TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI
KHOA KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN
o0o
ĐẶNG THANH MAI
NGHIÊN CỨU DỰ BÁO SỰ XUẤT HIỆN
SƯƠNG MUỐI TRÊN KHU VỰC TÂY BẮC BỘ
Hà Nội – 2016
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI
KHOA KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN
o0o
ĐẶNG THANH MAI
NGHIÊN CỨU DỰ BÁO SỰ XUẤT HIỆN
SƯƠNG MUỐI TRÊN KHU VỰC TÂY BẮC BỘ
Chuyên ngành : Khí tượng học
Mã ngành
: D440221
NGƯỜI HƯỚNG DẪN : PGS. TS. NGUYỄN VIẾT LÀNH
Hà Nội 2016
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là bài nghiên cứu của riêng tôi và được sự hướng
dẫn khoa học của PGS. TS. Nguyễn Viết Lành. Các nội dung nghiên cứu, kết
quả trong đề tài là trung thực và chưa được công bố dưới bất kỳ hình thức nào
dưới đây. Những số liệu trong bảng biểu phục vụ cho việc phân tích, nhận xét,
đánh giá được chính tác giả thu thập từ các nguồn số liệu khác nhau. Ngoài ra đồ
án còn tham khảo một số nhận xét đánh giá của các tác giả khác, cơ quan tổ chức
khác đều có trích dẫn và chú thích nguồn gốc. Nếu phát hiện có bất cứ gian lận
nào tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về nội dung đồ án của mình.
Hà Nội, ngày 06 tháng 06 năm 2016
Sinh viên thực hiện
Đặng Thanh Mai
LỜI CẢM ƠN
Thực tế cho thấy rằng bất cứ một thành công nào đều được tạo ra không
chỉ dựa trên sự nỗ lực của bản thân mà còn gắn liền với sự động viên, giúp đỡ từ
người khác dù ít hay nhiều, dù gián tiếp hay trực tiếp. Từ lúc bước chân cũng
như bắt đầu học tập tại Trường Đại học Tài nguyên Môi trường Hà Nội cho tới
nay, em đã nhận được rất nhiều sự quan tâm, giúp đỡ của các quý thầy cô, gia
đình và bạn bè.
Em xin gửi lời cảm ơn chân thành và sự tri ân sâu sắc đối với các thầy cô
của Khoa Khí tượng Thủy văn Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà
Nội, đã tận tình truyền đạt kiến thức trong những năm em học tập. Với vốn kiến
thức được tiếp thu trong quá trình học không chỉ là nền tảng cho quá trình nghiên
cứu đồ án mà còn là hành trang quý báu để em bước vào đời một cách vững chắc
và tự tin.
Để hoàn thành đồ án này, em xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Thầy
PGS.TS Nguyễn Viết Lành, người thầy đã trực tiếp hướng dẫn, tận tình chỉ bảo,
định hướng đề tài cũng như tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em trong suốt quá
trình viết đồ án.
Trong quá trình làm đồ án, do trình độ lý luận cũng như kinh nghiệm thực
tiễn còn hạn chế nên bài đồ án không tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong
nhận được ý kiến đóng góp của thầy cô để em học thêm được nhiều kinh
nghiệm và sẽ hoàn thành tốt hơn bài đồ án.
Sau cùng, em xin kính chúc quý Thầy Cô trong Khoa Khí tượng Thủy văn
và Thầy Nguyễn Viết Lành thật dồi dào sức khỏe, nhiệt huyết để tiếp tục sứ
mệnh cao đẹp của mình là truyền đạt kiến thức cho thế hệ mai sau và luôn đạt
những thành công trong sự nghiệp của mình.
Em xin chân thành cám ơn!
Hà Nội, ngày 06 tháng 06 năm 2016
Sinh viên thực hiện
Đặng Thanh Mai
MỤC LỤC
MỤC LỤC
5
...................................................................................................................................
DANH MỤC HÌNH
................................................................................................
8
DANH MỤC BẢNG
..............................................................................................
11
MỞ ĐẦU
..................................................................................................................
1
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ SƯƠNG MUỐI
................................................
2
1.1 Định nghĩa và phân loại sương muối
1.1.1 Định nghĩa
.......................................................................................................
2
1.1.2 Nguyên nhân hình thành sương muối
........................................................
2
1.1.3 Phân loại sương muối
...................................................................................
2
1.2 Điều kiện tự nhiên của khu vực nghiên cứu
.................................................
3
1.2.1 Vị trí địa lý
......................................................................................................
3
1.2.2 Đặc điểm khí hậu
..........................................................................................
4
Do nằm khuất bên sườn tây dãy Hoàng Liên Sơn lại ở vị trí xa nhất về phía
tây lãnh thổ, vùng núi Tây Bắc có khí hậu khác biệt rõ rệt với phần còn lại
của Bắc Bộ. Có thể nói, trong các vùng khí hậu được phân chia của miền
khí hậu phía Bắc, vùng Tây Bắc thể hiện nhiều nét dị thường nhất với khí
hậu chung toàn miền. Vùng khí hậu Tây Bắc có thể chia làm 2 tiểu vùng:
tiểu vùng Bắc Tây Bắc bao gồm đại bộ phận tỉnh Lai Châu từ Quỳnh Nhai
trở lên và tiểu vùng Nam Tây Bắc là phần còn lại.
............................................
4
1.3 Tổng quan tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước
.................................
7
1.3.1 Tình hình nghiên cứu ngoài nước
................................................................
7
1.3.2 Tình hình nghiên cứu trong nước
................................................................
9
CHƯƠNG II. CƠ SỞ SỐ LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
.........
13
2.1 Cơ sở số liệu
...................................................................................................
13
2.1.1 Số liệu quan trắc
.........................................................................................
13
2.1.2 Số liệu tái phân tích
....................................................................................
14
2.2 Phuơng pháp nghiên cứu
...............................................................................
