Luận văn Nghiên cứu sự biến đổi của hiện tượng phơn trên khu vực Bắc Trung Bộ
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------
Trịnh Lan Phƣơng
NGHIÊN CỨU SỰ BIẾN ĐỔI CỦA HIỆN TƢỢNG PHƠN TRÊN KHU
VỰC BẮC TRUNG BỘ
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
Hà Nội – Năm 2013
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------
Trịnh Lan Phƣơng
NGHIÊN CỨU SỰ BIẾN ĐỔI CỦA HIỆN TƢỢNG PHƠN TRÊN KHU
VỰC BẮC TRUNG BỘ
Chuyên ngành: Khí tƣợng và Khí hậu học
Mã số: 62 44 87
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. TRẦN QUANG ĐỨC
Hà Nội – Năm 2013
2
LỜI CẢM ƠN
Trƣớc hết, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS. Trần Quang Đức -
ngƣời đã tận tình chỉ bảo và hƣớng dẫn tôi hoàn thành luận văn này.
Tôi xin cảm ơn các Thầy cô và các cán bộ trong khoa Khí tƣợng - Thủy văn -
Hải dƣơng học đã cung cấp cho tôi những kiến thức chuyên môn quý giá, giúp đỡ
và tạo điều kiện thuận lợi về cơ sở vật chất trong suốt thời gian tôi học tập và thực
hành ở Khoa.
Tôi cũng xin cảm ơn Phòng sau đại học, Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên
đã tạo điều kiện cho tôi có thời gian hoàn thành luận văn.
Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình, ngƣời thân và bạn
bè, những ngƣời đã luôn ở bên cạnh cổ vũ, động viên và tạo mọi điều kiện tốt nhất
cho tôi trong suốt thời gian học tập tại trƣờng.
Trịnh Lan Phƣơng
3
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU.............................................................................................. 13
Chƣơng 1. TỔNG QUAN .............................................................................. 15
1.1 Tổng quan các nghiên cứu về đánh giá dự báo phơn trong và ngoài
nƣơc................................................................................................................. 15
́
̉
1.1.1 Tông quan nhƣng nghiên cƣu ngoai nƣơc................................. 15
̃
́
̀
́
̉
1.1.2 Tông quan nhƣng nghiên cƣu trong nƣơc................................. 23
̃
́
́
1.2 Tổng quan vê
1.2.1 Khái quát về hiện tƣợng phơn................................................... 26
1.2.2 Phân loai hiên tƣơng phơn ........................................................ 27
1.2.3 Hiên tƣơng phơn ơ Băc Trung Bô............................................. 28
̀ hiên tƣơng phơn ơ khu vƣc Bắc Trung Bô................. 26
̣
̣
̣
̣
̉
̣
̣
̣
̣
̣
́
̣
̉
1.3 Tổng quan về mô hình WRF............................................................. 31
1.3.1 Sơ đồ cấu trúc............................................................................ 31
1.3.2 Mô tả vật lý .............................................................................. 34
1.3.3 Số liệu và sản phẩm của mô hình.............................................. 39
́
Chƣơng 2. PHƢƠNG PHAP VÀ SỐ LIỆU NGHIÊN CỨU ......................... 42
2.1. Chỉ tiêu phơn .................................................................................... 42
2.1.1 Khái niệm một số đặc trƣng nắng nong .................................... 42
́
2.1.2 Chỉ tiêu phơn............................................................................. 43
2.1.3 Khái niệm một số đặc trƣng phơn............................................. 43
2.2. Số liệu nghiên cứu............................................................................ 44
2.2.1 Số liệu mô hình ......................................................................... 44
2.2.2 Số liệu quan trắc........................................................................ 45
Chƣơng 3. SỰ BIẾN ĐỔI CỦA GIÓ PHƠN ĐIỂN HÌNH KHU VỰC BẮC
TRUNG BỘ ĐỐI VỚI SỐ LIỆU QUꢀ KHỨ ................................................ 46
3.1. Các chỉ tiêu phơn.............................................................................. 46
3.2. Các chỉ số nắng nóng........................................................................ 60
̉
̣ ̣
Chƣơng 4. NGHIÊN CƢU XÂY DƢNG BÔ CHI TIÊU XꢀC ĐꢁNH PHƠN
́
̀
̉
BĂNG MÔ PHONG… ................................................................................... 71
4
4.1. Lƣa
4.1.1 Lƣa
4.1.2 Lƣa
4.2. Xây dƣn
̣
chon
chon
chon
g bô chi tiêu xac đin
̣ ̣
năm va giai đoan mô phong ............................................. 71
̉
̀
̣
̣
năm mô phong........................................................... 71
̉
̣
̣ ̣
cac giai đoan mô phong ............................................ 73
̉
́
̣
̣
̣
h phơn trên cơ sơ cac trƣơng khi tƣơn
̣
g
̉
̉
́
́
̀
́
khác nhau .................................................................................................................73
mô phong vơi chi tiêu T /U ....................................102
4.3. Thƣ nghiêm
̣
̉
̉
́
̉
max
min
KẾT LUẬN ........................................................................................... 106
TÀI LIỆU THAM KHẢO..................................................................... 108
PHỤ LỤC .............................................................................................. 110
5
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1 Hiệu ứng phơn.................................................................................. 27
Hình 1.2 Phân loại hiện tƣợng phơn ............................................................... 27
Hình 1.3 Cấu trúc mô hình WRF .................................................................... 32
Hình 1.4 Sơ đồ tƣơng tác các quá trình vật lý trong mô hình WRF............... 39
Hình 2.1 Hiệu ứng phơn và một số yếu tố khí tƣợng đặc trƣng ..................... 42
Hình 3.1 Ngày bắt đầu (ngày) mùa phơn giai đoạn 1961 - 2012 và xu thế
tuyến tính......................................................................................................... 47
Hình 3.2 Ngày kết thúc (ngày) mùa phơn giai đoạn 1961 - 2012 và xu thế
tuyến tính......................................................................................................... 48
Hình 3.3 Thời gian kéo dài (ngày) mùa phơn giai đoạn 1961 - 2012 và xu thế
tuyến tính......................................................................................................... 50
Hình 3.4 Số nhịp (nhịp) phơn giai đoạn 1961 - 2012 và xu thế tuyến tính .... 51
Hình 3.5 Số ngày có phơn (ngày) giai đoạn 1961 - 2012 và xu thế tuyến tính ..
