Cấu trúc của rãnh đông á và ảnh hưởng của nó đến thời tiết mùa đông việt nam

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------

Trần Thị Huyền Trang

CẤU TRÚC CỦA RÃNH ĐÔNG Á VÀ ẢNH HƢỞNG
CỦA NÓ ĐẾN THỜI TIẾT MÙA ĐÔNG VIỆT NAM

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội – 2015


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------

Trần Thị Huyền Trang

CẤU TRÚC CỦA RÃNH ĐÔNG Á VÀ ẢNH HƢỞNG
CỦA NÓ ĐẾN THỜI TIẾT MÙA ĐÔNG VIỆT NAM

Chuyên ngành: Khí tượng và khí hậu học
Mã số: 60 44 02 22
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
PGS.TS. NGUYỄN MINH TRƯỜNG

Hà Nội – 2015

LỜI CẢM ƠN
Trước hết, tôi xin gửi lời cảm ơn đến thầy giáo hướng dẫn của tôi – PGS.TS.
Nguyễn Minh Trường. Thầy đã tận tâm hướng dẫn, giúp đỡ, chỉ bảo tôi trong suốt
quá trình làm luận văn. Nhiều lúc có quá nhiều công việc khiến tôi xao nhãng, thầy
là người nhắc nhở và động viên tôi.
Trong quá trình làm luận văn, tôi đã nhận được rất nhiều những sự góp ý
chân thành và bổ ích về kiến thức chuyên môn, sự giúp đỡ về hệ thống máy tính. Tôi
muốn gửi lời cảm ơn đến các thầy các cô và các anh, chị, em đang công tác ở bộ
môn Khí tượng và Biến đổi khí hậu.
Trong quá trình học tập và làm thủ tục bảo vệ, tôi nhận được sự giúp đỡ của
ban lãnh đạo và các thầy cô trong Khoa Khí tượng Thuỷ văn và Hải dương học,
Phòng Sau đại học. Tôi xin chân thành cảm ơn.
Tôi cũng gửi lời cảm ơn chân thành tới ban lãnh đạo, các anh chị đồng
nghiệp ở Khoa Khí tượng Thuỷ văn – Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường đã
tạo điều kiện tốt nhất cho tôi trong quá trình học.
Cuối cùng, tôi xin cảm ơn gia đình và bạn bè đã luôn bên cạnh, cổ vũ động
viên tôi rất nhiều.
Tận trong trái tim mình, tôi luôn biết ơn, yêu quý và trân trọng tất cả mọi người!

Học viên cao học

Trần Thị Huyền Trang


DANH MỤC KÝ HIỆU VIẾT TẮT
NCEP –CAR

Trung tâm Nghiên cứu và Dự báo Khí quyển và Môi trường
(National Centers for Environmental Prediction - National
Center for Atmospheric Research)

EOF

Hàm trực giao kinh nghiệm (Empirical Orthogonal Function)

AO

Dao động Bắc cực (Arctic Oscillation)

ENSO

El- Nino và dao động Nam (El-Nino Southern Ocssilation)

PNA

Dao động Thái Bình Dương - Bắc Mỹ (Pacific North
American).

TAI

Chỉ số nghiêng của trục rãnh (Trough Axis Index)

Grad Tn

Gradient nhiệt độ theo phương ngang

EAT

Rãnh Đông Á (East Asia Trough)

EAWM

Gió mùa mùa đông Đông Á (East Asian Winter Monsoon)

