NGHIÊN CỨU DỰ BÁO HẠN MÙA CÁC ĐỢT XÂM NHẬP LẠNH ĐẾN VIỆT NAM BẰNG MÔ HÌNH KHÍ HẬU KHU VỰC_10263912052019

1. ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
Vũ Văn Khương
NGHIÊN CỨU DỰ BÁO HẠN MÙA CÁC ĐỢT XÂM NHẬP
LẠNH ĐẾN VIỆT NAM BẰNG MÔ HÌNH KHÍ HẬU KHU VỰC
LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC
Hà Nội - 2017

2. 2
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
Vũ Văn Khương
NGHIÊN CỨU DỰ BÁO HẠN MÙA CÁC ĐỢT XÂM NHẬP
LẠNH ĐẾN VIỆT NAM BẰNG MÔ HÌNH KHÍ HẬU KHU VỰC
Chuyên ngành: Khí tượng và khí hậu học
Mã số: 60440222
LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
GS. TS. Phan Văn Tân
Hà Nội - 2017

3. 1
LỜI CẢM ƠN
Luận văn được hoàn thành dưới sự hướng dẫn của GS.TS. Phan Văn Tân.
Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành nhất tới thầy Phan Văn Tân, người đã
hướng dẫn, giúp đỡ nhiệt tình và cung cấp những kiến thức quý báu, những lời
khuyên chân thành và niềm say mê nghiên cứu khoa học trong suốt quá trình học
tập tại trường.
Tác giả cũng xin gửi lời cảm ơn đến các thày cô giảng viên của Khoa Khí
tượng Thủy văn và Hải dương học, Phòng Sau Đại học (Trường Đại học Khoa học
Tự nhiên), các anh chị em ở phòng Dự báo hạn ngắn cũng như phòng Dự báo hạn
vừa và dài - Trung tâm Dự báo khí tượng thủy văn Trung ương đã cung cấp cho tác
giả những tài liệu và lời khuyên bổ ích. Đặc biệt, tác giả cũng xin gửi lời cảm ơn
đến em Phạm Quang Nam và Nguyễn Văn Nhâm, những người đã giúp đỡ một
cách nhiệt tình và vô tư trong quá trình giúp đỡ và hướng dẫn chạy nghiệp vụ mô
hình RegCM và WRF.
Tác giả
Vũ Văn Khương

4. 2
Mục lục
LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................1
Danh mục hình ............................................................................................................4
Danh mục bảng ...........................................................................................................5
Danh mục ký hiệu và các chữ viết tắt .........................................................................6
Lời nói đầu ..................................................................................................................7
Chương 1 – Tổng quan................................................................................................9
1.1. Khái niệm..........................................................................................................9
1.1.1. Khái niệm và định nghĩa về gió mùa..........................................................9
1.1.2. Những nhân tố hình thành gió mùa..........................................................11
1.1.3. Khái niệm về không khí lạnh....................................................................12
1.2. Tình hình nghiên cứu ngoài nước...................................................................14
1.3. Tình hình nghiên cứu trong nước ...................................................................19
1.4. Nhận xét chung...............................................................................................22
Chương 2. Số liệu và phương pháp............................................................................24
2.1. Số liệu quan trắc các đợt KKL ở Việt Nam....................................................24
2.2. Số liệu tái phân tích ERA - Interim. ...............................................................24
2.3. Khu vực tính toán số liệu................................................................................24
2.4. Số liệu dự báo từ các mô hình khu vực ..........................................................25
2.4.1. Giới thiệu sơ bộ chung về hai mô hình RegCM và WRF .........................25
2.4.2. Mô tả cách thực hiện chạy dự báo. ..........................................................26
2.4.3. Số liệu mô hình được sử dụng trong luận văn. ........................................28
2.5. Các chỉ tiêu xác định KKL xâm nhập.............................................................28
2.5.1. Chỉ tiêu 1. .................................................................................................28
2.5.2. Chỉ tiêu 2. .................................................................................................28
2.5.3. Chỉ tiêu 3. .................................................................................................29
2.5.4. Chỉ tiêu 4 ..................................................................................................29
2.5.5. Chỉ tiêu 5 ..................................................................................................29
2.6. Phương pháp dự báo hạn mùa các đợt xâm nhập lạnh đến Việt Nam bằng mô
hình khí hậu khu vực. ............................................................................................30
2.7. Phương pháp đánh giá. ...................................................................................32
2.7.1. Sai số trung bình hay sai số hệ thống ME................................................32

5. 3
2.7.2. Sai số trung bình tuyệt đối MAE ..............................................................32
2.7.3. Hệ số tương quan .....................................................................................32
Chương 3. Kết quả và thảo luận................................................................................34
3.1. Thử nghiệm xác định các đợt KKL theo các chỉ tiêu thực nghiệm................34
3.1.1. Chỉ tiêu 3. .................................................................................................34
3.1.2. Chỉ tiêu 4 ..................................................................................................35
3.1.3. Các chỉ tiêu khác......................................................................................36
3.2. Thử nghiệm xây dựng chỉ tiêu xác định các đợt KKL cho Việt Nam dựa trên
số liệu tái phân tích ERA interim ..........................................................................36
3.2.1. Khí áp .......................................................................................................36
3.2.2. Nhiệt độ ....................................................................................................37
3.2.3. Gió............................................................................................................37
3.2.4. Chỉ tiêu xác định thời gian kết thúc của một đợt không khí lạnh ............40
3.3. Thử nghiệm áp dụng bộ chỉ tiêu để dự báo số đợt KKL cho Việt Nam dựa
trên số liệu sản phẩm của mô hình khí hậu khu vực cho ba mùa đông (từ tháng 9
năm 2012 đến hết tháng 6 năm 2015)....................................................................45
3.3.1. Mô hình RegCM .......................................................................................45
3.3.2. Mô hình WRF ...........................................................................................48
Nhận xét chương 3.................................................................................................50
Kết luận .....................................................................................................................53
TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................54
Phụ lục.......................................................................................................................57

6. 4
Danh mục hình
Hình 1.1. Phân vùng gió mùa của Trần Công Minh. 10
Hình 2.1 Khu vực tính toán số liệu trong luận văn 25
Hình 2.2. Sơ đồ cấu trúc của phương pháp xây dựng luận văn. 31
Hình 3.1. Kết quả số đợt KKL phát hiện bởi bộ chỉ tiêu 3. 33
Hình 3.2. Kết quả số đợt KKL phát hiện bởi bộ chỉ tiêu 4. 34
Hình 3.3. Biểu đồ tần suất xuất hiện của các đợt KKL theo giá trị biến
thiên khí áp trung bình 24 giờ (%).
35
Hình 3.4. Đồ thị khảo sát yếu tố gió tại khu vực 2. 38
Hình 3.5. Bộ chỉ tiêu xác định các đợt KKL trên cơ sở số liệu tái phân tích
ERA Interim trong 22 mùa đông (từ tháng 9 năm 1993 đến hết tháng 6 năm
2015)
43

7. 5
Danh mục bảng
Bảng 1.1. Một số chỉ tiêu xác định một đợt KKL của một số nước. 16
Bảng 1.2. Một số nhóm chỉ số xác định cường độ của các đợt KKL. 17
Bảng 1.3. Tần suất KKL xâm nhập xuống miền Bắc Việt Nam. 21
Bảng 3.1. Kết quả khảo sát 4 ngưỡng tốc độ gió của nhóm 2. 38
Bảng 3.2 - Các ngưỡng chỉ tiêu với các ngưỡng phân chia nhóm theo các
giá trị biên thiên khí áp trung bình trong 24 giờ
39
Bảng 3.3. Kết quả khảo sát theo 4 ngưỡng biến thiên khí áp 40
Bảng 3.4. Số đợt KKL được phát hiện bởi bộ chỉ tiêu CTK từng tháng
trên bộ số liệu tái phân tích ERA interim trong 22 mùa đông (từ tháng 8
năm 1993 đến hết tháng 6 năm 2015).
42
Bảng 3.5. Số đợt KKL khống phát hiện bởi bộ chỉ tiêu CTK từng tháng
trên bộ số liệu tái phân tích ERA interim trong 22 mùa đông (từ tháng 8
năm 1993 đến hết tháng 6 năm 2015).
44
Bảng 3.6. Số đợt KKL trong từng tháng dự báo bằng mô hình RegCM cho
các hạn 1-6 tháng
45
Bảng 3.7. Bảng số liệu so sánh giữa thực tế quan trắc với số đợt KKL của
mô hình RegCM dự báo trong 3 mùa đông
46
Bảng 3.8. Số đợt KKL trong từng tháng dự báo bằng mô hình WRF cho
các hạn từ 1 đến 6 tháng.
47
Bảng 3.9. Bảng số liệu so sánh giữa thực tế quan trắc với số đợt KKL của
mô hình WRF dự báo trong 3 mùa đông
48

8. 6
Danh mục ký hiệu và các chữ viết tắt
RegCM – Mô hình khí hậu khu vực (Regional Climate Model).
WRF – Mô hình nghiên cứu và dự báo khí tượng (Weather Research and
Forecasting)
KKL – Không khí lạnh
GMĐB – Gió mùa đông bắc.
KKLTC – Không khí lạnh tăng cường.
CTK – Chỉ tiêu xác định không khí lạnh.
HSTQ – Hệ số tương quan.
ME – Sai số trung bình hệ thống.
MAE – Sai số trung bình tuyệt đối.

