Đang tải... (xem toàn văn)
1. Tên chủ đề SU DUNG KIEN THUC LIEN MON PHONG TRANH ELNINO LANINA 2. Mục tiêu giải quyết tình huống Sử dụng các kiến thức liên môn nhằm giải quyết vấn đề tìm hiểu về khái niệm, phân tích các nguyên nhân gây nên hiện tượng El Nino và La Nina và tác động của hiện tượng El Nino và La Nina với sự biến đổi khí hậu ngày nay nhằm đưa ra những biện pháp tích cực góp phần bảo vệ môi trường sống 3. Tổng quan về các nghiên cứu liên quan đến việc giải quyết tình huống 3.1. Những nghiên cứu về hiện tượng El Nino và La Nina Các nhà khoa học trong và ngoài nước trong những năm gần đây đã có khá nhiều những nghiên cứu giải thích biến động lượng mưa có liên quan đến các yếu tố hoàn lưu quy mô lớn như gió mùa, bão, áp thấp nhiệt đới, El Nino và La Nina…
1 Tên chủ đề SU DUNG KIEN THUC LIEN MON PHONG TRANH ELNINO LANINA Mục tiêu giải tình Sử dụng kiến thức liên môn nhằm giải vấn đề tìm hiểu khái niệm, phân tích nguyên nhân gây nên tượng El Nino La Nina tác động tượng El Nino La Nina với biến đổi khí hậu ngày nhằm đưa biện pháp tích cực góp phần bảo vệ môi trường sống Tổng quan nghiên cứu liên quan đến việc giải tình 3.1 Những nghiên cứu tượng El Nino La Nina Các nhà khoa học nước năm gần có nhiều nghiên cứu giải thích biến động lượng mưa có liên quan đến yếu tố hoàn lưu quy mô lớn gió mùa, bão, áp thấp nhiệt đới, El Nino La Nina… Vào tháng cuối năm 1997 đầu năm 1998, tượng El Nino gây nhiều nơi Úc, Indonesia bị khô bình thường, hạn hán xảy gây thiệt hại kinh tế nặng nề Úc, cháy rừng chưa có Indonesia Ảnh hưởng tượng El Nino không giới hạn vùng Indonesia, Úc châu mà khắp nhiều nơi giới Vì tầm quan trọng tượng khí hậu trái đất, nhiều nước giới đầu tư tài nhân lực nhiều để nghiên cứu, tìm hiểu nguyên do, hậu El Nino tiên đoán hình thành tượng Hiện tượng El Nino, gọi Dao động phương Nam (Southern Oscillation) khí tượng học, xuất từ có thành hình lục địa châu Á, châu Mỹ biển Thái Bình Dương Vì có từ lâu Tuy tượng El Nino biết rõ nghiên cứu cuối thập niên 1960 Người thổ dân Inca Nam Mỹ kỷ trước áp dụng kiến thức tượng thích ứng vào sinh hoạt canh nông Khi chòm Pleiades đêm vào tháng sáu trông rõ (kể không sáng) vài tháng sau từ lúc có nhiều mưa Ngược lại chúng bị mờ, hạn hán thường xảy sau Ngày ta biết lúc có tượng El Nino, mây cao loại cirrus thường có dãy núi Andes, mưa bão từ xa phía đông Thái bình dương mang đến Chính mây làm mờ chòm Pleiades Hiện tượng El Nino bắt nguồn từ thay đổi nhiệt độ nước biển Nam Thái Bình Dương dọc theo đường xích đạo từ Indonesia đến Peru (Nam Mỹ) Bình thường gió mùa thổi từ Đông sang Tây với hệ nhiệt độ nước biển gần Indonesia thường cao bờ biển Nam Mỹ Thái Bình Dương khoảng 0C Mực nước biển Indonesia cao Peru khoảng 0.5 mét Như ta biết, vùng nước biển nóng ấm gần Indonesia, nước bốc lên tầng khí tuần hòa phía Tây Đông gây mưa bình thường Đông Nam Á bắc Úc Hiện tượng El Nino xảy vùng nước biển nóng ấm di chuyển xa khỏi Indonesia phía Đông đến Nam Thái Bình Dương gần bờ biển Nam Mỹ Hậu mưa xảy nhiều Nam Thái Bình Dương Nam Mỹ mưa lại có có Đông Nam Á bắc Úc El Nino, tiếng Tây Ban Nha có nghĩa “bé trai” từ ngư phủ bờ biển Peru đặt tên cho tượng nước biển dọc Peru trở nên nóng ấm lạ thường lúc gần Giáng Sinh (“bé trai” chúa Giê Su lúc sanh đời) Trong giai đoạn này, biển dọc Peru Chile có cá có nhiều mưa lũ xảy dọc Nam Mỹ Hiện tượng El Nino thường kéo dài khoảng gần năm, sau trở ngược lại tình trạng bình thường (được gọi La Nina, “bé gái”) Chu kỳ tuần hoàn El Nino, La Nina lại tiếp tục tái diễn Chu kỳ dao động xảy với chu kỳ từ đến năm Nam Thái Bình Dương nhà khoa học gọi “Dao động phương Nam” (Southern Oscillation) Hiện tượng dao động thời tiết gọi tắt ENSO (El Nino Southern Oscillation) Khi tượng El Nino xảy ra, áp suất không khí Tahiti (giữa Nam Thái Bình Dương) thấp Darwin (bắc Úc) Khi có La Nina, áp suất Tahiti lại cao Nhà khoa học Walker đầu kỷ 20 khám phá điều nghiên cứu so sánh kiện khí tượng đo hai nơi nhiều năm qua quan khí tượng địa phương Chỉ số dao động phương nam (Southern Oscillation Index, SOI) khác biệt áp suất không khí Tahiti Darwịn Chỉ số SOI âm có El Nino Hiện tượng El Nino lần cuối xảy năm 1997/1998 với cường độ mạnh (còn gọi ENSO kỷ 20) Ở Đông Nam Á, nạn hạn hán xảy nhiều nơi, kể Việt Nam Hệ trầm trọng Indonesia, gây