Tài liệu Nghiên cứu biến động lượng mưa giữa các năm ở việt nam

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ---------------------------------------------- BÙI THỊ HỒNG TRANG NGHIÊN CỨU BIẾN ĐỘNG LƢỢNG MƢA GIỮA CÁC NĂM CHO CÁC KHU VỰC Ở VIỆT NAM LUẬN VĂN THẠC SỸ Chuyên ngành: Khí tƣợng và Khí hậu học HÀ NỘI, 11-2013 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ---------------------------------------------- LUẬN VĂN THẠC SỸ Chuyên ngành: Khí tƣợng và Khí hậu học Mã số: 62.44.87 TÊN ĐỀ TÀI LUẬN VĂN NGHIÊN CỨU BIẾN ĐỘNG LƢỢNG MƢA GIỮA CÁC NĂM CHO CÁC KHU VỰC Ở VIỆT NAM Giáo viên hƣớng dẫn: TS. Ngô Đức Thành Học viên thực hiện: Bùi Thị Hồng Trang Khóa: 2011-2013 HÀ NỘI, 11-2013 Lời cảm ơn Trƣớc hết, tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc nhất đến TS. Ngô Đức Thành là ngƣời thầy đã tận tình chỉ bảo, định hƣớng khoa học và tạo mọi điều kiện tốt nhất cho tôi trong suốt thời gian thực hiện luận văn. Trong quá trình nghiên cứu, tôi đã nhận đƣợc sự trợ giúp nhiệt tình về của thầy cô, bạn bè trong khoa Khí tƣợng Thủy văn và Hải dƣơng học đã cung cấp cho tôi những kiến thức chuyên môn quí báu, những lời khuyên hữu ích và hơn hết là niềm say mê nghiên cứu khoa học. Tôi xin gửi lời cảm ơn những giúp đỡ nhiệt tình đó. Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn đến Khoa Khí tƣợng Thủy Văn và Hải dƣơng học, Phòng Sau Đại học trƣờng Đại học Khoa học tự nhiên vì đã tạo điều kiện giúp đỡ học tập và nghiên cứu. Luận văn này không thể thực hiện đƣợc nếu thiếu nguồn giúp đỡ và động viên vô cùng to lớn từ gia đình tôi, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu nặng đến những ngƣời thân yêu trong gia đình. Cuối cùng, cho phép tôi gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến bạn bè, đồng nghiệp của phòng Khí tƣợng Ra đa- Đài Khí tƣợng Cao không và những nơi khác về sự cổ vũ, gợi ý và những chia sẻ trong cuộc sống. Bùi Thị Hồng Trang MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ....................................................................................................1 DANH MỤC BẢNG ...................................................................................................3 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT .............................................................................4 ĐẶT VẤN ĐỀ .............................................................................................................5 Chƣơng I: TỔNG QUAN ............................................................................................7 1.1 Những nghiên cứu ngoài nƣớc..................................................................................... 7 1.2 Những nghiên cứu trong nƣớc ................................................................................... 13 1.3 Đặc điểm mùa mƣa ở Việt Nam ................................................................................. 15 Chƣơng II: PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ SỐ LIỆU ...................................18 2.1 Phƣơng pháp .............................................................................................................. 18 2.1.1 Nội dung nghiên cứu ......................................................................................... 18 2.1.2 Đối tƣợng nghiên cứu ......................................................................................... 18 2.1.3 Các yếu tố sử dụng trong nghiên cứu .................................................................. 18 2.1.4 Phƣơng pháp nghiên cứu ..................................................................................... 19 2.2 Nguồn số liệu ............................................................................................................. 19 2.2.1 Bộ số liệu mƣa tái phân tích APHORODITE ...................................................... 19 2.2.2 Các chỉ số ENSO ......................................................................................... 21 Chƣơng III: KẾT QUẢ .............................................................................................27 3.1 Các đặc điểm về mùa mƣa ở Việt Nam dựa trên bộ số liệu APHRODITE ............... 27 3.1.1 Phân bố lƣợng mƣa trung bình qua các giai đoạn khác nhau .............................. 