Nhập môn hoàn lưu khí quyển - ( ĐH Quốc Gia HN ) - Chương 7 pptx

- 184 -

Chơng 7. đặc Tính ba chiều của hon lu khí
quyển ton cầu
7.1 sự Biến đổi vĩ hớng ở miền nhiệt đới
Cho đến nay, đã có một cách trình by truyền thống về hon lu khí quyển ton
cầu bằng cách tập trung vo việc giải thích hon lu trung bình vĩ hớng v các
trờng trung bình vĩ hớng của số các xoáy. Tuy nhiên, hon lu khí quyển ton cầu
gần nh l không có tính đối xứng vĩ hớng. Đốt nóng miền nhiệt đới có giá trị cực đại
khác nhau tại các kinh độ. ở miền ôn đới, các xoáy tức thời đợc phân bố không đồng
đều trên các vòng vĩ tuyến, m đợc tập trung ở vùng riêng với các quỹ đạo xoáy
thuận, đặc biệt l ở Bắc Bán Cầu. Chơng ny sẽ mô tả tính bất đối xứng vĩ hớng của
hon lu v các hệ quả của nó.
Những chẩn đoán về hoạt động của xoáy dừng v xoáy tức thời m ta đã đề cập
trong những chơng trớc ít hiệu quả ở miền nhiệt đới. Động năng xoáy ở miền nhiệt
đới nhỏ hơn nhiều so với miền ôn đới. Tơng tự, các dòng nhiệt v động lợng của cả
xoáy dừng v xoáy tức thời ở miền nhiệt đới cũng có giá trị nhỏ. Vì vậy, bức tranh nổi
bật đó l nhiệt v động lợng đợc vận chuyển, chủ yếu do chuyển động có tính đối
xứng ở miền nhiệt đới với các xoáy vận chuyển ở miền cận nhiệt đới v ôn đới.
Trong bức tranh ny có một số điều l đúng. Tuy nhiên nó cũng có thể bị nhầm
lẫn. Trớc tiên ta hãy xem các trờng đốt nóng đợc biểu d
iễn trên Hình 3.8. Tác động
đối với hon lu l hon ton không có tính đối xứng, đặc biệt l ở miền nhiệt đới. Hơn
nữa, ở đây có một số trung tâm đốt nóng với cờng độ mạnh. Trung tâm quan trọng
nhất l trên vùng Đông Nam
á vo mùa hè v ở Indonesia vo mùa đông. Các cực đại
khác dờng nh gắn liền với các khối lục địa. Một vấn đề ta cần xem xét l tại sao sự
phân bố của đốt nóng mang tính địa phơng lớn nh vậy lại dẫn đến tính đối xứng ít
nhiều của hon lu.
Cũng cần nói rằng xem xét một cách chi tiết hơn miền nhiệt đới ta thấy sự thích
ứng lại không hon ton đối xứng. Hình 7.1 v 7.2 biểu diễn các vectơ của gió trung

bình, gió gần đỉnh tầng đối lu v gió tại các mực thấp. Mực 150hPa l mực gần đỉnh
tầng đối lu ở những vùng sát xích đạo.
ở đây gió vĩ hớng chiếm u thế trong cả hai
mùa. Đây l một nguyên nhân trực tiếp giải thích tại sao các xoáy không đóng góp
đáng kể vo việc vận chuyển kinh hớng ở miền nhiệt đới: thnh phần kinh hớng của
trờng gió xoáy l rất nhỏ.
- 185 -


Hình 7.1. Vectơ gió ngang trung bình theo thời gian
v
thời kỳ tháng 12, 1, 2 đợc dựa trên chuỗi số
liệu 6 năm của Trung tâm dự báo thời tiết hạn vừa Châu Âu. (a) mực 150hPa, gần đỉnh tầng đối lu
nhiệt đới: vectơ tiêu biểu là 20ms
-1
. (b) mực 850hPa, phía trên lớp biên khí quyển: vectơ tiêu biểu là
10ms
-1
Tuy nhiên, gió vĩ hớng của xoáy không nhỏ; ở đây có một số cực đại của u trên
ton cầu. Vo tháng 12, 1, 2 có đới gió đông mạnh trên vùng Indonesia v đới gió tây
mạnh trên vùng đông Thái Bình Dơng v Đại Tây Dơng. Do đó, gió vĩ hớng trung
bình chứa các thnh phần gió triệt tiêu lẫn nhau; thực tế tại những mực ny gió trung
bình l gió tây (xem Hình 4.1). Vo tháng 6, 7, 8, thnh phần vĩ hớng lại chiếm u
thế tuy nhiên sự phân bố các cực đại lại hon ton khác.
ở đây có một khu vực đới gió
đông mạnh kéo di từ Tây Châu Phi tới đông Indonesia. Một số nơi khác đới gió đông
yếu hơn v có một vùng rất nhỏ đới gió tây tơng tự nh trong các tháng 12, 1, 2.

Hình 7.2.Tơng tự nh Hình 7.1 nhng đối với tháng 6, 7, 8
- 186 -

Trở lại với trờng gió mực thấp, sự chiếm u thế tơng tự của dòng vĩ hớng so
với các thnh phần gió kinh hớng l khá rõ. Thời kỳ tháng 12, 1, 2, gió chủ yếu l gió
đông với các khu vực hội tụ ít hay nhiều tơng ứng với các khu vực phân kỳ tại mực
150hPa v ngợc lại. Vo tháng 6, 7, 8, hình thế tơng tự có thể thấy ở hầu khắp miền
nhiệt đới. Tuy nhiên, các trờng khác biệt lớn l ở
ấn Độ Dơng. ở đây ta thấy dòng
kinh hớng mạnh trên một dải rộng song song với bờ biển Châu Phi nối liền đới gió
đông ở phía nam miền cận nhiệt đới với đới gió tây ở
ấn Độ. Đới gió ny l một phần
của hệ thống gió mùa Châu
á, một hệ thống có quy mô hnh tinh rất quan trọng sẽ
đợc đề cập trong phần sau.
So sánh các dòng tại mực 850 v 150hPa, ở đây có một xu thế rất mạnh với hội tụ
mực thấp đợc phối hợp với phân kỳ trên cao v ngợc lại. Điều ny phù hợp với dòng
thăng v dòng giáng ở mực giữa nối liền hai mực ny, v cho ta thấy rằng thích ứng
của miền nhiệt đới đối với đốt nóng địa phơng bao gồm một hệ thống các hon lu
đảo ngợc trên mặt cắt kinh độ-độ cao. Các hon lu nh vậy đối khi đợc gọi l hon
lu Walker v lần đầu tiên đợc chỉ ra bằng cách so sánh các số liệu khí tợng bề
mặt tại trạm Darwin, đông-bắc Australia v Tahiti ở miền trung Thái Bình Dơng.
Để giải thích cho những kết quả thám sát, ngời ta nhận thấy rằng các lý thuyết
về động lực học nhiệt đới nếu đem so sánh với các biểu thức tựa địa chuyển v các biểu
thức liên hệ đối với miền ôn đới l không phù hợp. Lý thuyết dựa trên cơ sở tuyến tính
hoá lân cận trạng thái khí quyển tĩnh, l một cách tiếp cận đơn giản nhất v sẽ đợc
đề cập tới trong phần ny. Tuy nhiên, một điều không đơn giản l mở rộng các giả
thiết rất hạn chế của lý thuyết ny. Những thay đổi ny chứa trong các nghiệm số khá
phức tạp của các phơng trình động lực đầy đủ.
Cách lý giải quy mô cho thấy những dao động nhiệt độ ở miền nhiệt đới sẽ nhỏ
hơn rất nhiều so với miền ôn đới; thực vậy ta có

gH
U
2



(miền nhiệt đới),
gH
fUL



(miền ôn đới) (7.1)
trong đó H l quy mô độ cao đặc trng v L l quy mô ngang đặc trng;
/ l khoảng
10
-3
đối với miền nhiệt đới, lớn hơn một bậc đại lợng đối với miền ôn đới. Điều ny có
nghĩa l gradien nhiệt độ ngang ở miền nhiệt đới l rất nhỏ, do đó bình lu ngang
không thể cân bằng với đốt nóng mạnh quan trắc đợc trong các khu vực đối lu. Thay
vo đó đốt nóng phải đợc cân bằng do bình lu theo chiều thẳng đứng, đó l

Q
N
g
w
2
R

(7.2)
Dòng thăng mạnh, vo khoảng 3cms
-1
có thể thấy trong những khu vực đối lu nơi
đốt nóng có thể đạt 5Kngy
-1
. Phần còn lại của miền nhiệt đới, dòng giáng yếu cỡ vo
khoảng 0,3 cms
-1
cần để cân bằng với lm lạnh bức xạ. Tính liên tục cho thấy chuyển
động thẳng đứng sẽ dần dần tác động tới vận tốc ngang. Đặc tính của trờng vận tốc
ngang sẽ đợc giải thích rõ rng bằng cách xem xét các phơng trình động lợng.
Lực Coriolis bằng không trên xích đạo nhng biến đổi rất nhanh theo vĩ độ. Trong
các phơng trình động lực thông số Coriolis có thể đợc xấp xỉ bằng f =
y trong đó =
- 187 -

2/a. Xấp xỉ ny đôi khi đợc gọi l mặt xích đạo. Dùng xấp xỉ ny, dòng đợc
tuyến tính hoá lân cận trạng thái dừng trong đó các biến khí quyển chỉ biến đổi theo
chiều thẳng đứng. Nghiệm ny sau đó có thể tách ra thnh một phần phụ thuộc vo
độ cao v một phần phụ thuộc vo toạ độ ngang v thời gian. Phần ngang ny đợc
xác định bởi các phơng trình nớc nông đợc tuyến tính hoá với độ sâu tơng
đơng thích hợp. Các phơng trình ny có thể viết nh sau

