NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA ENSO ĐẾN CƯỜNG ĐỘ BÃO HOẠT ĐỘNG TRÊN KHU VỰC BIỂN ĐÔNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI
KHOA KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN

ĐỖ KIỀU CHINH
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA ENSO ĐẾN
CƯỜNG ĐỘ BÃO HOẠT ĐỘNG TRÊN KHU VỰC BIỂN
ĐÔNG


HÀ NỘI - NĂM 2017

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI
KHOA KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN

ĐỖ KIỀU CHINH
NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA ENSO ĐẾN
CƯỜNG ĐỘ BÃO HOẠT ĐỘNG TRÊN KHU VỰC BIỂN
ĐÔNG

Chuyên ngành : KHÍ TƯỢNG HỌC
Mã ngành

: D440221

Người hướng dẫn: ThS. Nguyễn Bình Phong


HÀ NỘI - NĂM 2017

LỜI CAM ĐOAN
Em xin cam đoan đây là sản phẩm nghiên cứu của bản thân, được xuất phát từ
yêu cầu bài toán phát sinh trong qua trình học tập để hình thành hướng nghiên cứu
được thực hiện dưới sự hướng dẫn của giáo viên hướng dẫn. Mọi sự tham khảo sử
dụng trong đồ án đều được trích dẫn các nguồn tài liệu trong báo cáo và danh mục
tài liệu tham khảo. Các sao chép không hợp lệ, vi phạm quy chế của nhà Trường,
em xin hoàn toàn chịu trách nhiệm.
Hà Nội, tháng 5 năm 2017
Sinh viên:
Đỗ Kiều Chinh


LỜI CẢM ƠN
Đầu tiên, em xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành đến các Thầy, Cô trong khoa
Khí tượng – Thủy văn, Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội đã nhiệt
tình giảng dạy và truyền đạt cho em những kiến thức chuyên ngành trong quá trình
học tập trên giảng đường trong suốt những năm học vừa qua.
Em xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất đến thầy Nguyễn Bình
Phong, người đã định hướng chủ đề, trực tiếp chỉ bảo tận tình và tạo điều kiện cho
em trong quá trình làm đồ án. Em cảm ơn thầy về những kiến thức vô cùng quý báu,
và những lời góp ý chân thành để giúp em có thể hoàn thành tốt đồ án này.
Dù em đã rất cố gắng nhưng kiến thức có phần còn hạn chế nên đồ án vẫn còn
những thiếu sót. Em rất mong được Thầy Cô có những ý kiến đóng góp cho bài đồ
án của em được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, tháng 5 năm 2017
Sinh viên

ĐỖ KIỀU CHINH

DANH MỤC VIẾT TẮT
BĐKH

Biến đổi khí hậu

ENSO

El Nino Southern Oscilation – El Nino Dao động Nam

SST

Sea Surface Temperature – Nhiệt độ bề mặt nước biển

XTNĐ

Xoáy thuận nhiệt đới

TBTBD

Tây Bắc Thái Bình Dương

SOI

Chỉ số Dao động Nam

SO

Dao động Nam

SSTA

Dị thường nhiệt độ mặt nước biển


MỤC LỤC


DANH MỤC BẢNG


DANH MỤC HÌNH


MỞ ĐẦU
Biển Đông nằm trong khu vực chịu ảnh hưởng mạnh của ổ bão Tây Bắc Thái
Bình Dương. Trong những thập kỉ gần đây, hằng năm có trung bình từ 6-7 xoáy
thuận nhiệt đới hoạt động trên biển Đông với diễn biến của tần suất và cường độ
ngày càng phức tạp gây ra những thiệt hại nghiêm trọng đến người và tài sản.
Như ta đã biết, ENSO là hiện tượng tương tác biển – khí quyển xảy ra chủ yếu
trên khu vực Thái Bình Dương nhưng có ảnh hưởng mạnh mẽ đến thời tiết, khí hậu
không chỉ trên khu vực Thái Bình Dương mà cả tới nhiều nước trên thế giới.
ENSO không chỉ có quan hệ với những yếu tố khí hậu cơ bản như diễn biến
của nhiệt độ, lượng mưa mà còn tác động đến nhiều hiện tượng khí hậu cực đoan
trong đó có số lượng, cường độ của xoáy thuận nhiệt đới. Điều đáng quan tâm là
vấn đề dự báo khí hậu đối với hiện tượng này đã được nghiên cứu và đưa vào
nghiệp vụ dự báo có kết quả ở nhiều trung tâm dự báo lớn như: Mỹ, Anh, Australia,
Trung Quốc...
Vì vậy, việc nghiên cứu ảnh hưởng của ENSO đến vùng biển nước ta là rất cần
thiết, nó không chỉ cung cấp những thông tin khí hậu cần thiết về hai hiện tượng đã

nêu mà có thể hy vọng tạo dựng từ đó các mô hình dự báo một số đặc trưng của bão
nhờ vào những dự báo khí hậu đối với hiện tượng ENSO mà hiện nay có thể nhận
được không mấy khó khăn từ các trung tâm khí tượng nhiều nước. Do đó em chọn
đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của ENSO đến cường độ bão trên khu vực biển
Đông” làm đề tài nghiên cứu cho đồ án này.
Bố cục của đồ án ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo và phụ lục,
gồm có 3 chương sau:
Chương 1: Tổng quan về đề tài nghiên cứu.
Chương 2: Cơ sở số liệu và phương pháp nghiên cứu.
Chương 3: Một số kết quả nghiên cứu.

