nghiên cứu một số đặc trưng nhiệt động lực quy mô lớn thời kỳ bùng nổ gió mùa hè trên khu vực nam bộ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN



Bùi Minh Tuân



NGHIÊN CỨU MỘT SỐ ĐẶC TRƯNG NHIỆT ĐỘNG LỰC
QUY MÔ LỚN THỜI KỲ BÙNG NỔ GIÓ MÙA MÙA HÈ
TRÊN KHU VỰC NAM BỘ



LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC





Hà Nội – 2012

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN


Bùi Minh Tuân

NGHIÊN CỨU MỘT SỐ ĐẶC TRƯNG NHIỆT ĐỘNG LỰC
QUY MÔ LỚN THỜI KỲ BÙNG NỔ GIÓ MÙA MÙA HÈ
TRÊN KHU VỰC NAM BỘ


Chuyên ngành: Khí tƣợng và khí hậu học
Mã số: 60.44.87

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. Nguyễn Minh Trƣờng


Hà Nội – 2012

MỤC LỤC

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ BÙNG NỔ GIÓ MÙA MÙA HÈ KHU VỰC CHÂU
Á 1
1.1. Ý nghĩa của nghiên cứu gió mùa mùa hè 1
1.2. Thực tiễn nghiên cứu gió mùa mùa hè ở Việt Nam 2
1.3. Thực tiễn nghiên cứu gió mùa mùa hè trên thế giới 5
1.4. Các chỉ tiêu nghiệp vụ 11
CHƢƠNG 2: NHIỆT ĐỘNG LỰC QUI MÔ LỚN THỜI KÌ BÙNG NỔ GIÓ MÙA
QUA SỐ LIỆU TÁI PHÂN TÍCH 13
2.1. Lựa chọn các năm và giai đoạn nghiên cứu 13
2.1.1. Lựa chọn các năm nghiên cứu 13
2.1.2. Lựa chọn các giai đoạn nghiên cứu 14
2.2. Đặc trƣng trƣờng mƣa GPCP giai đoạn bùng nổ gió mùa 15

2.2.1. Đặc trƣng về khu vực phân bố của mƣa 15
2.2.2. Đặc trƣng trƣờng bức xạ sóng dài 16
2.3. Đặc trƣng trƣờng gió tái phân tích 19
2.3.1. Đặc trƣng trƣờng gió ngày bùng nổ gió mùa 19
2.3.2. Đặc trƣng khí hậu của trƣờng gió giai đoạn đầu mùa hè 22
CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ MÔ PHỎNG BẰNG MÔ HÌNH RAMS 27
3.1. Các điều kiện biên, điều kiện ban đầu và cấu hình miền tính 27
3.2. Phân bố mƣa mô phỏng 28
3.2.1. Đặc trƣng phân bố mƣa mô phỏng về diện 28
3.2.2. Đặc trƣng mƣa mô phỏng về lƣợng 31
3.3. Đặc trƣng trƣờng hoàn lƣu mô phỏng 39
3.3.1. Đặc trƣng của hoàn lƣu mực thấp 39
3.3.2. Đặc trƣng hoàn lƣu các mực trên cao 42
3.4. Đặc trƣng của trƣờng nhiệt mô phỏng 47
3.4.1. Đặc trƣng của trƣờng nhiệt mực thấp 47
3.4.2. Đặc trƣng của trƣờng nhiệt mực cao 50
3.5. Vai trò của giải phóng ẩn nhiệt quy mô lớn 53
3.6. Thí nghiệm với mô phỏng không có địa hình 56
3.6.1. Trƣờng mƣa mô phỏng 56
3.6.2. Trƣờng hoàn lƣu mô phỏng 57
3.6.3. Quá trình vận chuyển động lƣợng ngang 59
CHƢƠNG 4: XÂY DỰNG CHỈ SỐ GIÓ MÙA VÀ TRƢỜNG HỢP DỰ BÁO CHO
NĂM 2012 63
4.1. Xây dựng các chỉ số gió mùa 63
4.1.1.Chỉ số mƣa 63
4.1.2. Chỉ số gió vĩ hƣớng 64
4.1.3. Chỉ số gradient nhiệt độ mực cao 67
4.2. Áp dụng các chỉ số để dự báo cho trƣờng hợp năm 2012 70
4.2.1. Đặc trƣng trƣờng mƣa quan trắc giai đoạn bùng nổ gió mùa năm 2012 70
4.2.2. Trƣờng mƣa và trƣờng hoàn lƣu dự báo 72

4.2.3. Chỉ số mƣa dự báo 73
4.2.4. Chỉ số gió vĩ hƣớng dự báo 75
KẾT LUẬN 77
TÀI LIỆU THAM KHẢO 79












DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Vai trò của độ ẩm ngƣng kết tới hoàn lƣu quy mô lớn.Nguồn: Webster
(1998) 16
Hình 1.2. Hoàn lƣu khí quyển trong mùa hè và mùa đông bắc bán cầu. Nguồn:
Webster (1998). 7
Hình 1.3. Dị thƣờng OLR trung bình từ tháng Mƣời Hai tới tháng Hai (a) và hoàn lƣu
đƣợc sinh ra theo lí thuyết của Gill (b). Nguồn: Gill (1980). 9
Hình 1.4. Mô hình hoàn lƣu phi tuyến đối xứng (a) và bất đổi xứng (b) của Held-Hou.
Nguồn: Held-Hou (1980). 9
Hình 2.1. Mƣa GPCP tích lũy ngày trong ngày bùng nổ gió mùa các năm 1998, 1999,
2001, 2004 và 2010 16
Hình 2.2. Trƣờng OLR trung bình pentad tại các thời điểm trƣớc bùng nổ 2 pentad
(pentad -2), trƣớc bùng nổ 1 pentad (pentad -1) và pentad bùng nổ (pentad 0). 17
Hình 2.3. Hoàn lƣu mực 850 hPa NCAR/NCEP ngày bùng nổ gió mùa các năm 1998,

1999, 2001 2004 và 2010. 20
Hình 2.4. Hoàn lƣu mực 200 hPa NCAR/NCEP ngày bùng nổ gió mùa các năm 1998,
1999, 2001 2004 và 2010. 21
Hình 2.5. Hai thành phần trực giao chiếm lƣợng thông tin lớn nhất của trƣờng gió vĩ
hƣớng tái phân tích NCAR/NCEP trong ba tháng: tháng Tƣ, tháng Năm, tháng Sáu từ
năm 1980 tới 2010. 23
Hình 2.6. Trƣờng nhiệt mực 850 hPa số liệu tái phân tích NCAR/NCEP cho ngày bùng
nổ gió mùa các năm 1998, 1999, 2001, 2004 và 2010. 24
Hình 2.7. Trƣờng nhiệt trung bình từ mực 500 hPa tới 200 hPa số liệu tái phân tích
NCAR/NCEP cho ngày bùng nổ gió mùa các năm 1998, 1999, 2001, 2004 và 2010. 25
Hình 3.1. Phân bố mƣa mô phỏng thời kì bùng nổ gió mùa năm 1998. 29
Hình 3.2. Phân bố mƣa mô phỏng thời kì bùng nổ gió mùa năm 1999 29
Hình 3.3. Phân bố mƣa mô phỏng thời kì bùng nổ gió mùa năm 2001 30
Hình 3.4. Phân bố mƣa mô phỏng thời kì bùng nổ gió mùa năm 2004 30
Hình 3.5. Phân bố mƣa mô phỏng thời kì bùng nổ gió mùa năm 2010 31
Hình 3.6. Lƣợng mƣa quan trắc tại các trạm Nam Bộ từ 08/05 đến 21/05 năm 1998,
đơn vị mm.ngày
-1
32
Hình 3.7. Lƣợng mƣa mô hình tại các trạm Nam Bộ từ 08/05 đến 21/05 năm 1998, đơn
vị mm.ngày
-1
32
Hình 3.8. Lƣợng mƣa quan trắc tại các trạm Nam Bộ từ 14/04 đến 23/04 năm 1999,
đơn vị mm.ngày
-1
33
Hình 3.9. Lƣợng mƣa mô hình tại các trạm Nam Bộ từ 14/04 đến 23/04 năm 1999, đơn
vị mm.ngày
-1

