Nghiên cứu: Ảnh hưởng của ENSO đến nhiệt độ và mưa khu vực Nam Trung Bộ

Luận văn phân tích chi tiết ảnh hưởng của ENSO (El Niño, La Niña) đến nhiệt độ và mưa tại khu vực Nam Trung Bộ qua dữ liệu giai đoạn 1981-2020.

• Tác giả: Bùi Văn Thọ
• Người hướng dẫn: PGS. TS Trần Quang Đức
• Trường học: Trường Đại học Khoa học Tự nhiên
• Chuyên ngành: Khí tượng và Khí hậu học
• Đề tài: Ảnh hưởng của ENSO đến nhiệt độ và mưa khu vực Nam Trung Bộ
• Loại tài liệu: Luận văn Thạc sĩ Khoa học
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Hiểu Về Hiện Tượng ENSO Và Tác Động Của Nó

ENSO (El Niño Southern Oscillation) là một hiện tượng khí hậu toàn cầu có tác động sâu sắc đến các khu vực trên thế giới, đặc biệt là khu vực Nam Trung Bộ. Hiện tượng này được đặc trưng bởi sự biến đổi nhiệt độ bề mặt đại dương Thái Bình Dương xích đạo, dẫn đến những thay đổi đáng kể trong các mô hình khí hậu và lượng mưa. ENSO bao gồm ba pha chính: El Niño (nước ấm), La Niña (nước lạnh), và năm trung tính. Mỗi pha có những đặc điểm riêng biệt ảnh hưởng trực tiếp đến nhiệt độ và lượng mưa của các vùng. Chỉ số ONI (Oceanic Niño Index) được sử dụng để xác định các pha này. Nghiên cứu về ảnh hưởng của ENSO đến Nam Trung Bộ giúp chúng ta hiểu rõ hơn về biến động khí hậu và chuẩn bị tốt hơn cho các biến đổi thời tiết.

1.1. Khái Niệm Và Đặc Điểm Của ENSO

ENSO là một hiện tượng khí hậu tự nhiên liên quan đến tương tác giữa đại dương và bầu khí quyển. Chỉ số ONI giúp phân loại các pha khác nhau của ENSO. Khi chỉ số tăng cao, điều này cho thấy El Niño mạnh đang xảy ra; ngược lại, chỉ số thấp cho thấy La Niña mạnh. Hiện tượng này ảnh hưởng đến hệ thống thời tiết trên toàn khu vực Đông Nam Á.

1.2. Các Pha Của ENSO Và Ý Nghĩa Khí Hậu

Ba pha chính của ENSO là El Niño, La Niña, và năm trung tính. El Niño thường dẫn đến nước biển ấm hơn ở Thái Bình Dương, gây ra tăng nhiệt độ ở Nam Trung Bộ. La Niña ngược lại, tạo điều kiện cho lượng mưa cao hơn và nhiệt độ mát hơn. Những biến đổi này có ảnh hưởng lâu dài đến nông nghiệp và cung cấp nước.

II. Ảnh Hưởng Của El Niño Đến Nhiệt Độ Và Mưa

El Niño là pha nóng của ENSO, đặc trưng bởi sự ấm lên của các vùng nước Thái Bình Dương xích đạo. Trong giai đoạn 1981-2020, El Niño gây ra những thay đổi đáng chú ý đến nhiệt độ trung bình và lượng mưa ở Nam Trung Bộ. Các nghiên cứu cho thấy rằng trong những năm El Niño mạnh, nhiệt độ tối cao tăng lên đáng kể, tạo ra các ngày nắng nóng gay gắt và thậm chí nắng nóng đặc biệt gay gắt. Đồng thời, lượng mưa có xu hướng giảm, đặc biệt là vào mùa mưa. Hiệu sai nhiệt độ so với năm trung bình được thể hiện rõ qua các bản đồ phân bố trong các tỉnh khu vực.

2.1. Tác Động Của El Niño Mạnh Đến Nhiệt Độ

Trong những năm El Niño mạnh, nhiệt độ trung bình năm tăng từ 0,5°C đến 1,5°C so với bình thường. Nhiệt độ tối cao gia tăng rõ rệt, đặc biệt ở các tỉnh nội tục như Đắk Lắk và Gia Lai. Số lượng ngày nắng nóng tăng lên 20-40 ngày, gây áp lực lớn đến nông nghiệp và tài nguyên nước.

