Nghiên cứu sự ảnh hưởng của dải hội tụ nhiệt đới và rãnh gió mùa tới chế độ mưa trên khu vực đồng bằng bắc bộ

MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC BẢNG DANH MỤC HÌNH9 MỞ ĐẦU 1 CHƯƠNG I TỔNG QUAN 3 1.1 Dải hội tụ nhiệt đới 3 1.1.1 Khái niệm 3 1.1.2 Đặc trưng 5 1.1.3 Cấu trúc 7 1.1.4 Hệ quả thời tiết 10 1.2 Những kiến thức cơ bản về Rãnh gió mùa 12 1.2.1 Khái niệm 12 1.2.2 Cấu trúc 12 1.2.3 Hệ quả thời tiết 13 1.3 Mưa 15 1.3.1 Khái niệm 15 1.3.2 Đặc trưng 15 1.3.3 Phân loại mưa 15 1.4. Đặc điểm địa lý và khí hậu khu vực ĐBBB 16 1.4.1. Vị trí địa lý 16 1.4.2. Đặc điểm khí hậu 16 1.5 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 18 1.5.1 Ngoài nước 18 1.5.2. Trong nước 19 CHƯƠNG 2 CƠ SỞ SỐ LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 26 2.1. Cơ sở số liệu 26 2.2. Phương pháp nghiên cứu 26 CHƯƠNG 3 MỘT SỐ KẾT QỦA NGHIÊN CỨU 28 3.1 Đặc điểm chế độ mưa trên khu vực 28 3.2 Ảnh hưởng của ITCZ và MST tới chế độ mưa lớn trên khu vực 31 3.3. Phân tích đợt mưa lớn ngày 15 tháng 10 năm 2000 33 3.4. Phân tích đợt mưa lớn ngày 21 22 tháng 7 năm 2001 35 3.5. Phân tích đợt mưa lớn ngày 09 tháng 09 năm 2003 39 3.6. Phân tích đợt mưa lớn ngày từ 21 23 tháng 07 năm 2004 42 KẾT LUẬN 49 TÀI LIỆU THAM KHẢO 50 MỞ ĐẦU Trong khí quyển ngoài sự chuyển động theo chiều ngang, không khí còn chuyển động theo chiều thẳng đứng. Tốc độ thẳng đứng so với tốc độ di chuyển của không khí theo chiều nằm ngang thì rất nhỏ nhưng nó lại giữ một vai trò chủ yếu trong những nguyên nhân gây ra các hiện tượng thời tiết như mây, mưa, dông.... Trong thực tế, không khí xáo trộn và được đưa lên cao, dọc theo một đường, đường đó gọi là Dải hội tụ nhiệt đới. Nói khác đi, dải hội tụ là nơi có dòng thăng rõ rệt. Dọc theo dải hội tụ, ảnh hưởng của tốc độ gió và hướng gió khác nên không khí bị dồn nén lại và thăng lên cao. Dải hội tụ có thể kéo dài từ 500600 đến hàng nghìn kilomets. Dải hội tụ nhiệt đới là một trong các hệ thống thời tiết có thể cho lượng mưa rất lớn đến mức kỷ lục trên diện rộng ở miền nhiệt đới, đặc biệt là khi hoạt động của dải hội tụ nhiệt đới lại kết hợp với các hình thế thời tiết khác như front lạnh, bão có thể hình thành trên dải hội tụ nhiệt đới. Bên cạnh đó, rãnh gió mùa cũng là một hình thế gây mưa lớn. Rãnh gió mùa MST là một dải tương đối hẹp, được đặc trưng bởi sự chuyển hướng gió theo chiều xoáy thuận trong vùng gió mùa. Trên khu vực Nam Á và Đông Nam Á, MST là một hệ thống hình thành từ một dải thấp nóng bề mặt mạnh và phát triển đến tầng đối lưu giữa nhờ có sự hội tụ vào rãnh của gió mùa tây nam giàu hơi nước ở phía nam với gió đông có nguồn gốc lục địa ở phía bắc. Ở khu vực Đồng Bằng Bắc Bộ, vào mùa mưa, có nhiều hình thế thời tiết gây mưa trên khu vực: bão, áp thấp nhiệt đới, dải hội tụ nhiệt đới, rãnh gió mùa... lượng mưa trong mùa mưa chiếm tới 80 85% lượng mưa cả năm. Vì vậy, việc nắm rõ quy luật, thời gian hoạt động, đặc điểm cơ bản của những hình thế gây mưa lớn và sự kết hợp giữa các hình thế với nhau đóng vai trò quan trọng đối với