10


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU
1.1 Khái quát về biển Đông

1.1.1 Vị trí địa lý khu vực biển Đông

Hình 1.1: Vị trí địa lý khu vực biển Đông
Biển Đông là một biển ven lục địa ở khu vực Đông Nam Á, là biển phụ của
Thái Bình Dương nhưng cũng thông với Ấn Độ Dương. Bờ phía Tây biển Đông
giáp với phần lục địa Đông Nam Á (gồm các nước: Singapo, Malaixia, Thái Lan,
Campuchia, và chủ yếu là Việt Nam); phía Bắc giáp biển Hoa Nam và Đông Hải
Trung Quốc; phía Đông ngăn cách với Thái Bình Dương bởi quần đảo Philippin;
phía nam ngăn cách với Ấn Độ Dương bởi quần đảo Indonexia. Như vậy, biển Đông
nằm ở trung tâm Đông Nam Á và trên đường hàng hải quốc tế quan trọng từ Thái
Bình Dương qua Ấn Độ Dương.
11

Tọa độ địa lí của biển Đông là từ 0 - 25°N và 100 - 121°E, kéo dài theo trục
Tây Nam- Đông Bắc, từ Singapo đến Đài Loan, dài khoảng 3.000km và chiều rộng
cũng khá lớn. Nơi hẹp nhất từ bờ biển nam bộ Việt Nam đến đảo Kalimanta thuộc
Indonexia cũng tới 1.000km. Vì thế, biển Đông có diện tích khá lớn, khoảng 3.447
triệu km²; gấp 1,5 lần biển Địa Trung Hải, gấp 8 lần biển Đen. Đây cũng là biển lớn
thứ hai trên thế giới, sau biển San hô ở Ôxtraylia.
Về lịch sử phát triển, biển Đông vốn là một bộ phận còn sót lại của một vùng
biển rất cổ là Têlit trong một đại dương nguyên thủy: Pantalass với tên gọi là Kula
mà phần còn lại là Thái Bình Dương. Vùng biển này thời Thái cổ rất rộng lớn và đã
trải qua nhiều biến đổi mạnh mẽ để dần dần đạt tới kích thước như hiện nay: Diện
tích hẹp lại, chiều sâu tăng lên.
Do quá trình phát triển lâu dài nên địa hình biển Đông khá phức tạp. Ngoài
phần đáy rộng và sâu, biển Đông còn một dải bờ kéo dài xung quanh và một phần
đất liền tiếp giáp lưu vực mà địa hình cũng khá đa dạng. Song nhìn chung, biển
Đông có một hình dáng điển hình của một lòng chảo hoàn chỉnh, bốn phía xung
quang tương đối cao, ở giữa lõm xuống hẳn như một khu biển độc lập. Chính các
dạng địa hình này cũng có những ảnh hưởng quan trọng tới các đặc trưng hải văn ở
đây.[5]
1.1.2 Đặc điểm khí hậu khu vực biển Đông
Vị trí địa lý đã quyết định những đặc điểm cơ bản của khí hậu biển Đông, đó
là tính chất nhiệt đới. Nhưng khí hậu biển Đông bị nhiễu loạn nhiều và mang những
nét độc đáo, đôi khi khắc nghiệt, nhất là ở phía bắc do những sóng lạnh và hải lưu
lạnh, đặc biệt là trong mùa đông nên đã có tính chất nhiệt đới khá rõ ràng, trong khi
đó phía Nam lại mang tính chất xích đạo điển hình.
Một nét đặc trưng khác cũng không kém phần quan trọng là độ ẩm lớn do tác
dụng của gió mùa mùa hạ và ảnh hưởng của bão, nên đã làm cho vùng này ngay cả
ở phía Bắc cũng không quá khô hạn. Tính chất đặc sắc này là do vai trò của các
hoàn lưu khí quyển trên cao, song nó vẫn không phá hủy hoàn toàn nền tảng nhiệt
đới. Cơ sở này được hình thành vững chắc là do bức xạ mặt trời. Biển Đông và lưu

vực của nó gần như nằm hoàn toàn trong miền nhiệt đới nên lượng bức xạ khá dồi
dào, nhất là trong các tháng mùa hạ.
12