15
2.2.1 Phương pháp synop.
....................................................................................
15
2.2.2 Phương pháp thống kê khí hậu cơ bản
....................................................
16
2.2.2.1 Phương pháp thống kê và lọc nhân tố
..................................................
16
Phương pháp thống kê được sử dụng rất rộng rãi trong nghiên cứu khí
tượng, khí hậu nói chung và nghiên cứu dự bào thời tiết nói riêng. Trong
thống kê có rất nhiều phương pháp được sử dụng dể xây dựng phương
trình dự báo khả năng xuất hiện của hiện tượng khí tượng. Trong bài đồ
án này, em dùng “phương pháp hồi quy từng bước” để xây dựng phương
trình dự báo sương muối trên khu vực Tây Bắc.
.............................................
16
.............................................................................................................
18
2.2.2.2 Xác định ngưỡng dự báo
.........................................................................
18
2.2.2.3 Đánh giá độ chính xác của phương trình
...............................................
19
CHƯƠNG III. MỘT SỐ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
........................................
21
3.1 Hình thế thời tiết điển hình gây sương muối diện rộng khu vực Tây
Bắc Bộ
...................................................................................................................
21
3.1.1 Đợt sương muối diễn ra trên diện rộng ở hầu hết các khu vực Tây
Bắc từ ngày 23/12/199928/12/1999
.....................................................................
22
3.1.2 Phân tích ngày xuất hiện sương muối nhưng nhiệt độ tối thấp >50C 30
Bảng 3.3. Thống kê các yếu tố khí tượng tại một số ngày mà giá trị nhiệt
độ >50C
..................................................................................................................
30
3.2 Xây dựng phương trình dự báo sương muối cho một số trạm điển hình
khu vực Tây Bắc
...................................................................................................
34
3.2.1 Tập các nhân tố dự báo
..............................................................................
34
3.2.2 Phương trình dự báo
.................................................................................
36
3.2.3 Đánh giá các phương trình dự báo dựa trên chuối số liệu phụ thuộc . 38
3.2.4 Đánh giá các phương trình dự báo dựa trên chuỗi số liệu độc lập
40
......
KẾT LUẬN
............................................................................................................
42
TÀI LIỆU THAM KHẢO:
...................................................................................
43
Phụ lục 1. Kết quả kiểm nghiệm tháng 1, tại trạm Sìn Hồ
..........................
45
................................................................................................................................
49
DANH MỤC HÌNH
MỤC LỤC
................................................................................................................................... 5
DANH MỤC HÌNH ................................................................................................8
DANH MỤC BẢNG..............................................................................................11
MỞ ĐẦU.................................................................................................................. 1
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ SƯƠNG MUỐI................................................2
1.1 Định nghĩa và phân loại sương muối
1.1.1 Định nghĩa.......................................................................................................2
1.1.2 Nguyên nhân hình thành sương muối ........................................................2
1.1.3 Phân loại sương muối...................................................................................2
1.2 Điều kiện tự nhiên của khu vực nghiên cứu.................................................3
1.2.1 Vị trí địa lý......................................................................................................3
1.2.2 Đặc điểm khí hậu..........................................................................................4
Do nằm khuất bên sườn tây dãy Hoàng Liên Sơn lại ở vị trí xa nhất về phía
tây lãnh thổ, vùng núi Tây Bắc có khí hậu khác biệt rõ rệt với phần còn lại
của Bắc Bộ. Có thể nói, trong các vùng khí hậu được phân chia của miền
khí hậu phía Bắc, vùng Tây Bắc thể hiện nhiều nét dị thường nhất với khí
hậu chung toàn miền. Vùng khí hậu Tây Bắc có thể chia làm 2 tiểu vùng:
tiểu vùng Bắc Tây Bắc bao gồm đại bộ phận tỉnh Lai Châu từ Quỳnh Nhai
trở lên và tiểu vùng Nam Tây Bắc là phần còn lại.............................................4
1.3 Tổng quan tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước.................................7
1.3.1 Tình hình nghiên cứu ngoài nước................................................................7
1.3.2 Tình hình nghiên cứu trong nước................................................................9
CHƯƠNG II. CƠ SỞ SỐ LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.........13
2.1 Cơ sở số liệu...................................................................................................13
2.1.1 Số liệu quan trắc.........................................................................................13
2.1.2 Số liệu tái phân tích....................................................................................14
2.2 Phuơng pháp nghiên cứu...............................................................................15
2.2.1 Phương pháp synop.....................................................................................15
2.2.2 Phương pháp thống kê khí hậu cơ bản....................................................16
2.2.2.1 Phương pháp thống kê và lọc nhân tố ..................................................16
Phương pháp thống kê được sử dụng rất rộng rãi trong nghiên cứu khí
tượng, khí hậu nói chung và nghiên cứu dự bào thời tiết nói riêng. Trong
thống kê có rất nhiều phương pháp được sử dụng dể xây dựng phương
trình dự báo khả năng xuất hiện của hiện tượng khí tượng. Trong bài đồ
án này, em dùng “phương pháp hồi quy từng bước” để xây dựng phương
trình dự báo sương muối trên khu vực Tây Bắc..............................................16