nạn cháy rừng kéo dài tháng Cũng năm 1997, thành phố Hồ Chí Minh nhiệt độ đạt kỷ lục cao đến 4006 C Ảnh hưởng khí hậu tượng El Nino vùng Đông Nam Á mà thay đổi khí tượng nhiều nơi giới, đặc biệt quốc gia dọc bờ Tây Đông Thái Bình Dương từ Úc, Nam Mỹ, bắc Mỹ đến Nhật Bản, Trung Quốc Trong Đông Nam Á Úc có hạn hán Nam Mỹ mưa lũ, lụt lội xảy mức bình thường Theo tường trình Nha Khí tượng, Thủy văn Trung tâm nghiên cứu Môi trường, Giáo dục Phát triển Việt Nam cho thấy tượng El Nino vào năm 1997/1998 gây hạn hán thiếu nước trầm trọng nhiều nơi Đồng sông Cửu Long bị nước mặn lấn vào từ biển Mực nước đập thủy điện Hoà Bình, Trị An, Thác Bà xuống đến mức báo động Ước tính thiệt hại kinh tế (kể nông nghiệp) vào khoảng 5000 tỉ đồng Việt Nam Ngoài năm El Nino, giông bão xảy ra, có cường độ mạnh Thí dụ năm El Nino 1997/1998, miền nam Việt nam, bão lớn Linda xảy nhanh chóng bất ngờ gây thiệt hại nặng nề nhân mạng kinh tế Sản xuất nông nghiệp có bị ảnh hưởng không hại thiệt hại kinh tế khác Bản tường trình Nha Khí tượng, nằm chương trình nghiên cứu hợp tác với nước Liên Hiệp Quốc tổ chức, đề nghị quan Việt Nam Bộ Nông nghiệp, Bộ Khoa học Môi trường, Bộ Kế hoạch, công ty cung cấp điện nước có liên hệ trực tiếp hệ tượng El Nino nên đầu tư vào nhân lực, tài nguyên, tăng cường hiểu biết thông tin El Nino để dự kiến, quản lý, đáp ứng có hiệu giai đoạn có El Nino Vì tượng El Nino tượng thiên nhiên có chu kỳ (như tượng mùa năm), ngăn chặn El Nino tái phát Tuy nhiên nghiên cứu để hiểu biết nguyên tố, tác tạo thành El Nino từ tiên đoán El Nino trở lại sửa soạn phòng ngừa hay giảm bớt hậu nghiêm trọng Giai đoạn El Nino năm 1997/1998, ước lượng thiệt hại ô nhiểm bụi cháy rừng tỉ đô la Mỹ từ thiệt hại nông nghiệp, y tế, du lịch, vận chuyển giao thông hoạt động kinh tế khác Với kinh nghiệm trên, chương trình dự kiến phòng ngừa El Nino, tổ chức ASEAN thành lập Trung tâm chuyên ngành khí tượng đặt Singapore để liên lạc điều hành với phận, quan nước Indonesia, Mã Lai, Brunei thi hành lệnh cấm đốt lửa tháng đến tháng năm El Nino Tổ chức ASEAN thành lập đội Liên quốc gia chống cháy rừng Ở Việt Nam, dự án phòng ngừa chương trình quản lý khẩn cấp Nha Khí tượng Thuỷ văn điều hành với hợp tác quyền địa phương Đã có hội thảo tổ chức để rút kinh nghiệm từ El Nino 1997/1998 Nghiên cứu El Nino lúc đầu không phát xuất từ tượng xảy Nam Mỹ mà tập trung Ấn độ trọng vào thay đổi không khí qua gió, áp suất khí quyển, nhiệt độ không khí gây chậm trễ bất thường gió mùa mưa nhiệt đới vùng Ấn độ dương Sau biết hai tượng có liên quan với liên hệ chặc chẻ qua chuyển động thay đổi nhiệt độ nước biển Nam Thái Bình Dương Năm 1887, gió mùa mang theo mưa nhiệt đới đến trễ hay không đến số vùng Nam Á, gây nạn đói lớn trầm trọng Vì tầm quan trọng gió mùa mưa Ấn Độ, nghiên cứu khí tượng chúng đặt lên hàng đầu Nhà toán học Gilbert Walker, xuất thân từ Cambridge, đến Ấn Độ năm 1904 nhậm chức Cơ quan khí tượng Ông bắt tay nghiên cứu khí tượng gió mùa dùng toán học sở kiện khí tương Trong năm thập niên 1920 1930, dùng kiện từ trạm khí tượng đo 40 năm dài, ông Walker phát dao động tuần hoàn, mà ông gọi dao động phương nam (Southern Oscillation) Ông đặt số gọi số dao động phương nam để biểu hiện tượng Chỉ số dựa vào hệ thống phương trình phức tạp dùng kiện từ trạm Thái bình dương Ấn độ dương mà nơi khác Phi châu Nam Mỹ Ông cho dùng số này, ta tiên đoán tượng thời tiết lâu dài Ông phát triển dùng phương pháp toán học, gọi tự tương quan (autocorrelation), cho thấy hệ thống tự có chuyển động tuần hoàn Phương trình Yule-Walker toán học bắt nguồn từ công trình nghiên cứu khí tượng gió mùa ông Walker Sau phương trình số dao động phương nam đơn giản hoá Willet Bodurtha vào năm 1952 dùng áp suất khí hai nơi, Darwin (bắc Úc) đảo Tahiti Trong thập niên 1950 đến 1960, nhà khoa học sức tìm hiểu đâu gây tuần hoàn dao động thể số Sự liên hệ đại dương khí mấu chốt quan trọng qua nhiệt độ nước biển áp suất khí nơi khác gây chuyển động gió mùa J Bjerknes, nhà khí tượng học tiếng thập niên từ 1950 đến 1980, cuối thành công giải thích phát họa hình ảnh tổng thể gắn liền tượng nước biển ấm lúc có El Nino Đông Thái bình dương với thay đổi áp suất, yếu gió mùa, vũ lượng tăng cao Nam Mỹ số dao động phương Nam xuống thấp Khám phá Bjerknes đột phá