9. 7
Lời nói đầu
Hiện nay, các bản tin dự báo hạn dài về không khí lạnh ở Việt Nam mới chỉ
dừng lại ở việc đưa ra các cảnh báo về không khí lạnh một cách định tính với thời
hạn dự báo tương đối ngắn. Quân chủng Hải quân là Quân chủng chiến đấu, quân
chủng kỹ thuật đã và đang đầu tư nhiều vũ khí trang bị kỹ thuật, tàu thuyền, máy
bay hiện đại… với nhiệm vụ bảo vệ chủ quyền vùng biển đảo. Quân chủng đóng
quân ở địa bàn rộng trên các khu vực ven biển, hải đảo, nhà giàn… tàu thuyền
thường xuyên hoạt động độc lập, xa bờ, dài ngày trên biển chịu ảnh hưởng rất lớn
của thời tiết cho nên đòi hỏi công tác dự báo khí tượng phải đưa ra được một bản tin
chính xác, đầy đủ với thời hạn dự báo đủ dài để tàu thuyền lên kế hoạch phù hợp,
đầy đủ.
Các bản tin dự báo thời tiết, khí hậu hiện nay mới chỉ đưa ra các thông tin dự
báo về không khí lạnh với thời hạn vừa (dưới 10 ngày) nên chưa đáp ứng được yêu
cầu đòi hỏi của các lực lượng tàu Hải quân hoạt động trên biển. Chính vì vậy, việc
có thể chủ động đưa ra các bản tin khí hậu hạn dài, đặc biệt là thông tin về hoạt
động của gió mùa với thời hạn dài (từ 1 đến 3 tháng) là rất cần thiết cho việc lên kế
hoạch hoạt động của các lực lượng Hải quân.
Hiện nay, tại Trung tâm dự báo khí tượng thủy văn trung ương và các đài khí
tượng khu vực đã sử dụng sản phẩm dự báo của các mô hình số trị để tham khảo
nhằm đưa ra các bản tin dự báo, đặc biệt là các bản tin hạn vừa và hạn dài. Tuy
nhiên, vẫn chưa một bộ chỉ tiêu xác định các đợt không khí lạnh cho các sản phẩm
của các mô hình khí hậu một cách đầy đủ và chi tiết. Do đó, việc nghiên cứu và đưa
ra một bộ chỉ tiêu xác định các đợt xâm nhập lạnh trên cơ sở số liệu sản phẩm mô
hình khí hậu là rất cần thiết cho công tác dự báo ở các cơ quan làm công tác dự báo
khí tượng.
Ngoài ra, hiện nay đã có những công trình nghiên cứu về việc sử dụng các sản
phẩm của mô hình dự báo số trị để đưa vào hoạt động nghiệp vụ dự báo tại Việt
Nam về gió mùa mùa hè nhưng các công trình nghiên cứu về gió mùa mùa đông
còn rất hạn chế mặc dù một số nước trong khu vực đã có nghiên cứu về vấn đề này.
Như vậy, việc ứng dụng các sản phẩm của mô hình dự báo số trị vào hoạt động

10. 8
nghiệp vụ là cần thiết và có cơ sở khoa học. Trong luận văn này, tác giả bước đầu
thử nghiệm xây dựng một bộ chỉ tiêu xác định các đợt không khí lạnh trên cơ sở số
liệu tái phân tích và bước đầu thử nghiệm áp dụng vào số liệu sản phẩm của các mô
hình số trị nhằm đưa ra các nhận xét, đánh giá khả năng sử dụng các sản phẩm mô
hình dự báo khí hậu này vào trong nghiệp vụ.

11. 9
Chương 1 – Tổng quan
1.1. Khái niệm
1.1.1. Khái niệm và định nghĩa về gió mùa
Thuật ngữ gió mùa (Monsoon) có nguồn gốc từ vùng Ả Rập với từ địa phương
là Mausim, có nghĩa là mùa.
Tác giả Trần Công Minh [6] đã đưa ra một định nghĩa về gió mùa như sau: “gió
mùa là chế độ dòng khí của hoàn lưu chung khí quyển trên một phạm vi rộng lớn
của bề mặt trái đất, trong đó ở mọi nơi trong khu vực gió mùa, gió thịnh hành
chuyển ngược hướng hay gần như ngược hướng từ mùa đông sang mùa hè và từ
mùa hè sang mùa đông”.
Cùng với định nghĩa về gió mùa thì tác giả cũng đưa ra các tiêu chuẩn xác định
khu vực gió mùa tương đối cụ thể, đó là khu vực thỏa mãn bốn điều kiện sau:
- Hướng gió thịnh hành trong tháng 1 và 7 phải lệch nhau một góc lớn hơn hoặc
bằng 1200
.
- Tần suất trung bình của hướng gió thịnh hành trong tháng 01 và 7 phải lớn
hơn hoặc bằng 40%.
- Tốc độ gió tổng hợp trung bình của ít nhất một trong tháng 01 và 7 phải lớn
hơn 3 m/s;
- Sự luân phiên của hoàn lưu xoáy thuận với xoáy nghịch xảy ra trong hai tháng
bất kỳ của hai năm liên tiếp, trên một vùng có kích thước 5 kinh/vĩ độ phải nhỏ hơn
một lần.
Theo định nghĩa này, vùng gió mùa tại khu vực Châu Á được xác định như ở
hình 1.1 dưới đây.
Trong hình 1.1 thì khu vực Đông Nam Á (nằm trong hình chữ nhật EF) là khu
vực thoả mãn tất cả các tiêu chí của định nghĩa trên. Như ta đã thấy thì khu vực này
cũng là khu vực hội tụ đủ các nhân tố hình thành nên gió mùa:
- Là khu vực mà có sự tương phản rất lớn giữa một bên là lục địa rộng lớn còn
một bên là đại dương thế giới.
- Đây là khu vực có lực Coriolis mạnh.

12. 10
Ngoài ra, trong bộ tiêu chí mà Trần Công Minh đưa ra thì tiêu chí 4 là một tiêu
chí rất quan trọng, bởi vì xét sự thay đổi gió theo mùa phải loại bỏ chuyển động qui
mô nhỏ. Như vậy, vùng có gió mùa chủ yếu trên trái đất theo định nghĩa của
Ramage được giới hạn trong phạm vi từ 250
S - 350
N và từ 300
W-1700
E, chiếm hầu
hết vùng nhiệt đới của bán cầu Đông. Các khu vực này cũng thỏa mãn các nhân tố
hình thành nên gió mùa: sự tương phản nhiệt theo mùa, địa hình và lực Coriolis đủ
mạnh,....
Hình 1.1 Phân vùng gió mùa của Trần Công Minh.
Đường đậm nét (EF) là ranh giới phía bắc của khu vực có tần suất chuyển đổi
nhỏ giữa xoáy thuận và xoáy nghịch vào mùa hè và mùa đông ở Bắc bán cầu . Phần
giới hạn trong hình chữ nhật là khu vực gió mùa Đông Nam Á (bao gồm: Việt Nam,
Lào Campuchia, Thái Lan, Brunei, Tây Malayxia và Singapo).
1. Khu vực có xu thế gió mùa (tần suất gió thịnh hành < 40%).
2. Khu vực gió mùa (tần suất gió thịnh hành từ 40-60%).
3. Khu vực gió mùa điển hình (tần suất gió thịnh hành > 60%).
Nguồn: Giáo trình Khí tượng Synop nhiệt đới, Trần Công Minh, NXB Đại học
quốc giá Hà Nội 2003. [6]
Trước đây, các nhà khoa học trên thế giới cho rằng chỉ tồn tại ba hệ thống gió
mùa: gió mùa châu Phi, gió mùa châu Á và gió mùa châu Úc. Tuy nhiên, trong

13. 11
những thập niên vừa qua, nhờ các chương trình quan trắc khí tượng toàn cầu và các
chương trình nghiên cứu thực nghiệm gió mùa trên các khu vực, những kết quả
phân tích viên thám và các mô hình số trị, người ta đã đưa vào nghiên cứu cả hệ
thống gió mùa châu Mỹ. Bên cạnh đó, gió mùa châu Á cũng có đủ cơ sở khoa học
để phân thành hai hệ thống riêng biệt là gió mùa Nam Á và gió mùa Đông Á. Riêng
gió mùa Đông Á tiếp tục được phân thành gió mùa Đông Bắc Á và gió mùa Tây
Bắc Thái Bình Dương (hay gió mùa cận nhiệt đới Đông Á và gió mùa nhiệt đới Tây
Bắc Á).
1.1.2. Những nhân tố hình thành gió mùa
Theo tác giả Bùi Minh Tuân và Nguyễn Minh Trường [10] thì có ba nhân tố
cơ bản hình thành và duy trì gió mùa, đó là: sự nóng lên khác nhau theo mùa giữa lục
địa và đại dương, các quá trình ẩm trong khí quyển và sự quay của trái đất.
1.1.2.1. Sự nóng lên khác nhau theo mùa giữa lục địa và đại dương
Nước biển có thể tích trữ một lượng nhiệt rất lớn do nhiệt dung của nước biển
có giá trị lớn. Ngoài ra, nó là chất lỏng và có thể truyền nhiệt xuống phía dưới nhờ
quá trình xáo trộn rối, sau đó lượng nhiệt sẽ được vận chuyển lên trên trong tương
lai. Còn nhiệt dung của đất lại tương đối nhỏ và khả năng truyền nhiệt xuống các
lớp đất phía dưới cũng kém.
Cùng với sự thay đổi của độ cao biểu kiến mặt trời, cùng với sự khác biệt rất
lớn giữa chế độ nhiệt của lục địa có sự chênh lệch của khí áp theo mùa khá lớn: vào
mùa đông thì lục địa lạnh đi dẫn tới sự hình thành của áp cao lạnh; còn về mùa hè thì
lục địa bị hun nóng lại dẫn đến sự hình thành áp thấp nóng. Trong khi đó trên biển, sự
biến đổi của nhiệt độ bề theo mùa lại rất nhỏ. Kết quả là làm cho gradient khí áp có
sự đổi hướng theo mùa (mùa đông gradient hướng ra biển, mùa hè hướng vào đất
liền) và dẫn đến có sự đổi hướng gió thịnh hành theo mùa.
1.1.2.2. Các quá trình ẩm trong khí quyển
Hơi nước từ mặt biển bốc hơi vào trong khí quyển, khi thăng lên sẽ ngưng
kết và gây mưa ở các lục địa sẽ giải phóng tiềm nhiệt làm cho không khí nóng thêm,
tiếp tục thăng lên cao hơn. Điều này sẽ làm cho sự chênh lệch giữa khí áp trên biển
và lục địa càng rõ ràng hơn, khiến cho phạm vi hoạt động của hoàn lưu gió mùa

