1. Trang Chủ
  2. Địa Lý
  3. Bài giảng Khí hậu học và Khí hậu Việt Nam (Phần 1: Khí hậu học): Chương 8 – Phan Văn Tân

Bài giảng Khí hậu học và Khí hậu Việt Nam (Phần 1: Khí hậu học): Chương 8 – Phan Văn Tân

Bài giảng Khí hậu học và Khí hậu Việt Nam (Phần 1: Khí hậu học) - Chương 8: Dao động tự nhiên quy mô mùa và nội mùa. Những nội dung chính trong chương gồm có: Dao động trong khí quyển; El Nino, La Nina và dao động nam; biến động thập kỷ của thời tiết và khí hậu. PHẦN 1: KHÍ HẬU HỌC Chương 8. Dao động tự nhiên quy mô mùa và nội mùa 8.1 Mở đầu | Thực tế cho thấy dự báo thời tiết thường không chính xác khi dự báo ở đâu, khi nào sẽ có mưa và hạn dự báo càng dài thì độ chính xác càng nhỏ | Vào nhữn

Thể loại Tài liệu miễn phí Địa Lý

Số trang 45

Ngày tạo 4/11/2023 11:53:17 AM +00:00

Loại tệp PDF

Kích thước 21.27 M

Tên tệp

Tải Bài giảng Khí hậu học và Khí hậu Việt Nam (Phần 1:... (.pdf)