D
'
u
x
h
gyv

t
u







(7.3a)

D
'
v
y
h
gyu
t
v







(7.3b)

D
'

0
'
h
Qv.h
t
h




(7.3c)
ở đây phơng trình (7.3c) l phơng trình liên tục đợc tuyến tính hoá cho một lớp
mỏng chất lỏng không nén đợc có độ dy h
o
; Q biểu diễn các lực liên quan tới đốt
nóng. Sự tiêu tán dới dạng ma sát Rayleigh hoặc lm lạnh Newton tác động lên các
nhiễu động cũng đợc tính đến. Cách giải thích đơn giản nhất về độ sâu tơng đơng
h
o
đợc đa ra bằng cách coi khí quyển l không nén đợc có tần số Brunt-Vaisala N
không đổi v biên trên cứng tại độ cao H. Khi đó các thể hiện thẳng đứng quan trọng
nhất có nhiễu áp suất v vận tốc ngang biến đổi dới dạng cos(
z/H) v vận tốc thẳng
đứng nhiễu biến đổi có dạng sin(
z/H). Độ sâu tơng đơng đợc xác định bởi

g
HN
h
2

22
0


(7.4)
Nếu H l độ cao tầng đối lu miền nhiệt đới, khoảng 18km thì độ dy tơng đơng đặc
trng l khoảng 400m. Trong việc nhận các phơng trình tơng tự nhng đối với khí
quyển nén đợc với N biến đổi, v.vtheo chiều thẳng đứng đó tốt hơn l giải bi toán
giá trị riêng cho cấu trúc thẳng đứng; ta nhận đợc độ dy tơng đơng tơng tự đối
với các thể hiện thẳng đứng quan trọng nhất. Ta sẽ giới hạn việc nghiên cứu đối với
các thể hiện thẳng đứng quan trọng nhất chỉ có một cực đại vận tốc thẳng đứng ở mực
giữa của tầng đối lu, v vận tốc thẳng đứng bằng không tại biên trên v biên dới
tầng đối lu. Điều kiện ny đợc thoả mãn vì phân bố thẳng đứng của đốt nóng miền
nhiệt đới đợc coi nh tác động đến các nhiễu động có cấu trúc kiểu tơng tự.
Trớc khi xem xét vấn đề tác động một cách đầy đủ, ta hãy xem xét một số chuyển
động sóng trong khí quyển nhiệt đới. Các phơng trình nớc nông mô tả sóng trọng
trờng lan truyền với tốc độ (gh
o
)
1/2
. Tuy nhiên các thể hiện ở miền nhiệt đới quy mô
lớn hơn cũng thoả mãn v chúng chiếm u thế trong các quá trình quy mô lớn tác
động trở lại tới các cực đại đốt nóng riêng lẻ. Nghiệm đơn giản nhất của phơng trình
(7.3a-c) nhận đợc khi hiệu ứng của ma sát v đốt nóng đợc bỏ qua, v vận tốc kinh
hớng l bằng không. Các phơng trình ny trở thnh

x
h
g
t

u
'





(7.5a)
- 188 -


y
h
gyu
'



(7.5b)

x
u
h
t
h
0
'

(7.5c)
Hệ ny đợc thỏa mãn với nghiệm có dạng sau








tcxfyUh,tcxfyUu
0
'
0
(7.6)
Thế vo ta tìm đợc





2/1
0
2/1
00
g/h,ghc (7.7)
v

yU
cy
U
0




(7.8)
Dễ dng lấy tích phân phơng trình (7.8) ta đợc












2
0
0
y
c2
expuyU (7.9)
Căn âm đối với c
o

không phù hợp về mặt vật lý vì nó sẽ dẫn tới các nhiễu vận tốc vĩ
hớng tăng theo quy luật hm mũ khi đi xa xích đạo. Việc chọn căn dơng dẫn tới sự
không phân kỳ, sóng lan truyền về phía đông bị giới hạn trong khu vực xích đạo. Quy
mô kinh hớng của những sóng ny l (2c
o
/)
1/2
hay khoảng 2000km khi độ dy tơng
đơng l 400m. Tốc độ pha về phía đông của các sóng ny vo khoảng 60ms
-1
. Các
nhiễu bị chặn ny đợc gọi l sóng Kelvin xích đạo v l một thnh phần quan trọng
của sự tác động trở lại của miền khí quyển nhiệt đới đối với tác động nhiệt địa phơng.
Các dạng nghiệm khác của sóng xích đạo trong phơng trình (7.3a-c) đợc tìm
thấy dới dạng tổng quát với v
0. Quan hệ phơng sai tổng quát l


0
2
2
0
c
1n2k
k
c

(7.10)
trong đó n l một số nguyên. Quy mô kinh hớng đối với tất cả các sóng xích đạo bị
chặn nh vậy có bậc đại lợng (c
o
/2)
1/2
, nhng tần số v do đó tốc độ pha về cơ bản
biến đổi. Quan hệ phơng sai đợc mô tả trên Hình 7.3. Quan hệ phơng sai sóng
Kelvin cũng phù hợp với phơng tình (7.10) khi n
= -1, v đợc biểu diễn trên Hình
7.3. Đối với n
1, tồn tại các sóng trọng trờng xích đạo tần số cao lan truyền hoặc về
phía tây hoặc về phía đông. Tuy nhiên, cũng có một nhóm sóng hnh tinh tần số
thấp lan truyền về phía tây; tốc độ pha đặc trng vo khoảng 20ms
-1
khi h
o
= 400m.
Những sóng ny cùng với sóng Kelvin l thnh phần rất quan trọng của sự thích ứng
trở lại của miền nhiệt đới đối với sự đốt nóng địa phơng. Với thể hiện n = 0 l sóng

trọng trờng-sóng Rossby hỗn hợp. Đối với k l dơng v lớn, những sóng ny có cấu
trúc tơng tự nh những sóng trọng trờng lan truyền về phía đông. Tuy nhiên, đối
với trờng hợp k âm, những sóng ny có thể hiện lan truyền về phía tây chậm v
tơng tự nh sóng hnh tinh.
- 189 -

Bây giờ ta hãy xem xét dòng bị tác động bởi cực đại đốt nóng địa phơng trong thnh
phần của các sóng bị chặn ở xích đạo ny. Bi toán ny khác ít nhiều so với bi toán
của miền ôn đới đợc đề cập trong mục 6.2.
ở đây, sự tác động trở lại đối với dòng tác
động đợc xem xét trong các thnh phần sóng Rossby m các thnh phần sóng ny có
tốc độ pha bằng không tơng ứng với dòng tác động.

Hình 7.3. Quan hệ phơng sai theo phơng trình (7.10) đối với nghiệm dạng sóng bị chặn ở xích đạo
trong các phơng trình nớc nông tuyến tính trên mặt xích đạo. Đơn vị tần số là và đơn vị số
sóng là a
-1
. Họ các đờng cong này chịu sự chi phối bởi thông số c
o
/(a) có giá trị là 0,134 trong
trờng hợp tính này
Trong trờng hợp trên xích đạo, tốc độ pha của tất cả các sóng đợc biểu diễn trên
Hình 7.3 lớn hơn tốc độ dòng vĩ hớng đặc trng ở tầng đối lu, v do đó nó không có ý
nghĩa trong việc tìm nghiệm dới dạng sóng, những nghiệm ny l dừng tơng ứng với
các tác động. Thay vo đó, các nghiệm có thể đợc thiết lập sao cho dòng vĩ hớng
bằng không nhng sóng Kelvin lan truyền về phía đông từ khu vực tác động trong khi
sóng hnh tinh lan truyền về phía tây. Những nghiệm dừng có thể đợc thiết lập nếu
tồn tại một số tiêu tán trong hệ để các nhiễu u, v v
'
h suy yếu theo quy mô thời gian

D
. Khi đó nhiễu động suy yếu ở ngoi khu vực tác động trên một quy mô không gian
l
L = (c
gx

D
) trong đó c
gx
= k l thnh phần vĩ hớng của vận tốc nhóm sóng. Đối
với sóng Kelvin thì quy mô ny l lớn. Lấy

D
l 5 ngy, ta có L = 26000km. Do đó sóng
Kelvin bắt nguồn từ các cực đại đốt nóng đơn lẻ xuất hiện nhiều ở miền nhiệt đới. Sự
mở rộng về phía tây của quá trình thích ứng ny sẽ suy giảm nhanh chóng; giá trị L
đặc trng vo khoảng 8000km.
Nghiệm đặc trng đối với bi toán tác động đợc biểu diễn trên Hình 7.4.
ở đây có
sự phân kỳ mực thấp trong khu vực đốt nóng. Tuy nhiên, khu vực phân kỳ ny chiếm
u thế bởi thnh phần
ux. Gió kinh hớng bằng không ở phía đông của vùng đốt
nóng, trờng hợp ny phù hợp với sóng Kelvin, v nhìn chung có giá trị nhỏ ở phía tây
của khu vực đốt nóng. Do đó quá trình thích ứng chính bao gồm sự chuyển đổi vĩ
- 190 -

hớng của hon lu Walker với hai xoáy thuận ở phần phía tây-bắc v tây-nam của
khu vực đốt nóng. Dòng nhiệt kinh hớng bất kỳ sẽ có giá trị nhỏ v trái dấu ở các
mực cao v mực thấp. Một kết luận quan trọng l những cực đại đốt nóng địa phơng

đợc đánh dấu trên Hình 3.8 sẽ có tác động nhỏ đối với vận chuyển nhiệt kinh hớng
ra khỏi miền nhiệt đới. Hơn nữa, sự vận chuyển nhiệt kinh hớng chiếm u thế bởi sự
vận chuyển nhiệt trung bình. Đốt nóng địa phơng sẽ dẫn tới sự chuyển đổi vĩ hớng
v gắn với vận chuyển nhiệt vĩ hớng.

