Biến đổi một số đặc trưng gió mùa mùa hè ở tây nguyên và nam bộ

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

NGÔ THỊ THANH HƯƠNG

BIẾN ĐỔI MỘT SỐ ĐẶC TRƯNG GIÓ MÙA MÙA HÈ
Ở TÂY NGUYÊN VÀ NAM BỘ

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHÍ TƯỢNG VÀ KHÍ HẬU HỌC

Hà Nội – 2018


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

NGÔ THỊ THANH HƯƠNG

BIẾN ĐỔI MỘT SỐ ĐẶC TRƯNG GIÓ MÙA MÙA HÈ
Ở TÂY NGUYÊN VÀ NAM BỘ

Chuyên ngành: Khí tượng và khí hậu học
Mã số: 62 44 02 22

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHÍ TƯỢNG VÀ KHÍ HẬU HỌC

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN:
1. PGS. TS. Vũ Thanh Hằng
2. PGS. TS. Nguyễn Hướng Điền

Hà Nội - 2018


LỜI CAM ĐOAN
Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả. Các
số liệu, kết quả nghiên cứu trong Luận án là trung thực, không sao chép từ bất kỳ tài
liệu nào và dưới bất kỳ hình thức nào.
Tác giả Luận án

Ngơ Thị Thanh Hương

i


LỜI CẢM ƠN
Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS. TS. Vũ Thanh Hằng, Người
luôn quan tâm, tận tình hướng dẫn và định hướng cho tơi trong suốt những năm học
tại trường cũng như trong thời gian thực hiện luận án.
Tác giả xin chân thành cảm ơn PGS. TS. Nguyễn Hướng Điền, Thầy khơng
chỉ tận tình hướng dẫn cho tơi thực hiện luận án mà cịn dạy tôi những kiến thức cơ
bản, đầu tiên trong ngành khí tượng.
Tác giả xin chân thành cảm ơn, GS.TS. Phan Văn Tân, GS.TS. Trần Tân
Tiến, PGS.TS. Ngô Đức Thành, PGS.TS. Trần Quang Đức, PGS.TS. Nguyễn Minh
Trường đã luôn tận tâm chỉ dạy cho tôi những bài học quý báu trong ngành khí
tượng từ lý thuyết đến thực hành, cho tơi những góp ý nhận xét trong q trình thực
hiện luận án. Đồng thời tác giả xin gửi lời cảm ơn đến các Thầy Cô trong Khoa KTTV-HDH đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi trong thời gian thực hiện luận án tại
Khoa.
Tác giả xin cảm ơn lãnh đạo Trung tâm Cơng nghệ Ứng phó Biến đổi khí hậu
– Cục Khí tượng Thủy văn và biến đổi khí hậu đã tạo điều kiện về thời gian làm

việc và học tập cho tác giả,
Tác giả xin cảm ơn các bạn trong Khoa KTTV-HDH và đồng nghiệp ở cơ
quan đã luôn động viên.
Cuối cùng, tác giả xin dành lời cảm ơn sâu sắc đến bố mẹ và anh chị, chồng
và con trai đã ln bên cạnh động viên, khích lệ tác giả hồn thành tốt luận án.
TÁC GIẢ

Ngơ Thị Thanh Hương


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN..................................................................................................... I
LỜI CẢM ƠN......................................................................................................... II
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT............................................ V
DANH MỤC BẢNG........................................................................................... VIII
DANH MỤC HÌNH................................................................................................ X
MỞ ĐẦU.................................................................................................................. 1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN.................................................................................... 4
1.1 Khái niệm và các khu vực gió mùa...............................................................4
1.2 Tình hình nghiên cứu về gió mùa mùa hè trên thế giới..............................9
1.2.1 Nghiên cứu về gió mùa mùa hè trong quá khứ......................................... 9
1 2.2 Nghiên cứu khả năng mơ phỏng và dự tính GMMH từ sản phẩm mơ hình số 14
1.2.3 Nghiên cứu về mưa cực đoan................................................................. 16
1.3 Tình hình nghiên cứu về gió mùa mùa hè ở Việt Nam.............................. 18
1.3.1 Các nghiên cứu về gió mùa mùa hè trong quá khứ................................. 18
1.3.2 Nghiên cứu về mưa cực đoan.................................................................. 21
CHƯƠNG 2. SỐ LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU..........................25
2.1 Số liệu........................................................................................................... 25
2.1.1 Số liệu quan trắc..................................................................................... 25
2.1.2 Số liệu tái phân tích................................................................................ 25

2.1.3 Số liệu mơ hình....................................................................................... 26
2.2 Phương pháp nghiên cứu............................................................................ 29
2.2.1 Phương pháp xác định ngày bắt đầu/ kết thúc mùa mưa và mùa gió mùa
mùa hè 29
2.2.2 Phương pháp tính tốn các chỉ số mưa.................................................... 30
2.2.3 Phương pháp kiểm nghiệm thống kê....................................................... 30
2.2.4 Phương pháp hiệu chỉnh lượng mưa....................................................... 33


CHƯƠNG 3: MỘT SỐ ĐẶC TRƯNG GIÓ MÙA MÙA HÈ VÀ MƯA THỜI KỲ 19812014....................................................................................................................................... 37
3.1 Phân bố lượng mưa trên khu vực Tây Nguyên và Nam Bộ......................37
3.1.1 Phân bố lượng mưa trên khu vực Tây Nguyên....................................... 37
3.1.2 Phân bố lượng mưa trên khu vực Nam Bộ.............................................. 38
3.2 Xác định mùa mưa/ mùa gió mùa mùa hè trên khu vực Tây Nguyên,
Nam Bộ và đặc điểm một số trường quy mơ lớn............................................. 38
3.2.1 Xác định mùa mưa/ mùa gió mùa mùa hè trên khu vực Tây Nguyên và
Nam Bộ 39
3.2.2 Đặc điểm một số trường quy mô lớn liên quan đến hoạt động gió mùa
mùa hè khu vực Tây Nguyên và Nam Bộ................................................................ 51
3.3 Mối quan hệ giữa lượng mưa gió mùa mùa hè với thời gian kéo dài gió
mùa mùa hè........................................................................................................ 66
3.4 Sự biến đổi của các chỉ số mưa ở khu vực Tây Nguyên và Nam Bộ.........69
CHƯƠNG 4. DỰ TÍNH MỘT SỐ ĐẶC TRƯNG GMMH THEO KỊCH BẢN RCP4.5 86
4.1 Khả năng mơ phỏng GMMH từ mơ hình khí hậu khu vực RegCM........86
4.2. Dự tính sự biến đổi của hoạt động GMMH ở Tây Nguyên và Nam Bộ
trong tương lai................................................................................................... 90
4.2.1 Hoạt động gió mùa mùa hè thời kỳ cơ sở 1986-2005.............................90
4.2.2 Dự tính biến đổi của hoạt động gió mùa mùa hè..................................... 94
4.2.3 Sự thay đổi của hồn lưu trong thời kỳ GMMH..................................... 95
4.3 Dự tính sự biến đổi của các chỉ số mưa trong thời kỳ GMMH..............107