28 3.1.2 Sự chuyển dịch mùa mƣa qua từng giai đoạn ...................................................... 32 3.1.3 Biến đổi lƣợng mƣa năm cho trên từng khu vực ở Việt Nam .............................. 38 3.2 Biến động lƣợng mƣa giữa các năm cho 7 khu vực ở Việt Nam ............................... 43 3.2.1 Biến động lƣợng mƣa khu vực Tây bắc (BI) ....................................................... 43 3.2.2 Biến động lƣợng mƣa khu vực Đông Bắc Bộ (BII)............................................. 44 3.2.3 Biến động lƣợng mƣa khu vực Đồng Bằng Bắc Bộ (BIII) .................................. 45 3.2.4 Biến động lƣợng mƣa khu vực Bắc Trung Bộ (BIV) .......................................... 46 3.2.5 Biến động lƣợng mƣa khu vực Nam Trung Bộ (NI) ........................................... 47 3.3.6 Biến động lƣợng mƣa khu vực Tây Nguyên (NII) .............................................. 48 3.3.7 Biến động lƣợng mƣa khu vực Nam Bộ (NIII) ................................................... 49 3.3 Ảnh hƣởng của ENSO đến sự biến động lƣợng mƣa nói chung................................ 50 3.3.1 Đặc điểm mùa mƣa theo kinh độ trong giai đoạn ENSO .................................... 53 3.3.2 Sự chuyển dịch mùa mƣa theo vĩ độ trong giai đoạn ENSO ............................... 55 3.3.3 Biến đổi lƣợng mƣa trên từng khu vực trong giai đoạn ENSO ........................... 56 KẾT LUẬN ...............................................................................................................59 TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................61 Phụ lục 1 Các Chỉ số ENSO ......................................................................................63 DANH MỤC HÌNH Hình 2.1 Bẩy vùng khí hậu Việt Nam (nguồn:IMHEM) ..........................................18 Hình 2.2 Phân bố các trạm mƣa trong khu vực gió mùa châu Á cho sản phẩm APHRODITE- Màu xanh: số liệu GTS. Màu đen: bộ số liệu đã được kiểm nghiệm. Màu đỏ: các số liệu riêng lẻ được thu thập từ dự án APHRODITE. Ba vùng màu (màu cam cho vùng gió mùa châu Á, màu xanh lá cây cho Trung Đông và màu tím cho Nga) biểu diễn quy mô của phiên bản V0902. ...................................................20 Hình 2.3 Dị thƣờng nhiệt độ bề mặt biển trong pha ElNino nguồn:http://www.srh.noaa.gov/jetstream) ...............................................................23 Hình 2.4 Ảnh hƣởng của El Nino từ tháng XII đến tháng II (nguồn:http://www.srh.noaa.gov/jetstream) ..............................................................23 Hình 2.5 Ảnh hƣởng của El Nino từ tháng VI đến tháng VIII .................................24 ( nguồn:http://www.srh.noaa.gov/jetstream) .............................................................24 Hình 2.6 Dị thƣờng SST trong pha La Nina .............................................................24 ( nguồn:http://www.srh.noaa.gov/jetstream) .............................................................24 Hình 2.7 Ảnh hƣởng LaNina từ tháng XII đến tháng II ...........................................25 (nguồn:http://www.srh.noaa.gov/jetstream) ..............................................................25 Hình 2.8 Ảnh hƣởng của LaNina từ tháng VI đến tháng VIII ..................................25 (nguồn:http://www.srh.noaa.gov/jetstream) ..............................................................25 Hình 3.1 Lƣợng mƣa trung bình giai đoạn 1951-2007 ở Việt Nam ..........................27 (Đơn vị:mm/năm) ......................................................................................................27 Hình 3.2 Lƣợng mƣa trung bình trên toàn lãnh thổ Việt Nam qua từng giai đoạn ...28 Hình 3.3 Chênh lệch lƣợng mƣa giai đoạn 1951-1960 và 1961-1970 so với trung bình nhiều năm 1951-2007........................................................................................30 Hình 3.4 Chênh lệch lƣợng mƣa giai đoạn 1971-1980 và 1981-1990 so với trung bình nhiều năm 1951-2007........................................................................................31 Hình 3.5 Chênh lệch lƣợng mƣa giai đoạn 1991-2000 và 2001-2007 so với trung bình nhiều năm 1951-2007........................................................................................32 Hình 3.6 Sự chuyển dịch mùa mƣa theo từng giai đoạn theo vĩ độ ..........................33 Hình 