.............................................................................................................18
2.2.2.2 Xác định ngưỡng dự báo.........................................................................18
2.2.2.3 Đánh giá độ chính xác của phương trình...............................................19
CHƯƠNG III. MỘT SỐ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU........................................21
3.1 Hình thế thời tiết điển hình gây sương muối diện rộng khu vực Tây
Bắc Bộ................................................................................................................... 21
3.1.1 Đợt sương muối diễn ra trên diện rộng ở hầu hết các khu vực Tây
Bắc từ ngày 23/12/199928/12/1999.....................................................................22
3.1.2 Phân tích ngày xuất hiện sương muối nhưng nhiệt độ tối thấp >50C 30
Bảng 3.3. Thống kê các yếu tố khí tượng tại một số ngày mà giá trị nhiệt
độ >50C.................................................................................................................. 30
3.2 Xây dựng phương trình dự báo sương muối cho một số trạm điển hình
khu vực Tây Bắc...................................................................................................34
3.2.1 Tập các nhân tố dự báo..............................................................................34
3.2.2 Phương trình dự báo .................................................................................36
3.2.3 Đánh giá các phương trình dự báo dựa trên chuối số liệu phụ thuộc. 38
3.2.4 Đánh giá các phương trình dự báo dựa trên chuỗi số liệu độc lập......40
KẾT LUẬN............................................................................................................42
TÀI LIỆU THAM KHẢO:...................................................................................43
Phụ lục 1. Kết quả kiểm nghiệm tháng 1, tại trạm Sìn Hồ..........................45
................................................................................................................................ 49
DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1. Tổng hợp đánh giá dự báo...................Error: Reference source not found
Bảng 3.1. Nhiệt độ cực tiểu tại các ngày có sương muối từ 2328/12/1999. Error:
Reference source not found
Bảng 3.2. Một số yếu tố khí tượng lúc 13 giờ....Error: Reference source not found
Bảng 3.3. Thống kê các yếu tố khí tượng tại một số ngày mà giá trị nhiệt độ
>50C.......................................................................Error: Reference source not found
Bảng 3.4. Các yếu tố ban đầu để lọc nhân tố.....Error: Reference source not found
Bảng 3.5. Phương trình dự báo cho từng tháng của từng trạm.....Error: Reference
source not found
Bảng 3.6. Kết quả đánh giá dự báo theo tần số trên chuỗi số liệu phụ thuộc (số
liệu thời kỳ 20052012)........................................Error: Reference source not found
Bảng 3.7. Kết quả đánh giá hiệu quả dự báo theo U và H trên chuỗi số liệu phụ
thuộc thời kỳ 20052012.......................................Error: Reference source not found
Bảng 3.8. Kết quả thử nghiệm dựa trên chuối số liệu độc lập thời kỳ 2013
2015.......................................................................Error: Reference source not found
MỞ ĐẦU
Miền Bắc Việt Nam là một khu vực nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa có
mùa đông lạnh.Vào mùa đông, trong những ngày có không khí lạnh mạnh xâm
nhập xuống lãnh thổ Việt Nam, đặc biệt là những ngày có không khí lạnh tăng
cường liên tục, nhiệt độ ở đây xuống rất thấp, mang lại những đợt rét đậm rét
hại kéo dài. Thêm vào đó, trong những năm gần đây, biến đổi khí hậu có chiều
hướng làm cho diễn biến ngày càng phức tạp, gây ra những biến động thời tiết
khó dự đoán trước, tần suất các hiện tượng thời tiết đặc biệt xảy ra càng nhiều.
Tây Bắc là một khu vực có độ cao khá lớn nên nơi đây thường có mùa
đông lạnh rất đặc trưng. Vào mùa đông, khi những đợt không khí lạnh mạnh xâm
nhập xuống lãnh thổ nước ta, ở Tây Bắc thường xảy ra những đợt sương muối,
có những đợt xảy ra trên diện rộng, làm ảnh hưởng rất lớn đến đến sản xuất và
đời sống. Nhiều nghiên cứu cho thấy, khi nhiệt độ ở vùng núi Tây Bắc xuống
dưới 50C và độ ẩm không khí từ 75 đến 95% thì xảy ra hiện tượng sương muối.
Sương muối có ảnh hưởng rất lớn tới sản xuất và đời sống của người
dân. Khi sương muối xuất hiện, cây trồng bị ảnh hưởng nhiều nhất, qua một
đêm xuất hiện sương muối, hàng ngàn hecta cây trồng, đặc biệt những cây chứa
nhiều nước, có thể bị “cháy” cả lá và thân. Vì vậy, hiểu biết được hình thế thời
tiết gây nên sương muối và dự báo trước được sự xuất hiện sương muối cho khu
vực Tây Bắc nhằm giảm thiểu thiệt hại do sương muối gây ra có một ý nghĩa vô
cùng to lớn đối với ngành Khí tượng Thủy văn Việt Nam. Từ những lí do đó em
xin được lựa chọn đề tài nghiên cứu cho đồ án tốt nghiệp của mình là: “Nghiên
cứu dự báo sự xuất hiện sương muối trên khu vực Tây Bắc Bộ” với mục
tiêu:
(1) Xác định được hình thế synop thuận lợi cho sự xuất hiện sương muối;
(2) Xây dựng phương trình dự báo sự xuất hiện sương muối với thời hạn
24 giờ cho khu vực Tây Bắc Bộ.
Nội dung của đồ án, ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo và
phụ lục, được bố cục thành 3 chương:
Chương I: Tổng quan về sương muối
Chương II: Số liệu và phương pháp nghiên cứu
Chương III: Một số kết quả nghiên cứu
1
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ SƯƠNG MUỐI
1.1 Định nghĩa và phân loại sương muối
1.1.1 Định nghĩa
Mùa đông do độ ẩm thấp, ngoài loại hình thời tiết gây mưa nhỏ, mưa
phùn còn có một số các loại hình thời tiết đặc biệt khác như: sương mù, sương
giá,... cũng xuất hiện nhiều. Sương muối là hiện tượng thời tiết nguy hiểm vì
nhiệt độ quá thấp sẽ làm chết cây trồng và ảnh hưởng lớn tới vật nuôi.
Sương muối là hiện tượng hơi nước đóng băng thành các hạt nhỏ, rắn,
xốp và trắng như muối ngay trên mặt đất hay bề mặt cây cỏ hoặc các vật thể
khác khi không khí trên đó ẩm và lạnh.
Sương muối thường xuất hiện vào ban đêm hoặc gần sáng khi mà mặt đất
bức xạ và nguội lạnh đi nhiều nhất. Do nhiệt độ quá thấp hơi nước chứa trong
không khí tiếp giáp ở bề mặt lạnh sẽ ngưng tụ ở trạng thái băng, dứoi dạng các
hạt nhỏ như những tinh thể muối. Do đó sưong muối có thể thấy cả ở trên mặt
dưới các lớp lá khô và trên các vật khác.
