Tài liệu Khảo sát mưa trong bão trên khu vực việt nam

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ---------------------------------------------- NGUYỄN TRỌNG ĐỨC KHẢO SÁT MƢA TRONG BÃO TRÊN KHU VỰC VIỆT NAM LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2016 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ---------------------------------------------- NGUYỄN TRỌNG ĐỨC KHẢO SÁT MƢA TRONG BÃO TRÊN KHU VỰC VIỆT NAM Chuyên ngành: Khí tƣợng và khí hậu học Mã số: 60 44 02 22 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. GS TS PHAN VĂN TÂN 2. TS BÙI HOÀNG HẢI Hà Nội - 2016 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất cứ công trình nào khác. Tác giả Nguyễn Trọng Đức LỜI CẢM ƠN Trước tiên tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Giáo sư Tiến sĩ Phan Văn Tân và Tiến sĩ Bùi Hoàng Hải đã tận tình chỉ bảo, hướng dẫn tôi trong suốt quá trình hoàn thành luận văn này. Xin gửi lời cảm ơn tới tất cả các thầy cô trong khoa Khí tượng Thủy văn Hải dương học và Công nghệ biển đã giúp đỡ, tạo điều kiện tốt nhất cho tôi trong quá trình nghiên cứu. Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè, đồng nghiệp, những người đã luôn bên tôi, động viên và khuyến khích tôi trong quá trình thực hiện luận văn của mình. Mặc dù tôi đã cố gắng hoàn thiện luận văn này, tuy nhiên không tránh khỏi những thiếu sót, tôi rất mong nhận được những đóng góp quý báu của quý thầy cô và các bạn. Hà Nội, tháng 12 năm 2016 Tác giả Nguyễn Trọng Đức MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ................................................................................................................. i DANH MỤC BẢNG ............................................................................................................... ii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ..................................................................................... iii ĐẶT VẤN ĐỀ........................................................................................................................... 1 Chƣơng I: TỔNG QUAN ....................................................................................................... 2 1.1 Những nghiên cứu ngoài nước.......................................................................... 2 1.2 Những nghiên cứu trong nước .......................................................................... 9 1.3 Nhận xét chung ............................................................................................... 11 CHƢƠNG II: PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ SỐ LIỆU................................... 12 2.1 Nội dung nghiên cứu....................................................................................... 12 2.2 Nguồn số liệu .................................................................................................. 13 2.2.1 Số liệu mưa tái phân tích APHORODITE.......................................................... 13 2.2.2. Số liệu quỹ đạo bão IBTrACs ............................................................................. 15 2.2.3. Phân loại năm ENSO........................................................................................... 16 2.3 Phương pháp nghiên cứu ................................................................................ 17 CHƢƠNG III: KẾT QUẢ VÀ PHÂN TÍCH ................................................................... 20 3.1 Mưa trong bão trên khu vực Việt Nam ........................................................... 20 3.1.1 Lượng mưa trung bình năm ................................................................................. 20 3.1.2 Tổng lượng mưa trên khu vực Việt Nam ............................................................ 21 3.1.3 Sự đóng góp của mưa trong bão đối với tổng lượng mưa theo các tháng trên khu vực Việt Nam .................................................................................................................... 23 3.1.4 Phân bố lượng mưa trong bão trung bình qua các giai đoạn ............................. 25 3.1.5 Sự biến động của mưa trong bão theo không gian qua các giai đoạn ............... 