Dự báo mưa do ảnh hưởng của xoáy thuận nhiệt đới bằng mô hình rams hạn 3 ngày (tóm tắt trích đoạn)

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

TRẦN TIẾN ĐẠT

TÊN ĐỀ TÀI LUẬN VĂN
DỰ BÁO MƯA DO ẢNH HƯỞNG CỦA XOÁY THUẬN NHIỆT ĐỚI
BẰNG MÔ HÌNH RAMS HẠN 3 NGÀY

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

HÀ NỘI - 2017


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

TRẦN TIẾN ĐẠT

TÊN ĐỀ TÀI LUẬN VĂN
DỰ BÁO MƯA DO ẢNH HƯỞNG CỦA XOÁY THUẬN NHIỆT ĐỚI
BẰNG MÔ HÌNH RAMS HẠN 3 NGÀY

Chuyên ngành: Khí tượng và Khí hậu học
Mã số: 60440222

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

TS. Công Thanh

HÀ NỘI - 2017


LỜI CẢM ƠN
Học viên xin gửi lời cảm ơn chân thành, sâu sắc tới TS Công Thanh, người
đã tận tình hướng dẫn cũng như tạo mọi điều kiện cho tôi trong thời gian học tập
để tôi có thể hoàn thành luận văn này.
Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các Thầy cô và các cán bộ trong khoa
Khí tượng–Thủy văn và Hải dương học đã cung cấp cho tôi những kiến thức chuyên
môn, đã giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi về cơ sở vật chất trong suốt thời gian tôi
học tập và làm việc tại Khoa.
Xin gửi lời cảm ơn tới Phòng Sau đại học, Trường Đại học Khoa học Tự
nhiên, đã tạo điều kiện cho tôi trong quá trình tôi học tập tại trường.
Xin gửi lời cảm ơn đến lãnh đạo Trung tâm Ứng dụng công nghệ và Bồi
dưỡng nghiệp vụ KTTV và môi trường đã tạo điều kiện thời gian và cơ sở vật chất
cho tôi được học tập trong quá trình công tác.
Cuối cùng, tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến gia đình, người thân
và bạn bè, những người luôn dành cho tôi sự quan tâm động viên và tạo mọi điều
kiện tốt nhất để tôi có động lực học tập, phấn đấu trong suốt thời gian học tập tại
trường.

Trần Tiến Đạt


Mục Lục
DANH MỤC HÌNH ....................................................................................................... I
DANH MỤC BẢNG .................................................................................................... II
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ........................................................................ III

Mở đầu ............................................................................................................................1
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH DỰ BÁO MƢA DO BÃO ...............2
1.1. Một số cơ chế vật lý liên quan đến mƣa do bão ................................................... 5
1.1.1. Nguồn cung cấp ẩm ...................................................................................6
1.1.2.
1.1.3.

Chuyển động ngoại nhiệt đới.....................................................................7
Địa hình ......................................................................................................8

1.1.4.

Hệ thống đối lưu qui mô vừa .....................................................................9

1.1.5.

Lớp biên ....................................................................................................11

1.2.
1.3.

Đối lƣu trong dải mƣa do bão...............................................................................12
Một số nghiên cứu trong và ngoài nƣớc .............................................................14

CHƢƠNG 2: MÔ HÌNH DỰ BÁO THỜI TIẾT QUY MÔ VỪA RAMS VÀ ÁP
DỤNG DỰ BÁO LƢỢNG MƢA DO BÃO HẠN 3 NGÀY CHO KHU VỰC VIỆT
NAM ..............................................................................................................................21
2.1. Giới thiệu về mô hình RAMS ...............................................................................21
2.1.1. Lý thuyết về sơ đồ tham số hóa đối lưu KUO và Kain-Frich .................22
2.1.2. Áp dụng mô hình RAMS để dự báo mưa do bão hạn 3 ngày trên khu

vực Việt Nam. .........................................................................................................27
CHƢƠNG 3: THỬ NGHIỆM DỰ BÁO LƢỢNG MƢA BẰNG MÔ HÌNH RAMS
HẠN 3 NGÀY CÓ SỬ DỤNG PHƢƠNG PHÁP THAY ĐỔI SƠ ĐỒ ĐỐI LƢU.32
3.1. Nghiên cứu trƣờng hợp lựa chọn .........................................................................32
3.1.1. Mô tả bão Mirinae ....................................................................................32
3.1.2. Phân tích kết quả dự báo mưa do bão Mirinae ......................................35
3.2. Đánh giá khả năng dự báo mƣa của mô hình dựa trên kết quả mô phỏng 19
cơn bão ................................................................................................................................44
3.2.1. Hạn 24 giờ. ...............................................................................................45
3.2.2. Hạn 48 giờ ................................................................................................48
3.2.3. Hạn 72 giờ ................................................................................................49
KẾT LUẬN ..................................................................................................................51
Tài liệu tham khảo .......................................................................................................52


DANH MỤC HÌNH
Hình 1: Ảnh hưởng bởi mưa do bão đối với các khu vực trên thế giới [34] ..............2
Hình 2: Phân loại mưa do bão [9]..............................................................................4
Hình 3: Các quá trình vật lý có liên quan đến mưa do xoáy thuận nhiệt đới [31].....5
Hình 4:[31] a) Sơ đồ cấu trúc dải mưa trong giai đoạn trưởng thành của bão. b) Sơ
đồ biểu diễn các chuyển động đối lưu có liên quan đến hai ổ đối lưu trưởng thành
tại hai vị trí khác nhau tính từ trung tâm bão. c) Sơ đồ động lực trong một dải mưa
xếp thành tầng được chỉ ra bởi các đường thể hiện độ phản hồi. ............................13
Hình 5: Phân bố tổng lượng mưa hàng tháng (màu xanh nước biển), mưa do bão (
màu đỏ), mưa có nguồn gốc khác ( màu xanh lá), của tám trạm thời tiết trên ba khu
vực ven biển Việt Nam ( đơn vị mm). Những chấm đen là vị trí trạm. .....................18
Hình 6: Miền lưới tính của mô hình..........................................................................28
Hình 7: Sơ đồ biểu diễn các chỉ số phục vụ đánh giá chất lượng dự báo mưa ........29
Hình 8: Quĩ đạo bão Mirinae....................................................................................32
Hình 9: Hình thế khí áp mặt đất của bão Mirinae trước và sau khi đổ bộ ...............34

Hình 10: Lượng mưa (mm/24h): a) Mưa thực; và mưa mô phỏng bởi các phương
án: b) K-K; c) K-KF; d) KF-K; e) KF-KF. ...............................................................36
Hình 11: Hơi nước (g/kg) mô phỏng bởi: a) K-K; b) K-KF; c) KF-K; d) KF-KF ...37
Hình 12: Tốc độ thẳng đứng (m/s) trung bình kinh hướng khu vực tâm bão của các
phương án dự báo .....................................................................................................38
Hình 13: Lượng mưa (mm/24h): a) Mưa thực; và mưa mô phỏng bởi các phương
án: b) K-K; c) K-KF; d) KF-K; e) KF-KF. ...............................................................39
Hình 14: Hơi nước (g/kg) mô phỏng bởi: a) K-K; b) K-KF; c) KF-K; d) KF-KF ...40
Hình 15: Tốc độ thẳng đứng (m/s) trung bình kinh hướng khu vực tâm bão của các
phương án dự báo .....................................................................................................41
Hình 16: Lượng mưa (mm/24h): a) Mưa thực; và mưa mô phỏng bởi các phương
án: b) K-K; c) K-KF; d) KF-K; e) KF-KF ................................................................42
Hình 17: Hơi nước (g/kg) mô phỏng bởi: a) K-K; b) K-KF; c) KF-K; d) KF-KF ...43
Hình 18: Tốc độ thẳng đứng (m/s) trung bình kinh hướng khu vực tâm bão của các
phương án dự báo .....................................................................................................44