1.1.2 Nguyên nhân hình thành sương muối
Sương muối thường hình thành vào những đêm đông, trời lặng gió, quang
mây, khi mà bức xạ là nguyên nhân chủ yếu của quá trình lạnh đi của không khí
và các vật thể, nhiệt độ không khí xuống thấp làm cho nhiệt độ bề mặt các vật
thể hay cây cỏ ở mặt đất đạt tới điểm sương đủ cho hơi nước ngưng kết, và
điều kiện độ ẩm không khí thích hợp. Nên nhớ rằng nó không mặn mà chỉ trắng
như muối, gần giống với lớp tuyết ở trong khoang lạnh của tủ lạnh.
Sương muối là những tinh thể băng được hình thành do hơi nước ngưng
hoa khi nhiệt độ bề mặt đệm xuống dưới 00C trong những điều kiện tương tự
như điều kiện hình thành sương, tức là khi nhiệt độ mặt đệm lạnh đi rất nhiều
do bức xạ. Điều kiện khí tượng thuận lợi cho sương muối hình thành là trời ít
đến quang mây, gió nhẹ,...
1.1.3 Phân loại sương muối
Sương muối được phân loại theo nguồn gốc hình thành bao gồm có 3 loại:
Sương muối bức xạ: Hình thành do mặt đất bức xạ quá mạnh làm cho
nhiệt độ mặt đất giảm xuống đột ngột, nhiệt độ hạ xuống dưới 0 0C. Loại này
2
thường được hình thành khi trời quang mây, gió nhẹ, độ ẩm không khí không cao
lắm.
Sương muối bình lưu: Là loại sương muối được hình thành khi có bình
lưu lạnh tràn về làm cho nhiệt độ không khí và mặt đất hạ xuống nhanh chóng,
phạm vi phân bố loại sương muối này rất rộng.
Sương muối hỗn hợp: Là sương muối được hình thành không chỉ do sự
xâm nhập của không khí lạnh mà còn do sự lạnh đi vì bức xạ của mặt đất, sau
những đợt gió lạnh tràn về độ 1 – 2 ngày, nếu trời quang mây, gió nhẹ, nhiệt độ
không khí tiếp tục giảm thấp, thì rất dễ xuất hiện sương muối.
1.2 Điều kiện tự nhiên của khu vực nghiên cứu
1.2.1 Vị trí địa lý
Tây Bắc, một trong 7 vùng khí hậu thuộc miền khí hậu phía Bắc của nước
ta, được giới hạn trong phạm vi từ 20047’N đến 22048’N và từ 102009’E đến 1050
52’E. Phía bắc và tây bắc giáp tỉnh Vân Nam (Trung Quốc), phía tây và tây nam
giáp Lào, phía đông giáp Hà Giang, Bắc Kạn và Thái Nguyên, phía nam và đông
nam giáp Thanh Hóa, Hà Nội (Hà Tây cũ). Về mặt hành chính, vùng Tây Bắc bao
gồm các tỉnh Lai Châu, Điện Biên, Sơn La, Hòa Bình, Yên Bái và Lào Cai (hình
1.1).
Địa hình Tây Bắc hiểm trở, có nhiều khối núi và dãy núi cao chạy theo
hướng tây bắcđông nam. Dãy Hoàng Liên Sơn dài tới 180 km, rộng 30 km, với
một số đỉnh núi cao trên từ 2800 đến 3000m. Dãy núi Sông Mã dài 500 km, có
những đỉnh cao trên 1800m. Giữa hai dãy núi này là vùng đồi núi thấp lưu vực
sông Đà (còn gọi là địa máng sông Đà).
3
Hình 1.1. Bản đồ hành chính khu vực Tây Bắc
Ngoài sông Đà là sông lớn, vùng Tây Bắc còn có sông nhỏ và suối gồm cả
thượng lưu sông Mã. Trong địa máng sông Đà còn có một dãy cao nguyên đá vôi
chạy suốt từ Phông Thổ đến Thanh Hóa, và có thể chia nhỏ thành các cao nguyên
Tà Phình, Mộc Châu, Nà Sản. Ngoài ra còn có các lòng chảo như Điện Biên,
Nghĩa Lộ, Mường Thanh.Vùng Tây Bắc có hai con sông lớn, đó là sông Đà và
sông Thao (tức sông Hồng). Thượng nguồn của sông Mã cũng ở trên vùng đất
Tây Bắc. Điện Biên, Nghĩa Lộ, Mường Thanh là các bồn địa ở Tây Bắc, còn Tà
Phình, Mộc Châu và Nà Sản là các cao nguyên [3].
1.2.2 Đặc điểm khí hậu
Do nằm khuất bên sườn tây dãy Hoàng Liên Sơn lại ở vị trí xa nhất về phía
tây lãnh thổ, vùng núi Tây Bắc có khí hậu khác biệt rõ rệt với phần còn lại của
Bắc Bộ. Có thể nói, trong các vùng khí hậu được phân chia của miền khí hậu phía
Bắc, vùng Tây Bắc thể hiện nhiều nét dị thường nhất với khí hậu chung toàn
miền. Vùng khí hậu Tây Bắc có thể chia làm 2 tiểu vùng: tiểu vùng Bắc Tây Bắc
bao gồm đại bộ phận tỉnh Lai Châu từ Quỳnh Nhai trở lên và tiểu vùng Nam Tây
Bắc là phần còn lại.
a) Nhiệt độ
Nhiệt độ trung bình năm vào khoảng 230C trong các thung lũng dưới thấp
(độ cao 200300m), 20220C ở 500700m, 18190C ở 1000m và 160C. Mùa đông
4
nhiệt độ tương đối cao so với vùng núi khác và trong các thung lũng dưới thấp
(cao 200300m) nhiệt độ thậm chí cao hơn đồng bằng 10C.
