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN 1.1Vấn đề dự báo mưa lớn ở Bắc Bộ Trong những năm gần đây, vấn đề dự báo mưa lớn thời đoạn ngắn, thời hạn vừa và thời hạn dài tại khu vực Bắc Bộ là một trong những bài toán được các nhà nghiên cứu cũng như những dự báo viên làm công tác nghiệp vụ đặc biệt quan tâm bởi tính ứng dụng thiết thực đối với đời sống xã hội. Thông tin về dự báo, cảnh báo mưa lớn thời hạn ngắn cho khu vực Bắc Bộ sẽ rất hữu ích cho các nhà hoạch định chính sách như việc chủ động ứng phó với các hiện tượng thiên tai như lũ quét, sạt lở đất, ngập úng, … thường hay xuất hiện trong những trận mưa lớn tại Bắc Bộ, đặc biệt là khu vực vùng núi nơi có địa hình hiểm trở, dốc lớn, lưu vực hẹp. Đối với thông tin dự báo mưa lớn trong dự báo hạn vừa và dự báo hạn dài cho khu vực Bắc Bộ sẽ là tiền đề cho các định hướng sản xuất dân sinh của người dân như trong việc hoạch định sản xuất vụ hè thu, vụ đông xuân nhất là với các tỉnh thuộc đồng bằng sông Hồng. Muốn dự báo mưa lớn, có hai vấn đề được quan tâm hàng đầu, đó là: Định nghĩa, phân cấp mưa lớn Những hình thế gây ra mưa lớn 1.1 Định nghĩa, phân cấp mưa lớn trong nghiệp vụ Trước khi nghiên cứu dự báo mưa lớn thì khái niệm mưa lớn cần được làm rõ.
Mưa lớn có thể đươc định nghĩa theo những cách khác nhau tùy thuộc vào khu vựcnghiên cứu và đặc điểm chế độ mưa của khu vực đó. Theo Hiệp hội khí tượng Mỹ, mưa lớn được định nghĩa là là đợt/ngày mưa có lượng mưa một giờ lớn hơn 0,76cm(tương đương với 18,24 mm/ngày). Năm 2000, theo nghiên cứu của Osborn và Hulme [14] về xu thế của các sự kiện mưa lớn trên khu vực nước Anh xác định sự kiện mưa lớn là mưa có cường độ lớn hơn 15mm/ngày. Bằng cách sử dụng ngưỡng phân vị thứ 90 và 95, năm 2005, Groisman và cộng sự[10] định nghĩa mưa lớn là mưa có lượng mưa ngày lớn hơn lượng mưa tương ứng với các ngưỡng phân vị.
Tại Việt Nam, mưa thường được phân thành các cấp khác nhau, trong thông tư 41/2017/TT-BTNMT ngày 23/10/2017 [1] về quy định kỹ thuật đánh giá chất lượng 9 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com dự báo, cảnh báo khí tượng, phần phụ lục quy định thuật ngữ cấp mưa, mưa lớn không tính thời gian mưa xảy ra liên tục hay ngắt quãng (theo ký hiệu trong sổ AERO): - Mưa vừa: có lượng mưa trong 12h từ 8-25mm. - Mưa to: có lượng mưa trong 12h từ 25-50mm. - Mưa rất to: có lượng mưa trong 12h trên 50mm.2 Những hình thế gây mưa lớn cho khu vực Bắc Bộ Những đợt mưa lớn xảy ra trên diện rộng tại các tỉnh vùng núi Bắc Bộ thường bị ảnh hưởng nhiều từ điều kiện địa hình. Trong đó, những điểm mưa có lượng rất lớn thường xuất hiện trong thời gian ngắn.
