Luận văn thạc sĩ về đặc điểm mưa do không khí lạnh ở Trung Bộ sử dụng dữ liệu vệ tinh GSMAP

Luận văn thạc sĩ phân tích đặc điểm mưa do không khí lạnh ở trung bộ qua dữ liệu vệ tinh GSMap, cung cấp cái nhìn sâu sắc về khí hậu.

• Tác giả: Trần Thị Kim Dung
• Người hướng dẫn: TS. Phạm Thị Thanh Ngà
• Trường học: Đại học Quốc gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Khí tượng học
• Đề tài: Nghiên Cứu Mưa Không Khí Lạnh Trung Bộ Bằng Dữ Liệu Vệ Tinh
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
• 1.1. Đặc điểm chung của không khí lạnh ảnh hưởng đến Việt Nam
• 1.2. Một số công trình nghiên cứu trên thế giới và tại Việt Nam về đặc điểm biến trình ngày đêm của mưa
• 1.2.1. Trên thế giới
• 1.2.2. Tại Việt Nam
• 1.3. Các phương pháp quan trắc mưa hiện nay
• 1.3.1. Đo mưa tại trạm quan trắc mặt đất
• 1.3.2. Đo mưa bằng hệ thống radar thời tiết
• 1.3.3. Đo mưa bằng vệ tinh
• 2. CHƯƠNG 2: SỐ LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Số liệu các đợt KKL ở khu vực Thanh Hóa đến Đà Nẵng
• 2.2. Nguồn số liệu mưa GSMaP (Global Satellite Mapping of Precipitation)
• 2.3. Phương pháp nghiên cứu
• 2.3.1. Phương pháp thống kê
• 2.3.2. Phương pháp viễn thám
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ PHÂN TÍCH
• 3.1. Phân bố các đợt mưa lớn diện rộng xảy ra từ năm 2001-2018 khu vực Thanh Hóa đến Đà Nẵng
• 3.2. Sự phân bố đặc điểm mưa theo không gian và thời gian khu vực Thanh Hóa đến Đà Nẵng
• 3.2.1. Tần suất mưa trung bình PF
• 3.2.2. Cường độ mưa trung bình PI
• 3.3. Sự dịch chuyển của tần suất mưa PF và cường độ mưa PI theo vĩ độ, kinh độ
• 3.4. Biến trình ngày đêm của tần suất mưa và cường độ mưa trung bình từng giờ khu vực Thanh Hóa đến Đà Nẵng
• 3.4.1. Tần suất mưa trung bình PF
• 3.4.2. Cường độ mưa trung bình PI
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu mưa không khí lạnh Trung Bộ

Nghiên cứu mưa không khí lạnh (KKL) ở khu vực Trung Bộ Việt Nam là một chủ đề quan trọng trong khí tượng học. KKL có ảnh hưởng lớn đến thời tiết và khí hậu của khu vực này, đặc biệt trong mùa đông. Việc hiểu rõ đặc điểm mưa do KKL sẽ giúp cải thiện khả năng dự báo thời tiết, từ đó giảm thiểu thiệt hại do thiên tai. Dữ liệu vệ tinh, đặc biệt là từ sản phẩm GSMaP, cung cấp thông tin chính xác về lượng mưa, giúp các nhà nghiên cứu phân tích và đánh giá tình hình mưa một cách hiệu quả.

1.1. Đặc điểm không khí lạnh và ảnh hưởng đến thời tiết

KKL thường xâm nhập vào Việt Nam từ tháng 9 đến tháng 6 năm sau, gây ra những biến đổi lớn trong thời tiết. Sự tương phản nhiệt độ giữa KKL và không khí ấm hơn ở Việt Nam tạo ra các hiện tượng thời tiết như mưa rào, dông, và thậm chí là lốc xoáy. Đặc biệt, khu vực Trung Bộ thường chịu ảnh hưởng mạnh mẽ từ KKL, dẫn đến những trận mưa lớn và kéo dài.

1.2. Vai trò của dữ liệu vệ tinh trong nghiên cứu mưa

Dữ liệu vệ tinh, đặc biệt là từ hệ thống GSMaP, cung cấp thông tin chi tiết về lượng mưa và phân bố mưa theo không gian và thời gian. Việc sử dụng dữ liệu vệ tinh giúp các nhà nghiên cứu có cái nhìn tổng quan và chính xác hơn về các đợt mưa do KKL, từ đó nâng cao chất lượng dự báo thời tiết.