Hình 7.4. Tính tuyến tính đối với các cực đại đốt nóng địa phơng có tâm ở xích đạo, biểu diễn vectơ
gió mực thấp và các đờng đẳng trị của nhiễu động khí áp. Tuy nhiên, các trờng mực cao có dạng
tơng tự nhng đổi dấu. Hình vẽ này dựa vào nghiệm số của hệ phơng trình nớc nông tuyến tính;
các vectơ gió đợc vẽ với tỷ lệ bất kỳ sao cho giá trị cực đại đạt 10m/s.
Một nghiệm tơng tự có thể đợc tìm ra khi cực đại đốt nóng nằm cách xa xích
đạo. Phần đốt nóng có thể chia thnh phần đối xứng qua xích đạo (tơng tự nh trên
Hình 7.4) v phần phi đối xứng, v sự thích ứng trở lại đối với mỗi phần ny bị lồng
ghép lên nhau. Hình 7.5 minh hoạ một dạng nghiệm nh vậy. Về phía đông của khu
vực tác động, chỉ có phần đối xứng l có hiệu ứng v nghiệm ny đợc biểu diễn trên
Hình 7.3. Về phía tây của các cực đại đốt nóng, phần bất đối xứng lớn trong xoáy
thuận cũng nh ở phía khu vực đốt nóng phát triển với xoáy thuận ở cùng bán cầu khi
cực đại đốt nóng ny chiếm u thế. Nghiệm ny có những điểm tơng tự đối với hon
lu mùa hè ở khu vực
ấn Độ, ta sẽ đề cập lại vấn đề ny trong phần tới. Gió kinh
hớng mạnh hơn do đó nghiệm trung bình vĩ hớng cho thấy hon lu Hadley đóng
vai trò quan trọng trên miền xích đạo. Dòng thăng mạnh nhất ở vùng lân cận của cực
đại đốt nóng, phía bắc xích đạo, v dòng giáng mạnh ở phía nam xích đạo trong bán
cầu mùa đông. Những kết quả ny có mô hình chung tơng tự nh lý thuyết đối xứng
trong mục 4.2 mặc dù trong bi toán tuyến tính hoá ny không xuất hiện gió vĩ hớng
cận nhiệt đới mạnh gắn liền với hon lu Hadley bởi vì ở đây không có bình lu kinh
hớng của momen động lợng.
Đó cũng l một kết luận trong phần ny mang tính cảnh báo. Sự phân tích thể
hiện thẳng đứng trong đó lý thuyết của phần ny dựa trên cơ sở tuyến tính hoá lân
cận trạng thái không chuyển động. Đây l một giả thiết rất hạn chế chỉ có thể đợc
thỏa mãn trong trờng hợp tốc độ gió rất nhẹ v các tác động l yếu. Những nghiệm

nh vậy thực chất mang tính định tính, tơng tự nh các nhiễu quy mô lớn quan trắc
đợc trong hon lu miền nhiệt đới. Tuy nhiên, những mô hình phi tuyến phức tạp
- 191 -

hơn (v các mô hình số tổng quát) phải đợc dùng để xác định những chi tiết mang
tính định tính của các quá trình thích ứng đối với tác động có biên độ lớn với cấu trúc
thẳng đứng tổng quát. Mặc dù sóng có cấu trúc tơng tự sóng Kelvin v sóng hnh
tinh đợc đề cập ở đây quan trắc thấy ở tầng đối lu, tốc độ pha của chúng v cấu trúc
chi tiết không phù hợp với lý thuyết đơn giản ny. Hiệu ứng của các quá trình hồi tiếp
giữa dòng quy mô lớn v đối lu ẩm cũng nh các quá trình lớp biên xảy ra trong thực
tế cũng đợc xem xét. Những vấn đề ny nằm trong phần động lực học khí quyển miền
nhiệt đới với những thảo luận đầy đủ hơn.

Hình 7.5. Tơng tự nh Hình 7.4 nhng biểu diễn khí áp mặt đất và vectơ gió bề mặt trong trờng hợp
cực đại đốt nóng ở 10
o
N về phía bắc xích đạo
7.2 Hon lu gió mùa
Một trong những dao động lớn v đều đặn nhất khác với tính đối xứng vĩ hớng ở
miền nhiệt đới l hon lu gió mùa mùa hè Châu
á. Gió mùa có nghĩa l sự thay đổi
theo mùa của hon lu. Tuy nhiên, gió mùa mùa hè ở
ấn Độ v Đông Nam á l một
thnh phần chiếm u thế của hon lu v có tầm quan trọng lớn đối với con ngời v
hoạt động kinh tế m ngời ta thờng gọi một cách đơn giản l gió mùa. Hon lu
ny chủ yếu gắn liền với sự biến đổi của sự phân bố đốt nóng giữa mùa đông v mùa
hè. Nhng với những hiệu ứng khác, chẳng hạn nh các quá trình hồi tiếp giữa hon
lu quy mô lớn v sự giải phóng ẩn nhiệt trong đối lu quy mô mây tích, ảnh hởng
của địa hình cũng đóng một vai trò quan trọng gây nên sự phức tạp của gió mùa Châu
á v vì vậy thnh phần của hon lu tháng 6, 7, 8 còn cha đợc hiểu biết đầy đủ.

Đặc điểm cơ bản của gió mùa đợc minh hoạ đầy đủ trên Hình 7.2. Trong suốt
thời kỳ tháng 6, 7, 8, một xoáy nghịch mạnh ở mực 150hPa nằm ở gần giữa
ấn Độ.
Xoáy nghịch ny kéo rất di theo chiều vĩ hớng.
ảnh hởng của nó rất rõ trên vùng
khoảng 90
0
kinh, từ Bắc Phi đến phía tây Thái Bình Dơng. Phạm vi kinh hớng
khoảng 3000 km. Về phía nam của xoáy, gió đông mạnh nằm ở gần xích đạo; đóng góp
đáng kể vo đới gió đông trung bình vĩ hớng trong suốt mùa ny. Gió mực thấp,
chẳng hạn tại mực 850hPa, có xu hớng hình thnh hon lu xoáy thuận. Tuy nhiên
- 192 -

đặc điểm nổi bật nhất ở mực thấp l dòng xiết vợt xích đạo dọc theo miền duyên hải
phía đông Châu Phi v từ đó cắt ngang qua biển Arập tới
ấn Độ. Quá trình đốt nóng
đợc biểu diễn trên Hình 3.8(b); khu vực đốt nóng cực đại ở miền Đông Nam
á l một
trong những đặc điểm nổi bật nhất trên hình vẽ ny. Khu vực đốt nóng cực đại đó liên
quan chặt chẽ với khu vực giáng thủy theo mùa trên thế giới lm cho gió mùa đóng vai
trò đáng kể tới hoạt động của con ngời.
Hon lu gió mùa mùa hè l hon lu nhiệt sinh ra do sự chênh lệch nhiệt độ
giữa các khu vực lục địa vo mùa hè ở Bắc Bán Cầu v các đại dơng lạnh hơn ở Nam
Bán Cầu.
ở đây có điều phức tạp ta có thể nhận thấy rõ từ số liệu thám sát rằng hon
lu gió mùa mạnh lại không thể hiện trên các khu vực lục địa cận nhiệt đới, chẳng
hạn nh ở phía bắc nớc
úc hay Nam Mỹ. ở đây có một quá trình hồi tiếp phức tạp
giữa trờng đờng dòng v sự đốt nóng, đặc biệt l sự tơng tác giữa đối lu ẩm v
dòng quy mô lớn, sự tơng tác ny ít đợc hiểu biết nhng có thể chắc chắn rằng gió

mùa Châu
á điển hình hơn so với hon lu gió mùa trên các lục địa khác. Địa hình
đặc biệt của khu vực ny cũng lm biến đổi hon lu một cách đáng kể. Kết quả l gió
mùa l một hệ thống thời tiết rất phức tạp. Mô tả định lợng về gió mùa không thể
thực hiện đợc bằng những mô hình đơn giản m phải dùng mô hình hon lu ton
cầu đầy đủ. Do vậy trong mục ny chỉ trình by một cách ngắn gọn.

Hình 7.6. Sơ đồ minh hoạ hoàn lu gió mùa lý tởng: (a) dòng khí gây nên do ảnh hởng bởi lục địa
nóng phía bắc xích đạo và đại dơng lạnh ở phía nam xích đạo; (b) Hiệu ứng của địa hình cắt ngang
qua xích đạo; (c) Hiệu ứng của địa hình núi phía bắc khu vực đốt nóng
Trớc tiên hãy xem xét hình thế biểu diễn trên Hình 7.6, trong đó khối lục địa
nóng nằm ở phía bắc xích đạo v đại dơng lạnh hơn nằm ở phía nam xích đạo. Hon
lu Hadley bất đối xứng trình by trong mục 4.2 cho ta một ví dụ về tính đối xứng vĩ
- 193 -