I


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1: Vị trí và cƣờng độ bão Mirinae ...............................................................33
Bảng 2: Phƣơng án thử nghiệm .............................................................................35
Bảng 3: Tên cơn bão và số trƣờng hợp bão đƣợc dùng trong nghiên cứu ........45
Bảng 4: Điểm số đánh giá mƣa hạn 24 giờ (thời hạn dự báo 12-36 giờ) ............46
Bảng 5: Điểm số đánh giá mƣa hạn 48 giờ (thời hạn dự báo 36-60 giờ) ............48
Bảng 6: Điểm số đánh giá mƣa hạn 72 giờ (thời hạn dự báo 60-84 giờ) ............50

II

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
AMO

Dao động liên thập kỷ Đại Tây Dương (Atlantic Multidecadal
Oscillation)

ATNĐ

Áp thấp nhiệt đới

CLATEX

Dự án thử nghiệm bão đổ bộ trên khu vực Trung Quốc (China
Landfalling Typhoon Experiment)

CPS

Sơ đồ tham số hóa đối lưu (Convective parameterization schemes)

ELDORA

Hệ thống Radar độ phân giải cao lắp trên máy bay (Electra Doppler
Radar)

ENSO

El Nino dao động nam (El Nino Southern Oscillation)

ET

Chuyển động ngoại nhiệt đới (Extratropical transition)

GFDL

Phòng thí nghiệm địa vật lý động lực học chất lỏng (Geophysical
Fluid Dynamics Laboratory) của NOAA

HRM

Mô hình dự báo thời tiết khu vực phân giải cao (The Highresolution Regional Model)

JMA

Cơ quan Khí tượng Nhật Bản (Japan Meteorological Agency)

JMANHM

Mô hình phi thủy tĩnh của cơ quan Khí tượng Nhật Bản (Japan
Meteorological Agency Non-Hydrostatic Model)

JRA-25

Dự án Số liệu tái phân tích thời gian dài Nhật Bản (Japanese longterm Reanalysis project)

KTTV

Khí tượng thủy văn

LCL

Lực ngưng kết (Lifting Condensation Level)

LFS

Mực giáng tự do (Level of Free Sinking)

MM5

Mô hình số phi thuỷ tĩnh (The PSU/NCAR mesoscale model)

NCEP

Trung tâm dự báo môi trường quốc gia (National Centers for
Environmental Prediction)

NOAA

Cơ quan Khí tượng và Hải dương Quốc gia Mỹ (National Oceanic
and Atmospheric Administration)

PSH

Áp cao cận nhiệt Tây Thái Bình Dương (Pacific subtropical high)

TC

Xoáy thuận nhiệt đới (Tropical cyclone)

RAMS

Hệ thống Mô hình hóa khí quyển khu vực (Regional Atmospheric
Modeling System)

III


Mở đầu
Dự báo mưa đặc biệt là dự báo mưa do bão được coi là một trong những vấn
đề khó khăn nhất đối với bài toán dự báo thời tiết. Mặc dù ngày nay sự phát triển
của mô hình số đã cải thiện đáng kể trong việc dự báo gió, nhiệt độ, áp suất mực
nước biển, độ cao địa thế vị, nhưng những tiến bộ trong dự báo mưa do bão vẫn còn
rất hạn chế. Những khó khăn trong việc dự báo mưa có thể khái quát bởi ba vấn đề
cơ bản. Thứ nhất là những hiểu biết của chúng ta về giáng thủy vẫn còn hạn chế.
Thứ hai, dữ liệu đo đạc thưa thớt dẫn tới độ chính xác của điều kiện ban đầu của mô
hình. Vấn đề thứ ba có liên quan đến độ phân giải mô hình và các quá trình qui mô
dưới lưới trong một mô hình qui mô vừa. Sau này được biết đến như là vấn đề tham
số hóa đối lưu và sự phức tạp cũng như những thách thức mà nó đặt ra đã được
nghiên cứu trong một thời gian dài [36].
Tại Việt Nam đã có rất nhiều những nghiên cứu số được thực hiện nhằm dự
báo bão và những ảnh hưởng của nó tuy nhiên vẫn còn rất nhiều câu hỏi đặt ra trong
quá trình dự báo hiện tượng thời tiết nguy hiểm này. Trong khuôn khổ luận văn này
học viên thực hiện thử nghiệm dự báo mưa do ảnh hưởng của bão bằng mô hình
RAMS với thời hạn dự báo 3 ngày, trên cơ sở thay đổi hai sơ đồ đối lưu KUO và
Kain-Fritsch tích hợp trong mô hình RAMS, nhằm đưa ra những đánh giá ban đầu
về ảnh hưởng của việc thay đổi sơ đồ đối lưu đến dự báo lượng mưa do bão. Bố cục
luận văn bao gồm 3 chương chính:
Chương 1: Tổng quan về tình hình dự báo mưa do bão.
Chương 2: Mô hình dự báo thời tiết quy mô vừa RAMS và áp dụng dự báo lượng
mưa do bão hạn 3 ngày cho khu vực Việt Nam.
Chương 3: Thử nghiệm dự báo lượng mưa bằng mô hình RAMS hạn 3 ngày có sử

dụng phương pháp thay đổi sơ đồ đối lưu.

1


CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH DỰ BÁO MƢA DO BÃO
Bão là một trong những hiện tượng thời tiết vô cùng nguy hiểm, gây ảnh
hưởng lớn tới nền kinh tế, xã hội của nhiều quốc gia ven biển, đặc biệt là đối với
những quốc gia có đường bờ biển dài như Việt Nam. Khi nói tới bão người ta
thường đề cập tới những hệ quả mà nó gây ra như gió mạnh, sóng lớn, nước dâng
do bão…và đặc biệt là lượng mưa rất lớn gây ra bởi sự giải phóng lượng nước
khổng lồ tích tụ trong quá trình hình thành bão. Theo nghiên cứu của Prat [34],
ông dựa vào số liệu toàn cầu của NOAA, số liệu vệ tinh, số liệu phân tích và đưa
ra kết luận mưa do bão ảnh hưởng tới một diện tích khá lớn trên hầu hết các châu
lục, cụ thể nó ảnh hưởng tới những khu vực như : Bắc và Trung Mĩ (NCA), Tây
và Nam Á (SWA), Đông Á (EAS), Đông Phi (EAF) và châu Úc (OCE) (số liệu từ
1998-2009).