......................................................................................................................... 53
Hình 3.6 Số ngày (ngày) có cƣờng độ phơn yếu (a), trung bình (b), mạnh (c)
và cƣờng độ phơn trung bình mùa (d) theo chỉ số Tmax/Umin giai đoạn 1961
- 2012 và xu thế tuyến tính trạm Vinh ............................................................ 54
Hình 3.7 Số ngày (ngày) có cƣờng độ phơn yếu (a), trung bình (b), mạnh (c)
và cƣờng độ phơn trung bình mùa (d) theo chỉ số Tmax/Umin giai đoạn 1961
- 2012 và xu thế tuyến tính trạm Tƣơng Dƣơng ............................................. 55
Hình 3.8 Số ngày (ngày) có cƣờng độ phơn yếu (a), trung bình (b), mạnh (c)
và cƣờng độ phơn trung bình mùa (d) theo chỉ số Tmax/Umin giai đoạn 1961
- 2012 và xu thế tuyến tính trạm Hƣơng Khê ................................................. 56
Hình 3.9 Số ngày (ngày) có cƣờng độ phơn yếu (a), trung bình (b), mạnh (c)
và cƣờng độ phơn trung bình mùa (d) theo chỉ số Tmax/Umin giai đoạn 1961
- 2012............................................................................................................... 57
6
Hình 3.10 Số ngày (ngày) có cƣờng độ phơn yếu (a), trung bình (b), mạnh (c)
và cƣờng độ phơn trung bình mùa (d) theo chỉ số Tmax/Umin giai đoạn 1961
- 2012............................................................................................................... 58
Hình 3.11 Số ngày (ngày) có cƣờng độ phơn yếu (a), trung bình (b), mạnh (c)
và cƣờng độ phơn trung bình mùa (d) theo chỉ số Tmax/Umin giai đoạn 1961
- 2012............................................................................................................... 59
Hình 3.12 Ngày bắt đầu (ngày) mùa nắng nóng giai đoạn 1961 - 2012 và xu
thế tuyến tính................................................................................................... 60
Hình 3.13 Ngày kết thúc (ngày) mùa nắng nóng giai đoạn 1961 - 2012 và xu
thế tuyến tính................................................................................................... 62
Hình 3.14 Thời gian kéo dài (ngày) mùa nắng nóng giai đoạn 1961 - 2012 và
xu thế tuyến tính.............................................................................................. 64
Hình 3.15 Số nhịp (nhịp) nắng nóng giai đoạn 1961 - 2012 và xu thế tuyến
tính................................................................................................................... 66
Hình 3.16 Số ngày có nắng nóng (ngày) giai đoạn 1961 - 2012 và xu thế
tuyến tính......................................................................................................... 68
Hình 3.17 Số ngày có nắng nóng (ngày) giai đoạn 1961 - 2012 và xu thế
tuyến tính......................................................................................................... 70
̉
Hình 4.1 Trƣơng cac chi tiêu Tmax/Umin, khí áp, đô
̣
âm va nhiêt
̣
đô
̣
ngày 1/6/2007
̀
̀
́
̉
mô phong giai đoan
̣
trƣơc phơn.......................................................................... 73
̉
́
̉
̣ ̣ ̣
Hình 4.2 Trƣơng cac chi tiêu Tmax/Umin, khí áp, đô âm va nhiêt đô ngày 2/6/2007
̀
̀
́
̉
mô phong giai đoan
̣
trƣơc phơn.......................................................................... 74
̉
́
̉
̣ ̣ ̣
Hình 4.3 Trƣơng cac chi tiêu Tmax/Umin, khí áp, đô âm va nhiêt đô ngày 3/6/2007
̀
̀
́
̉
mô phong giai đoan
̣
trƣơc phơn.......................................................................... 75
̉
́
̉
̣ ̣ ̣
Hình 4.4 Trƣơng cac chi tiêu Tmax/Umin, khí áp, đô âm va nhiêt đô ngày 4/6/2007
̀
̀
́
̉
mô phong giai đoan
̣
trƣơc phơn.......................................................................... 76
̉
́
̉
̣ ̣ ̣
Hình 4.5 Trƣơng cac chi tiêu Tmax/Umin, khí áp, đô âm va nhiêt đô ngày 5/6/2007
̀
̀
́
̉
mô phong giai đoan
̣
trƣơc phơn.......................................................................... 77
̉
́
7
Hình 4.6 Hoàn lƣu mô phỏng gió mực bề m ặt, 850mb, 700mb, 500mb ngay
̀
̣
1/6/2007 giai đoan trƣơc phơn........................................................................ 78
́
Hình 4.7 Hoàn lƣu mô phỏng gió mực bề mặt , 850mb, 700mb, 500mb ngay
̀
̣
2/6/2007 giai đoan trƣơc phơn........................................................................ 79
́
Hình 4.8 Hoàn lƣu mô phỏng gió mực bề mặt , 850mb, 700mb, 500mb ngay
̀
̣
3/6/2007 giai đoan trƣơc phơn........................................................................ 80
́
Hình 4.9 Hoàn lƣu mô phỏng gió mực bề mặt , 850mb, 700mb, 500mb ngay
̀
̣
4/6/2007 giai đoan trƣơc phơn........................................................................ 81
́