1.2. Tổng quan về bão
1.2.1 Định nghĩa và phân loại bão
Xoáy thuận nhiệt đới (XTNĐ) là một vùng gió xoáy, có đường kính tới hàng
trăm kilomet, hình thành trên vùng biển nhiệt đới, gió xoáy vào trung tâm theo
chiều ngược chiều kim đồng hồ ở Bắc bán cầu và theo chiều kim đồng hồ ở Nam
bán cầu, khí áp trong XTNĐ thấp hơn nhiều so với xung quanh và thường dưới
1000mb. [12]
Như vậy có thể xem bão là một trận gió xoáy từ các phía thổi vào vùng trung
tâm bão, càng gần trung tâm thì gió càng mạnh, có khi lên đến vài trăm cây số một
giờ, nhưng chính giữa lại là một vùng gió tương đối nhẹ hay lặng gió gọi là mắt
bão. Không khí chung quanh dồn vào giữa không phải theo những đường thẳng mà
theo hình xoắn ốc. Ở Bắc bán cầu, gió xoáy thổi ngược chiều kim đồng hồ. Trong
một trận bão, ở tầng gần mặt đất không khí bốn bề chạy vào giữa, đến vùng giữa
bão thì không khí thổi lên cao, lên đến các tầng cao hơn nữa thì tỏa ra tứ phía. Bão
bắt nguồn từ các vùng biển nhiệt đới, bão chuyển động một khối không khí ẩm rất
lớn. Không khí ẩm đó càng lên cao thì hơi nước mà nó chứa đọng lại thành mây và
mưa càng nhiều, cho nên vùng bão không những có gió mạnh mà lại có mây đặc
phủ kín và mưa nhiều.

Hình 1.2: Cấu trúc bão
13


Ở mỗi vùng XTNĐ được gọi bằng những cái tên khác nhau như: cyclone,
huricane, typhoon... tùy thuộc vào nơi hình thành và hoạt động của nó. Huricane là

tên gọi chung cho XTNĐ ở vùng Đại Tây Dương, Typhoon là tên gọi ở vùng
TBTBD, còn ở Việt Nam thì gọi là bão. Để phù hợp hơn với điều kiện ở Việt Nam,
trong đồ án này sẽ gọi là Bão (cũng có lúc gọi là XTNĐ).
Dựa vào tốc độ gió mạnh nhất ở vùng gần trung tâm xoáy thuận nhiệt đới, Tổ
chức Khí tượng thế giới (WMO) quy định phân loại xoáy thuận nhiệt đới như sau:
Bảng 1.1. Phân loại bão theo sức gió mạnh nhất và mức độ ảnh hưởng
Cấp bão
Áp thấp nhiệt đới
(Tropical Depression)
Bão
(Tropical Storm)

Bão mạnh
(Severe Tropical Storm)

Bão rất mạnh

Gió cực đại

Cấp gió

(km/h)

(beaufort)

39 - 61

6–7

62 – 88

8–9

Mức độ ảnh hưởng
(do sức gió)
Cây cối rung chuyển, khó đi
ngược gió. Biển động
Bẻ gẫy cành cây lớn, tốc mái
nhà, không thể đi ngược gió.
Biển động rất mạnh.
Làm đổ cây cối, nhà cửa, cột

89 – 117

10 - 11

điện, gây thiệt hại rất nặng.
Biển động dữ dội làm đắm tàu
thuyền
Sức phá hại cực kỳ lớn. Sóng

Trên 118

Trên 12

biển cực kỳ mạnh làm đắm tàu
biển có trọng tải lớn

14

BẢNG CẤP GIÓ VÀ SÓNG (Việt Nam)
Bảng 1.2: Thang đo cấp gió Beaufort
Cấp gió

Tốc độ gió

Độ cao sóng
Mức độ nguy hại

Bô-pho
0

m/s
0-0.2

km/h
<1

trung bình
m
-

1

0,3-1,5

1-5

0,1

Gió nhẹ.

2

1,6-3,3

6-11

0,2

Không gây nguy hại.

3

3,4-5,4

12-19

0,6
- Cây nhỏ có lá bắt đầu lay
động. ảnh hưởng đến lúa đang

4

5,5-7,9

20-28

1,0

phơi màu

5

8,0-10,7

29-38

2,0

- Biển hơi động. Thuyền đánh
cá bị chao nghiêng, phải cuốn
bớt buồm.
- Cây cối rung chuyển. Khó đi

6

10,8-13,8

39-49

3,0

ngược gió.

7

13,9-17,1

50-61

4,0

- Biển động. Nguy hiểm đối
với tàu, thuyền.
- Gió làm gãy cành cây, tốc

8

17,2-20,7

62-74

5,5

9

20,8-24,4

75-88

7,0

mái nhà gây thiệt hại về nhà
cửa. Không thể đi ngược gió.
- Biển động rất mạnh. Rất
nguy hiểm đối với tàu, thuyền.
- Làm đổ cây cối, nhà cửa, cột

10

24,5-28,4

89-102

9,0

điện. Gây thiệt hại rất nặng.

11

28,5-32,6

103-117

11,5

- Biển động dữ dội. Làm đắm
tàu biển.

12

32,7-36,9

118-133

13

37,0-41,4

134-149

14

41,5-46,1

150-166

15

46,2-50,9

167-183

16

51,0-56,0

184-201

17

56,1-61,2

202-220

- Sức phá hoại cực kỳ lớn.
14,0

- Sóng biển cực kỳ mạnh.
Đánh đắm tàu biển có trọng
tải lớn.

