Nghiên cứu sự biến đổi của hiện tượng phơn trên khu vực Bắc Trung Bộ

Luận văn thạc sĩ HUS nghiên cứu sự biến đổi của hiện tượng phơn trên khu vực Bắc Trung Bộ, phân tích tác động và xu hướng phát triển.

• Tác giả: Trịnh Lan Phương
• Người hướng dẫn: Ts. Trần Quang Đức
• Trường học: Trường Đại học Khoa học Tự nhiên
• Chuyên ngành: Khí tượng và Khí hậu học
• Đề tài: Nghiên cứu sự biến đổi của hiện tượng phơn trên khu vực Bắc Trung Bộ
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ khoa học
• Năm xuất bản: 2013
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PHƠN
• 1.1. Tổng quan các nghiên cứu về phơn trong và ngoài nước
• 1.2. Tổng quan về hiện tượng phơn ở khu vực Bắc Trung Bộ
• 1.2.1. Khái quát về phơn
• 1.2.2. Phân loại hiện tượng phơn
• 1.2.3. Hiện tượng phơn ở Bắc Trung Bộ
• 2. PHƯƠNG PHÁP VÀ SỐ LIỆU NGHIÊN CỨU
• 2.1. Khái niệm về nắng nóng và phơn
• 2.1.1. Một số đặc trưng nắng nóng
• 2.1.2. Một số đặc trưng phơn
• 2.1.3. Chỉ tiêu phơn
• 2.2. Số liệu nghiên cứu
• 2.2.1. Số liệu quan trắc
• 2.2.2. Số liệu mô hình
• 3. SỰ BIẾN ĐỔI CỦA GIÓ PHƠN ĐIỂN HÌNH KHU VỰC BẮC TRUNG BỘ
• 3.1. Sự biến đổi các đặc trưng nắng nóng
• 3.2. Sự biến đổi các đặc trưng phơn
• 4. NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG CHỈ SỐ PHƠN
• 4.1. Lựa chọn khoảng thời gian mô phỏng
• 4.2. Xây dựng chỉ số phơn trên cơ sở các trường khí tượng
• 4.2.1. Mô phỏng giai đoạn trước phơn
• 4.2.2. Mô phỏng giai đoạn phơn
• 4.2.3. Mô phỏng giai đoạn sau phơn
• 4.3. Thử nghiệm mô phỏng các đặc trưng mùa phơn 2006, 2007
• KẾT LUẬN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về hiện tượng phơn tại Bắc Trung Bộ

Hiện tượng phơn là một trong những yếu tố khí hậu đặc trưng của khu vực Bắc Trung Bộ, Việt Nam. Gió phơn thường xuất hiện từ tháng 4 đến tháng 9, gây ra những đợt nắng nóng khắc nghiệt. Đặc điểm của gió phơn là khô và nóng, làm giảm độ ẩm và tăng nhiệt độ, ảnh hưởng lớn đến đời sống và sản xuất nông nghiệp. Nghiên cứu về hiện tượng này không chỉ giúp hiểu rõ hơn về khí hậu mà còn có ý nghĩa quan trọng trong việc dự báo thời tiết và ứng phó với biến đổi khí hậu.

1.1. Khái niệm và đặc điểm của hiện tượng phơn

Gió phơn là loại gió khô nóng, thường thổi từ trên núi xuống. Tại Bắc Trung Bộ, gió phơn chủ yếu xuất phát từ dãy Trường Sơn, mang theo không khí khô và nóng. Đặc điểm nổi bật của gió phơn là sự gia tăng nhiệt độ và giảm độ ẩm, có thể lên tới 43°C và độ ẩm giảm xuống dưới 30%.

1.2. Tác động của hiện tượng phơn đến khí hậu Bắc Trung Bộ

Hiện tượng phơn có tác động mạnh mẽ đến khí hậu Bắc Trung Bộ, gây ra những đợt nắng nóng kéo dài. Điều này không chỉ ảnh hưởng đến sức khỏe con người mà còn tác động đến sản xuất nông nghiệp, làm giảm năng suất cây trồng và tăng nguy cơ hạn hán. Các nghiên cứu cho thấy, số ngày có gió phơn trung bình hàng năm ở khu vực này dao động từ 20 đến 70 ngày.

II. Vấn đề và thách thức liên quan đến hiện tượng phơn

Sự biến đổi của hiện tượng phơn tại Bắc Trung Bộ đang trở thành một vấn đề đáng lo ngại. Biến đổi khí hậu và các hoạt động con người đang làm gia tăng tần suất và cường độ của gió phơn. Điều này dẫn đến những thách thức lớn trong việc quản lý tài nguyên nước, sản xuất nông nghiệp và bảo vệ môi trường. Cần có những nghiên cứu sâu hơn để hiểu rõ hơn về các yếu tố ảnh hưởng đến sự biến đổi này.

2.1. Nguyên nhân gây ra sự biến đổi hiện tượng phơn

Sự biến đổi của hiện tượng phơn có thể do nhiều nguyên nhân, bao gồm biến đổi khí hậu toàn cầu, sự thay đổi trong cấu trúc địa hình và các hoạt động của con người như đô thị hóa và khai thác tài nguyên. Những yếu tố này làm thay đổi mô hình gió và ảnh hưởng đến cường độ của gió phơn.