4.3.1 Khu vực Tây Nguyên............................................................................ 108
4.3.2 Khu vực Nam Bộ.................................................................................. 109
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ............................................................................ 112
DANH MỤC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN CỦA TÁC
GIẢ...................................................................................................................................... 114
TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................... 115


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
A1B
APHRODITE

AOGCM
AR4
AR5
BĐKH
CCAM
CDD

CMAP

CMIP3
CMIP5
CRU
CORDEX-SEA

CWD

DJF
IPCC

ISM
EASM
ERA-INTERIM

Kịch bản phát thải trung bình của SRES
Asian Precipitation-Highly Resolved Observational Data
Integration Toward Evaluation of Water Resources – Dữ liệu
mưa quan trắc, phân giải cao tại Châu Á hướng tới đánh giá
nguồn nước
Atmosphere Ocean Global Circulation Model
Mơ hình khí hậu tồn cầu kết hợp đại dương khí quyển
Fourth Assessment Report
Báo cáo đánh giá thứ 4 của IPCC
Fifth Assessment Report
Báo cáo đánh giá thứ 5 của IPCC
Biến đổi khí hậu
Conformal cubic atmospheric model
Mơ hình khí quyển bảo giác lập phương
Maximum length of dry spell, maximum number of consecutive
days with rainfall < 1mm
Số ngày liên tiếp lớn nhất không mưa hay mưa nhỏ hơn 1 mm
Climate Prediction Center (CPC) Merged Analysis
of Precipitation
Phân tích tổ hợp về giáng thủy của trung tâm dự báo khí hậu
thuộc NOAA
Coupled Model Intercomparison Project 3
Coupled Model Intercomparison Project 5
Climatic Research Unit
Nhóm nghiên cứu khí hậu thuộc trường đại học đơng Anglia
Coordinated Regional Climate Downscaling Experiment over

South Asia - Thí nghiệm chi tiết hóa khí hậu khu vực Đơng
Nam Á.
Maximum length of wet spell, maximum number of consecutive
days with rainfall ≥ 1mm;
Số ngày liên tiếp lớn nhất có mưa lớn hơn 1 mm
Tháng 12, 1, 2
Intergovernmental Panel on Climate Change
Ủy ban liên chính phủ về biến đổi khí hậu
Indian Summer Monsoon
Gió mùa mùa hè Ấn Độ
East Asian Summer Monsoon
Gió mùa mùa hè Đơng Á
Dữ liệu khí hậu tái phân tích


FAR

First Assessment Report
Báo cáo đánh giá lần thứ nhất của IPCC
GMMH
Gió mùa mùa hè
GPCC
Global Precipitation Climatology Centre
Trung tâm lượng mưa khí hậu tồn cầu
KTTV
Khí tượng Thủy văn
MAM
Tháng 3, 4, 5
NAIM
Northern Australia Monsoon

Gió mùa bắc Oxtralia
NCEP/NCAR
National Centers for Environmental Prediction–National
Center for Atmospheric Research;
Trung tâm dự báo môi trường quốc gia/ trung tâm nghiên cứu
khí quyển quốc gia.
NCEP-DOE
II National Centers for Environmental Prediction-II
Reanalysis
Trung tâm dự báo môi trường quốc gia –II
NOAA
National Oceanic and Atmospheric Administration
Cục quản lý đại dương và khí quyển quốc gia Hoa Kỳ
OLR
Outgoing Longwave Radiation
Bức xạ sóng dài
Pentad
5 ngày (hậu)
PRECIS
Providing regional climates for impacts studies - Mơ hình khí
hậu khu vực của Trung tâm khí tượng Hadley, Vương quốc Anh
R1d, RX1day
Annual/season maximum 1-day precipitation
Lượng mưa 1 ngày lớn nhất trong năm, mùa
PRCPTOT
Annual total precipitation in wet days;
Tổng lượng mưa của những ngày có mưa lớn hơn 1 mm
R5d, RX5day
Monthly/season maximum consecutive 5-day precipitation
Tổng lượng mưa 5 ngày liên tiếp lớn nhất

R50
Annual count of days where rainfall ≥ 50mm
Số ngày có lượng mưa lớn hơn 50
RCP
Representative Concentration Pathway
Kịch bản nồng độ khí nhà kính
RCP2.6
Kịch bản nồng độ khí nhà kính thấp
RCP4.5
Kịch bản nồng độ khí nhà kính trung bình thấp
RCP6.0
Kịch bản nồng độ khí nhà kính trung bình cao
RCP8.5
Kịch bản nồng độ khí nhà kính cao
RAMS
Regional Atmospheric Modeling System
Hệ thống mơ hình thời tiết khu vực
RegCM
Regional Climate Model
Mơ hình khí hậu khu vực
RSOD, BĐMM
Ngày bắt đầu mùa mưa
RSRD, KTMM
Ngày kết thúc mùa mưa