Tháng cực tiều của nhiệt độ là tháng 1, có nhiệt độ trung bình vào khoảng
1718oC ở vùng thấp, 14160C ở 500700m, 12130C ở 1000m và 100C ở 1500m.
Còn nhiệt độ tối thấp trung bình những tháng này xuống tới 1213 0C ở vùng thấp,
9110C ở độ cao trung bình, 780C ở 1000m và 560C ở 1500m. Giới hạn tối thấp
của nhiệt độ là 240C trong các thung lũng dưới thấp và xuống dưới 0 0C từ 500
600m trở lên.
Mùa hè: ngay từ tháng 4 nhiệt độ đã lên cao, trung bình đã đạt mức xấp xỉ
250C trong các thung lũng dưới thấp. Từ tháng 5 đến hết tháng 9, nhiệt độ trung
bình tháng trong các thung lũng đều vượt quá 260C. Ba tháng có nhiệt độ cao nhất
và xấp xỉ nhau là các tháng 6, 7 và 8, trong đó nhiệt độ cực đại năm thường xảy
ra vào tháng 6. Nhiệt độ trung bình là 26270C trong thung lũng, 24250C ở độ cao
trung bình 500700m, 230C ở 1000m, 200C ở 1500m. Tuy nhiên, nhiệt độ tối cao
trung bình có giá trị cao nhất và tháng 5 với trị số từ 3334 oC trong các thung lũng,
30310C ở 500700m, 27280C ở 1000m và 24250C ở 1500m.
Các giá trị tối cao nhiệt độ tuyệt đối trong thung lũng Tây Bắc cũng đạt
mức cực đoan hơn đồng bằng, thường vượt quá 4142 0C, thậm chí có nơi như
Mường Nhé đã từng đo nhiệt độ tối cao lên tới 430C.
Dao động nhiệt độ ngày đêm của nhiệt độ trong các thung lũng Bắc Tây
Bắc rất lớn, trung bình năm của biên độ ngày lên tới 10130C. Trên vùng núi cao
biên độ giảm nhưng cũng lên tới 890C (so với đồng bằng). Những tháng mùa
đông đồng thời là những tháng mùa khô nhiệt độ dao đông mạnh nhất, trong đó
tháng 3 là tháng biên độ có giá trị cực đại. Trong tháng 3 biên độ ngày đạt tới 13
150C, thậm chí 16170C trong các thung lũng sâu (Mường Nhé 18,10C). Ba tháng
giữa mùa mưa là thời kì dao động nhiệt độ ngày đêm ít nhất song biên độ ngày
cũng đạt 890C trong các thung lũng [3].
b) Mưa
Khu vực Bắc Tây Bắc: Là khu vực có lượng mưa khá phong phú. Trên
khu vực thu được lượng mưa trung bình năm vượt quá 18002000mm. Đặc biệt,
phần cực Tây Bắc của khu vực (Mường Tè) là một trong những trung tâm mưa
lớn của nước ta với lượng mưa 25003000mm/năm. Tuy nhiên trong một vài
5
thung lũng cá biệt lượng mưa cũng giảm đáng kể, trung bình năm không đến
1500mm.
Mùa mưa ở đây bắt đầu sớm vào tháng 4 và kết thúc vào tháng 9, trong đó
ba tháng 6, 7 và 8 có lượng mưa lớn nhất. Lượng mưa mùa mưa chiếm đến 90%
tổng lượng mưa năm. Từ tháng 10 đến tháng 3 là mùa ít mưa, đặc biệt là tháng 1
và tháng 12. Suốt 6 tháng đó chỉ có từ 2030 ngày mưa, tổng lượng mưa vào
khoảng 150250mm, chiếm 10% lượng mưa cả năm.
Khu vực Nam Tây Bắc: Là khu vực tương đối ít mưa với lượng mưa
trung bình năm chỉ vào khoảng 14001600mm, không những vậy số ngày mưa
cũng khá ít, trung bình năm chỉ có khoảng 110130 ngày.
Mùa mưa bắt đầu vào tháng 4 và kết thúc vào tháng 9, trong đó ba tháng
tháng 6, 7 và 8 có lượng mưa lớn nhất, đặc biệt là 6. Lượng mưa trung bình
tháng 6 xấp xỉ 300mm và giảm xuống 250mm ở những nơi ít mưa. Số ngày mưa
cũng khá nhiều, lên tới 2025 ngày/tháng. Sáu tháng còn lại (từ tháng 10 3) là
những tháng ít mưa, đặc biệt là tháng 1 và 12 với lượng mưa trung bình từ 10
20mm và từ 45 ngày mưa.
c) Độ ẩm
Độ ẩm ở đây tương đối thấp so với nhiều vùng khác, trung bình năm vào
khoảng 82%, tăng lên 8485% trên các đèo cao.
Ba tháng ẩm nhất trong năm là các tháng giữa mùa mưa, trong đó cực đại
thường xảy ra vào tháng 7 với trị số lên tới 8890%; còn khô nhất thường xảy ra
vào tháng 3 với trị số xấp xỉ 75%.
d) Mây
So với những vùng khác của Bắc Bộ, vùng Tây Bắc tương đối ít mây,
lượng mây trung bình chỉ vào khoảng 6,57/10. Ba tháng 6, 7 và 8 (những tháng
ẩm nhất) là những tháng có lượng mây lớn nhất với lượng mây trung bình đạt
8,59/10. Tháng có lượng mây nhỏ nhất là tháng 3 (tháng khô nhất) với lượng
mây trung bình vào khoảng 45/10.
f) Gió
Thông thường gió ở vùng núi Tây Bắc phụ thuộc mạnh mẽ vào điều kiện
địa hình của địa phương. Trong các thung lũng gió thường thổi theo hướng thung
6
lũng, có khi đối lập với hướng gió quy mô lớn, ở đây tần suất lặng gió chiếm tới
5070% và tốc độ gió trung bình không quá 1m/s. Tuy nhiên, ở những nơi tương
đối thoáng gió thịnh hành hướng đông bắc trong mùa đông và thịnh hành hướng
tây nam trong mùa hè, mùa hè thiên về hướng tây và nam.