công tác dự báo của các dự báo viên. Do đó, em đã chọn đề tài “Nghiên cứu sự ảnh hưởng của ITCZ, MST tới chế độ mưa ở khu vực Đồng bằng Bắc Bộ” với những nội dung sau: Chương 1: Tổng quan về ITCZ, MST Chương 2: Phương pháp nghiên cứu Chương 3: Kết quả nghiên cứu. CHƯƠNG I TỔNG QUAN 1.1 Dải hội tụ nhiệt đới 1.1.1Khái niệm Theo Khromov (1957)5:ITCZ là dải thời tiết xấu, hình thành bởi sự hội tụ của tín phong 2 bán cầu, của tín phong 1 bán cầu với tín phong bán cầu kia vượt xích đạo và chuyển hướng và tín phong mỗi bán cầu với đới tín phong gió tây xích đạo mở rộng. Có 3 mô hình của dải hội tụ nhiệt đới: • Loại 1: Gần sát xích đạo.Xảy ra ở Đại Tây Dương khi tín phong 2 bán cầu gặp nhau ở gần xích đạo. Loại dải hội tụ gió này có tần suất cao, tồn tại ngay trên bản đồ gió trung bình toàn cầu ở miền xích đạo ĐTD. Trong dải hội tụ nhiệt đới này, dải mây tích và mây vũ tích tạo thành dải có mật độ không đều. Chiều rộng của dải mây chừng 200 300m, chiều dài rất lớn, có trường hợp gần như bao quanh Trái Đất. Hình 1.1a. Mô hình ITCZ loại I • Loại 2: Dải hội tụ nhiệt đới loại 2 là kết quả của sự hội tụ giữa tín phong Nam Bán Cầu vượt xích đạo chuyển hướng thành gió mùa tây nam với tín phong đông bắc Bắc Bán Cầu. Đặc điểm của loại dải hội tụ nhiệt đới này là nằm cách xa xích đạo, với khoảng cách này lực Coriolis đủ lớn để tạo các xoáy xoáy thuận thể hiện qua các xoáy mây trên ảnh mây vệ tinh. Dải hội tụ nhiệt đới loại 2 đặc trưng cho dải hội tụ nhiệt đới ở Đông Nam Á và Biển Đông. Những xoáy thuận trên dải hội tụ nhiệt đới là nhiễu động ban đầu cho sự hình thành của bão ở Biển Đông. Hình 1.1b. Mô hình ITCZ loại II • Loại 3: Tín phong hai bán cầu hội tụ với đới gió tây xích đạo mở rộng. Dải hội tụ nhiệt đới thứ ba là dải hội tụ kép với dải hội tụ chính ở Bắc Bán Cầu và dải hội tụ phụ ở Nam Bán Cầu với cường độ phát triển không lớn bằng dải hội tụ ở phía bắc. Loại dải hội tụ nhiệt đới này ít thấy hơn so với hai loại trên và chỉ xảy ra ở nơi đới gió tây xích đạo biểu hiện rõ. Hình 1.1c. Mô hình ITCZ loại III. Quy luật hoạt động: Theo những thời hạn ngắn, ITCZ cũng có những quy luật hoạt động nhất định. Theo kết quả nghiên cứu về thời gian kéo dài của một đợt ITCZ hoạt động (từ khi hình thành cho đến khi tan rã) cho thấy, thời gian này rất không đồng nhất, có những đợt ITCZ tồn tại rất ngắn, chỉ trong một ngày, thậm chí là trong vài kì quan trắc; ngược lại, có những đợt ITCZ tồn tại trong thời gian khá dài, đợt kéo dài điển hình nhất đợt từ ngày 12301186 (19 ngày)1. Theo quy luật hoạt động mùa: trong tháng 4 và tháng 11, ITCZ hoạt động ở vĩ độ thấp nhất. Thực tế nghiên cứu từng ngày cũng cho thấy, trong tháng 11, có những đợt ITCZ hoạt động ở vĩ độ rất thấp, xấp xỉ 30N.Khi ITCZ hoạt động lên vị trí cao nhất (trong tháng 7 và 8) thường là những ngày có bão hoạt động trong ITCZ và bão đi lên vùng vĩ độ cao; khi bão đổ bộ rồi tan đi thì ITCZ cũng tan theo nên nó không kéo dài mấy ngày như khi ở vĩ độ thấp nhất. Ví dụ, đợt ngày 1571987, ITCZ hoạt động ở vĩ độ khá cao, cao trên 