Hình 1: Ảnh hưởng bởi mưa do bão đối với các khu vực trên thế giới [34]
Những nghiên cứu của nhóm cho thấy mưa do bão chiếm khoảng 6-10 %
lượng mưa hằng năm của các khu vực chịu ảnh hưởng bởi bão. Trong đó có thể
thấy khu vực Đông Á, bão nhiệt đới cung cấp lượng mưa khoảng 11% lượng mưa
hàng năm của khu vực (một con số khá cao, chỉ đứng sau đông Phi 12%). Với ảnh

2


hưởng lớn như vậy nên những nghiên cứu về mưa do bão ở khu vực này và đặc biệt
là ở Việt Nam là một vấn đề rất cấp thiết.

Nghiên cứu của Chen và Li (2004) [9], đã xác đinh vùng mưa do bão như
sau (hình 2):
A. Vùng mưa tại tâm bão.
B. Dải mưa bao quanh hoặc dải mưa hình xoắn ốc. Trong đó B1 có liên quan
đến rãnh dạng chữ V ngược và B2 có liên quan đến độ đứt gió trong lớp
thấp của bão đổ bộ.
C. Mưa tạo bởi hệ thống qui mô trung bình hoặc qui mô yếu (vòi rồng) nó
thường xảy ra ở góc phần tư phía Đông Bắc.
D. Mưa không ổn định, thường xảy ra ở khu vực phía nam của lõi nơi
không khí lạnh trên cao và không khí ấm tầng thấp chồng lên nhau.
E. Mưa ngoại biên có liên quan đến dòng gió mạnh, nó đôi khi xuất hiện
trong front do hướng chuyển động của xoáy thuận nhiệt đới. Hệ thống qui
mô trung bình này đôi khi gây ra vòi rồng.
F. Mưa từ xa. Nó xuất hiện trong font ở rãnh phía Tây vĩ độ trung bình hoặc
có liên quan với hội tụ do địa hình cách xa hệ thống hoàn lưu bão đổ bộ.
Vùng mưa tại tâm thường mang lại lượng mưa lớn nhất, đặc biệt là trong giai
đoạn đổ bộ của bão. Mưa rãnh V ngược (B1) và mưa đường đứt (B2) cũng có thể
lớn hơn mưa khu vực trung tâm, đặc biệt trong giai đoạn bão đổ bộ. Tỷ lệ mưa và
phân bố mưa từ xa phụ thuộc vào vận chuyển ẩm bởi dòng xiết Đông Nam.
Cũng theo một nghiên cứu của Tim Marchok và cộng sự (2014) [31], lượng
mưa gần mắt bão chủ yếu gây ra bởi đối lưu và được kết hợp với các hoàn lưu phụ
của cơn bão (Đối xứng hướng về tâm bão theo chiều dọc). Tỷ lệ lượng mưa tại khu
vực này rất lớn và có thể đạt 70 mm/h-1 hoặc thậm chí lớn hơn. Lượng mưa ngoài
khu vực mắt bão, trong các dải mây mưa hình xoắn ốc là một hỗn hợp của cả mưa
đối lưu và mưa do mây xếp thành tầng. Ngoại vi của hai vùng mưa trên có thể có
mưa do mây xếp thành tầng nhưng với cường độ yếu hơn.

3

A Lõi mưa
B Dải mưa bao quanh hoặc dải mưa
hình xoắn ốc
B1 Rãnh mưa hình chữ V ngược
B2 Mưa đường đứt

Rãnh
Tây

C Hệ thống mưa qui mô vừa và
nhỏ
D Mưa không ổn định
E Mưa ngoại biên
F Mưa từ xa

Mưa ngoại
biên

Hình 2: Phân loại mưa do bão [9]
Trong bài báo “Tổng quan về nghiên cứu và dự báo mưa có liên quan đến
bão đổ bộ” của Chen Lianshou và cộng sự (2010) [8] đã tiến hành mô tả vùng mưa
có liên quan đến bão đổ bộ và những hệ thống tương ứng, đồng thời tác giả cũng chỉ
ra những cơ chế vật lý quan trọng ảnh hưởng tới lượng mưa và phân bố mưa do bão
đổ bộ. Nhóm nghiên cứu đưa ra các cơ chế ảnh hưởng đến lượng mưa do bão gồm:
nguồn ẩm, vận chuyển ngoại nhiệt đới, địa hình, hệ thống đối lưu qui mô trung
bình, lớp biên. Từ việc nghiên cứu thử nghiệm, nhóm nghiên cứu đưa ra kết luận,
các nguồn ẩm trong lớp thấp hơn cung cấp cho bão đổ bộ, hoặc tàn dư của bão đổ
bộ tương tác với sự khởi phát gió mùa, cũng như vận chuyển thẳng đứng của nguồn
ẩm trong đất liền (hồ, hồ chứa, sông, hơi nước bão hòa gần bề mặt…) góp phần làm
tăng đáng kể lượng mưa của bão đổ bộ. Tác động nâng của địa hình và địa hình núi

ven biển tạo ra một phân bố mưa không đối xứng cho bão đổ bộ và tăng cường tỉ lệ
mưa. Vận chuyển năng lượng lớp biên trong tàn dư của bão đổ bộ làm tăng lượng
mưa một cách đáng kể. Dưới đây chúng ta sẽ xem xét một cách chi tiết hơn những
cơ chế vật lý có liên quan chặt chẽ với lượng mưa do ảnh hưởng của bão.

4


1.1.

Một số cơ chế vật lý liên quan đến mƣa do bão
Lượng mưa do bão không chỉ phụ thuộc vào cường độ của bão khi đổ bộ, mà

còn phụ thuộc vào các tương tác phức tạp khác. Một cơn bão mạnh có thể tạo ra
lượng mưa lớn hơn, tuy nhiên nhiều trường hợp cho thấy bão suy yếu thành áp thấp
đổ bộ trong điều kiện thuận lợi có thể cho lượng mưa lớn hơn từ những cơn bão
mạnh. Một số quá trình vật lý, như vận chuyển ẩm và giải phóng ẩn nhiệt, cũng có
thể đóng một vai trò quan trọng trong việc tạo ra lượng mưa lớn trong bão.
Hình 3 minh họa sự tương tác của một số các thành phần khác nhau có liên
quan đến mưa do xoáy thuận nhiệt đới [31]:

Cung cấp ẩm
Sóng gió mùa

Rãnh Tây

Ảnh hƣởng của Sol khí

Dòng xiết

Mắt bão và dải mƣa
hình xoắn ốc

Xoáy qui
mô trung
bình và độ
đứt gió

Những ảnh
hƣởng của
môi trƣờng

Mƣa do
xoáy thuận
nhiệt đới

Tác động
của kết cấu
bên trong

Độ đứt gió thẳng đứng
Tín phong Đông Bắc

Ảnh hƣởng của địa hình

Tác động
của bề mặt
bên dƣới

Vùng đất

ven biển

Vận chuyển lớp biên

Mây vi vật lý

Hình 3: Các quá trình vật lý có liên quan đến mưa do xoáy thuận nhiệt đới [31]

