Nghiên cứu ảnh hưởng của địa hình và không khí lạnh đến cấu trúc bão ở vùng duyên hải Việt Nam

Nghiên cứu ảnh hưởng của địa hình và không khí lạnh đến cấu trúc bão ở vùng duyên hải Việt Nam.Nghiên cứu ảnh hưởng của địa hình và không khí lạnh đến cấu trúc bão ở vùng duyên hải Việt Nam.Nghiên cứu ảnh hưởng của địa hình và không khí lạnh đến cấu trúc bão ở vùng duyên hải Việt Nam.Nghiên cứu ảnh hưởng của địa hình và không khí lạnh đến cấu trúc bão ở vùng duyên hải Việt Nam.Nghiên cứu ảnh hưởng của địa hình và không khí lạnh đến cấu trúc bão ở vùng duyên hải Việt Nam.Nghiên cứu ảnh hưởng của địa hình và không khí lạnh đến cấu trúc bão ở vùng duyên hải Việt Nam.Nghiên cứu ảnh hưởng của địa hình và không khí lạnh đến cấu trúc bão ở vùng duyên hải Việt Nam.Nghiên cứu ảnh hưởng của địa hình và không khí lạnh đến cấu trúc bão ở vùng duyên hải Việt Nam.

Lý do lựa chọn đề tài

Bão và áp thấp nhiệt đới, hay còn gọi là xoáy thuận nhiệt đới, là hiện tượng thời tiết nguy hiểm thường kèm theo mưa lớn và gió mạnh, gây ra thiên tai như lũ lụt và nước dâng Trong 50 năm qua, theo tổ chức Khí tượng thế giới, đã có 1.942 trường hợp thiên tai do xoáy thuận nhiệt đới gây ra, dẫn đến gần 800.000 người thiệt mạng và thiệt hại kinh tế lên tới 407,6 tỷ USD, trung bình mỗi ngày có 43 người chết do ảnh hưởng của hiện tượng này.

Việt Nam, nằm trong khu vực bão Tây Bắc Thái Bình Dương, hứng chịu khoảng 30 cơn bão mỗi năm, chiếm 38% tổng số bão toàn cầu, dẫn đến thiệt hại nặng nề về tài sản và con người Nhà nước đã chi hàng tỷ đồng để khắc phục hậu quả bão Một trong những nỗ lực giảm thiểu thiệt hại là cải thiện dự báo đường đi của bão Hiện nay, các mô hình số dự báo thời tiết và bão đã được áp dụng tại Việt Nam, đồng thời tham khảo các sản phẩm từ các trung tâm dự báo lớn trên thế giới Tuy nhiên, chất lượng dự báo bão vẫn chưa đáp ứng yêu cầu thực tế do sai số quỹ đạo còn lớn.

Khi bão tiến gần bờ, việc dự báo quỹ đạo trở nên phức tạp do ảnh hưởng của địa hình và các hình thế thời tiết khác Tùy thuộc vào tốc độ di chuyển và cường độ bão, khu vực bị ảnh hưởng sẽ có sự khác biệt về mưa và gió, do sự biến đổi trong cấu trúc các trường khí tượng Ngoài ra, điều kiện gió mùa mùa đông mạnh cũng tác động đáng kể đến cấu trúc và cường độ của bão.

Câu hỏi nghiên cứu

Bão sẽ bị ảnh hưởng bởi địa hình Việt Nam, và cấu trúc các trường khí tượng sẽ thay đổi khi bão tiếp cận bờ biển, đặc biệt trong điều kiện có sự xâm nhập của không khí lạnh Cần tìm hiểu cơ chế kiểm soát các tác động này để hiểu rõ hơn về sự tương tác giữa bão và môi trường địa lý.

14 lớn chưa được trả lời một cách thỏa đáng Chính vì những lí do nêu trên, đề tài

Nghiên cứu về ảnh hưởng của địa hình và KKL đến cấu trúc bão ở vùng duyên hải Việt Nam tập trung vào việc phân tích quỹ đạo và cấu trúc của bão, đặc biệt là các trường mưa và gió Nghiên cứu này nhằm hiểu rõ hơn về cách mà KKL và địa hình Việt Nam tác động đến hoạt động và di chuyển của bão.

Mục tiêu của luận án

Nghiên cứu này mô phỏng ảnh hưởng của địa hình Việt Nam đối với cấu trúc đối xứng của bão, đặc biệt là trước và sau khi bão đổ bộ vào vùng duyên hải Sự thay đổi trong cấu trúc bão do địa hình có thể ảnh hưởng đến cường độ và đường đi của bão, từ đó cung cấp thông tin quan trọng cho công tác dự báo và ứng phó thiên tai.