3.7 Sự chuyển dịch mùa mƣa giai đoạn 1951-1960 và 1961-1970 theo kinh tuyến (đơn vị: mm/năm) ............................................................................................35 Hình 3.8 Sự chuyển dịch mùa mƣa giai đoạn 1971-1980 và 1981-1990 theo kinh 1 tuyến (đơn vị: mm/năm) ............................................................................................36 Hình 3.9 Sự chuyển dịch mùa mƣa giai đoạn 1991-2000 và 2001-2007 theo kinh tuyến (đơn vị: mm/năm) ............................................................................................37 Hình 3.10 Biến đổi lƣợng năm ngày trên từng khu vực ở Việt Nam ở những giai đoạn khác nhau. Đơn vị (mm/ngày) ..........................................................................40 Hình 3.11 Biến động lƣợng mƣa năm khu vực Tây Bắc giai đoạn 1951-2007 ........44 Hình 3.12 Biến động lƣợng mƣa năm khu vực Đông Bắc Bộ giai đoạn 1951-2007 45 Hình 3.13 Biến động lƣợng mƣa năm khu vực Đồng bằng Bắc Bộ giai đoạn 19512007. (Đơn vị: mm/năm) ...........................................................................................46 Hình 3.14 Biến động lƣợng mƣa năm khu vực Bắc Trung Bộ giai đoạn 1951-2007 (đơn vị: mm/năm)......................................................................................................47 Hình 3.15 Biến động lƣợng mƣa năm khu vực Nam Trung Bộ giai đoạn 1951-2007. (Đơn vị: mm/năm) .....................................................................................................48 Hình 3.16 Biến động lƣợng mƣa năm khu vực Tây Nguyên giai đoạn 1951-2007 ..49 Hình 3.17 Biến động lƣợng mƣa năm khu vực Nam Bộ giai đoạn 1951-2007 ........50 Hình 3.18 Lƣợng mƣa trung bình năm trên toàn Việt Nam trong giai đoạn EL Nino, La Nina và Trung tính. (Đơn vị: mm/năm) ...............................................................51 Hình 3.19 Chênh lệch lƣợng mƣa trung bình năm trên toàn Việt Nam trong giai đoạn El Nino, La Nina. (Đơn vị: mm/năm) ..............................................................52 Hình 3.20 Phân bố lƣợng mƣa theo kinh độ trong giai đoạn El Nino, La Nina ......54 và Trung tính. (Đơn vị: mm/năm) .............................................................................54 Hình 3.21 Phân bố lƣợng mƣa theo vĩ tuyến trong giai đoạn El Nino, ....................56 La Nina và Trung tính. (Đơn vị: mm/năm) ...............................................................56 Hình 3.22 Biến đổi lƣợng mƣa trên các khu vực ở Việt Nam trong giai đoạn ENSO ...................................................................................................................................58 2 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Mùa mƣa trên các khu vực (theo Nguyễn Đức Ngữ, năm 1988) .............16 Bảng 2.1 Các đợt El Nino và La Nina ......................................................................22 Bảng 3.1 Các khu vực nghiên cứu ............................................................................38 Bảng 3.2 Kết quả so sánh của Nghiên cứu với những nghiên cứu trƣớc đây về biến đổi lƣợng mƣa năm trên từng khu vực ở Việt Nam ..................................................42 3 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ENSO El Nino Southern Oscillation (El Nino - Dao động Nam) TBTBD Tây Bắc Thái Bình Dƣơng GMMH Gió mùa mùa hè ORL Bức Xạ sóng dài SE Đông Nam SW Tây Nam SST Nhiệt độ bề mặt biển 4 ĐẶT VẤN ĐỀ Việt Nam nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa, hàng năm phải gánh chịu những thiệt hại to lớn do thiên nhiên gây ra, trong đó phải kể đến những thiên tai do mƣa nhƣ: bão lũ, lũ quét…. Đây là những dạng thiên tai có thể xảy ra ở khắp nơi trên thế giới, nhƣng chúng có mối liên hệ rõ nét hơn với những đặc trƣng nhiệt đới gió mùa là mƣa nhiều và mƣa theo mùa. Trong những năm gần đây, sự biến đổi của lƣợng mƣa cũng nhƣ mùa mƣa có chiều hƣớng diễn biến phức tạp hơn làm tăng sự biến động của mùa mƣa, hiện tƣợng mƣa mạnh lên hoặc yếu đi thay đổi và không theo quy luật, gây ra lũ lụt hoặc hạn hán trên nhiều khu vực ở Việt Nam. Hiện tƣợng mƣa lớn là một trong những hiện tƣợng thời tiết nguy hiểm có ảnh hƣởng đáng kể đến các hoạt động kinh tế xã hội và đời sống của con ngƣời. Cho đến nay trên thế giới đã có nhiều công trình nghiên cứu về sự biến đổi của lƣợng mƣa cũng