2.2. Ảnh Hưởng El Niño Đến Mô Hình Mưa

El Niño dẫn đến lượng mưa giảm từ 10-30% so với bình thường hàng năm. Mùa mưa Tây Nam thường bị ảnh hưởng mạnh mẽ, làm giảm độ ẩm đất. Sự suy giảm lượng mưa này ảnh hưởng trực tiếp đến sản xuất lúa và cây trồng chính ở khu vực.

III. Ảnh Hưởng Của La Niña Đến Khí Hậu Khu Vực

La Niña đại diện cho pha lạnh của ENSO, khi vùng nước Thái Bình Dương xích đạo lạnh hơn bình thường. Điều này tạo ra những tác động ngược lại với El Niño. Trong giai đoạn nghiên cứu 1981-2020, La Niña thường gây ra nhiệt độ thấp hơn và lượng mưa cao hơn ở Nam Trung Bộ. La Niña mạnh có thể làm giảm nhiệt độ trung bình từ 0,5°C đến 1°C, tạo ra những mùa đông ẩm ướt và mưa tập trung cao. Các tỉnh trong khu vực, đặc biệt là vùng ven biển như Bình Định và Phú Yên, ghi nhận lượng mưa tăng 20-50% trong La Niña mạnh. Hiệu ứng này có lợi cho nông nghiệp nhưng cũng gây ngập lụt ở một số nơi.

3.1. Ảnh Hưởng La Niña Đến Nhiệt Độ Vùng

La Niña mạnh làm giảm nhiệt độ tối cao và nhiệt độ trung bình hàng năm. Số ngày nắng nóng giảm đáng kể, tạo điều kiện lý tưởng cho một số cây trồng. Nhiệt độ tối thấp cũng thấp hơn, nhất là vào mùa đông, ảnh hưởng đến nông sản nhạy cảm với rét.

3.2. Ảnh Hưởng La Niña Đến Lượng Mưa

La Niña tạo điều kiện cho lượng mưa tăng 20-50% so với năm bình thường. Mùa mưa Tây Nam được kéo dài và tăng cường, cung cấp nước dồi dào cho nông nghiệp. Tuy nhiên, mưa quá nhiều có thể gây lũ lụt và sạt lở đất ở các vùng miền núi của khu vực.

IV. Ứng Dụng Nghiên Cứu Và Hàm Ý Quản Lý Tài Nguyên

Hiểu biết về ảnh hưởng của ENSO đến nhiệt độ và mưa ở Nam Trung Bộ có ý nghĩa quan trọng trong quản lý tài nguyên nước và thích ứng biến đổi khí hậu. Các kết quả từ luận văn thạc sĩ của Bùi Văn Thọ cho thấy rõ sự tương quan mạnh giữa chỉ số ONI và các biến số khí hậu tại khu vực. Những dữ liệu khí tượng từ các trạm quan trắc được phân tích chi tiết qua phương pháp thống kê và bản đồ phân bố không gian. Điều này giúp cơ quan chuyên môn dự báo tốt hơn về thời tiết và khí hậu trong tương lai. Áp dụng những kiến thức này vào kế hoạch nông nghiệp, cung cấp nước, và phòng chống thảm họa tự nhiên sẽ góp phần nâng cao chất lượng sống và bảo vệ kinh tế ở khu vực.

4.1. Ứng Dụng Dự Báo Và Cảnh Báo Thời Tiết

Nhận diện pha ENSO sớm giúp nhà dự báo chuẩn bị các kịch bản khí hậu chi tiết cho từng mùa. Khi El Niño được dự đoán, các cơ quan nông nghiệp có thể hướng dẫn nông dân trồng cây chịu hạn. Hệ thống cảnh báo có thể chuẩn bị cho mùa mưa ít ẩm khi La Niña xảy ra, giúp giảm thiểu tổn thất kinh tế.

4.2. Chiến Lược Thích Ứng Biến Đổi Khí Hậu

Hiểu rõ về ảnh hưởng ENSO giúp xây dựng chiến lược dài hạn cho tài nguyên nước và phát triển nông nghiệp bền vững. Các dự án xây dựng công trình thủy lợi có thể được thiết kế dựa trên dữ liệu lịch sử về lượng mưa trong các pha khác nhau của ENSO, nâng cao khả năng chịu đựng của khu vực trước biến đổi khí hậu.