KKL

Không khí lạnh

KKLTC

Không khí lạnh tăng cường

KKLTCY

Không khí lạnh tăng cường yếu

KKLTCM

Không khí lạnh tăng cường mạnh

KKLTCTB

Không khí lạnh tăng cường trung bình

GMĐB

Gió mùa đông bắc

GMĐBM

Gió mùa đông bắc mạnh

GMĐBY

Gió mùa đông bắc yếu

GMĐBTB

Gió mùa đông bắc trung bình


Mở đầu
Rãnh Đông Á là được tạo ra bởi sóng Rossby hay còn gọi sóng hành tinh trên
đới gió tây nên có sự biến đổi lớn cùng với sự lan truyền và phát triển của hệ thống
sóng dài quy mô hành tinh. Rãnh Đông Á có vai trò quan trọng trong quá trình xâm
nhập lạnh ở Việt Nam. Khi rãnh mở rộng và khơi sâu sẽ tạo điều kiện thuận lợi đưa
không khí lạnh từ cực về vùng nhiệt đới. Áp cao Siberia ở mặt đất được tăng
cường, có thể gây ra đợt xâm nhập lạnh về phía nam Trung Quốc và Việt Nam dưới
dạng các front lạnh. Khi sống Ural tiến về phía bắc, rãnh có trục đông bắc – tây
nam thì không khí lạnh thẳng xuống phía nam mạnh hơn trong đó Việt Nam là một
trong các nước chịu ảnh hưởng.
Mặc dù có vai trò lớn trong hệ thống thời tiết nhưng những hiểu biết và
nghiên cứu về rãnh Đông Á là chưa nhiều và chưa sâu. Là một giảng viên giảng
dạy và nghiên cứu về khí tượng Synop tôi muốn lựa chọn đề tài: “Cấu trúc của
rãnh Đông Á và ảnh hƣởng của nó đến thời tiết mùa đông Việt Nam” để nghiên
cứu sâu hơn một đối tượng Synop có ảnh hưởng lớn đến Việt Nam và làm giàu kiến
thức chuyên môn, làm tài liệu tham khảo trong giảng dạy.
Bố cục của luận văn chia làm 4 phần ngoài phần mở đầu, kết luận và tài liệu
tham khảo như sau:
Chương I: Tổng quan nghiên cứu về rãnh Đông Á.

Chương II: Số liệu và phương pháp nghiên cứu.
Chương III: Cấu trúc khí hậu của rãnh Đông Á.
Chương IV: Ảnh hưởng của rãnh Đông Á tới thời tiết mùa đông.

1


Chƣơng 1
TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU VỀ RÃNH ĐÔNG Á
1.1 Các nghiên cứu rãnh Đông Á trên thế giới
Gió mùa mùa đông Đông Á có vai trò khí hậụ quan trọng tới mùa đông khu vực
Đông Á, nó ảnh hưởng tới đời sống sinh hoạt cũng như kinh tế của rất nhiều quốc
gia, vùng lãnh thổ trong khu vực như Đài Loan, Nhật Bản, Trung Quốc…Trong đó
rãnh Đông Á là nguyên nhân ảnh hưởng đến cường độ và phạm vi của gió mùa mùa
đông Đông Á.

Hình 1.1. Các thành phần của gió mùa mùa đông Đông Á [6]
Wang [6] cho rằng thành phần ở bề mặt của gió mùa mùa đông Đông Á là các
trung tâm khí áp bề mặt, ở mực giữa là rãnh Đông Á và mực cao là dòng xiết gió tây
cận nhiệt đới như Hình 1.1, cũng theo tác giả tìm hiểu thì sóng Rossby ở trên làm
tăng sự lạnh ở mực thấp bằng bình lưu lạnh dẫn đến làm lạnh bề mặt, còn dị thường
lạnh mực dưới đóng vai trò như dị thường xoáy thế xoáy nghịch và củng cố sống
trên cao dẫn đến tăng cường sóng Rossby mực trên. Sự tác động qua lại giữa sóng
Rossby mực cao và dị thường lạnh bề mặt dẫn đến sự tăng cường lẫn nhau.Vì vậy
sóng Rossby mực 500 mb và dị thường nhiệt bề mặt tác động qua lại dẫn đến sóng
truyền lên trên và làm sâu rãnh Đông Á thể hiện ở Hình 1.2.
Wang và Lu [7] gió mùa mùa đông Đông Á ở bề mặt được cấu thành từ 3
trung tâm: áp cao Siberia, áp thấp Aleut và vùng thấp Marine Continent ở quần đảo
Indonesia. Hai đặc tính quan trọng khi xem xét sự biến thiên của gió mùa mùa đông
Đông Á quy mô nội năm là cường độ và đường đi.

2


Hình 1.2. Sơ đồ sinh xoáy thuận gắn với sự đi đến của một nhiễu động xoáy dương
mực cao trên một khu vực tà áp mực thấp. Hoàn lưu mực cao được sinh ra sẽ mạnh
thêm dị thường mực cao ban đầu và có thể dẫn đến sự khuếch tán của nhiễu động
(Hoskins et al, 1985)
Hai đặc tính này liên quan mật thiết tới pha và biên độ của sóng hành tinh khí
quyển. Cường độ hoạt động của nó trên khu vực Á- Âu và Châu Á -Thái bình dương
bị ảnh hưởng bởi hình thế ngăn chặn của vùng Thái bình Dương và Ural. ENSO và
băng biển Băng Dương là yếu tố ngoại lực tác động tới EAWM trong đó ENSO ảnh
hưởng với chu kỳ thập kỷ. Những đặc tính xâm nhập lạnh ở bề mặt bị chi phối bởi
hai yếu tố trên cao: rãnh Đông Á ở mực giữa tầng đối lưu và dòng xiết gió tây tầng
đối lưu.
Bảng 1.1. Biến, khu vực và ảnh hưởng của các chỉ tiêu đến gió mùa mùa đông Đông
Á [8].
Chỉ
tiêu
ISHI