nhƣ hiện tƣợng mƣa lớn. Ở Việt Nam, nghiên cứu về đặc điểm và xu thế biến đổi của lƣợng mƣa nói riêng, các yếu tố cũng nhƣ các hiện tƣợng khí hậu cực trị nói chung, còn rất ít và chƣa đầy đủ, nhất là nếu xét trên phƣơng diện liên tục của không gian và thời gian. Do đó việc phân tích đặc điểm mùa mƣa (bao gồm thời gian bắt đầu, kết thúc, cƣờng độ), cũng nhƣ tác động của ENSO đến biến động của mùa mƣa trên các khu vực Việt Nam là có ý nghĩa thực tiễn. Chính vì vậy tôi đề xuất đề tài “Nghiên cứu biến động lượng mưa giữa các năm cho các khu vực ở Việt Nam” để góp phần giải quyết vấn đề nêu trên. Bố cục luận văn ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo và phụ lục gồm có 3 chƣơng với các nội dung nhƣ sau: Chƣơng 1 Tổng quan Trong chƣơng này, tác giả trình bày những nghiên cứu trong và ngoài nƣớc trong những năm gần đây về giải thích biến động lƣợng mƣa có liên quan đến các yếu tố hoàn lƣu quy mô lớn nhƣ gió mùa, bão, áp thấp nhiệt đới, ENSO. Chƣơng 2 Phƣơng pháp nghiên cứu và số liệu Tác giả đi vào chi tiết phƣơng pháp nghiên cứu đƣợc lựa chọn cũng nhƣ nguồn số liệu sử dụng trong nghiên cứu. 5 Chƣơng 3 Kết quả Trình bày tóm tắt các kết quả chủ yếu của luận văn, những điểm mới đã đạt đƣợc và kiến nghị về hƣớng nghiên cứu trong tƣơng lai 6 Chƣơng I: TỔNG QUAN 1.1 Những nghiên cứu ngoài nƣớc Các nhà khoa học ngoài nƣớc trong những năm gần đây đã có khá nhiều những nghiên cứu giải thích biến động lƣợng mƣa có liên quan đến các yếu tố hoàn lƣu quy mô lớn nhƣ gió mùa, bão, áp thấp nhiệt đới, ENSO… Ảnh hƣởng của ENSO đến biến đổi lƣợng mƣa theo mùa trên bờ biển Tanzania đã đƣợc Kijazi và Reason (2005) nghiên cứu cho mùa mƣa ngắn từ tháng X đến tháng XII (OND) và mùa mƣa dài hơn từ tháng III đến tháng V(MAM). Nghiên cứu sử dụng chuỗi số liệu mƣa trên lƣới NCEP, ORL NOAA, CMAP cho chuỗi thời gian 1970-1999 để thấy những ảnh hƣởng của ENSO đến lƣợng mƣa vùng ven biển Tanzania. Tác giả đã chỉ ra đƣợc sự thay đổi lƣợng mƣa ngày qua từng thời điểm (khởi phát, cao điểm và kết thúc). Nhìn chung, pha El Nino xuất hiện có liên quan đến lƣợng mƣa trên trung bình trong khi La Nina có liên quan tới lƣợng mƣa dƣới mức trung bình trên khu vực bờ biển phía bắc Tanzania trong OND, và thấp hơn trong MAM. Trên bờ biển phía nam ít chịu tác động của ENSO, khu vực này dƣờng nhƣ là một vùng chuyển tiếp giữa các tác động trên xích đạo phía Đông và Nam Phi. Sự gia tăng lƣợng mƣa ở bờ biển phía bắc trong năm El Nino thƣờng do sự kéo dài mùa mƣa hơn bình thƣờng liên quan đến sự xuất hiện mùa mƣa sớm trong khi lƣợng mƣa giảm trong năm La Nina có xu hƣớng liên quan đến khởi phát muộn của mùa mƣa, và do đó lƣợng mƣa thƣờng nhỏ hơn lƣợng mƣa trung bình mùa. Điều kiện ẩm ƣớt trong năm El Nino có liên quan tới sự tăng cƣờng đối lƣu và dị thƣờng ở phía đông ở mức độ thấp hơn vùng xích đạo phía tây Ấn Độ Dƣơng cho thấy sự tăng cƣờng bình lƣu ẩm từ Ấn Độ Dƣơng và ngƣợc lại đúng cho năm LaNina. Giản đồ cho OLR và gió ở 850 hPa và 200 hPa cho lan truyền về phía đông, phía tây và các đặc trƣng ổn định trên Ấn Độ Dƣơng. Nó cho thấy rằng các lan truyền đặc trƣng đã vắng mặt trong thời gian El Nino mạnh. Dựa trên các kết quả trên giản đồ thấy rằng các dao động đối lƣu trên bờ biển Tanzania có một số tính đặc trƣng của dao động mùa xảy ra ở vùng nhiệt đới [1]. 7 Jose và Cruz (1999) đã chỉ ra rằng biến đổi giữa các năm của lƣợng mƣa trên hầu hết các khu vực ở Philippin chịu ảnh hƣởng của ENSO, với điều kiện khô (ẩm) không thƣờng xuyên tƣơng ứng với những năm ENSO ấm (lạnh) trong hầu hết các năm. Lyon và ccs (2006) đã chỉ ra rằng lƣợng mƣa trong mùa tƣơng ứng với các năm ENSO có sự thay đổi trái ngƣợc giữa mùa hè bắc bán cầu (tháng VI-tháng IV) và mùa thu (tháng X-XII) trong suốt pha ENSO [2]. Liebmann (2002) đã đánh giá biến trình năm của lƣợng mƣa theo mùa trên lƣu vực sông Amazon-Brazil dựa trên mối quan hệ của nó với nhiệt độ bề mặt nƣớc biển Thái Bình Dƣơng nhiệt đới và Đại Tây Dƣơng. Mối tƣơng quan tuyến tính cho thấy lƣợng mƣa có mối quan hệ chặt chẽ với nhiệt độ bề mặt biển (SST). Khu vực lƣợng mƣa có mối quan hệ chặt chẽ với SST đƣợc xác định ở khu vực xích đạo thuộc Amazon Brazil. Mối tƣơng quán tốt đƣợc tìm thấy trong mùa chuyển tiếp giữa chế độ ẩm ƣớt và khô, hoặc hoàn toàn trong mùa khô. Một điểm đáng chú trọng trong nghiên cứu này là