(nguồn: />
15


1.2.2 Cấu trúc của bão
Các thành phần chính của bão bao gồm các dải mưa ở rìa ngoài, mắt bão nằm
ở chính giữa và thành mắt bão nằm ở ngay sát mắt bão. Ở nửa dưới của khí quyển,
không khí chuyển động xoắn vào tâm theo ngược chiều kim đồng hồ, chuyển động
thẳng đứng lên trên trong thành mắt bão và toả ra ngoài ở trên đỉnh theo chiều
ngược lại. Ở chính giữa trung tâm của cơn bão, không khí chuyển động giáng
xuống, tạo nên vùng quang mây ở mắt bão.
Mắt bão: Mắt bão là vùng tương đối lặng gió, quang mây, có đường kính
khoảng 30- 60 km. Khi ở trong khu vực bão, người ta thường rất ngạc nhiên khi
thấy gió và mưa đang rất dữ dội lại đột nhiên ngừng hẳn, trời quang mây tạnh, đó là
khi mắt bão đi qua.
Thành mắt bão: Đó là tường mây dày xung quanh mắt bão gồm các đám mây
giông phát triển lên rất cao. Đây là nơi có gió mạnh nhất trong bão.
Các dải mưa xoắn: Các dải mây mưa ở rìa ngoài của bão có thể trải xa cách
tâm bão hàng trăm kilômet. Những dải mây giông dày đặc này chuyển động xoắn
chậm theo ngược chiều kim đồng hồ, có độ rộng từ khoảng vài kilômét đến vài chục
kilômét và dài khoảng từ 80 đến 500 km.
Kích thước của bão: Kích thước đặc trưng của bão khoảng vài trăm kilômét,
nhưng có thể biến đổi đáng kể. Kích thước của bão không nhất thiết biểu hiện cho
cường độ bão. [12]

Hình 1.3: Sơ đồ cấu trúc bão với các thành phần cơ bản: mắt bão,

thành mắt bão và các dải mưa xoắn
16


1.2.3 Sự hình thành bão
Từ đặc điểm trong cấu trúc của bão và từ thực tế quan trắc có thể rút ra các
điều kiện cần thiết cho sự hình thành bão như sau:
Không khí thăng lên trong bão phải nóng hơn không khí môi trường xung
quanh. Mặt khác, tiềm nhiệt ngưng kết là nguồn năng lượng chính cho sự duy trì và
phát triển của bão nên không khí thăng lên phải giàu hơi ẩm. Vì vậy, bão chỉ có thể
duy trì hình thành và phát triển trên các đại dương và vùng biển thoáng, có nhiệt độ
mặt biển lớn hơn 26,5ºC. Điều đó giải thích cho việc tại sao bão chỉ chủ yếu hình
thành ở phía tây các đại dương, nơi không có những hải lưu lạnh và cũng cho thấy
vì sao mùa bão chủ yếu thiên về thời kì cuối mùa nóng khi nhiệt độ mặt nước biển
là cao nhất.
Khác với các nhiễu động nhiệt đới khác, chuyển động xoáy là phần cơ bản
của hoàn lưu bão. Vì thế, bão không thể hình thành và phát triển trong khu vực từ
5°S - 5°N, nơi có lực Coriolis quá nhỏ, không thể cân bằng được với lực gradient
khí áp của vùng áp thấp để tạo ra các chuyển động xoáy thuận, có thể duy trì và có
thể phát triển áp thấp đó lên các áp thấp này bị không khí xung quanh ùa thẳng vào
trung tâm mà đầy lên nhanh chóng.
Đới gió cơ bản vùng nhiệt đới mà trong đó bão hình thành cần phải có độ đứt
thẳng đứng nhỏ, vì độ đứt thẳng đứng của nó ngăn cản sự phát triển của xoáy thuận.
Thực tế cho thấy, ở khu vực Tây Bắc Thái Bình Dương, khi đới gió tây trên cao bao
trùm lên đới tín phong thì bão khó hình thành. Trái lại, bên trên tín phong có gió
đông dày, thường tới 6 km, thì bão dễ hình thành và phát triển. Đới gió đông càng
dày thì bão càng dễ hình thành và phát triển.
Bão thường phát triển trên một nhiễu động nhiệt đới trên biển. Trên khu vực
Tây Bắc Thái Bình Dương, theo Gray (1968) có tới 85-90% số nhiễu động này hình
thành trên ITCZ, rãnh thấp xích đạo hay ở rìa đới tín phong như sóng đông, sóng

xích đạo. Những trường hợp còn lại bão hình thành trong đới tín phong khi có sự
tác động của sự phân kì trên tầng đối lưu trên. [17]