Xem mẫu

  1. PHẦN 1: KHÍ HẬU HỌC Chương 8. Dao động tự nhiên quy mô mùa và nội mùa
  2. 8.1 Mở đầu |  Thực tế cho thấy dự báo thời tiết thường không chính xác khi dự báo ở đâu, khi nào sẽ có mưa và hạn dự báo càng dài thì độ chính xác càng nhỏ |  Vào những năm 1960 Edward N. Lorenz đã chứng minh rằng việc dự báo chi tiết các thông tin thời tiết, như vị trí của các fronts, hầu như là không thể đối với các hạn dự báo dài hơn 2 tuần |  Đó là do sai số trong trường ban đầu tăng nhanh lấn át cả các trường dự báo |  Mặc dù vậy, chất lượng dự báo đã tăng đáng kể trong những thập kỷ qua và do đó các dự báo hạn đến 10 ngày bây giờ là hữu ích 2
  3. 8.1 Mở đầu Tương quan giữa dự báo của mô hình thời tiết và dị thường quan trắc trường độ cao mực 500hPa ở Bắc và Nam bán cầu 3
  4. 8.1 Mở đầu |  Dự báo 3 ngày là rất tốt nhưng độ chính xác giảm rất nhanh khi hạn dự báo dài hơn 5 ngày |  Bắc bán cầu tốt hơn nhiều so với Nam bán cầu trong những năm 1980 và 1990 |  Giữa những năm 1990 dự báo cho Nam bán cầu được cải thiện nhanh hơn Bác bán cầu |  Từ 2002 dự báo ở cả hai bán cầu gần như tốt như nhau 4
  5. 8.1 Mở đầu |  Mặc dù không thể dự báo thời tiết dài hơn 2 tuần dù chúng ta cải thiện hệ thống quan trắc và mô hình, nhưng ta có thể đưa ra các thông tin dự báo hữu ích số liệu thống kê về thời tiết dài hơn 2 tuần |  Ví dụ: Có thể dự báo nhiệt độ trung bình tháng trong mùa hè hoặc xác suất các sự kiện mưa lớn ở một vùng cụ thể vào một mùa cụ thể |  Khả năng dự báo các đặc trưng thống kê về thời tiết dựa trên hai nguyên tắc: {  Hệ thống khí hậu có các mode (dạng) dao động có quy mô thời gian dài hơn 2 tuần mà có thể dự báo được {  Nếu ta biết khí hậu chịu tác động cưỡng bức như thế nào, chẳng hạn bởi phát thải khí nhà kính, ta có thể dự báo những tác động đó (ví dụ phát thải bao nhiêu khí nhà kính) sẽ đóng góp trong tương lai 5
  6. 8.2 Dao động trong khí quyển |  Hệ thống khí hậu liên tục chịu tác động bởi sự đốt nóng bề mặt do bức xạ mặt trời ở nhiệt đới và bị làm lạnh từ khí quyển và từ các vĩ độ cao do phát xạ sóng dài |  Sự chênh lệch nhiệt tạo nên sự vận chuyển năng lượng đi lên ở các khu vực đối lưu và hướng về cực trong các hệ thống thời tiết vĩ độ trung bình hoặc trong các dòng chảy đại dương |  Các hệ thống thời tiết và các hiện tượng đối lưu thường phát triển từ độ bất ổn định khí quyển do gradient nhiệt làm tăng tính ngẫu nhiên của dao động |  Năng lượng có thể được gom lại trên quy mô thời gian và không gian lớn và sẽ được quan tâm từ quan điểm khí hậu 6
  7. 8.2.1 Các dao động ngoại nhiệt đới: PNA, NAO, SAM |  Cấu trúc năng lượng của khí quyển có quy mô hàng nghìn km hoặc hơn è Mối quan tâm của thời tiết và khí hậu |  Năng lượng trong các quy mô lớn liên quan với gradient độ chiếu nắng mặt trời |  Tương tác quy mô lớn trong các hệ thống thời tiết vĩ độ trung bình chuyển năng lượng từ quy mô bất ổn định tà áp tạo ra các sóng (∼3000 km) đến các quy mô lớn hơn hoặc nhỏ hơn, trong đó năng lượng thường tập trung về các quy mô lớn hơn |  Năng lượng của gió tây vĩ độ trung bình được cung cấp từ các xoáy quy mô nhỏ hơn mà chúng xác định thời tiết ở các vĩ độ trung bình |  Do đó, tương tác giữa các hệ thống nhiễu động vĩ độ trung bình và dòng xiết vĩ hướng rất mạnh, và cái đó chuyển thành các mode dao động trong đó các dòng xiết và cấu trúc xoáy của chúng di chuyển về bắc và về nam 7