5


1.1.1. Nguồn cung cấp ẩm
Nói chung, một cơn bão đổ bộ sẽ nhanh chóng tiêu tan do cả hai nguyên
nhân: một là mất nguồn cung cấp ẩm từ biển hoặc do tăng ma sát bề mặt đất. Một số
cơn bão được duy trì trong đất liền do chúng có cường độ mạnh, đặc biệt là nếu có
vận chuyển độ ẩm trong các lớp thấp hơn.
Cheng (2008)[10] đã nghiên cứu mối quan hệ giữa độ ẩm và lượng mưa
trong hai dạng bão đổ bộ. Dạng 1 gồm năm trường hợp lượng mưa lớn và dạng 2
gồm năm trường hợp lượng mưa yếu. Các trường dòng ẩm của hai nhóm được
nghiên cứu với phân tích số liệu tổng hợp. Kết quả cho thấy sự xuất hiện của một
hình thế vận chuyển ẩm mạnh dẫn đến lượng mưa lớn và ngược lại lượng mưa yếu
xảy ra khi không có sự đóng góp hơi ẩm từ một hình thế như vậy. Nghiên cứu của
Li và cộng sự (2005)[28], mô phỏng số của bão Bilis cho thấy lượng mưa sẽ giảm
đáng kể trong các mô phỏng nếu cô lập vận chuyển ẩm.
Sự vận chuyển ẩm có thể được mang tới bởi một đợt gió mùa. Sự tăng cường
mạnh lõi mưa bão có thể xảy ra thông qua quá trình tương tác giữa phần còn sót lại
của bão đổ bộ và một đợt gió mùa với những cụm mây khổng lồ. Những cơn bão
thường di chuyển về phía tây hoặc phía tây nam sau khi đổ bộ. Bão Bilis là một
trường hợp điển hình tương tác với một đợt gió mùa. Có một hình thế vận chuyển
độ ẩm với thông lượng hơi ẩm mạnh kết nối với các hoàn lưu phía đông của hoàn

lưu bão Bilis. Một tỷ lệ lượng mưa rất lớn và phân bố mưa trên một phạm vi rộng
cũng được tạo ra bởi Bilis. Một nghiên cứu của Cheng (2008)[10] cho thấy lượng
ẩm đáng kể đóng góp bởi một đợt gió mùa đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra
lượng mưa lớn trong bão Bilis.
Trong một trường hợp khác (Akihiko, 2006)[6] cũng chỉ ra rằng độ ẩm là
một trong những yếu tố quan trọng nhất liên quan đến mưa trong bão. Bão Meari đổ
bộ vào Kyushu, Nhật Bản, vào 29/9/2004, với lượng mưa lớn xảy ra trên bán đảo
Kii. Các mô phỏng số được thực hiện bằng cách sử dụng mô hình phi thủy tĩnh
(JMANHM) với độ phân giải 5 km. Hai giả thiết về độ ẩm ban đầu khác nhau được
sử dụng. Kết quả cho thấy lượng mưa lớn của bão Meari đã được mô phỏng tốt khi

6


sử dụng các điều kiện ban đầu là lượng hơi nước ngưng kết lớn. Lượng mưa yếu
được mô phỏng khi một lượng nhỏ nước ngưng kết được sử dụng làm điều kiện ban
đầu. Điều này cho thấy rằng độ ẩm đóng một vai trò quan trọng trong sự xuất hiện
của mưa lớn.
Mặt thoáng của nước, chẳng hạn như hồ, sông và hồ chứa, cũng là một
nguồn hơi nước quan trọng. Một khảo sát bằng mô hình số của Shen và cộng sự
(2002) [35] cho thấy rằng mặt nước trên đất liền thuận lợi cho việc giảm tỷ lệ tan rã
của một cơn bão đổ bộ. Họ cũng chỉ ra rằng tỷ lệ tan rã của một cơn bão đổ bộ trên
một bề mặt nước trên đất liền có liên hệ trực tiếp với độ sâu của nước.
Cũng như bề mặt nước (hồ, hồ chứa, vv), mặt đất bão hòa ẩm cũng có thể
chuyển độ ẩm để nuôi trở lại bão đã suy yếu thành áp thấp và tăng cường độ cho
bão đổ bộ và đồng thời cũng làm tăng lượng mưa của nó. Nghiên cứu số do Kong
(2002)[25] cho thấy tăng cường bất thường của bão đã suy yếu thành áp thấp
Allison (2001) liên quan chặt chẽ với tổng lượng hơi nước bão hòa bề mặt đất do
mưa lớn liên tục gây ra bởi chính bão Allison. Hệ thống đối lưu mạnh phát triển
trên bề mặt đất ấm, ẩm ướt và là thuận lợi cho việc tăng cường tàn dư xoáy và

lượng mưa của nó.
1.1.2. Chuyển động ngoại nhiệt đới
Các khảo sát đã chứng minh rằng những cơn bão sẽ tiêu tan ngay sau khi đổ
bộ bởi ma sát bề mặt mặt đất tiêu thụ năng lượng của chúng nếu chúng không được
cung cấp năng lượng từ ẩn nhiệt hoặc năng lượng từ hệ thống tà áp vĩ độ trung bình.
Quá trình tương tác giữa một cơn bão và rãnh tây có thể gây ra quá trình chuyển
động ngoại nhiệt đới (ET) của bão. Không khí lạnh phía phải sau rãnh tây có thể
xâm nhập vào các xoáy. Nửa phía tây của bão (gió bắc) sẽ lạnh hơn và nửa phía
Đông sẽ vẫn ấm (gió nam). Điều này thay đổi cấu trúc nhiệt - áp của bão. Năng
lượng tiềm năng tà áp từ quá trình ET do đó sẽ được chuyển đổi thành động năng,
bổ xung cho bão đã suy yếu thành áp thấp đổ bộ và gia tăng lượng mưa của nó.
Thí nghiệm số của Niu và cộng sự (2005) [33] cho mưa bão Sinlaku đã được
thực hiện bằng cách sử dụng mô hình MM5. Kết quả cho thấy không khí lạnh xâm

7


chiếm vào vùng ngoại vi của bão tăng lượng mưa ở khu vực tương ứng với rãnh V
ngược (B1 trong hình 1). Tuy nhiên, khi không khí lạnh xâm nhập vào các vùng gần
trung tâm cơn bão, nó làm giảm cường độ bão đột ngột và dẫn đến sự sụt giảm đáng
kể lượng mưa gần trung tâm bão, trong khi lượng mưa ở ngoại vi bão và trong khu
vực rãnh V ngược vẫn tăng lên.
Mưa bão xa xảy ra tại Thượng Hải vào ngày 05 tháng 8 năm 2001 do áp thấp
nhiệt đới trải qua một quá trình ET, và nó dẫn đến lượng mưa 302 mm trong 24 h .
Mô phỏng số (Zeng và cộng sự 2002)[39] cho thấy rằng hiệu ứng ”đảo nhiệt thành
phố" đóng một vai trò quan trọng trong việc làm tăng lượng mưa do xâm nhập
không khí lạnh tăng sự bất ổn phân tầng của vùng áp thấp. Sự kiện mưa lớn nhất đối
với Trung Quốc (1062 mm trong 24 h) được tạo ra bởi tàn dư của cơn bão Nina.
Lượng mưa này lớn hơn nhiều so với lượng mưa của bất kỳ cơn bão mạnh nào, và
được ghi nhận trong giai đoạn ET. Hầu hết các cơn bão với các quá trình ET sẽ di