hớng của một hon lu gió mùa lý tởng. Dòng vợt xích đạo ở mực thấp đợc hình
thnh do sự phân bố đốt nóng. Do những ảnh hởng kết hợp của lực gradien khí áp,
lực ma sát v lực Coriolis , phần tử khí có độ xoáy tơng đối âm, tức l xoáy thuận ở
Nam Bán Cầu v xoáy nghịch ở Bắc Bán Cầu. Sự hội tụ không khí ẩm tại các mực
thấp ở khu vực đốt nóng dẫn tới sự hình thnh đối lu v giải phóng ẩn nhiệt, do đó
tạo quá trình hồi tiếp dơng, lm tăng cờng hon lu gió mùa. Đồng thời dị thờng
nóng trên lục địa do cân bằng gió nhiệt, lm tăng xoáy xoáy nghịch theo chiều cao do
đó xoáy nghịch trên cao mạnh sẽ nằm trên áp thấp nóng mực thấp.
Bây giờ ta xem xét hiệu ứng của các dãy núi cao nằm dọc xích đạo đối với hon lu
ny. Địa hình chắn ny l các cao nguyên ở Đông Phi nơi độ cao trung bình của lục địa
khoảng từ 1-2km nằm sát biển. Dãy núi mực thấp lm cho các dòng vĩ hớng bất kỳ bị
chặn tại xích đạo. Với hiệu ứng tơng tự nh sự hình thnh các dòng chảy biên phía
tây trong đại dơng (xem mục 10.5), dòng hớng về phía bắc đợc tập trung trong một
dòng xiết mực thấp dọc theo chân của các dãy núi. Dòng xiết Đông Phi mực thấp l
một đặc điểm nổi bật trên Hình 7.2(b) có ảnh hởng lớn đối với dòng khối lợng mực

thấp vợt xích đạo vo mùa hè. Gió mực thấp mạnh cũng ảnh hởng tới sự bốc hơi
nớc trên biển Arập, v tăng cờng đối lu ở
phần bắc lục địa. Nó lại tạo ra một quá
trình hồi tiếp dơng khác lm phát triển hon lu gió mùa.
Cao nguyên Tây Tạng v dãy Himalaya cũng đóng một vai trò quan trọng trong
hon lu gió mùa, đó l vật chớng ngại ngăn chặn hon ton thnh phần kinh hớng
của gió mực thấp. Chuyển động thăng v ma rơi khi dòng mực thấp gặp địa hình núi,
cả hai nhân tố đó tăng cờng độ đốt nóng v đồng thời hạn chế khu vực nóng ở vùng
phía nam cao nguyên Tây Tạng. Đồng thời, nh ngời ta giả thiết dòng hiển nhiệt
sinh ra do sự đốt nóng của mặt trời đợc cao nguyên Tây Tạng hấp thụ, tạo ra một
nguồn nhiệt trên cao lm mạnh thêm xoáy nghịch trên cao.

Hình 7.7. Xoáy thế Ertel trên mặt 360K trong khu vực gió mùa tháng 7/1990, tính từ số liệu của M.
Masutani ở Trung tâm dự báo thời tiết hạn vừa Châu Âu. Vùng đậm biểu diễn giá trị nằm trong
khoảng 0,75 và 1,5 PVU. Hình vẽ này nằm trong vùng từ 0
o
E đến 140
o
E và từ 20
o
S đến 50
o
N
Những giải thích định lợng cho sự tồn tại của hon lu gió mùa chủ yếu thể hiện
trong các quá trình hồi tiếp giữa hon lu quy mô lớn v nguồn nhiệt ở Đông Nam
á.
Tuy nhiên, so sánh Hình 3.8(b) với Hình 7.2 ta thấy khu vực đốt nóng mạnh đợc giới
hạn trong khu vực nhỏ hơn nhiều so với phạm vi của xoáy nghịch gió mùa trên cao.
- 194 -

Vấn đề đặt ra l nhân tố no chi phối quy mô không gian của hon lu gió mùa?
Những giả thiết tuyến tính trong mục trớc cho ta một cách dự báo lý thuyết đơn giản
nhất. Hon lu gió mùa giống nh dạng biểu diễn trên Hình 7.5, cho thấy sự thích
ứng của khí quyển nhiệt đới đối với các cực đại đốt nóng nằm ở phía bắc xích đạo. Quy
mô kinh hớng về cơ bản l bán kính Rossby xích đạo, (2c
o
/)
1/2
. Quy mô vĩ hớng theo
lý thuyết ny, liên quan với quy mô thời gian ma sát v các thnh phần vĩ hớng của
vận tốc nhóm sóng, tức l L = c
gx

D
. ý tởng ny cho thấy sự trải di theo chiều vĩ
tuyến của hon lu gió mùa trên cao, tuy giả thiết đó có thể quá thô để có thể đa ra
những ớc lợng bằng số đối với các quy mô ny. Cần nhận thấy l hon lu gió mùa
có tính phi tuyến lớn v do đó việc áp dụng lý thuyết tuyến tính l không đáng tin cậy.
Điều ny đợc minh hoạ trên Hình 7.7, hình ny biểu diễn xoáy thế Ertel liên quan
với hon lu gió mùa trên cao. Tính phi tuyến đợc biểu diễn bằng sự biến dạng mạnh
của các đờng đẳng xoáy thế v góc giữa các đờng đẳng trị ny với các vectơ vận tốc.
7.3 Đới xoáy v dòng xiết miền ôn đới
ở miền ôn đới, sự phân bố của động năng xoáy tức thời v các số hạng xoáy khác
l không đồng đều. Hơn nữa, hoạt động của quá trình tức thời có tần số cao đợc tập
trung ở những khu vực riêng. Sự phân chia số liệu dựa theo tần số đi kèm với việc áp
dụng một phép lọc số, nh mô tả trong mục 5.1. Ta sẽ phân chia các quá trình tần số
cao m chu kỳ của nó nhỏ hơn 6-10 ngy v các quá trình tần số thấp có chu kỳ di
hơn. Hình 7.8(a) biểu diễn động năng xoáy của quá trình tần số cao vo các tháng mùa
đông. Trờng ny chiếm u thế bởi hai cực đại kéo di theo vĩ tuyến ở miền ôn đới,
một cực đại trên Đại Tây Dơng v một cực đại trên Thái Bình Dơng. Mô hình tơng

tự đợc thiết lập khi ta xem xét các đại lợng khác của xoáy. Một số ví dụ đợc biểu
diễn trên Hình 7.8. Một cặp cực đại tơng tự cũng xuất hiện trong biến đổi của độ cao
địa thế vị. Các dòng nhiệt cho thấy cực đại của động năng quan hệ chặt chẽ với bất ổn
định t áp. Chẳng hạn, trên Hình 7.8 (c) biểu diễn dòng nhiệt theo chiều thẳng đứng ở
mực 700hPa. Dòng ny gần nh có hớng đi lên ở mọi nơi với giá trị cực đại ở vùng cực
tây của động năng cực đại. Ta đã biết trong mục 5.3, những dòng nhiệt hớng lên nh
vậy l một điều kiện cần thiết cho sự chuyển thế năng khả năng thnh động năng.
Cuối cùng Hình 7.8 (d) biểu diễn dòng động lợng hớng cực
''
vu ở mực 250hPa. Giá
trị lớn nhất lại xuất hiện gần với giá trị cực đại của động năng xoáy. Tuy nhiên, hình
thế ny khá phức tạp. Dòng động lợng hớng cực lớn đạt đợc ở phía nam v gần cực
đông của cực đại động năng.
ở phần có vị trí hớng cực l một cực đại yếu của dòng
động lợng hớng xích đạo.
Quan hệ giữa sự chuyển đổi năng lợng t áp v cực đại của hoạt động xoáy tức
thời cho thấy có thể có một sự liên hệ giữa hệ thống thời tiết quy mô synôp v sự phân
bố hoạt động xoáy. Hình 7.9 biểu diễn các quỹ đạo của trung tâm hệ thống áp mặt đất
chính quan trắc đợc trong một mùa đông ở Đại Tây Dơng. Chạy trên các quỹ đạo
ny l đờng đẳng trị của độ cao địa thế vị vẽ qua 90m ở mực 250hPa. Khu vực hình
thnh xoáy thuận nằm về phía cực tây của khu vực có hoạt động xoáy cực đại, nằm sát
bờ biển phía đông của Bắc Mỹ. Sau đó, quỹ đạo của các áp thấp có xu hớng di chuyển
- 195 -

gần về phía trục chính của biến đổi độ cao địa thế vị. Các xoáy thuận ny suy yếu v
đầy lên chủ yếu khi di chuyển về phía đông Đại Tây Dơng, nơi các hoạt động xoáy
suy giảm. Quan hệ chặt chẽ giữa quỹ đạo của những áp thấp v biến đổi xoáy bỏ qua
nhiễu tần số cao sẽ cho ta quỹ đạo xoáy. Quan hệ tơng tự cũng đợc phát hiện đối
với Thái Bình Dơng.
Hình 7.8. Kết quả thống kê đờng đi của xoáy tức thời có tần suất khác nhau đối với Bắc Bán Cầu

thời kỳ tháng 12, 1, 2. Dựa theo tài liệu 6 năm của ECMWF. (a) động năng xoáy
2/vu
2
'
2
'







.
Khoảng giữa đờng đẳng trị là 25m
2
s
-2
, vùng có giá trị vợt quá 100m
2
s
-2
đợc tô đậm. (b) phơng sai
độ cao địa thế vị
2/1
2
'
Z . Khoảng giữa đờng đẳng cao là 15m, giá trị vợt quá 90m đợc tô đậm
Sự xuất hiện của các quỹ đạo xoáy thuận riêng biệt có thể có quan hệ theo một
cách no đó với sự biến đổi mạnh theo chiều vĩ hớng của những đặc tính bề mặt ở Bắc

Bán Cầu.