nghiên cứu đã đƣa ra đƣợc bằng chứng thời gian mùa mƣa (biến đổi thời gian chuẩn). Hầu hết các nghiên cứu về biến trình năm của lƣợng mƣa ở Amazon tập trung vào các dị thƣờng liên quan đến hiện tƣợng El Nino-Dao động Nam (ENSO) (Kousky và cộng sự năm 1984; Kayano và Moura 1986; Aceituno 1988; Ropelewski và Halpert năm 1987, 1989, Rogers 1988 ; Kiladis và Diaz năm 1989; Kousky và Ropelewski 1989; Rao và Hada 1990; Figueroa và Nobre 1990; Obregon và Nobre 1990; Marengo 1992, 1995; Marengo và Hastenrath năm 1993; Rao và ccs 1996; Marengo và Nobre 2000, Fu và cộng sự. 2001). Giai đoạn El Nino, lƣợng mƣa ở Amazon giảm, đặc biệt là ở miền Bắc và miền Trung, trong khi dị thƣờng ngƣợc lại thƣờng xảy ra trong giai đoạn cao của SOI (liên quan đến La Nina). Mùa mƣa với lƣợng mƣa thấp tập trung vào năm 1925/26, 1982/83 và 1997/98 là những năm El Nino, khô nhất trong 118 năm qua (Marengo và Nobre 2000). Điều kiện ẩm ƣớt hơn điều kiện trung bình đã đƣợc quan trắc thấy trong pha La Nina trong giai đoạn 1988-1989 và 1995-1996. Mặc dù vai trò của Thái Bình Dƣơng đã đƣợc nhấn mạnh trong các nghiên cứu về mối liên hệ giữa SST và lƣợng mƣa Amazon, mối liên hệ giƣã SST trên Đại Tây Dƣơng với 8 lƣợng mƣa cũng cho kết quả tốt [3]. Yen và ccs (2012) nghiên cứu các sự kiện mƣa lớn cho khu vực miền trung Việt Nam cho thấy hiện tƣợng này thƣờng xuất hiện vào mùa mƣa cực đại tháng 1011. Cực đại lƣợng mƣa trải qua một biến đổi trong năm một cách rõ ràng, trái ngƣợc với biến đổi trong năm của dị thƣờng SST trung bình trên khu vực NINO 3.4 nhƣng trùng khớp với sự tăng cƣờng (yếu đi) của dòng đông mực thấp ở 150N và dòng tây ở 50N. Sự thay đổi gió mực thấp tác động mạnh (yếu) đến dòng độ đứt gió trong xoáy thuận nhiệt đới khu vực Nam/Đông Nam Á tƣơng ứng với các dị thƣờng SST khu vực nhiệt đới Thái Bình Dƣơng [4]. Trong nghiên cứu của Takahashi và Yasunari (2006) đã chỉ ra chu kỳ khí hậu năm năm trung bình của lƣợng mƣa của Thái Lan và liên hệ với trƣờng hoàn lƣu khí quyển. Giá trị trung bình khí hậu năm năm đƣợc lấy từ chuỗi số liệu 50 năm chỉ ra một sự khác biệt trong gián đoạn gió mùa (CMB) xuất hiện trên Thái Lan vào cuối tháng VI. Sự xuất hiện của CMB cùng với sự biến động tƣơng đối mạnh của hoàn lƣu gió mùa quy mô lớn là một điểm đặc biệt trong sự biến đổi mùa của khu vực gió mùa Đông Nam Á, bằng việc phân chia mùa mƣa và gió mùa sớm/muộn trên bán đảo Đông Dƣơng [5]. Khi phân tích số liệu giáng thủy ngày ở các nƣớc khu vực Đông Nam Á trong thời kỳ từ 1950 đến 2000, Endo và ccs (2009) cũng đã chỉ ra rằng số ngày ẩm ƣớt (ngày có giáng thủy trên 1mm) có xu hƣớng giảm, trong khi đó cƣờng độ giáng thủy trung bình của những ngày ẩm ƣớt lại có xu hƣớng tăng lên. Mƣa lớn tăng lên ở phía nam Việt Nam, phía bắc Myanma và ở đảo Visayas và Luzon của Philipin trong khi đó lại giảm ở phía bắc Việt Nam [6]. Nguyễn Thị Hoàng Anh và ccs (2012) đã nghiên cứu các đặc trƣng lƣợng mƣa liên hệ với xoáy thuận nhiệt đới (TC) sử dụng số liệu quỹ đạo bão và số liệu mƣa từ 15 trạm khí tƣợng từ 1961-2008 cho khu vực ven biển Việt Nam. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng lƣợng mƣa bão lớn nhất xuất hiện từ tháng VI đến tháng IX đối với khu vực phía bắc, trong khi đó tổng lƣợng mƣa tại các trạm phía Nam chủ yếu không do mƣa TC. Lƣợng mƣa TC tập trung ở miền Trung với đỉnh là tháng X-XI. Khu vực miền Trung có tỷ lệ TC_R50 vào tháng 9-10 tƣơng ứng với thời kỳ tần 9 suất TC cao. Trong suốt những năm El Nino (La Nina), tỷ lệ mƣa TC và TC_R50 ở khu vực miền Trung giảm (tăng) vào tháng 10-11. Pha La Nina ảnh hƣởng mạnh đến lƣợng mƣa TC hơn là pha El Nino [7]. Juneng và Tangang (2005) đã chỉ ra sự phát triển của ENSO liên hệ với các dị thƣờng lƣợng mƣa trên khu vực Đông Nam Á và mối liên hệ của nó với những biến đổi của khí quyển- đại dƣơng trên khu vực biển Thái Bình Dƣơng thuộc In-đônê-xi-a.Trong nghiên cứu này, tác giả đã chỉ ra đƣợc dị thƣờng lƣợng mƣa trên khu vực Đông Nam Á (SEAR) phụ thuộc vào độ mạnh của pha El Nino (La Nina). Bằng cách sử dụng phân tích hàm tƣơng quan trực giao thực nghiệm (EOF) cho 49 năm số liệu mƣa trung bình tháng (1/1951-12/1999) với lƣới số liệu có độ phân giải cao 0.50×0.50 và số liệu SST (nhiệt độ bề mặt biển), tác giả đã chỉ ra rằng mode EOF chiếm ƣu thế với dị thƣờng SEAR tăng về phía Bắc trong suốt khoảng thời gian mùa