360N và đến ngày sau đó bão đổ bộ vào Trung Quốc thì ITCZ cũng tan theo. Hình 1.1d. Hoạt động của ITCZ theo mùa. 1.1.2 Đặc trưng ITCZ có những đặc trưng sau: 1) ITCZ là giới hạn phía xích đạo của vòng hoàn lưu Hadley và cũng là nơi hình thành nhánh đi lên vòng hoàn lưu này. 2) ITCZ là một đới hẹp bao quanh Trái đất, về cơ bản, nó nằm trong bán cầu mùa hè. Tuy nhiên, vị trí của ITCZ có sự biến động rất lớn tuỳ theo từng khu vực. Trên bề mặt, vị trí cực bắc của nó trong tháng 7 và vị trị cực nam của nó trong tháng 1. Trong tháng 7, vị trí của ITCZ dịch chuyển lên phía bắc nhất (tới 280N) trên lục địa châu Á, còn trong tháng 1 vị trí của nó dịch chuyển xuống phía nam thấp nhất trên lục địa Australia và Đông Phi. Như vậy, tại bề mặt, vị trí của ITCZ thường trùng với vùng có nhiệt độ cao nhất, thậm chí ngay cả trên các vùng đại dương. Vì vậy, ITCZ thường được gọi là xích đạo nhiệt của Trái đất. 3) Khi ITCZ nằm ở vị trí cao nhất lên phía bắc hay thấp nhất xuống phía nam thì khối không khí phía xích đạo của ITCZ không phải bao giờ cũng là khối không khí từ bán cầu mùa đông thổi sang. 4) ITCZ không nằm ngay trên xích đạo mà thường là ở phía bắc hoặc phía nam. Nguyên nhân của hiện tượng này vẫn chưa được giải thích một cách rõ ràng. Khi tín phong của một trong hai bán cầu vượt qua xích đạo rồi đổi hướng thành gió có thành phần tây trước khi hội tụ vào ITCZ (không hẳn chỉ do tác động của lực Coriolis). Như vậy luôn có một độ đứt gió xoáy thuận qua ITCZ với gió có thành phần hướng tây phía xích đạo và thành phần hướng đông phía cực của ITCZ. 5) Trên quy mô hành tinh, ta có thể xem ITCZ là một đới có khí áp thấp nhất và có sự hội tụ khối lượng theo phương nằm ngang trong tầng thấp, do vậy nó cũng là đới có dòng thăng mạnh. 6) Thông thường khối không khí phía cực của ITCZ là không khí trong nhánh đi xuống của vòng hoàn lưu Hadley nên nó là dòng giáng đoạn nhiệt, vì vậy nó khá nóng, khô và ổn định. Trong khi đó khối không khí phía xích đạo của ITCZ là khối không khí biển nhiệt đới, khá mát hơn khối không khí phía cực nên ITCZ thường nghiêng về phía xích đạo. Độ nghiêng của ITCZ có tính biến động rất lớn theo không gian cũng như thời gian. Độ nghiêng này phụ thuộc vào sự khác nhau của nhiệt độ và tốc độ gió giữa hai bên ITCZ. Tuy nhiên sự chênh lệch nhiệt độ giữa hai bên ITCZ thường không đáng kể nên độ nghiêng của ITCZ cũng không lớn. Do đó trên bản đồ synop, ITCZ thường được xem là một đới bất liên tục về hướng gió và một rãnh khí áp thấp nhất chứ không phải là một đới bất liên tục của nhiệt độ. 7) Nếu căn cứ vào sự bất liên tục của hướng gió thì trên vùng Ấn Độ, vào tháng 7, ITCZ phát tiển lên đến độ cao lớn nhất, tới mực 400mb. Trong khi đó ở những vùng khác, ITCZ thường chỉ phát triển lên đến mực 700mb. Phía trên mực đó là dòng gió đông khá khô thuộc hoàn lưu của áp cao cận nhiệt đới. Mây được hình thành trong lớp không khí ẩm phía xích đạo của ITCZ. Trong nhiều trường hợp, khi độ dày của lớp ẩm lên tới trên 3km thì những đám mây Cu và Cb lớn được hình thành. Trên