chuyển về phía bắc hoặc phía tây bắc sau khi đổ bộ.
ET là một quá trình thời tiết tác động lớn xảy ra ở khu vực vĩ độ trung bình,
thỉnh thoảng ở vĩ độ thấp hơn, và thường mang lại thảm họa mưa rất lớn. Như vậy,
khả năng tồn tại mà bão có thể tạo ra một lượng mưa lớn, ví dụ, một quốc gia vĩ độ
thấp hơn như Việt Nam (Dương, 2006)[17], nếu tàn dư của nó lại tương tác với
không khí lạnh. Lượng mưa lớn nhất sẽ xảy ra khi sự đổ bộ của bão trùng với
không khí lạnh (gió mùa đông bắc) xâm nhập, hay sự xâm nhập xảy ra 12h-24 h sau
khi đổ bộ .
Không khí lạnh phù hợp xâm nhập sẽ cung cấp cho bão năng lượng tà áp
tiềm năng và bất ổn tiềm năng để tăng lượng mưa. Mặt khác, lượng mưa của các
cơn bão nhiệt đới sẽ bị kìm hãm (giảm) nếu không khí lạnh mạnh đang xâm nhập và
làm đầy lên phần còn lại của xoáy.
1.1.3. Địa hình
Địa hình ven biển và miền núi có thể ảnh hưởng đến lượng mưa kết hợp với
bão. Ví dụ, địa hình gây ra chuyển động thăng lên trên sườn đón gió của một ngọn
núi có thể đóng góp vào sự gia tăng của lượng mưa. Akihiko (2006)[6] đã nghiên

8


cứu ba trường hợp lượng mưa từ xa xảy ra trên bán đảo Kii (500 km về phía đông),
từ vị trí đổ bộ của cơn bão Meari (0422) tại Kyushu, Nhật Bản, bằng mô hình
JMANHM với địa hình được loại bỏ để tiến hành một thí nghiệm độ nhạy trên bán
đảo Kii. Các kết quả mô phỏng cho thấy một trong ba hệ thống mưa liên quan đến
việc loại bỏ địa hình, trong khi hai trường hợp kia vẫn còn. Các thí nghiệm cho thấy
rằng một số lượng mưa do bão có thể bị ảnh hưởng đáng kể bởi địa hình.
Lượng mưa ở xa cơn bão có thể bị ảnh hưởng bởi cả hai yếu tố rãnh tây ở
các vĩ độ trung bình và địa hình đồi núi. Mưa lớn có thể xuất hiện trong một khu
vực xa trung tâm của bão đổ bộ do sự tương tác giữa bão và rãnh vĩ độ trung bình,
hay sự hội tụ giữa địa hình và dòng ngoại vi của bão.

Sự phân bố bất đối xứng của lượng mưa trong bão có liên quan đến hiệu ứng
địa hình ven biển. Lượng mưa lớn và phân bố rộng có xu hướng xảy ra trong khu
vực sườn đón gió và ít mưa ở phía khuất gió. Như vậy, một phân bố bất đối xứng
của lượng mưa được hình thành do sự ảnh hưởng của địa hình ven biển. Khi một
cơn bão đổ bộ vào bờ biển phía đông, vùng bờ biển phía bắc của trung tâm bão sẽ là
vùng đón gió, chồng lên rãnh V ngược (B1 trong hình 1). Điều này sẽ gây ra lượng
mưa lớn và mở rộng phía bắc của trung tâm bão, chứ không phải ở phía nam. Mặt
khác, mô phỏng số (Liang et al., 2002)[30] đã chỉ ra rằng lượng mưa mạnh vẫn có
thể xảy ra ở sườn khuất gió của khu vực bờ biển trong một số trường hợp khi không
khí lạnh mang đến bởi những cơn gió bắc ngoài vùng bão tạo ra phân tầng không ổn
định trong khu vực sườn khuất gió.
1.1.4. Hệ thống đối lưu qui mô vừa
Phần lớn hiện tượng mưa lớn được tạo ra bởi hệ thống đối lưu mạnh qui mô
vừa, và thậm chí hệ thống qui mô nhỏ như dông, vòi rồng. Những nghiên cứu thống
kê và quan sát đã chỉ ra rằng những hệ thống này thường xảy ra trong góc phần tư
phía phải của bão. Một số hệ thống đối lưu mạnh qui mô vừa có thể được tạo ra nhờ
tương tác giữa không khí lạnh, địa hình, và chính cơn bão. Hội tụ mực thấp mạnh
với xoáy tuyệt đối và độ bất ổn định tiềm năng và dòng ra phân kì mực trên cao
thuận lợi cho sự hình thành và phát triển của hệ thống đối lưu qui mô vừa.

9


Hệ thống qui mô vừa có thể mang lại do tương tác giữa bão với địa hình địa
phương. Sự mang lại xoáy qui mô vừa này thường xảy ra trên khu vực eo biển Đài
Loan khi một cơn bão tiếp cận đảo Đài Loan từ phía Đông. Một nghiên cứu của
Meng và cộng sự (1996)[32] với bão DOT, cơn bão này đi qua eo biển Đài Loan,
chỉ ra rằng sự gây ra xoáy qui mô vừa từ bão DOT liên quan chặt chẽ đến khu vực
núi trung tâm trên đảo. Khu vực áp suất thấp ở phía khuất gió của núi cung cấp
thông tin về sự hình thành xoáy qui mô vừa tại sườn khuất gió và nó tương ứng với

lượng mưa lớn. Trong khi đó, địa hình của eo biển Đài Loan và độ mạnh của bão
cũng ảnh hưởng đến sự hình thành của xoáy qui mô vừa.
Hiện tượng mưa lớn mạnh nhất ghi lại được trên đảo Hải Nam do bão Fitow
đi dọc eo biển Quảng Châu đến phía Bắc của đảo. Một mô phỏng số (Duan và cộng
sự, 2005)[16] chỉ ra rằng xoáy qui mô vừa xảy ra trong vùng hội tụ giữa sườn đón
gió của núi và dòng bao quanh bão Fitow. Trong vùng hội tụ này, xoáy mực thấp
phát triển. Trong khi đó, phân kì trên cao tạo bởi bão Fitow trở nên mạnh và sự tăng
lên của mây tầng bất ổn định trong lớp giữa do sự xâm lấn của gió lạnh hơn làm
chuyển động thẳng đứng mạnh lên. Tất cả các quá trình này thuận lợi cho sự hình
thành của một xoáy qui mô vừa (MSV), và do đó lượng mưa tăng lên.
Hệ thống qui mô vừa cũng thường xảy ra trong bão đã suy yếu thành áp thấp
trải qua quá trình ET. Một số vùng của không khí lạnh cung cấp năng lượng tà áp và
bất ổn định tiềm năng thúc đẩy chuyển động thẳng đứng và thuận lợi cho sự phát
triển của hệ thống qui mô vừa. Một nghiên cứu của Li và cộng sự (2009)[29] cho
thấy khi một phần không khí lạnh yếu xâm nhập vào bão Rananim (0414), kết quả
là sự sinh ra của một hệ thống qui mô vừa tạo ra bởi tương tác giữa gió lạnh khô
phía bắc (không khí lạnh) và dòng ẩm từ đới gió tây (không khí nóng). Đường đứt
hội tụ qui mô vừa xảy ra trong ranh giới giữa hai dòng khí khác nhau và mưa lớn
trong tàn dư của bão tương ứng với đường đứt hội tụ qui mô vừa.
Hình thế hội tụ qui mô vừa khác là một xoáy nhỏ. Một nghiên cứu số của
Chen và Li (2004) [9] cho thấy một cơn bão có thể tăng cường nếu một xoáy qui
mô vừa hợp nhất với nó, với kết quả là gây ra mưa lớn.