33
Hình 3.10. Lƣợng mƣa quan trắc tại các trạm Nam Bộ từ 02/05 đến 15/05 năm 2001,
đơn vị mm.ngày
-1
34
Hình 3.11. Lƣợng mƣa mô hình tại các trạm Nam Bộ từ 02/05 đến 15/05 năm 2001,
đơn vị mm.ngày
-1
34
Hình 3.12. Lƣợng mƣa quan trắc tại các trạm Nam Bộ từ 14/05 đến 17/05 năm 2004,
đơn vị mm.ngày
-1
35
Hình 3.13. Lƣợng mƣa mô hình tại các trạm Nam Bộ từ 04/05 đến 17/05 năm 2004,
đơn vị mm.ngày
-1
35
Hình 3.14. Lƣợng mƣa quan trắc tại các trạm Nam Bộ từ 14/05 đến 27/05 năm 2010,
đơn vị mm.ngày
-1
36
Hình 3.15. Lƣợng mƣa mô hình tại các trạm Nam Bộ từ 14/05 đến 27/05 năm 2010,
đơn vị mm.ngày
-1
36
Hình 3.16. Hoàn lƣu mô phỏng mực 850 hPa thời kì bùng nổ gió mùa năm 1998. 40
Hình 3.17. Hoàn lƣu mô phỏng mực 850 hPa thời kì bùng nổ gió mùa năm 1999 40
Hình 3.18. Hoàn lƣu mô phỏng mực 850 hPa thời kì bùng nổ gió mùa năm 2001. 41
Hình 3.19. Hoàn lƣu mô phỏng mực 850 hPa thời kì bùng nổ gió mùa năm 2004. 41
Hình 3.20. Hoàn lƣu mô phỏng mực 850 hPa thời kì bùng nổ gió mùa năm 2010. 42

Hình 3.21. Hoàn lƣu mô phỏng mực 200 hPa thời kì bùng nổ gió mùa năm 1998. 44
Hình 3.22. Hoàn lƣu mực 200 hPa thời kì bùng nổ gió mùa năm 1999. 44
Hình 3.23. Hoàn lƣu mực 200 hPa thời kì bùng nổ gió mùa năm 2001. 45
Hình 3.24. Hoàn lƣu mực 200 hPa thời kì bùng nổ gió mùa năm 2004. 45
Hình 3.25. Hoàn lƣu mực 200 hPa thời kì bùng nổ gió mùa năm 2010. 46
Hình 3.26. Trƣờng nhiệt mực mô phỏng 850 hPa thời kì bùng nổ gió mùa năm 1998.47
Hình 3.27. Trƣờng nhiệt mực mô phỏng 850 hPa thời kì bùng nổ gió mùa năm 1999.48
Hình 3.28. Trƣờng nhiệt mực mô phỏng 850 hPa thời kì bùng nổ gió mùa năm 2001.48
Hình 3.29. Trƣờng nhiệt mực mô phỏng 850 hPa thời kì bùng nổ gió mùa năm 2004.49
Hình 3.30. Trƣờng nhiệt mực mô phỏng 850 hPa thời kì bùng nổ gió mùa năm 2010.49
Hình 3.31. Trƣờng nhiệt mô phỏng trung bình mực 500 – 200 hPa năm 1998. 50
Hình 3.32. Trƣờng nhiệt mô phỏng trung bình mực 500 – 200 hPa năm 1999. 51
Hình 3.33. Trƣờng nhiệt mô phỏng trung bình mực 500 – 200 hPa năm 2001. 51
Hình 3.34. Trƣờng nhiệt mô phỏng trung bình mực 500 – 200 hPa năm 2004. 52
Hình 3.35. Trƣờng nhiệt mô phỏng trung bình mực 500 – 200 hPa năm 2010. 52
Hình 3.37. Tốc độ giải phóng ẩn nhiệt do đối lƣu trung bình năm ngày trƣớc thời điểm
bùng nổ gió mùa trung bình từ 80
o
E – 100
o
E, đơn vị K.s
-1
. 55
Hình 3.38. Mƣa mô phỏng trong các trƣờng hợp không có địa hình bởi mô hình
RAMS, đơn vị mm.ngày
-1
. 57
Hình 3.39. Trƣờng gió mô phỏng trong các trƣờng hợp không có địa hình bởi mô hình
RAMS, đơn vị mm.ngày
-1

. 58
Hình 3.40. Vận chuyển momen động lƣợng tƣơng đối của khí quyển mô phỏng có địa
hình năm ngày trƣớc bùng nổ gió mùa, trung bình từ 50
o
E – 140
o
E, đơn vị 10
22
g.m.s
-1
.
60
Hình 3.41. Vận chuyển momen động lƣợng tƣơng đối của khí quyển mô phỏng không
địa hình năm ngày trƣớc bùng nổ gió mùa, trung bình từ 50
o
E – 140
o
E, đơn vị 10
22

g.m.s
-1
61
Hình 4.2. Trung bình gió vĩ hƣớng mực 850 hPa khu vực (10
o
N-15
o
N, 100
o
E-110

o
E)
mô phỏng bởi RAMS. 65
Hình 4.3. Trung bình gió vĩ hƣớng mực 850 hPa khu vực (10
o
N-15
o
N, 100
o
E-110
o
E)
số liệu tái phân tích NCAR/NCEP . 66
Hình 4.4. Đồ thị của nhiệt độ trung bình từ 500 tới 200 hPa, đƣờng đứt là miền
(100
o
E-110
o
E; 5
o
S-5
o
N) và đƣờng liền là (100
o
E-110
o
E;15
o
N-25
o

N) mô phỏng bởi
RAMS. 68
Hình 4.5. Đồ thị của nhiệt độ trung bình từ 500 tới 200 hPa, đƣờng đứt là miền
(100
o
E-110
o
E; 5
o
S-5
o
N) và đƣờng liền là (100
o
E-110
o
E;15
o
N-25
o
N) số liệu tái phân
tích NCAR/NCEP . 69
Hình 4.6. Lƣợng mƣa quan trắc tại các trạm Nam Bộ từ 01/05 đến 15/05 năm 2012,
đơn vị mm.ngày
-1
71
Hình 4.7. Lƣợng mƣa tích lũy ngày trung bình từ (5
o
N – 15
o
N, 100

o
E – 110
o
E ), đơn vị
mm.ngày
-1
. Nguồn: CPC (Gauge – Based) Unified Precipitation.
71
Hình 4.8. Trƣờng mƣa dự báo thời kì bùng nổ gió mùa mùa hè khu vực Nam Bộ 2012.
72
Hình 4.9. Trƣờng hoàn lƣu mực 850 hPa dự báo cho thời kì bùng nổ gió mùa mùa hè
khu vực Nam Bộ 2012. 73
Hình 4.10. Trung bình gió vĩ hƣớng mực 850 hPa khu vực (10
o
N – 15
o
N, 100
o
E –
110
o
E) số liệu dự báo (trái) và số liệu tái phân tích NCAR/NCEP (phải). 75
Hình 4.11. Trung bình gió vĩ hƣớng mực 850 hPa khu vực (10
o
N – 15
o
N, 100
o
E –
110

o
E) số liệu dự báo (trái) và số liệu tái phân tích NCAR/NCEP (phải). 76












DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1. Dị thƣờng nhiệt độ mặt nƣớc biển trung bình trƣợt ba tháng tại vùng Niño
3.4 (5
o
N–5
o
S, 120
o
W–170
o
W). Nguồn R/NCEP
.gov/products/analysis_monitoring/ensostuff/ensoyears.shtml. 14
Bảng 2.2. Thời gian mô phỏng giai đoạn bùng nổ gió mùa mùa hè của các năm 1998,
1999, 2001, 2004 và 2010. 15
Bảng 4.1. Ngày bùng nổ gió mùa đƣợc xác định bởi chỉ số mƣa quan trắc và mƣa mô
phỏng 64