Trích đoạn nội dung tài liệu

phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo, phụ lục; với 3 chƣơng gồm các nội dung chính nhƣ sau: Nội dung chƣơng 1: Tổng quan Chƣơng này trình bày khái niệm về ENSO; những nghiên cứu trong và ngoài nƣớc về hoạt động của ENSO liên quan đến yếu tố nhiệt độ, mƣa. Nội dung chƣơng 2: Số liệu và phƣơng pháp nghiên cứu Nội dung của chƣơng 2 đƣa ra số liệu sử dụng trong luận văn đi vào chi tiết phƣơng pháp nghiên cứu đƣợc lựa chọn. 9 Nội dung chƣơng 3: Kết quả Trình bày tóm tắt các kết quả chủ yếu của luận văn, những điểm nổi bật về nhiệt độ và mƣa trên khu vực Nam Trung Bộ khi chịu ảnh hƣởng của pha El Nino, phan La Nina và những năm trung tính. CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.

Khái niệm về hiện tượng ENSO Theo tác giả Nguyễn Đức Ngữ trong công trình nghiên cứu Khí hậu và tài nguyên khí hậu Việt Nam, khái niệm về hiện tƣợng ENSO là [4]: El Nino là từ đƣợc dùng để chỉ hiện tƣợng nóng lên dị thƣờng của lớp nƣớc biển bề mặt ở khu vực xích đạo trung tâm và Đông Thái Bình Dƣơng, kéo dài 8 - 12 tháng, hoặc lâu hơn, thƣờng xuất hiện 3 - 4 năm 1 lần, song cũng có khi dày hơn hoặc thƣa hơn; La Nina là hiện tƣợng lớp nƣớc biển bề mặt ở khu vực nói trên lạnh đi dị thƣờng, xảy ra với chu k tƣơng tự hoặc thƣa hơn El Nino; ENSO là chữ viết tắt của các từ ghép El Nino Southern Oscillation (El Nino - Dao động Nam) để chỉ cả 2 hai hiện tƣợng El Nino và La Nina, có liên quan với dao động của khí áp giữa 2 bờ phía Đông Thái Bình Dƣơng với phía Tây Thái Bình Dƣơng - Đông Ấn Độ Dƣơng (Đƣợc gọi là Dao động Nam) để phân biệt với dao động khí áp ở Bắc Đại Tây Dƣơng. Các nghiên cứu về ảnh hưởng của ENSO 1. Ngoài nước Tác giả Alejandra Borunda (2019), qua nghiên cứu "El Nino, lý giải các hiện tƣợng thời tiết gây ra nhiều mƣa cho bờ biển phía Tây của châu Mỹ”, Địa lý Quốc gia Hoa Kỳ, đã chỉ ra rằng: Các sự kiện La Nina có xu hƣớng diễn ra lâu hơn El Nino, kéo dài trong khoảng từ 9 tháng đến 2 năm. Cả El Nino và La Nina đều ảnh hƣởng đến thời tiết vƣợt ra ngoài khu vực TBD.

Ví dụ, trong những năm El Nino, ít bão trên Đại Tây Dƣơng hơn bình thƣờng và những cơn bão có cƣờng độ khá yếu. Lƣợng mƣa thay đổi trên toàn cầu: Ví dụ nhƣ California và vùng Sừng châu Phi 10 giảm, trong khi những trận mƣa thƣờng đổ xuống Ấn Độ; trong mùa gió mùa yếu đi và lục địa Ấn Độ khô hơn. Theo tác giả Chunzai Wang (2001), Phòng Hải dương học Vật lý - Phòng thí nghiệm Khí tượng và Hải dương học NOAA Đại Tây Dương, trong nghiên cứu Cơ chế ENSO, đã chỉ ra: Sự biến đổi ENSO là một hiện tƣợng kết hợp giữa đại dƣơng và khí quyển. Khái niệm về sự kết hợp giữa không khí và biển này đƣợc minh họa trên các giản đồ, cho thấy rằng gradient SST ở xích đạo TBD trong điều kiện ENSO trung tính hoặc bình thƣờng cũng liên quan đến một hoàn lƣu khí quyển theo chiều kinh hƣớng, thƣờng đƣợc gọi là vòng tuần hoàn Walker, đƣợc đặt theo tên của ngƣời phát hiện ra Sir Gilbert Walker.