Rsrain
SAR
SDII

SEAM
SMOD, BĐGM
SMrain
SMRD, KTGM
SUBEX
SRES
SST
TAR
TBD
VMF
USCS
WD
WMO
WNPSM
WRF

Tổng lượng mưa mùa mưa
Second Assessment Report
Báo cáo đánh giá lần thứ 2 của IPCC
Simple precipitation intensity index: the ratio of PRCPTOT to
WD- Cường độ mưa, tỷ lệ giữa tổng lượng mưa của những ngày
có mưa và số ngày mưa
Southeast Asian Summer Monsoon – Gió mùa Đơng Nam Á
Ngày bắt đầu GMMH
Tổng lượng mưa mùa GMMH
Ngày kết thúc GMMH
Subgrid Explicit Moisture Scheme
Sơ đồ tham số hóa vận chuyển ẩm quy mô lớn
Special viieporto n Emissions Scenarios
Báo cáo chuyên đề về các kịch bản phát thải của IPCC

Sea Surface Temperature
Nhiệt độ mặt nước biển
Third Assessment Report
Báo cáo đánh giá lần thứ 3 của IPCC
Thái Bình Dương
Vertical Moisture Flux
Thơng lượng ẩm tích phân chiều thẳng đứng
Chỉ số gió vĩ hướng mực 850 hPa trung bình khu vực Biển
Đơng
Annual count of wet days (day where rainfall ≥ 1mm)
Số ngày có lượng mưa lớn hơn 1 mm
World Meterological Organization
Tổ chức khí tượng thế giới
Western North Pacific Summer Monsoon
Gió mùa mùa hè tây bắc Thái Bình Dương
Weather research and forecast
Mơ hình nghiên cứu và dự báo thời tiết


DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1: Danh sách và vị trí trạm quan trắc bề mặt khu vực Tây Nguyên.............25
Bảng 2.2: Danh sách và vị trí trạm quan trắc bề mặt khu vực Nam Bộ...................25
Bảng 2.3: Tóm tắt đặc trưng các kịch bản, mức tăng nhiệt độ so với thời kỳ tiền
công nghiệp.............................................................................................................28
Bảng 2.4: Các chỉ số mưa........................................................................................30
Bảng 3.1: Ngày bắt đầu (BĐMM) và ngày kết thúc mùa mưa (KTMM) trên khu vực
Tây Nguyên thời kỳ 1981-2014...............................................................................39
Bảng 3.2: Ngày bắt đầu (BĐGM) và ngày kết thúc GMMH (KTGM) trên khu vực
Tây Nguyên thời kỳ 1981-2014 theo Cheang và cs (1988)......................................40
Bảng 3.3: Ngày bắt đầu (BĐGM) và ngày kết thúc GMMH (KTGM) trên khu vực

Tây Nguyên trong thời kỳ 1981-2014 theo Wang và ccs (2004)..............................41
Bảng 3.4: Ngày bắt đầu (BĐGM) và ngày kết thúc GMMH (KTGM) trên khu vực
Tây Nguyên trong thời kỳ 1981-2014 theo chỉ tiêu kết hợp....................................44
Bảng 3.5: Ngày bắt đầu (BĐMM) và ngày kết thúc mùa mưa (KTMM) trên khu vực
Nam Bộ thời kỳ 1981-2014.....................................................................................46
Bảng 3.6: Ngày bắt đầu (BĐGM) và ngày kết thúc GMMH (KTGM) trên khu vực
Nam Bộ trong thời kỳ 1981-2014 theo Cheang và cs (1988)..................................47
Bảng 3.7: Ngày bắt đầu (BĐGM) và ngày kết thúc GMMH (KTGM) trên khu vực
Nam Bộ trong thời kỳ 1981-2014 theo Wang và ccs (2004)....................................48
Bảng 3.8: Ngày bắt đầu (BĐGM) và ngày kết thúc GMMH (KTGM) trên khu vực
Nam Bộ trong thời kỳ 1981-2014 theo chỉ tiêu kết hợp...........................................50
Bảng 3.9: Tương quan giữa ngày bắt đầu mùa mưa/ ngày bắt đầu GMMH với ngày
kết thúc mùa mưa/ ngày kết thúc GMMH, tổng lượng mưa mùa mưa/ tổng lượng
mưa mùa GMMH ở khu vực Tây Nguyên trong thời kỳ 1981-2014........................67


Bảng 3.10: Tương quan giữa ngày bắt đầu mùa mưa/ngày bắt đầu GMMH với ngày
kết thúc mùa mưa/ kết thúc GMMH, tổng lượng mưa mùa mưa/ tổng lượng mưa
mùa GMMH ở khu vực Nam Bộ trong thời kỳ 1981-2014......................................69
Bảng 4.1: Ngày bắt đầu/ kết thúc GMMH từ quan trắc và từ mơ hình khí hậu
RegCM thời kỳ cơ sở 1986-2005.............................................................................91
Bảng 4.2: Các chỉ số mưa ở khu vực Tây Nguyên trong mùa GMMH thời kỳ cơ sở
1986-2005................................................................................................................92
Bảng 4.3: Các chỉ số mưa ở khu vực Nam Bộ trong mùa GMMH thời kỳ cơ sở
1986-2005................................................................................................................93


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1: Bản đồ phân chia khu vực GMMH Châu Á-Thái Bình Dương thành 3 tiểu
khu vực. ISM là khu vực GMMH Ấn Độ và WNPSM là khu vực GMMH tây bắc