Bàng 4.2. Ngày bùng nổ gió mùa dựa vào chỉ số gió vĩ hƣớng mô phỏng và tái phân
tích NCAR/NCEP. 67
Bảng 4.3. Ngày bùng nổ gió mùa dựa vào chỉ số gradient nhiệt độ mô phỏng và
gradient nhiệt độ tái phân tích NCAR/NCEP 70
Bảng 4.4. Lƣợng mƣa dự báo tại các trạm Nam Bộ từ 04/05 đến 09/05 năm 2012, đơn
vị mm.ngày
-1
. Các số bôi đậm chỉ giá trị mƣa trên 5 mm.ngày
-1
74












DANH MỤC KÍ HIỆU VIẾT TẮT
BAO: Bảo Lộc
BMT: Buôn Ma Thuột
CAM: Cà Mau
CAN: Cần Thơ
DAL: Đà Lạt
DAR: DarkNong
ENSO: Dao động nam (El Niño–Southern Oscillation)

GPCP: Mƣa phân tích toàn cầu của NOAA (Global Precipitation Climatology Project)
NOAA: Cơ Quan Khí Quyển và Đại Dƣơng Quốc Gia Hoa Kì (National Oceanic and
Atmospheric Administration)
PCR: Hồi quy thành phần chính (Principle Component Regression)
PHU: Phú Quốc
PLE: Pleiku
RAC: Rạch Giá
RAMS: Mô hình khí quyển khu vực (the Regional Atmospheric Model System)
SOI: Chỉ số dao động nam (Southern Oscillation Index)
VUN: Vũng Tàu

MỞ ĐẦU
Gió mùa Châu Á là hệ thống gió mùa lớn nhất, đặc trƣng nhất trong hệ thống
khí hậu toàn cầu. Sự hoạt động của nó có vai trò cực kì quan trọng tới sự phát triển
kinh tế, xã hội của các quốc gia nơi đây, đặc biệt với một quốc gia nông nghiệp nhƣ
Việt Nam.
Trong luận văn này, mô hình RAMS đƣợc sử dụng để mô phỏng sự phát triển của
hoàn lƣu khí quyển quy mô lớn thời kì bùng nổ gió mùa mùa hè khu vực Nam Bộ
trong các năm 1998, 1999, 2001, 2004 và 2010 nhằm xác định những đặc trƣng cơ bản
và cơ chế nhiệt động lực của quá trình bùng nổ gió mùa, trong đó đặc biệt nhấn mạnh
vai trò của lục địa – địa hình trong sự tƣơng phản với các đại dƣơng xung quanh. Kết
quả nghiên cứu cho thấy, giai đoạn bùng nổ gió mùa mùa hè Nam Bộ gắn liền với sự
hình thành của một trung tâm nhiệt lớn phía trên khu vực Nam Á. Trung tâm nhiệt này
gây nên sự đảo ngƣợc của gradient nhiệt độ kinh hƣớng tại các mực trên cao với bán
cầu mùa hè trở thành bán cầu có nhiệt độ cao hơn. Trung tâm nhiệt này cũng đồng thời
tạo nên một xoáy nghịch mực cao rất lớn với hoàn lƣu mở rộng từ vùng biển Ả rập tới
Việt Nam. Ở các mực dƣới thấp, một dòng xiết gió tây kéo dài từ vùng biển Đông Phi
tới phía nam vịnh Bengal, đồng thời xoáy kép Sri Lanka xuất hiện và tăng cƣờng rất
mạnh trƣờng gió tây nhiệt đới xích đạo này. Cùng thời điểm đó, áp cao cận nhiệt Tây
Thái Bình Dƣơng đột ngột thay đổi cấu trúc và rút lui rất nhanh sang phía đông, chỉ ra

sự chuyển mùa đang diễn ra ở khu vực này. Sự di chuyển này đồng thời tạo điều kiện
cho dải mƣa nhiệt đới di chuyển dần lên phía bắc và trƣờng gió tây nam phát triển tới
bán đảo Đông Dƣơng. Luận văn đƣợc bố cục thành bốn chƣơng, ngoài phần mở đầu,
kết luận và tài liệu tham khảo nhƣ sau:
Chƣơng 1: Tổng quan về bùng nổ gió mùa mùa hè khu vực Châu Á.
Chƣơng 2: Nhiệt động lực qui mô lớn thời kì bùng nổ gió mùa qua số liệu tái phân tích
Chƣơng 3: Kết quả mô bằng mô hình RAMS.
Chƣơng 4: Xây dựng chỉ số gió mùa và trƣờng hợp dự báo cho năm 2012.
1

Chương 1
TỔNG QUAN VỀ BÙNG NỔ GIÓ MÙA MÙA HÈ
KHU VỰC CHÂU Á

1.1. Ý nghĩa của nghiên cứu gió mùa mùa hè
Gió mùa mùa hè Châu Á là hệ thống gió mùa lớn nhất và đặc trƣng nhất trong hệ
thống khí hậu toàn cầu. Giai đoạn bùng nổ của hệ thống này đƣợc đánh dấu bởi sự đảo
ngƣợc của hoàn lƣu quy mô lớn và thay thế đột ngột mùa khô bởi mùa mƣa trong chu
kì hàng năm. Một mặt, gió mùa xuất hiện cung cấp một lƣợng nƣớc lớn rất cần thiết
cho nông nghiệp, sản xuất, nhƣng mặt khác mƣa lớn và dồn dập trong nhiều ngày lại là
nguyên nhân của các thảm họa nghiêm trọng nhƣ lũ quét, xói lở đất, phá hủy mùa
màng, làm ngập khu dân cƣ, khu công nghiệp và các vùng nuôi trồng thủy hải sản
Bên cạnh đó, sự xuất hiện của gió mùa thƣờng kèm theo những hiện tƣợng thời tiết
nguy hiểm nhƣ giông, tố, lốc xoáy do đó thƣờng xuyên gây ra những thiệt hại lớn tới
hoạt động kinh tế, xã hội và thậm chí đe dọa tính mạng con ngƣời.
Việt Nam nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa châu Á nên khí hậu của Việt
Nam chịu chi phối hoàn toàn bởi hệ thống này. Với hơn 70% dân số làm nghề nông
cùng với hệ thống nhà máy thủy điện dày đặc, nhu cầu sử dụng nƣớc của Việt Nam là
rất lớn. Tuy nhiên, lƣợng nƣớc sản sinh từ ngoài lãnh thổ Việt Nam chiếm tới xấp xỉ
hai phần ba tổng lƣợng nƣớc có đƣợc nên rất khó chủ động trong việc khai thác và sử

dụng. Hơn nữa, ở thời điểm hiện tại việc tranh chấp sử dụng nƣớc giữa các quốc gia đã
và đang phát sinh những mâu thuẫn gay gắt, ảnh hƣởng lớn tới việc sử dụng nguồn tài
nguyên này trong tƣơng lai. Vì vậy, những dự báo chính xác về hoạt động của gió mùa
cả ở hạn ngắn và hạn dài đều có vai trò rất quan trọng giúp đƣa ra những định hƣớng.
Ngày nay, các nƣớc Châu Á có tốc độ phát triển công nghiệp rất nhanh, điều này
đồng nghĩa một lƣợng khí ô nhiễm lớn đã và đang đƣợc thải vào bầu khí quyển.
Những nghiên cứu gần đây chỉ ra rằng gió mùa Châu Á là nguyên nhân phát tán các
chất ô nhiễm mạnh nhất, lên cả tầng cao khí quyển. Khi lên đƣợc các tầng trên cao, khí
ô nhiễm sẽ lan tỏa rất nhanh ra toàn cầu. Do đó nghiên cứu gió mùa có vai trò quan
trọng trong việc nghiên cứu ô nhiễm môi trƣờng.
2