17


1.3 Tổng quan về hiện tượng ENSO
1.3.1 Khái niệm ENSO
Thuật ngữ ENSO là chữ viết tắt của các từ ghép EL Nino-Southern Oscillation
(El Nino – Dao động Nam) để chỉ hai hiện tượng El Nino và La Nina có liên quan
đến dao động của khí áp giữa 2 bờ phía Đông Thái Bình Dương với phía Tây Thái
Bình Dương – Đông Ấn Độ Dương (Được gọi là Dao động Nam) để phân biệt với
dao động khí áp Bắc Đại Tây Dương.
“El Nino” (pha nóng) là từ được dùng để chỉ hiện tượng nóng lên dị thường
của lớp nước biển bề mặt ở khu vực trung tâm xích đạo và Đông Thái Bình Dương,
kéo dài 8-12 tháng hoặc lâu hơn; thường xuất hiện 3-4 năm 1 lần song cũng có khi
dày hơn hoặc thưa hơn.
El Nino theo tiếng Tây Ban Nha có nghĩa là đứa trẻ, chỉ Chúa Hài Đồng hay
bé trai (xảy ra bắt đầu gần Giáng Sinh).
“La Nina” (pha lạnh) là hiện tượng lớp nước biển ở khu vực nói trên lạnh đi
dị thường, xảy ra với chu kì tương tự hoặc thưa hơn El Nino.
La Nina theo tiếng Tây Ban Nha có nghĩa là bé gái.
Hiện tượng El Nino và La Nina thường xảy ra kế tiếp nhau. Nhưng có nhiều
trường hợp sau hiện tượng này chỉ duy trì “trạng thái trung gian” (non- ENSO) hoặc
có khi lại xuất hiện tiếp một vài đợt El Nino và La Nina mới. Đôi khi xảy ra cả 2
đợt El Nino hoặc 2 đợt La Nina kế tiếp nhau. [10]
Mỗi đợt ENSO đều thể hiện rõ 7 giai đoạn, mỗi giai đoạn kéo dài 2-3 tháng:
•
•
•

•
•
•
•

Giai đoạn trước khi bắt đầu
Giai đoạn bắt đầu
Giai đoạn phát triển
Giai đoạn chuyển tiếp
Giai đoạn cực trị
Giai đoạn suy yếu
Giai đoạn tan rã

18


1.3.2 Cơ chế vật lý của ENSO
a) Dao động Nam và hoàn lưu Walker
Dao động Nam (Southern Oscillation) là sự dao động của khí áp quy mô lớn,
từ năm này qua năm khác ở 2 phía Đông và Tây của khu vực xích đạo Thái Bình
Dương.
Nhà khoa học người Anh Gilbert I. Walker vào cuối những năm 20 của thế kỷ
trước nhận thấy mối quan hệ giữa khí áp 2 bờ Đông-Tây của Thái Bình Dương và
nhận thấy khi khí áp bờ Đông Thái Bình Dương giảm mạnh thì thường xảy ra hạn
hán ở khu vực Indonesia, Austraulia, Ấn Độ. Tuy nhiên khi đó ông chưa đủ thông
tin để chứng minh mối quan hệ này.
Hơn 40 năm sau, nhà khí tượng Na Uy Jacob Bjerknes (1966) thừa nhận có sự
dao động cỡ lớn trong hoàn lưu tín phong của Bán cầu Bắc và Nam Thái Bình
Dương và ông cho rằng nó liên quan đến Dao động Nam. Ông là người kết nối Dao
động Nam và El Nino dựa vào việc sử dụng bộ số liệu thu thập thông kê được trong

những năm 1957 thương ứng là năm El Nino mạnh. Ông nhận ra El Nino và Dao
động Nam được kết nối với nhau trong hệ thống lớn ENSO - liên quan đến cả đại
dương và khí quyển.[19]
Khi tín phong mạnh, nước tương đối lạnh có nguồn gốc nước trồi ở xích đạo
thuộc bờ biển Nam Mỹ được hình thành từ áp lực của gió Đông lên bề mặt đại
dương mở rộng về phía Tây tới trung tâm Thái Bình Dương. Sự chênh lệch khí áp
giữa Đông (cao) Tây (thấp) và nhiệt độ giữa Đông (thấp) và Tây (cao) trên khu vực
xích đạo Thái Bình Dương dẫn đến chuyển động ngược chiều của không khí ở tầng
thấp (gió Đông) và trên cao (gió Tây); ở phía Đông có chuyển động giáng, ở phía
Tây có chuyển động thăng của không khí, tạo thành một hoàn lưu khép kín, được
Bjerknes gọi là Hoàn lưu Walker. [10]
Như vậy ở vùng nhiệt đới Thái Bình Dương ngoài hoàn lưu Hadley (theo
kinh hướng) còn có hoàn lưu Walker (theo vĩ hướng).
Cường độ của hoàn lưu Waler được đặc trưng bởi sự chênh lệch khí áp giữa
phía Tây Thái Bình Dương và vùng trung tâm nhiệt đới Thái Bình Dương. Chênh
lệch nhiệt độ và khí áp giữa Đông và Tây Thái Bình Dương càng lớn, hoàn lưu
Walker càng mạnh. Trái lại, chênh lệch nhiệt độ và khí áp giảm, hoàn lưu Waler yếu
đi.
19