31 3.2 Đặc điểm của mưa trong bão trên 7 khu vực nghiên cứu ............................... 34 3.2.1 Sự đóng góp của mưa trong bão đối với từng khu vực ...................................... 35 3.2.2 Tỷ lệ phần trăm đóng góp của mưa trong bão đối với tổng lượng mưa trên các khu vực ..................................................................................................................................... 36 3.2.3 Biến trình năm của mưa trong bão trên các khu vực.......................................... 38 i 3.3 Ảnh hưởng của ENSO đến mưa trong bão trên khu vực Việt Nam ............... 40 3.3.1 Ảnh hưởng của ENSO đến sự biến động lượng mưa trong bão nói chung ...... 40 3.3.2 Ảnh hưởng của ENSO đến sự biến động lượng mưa trong bão trên các khu vực của Việt Nam............................................................................................................................ 41 KẾT LUẬN............................................................................................................................. 43 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................... 45 ii DANH MỤC HÌNH Hình 2.1 Phân vùng khí hậu Việt Nam theo Nguyễn Đức Ngữ và Nguyễn Trọng Hiệu.... 12 Hình 2.2 Phân bố các trạm mưa trong khu vực gió mùa châu Á cho sản phẩm APHRODITE. ......................................................................................................................... 14 Hình 2.3 Cấu trúc file số liệu quỹ đạo bão IBTrACs ............................................................ 16 Hình 2.4 Ngưỡng khoảng cách xác định mưa trong bão ...................................................... 18 Hình 3.1 Lượng mưa trung bình năm giai đoạn 1961-2007 trên khu vực Việt Nam.......... 20 Hình 3.2 Lượng mưa trung bình năm của mưa trong bão giai đoạn 1961-2007 trên khu vực Việt Nam................................................................................................................................... 21 Hình 3.3 Biến động lượng mưa trên khu vực Việt Nam ....................................................... 22 Hình 3.4 Tỷ lệ phần trăm đóng góp của mưa trong bão đối với tổng lượng mưa trên khu vực Việt Nam giai đoạn 1961-2007 ........................................................................................ 22 Hình 3.5 Tỷ lệ phần trăm đóng góp lượng mưa của mưa trong bão đối với tổng lượng mưa theo các tháng trên khu vực Việt Nam giai đoạn 1961-2007 ................................................ 24 Hình 3.6 Lượng mưa trong bão trên cả khu vực Việt Nam giai đoạn 1961-2007 ............... 25 Hình 3.7 Lượng mưa trong bão trung bình trên khu vực Việt Nam ..................................... 26 giai đoạn 1961-1970 và giai đoạn 1971-1980........................................................................ 26 Hình 3.8 Lượng mưa trong bão trung bình trên khu vực Việt Nam ..................................... 27 giai đoạn 1981-1990, giai đoạn 1991-2000 và giai đoạn 1971-1980 ................................... 27 Hình 3.9 Chênh lệch lượng mưa trong bão trung bình trên khu vực Việt Nam giai đoạn 1961-1970 và giai đoạn 1971-1980 so với trung bình nhiều năm 1961-2007..................... 28 Hình 3.10 Chênh lệch lượng mưa trong bão trung bình trên khu vực Việt Nam giai đoạn 1981-1990 và giai đoạn 1991-2000 so với trung bình nhiều năm 1961-2007..................... 29 Hình 3.11 Chênh lệch lượng mưa trong bão trung bình trên khu vực Việt Nam giai đoạn 1961-1970 và giai đoạn 1971-1980 so với trung bình nhiều năm 1961-2007..................... 30 Hình 3.12 Biến động của mưa trong bão trong từng giai đoạn theo vĩ độ ........................... 32 Hình 3.13 Biến động của mưa trong bão trong từng giai đoạn theo kinh độ....................... 34 Hình 3.14 Tỷ lệ phần trăm đóng góp của mưa trong bão trên từng khu vực giai đoạn 19612007........................................................................................................................................... 35 i Hình 3.15 Tỷ lệ phần trăm đóng góp của mưa trong bão đối với tổng lượng mưa trên các khu vực giai đoạn 1961-2007.................................................................................................. 