14. 12
được mở rộng hơn cả về qui mô ngang và qui mô thẳng đứng. Đồng thời gió mùa
cũng được tăng lên cả về cường độ. Ngoài ra, Gradient khí áp tăng lên cũng làm
tăng cường độ của đới gió mực thấp, do đó lại tiếp tục làm tăng lượng ẩm cung cấp
cho quá trình đối lưu – và một lần nữa làm tăng lượng ẩn nhiệt giải phóng. Đây là
quá trình hồi tiếp cực kì quan trọng của cơ chế nhiệt động lực học gió mùa [10].
1.1.2.3. Sự quay của Trái Đất
Sự quay của trái đất gây ra lực Coriolis, lực Coriolis có tác dụng tạo xoáy và tăng
cường gió và làm cho các dòng khí trong gió mùa có quỹ đạo cong. Sự khác biệt về
hướng của lực Coriolis giữa hai bán cầu đã làm cho gió đổi hướng khi vượt qua xích
đạo.
Ngoài ra, còn có vai trò của một số yếu tố khác: lục địa - địa hình, ENSO....
- Địa hình của lục địa có vai trò như một nguồn nhiệt to lớn, có tác dụng tăng
cường và định hướng trường gió. Địa hình cao của hai dãy núi Đông Phi và
Himalaya giống như hai bức tường khổng lồ chặn các dòng vĩ hướng, tập trung
chúng thành dòng xiết mực thấp với tốc độ gió lên tới 25 m/s.
- ENSO cũng được coi là một trong những nguyên nhân chính trong sự thay đổi
hàng năm của đới gió mùa. Trong sự liên hệ với sự hoạt động của áp cao cận nhiệt
Tây Thái Bình Dương, ENSO gây ra sự biến đổi về cường độ gió cũng như lượng
mưa trên toàn bộ khu vực gió mùa.
1.1.3. Khái niệm về không khí lạnh
Theo tác giả Nguyễn Viết Lành [5] thì “không khí lạnh (KKL) là một hiện
tượng thời tiết nguy hiểm ảnh hưởng đến Việt Nam. Khi xâm nhập xuống nước ta,
nó làm thay đổi một cách cơ bản hệ thống gió đang tồn tại ở miền Bắc, trở thành hệ
thống gió có hướng lệch bắc và thời tiết biến đổi rõ rệt, đặc biệt có quá trình giảm
nhiệt độ trên diện rộng”.
Cũng theo tác giả thì mỗi đợt KKL được coi là xâm nhập hoặc ảnh hưởng đến
nước ta nếu thỏa mãn một trong hai điều kiện sau đây:
- Hướng gió lệch bắc ngoài khơi đo được tại trạm Bạch Long Vỹ từ cấp 6 trở
lên và kéo dài trên 3 tiếng (2 kỳ quan trắc liên tiếp).
- Nhiệt độ không khí trung bình ngày trên một nửa số trạm trên đất liền thuộc

15. 13
khu vực Đông Bắc giảm từ 30
C trở lên.
Hiện tượng KKL xâm nhập xuống nước ta khi phát bản tin được Trung tâm dự
báo khí tượng thủy văn trung ương chia thành hai loại bản tin:
- Bản tin gió mùa đông bắc (GMĐB) được phát khi có KKL tràn về có kèm
theo front lạnh hoặc đường đứt, khi xâm nhập đến nước ta thường gây ra biến đổi
thời tiết mạnh mẽ: gió chuyển hướng lệch bắc, tốc độ gió trong đất liền đạt cấp 3 –
4, vùng ven biển cấp 5, ngoài khơi từ cấp 6 trở lên, có thể có dông mạnh kèm theo
gió giật mạnh trên cấp 6, tố, lốc, mưa đá … nhiệt độ trung bình ngày hoặc nhiệt độ
tối cao giảm mạnh.
- Bản tin không khí lạnh tăng cường (KKLTC) được phát khi KKL xâm nhập
đến nước ta không kèm theo front lạnh hoặc đường đứt trong khi ở các tỉnh phía bắc
vẫn nằm trong khối không khí lạnh. KKLTC làm tốc độ gió tăng trở lại gây ra gió
mạnh ngoài khơi và có thể làm giảm nhiệt độ hoặc ít thay đổi. Trong một số trường
hợp KKLTC làm giảm lượng mây, do đó có thể làm tăng nhiệt độ vào ban ngày.
Ngoài ra, vào giữa mùa đông, KKLTC tuy không làm giảm nhiệt độ (hoặc rất ít 1-
20
C) nhưng lại làm cho trời rét tiếp tục được kéo dài.
Cũng theo tác giả, KKLTC xảy ra khi trên vịnh Bắc Bộ vẫn đang chịu ảnh
hưởng của đợt KKL xâm nhập từ trước đó, gió vẫn có hướng lệch bắc nhưng tốc độ
đã suy yếu, nay lại có một đợt KKL xâm nhập tiếp làm cho tốc độ gió tăng lên,
nhiệt độ giảm nhưng không nhiều.
Ngoài ra, để xác định cường độ của một đợt KKL thì Trung tâm dự báo khí
tượng thủy văn trung ương xác định như sau [9]:
- Về định tính: KKL luôn được xác định đồng thời bởi sự thay đổi của hệ thống
gió và sự giảm nhiệt độ (mức độ giảm nhiệt T24 ít nhất ở trên một nửa số trạm có
trong một khu vực).
- Về định lượng: Cường độ KKL được xác định bởi tốc độ gió. Khi có KKL
thường có sự tăng đồng bộ giữa tốc độ gió trên đất liền và ngoài khơi, vì vậy có thể
lấy tốc độ gió quan trắc được tại trạm Bạch Long Vĩ (VBLV) để xác định cường độ
KKL (có tham khảo thêm các trạm đảo: Cô Tô, Hòn Dấu …).
* Xác định cường độ trong các bản tin GMĐB:

16. 14
- Mạnh: VBLV  cấp 7 và kéo dài từ 2 quan trắc trở lên hoặc cấp 6 nhưng kéo
dài liên tục trên 8 quan trắc.
- Trung bình: VBLV  cấp 6 và kéo dài từ 2 quan trắc trở lên hoặc cấp 7
nhưng không kéo dài quá 1 quan trắc.
- Yếu: VBLV < cấp 6 hoặc cấp 6 nhưng kéo dài không quá 1 quan trắc.
* Xác định cường độ trong các bản tin KKLTC: Khi xét đến cấp độ mạnh,
trung bình, yếu cũng chỉ xét theo cấp độ gió như đối với GMĐB mà không xét đến
giảm nhiệt độ.
1.2. Tình hình nghiên cứu ngoài nước
Theo Chen và cs (2004) [15] thì trung bình có xấp xỉ hai đợt không khí lạnh
mỗi tháng tràn về tại khu vực Đông Á. Trong khi đó, C. P. Chang và cs (2004) đưa
ra có khoảng từ 1-3 đợt không khí lạnh xảy ra mỗi tháng ở khu vực này. Những đợt
xâm nhập lạnh này là kết quả của sự di chuyển xuống phía nam của các tâm cao
lạnh trên khu vực Siberia xuống phía nam, kéo theo đó là sự tăng cường mạnh mẽ
của đới gió Đông Bắc (NE) và sự sụt giảm đột ngột của nhiệt độ bề mặt.
Theo Tsing Chang Chen, Ming Cheng Yen, Wan Ru Hoang và William A.
Gallus Jr. (2001) [27,12], không khí lạnh và những hiện tượng thời tiết nguy hiểm
liên quan trên khu vực Đông Nam Á vẫn chưa được nghiên cứu đầy đủ cho đến khi
Greenfield và Krishnamurti, 1979, đề cập đến trong cuốn Kinh nghiệm về Gió mùa
mùa đông (The Winter monsoon Experiment, WMONEX). Bản tóm tắt các nghiên
cứu trước và sau WMONEX của không khí lạnh, đặc biệt về quá trình tương tác
giữa khu vực nhiệt đới và khu vực vĩ độ trung bình đã được đưa ra đánh giá toàn
diện bởi Lau và Chang năm 1987. Tác giả cho rằng sự xuất hiện của không khí lạnh
thường được đặc trưng bởi sự giảm đột ngột của áp suất không khí bề mặt (Ps), sự
giảm đột ngột nhiệt độ bề mặt (Ts) và sự tăng cường độ gió bề mặt có hướng bắc
(Vs) – Đây là trích dẫn qua tác giả thứ 3, nguyên nhân là do không tìm được tài liệu
tham khảo gốc. Qua phân tích trạng thái synop bề mặt, Chang và cộng sự (1983)
[15] đã đưa ra nhận định rằng sự xuất hiện của không khí lạnh trải qua 2 bước:

17. 15
- Khối không khí lạnh khi vượt qua thể hiện qua sự gia tăng mạnh mẽ của áp
suất bề mặt Ps.
- Sự giảm đột ngột của nhiệt độ bề mặt xuống tới nhiệt độ điểm sương (Td).
Sự khác biệt giữa hai bước này ngày càng lớn khi không khí lạnh di chuyển sâu
xuống phía nam.
Năm 1983, Zhang và cs [32] đã đề xuất chỉ tiêu xác định không khí lạnh đã ảnh
hưởng đến một khu vực phụ thuộc vào vị trí địa lý của khu vực đó và khoảng cách
giữa khu vực đó tới vùng tâm áp cao lục địa Siberia, một vài chỉ tiêu đó đã được sử
dụng trong nghiệp vụ dự báo không khí lạnh ở các trung tâm khí tượng. Trong khi
tại Trung tâm khí tượng của Hàn Quốc chỉ sử dụng chỉ số chênh lệch nhiệt độ làm
chỉ tiêu duy nhất để xác định một đợt xâm nhập lạnh còn Trung Quốc cũng sử dụng
chỉ tiêu biến thiên nhiệt độ trong 24 giờ cộng với việc xác định tâm xoáy nghịch ở
phía nam cao áp Siberia đạt giá trị lớn hơn 1030 mb. Cơ quan khí tượng của các
nước: Đài Loan, Hồng Kông, Thái Lan, Việt Nam lại dùng bộ chỉ tiêu bao gồm các
giá trị biến thiên của nhiệt độ, khí áp, gió,... để xác định các đợt xâm nhập lạnh. Cơ
quan khí tượng Hàn quốc (KMA) sử dụng sự sụt giảm sau 24 giờ của nhiệt độ
không khí bề mặt đạt trên 100
C tại các trạm quan trắc khí tượng chính làm chỉ tiêu
xác định không khí lạnh đã tràn về, trong khi Ryoo và cs lại đề xuất độ sụt giảm sau
48 giờ của nhiệt độ không khí bề mặt trên 7,50
C trên toàn bộ lãnh thổ Hàn Quốc.
Chen và Lau và cs (1987) [27] cũng xác định bộ chỉ tiêu bao gồm: áp suất bề mặt
tăng ít nhất 5 mb, nhiệt độ không khí bề mặt giảm ít nhất 40
C và tốc độ gió bề mặt
đạt tối thiểu là 3m/s trong khoảng 24-48 giờ tại trạm Pengehiayu (cách Keelung -
cảng biển lớn nhất của Đài Loan 20km về phía đông bắc) là bộ chỉ tiêu để xác định
không khí lạnh đã ảnh hưởng tới Đài Loan.
Ngoài ra, Wu và Chan [29] cũng xác định đảo Waglan (22.100
N – 114.180
E)
của Hồng Kông làm địa điểm xác định không khí lạnh ảnh hưởng tới Hồng Kông.
Bộ chỉ tiêu này bao gồm: sự sụt giảm nhiệt độ trung bình ngày đạt ít nhất 20
C sau
khi không khí lạnh tràn về 2 ngày và tốc độ gió thấp nhất phải đạt 8m/s trở lên cho
các trường hợp xâm nhập từ phía bắc (NS – North surge) hoặc là tốc độ của đới gió

18. 16
đông phải tăng 1,39 m/s trong ngày không khí lạnh tràn về cho các trường hợp xâm
nhập lạnh từ phía đông (ES – East Surge).
Cục khí tượng Thái Lan [13] lại xác định trạm Udon Thani (một trạm ở phía
Đông Bắc của Thái Lan) làm nơi xác định không khí lạnh tràn về với bộ chỉ tiêu xác
định bao gồm cả bốn yếu tố: áp suất bề mặt tăng ít nhất 1,8 mb, tốc độ gió ở mực
850mb phải tăng ít nhất 2,6 m/s, nhiệt độ không khí giảm ít nhất là 1,70
C và nhiệt
độ điểm sương giảm ít nhất 2,10
C.
Zhang và cs (1997) [12,31] đưa ra một bộ chỉ tiêu để xác định các đợt xâm nhập
lạnh về Trung Quốc phải thỏa mãn hai điều kiện:
- Tại trung tâm của xoáy nghịch ở nam Siberia có giá trị lớn hơn 1030 mb.
- Nhiệt độ không khí bề mặt trong thời gian 24-48 giờ phải giảm từ 9.00
C trở
lên tại vùng trung tâm lục địa Trung Hoa và giảm từ 6.00
C trở lên tại các khu vực
phía nam của Trung Quốc.
Khu vực
Áp suất bề
mặt (mb)
Tốc độ gió
(m/s)
Nhiệt độ không
khí (0
C)
Nhiệt độ điểm
sương (0
C)
Hàn Quốc
Trạm KM - - <-10.0 -
Toàn quốc - - < -7.5 -
Đài Loan Pengehiayu ≥ 5.0 ≥ 3.0 ≤ -4.0 -
H. Kông
ES - ≥ 1.9 - -
NS - ≥ 8.0 ≤ -2.0 -
Thái Lan* Udon Thani ≥ 1.8 ≥ 2.6 ≤ -1.6 ≤ -2.1
Trung Quốc
Trung tâm - - ≤ -9.0 -
Phía nam - - ≤ -6.0 -
Bảng 1.1. Một số chỉ tiêu xác định một đợt KKL tại một số nước trong khu vực.
Ghi chú: 1, Trung Quốc được tác giả Zhang chia làm 3 khu vực: khu vực 1 là
phía nam Siberia, khu vực 2 là khu vực trung tâm của lục địa Trung Hoa và khu vực
3 là khu vực phía nam lục địa Trung Hoa.
2, Chỉ tiêu của Thái Lan thì chỉ tiêu tốc độ gió là vận tốc gió ở mực 850 mb.
Ngoài ra, nhiều nhà khoa học cũng đã đề cập tới chỉ tiêu xác định xâm nhập
lạnh trên vùng biển Đông và các vùng lân cận. Theo Chang và cs (1987) [12] thì

19. 17
trên khu vực này sự biến thiên của áp suất và nhiệt độ bề mặt tương đối nhỏ, do đó
rất khó để xác định hiện tượng xâm nhập lạnh bằng chỉ tiêu biến thiên của khí áp
hay biến thiên của nhiệt độ. Tuy nhiên, sự thay đổi của đới gió Đông Bắc ở khu vực
này vẫn còn duy trì rất mạnh, ông cho rằng đây chính là chỉ tiêu chủ yếu để xác
định xâm nhập lạnh trên khu vực này. C.P. Chang và Jeng Ming Chen đã dùng
trường gió trung bình tại khu vực có tọa độ 18-200
N, 110-1200
và đưa ra chỉ tiêu để
xác định xâm nhập lạnh ở khu vực này phải thỏa mãn hai tiêu chí:
- Trong 12-24 giờ sau khi có xâm nhập lạnh, tốc độ gió phải tăng ít nhất 5m/s.
- Tốc độ của đới gió Đông Bắc tại khu vực này phải duy trì lớn hơn hoặc bằng 7
m/s trong ít nhất 3 ngày trở lên.
Thêm nữa, khi nghiên cứu về không khí lạnh, nhiều nhà khoa học còn đưa ra
các chỉ số gió mùa mùa đông (EAWMI – East Asian Winter Monsoon Index) để
xác định cường độ của các đợt gió mùa. Wang và Chen (2010) [22] đã nghiên cứu,
đánh giá và sắp xếp 18 loại chỉ số EAWMI, hai ông đã phân chia chúng thành 4
nhóm:
1, Chỉ số gió mực thấp, vd: Chen và cs, 2000.
2, Chỉ số độ đứt gió mực trên cao, vd: Jhun và Lee, 2004.
3, Chỉ số chênh lệch khí áp đông – tây, vd: Wu và Wang, 2002.
4, Chỉ số rãnh gió mùa Đông Á, vd: Sun và Li, 1997.
Bốn nhóm chỉ số này phản ánh những hiểu biết hiện nay về sự biến đổi của gió
mùa mùa đông Đông Á.
Chỉ số Biến Khu vực Ý nghĩa
ISHI SLP SLP(1100
E, 20-500
N) - SLP(1600
E, 20-500
N) - Giá trị chỉ số càng lớn
thì EAWM càng mạnh
và ngược lại.
IJHUN U300hPa
U300hPa (27.5–37.50
N, 110–1700
E) - U300hPa
(50–600
N, 80-1400
E)
ISUN H500hPa H500hPa (30–450
N, 125-1450
E) - Giá trị chỉ số càng lớn
thì EAWM càng nhỏ và
ngược lại.
ICHEN V10m
V10m (25-400
N, 120-1400
E) –
V10m (10-250
N, 110-1300
E)
Bảng 1.2. Một số nhóm chỉ số xác định cường độ của các đợt KKL.

20. 18
Sau này, có nhiều tác giả đã nghiên cứu cải tiến các chỉ số gió mùa này. Năm
2010, hai tác giả Yeuqing Li và Song Yang [24] đưa ra chỉ số:
EAWMI = [{U200(30-350
N/90-1600
E) - U200(50-600
N/70-1700
E)} + {U200(30-
350
N/90-1600
E) - U200(5-100
N/90-1600
E)}] /2
Năm 1991, tác giả Zhu Yanfeng [12] cũng đưa ra một chỉ số dựa vào rãnh gió
mùa Đông Á cải tiến là:
IEAWM= 500(25-350
N, 80-1200
E)- 500(50-600
N, 80-1200
E)
Các chỉ số này đều cho kết quả khá tốt khi xác định cường độ của gió mùa.
Cụ thể, các nghiên cứu đã chỉ ra không khí lạnh (cold surge) bao gồm hai loại:
xâm nhập bắc (North surge) và xâm nhập đông (East surge). Năm 2011, tác giả C.P.
Chang [28] đã chỉ ra sự khác biệt giữa hai loại xâm nhập lạnh này, trong khi xâm
nhập bắc (NS) với những dấu hiệu rõ ràng: áp suất bề mặt khi có xâm nhập lạnh
tăng trên 3mb trong vòng 24 giờ, nhiệt độ bề mặt giảm trên 40
C sau trong vòng 24
giờ, sự tăng cường mạnh mẽ của đới gió bắc lên tới 8m/s. Trong khi đó, xâm nhập
đông (ES) lại không rõ ràng, nhiệt độ bề mặt chỉ giảm nhẹ (dưới 10
C), áp suất bề
mặt ít thay đổi trong khi tốc độ của đới gió đông tăng khoảng 7m/s, đạt tốc độ
khoảng 12m/s ở khu vực Hồng Kông.
Năm 2006, Li Qiaoping và cs [36] đã dùng mô hình khí hậu khu vực RegCM
phiê bản RegCM_NCC với bước lưới 60km, 16 mực thẳng đứng để tái dự báo KKL
của 5 năm (1998-2002) và đưa ra một số kết luận:
- Mô hình có khả năng mô phỏng các đợt KKL với độ chính xác tương đối cao
về: cường độ, vị trí của áp cao Siberia và nhiệt độ không khí bề mặt ở khu vực
Đông Á và vùng lân cận, phù hợp với số liệu quan trắc, đặc biệt là với những đợt
KKL có cường độ mạnh.
- Mô hình đã mô phỏng tần suất xuất hiện của KKL một cách tương đối chính
xác cho khu vực Đông Á bao gồm cả các khu vực Biển Đông, biển Hoa Đông và
biển Nhật Bản. Ngoài ra, các mô phỏng về các trường nhiệt độ, áp suất, gió và
lượng mưa cũng cho kết quả khá tốt.
- Mô hình đã mô phỏng được chế độ nhiệt của khu vực cũng như chênh lệch
nhiệt giữa khu vực lục địa Đông Á và vùng biển lân cận.