-Đánh giá được ảnh hưởng của KKL tới cấu trúc các trường trong bão trên Biển Đông;

Phương pháp nghiên cứu

-Phương pháp số trị: dùng để mô phỏng cấu trúc các trường khí tượng và dự báo các cơn bão được lựa chọn trong luận án.

Phương pháp phân tích Sy nốp được áp dụng để nghiên cứu các hình thế quy mô vừa và lớn trong quá trình hình thành, phát triển và tác động của các cơn bão lên vùng duyên hải Việt Nam.

Phương pháp thống kê được áp dụng để phân tích các cơn bão, bao gồm việc tính toán, so sánh và đánh giá sai số về cường độ, quỹ đạo cũng như các trường khí tượng liên quan đến bão.

Những đóng góp mới của luận án

Địa hình Việt Nam có ảnh hưởng rõ rệt đến cấu trúc các trường mây và gió, cũng như phân bố lượng mưa Sự thay đổi địa hình góp phần làm lệch hướng quỹ đạo của bão khi gần bờ và trong quá trình đổ bộ Việc hiểu rõ cơ chế này giúp dự báo chính xác hơn về thời tiết và các hiện tượng khí hậu cực đoan tại khu vực.

Nghiên cứu này nhằm làm rõ cơ chế và biểu hiện ảnh hưởng của KKL đến cấu trúc trường mây, cũng như phân bố lượng mưa và gió mạnh trong các cơn bão hoạt động trên khu vực Biển Đông Việt Nam Những hiểu biết này sẽ giúp cải thiện dự báo thời tiết và quản lý thiên tai hiệu quả hơn trong khu vực.

Các luận điểm bảo vệ

- Sự hiện diện của địa hình Việt Nam có ảnh hưởng đến cấu trúc các trường khí tượng của bão trước và sau khi đổ bộ.

- Khi có tác động của KKL, cấu trúc xoáy bão các cơn bão trên Biển Đông sẽ bị thay đổi.

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Nghiên cứu trong luận án đã chỉ ra vai trò quan trọng của độ cao địa hình và khí áp thấp (KKL) trong việc hình thành cấu trúc các trường khí tượng trong bão Những kết quả này cung cấp cơ sở khoa học để xác định các khu vực có khả năng bão đổ bộ, mưa lớn và gió mạnh, do ảnh hưởng của địa hình và KKL.

Nghiên cứu này làm rõ ảnh hưởng của độ cao địa hình và KKL đến cấu trúc bão, từ đó cải thiện chất lượng dự báo bão tại Việt Nam Điều này đặc biệt quan trọng cho các khu vực thường xuyên chịu tác động của mưa lớn và gió mạnh, giúp phòng tránh và giảm thiểu thiệt hại do bão gây ra.

Cấu trúc của luận án

Ngoài phần mở đầu, tài liệu tham khảo và phụ lục, luận án được chia thành 3 chương, cụ thể như sau:

Chương 1: Tổng quan các công trình nghiên cứu về ảnh hưởng của địa hình, KKL đến cấu trúc bão.

Chương 2: Số liệu và phương pháp nghiên cứu.

Chương 3: Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của địa hình, KKL tới cấu trúc bão.

TỔNG QUAN CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU VỀ ẢNH HƯỞNG

CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ BÃO

Xoáy thuận nhiệt đới (XTNĐ) là thuật ngữ chỉ bão và áp thấp nhiệt đới (ATNĐ), là vùng gió xoáy lớn hình thành trên biển nhiệt đới Ở Bắc bán cầu, gió xoáy vào tâm theo hướng ngược chiều kim đồng hồ, trong khi ở Nam bán cầu, gió xoáy theo hướng cùng chiều kim đồng hồ Áp suất khí quyển trong XTNĐ thấp hơn xung quanh, thường kèm theo mưa, dông, tố và lốc Tùy thuộc vào tốc độ gió mạnh nhất gần trung tâm, XTNĐ được phân loại thành ATNĐ hoặc bão, với áp suất khí quyển trong bão thường thấp hơn 1000mb.

Bão là một hiện tượng thời tiết cực đoan với sức gió mạnh từ cấp 8 trở lên, có thể kèm theo gió giật Các cơn bão được phân loại theo sức gió: bão mạnh có sức gió từ cấp 10 đến cấp 11, bão rất mạnh từ cấp 12 đến cấp 15, và siêu bão có sức gió từ cấp 16 trở lên.