37 Hình 3.16 Lượng mưa trong bão trung bình tháng và lượng mưa không do bão trung bình tháng giai đoạn 1961-2007 trên các khu vực phía Bắc.......................................................... 38 Hình 3.17 Lượng mưa trong bão trung bình tháng và lượng mưa không do bão trung bình tháng giai đoạn 1961-2007 trên các khu vực phía Nam ........................................................ 39 Hình 3.18 Lượng mưa trong bão trung bình năm trên khu vực Việt Nam trong những năm El Nino, La Nina và Trung tính giai đoạn 1961-2007 ........................................................... 40 Hình 3.19 Chênh lệch lượng mưa trong bão trung bình năm trên khu vực Việt Nam trong những năm La Nina, El Nino giai đoạn 1961-2007 .............................................................. 41 Hình 3.20 Tỷ lệ đóng góp lượng mưa trong bão trung bình năm trên các khu vực Việt Nam trong những năm La Nina, El Nino và Trung tính giai đoạn 1961-2007 ............................. 42 DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1 Phân loại năm ENSO ............................................................................. 16 ii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT XTNĐ Xoáy thuận nhiệt đới SST Nhiệt độ mặt nước biển AMO Dao động đa thập kỷ Đại Tây Dương ENSO El Nino Southern Oscillation (El Nino – Dao động Nam) TRMM Tropical Rainfall Measuring Mission (Chương trình đo mưa nhiệt đới bằng vệ tinh) GHCND Mạng lưới lịch sử khí hậu toàn cầu USHCN Mạng lưới lịch sử khí hậu Hoa Kỳ JCDAS Hệ thống đồng hóa khí hậu của Nhật USHCN Mô hình khí hậu khu vực phi thủy tĩnh iii ĐẶT VẤN ĐỀ Việt Nam nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa với bờ biển dài trên 3.200km, thường xuyên phải đối mặt với nhiều loại hình thiên tai, lụt, bão. Trong đó, bão là một hiện tượng thời tiết đặc biệt nguy hiểm gây thiệt hại nghiêm trọng tới hoạt động và cuộc sống của con người. Theo thống kê từ năm 1951 đến năm 2013, trung bình mỗi năm có khoảng 11 cơn bão hoạt động trên khu vực Biển Đông và 5,2 cơn bão đổ bộ vào đất liền nước ta. Bão thường xuất hiện vào những tháng 7, 8, 9 và số lượng bão đổ bộ vào nước ta cũng có xu hướng giảm dần từ Bắc vào Nam. Trong những năm gần đây, dưới tác động của biến đổi khí hậu các cơn bão xuất hiện trái quy luật cũng xuất hiện thường xuyên hơn, trong đó kỷ lục là năm 2014 với 14 cơn bão và 05 áp thấp nhiệt đới ảnh hưởng đến nước ta, trong đó có siêu bão Haiyan. Trên thực tế những thiệt hại chủ yếu do hoàn lưu bão gây mưa lớn, sạt lở đất và lũ quét sau bão còn nguy hại hơn nhiều, đặc biệt là các sự cố sạt lở đất đang ngày càng phổ biến. Nó không chỉ gây thiệt hại nặng nề về kinh tế mà còn cướp đi sinh mạng của rất nhiều người. Trên thế giới hiện nay đã có khá nhiều nghiên cứu về sự biến đổi của mưa trong bão gây ra. Tuy nhiên hiện nay tại Việt Nam, những nghiên cứu về vấn đề này vẫn còn ít trong khi lượng mưa trong bão gây ra có ảnh hưởng lớn và đóng vai trò khá quan trọng. Chính vì vây, trong luận văn này tôi chọn nghiên cứu đề tài “Khảo sát mưa trong bão trên khu vực Việt Nam”. Bố cục luận văn gồm có ba phần:  Chƣơng I: Tổng quan về các nghiên cứu Chương I chủ yếu trình bày về các nghiên cứu trong nước và ngoài nước trước đây về ảnh hưởng của mưa trong bão, cách xác định lượng mưa trong bão.  Chƣơng II: Phƣơng pháp nghiên cứu và số liệu Chương II trình bày về nội dung, phương pháp nghiên cứu và nguồn số liệu được sử dụng trong nghiên cứu.  Chƣơng III: Kết quả và phân tích Chương III sẽ trình bày các kết quả chủ yếu của luận văn và một số đánh giá, phân tích. 1 Chƣơng I: TỔNG QUAN 1.1 Những nghiên cứu ngoài nƣớc Nhận biết được tầm quan trọng của mưa trong bão, các nhà khoa học ngoài nước đã có những nghiên cứu tìm hiểu về sự đóng góp của mưa trong bão đối với tổng lượng mưa trong khu vực và một số đặc điểm của nó liên quan đến các quá trình quy mô lớn. Jiang và Zipser (2009) nghiên cứu về sự đóng góp của bão trong tám mùa bão bằng số liệu TRMM trên sáu khu vực lớn theo mùa và những biến động nội tại. Dựa vào số liệu mưa TRMM nhận được từ Chương trình đo mưa nhiệt đới bằng vệ tinh (Tropical Rainfall Measuring Mission) của đại học Utah, đặc điểm của mưa trong bão được xác định bằng hơn 600 cơn bão đạt cường độ bão nhiệt đới hoặc cao hơn trên toàn cầu suốt tám mùa bão từ năm 1998 đến 2006. Mỗi mùa bão gồm sáu tháng trong một năm. Sáu khu vực được xem xét là: Đại Tây Dương (ATL), Đông trung tâm Thái Bình Dương (EPA), Tây Bắc Thái Bình Dương (NWP), Bắc Ấn Độ Dương (NIO), Nam Ấn Độ Dương (SIO) và Nam Thái Bình Dương (SPA). Số liệu tổng lượng mưa đo bằng radar (TRMM 2A25) và đa vệ tinh (3B42) được dùng để đánh giá đóng góp của lượng mưa trong bão thay đổi theo khu vực, mùa và giữa các năm đến tổng lượng mưa toàn cầu trong suốt mùa bão trên sáu khu vực. Các tác giả xác định số liệu mưa ngày là mưa trong bão hay mưa không do bão bằng cách sử dụng một ngưỡng khoảng cách. Lượng mưa ngày tại một ô lưới được xác định là mưa trong bão nếu có tồn tại một cơn bão mà tâm bão nằm trong phạm vi 500km quanh ô lưới đó. Lượng mưa ngày tại ô lưới được xác định là mưa không phải do bão nếu không tồn tại bão hoặc khoảng cách từ ô lưới tới tâm bão xa hơn 500km. Kết quả của nghiên cứu cho thấy rằng: (1) Lượng mưa trong bão đóng góp cho tổng lượng mưa các khu vực tương ứng là 8% - 9%, 7%, 11%, 5%, 7% - 8%, 3% - 4% cho khu vực Đại Tây Dương, Đông trung tâm Thái Bình Dương, Tây Bắc Thái Bình Dương, Bắc Ấn Độ Dương, Nam Ấn Độ Dương và Nam Thái Bình Dương; (2) Lượng mưa trong bão đóng góp lớn nhất là ở khu vực phía Đông trung tâm Thái Bình Dương gần với bờ biển Mexico Baja California (khoảng 55%), khu vực Nam Ấn Độ Dương gần bờ biển Úc (khoảng 55%) và khu vực Tây Bắc Thái Bình Dương 2 gần Đài Loan (khoảng từ 35% - 40%); (3) Tỷ lệ phần trăm lượng mưa trong bão đóng góp lớn nhất là vào tháng 9 ở khu vực Đại Tây Dương, tháng 8 và tháng 9 ở khu vực phía Đông trung tâm Thái Bình Dương, tháng 8 ở khu vực Tây Bắc Thái Bình Dương, tháng 5 ở khu vực Bắc Ấn Độ Dương, tháng 3 ở khu vực Nam Ấn Độ Dương, tháng 1 và tháng 2 ở khu vực Nam Thái Bình Dương; (4) Tỷ lệ phần trăm của lượng mưa trong bão đóng góp trong những năm El Nino cao hơn so với những năm La Nina đối với khu vực Đông trung tâm Thái Bình Dương và Tây Bắc Thái Bình Dương. Xu hướng này ngược lại cho khu vực Đại Tây Dương, Bắc Ấn Độ Dương và gần như không chênh lệch đối với khu vực Nam Ấn Độ Dương, Nam Thái Bình Dương. Tuy nhiên dữ liệu dùng trong nghiên cứu thời gian chưa đủ dài để có thể phát hiện những đặc điểm thống kê dài hạn. Để đánh giá sự đóng góp của bão tới tổng lượng mưa khu vực Bắc Đại Tây Dương, Rodgers và ccs (2001) đã sử dụng bộ số liệu lượng mưa quan trắc được từ vệ tinh trong thời gian 11 năm từ 1987 – 1998. Khác so với nghiên cứu trên, các tác giả xác định lượng mưa trung bình tháng của mưa trong bão trong bán kính 444 km của tâm bão. Số liệu mưa trong bão thu được từ vệ tinh được sử dụng để đánh giá tác động của mưa trong bão trong sự thay đổi về phân bố địa lý, mùa, sự dịch chuyển của tổng lượng mưa Bắc Đại Tây Dương trong suốt tháng 6 đến tháng 11 khi mà các cơn bão xuất hiện nhiều nhất. Các kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng: (1) Mưa trong bão đóng góp tương ứng 4%, 3%, 4% đến tổng lượng mưa khu vực phía Tây, phía Đông và toàn bộ khu vực Bắc Đại Tây Dương; (2) Mưa trong bão lớn nhất ở khu vực Bắc Đại Tây Dương xấp xỉ 5o – 10o về phía cực so với cực đại mưa không do bão gây ra; (3) Phần trăm đóng góp của mưa trong bão lớn nhất gần 30% được tìm thấy ở phía Đông Bắc của Puerto Rico, giữa khu vực cận nhiệt đới Bắc Đại Tây Dương và phía Tây Châu Phi; (4) Không có độ trễ giữa cực đại mưa trong bão và mưa không do bão gây ra ở khu vực phía Tây Bắc Đại Tây Dương trong khi ở khu vực phía Đông Bắc Đại Tây Dương cực đại mưa trong bão xuất hiện trước mưa không do bão. Sự trễ này có thể là do mưa trong bão phụ thuộc nhiều vào tần số của các nhiễu động sóng đông Châu Phi đạt cực đại muộn vào tháng 8 và đầu tháng 12 trong khi lượng mưa không do bão chủ yếu phụ thuộc vào sự xuất hiện và 3 sức mạnh của cả ITCZ và hệ thống; (5) Cường độ bão Bắc Đại Tây Dương tạo ra lượng mưa lớn nhất ở vĩ độ cao hơn; (6) Pha El Nino hạn chế lượng mưa trong bão. Để tìm hiểu về sự đóng góp của bão vào lượng mưa trên khu vực nước Úc, Dare và ccs (2011) đã sử dụng số liệu lượng mưa trong bão trên lục địa nước Úc được quan trắc 41 mùa bão từ năm 1969/70 đến 2009/10. Trong số 481 cơn bão