Hình 4.10 Hoàn lƣu mô phỏng gió mực bề mặt , 850mb, 700mb, 500mb ngay
̀
̣
5/6/2007 giai đoan trƣơc phơn........................................................................ 82
́
̉
Hình 4.11 Trƣơng cac chi tiêu Tmax/Umin, khí áp, đô
̣
âm va nhiêt
̣
đô
̣
ngày 6/6/2007
̀
̀
́
̉
mô phong thơi ky phơn ...................................................................................... 83
̉
̀
̀
̉
Hình 4.12 Trƣơng cac chi tiêu Tmax/Umin, khí áp, đô
̣
âm va nhiêt
̣
đô
̣
ngày 7/6/2007
̀
̀
́
̉
mô phong thơi ky phơn ...................................................................................... 84
̉
̀
̀
̉
Hình 4.13 Trƣơng cac chỉ tiêu Tmax/Umin, khí áp, đô
̣
âm va nhiêt
̣
đô
̣
ngày 8/6/2007
̀
̀
́
mô phong thơi ky phơn...................................................................................... 85
̉
̀
̀
̉
Hình 4.14 Trƣơng cac chi tiêu Tmax/Umin, khí áp, đô
̣
âm va nhiêt
̣
đô
̣
ngày 9/6/2007
̀
̀
́
̉
mô phong thơi ky phơn...................................................................................... 86
̉
̀
̀
Hình 4.15 Hoàn lƣu mô phỏng gió mực b ề mặt, 850mb, 700mb, 500mb ngay
̀
6/6/2007 thơi ky phơn...................................................................................... 88
̀
̀
Hình 4.16 Hoàn lƣu mô phỏng gió mực bề mặt , 850mb, 700mb, 500mb ngay
̀
7/6/2007 thơi ky phơn...................................................................................... 89
̀
̀
Hình 4.17 Hoàn lƣu mô phỏng gió mực bề mặt , 850mb, 700mb, 500mb ngay
̀
8/6/2007 thơi kꢂ phơn...................................................................................... 90
̀
Hình 4.18 Hoàn lƣu mô phỏng gió mực bề mặt , 850mb, 700mb, 500mb ngay
̀
9/6/2007 thơi ky phơn...................................................................................... 91
̀
̀
̉
Hình 4.19 Trƣơng cac chi tiêu Tmax/Umin, khí áp , đô
̣
âm va nhiêt
̣
đô
̣
ngày
̀
̀
́
̉
10/6/2007 mô phong giai đoan
̣
sau phơn............................................................. 92
̉
8
̉
Hình 4.20 Trƣơng cac chi tiêu Tmax/Umin, khí áp , đô
̣
âm va nhiêt
̣
đô
̣
ngày
̀
̀
́
̉
11/6/2007 mô phong giai đoan
̣
sau phơn............................................................. 93
̉
̉
Hình 4.21 Trƣơng cac chi tiêu Tmax/Umin, khí áp , đô
̣
âm va nhiêt
̣
đô
̣
ngày
̀
̀
́
̉
12/6/2007 mô phong giai đoan
̣
sau phơn............................................................. 94
̉
̉
Hình 4.22 Trƣơng cac chỉ tiêu Tmax/Umin, khí áp , đô
̣
âm va nhiêt
̣
đô
̣
ngày
̀
̀
́
13/6/2007 mô phong giai đoan
̣
sau phơn............................................................. 95
̉
̉
Hình 4.23 Trƣơng cac chi tiêu Tmax/Umin, khí áp , đô
̣
âm va nhiêt
̣
đô
̣
ngày
̀
̀
́
̉
14/6/2007 mô phong giai đoan
̣
sau phơn............................................................. 96
Hình 4.24 Hoàn lƣu mô phỏng gio mƣc bê măt , 850mb, 700mb, 500mb ngay
sau phơn.......................................................................... 97
Hình 4.25 Hoàn lƣu mô phỏng gió mực bề mặt , 850mb, 700mb, 500mb ngay
̉
̣
̀
̣
́
̀
10/6/2007 giai đoan
̣
̀
̣
11/6/2007 giai đoan sau phơn.......................................................................... 98
Hình 4.26 Hoàn lƣu mô phỏng gió mực bề mặt , 850mb, 700mb, 500mb ngay
̀
̣
12/6/2007 giai đoan sau phơn.......................................................................... 99
Hình 4.27 Hoàn lƣu mô phỏng gió mực bề mặt , 850mb, 700mb, 500mb ngay
̀
̣
13/6/2007 giai đoan sau phơn........................................................................ 100
Hình 4.28 Hoàn lƣu mô phỏng gió mực bề mặt , 850mb, 700mb, 500mb ngay
̀
14/6/2007 giai đoan
Hình 4.29 Kêt qua mô phong ngay phơn theo chi tiêu
2006 băng mô hinh WRFARW (trạm Vinh) ................................................. 103
Hình 4.30 Kê
(trạm Vinh) .................................................................................................... 103
Hình 4.31 Kêt qua mô phong ngày phơn theo chỉ tiêu T /U mùa phơn
2007 băng mô hinh WRFARW (trạm Vinh) ................................................. 104
Hình 4.32 Kê
̣
sau phơn........................................................................ 101
́
Tmax/Umin mùa phơn
̉
̉
̀
̉
̀
̀
́
t qua quan trắc ngay phơn theo chi tiêu Tmax/Umin mùa phơn 2007
̉
̀
̉
́
̉
̉
max
min
̀
̀
́
t qua quan trắc ngay phơn theo chi tiêu Tmax/Umin mùa phơn 2007
̉
̀
̉
(trạm Vinh) .................................................................................................... 105
9
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1 Tùy chọn vật lý vi mô trong WRF................................................... 35
Bảng 1.2 Một số tùy chọn tham số hóa đối lƣu mây tích trong mô hình WRF..