Theo quyết định số 44/2014/QĐ - TTg ngày 15 tháng 8 năm 2014 của Thủ tướng Chính phủ, việc dự báo, cảnh báo và truyền tin thiên tai được quy định dựa vào tốc độ gió mạnh nhất gần trung tâm XTNĐ được phân loại thành 5 cấp, bao gồm: ATNĐ, bão, bão mạnh, bão rất mạnh và siêu bão.

Bảng 1.1: Phân loại XTNĐ dựa theo tốc độ gió mạnh nhất vùng gần trung tâm [44].

Tốc độ gió m/s km/h Kts Áp thấp nhiệt đới (Tropical

Bão mạnh (Severe Tropical Storm - STS) 10 - 11 24,5 - 32,6 89 - 117 47,6 - 63,2

Từ cấp 16 trở lên, tốc độ gió mạnh nhất gần trung tâm áp thấp nhiệt đới (ATNĐ) được xác định là tốc độ gió trung bình lớn nhất trong khoảng thời gian từ 02 đến 10 phút, tùy thuộc vào từng quốc gia, trong đó Việt Nam lấy thời gian 02 phút Thời gian đo gió cực đại càng ngắn thì khả năng đạt tốc độ gió lớn càng cao Do đó, thông tin về bão từ các trung tâm dự báo thời tiết liên quan đến thời điểm chuyển từ ATNĐ sang bão và tốc độ gió lớn nhất cũng có sự khác biệt Điều này dẫn đến việc xác định tần số và cường độ của áp thấp nhiệt đới cũng sẽ khác nhau.

1.1.3 Những điều kiện hình thành

Riehl và Palmén (1948) đã xác định các điều kiện cơ bản cho sự hình thành bão, bao gồm: khu vực đại dương rộng lớn với nhiệt độ bề mặt biển tối thiểu 26-27ºC để tạo ra sự bốc hơi mạnh mẽ; giá trị Coriolis đủ lớn, với bão thường hình thành trong khoảng vĩ độ 5-20º, trong khi vùng gần xích đạo (5ºS-5ºN) không đủ lực Coriolis để tạo ra xoáy thuận; dòng cơ bản với độ đứt gió thẳng đứng nhỏ, giúp tập trung độ ẩm vào khu vực bão; trường khí áp ở độ cao phải phân kỳ để giải tỏa không khí hội tụ ở mặt đất; và sự hiện diện của các nhiễu động áp thấp ban đầu, với 80% bão liên quan đến ITCZ, cho thấy rằng hoạt động của ITCZ ảnh hưởng trực tiếp đến số lượng bão trong năm.

Năm 1967, Gray đã xác định sáu yếu tố môi trường quan trọng cho sự hình thành và phát triển của XTNĐ Ba nhân tố động lực bao gồm khu vực có tham số Coriolis nhỏ, xoáy tầng thấp (850 hPa) lớn hơn trung bình, và độ đứt gió thẳng đứng nhỏ tại trung tâm XTNĐ Ba nhân tố nhiệt động lực học là nhiệt độ bề mặt nước biển ấm từ 26°C đến độ sâu 60m, sự bất ổn định ẩm từ mực thấp đến giữa tầng đối lưu (500 hPa), và sự hiện diện của lớp bất ổn định có điều kiện trong khí quyển.

TỔNG QUAN CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU TRÊN THẾ GIỚI

1.2.1 Các công trình nghiên cứu về cấu trúc bão

Trước năm 1970, nghiên cứu bão chủ yếu tập trung vào việc đo đạc và mô tả đặc điểm khu vực hình thành, quỹ đạo và điều kiện khí tượng bề mặt của bão nhiệt đới Trong giai đoạn này, các thiết bị trên tàu biển, máy bay quân sự và radar đã cung cấp dữ liệu quan trọng về các trường khí tượng trong bão Dựa trên những dữ liệu này, các nhà nghiên cứu đã công bố những kết quả nghiên cứu ban đầu về cấu trúc của bão.

Vào tháng 7 năm 1943, hai phi công Joseph B Duckworth và Ralph O’Hair đã thực hiện các phép đo trực tiếp trong bão bằng máy bay huấn luyện AT-6, đánh dấu lần đầu tiên con người nghiên cứu cấu trúc khí tượng bên trong bão Đến cuối những năm 1940, việc theo dõi bão từ trên cao đã trở thành công việc hàng ngày, mở ra kỷ nguyên mới cho các phép đo trực tiếp về bão nhiệt đới Trước đó, chỉ có một số ít phép đo được thực hiện thông qua tàu, đảo hoặc vùng ven biển Những phép đo này đã giúp các nhà nghiên cứu xác định cấu trúc cơ bản của bão nhiệt đới, bao gồm trường gió, mưa và khí áp tại bề mặt, mặc dù cấu trúc ba chiều của bão vẫn chưa được nghiên cứu đầy đủ do thiếu dữ liệu quan trắc.