Hình 1.4: Sơ đồ hoàn lưu Walker trong điều kiện bình thường [10]
Thông thường, nhiệt độ nước biển giảm dần theo độ sâu nên từ mặt biển đến
độ sâu khoảng vài trăm mét, nhiệt độ ở vùng biển phía Tây Thái Bình Dương cao
hơn phía Đông, tạo ra một lớp nước chuyển tiếp giữa lớp nước bên trên nóng hơn
với lớp nước bên dưới lạnh hơn, có độ nghiêng từ Đông sang Tây Thái Bình
Dương, thường được gọi là “nêm nhiệt” (the Thermocline). Độ sâu của nêm nhiệt ở
bờ phía Tây khoảng 200m, giảm dần về bờ phía Đông chỉ còn vài chục mét.
Khi hoàn lưu Walker mạnh lên, hoạt động của nước trồi tăng lên, độ nghiêng
của nêm nhiệt lớn hơn, trái lại, khi hoàn lưu Walker yếu đi, nước trồi bị hạn chế, độ

nghiêng của nêm nhiệt giảm đi.
b) Tương tác đại dương - khí quyển
Tương tác đại dương - khí quyển là quá trình trao đổi nhiệt, ẩm, động lượng,
năng lượng giữa lớp nước bề mặt đại dương với lớp không khí bên trên, chủ yếu
thông qua hoạt động đối lưu và các xoáy khí quyển.
Trên khu vực phía Tây xích đạo Thái Bình Dương (vùng bể nóng (the warm
pool)), nơi có hội tụ của gió Đông và gió Tây tầng thấp, thường diễn ra hoạt động
đối lưu sâu trong nhánh phía Tây của hoàn lưu Walker. Mây, mưa nhiều và lượng
bức xạ phát xạ sóng dài (OLR) từ mặt biển thường không vượt quá 240w/m2. Do
đó, lượng bức sóng ngắn từ mặt trời (Qsw) thường nhỏ hơn lượng tiềm nhiệt bốc
hơi (Qe).
Trái lại, ở vùng xích đạo phía Đông Thái Bình Dương, trong nhánh phía Đông
của Hoàn lưu Walker thường có chuyển động giáng của không khí, hoạt động đối
20


lưu bị hạn chế, ít mây, mưa. Lượng bức xạ phát xạ sóng dài từ mặt biển thường đạt
những giá trị cực đại (>280w/m2). Bức xạ sóng ngắn từ mặt trời cũng đạt những giá
trị lớn nhất và thường lớn hơn lượng tiềm nhiệt bốc hơi.
Khi hoàn lưu Walker hoạt động yếu hơn bình thường (gió Đông tầng thấp yếu,
trong khi gió Tây ở vùng phía Tây Thái Bình Dương xích đạo phát triển mạnh lên),
vùng đối lưu sâu ở Tây Thái Bình Dương bị dịch chuyển về phía Đông đến trung
tâm Thái Bình Dương, làm tăng cường các chuyển động xoáy của khí quyển ở vùng
này, lượng mây và mưa tăng lên; OLR giảm, lượng nhiệt và lượng ẩm từ đại dương
chuyển vào khí quyển giảm đi. Trái lại, ở vùng phía Tây Thái Bình Dương xích đạo,
đối lưu bị hạn chế, lượng mây và mưa giảm đi; OLR tăng, lượng nhiệt và ẩm từ đại
dương chuyển vào khí quyển tăng lên.
c) Cơ chế hoạt động của ENSO
Nhiệt độ trung bình năm của lớp nước bên trên vùng nhiệt đới Đông Thái
Bình Dương khoảng 21-26oC, trong khi đó vùng Tây Thái Bình Dương là 28-29 oC.

Grandient nhiệt độ dọc xích đạo có hướng từ Tây sang Đông.
Tín phong Bắc và Nam Bán Cầu đã đẩy nước biển bề mặt về phía tây làm cho
mực nước biển phía tây cao hơn phía đông khoảng 40cm. Ở lớp dưới sâu nước trồi
lên thay thế lớp nước ấm nóng hơn trên mặt đã bị đẩy về phía tây. Vì thế nhiệt độ
mặt nước biển (SST) ở phía đông Thái Bình Dương, ngoài khơi Pêru thấp hơn SST
ở phía tây Thái Bình Dương, thuộc khu vực quần đảo Indonesia. Lớp nước mặt ở
phía đông TBD (khoảng 50cm) mỏng hơn phía tây TBD (khoảng 20cm).
Khi hoàn lưu Waler mạnh hơn bình thường, tín phong càng mạnh thì các dòng
hải lưu cũng di chuyển dọc theo xích đạo đi về phía tây càng mạnh, nêm nước nóng
ở phía tây Thái Bình Dương càng dày hơn. Ngược lại, ở phía đông Thái Bình
Dương, độ cao mực biển thấp hơn, bề dày lớp nêm nhiệt mỏng hơn, nước trồi mạnh
hơn, nhiệt độ mặt biển thấp hơn trạng thái trung bình. Kết quả là ở phía tây Thái
Bình Dương, đặc biệt là khu vực Indonesia, dòng thăng càng mạnh hơn, không khí
khô hơn và thời tiết lạnh đi khác thường, hiện tượng La Nina xuất hiện.
Hiện tượng El Nino xảy ra khi hoàn lưu Walker suy yếu, áp lực của gió Đông
lên mặt biển giảm đi, kéo theo đó sự suy yếu của nước trồi và dòng chảy hướng tây,
nước biển từ vùng bể nóng tây Thái Bình Dương đổ dồn về phía đông, tạo thành
21


một sóng đại dương xích đạo (sóng Kelvin) lan truyền về phái đồn và nhiệt từ vùng
bể nóng được vận chuyển về vùng trung tâm và đông TBD, làm cho nước biển bề
mặt vùng bể nóng lên dị thường, cao hơn trung bình 4-5 oC hoặc hơn nữa. Kết quả là
chênh lệch nhiệt độ nước biển giữa vùng phía Đông và Tây giảm đi, độ sâu của nêm
nhiệt ở bờ phía Tây giảm đi, trong khi ở bờ phía Đông tăng lên, trao đổi nhiệt thẳng
đứng trong lớp nước xáo trộn đại dương mạnh mẽ hơn.

