Tổng quan nghiên cứu

Khu vực Bắc Bộ Việt Nam là vùng chịu ảnh hưởng mạnh mẽ của các hiện tượng thời tiết cực đoan như mưa lớn, nắng nóng gay gắt và rét đậm, rét hại. Trong giai đoạn 2007-2016, các hiện tượng này xảy ra với tần suất cao và gây thiệt hại nghiêm trọng cho đời sống và sản xuất. Ví dụ, đợt mưa lớn từ ngày 31/10 đến 3/11/2008 tại Hà Đông ghi nhận lượng mưa lên tới 514,2 mm trong 24 giờ, trong khi đợt nắng nóng gay gắt từ 14-20/5/2013 tại Vĩnh Yên đạt nhiệt độ tối cao 40,2°C. Mục tiêu nghiên cứu là phân tích, đánh giá và xác định các hình thế thời tiết cơ bản gây ra các hiện tượng cực đoan về lượng mưa và nhiệt độ trên toàn bộ khu vực Bắc Bộ, bao gồm ba vùng khí hậu chính: Tây Bắc (B-I), Đông Bắc (B-II) và Đồng bằng Bắc Bộ (B-III). Nghiên cứu có phạm vi thời gian từ năm 2007 đến 2016, sử dụng số liệu quan trắc và tái phân tích khí tượng nhằm cung cấp cơ sở khoa học cho công tác dự báo và cảnh báo thời tiết nguy hiểm, góp phần giảm thiểu thiệt hại do thiên tai gây ra.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình khí tượng - khí hậu, trong đó có:

  • Khái niệm cực đoan khí hậu: Các hiện tượng khí hậu có xác suất xuất hiện ≤ 10%, trong đó tập trung nghiên cứu các sự kiện có xác suất ≤ 5%.
  • Hình thế synop: Phân tích các hình thế thời tiết trên các mực khí quyển khác nhau (1000mb, 850mb, 700mb, 500mb, 200mb) để xác định các yếu tố gây ra hiện tượng cực đoan.
  • Mô hình hoàn lưu khí quyển: Vai trò của áp cao cận nhiệt đới Bắc Thái Bình Dương, áp thấp Trung Hoa, áp thấp Nam Á, dải hội tụ nhiệt đới (ITCZ), rãnh gió tây trên cao và các xoáy thuận nhiệt đới trong việc hình thành các hiện tượng mưa lớn, nắng nóng và rét hại.
  • Khái niệm về các hiện tượng cực đoan: Mưa lớn diện rộng, nắng nóng gay gắt (Tx ≥ 37°C), rét đậm, rét hại (nhiệt độ trung bình ngày ≤ 15°C và ≤ 13°C).

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: Số liệu quan trắc nhiệt độ, lượng mưa tại hơn 70 trạm khí tượng trên toàn khu vực Bắc Bộ; số liệu thống kê các hiện tượng cực đoan giai đoạn 2007-2016; số liệu tái phân tích ngày của NCEP/NCAR về trường độ cao địa thế vị (HGT) và trường gió ở các mực khí quyển.
  • Phương pháp phân tích: Phân tích hình thế synop kết hợp với phân tích thống kê các đặc trưng khí hậu. Phân tích synop được thực hiện trên phạm vi Đông Á mở rộng, sử dụng bản đồ synop bề mặt và các mực trên cao để xác định hoàn lưu khí quyển và các hình thế thời tiết liên quan.
  • Cỡ mẫu và chọn mẫu: Lựa chọn các đợt hiện tượng cực đoan tiêu biểu gồm 4 đợt mưa lớn, 3 đợt nắng nóng và 3 đợt rét hại trong giai đoạn nghiên cứu để phân tích chi tiết.
  • Timeline nghiên cứu: Thu thập và xử lý số liệu từ năm 2007 đến 2016, phân tích hình thế synop và diễn biến khí tượng trong từng đợt hiện tượng cực đoan.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Hình thế thời tiết gây mưa lớn cực đoan:

    • Đợt mưa lớn từ 31/10 đến 3/11/2008 có lượng mưa cực đại tại Láng lên tới 597 mm trong 24 giờ. Hình thế gây mưa là sự hội tụ của gió đông đông bắc từ áp cao Hoa Đông với gió đông nam từ áp cao cận nhiệt đới Bắc Thái Bình Dương, kết hợp với áp thấp nằm trong dải hội tụ nhiệt đới.
    • Đợt mưa lớn từ 12 đến 17/5/2009 chủ yếu do đới gió đông nam từ áp cao Thái Bình Dương thổi vào kết hợp với áp thấp Trung Hoa và áp thấp Nam Á, cùng với rãnh thấp trong đới gió tây trên cao hoạt động mạnh. Lượng mưa tại Bắc Quang đạt 99,5 mm/ngày.
    • Đợt mưa lớn từ 19 đến 22/7/2014 có sự hoạt động mạnh của dải hội tụ nhiệt đới và xoáy thuận nhiệt đới trên Tây Bắc Thái Bình Dương, gây mưa to diện rộng với lượng mưa tại Mẫu Sơn lên tới 548 mm.
    • Đợt mưa lớn từ 26/7 đến 4/8/2015 ghi nhận lượng mưa phổ biến từ 500-1000 mm, trong đó Cửa Ông đạt 1558 mm, là đợt mưa lớn nhất trong giai đoạn nghiên cứu.

  2. Hình thế thời tiết gây nắng nóng cực đoan:

    • Các đợt nắng nóng gay gắt thường xảy ra từ tháng 4 đến tháng 8, với nhiệt độ tối cao phổ biến từ 37-40°C, ví dụ đợt nắng nóng từ 14-20/5/2013 tại Vĩnh Yên đạt 40,2°C.
    • Hình thế gây nắng nóng là sự phát triển của áp thấp Nam Á ở tầng thấp kết hợp với áp cao Thái Bình Dương và áp cao Tây Tạng hoạt động mạnh ở tầng cao, cùng với rãnh gió mùa hoạt động trên Bắc Bộ.

  3. Hình thế thời tiết gây rét đậm, rét hại cực đoan:

    • Các đợt rét hại thường xảy ra trong các tháng 1 và 2, với nhiệt độ tối thấp tại Sa Pa xuống tới -3,1°C (đợt 23-28/1/2016).
    • Hình thế gây rét hại là sự xâm nhập của áp cao lạnh lục địa Siberia tạo đới gió đông bắc mạnh thổi qua Bắc Bộ, kết hợp với rãnh thấp trong đới gió tây trên cao và áp cao Thanh Tạng hoạt động.

Thảo luận kết quả

Kết quả nghiên cứu cho thấy các hiện tượng cực đoan ở Bắc Bộ chịu ảnh hưởng phức tạp của nhiều hình thế thời tiết quy mô lớn và trung bình. Mưa lớn thường do sự kết hợp đồng thời của áp thấp nhiệt đới, áp cao cận nhiệt đới Bắc Thái Bình Dương, dải hội tụ nhiệt đới và rãnh gió tây trên cao. Nắng nóng cực đoan liên quan mật thiết đến sự phát triển của áp thấp Nam Á và áp cao cận nhiệt đới, trong khi rét hại chủ yếu do sự xâm nhập mạnh của không khí lạnh Siberia. So sánh với các nghiên cứu trước đây, kết quả này phù hợp với nhận định về vai trò của các hệ thống khí quyển lớn trong việc hình thành các hiện tượng khí hậu cực đoan tại miền Bắc Việt Nam. Dữ liệu có thể được trình bày qua các biểu đồ lượng mưa ngày, nhiệt độ tối cao và tối thấp, cùng với bản đồ synop minh họa các hình thế thời tiết trong từng đợt hiện tượng.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Tăng cường hệ thống quan trắc và thu thập số liệu: Đầu tư nâng cấp mạng lưới trạm khí tượng tại Bắc Bộ để thu thập dữ liệu chính xác, kịp thời phục vụ phân tích hình thế synop và dự báo hiện tượng cực đoan. Thời gian thực hiện: 1-2 năm; chủ thể: Bộ Tài nguyên và Môi trường, Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Quốc gia.

  2. Phát triển mô hình dự báo đa tầng khí quyển: Áp dụng các mô hình dự báo kết hợp phân tích synop đa tầng nhằm nâng cao độ chính xác dự báo mưa lớn, nắng nóng và rét hại. Thời gian thực hiện: 2-3 năm; chủ thể: Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Biến đổi khí hậu.

  3. Xây dựng hệ thống cảnh báo sớm và truyền thông hiệu quả: Thiết lập hệ thống cảnh báo sớm dựa trên các hình thế synop đã xác định, đồng thời nâng cao nhận thức cộng đồng về các hiện tượng cực đoan. Thời gian thực hiện: 1 năm; chủ thể: Trung tâm Dự báo Môi trường Quốc gia, các địa phương.

  4. Nghiên cứu bổ sung về tác động biến đổi khí hậu: Tiếp tục nghiên cứu ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đến tần suất và cường độ các hiện tượng cực đoan tại Bắc Bộ để điều chỉnh chiến lược dự báo và ứng phó. Thời gian thực hiện: liên tục; chủ thể: các viện nghiên cứu khí tượng và môi trường.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Nhà nghiên cứu và chuyên gia khí tượng - khí hậu: Sử dụng luận văn để tham khảo các phương pháp phân tích hình thế synop và dữ liệu thực nghiệm về hiện tượng cực đoan tại Bắc Bộ.

  2. Cơ quan dự báo khí tượng thủy văn: Áp dụng kết quả nghiên cứu để cải thiện mô hình dự báo và cảnh báo các hiện tượng mưa lớn, nắng nóng và rét hại, nâng cao hiệu quả công tác dự báo.

  3. Quản lý thiên tai và chính quyền địa phương: Tham khảo để xây dựng kế hoạch ứng phó, giảm thiểu thiệt hại do thiên tai gây ra, đặc biệt trong các đợt mưa lớn và rét hại.

  4. Người dân và cộng đồng tại Bắc Bộ: Nâng cao nhận thức về các hiện tượng thời tiết cực đoan, từ đó chủ động phòng tránh và ứng phó kịp thời.

Câu hỏi thường gặp

  1. Hiện tượng cực đoan khí hậu là gì?
    Hiện tượng cực đoan khí hậu là các sự kiện khí hậu hiếm gặp, có xác suất xuất hiện ≤ 10%, như mưa lớn, nắng nóng gay gắt và rét hại. Ví dụ, mưa lớn với lượng trên 100 mm/24h được xem là cực đoan.

  2. Các hình thế thời tiết nào gây mưa lớn ở Bắc Bộ?
    Mưa lớn thường do sự kết hợp của áp thấp nhiệt đới, áp cao cận nhiệt đới Bắc Thái Bình Dương, dải hội tụ nhiệt đới và rãnh gió tây trên cao. Sự hội tụ gió đông nam và đông bắc là yếu tố quan trọng.

  3. Làm thế nào để dự báo nắng nóng cực đoan?
    Dựa vào sự phát triển của áp thấp Nam Á ở tầng thấp, áp cao Thái Bình Dương và Tây Tạng ở tầng cao, cùng với rãnh gió mùa hoạt động mạnh. Các chỉ tiêu nhiệt độ tối cao và áp suất cũng được sử dụng để dự báo.

  4. Nguyên nhân chính gây rét hại ở Bắc Bộ là gì?
    Rét hại chủ yếu do áp cao lạnh lục địa Siberia xâm nhập mạnh, tạo đới gió đông bắc thổi qua Bắc Bộ, kết hợp với rãnh thấp trong đới gió tây trên cao và áp cao Thanh Tạng.

  5. Tại sao nghiên cứu hình thế synop lại quan trọng?
    Phân tích hình thế synop giúp hiểu rõ cơ chế hình thành các hiện tượng cực đoan, từ đó nâng cao độ chính xác dự báo và cảnh báo, góp phần giảm thiểu thiệt hại do thiên tai gây ra.

Kết luận

  • Luận văn đã xác định được các hình thế thời tiết cơ bản gây ra mưa lớn, nắng nóng và rét hại cực đoan trên khu vực Bắc Bộ trong giai đoạn 2007-2016.
  • Mưa lớn cực đoan thường liên quan đến sự kết hợp của áp thấp nhiệt đới, áp cao cận nhiệt đới và dải hội tụ nhiệt đới; nắng nóng do áp thấp Nam Á và áp cao cận nhiệt đới; rét hại do áp cao lạnh lục địa Siberia.
  • Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học quan trọng cho công tác dự báo và cảnh báo thời tiết nguy hiểm tại Bắc Bộ.
  • Cần tiếp tục đầu tư nâng cấp hệ thống quan trắc, phát triển mô hình dự báo đa tầng và xây dựng hệ thống cảnh báo sớm hiệu quả.
  • Khuyến khích các nhà nghiên cứu, cơ quan dự báo và quản lý thiên tai ứng dụng kết quả nghiên cứu để nâng cao năng lực ứng phó với hiện tượng khí hậu cực đoan.

Hành động tiếp theo là triển khai các giải pháp đề xuất nhằm nâng cao chất lượng dự báo và cảnh báo, đồng thời tăng cường nghiên cứu sâu hơn về tác động của biến đổi khí hậu đối với các hiện tượng cực đoan tại Bắc Bộ.