21. 19
- Mô hình đã mô phỏng được tương đối chính xác ảnh hưởng của El NINO và
La NiNa tới gió mùa mùa đông của khu vực này.
Năm 2017, Li Qiaoping và cs [37] tiếp tục nghiên cứu việc sử dụng mô hình
CFSv2 để dự báo KKL trong 11 năm từ 1999 - 2010 cho kết quả dự báo tương đối
tốt với thời hạn dự báo đến 45 ngày. Trong bài viết này, tác giả sử dụng trung bình
giá trị của trường các yếu tố dự báo của Cơ quan khí tượng Trung Quốc trong một
khu vực nằm trong ô vuông (20-550
N, 105-1350
E) để thay thế cho trung bình các
trường yếu tố dự báo này trên toàn bộ lãnh thổ Trung Quốc. Trong bài báo này, tác
giả đã đưa ra một số kết luận đáng chú ý:
- Mô hình khí hậu CFSv2 đã bắt được tần số, cường độ và khu vực có KKL và
cho kết quả dự báo tốt nhất với thời hạn dự báo 15 ngày.
- Mô hình khí hậu CFSv2 có khả năng mô phỏng các hoàn lưu chính trong mùa
đông ở khu vực Đông Á.
- Đây là một công cụ hữu ích để nghiên cứu khí hậu ở khu vực này. Tuy nhiên,
mô hình còn hạn chế khi mô phỏng lượng mưa, cần được cải tiến thông qua các thí
nghiệm với các sơ đồ thông số vật lý khác nhau để dự báo tốt hơn.
1.3. Tình hình nghiên cứu trong nước
Đối với Việt Nam, gió mùa được coi là cơ chế hoàn lưu và là nhân tố tạo thành
khí hậu. Vì vậy gió mùa đã được đề cập đến trong nhiều nghiên cứu về khí hậu và
thời tiết có liên quan từ trước tới nay. Trong cuốn " Khí hậu Việt Nam" được xuất
bản năm 1978, tác giả Phạm Ngọc Toàn và Phan Tất Đắc [1] đã khẳng định gió mùa
là một trong hai thuộc tính cơ bản của khí hậu Việt Nam và coi gió mùa như là cơ
chế hoàn lưu độc tôn của khí hậu Việt Nam. Các tác giả đã đặt Việt Nam vào trong
cơ chế gió mùa Châu Á với những trung tâm tác động khác nhau, luôn xảy ra các
quá trình tranh chấp tạo ra những hình thế thời tiết rất phức tạp, kém ổn định. Các
kết quả nghiên cứu này đã được sử dụng rộng rãi trong hầu hết các nghiên cứu về
khí hậu, thời tiết và các đối tượng khác có liên quan ở Việt Nam.
Cùng với các nghiên cứu nêu trên, gió mùa được đề cập đến trong nhiều nghiên
cứu có liên quan khác của các tác giả như: Nguyễn Vũ Thi, Đinh Văn Loan, Trần

22. 20
Gia Khánh, Phạm Vũ Anh, Phạm Đức Thi,... Vào năm 2000, trong cuốn "Hướng
dẫn nghiệp vụ dự báo thời tiết", tác giả Trần Gia Khánh [4] đã phân tích nhiều về cơ
chế gió mùa ảnh hưởng đến thời tiết Việt Nam như gió mùa đông bắc, gió mùa tây
nam, bão và ảnh hưởng qua lại giữa chúng. Tác giả sử dụng phương pháp synop để
phân tích các hình thế synop cụ thể của từng loại gió mùa cũng như những hệ quả
thời tiết của chúng, đồng thời đưa ra các chỉ tiêu để dự báo hạn ngắn(12 - 48 giờ) và
hạn vừa (5-10 ngày) đối với hoạt động và ảnh hưởng của gió mùa đến Việt Nam,
đặc biệt là ảnh hưởng của front cực trong hệ thống gió mùa mùa đông.
Vào năm 2011, tác giả Nguyễn Viết Lành [5] có đề tài nghiên cứu về sự ảnh
hưởng của KKL đến thời tiết, khí hậu Việt Nam. Trong đó, tác giả đưa ra sự di
chuyển và ảnh hưởng đến Việt Nam theo bốn đường cơ bản sau:
- Đường thứ nhất: KKL lệch tây, từ Tân Cương đi theo hành lang sông Hoàng
Hà, qua Vân Nam và phía tây Quảng Tây vào Việt Nam. Theo con đường này thì
KKL từ trung tâm tách ra từng bộ phận nhỏ xâm nhập xuống Việt Nam như những
đợt sóng. Có những trường hợp KKL lệch về phía tây hơn nữa thì có thể xâm nhập
xuống tới Thái Lan, thậm chí là Malayxia.
- Đường thứ hai: KKL di chuyển về phía nam vào biển Đông. Theo hướng này
thì KKL thường gây ra một vùng mưa diện rộng trước và sau front. Đây là hướng di
chuyển chính của KKL.
- Đường thứ ba: KKL từ bán đảo Sơn Đông tiến vào biển Đông. Nếu lệch tây
thì KKL đi theo đường bờ biển Trung Quố, qua eo biển Đài Loan, tiến về phía nam,
có khi tới tận miền nam Việt Nam. Nếu lệch đông, KKL qua Hoàng Hải, Đài Loan
vào biển Đông và có khi xâm nhập tới tận Bán Cầu Nam.
- Đường thứ tư: KKL di chuyển lệch đông nhất, từ đảo Xa Kha Lin qua Nhật
Bản rồi tràn về phía nam, có thể khuếch tán tới Philippin.
Tùy theo thời kỳ, đường đi, cường độ và tốc độ di chuyển của KKL mà hệ quả
thời tiết của nó sẽ có những biểu hiện khác nhau. Hơn nữa, hệ quả thời tiết của nó
còn phụ thuộc nhiều vào đến sự kết hợp đồng thời với các hệ thống thời tiết khác
khi ảnh hưởng đến Việt Nam. Đầu mùa đông, KKL di chuyển theo đường thứ nhất
và thứ hai (trên lục địa) nên nó chỉ bị biến tính về nhiệt độ còn độ ẩm gần như

23. 21
không thay đổi. Vào cuối mùa đông, KKL di chuyển chủ yếu theo đường thứ ba và
thứ tư (trên biển) làm nó bị biến tính mạnh mẽ nên khi tới biển Đông thì nhiệt độ và
độ ẩm tăng, gây mưa nhỏ và mưa phùn trên khu vực miền Bắc Việt Nam. Nói
chung, từ tháng 12 năm trước đến tháng 2 năm sau là thời kỳ mà KKL hoạt động
mạnh nhất. Tác giả cũng cho rằng, KKL ảnh hưởng đến miền Bắc Việt Nam quanh
năm, trong đó tháng nhiều nhất là tháng 1 với khoảng trung 4,5 đợt sau đó giảm
dần, đến tháng 7, 8 tương ứng chỉ còn 0,15 và 0,1 đợt. Sang tháng 9, số đợt KKL lại
tăng dần để đạt tới 3,9 đợt trong tháng 12. Như vậy, trung bình hàng năm có khoảng
28,75 đợt KKL xâm nhập xuống miền bắc Việt Nam, từ tháng 11 đến tháng 4 có tần
suất lớn hơn 3 đợt/tháng còn trong tháng 7-8 thì khoảng 7-10 năm mới có 1 đợt.
Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Cả năm
Tần số 4,5 3,5 3,4 3,1 2,2 1,0 0,15 0,1 1,2 1,9 3,0 3,9 28,75
Bảng 1.3. Tần suất KKL xâm nhập xuống miền Bắc Việt Nam.
Trong báo cáo đề tài “thử nghiệm cái tiến chỉ tiêu dự báo không khí lạnh các
tháng cuối mùa đông bằng phương pháp Synop” năm 2003 và trong báo cáo đề tài
“Dấu hiệu Synop dùng trong dự báo hạn 2-3 ngày đối với các đợt xâm nhập lạnh
vào Việt Nam”, Tạp chí khoa học – ĐHQGHN, KHTN &CN, Số 3PT. xuất bản
năm 2005, tác giả Trần Công Minh [7,8] cũng chỉ ra rằng khi có sự xâm nhập lạnh
sẽ kéo theo áp suất không khí bề mặt tăng, nhiệt độ không khí bề mặt cũng giảm
đáng kể (5-80
C) và gió đông bắc cũng được tăng cường mạnh mẽ, trên biển Đông
lên tới cấp 6-7, biển động mạnh. Tuy nhiên, những đợt không khí lạnh đầu mùa và
cuối mùa đông thì những chỉ tiêu này cũng suy yếu một cách đáng kể.
Những kết quả nghiên cứu trên cho thấy, rõ ràng không khí lạnh là một vấn đề
hết sức quan trọng đối với thời tiết và khí hậu Việt Nam và đã được đặt ra nghiên
cứu từ lâu trong ngành Khí tượng Thủy văn. Tuy nhiên, cho đến nay vẫn có nhiều
vấn đề cần được nghiên cứu.
Trong Quy trình dự báo không khí lạnh ban hành kèm theo Quyết định số
40/QĐ-KTTVQG ngày 3 tháng 12 năm 2012 của Trung tâm khí tượng thủy văn
quốc gia cũng quy định tương đối chi tiết về công tác dự báo không khí lạnh ở nước