Hình 7.8 (tiếp) (c) Dòng nhiệt rối thẳng đứng
''
T . Khoảng giữa các đờng đẳng trị 0,05 KPas
-1
,
vùng đậm có giá trị nhỏ hơn 0,2 KPas
-1
. (d) Dòng động lợng hớng về phía bắc
''
vu . Khoảng giữa
các đờng đẳng trị 10m
2
s
-2
. Các đờng đẳng trị nét đứt biểu diễn dòng động lợng hớng xích đạo
- 196 -

Trong phần sau ta sẽ xem xét một cách chính xác hơn quan hệ đó ở mức độ nh
thế no. Nam Bán Cầu có các đặc tính bề mặt đồng nhất hơn, đặc biệt l phía nam vĩ
độ 40
o
S, nơi diễn ra sự chuyển đổi hầu hết năng lợng t áp. Vì thế ngời ta vẫn quan
trắc thấy một cấu trúc quỹ đạo xoáy thuận tơng tự nh ở Bắc Bán Cầu. Hình 7.10
cũng tơng tự Hình 7.8 chỉ khác l nó biểu diễn cho vùng Nam Bán Cầu trong mùa
đông (tháng 6, 7, 8).
ở đây xuất hiện một cực đại riêng biệt trong động năng xoáy lọc
qua tần số cao ở nam Đại Tây Dơng v
ấn Độ Dơng, v một cực tiểu ở nam Thái

Bình Dơng. Các kết quả thống kê khác cho thấy những biến đổi tơng tự dọc theo
quỹ đạo xoáy thuận nh đã quan sát thấy ở Bắc Bán Cầu, đó l một cực đại của biến
đổi độ cao địa thế vị bị kéo di ra, dòng nhiệt thẳng đứng lớn ở các mực thấp v cấu
trúc lỡng cực của dòng động lợng hớng cực ở phía cuối dòng của quỹ đạo xoáy
thuận.

Hình 7.9. Quĩ đạo của các tâm áp thấp ở Bắc Đại Tây Dơng thời gian từ 12/1985 đến 2/1986. Vùng
đậm biểu diễn khu vực có tần số cao
2/1
2
'
Z vợt quá 90m theo phân tích của Trung tâm dự báo thời
tiết hạn vừa Châu Âu trong cùng thời kỳ.
Những cố gắng tìm kiếm mối tơng quan giữa đờng đi của các hệ thống synôp với
các cực đại khác ở Nam Bán Cầu ít thấy hơn so với Bắc Bán Cầu.
ở đây có một xu
hớng xoắn ốc hớng cực đối với các hệ thống xoáy thuận từ những khu vực hình
thnh xoáy thuận ở về phía xích đạo của quỹ đạo xoáy thuận tới những khu vực xoáy
suy yếu ở các rãnh nằm xung quanh vùng cực, khu vực trung tâm khí áp thấp xung
quanh bờ biển Nam Cực. Đây l kết quả của sự cố gắng nhằm xác định các trung tâm
hệ thống thời tiết quy mô synôp bằng cách tính trung bình đối với các cực trị trong
trờng khí áp mặt đất. Vì trờng gió bề mặt mạnh xung quanh khu vực t áp ở Nam
Bán Cầu, ở đây có một xu thế tự nhiên đối với các trung tâm khí áp thấp l di chuyển
hớng cực v đối với các trung tâm khí áp cao l sự di chuyển hớng xích đạo. Tuy
nhiên, quỹ đạo xoắn ốc của các hệ thống thời tiết ny dờng nh l có thật. Nên gọi đó
l các khu vực tần suất xoáy lớn hơn l các quỹ đạo xoáy thuận. Tuy nhiên, thuật ngữ
quỹ đạo xoáy vẫn đợc dùng tuy nó không hon ton chính xác.
Mỗi một khu vực xoáy trong ba khu vực chính đều có biến đổi theo mùa riêng biệt.
Quỹ đạo xoáy thuận vùng Đại Tây Dơng phần lớn thể hiện trong mùa đông v ít thể
hiện trong mùa hè. Vị trí thực của nó biến đổi rất ít. Quỹ đạo xoáy thuận vùng Thái

- 197 -

Bình Dơng thể hiện rõ trong những mùa chuyển tiếp, tháng 3, 4, 5 v tháng 9, 10, 11
v thể hiện yếu hơn trong mùa đông v rất yếu trong mùa hè. Vì vậy, ở đây có một sự
biến đổi rõ rệt theo chu kỳ nửa năm v một năm. Quỹ đạo xoáy thuận ở Nam Bán Cầu
cho thấy rất ít có sự biến đổi theo mùa, mặc dù ở một mức độ no đó vẫn thể hiện tại
các vĩ độ thấp hơn trong mùa đông so với các mùa còn lại, v ít thể hiện rõ trong tháng
3, 4, 5.
Hình 7.10. Tơng tự Hình 7.8 nhng biểu diễn cho Nam Bán Cầu thời kỳ mùa hè: (a) động năng xoáy
2/vu
2
'
2
'







; (b) độ lệch của độ cao địa thế vị
2/1
2
'
Z

Một lần nữa, chu kỳ mùa lại thể hiện theo thời đoạn nửa năm v một năm. Điểm
quan trọng nhất đó l đối với cả ba khu vực xoáy thuận, vị trí của sự bắt đầu ở mỗi
khu vực gần nh không phụ thuộc vo mùa, mặc dù cờng độ v độ di của khu vực

xoáy thuận biến đổi.
Hình 7.10. (tiếp) (c) dòng nhiệt rối thẳng đứng
''
T ; (d) dòng động lợng hớng về phía bắc
''
vu .
Các ký hiệu nh Hình 7.8 riêng trờng hợp (c) khoảng cách giữa các đờng đẳng trị là 0,2 hPa và
vùng đậm có giá trị nhỏ hơn 1hPa

- 198 -

Những khu vực xoáy thuận xuất hiện gắn liền với dòng xiết tầng đối lu. Đặc biệt
vo mùa đông Bắc Bán Cầu, dòng vĩ hớng biến đổi đáng kể theo hớng kinh tuyến.
Hình 7.11 biểu diễn tốc độ gió trung bình, tơng ứng với khi áp suất ở cả hai bán cầu
cho mùa đông v mùa hè. Vo mùa đông Bắc Bán Cầu, dòng xiết mạnh nhất có vị trí ở
phía tây Thái Bình Dơng với một dòng xiết ngắn v yếu hơn ở bờ biển phía đông của
Bắc Mỹ v phía tây Đại Tây Dơng.
Hình 7.11. Tốc độ gió vĩ hớng trung bình theo thời gian giữa mực 1000hPa và 150hPa. Khoảng giữa
đờng đẳng trị là 5ms
-1
. Vùng đậm có giá trị vợt quá 20ms
-1
. (a) Mùa đông Bắc Bán Cầu; (b) Mùa hè
Nam Bán Cầu
Một dòng xiết thứ ba nằm trên khu vực Arập. Vo mùa hè, những dòng xiết ny
yếu hơn nhng xuất hiện gần nh ở trên cùng một vị trí. Dòng xiết Nam Bán Cầu có
chu trình mùa nhỏ hơn. Đây l dòng xiết mạnh nhất ở vùng nam Đại Tây Dơng v
ấn Độ Dơng. Đặc biệt vo mùa đông (tháng 6, 7, 8) ở đây có một cực tiểu tốc độ gió ở
lân cận New Zealand, với dòng có độ dy trung bình tách ra về phía bắc v phía nam.
So sánh giữa Hình 7.11 với số lợng xoáy tức thời đợc biểu diễn trên Hình 7.8 v

Hình 7.9 ta thấy những khu vực xoáy thuận ở Bắc Bán Cầu mạnh nhất gần kinh độ
thuộc cửa ra của dòng xiết nhng lệch về rìa phía cực. Khu vực xoáy thuận ở Đại Tây
Dơng khá phù hợp với hình thế ny.
ở Nam Bán Cầu, khu vực xoáy thuận kéo di
hơn v nó bắt đầu gần nh cùng pha với sự tăng nhanh của độ dầy đới gió trung bình.
Khi đó hoạt động của xoáy mạnh nhất hơi lệch về phía xích đạo của dòng xiết. Vì khu
vực xoáy thuận ở Đại Tây Dơng đợc quan trắc chi tiết hơn v có đầy đủ số liệu hơn
so với các khu vực xoáy thuận khác, nhiều tác giả đã xem nó nh l khu vực xoáy
thuận chuẩn so sánh với các khu vực xoáy thuận ở Thái Bình Dơng v Nam Bán
Cầu có thể khác biệt ít nhiều. Tuy nhiên, nó có thể tơng tự khu vực hoạt động xoáy
thuận ở Đại Tây Dơng. Trong mục 5.5 đã mô tả chu trình của một nhiễu động đơn
bất ổn định t áp lý tởng hoá. Sự tăng biên độ của sóng đợc đặc trng bởi các dòng
nhiệt hớng cực v hớng lên trên cao lớn, phối hợp với sự chuyển đổi thế năng khả
năng thnh động năng xoáy. Khi sóng ổn định v suy yếu thì những dòng nhiệt ny
trở nên tơng đối nhỏ, tuy nhiên sự suy yếu chính áp liên quan với sự chuyển đổi
mạnh từ xoáy sang động năng vĩ hớng trở nên quan trọng. Những sự chuyển đổi ny
- 199 -

đòi hỏi các dòng nhiệt hớng cực phải lớn, với sự hội tụ của động lợng vĩ hớng của
dòng xiết cơ bản tầng đối lu.