Những đợt mưa lớn này thường kéo dài 2, 3 ngày. Tuy nhiên, có những đợt mưa lớn có thời gian kéo dài tới 8 đến 9 ngày nhưng thời gian có mưa không xuất hiện liên tục, đôi lúc ngắt quãng đan xen là các ngày có mưa với lượng ít hoặc những khoảng thời gian ngớt mưa.Các dạng hình thế quy mô lớn gây mưa lớn tương đối đa dạng. Các nguyên nhân gây ra mưa lớn đa phần là do chịu ảnh hưởng từ xoáy thuận nhiệt đới, xoáy thuận nhiệt đới kết hợp với gió đông nam, xoáy thuận nhiệt đới kết hợp với không khí lạnh, dải hội tụ nhiệt đới, dải hội tụ nhiệt đới kết hợp với không khí lạnh, không khí lạnh kết hợp với hội tụ gió tín phong, xoáy thấp lạnh hoặc dải áp thấp ở Nam Trung Quốc kết hợp với không khí lạnh; rãnh thấp nóng phía tây kết hợp với không khí lạnh, …Vào mùa hè, mưa lớn trên diện rộng tại khu vực Bắc Bộ chủ yếu do hoạt động của dải hội tụ nhiệt đới (ITCZ), nhất là trong tháng 6 khi ITCZ đã bắt đầu xuất hiện và có trục ở phía nam Trung Quốc và phía bắc Việt Nam có thể nối với một vùng xoáy thấp hoặc bão trên khu vực Biển Đông. Sang đến mùa đông, hình thế gây mưa lớn nhiều nơi tại khu vực Bắc Bộ thường do front lạnh, khối không khí lạnh phía Bắc… Năm 2007, theo nghiên cứukhoa học “Nghiên cứu tác động tham số hóa đối lưu đối với dự báo mưa lớn Bắc Bộ bằng mô hình HRM” của Vũ Thanh Hằng [4] đã chỉ ra rằng mưa trên lãnh thổ Việt Nam là kết quả tác động phức tạp của hoàn lưu nhiệt đới với địa hình đồi núi trên ¾ lãnh thổ Việt Nam.
Qua việc phân tích synốp trên cơ sở số liệu bản đồ thời tiết, nghiên cứu đã phân chia thành 5 loại hình thế synốp cơ 10 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com bản gây mưa lớn diện rộng đối với khu vực Bắc Bộ chính là do xoáy thuận nhiệt đới, do rãnh áp thấp, do rãnh áp thấp bị nén, do rãnh gió tây và do sự hội tụ kinh hướng. Trong đó, mưa do xoáy thuận nhiệt đới là loại hình thế gây mưa lớn đặc trưng cho Đông Bằng Bắc Bộ nói riêng và cho toàn Bắc Bộ nói chung. Xoáy thuận nhiệt đới ở đây được hiểu là bao gồm bão, áp thấp nhiệt đới (ATNĐ), xoáy thấp phát triển từ tầng thấp đến khoảng 5000m. Xoáy thuận nhiệt đới ảnh hưởng trực tiếp đến Đồng Bằng Bắc Bộ thường gây mưa kéo dài vài ba ngày và tập trung vào hai ngày đầu.
Tuy nhiên mưa do bão, ATNĐ có cường độ gia tăng, thời gian kéo dài hơn, phạm vi rộng hơn nếu hoạt động của bão, ATNĐ kèm theo hoạt động của dải hộitụ nhiệt đới hoặc hoạt động của đới gió đông nam mạnh từ rìa áp cao cận nhiệt đới. Cần lưu ý rằng mưa do bão, ATNĐ đôi khi xảy ra không đồng nhất trong một khu vực hẹp do vai trò địa hình đã làm phân hóa khá rõ các nơi khác nhau trong một khu vực hẹp thậm chí hai khu vực liền kề. Mưa do bão, ATNĐ đối vớiBắc Bộ thường tập trung vào mùa bão là tháng 7 và tháng 8, đây là những tháng tần suất mưa xảy ra lớn hơn nên vai trò mưa do hoạt động xoáy thuận nói chung, bão, ATNĐ nói riêng có vị trí khá quan trọng trong các quá trình mưa gây lũ lụt lớn. Ngoài ra, một hình thế gây mưa khá đặc trưng cho khu vực đồng bằng Bắc Bộ là do dải hội tụ nhiệt đới (ITCZ) và rãnh áp thấp có trục Tây Bắc – Đông Nam.