24. 22
ta. Trong tài liệu này, ngoài những chỉ tiêu dự báo không khí lạnh xâm nhập xuống
nước ta cho các hạn 12 giờ, 24-48 giờ và trên 48 giờ được các dự báo viên khí
tượng của Trung tâm dự báo khí tượng thủy văn trung ương nghiên cứu, tổng hợp
trong nhiều năm thì tài liệu cũng đưa ra quy trình theo dõi mô hình với ba bước cơ
bản cũng như phương pháp dự báo không khí lạnh qua ảnh mây vệ tinh. Tuy nhiên,
những chỉ tiêu dự báo không khí lạnh ở trong tài liệu này cũng dựa trên phương
pháp sy nop là chủ yếu còn các sản phẩm của mô hình số trị vẫn chỉ được dùng với
mục đích tham khảo mà chưa đưa ra được một bộ chỉ tiêu có tính định lượng cụ thể
để xác định các đợt không khí lạnh trên cơ sở số liệu của các sản phẩm mô hình số
trị mà chỉ đưa ra cách nhận biết các đợt không khí lạnh này bằng những dấu hiệu
synop như trong các chỉ tiêu của Nguyễn Vũ Thi, Đinh Văn Loan, Trần Gia Khánh,
Phạm Vũ Anh, Phạm Đức Thi cho các dự báo dưới 72 giờ.
Trong việc sử dụng sản phẩm của các mô hình khí hậu vào dự báo KKL ở Việt
Nam, vẫn chưa có tác giả nào đưa ra một bộ chỉ tiêu cụ thể xác định không khí lạnh
mặc dù đã có một số công trình nghiên cứu gió mùa mùa hè trên cơ sở số liệu sản
phẩm của các mô hình khí hậu và cho kết quả đánh giá khá cao.
1.4. Nhận xét chung
- Hiện nay, việc dự báo không khí lạnh ở VIệt Nam vẫn sử dụng phương pháp
Synop là chính, phương pháp này còn mang nặng tính chủ quan của dự báo viên. Tuy
các mô hình số trị đã được đưa vào chạy nghiệp vụ ở nhiều trung tâm trong và ngoài
nước nhưng vẫn chỉ dừng ở việc tham khảo cho các dự báo viên. Hiện nay, ở Việt
Nam chỉ có bản tin ở quy mô thời tiết (kể cả hạn ngắn lẫn hạn vừa, thời hạn dự báo
tối đa 10 ngày), các bản tin này xây dựng trên những chỉ tiêu định tính cho số liệu
trạm trong khi ở một số nước khác, người ta thường xây dựng các bộ chỉ tiêu với định
lượng cụ thể: Hàn Quốc, Trung Quốc, Đài Loan, Hồng Kông, Thái Lan.
- Các công trình nghiên cứu sử dụng kết quả mô hình khí hậu để dự báo không
khí lạnh hạn mùa còn ít, kể cả trong nước lẫn ngoài nước.
- Việc sử dụng kết quả mô hình khí hậu để dự báo hạn mùa đòi hỏi phải có một
bộ chỉ tiêu hợp lý cho mỗi khu vực địa lý cũng như mỗi mô hình khí hậu và hạn dự

25. 23
báo. Các thông tin dự báo hạn mùa của không khí lạnh là rất quan trọng, đặc biệt là
hạn dự báo từ 1-3 tháng nhằm đưa ra các bản tin dự báo sớm phục vụ cho các hoạt
động trên biển.
- Trong luận văn này, tác giả đặt ra bài toán thử nghiệm xây dựng bộ chỉ tiêu xác
định KKL cho các sản phẩm mô hình khí hậu. Qua đó hướng tới bài toán dự báo hạn
mùa số lượng các đợt KKL cho Việt Nam sử dụng sản phẩm dự báo từ các mô hình
khí hậu khu vực.

26. 24
Chương 2. Số liệu và phương pháp
2.1. Số liệu quan trắc các đợt KKL ở Việt Nam
Số liệu thống kê các đợt KKL ở Việt Nam, số liệu này bao gồm các thông tin về
thời gian xuất hiện, cường độ và đặc điểm thời tiết của từng đợt KKL từ tháng 8 năm
1993 đến hết tháng 5 năm 2015 được lấy từ Tổng hợp các đợt không khí lạnh ảnh
hưởng tới nước ta hàng năm trên Tạp chí Khí tượng thủy văn xuất bản hàng năm (số
ra trong tháng 6 của các năm từ 1994-2016).
2.2. Số liệu tái phân tích ERA - Interim.
Bộ số liệu tái phân tích ERA- Intertim của Trung tâm Dự báo hạn vừa Châu Âu
(ECMWF) là bộ dữ liệu tái phân tích với nguồn số liệu được kết hợp từ cả số liệu
quan trắc và mô hình, dữ liệu gồm nhiều trường yếu tố liên tục từ năm 1979 đến
nay, với nhiều độ phân giải khác nhau (0,125; 0,25; 0,5; 0,75; 1,0; 1,125; 1,5; 2,0;
2,25; 2,5; 3,0), nhiều mực khí áp ( từ mực 1000mb đến mực 1mb). Bộ số liệu này
thường được sử dụng trong việc đánh giá khả năng dự báo của nhiều mô hình hiện
nay vì nó đơn giản khi tải về cũng như thuận tiện trong các sử dụng và tính toán. Số
liệu ERA – Interim được cung cấp trong cả hai dạng định dạng: GRIB và NETCDF.
Trong luận văn này, số liệu tái phân tích ERA interim được sử dụng với độ phân
giải 0.125o
x 0.125o
, bao gồm các trường yếu tố: nhiệt độ mực 2m (T2m), khí áp
trung bình mực mặt biển (Pmsl), gió ở mực 10m (u10, v10) của 4 obs quan trắc
chính trong thời kỳ 22 mùa đông (từ tháng 8 năm 1993 đến hết tháng 5 năm 2015).
Nguồn số liệu download: http://apps.ecmwf.int/datasets/data/interim-full-daily/
2.3. Khu vực tính toán số liệu.
Tương tự như trong nghiên cứu của Li Quaoping (2017) [37], để đơn giản hóa
tính toán, trong luận văn sử dụng hai khu vực tính toán số liệu chủ yếu là:
- Khu vực 1: nằm trong ô vuông có tọa độ (210
- 23o
B; 105- 107o
Đ) bao gồm
khu vực Đông Bắc Bộ Việt Nam, một diện tích nhỏ vùng Đồng bằng Bắc Bộ đối
với nhiệt độ và khí áp. Khu vực 1 bao trùm gần như toàn bộ khu bằng sông Hồng và
một diện tích nhỏ của Trung Quốc giáp với biên giới phía bắc. Do đó địa hình chủ
yếu của khu vực này là đồi núi và cao nguyên. Khi KKL tràn về đây chính là khu

27. 25
vực bị ảnh hưởng đầu tiên trên đất liền ở nước ta và thể hiện sự biến thiên các yếu
tố như khí áp và nhiệt độ rõ rệt nhất.
- Khu vực 2: 19,5-20,5o
B; 107-108o
Đ đối với yếu tố tốc độ và hướng gió. Khu
vực 2 lấy đảo Bạch Long Vỹ làm trung tâm.
Hình 2.1 Khu vực tính toán số liệu trong luận văn.
2.4. Số liệu dự báo từ các mô hình khu vực
2.4.1. Giới thiệu sơ bộ chung về hai mô hình RegCM và WRF
* Mô hình RegCM:
Hệ thống mô hình RegCM bao gồm 4 thành phần: Terrain, ICBC, RegCM và
Post Proc. Trong đó, Terrain và ICBC là 2 thành phần tiền xử lý, RegCM là thành
phần để tích phân các hệ phương trình nhiệt động lực, Post Pro là thành phần xử lý
các file đầu ra. Các biến địa hình như độ cao, đất sử dụng, nhiệt độ bề mặt biển và
số liệu khí tượng đẳng áp ba chiều được nội suy theo phương ngang từ 1 lưới kinh
vĩ sang 1 khu vực phân giải cao trên các phép chiếu. Hệ tọa độ thẳng đứng được sử
dụng là hệ tọa độ sigma.
Các phương trình động lực học của mô hình được mô tả bởi (Grell 1994a), dựa
và phiên bản thủy tĩnh của mô hình qui mô vừa MM5.