  8. 8.2.1 Các dao động ngoại nhiệt đới: PNA, NAO, SAM |  Dao động của H500 trong mùa đông BBC là lớn nhất trên đại dương và nhỏ nhất ở các vùng núi |  Dao động trên đại dương chủ yếu do các hiện tượng có chu kỳ dài hơn 30 ngày |  Dao động ở quy mô thời gian trung bình giữa 7 và 30 ngày xuất hiện rõ ở phía cuối các dòng chảy biển (dòng hướng đông - on the downstream (eastward) sides of the oceans) |  Dao động tần cao với quy mô thời gian dưới 7 ngày xuất hiện ở bờ phía tây của các đại dương, một ở Thái Bình dương, một ở Đại Tây dương Độ lệch chuẩn (STD, m) của độ cao mực 500hPa so với trung bình khí hậu cho các quy mô thời gian khác nhau trong nửa năm mùa đông Bắc bán cầu (tháng 10 đến tháng 3) 8
  9. 8.2.1 Các dao động ngoại nhiệt đới: PNA, NAO, SAM |  Ở Nam bán cầu trong mùa đông dao động đối xứng vĩ hướng lớn hơn nhiều (tại mọi kinh tuyến xung quanh 60°S), nhưng dao động lớn nhất ở thượng nguồn của địa hình chắn ngang bởi dãy Andes và bán đảo Palmer, và nhỏ nhất trên các dãy núi |  Dao động tần cao là lớn nhất trong một khu vực kéo dài theo vĩ tuyến có đỉnh ở khoảng 50°S, 70°E trên Ấn Độ dương |  Dao động quy mô trung gian lớn nhất ở phía cuối khu vực đó trên Thái Bình dương giữa Australia và Nam Mỹ Độ lệch chuẩn (STD, m) của độ cao mực 500hPa so với trung bình khí hậu cho các quy mô thời gian khác nhau trong nửa năm mùa đông Nam bán cầu (tháng 4 đến tháng 9) 9
  10. 8.2.1 Các dao động ngoại nhiệt đới: PNA, NAO, SAM |  Nhận thấy một chuỗi các sóng với bước sóng điển hình khoảng 50° kinh độ (7 sóng quanh một vòng vĩ tuyến hay 7 số sóng) |  Các sóng xuất hiện gần các rãnh độ cao khí hậu hạ nguồn châu Á và Bắc Mỹ nơi gió tây vĩ hướng trung bình mạnh |  Các sóng có xu hướng di chuyển về phía đông theo hướng của gió trung bình, nhưng chậm hơn gió trung bình trên mực 500hPa |  Ở Bắc bán cầu mùa đông, các cấu trúc liên quan với dao động 7-30 ngày lớn hơn về quy mô không gian, tuy nhiên chúng không có cấu trúc sóng mạnh như các xoáy tần cao |  Dao động với các chu kỳ trên 30 ngày có cấu trúc đặc trưng nào đó Bản đồ tương quan giữa H500 tại điểm có biến động lớn với các điểm còn lại trong mùa đông Bắc bán cầu. Các điểm được chọn là A, P. Màu đỏ là hệ số tương quan dương, màu xanh là 10 âm
  11. 8.2.1 Các dao động ngoại nhiệt đới: PNA, NAO, SAM |  Điểm ở vĩ độ trung bình trên Thái Bình dương nắm bắt được một chuỗi sóng quy mô lớn chạy theo một vòng tròn lớn từ tây Thái Bình dương nhiệt đới đến vịnh Mexico (c) |  Nó phát sinh từ dao động tự nhiên của khí quyển nhưng chịu ảnh hưởng mạnh bởi biến động SST nhiệt đới liên quan với các sự kiện El Niño |  Nó xuất hiện ở đây nhưng có dấu ngược với dấu của cái liên quan đến các sự kiện El Niño mà nó tạo ra một trung tâm áp thấp ở Bắc Thái Bình Dương |  Điểm ở Bắc Đại Tây dương thể hiện tương quan cao với dạng lưỡng cực bắc-nam mạnh mà nó được biết đến như là “dao động Bắc Đại Tây dương” hay NAO |  NAO là dạng (mode) thống trị của dao động Bản đồ tương quan giữa H500 tại điểm có tần thấp ở Bắc Đại Tây dương biến động lớn với các điểm còn lại trong |  NAO kéo dài theo hướng đông-tây tạo nên mùa đông Bắc bán cầu. Các điểm được một lưỡng cực bắc-nam, trong khi các chuỗi chọn là A, P. Màu đỏ là hệ số tương quan sóng tần cao kéo dài theo hướng bắc nam và dương, màu xanh là âm hình thành chuỗi sóng truyền về phía đông 11