ITCZ là một dải thời tiết xấu, nhiều mây kèm theo mưa bất ổn định gây ra bởi sự hội tụ giữa 2 luồng gió tín phong bắc bán cầu và tín phong nam bán cầu hoặc giữa tín phong bắc bán cầu và gió mùa mùa hè mà bản chất là do tín phong nam bán cầu đổi hướng khi vượt qua xích đạo (gió mùa Tây Nam trên khu vực đông nam Châu Á và biển Đông). ITCZ cho lượng mưa không lớn khoảng 30 –50mm và tập trung vào các tháng 7, 8 và 9. ITCZ chỉ có khả năng gây mưa lớn khi có tác động kết hợp với sự tăng cường lấn sâu về phía Tây của áp cao cận nhiệt đới với sự hoạt động của gió mùa đông nam dày và phát triển cao đến 5000m hoặc cao hơn. Ngoài ITCZ thông thường còn phát hiện được 1 loại đường hội tụ khác đó là rãnh áp thấp có trụcTây Bắc - Đông Nam.
Sự tồn tại của rãnh này do sự gặp gỡ của tín phong từ áp cao cận nhiệt đới Thái Bình Dương và gió mùa mùa hè thổi từ vịnh Belgan sang hoặc có sự 11 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com xâm nhập lạnh trong những tháng mùa hè. Rãnh áp thấp Tây Bắc – Đông Nam gây mưa không nhiều và có thể quan sát rõ ở phần dưới tầng đối lưu vào khoảng thời gian đầu mùa hè và cuối mùa hè. Nguyên nhân của mưa theo dạng hình thế này là hậu quả của sự tranh chấp giữa các khối khí có nguồn gốc khác nhau tạo nên sự hội tụ mạnh mẽ trong khu vực mặt đệm nóng ẩm và bất ổn định lớn.Nhìn chung mưa do ITCZ và mưa do rãnh áp thấp có trục Tây Bắc – Đông Nam không lớn nhưng nó thường kèm theo dông và xảy ra chủ yếu vào ban ngày nhiều hơn ban đêm. Đó là sự hội tụ của hai hay nhiều khối khí có nguồn gốc khác nhau nên tính chất mưa từng đợt cũng có khác nhau song xảy ra mãnh liệt nhất về cường độ mưa, tổng lượng mưa, thời gian mưa liên tục kéo dài khi xuất hiện ITCZ bị nén do không khí lạnh hay sự lấn về phía Tây của áp cao cận nhiệt đới với tín phong đông nam mạnh phát triển lên độ cao 3000 – 5000m trên khu vực Bắc Bộ.
Một hình thế thời tiết thường hay xuất hiện trong các tháng chuyển tiếp là rãnh áp thấp bị nén cũng là một trong những tác nhân gây mưa lớn cho khu vực Bắc Bộ. Rãnh áp thấp bị nén thể hiện rõ sự cạnh tranh giữa các khối khí có đặc trưng nhiệt động lực khác nhau, trong đó áp thấp nóng phía Tây đóng vai trò rất quan trọng. Mưa thường xảy ra vào chiều tối và tối khi mà hai điều kiện nhiệt lực và động lực thuận lợi cho quá trình hình thành mây và mưa. Lượng mưa do hình thế này tùy thuộc vào vị trí của trục rãnh thấp, vị trí của vùng áp thấp trên trục rãnh thấp và mức độ nén do sự giao tranh của các hệ thống thời tiết liên quan.
Phân bố mưa tập trung vào phần phía Bắc trục rãnh nơi xảy ra hội tụ gió mãnh liệt nhất giữa hai khối khí. Khi trục rãnh có hướng Tây Bắc - Đông Nam thì cho lượng mưa trội hơn so với các hướng khác bởi lẽ trục rãnh quyết định một phần hướng gió hội tụ. Quá trình mưa chỉ kết thúc khi phần đông nam của vùng áp thấp phía Tây bị nén đầy hẳn lên và thay thế với loại hình thế khác như áp cao lạnh hoặc sự phát triển trở lại của vùng thấp hoàn chỉnh. Một hình thế gây mưa đặc trưng cho các tỉnh phía bắc nước ta là rãnh gió tây kết hợp với hoạt động của không khí lạnh (kèm theo front hay đường đứt).
Trong đó rãnh gió tây được hiểu là rãnh áp thấp trong dòng xiết gió tây trên cao. Rãnh gió 12 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.