Về mặt khoa học, nghiên cứu gió mùa là nghiên cứu hệ thống hoàn lƣu quy mô
lớn, chứa đựng trong đó các hệ thống thời tiết quy mô nhỏ hơn. Nghiên cứu gió mùa
giúp hiểu rõ hơn những cơ chế hình thành và vận động của khí quyển, giải quyết đƣợc
bài toán này sẽ cải thiện rất lớn khả năng dự báo thời tiết trong tƣơng lai. Đặc biệt,
trong hoàn cảnh khí hậu đang bị biến đổi do sự nóng lên toàn cầu, việc hiểu rõ đƣợc cơ
chế vận động của khí quyển là cực kì quan trọng. Mặt khác, các mô hình dự báo khí
hậu hiện nay vẫn chƣa thực sự nắm bắt đƣợc những quá trình động lực có thể dẫn đến
sự thay đổi hoàn toàn của hệ thống khí hậu (ví dụ nhƣ các quá trình hồi tiếp trong khí
quyển), do đó dẫn đến những dự báo chƣa chính xác.
Từ những thực tiễn trên, nghiên cứu gió mùa ở Việt Nam đặt ra là một nhu cầu
cấp thiết, có vai trò quan trọng nhiều mặt. Vì vậy tôi đề xuất đề tài:“ Nghiên cứu một
số đặc trưng nhiệt động lực quy mô lớn thời kì bùng nổ gió mùa mùa hè khu vực Nam
Bộ” nhằm hƣớng đến vấn đề quan trọng này.
1.2. Thực tiễn nghiên cứu gió mùa mùa hè ở Việt Nam
Nam Bộ nằm trong khu vực giao tranh của hai hệ thống gió mùa lớn là hệ gió mùa
mùa hè Nam Á và gió mùa mùa hè Đông Á, do đó mƣa gió mùa ở Nam Bộ có diễn
biến phức tạp do chịu tác động của cả hai hệ thống này. Theo trung bình khí hậu, mùa
mƣa tại Nam Bộ bắt đầu vào cuối tháng Tƣ tới đầu tháng Năm, đƣợc đánh dấu bởi sự

hình thành của gió tây nam nhiệt đới thổi từ vịnh Bengal sang. Theo rất nhiều nghiên
cứu trên thế giới, giai đoạn này trùng với thời điểm xuất hiện mƣa tại vịnh Bengal và
nam Biển Đông, và là những khu vực xuất hiện mƣa mùa hè sớm nhất của gió mùa
mùa hè châu Á. Gió mùa mùa hè Ấn Độ thƣờng xuất hiện muộn hơn sau đó khoảng
hai tuần. Tuy nhiên, ngày bắt đầu mùa mƣa tại Nam Bộ có sự dao động lớn giữa các
năm và phân bố mƣa giữa các khu vực cũng không hoàn toàn giống nhau.
Gió mùa mùa hè Ấn Độ và gió mùa mùa hè Đông Á là những hệ thống gió mùa
điển hình, đã đƣợc nghiên cứu khá nhiều trên thế giới, tuy nhiên Việt Nam (bán đảo
Đông Dƣơng) là khu vực chuyển tiếp, giao tranh của các đới gió mùa lại chƣa đƣợc
nghiên cứu nhiều. Bên cạnh sự hạn chế về số lƣợng các trạm quan trắc, hoàn lƣu gió
mùa khu vực này có sự biến đổi phức tạp, chịu tác động của nhiều yếu tố, do đó rất
khó khăn trong phân tích cũng nhƣ xây dựng những chỉ tiêu xác định ngày bùng nổ gió
3

mùa một cách chính xác. Hiện nay, nghiên cứu gió mùa mùa hè ở Việt Nam chủ yếu
sử dụng phƣơng pháp thống kê. Các nghiên cứu có thể chia ra thành hai hƣớng chính
bao gồm:
Trƣớc đây các nghiên cứu về bùng nổ gió mùa mùa hè ở Việt Nam chủ yếu đƣợc
thực hiện bằng phƣơng pháp phân tích các hình thế synốp. Ví dụ, trong đề tài cấp
Tổng cục (nay là Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng) năm 1999, các tác giả Phạm Thị
Thanh Hƣơng và Trần Trung Trực [4] đã sử dụng số liệu mƣa quan trắc lấy trung bình
trƣợt năm ngày và gió vĩ hƣớng 850 hPa để xác định thời điểm bùng nổ gió mùa mùa
hè trên khu vực Nam Bộ. Cụ thể, khi lƣợng mƣa vƣợt 25 mm/ngày hoặc gió vĩ hƣớng
850 hPa chuyển từ thành phần hƣớng đông sang hƣớng tây thì có thể xem là xảy ra
bùng nổ gió mùa. Điều đáng nói là hai chỉ tiêu này nhiều khi không đồng thời thỏa
mãn. Ngoài ra kết quả nghiên cứu của đề tài cũng cho thấy thời điểm bùng nổ gió mùa
trên khu vực Tây Nguyên và Nam Bộ thƣờng gắn với thời kỳ có xoáy thuận hoạt động
trên khu vực vịnh Bengal. Tƣơng tự nhƣ vậy là các bộ chỉ số gió mùa với các nghiên
cứu của Trần Việt Liễn (2007) [5]. Các chỉ số đƣợc xây dựng chủ yếu dựa trên trƣờng
gió tái phân tích mực 850 hPa nhằm xác định thời điểm bùng nổ và kết thúc của gió

mùa. Đồng thời tìm hiểu mối liên hệ giữa trƣờng mƣa và trƣờng gió của gió mùa mùa
hè trên khu vực Nam Bộ.
Nguyễn Thị Hiền Thuận (2001) [2] đã sử dụng số liệu BMRC của Cơ quan Khí
tƣợng Úc với độ phân giải 2,5 x 2,5
o
để nghiên cứu thời kỳ bùng nổ gió mùa mùa hè
trên khu vực Tây Nguyên và Nam Bộ, sử dụng công cụ hỗ trợ là chƣơng trình hệ thống
dự báo và đồng hóa toàn cầu GASP (Global Assimilation and Prediction System). Qua
đó đã rút ra nhận xét là có thể dùng số liệu gió vĩ hƣớng mực 850 hPa để nghiên cứu
bùng nổ gió mùa. Ngoài ra tác giả cũng cho thấy mối liên hệ giữa bùng nổ gió mùa
khu vực Tây Nguyên và Nam Bộ Việt Nam với vùng nổ gió mùa trên vịnh Bengal.
Tuy nhiên, nghiên cứu này còn mang tính định tính rất nhiều của phƣơng pháp phân
tích synốp.
Tiếp theo, trong nghiên cứu của Nguyễn Đức Ngữ và Nguyễn Thị Hiền Thuận
(2006) [1] , các tác giả đã có bƣớc tiến mới trong việc đề xuất một chỉ số hoàn lƣu gió
mùa để nghiên cứu tính biến động của gió mùa mùa hè ở Nam Bộ. Trong nghiên cứu
4