Thái Bình Dương (gió mùa nhiệt đới), EASM là khu vực GMMH Đơng Á (gió mùa
cận nhiệt đới), bán đảo Đông Dương là ranh giới giữa ba đới gió mùa trên..............6
Hình 1.2: Các thành phần trong cấu trúc trung bình của gió mùa Nam Á.................7
Hình 1.3: Các thành phần trung bình của gió mùa Đơng Á.......................................8
Hình 2.1: Miền tính của mơ hình RegCM4.3...........................................................27
Hình 2.2: Sơ đồ hiệu chỉnh sai số đưa ra bởi Piani và ccs (2010a). M i là mưa mơ
hình, Ni là mưa hiệu chỉnh.......................................................................................35
Hình 3.1: Tổng lượng mưa năm (a) và tổng lượng mưa tháng (b) tại các trạm trên
khu vực Tây Nguyên trung bình thời kỳ 1981-2014................................................37
Hình 3.2: Tổng lượng mưa năm (a) và tổng lượng mưa tháng (b) tại các trạm trên
khu vực Nam Bộ trung bình thời kỳ 1981-2014......................................................38
Hình 3.3: Chỉ số mưa ngày và gió vĩ hướng mực 850 hPa trung bình thời kỳ 19812014 trên khu vực Tây Nguyên...............................................................................43
Hình 3.4: Chỉ số mưa ngày và gió vĩ hướng mực 850 hPa trung bình thời kỳ 19812014 trên khu vực Nam Bộ......................................................................................49
Hình 3.5: Thơng lượng ẩm tích phân theo chiều thẳng đứng từ pentad 23 (21-25/04)
đến pentad 28 (16-20/05) thời kỳ 1981-2014...........................................................52
Hình 3.6: Thơng lượng ẩm tích phân theo cột thẳng đứng từ pentad 54 (23-27/09)
đến pentad 59 (18-22/10) thời kỳ 1981-2014...........................................................53
Hình 3.7: Chênh lệch nhiệt độ mực 300 hPa trung bình thời đoạn 16/5-14/6 và 16/415/5 (a), trung bình thời đoạn 1/10-30/10 và 1/9-30/9 (b) trong thời kỳ 1981-2014
55


Hình 3.8: Gió vĩ hướng mực 850 hPa trung bình khí hậu trên khu vực Tây Nguyên
và Nam Bộ giai đoạn 1981-1997 (đường nét đứt) và 1998-2014 (đường liền), mức
0,5m/s (đường nằm ngang)......................................................................................56
Hình 3.9: Chênh lệch nhiệt độ mực 300 hPa trung bình thời đoạn 16/5-14/6 và 16/415/5 trong thời kỳ 1981-1997 (trên) và 1998-2014 (dưới).......................................57
Hình 3.10: Chênh lệch nhiệt độ mực 300 hPa trung bình thời đoạn 1/10-30/10 và
1/9-30/9 trong thời kỳ 1981-1997 (a) và 1998-2014 (b)..........................................58
Hình 3.11: Sự tiến triển theo mùa của sự chênh lệch nhiệt độ trung bình miền (20 oN40oN, 50oE-100oE) và trung bình miền (0oN-20oN, 50oE-100oE) trong giai đoạn
1981-1997 (đường đỏ) và 1998-2014 (đường xanh)................................................59
Hình 3.12: Tương quan giữa nhiệt độ mặt biển của các tháng mùa đông (DJF) và

chuỗi thời gian của (a) RSOD, (b) SMOD, (c) RSRD, (d) SMRD, (e) RSrain và (e)
SMrain trên khu vực Tây Nguyên cho giai đoạn 1982-2014...................................60
Hình 3.13: Tương quan giữa nhiệt độ mặt biển của các tháng mùa xuân (MAM) và
chuỗi thời gian của (a) RSOD, (b) SMOD, (c) RSRD, (d) SMRD, (e) RSrain và (e)
SMrain trên khu vực Tây Nguyên cho giai đoạn 1982-2014...................................61
Hình 3.14: Tương quan giữa nhiệt độ mặt biển của các tháng mùa đông (DJF) và
chuỗi thời gian của (a) RSOD, (b) SMOD, (c) RSRD, (d) SMRD, (e) RSrain và (e)
SMrain trên khu vực Nam Bộ cho giai đoạn 1982-2014..........................................62
Hình 3.15: Tương quan giữa nhiệt độ mặt biển của các tháng mùa xuân (MAM) và
chuỗi thời gian của (a) RSOD, (b) SMOD, (c) RSRD, (d) SMRD, (e) RSrain và (e)
SMrain trên khu vực Nam Bộ cho giai đoạn 1982-2014..........................................63
Hình 3.16a: Thơng lượng ẩm tích phân theo chiều thẳng đứng theo của năm 1987 và
2000......................................................................................................................... 64
Hình 3.16b: Thơng lượng ẩm tích phân theo chiều thẳng đứng theo của năm 1987
2000 (tiếp)...............................................................................................................65


Hình 3.17: Sự tiến triển theo mùa của sự chênh lệch nhiệt độ giữa trung bình miền
(20oN-40oN, 50oE -100oE) và trung bình miền (0oN-20oN, 50oE-100oE) trong năm El
Nĩno (đường đỏ) và La Nĩna (đường xanh lá cây)...................................................66
Hình 3.18: Diễn biến hàng năm của tổng lượng mưa mùa mưa/mùa gió mùa mùa hè
(cột) với thời gian kéo dài mùa mưa và mùa gió mùa mùa hè (đường) trên khu vực
Tây Nguyên thời kỳ 1981-2014...............................................................................67
Hình 3.19: Diễn biến hàng năm của tổng lượng mưa mùa mưa/mùa gió mùa mùa hè
(cột) với thời gian kéo dài mùa mưa và mùa gió mùa mùa hè (đường) trên khu vực
Nam Bộ thời kỳ 1981-2014.....................................................................................68
Hình 3.20a: Đặc điểm thống kê của các chỉ số mưa trên khu vực Tây Nguyên trong
năm (trái) và mùa GHMH (phải) thời kỳ 1981-2014...............................................71
Hình 3.20b: Đặc điểm thống kê của các chỉ số mưa trên khu vực Tây Nguyên trong
năm (trái) và mùa GHMH (phải) thời kỳ 1981-2014 (tiếp).....................................72

Hình 3.21a: Hệ số Sen của các chỉ số mưa trong năm (trên) và mùa GMMH (dưới)
ở khu vực Tây Nguyên thời kỳ 1981-2014..............................................................74
Hình 3.21b: Hệ số Sen của các chỉ số mưa trong năm (trên) và thời kỳ GMMH
(dưới) ở khu vực Tây Nguyên thời kỳ 1981-2014 (tiếp)..........................................75
Hình 3.22a: Sự chênh lệch giữa giai đoạn 1998-2014 và 1981-1997 của các chỉ số
mưa trong năm (trên) và trong thời kỳ GMMH ở khu vực Tây Nguyên với mức độ
tin cậy 95% của kiểm nghiệm Student.....................................................................76
Hình 3.22b: Sự chênh lệch giữa giai đoạn 1998-2014 và 1981-1997 của các chỉ số
mưa trong năm (trên) và trong mùa GMMH ở khu vực Tây Nguyên với mức độ tin
cậy 95% của kiểm nghiệm Student (tiếp)................................................................77
Hình 3.23a: Đặc điểm thống kê của các chỉ số mưa trong năm (trái) và mùa GHMH
(phải) ở khu vực Nam Bộ thời kỳ 1981-2014..........................................................79
Hình 3.23b: Đặc điểm thống kê của các chỉ số mưa trong năm (trái) và mùa GHMH
(phải) ở khu vực Nam Bộ thời kỳ 1981-2014 (tiếp).................................................80