Vào năm 1944, phép đo radar đầu tiên đã được thực hiện bởi tàu khu trục USS Warrington của Mỹ để theo dõi cơn bão Cobra Hình ảnh radar đã cung cấp cái nhìn rõ ràng về mắt bão, tường mây xung quanh và các dải mây mưa.

Hình 1.1: Ảnh radar của bão Corba từ tầu khu trục USS Warrington của Mỹ

(Nguồn: thư viện ảnh của NOAA [156]).

Trong những năm tiếp theo, Trung tâm Dự báo Nghiệp vụ về Bão JTWC đã mở rộng việc theo dõi và quan trắc các cơn bão, cung cấp nhiều bộ số liệu quý giá cho các nhà khoa học nghiên cứu sâu về bão và cấu trúc của chúng Đặc biệt, Herbert Riehl (1950, 1954) đã đóng góp quan trọng trong công trình “Mô hình về sự hình thành của bão nhiệt đới”, trong đó ông chỉ ra vai trò của sự trao đổi nhiệt của đại dương trong việc hình thành bão Ông nhận định rằng bão sẽ thay đổi cấu trúc dòng giáng khi không khí đạt đủ nhiệt độ và độ ẩm, cùng với dòng tiềm nhiệt từ bề mặt Tuy nhiên, ông chưa định lượng hóa mối quan hệ này với tốc độ gió cực đại và áp suất tại tâm bão.

Nhà khoa học Ernst Kleinschmidt (1951) đã phát hiện ra rằng tốc độ gió cực đại có thể được biểu diễn như một hàm của năng lượng nhiệt Ông cho rằng năng lượng nhiệt của đại dương đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì bão nhiệt đới, và mối liên hệ này được thể hiện qua một công thức cụ thể.

Vận tốc gió cực đại (V) được đo bằng mét trên giây, trong khi năng lượng nhiệt của đại dương (E) được tính cho mỗi đơn vị khối lượng và q là hệ số Trong nghiên cứu của Kleinschmidt, ảnh hưởng của lớp biên đã bị bỏ qua với giả thiết rằng năng lượng ẩm từ bề mặt là hằng số Cùng thời gian này, Erik Palmén trong bài báo "Sự hình thành và cấu trúc của bão nhiệt đới" đã chỉ ra rằng năng lượng của bão phát sinh từ quá trình bất ổn định có điều kiện của khí quyển, đồng thời ông cũng là người đầu tiên mô tả cấu trúc mặt cắt thẳng đứng của bão dựa trên dữ liệu thám sát mắt bão năm 1944.

Mặt cắt thẳng đứng của bão cho thấy trục hoành biểu diễn khoảng cách ngang từ tâm bão (km) Các đường đẳng áp (mb) được thể hiện bằng đường thẳng liền nét song song, trong khi đường cong liền nét biểu diễn các đường đẳng nhiệt độ thế vị (K) và đường nét đứt thể hiện nhiệt độ không khí (°C).

Sau này, Riehl và Malkus công bố hai bài báo nổi tiếng (Malkus và Riehl

Vào những năm 1960, các nhà nghiên cứu như Riehl đã mô tả các phương trình động lực học trong khí quyển thủy tĩnh, thể hiện mối liên hệ giữa các yếu tố khí tượng trong cơn bão ở trạng thái dừng Những công trình này đánh dấu giai đoạn đầu trong nghiên cứu cấu trúc và năng lượng của bão nhiệt đới, đóng vai trò nền tảng quan trọng cho các nghiên cứu tiếp theo về cấu trúc và năng lượng của bão.

Từ những năm 1950 đến 1960, sự phát triển của khoa học công nghệ, đặc biệt là trong lĩnh vực máy tính, vệ tinh và radar, đã thúc đẩy nghiên cứu mô hình số để dự báo bão và cấu trúc khí tượng trong bão Charney và cộng sự (1950) đã phát triển mô hình xoáy chính áp để dự báo bão nhiệt đới, nhưng do hạn chế của máy tính thời bấy giờ, mô hình chỉ có độ phân giải khoảng 300km Để khắc phục, các nhà nghiên cứu tách xoáy và sử dụng phương trình xoáy chính áp để cải thiện dự báo Sasaki và Miyakoda (1954) đã chứng minh rằng có thể tăng độ phân giải mô hình bằng cách tính xu thế xoáy từ phương trình và kết hợp với trường ban đầu Vào cuối những năm 1950, Banner Miller (1958) đã công bố lý thuyết về khí áp cực tiểu của bão, tính toán profile nhiệt độ theo phương thẳng đứng trong mắt bão và khí áp tại tâm bão với độ chính xác cao Miller cho rằng nguồn năng lượng hình thành và duy trì bão là do sự giải phóng tiềm nhiệt của không khí bất ổn định xung quanh.