hè khi mà EL Nino phát triển đến mùa xuân năm sau ngay khi sự kiện này suy yếu. Sự phát triển này phù hợp với sự dịch chuyển về phía Bắc của ENSO-liên hệ với trƣờng dị thƣờng bức xạ sóng dài. Bên cạnh đó, sự phát triển của dị thƣờng lƣợng mƣa SEAR song song với sự phát triển của ENSO- liên hệ với dị thƣờng nhiệt độ bề mặt biển (SST). Sự mạnh lên và yếu đi của SST phía Tây Thái Bình Dƣơng, dấu hiệu biến đổi dị thƣờng SST ở biển Java- In đô nê xi a và sự ấm lên trên Ấn Độ Dƣơng và biển Đông là một phần của ENSO có liên hệ với những thay đổi của dị thƣờng SEAR. Hoàn lƣu của các dị thƣờng mực thấp kết hợp với ENSO liên quan đến dị thƣờng lƣợng mƣa Đông Nam Á (SEAR) cho thấy sự tăng cƣờng và yếu đi của các xoáy nghịch (anticyclones) ở hai bên xích đạo, một ở phía Nam Ấn Độ Dƣơng và một xoáy khác ở phía Tây Bắc Thái Bình Dƣơng. Bên cạnh đó, tác giả còn sử dụng thêm chuỗi số liệu trƣờng bức xạ sóng dài ORL, độ ẩm riêng, thông lƣợng ẩn nhiệt bề mặt và trƣờng gió ngang mực 850hPa cho thấy dị thƣờng trong các trƣờng ORL, SST, vận chuyển dòng ẩm tích lũy theo phƣơng thẳng đứng, phân kỳ ẩm và hơi nƣớc bề mặt có liên quan đến sự dịch chuyển của SEAR [8]. Gần đây, Hồ Thị Minh Hà và ccs (2011) đã nhận biết các sự kiện khí hậu cực đoan từ chuỗi số liệu quan trắc 1961-2007 và dự đoán khí hậu tƣơng lai với mô hình 10 RegCM3 cho Việt Nam. Tác giả đã phân định các sự kiện khí hậu cực đoan bao gồm số ngày nắng nóng, đêm lạnh và số ngày mƣa lớn đƣợc phân tích cho 7 vùng khí hậu ở nƣớc ta. Kết quả RegCM3 đã chỉ ra rằng các sự kiện mƣa lớn trong mùa mƣa có xu hƣớng giảm trên tất cả các khu vực ngoại trừ 2 khu vực là Tây Bắc và Nam Trung Bộ [9]. Chen và ccs (2011) đã nghiên cứu sự phát triển quy mô synop trong sự kiện mƣa lớn 30-31/10/2008: các quá trình quy mô vừa. Ngày 30-31 tháng 10 năm 2008 tại Hà Nội đã xuất hiện mƣa lớn bất thƣờng. Nguyên nhân của sự kiện này đƣợc tìm ra do các quá trình quy mô vừa tƣơng tác giữa các quá trình vĩ độ trung bình và nhiệt đới. Ở vùng nhiệt đới, một xoáy sóng lạnh hình thành ngày 26 tháng 10 ở phía nam Philippines, thông qua tƣơng tác với nhiễu động phía đông, một xoáy nhỏ bề mặt tồn tại trên biển Celebes, và dòng sóng lạnh Đông Á, và tạo thành một dòng ẩm mạnh từ biển Đông vào Hà Nội- thành phần chính gây nên hiện tƣợng mƣa lớn tại Hà Nội [10]. Moron và ccs (2008) đã nghiên cứu biến đổi không gian và thời gian bùng phát gió mùa mùa hè trên khu vực Philippin. Các tác giả đã sử dụng chuỗi số liệu lƣợng mƣa ngày của mạng lƣới đo mƣa ở Philippin (gồm 76 trạm) trong khoảng thời gian 1977-2004 và các phân tích tổ hợp của Trung tâm Dự báo Khí hậu Mỹ trong giai đoạn 1979-2006. Các tác giả đã sử dụng chỉ tiêu địa phƣơng để xác định thời điểm bùng phát gió mùa mùa hè, thời điểm đó là 5 ngày ẩm liên tiếp đầu tiên nhận đƣợc có tổng lƣợng mƣa không nhỏ hơn 40mm [11]. Trong khi đó Wang và Linho (2002) đã có những nghiên cứu về cấu trúc không gian- thời gian của các đặc trƣng mƣa do gió mùa Thái Bình Dƣơng-Châu Á. Nghiên cứu chỉ ra rằng sự bùng phát quy mô lớn của mùa mƣa gió mùa châu Á bao gồm hai pha. Pha đầu tiên với lƣợng mƣa tăng trên khu vực biển Đông vào giữa tháng V, thiết lập dải gió mùa quy mô hành tinh mở rộng từ ven biển Nam Á (biển Arabian, vịnh Bengal và biển Đông) đến khu vực cận nhiệt Tây Bắc Thái Bình Dƣơng (WNP). Dải mƣa này có liên quan đến hiện tƣợng mƣa Mei-yu ở Trung Quốc và Baiu ở Nhật Bản (pha thứ 2). Mùa mƣa xuất hiện chủ yếu theo 3 giai đoạn: 11 vào cuối tháng VI ở phía bắc vịnh Bengal, và lân cận Philippines, vào cuối tháng VII trên Ấn Độ và phía bắc Trung Quốc; đến giữa tháng VIII trên khu vực nhiệt đới WNP[12]. Qian và ccs (2002) đã tiến hành nghiên cứu phân bố lƣợng mƣa mùa trên khu vực gió mùa Đông Á bao gồm Trung quốc, Hàn Quốc và Nhật Bản. Nghiên cứu này góp phần cung cấp những thông tin quan trọng về đặc điểm mùa mƣa có mối liên hệ giữa các khu vực với nhau. Số liệu sử dụng trong nghiên cứu cũng gồm 3 tập số liệu: số liệu mƣa trạm từ Trung Quốc, Hàn Quốc, số liệu mƣa CMAP từ trung tâm dự báo khí hậu (CPC), số liệu tái phân tích gió mực 850 hPa lấy từ trung tâm dự báo hạn vừa Châu Âu. Biến đổi cận mùa mƣa ở Hàn Quốc, phía đông Trung Quốc và Nhật đã đƣợc tìm ra và so sánh với hoàn lƣu mực 850 hPa. Mùa mƣa gió mùa mùa hè trên khu vực Đông Á nói chung bắt đầu từ giữa tháng V đến cuối