2.2. Hệ quả của hiện tượng phơn đối với đời sống

Gió phơn không chỉ gây ra nắng nóng mà còn làm tăng nguy cơ cháy rừng, hạn hán và ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng. Các nghiên cứu cho thấy, sự gia tăng tần suất của gió phơn có thể dẫn đến tình trạng khan hiếm nước, ảnh hưởng đến sản xuất nông nghiệp và sinh kế của người dân.

III. Phương pháp nghiên cứu hiện tượng phơn tại Bắc Trung Bộ

Để nghiên cứu hiện tượng phơn, các nhà khoa học thường sử dụng các phương pháp quan trắc khí tượng, mô hình hóa khí hậu và phân tích số liệu lịch sử. Việc kết hợp giữa các phương pháp này giúp cung cấp cái nhìn tổng quan về sự biến đổi của gió phơn và các yếu tố ảnh hưởng đến nó. Các mô hình khí hậu hiện đại cũng được áp dụng để dự đoán xu hướng tương lai của hiện tượng này.

3.1. Phương pháp quan trắc khí tượng

Phương pháp quan trắc khí tượng bao gồm việc thu thập dữ liệu từ các trạm khí tượng, theo dõi các chỉ số như nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ gió và áp suất không khí. Dữ liệu này giúp phân tích sự biến đổi của hiện tượng phơn theo thời gian.

3.2. Mô hình hóa khí hậu

Mô hình hóa khí hậu là một công cụ quan trọng trong nghiên cứu hiện tượng phơn. Các mô hình này giúp dự đoán sự thay đổi của khí hậu và các hiện tượng thời tiết cực đoan, từ đó đưa ra các giải pháp ứng phó hiệu quả.

IV. Ứng dụng thực tiễn của nghiên cứu hiện tượng phơn

Nghiên cứu về hiện tượng phơn không chỉ có giá trị lý thuyết mà còn có nhiều ứng dụng thực tiễn. Các kết quả nghiên cứu có thể được áp dụng trong việc lập kế hoạch sản xuất nông nghiệp, quản lý tài nguyên nước và phát triển bền vững. Ngoài ra, việc dự báo chính xác hiện tượng phơn cũng giúp cộng đồng chuẩn bị tốt hơn cho các tình huống khắc nghiệt.

4.1. Ứng dụng trong nông nghiệp

Nghiên cứu hiện tượng phơn giúp nông dân dự đoán thời tiết, từ đó có kế hoạch trồng trọt và chăm sóc cây trồng hợp lý. Việc nắm bắt thông tin về gió phơn giúp giảm thiểu thiệt hại do nắng nóng gây ra.

4.2. Quản lý tài nguyên nước

Hiện tượng phơn ảnh hưởng lớn đến nguồn nước. Nghiên cứu giúp các cơ quan chức năng có kế hoạch quản lý nước hiệu quả hơn, đảm bảo cung cấp đủ nước cho sinh hoạt và sản xuất trong mùa khô.

V. Kết luận và tương lai của nghiên cứu hiện tượng phơn

Nghiên cứu hiện tượng phơn tại Bắc Trung Bộ là một lĩnh vực quan trọng, cần được tiếp tục khai thác. Sự biến đổi của hiện tượng này không chỉ ảnh hưởng đến khí hậu mà còn tác động đến đời sống con người. Cần có những nghiên cứu sâu hơn để hiểu rõ hơn về các yếu tố ảnh hưởng và tìm ra các giải pháp ứng phó hiệu quả. Tương lai của nghiên cứu này sẽ đóng góp vào việc phát triển bền vững và bảo vệ môi trường.

5.1. Tầm quan trọng của nghiên cứu tiếp theo

Nghiên cứu tiếp theo cần tập trung vào việc phân tích sâu hơn về các yếu tố ảnh hưởng đến hiện tượng phơn, từ đó đưa ra các giải pháp ứng phó hiệu quả hơn. Việc này không chỉ giúp cải thiện chất lượng cuộc sống mà còn bảo vệ môi trường.

5.2. Hướng đi trong tương lai

Hướng đi trong tương lai của nghiên cứu hiện tượng phơn cần kết hợp giữa khoa học và công nghệ, áp dụng các công nghệ mới trong việc dự báo và quản lý khí hậu. Điều này sẽ giúp nâng cao khả năng ứng phó với các hiện tượng thời tiết cực đoan.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Khu vực Bắc Trung Bộ của Việt Nam là dải đất hẹp chạy dọc sườn đông dãy Trường Sơn, chịu tác động sâu sắc của hiện tượng gió phơn Tây Nam khô nóng (thường được gọi là gió Lào). Hiện tượng này gây ra những đợt thời tiết khắc nghiệt kéo dài từ tháng 4 đến tháng 9 hàng năm, với nhiệt độ thực tế thường xuyên vượt ngưỡng 40°C đến 43°C và độ ẩm tương đối giảm mạnh xuống dưới 30% đến 50%. Tình trạng nắng nóng gay gắt đi kèm độ ẩm cạn kiệt làm gia tăng nguy cơ hỏa hoạn, suy kiệt nguồn nước tưới tiêu và ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe cộng đồng cũng như hoạt động sản xuất nông nghiệp trên toàn vùng.