28. 26
Các sơ đồ vật lý bao gồm: sơ đồ bức xạ, mô hình bề mặt đất, lớp biên hành tinh,
giáng thủy đối lưu, giáng thủy qui mô lớn, tham số hóa thông lượng đại dương,
gradient khí áp, mô hình hồ, sinh quyển, thể nước, xon khí và hóa học khí quyển.
Điều kiện ban đầu và điều kiện biên phụ thuộc vào thời gian đối với các thành
phần tốc độ gió, nhiệt độ, áp suất bề mặt và hơi nước, SST được xác định trên đại
dương, những số liệu này có thể được lấy từ NCEP/NCAR, ECMWF, CCM3,
ECHAM…
Thông tin chi tiết hơn có thể tìm thấy ở địa chỉ web:
https://gforge.ictp.it/gf/project/regcm/
* Mô hình WRF:
WRF (Weather Research and Forecasting) là mô hình khí quyển quy mô vừa
được thiết kế linh động với độ tùy biến cao được sử dụng trong cả nghiên cứu và dự
báo nghiệp vụ. Mô hình này cho phép sử dụng các tùy chọn khác nhau đối với các
tham số và thường xuyên cập nhật phiên bản mới.
WRF được phát triển từ những đặc tính ưu việt nhất của hình MM5 bởi sự hợp
tác của một số trung tâm khí tượng lớn của Hoa Kỳ như phòng nghiên cứu khí
tượng quy mô nhỏ và vừa của Trung tâm Quốc gia Nghiên cứu Khí quyển Hoa Kì
(NCAR/MMM), Trung tâm Quốc gia Dự báo Môi trường Hoa Kì (NCEP), phòng
thí nghiệm Phương pháp dự báo (NOAA/FSL), trung tâm phân tích và dự báo bão
của trường Đại học Oklahoma (CAPS), cơ quan thời tiết hàng không Hoa Kì
(AFWA), cơ quan khí tượng Hàn Quốc (KMA),..…
Thông tin chi tiết hơn về mô hình khí hậu WRF được giới thiệu ở trang web:
//http:www2.mmm.ucar.edu/wrf/users/
2.4.2. Mô tả cách thực hiện chạy dự báo.
* Cấu hình thí nghiệm với mô hình RegCM:
Với mục đích thử nghiệm ứng dụng mô hình RegCM để dự báo hạn mùa các
đợt không khí lạnh ảnh hưởng đến Việt Nam, chúng tôi sử dụng số liệu của NCS
Trịnh Tuấn Long đã thực hiện năm 2012 với cấu hình được thiết lập như sau:
1) Phiên bản sử dụng: RegCM4.2

29. 27
2) Miền tính: gồm 144x130 điểm lưới, tâm miền đặt tại (20N; 105E), bao phủ
toàn bộ Việt Nam và phần lớn lãnh thổ các nước Đông Nam Á (80o
Đ - 130o
Đ; 1o
N-
39o
B).
3) Độ phân giải ngang 36 x 36 km với 18 mực theo chiểu thẳng đứng
4) Tham số hóa vật lý: Sơ đồ đất BATS, sơ đồ đối lưu Grell – AS. Ngoài ra, các
sơ đồ bức xạ, lớp biên hành tinh, mưa qui mô lưới,… được lấy ngầm định.
5) Điều kiện ban đầu và điều kiện biên: Số liệu CFS cập nhật 6h/lần
6) Hạn dự báo: 6 tháng, không kể tháng đứng làm dự báo (Lead time chạy từ 0
đến 6 tháng)
7) Số lần chạy dự báo trong một tháng: Mô hình được chạy với thời hạn 7
ngày/lần. Như vậy, trung bình mỗi tháng có 4 lần chạy dự báo. Mặc dù vậy, tùy
thuộc vào đường truyền số liệu, số lần dự báo có thể ít hơn do không tải được số
liệu về hoặc số liệu tải về bị lỗi hoặc không đủ. Thời gian chạy dự báo cho giai đoạn
từ ngày 1 tháng 8 năm 2012 đến ngày 31 tháng 5 năm 2016.
* Cấu hình thí nghiệm với mô hình WRF
Tương tự như với mô hình RegCM, chúng tôi sử dụng số liệu của Ths Phạm
Quang Nam thực hiện với cấu hình được thiết lập như sau:
1, Phiên bản sử dụng: WRF V3.8.1
2, Miền nghiên cứu được chọn là khu vực từ 80E-120E và 5S-40N.
3, Độ phân giải ngang 36km với tâm của miền tính tại 20N và 105E với 130
(bắc-nam) x 144 (đông-tây) điểm lưới, 30 mực thẳng đứng.
4, Các sơ đồ tham số hóa được sử dụng trong quá trình chạy mô hình bao gồm:
sơ đồ bức xạ sóng ngắn, sóng dài RRTM (Rapid Radiative Transfer Model); mô
hình bề mặt đất Noah, sơ đồ lớp biên hành tinh YSU (Yonsei University), Sơ đồ
tham số hóa là: Grell-Freitas.
5) Hạn dự báo: 6 tháng, không kể tháng đứng làm dự báo (Lead time chạy từ 0
đến 6 tháng)
6, Số lần chạy dự báo trong một tháng: Mô hình được chạy với thời hạn mỗi
tháng 1 lần.

30. 28
2.4.3. Số liệu mô hình được sử dụng trong luận văn.
Tương tự với cả hai bộ bộ số liệu RegCM và WRF, số liệu của mô hình khí hậu
RegCM sử dụng trong luận văn bao gồm thông tin về các yếu tố:
- Nhiệt độ trung bình ở mực 2m (T2m)
- Áp suất mực biển (Pmsl).
- Hướng và tốc độ gió ở mực 10 m (u10m và v10m).
Số liệu này được lấy tại thời điểm 4 obs chính trong ngày với các hạn dự báo từ
1đến 6 tháng.
2.5. Các chỉ tiêu xác định KKL xâm nhập
2.5.1. Chỉ tiêu 1.
Zhang và cs (1997) [12,31] đưa ra một bộ chỉ tiêu để xác định các đợt xâm nhập
lạnh về Trung Quốc phải thỏa mãn hai điều kiện:
- Tại trung tâm của xoáy nghịch ở nam Siberia có giá trị lớn hơn 1030 mb.
- Biến thiên của nhiệt độ không khí bề mặt trong thời gian 24-48 giờ phải giảm
≥ 9.00
C tại vùng trung tâm lục địa Trung Hoa (hoặc giảm ≥ 6.00
C tại các khu vực
phía nam của Trung Quốc)*.
* Trung Quốc được tác giả Zhang chia làm 3 khu vực:
- Khu vực 1 là phía nam Siberia.
- Khu vực 2 là khu vực trung tâm của lục địa Trung Hoa.
- Khu vực 3 là khu vực phía nam lục địa Trung Hoa.
2.5.2. Chỉ tiêu 2.
Năm 1977, Cơ quan khí tượng Hồng Kông sử dụng số liệu quan trắc khí tượng
ở trạm Waglan (22.100
N – 114.180
E) làm địa điểm xác định không khí lạnh ảnh
hưởng tới Hồng Kông với bộ chỉ tiêu xác định các đợt xâm nhập lạnh về là:
Đối với các đợt KKL thuộc trường hợp xâm nhập đông (ES) thì chỉ tiêu xác
định là:
- Gió chuyển hướng lệch bắc và tốc độ gió tăng lên >=1,9 m/s.
Đối với các đợt KKL thuộc trường hợp xâm nhập bắc (NS) thì chỉ tiêu là:
- Nhiệt độ giảm ít nhất -20
C trong 24 giờ (∆T ≤ -2°C).
- Gió chuyển hướng lệch bắc và có tốc độ ≥ 8m/s.

31. 29
2.5.3. Chỉ tiêu 3.
Chen và cs (2001) [27] chọn trạm Pengehiayu (25,63o
B - 122,07o
Đ) tại Đài
Loan để xác định thông qua bộ chỉ tiêu sau:
- ∆P ≥ 5mb.
- ∆T ≤ -4°C.
- V ≥ 3m/s.
Trong đó, biến thiên của khí áp và nhiệt độ bề mặt trong khoảng thời gian 24 -
48 giờ sau khi có xâm nhập lạnh.
2.5.4. Chỉ tiêu 4
P. Wongsaming (2011) [13] đề xuất một bộ chỉ tiêu xác định các đợt KKL ảnh
hưởng đến Thái Lan. Một đợt không khí lạnh được coi là ảnh hưởng đến Thái Lan
nếu đồng thời thỏa mãn bốn chỉ tiêu sau:
- Biến thiên khí áp trong 24 giờ tăng >= 1,8mb.
- Tốc độ gió ở mực 850mb tăng >= 2,6m/s.
- Nhiệt độ không khí giảm <= 1,6o
C.
- Nhiệt độ điểm sương giảm <= 2,1o
C.
Khu vực được lựa chọn để xác định KKL là trạm Uthon Dani – một trạm thuộc
khu vực Đông Bắc Thái Lan. Về mặt địa lý, trạm này của Thái Lan nằm rất gần với
Việt Nam. Do đó có thể thấy đây là chỉ tiêu nước ngoài phù hợp nhất để khảo sát.
2.5.5. Chỉ tiêu 5
Ryoo và cs* (2001) đề xuất chỉ tiêu xác định không khí lạnh ảnh hưởng đến
Hàn Quốc dựa vào sự sụt giảm sau 48 giờ của nhiệt độ không khí bề mặt như sau:
- Nhiệt độ không khí giảm <= 7,50
C trên toàn bộ lãnh thổ Hàn Quốc.
Trong khi chỉ tiêu xác định của Cơ quan khí tượng Hàn Quốc thì một đợt KKL
được xác định khi thỏa mãn điều kiện nhiệt độ quan trắc tại một nửa số trạm của
KMA giảm nhiệt độ trung bình ngày xuống dưới 100
C.
* Do chưa tìm được tài liệu gốc nên chỉ tiêu này được tham khảo theo tài liệu
của Wongsaming và cs [13] .