1.3 Tổng quan tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước
1.3.1 Tình hình nghiên cứu ngoài nước
Sương muối ở nhiều thứ tiếng trên thế giới, như tiếng Anh "hoar frost",
trong đó "hoar" là "trắng như tóc hoa râm" tiếng Trung là "bạch sương", bạch là
trắng, tiếng Pháp là "gelée blanche", "blanche" là trắng. Có nơi cho rằng có 2 loại
sương muối: "hoar frost" và "rime", nhưng với "rime", không khí ẩm ban đầu
ngưng kết thành các hạt nước, sau đó mới bị lạnh đi để trở thành các hạt
băng, được hình thành bởi sự đóng băng của những giọt nước siêu lạnh trong
sương mù lên các vật thể rắn. Sương muối là hiện tượng nguy hiểm đối với sản
xuất nông nghiệp. Trước mức độ nguy hại của sương muối đối với sản xuất
nông nghiệp nhiều nước trên thế giới như Nga, Trung, Quốc, Mỹ, Brazil,... đã
tiến hành nghiên cứu về sương muối, đánh giá tác hại của thiên tai trong đó có
sương muối, băng giá trên cơ sở các dữ liệu khí tượng quan trắc, dữ liệu viễn
thám. Ở Nhật Bản (kurosu et al,1995), ở Trung Quốc (shao et al, 2001,Li et al,
2003, Bingbai et al. 2005)... Các nhà nghiên cứu đã trình bày theo các hướng bao
gồm phân tích dữ liệu viễn thám là hàm của các thông số sinh lí của cây trồng và
thay đổi theo thời gian của chúng, giải thích các quan sát bằng mô hình lí thuyết
[23].
Với mức độ nguy hại của sương muối như vậy nên tại nhiều nước trên
thế giới như Nga, Trung Quốc, Mỹ, Brazil,…. đã tiến hành nghiên cứu về sương
muối, đánh giá tác hại của sương muối, sương giá trên cơ sở các dữ liệu khí
tượng quan trắc, dữ liệu viễn thám. Ở Brazill, các nhà khoa học đã xây dựng bản
đồ phân bố sương muối cho vùng Nam Brazill, vùng có nhiệt độ tháp nhất nước
(hình 1.2); theo đó những vùng có tần suất xuất hiện sương muối lớn được cảnh
báo một cách rõ ràng.
7
Hình 1.2 Phân bố sương muối ở Nam Brazill
Bằng việc sử dụng số liệu ảnh vệ tinh NOAA/AVHRR, C.
Domenikiotis, M. và cs. [22] cũng đã xây dựng bản đồ nguy cơ sương muối
cho lãnh thổ Hy Lạp. Các tác giả đã xác định được mối quan hệ giữa ngưỡng
nhiệt độ làm xuất hiện sương muối với các tổ hợp phát xạ khác nhau của các
kênh nhiệt hồng ngoại, từ đó xây dựng được bản đồ phân bố sương muối
trong tháng 3 trên toàn lãnh thổ (hình 1.3).
Hình 1.3. Bản đồ nguy cơ sương muối tháng 3 của Hy Lạp
G. V. Đimitơriêva khi nghiên cứu tình hình băng giásương muối ở khu
vực Mátscova đã nhấn mạnh vai trò của địa hình và đặc điểm của đất. Bà cho
cho rằng, cần phải xác định được những vùng nguy hiểm về băng giá sương
muối nhất. Bà đã dùng những số liệu quan trắc nhiều năm của mạng lưới trạm
khí tượng bề mặt để xác định những khu vực trong đó xảy ra một cách có hệ
thống [24].
8
1.3.2 Tình hình nghiên cứu trong nước
Miền Bắc Việt Nam là nơi hứng chịu những thiệt hại to lớn do sương
muối gây ra nên trong nhiều năm qua, hiện tượng này đã thu hút sự tập trung
nghiên cứu của nhiều nhà khí tượng trong nước nên cũng đã thu được một số
thành tựu nhất định.
Phạm Ngọc Toàn và Phan Tất Đắc cho rằng, so với tất cả các vùng khác,
vùng Cao Bằng, Lạng Sơn là nơi sương muối xảy ra nhiều nhất và trầm trọng
nhất, vì mùa đông ở đây chẳng những rất lạnh, lại khô hanh, quang đãng và gió
yếu là những điều kiện thuận lợi cho sự hình thành sương muối. Nhất là trong
những dạng địa hình trũng và khuất, sương muối càng có khả năng xuất hiện. Ở
vùng thấp, hàng năm thường gặp 12 ngày sương muối năm rét nhất có thể tới 4
5 ngày, thường tập trung trong tháng 1 và tháng 12. Ở vùng cao, trung bình mỗi
năm có 34 ngày sương muối, những năm rét hơn sương muối có thể xuất hiện
hàng chục ngày và ngay cả tháng 11 và tháng 2 cũng có thể xuất hiện sương
muối [15].
Theo Phạm Vũ Anh và Nguyễn Viết Lành [1], băng giá, sương muối xảy
ra khi lưỡi áp cao lạnh lục địa ảnh hưởng đến nước ta là khối không khí lạnh và
khô. Chúng thường là những khối không khí cực đới, thậm chí có nguồn gốc Bắc
Băng Dương. Trải qua một chặng đường đi dài và biến tính trên lục địa châu Á
chúng vẫn còn khá lạnh và khô. Khi xâm nhập xuống miền Bắc Việt Nam ở
vùng biên giới phía bắc trị số khí áp thu được khá cao, khoảng trên dưới 1030mb,
trời quang mây, độ ẩm dưới 50% (số liệu lúc 7 giờ sáng VN). Trong những ngày
như vậy việc dự báo nhiệt độ tối thấp có vai trò quan trọng để quyết định dự
báo băng giá và sương muối. Nếu nhiệt độ không khí dự báo xuống dưới 50C thì
cần phải đặc biệt chú ý dự báo băng giá và sương muối và khi đó nhiệt độ mặt
đất và đặc biệt nhiệt độ của những bề mặt màu sẫm như lá cây, phân bón (phân
chuồng) đã có thể xuống đến 00C.