Hình 3.24: Hệ số Sen của các chỉ số mưa ở khu vực Nam Bộ trong năm (trên) và
mùa GMMH (dưới) thời kỳ 1981-2014...................................................................81
Hình 3.25: Sự chênh lệch giữa hai giai đoạn 1998-2014 và 1981-1997 của các chỉ số
mưa trong năm (trái) và trong mùa GMMH (phải) ở khu vực Nam Bộ với mức độ
tin cậy 95% của kiểm nghiệm Student

ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.

Hình 4.1: Ngày bắt đầu/ kết thúc GMMH trên khu vực Tây Nguyên (trái), Nam Bộ
(phải) từ bộ số liệu RegCM_ERA-Interim và số liệu mưa quan trắc và gió tái phân
tích........................................................................................................................... 86
Hình 4.2: Lượng mưa ngày, gió vĩ hướng ngày mực 850 hPa trung bình giai đoạn
1986-2005 ở khu vực Tây Nguyên (trái), Nam Bộ (phải) từ mơ hình
RegCM_ERA –Interim và quan trắc......................................................................89

Hình 4.3: Lượng mưa ngày tích lũy trung bình giai đoạn 1986-2005 ở khu vực Tây
Ngun (Đăk Tơ), Nam Bộ (Tây Ninh) từ mơ hình.................................................90
Hình 4.4: Sự biến đổi của ngày bắt đầu/ kết thúc, thời gian kéo dài mùa GMMH
trên khu vực Tây Nguyên (trên) và Nam Bộ (dưới) trong giai đoạn đầu, giữa và cuối
thế kỷ 21 theo kịch bản RCP4.5 so với thời kỳ cơ sở 1986-2005............................94
Hình 4.5: Thơng lượng ẩm tích phân theo cột thẳng đứng từ pentad 23 (21-25/4)
đến pentad 28 (16-20/5) trung bình thời kỳ cơ sở 1986-2005..................................97
Hình 4.6: Thơng lượng ẩm tích phân theo cột thẳng đứng từ pentad 54 (23-27/9)
đến pentad 59 (18-22/10) trung bình thời kỳ cơ sở 1986-2005................................98
Hình 4.7: Chênh lệch thơng lượng ẩm tích phân theo cột thẳng đứng từ pentad 23
(21-25/4) đến pentad 28 (16-20/5) thời kỳ 2016-2035 so với thời kỳ cơ sở

100

Hình 4.8: Chênh lệch thơng lượng ẩm tích phân theo cột thẳng đứng từ pentad 23
(21-25/4) đến pentad 28 (16-20/5) thời kỳ 2046-2065 so với thời kỳ cơ sở

101

Hình 4.9: Chênh lệch thơng lượng ẩm tích phân theo cột thẳng đứng từ pentad 23
(21-25/4) đến pentad 28 (16-20/5) thời kỳ 2080-2099 so với thời kỳ cơ sở

102


Hình 4.10: Chênh lệch thơng lượng ẩm tích phân theo cột thẳng đứng từ pentad 54
(23-27/09) đến pentad 59 (18-22/10) thời kỳ 2016-2035 so với thời kỳ cơ sở

104

Hình 4.11: Chênh lệch thơng lượng ẩm tích phân theo cột thẳng đứng từ pentad 54
(23-27/09) đến pentad 59 (18-22/10) thời kỳ 2046-2065 so với thời kỳ cơ sở

105

Hình 4.12: Chênh lệch thơng lượng ẩm tích phân theo cột thẳng đứng từ pentad 54
(23-27/09) đến pentad 59 (18-22/10) thời kỳ 2080-2099 so với thời kỳ cơ sở

106

Hình 4.13: Sự biến đổi của các chỉ số mưa trên trong mùa GMMH trên khu vực Tây
Nguyên trong thời kỳ 2016-2035, 2046-2065 và 2080-2099 so với thời kỳ cơ sở
1986-2005..............................................................................................................108
Hình 4.14: Sự biến đổi của các chỉ số mưa trong mùa GMMH trên khu vực Nam Bộ
trong thời kỳ 2016-2035, 2046-2065 và 2080-2099 so với thời kỳ cơ sở 1986-2005.
109


MỞ ĐẦU
Đặt vấn đề
“Gió mùa là chế độ dịng khí của hồn lưu khí quyển trên một phạm vi rộng
lớn của bề mặt trái đất, trong đó, ở mọi nơi trong khu vực gió mùa, gió thịnh hành
chuyển ngược hướng hay gần như ngược hướng từ mùa đông sang mùa hè và từ
mùa hè sang mùa đông” [48]. Một trong những hệ quả quan trọng nhất của GMMH
chính là gây ảnh hưởng lớn đến tổng lượng mưa năm, mùa mưa cũng như cường độ
mưa và các hiện tượng cực đoan liên quan đến lượng mưa. Mặt khác, mưa đóng vai
trị quan trọng trong chu trình nước của hệ thống khí hậu trên trái đất, là yếu tố hết
sức cần thiết cho mọi sự sống trên trái đất. Nếu lượng mưa các tháng mùa hè dao
động quanh giá trị trung bình khí hậu thì mưa gió mùa được gọi là điều hòa và rất
tốt cho sự phát triển cây trồng, vật nuôi và các ngành khác. Tuy nhiên nếu lượng