Phần đi lên của hoàn lƣu Walker này ở phía Tây TBD ấm áp và phần đi xuống của hoàn lƣu này là phía Đông xích đạo TBD lạnh giá. Gió mực thấp của hoàn lƣu ngang này ở xích đạo TBD là gió mậu dịch (gió đông); Ngoài ra, có một số chỉ số SST đƣợc sử dụng, nhƣng một chỉ số đƣợc sử dụng bởi NOAA / NCEP / CPC đƣợc gọi là chỉ số Nino đại dƣơng (ONI). Theo định nghĩa của ONI, một pha ấm hoặc lạnh của ENSO đƣợc công bố nếu 5 tháng liên tiếp trung bình của SST trong vùng Niño3,4 vƣợt qua ngƣỡng ± 0,5° C. Chuỗi thời gian của chỉ số ONI này, là giá trị trung bình trong 3 tháng của SST đƣợc tính trung bình trên vùng Nino3,4.

Lƣu ý rằng, khu vực Nino3,4 nằm ở vị trí chiến lƣợc ở đầu của lƣỡi lạnh phía Đông xích đạo TBD, nơi đối lƣu bất thƣờng đƣợc hình thành trong các sự kiện ENSO. Các vùng Nino khác cũng đã trở thành các vùng quan trọng để theo dõi sự khác biệt về sắc thái giữa các sự kiện ENSO đã đƣợc phát hiện gần đây. Theo Cục khí tƣợng Úc (2012), từ đánh giá “Ba giai đoạn của El Nino-Dao động Nam (ENSO)”, đã chỉ ra: Pha trung tính - Ở trạng thái trung tính (không phải El Nino hay La Nina), gió mậu dịch thổi từ Đông sang Tây trên bề mặt của TBD nhiệt đới, mang theo không khí ẩm, ấm và nƣớc bề mặt ấm hơn đƣợc đẩy về phía Tây TBD và giữ cho trung tâm TBD tƣơng đối mát mẻ. Đƣờng nhiệt ở phía Tây sâu hơn phía Đông.

Ở phía Tây TBD xuất hiện đối lƣu khí quyển, không khí ấm này 11 bốc lên cao vào khí quyển và nếu không khí đủ ẩm sẽ gây ra những đám mây vũ tích cao vót và mƣa. Không khí hiện đã khô hơn này sau đó di chuyển về phía Đông trƣớc khi đi xuống vùng nhiệt đới mát hơn phía Đông TBD. Hình thái của không khí bay lên ở phía Tây và xuống ở phía Đông với không khí di chuyển theo hƣớng Tây trên bề mặt đƣợc gọi là Vòng tuần hoàn Walker; El Nino - trong thời k El Nino, gió mậu dịch suy yếu hoặc thậm chí có thể đảo ngƣợc, cho phép khu vực nƣớc ấm hơn bình thƣờng di chuyển vào vùng trung tâm và phía Đông TBD nhiệt đới. Nhiệt độ đại dƣơng ấm hơn bình thƣờng này có liên quan đến sự dày sát của đƣờng nhiệt ở trung tâm đến Đông TBD.

Nƣớc biển mát hơn từ bên dƣới dâng lên yếu hơn cũng góp phần làm cho nhiệt độ bề mặt biển ấm hơn. Nhiệt độ bề mặt biển xung quanh miền Bắc Úc mát hơn bình thƣờng và trọng tâm của dòng đối lƣu di chuyển khỏi Úc về phía Đông hƣớng tới trung tâm TBD nhiệt đới. Điều này dẫn đến lƣợng mƣa ở các quốc gia nhƣ Kiribati và Peru tăng lên, nhƣng lƣợng mƣa ít hơn ở Úc. Các Ảnh hƣởng lớn nhất thƣờng đƣợc cảm nhận ở vùng nội địa phía đông Úc, trong khi các ảnh hƣởng đối với các vùng nhƣ Tây Nam Tây Úc và ven biển New South Wales có thể thay đổi tùy từng sự kiện, và ở Tây Tasmania, ảnh hƣởng nói chung là yếu; La Nina - trong điều kiện La Nina, hoàn lƣu Walker tăng cƣờng với sự đối lƣu lớn hơn ở phía Tây TBD và gió mậu dịch mạnh hơn.

Khi gió mậu dịch tăng cƣờng, vùng nƣớc ấm hơn bị giới hạn ở vùng nhiệt đới phía Tây TBD, dẫn đến nhiệt độ bề mặt biển ấm hơn bình thƣờng ở khu vực phía Bắc Úc. Nhiệt độ bề mặt biển trên vùng trung tâm và phía Đông TBD nhiệt đới trở nên mát hơn bình thƣờng và đƣờng nhiệt di chuyển gần bề mặt hơn - nƣớc mát từ đại dƣơng sâu đƣợc hút lên bề mặt. Sự đối lƣu và do đó mây trên khu vực phía Bắc Úc tăng lên khi gió mạnh hơn cung cấp nhiều độ ẩm hơn cho bầu khí quyển bên trên và tuần hoàn Walker tăng cƣờng. Điều này làm tăng cƣờng gió mùa ở Úc và nếu điều kiện thích hợp sẽ làm tăng độ ẩm và lƣợng mƣa trong đất liền trên toàn nƣớc Úc.