......................................................................................................................... 37
Bảng 1.3 Tùy chọn bề mặt đất trong WRF ..................................................... 37
Bảng 1.4 Tùy chọn sơ đồ bức xạ trong WRF ................................................. 39
Bảng 1.5 Danh mục các sản phẩm của mô hình WRF (trích dẫn).................. 41
̣
Bảng 4.1 Danh sach cac giai đoan mô phong................................................. 71
̉
́
́
Bảng 4.2 Số liệu quan trắc ngày 6/6/2007-9/6/2007....................................... 74
10
BẢNG KÝ HIỆU CÁC CHỮ VIẾT TẮT
ECMWF
Trung tâm dự báo hạn vừa châu Âu (European Center for
Medium-range Weather Forecasts)
Khối khí Thái Bình Dƣơng cực
Khối khí Thái Bình Dƣơng biển
Khối khí Canada cực
Pp
Mp
Pc
Xu hƣớng xuất hiện hiện tƣợng (Probability Of Detection of
POD
Event)
Tỉ lệ báo động sai (False Alarm Ratio)
FAR
Mô hình nghiên cứu và dự báo thời tiết (Weather Research and
WRF
Forecasting)
Phiên bản WRF nghiên cứu nâng cao (Advanced Research WRF)
ARW
NMM
Phiên bản mô hình WRF quy mô vừa phi thủy tĩnh
(Nonhydrostatic Meso Model WRF)
Lớp biên hành tinh
Tia hồng ngoại
Nhiệt độ cực đại
Độ ẩm cực tiểu
PBL
IR
Tmax
Umin
11
MỞ ĐẦU
Lãnh thổ Việt Nam nꢃm ở vị trí k há đặc biệt : ở tận cùng phía đông nam của
môt
tiêp giap hai măt
khu vƣc
nƣơc ta vơi nhiê
̣
đai
̣
luc
̣
rôn
̣
g nhâ
́t thế giơi, lãnh thổ hꢄp ngang chạy dài theo phƣơng kinh tuyến ,
́
́
́
̣
vơi Thai Binh Dƣơng va Ân Đô
̣
Dƣơng , lại nꢃm hoàn toàn trong
c , nhƣng điêu kiên đo đa tao thanh khi hâu
u nhƣ không so sanh đƣơc
́
́
́
̀
̀
̣
nôi
̣
chi tuyê
́
n cua ban câ
̀
u Bă
́
̀
̣
̣
̣
̉
̃
̃
́
́
̀
́
́
̀
u net đôc
̣
đao , hâ
̀
̣ ̣
vơi bất ky môt nơi nao
́ ̀ ̀
́
́
́
́
́
khác trên thế giới.
Vùng Bắc Trung Bộ nƣơc ta là vùng chiu
̣
̣
tac dung ro net của hiệu ứng phơn.
́ ́
̃
́
Gió Tây Nam khô nóng là thuật ngữ mà các nhà chuyên môn ở Việt Nam
dùng để chỉ hiêu ƣng này . Gió hình thành từ vịnh Thái Lan, di chuyển theo hƣớng
̣
́
Tây Nam - Đông Bắc qua Campuchia và Lào. Khi tiếp cận dãy núi Trƣờng Sơn thì
gió tăng tốc, vƣợt qua và tràn xuống vùng Bắc Trung Bộ và Trung Trung Bộ. Gió
thƣờng xuất hiện từ đầu tháng 4 đến giữa tháng 9, thƣờng bắt đầu thổi từ 8 - 9 giờ
sáng cho đến chiều tối, thổi mạnh nhất từ khoảng gần giữa trƣa đến xế chiều. Gió
khô và nóng nên làm cho khí hậu các vùng nói trên trở nên khắc nghiệt. Độ ẩm có
khi xuống 30% trong khi nhiệt độ có khi lên tới 430C. Với bầu trời nắng chói chang,
gió lại thổi đều đều nhƣ quạt lửa nên cây cỏ héo khô, ao hồ cạn kiệt, con ngƣời và
gia súc bị ngột ngạt, rất dễ sinh hoả hoạn.
̉
Qua đo, ta co thê thấy gio phơn có ảnh hƣởng quan trọng đến đơi sống va
́
́
́
̀
̀
phát triển kinh tế, xã hội ơ khu vƣc
̣
̣
Bắc Trung Bô . Do đó, tìm hiểu sự biến đổi của
̉
gió phơn ở khu vực này là cấp thiết và có ý nghĩa thực tiễn lớn . Vì vậy tôi đề xuất
̉
̣ ̣ ̣
biến đôi của hiện tượng Phơn trên khu vưc Bắc Trung Bô ” để
đề tài “Nghiên cứu sư
góp phần giải quyết vấn đề trên.
Ngoài phần Mở đầu, Kết luận và Tài liệu tham khảo, luận văn đƣợc bố cục
cụ thể nhƣ sau:
Chƣơng 1. Tổng quan.
Chƣơng 2. Phƣơng pháp nghiên cứu và nguồn số liệu.
12
Chƣơng 3. Sự biến đổi của gió phơn điển hình khu vực Bắc Trung Bộ.