Biến
số
SLP

IJHUN

U300hPa

ISUN

ICHEN

H500hPa
V10m

Khu vực
(1100E, 200-500N) và
(1600E, 200-500N)
(27,50- 37,50N, 1100–
1700E) và
(500-600N, 1100-1700E)
(300-400N, 1250-1450E)
(250-400N, 1200-1400E) và
100-250N, 1100-1300E

Ảnh hƣởng tới EAWM

Chỉ số lớn thì EAWM
mạnh
Chỉ số nhỏ thì EAWM yếu
Chỉ số nhỏ thì EAWM
mạnh
Chỉ số lớn thì EAWM yếu

Hui và cộng sự [8], qua phân tích các năm có gió mùa mùa đông Đông Á
mạnh thể hiện qua gió đông bắc mạnh hơn, nhiệt độ vùng cận nhiệt giảm mạnh thì

3

cả áp cao Siberia và dòng xiết gió tây đều rất mạnh, áp thấp Aleut và rãnh Đông Á
khơi sâu. Dựa vào các chỉ tiêu của các nghiên cứu dùng cường độ của một hoặc
nhiều thành phần trong hoàn lưu gió mùa này như sự chênh lệch khí áp đất – biển
ISHI (Shi, 1996); Trung bình gió kinh hướng mực dưới tầng đối lưu V10m (Ji và Sun,
1997; Chen và cộng sự, 2001); Gió vĩ hướng ở lớp trên tầng đối lưu U300hPa (Jhun và
Lee, 2004); rãnh Đông Á H500hPa (Sun và Sun, 1995). Nhóm tác giả [8] so sánh xem
các chỉ tiêu về gió mùa mùa đông Đông Á có liên quan mật thiết với nhau và có sự
thay đổi như thế nào trong giai đoạn nghiên cứu. Bốn chỉ tiêu được mô tả chi tiết ở
Bảng 1.1
Qua phân tích chỉ ra các năm gió mùa mùa đông Đông Á mạnh là 1961/62,
1967/68, 1976/77, 1980/81, 1983/84, 1985/86; Các năm có gió mùa mùa đông Đông
Á yếu 1958/59, 1972/1973, 1978/79, 1989/90, 1997/98. Khi xét hệ số tương quan
giữa các chỉ số với độ cao địa thế vị mực 500 mb thì hệ số tương quan âm đáng kể
quanh khu vực rãnh Đông Á, có nghĩa là rãnh Đông Á khơi sâu vào năm gió mùa
mùa đông Đông Á mạnh và ngược lại.

Hình 1.3. Hệ số tương quan của các chỉ số ISHI, IJHUN, ISUN, ICHEN với độ cao địa thế
vị mực 500mb [8]
Các nghiên cứu gần đây nghiên cứu rõ hơn cấu trúc của rãnh Đông Á cũng
như cơ chế ảnh hưởng tới sự xâm nhập lạnh ở bề mặt. Điển hình như nghiên cứu
của Wen Chen và cộng sự (2013) [9] về độ nghiêng của trục rãnh và cơ chế biến
thiên nội năm của nó trong mùa đông sử dụng số liệu tái phân tích: độ cao địa thế
vị, gió ngang, nhiệt độ không khí, giáng thuỷ trung bình tháng của NCEP – NCAR,

4


KẾT LUẬN
Rãnh Đông Á là thành phần của sóng hành tinh (sóng Rossby) trên đới gió
tây trên cao. Nó là một thành phần quan trọng ảnh hưởng tới cường độ và phạm vị