tháng V dọc theo kinh tuyến ở phía đông Trung Quốc, bán đảo Triều Tiên và Nhật Bản. Biến đổi mùa mƣa tựa 20 ngày mạnh xuất hiện chiếm ƣu thế trong suốt mùa mƣa. Thời điểm kết thúc mùa gió mùa mùa hè ở phía đông Trung Quốc và Nhật Bản xuất hiện vào cuối tháng VII, trong khi thời điểm kết thúc ở bán đảo Triều Tiên quanh đầu tháng VIII. Sự biến đổi nhiệt độ bề mặt biển phía Tây Bắc Thái Bình Dƣơng đóng vai trò quan trọng trong sự dịch chuyển về phía bắc của thời kỳ bùng phát mƣa gió mùa mùa hè trên khu vực Đông Á [13].Matsumoto (1997) đã sử dụng chuỗi số liệu mƣa trung bình 5 ngày từ 1975-1987 để xác định thời điểm bắt đầu và kết thúc trung bình của mƣa mùa hè trên bán đảo Đông Dƣơng. Biến đổi mùa trung bình trong suốt thời gian bắt đầu và lặp lại pha ở Indonexia, Ấn Độ và biển Đông đƣợc xác định dựa trên số liệu trung bình 5 ngày của OLR (1975-1987) và số liệu gió mực 850 hPa (1980-1988). Nghiên cứu cho thấy thời điểm bắt đầu mùa mƣa mùa hè trên khu vực đảo Indonexia (Thái Lan) vào cuối tháng IV đến đầu tháng V, sớm hơn trên khu vực ven biển dọc vịnh Bengal. Sự bắt đầu sớm của mùa mƣa này là do mƣa gió mùa sớm dƣới chế độ gió Tây vĩ độ trung bình. Hoàn lƣu gió mùa mùa hè bắt đầu thiết lập vào giữa tháng V, gây ra hoạt động đối lƣu mạnh trên cả bờ tây Đông Nam Á và trung tâm biển Đông. Trong trƣờng hợp rút lui, sự lặp lại sớm nhất của mùa 12 mƣa mùa hè đƣợc tìm thấy ở trung tâm phía bắc của Đông Nam Á vào cuối tháng X. Mặt khác, trƣờng gió đã thay đổi để dòng Đông (easterlies) ở phía bắc biển Đông xuất hiện sớm vào tháng IX. Hệ thống gió Đông bao phủ phần phía đông của khu vực này là nơi mƣa gió mùa còn hoạt động. Vào cuối tháng IX, trƣờng gió chuyển sang thời kỳ mùa đông, nhƣng mƣa do gió mùa chỉ còn tiếp tục ở phần phía nam bán đảo Đông Dƣơng cho đến cuối tháng XI. Số liệu sử dụng bao gồm: (1) lƣợng mƣa trung bình 5 ngày đƣợc tính từ số liệu mƣa ngày đƣợc cung cấp từ cơ quan khí tƣợng Bangladesh, Ấn Độ, Myanmar (Burma), Thái lan, Malaysia, Singapore và Việt Nam trong khoảng thời gian 12 năm (1975-1977, 1979-1987) để phù hợp với khoảng thời gian của chuỗi số liệu OLR. Các trạm nhỏ hơn 5 năm mất số liệu đƣợc sử dụng. Tập số liệu này tƣơng tự nhƣ sử dụng trong Matsumoto (1992, 1995) nhƣng số liệu của Myanmar mới hơn. (2) OLR trung bình 5 ngày đƣợc lấy từ quan trắc vệ tinh NOAA 2 lần 1 ngày cho khỏang thời gian tƣơng tự 12 năm. Số liệu này cũng đƣợc sử dụng tƣơng tự nhƣ của Matsumoto (1992). (3) Trung bình 5 ngày gió vĩ hƣớng và kinh hƣớng ở mực 850 hPa lấy từ ECMWF (Trung tâm dự báo hạn vừa châu Âu) với lƣới toàn cầu phân tích cho khoảng thời gian 9 năm (1980-1988),số liệu 12 GMT đƣợc sử dụng. Số liệu này đƣợc sử dụng tƣơng tự nhƣ trong Matsumoto (1991a). Độ phân giải không gian của hai dạng số liệu 2 và 3 là 2.5× 2.5. Nhƣ vậy, với các thành tựu nghiên cứu biến động lƣợng mƣa của các nhà khoa học trong những năm gần đây là hết sức to lớn, vừa kế thừa vừa phát triển nhiều công trình hiện đại. Trong nghiên cứu này, tôi sẽ nghiên cứu và tiếp nhận những kết quả mới mẻ và rất quan trọng này cho việc phân tích biến động lƣợng mƣa ở Việt Nam nói chung và trên trên từng khu vực cụ thể ở Việt Nam. 1.2 Những nghiên cứu trong nƣớc Trong những năm gần đây, các nhà khoa học trong nƣớc đã có những nghiên cứu bƣớc đầu nhằm định hoàn lƣu, cơ chế, biến động mùa mƣa ở Việt Nam. Nguyễn Đức Ngữ (2007) đã nghiên cứu tác động của ENSO đến thời tiết, khí 13 hậu, môi trƣờng và kinh tế-xã hội ở Việt Nam. Nghiên cứu đã tính toán và chỉ ra các đơt El Nino, La Nina và tác động của nó đến một số các yếu tố khí tƣợng thủy văn nhƣ nhiệt độ, lƣợng mƣa, hoạt động của bão... cho một số khu vực cụ thể ở Việt Nam[16]. Ngô Đức Thành và Phan Văn Tân (2012) đã sử dụng phƣơng pháp kiểm nghiệm phi tham số Mann-Kendall và phƣơng pháp ƣớc lƣợng xu thế của Sen để đánh giá xu thế biển đổi của 7 yếu tố khí tƣợng cho giai đoạn 1961-2007. Kết quả cho thấy lƣợng mƣa giảm ở phía Bắc vĩ tuyến 17 và tăng lên ở phía Nam [17]. Vũ Thanh Hằng và các cộng sự (2009) đã sử dụng số liệu lƣợng mƣa ngày tại các trạm quan trắc ở bảy vùng khí hậu Việt Nam thời kỳ từ năm 1961 đến 2007 để xác định xu thế biến đổi của lƣợng mƣa ngày cực đại. Kết quả phân tích cho thấy, trong thời kỳ từ năm 1961 đến 2007, hầu hết trên khắp cả nƣớc đều thể hiện xu thế tăng lên của lƣợng mƣa ngày cực