này số liệu mƣa CMAP (Climate Prediction Center – Merged Analysis of
Precipitation) đã đƣợc sử dụng để so sánh với trƣờng gió trên khu vực nghiên cứu. Kết
quả cũng cho thấy có thể sử dụng gió vĩ hƣớng mực 850 hPa để xây dựng chỉ số hoàn
lƣu vì đây là nhân tố có mối quan hệ chặt với số liệu mƣa CMAP trên khu vực Nam
Bộ. Cuối cùng là chỉ số hoàn lƣu đƣợc xác định là hiệu gió vĩ hƣớng mực 850 hPa
giữa hai khu vực (2,5
o
N – 12,5
o
N; 95
o
E – 110

o
E) và (20
o
N – 27,5
o
N; 105
o
E – 120
o
E) rồi lấy trung bình cho tất cả các tháng mùa hè
Nghiên cứu sự tƣơng quan giữa giao động nam ENSO và các chỉ số gió mùa với
các nghiên của Trần Quang Đức (2010) [5] và Nguyễn Thị Hiền Thuận (2008) [3].
Các nghiên cứu cũng chỉ ra rằng gió mùa mùa hè Nam Bộ có sự biến đổi phức tạp và
tƣơng quan yếu với ENSO, vì vậy ENSO không phải là một chỉ số dự báo tốt cho sự
phát triển của gió mùa mùa hè ở khu vực này.
Nhƣ vậy, mặc dù đã xác định một chỉ tiêu định lƣợng có khả năng mô tả mức độ
biến động của gió mùa mùa hè giữa các năm ở Nam Bộ nhƣng kết quả nghiên cứu của
Nguyễn Đức Ngữ và Nguyễn Thị Hiền Thuận (2006) [1] chỉ phục vụ cho mục đích
nghiên cứu vì chỉ số hoàn lƣu phải đƣợc tính trung bình cho toàn bộ các tháng hoạt
động của gió mùa tây nam và không nói đến ngày bùng nổ gió mùa mùa hè trên khu
vực Nam Bộ. Ngoài ra các nghiên cứu ở Việt Nam thƣờng chỉ sử dụng số liệu gió vĩ
hƣớng tái phân tích mực 850 hPa để nghiên cứu gió mùa, và nhƣ vậy rất có thể sẽ
không đầy đủ vì cơ chế vật lý của gió mùa mùa hè, nhất là bùng nổ gió mùa, là rất
phức tạp. Hơn nữa, các chỉ số xây dựng đƣợc chỉ phục vụ mục đích nghiên cứu và
cảnh báo, chƣa có khả năng dự báo ngày bùng nổ gió mùa.
Cho tới thời điểm hiện tại, các nghiên cứu về thời kì bùng nổ gió mùa ở Việt Nam
còn rất ít. Hơn nữa, những nghiên cứu chỉ dừng lại ở mức đánh giá định tính những xu
thế biến đổi của gió mùa, chƣa đƣa ra đƣợc một cơ chế phản ánh đầy đủ bản chất của
gió mùa. Những chỉ số gió mùa và các yếu tố tác động đƣợc đƣa ra thƣờng bỏ qua các
đặc trƣng quy mô lớn và chƣa loại đi đƣợc tác động gây nhiễu của các yếu tố địa

phƣơng. Do đó, kết quả đạt đƣợc của nghiên cứu gió mùa mùa hè ở Việt Nam là chƣa
cao và chƣa phù hợp với nhu cầu đặt ra.

5

1.3. Thực tiễn nghiên cứu gió mùa mùa hè trên thế giới
Đặc trƣng bùng nổ và cơ chế nhiệt động lực của gió mùa luôn là vấn đề chính của
các nghiên cứu về gió mùa mùa hè Châu Á, đặc biệt là những nghiên cứu về khu vực
xuất hiện đầu tiên của gió mùa nhƣ nghiên cứu của Wang và Lin (2002) [29], Ding
(2004) [9], Wang (2004) [30]. Tuy nhiên, do vẫn còn nhiều vấn đề gây tranh cãi nên
chƣa có một kết luận chung chính thức đƣợc đƣa ra. Cho tới thời điểm hiện tại, có bốn
quan điểm chính về khu vực bùng nổ đầu tiên của gió mùa nhƣ sau:
- Gió mùa bùng nổ đầu tiên tại Biển Đông sau đó mở rộng lên phía bắc và phía tây
(Tao và Chen, 1987) [25]
- Gió mùa bùng nổ đầu tiên tại vịnh Bengal (Wu và Zhang, 1998) [36]
- Gió mùa bùng nổ đầu tiên tại bán đảo Đông Dƣơng và khu vực phía nam xung
quanh (Li và Qu, 1999 [16]; Zhang, 2004 [38]; Lau và Yang, 1997 [15];
Matsumoto, 1997 [18]; Webster, 1998 [34]; Wang và Fan, 1999 [31]; Lu và đồng
tác giả, 2006 ) [17]
- Gió mùa bùng nổ cùng lúc ở vịnh Bengal, Biển Đông và bán đảo Đông Dƣơng (He
và đồng tác giả, 2004 [13]; Wang và đồng tác giả, 2003[26] )
Gió mùa mùa hè (mùa đông) Châu Á và gió mùa mùa đông (mùa hè) Châu Úc có
mối liên hệ chặt chẽ với nhau, thậm chí có thể gộp chung thành hệ thống gió mùa Á –
Úc. Do đó, sự dịch chuyển theo mùa của gió mùa Châu Á, sự tƣơng tác giữa khí quyển
ở bán cầu bắc và bán cầu nam và sự dịch chuyển của đối lƣu vùng nhiệt đới giữa hai
châu lục là không thể tách rời. Zeng và Li (2002) [37] cho rằng sự di chuyển của vùng
đối lƣu nhiệt quy mô hành tinh trùng pha với các sóng tựa tĩnh hành tinh (tác động
chính) và tƣơng phản đất biển, độ cao địa hình (tác động phụ) là nguyên nhân của
vùng mƣa gió mùa Châu Á – Úc. Khu vực Maritime Continent bao gồm cả Sumatra và
Kalimanta là khu vực đối lƣu phát triển lớn nhất trên thế giới, và sự di chuyển của

đối lƣu Sumatra rất “gần” với sự bùng nổ gió mùa tại bán đảo Đông Dƣơng. Nếu gọi
vùng Maritime Continent là “cây cầu” nối giữa hai lục địa Châu Á và Châu Úc (He,
2004 [13]; Chang, 2004 [8]; Wang , 2004 [30]) thì cơ chế dịch chuyển theo mùa của
đối lƣu khu vực này chính là cơ chế gây bùng nổ gió mùa mùa hè Châu Á.
Quan điểm cổ điển nhìn nhận tƣơng phản đốt nóng giữa lục địa – đại dƣơng là
6

nguyên nhân chính của gió mùa, tuy nhiên cách nhìn nhận này không giải thích thỏa
đáng cho sự bùng nổ đột ngột của gió mùa cũng nhƣ các chu kì hoạt động – gián đoạn
của hệ thống này. Webster và đồng tác giả (1998) [34] đã chỉ ra rằng bên cạnh đốt
nóng bề mặt, có rất nhiều yếu tố tác động dẫn đến sự phức tạp của gió mùa. Một cách
tổng quan, tất cả các yếu tố có thể liệt kê bao gồm:
Vai trò của tương phản đất – biển: Đất và biển có sự khác nhau về nhiệt dung,
nƣớc có khả năng tích trữ lƣợng nhiệt lớn vì chất lỏng có thể đƣa nhiệt xuống phía
dƣới nhờ quá trình xáo trộn rối, sau đó lƣợng nhiệt sẽ đƣợc giải phóng trở lại khí
quyển trong quá trình bốc hơi. Mặt khác, trong mùa hè, lục địa nóng lên nhanh hơn so
với đại dƣơng, gây nên sự phân bố nhiệt không đồng đều và do đó, hoàn lƣu gió mùa
hình thành, đóng vai trò nhƣ cỗ máy nhiệt khổng lồ để cân bằng với sự chênh lệch
nhiệt lực này.
Vai trò của hơi nước trong không khí:

Hình 1.1. Vai trò của độ ẩm ngưng kết tới hoàn lưu quy mô lớn.
Nguồn: Webster và đồng tác giả (1998) [34].
Hơi nƣớc bốc hơi từ đại dƣơng, ngƣng kết và gây mƣa sẽ giải phóng lƣợng ẩn
nhiệt. Ẩn nhiệt làm thay đổi gradient nhiệt độ theo phƣơng thẳng đứng nên dẫn đến sự
gia tăng chênh lệch gradient khí áp theo chiều ngang. Gradient khí áp tăng đồng nghĩa
với tăng gió mực thấp, do đó tăng lƣợng ẩm cung cấp cho đối lƣu – một lần nữa tăng
lƣợng ẩn nhiệt giải phóng. Đây là quá trình hồi tiếp cực kì quan trọng của cơ chế nhiệt
động lực học gió mùa.
7

Hình 1.1 mô tả quá trì hồi tiếp này với bên trái là mô hình khí quyển với không khí
khô còn bên phải là không khí ẩm. Do quá trình giải phóng ẩn nhiệt đối lƣu, đƣờng
đoạn nhiệt ẩm (W
2
) trong Hình 1.1b lớn hơn đƣờng đoạn nhiệt khô trong Hình 1.1a, do
đó chênh lệch gradient khí áp mực trên cao theo phƣơng ngang sẽ lớn hơn, đồng nghĩa
với cƣờng độ gió mạnh hơn.
Tác động của ENSO: ENSO vẫn đƣợc coi là nguyên nhân chính gây ra sự thay đổi
từ hàng năm của gió mùa Á – Úc. Lƣợng mƣa tại Ấn Độ có xu hƣớng giảm đi trong
suốt giai đoạn phát triển của El Niño, đặc biệt trong ba tháng: Tháng Tám, Tháng
Chín, Tháng Mƣời, mặc dù mối quan hệ này thay đổi và yếu trong hai thập kỉ gần đây.
Mặt khác, sự biến đổi chính tại khu vực gió mùa mùa hè Đông Á lại đƣợc nhận thấy
trong những năm sau El Niño, tuy cũng có một số ít năm là trong suốt cả giai đoạn
phát triển của El Niño. Trong những năm sau El Niño, lƣợng mƣa mùa hè tại Tây Bắc
Thái Bình Dƣơng giảm trong khi giáng thủy front cận nhiệt Đông Á lại tăng cƣờng.
Các nhà khí hậu cũng nhận thấy rằng trong pha cực trị của El Niño, sự thiếu hụt lƣợng
mƣa gió mùa Châu Úc theo sau gió mùa yếu tại Ấn Độ, ngƣợc lại lƣợng mƣa tăng trên
toàn Ấn Độ và Biển Đông trong giai đoạn sau đó.
Quy luật chu kì năm của gió mùa :

Hình 1.2. Hoàn lưu khí quyển trong mùa hè và mùa đông bắc bán cầu.
Nguồn: Webster và đồng tác giả (1998) [34].
Dựa trên thống kê số liệu quan trắc cho thấy có sự luân phiên tuần tự của năm gió
mùa mạnh và năm gió mùa yếu. Theo Hình 1.2, những năm gió mùa mạnh, gió Ekman
(gió bề mặt) vận chuyển lƣợng nhiệt lớn từ Bắc Ấn Độ Dƣơng xuống Nam Ấn Độ
8

Dƣơng khiến cho bắc bán cầu lạnh đi nhanh chóng, gradient qua xích đạo của nhiệt độ
khí quyển giảm, đồng nghĩa với sự yếu đi của gió mùa. Điều ngƣợc lại xảy ra trong

những năm gió mùa yếu. Vì vậy sau một năm gió mùa mạnh sẽ là một năm gió mùa
yếu hơn và ngƣợc lại.
Vai trò của lục địa - địa hình: Lục địa – địa hình không chỉ có vai trò nhƣ một bức
tƣờng lớn chặn các dòng mực thấp để gây mƣa cƣỡng bức, nó còn làm biến đổi biên
độ và các quá trình vận chuyển năng lƣợng của các sóng trong khí quyển. Ở các mực
trên cao, dòng xiết gió tây hình thành lên những rãnh tĩnh ở sƣờn khuất gió của các
dãy núi, ví dụ nhƣ dãy Rocky và cao nguyên Tibet. Phía đông của các rãnh này, gió
tây với vận tốc đƣợc tăng cƣờng chiếm ƣu thế. Các nghiên cứu với mô hình toàn cầu
của Syukuro và Theodore (1973) [23] cũng chỉ ra rằng, địa hình cao làm tăng cƣờng
động năng của các nhiễu động tĩnh bằng cách làm tăng sự chuyển hóa xoáy thế năng
và làm giảm động năng của các nhiễu động tức thời. Nhìn chung, so với trƣờng hợp có
địa hình, những thí nghiệm trong trƣờng hợp không có địa hình làm thay đổi đáng kể
sự phân bố mƣa và làm tăng rất mạnh trƣờng gió vĩ hƣớng.
Phƣơng pháp động lực và mô hình hóa trong dự báo thời tiết nói chung và nghiên
cứu các hệ thống khí quyển nói riêng đã đƣợc phát triển từ những năm 1950 của thế kỉ
XX. Mặc dù ở thời điểm hiện tại, bài toán mô phỏng chính xác những hệ thống thời
tiết vẫn còn là vấn đề khó khăn. Tuy nhiên việc sử dụng các mô hình đơn giản nhƣ mô
hình hoàn lƣu hai chiều hoặc các mô hình ba chiều phức tạp nhƣng đƣợc loại bỏ đi
một số tham số đầu vào nhƣ bức xạ, đia hình hoặc thay đổi trƣờng nhiệt độ mặt biển
giúp đƣa ra những cái nhìn sâu hơn về vai trò của từng yếu tố trong việc hình thành
nên hệ thống hoàn lƣu toàn cầu.
Nghiên hoàn lƣu gió mùa đƣợc phát triển từ khá sớm, tuy nhiên hai lí thuyết đầu
tiên phản ánh một cách gần đúng hoàn lƣu quan trắc phải kể đến là lí thuyết hoàn lƣu
tuyến tính của Gill (1980) [11] và lí thuyết hoàn lƣu phi tuyến Hadley của Held - Hou
(1980)[14]. Mô hình hoàn lƣu tuyến tính của Gill dựa trên một phân bố lƣợng mƣa cho
trƣớc và từ sự đốt nóng ẩn nhiệt đƣợc giải phóng của các vùng mƣa này hình thành
nên các sóng Kelvin và Rossby nhƣ đƣợc biểu diễn trong Hình 1.3. Mô hình này đã
giải thích đƣợc sự hình thành của trƣờng gió đông mực thấp. Tuy nhiên, sai lầm của lí
9

thuyết này đó là coi phân bố mƣa là yếu tố tiền định trƣớc, còn thực tế mƣa gió mùa tự
nó là một thành phần của hệ thống hoàn lƣu, phân bố của nó chịu tác động rất lớn của
bất đồng nhất bề mặt giữa lục địa và đại dƣơng.