Các sự kiện La Nina có liên quan đến lƣợng mƣa gia tăng trên phần lớn miền Bắc và miền Đông Úc. Các 12 khu vực miền Bắc và miền trung nƣớc Úc có xu hƣớng cảm nhận ảnh hƣởng của La Nina nhiều hơn là cảm nhận ảnh hƣởng của El Nino. Cũng theo Cục khí tƣợng Úc (2016), trong nghiên cứu “La Nina là gì và ảnh hƣởng của nó đến Úc nhƣ thế nào?”, đã chỉ ra rằng: Trong suốt La Nina, thƣờng có nhiều xoáy thuận nhiệt đới hơn ở khu vực Úc, với số lƣợng bão đổ bộ vào đất liền nhiều gấp đôi so với những năm El Nino. Cơn bão đầu tiên đi qua bờ biển Úc cũng có xu hƣớng xảy ra sớm hơn.

Những năm duy nhất có nhiều xoáy thuận nhiệt đới nghiêm trọng đổ bộ vào Queensland là năm La Nina. Điều này đồng nghĩa với việc gia tăng khả năng xảy ra thiệt hại lớn và lũ lụt liên quan đến gió mạnh, biển động và mƣa lớn từ các xoáy thuận nhiệt đới. Tác giả Jun Matsumoto, Satoru Yokoi (2010), qua nghiên cứu “Mƣa lớn ở Miền Trung Việt Nam”, Khí tượng Thủy văn, chỉ ra rằng: Sự đồng tồn tại của KKL và ATNĐ có vai trò qua trọng cho sự hình thành của mƣa lớn Miền Trung. Dựa trên số liệu trong các tháng 10-11 của 24 năm số liệu từ 1979 đến 2002, Tác giả đã xác định đƣợc 6 KKL có dị thƣờng gió bắc mạnh trên vùng giữa Biển Đông (KKL- NW), 6 KKL có dị thƣờng gió nam (KKL-SW), và 33 KKL có dị thƣờng gió kinh hƣớng (KKL-thƣờng).

Nhóm KKL-NW bao gồm các trƣờng hợp có sự đồng tồn tại của KKL và ATNĐ. Tác giả đã xác định đƣợc 62 trƣờng hợp có dị thƣờng gió nam kết hợp với ATNĐ tồn tại trên vùng giữa Biển Đông nhƣng không có KKL (SW- đơn thuần). Tác giả cũng chứng minh rằng lƣợng mƣa tổng cộng của KKL-SW là lớn hơn rất nhiều so với lƣợng mƣa của KKL-NW, KKL-thƣờng và SW đơn thuần, nhờ đó có thể chứng minh đƣợc vai trò quan trọng của hiệu ứng kết hợp giữa KKL và ATNĐ. Ngoài ra tác giả cũng nhận thấy trƣờng hợp KKL không có ATNĐ không thể gây ra mƣa lớn; lƣợng mƣa tổng cộng của KKL-NW và KKL-thƣờng chỉ có thể so với lƣợng mƣa khí hậu trong các tháng 10-11; Sự tồn tại của ATNĐ trong điều kiện mƣa lớn vào tháng 11 năm 1999 có thể bắt nguồn từ sóng Rossby phản ứng lại dị thƣờng đối lƣu quy mô lớn trên vùng ven biển kết hợp với sự dao động nội mùa (DĐNM) trên vùng xích đạo.

Bên cạnh đó, các ATNĐ trong một nửa số trƣờng hợp KKL-SW cũng kết hợp với dị thƣờng đối 13 lƣu DĐNM. Do đó, DĐNM là một trong những chỉ tiêu quan trọng cho sự hình thành và duy trì ATNĐ có đóng góp tới hiệu ứng kết hợp nói trên. Juneng và Tangang (2005) đã chỉ ra sự phát triển của ENSO liên hệ với các dị thƣờng lƣợng mƣa trên khu vực Đông Nam Á và mối liên hệ của nó với những biến đổi của khí quyển- đại dƣơng trên khu vực biển Thái Bình Dƣơng thuộc In-đô- nê-xi-a.