Hình 1.5: Sơ đồ hoàn lưu Walker trong điều kiện có El Nino [10]
d) Nguyên nhân dẫn đến sự hình thành, suy yếu và vận động của ENSO
Đây là một vấn đề khá phức tạp, tuy đã có nhiều cách lý giải được đưa ra

nhưng không hoàn toàn giống nhau và tồn tại nhiều điểm không rõ ràng. Kết quả
nghiên cứu của các tác giả [1][7][15] có thể nêu ra một số nguyên nhân sau:
- Sự biến động của áp cao cận nhiệt đới Thái Bình Dương về cường độ, phạm
vi và vị trí tâm áp cao, ảnh hưởng trực tiếp đến hoạt động của tín phong 2 bán cầu.
-Sự bạo phát gió Tây trên vùng biển xích đạo Tây Thái Bình Dương, liên quan
đến hoạt động của các áp cao Nam Ấn Độ Dương và áp cao Châu Úc.
-Dao động trong mùa Madden - Julian (MJO) với chu kỳ 30 - 60 ngày trên khu
vực Đông Ấn Độ Dương và Tây Thái Bình Dương xích đạo.
-Hoạt động dị thường của các xoáy thuận nhiệt đới trên vùng biển xa xích đạo,
khu vực trung tâm Thái Bình Dương, liên quan đến hoạt động của đới gió Tây vĩ độ
trung bình.
22


1.3.3 Các chỉ số xác định hiện tượng ENSO
Dao động khí áp theo chiều Đông - Tây xích đạo Thái Bình Dương và nhiệt độ
mặt nước biển các vùng NINO là 2 dấu hiệu dễ được nhận thấy khi xảy ra hiện
tượng ENSO. Các nhà khoa học đã lấy 2 thông số này làm chỉ tiêu định lượng trong
việc nghiên cứu hiện tượng ENSO đó là:
a) Chỉ số dao động Nam SOI (Southern Oscillation Index)
Sự biến động của áp suát bề mặt trong các thời kì ENSO được xác định bằng
chỉ số dao động Nam (SOI).
Dao động Nam (SO) là dao động quy mô lớn từ năm này qua năm khác của
trường khí áp mặt biển giữa vùng phía đông và phía tây xích đạo Thái Bình Dương.
Để đánh giá độ lớn của Dao động Nam, người ta sử dụng chỉ số Dao động
Nam (SOI). Chỉ số này dựa trên hiệu khí áp giữa mực trạm Tahiti, đại diện cho vùng
trung tâm xích đạo Thái Bình Dương và trạm Darwin, đặc trưng cho vùng Tây Thái
Bình Dương xích đạo. Cụ thể :
SOI=10
Trong đó:

•
•

Ps = Ps(T) – Ps(D)
Ps(T) và Ps(D) là khí áp mực nước biển trung bình tại tramk Tahiti (17,5 0S,

149,60W) và trạm Darwin (12,40S và 130,90E) tương ứng.
• Ps- là giá trị trung bình tháng trong thời kỳ nghiên cứu của Ps.
• (Ps) là độ lệch chuẩn của Ps.
• 10 là giá trị quy ước được thêm vào.
Giá trị âm của SOI càng lớn thì El Nino càng mạnh, ngược lại giá trị dương
của SOI càng lớn thì La Nina càng mạnh.
Độ lớn của SOI phản ánh sự chênh lệch khí áp mặt biển giữa vùng trung tâm
và vùng phía Tây Thái Bình Dương xích đạo. Nó sẽ dao động trong khoảng từ -35
đến +35.[15]
Với chỉ số SOI thì nhiều tài liệu của Úc đã lấy giá trị 10 làm ngưỡng: SOI < 10
tương ứng với El Nino, SOI > 10 tương ứng với La Nina (Cơ quan Khí tượng Úc).
b) Dị thường nhiệt độ mặt nước biển SSTA (Sea Surface Temperature
Anomaly)

23


Dị thường nhiệt độ mặt nước biển (SSTA) hay còn gọi là hiệu sai nhiệt độ mặt
nước biển bề mặt. Chỉ số ENSO áp dụng lên trên cả Việt Nam và toàn thế giới
thường được sử dụng SSTA của NINO 1, NINO 2, NINO 3 và NINO 4.
Dị thường của nhiệt độ mặt nước biển (SSTA) khu vực xích đạo Thái Bình
Dương (SSTA) là đặc trưng trực tiếp phản ánh sự nóng lên hay lạnh đi dị thường
của lớp nước biển bề mặt ở vùng này. Trong các chu kỳ ENSO, nhiệt độ mặt nước
biển giữa Đông và Tây Thái Bình Dương xích đạo thường biến đổi mạnh mẽ, đặc

biệt là ở vùng biển phía đông. Trong thời kỳ El Nino, SSTA ở vùng phía đông xích
đạo TBD thường cao hơn trong thời kỳ La Nina.
Dưới đây là một số chỉ số có liên quan đến nhiệt độ mặt nước biển (Sea
Surface Temperature Anomaly - SSTA) thường được dùng trong nghiên cứu ENSO
trên thế giới và ở Việt Nam:
Trên thế giới:
•