quan trắc được trong khu vực thì có 318 cơn bão vượt qua bờ biển hoặc nằm trong phạm vi 500km bờ biển đều được xét đến trong nghiên cứu này. Mưa trong bão được xác định là lượng mưa quan trắc được trong phạm vi 500km từ trung tâm bão trong mỗi 6 giờ quan trắc. Những đóng góp trung bình mùa của mưa trong bão (tháng 11/tháng 4) đối với tổng lượng mưa là lớn nhất dọc theo bờ biển phía Bắc từ 120o – 150oE. Tuy nhiên tỷ lệ lượng mưa trong bão đóng góp lớn nhất ở phía Tây của 125oE với giá trị trung bình ven biển là 20% - 40% và giá trị ở đất liền khoảng 20%. Xa hơn về phía Đông thì tỷ lệ ở gần bờ biển chỉ chiếm khoảng 10% và trong nội địa giá trị còn thấp hơn. Mưa trong bão ở đất liền lớn nhất ở phần phía Tây của lục địa. Trong những tháng cao điểm mùa bão (tháng 1 đến tháng 3), mưa trong bão đóng góp khoảng 40% với tổng lượng mưa các vùng bờ biển phía Tây của 120oE trong khi vào tháng 12, mưa trong bão đóng góp khoảng 60% - 70% so với tổng lượng mưa phía Tây 115oE. Mưa trong bão thay đổi mạnh giữa mùa bão với một số dải kinh độ không có mưa trong bão trong một số mùa. Đối với dải kinh độ 110 o – 115oE mưa trong bão đóng góp không đồng nhất, thay đổi từ 0% - 86%. Điều này ảnh hưởng đến nguồn cung cấp nước, mực nước ở đập chứa giảm xuống mức thấp trong một số năm trong khi đập chứa lại đầy trong những năm khác có lũ lụt liên quan tới bão. Gleason (2006) sử dụng số liệu mưa ngày từ dữ liệu mạng lưới lịch sử khí hậu toàn cầu (GHCND) từ năm 1950-2004, bao gồm 1751 trạm để nghiên cứu về các đặc điểm của mưa trong bão trên khu vực Hoa Kỳ. Tác giả khẳng định mưa trong bão đóng vai trò quan trọng trong tổng lượng mưa của Đông Nam Hoa Kỳ. Ngưỡng khoảng cách được sử dụng để xác định mưa trong bão là 600km. Mục tiêu của nghiên cứu là phát triển đặc tính khí hậu của mưa trong bão theo không gian và thời gian. Các kết quả được chia phân tích thành các giai đoạn: cả mùa bão (tháng 4 sáu đến tháng mười một), đỉnh mùa bão (tháng 8 đến tháng 10) và mỗi tháng của mùa bão. Ngoài ra các kết quả về lượng mưa cũng được phân tích với các chế độ ENSO và dao động đa thập kỷ Đại Tây Dương (AMO). Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng, trung bình mưa trong bão đóng góp từ 0% - 20% hoặc nhiều hơn cho tổng lượng mưa mùa. Ngoài ra, mưa trong bão ở các khu vực ven biển lớn hơn hẳn các khu vực khác, đặc biệt là ở phía Đông Carolinas và Panhandle của Florida. Biến trình năm của các pha ENSO cùng với pha nóng và lạnh của AMO đóng một vai trò quan trọng trong mưa trong bão, đặc biệt là mưa trong bão xuất hiện nhiều hơn trong suốt pha ENSO lạnh. Nghiên cứu của Nogueira và ccs (2012) cũng xem xét sự biến đổi của lượng mưa trong bão ở miền Đông Hoa Kỳ và sự liên quan của nó với AMO và ENSO. Các tác giả sử dụng số liệu mưa ngày, tháng từ mạng lưới lịch sử khí hậu Hoa Kỳ (USHCN) trong khoảng thời gian từ 1960-2007, bao gồm 1221 trạm. Ngưỡng khoảng cách được sử dụng để xác định mưa trong bão nhỏ hơn so với Gleason (2006) là 500km. Nghiên cứu chỉ ra lượng mưa dọc theo miền Đông của Hoa kỳ thay đổi lớn với khả năng cung cấp tổng lượng mưa vượt quá 100% giá trị trung bình hằng năm tại các khu vực cách bờ biển hàng trăm km. Tuy nhiên sự phân bố theo không gian, thời gian của lượng mưa trong bão biến đổi chưa đặc trưng hoàn toàn cho khu vực này, đặc biệt đối với các dao động khí hậu quy mô lớn như ENSO và AMO. Mục tiêu của nghiên cứu là đánh giá sự biến đổi theo thời gian, xu hướng của lượng mưa trong bão từ năm 1960 và mô tả sự thay đổi không gian của lượng mưa trong bão cùng với sự thay đổi của ENSO và AMO. Sáu khu vực giải thích 67,5% tổng sự thay đổi của lượng mưa trong bão: PC1 (Đông Bắc) chiếm 26,7%, PC2 (Ohio Valley) chiếm thêm 13,4%. PC3 (Đông Nam), PC4 (bờ biển vịnh trung tâm), PC5 (Great Plains), PC6 (Texas) chiếm lần lượt là 9,8%, 8,7%, 4,7% và 4,5% của sự thay đổi. Những khu vực trên cho thấy tác động rõ rệt do quỹ đạo bão. Sự thay đổi lượng mưa trong bão cho thấy rằng một số trạm dọc theo bờ biển vịnh Mexico và Đông Bắc Hoa Kỳ đã có xu hướng tăng hằng năm (mức độ tin cậy 95%). Có một mối tương quan dương (mức độ tin cậy 95%) giữa lượng mưa trong bão và AMO trên cả khu vực Florida cũng như ở trung tâm Texas. Ngoài ra có một mối 5 quan hệ quan trọng tồn tại ở Texas với ENSO, cụ thể là các sự kiện El Nino (La Nina) đóp góp vào sự tăng (giảm) lượng mưa trong bão ở Texas. Nhìn chung nghiên cứu này đã xác định sự đóng góp của mưa TC tương ứng với sáu vùng lãnh thổ trên phía Đông Hoa Kỳ và mối liên hệ với AMO, ENSO. Kết quả này giúp hiểu rõ hơn về tác động của lượng mưa trong bão và có thể có ích trong việc đánh giá giảm thiểu và quy hoạch nông nghiệp. Ảnh hưởng của mưa trong bão trên khu vực Thái Bình Dương cũng được các tác giả ngoài nước nghiên cứu, quan tâm, đánh giá. Englehart and Douglas (2001) tìm hiểu vai trò của bão khu vực Đông Bắc Thái Bình Dương đối với lượng mưa miền Tây Mexico. Mưa trong bão được xác định là mưa ngày trong phạm vi 550km từ trung tâm bão. Dựa vào số liệu bão từ năm 1949 đến năm 1997 của 18 trạm khí tượng đại điện ở phía Tây Mexico, nghiên cứu chỉ ra lượng mưa trong bão gây ra chiếm từ 20-60% tổng lượng mưa dọc bờ biển Thái Bình Dương, trong những trường hợp đặc biệt có thể chiếm 25-30% tổng lượng mưa khu vực phía Tây. Nghiên cứu này cũng đề cập đến biến trình năm của mưa trong bão và lượng mưa không do bão ở miền Tây Mexico. Kết quả cho thấy quy mô không gian của mưa trong bão lớn hơn so với mưa không do bão. Lượng mưa không do bão thể hiện xu thế khá rõ, có thể yếu tố này gắn liền bới các biến động dài kỳ trong hệ thống đại dương và khí quyển. Trong khi đó mưa trong bão biến động qua các năm có liên quan đến các quá trình quy mô lớn như ENSO và trạng thái nhiệt độ mặt nước biển (SST) phía Bắc Thái Bình Dương. Hattori và ccs (2010) đã nghiên cứu sự đóng góp của mưa trong bão thay đổi theo mùa ở Tây Bắc Thái Bình Dương bằng việc sử dụng số liệu tái phân tích của Nhật (JRA-25) và dữ liệu từ hệ thống đồng hóa khí hậu (JCDAS) từ năm 1979 đến năm 2006. Ngưỡng khoảng cách nghiên cứu sử dụng để xác định mưa trong bão là 500km. Ngoài ra, các cơn bão được sử dụng trong nghiên cứu phải có tốc độ gió lớn nhất được duy trì lớn hơn 17m/s, những áp thấp nhiệt đới đang trong trạng thái phát triển và sẽ phát triển thành các cơn bão phù hợp điều kiện trên. Sự thay đổi lượng mưa theo mùa được phân thành ba loại theo Hattori và ccs (2005) bằng sự thay đổi về hướng Bắc và lượng mưa tăng từ tháng 6 đến tháng 8 (Nhóm A cho thấy không 6 có sự thay đổi về hướng Bắc hay đúng hơn là có sự thay đổi về phía Nam; Nhóm B cho thấy sự thay đổi về phía Bắc từ khoảng 5oN đến 15oN; Nhóm C cho thấy sự thay đổi về phía Bắc từ 15oN đến 25 oN). Nghiên cứu chỉ ra tỷ lệ đóng góp của lượng mưa trong bão ở Tây Bắc Thái Bình Dương trung bình là 19,8%, tối đa là 46,7% và tỷ lệ đó lớn hơn khi tổng lượng mưa trung bình tháng tăng. Trong ba loại mô hình thay đổi theo mùa, lượng mưa trong bão thay đổi tương ứng với các đặc điểm về tổng lượng mưa và đóng góp sự thay đổi lượng mưa ngày 0,5 – 1,8mm đối với lượng mưa trung bình khu vực. Giữa hai loại cho thấy sự thay đổi về hướng Bắc và sự gia tăng về lượng mưa, mưa trong bão gây ra 31% - 41% sự khác biệt về lượng mưa. Lượng mưa trong bão đóng góp lớn nhất đối với loại cho thấy sự dịch chuyển về phía Bắc nhiều nhất và lượng mưa tăng; tỷ lệ tối đa đạt đến 70% khu vực phía Đông của Đài Loan và bão đóng góp 3 – 5 độ của sự dịch chuyển về phía Bắc của lượng mưa ở Tây Bắc Thái Bình Dương. Các nghiên cứu về mưa trong bão trên khu vực Việt Nam hiện nay còn khá ít. Tuy nhiên có thể nhắc đến nghiên cứu của Nguyễn Thị Hoàng Anh và ccs (2012) sử dụng số liệu quỹ đạo bão và dữ liệu mưa ngày từ 15 trạm khí tượng cho giai đoạn 1961 – 2008 cho các khu vực ven biển của Việt Nam nhằm tìm hiểu các đặc trưng lượng mưa liên hệ với bão ở Việt Nam. Ngưỡng khoảng cách mà các tác giả sử dụng để xác định mưa trong bão là 600km, giống với Gleason (2006). Kết quả nghiên cứu cho thấy lượng mưa trong bão tối đa xảy ra từ tháng 7 đến tháng 9 tại khu vực phía Bắc trong khi tổng lượng mưa tại các trạm phía Nam chủ yếu là mưa không do bão. Lượng mưa trong bão tập trung ở các khu vực miền trung với đỉnh điểm là vào tháng 10, tháng 11. Tỷ lệ đóng góp của mưa trong bão thay đổi từ 0 ~ 25% và đạt giá trị tối đa trong khu vực 16oN – 18oN trong tháng 9. Miền Trung của Việt Nam có tỷ lệ TC_R50 (số ngày xảy ra mưa trong bão lớn hơn 50mm) tối đa trong tháng 9, tháng 10 tương ứng với thời kỳ tần suất bão cao nhất. Trong những năm El Nino (La Nina), tỷ lệ mưa trong bão và tỷ lệ TC_50 ở khu vực miền Trung giảm (tăng) vào tháng 10, tháng 11. Các pha La Nina ảnh hưởng mạnh đến lượng mưa trong bão hơn là pha El Nino. Cùng thời điểm này nhóm tác giả tiếp tục xem xét về xu hướng dài hạn của 7 lượng mưa trong bão trên toàn Việt Nam và bốn khu vực, cụ thể là: REG1 (phía bắc 20oN), REG2 (17o – 20oN), REG3 (12o – 17oN), REG4 (phía nam 12oN). Nghiên cứu sử dụng số liệu quỹ đạo bão và dữ liệu mưa ngày từ 58 trạm khí tượng trng giai đoạn từ 1961 – 2008. Kết quả cho thấy xu hướng tăng về TCRA (tổng lượng mưa trong bão) và TC_R50 được quan sát thấy ở hầu hết các trạm ven biển miền Trung trong suốt quãng thời gian nghiên cứu. Không có xu hướng rõ rệt nào được phát hiện ở khu vực REG1, REG2, REG4; trong khi xu hướng tăng rõ rệt về cả TCRA và TC_R50 được phát hiện ở REG3. Sự gia tăng của lượng mưa trong bão chủ yếu được đóng góp từ những ngày xảy ra mưa lớn do bão trong khu vực REG3. Kết quả trên có thể gợi ý nguyên nhân của xu hướng gia tăng của lượng mưa lớn ở khu vực REG3 là bởi lượng mưa trong bão, trong khi xu hướng giảm ở khu vực REG1 là do lượng mưa không phải do bão. Kiều Thị Xin và ccs (2015) sử dụng mô hình khí hậu khu vực phi thủy tĩnh (NHRCM) để mô phỏng, dự tính lượng mưa và hoạt động của bão trên khu vực Việt Nam. Kết quả mô phỏng lượng mưa cho thấy các trung tâm mưa lớn được ghi lại tốt vào tháng 3. Dự tính bởi mô hình NHRCM sử dụng kết quả đầu ra của mô hình Viện nghiên cứu khí tượng hoàn lưu chung khí quyển 3.2 với kịch bản RCP8.5 cho thấy lượng mưa trong bão giảm rõ ở Tây Bắc và miền Trung vào tháng 6 đến tháng 8, trong khi tăng đáng kể ở Đông Bắc và miền Trung vào tháng 9 – tháng 10. Mô hình đánh giá thấp số lượng và khu vực hoạt động của bão trong nửa đầu mùa bão nhưng đánh giá cao hơn ít trong nửa cuối mùa bão so với thực tế. Dự tính cho thấy bão giảm cả về số lượng và phạm vi hoạt động trong tương lai gần và xa. Hơn thế nữa, số lượng bão tối đa xuất hiện muộn hơn một tháng so với khí hậu hiện nay trong khi số lượng bão giảm đáng kể trong tháng 7, 8 trong tương lai xa. Lượng mưa trong bão tăng ở miền Bắc Việt Nam tăng lên so với giai đoạn ban đầu. Lượng mưa trong bão cũng tăng lên ở Trung Trung Bộ trong tương lai gần nhưng giảm ở Nam Trung Bộ trong tương lai gần và xa. Ngược lại, lượng mưa không phải do bão có thể giảm ở phía Bắc Việt Nam trong tương lai, giảm ở miền Trung trong tương lai gần nhưng tăng lên ở Nam Trung Bộ trong tương lai xa. 8 1.2 Những nghiên cứu trong nƣớc Mặc dù đã có nhiều công trình nghiên cứu của các nhà khoa học nước ngoài về mưa trong bão trên thế giới nhưng ở Việt Nam các nghiên cứu trong nước chỉ đang tập trung vào nghiên cứu về đặc điểm hoạt động, tính chất của bão. Vũ Thanh Hằng và ccs (2010) đã nghiên cứu đặc điểm hoạt động của bão ở vùng biển gần bờ Việt Nam giai đoạn 1945-2007. Từ các dữ liệu về bão khai thác được, một số đặc trưng thống kê được tính toán và sử dụng để phân tích như lịch bão, tần số bão và xu thế tuyến tính giữa số lượng bão hoạt động trên các vùng biển và thời gian để đánh giá sự biến đổi của bão. Kết quả nhận được cho thấy số cơn bão ở các vùng biển gần bờ Việt Nam đều có xu thế tăng lên, tăng mạnh nhất là ở vùng biển Đà Nẵng - Bình Định và tăng ít nhất là ở vùng biển Ninh Thuận - Bình Thuận.Trong những năm xảy ra hiện tượng La Niña số lượng bão ở vùng biển gần bờ Việt Nam thường nhiều hơn trong những năm xảy ra hiện tượng El Niño. Thời gian bắt đầu mùa bão ở các vùng biển gần bờ Việt Nam có xu hướng chậm dần và ngắn lại từ bắc vào nam. Vùng biển Bắc Bộ là nơi tập trung bão cả về số lượng lẫn cường độ, trong khi đó vùng biển Ninh Thuận - Bình Thuận và Nam Bộ là khu vực ít bão hơn cả. Tần số bão - áp thấp nhiệt đới ở bảy vùng biển gần bờ Việt Nam trong thời kỳ 1945-1960 thường ít hơn so với thời kỳ 1991-2000, tần số bão cực đại thường tập trung vào thời kỳ 1996-2000. Bão có xu hướng hoạt động về phía nam hơn, tuy nhiên mức độ biến động không lớn. Đinh Văn Ưu (2010) cũng xem xét sự biến động hoạt động đổ bộ của bão nhiệt đới vào bờ biển Việt Nam dựa trên cơ sở dữ liệu về bão của các tâm