13
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan các nghiên cứu về đánh giá dự báo phơn trong và ngoài nƣớc
1.1.1. Tổng quan nhưng nghiên cưu ngoài nước
̃
́
̉
̣ ̣ ̣
nghiên cƣu sƣ biến đôi cua hiên tƣơng phơn đa
̉
́
Hiên
̣
nay t rên Thê
́
giơi viêc
̣
́
̃
đƣơc
̣
thƣc hiên
̣
̣
ơ rât nhiêu quô
́
̀
́
c gia nhƣ New Zealand, Mꢅ, Canada, Bulgari...
đô
̉
Ngày 2 tháng 1 năm 1999, một gió phơn đông nam đa gây ra dải nhiêt
̣
̣
hꢄp
̃
ấm hơn 100C (180F) so với khu vực xung quanh ở trung tâm Đại thung lung
̃
Tennessee phía tây bắc dãy núi Smoky. Hiện tƣợng nay đặc biệt thú vị so với các
̀
hiện tƣợng gió phơn khác đã đƣợc ghi nhận trƣớc đó bởi trong hiện tƣợng này, nhiệt
độ điểm sƣơng và nhiệt độ thực tế tăng lên đáng kể dẫn đến môt
độ ẩm tƣơng đối bề mặt quan trăc đƣơc. Một khối khí tƣơng đối ấm và gần bão hòa
mƣc 850 hPa xung quanh rặng núi cao nhất dãy núi Smoky là nguồn gốc của không
khí đoạn nhiệt bị nén quan trăc đƣơc trên sƣơn phia tây bắc dãy núi Smoky . Bình
thƣờng cac gió phơn quan trăc đƣơc trên trung tâm Đại thung lung Tennessee không
mạnh vào buổi chiều (gió bề mặt mạnh đạt 13 m/s (26 kt)). Tuy nhiên, các sóng núi
̣
thay đổi nhỏ trong
́
̣
̣
́
̣
̀
́
́
̣
́
̃
có thể kết hợp với gió phơn vào ngày 2 tháng 1 năm 1999 vì một gradient khi ap bê
̀
́
́
măt
một lớp ổn định ở mƣc
nhất cùng sƣ đong gop cua gió thẳng đứng và profile địa hình thuận lợi. Ngoài ra,
các mực độ ẩm tƣơng đối cao (> 70 %) trong nhiều lớp ranh giới gần thung lung
̣
mạnh đa xay ra trên ca dãy núi , gió vƣợt quá 15 m/s (30 kt) quan sát đƣơc
̣
trong
̃
̉
̉
̣
850 hPa thổi gần vuông góc với những dải núi Smoky cao
̣
̉
́
́
̃
Tennessee cung có thể lam giảm cƣơng đô
̣
của những cơn gió phơn (David M.
̃
̀
̀
Gaffin, 2002) [].
David M. Gaffin đa tiến hanh ngh iên cƣu 30 năm (1971 - 2000) vơi muc
̣
̀ ́ ́
̃
đich:
́
- Xác định nhƣng đặc trƣng điển hình và cac điê
̀
u kiên
̣ ̣ ̣ ̣
tƣơng phơn gây ra chênh lêch nhiêt đô lơn gần phia nam day nui Appalachian .
́
̣
synop cua cac hiên
̣
̉
́
̃
́
̃
́
́
̣
- Tiếp tục kiểm tra những hiện tƣợng nay đố i vơi chênh lêch điểm sƣơng.
́
̀
14
Các sự kiện gió phơn đƣợc xác định trên cả hai sƣờn phía tây và phía đông
Nam Appalachian bꢃng cách so sánh nhiệt độ tƣc thơi cua tram vơi tram ơ phia nam
̣
̣
̉
̉
́
̀
́
́
̣
Appalachian (trạm phơn) và hai tram gần đó nꢃm xa hơn núi (trạm không phơn).
Một hiện tƣợng gió phơn xảy ra khi nhƣng tiêu chí sau đây đƣợc đáp ứng
:
̃
nhiêt
(5°F) so với trạm không phơn , tô
trạm phơn và sự nóng lên ít nhất la 3°C (5°F) phải diễn ra trong thời kꢂ gió đi
̣
đô
̣
tố
i thâ
́
p hoăc
̣
tố
i cao hàng ngày tại trạm phơn phai cao hơn ít nhất
3°C
̉
́
̣
c đô gió đi xuống ít nhất là 2.5 m/s (5 kt) tại
̀
xuống.
Các sự kiện gió phơn ở sƣờn tây thƣờng xảy ra khi gió đông nam phát triển
phía trƣớc một hệ thống áp thấp giƣa thung lũng sông Mississippi , trong khi các
̃
hiện tƣợng gió phơn ở sƣơn đông thƣờng là kết quả của gió tây bắc sau front lạnh
̀
nông. Khô
bề mặt) gâ
chảy thêm qua lỗ hổng có thể đóng góp môt
thuyết có thể quan trăc đƣơc tại cac tram phơn.
́
i khi tƣơng đô
́
i â
́
m mƣc
̣
850 hPa (chỉ mát hơn một vài độ so với nhiệt độ
́
̀
n nhƣ la khu vƣc
̣
phat sinh cua gio phơn trên ca hai sƣơ n mặc dù dòng
̉
̉
̀
́
́
̀
̣
phần nho so với sự ấm lên về mặt lý
̉
́
̣
̣
́
Các thử nghiệm tổng hợp của hiện tƣợng gió phơn cho thấy nhiệt độ thẳng
đứng và profile gió đó là thuận lợi để hình thành sóng núi biên độ lớn , đặc biệt là ở
sƣơn tây cua nam Appalachian . Môt
̣
̣
điều thu vi (và có thể là duy nhất ) quan trắc
́
̉
̀
đƣơc
̣
vơi cac sƣ
̣
kiên
̣
gio phơn ơ nam Appalachian (so với các hiện tƣợng gió phơn
̉
́
́
́
̉
̣ ̣ ̣
đa đƣơc nghiên cƣu khác) là sự gia tăng điêm sƣơng bề mặt tai cac tram phơn trong
́ ́
̃
gần ba phần tƣ các hiện tƣợng ở sƣơn tây và gâ
̀
n một phần ba các hiện tƣợng ở sƣơn
̀
̀
đông.