Hình 1.3. Dị thường OLR trung bình từ tháng Mười Hai tới tháng Hai (a) và
hoàn lưu được sinh ra theo lí thuyết của Gill (b). Nguồn: Gill (1980) [11].



Hình 1.4. Mô hình hoàn lưu phi tuyến đối xứng (a) và bất đổi xứng (b)
của Held-Hou. Nguồn: Held-Hou (1980)[14].
10

Mô hình hoàn lƣu phi tuyến của Held và Hou dựa trên thừa nhận sự bảo toàn
momen động lƣợng của khí quyển mực cao mà ở đó, gió mùa là một thành phần của
vòng hoàn lƣu Hadley. Điều này đặc biệt đúng cho mùa hè bắc bán cầu, khi dòng
thẳng đứng trung bình ở vùng nhiệt đới của vòng hoàn lƣu Hadley đƣợc thống trị bởi
dòng thăng của gió mùa châu Á. Trong những nghiên cứu đầu tiên, việc áp dụng các
định luật của lí thuyết Held – Hou vào trƣờng hợp mô hình hai chiều, ở đó dòng vĩ
hƣớng trung bình đối xứng qua xích đạo (dòng thăng ở vùng xích đạo và dòng giáng ở
vùng ngoại nhiệt đới) dƣới một tác động ở vùng ngoại nhiệt đới (ví dụ sự đốt nóng khí
quyển do cao nguyên Tibet) sẽ dẫn đến dòng vƣợt xích đạo từ nam bán cầu lên phía
bắc bán cầu nhƣ đƣợc biểu diễn trong Hình 1.4. Điều này rất phù hợp với dòng gió tây
nam nhiệt đới quan trắc đƣợc trên thực tế trong mùa hè bắc bán cầu. Lí thuyết này
cũng đƣa ra kết luận về một ngƣỡng mà ở đó tác động ngoại nhiệt đới cần vƣợt qua để
có sự biến đổi từ mô hình hoàn lƣu đối xứng sang mô hình hoàn lƣu bất đối xứng. Tuy
nhiên, lí thuyết có một số hạn chế là coi lực tác động này là cố định, không tính đến sự
tƣơng tác qua lại giữa lực tác động này và hoàn lƣu quy mô lớn. Mặt khác, lí thuyết
này coi khí quyển là khô trong khi khí quyển thực là ẩm nên đã bỏ qua vai trò quan

trọng của hồi tiếp hơi nƣớc tới hoàn lƣu quy mô lớn. Hạn chế này dẫn đến thời gian để
chuyển từ hình thế đối xứng sang hình thế bất đối xứng và đạt trạng thái cân bằng mới
ở hình thế này là rất lớn (khoảng 100 ngày) trong khi sự bùng nổ gió mùa xảy ra đột
ngột và mạnh mẽ (Plumb và đồng tác giả) [20]. Nói cách khác, với khí quyển khô, để
xảy ra quá trình bùng nổ gió mùa, nhiệt độ bề mặt cao nguyên Tibet phải cao hơn rất
nhiều so với thực tế mà nó có đƣợc.
Nikki và Alan (2007) [21] đã tiến hành một loạt những thí nghiệm với mô hình
toàn cầu, ở đó các trƣờng đầu vào đƣợc thay đổi ví dụ nhƣ: loại bỏ hoàn toàn địa hình,
cho địa hình là hình chữ nhật hoặc thay đổi trƣờng nhiệt độ mặt biển nhƣ là hàm của vĩ
độ để tính toán tác động của từng yếu tố này tới sự bùng nổ gió mùa. Nghiên cứu cho
thấy đốt nóng bề mặt không phải là nguyên nhân chính dẫn đến bùng nổ gió mùa. Bên
cạnh đó nghiên cứu còn chỉ ra vị trí của dải mƣa gió mùa (ở đây đƣợc hiểu là dải hội tụ
nhiệt đới) trùng với cực đại của năng lƣợng tĩnh ẩm entropy (kết luận này mang tính
chuẩn đoán hơn dự đoán nên không thể áp dụng vào dự báo).

11

1.4. Các chỉ tiêu nghiệp vụ
Trong nghiên cứu, ngày bùng nổ gió mùa mùa hè có thể đƣợc xác định bởi rất
nhiều các chỉ tiêu có thể kể đến nhƣ: chỉ tiêu mƣa, chỉ tiêu gió bề mặt và gió ở các
mực trên cao, chỉ tiêu bức xạ phát xạ sóng dài (OLR)… Để xác định ngày bùng nổ gió
mùa mùa hè tại Biển Đông, Tanaka (1992) [24] sử dụng lƣợng mây vệ tinh tầng cao,
Wang và Wu (1997) [28] sử dụng gió vĩ hƣớng và OLR còn Wang (2004) [30] sử
dụng chỉ tiêu dựa trên giá trị trung bình gió 850 hPa trong miền 5
o
N – 15
o
N; 110
o
E –

120
o
E. Fasullo và Webster (2003) [10] xác định ngày bùng nổ gió mùa mùa hè tại Ấn
Độ sử dụng thông lƣợng ẩm đƣợc vận chuyển tới khu vực này thay vì sử dụng giá trị
mƣa
Trong dự báo nghiệp vụ, Cơ Quan Đại Dƣơng và Khí Quyển Quốc Gia Hoa Kì
NOAA (National Oceanic – Atmospheric Administration) sử dụng số liệu CFS
(Climate Forecast System) và GEFS (Global Ensemble Forecast System) để dự báo
hạn ba tháng cho tất cả các khu vực gió mùa trên thế giới. Đối với khu vực gió mùa Á
– Úc, cơ quan này đƣa ra ba chỉ số gió mùa sau:
- Chỉ số gió mùa Á – Úc (Webster – Yang, 1992 [33]): Chỉ số này sử dụng giá
trị gió vĩ hƣớng mực 850 hPa trừ đi gió vĩ hƣớng mực 200 hPA tại khu vực 0
o
–20
o
N,
40
o
E – 110
o
E để đại diện cho sự hoạt động của gió mùa Á – Úc.
- Chỉ số gió mùa Nam Á (Goswami, 1999 [12]): Chỉ số này sử dụng giá trị
trung bình gió kinh hƣớng mực 850 hPa trừ đi gió kinh hƣớng mực 200 hPa tại khu
vực 10
o
N – 30
o
N, 70
o
E – 110

o
E.
- Chỉ số gió mùa Đông Á – Tây Bắc Thái Bình Dƣơng (Wang, 2008 [32]): Chỉ
số này sử dụng giá trị trung bình gió vĩ hƣớng mực 850 hPa tại khu vực 5
o
N – 15
o
N,
90
o
E – 130
o
E trừ đi giá trị gió vĩ hƣớng mực 850 hPa tại khu vực 20
o
N – 30
o
N, 110
o
E
– 140
o
E.
Kết quả dự báo dựa trên chỉ số gió mùa của NOAA luôn đƣợc cung cấp cùng
với bản đồ giá trị tƣơng quan và giá trị hồi quy của cả trƣờng gió và trƣờng mƣa của
toàn khu vực đối với các chỉ số này. Điều này giúp ƣớc lƣợng đƣợc độ chính xác của
chỉ số gió mùa đối với từng khu vực gió mùa khác nhau.
12