những vùng khác, ta có thể nhận thấy những đám mây tích phát triển theo chiều cao không lớn hoặc những đám mây tầng tích. Lượng mây cực đại thường quan trắc được ở về phía xích đạo của ITCZ với kích thước khoảng từ 200 đến 500km tính từ vị trí ITCZ bề mặt. Trên cơ sở đó, việc xác định vị trí của ITCZ trên những vùng không có số liệu quan trắc gió và áp được thực hiện bằng ảnh mây vệ tinh cho kết quả rất tốt. Như vậy, ITCZ không những là một đới bất liên tục về hướng gió, một đới có khí áp nhỏ nhất mà còn là một đới mây cực đại trên ảnh mây vệ tinh. Những hệ thống thời tiết quy mô synop và quy mô vừa cũng tác động nhất định đối với thời tiết gần vùng ITCZ. Trong ITCZ, mây biến đổi mạnh do có sự dao động về vị trí và cường độ của chuyển động thăng trong vùng lân cận. Vị trí và cường độ của áp cao cận nhiệt đới trong cả hai bán cầu đều ảnh hưởng tới vị trí và cường độ của ITCZ. 8) ITCZ có vai trò vận chuyển nhiệt: Như đã biết, cán cân bức xạ của hệ thống mặt đấtkhí quyển vùng nhiệt đới luôn luôn dương, còn ở vùng vĩ độ cao luôn luôn âm. Trong đó, các đại dương nhiệt đới chiếm phần lớn năng lượng này. Khoảng 13 năng lượng mà các đại dương nhận được được vận chuyển lên vùng vĩ độ cao nhờ các dòng hải lưu, còn 23 năng lượng còn lại được vận chuyển từ các đại dương vào khí quyển do bốc hơi. Khi trong ITCZ chưa có đối lưu phát triển mạnh thì hơi nước được vận chuyển tới những vùng cận nhiệt đới trong tầng đối lưu dưới. Nhưng khi trong ITCZ có đối lưu phát triển mạnh thì tiềm nhiệt ngưng kết được giải phóng ra, trở thành hiển nhiệt trong các lớp khí quyển của tầng đối lưu trên rồi được vận chuyển lên các vĩ độ cận nhiệt đới. 1.1.3 Cấu trúc Đôi khi, ITCZ thể hiện rõ một cấu trúc với hội tụ ở mực thấp và phân kỳ ở mực cao với dòng thăng rất mạnh và có tốc độ cực đại ở phần giữa tầng đối lưu. Hội tụ ở mực thấp chủ yếu là do sự hội tụ của thành phần kinh hướng của gió mỗi bán cầu và xoáy là do độ đứt trong dòng khí giữa các nhánh hội tụ của tín phong mỗi bán cầu hay là hội tụ giữa tín phong một bán cầu với đới gió tây xích đạo vốn là tín phong của bán cầu kia khi vượt xích đạo chuyển hướng. Theo nghiên cứu của GATE2 (Global Atmospheric Tropical Experiment) trên khu vực Đại Tây Dương đã chỉ ra những dặc điểm cơ bản của ITCZ trong phạm vi 15 vĩ độ. Về cơ bản, cấu trúc của ITCZ trên phạm vi toàn cầu đưuọc mô tả như trên, nhưng đối với từng khu vực cụ thể thì nó lại mang những nét đặc trưng riêng. Ngay cả khi đã xét cho tưng khu vực cụ thể, vị trí và cấu trúc của ITCZ cũng có những biến động hàng ngày và nhiều ngày khá phức tạp. Theo các công trình nghiên cứu thì sự biến động của ITCZ theo thời gian là do: Sự dịch chuyển theo hướng bắc nam quy mô toàn cầu. Sự dịch chuyển của sóng đông. Biến thiên nhiệt độ ngày đêm. 1) Cấu trúc của trường áp Hình 1.1e cho thấy, ở trung tâm rãnh, khí áp cực tiểu với giá trị 1011,91012,0mb kéo dài trên phạm vi khoảng 6 độ vĩ, từ dải thứ 5 đến dải thứ 11. Phần phía bắc của rãnh, gradient khí áp là 0,15mbđộ vĩ, còn phần phía nam là 0,3mb độ vĩ.