II. Thách thức trong nghiên cứu mưa không khí lạnh Trung Bộ

Mặc dù có nhiều tiến bộ trong công nghệ quan trắc và phân tích dữ liệu, nghiên cứu mưa do KKL vẫn gặp phải nhiều thách thức. Một trong những vấn đề lớn nhất là sự biến đổi khí hậu, làm thay đổi các mô hình thời tiết truyền thống. Ngoài ra, việc thu thập và xử lý dữ liệu từ các nguồn khác nhau cũng gặp khó khăn, đặc biệt là trong các khu vực địa hình phức tạp như Trung Bộ.

2.1. Biến đổi khí hậu và tác động đến mưa

Biến đổi khí hậu đang làm thay đổi các mô hình thời tiết, dẫn đến sự không ổn định trong các đợt mưa do KKL. Các nghiên cứu cho thấy tần suất và cường độ mưa có thể tăng lên, gây ra lũ lụt và các hiện tượng thời tiết cực đoan khác.

2.2. Khó khăn trong việc thu thập dữ liệu

Việc thu thập dữ liệu mưa từ các trạm quan trắc mặt đất gặp nhiều khó khăn do địa hình phức tạp và sự phân bố không đồng đều của các trạm. Điều này làm giảm độ chính xác của các dự báo thời tiết và phân tích mưa.

III. Phương pháp nghiên cứu mưa không khí lạnh hiệu quả

Để nghiên cứu mưa do KKL, các nhà khoa học đã áp dụng nhiều phương pháp khác nhau, bao gồm cả phương pháp viễn thám và thống kê. Việc kết hợp các phương pháp này giúp nâng cao độ chính xác trong việc dự đoán lượng mưa và phân tích các đặc điểm của mưa.

3.1. Phương pháp viễn thám trong nghiên cứu mưa

Phương pháp viễn thám sử dụng dữ liệu từ vệ tinh để ước tính lượng mưa. Sản phẩm GSMaP cung cấp thông tin chi tiết về lượng mưa trên diện rộng, giúp các nhà nghiên cứu có cái nhìn tổng quan về tình hình mưa do KKL.

3.2. Phương pháp thống kê trong phân tích mưa

Phương pháp thống kê được sử dụng để phân tích các chuỗi số liệu mưa, từ đó xác định các xu hướng và đặc điểm của mưa theo thời gian. Việc áp dụng các mô hình thống kê giúp cải thiện khả năng dự đoán mưa trong tương lai.

IV. Kết quả nghiên cứu mưa không khí lạnh Trung Bộ

Kết quả nghiên cứu cho thấy mưa do KKL ở khu vực Trung Bộ có những đặc điểm riêng biệt. Các đợt mưa lớn thường xảy ra vào mùa đông, với tần suất và cường độ mưa cao. Việc phân tích dữ liệu từ vệ tinh đã giúp xác định rõ hơn về thời gian và địa điểm xảy ra các trận mưa lớn.

4.1. Phân bố mưa theo không gian và thời gian

Nghiên cứu cho thấy mưa do KKL có sự phân bố không đồng đều theo không gian và thời gian. Các khu vực gần dãy Trường Sơn thường nhận được lượng mưa lớn hơn so với các khu vực khác.

4.2. Đặc điểm tần suất và cường độ mưa

Tần suất và cường độ mưa do KKL có sự biến đổi lớn theo thời gian. Các trận mưa lớn thường xảy ra vào ban đêm và sáng sớm, với cường độ mưa cao nhất trong khoảng thời gian này.

V. Kết luận và triển vọng nghiên cứu mưa không khí lạnh

Nghiên cứu mưa do KKL ở khu vực Trung Bộ là một lĩnh vực quan trọng và cần thiết. Kết quả nghiên cứu không chỉ giúp cải thiện khả năng dự báo thời tiết mà còn hỗ trợ trong việc quản lý thiên tai. Trong tương lai, việc áp dụng công nghệ mới và cải tiến phương pháp nghiên cứu sẽ giúp nâng cao độ chính xác trong việc dự đoán mưa.

5.1. Tầm quan trọng của nghiên cứu mưa

Nghiên cứu mưa không chỉ giúp cải thiện dự báo thời tiết mà còn có ý nghĩa quan trọng trong việc quản lý tài nguyên nước và ứng phó với thiên tai.

5.2. Triển vọng nghiên cứu trong tương lai

Với sự phát triển của công nghệ viễn thám và các phương pháp phân tích dữ liệu mới, nghiên cứu mưa do KKL sẽ ngày càng trở nên chính xác và hiệu quả hơn.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Không khí lạnh (KKL) là hình thế thời tiết đặc trưng chi phối khí hậu mùa đông tại Việt Nam, đặc biệt ảnh hưởng sâu sắc đến khu vực Trung Bộ. Trung bình mỗi năm, Việt Nam đón khoảng 29 đợt KKL, trong đó có 16 đợt gió mùa Đông Bắc (GMĐB) và 13 đợt không khí lạnh tăng cường (KKLTC). KKL gây ra các hiện tượng mưa rào, dông tố, mưa đá và mưa lớn diện rộng, ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống, sản xuất nông nghiệp và thủy sản. Khu vực Trung Bộ, từ Thanh Hóa đến Đà Nẵng, với địa hình phức tạp gồm dãy Trường Sơn và các dãy núi ngang như Hoành Sơn, Bạch Mã, tạo thành “bẫy mưa” đặc thù, khiến mưa do KKL có tính chất phức tạp và nguy hiểm nhất cả nước.