mưa dư thừa hoặc thiếu hụt lại gây ra những tác động xấu đến nhiều lĩnh vực kinh
tế xã hội và môi trường sống. Cụ thể, lượng mưa dư thừa hay các sự kiện mưa lớn
có thể dẫn đến tình trạng lũ lụt, sạt lở đất, xói mịn, hủy hoại các cơng trình, đường
xá … và mơi trường xung quanh. Lượng mưa thiếu hụt gây nên tình trạng thiếu
nước, hạn hán, với tình trạng thiếu hụt nước kéo dài có thể gây ra xung đột nguồn
nước, dịch bệnh, ảnh hưởng trực tiếp sản xuất và đời sống của người dân.
Ngoài ra, GMMH ảnh hưởng trực tiếp đến lượng mưa trong mùa mưa bởi
ngày bắt đầu GMMH thường đi cùng với sự tăng lên đáng kể của lượng mưa. Do
đó, sự thay đổi của ngày bắt đầu/ kết thúc GMMH có thể dẫn đến sự thay đổi của
các hiện tượng mưa cực đoan trong thời kỳ này. Chính vì vậy, nghiên cứu về các chỉ
số mưa phản ánh tính cực đoan của mưa trong thời kỳ GMMH là vấn đề hết sức cần
thiết và có ý nghĩa thực tiễn.
Việt Nam nằm trong khu vực giao tranh của ba hệ thống gió mùa lớn: gió
mùa Đơng Á, gió mùa Nam Á, và gió mùa Đơng Nam Á, chính vì vậy mà thời tiết
và khí hậu ở đây diễn ra hết sức phức tạp, đặc biệt trong bối cảnh biến đổi khí hậu
hiện nay. Mặt khác, Việt Nam là một nước nông nghiệp, nguồn nước phục vụ cho
sản xuất nông nghiệp ở nước ta phụ thuộc chủ yếu vào lượng mưa trong mùa hè.
Trong 7 vùng khí hậu nước ta, Tây Nguyên và Nam Bộ là hai khu vực chịu ảnh
hưởng rõ rệt nhất bởi GMMH. Lượng mưa cung cấp cho hai khu vực này phần lớn
cũng là mưa gió mùa mùa hè. Do đó, sự bắt đầu sớm lên hay muộn đi của GMMH
1


đều ảnh hưởng nghiêm trọng đến các hoạt động sản xuất nông nghiệp của hai khu
vực này.
Trong những năm gần đây, với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, việc ứng
dụng các mơ hình số để mơ phỏng khí hậu, mô phỏng ngày bắt đầu/ kết thúc
GMMH, cũng như dự tính sự thay đổi của các đặc trưng GMMH trong tương lai
theo các kịch bản phát thải khí nhà kính ngày càng được thực hiện nhiều hơn và có
những kết quả đáng tin cậy. Tuy nhiên những nghiên cứu về GMMH trong tương

lai mặc dù đã được thực hiện ở nhiều nước trên thế giới nhưng ở nước ta vẫn cịn rất
hạn chế.
Chính vì vậy, đề tài luận án “Biến đổi một số đặc trưng gió mùa mùa hè ở
Tây Nguyên và Nam Bộ” sẽ xác định ngày bắt đầu/ kết thúc GMMH cho khu vực
Tây Nguyên và Nam Bộ trong thời kỳ 1981-2014, xem xét sự thay đổi của hồn lưu
quy mơ lớn trong thời gian bắt đầu/ kết thúc GMMH, diễn biến của các chỉ số mưa
trong năm và thời kỳ GMMH; dự tính sự biến đổi của ngày bắt đầu/ kết thúc
GMMH trong các thời kỳ tương lai, sự thay đổi hồn lưu quy mơ lớn lân cận ngày
bắt đầu/ kết thúc GMMH trong bối cảnh biến đổi khí hậu cũng như sự biến đổi của
các chỉ số mưa trong mùa GMMH.
Mục tiêu chung
- Nghiên cứu sự biến đổi của một số đặc trưng gió mùa mùa hè trên khu vực
Tây Nguyên và Nam Bộ
Mục tiêu cụ thể
- Xác định ngày bắt đầu/ kết thúc và sự khác biệt giữa mùa mưa và mùa
GMMH;
- Áp dụng và điều chỉnh chỉ tiêu để xác định ngày bắt đầu/kết thúc GMMH
và tính tốn các chỉ số mưa trên khu vực Tây Nguyên và Nam Bộ trong quá khứ;
- Dự tính sự biến đổi của ngày bắt đầu/ kết thúc GMMH và sự biến đổi của
các chỉ số mưa trong thời kỳ GMMH ở khu vực Tây Nguyên và Nam Bộ trong
tương lai;
- Phân tích đặc điểm hồn lưu quy mô lớn trong thời kỳ GMMH ở hai khu
vực trên.
Phạm vi nghiên cứu
Khu vực nghiên cứu: Khu vực Tây Nguyên và Nam Bộ


Thời gian: thời kỳ quá khứ 1981-2014, thời kỳ cơ sở (1986-2005), thời kỳ
tương lai (2016-2035), (2046-2065), (2080-2099).
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

GMMH thường cung cấp lượng nước mưa lớn cho khu vực Việt Nam, lượng
nước này rất quan trọng cho sản xuất nông nghiệp, nuôi trồng thủy sản… Tuy nhiên
sự biến đổi của ngày bắt đầu/ kết thúc GMMH có thể ảnh hưởng đến tổng lượng
mưa, mùa mưa trong khu vực. Do đó, nghiên cứu này góp phần làm rõ xu thế biến
đổi của GMMH và đặc điểm mưa thời kỳ GMMH trong những năm gần đây.
Mặt khác, trong xu thế nóng lên tồn cầu hiện nay, nhiều hiện tượng thời tiết
khí hậu cực đoan có sự biến đổi thất thường gây khó khăn cho cơng tác dự báo,
hoặc cơng tác hoạch định các chiến lược ứng phó phù hợp. Chính vì vậy nghiên cứu
hoạt động GMMH, góp phần xác định ngày bắt đầu/ kết thúc GMMH, dự tính được
những thay đổi của hoạt động GMMH trong tương lai trên khu vực Tây Nguyên và
Nam Bộ, dự tính được sự thay đổi của các chỉ số mưa trong thời kỳ GMMH. Ngồi
ra, nghiên cứu cịn góp phần trong cơng tác dự báo mưa, mưa lớn.
Những đóng góp mới của luận án
- Xác định được ngày bắt đầu/ kết thúc GMMH và xu thế biến đổi của nó
trong giai đoạn 1981-2014; chỉ ra sự khác biệt giữa mùa mưa và mùa GMMH; chỉ
số mưa và đặc điểm một số trường quy mơ lớn trong thời kỳ này.
- Dự tính sự biến đổi của ngày bắt đầu/ kết thúc GMMH và sự biến đổi của
các chỉ số mưa trong thời kỳ GMMH ở Tây Nguyên và Nam Bộ trong tương lai
theo kịch bản RCP4.5.
Cấu trúc luận án
Ngoài phần Mở đầu, Kết luận và Kiến nghị và Tài liệu tham khảo, luận án
gồm 04 chương, trong đó:
Chương 1: Tổng quan
Chương 2: Số liệu và phương pháp nghiên cứu
Chương 3: Một số đặc trưng GMMH và mưa thời kỳ 1981-2014
Chương 4: Dự tính một số đặc trưng GMMH theo kịch bản RCP4.5.