Cơ quan khí tƣợng Ấn Độ (The India Meteorological Department) xác định ngày
bùng nổ gió mùa trong dự báo nghiệp vụ cho Kerala dựa trên các chỉ tiêu của

Ananthakrishman (1968) [7] và Rao (1976) [22]. Các chỉ tiêu này bao gồm các
ngƣỡng về lƣợng mƣa (mƣa trên 10 mm.ngày
-1
xuất hiện tại năm trên bẩy trạm
Colombo, Minicoy, Thiruvannanthapuram, Alapuzha, Kochi, Kozhikode và
Mangalore), sự xuất hiện của gió tây nam tại Kerala và độ ẩm tƣơng đối của không khí
đủ lớn từ bề mặt cho tới ít nhất là mực 500 hPa.
Pai và Nair (2008) [19] xây dựng mô hình dự báo ngày bùng nổ gió mùa ở
Kerala sử dụng phƣơng pháp hàm hồi quy thành phần chính PCR (principal
component regression) với chín nhân tố dự báo. Phƣơng pháp này giúp tránh đƣợc
tƣơng quan chéo lớn giữa các nhân tố và làm giảm bậc của hạng tử tự do của các biến
độc lập.










13

Chương 2
NHIỆT ĐỘNG LỰC QUI MÔ LỚN THỜI KÌ BÙNG NỔ
GIÓ MÙA QUA SỐ LIỆU TÁI PHÂN TÍCH

2.1. Lựa chọn các năm và giai đoạn nghiên cứu
2.1.1. Lựa chọn các năm nghiên cứu

Mối liên hệ của Dao Động Nam (ENSO) và gió mùa Châu Á là vấn đề thống trị
trong nghiên cứu khí hậu ở Việt Nam cũng nhƣ trên thế giới. Bên cạnh các phƣơng
pháp thống kê nhƣ xây dựng các phƣơng trình hồi quy sử dụng chỉ số dao động nam
(SOI) nhƣ một nhân tố để dự báo thời điểm xuất hiện và cƣờng độ của gió mùa, các thí
nghiệm mô phỏng sử dụng mô hình khí quyển – đại dƣơng cũng cho thấy sự tƣơng tác
hệ biển – khí này. Do đó, nghiên cứu gió mùa trong luận văn cũng không thể không
xét đến khía cạnh quan trọng này. Năm giai đoạn nghiên cứu ứng với năm pha ENSO
khác nhau của năm năm đƣợc chọn để nghiên cứu, bao gồm hai năm El Niño (năm
1998 và 2010, trong đó năm 2010 là năm El Niño đang suy yếu), hai năm La Nina
(năm 1999 và 2001, trong đó năm 2001 là năm La Nina đang suy yếu) và một năm non
– ENSO (năm 2004). Việc chọn các trƣờng hợp nghiên cứu này một mặt giúp đƣa ra
những nhận định về các đặc trƣng gần nhƣ không thay đổi của khí quyển, mặt khác
cũng giúp đánh giá đƣợc những tác động của ENSO tới sự bùng nổ gió mùa ở Nam
Bộ.
Ở thời điểm hiện tại có rất nhiều phƣơng pháp để xác định pha ENSO cho từng
năm. Tuy nhiên để có tính thống nhất với các nghiên cứu khác trên thế giới, trong luận
văn này, chỉ số ENSO của Cơ Quan Đại Dƣơng Và Khí Quyển Quốc Gia Hoa Kì –
National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) đƣợc sử dụng nhƣ là một
chỉ số chuẩn. Chỉ số này đƣợc tính toán dựa trên giá trị dị thƣờng nhiệt độ mặt nƣớc
biển trung bình trƣợt ba tháng tại vùng Niño 3.4 (khu vực giới hạn từ 5
o
N – 5
o
S, 120
o

– 170
o
W). Theo định nghĩa của NCAR/NCEP , pha El Niño là các giai đoạn có chỉ số
ENSO lớn hơn hoặc bằng 0.5, các giai đoạn La Nina có chỉ số ENSO nhỏ hơn hoặc

bằng –0.5, các giai đoạn còn lại có chỉ số ENSO nằm trong khoảng –05 đến 0.5 là các
pha non – ENSO. Các giá trị của chỉ số này tƣơng ứng với các năm 1998, 1999, 2001,
2004 và 2010 đƣợc liệt kê trong Bảng 3.1.
14

Year
DJF
JFM
FMA
MAM
AMJ
MJJ
JJA
JAS
ASO
SON
OND
NDJ
1998
2.2
1.8
1.4
0.9
0.4
-0.2
-0.7
-1.0
-1.2
-1.2
-1.4

-1.5
1999
-1.5
-1.3
-1.0
-0.9
-0.9
-1.0
-1.0
-1.1
-1.1
-1.3
-1.5
-1.7
2001
-0.7
-0.6
-0.5
-0.3
-0.2
-0.1
0.0
0.0
-0.1
-0.2
-0.2
-0.3
2004
0.3
0.2

0.1
0.1
0.1
0.3
0.5
0.7
0.7
0.7
0.7
0.7
2010
1.6
1.4
1.1
0.7
0.2
-0.3
-0.8
-1.2
-1.4
-1.5
-1.5
-1.5
Bảng 2.1. Dị thường nhiệt độ mặt nước biển trung bình trượt ba tháng tại vùng
Niño 3.4 (5
o
N – 5
o
S, 120
o

– 170
o
W). Nguồn
R/NCEP.gov/products/analysis_monitoring/ensostuff/ensoyear
s.shtml.
2.1.2. Lựa chọn các giai đoạn nghiên cứu
Khía cạnh cơ bản nhất của bùng nổ gió mùa là sự đảo ngƣợc của trƣờng gió quy
mô lớn và sự thay thế đột ngột của mùa khô bởi mùa mƣa trong chu kì hàng năm. Do
đó hai chỉ số phổ biến để xác định ngày bùng nổ gió mùa là chỉ số mƣa và chỉ số gió vĩ
hƣớng. Mặc dù ở phạm vi khu vực, sự xuất hiện của gió tây và mƣa tại một số vùng là
không đồng thời, tuy nhiên ở phạm vi quy mô lớn, mƣa vẫn là một chỉ số “truyền
thống” đáng tin cậy.
Việt Nam có địa hình thức tạp, thƣờng xuyên xuất hiện các nhiễu động nhiệt
đới, các trạm quan trắc khí tƣợng phân bố không đồng đều và đặc biệt không có trạm
quan trắc trên biển nên rất khó để xác định ngày bùng nổ gió mùa nếu chỉ dựa trên số
liệu mƣa quan trắc. Vì các phân tích đòi hỏi phải đƣợc thực hiện trên trƣờng số liệu
đầy đủ và liên tục theo cả không gian và thời gian nên bộ số liệu đƣợc chọn để đƣa ra
các nhận định đầu tiên về giai đoạn nghiên cứu sẽ là bộ số liệu mƣa Global
Precipitation Climatology Project (GPCP) và số liệu gió vĩ hƣớng tái phân tích của
NCAR/NCEP . Trong đó, ngày bùng nổ gió mùa mùa hè cho khu vực Việt Nam là
ngày đƣợc Đài Khí tƣợng Thủy văn khu vực Nam Bộ xem là ngày bắt đầu mùa mƣa ở
Nam Bộ và đƣợc kiểm tra lại bởi mƣa GPCP và gió vĩ hƣớng của NCAR/NCEP . Các
ngƣỡng chỉ tiêu phải thỏa mãn những điều kiện sau: