Tạp chí Khoa học đhqghn, KHTN & CN, T.xxI, Số 3PT., 2005 Dấu hiệu synop dùng trong dự báo hạn 2, 3 ngày đối với các đợt xâm nhập lạnh vào Việt Nam Trần Công Minh Khoa Khí tợng Thủy văn và Hải dơng học, Trờng Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG Hà Nội Tóm tắt: Từ kết quả phân tích cơ chế phối hợp của hình thế synop mặt đất và trên cao của 30 đợt xâm nhập lạnh từ 1996 đến năm 2002, đặc biệt là đợt xâm nhập lạnh rất mạnh trong những ngày cuối năm 2002 đến năm 2003. Tác giả xác định 5 dấu hiệu synôp, là cơ sở tính các chỉ tiêu dùng trong dự báo thời điểm xâm nhập lạnh vào Việt Nam hạn 2-3 ngày. 1. Mở đầu Trong nghiệp vụ dự báo thời tiết những đợt xâm nhập lạnh vào Việt Nam có kèm theo front lạnh đợc gọi là đợt gió mùa đông bắc, đợt xâm nhập lạnh với front lạnh nhng không kèm theo biến đổi hớng gió vẫn gây giảm nhiệt độ đáng kể gọi là đờng đứt, còn những đợt lạnh không xác định đợc front lạnh gọi là đợt không khí lạnh tăng cờng. ở đây chúng tôi gọi chung là các đợt xâm nhập lạnh. Đó là các đợt xâm nhập của không khí cực đới biến tính khô lạnh vào đông và ấm hơn, ẩm hơn do vào cuối mùa đông dòng khí cực đới biến tính trớc khi xâm nhập vào Việt Nam khi đi qua một quãng dài trên biển Đông Trung Hoa trong hình thế áp cao lệch đông. 2. Hình thế synôp mặt đất và trên cao quy định cơ chế xâm nhập vào Việt Nam Thực chất sự xâm nhập của không khí cực đới biến tính chủ yếu xẩy ra ở những lớp gần mặt đất: ở Trung Quốc lớp không khí lạnh này mỏng dần và khá dầy có thể tới 3km, nhng khi di chuyển về phía Việt Nam lớp không khí lạnh này nằm ở khoảng 1,5 km. ở mặt đất sự xâm nhập của không khí lạnh thể hiện ở sự tăng cờng độ và phạm vi của áp cao Sibêri, biểu hiện rất rõ trên trờng áp mặt đất. Nh ta đã biết áp cao Sibêri hình thành và phát triển trên lục địa Đông á với mặt băng tuyết, trong điều kiện trời quang trên một phạm vi rộng lớn. Trên bản đồ phân bố khí áp trung bình nhiều năm có thể thấy rõ hai sống của áp cao này: một về phía bắc và một về phía đông. Hai sống này chính là hệ quả của các đợt xâm nhập của các áp cao lạnh từ cực và vùng Bắc Băng Dơng vào khu vực áp cao Sibêri. Đó cũng chính là hai hành lang không khí lạnh, theo đó không khí lạnh theo các áp cao trung gian và áp cao kết thúc từ hệ thống xoáy thuận front cực ở phía nam và front Băng Dơng ở phía bắc. Bằng phơng pháp quỹ đạo ta có thể theo dõi các đờng xâm nhập của các xoáy nghịch này vào khu vực trung tâm xoáy nghịch Sibêri. Sự bổ sung không khí lạnh cho khu vực trung tâm áp cao Sibêri làm cho khí áp ở vùng trung tâm áp cao Sibêri tăng lên. Theo dòng dẫn đờng mực 500 mb không khí lạnh di chuyển tiếp xuống phía nam theo áp cao Sibêri đồng thời hoàn lu cao áp làm không khí phân kỳ từ trung tâm áp cao. Phía nam áp cao đa 62 Dấu hiệu Synop dùng trong dự báo 63 gió hớng đông bắc về phía Việt Nam. Không khí lạnh sẽ tiếp tục di chuyển về phía nam nếu không có sự ngăn chặn của cao nguyên Tibet. Từ hình 1 ta thấy áp cao Siberi là áp cao kết thúc của chuỗi xoáy thuận với các trung tâm áp thấp Đài Loan, Nhật Bản và áp thấp Aleut lớn nằm ở giai đoạn cố tù. Có thể thấy áp cao Sibêri là áp cao kết thúc của chuỗi xoáy thuận với áp thấp Đài Loan, áp thấp Nhật Bản và áp thấp Aleut đang trong giai đoạn cố tù. Đồng thời với hình thế mặt đất, hệ thống sóng dài trên cao (hình thế hai rãnh một sống với rãnh Châu Âu sống Ural và rãnh Đông á) lan truyền và đa rãnh Đông á dịch chuyển tới vị trí trung bình khí hậu với trục rãnh dọc theo bờ biển phía đông Châu á. Đợt không khí lạnh sẽ rất mạnh khi có sự phối