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1 Khái niệm và các khu vực gió mùa

Khái niệm gió mùa
Gió mùa là chế độ dịng khí của hồn lưu khí quyển trên một phạm vi rộng
lớn của bề mặt Trái Đất, trong đó gió thịnh hành chuyển ngược hướng hay gần như
ngược hướng từ mùa đông sang mùa hè và từ mùa hè sang mùa đông (Khromov,
1967 [48]). Theo tác giả, hướng rõ thịnh hành giữa mùa đông và mùa hè phải hợp
với nhau một góc lớn hơn hoặc bằng 120o [48]. Theo Ramage (1971) [63], khu vực
gió mùa là khu vực thỏa mãn 4 điều kiện như sau: (i) Hướng gió thịnh hành tháng 1
và tháng 7 lệch nhau một góc 120 o-180o; (ii) Tần suất trung bình của hướng gió
thịnh hành tháng 1 và tháng 7 phải vượt quá 40%; (iii) Có sự thay thế giữa xoáy
thuận, xoáy nghịch mặt đất vào mùa đơng và mùa hè; (iv) Gió hợp thành phải có tốc
độ trung bình phải vượt quá 3 m/s xảy ra ít nhất 1 trong hai tháng đã đề cập ở trên.
Theo tác giả, khu vực gió mùa được giới hạn trong khoảng 25 oS-35oN, 30oW170oE, chiếm phần lớn ở bán cầu Đơng [63].
Trong hai loại gió mùa, gió mùa mùa hè (GMMH) cung cấp lượng mưa lớn
cho các hoạt động sản xuất, nông lâm ngư nghiệp, thủy điện. Tuy nhiên, mùa mưa
đến sớm hay đến muộn, cùng với những biến đổi về cường độ mưa cũng gây ra
những ảnh hưởng nghiêm trọng đến các lĩnh vực trên. Do đó, nghiên cứu về ngày
bắt đầu/ kết thúc GMMH và mối quan hệ của nó với lượng mưa là vấn đề hết sức
cần thiết.
Nhân tố hình thành gió mùa
Có ba nhân tố hình thành và duy trì hoạt động gió mùa: sự nóng lên khác
nhau theo mùa của lục địa và đại dương, các q trình ẩm của khí quyển và sự quay
của trái đất [63]. Cụ thể như sau:
- Sự nóng lên khác nhau theo mùa: Do sự thay đổi độ cao biểu kiến của mặt
trời cùng với chế độ nhiệt khác nhau giữa lục địa và đại dương, đã dẫn đến sự biến
đổi lớn của khí áp theo mùa. Trên lục địa, mùa đơng lạnh đi, hình thành áp cao lạnh
lục địa. Mùa hè thì lục địa bị đốt nóng, dẫn tới hình thành áp thấp nóng lục địa. Trên
biển, sự chênh lệch nhiệt độ giữa các mùa rất ít, do đó khí áp trên mặt biển ít biển
đổi. Kết quả là, gradient khí áp hướng ra biển vào mùa đông và hướng vào đất liền

mùa hè. Sự đổi hướng gradient khí áp theo mùa dẫn đến sự đổi hướng gió thịnh
hành theo mùa.
- Sự quay của Trái Đất: Do có lực Coriolis nên các dịng khí trong gió mùa
có quỹ đạo cong. Dịng khơng khí hướng từ nơi có khí áp cao đến nơi có khí áp
thấp. Đồng thời, khi dịng khí vượt xích đạo đi lên bán cầu kia sẽ bị đổi hướng do
ảnh hưởng của lực Coriolis.
Nhìn chung có nhiều ngun nhân góp phần hình thành GMMH, tuy nhiên
có thể chia thành hai loại nguyên nhân [12]: nguyên nhân động lực và nguyên nhân
nhiệt lực đã kết hợp chặt chẽ với nhau để hình thành cơ chế độ gió mùa phát triển
mạnh mẽ, phức tạp trên khu vực Việt Nam. Nguyên nhân động lực là sự dịch
chuyển hành tinh của các đới khí áp và gió theo phân bố của bức xạ mặt trời theo
mùa, cụ thể là sự vận chuyển kinh hướng từ nam lên bắc. Nguyên nhân nhiệt lực thể
hiện ở sự phân bố không đồng đều của nhiệt độ giữa lục địa và đại dương trong hai
mùa.
Phân chia khu vực gió mùa
GMMH Châu Á là hệ thống gió mùa lớn nhất trên trái đất và cung cấp lượng
mưa dồi dào cho khu vực Châu Á. Hiện nay, phân chia hệ thống gió mùa Châu Á
phụ thuộc vào mục đích nghiên cứu. Theo Murakami và Matsumoto (1994) [55],
khu vực gió mùa Châu Á bao gồm gió mùa Đơng Nam Á (SEAM), gió mùa tây bắc
Thái Bình Dương (WNPM), gió mùa bắc Oxtralia (NAIM) và hai vùng mưa ngoại
nhiệt đới meiyu ở Trung Quốc và Baiu ở Nhật Bản. Khu vực gió mùa Đơng Nam Á
kéo dài từ phía đơng biển Ả rập, Ấn Độ, Vịnh Bengal, bán đảo Đông Dương (Việt
Nam, Lào, Campuchia), gồm cả gió mùa Nam Á [55].
Theo Wang và Ho (2002) và Wang và ccs (2003), GMMH Châu Á được chia
thành ba tiểu hệ thống gió mùa: GMMH Ấn Độ (ISM) (5 0N-270N, 650E-1050E),
GMMH tây bắc Thái Bình Dương (WNPSM) (5 0N-22,50N, 1050E-1500E), GMMH
Đơng Á (EASM) (22,50N-450N, 1050E-1400E) [70, 71] (Hình 1.1).