Trung tâm lưu trữ quốc tế (HKO, JTWC, RSMC, Tokyo – TC) từ năm 1951 đến 2010 thiết lập các chuỗi số liệu cơ bản về bão trên các khu vực theo quy mô ảnh hưởng đến dải bờ biển Bắc Bộ. Các kết quả nghiên cứu bao gồm quy luật chung và xu thế biến đổi dài hạn có khả năng chịu ảnh hưởng của biến đổi khí hậu. Bên cạnh các dao động chu kỳ nhiều năm và thập niên, số lượng bão trên khu vực Tây Bắc Thái Bình Dương có xu thế biến đổi không như nhau đối với các cấp bão. Nếu so sánh cực đại và cực tiểu trong dao động số lượng bão giữa các thập niên, có thể nhận thấy sự giảm nhẹ của bão từ cấp 10 trở lên, đây có thể là nguyên nhân giảm nhẹ tổng số 9 lượng bão và áp thấp nhiệt đới trên toàn khu vực. Trên khu vực Biển Đông tổng số bão và áp thấp nhiệt đới có xu hướng tăng nhẹ. Các loại bão có cường độ mạnh, đặc biệt bão cấp 10 và 11 lại có xu thế giảm. Dư Văn Toán và ccs (2014) đã có một số đánh giá thống kê về tính chất của bão Biển Đông và vùng bờ biển Việt Nam giai đoạn 1951-2013. Các kết quả cho thấy là tổng số bão Biển Đông là 695 cơn với trung bình năm là hơn 11 cơn và tại bờ biển Việt Nam là 327 cơn với trung bình là 5,2 cơn/năm. Bão hoạt động chủ yếu vào các tháng 7, 8 và 9. Số lượng điểm đổ bộ vào Việt Nam được chia theo 7 vùng và có phân bố giảm dần hướng Bắc Nam từ vùng I đến vùng VII. Tổng hơn 120 cơn vùng I gấp 4 lần so với vùng VII (khoảng 30 cơn). Xu thế biến đổi về số lượng bão qua 6 thập niên theo số liệu hiện có từ 1951 đến 2010 thể hiện không thật sự rõ ràng với xu thế chung là giảm nhẹ 0,1 cơn/thập kỷ. Mới gần đây, Đinh Bá Duy và ccs (2016) đã sử dụng nguồn số liệu của Trung tâm Khí tượng Khu vực RSMC (Nhật Bản) để nghiên cứu đặc điểm hoạt động của XTNĐ trên khu vực Tây BắcThái Bình Dương, Biển Đông và vùng trực tiếp bị ảnh hưởng trên lãnh thổ Việt Nam giai đoạn 1978-2015. Kết quả nghiên cứu cho thấy số lượng XTNĐ tại cả hai khu vực trên thể hiện mối quan hệ tuyến tính yếu. Trên 68% số lượng XTNĐ thường xuất hiện từ tháng 6 tới 11, trong đó 41% tập trung vào tháng 8, 9 trên khu vực Tây Bắc Thái Bình Dương còn trên Biển Đông XTNĐ chủ yếu tập trung từ tháng 7 tới 10. Trong giai đoạn trên số lượng XTNĐ đạt cường độ bão rất mạnh chiếm khoảng 55% và 34% trong tổng số lượng XTNĐ tương ứng trên khu vực Tây Bắc Thái Bình Dương và Biển Đông. Số lượng XTNĐ ảnh hưởng trực tiếp hàng năm tập trung nhiều nhất (từ 6 tới 8 cơn bão/năm tùy vị trí) tại Hà Tĩnh trở lên các tỉnh phía Bắc như Quảng Ninh, Hải Phòng; ít hơn (từ 3 tới 5 cơn bão/năm) ở dải miền Trung từ Bình Thuận trở lên tới Quảng Bình và thấp nhất chỉ khoảng 0 tới 3 cơn bão/năm đổ bộ vào khu vực Nam Bộ. Trên khu vực Quần đảo Hoàng Sa nằm trong vùng ảnh hưởng trực tiếp của trung bình từ 11 tới 12 XTNĐ/năm, cao gấp đôi so với số lượng 5 tới 6 XTNĐ/năm tại khu vực Quần đảo Trường Sa. Nhằm nghiên cứu tác động của ENSO đến thời tiết, khí hậu, môi trường và 10 kinh tế-xã hội ở Việt Nam. Nguyễn Đức Ngữ (2007) đã tính toán và chỉ ra các đơt El Nino, La Nina và tác động của nó đến một số các yếu tố khí tượng thủy văn như hoạt động của bão và áp thấp nhiệt đới, tần số front lạnh, nhiệt độ, lượng mưa, mực nước biển, độ mặn, dòng chảy song ngòi,... cho một số khu vực cụ thể ở Việt Nam. Ngoài ra tác giả cũng đưa ra một số giải pháp nhằm hạn chế thiệt hại do ENSO gây ra. Mặc dù các nghiên cứu trong nước mới chỉ tập trung nghiên cứu về các đặc điểm và tính chất của bão ở khu vực Việt Nam, tuy nhiên các nghiên cứu trên cũng cung cấp nhiều thông tin quan trọng trong việc tìm hiểu về ảnh hưởng của mưa trong bão. 1.3 Nhận xét chung Từ những nghiên cứu ngoài nước và trong nước ta có thể thấy rằng lượng mưa trong bão đóng một vai trò đáng kể đối với tổng lượng mưa cho mỗi khu vực, đặc biệt là vào những tháng mùa bão. Lượng mưa trong bão gây ra có thể được xác định là lượng mưa nhận được trong vùng bán kính xung quanh tâm bão (444-600km trong những nghiên cứu ở trên). Lượng mưa trong bão khác nhau ở từng khu vực, biến đổi theo không gian, thời gian và theo sự biến đổi của các quá trình quy mô lớn như ENSO hay AMO. Tìm hiểu về mưa trong bão giúp ta có hiểu biết về ảnh hưởng của mưa trong bão và có thể có ích trong việc đánh giá, giảm thiểu tác hại và quy hoạch nông nghiệp. 11