hợp cùng pha giữa hình thế mặt đất và hình thế trên cao. Hình 1. áp cao Sibêri (áp cao lục địa) trong chuỗi xoáy thuận với áp thấp trên Đài Loan và Nhật Bản và áp thấp Alêut phát triển rộng sang phía tây nam tạo với áp cao Sibêri một dải građien khí áp lớn nằm theo hớng tây bắc - đông nam, tạo điều kiện thuận lợi cho không khí cực đới biến tính dới thấp thâm nhập sâu xuống phía nam tới Bắc Việt Nam và Đông Dơng Hình 2. Hình thế trên cao (mực 500 mb) trong đợt xâm nhập lạnh rất mạnh tơng ứng với hình thế mặt đất. Sống nóng Ural phát triển rất mạnh về phía bắc. Rãnh Đông á khơi rất sâu và bao gồm hai trung tâm áp thấp ngày 24/12/2002. Dòng khí trong cánh rãnh phía sau có hớng bắc thậm chí đông bắc. Ngày 25/12/2002 rãnh Đông á tiến tới vị trí trung bình ở ven biển Đông á. Đến ngày 26/12/2002 rãnh này sâu nhất. Dòng xiết trên đất Nhật Bản đạt cờng độ cực đại Từ kết quả phân tích cơ chế phối hợp cho 30 đợt xâm nhập lạnh chúng tôi đã suy ra 5 dấu hiệu synôp sau đây, nếu tính thống kê cho chuỗi số liệu đủ dài có thể nhận đợc các chỉ tiêu dự báo thời điểm xâm nhập lạnh trớc 2-3 ngày. Trần Công Minh 64 2.1. Dấu hiệu về sự mở rộng về phía tây và phía bắc của sống áp cao Sibêri có thể coi áp cao Sibêri nh một cái bơm không khí lạnh với hai vòi hút qua hai sống áp cao về phía tây và phía bắc theo hai sống áp cao. Không khí lạnh sau khi đi theo bốn đờng xâm nhập lạnh nh Duzen đã chỉ ra nh đã mô tả, trong đó có hai hớng chính từ phía tây và phía bắc dới dạng xâm nhập của các cao áp lạnh gia nhập và tăng cờng áp cao Sibêri. Khi hình thành hai sống áp cao Sibêri, có trờng hợp xuất hiện các áp cao trên front cực hay front Băng Dơng thì 2-3 ngày sau sẽ có sự xâm nhập lạnh vào Việt Nam. Nếu theo dõi đợc sự phát triển của các áp cao front ở phía tây ta còn có thể dự đoán đợc xâm nhập lạnh với hạn dài hơn. 2.2. Dấu hiệu về sự tăng cờng của vùng trung tâm áp cao Sibêri. Do sự bổ sung không khí lạnh từ các áp cao lạnh ngoại nhiệt đới khối lợng không khí lạnh ở vùng trung tâm áp cao Sibêri tăng sẽ làm tăng khí áp ở vùng trung tâm áp cao này. Để đặc trng cho sự tăng cờng của áp cao Sibêri thông qua sự mở rộng của khu vực trung tâm giới hạn bởi đờng đẳng áp 1035 mb, có thể sử dụng giá trị khí áp cao nhất quan trắc đợc ở vùng trung tâm quan trắc hay khí áp trung bình của một số trạm vùng trung tâm áp cao Sibêri. Cũng có thể tính hiệu khí áp vùng trung tâm với trạm Hà Nội. Trên dãy số liệu khí áp lịch sử ta có thể tìm đợc chỉ tiêu dự báo xâm nhập lạnh theo hiệu khí áp này, tơng tự phơng pháp Nguyễn Vũ Thi đã sử dụng tìm chỉ tiêu dự báo xâm nhập lạnh hạn 24 giờ. 2.3. Chỉ tiêu về vị trí, phạm vi mở rộng và độ sâu của rãnh Đông á. Có thể dự tính tốc độ sóng dài, quãng đờng dịch chuyển của rãnh Đông á và xác định thời điểm rãnh Đông á tới vị trí trung bình ở bờ biển Đông á theo công thức tính tốc độ lan truyền sóng dài thử nghiệm (xem báo cáo Đề tài cấp Đại học Quốc gia QT.00.28). Có thể đánh giá sự mở rộng và độ sâu của rãnh sóng dài bằng cách so sánh các đặc trng này với phạm vi và độ sâu trung bình của rãnh vào tháng tơng ứng. Cũng có thể dự đoán xu thế tăng cờng của rãnh Đông á theo giá trị biến áp ở phía nam rãnh. 2.4. Chỉ tiêu độ nghiêng của cánh rãnh phía tây của rãnh Đông á Theo cánh rãnh phía sau (cánh rãnh phía tây) của rãnh Đông á mực 500mb, không khí lạnh phần giữa tầng đối lu đợc vận chuyển mạnh về phía nam. Dòng khí ở khu vực này tại mực 500 mb cũng là dòng dẫn trung tâm áp cao Sibêri di chuyển về phía nam. Dòng khí này càng mạnh và có thành phần kinh hớng càng lớn, xâm nhập lạnh càng mạnh. Đặc biệt là khi cánh rãnh này có hớng đông bắc-tây nam, đợc gọi là hớng siêu cực thì xâm nhập lạnh lại càng mạnh, tơng tự đợt xâm nhập lạnh gây tuyết ở Lạng Sơn ngày 26-27 tháng 12 năm 2002 nh minh hoạ trên các bản đồ AT500 trong phần 1. 2.5. Chỉ tiêu về phạm vi và cờng độ dòng xiết trên Nhật Bản. Khi rãnh Đông á sâu thêm, không khí lạnh xâm nhập xuống phía nam tăng cờng đới tà áp trên đất Nhật Bản vốn đã rất mạnh khi đó tốc độ dòng xiết trên đất Nhật Bản mạnh thêm, chiều ngang dòng xiết mở rộng, trục dòng xiết dịch về phía nam so với vị trí trung bình. Sử dụng tổng hợp các chỉ tiêu trên, trong đó quan trọng nhất là chỉ tiêu về sự tăng cờng áp cao Sibêri, vị trí và cờng độ rãnh Đông á ta sẽ có dự báo hạn vừa đối với xâm nhập lạnh có hiệu quả. Dấu hiệu Synop dùng trong dự báo 65 3. Kết luận 1) Hệ thống 5 dấu hiệu synôp đợc xây dựng trên cơ sở phân tích cơ chế phối hợp của hình thế mặt đất và trên cao của 30 đợt xâm nhập lạnh bao quát hầu hết các điều kiện cho xâm nhập của không khí cực đới biến tính vào Việt Nam. Có thể thống kê để định lợng hoá các dấu hiệu synôp này thành chỉ tiêu dự báo thời điểm xâm nhập lạnh hạn 2-3 ngày. 2) Các đợt xâm nhập lạnh vào Việt Nam là các hình thế thời tiết điển hình vào mùa đông, phụ thuộc rất lớn vào các quá trình sinh front ở miền ngoại nhiệt đới. Sự tơng tác của các quá trình trong khí quyển nhiệt đới và khí quyển ngoại nhiệt đới thể hiện rất rõ ở khu vực này. 3) Xuất phát từ nhận xét 2 ta thấy cần phân tích kỹ các quá trình sinh xoáy thuận trên front cực và front Băng Dơng vì đó là dấu hiệu khá chắc chắn làm cơ sở dự báo xâm nhập lạnh vào Việt Nam hạn vừa. Nghiên cứu đợc tiến hành với sự hỗ trợ kinh phí của Đại học Quốc gia Hà Nội. Tài liệu tham khảo 1. Trần Gia Khánh, Hớng dẫn nghiệp vụ dự báo, Trung tâm Quốc gia Dự báo khí tợng thuỷ văn, 1998. 2. Trần Công Minh, Về front lạnh và hệ thống front lạnh ở Việt Nam và các vùng phụ cận, Tập san Khí tợng thuỷ văn số 2(4-10),1995 3. Nguyễn Vũ Thi, Các khối khí lạnh mùa đông ở Việt Nam, Luận án phó tiến sĩ, 1985 4. Bùi Minh Tăng, Nguyễn Trọng Tùng, Đặc điểm hoàn lu khu vực châu á - Tây Thái Bình Dơng trớc và sau quá trình xẩy ra rét đậm kéo dài ở miền Bắc nớc ta, Tuyển tập các báo cáo khoa học tại Hội nghị Khoa học, công nghệ dự báo và phục vụ dự báo khí tợng thủy văn (lần thứ 5, 1996-2000), Tập 1: Dự báo khí tợng và phục vụ dự báo 2000 VNU. JOURNAL OF SCIENCE, Nat., Sci., & Tech., T.xXI, n 0 3AP., 2005 Synoptical signs used in 2, 3 day-range forecasting for cold surges into VietNam Tran Cong Minh Department of Hydro-Meteorology & Oceanography College of Science, VNU On base of anlysis of combine mechanism of synoptical patterns at surface and in the middle of troposphere 30 cold surges to Việt Nam in the period 1996-2002, especialy very strong cold surge in the December 2001 were obtained 5 synoptical signs for finding synoptical criteries for forecasting cold surge on the midle range 2-3 days. . Tạp chí Khoa học đhqghn, KHTN & CN, T.xxI, Số 3PT., 2005 Dấu hiệu synop dùng trong dự báo hạn 2, 3 ngày đối với các đợt xâm nhập lạnh vào Việt Nam Trần Công Minh Khoa Khí tợng. Việt Nam hạn 2 -3 ngày. 1. Mở đầu Trong nghiệp vụ dự báo thời tiết những đợt xâm nhập lạnh vào Việt Nam có kèm theo front lạnh đợc gọi là đợt gió mùa đông bắc, đợt xâm nhập lạnh với front lạnh. là đợt xâm nhập lạnh rất mạnh trong những ngày cuối năm 2002 đến năm 20 03. Tác giả xác định 5 dấu hiệu synôp, là cơ sở tính các chỉ tiêu dùng trong dự báo thời điểm xâm nhập lạnh vào Việt Nam