Mục tiêu nghiên cứu là phân tích đặc điểm mưa do KKL tại khu vực Trung Bộ dựa trên dữ liệu vệ tinh GSMaP trong giai đoạn 2001-2018, tập trung vào biến trình ngày đêm của tần suất và cường độ mưa, phân bố không gian và thời gian của các đợt mưa lớn diện rộng. Nghiên cứu nhằm nâng cao khả năng dự báo, cảnh báo mưa lớn và các hiện tượng thời tiết nguy hiểm đi kèm KKL, góp phần giảm thiểu thiệt hại thiên tai và hỗ trợ phát triển kinh tế - xã hội khu vực.

Phạm vi nghiên cứu giới hạn từ Thanh Hóa đến Đà Nẵng, bao gồm phân tích chi tiết hai vùng Bắc và Nam Đèo Ngang, nhằm làm rõ vai trò của địa hình trong việc hình thành đặc điểm mưa. Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc cung cấp dữ liệu khoa học cho công tác dự báo khí tượng thủy văn, đồng thời hỗ trợ các nhà quản lý và người dân trong việc ứng phó với thiên tai mưa lũ.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình khí tượng học về không khí lạnh và hình thế thời tiết gây mưa, bao gồm:

• Lý thuyết về không khí lạnh và front lạnh: Phân loại front lạnh thành loại I và loại II dựa trên điều kiện nhiệt ẩm và tốc độ di chuyển, ảnh hưởng đến đặc điểm mưa và hiện tượng thời tiết nguy hiểm. Front lạnh loại II thường gây mưa lớn, dông tố mạnh hơn front loại I.

• Mô hình tương tác địa hình và khí quyển: Địa hình dãy Trường Sơn và các dãy núi ngang tạo ra hiệu ứng chắn gió, tăng cường chuyển động thăng cưỡng bức, làm gia tăng lượng mưa do KKL.

• Khái niệm tần suất mưa (PF) và cường độ mưa (PI): PF thể hiện tỷ lệ phần trăm giờ có mưa ≥ 0,6 mm/h trong tổng số giờ quan sát, phản ánh khả năng xuất hiện mưa; PI là lượng mưa trung bình trong giờ có mưa, phản ánh mức độ nguy hiểm của mưa.

• Lý thuyết viễn thám và ước lượng lượng mưa từ vệ tinh GSMaP: Sử dụng dữ liệu vệ tinh microwave và hồng ngoại để ước tính lượng mưa với độ phân giải không gian 0.1 độ và thời gian 1 giờ, cung cấp dữ liệu liên tục, toàn diện cho khu vực nghiên cứu.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Số liệu mưa vệ tinh GSMaP phiên bản 6, dữ liệu tái phân tích từng giờ từ năm 2001 đến 2018, độ phân giải không gian 0.1 độ kinh/vĩ độ. Dữ liệu đợt KKL được tổng hợp từ báo cáo khí tượng thủy văn hàng năm của Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Quốc gia.

• Phương pháp chọn mẫu: Tập hợp 107 đợt mưa lớn diện rộng do KKL gây ra trong khu vực từ Thanh Hóa đến Đà Nẵng, phân chia thành hai vùng Bắc và Nam Đèo Ngang để phân tích chi tiết.

• Phương pháp phân tích:

  • Thống kê tần suất và cường độ mưa theo từng giờ trong ngày, sử dụng ngưỡng mưa ≥ 0,6 mm/h để xác định giờ có mưa.
  • Phân tích biến trình ngày đêm của PF và PI, xác định các cực đại mưa.
  • Sử dụng ngôn ngữ lập trình Python và phần mềm ArcMap để xử lý, trích xuất dữ liệu GSMaP theo từng ô pixel, tạo bản đồ phân bố mưa theo không gian và thời gian.
  • Loại bỏ nhiễu bằng cách loại bỏ các ngày có số ô pixel mưa nhỏ hơn 10 trên tổng số 450 ô pixel khu vực nghiên cứu.