Một so sánh của các thƣ nghiêm
̣
điểm sƣơng tăng vơi tất cả các hiện tƣợng
́
̉
̉
gió phơn gần miền nam Appalachian cho thấy sự gia tăng trong điêm sƣơng bề mặt
chủ yếu là kết quả của một khối không khi khô bề mặt ban đầu (so với khôi khi mƣc
́
̣
́
́
̉
̣
850 hPa) và không nhất thiết la khối khi mƣc 850 hPa phai âm hơn [].
̉
́
̀
Gió phơn thƣờng phụ thuộc vào các đặc điểm địa hình do đó, dự báo phơn
thành công phụ thuộc nhiê
̀
u
vào kinh nghiệm của các dự báo viên . Susanne
15
Drechsel va Georg J. Mayr đã đƣa ra một phƣơng pháp dự báo xác suất khách quan
̀
sƣ
̣
xuâ
́
t hiên
̣
va cƣơng đô
̣
cua phơn dựa trên sô
́
liêu
̣
toan câ
̀
u (ECMWF).
̉
̀
̀
̀
Vì địa hình mô hình khác địa hình thực tế nên gio dƣ
̣
bao đƣơc
̣
không phải là
một chỉ số đáng tin cậy của phơn. Thay vào đó, bꢃng cách sử dụng dâu hiêu biê
m ngang và sƣ giam
́
́
́
̣
́n
̉
đôi quy mô lớn hơn của phơn từ chênh lệch áp suất măt
̣
nă
̀
̣
̉
xuống của đƣờng đẳng nhiệt độ thế cho kêt qua tôt hơn.
́
́
̉
Những dự bao phơn đã đƣợc thử nghiệm trong khoảng thời gian 3 năm vơi
́
́
̉
quy mô dƣơi lƣơi cho thung lung Wipp ơ trung tâm dãy núi Alp đê dƣ bao xac xuất
̣
́
́
̃
̉
́
́
̉
khách quan sự xuất hiện và cƣơng đô
̣
cua phơn . Sƣ dụng dâ
́
u hiêu
̣
biê
́
n đôi quy mô
̉
̉
̀
lớn hơn của phơn từ chênh lệch áp suất măt
̣
nă
để dự báo phơn từ các phân tích của mô hình tốt hơn viêc
cua cac tham sô riêng le . Sƣ chênh lêch ap suât lơn va sƣ đi
càng lớn thì khả năng có phơn càng cao . Khi tốc độ
liên hê trực tiếp bꢃng phƣơng trình Bernoulli, sƣ chênh
m ngang trong mô hình chứng tỏ no là một nhân tô dự báo phù
̀
m ngang va sƣ
̣
giam xuô
́
ng cua
̉
̉
̀
̉
đƣơng đăng nhiêt
̣
đô
̣
thê
́
̣
̀
sƣ dun
̣
g cac phâ n bô
́
́
̣
̣
́
̣
̉
̉
̉
́
́
́
́
̀
̉
xuô
gió và gradient áp suâ
lêch áp suât măt nă
hợp để dự báo cƣờng độ phơn [].
́
ng đƣơng đăng nhiêt
̣
đô
̣
thế
̀
́
t đƣơc
̣
̣
̣
̣
́
̣
̀
́
́
O. H. Hoover đa nghiên cƣu môt
̣
đơt
1939 ở Canada để đánh giá ảnh hƣởng của phơn lên tuyê
chỉ ra bꢃng cách nào mà không khí tải ẩm từ bờ biển Thái Bình Dƣơng trong mùa
̣
phơn tƣ 17 tháng 3 đến 24 tháng 3 năm
̃
́
̀
́
t phu va dong chay. Ông đa
̉ ̉
̃
̀ ̀
̉
̉
đông co thê dic
̣
h chuyên vê
̉
̣
khí này lại trở lên khô va âm khi no dich chuyên.
̀ hƣơng đông trên khu vƣc luc đia lanh va tai sao khối
̣
̣
̣
̣
̣
́
́
̀
́
̀
́
- Ảnh hưởng của các gió Chinook lên tuyết phủ và dòng chảy
Loại gió đƣợc biết đến nhƣ là Chinook ở Bắc Mꢅ thổi nhƣ một gió tây nam
hoặc tây trên sƣờn phía đông của dãy núi Rocky và nhƣ một gió đông vào tỉnh
Alberta, Canada và vào bang Montana và Wyoming ở Hoa Kꢂ.
Tại Thụy Sĩ ở phía bắc của dãy núi Alp, một gió tƣơng tự đƣợc gọi là
Chinook thổi từ phía nam lên và đi xuống từ dãy Alpine.
16
- Nguồn gốc của tên gọi
Những ngƣời Sinúc (Chinook) Ấn Độ từ những ngày đầu đã sinh sống ở khu
vực sông Columbia ở sƣờn tây dãy núi Rocky ở Mꢅ và do giả thiết rꢃng những gió
này có nguồn gốc ở khu vực này, cái tên Chinook (có thể là đƣợc áp dụng đầu tiên
bởi ngƣời Ấn Độ sống trên sƣờn đông của đƣờng giới hạn) từ những ngày đầu đƣợc
đặc trƣng cho loại gió bất thƣờng này.