Nghiên cứu tập trung giải quyết bài toán phân tích sự biến đổi của hiện tượng phơn và nắng nóng dựa trên chuỗi số liệu quan trắc khí tượng bề mặt kéo dài 52 năm (giai đoạn 1961 - 2012) tại 6 trạm khí tượng đại diện: Vinh, Tương Dương, Kỳ Anh, Hương Khê, Tuyên Hóa và Đồng Hới. Mục tiêu cụ thể của luận văn là làm rõ xu thế biến đổi theo thời gian và không gian của các chỉ tiêu phơn (ngày bắt đầu, ngày kết thúc, thời gian kéo dài, số nhịp, số ngày phơn và cường độ phơn), đồng thời ứng dụng mô hình số trị độ phân giải cao WRF-ARW để mô phỏng trường khí tượng và thiết lập bộ chỉ số phơn phục vụ công tác dự báo nghiệp vụ.

Ý nghĩa thực tiễn của đề tài được đo lường thông qua việc cung cấp bức tranh định lượng chi tiết về mức độ cực đoan hóa của gió phơn tại Bắc Trung Bộ trong hơn nửa thế kỷ. Kết quả nghiên cứu là cơ sở khoa học tin cậy giúp các cơ quan quản lý nhà nước và ngành khí tượng thủy văn nâng cao năng lực cảnh báo sớm thiên tai, từ đó giảm thiểu thiệt hại kinh tế và tối ưu hóa kế hoạch phát triển kinh tế - xã hội địa phương.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên nền tảng lý thuyết nhiệt động lực học khí quyển về hiệu ứng phơn kinh điển và cơ chế tương tác giữa hoàn lưu quy mô lớn với địa hình núi cao. Về mặt vật lý, khi khối khí chí tuyến nóng ẩm từ vịnh Bengal di chuyển theo hướng Tây Nam qua lục địa Đông Nam Á, nó bị chặn lại bởi sườn tây dãy Trường Sơn Bắc. Khối khí bốc lên cao, giãn nở đoạn nhiệt ẩm với tốc độ giảm nhiệt độ trung bình 0.6°C trên 100m, ngưng kết hơi nước và trút mưa lớn bên sườn đón gió. Khi vượt qua đỉnh núi sang sườn đông, không khí đã mất phần lớn độ ẩm và di chuyển giáng xuống đồng bằng, nóng lên theo gradient đoạn nhiệt khô 1°C trên 100m, tạo nên luồng gió cực kỳ khô và nóng ở tầng sát mặt đất.

Về phân loại hình thế, hiện tượng phơn trên thế giới được chia thành 5 dạng chính từ loại A đến loại E, trong đó phơn tại Bắc Trung Bộ thuộc loại A kinh điển. Để lượng hóa hiện tượng này, luận văn áp dụng 3 khái niệm nền tảng:

• Ngày nắng nóng: Ngày có nhiệt độ không khí tối cao đạt từ 35°C trở lên.
• Ngày có phơn: Ngày xuất hiện đồng thời nhiệt độ tối cao từ 35°C trở lên và độ ẩm tương đối tối thấp nhỏ hơn hoặc bằng 55% trong mùa gió mùa mùa hè (tính từ sau ngày 25/4).
• Chỉ số cường độ phơn If: Được định nghĩa bằng tỷ số giữa nhiệt độ tối cao và độ ẩm tương đối tối thấp trong ngày (If = Tmax / Umin). Thang phân loại cường độ gồm ba cấp: phơn yếu (If < 0.8), phơn vừa (0.8 ≤ If < 1.0) và phơn mạnh (If ≥ 1.0).

Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp nghiên cứu kết hợp chặt chẽ giữa phân tích thống kê chuỗi thời gian khí hậu và mô hình hóa động lực số trị:

• Nguồn dữ liệu quan trắc: Chuỗi số liệu 52 năm liên tục (1961 - 2012) về nhiệt độ cực đại và độ ẩm cực tiểu ngày từ 6 trạm khí tượng bề mặt đại diện cho các tiểu vùng sinh thái tại Nghệ An, Hà Tĩnh và Quảng Bình. Phương pháp chọn mẫu tập trung vào các trạm có chuỗi số liệu chuẩn hóa, độ tin cậy cao, phân bố đồng đều từ vùng lòng chảo thung lũng (Tương Dương, Hương Khê, Tuyên Hóa) đến vùng đồng bằng ven biển (Vinh, Kỳ Anh, Đồng Hới).
• Dữ liệu mô hình hóa: Sử dụng dữ liệu tái phân tích toàn cầu NCEP FNL độ phân giải 1° x 1° để cung cấp điều kiện biên và điều kiện ban đầu cho mô hình dự báo thời tiết nghiên cứu nâng cao WRF-ARW.
• Cấu hình mô hình số trị: Mô hình được thiết lập với hệ tọa độ áp suất phi thủy tĩnh, tích phân thời gian theo sơ đồ Runge - Kutta bậc 3 và kỹ thuật lồng 2 lưới hai chiều (lưới ngoài 30km x 30km bao phủ tọa độ 9°N - 22°N, 99°E - 116.5°E; lưới trong 10km x 10km bao phủ 14°N - 20°N, 104°E - 110.5°E). Cấu hình vật lý tích hợp sơ đồ đối lưu Kain-Fritsch 2, vi vật lý mây Thompson, bức xạ sóng dài Dudhia, bức xạ sóng ngắn RRTM và lớp biên hành tinh Yonsei. Phương pháp này giúp mô phỏng chi tiết cấu trúc 3 chiều của các trường khí áp, nhiệt độ, độ ẩm và trường gió ở các mực áp suất 1000mb, 850mb và 700mb.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình phân tích chuỗi dữ liệu 52 năm và kết quả mô phỏng số trị đã chỉ ra 4 phát hiện quan trọng về quy luật biến đổi của gió phơn tại Bắc Trung Bộ:

• Thời gian kéo dài mùa nắng nóng và mùa phơn có xu thế mở rộng mạnh mẽ: Mùa nắng nóng trung bình tại 6 trạm tăng hơn 38 ngày trong 50 năm, với ngày bắt đầu dịch chuyển sớm hơn 21 ngày và ngày kết thúc muộn hơn 22 ngày. Mùa phơn có xu thế kéo dài thêm gần 33 ngày trong 50 năm. Điển hình vào năm 1998, trạm Tương Dương ghi nhận mùa nắng nóng kỷ lục kéo dài 322 ngày (hơn 10 tháng).
• Tần suất xuất hiện ngày phơn và ngày nắng nóng gia tăng rõ rệt: Xu thế số ngày có nắng nóng trong năm tăng trung bình hơn 17 ngày trên 50 năm (trạm Tương Dương đạt mức cực đại 122 ngày nắng nóng vào năm 1986). Số ngày có phơn tăng trung bình gần 25 ngày trong nửa thế kỷ, trong đó trạm Tuyên Hóa ghi nhận số ngày phơn cao nhất lên tới 87 ngày vào năm 1998.
• Tính liên tục suy giảm, độ đứt đoạn và tính chất cực đoan tăng cao: Số nhịp phơn và nhịp nắng nóng (số lần chuyển đổi giữa các đợt) có xu thế tăng tại hầu hết các trạm, đạt từ 26 đến 32 nhịp vào các năm 1999, 2002 và 2009, phản ánh tính chất thời tiết biến động thất thường. Đặc biệt, số ngày phơn có cường độ mạnh (If ≥ 1.0) và cường độ vừa tăng lên đáng kể tại các trạm nội địa như Tương Dương và Hương Khê.
• Khả năng mô phỏng vượt trội của mô hình WRF-ARW: Mô hình tái hiện sắc nét sự chuyển tiếp hoàn lưu 3 giai đoạn của đợt phơn điển hình tháng 6/2007. Trước khi phơn xuất hiện, chênh lệch khí áp giữa sườn tây (áp cao) và sườn đông Trường Sơn (áp thấp) chỉ vào khoảng 2 mb; khi phơn bùng phát từ ngày 6/6 đến 9/6/2007, trường nhiệt độ tăng vọt kết hợp trường ẩm sụt giảm sâu trên diện rộng được mô phỏng trùng khớp với thực tế quan trắc.

Thảo luận kết quả

Khi biểu diễn các chỉ tiêu khí hậu trên đồ thị hồi quy tuyến tính và bản đồ phân bố không gian, dữ liệu cho thấy sự phân hóa sâu sắc giữa địa hình đồng bằng duyên hải và vùng lòng chảo thung lũng kín. Các trạm nằm sâu trong nội địa như Tương Dương và Hương Khê chịu tác động của hiệu ứng thung lũng đóng vai trò như những ống dẫn khí nén, khiến tốc độ gia tăng ngày phơn và chỉ số cường độ If cao hơn hẳn so với trạm ven biển như Vinh hay Đồng Hới (nơi thường xuyên nhận được gió biển điều hòa vào cuối buổi chiều).

So sánh với các nghiên cứu phơn trên dãy Alps tại châu Âu hay dãy Appalachian tại Bắc Mỹ, hiện tượng phơn tại sườn đông Trường Sơn có cường độ nhiệt ẩm khắc nghiệt hơn do kết hợp giữa nguồn gốc khối khí xích đạo nóng ẩm ban đầu và bức xạ mặt trời nhiệt đới cực đại vào giữa mùa hạ. Sự gia tăng đồng thời của số ngày phơn mạnh và số nhịp đứt đoạn minh chứng cho tác động rõ nét của biến đổi khí hậu toàn cầu lên hoàn lưu gió mùa khu vực, đòi hỏi phải chuyển đổi từ phương pháp dự báo kinh nghiệm truyền thống sang hệ thống dự báo số trị tự động hóa.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên các phát hiện thực nghiệm, luận văn đưa ra 4 nhóm giải pháp mang tính chiến lược và khả thi cao:

• Xây dựng và ứng dụng bộ chỉ số If vào quy trình dự báo thời tiết nghiệp vụ: Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Quốc gia cần tích hợp chỉ số tỷ lệ nhiệt độ - độ ẩm (If = Tmax / Umin) vào các sản phẩm mô hình số trị, đặt mục tiêu nâng cao độ chính xác cảnh báo phơn trước 48 đến 72 giờ và giảm thiểu 25% thiệt hại trong sản xuất nông nghiệp trong giai đoạn 2024 - 2026.
• Quy hoạch cơ cấu cây trồng và điều chỉnh lịch thời vụ mùa hè: Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn các tỉnh Nghệ An, Hà Tĩnh, Quảng Bình cần chủ động chuyển đổi cơ cấu cây trồng chịu hạn tại các huyện vùng thung lũng, hướng tới mục tiêu cắt giảm 30% diện tích lúa bị cháy khô do thiếu nước tưới trong giai đoạn 2025 - 2027.
• Tăng cường cơ chế cảnh báo cháy rừng và điều tiết hồ chứa liên tỉnh: Chi cục Kiểm lâm và Ban Quản lý Lưu vực sông cần thiết lập hệ thống cảnh báo cháy rừng tự động khi chỉ số If vượt ngưỡng 1.0, đồng thời phối hợp điều tiết xả nước duy trì dòng chảy môi trường trong các tháng cao điểm từ tháng 5 đến tháng 8 hàng năm.
• Nâng cấp mạng lưới quan trắc vi khí hậu và năng lực tính toán mô hình WRF: Bộ Tài nguyên và Môi trường cần đầu tư thêm các trạm quan trắc tự động tại các họng gió thung lũng Trường Sơn, nâng độ phân giải mô hình dự báo WRF xuống mức 3km đến 5km để phục vụ dự báo chi tiết cho từng tiểu vùng khí hậu đến năm 2028.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung và phương pháp luận của luận văn mang lại giá trị thực tiễn cho 4 nhóm đối tượng chính:

• Dự báo viên và chuyên gia khí tượng thủy văn: Khai thác chi tiết phương pháp thiết lập mô hình WRF-ARW lồng lưới độ phân giải cao và ứng dụng bộ chỉ tiêu If để chuẩn hóa quy trình dự báo nghiệp vụ gió phơn Tây Nam.
• Cơ quan quản lý nông nghiệp và phát triển nông thôn: Sử dụng dữ liệu thống kê biến động 52 năm về mùa nắng nóng và phơn để xây dựng quy hoạch vùng canh tác, lịch gieo cấy và kế hoạch thủy lợi bền vững cho các tỉnh duyên hải miền Trung.
• Lực lượng kiểm lâm và ban chỉ huy phòng chống thiên tai: Ứng dụng quy luật xuất hiện của các đợt phơn mạnh để xây dựng phương án ứng trực phòng cháy chữa cháy rừng và phòng chống hạn hán cấp tỉnh, cấp huyện.
• Giảng viên, nghiên cứu sinh và sinh viên ngành Khoa học Trái đất: Tham khảo khung lý thuyết nhiệt động lực học khí quyển, phương pháp xử lý số liệu quan trắc dài hạn và kỹ thuật đồng hóa số liệu mô hình số trị trong các nghiên cứu biến đổi khí hậu.

Câu hỏi thường gặp

Hiện tượng gió phơn tại Bắc Trung Bộ hình thành do nguyên nhân nào?

Hiện tượng phơn hình thành khi khối khí chí tuyến nóng ẩm từ vịnh Bengal di chuyển theo hướng Tây Nam gặp dãy Trường Sơn Bắc. Khối khí bốc lên cao, ngưng kết gây mưa toàn bộ bên sườn tây (Lào), sau đó vượt qua đỉnh núi tràn xuống sườn đông (Việt Nam) và bị nén đoạn nhiệt khô, biến tính thành luồng gió cực kỳ khô nóng với độ ẩm giảm sâu và nhiệt độ tăng vọt.

Tiêu chí xác định ngày có phơn và cường độ phơn trong nghiên cứu là gì?

Một ngày được xác định là ngày có phơn khi xảy ra đồng thời hai điều kiện: nhiệt độ không khí tối cao đạt từ 35°C trở lên và độ ẩm tương đối tối thấp nhỏ hơn hoặc bằng 55% sau ngày 25/4. Cường độ phơn được tính bằng chỉ số If = Tmax / Umin, chia thành ba mức: yếu (If < 0.8), vừa (0.8 ≤ If < 1.0) và mạnh (If ≥ 1.0).

Xu thế biến đổi của gió phơn tại Bắc Trung Bộ trong hơn 50 năm qua như thế nào?

Trong giai đoạn 1961 - 2012, mùa phơn tại Bắc Trung Bộ có xu thế kéo dài thêm gần 33 ngày trên 50 năm, số ngày có phơn trung bình tăng gần 25 ngày. Đồng thời, số nhịp chuyển đổi đợt phơn và tỷ lệ ngày phơn có cường độ mạnh gia tăng rõ rệt, chứng tỏ hiện tượng phơn ngày càng mang tính chất cực đoan và bất thường.

Tại sao trạm Tương Dương và Hương Khê lại ghi nhận mức độ phơn khắc nghiệt nhất?

