Chương 1 TỔNG QUAN VỀ BÙNG NỔ GIÓ MÙA MÙA HÈ KHU VỰC CHÂU Á 1. Ý nghĩa của nghiên cứu gió mùa mùa hè Gió mùa mùa hè Châu Á là hệ thống gió mùa lớn nhất và đặc trƣng nhất trong hệ thống khí hậu toàn cầu. Giai đoạn bùng nổ của hệ thống này đƣợc đánh dấu bởi sự đảo ngƣợc của hoàn lƣu quy mô lớn và thay thế đột ngột mùa khô bởi mùa mƣa trong chu kì hàng năm. Một mặt, gió mùa xuất hiện cung cấp một lƣợng nƣớc lớn rất cần thiết cho nông nghiệp, sản xuất, nhƣng mặt khác mƣa lớn và dồn dập trong nhiều ngày lại là nguyên nhân của các thảm họa nghiêm trọng nhƣ lũ quét, xói lở đất, phá hủy mùa màng, làm ngập khu dân cƣ, khu công nghiệp và các vùng nuôi trồng thủy hải sản.
Bên cạnh đó, sự xuất hiện của gió mùa thƣờng kèm theo những hiện tƣợng thời tiết nguy hiểm nhƣ giông, tố, lốc xoáy. do đó thƣờng xuyên gây ra những thiệt hại lớn tới hoạt động kinh tế, xã hội và thậm chí đe dọa tính mạng con ngƣời. Việt Nam nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa châu Á nên khí hậu của Việt Nam chịu chi phối hoàn toàn bởi hệ thống này. Với hơn 70% dân số làm nghề nông cùng với hệ thống nhà máy thủy điện dày đặc, nhu cầu sử dụng nƣớc của Việt Nam là rất lớn.
Tuy nhiên, lƣợng nƣớc sản sinh từ ngoài lãnh thổ Việt Nam chiếm tới xấp xỉ hai phần ba tổng lƣợng nƣớc có đƣợc nên rất khó chủ động trong việc khai thác và sử dụng. Hơn nữa, ở thời điểm hiện tại việc tranh chấp sử dụng nƣớc giữa các quốc gia đã và đang phát sinh những mâu thuẫn gay gắt, ảnh hƣởng lớn tới việc sử dụng nguồn tài nguyên này trong tƣơng lai. Vì vậy, những dự báo chính xác về hoạt động của gió mùa cả ở hạn ngắn và hạn dài đều có vai trò rất quan trọng giúp đƣa ra những định hƣớng. Ngày nay, các nƣớc Châu Á có tốc độ phát triển công nghiệp rất nhanh, điều này đồng nghĩa một lƣợng khí ô nhiễm lớn đã và đang đƣợc thải vào bầu khí quyển.
Những nghiên cứu gần đây chỉ ra rằng gió mùa Châu Á là nguyên nhân phát tán các chất ô nhiễm mạnh nhất, lên cả tầng cao khí quyển. Khi lên đƣợc các tầng trên cao, khí ô nhiễm sẽ lan tỏa rất nhanh ra toàn cầu. Do đó nghiên cứu gió mùa có vai trò quan trọng trong việc nghiên cứu ô nhiễm môi trƣờng. 1 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Về mặt khoa học, nghiên cứu gió mùa là nghiên cứu hệ thống hoàn lƣu quy mô lớn, chứa đựng trong đó các hệ thống thời tiết quy mô nhỏ hơn.
Nghiên cứu gió mùa giúp hiểu rõ hơn những cơ chế hình thành và vận động của khí quyển, giải quyết đƣợc bài toán này sẽ cải thiện rất lớn khả năng dự báo thời tiết trong tƣơng lai. Đặc biệt, trong hoàn cảnh khí hậu đang bị biến đổi do sự nóng lên toàn cầu, việc hiểu rõ đƣợc cơ chế vận động của khí quyển là cực kì quan trọng. Mặt khác, các mô hình dự báo khí hậu hiện nay vẫn chƣa thực sự nắm bắt đƣợc những quá trình động lực có thể dẫn đến sự thay đổi hoàn toàn của hệ thống khí hậu (ví dụ nhƣ các quá trình hồi tiếp trong khí quyển), do đó dẫn đến những dự báo chƣa chính xác. Từ những thực tiễn trên, nghiên cứu gió mùa ở Việt Nam đặt ra là một nhu cầu cấp thiết, có vai trò quan trọng nhiều mặt.