- Đặc trưng và ảnh hưởng của các gió Chinook
Các gió Chinook ở Alberta (đặc biệt là ở Calgary ) luôn luôn thổi từ phía tây
̉
nam hoặc tây. Khi gio bắt đầu thôi thƣờng lúc đầu bầu trời u ám , ngoại trừ trên bầu
́
trời phía Tây Nam gọi là vòm Chinook. Khi nhìn từ Calgary, dải màu xanh kéo dài
khoảng từ 10o đến 20o hoặc hơn trên đƣờng chân trời của núi và nếu đi về phía núi
thì có thể thấy phần màu xanh thƣờng xuyên mở rộng khoảng 20 hoặc 30 dặm về
phía đông dãy núi hƣớng đông nhất nhƣng khoảng cách này có thể thay đổi rất
nhiều theo các giai đoạn khác nhau và cƣờng độ khác nhau của các gió Chinook
.
Qua dải hinh vòm này những cơn gió ấm đổ xuống các sƣờn núi phía đông và trải
̀
rộng trên Alberta.
̉
̣ ̣ ̣
Do tac đông cua Chinook ma tai khu vƣc nay vao mua đông co thê ơ trạng
̉ ̉
̀ ̀ ̀ ̀ ́
́
thái nhꢄ nhàng dịu mát vơi nhiệt độ từ 25 đến 50°F hoặc hơn. Trong trƣờng hợp ở
́
thành phố Calgary, tác giả nhận thấy có trƣờng hợp ở phía tây thành phố, nhiệt độ
đã thay đổi từ dƣới 0 đến ít nhất là 40°F, trong một khoảng cách không quá một khu
phố. Điều này đánh dấu sự bắt đầu của một Chinook. Tuy nhiên không phải tất cả
các Chinook đều bắt nguồn một cách đột ngột nhƣ vậy. Trong nhiều trƣờng hợp sự
thay đổi dần dần là nhiều hơn.
Không có giáng thủy đi kèm những gió này. Không khí rất khô và có một sự
giống nhau rất lớn với độ ẩm. Các chuyên gia trong phần này thƣờng nhận xét rꢃng
tuyết rơi trong mùa đông không đóng góp nhiều cho độ ẩm đất vào mùa xuân năm
sau. Lý do chính của việc này là do thực tế có rất nhiều tuyết đã bị mất bởi bốc hơi
do các gió Chinook.
17
- Dấu hiệu trước khi xuất hiện của một Chinook
̉
Không phải trong mọi trƣờng hợp đều có những dấu hiệu cụ thể để co thê dự
́
báo chắc chắn đƣợc sự xuất hiện của 1 chinook trong tƣơng lai. Tuy nhiên, trong
thời tiết rất lạnh , những cơn gió này thƣờng xuất hiện bꢃng dâ
của khí áp kế và áp suất vẫn còn tƣơng đối thấp cho đến tận những cơn gió cuối
cùng. Một dấu hiệu khác đƣợc cho là một dấu hiệu tốt tại Calgary la : Nếu gió bắc
́u hiêu giam xuống
̣
̉
̀
̣
lạnh đổi hƣớng dần qua phía bắc, đông bắc, đông, đông nam và nam trong môt ngày
rƣỡi hoặc hai ngày, nói chung là sẽ tiếp tục chuyển hƣớng đến ¼ góc tây nam khi
một Chinook phát triển. Nếu chuyển hƣớng này nhanh, một vòm Chinook cục bộ sẽ
hình thành nhƣng sẽ không đƣợc duy trì và gió sẽ chuyển về phía bắc mang theo
thời tiết lạnh. Rất hiếm khi, gió bắc quay trở lại đi qua tây bắc về phía tây và tây
nam để tạo ra những gió ấm.
- Hiện tượng và sự duy trì các gió Chinook
Nguyên nhân cơ bản và các nhân tố có liên quan đến nguồn gốc của các gió
̣
Chinook hiện nay vẫn còn chƣa đƣợc hiểu môt cach đầy đủ . Không khí Chinook
́
dòng vào nói chung là Thái Bình Dƣơng cực (ký hiệu Pp). Tuy nhiên, trong trƣờng
hợp này, nó có thể đƣợc gọi là Thái Bình Dƣơng biển (Mp) nếu ấm hơn bình
thƣờng và có nguồn gốc xa hơn về phía nam Thái Bình Dƣơng.
Phía trƣớc của các gió Chinook có một front ấm rõ lên đến độ cao lớn. Front
này trong khi di chuyển về phía đông nghiêng về phía khối khí lạnh. Không khí lạnh
đƣợc thay thế bꢃng Chinook và lót dƣới front ấm là lục địa cực hoặc đƣợc biết đến
ở Mꢅ nhƣ là khối khi Canada cực (ký hiệu Pc). Sự thay đổi đột ngột về nhiệt độ là
́
do sự dịch chuyển nhanh chóng của không khí Pc.
Trong khí quyển, các gió đƣợc thiết lập trong chuyển động bởi phân bố ba
chiều tƣơng đối của các trƣờng nhiệt độ và áp suất. Khí quyển thực sự hoạt động
nhƣ một động cơ nhiệt với ánh nắng mặt trời nhƣ lửa của nó và để phát hiện hoạt
động của chuyển động lớn cơ bản này trong khu vực địa phƣơng của dãy núi
Rocky, ba lực chính tác động lên các khối khí có thể đƣợc xem xét.
18
1. Lực do sự quay của trái đất đƣợc gọi là Coriolis. Lực này có thể coi là lực ly tâm
nếu đƣờng dẫn của không khí hiện có là cong. Do các lực này phải vuông góc với
chuyển động nên chúng không liên quan đến các hạt không khí vì vậy chúng không
phải là nguyên nhân gây ra chuyển động và sẽ không đƣợc xem xét tiếp.