Hình 7.11. (tiếp) (c) Tháng 12, 1, 2 Nam Bán Cầu; (d) Tháng 6, 7, 8 Nam Bán Cầu. Hình vẽ dựa trên
chuỗi số liệu 6 năm của Trung tâm dự báo thời tiết hạn vừa Châu Âu
Ngời đọc sẽ nhận thấy rằng sự mô tả dao động của các dòng xoáy ny v biến đổi
của nó theo thời gian thông qua một chu trình t áp tơng tự với dao động của các
dòng xoáy v biến đổi của nó theo không gian khi nó đi qua bất kỳ một trong ba khu
vực xoáy thuận chính của tầng đối lu. Đối với khu vực xoáy thuận ngắn ở Đại Tây
Dơng, sự bố trí của các quỹ đạo xoáy thuận v khu vực sinh xoáy thuận tập trung
gần phần phía tây của khu vực xoáy thuận đầy lên ở phía đông lm cho sự giải thích
ny trở nên dễ hiểu. Độ di của khu vực xoáy thuận đặc trng cho khoảng cách m

một áp thấp điển hình ở bắc Đại Tây Dơng phát triển rồi suy yếu. Khu vực xoáy
thuận ở Nam Bán Cầu kéo di hơn do nguyên nhân khác. Những xoáy thuận có xu thế
di chuyển xoắn ốc hớng cực cắt ngang qua khu vực xoáy thuận ny; ở đây có sự phát
triển xoáy thuận chiếm u thế hầu khắp Đại Tây Dơng v miền tây
ấn Độ Dơng v
sự suy yếu các hệ thống ny chiếm u thế ở phần cực đông của khu vực ny.
Mật độ hoạt động v phát triển của xoáy thuận trong những khu vực quỹ đạo
xoáy thuận cho thấy những khu vực ny có độ bất ổn định t áp lớn hơn. Lý thuyết
tuyến tính cho ta một số thớc đo về độ bất ổn định t áp lớn hơn. Chẳng hạn nh, tốc
độ phát triển của một cực đại t áp bất ổn định nhất theo lý thuyết Eady l

z
U
N
f
31,0


(7.11)
(xem phơng trình (5.52)) trong đó U
l tốc độ gió vĩ hớng của dòng nền. Trên Hình
7.12 cho thấy một vùng nhỏ của số hạng ny với
U/z đợc lấy l |v|/z, ớc lợng
giữa mực 700hPa v 850hPa cho mùa đông của Bắc Bán Cầu. Những cực đại ny có
tốc độ phát triển gần với bắt đầu của những quỹ đạo xoáy thuận trên Đại Tây Dơng
v Thái Bình Dơng.
- 200 -


Hình 7.12. Đờng đẳng trị của tốc độ phát triển tà áp Eady tại mực 775hPa theo phơng trình (7.11)

thời kỳ mùa đông. Các khu vực nằm dới bề mặt đất đợc bôi đen. Khoảng giữa đờng đẳng trị là 0,1
ngày
-1
, vùng đậm có giá trị lớn hơn 0,5 ngày
-1
. Hình vẽ dựa theo chuỗi số liệu 6 năm của Trung tâm
dự báo thời tiết hạn vừa Châu Âu (P.J.Valdes)
7.4 Tơng tác giữa xoáy tức thời v xoáy dừng
Mục tiêu của mục ny l tìm cách giải thích tại sao dải xoáy thuận miền ôn đới bị
phá vỡ thnh những quỹ đạo xoáy thuận rời rạc. Thực tế, phần lớn vấn đề ở đây liên
quan với những mối quan hệ tơng thích giữa các hon lu có đặc trng thống kê khác
nhau; v sẽ rất khó khăn để đa ra một lời khẳng định chắc chắn về các mối quan hệ
sâu sắc của hiện tợng. Điều ny đòi hỏi những phân tích số liệu chi tiết phức tạp hơn
v hơn đó l những thực nghiệm số.
Từ những mục trớc ta đã thấy rằng quỹ đạo xoáy thuận ở Bắc Bán Cầu có liên hệ
nh thế no với dòng xiết cơ bản trong tầng đối lu. Mối liên hệ ny thực tế phù hợp
với phân bố của những vùng sinh xoáy thuận gần dòng xiết chứ không phải l một
quan hệ ngẫu nhiên. Đứng trên quan điểm của lý thuyết tựa địa chuyển thì phơng
trình động lợng trung bình theo thời gian có dạng

a
vfu.v (7.12a)

a
ufv.v (7.12b)
Những phơng trình ny l mô tả những biến đổi thnh phần phi địa chuyển của gió
khi hạt chất lỏng di chuyển theo quỹ đạo trung bình của nó. Với mục tiêu đặt ra ở đây
thì sự biến đổi của f l không đóng vai trò quan trọng so với sự biến đổi tốc độ gió. Các
dòng xiết chủ yếu có tính vĩ hớng, phần lớn l thẳng v có cờng độ mạnh nhất gần
đỉnh tầng đối lu. Xét phơng trình (7.12a). Quan hệ ny cho thấy có dòng phi địa

chuyển hớng cực ở cửa vo v dòng phi địa chuyển hớng xích đạo ở cửa ra của dòng
xiết. Thnh phần gió phi địa chuyển sẽ có giá trị nhỏ khi cách xa dòng xiết. Hình 7.13
biểu diễn vectơ tốc độ gió v vectơ gió phi địa chuyển mực cao tầng đối lu Bắc Bán
Cầu vo mùa đông. Điều ny khẳng định rằng mô hình tổng quát ny khá phù hợp.
- 201 -


Hình 7.13. Đờng đẳng tốc của gió trung bình mực 250hPa thời kỳ mùa đông Bắc Bán Cầu và vectơ
gió phi địa chuyển ở cùng mực. Khoảng giữa các đờng đẳng trị 10ms
-1
, vùng đậm có giá trị lớn hơn
30ms
-1
. Vectơ gió đặc trng là 5ms
-1
. Hình vẽ dựa theo chuỗi số liệu 6 năm của Trung tâm dự báo thời
tiết hạn vừa Châu Âu
Trờng gió phi địa chuyển ny phân kỳ ở phần hớng về phía xích đạo của cửa
vo của dòng xiết v phần hớng về phía cực của cửa ra của dòng xiết. Tính liên tục
của khí quyển đòi hỏi ở đây phải có chuyển động thăng ở những mực giữa của tầng đối
lu phía dới những khu vực phân kỳ ny. (Độ ổn định tĩnh lớn của những mực phía
trên tâm của dòng xiết cho thấy rằng vận tốc thẳng đứng tạo nên ở tầng bình lu sẽ
nhỏ hơn nhiều). Do đó hon lu kinh hớng sẽ đợc thiết lập ở các khu vực cửa vo v
cửa ra của dòng xiết, với chuyển động thăng ở phần giữa tầng l phần hớng về phía
xích đạo của cửa vo của dòng xiết v phần hớng về phía cực của cửa ra của dòng
xiết. Trong cả hai khu vực ny, sẽ có sự hình thnh xoáy xoáy thuận do sự kéo di
theo chiều thẳng đứng của xoáy ở các mực thấp của tầng đối lu v do đó l xu thế
hình thnh xoáy thuận. Mô hình bất ổn định t áp của Eady đã đề cập trong mục 5
cho thấy tốc độ phát triển của các nhiễu t áp bất ổn định nhất tỷ lệ với thông số
Coriolis f (xem phơng trình (5.52)). Do đó hiệu ứng sinh xoáy thuận đợc quan tâm

đặc biệt ở vùng vĩ độ cao, đó l phần hớng về phía cực của cửa ra của dòng xiết.
Những lập luận ny sẽ trở nên quen thuộc với các nh khí tợng synôp. Đây l
một cách áp dụng đối với dòng trung bình theo thời gian của lý thuyết phát triển
đợc cụ thể hoá trong quá trình tiền dự báo thời tiết số để xác định những khu vực
hình thnh hoặc khơi sâu của xoáy thuận. Có thể thấy rằng hon lu kinh hớng có
liên quan
chặt chẽ với dòng xiết cơ bản tầng đối lu sẽ phù hợp với bất ổn định t áp
của khu vực cửa ra của dòng xiết, nơi quan sát thấy các quỹ đạo xoáy thuận. Một vấn
đề khác l riêng hiệu ứng ny liệu có khả năng khởi tạo các quỹ đạo xoáy thuận hay
không. Hơn nữa, ngời ta có thể lập luận rằng sự tồn tại của khu vực bất ổn định t
áp tăng cờng sẽ lm giảm độ đứt gió thẳng đứng, v do đó dẫn tới cửa ra của dòng
xiết ở các mực trên cao.
- 202 -

Bây giờ hãy xem xét những đặc tính của các xoáy tức thời. Coi dòng ở phần trên
tầng đối lu l hai chiều v gần nh không phân kỳ. Tơng quan giữa hai thnh phần
nhiễu của gió có thể đợc viết dới dạng tensơ nh sau










2
'''
''

2
'
vvu
vuu
C
(7.13)
ta có thể viết dới dạng tổng của một tensơ chéo v đối xứng nh sau




















MN
NM
K0

0K
C
(7.14)
trong đó
2/vuM,2/vuK
2
'
2
'
2
'
2
'














v
''
vuN . Tensơ đầu tiên tính động năng

của các xoáy tức thời. Tensơ thứ hai cho ta thông tin về hình dạng của xoáy nếu ta sử
dụng công thức của mục 5.2. Ta sẽ xét tensơ bậc hai ny dới dạng tensơ không đẳng
hớng. Độ nghiêng của xoáy đợc cho bởi công thức (5.10). Nếu vận tốc liên hệ với
trục quay thông qua góc theo công thức sau









M
N
tan
2
1
1
(7.15)
có nghĩa l nó liên hệ với các trục song song với trục lớn v trục nhỏ của xoáy, khi đó
tensơ không đẳng hớng đợc chéo hoá. Thnh phần của vận tốc xoáy song song với
trục lớn của xoáy đợc ký hiệu l
'
u

, còn thnh phần song song với trục nhỏ của xoáy
ký hiệu l
'
v

. Độ lệch trung bình của xoáy so với dạng tròn đợc xác định bởi các nhân
tố chéo hoá, có độ lớn