của gió mùa mùa đông Đông Á bởi cường độ và đường đi của gió mùa mùa đông
Đông Á liên quan mật thiết tới pha và biên độ của sóng hành tinh. Ngoài ra, rãnh
còn đóng vai trò chi phối xâm nhập lạnh ở bề mặt, là dòng dẫn cho trung tâm áp cao
lạnh lục địa dịch chuyển về phía nam.
Rãnh có tương quan cao với một số chỉ số. Khi chỉ số AO và ENSO ở pha
dương thì rãnh suy yếu, không khí lạnh dịch chuyển sang phía đông. Ngược lại, khi
AO và ENSO ở pha âm thì rãnh khơi sâu, không khí lạnh dịch chuyển về phía nam.
Qua phân tích số liệu tái phân tích giai đoạn 1985 – 2014 cho thấy rãnh Đông Á có
vị trí trung bình vào khoảng 200N đến 500N và 1200E đến 1500E. Rãnh được hình
thành do sự di chuyển của sống Rossby trên đới gió tây với chu kỳ 4-6 ngày. Rãnh
được tạo ra do sự kết hợp của rãnh của áp thấp cận cực và rãnh của dòng xiết gió tây
cận nhiệt đới. Rãnh thường có hướng đông bắc – tây nam theo phương ngang. Trong
phần lớn trường hợp rãnh hướng bắc – nam lệch đông ra biển vào cuối đông và lấn
sâu vào trong lục địa vào đầu đông. Rãnh nghiêng về phía tây theo chiều phương
đứng và chỉ phát triển mạnh nhất ở mực 500mb đến 200mb.
Xét về các quá trình động lực học của rãnh, phía sau rãnh thường có dòng
giáng với tốc độ mạnh nhất từ mực 500mb đến 700mb ở khu vực 400N đến vĩ độ
200N. Phía trước rãnh là dòng thăng suốt từ mực thấp lên trên cao. Bình lưu xoáy âm
rất mạnh tạo độ cong xoáy nghịch cho nhánh phía sau rãnh và có bình lưu xoáy
dương mạnh tạo độ cong xoáy thuận cho nhánh phía trước rãnh. Bình lưu xoáy càng
mạnh thì rãnh càng rõ và sâu. Bình lưu lạnh ở phía sau rãnh và bình lưu nóng ở phía
trước rãnh. Khi rãnh Đông Á khơi sâu, áp cao lạnh lục địa tăng cường, bình lưu
nhiệt và bình lưu xoáy mạnh thì xâm nhập lạnh mạnh đến Việt Nam. Khi rãnh Đông
Á đầy lên, áp cao lạnh lục địa suy yếu hơn, bình lưu nhiệt và bình lưu xoáy yếu thì
xâm nhập lạnh yếu đến Việt Nam.

5


TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tiếng việt
1. Dấu hiệu synop dùng trong dự báo hạn 2, 3 ngày đối với các đợt xâm nhập lạnh
vào Việt Nam, Trần Công Minh, Tạp chí khoa học ĐHQGHN, KHTN & CN,
TXXI, số 3PT, 2005
2. Thử nghiệm cải tiến chỉ tiêu dự báo không khí lạnh các tháng cuối mùa đông
bằng phương pháp synop. Trần Công Minh. QT-00-28. ĐH KHTN –
ĐHQGHN.
3. Khí tượng Synop nhiệt đới, Trần Công Minh. NXB ĐHQGHN, năm 2006
4. Thái Thị Thanh Minh (2015), Cấu trúc, phạm vi và cường độ hoạt động của
rãnh Đông Á, tạp chí Khí tượng Thuỷ văn, số 2.
5. Thái Thị Thanh Minh và Trần Thị Huyền Trang (2015), Rãnh Đông Á và sự
biến đổi nhiệt độ trong thời kỳ mùa đông ở Việt Nam, tạp chí Khí tượng Thuỷ
văn, số 7, trang 23-30.
Tiếng Anh
6. Lin Wang et al (2015), Intraseasonal variation of the strength of the East
Asian trough and its climatic impacts in boreal winter, Workshop on S2S
predictability of Monsoons, Jeju, 22-24, June.
7. Wang L. , M. -M. Lu (2013), The East Asian winter monsoon, in: The Fifth
WMO International Workshop on Monsoons (IWM-V), Macao, 28 October-1
November, 2013, 252-260
8. Gaohui (2007), Comparison of East Asian winter monsoon indices,
Adv.Geosci, 10, 31-37.
9. Wang L. , W. Chen, W. Zhou, et al. (2009), Interannual variations of East
Asian trough axis at 500 hPa and its association with the East Asian winter
monsoon pathway, J. Climate, 22, 600-614.

6


10. Wang lin, Chen Wen (2010), How well do existing indices measure the

strength of the East Asian Winter Monsoon,Advances in atmospheric sciences,
Vol. 27, No. 4, 855 – 870.
11. Marco Yu – Ting – Leung, Wen Zhou (2015), Variation of circulation and
East Asian climate associated with anomalous strength and displacement of
the East Asian trough. Clim Dyn(2015), doi 10.1007/s00382-015-2504-6.
12. Ding Yihui, Liu Yanju, Liang Sujie, Interdecedal variability of the East Asian
Winter Monsoon and its possible links to global climate change, Journal of
meteorological research, Vol. 28, No. 5, 693 – 713.
13. Lin Wang, Ronghui Huang, Wen Chen, Lihua Kang, (2009), Interdecadal
variations of the East Asian Winter Monsoon and their Association with quasi
– stationary planetary wave activity, Jounal of climate, Vol 22, 4860-4871.
14. Wei and Li (2009), Regional Differences and Mutations Characteristic of East
Asian Winter, Monsoon, Plateau Meteor, Vol.28, 1149-1157.
15. An introduction to dynamic meteorology, James R. Holton, 2004, the fourth.
16. />17. />
7


8