lớn khoa học khí tượng Dùng kiện thâu thập năm địa chất quốc tế (International Geophysical Year, IGY), ông nhận nhiệt độ nước biển ấm đông Thái bình dương thời kỳ El Nino 1957/1958 trùng hợp với giai đoạn âm lớn số dao động phương nam Hai tượng thật có liên hệ mật thiết từ cộng đồng khoa học gọi ENSO (El Nino Southern Oscillation) Ông Bjerknes đưa liên hệ đại dương khí qua lưu thông trực tiếp, mà ông gọi lưu thông Walker (Walker Circulation) Ông để ý lúc La Nina (lúc nước biển Nam Mỹ lạnh), không khí mặt nước biển lạnh đông Thái bình dương chuyển động phía tây đến vùng biển ấm tây Thái bình dương Ở không khí hâm nóng bị ẩm cao mặt nước biển ấm Vì không khí bốc lên cao gây mưa chuyển dộng trở lại phía đông độ cao Sự lưu thông tuần hoàn gây nước lạnh từ đáy sâu trồi lên đông Thái bình dương làm nước biển lạnh thêm tiếp tục gây chuyển động không khí bắt đầu chu kỳ lưu thông Walker Khác với đại dương khác, Thái Bình Dương có chiều ngang dài dọc xích đạo (dài gấp lần chiều ngang Đại Tây Dương), mang đến chuyển động học tuần hoàn qua sóng ngầm gây gió mùa hay gió mạnh xảy thời gian dài khoảng tháng vùng dọc xích đạo Thái Bình Dương Gió mùa thổi dọc đường xích đạo từ hướng đông đến hướng tây Vì Thái Bình Dương, mực nước biển hướng tây cao phía đông Khi gió hay gió mùa chấm dứt, sóng ngầm tiếp tục chuyển động thường phải tháng để di chuyển qua hết chiều dài rộng lớn Thái Bình Dương Khi sóng ngầm từ xa đến vùng địa phương, nhiệt độ nước biển vùng thay đổi làm môi sinh thời tiết nơi phải thay đổi Nhà hải dương học Klaus Wyertki Đại học Hawai năm 1970s khám phá liên hệ tượng ENSO sư chuyển động dòng nước biển Thái bình dương Khi sóng đến phản hồi hai điểm, ta có thiết lập chu kỳ Chu kỳ El Nino La Nina Sóng ngầm dài khoa học gọi sóng Kevin sóng Rossby Sóng Kevin dài (khoảng 1000 km bề dài) chuyển động qua đông mang nước ấm từ vùng nhiệt đới tây Thái bình dương Khi sóng Kevin đến Nam Mỹ, chúng phản hồi lại thành sóng Rossby Sóng Rossby chuyển động trở lại phía tây cuối làm chấm dứt tượng El Nino Lượng nước biển ấm Thái Bình Dương khổng lồ, nên vị trí lượng nước biển ấm thay đổi, thời tiết chung quanh vùng Thái Bình Dương thay đổi có ảnh hưởng khắp giới Thường dòng nước lạnh Humbold chảy từ Nam cực lên dọc theo bờ biển Nam Mỹ lên gần đường xích đao Vì nước lạnh từ đáy sâu trổi lên mang theo nhiều sinh liệu làm phong phú sinh sôi loài sinh vật cá tầng nước ấm phía Vì nước lạnh trộn với nước ấm trên, nên nhiệt độ nước biển Đông Thái Bình Dương thường lạnh khoảng hay độ celsius so với Tây Thái Bình Dương Tuy nhiên tượng El Nino xảy ra, ngược lại nước biển Nam Mỹ nóng ấm qua di chuyển khối nước ấm khổng lồ từ Tây Thái Bình Dương từ xích đạo xuống phía Nam dọc Nam Mỹ Trong thập niên 1920, ông Walker để ý số dao động phương nam lúc cực âm lúc mà hạn hán thường xảy Australia, Indonesia, Ấn độ phần Phi châu Ông cho liên hệ đến mùa đông không lạnh tây Canada Ông bị đồng nghiệp trích tiên đoán qua liên hệ xa Hơn nửa kỷ sau này, biết ông thật Khoa học ngày với mô hình sư tác động khí đại dương với đất liền, cộng với phát triển máy tính kiện lấy từ trạm khí tượng, tàu bè hay máy bay, cho phép người tiên đoán dấu hiệu báo trước hình thành El Nino vòng đến 12 tháng trước (2) Trong đầu năm 2002, theo dự đoán quan phủ National Ocean and Atmosphere Administration, NOAA (cơ quan Quản lý Đại dương khí quốc gia Mỹ viện nghiên cứu Universities Consortium of Atmospheric Research, UCAR (Tổ hợp đại học nghiên cứu khí quyển) hay tổ chức phi phủ Center of Ocean, Land and Atmosphere, COLA (Trung tâm nghiên cứu Đại dương, lục địa khí quyển) khoảng năm 2002 đến đầu năm 2003, tượng El Nino trở lại Theo tiên đoán vào tháng 3/2002, có dấu hiệu tượng El Nino xuất thời kỳ đầu qua mô hình tiên đóan, nhiệt độ nước biển đo Nam Thái bình dương gần bờ biển Nam Mỹ tăng lên mức bình thường, quan trọng số dao động Nam Thái Bình Dương (SOI) tháng 3/2002 đột ngột xuống mức âm zero.Tiên đoán số SOI đa số mức âm cuối năm đầu năm 2003 tượng El Nino mạnh sau chấm dứt Nhưng cường độ không tiên đoán Kết tượng El Nino 2002/2003 xảy có cường độ nhẹ so với tượng trước Hiện có bước tiến lớn ngành tiên đoán khí tượng, đặc biệt với tượng ENSO, qua kiện thu thập nhiều nơi nhiều phương pháp khác mô hình chi tiết đầy đủ liên hệ đại dương khí chạy siêu máy tính (supercomputer) Những tiên đoán giúp người phù hợp thích ứng hoạt động kinh tế với thay đổi thời tiết qua chu kỳ El Nino dao động phương nam (ENSO) giảm hệ tác hại tượng vào đời sống người 3.2 Nội dung kiến thức liên quan để giải tình Để giải vấn đề nêu cách có hiệu quả, cần áp dụng số kiến thức thuộc lĩnh vực sau: - Toán học: Thống kê thành phần đợt xảy El Nino La Nina qua giai đoạn khác - Vật Lý: Khái quát chế vật lý El Nino La Nina - Sinh học: Tác động El Nino La Nina đến hoạt động sinh vật đa dạng sinh học - Địa lý: + Các dạng biểu đồ, bảng biểu + Tìm hiểu biến đổi khí hậu El Nino La Nina gây + Những khu vực địa lí chịu tác động El Nino La Nina - Giáo dục công dân: Tuyên truyền, nâng cao ý thức người dân việc góp phần bảo vệ môi trường sống Giải pháp giải tình - Làm sáng tỏ khái niệm El Nino La Nina - Nguyên nhân sinh El Nino Nino La Nina - Khái quát chế vật lý El Nino Nino La Nina - Chu trình El Nino La Nina qua thời kỳ - Tác động El Nino Nino La Nina đến đa dạng sinh học - Tác động El Nino Nino La Nina đến biến đổi khí hậu - Các giải pháp đối phó Tiến trình giải tình 5.1 Khái niệm El Nino La Nina 5.1.1 El Nino “El Nino” (theo tiếng Tây Ban Nha có nghĩa đứa Chúa hay gọi bé Hài Đồng nam) từ dùng để tượng nóng lên dị thường lớp nước biển bề mặt khu vực xích đạo trung tâm Đông Thái Bình Dương, kéo dài 12 tháng, lâu hơn, thường xuất - năm lần, song có dày thưa Khái niệm El Nino kết tương tác khí đại dương mà thể chủ yếu hoàn lưu khí với nhiệt độ nước biển bề mặt khu vực xích đạo Thái Bình Dương, thay đổi phía gây phản ứng phía El Nino tượng mang tính cục vùng biển khơi Nam Mỹ, mà phần hệ thống tương tác có quy mô lớn, phức tạp khí đại dương El Nino phần máy khí hậu vùng nhiệt đới có liên quan đến nhiều tượng thời tiết giới, xuất hiện tượng El Nino biểu dao động chế khí hậu toàn cầu 5.1.2 La Nina “La Nina” (hay gọi bé Hài Đồng nữ) tượng lớp nước biển bề mặt khu vực nói lạnh dị thường, xảy với chu kỳ tương tự thưa El Nino Để thể ngược hai tượng có người ta dùng khái niệm Anti-El Nino (đối El Nino) Hiện tượng La Nina xuất tượng El Nino suy yếu, có ENSO chữ viết tắt từ ghép El Nino Southern Oscillation (El Nino Dao động Nam) để hai tượng El Nino La Nina có liên quan với dao động khí áp bờ phía Đông Thái Bình Dương với phía Tây Thái Bình Dương - Đông Ấn Độ Dương (Được gọi Dao động Nam) để phân biệt với dao động khí áp Bắc Đại Tây Dương) 5.2 Nguyên nhân El Nino La Nina người, mà thiên nhiên, cho dù người có can thiệp nào, tượng xảy Nguyên nhân sinh El Nino: Nguyên nhân chủ yếu thay đổi hướng gió làm xuất đột ngột dòng biển ấm phía đông Thái Bình Dương, dòng biển nóng đẩy dòng nước lạnh xuống Ngoài có số giả thiết cho có nguyên nhân khác như: thay đổi áp suất không khí, Trái Đất nóng dần lên, động đất đáy biển,… Nguyên nhân sinh La Nina: La Nina thường xuất nhiệt độ mặt nước biển thấp nhiệt độ chuẩn (khoảng 25 0C) từ 0,50C trở Nếu nhiệt độ mặt nước biển thấp nhiệt độ chuẩn từ – 0,5 0C trạng thái trung gian Thông thường sau chu kì El Nino đến chu kì trung gian chu kì La Nina 5.3 Khái quát chế vật lý El Nino Nino La Nina * Dao động Nam Hoàn lưu Walker Dao động Nam (Southern Oscillation) dao động khí áp quy mô lớn, từ năm qua năm khác phía Đông Tây khu vực xích đạo Thái Bình Dương, Gilbert I.Walker phát vào cuối năm 20 kỷ trước Hơn 40 năm sau, Jacob Bjerknes (1966) thừa nhận có dao động cỡ lớn hoàn lưu tín phong Bán cầu Bắc Nam Thái Bình Dương ông cho có liên quan với Dao động Nam Khi tín phong mạnh, nước tương đối lạnh có nguồn gốc nước trồi xích đạo thuộc bờ biển Nam Mỹ hình thành áp lực gió Đông lên bề mặt đại dương, mở rộng phía Tây tới trung tâm Thái Bình Dương Sự chênh lệch khí áp Đông (cao) Tây (thấp) nhiệt độ Đông (thấp) Tây (cao) khu vực xích đạo Thái Bình Dương dẫn đến chuyển động ngược chiều không khí tầng thấp (gió Đông) cao (gió Tây); phía Đông có chuyển động giáng, phía Tây có chuyển động thăng không khí, tạo thành hoàn lưu khép kín, Bjerknes gọi Hoàn lưu Walker Chênh lệch nhiệt độ khí áp Đông Tây Thái Bình Dương lớn, hoàn lưu Walker mạnh, ngược lại, chênh lệch nhiệt độ khí áp giảm, hoàn lưu Walker yếu Hình 1.1: Sơ đồ hoàn lưu Walker điều kiện bình thường Chuyển động giáng Gió Tây Đối lưu phát triển HOÀN LƯU WALKER Tín phong BBC Nóng, khí áp thấp Xích đạo Gió Đông Lạnh, khí áp cao Tín phong NBC Nêm nhiệt 1200Đ Nước trồi 800T Thông thường, nhiệt độ nước biển giảm dần theo độ sâu nên từ mặt biển đến độ sâu khoảng vài trăm mét, nhiệt độ vùng biển phía Tây Thái Bình Dương cao phía Đông, tạo lớp nước chuyển tiếp lớp nước bên nóng với lớp nước bên lạnh hơn, có độ nghiêng từ Đông sang Tây Thái Bình Dương, thường gọi “nêm nhiệt” (the Thermocline) Độ sâu nêm nhiệt bờ phía Tây khoảng 200m, giảm dần bờ phía Đông vài chục mét Khi hoàn lưu Walker mạnh lên, hoạt động nước trồi tăng lên, độ nghiêng nêm nhiệt lớn hơn, trái lại, hoàn lưu Walker yếu đi, nước trồi bị hạn chế, độ nghiêng nêm nhiệt giảm * Tương tác đại dương - khí Tương tác đại dương - khí trình trao đổi nhiệt, ẩm, động lượng, lượng lớp nước bề mặt đại dương với lớp không khí bên trên, chủ yếu thông qua hoạt động đối lưu xoáy khí Trên khu vực phía Tây xích đạo Thái Bình Dương (vùng bể nóng (the warm pool)), nơi có hội tụ gió Đông gió Tây tầng thấp, thường diễn hoạt động đối lưu sâu nhánh phía Tây hoàn lưu Walker Mây, mưa nhiều lượng xạ phát xạ sóng dài (OLR) từ mặt biển thường không vượt 240w/m2 Do đó, lượng sóng ngắn từ mặt trời (Qsw) thường nhỏ lượng tiềm nhiệt bốc (Qe) Trái lại, vùng xích đạo phía Đông Thái Bình Dương, nhánh phía Đông Hoàn lưu Walker thường có chuyển động giáng không khí, hoạt động đối lưu bị hạn chế, mây, mưa Lượng xạ phát xạ sóng dài từ mặt biển thường đạt giá trị cực đại (>280w/m2) Bức xạ sóng ngắn từ mặt trời đạt giá trị lớn thường lớn lượng tiềm nhiệt bốc Khi hoàn lưu Walker hoạt động yếu bình thường (gió Đông tầng thấp yếu, gió Tây vùng phía Tây Thái Bình Dương xích đạo phát triển mạnh lên), vùng đối lưu sâu Tây Thái Bình Dương bị dịch chuyển phía Đông đến trung tâm Thái Bình Dương, làm tăng cường chuyển động xoáy khí vùng này, lượng mây mưa tăng lên; OLR giảm, lượng nhiệt lượng ẩm từ đại dương chuyển vào khí giảm Trái lại, vùng phía Tây Thái Bình Dương xích đạo, đối lưu bị hạn chế, lượng mây mưa giảm đi; OLR tăng, lượng nhiệt ẩm từ đại dương chuyển vào khí tăng lên Cơ chế hoạt động ENSO Dưới áp lực gió Đông tầng thấp, mặt biển khu vực xích đạo Thái Bình Dương nghiêng phía Đông (mực nước biển bờ phía Tây Thái Bình Dương cao bờ phía Đông khoảng 30 - 70cm) Khi hoàn lưu Walker suy yếu bị tách thành phần, áp lực gió Đông lên mặt biển giảm đi, kéo theo suy yếu nước trồi dòng chảy hướng Tây, nước biển từ vùng bể nóng Tây Thái Bình Dương nhanh chóng đổ dồn phía Đông, tạo thành sóng đại dương xích đạo (sóng Kelvin) lan truyền phía Đông nhiệt từ vùng bể nóng vận chuyển vùng trung tâm Đông Thái Bình Dương, làm cho nước biển bề mặt vùng nóng lên dị thường Kết chênh lệch nhiệt độ nước biển vùng phía Đông phía Tây giảm đi, độ sâu nêm nhiệt bờ phía Tây giảm đi, bờ phía Đông tăng lên, trao đổi nhiệt thẳng đứng lớp nước xáo trộn đại dương mạnh mẽ Hình 1.2: Sơ đồ hoàn lưu Walker điều kiện El Nino Đối lưu hạn chế Gió Tây Gió Đông Đối lưu hạn chế HOÀN LƯU WALKER Đối lưu phát triển Tín phong BBC yếu Lạnh đi, khí áp tăng Xích đạo Gió Tây mạnh lên Nóng lên, khí áp giảm Gió Đông yếu Tín phong NBC yếu Độ sâu nêm nhiệt giảm Nêm nhiệt 1200 Nước trồi yếu 800T Sóng Kelvin lan truyền tới bờ phía Đông Thái Bình Dương trung bình khoảng 50 ngày bị phản xạ trở lại Sự phản xạ gây sóng đại dương (sóng Rossby) chuyển động phía Tây với thời gian trung bình khoảng tháng, qua đó, lớp nước bề mặt ấm lại vận chuyển phía Tây Sự phản xạ qua lại sóng Kelvin Rossby bờ Thái Bình Dương định độ dài tính không ổn định pha chu trình El Nino Như vậy, thấy sóng Kelvin làm giảm chênh lệch nhiệt độ Đông Tây Thái Bình Dương (hiệu ứng âm), trái lại, sóng Rossby cho hiệu ứng dương Trên thực tế, trì thời gian dài (12 - 14 tháng) tượng nóng lên dị thường nhiệt độ nước biển bề mặt trung tâm Đông Thái Bình Dương xích đạo (1 chu trình El Nino) chứng tỏ hiệu ứng nhiệt bình lưu sóng Kelvin tạo lớn hiệu ứng nước trồi sóng Rossby gây vùng biển Ở vùng biển phía Tây Thái Bình Dương xích đạo, thay đổi (giảm đi) nhiệt độ mặt nước biển chu trình El Nino không lớn vùng trung tâm Đông Thái Bình Dương xích đạo, chứng tỏ hiệu ứng nhiệt sóng Kelvin sóng Rossby bị triệt tiêu nhiều Khi hoàn lưu Walker mạnh bình thường, áp lực gió Đông lên mặt biển tăng lên, dẫn đến chu trình ngược lại với chu trình El Nino (chu trình La Nina) hoạt động nước trồi mạnh bình lưu lạnh hướng Tây tăng lên, làm cho vùng biển trung tâm Đông Thái Bình Dương lạnh dị thường 5.4 Chu trình El Nino La Nina qua thời kỳ Bảng 1: Các đợt El Nino Tháng bắt Số TT Đợt El Nino đầu 10 11 12 13 14 15 1951/1952 1953 1957/1958 1963/1964 1965/1966 1968/69/70 1972/1973 1976/1977 1979 1982/1983 1986/87/88 1991/1992 1993 1997/1998 2002/2003 6/1951 3/1953 4/1957 6/1963 5/1965 9/1968 4/1972 6/1976 7/1979 4/1982 9/1986 4/1991 2/1993 4/1997 7/2002 Thời Tháng kết gian kéo thúc dài 1/1952 11/1953 5/1958 14 2/1964 2/1966 10 2/1970 18 3/1973 12 2/1977 12/1979 9/1983 18 1/1988 17 6/1992 15 8/1993 6/1998 15 1/2003 Cực đại SSTA (0C) tháng xuất 1.3 1.1 1.8 1.2 1.8 1.4 2.6 1.2 1.2 3.6 2.0 1.7 1.5 3.9 1.4 Ghi chú: Các năm in đậm đợt El Nino mạnh 10/1951 9/1953 12/1957 12/0963 12/1965 12/1969 12/1972 9,10/1976 9/1979 1/1983 9/1987 1/1992 5/1993 12/1997 11,12/2002 Bảng 2: Các đợt La Nina 1949/1950 1954/55/56 1964/1965 1967/1968 1970/1971 1973/1974 Tháng bắt đầu Cuối 1949 5/1954 4/1964 9/1967 6/1970 6/1973 1975/1976 4/1975 10 1984/1985 1988/1989 1998/99/00 10/1984 4/1988 10/1998 Số TT Đợt La Nina Tháng kết Thời gian Cực đại SSTA (0C) thúc kéo dài tháng xuất 4/1950 -1.7 2/1950 2/1956 22 -2.0 11/1955 1/1965 10 -1.2 12/1964 4/1968 -1.3 2/1968 12/1971 19 -1.5 12/1970 3/1974 10 -1.4 1/1974 12/1975, 3/1976 12 -1.5 1/1976 12/1985 15 -1.2 12/1984 3/1989 12 -1.7 11, 12/1988 3/2000 18 -1.6 1/2000 Ghi chú: Các năm in đậm đợt La Nina mạnh Hình Cường độ đợt El Nino (a), La Nina (b) mạnh giai đoạn 1950-2010 5.5.Tác động El Nino Nino La Nina đến đa dạng sinh học hệ sinh thái 5.5.1 Tích cực Cách 5000 năm, mà tượng El Nino xuất đồng nghĩa với “tin mừng” ngư dân Peru Vì lúc nước biển tăng lên đủ ấm để vi sinh vật phát triển, làm nguồn thức ăn dồi cho loài cá biển Nhờ ngành đánh bắt cá nước ven biển Nam Mỹ phát triển mạnh El Nino làm hạn chế phát triển bão nhiệt đới Đại Tây Dương Ở nước ta, điều kiện La Nina, suất lúa bình quân vụ Đông Xuân vụ mùa tăng so với vụ trước Vụ Đông Xuân rõ đồng Bắc Bộ vụ mùa rõ đồng sông Cửu Long Các tượng La Nina thường kết thúc vào mùa hè, tạo điều kiện thời tiết ôn hòa cuối mùa thu 5.5.2 Tiêu cực Tuy có lợi ích định tượng ENSO ý nhiều ảnh hưởng ngày nghiêm trọng đến thời tiết khí hậu Khi El Nino xuất hiện, ban đầu gió Thái Bình Dương tự dưng đổi hướng sang hướng đông, làm cho mặt nước bờ Đông nóng thêm – 0C, gây mưa lớn, bão nhiệt đới mạnh, lũ quét, trượt đất, lũ bùn đá dội Trong đó, vùng nhiệt đới Tây Thái Bình Dương lạnh đi, vùng khí giáng biến mất, mây lại tập trung mật độ cao bên phía đông gây nên khô hạn kéo dài Ngoài El Nino, La Nina gây nên tượng thời tiết cực đoan khắp giới bão tuyết, hạn hán, lũ lụt,… Bởi thế, tượng ENSO gây tác động xấu đến đa dạng sinh học nhiều hệ sinh thái Trái Đất Hệ sinh thái nông nghiệp: Lũ quét hạn hán xảy tạo nên nhiều khó khăn cho hệ sinh thái nông nghiệp, làm cho loài thực vật phát triển được, đặc biệt lúa - nguồn lương thực giới, gây nên mối đe dọa lớn vô to lớn cho vấn đề an ninh lương thực Cơ quan Thực phẩm Nông nghiệp Liên Hiệp Quốc (FAO) kêu gọi nước Châu Á tích trữ lúa gạo để phòng nạn đói Liên Hiệp Quốc báo động 700000 bị đói nước Trung Mỹ Ngoài ra, nước Châu Phi, Nam Mỹ,… bị nạn đói đe dọa nghiêm trọng Ở Việt Nam, ENSO có đem lại tác động tích cực cho hệ sinh thái nông nghiệp bên cạnh có ảnh hưởng tiêu cực lũ quét, hạn hán làm mùa hay giảm chất lượng nông sản Hệ sinh thái rừng: Hạn hán kéo dài làm không khí trở nên khô nóng Trong điều kiện khô hanh thế, lửa dễ bị kích cháy vùng đất than bùn giàu carbon gây nên vụ cháy rừng nghiêm trọng kéo dài hàng tháng trời kiểm soát đượclàm môi trường sống số lượng lớn loài động, thực vật Ví dụ cháy rừng Indonesia năm 1997-1998, bụi phủ khắp Đông Nam Á, ảnh hưởng tới Singapore, Malaysia,… Cản trở phát triển quần thể ngập mặn tiên phong cửa sông bãi bồi ven biển rễ hô hấp bị thiếu oxi, ảnh hưởng đến mùa sinh sản làm cho hệ sinh thái rừng ngập mặn bị tổn thương Hệ sinh thái biển: Khi El Nino xuất tức nước biển nóng lên bấtt thường đột ngột gây chết loài vi sinh vật sinh vật phù du nguồn thức ăn biển làm giảm số lượng cá biển dẫn đến giảm số lượng chim biển (di cư xuống vùng biển khác Nam Mỹ) El Nino diễn vào năm khác làm tôm hùm di cư phía nam bờ biển Peru, loài nhuyễn thể, bào ngư tập trung với mật độ không bình thường dọc bờ biển Peru Chilê Sóng thần xuất hậu El Nino phá hủy vùng tảo biển, làm loài nhuyễn thể vùng biển Êcuađo Chilê Hệ sinh thái ven bờ: Mưa nhiều lớn làm cho nước dâng lên mạnh Ở vùng đất thấp ngập nước, sinh vật cũ đi, sinh vật phát triển, sinh vật đáy sông bị thay đổi dòng chảy lớn Còn vùng khô cằn, số cỏ, dược liệu, bụi di chuyển vùng thấp nước rút ENSO gây nên hạn hán, khô cằn làm khó khăn cho hoạt động sống sinh vật 5.6 Tác động El Nino Nino La Nina (ENSO) đến biến đổi khí hậu người 5.6.1 Ảnh hưởng ENSO đến hoạt động bão áp thấp nhiệt đới Trong 45 năm (1956 - 2000), có 311 bão áp thấp nhiệt đới (sau gọi chung xoáy thuận nhiệt đới - XTNĐ) ảnh hưởng trực tiếp đến Việt Nam, trung bình năm có 6,9 cơn, trung bình tháng có 0,58 Cùng thời gian có tổng số 150 tháng El Nino với 63 XTNĐ ảnh hưởng trực tiếp, trung bình tháng El Nino có 0,42 cơn, trung bình nhiều năm khoảng 28% Trong đó, trung bình tháng La Nina có 0,80 (86 cơn/107 tháng), nhiều trung bình nhiều năm khoảng 38% Trong mùa bão (từ tháng đến tháng 12), trung bình nhiều năm có 6,64 cơn, tháng mùa bão có 0,95 Trong điều kiện El Nino, trung bình mùa bão có 4,83 cơn, tháng mùa bão có 0,69 cơn, trung bình nhiều năm khoảng 27% Trái lại, điều kiện La Nina, trung bình mùa bão có 9,17 cơn, tháng mùa bão có 1,31 cơn, nhiều trung bình nhiều năm khoảng 38% Ngoài ra, điều kiện El Nino, xoáy thuận nhiệt đới thường tập trung vào mùa bão (tháng 7, 8, 9), điều kiện La Nina, XTNĐ thường nhiều vào nửa cuối mùa bão (tháng 9, 10, 11) 5.6.2 Ảnh hưởng ENSO đến nhiệt độ Ở hầu hết vùng nước, nhiệt độ trung bình tháng điều kiện El Nino cao bình thường, mùa đông chênh lệch rõ rệt mùa hè, khu vực phía Nam chịu ảnh hưởng rõ phía Bắc Trái lại, điều kiện La Nina, nhiệt độ trung bình tháng thấp bình thường, phía Bắc chịu ảnh hưởng nhiều phía Nam Ngoài ra, tượng El Nino, đợt El Nino mạnh (1982 - 1983, 1997 - 1998) gây nhiều kỷ lục nhiệt độ cao tuyệt đối nhiều nơi Ngược lại, tượng La Nina lại gây kỷ lục nhiệt độ tối thấp tuyệt đối 5.6.3 Ảnh hưởng ENSO đến lượng mưa Mức thâm hụt lượng mưa đợt ENSO định nghĩa hiệu số tổng lượng mưa thực tế đợt ENSO với tổng lượng mưa trung bình nhiều năm thời kỳ, địa điểm đó, biểu thị % (DR) Kết nghiên cứu cho thấy, hầu hết đợt El Nino gây thâm hụt lượng mưa hầu hết vùng, DR phổ biến từ 25 đến 50%, hầu hết đợt La Nina gây lượng mưa vượt trung bình nhiều năm tỉnh ven biển Trung Bộ Tây Nam Bộ, gây thâm hụt lượng mưa Bắc Bộ, Tây Nguyên Đông Nam Bộ (bảng 6: Mức thâm hụt lượng mưa đợt ENSO số địa điểm) Đáng ý là, đa số đợt ENSO gây tình trạng hụt mưa, song số đợt El Nino, La Nina cho kỷ lục lượng mưa lớn 24h số tháng liên tục hụt mưa số nơi, cho thấy ENSO làm tăng tính biến động mưa Việt Nam 5.6.4 Ảnh hưởng ENSO đến mực nước biển vùng ven biển hải đảo Việt Nam El Nino gây hiệu ứng âm (∆h < 0), trái lại La Nina gây hiệu ứng dương (∆h > 0) mực nước biển ven biển hải đảo nước ta 5.6.5 Ảnh hưởng ENSO đến độ mặn nước biển vùng ven biển hải đảo Việt Nam Nhìn chung, ảnh hưởng El Nino làm tăng độ mặn, trái lại La Nina giảm độ mặn nước biển vùng ven biển hải đảo nước ta 5.6.6 Ảnh hưởng ENSO đến dòng chảy sông ngòi Việt Nam Trong năm El Nino, phần lớn trạm có dòng chảy năm nhỏ trung bình nhiều năm từ 10% trở lên, năm El Nino mạnh giảm tới 50 60% Trong năm La Nina, dòng chảy năm sông thường lớn trung bình nhiều năm, có năm, số sông, lớn tới 80 - 100% Đối với dòng chảy mùa lũ có đặc điểm tương tự: năm El Nino thường nhỏ giá trị dòng chảy trung bình nhiều năm, tỷ lệ (%) dòng chảy mùa lũ dòng chảy trung bình nhiều năm đạt 65 - 95%, trái lại, năm La Nina, tỷ lệ thường 101 - 110%, số vùng lên tới 130 - 140% (vùng núi Bắc Bộ, Trung Bộ Tây Nguyên) Tuy nhiên, tính biến động đặc trưng điều kiện ENSO lớn, không loại trừ có năm El Nino, dòng chảy mùa lũ lớn dòng dảy trung bình nhiều năm, ngược lại, năm La Nina, dòng chảy mùa lũ nhỏ dòng chảy trung bình nhiều năm Đối với dòng chảy mùa cạn, năm El Nino, lượng dòng chảy tháng liên tục nhỏ hầu hết trạm nhỏ trị số trung bình nhiều năm thời kỳ tương ứng đạt khoảng 80 - 90%, trái lại, năm La Nina - lớn trị số trung bình nhiều năm đạt 101 - 140% Đối với dòng chảy tháng nhỏ có tình hình tương tự 5.6.7 Ảnh hưởng ENSO đến sản lượng thủy điện Quan hệ lưu lượng nước trung bình năm với sản lượng năm nhà mày thủy điện Hòa Bình, Thác Bà, Trị An, Đa Nhim đồng biến, với hệ số tương quan 0,5 - 0,8 Do đó, thấy ảnh hưởng El Nino làm giảm sản lượng thủy điện, ảnh hưởng La Nina góp phần thuận lợi cho việc tăng sản lượng thủy điện nhà máy nêu 5.6.8 Ảnh hưởng ENSO đến sản xuất nông nghiệp Trong điều kiện El Nino, suất lúa bình quân vụ Đông Xuân giảm so với vụ trước đó, vùng trung du Bắc Bộ, trái lại suất lúa vụ mùa tăng, vùng Bắc Trung Bộ Trong điều kiện La Nina, suất lúa bình quân vụ Đông Xuân vụ mùa tăng so với vụ trước đó, vụ Đông Xuân rõ đồng Bắc Bộ, vụ mùa rõ đồng sông Cửu Long Trong điều kiện ENSO, diện tích cà phê cho thu hoạch sản lượng cà phê tăng so với vụ trước: năm La Nina, diện tích cà phê lớn năm El Nino, song sản lượng cà phê năm El Nino cao năm La Nina 5.6.9 Ảnh hưởng ENSO đến đời sống sức khỏe người Theo thống kê, từ 1977 đến 2000, tổng số người bị chết tích thiên tai 14.962, xảy vào năm ENSO chiếm 64% (El Nino 43%, La Nina 21%) Tỷ lệ số người mắc bệnh sốt xuất huyết 100.000 người thời kỳ 1976 - 1998 có quan hệ với tượng El Nino với hệ số tương quan từ 0,4 đến 0,6 Riêng đợt El Nino 1997 - 1998, nước có 51 tỉnh, thành phố có dịch sốt xuất huyết với tỷ lệ bình quân 306/100.000 người 5.7 Các giải pháp đối phó Ngoài giải pháp công trình liên quan đến thiên tai, thuỷ lợi, rừng phòng hộ, bảo vệ giải ven biển…, giải pháp phi công trình chủ yếu là: Quy hoạch quản lý tổng thể lưu vực sông, hệ thống hồ chứa nước; Điều chỉnh cấu sản xuất, mùa vụ số vùng nhằm thích ứng với ảnh hưởng ENSO; Xây dựng hoàn thiện phương án theo dõi, cảnh báo, dự báo tác động ENSO; Tăng cường công tác tổ chức, quản lý thiên tai nhà nước ngành tác động ENSO phận chiến lược quốc gia phát triển bền vững; Tiếp tục tăng cường công tác tuyên truyền, nâng cao nhận thức cho công chúng ENSO giải pháp phòng tránh./ Ý nghĩa việc giải tình Việc tìm hiểu nguyên nhân gây nên tượng El Nino, La Nina tác động El Nino, La Nina biến đổi khí hậu giúp cho tất người có nhìn đắn thực trạng môi trường tại, từ kêu gọi tất người nâng cao ý thức việc bảo vệ môi trường sống xung quanh "Bảo vệ môi trường sống cứu sống chúng ta." [...]... điện của các nhà máy nêu trên 5.6.8 Ảnh hưởng của ENSO đến sản xuất nông nghiệp Trong điều kiện El Nino, năng su t lúa bình quân của vụ Đông Xuân giảm so với vụ trước đó, nhất là ở vùng trung du Bắc Bộ, trái lại năng su t lúa vụ mùa tăng, nhất là ở vùng Bắc Trung Bộ Trong điều kiện La Nina, năng su t lúa bình quân vụ Đông Xuân và vụ mùa đều tăng so với vụ trước đó, trong đó vụ Đông Xuân rõ nhất ở đồng... mẽ hơn Hình 1.2: Sơ đồ hoàn lưu Walker trong điều kiện El Nino Đối lưu hạn chế Gió Tây Gió Đông Đối lưu hạn chế HOÀN LƯU WALKER Đối lưu phát triển Tín phong BBC yếu Lạnh đi, khí áp tăng Xích đạo Gió Tây mạnh lên Nóng lên, khí áp giảm Gió Đông yếu Tín phong NBC yếu Độ sâu nêm nhiệt giảm Nêm nhiệt 1200 Nước trồi yếu 800T Sóng Kelvin lan truyền tới bờ phía Đông Thái Bình Dương trung bình mất khoảng 50... vực xích đạo Thái Bình Dương nghiêng về phía Đông (mực nước biển ở bờ phía Tây Thái Bình Dương cao hơn ở bờ phía Đông khoảng 30 - 70cm) Khi hoàn lưu Walker suy yếu hoặc bị tách thành 2 phần, áp lực của gió Đông lên mặt biển giảm đi, kéo theo sự suy yếu của nước trồi và dòng chảy hướng Tây, nước biển từ vùng bể nóng Tây Thái Bình Dương nhanh chóng đổ dồn về phía Đông, tạo thành một sóng đại dương xích... một số lượng lớn các loài động, thực vật Ví dụ như cháy rừng ở Indonesia năm 1997-1998, bụi phủ khắp Đông Nam Á, ảnh hưởng tới Singapore, Malaysia,… Cản trở sự phát triển của các quần thể ngập mặn tiên phong ra các cửa sông và bãi bồi ven biển do rễ hô hấp bị thiếu oxi, ảnh hưởng đến mùa sinh sản và làm cho hệ sinh thái rừng ngập mặn bị tổn thương Hệ sinh thái biển: Khi El Nino xuất hiện tức là nước... các loài cá biển Nhờ thế ngành đánh bắt cá của các nước ven biển Nam Mỹ phát triển mạnh El Nino làm hạn chế sự phát triển các cơn bão nhiệt đới ở Đại Tây Dương Ở nước ta, trong điều kiện La Nina, năng su t lúa bình quân ở vụ Đông Xuân và vụ mùa đều tăng so với vụ trước đó Vụ Đông Xuân rõ nhất là ở đồng bằng Bắc Bộ còn vụ mùa rõ nhất ở đồng bằng sông Cửu Long Các hiện tượng La Nina thường kết thúc vào