Dựa trên lý thuyết của Miller, các nhà khoa học như Kasahara (1961), Rosenthal (1964), Kuo (1965) và Yamasaki (1968) đã phát triển các mô hình số hóa để nghiên cứu sự hình thành và phát triển của bão nhiệt đới Kasahara khởi tạo mô hình trong khí quyển bất ổn định có điều kiện, cho phép xoáy tồn tại trong 3 giờ tích phân Rosenthal, cũng với mô hình khí quyển bất ổn định, đã thêm thông lượng hiển nhiệt vào tính toán, nhưng không tính lượng bốc hơi, và mô hình của ông phát triển xoáy nhanh chóng trong 9 giờ Kuo sử dụng mô hình chính áp 2 mực với xoáy ban đầu yếu, kết hợp thông lượng hiển nhiệt và thành phần gió, đạt tốc độ gió cực đại 25 m/s sau 36 giờ Cuối cùng, mô hình 4 mực của Yamasaki không tính thông lượng ẩn nhiệt và hiển nhiệt bề mặt, nhưng có thể tích phân trong 10 ngày, dẫn đến sự phát triển của xoáy chính áp yếu thành bão với tốc độ gió cực đại 40 m/s tại bán kính 10 km từ tâm bão.

Năm 1964, Vic Ooyama cùng với các nhà nghiên cứu Jule Charney và Arnt Eliassen đã công bố hai bài báo quan trọng về điều kiện bất ổn định loại 2 (CISK-Conditional Instability of the Second Kind) Cả hai nghiên cứu đều thống nhất rằng bão nhiệt đới hình thành trong một vùng khí quyển bất ổn định, nơi có sự hội tụ ở lớp biên Ekman, và nguồn cung cấp tiềm nhiệt đóng vai trò quyết định trong sự phát triển của bão.

Từ những năm 1950 đến đầu 1960, hai cuộc cách mạng quan trọng đã diễn ra trong việc quan sát các cơn bão nhiệt đới Radar thế hệ mới WRS-57 ra đời, giúp các nhà nghiên cứu xác định chính xác cường độ và cấu trúc của bão trước khi chúng đổ bộ Đồng thời, vệ tinh TIROS III cũng được sử dụng để giám sát các cơn bão trên trái đất.

Sự phát triển nhanh chóng của máy bay trinh sát, radar, vệ tinh và công nghệ máy tính sau chiến tranh thế giới lần thứ hai, cùng với những tiến bộ trong nghiên cứu khoa học, đã tạo ra những tiền đề quan trọng cho giai đoạn mới trong việc nghiên cứu cấu trúc và dự báo bão.

Trong giai đoạn hiện nay, công nghệ giám sát thời tiết đã có những tiến bộ đáng kể, đặc biệt là trong việc theo dõi các hiện tượng thời tiết nguy hiểm như bão từ năm 1987 Sử dụng radar Doppler, khả năng xác định cấu trúc gió trong bão khi bão tiến gần vào đất liền đã được cải thiện đáng kể (Stith và cs, 2019) [137] Bên cạnh đó, việc thả thiết bị đo từ máy bay ngày càng trở nên phổ biến, cung cấp thông tin quý giá về cấu trúc nhiệt động lực của bão.

Công nghệ giám sát thời tiết nguy hiểm bằng vệ tinh viễn thám đã có những tiến bộ vượt bậc, góp phần quan trọng trong việc theo dõi và dự báo các hiện tượng thời tiết cực đoan (Ackerman và cs, 2018; Fu và cs, 2019).

TỔNG QUAN CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU Ở VIỆT NAM

Từ những năm 1960, các nhà khí tượng Việt Nam đã tiến hành nhiều nghiên cứu về khí hậu, bao gồm các khía cạnh như tần số, mùa và cường độ của hiện tượng thời tiết cực đoan (XTNĐ), cũng như hướng di chuyển và tác động của khí hậu đến XTNĐ.

Việt Nam có khí hậu nhiệt đới gió mùa, với mùa bão nhiệt đới kéo dài từ tháng 6 đến tháng 11 Theo nghiên cứu của Phạm Ngọc Toàn và Phan Tất Đắc (1993), hàng năm nước ta có thể chịu ảnh hưởng của khoảng 11 cơn bão, trong đó 60% đến từ Thái Bình Dương và 40% hình thành trên Biển Đông Đặc biệt, mùa bão có xu hướng di chuyển chậm dần từ Bắc vào Nam theo sự thay đổi của đường đi bão.