đại ngoại trừ vùng đồng bằng Bắc Bộ (B3), đặc biệt tăng mạnh trong những năm gần đây. Sự biến đổi đó cũng có những khác biệt giữa các thời đoạn, trong những thời đoạn ngắn xu thế tăng/giảm là không đồng nhất giữa các vùng khí hậu [21]. Bằng việc sử dụng mô hình WRF, Nguyễn Viết Lành (2008) đã tiến hành dự báo mƣa thời gian 24 giờ cho những đợt mở đầu, thịnh hành và gián đoạn của gió mùa mùa hè trên khu vực Tây Nguyên và Nam Bộ; đồng thời bài báo cũng tiến hành dự báo sự xâm nhập của không khí lạnh xuống Việt Nam cũng nhƣ ảnh hƣởng của nó đến thời tiết miền Bắc Việt Nam. Kết quả thu đƣợc trong nghiên cứu cho thấy đối với gió mùa mùa hè, mô hình đã dự báo khá tốt cả lƣợng mƣa và diện mƣa trên khu vực Tây Nguyên và Nam Bộ [19]. Năm 2007, Nguyễn Thị Hiền Thuận bảo vệ thành công luận án tiến sĩ “Ảnh hƣởng của ENSO đến gió mùa mùa hè (GMMH) và mƣa ở Nam Bộ”. Tác giả luận án đã tổng quan một cách ngắn gọn nhiều vấn đề liên quan đến gió mùa châu Á (các trung tâm nhiễu động, hoàn lƣu vĩ độ thấp,…) và ảnh hƣởng của ENSO đến GMMH và mƣa ở Châu Á – Thái Bình Dƣơng và nghiên cứu về ảnh hƣởng của ENSO đến GMMH và mƣa ở Nam Bộ”. Nguyễn Viết Lành và các cộng tác viên 14 hoàn thành đề tài nghiên cứu cấp Bộ “Nghiên cứu ảnh hƣởng của gió mùa Á – Úc đến thời tiết, khí hậu Việt Nam”. Trong báo cáo tổng kết, các tác giả đã tổng quan nhiều vấn đề cơ bản của gió mùa (khái niệm, cơ chế biến đổi hàng năm, tình hình nghiên cứu ngoài nƣớc, trong nƣớc,…) và đi sâu nghiên cứu cơ chế gió mùa Á – Úc và các chỉ số gió mùa, xác định thời kỳ (bắt đầu, kết thúc) trong GMMH, đặc biệt là xác định mùa mƣa ở Việt Nam. Biến động lƣơng mƣa trên các khu vực hay trên phạm vi toàn lãnh thổ do nhiều nguyên nhân khác nhau (các nhiễu động của hoàn lƣu quy mô lớn mang tính hệ thống và đƣợc thể hiện bởi các hình thế synop đặc trƣng). Bên cạnh đó, trong thời gian gần đây cũng đã có nhiều báo cáo tình hình khí tƣợng thủy văn hàng năm đề cập đến hoạt động của bão và áp thấp nhiệt đới ở Tây Bắc Thái Bình Dƣơng và Biển Đông, các đợt mƣa lớn diện rộng, cả các đợt lũ, lụt, úng ngập trên cả nƣớc, các khu vực nhƣ các hình thế synop gây ra mƣa diện rộng ở Bắc Bộ và ven biển Trung Bộ, bao gồm bão; áp thấp nhiệt đới; không khí lạnh kết hợp các hình thế khác; rãnh áp thấp; gió mùa SW; hội tụ gió SE; xoáy thuận tồn tại từ tầng thấp đến mực 5000 m. Những kết quả nói trên là những gợi ý hết sức quan trọng cho tác giả tiếp tục đi sâu nghiên cứu biến động mùa mƣa, ảnh hƣởng của ENSO đến biến động này trên từng khu vực của Việt Nam, cũng nhƣ nguyên nhân của những biến động đó. 1.3 Đặc điểm mùa mƣa ở Việt Nam Việt Nam nằm hoàn toàn trong khu vực nhiệt đới gió mùa kéo dài trên 15 vĩ độ trên khu vực Đông Nam Á. Lƣợng mƣa trung bình vào khoảng 700 - 5000mm, lƣợng mƣa năm ở miền Bắc trội hơn ở miền Nam. Trong phần này, tôi trình bày đặc điểm chung của mùa mƣa ở Việt Nam. Theo Nguyễn Đức Ngữ biến đổi mùa mƣa ở nƣớc ta biến đổi mạnh mẽ từ năm này qua năm khác, về thời gian bắt đầu, tháng cao điểm cũng nhƣ về thời gian kết thúc. Nói chung, mùa mƣa có thể dao động trong phạm vi 3 - 4 tháng hoặc hơn nữa, tuỳ thuộc vào biến trình mƣa của khu vực: Theo Nguyễn Đức Ngữ và Nguyễn Trọng Hiệu (1988), mùa mƣa ở các khu 15 vực khác nhau bao gồm nhƣ sau (bảng 1.1) [15]: Bảng 1.1: Mùa mƣa trên các khu vực (theo Nguyễn Đức Ngữ, năm 1988) Tình trạng phổ biến Khu vực Tình trạng cá biệt Kéo Bắt Cao Kết đầu điểm thúc Tây Bắc 4, 5 7, 8 9, 10 5–7 Đông Bắc 4, 5 7, 8 9, 10 5–7 Đồng bằng Bắc Bộ 4, 5 7, 8 10 6–7 Bắc Trung Bộ 5, 6 9 10, 11 6–7 4 Nam Trung Bộ 8, 9 10, 11 12 4–5 5, 6 5 7, 8, 9 10 6 9 4, 5 8, 9, 10, 11 6–8 11 7 Cực Nam Trung Bộ Tây Nguyên dài (tháng) Bắt Cao Kết đầu điểm thúc Kéo dài (tháng) 10 11 8–9 12, 1 8–9 12, 1 6-9 10 11 3 11 12 9 3 9 8, 10 10 Nam Bộ 8, 9, 4 8 10 Tây Bắc, Đông Bắc: Mùa mƣa bắt đầu vào tháng IV, tháng V, cao điểm vào tháng VII, tháng VIII, kết thúc vào tháng IX, tháng X. Đồng bằng Bắc Bộ: Mùa mƣa bắt đầu vào tháng IV, tháng V, cao điểm vào tháng VII, tháng VIII, kết thúc vào tháng X, tháng XI. Bắc Trung Bộ: Mùa mƣa bắt đầu vào tháng V, tháng VI, đặc biệt thất thƣờng trong tháng VII, nửa đầu tháng VIII, cao điểm vào tháng IX, tháng X, kết thúc vào tháng XI, tháng XII. Nam Trung Bộ: Mùa mƣa bắt đầu vào tháng VIII, tháng IX, cao điểm vào tháng X, tháng XI, kết thúc tháng XII. 16