Khi nghiên cứu về khả năng xuất hiện sương muối ở khu vực Tây Bắc,
Nguyễn Hồng Sơn và cs. đã xác nhận rằng, sương muối xuất hiện và các tháng
mùa đông từ tháng 11 đến tháng 3 năm sau nhưng tập trung chủ yếu vào tháng 12
và tháng 1. Suơng muối có xu thế tăng dần theo độ cao địa hình, càng lên cao tần
suất xuất hiện sương muối càng nhiều. Ở độ cao dưới 600m không ảnh hưởng
bởi sương muối hoặc nếu có ảnh hưởng chỉ ảnh hưởng ở cấp độ nhẹ; trên 800m
9
mức độ ảnh hưởng của sương muối ở cấp độ nặng và rất nặng. Khi gió mùa
đông bắt đầu ảnh hưởng đến nước ta thì sau 24 ngày, sương muối xuất hiện ở
Tây Bắc. Thông thường khi nhiệt độ tối thấp tại lều khí tượng có nhiệt độ ≤ 50C
thì xuất hiện sương muối do nhiệt độ bề mặt thường thấp hơn nhiệt độ không
khí ở độ cao 2m (độ cao bầu nhiệt biểu) [12,13].
Bên cạnh những công trình trên, một hướng nghiên cứu được nhiều nhà
Khí tượng quan tâm giải quyết, đó là nghiên cứu dự báo bằng phương pháp
thống kê. Theo hướng nghiên cứu này gồm có nhiều tác giả như: Nguyễn Viết
Lành, Nguyễn Viết Phong, Lèo Văn Xuân, Lê Thu Hà,…
Thời gian đầu, các công trình nghiên cứu theo phương pháp thống kê chủ
yếu mang tính chất thủ công, với phương pháp thống kê đơn giản.
Năm 2000, Lèo Văn Xuân đã xây dựng phương trình và biểu đồ dự báo
nhiệt độ tối thấp để đưa ra cảnh báo sương muối cho khu vực Sơn La. Hai yếu
tố chọn vào phương trình là nhiệt độ (T) và điểm sương (Td) lúc 13 giờ. Với
nguồn số liệu từ năm 19611999, ông đã xây dựng được phương trình như sau:
0,88+ 0,1*T +0,02*Td=0
Sau đó căn cứ vào độ hụt điểm sương lúc 13 giờ, kết hợp với giá trị độ
ẩm tương đối xây dựng biểu đồ dựa trên phương pháp chấm điểm. Nếu rơi vào
vùng có sương muối thì ta dự báo 24 giờ tới (tính từ 19 giờ cùng ngày) có sương
muối và ngược lại [21].
Bằng phương pháp hàm phân biệt, Nguyễn Viết Phong đã chọn những
ngày gió có hướng ENE để xây dựng phương trình đường thẳng phân chia hai
vùng vó và không có mưa nhỏ, mưa phùn từ tháng 123 cho khu vực thành phố
Vinh, với các biến dự báo là nhiệt độ không khí (T) và nhiệt độ điểm sương (Td)
lúc 13 giờ như sau:
0,5793400,0739*T + 0,0581*Td= 0
Có thể nhận thấy rằng các phương pháp trên là những phương pháp thống
kê hết sức đơn giản và chưa thật sự thuận tiện cho dự báo nghiệp vụ vì còn
mang tính thủ công nên sẽ dẫn đến những sai số khi chấm điểm có hoặc không
lên giản đồ [11].
10
Để khắc phục những điểm hạn chế trên, có rất nhiều công trình nghiên
cứu được các tác giả lựa chọn phương pháp thông kê hiện đại dựa trên cơ sở
chuỗi số liệu có sẵn, dễ dàng khai thác từ các trung tâm dự báo tỉnh và với số
lượng biến không hạn chế để sây dựng phương trình dự báo. Phương pháp thống
kê này đã đem lại hiệu quả nhất định.
Nguyễn Viết Lành đã xây dựng phương trình dự báo dông nhiệt cho tỉnh
Việt Trì, bằng việc đưa vào phương trình 25 nhân tố dự tuyển, kết quả thu được
phương trình dự báo cuối cùng là 6 biến như sau:
PVT=1,416110,01297*T01p+0,06967*C10,00131*d85+0,00904*Td07p
0,00144*TTd13v+0,00263*DtaP07p
Nếu PVT 0 ta dự báo chiều tói ngày đó có mưa dông, còn nếu P VT < 0, ta
dự báo hôm đó không có mưa.
Kết quả của phương trình đựoc kiểm nghiệm trên chuối số liệu phụ
thuộc (19881999) có độ chính xác (U) là 75,5% và độ tin cậy H= 0,46%. Với
chuỗi số liệu độc lập (20002001) kết quả có độ chính xác chung lên tới 77,14%
[4].