Theo nghiên cứu năm 2010, Việt Nam trung bình hứng chịu hơn 7 cơn bão và áp thấp nhiệt đới mỗi năm Thời gian bão ảnh hưởng kéo dài từ tháng 3 đến tháng 12, với tần suất cao nhất diễn ra trong các tháng 6 đến 10, đặc biệt là từ tháng 8 đến tháng 10 Nghiên cứu cũng xác định các vùng chịu ảnh hưởng của bão dựa trên các tiêu chí như số lượng bão trong ba tháng cao điểm, số cơn bão trung bình hàng năm, tốc độ gió mạnh nhất và lượng mưa trung bình trong mỗi đợt bão.

Hình 1.11: Bản đồ đường đi trung bình của XTNĐ đổ bộ hoặc ảnh hưởng đến Việt Nam

(Nguồn: Mai Văn Khiêm, 2015 [17]) Theo các bản đồ đường đi trung bình của XTNĐ đổ bộ hoặc ảnh hưởng đến

Trong tập “Atlas khí hậu và biến đổi khí hậu Việt Nam” của Mai Văn Khiêm và cộng sự (2015), các tháng 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 và 12 cho thấy hướng di chuyển phổ biến của XTNĐ ảnh hưởng đến Việt Nam là từ tây tây bắc đến tây tây nam.

Cường độ của XTNĐ trên Biển Đông thường đạt sức gió từ cấp 8 đến cấp 9, hiếm khi vượt quá cấp 12, theo Lê Văn Thảng (1992) Trong giai đoạn 1956 - 1980, Nguyễn Văn Khánh và Phạm Đình Thụy (1985) ghi nhận 43 trong số 72 cơn bão đổ bộ vào miền Bắc Việt Nam gây ra gió mạnh từ cấp 10 đến cấp 12, và 17 cơn gây ra gió từ cấp 13 đến cấp 14 Khu vực có gió mạnh từ cấp 6 trở lên thường kéo dài vài trăm km xung quanh tâm XTNĐ, với tốc độ gió ở các vĩ độ phía Bắc thường lớn hơn so với phía Nam, đặc biệt rõ rệt ở những cơn bão giữa mùa hoặc cuối mùa do sự tương tác với KKL.

Từ đầu tháng 9, áp cao Siberia gia tăng sức mạnh, dẫn đến sự xuất hiện của các đợt không khí lạnh (KKL) ảnh hưởng đến phía Nam Trung Hoa và Đông Dương Các đợt KKL có khả năng lan tới giữa Biển Đông và có thể tác động đến khu vực nam và tây nam Biển Đông từ giữa hoặc cuối tháng 11 Theo nghiên cứu của Nguyễn Vũ Thi (1985), Việt Nam trung bình mỗi năm ghi nhận 33 đợt KKL, với hai hướng chính ảnh hưởng là bắc - nam và đông Nhiều đợt KKL chỉ tác động đến Bắc Bộ và Bắc Trung Bộ, không đến được các vùng thấp hơn Ngoại trừ tháng 7 và tháng 8, KKL gần như không ảnh hưởng đến Việt Nam, trong khi từ tháng 9 đến tháng 6 năm sau là thời gian các đợt KKL từ phía bắc lục địa Châu Á tràn xuống phía nam.

Nghiên cứu về ảnh hưởng của KKL đến XTNĐ đã được thực hiện từ nhiều góc độ khác nhau Các nhà khí tượng cho rằng KKL tác động đến XTNĐ khi hệ thống mây front lạnh kết hợp với mây XTNĐ Lê Thanh Sơn (1987) cho rằng ảnh hưởng này xảy ra khi hệ thống gió đông bắc của KKL hòa nhập với gió của XTNĐ Ngoài ra, Lê Bắc Huỳnh và Lê Văn Thảo cho rằng KKL ảnh hưởng trực tiếp đến XTNĐ khi mây front lạnh gần kề, và ảnh hưởng gián tiếp khi khoảng cách xa hơn Nghiên cứu của Lê Thanh Sơn (1985) cho thấy XTNĐ chịu ảnh hưởng của KKL chủ yếu ở Nam Trung Bộ từ tháng 9 đến tháng 12, với tỷ lệ kết hợp giữa hai hệ thống tăng lên vào cuối năm Trần Gia Khánh (1998) nhấn mạnh rằng nếu KKL ở phía Bắc, cách XTNĐ dưới 1500km, cần chú ý đến tác động của KKL đến cường độ và hướng di chuyển của XTNĐ, với ảnh hưởng càng rõ rệt khi khoảng cách càng nhỏ.