Hình 1.1. Bản đồ phân chia khu vực GMMH Châu Á-Thái Bình Dương thành 3 tiểu

khu vực. ISM là khu vực GMMH Ấn Độ và WNPSM là khu vực GMMH tây bắc
Thái Bình Dương (gió mùa nhiệt đới), EASM là khu vực GMMH Đơng Á (gió mùa
cận nhiệt đới), bán đảo Đơng Dương là ranh giới giữa ba đới gió mùa trên [70]
Mặt khác, theo Krishnamurti và cs (1976), GMMH Ấn Độ: đặc trưng bởi các
thành phần như sau: (1) áp cao Mascarence; (2) dịng xiết vượt xích đạo Đơng Phi;
(3) rãnh gió mùa ở phía bắc Ấn Độ; (4) áp cao Tây Tạng; (5) dịng xiết gió đơng
nhiệt đới; (6) mây gió mùa; (7) mưa gió mùa (Hình 1.2) [49].
Nguồn gốc: Áp cao Mascarene là một áp cao thuộc hệ thống áp cao cận nhiệt
đới nằm phía nam Ấn Độ Dương có tâm ở vào khoảng 30 0S và 500E gần đảo
Mascarene. Vào mùa hè ở bán cầu Bắc, tín phong đơng nam từ áp cao này vượt qua
xích đạo trên khu vực Đơng Phi thành dịng xiết vượt xích đạo Đơng Phi ở tầng
thấp. Sau đó, dịng này sẽ tách ra thành hai nhánh ở 10 oN và 60oE vượt qua phía
nam Ả Rập rồi tới miền trung tâm và miền nam duyên hải Ấn Độ. Khi GMMH vượt
xích đạo thổi tới và hội tụ vào rãnh gió mùa cùng với gió đơng ở rìa phía bắc của
rãnh thì tiềm năng của rãnh tăng lên, rãnh có thể phát triển lên cao tới giữa tầng đối
lưu. Vị trí trung bình của rãnh xích đạo biến đổi từ 18 0N trên vùng Tây Phi lên đến
300N trên khu vực tây nam Trung Quốc [49].
Áp cao Tây Tạng là một xoáy nghịch trong tầng đối lưu trên ở vùng bắc ẤnĐộ, xuất hiện khi áp thấp gió mùa ngự trị ở tầng thấp. Áp cao này được thiết lập từ
tháng 7 và duy trì đến tháng 9, sau đó di chuyển theo hướng tây nam trở thành vùng
áp thấp nóng.


GMMH cung cấp lượng mưa chính cho khu vực Ấn Độ từ tháng 6 đến tháng
9, mùa mưa bắt đầu sớm nhất khu vực Sri Lanka và chỏm cực nam của Ấn Độ và
muộn nhất nhất ở tây bắc Ấn Độ [33].

Áp cao Tibet

Dịng xiết gió
đơng nhiệt đới

200MB

Bắc bán
Màn mưa

Mưa gió

300N

mùa

Rãnh gió mùa

Xích đạo

Dịng xiết mực thấp

Áp cao Mascarene
Bề mặt

250S
0

90 E

Nam bán cầu

300E

Kinh độ

Hình 1.2. Các thành phần trong cấu trúc trung bình của gió mùa Nam Á [49]
Theo Hình 1.3 của Domroes và Peng (1988) [33], GMMH Đông Á gồm các
thành phần: (1) áp cao châu Úc; (2) dòng xiết vượt xích đạo ở nam Biển Đơng; (3)
gió mùa tây nam; (4) rãnh gió mùa và dải hội tụ nhiệt đới; (5) gió đơng nhiệt đới;
(6) áp cao tây bắc Thái Bình Dương, (7) front mưa Mai; (8) nhiễu động ngoại nhiệt
đới. Mưa GMMH trên khu vực Đông Á thường xảy ra trên khu vực có hoạt động
của các dải hội tụ gió như rãnh gió mùa, hội tụ nhiệt đới, front mưa Mai, và các
vùng bờ biển đón gió mùa [33]. Như vậy, có thể thấy tại mực thấp có ba dịng khí
tham gia vào hệ thống GMMH Đơng Á: 1) Từ áp cao Châu Úc khơng khí lạnh lục


địa cùng với tín phong bán cầu nam vượt qua xích đạo đi lên Biển Đơng; 2) Từ Ấn
Độ, dịng GMMH Ấn Độ thổi tới khu vực Đông Á; 3) Từ vùng biển tây bắc Thái


Bình Dương, tín phong bắc bán cầu có hướng đơng và đơng nam ở rìa áp cao cận
nhiệt đi vào khu vực Đông Á.

Nhiễu động ngoại nhiệt đới
8

Front mưa Mai
7
300N

6 Áp cao tây Thái Bình Dương

5 Dịng xiết gió đơng nhiệt đới

4

Rãnh gió mùa, ITCZ
3 Gió mùa tây nam

2

Xích đạo

Dịng xiết xích đạo

300S

Áp cao Úc châu
1

1100E

1500E

Hình 1.3: Các thành phần trung bình của gió mùa Đơng Á [33].
Tuy nhiên, với cách phân chia nào thì Việt Nam nằm trên bán đảo Đông
Dương, là nơi ranh giới giữa các đới GMMH Nam Á và Đơng Á, tây bắc Thái Bình
Dương nên chịu ảnh hưởng bởi các đới gió mùa này do đó chế độ GMMH ở khu
vực Việt Nam hết sức phức tạp. Ngồi ra, theo tác giả Trần Cơng Minh, (2006), chế