Bằng việc khai thác chuỗi số liệu từ 19912001 tại Lạng Sơn, Nguyễn Thị
Thuyên và cs. đã sử dụng phương trình hồi quy nhiều biến để xây dựng phương
trình dự báo nhiệt độ tối thấp cho khu vực Lạng Sơn trong tháng 12, 1 và 2 với
việc đưa vào ban đầu các biến không hạn chế, kết quả phương trình như sau:
Tmin_12 = 4,12906 + 0,48451*Td13 + 0,50573*Tmin 0,34384*X2 +
0,15751*N13 0,29582*N7
Tmin_1 = 2,32319 + 0,37492*Td13 + 0,25828*X3 + 0,11036*N13
0,02813*dd13 + 0,32648*Tmin + 0,23273*X10
Tmin_2 = 0,78367 + 0,48970*Td13 + 0,36749*X3 + 0,15742*X5
0,19856*dtaP13 + 0,26515*Tmin
Kết quả phương trình đạt độ chính xác72,8% vào tháng 12, 83,0% vào
tháng 1, và 83,4% vào tháng 1 [5].
11
Cũng bằng phương pháp hồi quy nhiều biến, Lê Thu Hà và cộng sự đã
tiến hành xây dựng phương trình dự báo mưa cho khu vực Sơn La trong các tháng
1,2,3. Với việc đưa vào 34 nhân tố ban đầu, kết quả phương trình thu được:
y=0,038861+0,014208*X10,000086*X2+0,004773*X3+0,000512*X4
0,001312*X5+0,001502*X6
Theo đó, nếu giá trị phương trình >0, thì ta dự báo trong vòng 24 giờ tới có
mưa, còn nếu giá trị của phương trình ≤ 0 thì ta dự báo trong 24 giờ tới không
mưa. Kết quả được đánh giá dựa trên chuỗi số liệu phụ thuộc là có độ chính xác
90,8% và độ tin cậy H= 0,31. Đánh giá trên chuỗi số liệu thực tế cho kết quả
tương đối cao với độ chính xác dao động từ 86,490,8% [6].
Trong công trình nghiên cứu về điều kiện gây mưa trên khu vực Bắc
Trung Bộ trong các tháng mùa đông, Nguyễn Viết Lành đã sử dụng phương pháp
hồi quy từng bước để xây dựng phương trình dự báo mưa trong bốn tháng, tháng
12, 1, 2 và 3 cho 10 trạm tại khu vực Bắc Trung Bộ dựa trên chuỗi số liệu từ
19902003. Bằng việc đưa vào ban đầu các nhân tố không giới hạn. Sau quá trình
tính toán, kết quả được đánh giá dựa trên chuỗi số liệu phụ thuộc thì phương
trình đạt độ chính xác trung bình 79,04%, và độ tin cậy có giá trị là 0,50. Tiếp tục
đanh giá kết quả trên chuỗi số liệu phụ thuộc thì các phương trình có độ chính
xác trung bình là trên 75% [7].
Từ kết quả của các công trình nghiên cứu trên em nhận thấy rằng: việc
thống kê theo phương pháp hiện đại, dựa trên chuỗi số liệu đủ dài, đồng thời
đưa vào phương trình không giới hạn số biến đem lại hiệu quả nhất định, và có ý
nghĩa lớn trong việc dự báo.
Nhìn nhận trên phương diện của vấn đề nghiên cứu trong bài đồ án, em
thấy rằng, sương muối là hiện tượng được một số tác giả quan tâm nghiên cứu,
nhưng các công trình đó chủ yếu sử dụng phương pháp phân tích synop hoặc
bằng các phương pháp thống kê đơn giản nên việc đưa số lượng nhân tố dự báo
vào để tính toán rất hạn chế và mang tính chủ quan. Để khắc phục những điểm
hạn chế này, trong bài đồ án của mình em chọn phương pháp thống kê hiện đại,
xây dựng phương trình dự báo sương muối dựa trên phương pháp hồi quy từng
bước, bằng việc sử dụng chuỗi số liệu sẵn có, dễ khai thác tại các trung tâm dự
báo tỉnh và với số lượng biến đưa vào không giới hạn để xây dựng các phương
12
trình dự báo sương muối cho khu vực Tây Bắc trong các tháng từ tháng 11 đến
tháng 2.
CHƯƠNG II. CƠ SỞ SỐ LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1 Cơ sở số liệu
2.1.1 Số liệu quan trắc
Số liệu ban đầu là một trong những nền tảng của các phương pháp thống
kê. Số liệu ban đầu bao gồm các yếu tố cấu thành và độ dài của chuỗi. Trong
điều kiện nước ta hiện nay, khi mà chúng ta chưa có được những tập số liệu
khảo sát đầy đủ có tính chất chuyên sâu, việc khai thác số liệu cho mục đích
nghiên cứu bài toán dự báo sương muối cần phải xuất phát từ tình hình thực tế
của các nguồn số liệu và chất lượng của số liệu.
Nguyên tắc chung của phương thức khai thác số liệu là khai thác triệt để
các nguồn số liệu sẵn có và có khả năng đáp ứng được yêu cầu của bài toán đặt
ra.
Thực tế hiện nay ở Việt Nam, số liệu ban đầu phục vụ cho mục đích
nghiên cứu và dự báo thời tiết đang là một trong những vấn đề hết sức thiếu. Cơ
sở số liệu hiện có của chúng ta chủ yếu là số liệu quan trắc khí tượng mặt đất
từ mạng lưới đài trạm, để giải quyết bài toán đặt ra, không còn cách nào khác
ngoài việc khai thác số liệu quan trắc khí tượng mặt đất từ trạm thuộc vùng
nghiên cứu được lưu trữ trong các báo biểu BKT1.
Như đã nói ở trên đề tài tập trung nghiên cứu dự báo sương muối trong
những tháng mùa đông nên ở đây em lấy số liệu của các tháng 11, 12, 1 và 2
trong BKT1 của 4 trạm khí tượng trong khu vực, đó là các trạm: Sìn Hồ, Mộc
Châu, Sơn La, Cò Nòi.
Sở dĩ chọn bốn trạm trên là do: Tuy cả 4 trạm trên đều là trạm ở vùng
núi cao, với độ cao tương đối lớn, tuy nhiên giữa 4 trạm này có độ cao khác
nhau, trong đó cao nhất là Sìn Hồ(1500m), Mộc Châu (1000m), Cò Nòi (700
13