Lê Thanh Sơn (1987) nghiên cứu trường đường dòng trên mực 850mb để phân tích ảnh hưởng của KKL đến XTNĐ đổ bộ vào miền Trung, phát hiện rằng trường đường dòng đặc trưng cho hiện tượng này là hệ thống hai xoáy nghịch, với một xoáy nghịch chính ở Trung Quốc và một xoáy phụ ở Miến Điện, cùng một XTNĐ trên Biển Đông Vị trí của các xoáy nghịch ảnh hưởng đến sự suy yếu và tan biến của XTNĐ khi đổ bộ vào miền Trung Tác giả nhận định rằng, tại Việt Nam, khi XTNĐ bị KKL tác động, chúng thường suy yếu hơn là chuyển hướng và chưa thấy hiện tượng XTNĐ mạnh lên Lê Văn Thảng (1992) cũng phân tích dữ liệu từ 1948 - 1958, cho rằng sự hình thành của XTNĐ có mối liên hệ chặt chẽ với hoạt động của KKL; khi ATNĐ hình thành và KKL xuất hiện, ATNĐ có khả năng phát triển thành bão và tăng cường sức mạnh.

Lê Đình Quang (1991) đã nghiên cứu tác động của front lạnh đến sự phát triển của XTNĐ Biển Đông Ông nhận xét rằng, ảnh hưởng của front lạnh làm tăng gradient khí áp tại ngoại vi của XTNĐ, dẫn đến việc khu vực có gió mạnh ở rìa XTNĐ mở rộng ra.

Sự tác động của KKL chỉ làm cho XTNĐ mạnh lên khi KKL không xâm nhập sâu vào XTNĐ Ngược lại, khi KKL bị đẩy vào bên trong, XTNĐ sẽ nhanh chóng đầy lên hoặc tan đi Nếu KKL yếu, nó chỉ ảnh hưởng đến khu vực khoảng 20°N, trong khi ở Nam Biển Đông, gió tây nam mạnh và vùng hội tụ của hai đới gió này tạo ra và duy trì hoàn lưu xoáy thuận, giúp XTNĐ phát triển.

Theo Lê Văn Thảo (1996), sự xâm nhập của KKL vào khu vực Đông Nam Trung Quốc và miền Bắc Việt Nam có ảnh hưởng quan trọng đến hướng di chuyển của bão Cụ thể, trong sáu trường hợp bão chuyển hướng về phía Nam, có năm trường hợp liên quan đến sự xâm nhập của KKL, trong khi một trường hợp còn lại liên quan đến nhiễu động sóng đông trên cao ở phía Đông bão.

(1996) thì KKL ảnh hưởng đến XTNĐ dưới hai dạng trực tiếp và gián tiếp:

KKL ảnh hưởng trực tiếp đến XTNĐ khi đới mây front lạnh hòa trộn vào đới mây XTNĐ, dẫn đến sự xâm nhập của KKL khô vào phần dưới cột không khí trong XTNĐ Sự xâm nhập này làm giảm nhiệt độ, tiêu hao nguồn năng lượng bổ sung và ngăn cản sự phát triển của XTNĐ Khi KKL xâm nhập sâu, XTNĐ di chuyển chậm lại và suy yếu nhanh chóng Nếu KKL có cường độ mạnh và nhiệt độ thấp, XTNĐ có thể tan rã nhanh trên biển Ngược lại, nếu KKL yếu, sự xâm nhập mang tính chất khếch tán sẽ làm suy yếu XTNĐ và khiến hướng chuyển động của nó lệch dần xuống phía Nam.

Khi khoảng cách giữa khối KKL và XTNĐ tương đối xa, KKL ảnh hưởng gián tiếp đến XTNĐ thông qua việc kích động lan truyền, làm tăng đáng kể gradient khí áp theo chiều ngang hướng vào tâm XTNĐ Mặc dù nhiệt độ thấp của khối KKL chưa tác động trực tiếp đến XTNĐ, nhưng sự gia tăng gradient khí áp này dẫn đến cường độ của XTNĐ mạnh lên và mở rộng phạm vi gió mạnh ở rìa phía Bắc của XTNĐ.