  12. 8.2.1 Các dao động ngoại nhiệt đới: PNA, NAO, SAM |  Ở Nam bán cầu về mùa đông cũng có các chuỗi sóng tần cao, các chuỗi có phương sai lớn nhất nằm trên Ấn Độ dương nơi phương sai tần cao lớn nhất (a) |  Quy mô của chuỗi sóng trên Ấn Độ dương lớn hơn trên Thái Bình dương vì gió mạnh hơn |  Do tính đối xứng vĩ hướng lớn hơn và gió vĩ hướng mạnh hơn ở Nam bán cầu nên các quy mô trung gian cũng có các chuỗi sóng hướng đông- tây rõ nét, nhưng bước sóng vĩ hướng gần 90° kinh, do đó chỉ có 4 số sóng vĩ hướng đối với chuỗi sóng tần cao (b) Bản đồ tương quan giữa H500 tại điểm có biến động lớn với các điểm còn lại trong mùa đông Nam bán cầu. Các điểm được chọn là P, SP. Màu đỏ là hệ số tương quan dương, màu xanh là âm 12
  13. 8.2.1 Các dao động ngoại nhiệt đới: PNA, NAO, SAM |  Nếu chọn một điểm gần trung tâm của dao động độ cao cực đại ngược về phía Nam Mỹ tại 65°S, có thể thấy một dạng tần thấp trông giống một chuỗi sóng xuất hiện trải từ New Zealand đến Đại Tây dương cận nhiệt đới (c) |  Một lưỡng cực bắc-nam nhỏ xen lẫn với chuỗi sóng Rossby vì các tâm cao hướng xích đạo của tâm tại 65°S có tương quan âm với nó Bản đồ tương quan giữa H500 tại điểm có biến động lớn với các điểm còn lại trong mùa đông Nam bán cầu. Các điểm được chọn là P, SP. Màu đỏ là hệ số tương quan dương, màu xanh là âm 13
  14. 8.2.1 Các dao động ngoại nhiệt đới: PNA, NAO, SAM |  Nếu chọn điểm tham chiếu ngay tại cực nam (d) thì tương quan không gian có dạng hình khuyên mạnh tại khoảng 45°S với dị thường cao ngược dấu tại hầu hết các kinh tuyến |  Nó có dạng giống một chiếc bánh rán với các tâm cao ở vĩ độ trung bình đi lên hoặc đi xuống trong khi các tâm cao ở cực đi xuống hoặc đi lên |  Dạng (mode) dao động này được gọi là dạng vành khuyên Nam bán cầu (Southern Annular Mode) hay SAM |  SAM là kết quả của sự tương tác giữa các xoáy tần cao và gió vĩ trung bình vĩ hướng Bản đồ tương quan giữa H500 tại điểm có biến động lớn với các điểm còn lại trong mùa đông Nam bán cầu. Các điểm được chọn là P, SP. Màu đỏ là hệ số tương quan dương, màu xanh là âm 14
  15. 8.2.2 Các dao động nhiệt đới: MJO |  Ở nhiệt đới, đối lưu giải phóng ẩn nhiệt chi phối hoàn lưu với các quy mô từ các hệ thống đối lưu riêng biệt đến hoàn lưu quy mô toàn cầu |  Năm 1971, Roland Madden và Paul Julian đã phát hiện thấy các trường gió và khí áp nhiệt đới có một dạng dao động nổi trội với một quy mô thời gian dài trung bình khoảng 40-50 ngày nhưng biến thiên trong khoảng 25-60 ngày |  Dao động đó được gọi là dao động nội mùa: Madden–Julian Oscillation, hay MJO |  MJO mạnh nhất ở tây Thái Bình dương và Ấn Độ dương vào mùa đông Bắc bán cầu, nhưng xảy ra trong tất cả các mùa và có thể nhận thấy ở tất cả các kinh tuyến vùng nhiệt đới, và cũng có ảnh hưởng đến các vĩ độ trung bình |  Nó xuất hiện do sự kết hợp giữa đối lưu nhiệt đới và các hình thế gió quy mô toàn cầu gần xích đạo |  Biên độ và sự duy trì lâu nó đủ để gây ra sự gián đoạn trong gió mùa mùa hè châu Á (ASM) và sự chuyển tiếp trạng thái của hệ thống kết hợp khí quyển-đại dương nhiệt đới |  Nó cũng có thể điều tiết sự xuất hiện và cường độ xoáy thuận nhiệt đới (XTNĐ), bão 15
  16. 8.2.2 Các dao động nhiệt đới: MJO |  Hai EOFs đầu tiên của biến động gió ngày trung bình vĩ hướng ở Nam bán cầu cho tất cả các ngày trong năm |  Các cấu trúc này tương ứng giải thích được 40 và 21% phương sai ngày theo diện tích và khối lượng của gió trung bình vĩ hướng giữa 20°S và 90°S |  Các đường đen đậm là gió trung bình vĩ hướng trung bình năm khí hậu |  Khoảng cách giữa các đường đối với gió trung bình vĩ hướng là 5m/s và đối với EOFs là 0.5m/s |  Các màu chỉ dấu của dị thường EOF |  Mực trên cùng là 1 hPa. 16
  17. 8.2.2 Các dao động nhiệt đới: MJO |  Mặt cắt kinh độ-thời gian của dị thường OLR nhiệt đới đã lọc dải cho các giai đoạn 1996–1997 và 2009–2010 |  OLR lấy trung bình từ 15°S-15°N và các chu kỳ dài hơn 90 ngày và ngắn hơn 15 ngày đã được lọc bỏ |  Màu xanh là âm, khoảng cách giữa các đường là 10W/m2 17
  18. 8.2.2 Các dao động nhiệt đới: MJO |  Dị thường âm thể hiện mây và mưa tăng cường |  Dị thường lớn nhất là ± 40 Wm−2 – rất lớn |  Mạnh nhất vào nửa năm mùa đông Bắc bán cầu | Gián đoạn và không có một chu kỳ cố định nhưng biên độ dao động lớn của OLR xuất hiện với các quy mô thời gian đặc trưng dài hơn 1 tháng | Dị thường thường di chuyển từ tây sang đông, bắt đầu ở khu vực Ấn Độ dương và yếu đi ở tâm Thái Bình dương | Có thể thấy sự lan truyền sang hướng tây với các chu kỳ ngắn hơn của một số hiện tượng 18
  19. 8.2.2 Các dao động nhiệt đới: MJO |  Hồi quy giữa các chuỗi thời gian của vector gió và OLR với EOF thứ nhất và thứ hai của gió vĩ hướng mực 200 hPa và 850 hPa trong nửa năm mùa đông Bắc bán cầu |  Khoảng cách giữa các đường là 2 W/m2 |  Đường màu đen chỉ OLR nhỏ thể hiện mây cao và mưa 19
  20. 8.2.2 Các dao động nhiệt đới: MJO |  Có một dị thường OLR âm lớn có tâm ở khoảng 90°E trên Ấn Độ dương, thể hiện mưa và đối lưu mạnh ở đó |  Dị thường OLR này liên quan với dị thường gió đông mực 850 hPa gần xích đạo mở rộng về phía đông tới tâm Thái Bình dương và dị thường gió tây mở rộng về phía tây đến bờ biển châu Phi Hồi quy của vector gió và OLR đối với |  Gió mực thấp hội tụ ở nơi có mưa xảy ra EOF thứ nhất |  Trên mực 200 hPa, dị thường gió tây mạnh mở rộng về hướng tây từ vùng có OLR nhỏ và đối lưu |  Dị thường gió có độ đứt thẳng đứng lớn, gió tây gần bề mặt và gió đông gần đỉnh tầng đối lưu trên Ấn Độ dương |  Vào thời gian biểu diễn dao động bởi EOF-1, một hoàn lưu gió xoáy nghịch mạnh xuất hiện trên Bắc Thái Bình dương có tâm ở khoảng 40°N ngay phía đông đường đổi ngày và rõ nhất trên mực 850 hPa |  Do đó MJO có ảnh hưởng nhất quán đến hoàn lưu vĩ độ trung bình vào mùa đông |  Dị thường nhiệt MJO tương tác với dòng xiết cận nhiệt đới ở Tây Thái Bình dương để tạo ra dị thường sóng ngoại nhiệt đới này 20
nguon tai.lieu . vn
Toán học Môi trường Vật lý Sinh học Địa Lý Hoá học Nông - Lâm - Ngư Cơ khí - Chế tạo máy Tiếng Anh phổ thông Khoa học ứng dụng Nông - Lâm Kiến thức tổng hợp Giáo dục học Xã hội học