10


1.1.5. Lớp biên
Dự án (CLATEX) của Trung Quốc đã được thực hiện trong giai đoạn tháng
7 và tháng 8 năm 2002 (Chen và Li, 2004)[9]. CLATEX sử dụng quan sát chuyên
sâu từ các thiết bị quan sát khác nhau trong lớp biên để nghiên cứu tác động của

truyền năng lượng từ lớp biên dựa trên sự biến đổi hoạt động bão.
Dòng năng lượng lớp biên ảnh hưởng đến cường độ và lượng mưa của tàn
dư xoáy trên đất liền. Bão Vongfong là mục tiêu nghiên cứu của CLATEX. Mô
phỏng số cho trường hợp này (Yan và cộng sự, 2005) [37] cho thấy rằng dòng
nhiệt ẩm đóng vai trò quan trọng nhất đến việc làm bão mãnh liệt hơn trong vùng
biển ngoài khơi.
Trong trường hợp khác, tàn dư của bão Nina đứng lại và duy trì trên phía
nam tỉnh Hà Nam khoảng ba ngày. Lượng mưa lớn và ngập lụt làm mặt đất phía
dưới thấp trở nên bão hòa. Một mô phỏng số sử dụng sơ đồ xoáy giả được thực
hiện. Các kết quả (Li và Chen, 2005) [28] cho thấy dòng thẳng đứng của nhiệt và
lực moment trong lớp biên trên mặt đất bão hòa ảnh hưởng đến cấu trúc, cường
độ và lượng mưa của bão đã suy yếu thành áp thấp rất lớn. Thông lượng ẩn nhiệt
và hiển nhiệt là thuận lợi cho sự duy trì và tăng cường trên đất liền, với thông
lượng hiển nhiệt có ảnh hưởng lớn trên khu vực này. Thông lượng nhiệt trong
lớp biên cũng có thể ảnh hưởng đến dải mưa xoắn ốc, tỉ lệ và phân bố. Mô phỏng
bão Nina cũng cho thấy thông lượng động lượng có thể làm suy yếu tàn dư bão,
với ma sát mặt đất làm tiêu tán năng lượng của bão đã suy yếu thành áp thấp
đáng kể.
Bên cạnh đó những cơ chế này còn có liên quan chặt chẽ với nhau và khi kết
hợp với nhau và với môi trường xung quanh chúng sẽ tạo nên những quá trình có
liên quan đến sự thay đổi cấu trúc bão phức tạp hơn nhiều. Ví dụ, sự thay đổi trong
tốc độ gió bề mặt và trường độ ẩm trên mặt đất sẽ tạo nên những ảnh hưởng xa hơn
đến động lượng khí quyển tầng cao và sự vận chuyển ẩm. Kết quả có thể làm thay
đổi độ đứt gió thẳng đứng, là yếu tố quan trọng để xác định sự phát triển đối lưu
trong bão.

11


1.2.

Đối lƣu trong dải mƣa do bão
Didlake và Houze (2013a, b)[14,15] đã tiến hành nghiên cứu cơn bão Rita

(2005) bằng các quan sát ảnh độ phân giải cao từ hệ thống radar Doppler ELDORA
(Electra Doppler Radar) nhằm phân tích gió ba chiều và độ phản hồi để hiểu rõ hơn
về cấu trúc và các lực điều khiển cấu trúc của dải mưa bão, cũng như vai trò của
chúng trong sự phát triển của hoàn lưu xoáy. Nghiên cứu cho thấy trong bão Rita,
các ổ (cells) đối lưu mạnh xảy ra trong khoảng từ 70-170km tính từ trung tâm bão.
Những ổ đối lưu này ở phía nam và phía đông nam của cơn bão như chỉ ra hình
4(a). Giả thiết là các xoáy bão gây ảnh hưởng khác nhau trên các ổ đối lưu ở các
bán kính khác nhau và do đó các ổ đối lưu này sẽ có sự khác biệt đáng kể về cấu
trúc. Các ổ đối lưu được xác định một cách khách quan dựa trên cấu trúc phản hồi
ba chiều của chúng. Những ổ đối lưu bên ngoài ( 120-170 km tính từ khu vực trung
tâm) được đặc trưng bởi ổ đối lưu 2 trong hình 4(b). Những ổ đối lưu bao gồm lõi
có độ phản hồi mạnh hướng ra bên ngoài với mưa xếp thành tầng yếu tỏa tròn ra
phía ngoài. Liên kết với những ổ này là các hoàn lưu nghịch bao gồm dòng đi vào
hướng tâm ( sâu khoảng 4 km) sau đó uốn ngược lại thành một dòng thăng mạnh (
lên tới 5m/s ) và đi ra ngoài ở mực độ cao trung bình. Lõi phản xạ và hệ thống hoàn
lưu đảo lộn đều xảy ra ở mực dưới 10 km. Những ổ đối lưu cũng dẫn đến những
dòng xiết tiếp tuyến địa phương, những dòng xiết này phân bố ở độ cao khoảng từ
1-9 km. Ổ đối lưu khu vực phía trong (70-120 km tính từ tâm bão) (ổ đối lưu 1
trong hình 4(b)) có sự khác biệt đáng kể so với ổ đối lưu 2 về cấu trúc và động lực.
Những lõi có phản hồi yếu hơn và nông hơn. Hoàn lưu nghịch diễn ra ở mục nông
hơn nhưng dòng đi vào mạnh hơn, dòng đi ra và thăng lên diễn ra ở mực thấp hơn
và yếu hơn ở độ cao khoảng 7 km. Những ổ này cũng chứa một dòng xiết tiếp tuyến
địa phương, nhưng dòng xiết này chỉ xảy ra ở mực thấp ( dưới 3 km).

12

a)

b)

c)
Hình 4:[31] a) Sơ đồ cấu trúc dải mưa trong giai đoạn trưởng thành của bão. Các
đường cắt ngang màu xám tượng trưng cho mặt cắt ở mục (b) và (c). b) Sơ đồ biểu
diễn các chuyển động đối lưu có liên quan đến hai ổ đối lưu trưởng thành tại hai vị
trí khác nhau tính từ trung tâm bão. Các đường thể hiện độ phản hồi cho thấy ổ 1
có bán kính nhỏ hơn ổ 2. Các mũi tên thể hiện hoàn lưu thứ cấp đảo lộn trong mỗi
ổ. Các dấu cộng và dấu trừ tương ứng với các khu vực tăng và giảm vận tốc tiếp
tuyến. V1 và V2 đại diện cho vận tốc tiếp tuyến dòng xiết tại mỗi ổ . c) Sơ đồ động
lực trong một dải mưa xếp thành tầng được chỉ ra bởi các đường thể hiện độ phản
hồi. Các đường mũi tên mảnh thể hiện cho các chuyển động qui mô xoáy, có liên
quan đến toàn bộ cơn bão. Và các mũi tên lớn thể hiện các chuyển động qui mô
trung bình có liên quan đến dải mưa xếp thành tầng. Các mũi tên lớn của dòng đi
vào hướng xuống dưới được dẫn đường bởi hai khu vực có gradient lực nổi, ∂B/∂r.
Các dấu cộng chỉ ra những khu vực tăng vận tốc tiếp tuyến bởi hoàn lưu thứ cấp.
Khu vực khoanh trong chỉ ra dòng xiết tiếp tuyến V3.

13


Một phân tích về động lượng chỉ ra cách các xoáy động lực tạo ra sự chênh
lệch cấu trúc giữa các ổ đối lưu bên trong và bên ngoài. Với dòng thăng mạnh hơn,
ổ đối lưu phía ngoài có chuyển động thẳng đứng cũng phát triển mạnh hơn và dẫn
đến các dòng đi ra ở mực độ cao lớn hơn và tốc độ dòng xiết tiếp tuyến lớn hơn.
Trong khi đó, các ổ đối lưu phía trong có dòng tiếp tuyến và dòng đi vào mực thấp
mạnh hơn, dẫn đến dòng xiết tiếp tuyến ở mực thấp hơn vì dòng thăng yếu không

thể nâng gió tiếp tuyến đến mực cao hơn.
Trong khi những xoáy động lực ảnh hưởng tới cấu trúc qui mô đối lưu của
các vùng mưa xung quanh, các cấu trúc tuần hoàn cũng có thể ảnh hưởng ngược trở
lại đến cấu trúc xoáy tổng thể. Dòng xiết phát sinh do đối lưu có “supergradient” và
tồn tại ở mực thấp nhiều khả năng sẽ nâng cao hơn nữa đối lưu bên trong lõi. Đối
lưu tăng cường này có thể thúc đẩy sự hình thành một mắt bão thứ cấp.
1.3.

Một số nghiên cứu trong và ngoài nƣớc
Có rất nhiều nghiên cứu đã được thực hiện để xác định các yếu tố kết hợp

với bão gây ra lượng mưa lớn. Fang và cộng sự ( 2010)[19], nghiên cứu các yếu tố
đóng góp cho lượng mưa lớn gây ra bởi bão Morakot (2009) đổ bộ vào khu vực Đài
Loan, gây ra lượng mưa lớn nhất trong vòng 50 năm tại khu vực này. Họ thấy rằng
tổng lượng mưa trên Đài loan gần với sự nghịch đảo tốc độ dịch chuyển của bão
hơn là cường độ bão. Sự đổ bộ của bão Morakhot trên khu vực Đài Loan xảy ra kết
hợp với giai đoạn xoáy của dao động mùa, nó nâng cao dòng nền gió mùa tây nam.
Lượng mưa lớn gây ra bởi sự di chuyển cực chậm của bão trong cả hai giai đoạn đổ
bộ và sau đổ bộ và hệ thống tiếp diễn của đối lưu qui mô vừa với độ ẩm có nguồn
gốc từ gió mùa tây nam. Một nghiên cứu 19 cơn bão nhiệt đới với quĩ đạo tương tự
bão Morakot cho thấy rằng tốc độ dịch chuyển chậm của Morakot có liên quan chặt
chẽ đến sự mở rộng theo hướng tây bắc của áp cao cận nhiệt Tây Thái Bình Dương
(PSH) và những hệ thống áp thấp rộng lớn (có liên quan đến bão Etau và bão Goni)
xung quanh bão Morakot. Cụ thể nó gây ra bởi dòng dẫn yếu dần tại mực cao mà
kết quả chủ yếu là do sự suy yếu của PSH, và sự nghiêng về phía Tây Nam của bão
Etau. Sau sự đổ bộ của bão, hoàn lưu bão Goni hợp nhất với dòng gió đông nam,

14

kết quả trong dải vận chuyển độ ẩm đó là dải mang độ ẩm cực đại dịch chuyển vể
phía đông bắc. Đặc trưng đối lưu qui mô trung bình xảy ra trên dải hội tụ hướng
đông tây và trên dốc núi hướng nam của Đài Loan. Đường đối lưu có liên quan với
nguồn ẩm lớn mực thấp bởi hoàn lưu tây bắc của bão Morakot và dòng gió Tây
Nam. Nó cho thấy thời gian tồn tại khá lâu của bão Morakot trong khu vực Đài
Loan, tương tác của gió mùa Tây Nam và hoàn lưu bão, đối lưu qui mô trung bình,
và sự xuất hiện của địa hình là yếu tố chính trong sự phát sinh lượng mưa cực lớn.
Chun-Chieh Wu (2001)[11], sử dụng mô hình bão GFDL (Geophysical
Fluid Dynamics Laboratory) để nghiên cứu sự phát triển của bão Gladys (1994) và
sự tương tác của nó đến địa hình Đài Loan. Kết quả cho thấy tác động địa hình của
Đài Loan làm giảm tốc độ dịch chuyển của cơn bão Gladys và đồng thời làm lệch
hướng di chuyển của cơn bão (cụ thể trong trường hợp này tác động của địa hình
làm nó dịch chuyển lêch về phía Nam khi tiếp cận Đài Loan). Mặt khác bão
Gladys tăng tốc và hướng về phía Tây Bắc khi đi qua Đài Loan (có thể nguyên
nhân là do các quá trình ẩm).
Trong một nghiên cứu của Wu và cộng sự (2002)[12], tiến hành một loạt
các thử nghiệm số để kiểm tra khả năng dự báo của mô hình qui mô trung bình về
sự thay đổi quĩ đạo, cường độ và sự phân bố chi tiết lượng mưa có liên quan đến
bão Herb (1996). Nhóm nghiên cứu sử dụng mô hình MM5 với độ phân giải lưới
ngang 2.2 km, và đã mô phỏng thành công sự phân bố mưa qui mô trung bình có
liên quan đến bão Herb, và dự báo lượng mưa cực đại trong vòng 24h đạt khoảng
70 % so với thực đo ( dự báo 1199 mm trong khi giá trị lượng mưa thực đo là
1736 mm) tại núi A-Li. Nhóm tác giả đánh giá khả năng mô phỏng thành công của
mô hình về lượng mưa phụ thuộc vào hai yếu tố: độ phân giải lưới ngang của mô
hình và khả năng mô tả địa hình của nó. Sự tồn tại của dãy núi khu vực trung tâm
chỉ tác động rất ít tới quĩ đạo bão, nhưng lại đóng vai trò cực kì quan trọng trong
việc gia tăng đáng kể tổng lượng mưa trên khu vực Đài Loan.
Trong một nghiên cứu của Kenji Yoshida [38] tác giả đã tiến hành thử
nghiệm bằng mô hình MM5 nhằm xác định ảnh hưởng của bão MAGGIE đối với