Thời kỳ ENSO được xác định là những tháng có SSTA (Dị thường nhiệt độ mặt

nước biển) khu vực Nino3 (Hình 1) vượt ngưỡng ± 1°C, (Cơ quan Khí tượng Úc).
• Thời kì ENSO được xác định theo trung bình trượt 5 tháng của SSTA khu vực
Nino3.4 với ngưỡng các pha ENSO là ± 0,4 °C và có 6 tháng liên tiếp vượt ngưỡng
này (Viện Nghiên cứu Quốc tế về Khí hậu và Xã hội IRI).
•
Thời kì El Nino là giai đoạn có trung bình trượt 5 tháng SSTA khu vực Nino3.4
vượt giới hạn 0,4°C ít nhất 6 tháng (1999, WMOUNESCO). Tuy nhiên nghiên cứu
cho rằng định nghĩa cần được phát triển thêm.
• Thời kỳ ENSO là thời kỳ có trung bình trượt 5 tháng của SSTA khu vực (4°N-4°S,
150°W-90°W) vượt ngưỡng -0,5° ÷ +0,5°C kéo dài ít nhất 6 tháng (Cơ quan Khí
tượng Nhật Bản).
• El Nino là thời kì có trung bình trượt 5 tháng của SSTA khu vực Nino3 vượt 0,5°C
•

kéo dài 6 tháng và có ít nhất 1 tháng có SSTA vượt 1°C (Pao-Shin Chu và Jianxin).
Thời kì ENSO được xác định theo trung bình trượt 3 tháng SSTA khu vực Nino3.4
với ngưỡng ± 0,5°C và phải đạt ít nhất 5 tháng. Ngưỡng với ENSO trung bình là
±1°C, và với ENSO mạnh là ±1,5°C (Trung tâm Dự báo Khí hậu Hoa Kỳ, CPC).
Ở Việt Nam:

•

Pha El Nino khi SSTA Nino1+2, Nino3 > 1°C liên tục 3 tháng liền (Bùi Minh Tăng,
Tạp chí KTTV, 446, T2/1998).
24


•

Thời kỳ ENSO là thời kỳ có giá trị tuyệt đối trung bình trượt 5 tháng của SSTA khu
vực Nino3 vượt 0,5°C kéo dài 6 tháng trở lên. El Nino mạnh khi SSTA ≥ 1,5°C, La
Nina mạnh khi SSTA ≤ -1,5°C (Nguyễn Đức Ngữ, Trần Việt Liễn, Nguyễn Thị Hiền
Thuận).
Các chỉ số ENSO áp dụng trên thế giới và Việt Nam nêu trên đều sử dụng
nhiệt độ mặt nước biển đối với khu vực Nino1, Nino2, Nino3 và Nino4 (Hình 1.6),
đó thường là những khu vực có biến động mạnh nhất khi xảy ra ENSO.
c) Chỉ số MEI
Ngoài chuẩn sai nhiệt độ mặt nước biển SST và chỉ số dao động Nam SOI,
diễn biến thủy văn của khí hậu nhiệt đới và XĐ TBD còn được thể hiện qua nhiều
đặc trưng khí hậu hải văn khác như gió ở tầng thấp, bức xạ sóng dài, khí áp mực
nước biển.
Một chỉ tiêu tổng hợp thể hiện ý tưởng trên bao gồm các đặc trưng khí tượng
và hải dương được đề xuất vào những năm gần đây là “chỉ số ENSO đa biến”
Multivariate ENSO Index). Kí hiệu là MEI là tổng hợp của 6 biến: áp suất mực
nước biển P, thành phần gió vĩ hướng của mặt đất V, nhiệt độ mặt nước biển S, nhiệt
độ lớp không khí bề mặt T, tỷ lệ mây tổng quan che phủ bầu trời C.
Theo Woler và Tinlin 1993 thì chỉ số MEI được tính:
MEI < 0 biểu thị ENSO lạnh.
MEI > 0 biểu thị ENSO nóng.[25]
1.3.4 Phân vùng NINO

Để theo dõi các hoạt động của ENSO và xác định các thời kỳ ENSO, các nhà
khoa học thường sử dụng các chỉ số ENSO dựa trên thay đổi nhiệt độ mặt nước biển
đối với các khu vực biển Thái Bình Dương, người ta chia vùng xích đạo Thái Bình
Dương thành các vùng NINO dựa trên sự thay đổi của nhiệt độ bề mặt biển. Các
vùng NINO được phân chia như sau :

•

NINO 1+2 : Vùng có tọa độ (0-10°S, 80-90°S)
Vùng ấm lên đầu tiên khi El Nino phát triển.

•

NINO 3: Vùng có tọa độ (5°S-5°N, 150°W-90°W)
Vùng nhiệt đới TBD có biên độ nhiệt bề mặt nước biển lớn nhất trong thời
gian diễn ra hiện tượng El Nino.
25