Tương Dương và Hương Khê nằm trong các vùng địa hình thung lũng lòng chảo sâu kín gió phía đông Trường Sơn. Địa hình này đóng vai trò như một họng dẫn khí hội tụ, khiến dòng không khí giáng bị nén đoạn nhiệt khô mạnh hơn, giữ nhiệt lâu hơn và không nhận được luồng gió biển ẩm điều hòa như các trạm ven bờ.

Mô hình WRF-ARW đóng góp vai trò gì trong công tác dự báo hiện tượng phơn?

Mô hình WRF-ARW với cấu hình lồng 2 lưới (30km và 10km) cho phép tái hiện chính xác cấu trúc trường gió, trường khí áp, nhiệt độ và độ ẩm ở nhiều mực độ cao. Mô hình giúp theo dõi chặt chẽ sự biến đổi vi khí hậu trước, trong và sau các đợt phơn, từ đó hỗ trợ dự báo chính xác thời điểm bùng phát và phạm vi ảnh hưởng của gió khô nóng.

Kết luận

• Luận văn đã phân tích toàn diện chuỗi số liệu quan trắc 52 năm (1961 - 2012) tại 6 trạm khí tượng tiêu biểu thuộc Bắc Trung Bộ, làm rõ xu thế cực đoan hóa của hiện tượng phơn và nắng nóng.
• Đã xác lập xu thế kéo dài của mùa nắng nóng (tăng hơn 38 ngày/50 năm) và mùa phơn (tăng gần 33 ngày/50 năm), cùng với sự gia tăng của số ngày có cường độ phơn mạnh (If ≥ 1.0).
• Đã đề xuất thành công bộ chỉ số cường độ phơn If = Tmax / Umin, phản ánh chính xác tương quan nhiệt - ẩm thực tế tại các tiểu vùng khí hậu.
• Ứng dụng hiệu quả mô hình số trị WRF-ARW độ phân giải 10km để mô phỏng diễn biến không gian - thời gian 3 chiều của các đợt phơn điển hình.
• Cung cấp luận cứ khoa học vững chắc phục vụ công tác dự báo khí tượng thủy văn, lập kế hoạch mùa vụ nông nghiệp và phòng cháy rừng đến năm 2030.

Hãy áp dụng các phát hiện và giải pháp từ công trình nghiên cứu này để nâng cao hiệu quả cảnh báo sớm và chủ động thích ứng với biến đổi khí hậu tại khu vực miền Trung!

Trích đoạn nội dung tài liệu

phần Mở đầu, Kết luận và Tài liệu tham khảo, luận văn đƣợc bố cục nhƣ sau: Chƣơng 1. Tổng quan về phơn. Phƣơng pháp và số liệu nghiên cƣ́u. Sự biến đổi của gió phơn điển hình khu vực Bắc Trung Bộ.

11 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Chƣơng 4. Nghiên cứu xây dựng chỉ số phơn. 12 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ PHƠN 1.

Tổng quan các nghiên cứu về phơn trong và ngoài nƣớc 1. Tổng quan những nghiên cứu ngoài nước Hiê ̣n nay trên Thế giới viê ̣c nghiên cƣ́u sƣ̣ biế n đổ i của hiê ̣n tƣơ ̣ng phơn đã đƣơ ̣c thƣ̣c hiê ̣n ở rấ t nhiề u quố c gia nhƣ New Zealand, Mỹ, Canada, Bulgari. Ngày 2 tháng 1 năm 1999, một đợt gió phơn đông nam đã gây ra dải nhiê ̣t đô ̣ hẹp ấm hơn 100C (180F) so với khu vực xung quanh ở trung tâm Đại thung lũng Tennessee phía tây bắc dãy núi Smoky. Hiện tƣợng này đặc biệt thú vị so với các hiện tƣợng gió phơn khác đã đƣợc ghi nhận trƣớc đó bởi trong hiện tƣợng này , nhiệt độ điểm sƣơng và nhiệt độ thực tế tăng lên đáng kể dẫn đến mô ̣t thay đổi nhỏ trong độ ẩm tƣơng đối bề mặt quan trắ c đƣợc.

Một khối khí tƣơng đối ấm và gần bão hòa mƣ̣c 850 hPa xung quanh rặng núi cao nhất của dãy núi Smoky là nguồn gốc của không khí đoạn nhiệt bị nén quan trắ c đƣơ ̣c trên sƣờn phiá tây bắc dãy núi Smoky. Bình thƣờng các g ió phơn quan trắ c đƣơ ̣c trên trung tâm Đại thung lũng Tennessee không mạnh vào buổi chiều tuy nhiên, các sóng núi có thể kết hợp với gió phơn vào ngày 2 tháng 1 năm 1999 vì một gradient khí áp bề mă ̣t mạnh đã xuấ t hiê ̣n trên cả dãy núi, gió vƣợt quá 15 m/s (30 kt) quan sát đƣợc trong một lớp ổn định ở mƣ̣c 850 hPa thổi gần vuông góc với những dải núi Smoky cao nhất cùng sƣ̣ đóng góp của gió thẳng đứng và profile địa hình thuận lợi. Ngoài ra, các mực độ ẩm tƣơng đối cao (> 70 %) trong nhiều lớp ranh giới gần thung lũ ng Tennessee cũng có thể làm giảm cƣờng đô ̣ của những cơn gió phơn (David M. Gaffin đã tiế n hành nghiên cƣ́u 30 năm (1971 - 2000) với mu ̣c đić h: - Xác định nhƣ̃ng đặc trƣng điển hình và các điề u kiê ̣n synop của nhƣ̃ng hiê ̣n tƣơ ̣ng phơn gây ra chênh lê ̣ch nhiê ̣t đô ̣ lớn gần phía nam daỹ núi Appalachian.

- Tiếp tục kiểm tra những hiện tƣợng này đố i với chênh lê ̣ch điểm sƣơng. 13 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Các sự kiện gió phơn đƣợc xác định trên cả hai sƣờn phía tây và phía đông Nam Appalachian bằng cách so sánh nhiệt độ tƣ́c thời của tra ̣m với tra ̣m ở phiá nam Appalachian (trạm phơn) và hai tra ̣m gần đó nằm xa núi hơn (trạm không phơn). Một hiện tƣợng gió phơn xảy ra khi nhƣ̃ng tiêu chí sau đây đƣợc đáp ứng : nhiê ̣t đô ̣ tố i thấ p hoă ̣c tố i cao hàng ngày tại trạm phơn phải cao hơn ít nhất 3°C (5°F) so với trạm không phơn, tố c đô ̣ gió đi xuố ng nhỏ nhất là 2.5 m/s (5 kt) tại trạm phơn và sự nóng lên ít nhất là 3°C (5°F) phải diễn ra trong thời kỳ gió đi xuố ng. Các sự kiê ̣n gió phơn ở sƣờn tây thƣờng xảy ra khi gió đông nam phát triển phía trƣớc một hệ thống áp thấp giƣ̃a thung lũng sông Mississippi , trong khi các hiện tƣợng gió phơn ở sƣờn đông thƣờng là kết quả của gió tây bắc sau front lạnh nông.

Khố i khí tƣơng đố i ấ m mƣ̣c 850 hPa (chỉ mát hơn một vài độ so với nhiệt độ bề mặt) gầ n nhƣ là khu vƣ̣c phát sinh của gió phơn trên cả hai sƣờn. Các thử nghiệm tổng hợp của hiện tƣợng gió phơn cho thấ y gradient nhiệt độ thẳng đứng và profile gió đó là thuận lợi để hình thành sóng núi biên độ lớn , đặc biệt là ở sƣờn tây của nam Appalachian. Mô ̣t điề u thú vi ̣ (và có thể là duy nhất ) quan trắ c đƣơ ̣c với các sƣ̣ kiê ̣n gió phơn ở nam Appalachian (so với các hiện tƣợng gió phơn đã đƣơ ̣c nghiên cƣ́u kh ác) là sự gia tăng điể m sƣơng bề mặt ta ̣i các tra ̣m phơn trong gần ba phần tƣ các hiện tƣợng ở sƣờn tây và gầ n một phần ba các hiện tƣợng ở sƣờn đông. So sánh nhƣ̃ng thƣ̉ nghiê ̣m điểm sƣơng tăng với tất cả các hiện tƣợng gió phơn gần miền nam Appalachian cho thấy sự gia tăng trong điể m sƣơng bề mặt chủ yếu là kết quả của một khối không khí bề mặt ban đầu khô (so với khố i khí mƣ̣c 850 hPa ở sƣờn đón gió) [13,14].

Gió phơn thƣờng phụ thuộc vào các đặc điểm địa hình do đó, dự báo phơn thành công phụ thuộc nhiề u vào kinh nghiệm của các dự báo viên. Susanne Drechsel và Georg J. Mayr đã đƣa ra một phƣơng pháp dự báo xác suất khách quan sƣ̣ xuấ t hiê ̣n và cƣờng đô ̣ của phơn dựa trên số liê ̣u toàn cầ u (ECMWF). 14 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Vì địa hình mô hình khác địa hình thực tế nên gió dƣ̣ báo đƣơ ̣c không phải là một chỉ số phơn đáng tin cậy.

Thay vào đó, bằng cách sử dụng dấ u hiê ̣u biế n đổ i quy mô lớn hơn của phơn tƣ̀ chênh lệch áp suất mă ̣t nằ m ngang và sƣ̣ giảm xuố ng của đƣờng đẳng nhiệt độ thế cho kế t quả tố t hơn. Những dự báo phơn đã đƣợc thử nghiệm trong khoảng thời gian 3 năm với quy mô dƣới lƣới cho thung lũng Wipp ở trung tâm dãy núi Alp để dƣ̣ báo xác xuấ t khách quan sự xuất hiện và cƣờng độ của phơn. Sƣ̣ chênh lê ̣ch áp suấ t lớn và sƣ̣ đi xuố ng đƣờng đẳ ng nhiê ̣t đô ̣ thế càng lớn thì khả năng có phơn càng cao. Khi tốc độ gió và gradient áp suấ t đƣơ ̣c liên hê ̣ trực tiếp bằng phƣơng trình Bernoulli, sƣ̣ chênh lê ̣ch áp suấ t mă ̣t nằ m ngang trong mô hình chứng tỏ nó là một nhân tố dự báo phù hợp để dự báo cƣờng độ phơn [11].

Trong nhiều thế kỷ phơn đóng một vai trò quan trọng trong các thung lũng núi cao của Thụy Sĩ. Tại các khu vực này , phơn gây ra các gió giật mạnh hơn các gió tây. Hachler đã thu thâ ̣p thông tin khí tƣợng của một số trạm và kể từ những năm 1960 ở Thụy Sĩ đã có sự đo lƣờng các cơn gió giật 1 giây để đánh giá khí hậu và phân tích đặc biệt các đỉnh gió cực trị. Từ những năm 1980 trở lại đây Thụy Sĩ đã có thể cảnh báo các gió giật phơn.

- Hệ thống cảnh báo ở Thụy Sĩ Trung tâm Khí tƣợng Thụy Sĩ đã thiế t lâ ̣p mô ̣t hê ̣ thố ng cảnh báo cho dân cƣ và chính quyền trong trƣờng hợp có thời tiết khắc nghiệt từ cách đây vài năm với cảnh báo các gió đạt 100 km/h trên hơn 50 % bề mặt. Các cảnh báo đƣợc phát từ 1 đến 3 ngày trƣớc khi có những dấu hiệu của gió tối đa có thể xảy ra và thời gian có thể xảy ra nhất. Các nhà chức trách của các bang ở Thụy Sĩ đƣợc thông báo bởi mạng nội bộ trong khi những ngƣời dân có thể nhận đƣợc tin nhắn SMS hoặc Fax. Chất lƣợng của tất cả các cảnh báo này (mƣa và gió) là khá tốt: trong năm 2004, POD đạt 94% và FAR đạt 48%.

Thƣờng các cảnh báo nhƣ vậy đƣợc tạo ra trên cơ sở của mô hình Thụy Sĩ ALMO và từ các dự báo viên [16]. 15 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Tổng quan những nghiên cứu trong nước Do nhiều nguyên nhân khác nhau, cả khách quan và chủ quan, ở Việt Nam đến thời điể m hiê ̣n nay hầ u nhƣ vẫn chƣa có nhiề u nhƣ̃ng nghiên cƣ́u đi sâu vào sƣ̣ biế n đổ i của hiê ̣n tƣơ ̣ng phơn mà thƣờng chỉ dừng lại ở việc thống kê số liệu th ông thƣờng và các khái niê ̣m ban đầ u. Trong tài liê ̣u “Khí hâ ̣u Viê ̣t Nam” , các tác giả Phạm Ngọc Toàn , Phan Tấ t Đắc đã nhận thấy ở Bắc Trung Bộ sự xuất hiện một thời kỳ khô nóng gió Tây vào đầ u mùa ha ̣ liên quan với hiê ̣u ứng phơn của Trƣờng Sơn đối với luồng gió mùa Tây Nam.

Đặc biệt ở đồng bằng Nghệ An - Hà Tĩnh thời tiết gió tây phát triển rất mạnh. Còn ở Trung Trung Bộ , trong mùa gió mùa mùa hè , luồ ng gió ẩ m tƣ̀ phiá tây thổ i tới bi ̣ dãy Trƣờng Sơn ngăn cản. Sau khi để la ̣i mô ̣t lƣơ ̣ng ẩ m đáng kể dƣới da ̣ng mƣa bên sƣờn tây , vƣơ ̣t qua núi chiụ tác du ̣ng phơn, đã đem la ̣i cho sƣờn đông và vùng đồng bằng ven biển Trung Bộ một kiểu thời tiết khô nóng rất đặc tr ƣng (thời tiế t gió tây). Trong tài liê ̣u “Khí hâ ̣u và tài nguyên khí hâ ̣u Viê ̣t Nam” , các tác giả Nguyễn Đức Ngữ, Nguyễn Tro ̣ng Hiê ̣u đã chỉ ra m ột trong những loại hình thời tiết đặc sắc của mùa hè là gió Tây khô nóng.

Thời tiết khô nóng làm thay đổi chế độ mƣa ở nhiều vùng duyên hải Bắc Trung Bộ, Nam Trung Bộ. - Số ngày thời tiết khô nóng trung bình năm phổ biến là 20 - 40 ở vùng núi thấp Tây Bắc, 5 - 20 ở vùng núi thấp Đông Bắc, 10 - 20 ở đồng bằng Bắc Bộ, 30 - 60 ở vùng đồng bằng duyên hải Bắc Trung Bộ và Nam Trung Bộ. Một số nơi ở vùng thấp Bắc Trung Bộ và Nam Trung Bộ, hàng năm trung bình có trên 60 ngày khô nóng. - Mùa thời tiết khô nóng bắt đầu từ tháng III, tháng IV, cao điểm vào tháng V, tháng VI, tháng VII ở các khu vực phía Bắc hoặc tháng VI, tháng VII, tháng VIII ở Nam Trung Bộ và kết thúc vào tháng VIII (các khu vực phía Bắc) hoặc tháng IX (Nam Trung Bộ).

16 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.