15


hiện tượng mưa lớn xảy ra trên vùng Kyushu. Trong nghiên cứu này tác giả sử dụng
lưới lồng với hai miền tính, miền 1 gồm 140×160 ô lưới với độ phân giải ngang 45
km, miền 2 gồm 250 x 250 ô lưới với độ phân giải ngang 15 km. Mô hình chạy trên
27 mực thẳng đứng. Điều kiện ban đầu và điều kiện biên được lấy từ số liệu tái
phân tích JRA-25, nhiệt độ mặt nước biển lấy từ NOAA. Nhóm nghiên cứu sử
dụng sơ đồ đối lưu Betts–Miller đối với miền 1, và Kain–Fritsch đối với miền 2.
Với giả thiết độ cao địa hình mô phỏng phụ thuộc mô hình và thấp hơn thực tế
khoảng 1000m. Tác giả thực hiện 4 thử nghiệm: 1) Thử nghiệm kiểm soát (Control
Experiment – Ctl), do những dữ liệu ban đầu là quá thô để có thể mô phỏng một
cơn bão do đó xoáy bão thực được tách ra và xoáy giả được cài vào để chạy thử
nghiệm. Vị trí và tốc độ gió cực đại của xoáy giả được thiết lập phù hợp với dữ liệu
của JMA. 2) Ở thử nghiệm thứ 2 bão được loại bỏ hoàn toàn ( No-Typhoon
experiment ( NTy)). 3) Địa hình của Đài Loan được thay thế bởi đại dương trong
thử nghiệm thứ 3 ( No-Taiwan experiment (NTw)). 4) Áp thấp được loại bỏ trong
thử nghiệm 4 (No-Tropical Depression experiment (NTD)). Mô hình chạy cho năm
ngày từ 18 UTC 3/6/1999 đến 18 UTC 8/6/1999. Mỗi thí nghiệm được chạy trước
thời điểm bão MAGGIE tiếp cận Đài Loan hai ngày và trước hiện tượng mưa lớn ở
Kyushu ba ngày. Kết quả được cập nhật mỗi giờ một lần. Kết quả nghiên cứu cho
thấy lượng mưa ở Kyushu và các khu vực xung quanh giảm đáng kể so với thực tế
trong cả ba thử nghiệm NTy, NTw, NTD đặc biệt là đối với thử nghiệm NTy, còn
đối với thử nghiệm CTL cho kết quả khá sát với thực tế.
Kết quả này chỉ ra rằng sự tồn tại của bão Maggie là cần thiết cho sự phát
triển của mưa lớn ở Kyushu, bên cạnh đó áp thấp nhiệt đới từ xa và địa hình của
Đài Loan cũng có đóng góp quan trọng. Bão Maggie cũng góp phần vào việc xâm
nhập về phía bắc của vùng xoáy tiềm năng thấp (phần mở rộng của áp cao Thái
Bình Dương) và sự hình thành của các khu xoáy tiềm năng cao gần Đài Loan. Các
áp thấp góp phần tăng xoáy tiềm năng và độ ẩm gần Đài Loan, và địa hình của Đài

Loan là rất quan trọng để hình thành các vùng xoáy tiềm năng cao.

16


Byron E. Gleason (2006) [21], tiến hành nghiên cứu đặc điểm vật lý và
thống kê của mưa do bão nhiệt đới tại Mỹ. Trong nghiên cứu này ông sử dụng số
liệu thăm dò phân tích (EDA) để có cái nhìn sâu sắc vào tính chất thống kê của
vùng mưa bão nhiệt đới trên khu vực bị ảnh hưởng của Mỹ. Các kết quả cũng
được phân tầng theo các hiện tượng lớn hơn điều khiển hoạt động của bão như EL
Nino/dao động nam và dao động liên thập kỉ Đại Tây Dương (AMO). Số liệu lấy
từ hai nguồn chủ yếu là: Dữ liệu hàng ngày của mạng lưới khí hậu lịch sử toàn cầu
(GHCND); và dữ liệu quĩ đạo bão nhiệt đới. Để phân loại mưa thành mưa do bão
nhiệt đới và mưa có nguồn gốc không phải do bão nhiệt đới một phương pháp
phân vùng được tác giả sử dụng. Phương pháp phân vùng này cần tính toán
khoảng cách giữa tâm bão và vị trí từng trạm. Nếu khoảng cách đo được nhỏ hơn
hoặc bằng 600 km, thì trong ngày đó lượng mưa tại trạm được xem như là mưa do
bão nhiệt đới. Khoảng cách 600 km được cho là hợp lý với đa số mưa có nguồn
gốc bão nhiệt đới. Lượng mưa kết quả, thực chất là số liệu mưa bão, sau đó được
tiếp tục phân chia theo giai đoạn ENSO (ví dụ lạnh, trung hòa, ấm áp), và giai
đoạn AMO (lạnh, ấm áp). Kết quả cho thấy mưa do bão đóng góp tỷ lệ từ 0 – 20
% lượng mưa mùa thậm chí còn lớn hơn. Hơn nữa tỷ lệ này còn cao hơn đối với
khu vực ven biển, và tỷ lệ cao nhất là tại các khu vực Đông Carolinas và
Panhandle của Florida. Biến trình năm của giai đoạn ENSO cùng với các giai đoạn
lạnh và ấm của AMO đóng một vai trò quan trọng đối với mưa bão nhiệt đới, đáng
chú ý nhất là sự xuất hiện tỷ lệ phần trăm cao hơn của các trận mưa trong giai
đoạn ENSO lạnh.
Trong nước, Nguyễn Thị Hoàng Anh, Ngô Đức Thành và các cộng sự [22]
đã tiến hành nghiên cứu đặc trưng mưa có liên quan tới bão nhiệt đới. Sử dụng số
liệu của UNISYS và số liệu 15 trạm khí tượng ven biển trong giai đoạn 1961-2008

và qui ước bán kính ảnh hưởng của mưa bão là 600km tính từ vùng trung tâm bão.
Kết quả cho thấy lượng mưa gây ra bởi bão đạt cực đại vào tháng 7 đến tháng 9 ở
khu vực phía Bắc, trong khi lượng mưa ở phía Nam có nguồn gốc chủ yếu không
phải do bão. Lượng mưa gây ra bởi bão tập trung chủ yếu ở khu vực miền Trung

17


Việt Nam với một đỉnh vào tháng 10-11. Thêm vào đó nhóm nghiên cứu còn xem
xét tỉ lệ mưa do bão (TC) và tỉ lệ mưa lớn trong ngày gây ra bởi bão (TC_50) so với
tổng lượng mưa và giải thích những thông số đó trong năm El Nino và La Nina.
Nhóm nhiên cứu đưa ra kết luận tỉ lệ mưa do bão thay đổi từ 0-25%, giá trị cực đại
ở khu vực 160 -180 N trong tháng 9. Ở khu vực miền trung Việt Nam có giá trị
TC_50 cực đại vào tháng 9-10 tương ứng với tần suất bão cao nhất trong cùng thời
kì. Trong năm El Nino (La Nina), tỉ lệ mưa do bão và tỉ lệ TC_50 giảm ( tăng) đáng
kể vào tháng 10-11. Trong năm La Nina ảnh hưởng của mưa do bão mạnh hơn so
với năm En Nino, đặc biệt là ở khu vực miền trung Việt Nam.

Hình 5: Phân bố tổng lượng mưa hàng tháng (màu xanh nước biển), mưa do bão (
màu đỏ), mưa có nguồn gốc khác ( màu xanh lá), của tám trạm thời tiết trên ba khu
vực ven biển Việt Nam ( đơn vị mm). Những chấm đen là vị trí trạm.
Bên cạnh đó, rất nhiều nghiên cứu trong nước đã được thực hiện nhằm tìm
hiểu ảnh hưởng của sự thay đổi độ phân giải, thay đổi các sơ đồ tham số hóa đối lưu
đến chất lượng mô phỏng. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng có độ phân giải
cao hơn có thể mô phỏng thực tế hơn hoàn lưu khí quyển quy mô lớn cũng như

18