• Timeline nghiên cứu: Thu thập và xử lý dữ liệu trong giai đoạn 2001-2018, phân tích và tổng hợp kết quả trong năm 2019.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Tần suất và phân bố đợt mưa lớn diện rộng

   • Tổng cộng 107 đợt mưa lớn diện rộng do KKL gây ra trong khu vực từ Thanh Hóa đến Đà Nẵng trong 18 năm, trung bình khoảng 5-6 đợt/năm.
   • Số đợt mưa lớn có xu hướng giảm dần với tốc độ khoảng 0,75 đợt/thập kỷ.
   • Mưa lớn tập trung chủ yếu vào các tháng chuyển tiếp mùa, đặc biệt từ tháng 9 đến tháng 12, với cao điểm tháng 11.
   • Vùng Nam Đèo Ngang có số đợt mưa lớn nhiều hơn Bắc Đèo Ngang khoảng 1,7 lần (91 đợt so với 53 đợt).

2. Đặc điểm hình thế thời tiết gây mưa

   • Khu vực nghiên cứu có 8 hình thế thời tiết gây mưa chính, trong đó KKL kết hợp nhiễu động gió Đông trên cao chiếm 34% số đợt.
   • Hình thế KKL kết hợp với gió Đông Nam tầng thấp chiếm tỷ lệ rất nhỏ.
   • Các tổ hợp phức tạp gồm KKL với nhiều hệ thống khác chiếm tỷ lệ cao, đặc biệt ở Nam Đèo Ngang.

3. Biến trình ngày đêm của tần suất mưa (PF)

   • PF trung bình từng giờ cho thấy mưa tập trung rõ rệt vào buổi sáng sớm và buổi chiều, với hai cực đại chính.
   • Cực đại buổi sáng thường xuất hiện từ 6-9 giờ, cực đại buổi chiều từ 15-18 giờ.
   • PF cao nhất tại các tỉnh ven biển Nam Đèo Ngang, phản ánh ảnh hưởng mạnh của địa hình và nguồn ẩm biển.

4. Biến trình ngày đêm của cường độ mưa (PI)

   • PI cũng có hai cực đại tương ứng với PF, nhưng cực đại chiều thường có cường độ cao hơn.
   • Cường độ mưa trung bình từng giờ dao động từ khoảng 1,2 đến 3,5 mm/h, với giá trị cao nhất tập trung vào buổi chiều.
   • So sánh giữa Bắc và Nam Đèo Ngang cho thấy Nam Đèo Ngang có cường độ mưa lớn hơn khoảng 20-30%.

Thảo luận kết quả

Kết quả cho thấy đặc điểm mưa do KKL tại khu vực Trung Bộ có tính chất biến trình ngày đêm rõ rệt với hai cực đại tần suất và cường độ mưa, phù hợp với các nghiên cứu quốc tế về mưa front lạnh và mưa gió mùa. Sự khác biệt giữa Bắc và Nam Đèo Ngang phản ánh vai trò quan trọng của địa hình trong việc gia tăng lượng mưa, đặc biệt là dãy Bạch Mã tạo thành ranh giới tự nhiên phân chia hai vùng khí hậu và đặc điểm mưa.

Số liệu GSMaP đã chứng minh khả năng nắm bắt tốt các đợt mưa lớn diện rộng, tuy có sai số thấp hơn so với số liệu trạm mặt đất nhưng vẫn đủ độ tin cậy để phân tích xu hướng và đặc điểm mưa. Việc sử dụng dữ liệu vệ tinh giúp khắc phục hạn chế về mật độ trạm quan trắc và vùng địa hình phức tạp.

Biểu đồ biến trình ngày đêm của PF và PI có thể được trình bày dưới dạng đồ thị đường thể hiện tần suất và cường độ mưa theo từng giờ, kết hợp bản đồ phân bố không gian để minh họa sự dịch chuyển và tập trung mưa theo khu vực. Bảng thống kê số đợt mưa theo tháng và hình thế thời tiết hỗ trợ phân tích xu hướng theo mùa và nguyên nhân gây mưa.

Kết quả nghiên cứu góp phần làm rõ đặc điểm mưa do KKL tại khu vực Trung Bộ, hỗ trợ nâng cao chất lượng dự báo mưa lớn và cảnh báo thiên tai, đồng thời cung cấp cơ sở khoa học cho các nghiên cứu tiếp theo về biến đổi khí hậu và quản lý rủi ro thiên tai.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Tăng cường ứng dụng dữ liệu vệ tinh GSMaP trong dự báo mưa lớn

   • Động từ hành động: Triển khai sử dụng dữ liệu GSMaP làm nguồn dữ liệu chính cho dự báo mưa tại các trung tâm khí tượng thủy văn.
   • Target metric: Nâng cao độ chính xác dự báo mưa lớn trên 20% trong vòng 3 năm.
   • Chủ thể thực hiện: Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Quốc gia và các đơn vị liên quan.

2. Phát triển mô hình dự báo mưa kết hợp địa hình và hình thế KKL

   • Động từ hành động: Xây dựng mô hình số hóa tích hợp dữ liệu vệ tinh và mô hình khí tượng số để mô phỏng ảnh hưởng địa hình đến mưa KKL.
   • Target metric: Giảm sai số dự báo lượng mưa tại khu vực Trung Bộ xuống dưới 15% trong 5 năm.
   • Chủ thể thực hiện: Các viện nghiên cứu khí tượng và trường đại học chuyên ngành.

3. Tăng cường mạng lưới quan trắc mưa tự động tại vùng núi và ven biển

   • Động từ hành động: Lắp đặt thêm trạm đo mưa tự động tại các khu vực địa hình phức tạp và vùng sâu vùng xa.
   • Target metric: Tăng mật độ trạm quan trắc lên 30% trong 3 năm.
   • Chủ thể thực hiện: Bộ Tài nguyên và Môi trường, Trung tâm Khí tượng Thủy văn.

4. Nâng cao năng lực đào tạo và truyền thông về dự báo mưa KKL

   • Động từ hành động: Tổ chức các khóa đào tạo chuyên sâu về phân tích dữ liệu vệ tinh và dự báo mưa KKL cho cán bộ khí tượng.
   • Target metric: Đào tạo ít nhất 50 cán bộ trong 2 năm, nâng cao nhận thức cộng đồng về rủi ro mưa lớn.
   • Chủ thể thực hiện: Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà khí tượng thủy văn và dự báo thời tiết

   • Lợi ích: Nắm bắt đặc điểm mưa do KKL, cải thiện độ chính xác dự báo mưa lớn và cảnh báo thiên tai.
   • Use case: Áp dụng dữ liệu GSMaP và mô hình phân tích để nâng cao chất lượng dự báo.

2. Các nhà nghiên cứu và sinh viên chuyên ngành khí tượng, thủy văn

   • Lợi ích: Tham khảo phương pháp nghiên cứu, xử lý dữ liệu vệ tinh và phân tích biến trình mưa.
   • Use case: Phát triển đề tài nghiên cứu liên quan đến mưa, khí hậu và biến đổi khí hậu.

3. Cơ quan quản lý thiên tai và chính quyền địa phương

   • Lợi ích: Hiểu rõ đặc điểm mưa lớn do KKL để xây dựng kế hoạch phòng chống thiên tai hiệu quả.
   • Use case: Lập kế hoạch ứng phó mưa lũ, cảnh báo sớm và giảm thiểu thiệt hại.

4. Người dân và doanh nghiệp hoạt động trong lĩnh vực nông nghiệp, thủy sản

   • Lợi ích: Nắm bắt thời gian và cường độ mưa để điều chỉnh kế hoạch sản xuất, giảm thiểu rủi ro.
   • Use case: Lập kế hoạch gieo trồng, thu hoạch và khai thác thủy sản phù hợp với điều kiện thời tiết.

Câu hỏi thường gặp

1. Dữ liệu GSMaP có độ chính xác như thế nào so với số liệu trạm mặt đất?
   Dữ liệu GSMaP có độ phân giải cao và bao phủ rộng, tuy nhiên thường ước lượng lượng mưa thấp hơn so với số liệu trạm mặt đất, đặc biệt ở vùng núi và ven biển. Nghiên cứu cho thấy GSMaP vẫn đủ tin cậy để phân tích xu hướng và đặc điểm mưa lớn diện rộng.

2. Tại sao mưa do không khí lạnh ở Trung Bộ có hai cực đại trong ngày?
   Hai cực đại mưa vào sáng sớm và chiều tối phản ánh sự kết hợp của các yếu tố địa hình, bức xạ mặt trời và động lực khí quyển, phù hợp với đặc điểm mưa front lạnh và gió mùa Đông Bắc.

3. Vai trò của địa hình trong việc hình thành mưa do KKL như thế nào?
   Địa hình dãy Trường Sơn và các dãy núi ngang như Bạch Mã tạo ra hiệu ứng chắn gió, tăng cường chuyển động thăng cưỡng bức, làm gia tăng lượng mưa, đặc biệt ở vùng Nam Đèo Ngang.

4. Làm thế nào để cải thiện dự báo mưa lớn do KKL?
   Cần kết hợp dữ liệu vệ tinh GSMaP với mô hình khí tượng số có tính đến ảnh hưởng địa hình, đồng thời tăng cường mạng lưới quan trắc tự động và đào tạo cán bộ dự báo.

5. Nghiên cứu này có thể áp dụng cho các khu vực khác không?
   Phương pháp và kết quả nghiên cứu có thể tham khảo để áp dụng cho các khu vực có địa hình phức tạp và chịu ảnh hưởng của không khí lạnh, tuy nhiên cần điều chỉnh theo đặc điểm địa phương.

Kết luận

• Nghiên cứu đã phân tích thành công đặc điểm mưa do không khí lạnh tại khu vực Trung Bộ (Thanh Hóa đến Đà Nẵng) dựa trên dữ liệu vệ tinh GSMaP giai đoạn 2001-2018.
• Tổng số 107 đợt mưa lớn diện rộng được xác định, tập trung chủ yếu vào các tháng cuối năm, với xu hướng giảm nhẹ số đợt mưa lớn theo thời gian.
• Biến trình ngày đêm của tần suất và cường độ mưa có hai cực đại rõ rệt vào sáng sớm và chiều tối, phản ánh ảnh hưởng của địa hình và hình thế thời tiết.
• Địa hình dãy Bạch Mã đóng vai trò quan trọng trong việc gia tăng lượng mưa ở Nam Đèo Ngang so với Bắc Đèo Ngang.
• Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học quan trọng cho công tác dự báo, cảnh báo mưa lớn và quản lý rủi ro thiên tai tại khu vực Trung Bộ.

Next steps: Triển khai ứng dụng dữ liệu GSMaP trong dự báo thực tế, phát triển mô hình dự báo tích hợp địa hình, mở rộng nghiên cứu sang các khu vực khác.

Các nhà nghiên cứu, cơ quan khí tượng và quản lý thiên tai nên phối hợp sử dụng kết quả nghiên cứu để nâng cao hiệu quả dự báo và phòng chống thiên tai do mưa lớn gây ra.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Đặc điểm chung của không khí lạnh ảnh hưởng đến Việt Nam Không khí lạnh (KKL) là một trong số những hình thế thời tiết điển hình, chi phối đến thời tiết, khí hậu của Việt Nam trong mùa đông, nhất là khu vực miền Bắc. KKL ảnh hưởng đến nước ta thường bắt đầu từ tháng 9 đến tháng 6 năm sau và có nguồn gốc từ sự dịch chuyển xuống phía nam của áp cao lạnh lục địa có đặc tính lạnh khô.

Khi đến Việt Nam khối khí đã bị biến tính, tuy nhiên sự tương phản về nhiệt độ giữa KKL với nền nhiệt độ của nước ta vẫn còn khá mạnh. KKL xâm nhập dưới dạng từng đợt và theo tác giả Phạm Vũ Anh [1], một đợt KKL được coi là xâm nhập hoặc ảnh hưởng đến nước ta nếu thỏa mãn một trong hai điều kiện sau: (1) Hướng gió lệch Bắc, tại trạm Bạch Long Vĩ tốc độ gió đo được từ cấp 6 trở lên và kéo dài trên 3 giờ (2 kỳ quan trắc liên tục). (2) Nhiệt độ không khí trung bình ngày trên một nửa số trạm trên đất liền thuộc khu vực Đông Bắc giảm từ 3 độ trở lên. Lưỡi áp cao lạnh lục địa khi lấn xuống phần lãnh thổ nước ta thường gây ra những sự xáo trộn thời tiết cho khu vực.

Tuy nhiên đặc trưng thời tiết cũng như sự xuất hiện của các hiện tượng thời tiết nguy hiểm đi kèm như dông, tố, lốc thậm chí mưa đá do KKL mang lại lại phụ thuộc vào tốc độ di chuyển của khối không khí, sự tương phản nhiệt độ giữa khối KKL và khối không khí (KKK) đang chi phối thời tiết nước ta, mức độ ổn định của khí quyển; độ ẩm của KKK đang hiện hữu và sự tương tác với các trung tâm hoặc cơ cấu khí áp ở khu vực. Chính những điều kiện này sẽ quyết định đến khả năng có hay không hình thành front lạnh hoặc đường đứt, đồng thời quyết định đến hệ quả thời tiết sẽ diễn ra. Việc xác định có hay không front lạnh và đường đứt rất quan trọng, bởi vì nó được dùng như một tiêu chí để xác định KKL xâm nhập xuống nước ta thuộc loại nào, là gió mùa Đông Bắc) hay không khí lạnh tăng cường? Đồng thời những điều kiện nhiệt ẩm ở trên cũng là các tiêu chí dùng để phân chia front lạnh là loại I, loại II hay front hỗn hợp. 6 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] Điều này rất quan trọng, bởi vì mỗi loại front sẽ tác động đến thời tiết khu vực theo những đặc điểm, mức độ khác nhau [2], nhất là giữa front lạnh loại 1 và loại 2, cụ thể như sau: (1) Front lạnh loại I: Được hình thành trong điều kiện khối không khí nóng phải có tầng kết nhiệt ổn định và tốc độ chuyển động của front lạnh không lớn.

Khi đó đường sườn của mặt front lạnh ít bị biến dạng, độ dốc không lớn, khối không khí trước front lạnh chuyển động trượt lên nêm không khí lạnh một cách có trật tự, hệ thống mây khi front lạnh đi qua theo đó cũng được đặc trưng bởi các loại mây như As, Ns, ngoài ra có thể có mây đối lưu như Cb hình thành ngay trước đường front. Giáng thủy của loại front này bắt đầu xuất hiện trước khi đường front bề mặt đến trạm không xa nhưng mưa chủ yếu xảy ra sau front, trong khối KKL. (2) Front lạnh loại II: Được hình thành trong điều kiện khối không khí nóng phải có tầng kết nhiệt bất ổn định và chứa một lượng hơi nước khá lớn, đồng thời tốc độ chuyển động của front lạnh nhanh. Khi đó đường sườn của mặt front lạnh bị biến dạng mạnh nên có độ dốc lớn, khối không khí nóng chuyển động trên nêm KKL một cách cưỡng bức làm cho đối lưu phát triển mạnh, theo đó mà hệ thống mây trước front chủ yếu là Cu con và Cb cap.

Giáng thủy của loại front này thường xảy ra ở trước đường front bề mặt và có kèm theo dông, đôi khi là tố, lốc hoặc mưa đá. Như vậy mức độ nguy hiểm của thời tiết trong front lạnh loại II lớn hơn so với front lạnh loại I. Nói một cách tổng quan hơn thì KKL xâm nhập xuống nước ta sẽ được chia thành hai loại: (1) KKL tràn về kèm theo front lạnh hoặc đường đứt, gọi tắt là Gió mùa Đông Bắc (GMĐB); (2) Khối không khí lạnh tăng cường (KKLTC) không kèm theo front. Đặc trưng của GMĐB là thời tiết thường thay đổi khá mạnh; nhiệt độ giảm xuống một cách đột ngột khi front đi qua, mức độ giảm nhiệt trong 24 giờ thường > 5oC; khí áp tăng dần, gió theo đó cũng mạnh lên, đổi sang hướng Đông Bắc - Bắc; mây nhiều dần rồi xuất hiện mây Cu, Cb; gây ra các trận mưa rào và dông; trạng thái thời tiết thay đổi từ nóng ẩm sang lạnh hoặc rét [19].

7 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] KKLTC là thuật ngữ được sử dụng để chỉ sự xâm nhập của khối KKL xuống nước ta trong điều kiện trước đó khu vực đã và đang bị khống chế bởi một khối KKL khác với hệ thống gió thành phần bắc đã suy yếu. Do đó, KKL tràn về không kèm theo front mà chủ yếu làm cho tốc độ gió tăng trở lại, có thể làm giảm nhiệt độ hoặc ít thay đổi về nhiệt độ. KKL xâm nhập xuống nước ta được phân thành các cấp độ khác nhau dựa vào cường độ của nó. Theo quy định của Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Quốc gia, GMĐB và KKLTC được chia làm 3 cấp như sau: (1) GMĐB/KKLTC mạnh khi: tốc độ gió tại trạm Bạch Long Vĩ (VBLV) ≥ cấp 7 và kéo dài từ 2 quan trắc trở lên hoặc cấp 6 nhưng kéo dài liên tục trên 8 quan trắc.

(2) GMĐB/KKLTC trung bình khi: VBLV ≥ cấp 6 và kéo dài từ 2 quan trắc trở lên hoặc cấp 7 nhưng không kéo dài quá 1 quan trắc. (3) GMĐB/KKLTC yếu khi: VBLV < cấp 6 hoặc cấp 6 chỉ kéo dài không quá 1 quan trắc. Trung bình mỗi năm nước ta đón khoảng 29 đợt KKL, trong đó có 16 đợt GMĐB và 13 đợt KKLTC. Tần xuất số đợt KKL tràn về nhiều nhất rơi vào các tháng 12, 1 và 2 [6].

Sự xâm nhập của KKL xuống miền Bắc Việt Nam có sự biến động lớn theo thời gian [Bảng 1. Tháng nhiều nhất là tháng 1, sau đó giảm dần từ tháng 2 đến tháng 8. Số đợt xâm nhập lạnh vào các tháng mùa hè rất thấp; riêng tháng 7 không có một đợt xâm nhập lạnh nào. Sang tháng 9 số đợt tăng dần trở lại từ 0,96 đợt cho đến 4,64 đợt trong tháng 12.

1 Tần số KKL trung bình xâm nhập xuống miền Bắc Việt Nam (Nguồn: [6]) Ở nước ta front lạnh ảnh hưởng mạnh nhất và sớm nhất đến vùng núi Đông Bắc, giảm dần và muộn dần khi đi về phía Nam và sang phía Tây. Thời gian bắt đầu, kết thúc 8 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] và tần số front hàng năm thay đổi theo vùng, giảm dần từ Bắc vào Nam và từ Đông sang Tây đồng thời tính chất của front lạnh cũng thay đổi theo mùa [19]. Do thời gian hoạt động KKL ở nước ta kéo dài từ tháng 9 đến tháng 6 năm sau nên con đường xâm nhập lạnh cũng như hệ quả thời tiết gây ra bởi KKL trong các tháng sẽ có sự khác nhau. Điều này phụ thuộc rất lớn vào mối tương tác giữa các trung tâm khí áp và nhiễu động tồn tại trong khí quyển ở khu vực.

Tuy nhiên có thể chia thành ba thời kỳ chính như sau: (1) Thời kỳ đầu đông (từ tháng 9 đến tháng 11): Vào khoảng tháng 9 - 10, do trước khi KKL tràn về nền nhiệt của các tỉnh phía Bắc Việt Nam tương đối cao nên khi KKL tràn về có thể gây ra những xáo trộn nhiệt, ẩm mạnh mẽ; tạo điều kiện cho đối lưu phát triển, gây ra mưa rào và dông, thậm chí có thể kèm theo tố, lốc và mưa đá. Tuy nhiên đây cũng chính là khoảng thời gian tạo nên kiểu thời tiết hanh khô ở khu vực Bắc Bộ. Nguyên nhân là do trong thời kỳ này các đợt KKL tràn xuống nước ta di chuyển chủ yếu theo hướng Bắc - Nam dẫn đến bị biến tính khi đi qua lục địa Trung Quốc, KKK trở nên rất khô. Hơn thế nữa vào lúc này ở trên cao đới gió tây di chuyển xuống làm xuất hiện một lớp nghịch nhiệt dày, ngăn cản quá trình tạo thành mây [19].

Thời tiết đặc trưng cho khu vực Bắc Bộ là quang mây, ngày nắng, nhiệt độ khá cao nhưng về đêm nhiệt độ giảm đi nhanh chóng do mặt đất phát xạ nhiệt, thường xuất hiện sương mù bức xạ vào đêm và sáng sớm. Khác với Bắc Bộ, ở Trung Bộ do tác động của địa hình nên khi KKL về thường bị chắn lại ở sườn phía Đông dãy Trường Sơn gây ra mưa vừa, mưa to, thậm chí mưa rất to khi kết hợp cùng với các nhiễu động khác tồn tại trong khu vực như bão, áp thấp nhiệt đới, dải hội tụ nhiệt đới (ITCZ), sóng đông… (2) Thời kỳ chính đông (từ tháng 12 đến tháng 2 năm sau): Đây là thời kỳ rét nhất và cũng là thời kỳ có tần suất hoạt động của gió mùa nhiều nhất trong năm. 9 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] Vào thời kỳ này, dòng xiết gió tây trên cao tiếp tục phát triển mạnh, trong khi đó ở tầng thấp KKL tràn về thường di chuyển theo hướng Đông Bắc - Tây Nam, dẫn đến bị biến tính qua biển, lượng ẩm tăng lên một cách rõ rệt. Đặc trưng thời tiết trong thời kỳ này ở miền Bắc là có mưa nhỏ, mưa phùn do màn mây St dày đặc gây ra.

Riêng tháng 12, KKL tràn về vẫn còn những đợt mang tính chất hanh khô; các đợt rét đậm, rét hại thường xuất hiện vào tháng này và tháng 1. (3) Thời kỳ cuối đông (từ tháng 3 đến tháng 5): Hay còn được gọi là thời kỳ chuyển tiếp giữa hệ thống đặc trưng cho gió mùa mùa đông và hệ thống đặc trưng cho gió mùa mùa hè. Đây là giai đoạn mà sự giao tranh giữa các hệ thống diễn ra khá phức tạp. Vào thời kỳ này, áp thấp nóng phía Tây đã bắt đầu hình thành, phát triển và mở rộng dần về phía Đông gây ra những đợt nóng sớm cho các tỉnh ở phía Tây Bắc Bộ.

Nền nhiệt của nước ta lúc này cũng tương đối cao do đó khi lưỡi áp cao lạnh lấn xuống phía Nam nó sẽ nén rãnh áp thấp nối với vùng áp thấp gây ra hiện tượng nắng, nóng trước khi front về.