2/1
22
NMM

. Đại lợng K/M

đợc xem nh l thớc đo
không thứ nguyên đối với tính không đẳng hớng của xoáy, nó biến đổi từ 0 khi các
xoáy l hình tròn v tăng dần tới 1 khi các xoáy bị kéo di ra sao cho
2
'
v

dần tới 0.
Hình 7.14. Tensơ tơng quan vận tốc tại mực 250hPa thời kỳ mùa đông: (a) các xoáy tần số cao; (b)
các xoáy tần số thấp. Đờng đẳng trị biểu diễn K, khoảng giữa các đờng đẳng trị 50m
2
s
-2
, trong đó
vectơ song song với trục chính A và có độ dài tỷ lệ với
M

; vectơ tiêu biểu là 25m
2
s

-2
. Hình vẽ dựa
theo chuỗi số liệu 6 năm của Trung tâm dự báo thời tiết hạn vừa Châu Âu
- 203 -

Những đặc tính của tensơ tơng quan vận tốc có thể đợc biểu diễn trên một đồ
thị trong đó các đờng đẳng trị của K
đợc vẽ ở phía trên của vectơ biểu thị hớng của
chiều rộng theo trục chính của các xoáy tức thời trung bình, v chiều di của những
xoáy ny tỷ lệ với
M

. Trên Hình 7.14 so sánh kết quả đối với các xoáy tần số cao với
kết quả đối với các xoáy tần số thấp vo mùa đông Bắc Bán Cầu. Những xoáy tần số
cao mạnh nhất trong hai khu vực quỹ đạo xoáy thuận, trên Thái Bình Dơng v trên
Đại Tây Dơng. Chúng mở rộng theo chiều kinh hớng nhng chúng có xu hớng phát
triển độ nghiêng hơn ở rìa phía nam của đoạn cuối quỹ đạo xoáy thuận. Các xoáy tần
số thấp chủ yếu bị kéo di theo chiều vĩ hớng; ở đây có một xu thế đối với những giá
trị lớn nhất l nằm trong khu vực cửa ra của dòng xiết. Ta sẽ trở lại vấn đề về biến đổi
tần số thấp trong Chơng 8.
Điều đầu tiên liên quan đến tất cả những nghiên cứu ny l cách dòng trung bình
v bị biến đổi bởi xoáy v sự vận chuyển của các xoáy. Vấn đề trở nên phức tạp hơn
trong trờng hợp dòng trung bình biến đổi theo cả hai chiều vĩ hớng v kinh hớng.
Cách tiếp cận khả thi sẽ xuất phát từ phơng trình (7.12a, b), bỏ qua lực ma sát còn
tốc độ gió đợc biểu diễn l tổng của tốc độ gió trung bình cộng với thnh phần nhiễu
của nó



a

y
''
x
2
'
vfvu2/uu.v







(7.16a)



a
y
2
'
x
''
ufvvuv.v

(7.16b)
Tác động của xoáy tức thời có thể đợc cân bằng nhờ gia tốc của dòng trung bình
(số hạng đầu tiên vế trái trong phơng trình) hoặc nhờ dòng phi địa chuyển. Mặt khác,
số hạng xoáy lớn nhất trong các phơng trình ny l
y
2
'
v






v số hạng ny sẽ đợc cân
bằng với
a
uf chứ không phải do biến động của dòng trung bình. Gió phi địa chuyển có
thể đợc loại bỏ khỏi cân ny nhờ kết hợp các phơng trình (7.12a, b) để có đợc
phơng trình xoáy. Sự biến đổi của xoáy trung bình sẽ đợc cân bằng do sự phân kỳ
của các dòng xoáy rối. Đây không phải l một nghiệm thực vì sự phân kỳ dòng xoáy
xuất hiện trong quá trình lấy đạo hm bậc cao, quá trình ny dù sao cũng gây nên các
nhiễu. Các thnh phần của tensơ rối không đẳng hớng gây ra các khó khăn liên tiếp.
Phơng trình xoáy lấy trung bình theo thời gian, không tính đến ma sát có thể viết
dới dạng



0v v

''
(7.17)
Sau một số thao tác sử dụng
'
y
'
x
'
uv , phân kỳ dòng xoáy rối tức thời có thể biểu
diễn lại dới dạng



yxxy
''
NM,NMv
(7.18)
do đó



yyxxxy
''
NNM2v. (7.19)
- 204 -

Bây giờ ta có thể lấy phơng sai v bỏ qua số hạng N
xx
trong phơng trình (7.19) ta
viết lại phân kỳ dòng xoáy rối nh sau

E.
y
v.
''




(7.20a)
trong đó vectơ
E đợc xác định bởi









''
2
'
2
'
vu,uvN,M2E

(7.20b)
Hình 7.15 minh hoạ mô hình dòng trung bình tác động liên quan với sự phân bố
của
E. Một khu vực trong đó E hội tụ sẽ đợc đặc trng bởi tác động xoáy nghịch về
phía bắc của khu vực hội tụ v tác động xoáy thuận về phía nam. Dấu ny sẽ bị đảo
ngợc đối với khu vực phân kỳ. Hiệu ứng thuần ny l sự hội tụ liên quan với gia tốc
hớng đông của dòng trung bình v phân kỳ với gia tốc hớng tây. Các thnh phần
của
E về cơ bản đợc lm trơn do đó trờng vectơ E cho ta một bức tranh rõ rng khu
vực hội tụ hay phân kỳ.
Hớng của vectơ
E có quan hệ chặt chẽ với hớng của xoáy. Hớng của vectơ E
tạo với trục x một góc tan
-1
(N/2M). Khi NM, các góc ny bằng nhau v thực tế sự
khác biệt giữa chúng chỉ l 5 % khi N lớn v bằng M/2.
Một cách giải thích khác về các thnh phần của vectơ
E sẽ đợc đề cập trớc khi
nghiên cứu số liệu quan trắc. Các thnh phần ny có thể có liên quan với vận tốc
nhóm của các nhiễu động tức thời. Vấn đề ny đã đợc trình by trong mục 6.5 đặc
biệt l phơng trình (6.65). Vận tốc nhóm của sóng Rossby biến đổi tất cả theo hớng
x v y có thể đợc biểu diễn nh sau






2
22

xy
22
gx
lk
kl2lk
uc



(7.21a)






2
22
x
22
y
gy
lk
lkkl2
vc



(7.21b)

Hình 7.15. Tác động của dòng trung bình do hội tụ và phân kỳ vectơ E
Khi đó, giả thiết quy mô biến đổi của dòng trung bình theo thời gian l lớn hơn so với
quy mô của từng nhiễu động, v giả thiết các rối có thể đợc biểu diễn bằng các nhiễu
động dạng sin, có thể viết nh sau
Xoáy thuận Xoáy nghịch
Phân kỳ
Hội tụ
Xoáy thuậnXoáy nghịch
- 205 -





2
22
2
'
2
22
22
2
'

lk
kl2N
,
lk
klM







(7.22)
Khi đó ta có



yxxyg
2
'
NM,NMvc
2
1
(7.23)
Lựa chọn hệ toạ độ địa phơng sao cho trục x song song với các đờng đẳng trị của
xoáy tuyệt đối trung bình theo thời gian
. Nhìn chung, các đờng đẳng trị của sẽ chỉ
tạo một góc nhỏ
với các vòng cung vĩ độ. Khi đó M v N sẽ biến đổi thnh

2cosN2sinM,2sinN2cosMN
~
,M
~
(7.24)
(xem các phơng trình (5.8a,b) v (5.9)). Trong hệ toạ độ quay



N
~
,M
~
vc
2
g
2
'



(7.25)

Hình 7.16. Hớng của các trục xoáy, vectơ E và vận tốc nhóm tơng ứng với dòng trung bình đối với
một số xoáy đặc trng
Nghĩa l góc giữa vận tốc nhóm so với dòng trung bình v các đờng đẳng trị
gần nh gấp hai lần góc

M
~
2/N
~
tan
1
giữa các đờng đẳng trị

v vectơ E. Hình 7.16
minh hoạ mối quan hệ giữa các xoáy đặc trng v hớng của vectơ
E v vectơ vận tốc
nhóm tơng đối. Ta thấy rằng, biết vectơ
E, ta có thể biết đợc hình dạng đặc trng
của xoáy, sự tơng tác giữa xoáy v dòng trung bình v hớng của vectơ vận tốc nhóm.
Xác định hớng vectơ vận tốc nhóm nói trên l một ứng dụng ít bảo đảm của vectơ
E,
nhng nó vẫn còn có tính định lợng.
Mặt khác cũng nên tiến hnh các chẩn đoán chính xác hơn tuy nhiên, nhìn chung
sẽ gặp rất nhiều khó khăn trong việc tính chúng.
Hình 7.17 biểu diễn một ví dụ về vectơ
E đối với các xoáy tần số cao vo mùa đông
Bắc Bán Cầu. Các trờng ny đợc lấy trung bình theo thẳng đứng. Các vectơ ny
nhìn chung có hớng từ tây sang đông, với khu vực xuôi dòng v hơi lệch về phía cực
so với trục dòng xiết chính có giá trị lớn nhất.
ở cuối của các quĩ đạo xoáy thuận, các
vectơ ny có thnh phần kinh hớng lớn hơn, đặc biệt l về phía nam. Các đặc điểm
ny đợc so sánh với các bản đồ phơng sai v hiệp phơng sai của vận tốc xoáy qui
- 206 -

mô thời gian nhỏ v với bản đồ trục xoáy chính trung bình đợc biểu diễn trên Hình
7.14. Trong các số hạng tác động của dòng trung bình, các xoáy xuất hiện để duy trì sự
tồn tại của dòng xiết. Vectơ
E cho thấy sự phân kỳ, tức l gia tốc hớng tây trong khu
vực trục dòng xiết. Sự phân kỳ cực đại thực tế phần rìa hớng cực so với trục dòng
xiết, do đó rõ rng l các quá trình khác xác định bởi hon lu phi địa chuyển trung
bình theo thời gian cũng phải tác động đối với sự hình thnh dòng xiết đã quan trắc
đợc. Trong phần phía đông của các đại dơng có sự hội tụ của vectơ
E hay có gia tốc
hớng đông. Các khu vực ny l nơi có dòng xiết gió tây yếu hơn. Mặt khác, các khu
vực ny đợc đặc trng bởi sự ngăn chặn từng đoạn khi dòng gió tây có thể thay đổi
theo các thời đoạn trong vi ngy hay vi tuần. Các chẩn đoán vectơ
E cho thấy sự
tơng tác với các xoáy tức thời qui mô thời gian nhỏ l một yếu tố quan trọng trong sự
khởi đầu v duy trì hình thế ngăn chặn.