Nguyễn Ngọc Thục (1992) trong nghiên cứu “Phân loại các dạng hình thế sy nốp gây mưa lớn, đặc biệt lớn thuộc các tỉnh Nghệ An đến Thừa Thiên Huế” đã thống kê các hình thế gây mưa ở khu vực này Tác giả chỉ ra rằng có hai hình thế tương tác giữa không khí lạnh (KKL) và hệ thống thời tiết nhiệt đới (XTNĐ): một là XTNĐ kết hợp với KKL tác động trước, hai là XTNĐ kết hợp với KKL tác động đồng thời.

Trần Đình Bá (1979) đã sử dụng ảnh mây vệ tinh để phân tích tác động của không khí cực đới đến hệ thống áp thấp XTNĐ Ông nhận thấy rằng khi XTNĐ di chuyển về phía Bắc, gần vùng front lạnh, rìa phía tây của XTNĐ bị phá vỡ nhanh chóng do hoàn lưu đồng hướng, trong khi rìa phía Đông duy trì hoặc tăng cường tương phản nhiệt front Kết quả là, đới mây front không chỉ không bị phá vỡ mà còn có thể được tăng cường, tạo thành một dải mây dài hàng ngàn km và rộng hàng trăm km kết nối với hệ thống mây XTNĐ Nghiên cứu của ông dựa trên số liệu 7 năm (1972 - 1978) với 53 trường hợp front cực tiếp cận XTNĐ, kết hợp với phân tích nhiệt độ không khí mực biển.

- Khi tiếp cận với front cực, XTNĐ có thể yếu đi, mạnh lên hoặc ít thay đổi cường độ;

TIỂU KẾT CHƯƠNG I

Từ các công trình liên quan đến vấn đề tác động của địa hình, KKL đến XTNĐ có thể rút ra một số nhận xét như sau:

Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra cấu trúc đối xứng của bão, đặc biệt là cấu trúc thành mắt bão đồng tâm, dải mây, và các yếu tố như nhiệt độ, độ ẩm, vận tốc gió cực đại và khí áp cực tiểu Tuy nhiên, vẫn còn nhiều bất đồng trong các lý thuyết hiện có Một câu hỏi quan trọng mà các nhà khoa học đang nghiên cứu là mức độ ảnh hưởng của các điều kiện khí quyển bên ngoài, như tương tác với bề mặt và hệ thống thời tiết lân cận, cũng như sự bất ổn định nội tại bên trong bão.

Các nghiên cứu gần đây đã sử dụng mô hình số để mô phỏng tác động của địa hình lên quỹ đạo bão, bao gồm cả việc sử dụng địa hình thực và các nghiên cứu lý tưởng hóa Những mô phỏng này với các thiết kế lý tưởng hóa khác nhau đã cung cấp thêm kiến thức quan trọng về những thay đổi do địa hình gây ra đối với sự di chuyển của bão.

Hầu hết các tác giả đều nhấn mạnh rằng KKL xuất hiện ở vĩ độ thấp trong mùa Đông và mùa Hè, ảnh hưởng đến sự hình thành, phát triển và chuyển hướng của XTNĐ, cũng như sự biến tính của xoáy thuận ngoại nhiệt đới.

Các phương pháp nghiên cứu chủ yếu bao gồm phân tích thống kê sy nốp và phân tích ảnh mây vệ tinh liên quan đến các yếu tố nhiệt ẩm Trong những năm gần đây, các tác giả đã áp dụng mô hình số trị để nghiên cứu ảnh hưởng của KKL đến XTNĐ, đặc biệt là quá trình chuyển hóa thành xoáy thuận ngoại nhiệt đới tại vùng vĩ độ trung bình.

Nghiên cứu trong nước chủ yếu tập trung vào các phương pháp thống kê và dự báo quỹ đạo bão, nhưng chưa có nghiên cứu sâu về ảnh hưởng của địa hình và gió mùa đối với bão Bài nghiên cứu này sẽ sử dụng dữ liệu quan trắc kết hợp với mô phỏng mô hình số để phân tích tác động của địa hình và khí hậu khu vực đến cấu trúc bão trong điều kiện gió mùa mùa đông.

Sản phẩm mô phỏng cấu trúc bão bằng mô hình số cho thấy rằng địa hình và khí hậu khu vực (KKL) có ảnh hưởng đáng kể đến cấu trúc bão trên Biển Đông Các yếu tố này tác động đến sự hình thành, phát triển và cường độ của bão, góp phần làm thay đổi hướng di chuyển và đặc điểm của chúng Việc hiểu rõ cơ chế này là rất quan trọng để dự đoán và ứng phó hiệu quả với các hiện tượng bão trên khu vực này.

SỐ LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA ĐỊA HÌNH, KHÔNG KHÍ LẠNH ĐẾN CẤU TRÚC BÃO