2. Lực ma sát. Lực này luôn luôn hoạt động song song và đối nghịch với dòng bề
mặt. Tuy nhiên, hoạt động của nó làm lệch gió ngang trên các đƣờng đẳng áp từ cao
đến thấp ngoai ra phản lực của nó vuông góc với các đƣờng đẳng áp để giảm ảnh
̀
hƣởng của lực Coriolis. Thêm vao đo còn có một phần dọc theo các đƣờng đẳng áp
̀
́
̣
đối lập với gió gradient . Ma sát sẽ bi hao mòn và do đó rõ ràng nó không phải là
một nguyên nhân gây ra chuyển động.
̉
̣
3. Lực do sự tƣơng tác của phân bố nhiệt độ và trƣờng áp suất (chăng han nhƣ tạo ra
đất và brizơ biển). Do lực này phụ thuộc vào hoạt động của 3 mảng nên cƣờng độ
của nó chỉ có thể đƣợc đoán gián tiếp từ bản đồ thời tiết bề mặt bꢃng cách ghi nhận
một số hiện tƣợng có liên quan đến hoạt động của các hạt không khí. Một dấu hiệu
cho thấy đó là một khu vực với các khuynh hƣớng khí áp khác nhau trên hai sƣờn.
Có một thành phần gió đƣợc gọi là đƣờng đẳng biến áp thổi từ các khu vực áp tăng
lên các khu vực áp giảm, vuông góc với các đƣờng đẳng biến áp (các đƣờng tỷ lệ
thời gian bꢃng nhau của thay đổi áp suất). Nó không phụ thuộc vào phân bố tức thời
của các đƣờng đẳng áp và do đó có thể thổi từ vùng áp cao đến vùng áp thấp. Bꢃng
cách này, trƣờng áp sẽ hỗ trợ chuyển động của gió, tác động lên các hạt không khí
và gia tốc cho chúng.
Trong trƣờng hợp của các gió Chinook, tác giả biết rꢃng chúng sẽ xuất hiện
khi một thấp bị khơi sâu hoặc di chuyển về phía đông và hình thành ở Bắc Alberta.
Trong khi áp suất khí quyển giảm ở miền nam Alberta , nó đƣợc tạo ra trên bờ biển ,
nói cách khác , là một gradient đẳng biến áp đáng chú ý giữa bờ biển Thái Bình
Dƣơng và phía Nam Alberta. Do đó không khí Thái Bình Dƣơng đƣợc gia tốc vào
̉
thấp bị khơi sâu. Trong những trƣờng hợp này co thê dự báo một Chinook.
́
19
Điều kiện thuận lợi để tạo ra gia tốc địa phƣơng (gradient lớn của cả áp suất
và nhiệt độ) đặc biệt trong mùa đông ở khu vực núi Rocky là do vị trí kề nhau của
áp cao lạnh lục địa cực và áp thấp ấm Thái Bình Dƣơng. Núi có thể đóng góp vào
sự bất ngờ mà các Chinook đƣợc gia tốc bꢃng cách giữ lại không khí Thái Bình
Dƣơng cho đến khi nó tràn qua. Dấu hiệu này cho thấy đây là biểu hiện của một
gradient áp suất tƣơng đối lớn và ổn định với các đƣờng đẳng áp song song dãy núi
Rocky. Tuy nhiên nó lại lớn hơn những cơn gió quan trắc đƣợc có thể chỉ ra. Có thể
thấy nguồn nhiệt đƣợc thêm vào trong không khí Thái Bình Dƣơng ở hình thức ẩn
nhiệt của độ ẩm cũng đóng một phần trong đó.
Dòng Chinook của không khí khi rời bờ biển Thái Bình Dƣơng trong cuộc
hành trình về phía đông của nó, thƣờng là nặng trĩu độ ẩm và khi đến Alberta thì
không khí cực kꢂ khô. Khi không khí này lên trên đến Alberta cao khoảng 3000 feet
hoặc hơn trên bờ biển Thái Bình Dƣơng thì nó sẽ ấm bꢃng hoặc hơn ấm hơn so với
khi nó rời khỏi bờ biển. Không khí chỉ ấm sau khi đã đi qua nhiều dãy núi cao đƣợc
bao phủ tuyết.
Ngƣời ta tin rꢃng, hiện tƣợng này đã đƣợc giải thích một cách chính xác tại
những thời điểm khác nhau trƣớc đây và không có nhiều nghi ngờ kết quả của các
trƣờng hợp sau: khi một khối khí có độ ẩm tƣơng đối dƣới điểm bão hòa đƣợc nâng
lên trong khí quyển, nó mở rộng và trở lên lạnh hơn vào khoảng 1°F/180 feet hoặc
1°C/100 m khi đi lên. Điều này đôi khi đƣợc gọi là gradient của nhiệt độ cho không
khí khô, gradient đoạn nhiệt thông thƣờng.
Không khí phân biệt di chuyển nội địa và về phía đông từ bờ biển Thái Bình
Dƣơng về phía British Columbia nói chung là khá ẩm ƣớt và thƣờng tiếp cận với
điểm sƣơng. Do đó, không khí này nếu bị nâng lên sẽ sớm đƣợc làm lạnh xuống
dƣới điểm bão hòa, dẫn đến giáng thủy và kết quả là giải phóng nhiệt ngƣng kết, do
đó sẽ làm chậm gradient đoạn nhiệt thông thƣờng của nhiệt độ không khí khoảng 50
%.
20
Tải về để xem bản đầy đủ
111 trang
14320
Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Luận văn Nghiên cứu sự biến đổi của hiện tượng phơn trên khu vực Bắc Trung Bộ", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- luan_van_nghien_cuu_su_bien_doi_cua_hien_tuong_phon_tren_khu.pdf