Hình 7.17. Vectơ E tần số cao lấy trung bình theo hớng trong thời kỳ mùa đông Bắc Bán Cầu. Vectơ
chuẩn biểu thị giá trị 25m
2
s
-2
. Các đờng đẳng trị biểu diễn u , cũng lấy trung bình theo khí áp,
khoảng giữa các đờng đẳng trị là 10ms
-1
, vùng đậm có giá trị vợt quá 20ms
-1
. Hình vẽ dựa theo
chuỗi số liệu 6 năm của Trung tâm dự báo thời tiết hạn vừa Châu Âu
Lý thuyết hai chiều đợc nêu ra ở trên rất hữu ích trong việc đa ra một mô hình

cơ bản đối với sự tơng tác chung giữa các xoáy v dòng vĩ hớng biến đổi. Hơn nữa,
nếu dòng ny đợc tích phân theo chiều cao để tách phần chính áp của hon lu, các
hiệu ứng nhiệt của xoáy khi tích phân sẽ bằng không, chỉ còn hiệu ứng của các tác
động cơ học gây ra bởi xoáy. Tuy nhiên, nếu chỉ xem xét với một mực trong khí quyển
thì các hiệu ứng nhiệt có thể lớn, v lý thuyết hai chiều cần mở rộng. Trong hệ thống
tựa địa chuyển, sự mở rộng ny đợc qui định bởi việc xem xét tác động của xoáy thế
tựa địa chuyển, hơn l chỉ xem xét giá trị xoáy nh trong phần trên. Tơng tự, phơng
trình xoáy thế tựa địa chuyển cho ta công thức đối với cả thnh phần thẳng đứng v
các thnh phần ngang của vận tốc nhóm, do đó có thể có mối quan hệ giữa tính thống
kê của xoáy v sự lan truyền hoạt động của sóng.
- 207 -

ở đây chỉ tóm lợc các kết quả chính đợc tổng kết trong mục ny. Vectơ E có
dạng tổng quát ba chiều có dạng








''
2
''
2
'
2
'
v

s
hf
,vu,uvE
(7.26)
Các thnh phần kinh hớng v thẳng đứng của vectơ ny l hai thnh phần của
dòng Eliassen-Palm, đợc trình by trong mục 6.5. Các thnh phần vĩ hớng v kinh
hớng l các thnh phần của vectơ
E chính áp đợc định nghĩa trong phơng trình
(7.20b). Ta thấy rằng vectơ
E l một sự tổng quát hoá của dòng Eliassen-Palm thnh
dòng ba chiều. Sự tơng tác giữa vectơ
E ba chiều với dòng trung bình xác định bởi




E.
y
qv.
''



(7.27)
trong đó q l xoáy thế tựa địa chuyển. Rõ rng l phơng trình ny biểu diễn dạng
tổng quát của phơng trình (7.20a). Tơng tự với phơng trình (7.25) l phơng trình

''
22
2
'
g
2
'
v
s
hf
,N
~
,
s2
M
~
vc
q2

q
(7.28)
ở đây dấu sóng có nghĩa l M v N đợc xem l các trục song song v vuông góc với
các đờng đẳng trị
q . Nếu số hạng


2
2
'
s2/ trong thnh phần vĩ hớng vế phải đợc
bỏ qua thì phơng trình ny sẽ trở thnh vectơ
E ba chiều. Thực tế,

2
2
'
s2/ không
nhỏ hơn so với
M
~
trong tầng đối lu; tuy nhiên phơng trình (7.28) cho ta sự mô tả
định lợng về vectơ vận tốc nhóm. Bây giờ xét sự phân bố đặc trng của
E trong quĩ
đạo xoáy thuận. Thnh phần thẳng đứng lớn nhất tại các mực thấp về phía tây của
quĩ đạo xoáy thuận. Các thnh phần ngang lớn nhất ở các mực trong phần trên tầng
đối lu, ở phần giữa v phần phía đông của quĩ đạo xoáy thuận. Thnh phần kinh
hớng đặc biệt lớn ở phần cuối phía đông. Điều ny cho thấy thông tin khá đầy đủ về
vectơ
E ba chiều có thể nhận đợc bằng cách vẽ các đờng đẳng trị của

2''
s/vhf tại
các mực thấp chồng lên các vectơ biểu thị các thnh phần ngang của
E trong phần
trên tầng đối lu. Hình vẽ đối với một quĩ đạo xoáy thuận ở Đại Tây Dơng đợc biểu
diễn trên Hình 7.18.
Tất cả các dạng trình by ở đây cha giúp nhiều trong việc giải thích tại sao các
quĩ đạo xoáy thuận tính toán lại nằm đúng vị trí đợc quan trắc trong thực tế. Mặt
khác, dòng nhiệt hớng cực sinh ra do các sóng t áp cho thấy gradien nhiệt độ sẽ bị
yếu đi sau khi đi qua hệ thống, góp phần tăng tính t áp trong khu vực tơng tự. Tuy
nhiên, ngợc lại với điều đó, các hệ thống vẫn có xu hớng xoáy nọ tiếp xoáy kia vẫn di
chuyển dọc theo quĩ đạo xoáy thuận. Vectơ
E cho thấy hon lu chính áp qui mô lớn
gây ra bởi hoạt động xoáy tức thời cực đại, minh hoạ trên Hình 7.15 sẽ có xu thế lm
tăng gradien nhiệt độ thế vị (hay các đờng bảo ton khác) ở đầu dòng của cực đại v
lm giảm giá trị đó ở cuối dòng của cực đại. Hiệu ứng ny có thể bù lại sự vận chuyển
nhiệt trực tiếp bởi các xoáy v cho thấy bất kỳ một khu vực t áp đồng nhất vĩ hớng
no cũng có thể có xu thế bị phá vỡ thnh các phần riêng biệt với hoạt động xoáy
- 208 -

mạnh hơn. Tuy nhiên, do sự tơng tác giữa các xoáy tức thời v dòng trung bình vĩ
hớng, cha rõ nguyên nhân tại sao các phần tách biệt ny ở trạng thái dừng so với bề
mặt Trái Đất.

Hình 7.18. Vectơ E 3 chiều đối với quĩ đạo xoáy thuận ở Đại Tây Dơng vào mùa đông. Các đờng
đẳng trị biểu diễn

2''
s/vhf tại mực 700hPa (khoảng giữa đờng đẳng trị 0,5Pams
-2
), các vectơ
biểu diễn (
''
2
'
2
'
vu,uv ) tại mực 250hPa, vectơ chuẩn biểu thị giá trị 40m
2
s
-2
. Hình vẽ dựa theo
chuỗi số liệu 6 năm của Trung tâm dự báo thời tiết hạn vừa Châu Âu
Dờng nh những tơng tác tiếp theo giữa các sóng dừng cỡng bức bởi địa hình,
sự tơng phản lục địa-đại dơng, v.v v các xoáy tức thời cuối cùng đảm bảo cho việc
ngăn chặn các quĩ đạo xoáy thuận đối với một số khu vực địa lý. Nh đã thấy trong
Chơng 6, các quá trình chủ yếu tạo thnh sóng dừng trong khí quyển l tác động của
sóng Rossby do núi v các nguồn nhiệt riêng biệt. Trong Chơng 6, ta hạn chế việc đề
cập tới sự thích ứng của khí quyển chính áp đối với các tác động ny, sự hạn chế ny
thể hiện bởi tính tơng tự giữa mô hình sóng dừng tác động trong một mô hình đơn
giản v các sóng dừng quan trắc đợc. Tuy nhiên, để xem xét sự biến đổi vĩ hớng của
tính t áp, chẳng hạn đợc đo bằng tốc độ phát triển Eady, phơng trình (7.11), thì sự
phản ứng của khí quyển t áp đối với các tác động ny phải đợc xét đến. Đây l một
bi toán tơng đối khó về mặt kỹ thuật bởi vì chiếm u thế trong khí quyển ny l độ
bất ổn định t áp; trong tích phân theo thời gian bất kỳ của một mô hình t áp tuyến
tính, các mode bất ổn định sẽ nhanh chóng lm đầy các cực đại dừng phiếm định. Tuy
nhiên, ngời ta đã thực hiện các tính toán để tách riêng thích ứng dừng đối với sự tác

động. Điều ny cho thấy các biến đổi vĩ hớng của tính t áp không lớn khi có tác động
của các sóng dừng sinh ra do địa hình. Một cách tơng tự, tác động cơ học của dòng
trung bình do các xoáy t áp chỉ có hiệu ứng nhỏ đối với sự biến đổi tính t áp, mặc dù
nó lm tăng tính t áp tại điểm khởi đầu của quĩ đạo xo
áy thuận. Điều ny cho thấy
quá trình hồi tiếp giữa các dòng tức thời v dòng trung bình đợc đề cập ở trên, nhng
có thể thấy quá trình ny khá yếu. Một hiệu ứng quan trọng hơn xuất phát từ tác
động của các sóng dừng ba chiều do sự phân bố đốt nóng miền ôn đới. Nó có một cực