Vì vậy tôi đề xuất đề tài:“ Nghiên cứu một số đặc trưng nhiệt động lực quy mô lớn thời kì bùng nổ gió mùa mùa hè khu vực Nam Bộ” nhằm hƣớng đến vấn đề quan trọng này. Thực tiễn nghiên cứu gió mùa mùa hè ở Việt Nam Nam Bộ nằm trong khu vực giao tranh của hai hệ thống gió mùa lớn là hệ gió mùa mùa hè Nam Á và gió mùa mùa hè Đông Á, do đó mƣa gió mùa ở Nam Bộ có diễn biến phức tạp do chịu tác động của cả hai hệ thống này. Theo trung bình khí hậu, mùa mƣa tại Nam Bộ bắt đầu vào cuối tháng Tƣ tới đầu tháng Năm, đƣợc đánh dấu bởi sự hình thành của gió tây nam nhiệt đới thổi từ vịnh Bengal sang. Theo rất nhiều nghiên cứu trên thế giới, giai đoạn này trùng với thời điểm xuất hiện mƣa tại vịnh Bengal và nam Biển Đông, và là những khu vực xuất hiện mƣa mùa hè sớm nhất của gió mùa mùa hè châu Á.
Gió mùa mùa hè Ấn Độ thƣờng xuất hiện muộn hơn sau đó khoảng hai tuần. Tuy nhiên, ngày bắt đầu mùa mƣa tại Nam Bộ có sự dao động lớn giữa các năm và phân bố mƣa giữa các khu vực cũng không hoàn toàn giống nhau. Gió mùa mùa hè Ấn Độ và gió mùa mùa hè Đông Á là những hệ thống gió mùa điển hình, đã đƣợc nghiên cứu khá nhiều trên thế giới, tuy nhiên Việt Nam (bán đảo Đông Dƣơng) là khu vực chuyển tiếp, giao tranh của các đới gió mùa lại chƣa đƣợc nghiên cứu nhiều. Bên cạnh sự hạn chế về số lƣợng các trạm quan trắc, hoàn lƣu gió mùa khu vực này có sự biến đổi phức tạp, chịu tác động của nhiều yếu tố, do đó rất khó khăn trong phân tích cũng nhƣ xây dựng những chỉ tiêu xác định ngày bùng nổ gió 2 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com mùa một cách chính xác.
Hiện nay, nghiên cứu gió mùa mùa hè ở Việt Nam chủ yếu sử dụng phƣơng pháp thống kê. Các nghiên cứu có thể chia ra thành hai hƣớng chính bao gồm: Trƣớc đây các nghiên cứu về bùng nổ gió mùa mùa hè ở Việt Nam chủ yếu đƣợc thực hiện bằng phƣơng pháp phân tích các hình thế synốp. Ví dụ, trong đề tài cấp Tổng cục (nay là Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng) năm 1999, các tác giả Phạm Thị Thanh Hƣơng và Trần Trung Trực [4] đã sử dụng số liệu mƣa quan trắc lấy trung bình trƣợt năm ngày và gió vĩ hƣớng 850 hPa để xác định thời điểm bùng nổ gió mùa mùa hè trên khu vực Nam Bộ. Cụ thể, khi lƣợng mƣa vƣợt 25 mm/ngày hoặc gió vĩ hƣớng 850 hPa chuyển từ thành phần hƣớng đông sang hƣớng tây thì có thể xem là xảy ra bùng nổ gió mùa.
Điều đáng nói là hai chỉ tiêu này nhiều khi không đồng thời thỏa mãn. Ngoài ra kết quả nghiên cứu của đề tài cũng cho thấy thời điểm bùng nổ gió mùa trên khu vực Tây Nguyên và Nam Bộ thƣờng gắn với thời kỳ có xoáy thuận hoạt động trên khu vực vịnh Bengal. Tƣơng tự nhƣ vậy là các bộ chỉ số gió mùa với các nghiên cứu của Trần Việt Liễn (2007) [5]. Các chỉ số đƣợc xây dựng chủ yếu dựa trên trƣờng gió tái phân tích mực 850 hPa nhằm xác định thời điểm bùng nổ và kết thúc của gió mùa.
Đồng thời tìm hiểu mối liên hệ giữa trƣờng mƣa và trƣờng gió của gió mùa mùa hè trên khu vực Nam Bộ. Nguyễn Thị Hiền Thuận (2001) [2] đã sử dụng số liệu BMRC của Cơ quan Khí tƣợng Úc với độ phân giải 2,5 x 2,5o để nghiên cứu thời kỳ bùng nổ gió mùa mùa hè trên khu vực Tây Nguyên và Nam Bộ, sử dụng công cụ hỗ trợ là chƣơng trình hệ thống dự báo và đồng hóa toàn cầu GASP (Global Assimilation and Prediction System). Qua đó đã rút ra nhận xét là có thể dùng số liệu gió vĩ hƣớng mực 850 hPa để nghiên cứu bùng nổ gió mùa. Ngoài ra tác giả cũng cho thấy mối liên hệ giữa bùng nổ gió mùa khu vực Tây Nguyên và Nam Bộ Việt Nam với vùng nổ gió mùa trên vịnh Bengal.
Tuy nhiên, nghiên cứu này còn mang tính định tính rất nhiều của phƣơng pháp phân tích synốp. Tiếp theo, trong nghiên cứu của Nguyễn Đức Ngữ và Nguyễn Thị Hiền Thuận (2006) [1] , các tác giả đã có bƣớc tiến mới trong việc đề xuất một chỉ số hoàn lƣu gió mùa để nghiên cứu tính biến động của gió mùa mùa hè ở Nam Bộ. Trong nghiên cứu 3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com này số liệu mƣa CMAP (Climate Prediction Center – Merged Analysis of Precipitation) đã đƣợc sử dụng để so sánh với trƣờng gió trên khu vực nghiên cứu. Kết quả cũng cho thấy có thể sử dụng gió vĩ hƣớng mực 850 hPa để xây dựng chỉ số hoàn lƣu vì đây là nhân tố có mối quan hệ chặt với số liệu mƣa CMAP trên khu vực Nam Bộ.
Cuối cùng là chỉ số hoàn lƣu đƣợc xác định là hiệu gió vĩ hƣớng mực 850 hPa giữa hai khu vực (2,5o N – 12,5o N; 95o E – 110o E) và (20o N – 27,5o N; 105o E – 120o E) rồi lấy trung bình cho tất cả các tháng mùa hè Nghiên cứu sự tƣơng quan giữa giao động nam ENSO và các chỉ số gió mùa với các nghiên của Trần Quang Đức (2010) [5] và Nguyễn Thị Hiền Thuận (2008) [3]. Các nghiên cứu cũng chỉ ra rằng gió mùa mùa hè Nam Bộ có sự biến đổi phức tạp và tƣơng quan yếu với ENSO, vì vậy ENSO không phải là một chỉ số dự báo tốt cho sự phát triển của gió mùa mùa hè ở khu vực này. Nhƣ vậy, mặc dù đã xác định một chỉ tiêu định lƣợng có khả năng mô tả mức độ biến động của gió mùa mùa hè giữa các năm ở Nam Bộ nhƣng kết quả nghiên cứu của Nguyễn Đức Ngữ và Nguyễn Thị Hiền Thuận (2006) [1] chỉ phục vụ cho mục đích nghiên cứu vì chỉ số hoàn lƣu phải đƣợc tính trung bình cho toàn bộ các tháng hoạt động của gió mùa tây nam và không nói đến ngày bùng nổ gió mùa mùa hè trên khu vực Nam Bộ. Ngoài ra các nghiên cứu ở Việt Nam thƣờng chỉ sử dụng số liệu gió vĩ hƣớng tái phân tích mực 850 hPa để nghiên cứu gió mùa, và nhƣ vậy rất có thể sẽ không đầy đủ vì cơ chế vật lý của gió mùa mùa hè, nhất là bùng nổ gió mùa, là rất phức tạp.
Hơn nữa, các chỉ số xây dựng đƣợc chỉ phục vụ mục đích nghiên cứu và cảnh báo, chƣa có khả năng dự báo ngày bùng nổ gió mùa. Cho tới thời điểm hiện tại, các nghiên cứu về thời kì bùng nổ gió mùa ở Việt Nam còn rất ít. Hơn nữa, những nghiên cứu chỉ dừng lại ở mức đánh giá định tính những xu thế biến đổi của gió mùa, chƣa đƣa ra đƣợc một cơ chế phản ánh đầy đủ bản chất của gió mùa.