32. 30
2.6. Phương pháp dự báo hạn mùa các đợt xâm nhập lạnh đến Việt Nam bằng
mô hình khí hậu khu vực
Tại Việt Nam, không khí lạnh lại được chia thành hai loại: GMĐB và KKLTC
khi phát tin về không khí lạnh. Tuy nhiên, về bản chất hai loại GMĐB và KKLTC
này đều có cùng một bản chất, là các đợt xâm nhập lạnh – Cold Surge. Đây cũng là
định nghĩa chung về không khí lạnh trên thế giới nên trong luận văn này sẽ ghép hai
loại GMĐB và KKLTC vào làm một loại xâm nhập lạnh hay không khí lạnh nói
chung. Do không có số liệu quan trắc đầy đủ nên luận văn đã sử dụng số liệu tái
phân tích ERA interim để thay thế.
Để xây dựng bộ chỉ tiêu xác định các đợt không khí lạnh đến Việt Nam trên cơ
sở số liệu tái phân tích ERA interim, ta đi xét các ngưỡng chỉ tiêu cho từng yếu tố
theo các bước như sau.
Bước 1: Khảo sát yếu tố trung bình biến thiên khí áp trong 24 giờ sau khi
không khí lạnh ảnh hưởng tới nước ta. Trong 619 đợt không khí lạnh ghi nhận trong
22 mùa đông có nhiều đợt có biến áp tương đối thấp nên ta phân chia thành 2 nhóm
với giá trị ΔP0 phù hợp sao cho nhóm 1 gồm các đợt có biến thiên khí áp 24 giờ có
giá trị lớn hơn hoặc bằng giá trị ΔP0 và nhóm 2 là các đợt không khí lạnh có giá trị
biến thiên khí áp trong 24 giờ nhỏ hơn giá trị ΔP0.
Với nhóm 2, ta sẽ tính giá trị biến thiên khí áp trung bình 24 giờ nhỏ nhất.
Bước 2: Khảo sát yếu tố trung bình biến thiên nhiệt độ trong 24 giờ của 2 nhóm
được phân chia ở bước 1. Trong bước này ta xác định được giá trị biến thiên nhiệt
độ trung bình 24 giờ nhỏ nhất của 2 nhóm này.
Bước 3: Khảo sát yếu tố hướng gió của cả 2 nhóm và đưa ra ngưỡng giá trị theo
hướng gió phù hợp.
Với nhóm 1, các ngưỡng giá trị về biến thiên khí áp và biến thiên nhiệt độ cũng
như hướng gió tương đối “chặt chẽ” nhưng các ngưỡng này với nhóm 2 thì lại
tương đối “lỏng lẻo” nên ta xét thêm yếu tố vận tốc gió cho chặt chẽ, nhằm làm
giảm các đợt khống.
Bước 4: Dùng bộ chỉ tiêu này đưa trở lại tính toán, phân tích với số liệu tái
phân tích và đánh giá kết quả nhằm xác định bộ chỉ tiêu phù hợp với yêu cầu đề ra.

33. 31
Gọi bộ chỉ tiêu này là bộ chỉ tiêu CTK – chỉ tiêu xác định các đợt xâm nhập lạnh về
Việt Nam trên cơ sở bộ số liệu tái phân tích ERA interim.
Bước 5: Áp dụng bộ chỉ tiêu CTK vào số liệu sản phẩm của các mô hình khí
hậu khu vực sẽ cho ra số lượng các đợt KKL từng tháng trong mùa đông, sau đó
phân tích, đánh giá, hiệu chỉnh cũng như đưa ra các đề xuất cũng như những nhận
xét bước đầu. Bên cạnh đó, luận văn cũng tiến hành so sánh đánh giá kết quả của
việc xác định các đợt không khí lạnh trong thời gian dự báo của hai nguồn số liệu
mô hình RegCM và WRF nhằm đánh giá mức độ sai khác giữa kết quả tính toán với
thực tế, bước đầu đánh giá khả năng sử dụng sản phẩm của các mô hình khí hậu vào
công tác nghiệp vụ. Qua đó xây dựng luận văn về một số kết quả ban đầu thu được.
Số liệu tính toán trong luận văn sử dụng các yếu tố biến thiên nhiệt độ trung
bình trong 24 giờ ΔT24, biến thiên khí áp mực mặt biển trung bình trong 24 giờ
ΔT24 của trung bình khu vực 1 còn yếu tố gió là trung bình của gió tại mực 10 m ở
khu vực 2. Khu vực 1 và 2 đã nêu trong mục 2.3 chương 2.
Hình 2.4 – Sơ đồ phương pháp xây dựng luận văn.
Hình 2.2. Sơ đồ cấu trúc của phương pháp xây dựng trong luận văn.
SL Quan trắc Khảo sát biến thiên của các yếu tố: P, T, U, V, Td….
SL Reanalysis
Chỉ tiêu: P, T, U, V…
Sản phẩm các mô hình khí hậu khu vực
Số đợt KKL trong từng thángĐánh giá, phân tích

34. 32
2.7. Phương pháp đánh giá
2.7.1. Sai số trung bình hay sai số hệ thống ME
Trong đó, Fi là số đợt KKL từng tháng mùa đông do chỉ tiêu CTK bắt được còn
Oi là thực tế số đợt KKL quan trắc thực tế.
ME biểu thị sai số trung bình của số đợt KKL phát hiện bởi bộ chỉ tiêu CTK so
với quan trắc, nó cho biết thiên hướng sai số của của số đợt KKL phát hiện bởi bộ
chỉ tiêu CTK nhưng không phản ánh độ lớn của sai số. ME dương có nghĩa là giá trị
của mô hình có xu hướng cao hơn quan trắc, ME âm thì mô hình thấp hơn quan
trắc. Bộ chỉ tiêu CTK được xem là ”hoàn hảo” (không thiên lệch về một phía nào
cả) nếu ME=0.
2.7.2. Sai số trung bình tuyệt đối MAE
Trong đó, Fi là số đợt KKL từng tháng mùa đông do chỉ tiêu CTK bắt được còn
Oi là thực tế số đợt KKL quan trắc thực tế.
MAE biểu thị biên độ trung bình của sai số của số đợt KKL phát hiện bởi bộ chỉ
tiêu CTK nhưng không nói lên xu hướng lệch của giá trị của số đợt KKL phát hiện
bởi bộ chỉ tiêu CTK và quan trắc. Khi MAE = 0, giá trị của của số đợt KKL phát
hiện bởi bộ chỉ tiêu CTK hoàn toàn trùng khớp với giá trị của quan trắc, bộ chỉ tiêu
CTK được xem là “lý tưởng”
2.7.3. Hệ số tương quan
Hệ số tương quan sẽ phản ánh mối quan hệ tương quan đồng biến hay nghịch
biến giữa của số đợt KKL phát hiện bởi bộ chỉ tiêu CTK và thực tế quan trắc. Khi
giá trị tuyệt đối của hệ số tương quan càng tiến tới 1 thì bộ chỉ tiêu CTK càng tốt
trong việc xác định các đợt KKL trong bộ số liệu tái phân tích .Gọi {Fi} là số liệu
các đợt KKL được phát hiện bởi chỉ tiêu CTK và {Oi} là thực tế số đợt KKL quan
trắc được trong 22 mùa đông do Trung tâm dự báo khí tượng thủy văn trung ương

35. 33
ghi nhận. Việc đánh giá mối quan hệ tương quan tuyến tính, tương ứng với mỗi biến
ta sẽ có 22 cặp giá trị:
{Fi, Oi} = {(f1,o1), (f1,o1), .., (f22,o22)}
Khi đó hệ số tương quan được tính theo công thức sau:
Với fi là số đợt KKL từng tháng phát hiện bởi chỉ tiêu CTK, oi là số đợt KKL
được ghi nhận trong số liệu thống kê của Trung tâm dự báo khí tượng thủy văn
trung ương trong 22 mùa đông (từ tháng 8 năm 1993 đến hết tháng 6 năm 2015).
Giá trị là trung bình số đợt KKL từng tháng phát hiện bởi chỉ tiêu CTK, là trung
bình số đợt KKL từng tháng quan trắc được.
Đối với trường hợp đánh giá số đợt KKL dự báo bằng các mô hình khí hậu khu
vực với thực tế, do chuỗi số liệu của sản phẩm mô hình khí hậu tương đối ngắn (3
mùa đông) nên để tiến hành đánh giá trong luận văn này sẽ so sánh trực tiếp số đợt
KKL từng tháng của mô hình với số đợt KKL thực tế quan trắc trên lãnh thổ Việt
Nam cũng như số đợt KKL của trung bình nhiều năm.

36. 34
Chương 3. Kết quả và thảo luận
3.1. Thử nghiệm xác định các đợt KKL theo các chỉ tiêu thực nghiệm
Bộ chỉ tiêu 1 tương đối phức tạp vì phải tính bình lưu xoáy để xác định điều
kiện 1. Ngoài ra, trong 619 đợt KKL ảnh hưởng đến nước ta chỉ có 75 đợt có giá trị
biến thiên nhiệt độ nhỏ hơn hoặc bẳng -60
C (=12,1%) nên ta bỏ qua bộ chỉ tiêu này.
Tương tự là bộ chỉ tiêu 2 cũng rất khó áp dụng vì cơ quan khí tượng Hồng Kông
phân loại KKL thành 2 loại: xâm nhập đông (ES - East Surges) và xâm nhập bắc
(NS - North Surges) tương đối phức tạp khi áp dụng trong khi các chỉ tiêu tương đối
“lỏng lẻo”, do đó ta cũng bỏ qua chỉ tiêu của Hồng Kông. Sau đây, ta sẽ lần lượt
đánh giá các chỉ tiêu 3 và 4.
Thông tin chi tiết cho từng tháng được hiển thị ở bảng 1 phụ lục 1.
3.1.1. Chỉ tiêu 3.
Hình 3.1. Kết quả số đợt KKL phát hiện bởi bộ chỉ tiêu 3
Trong hình 3.1, trục tung biểu thị giá trị số đợt KKL của từng tháng còn trục
hoành hiển thị thời gian các tháng trong 22 mùa đông.
Tổng số đợt phát hiện chính xác là 216 đợt, chiếm 32,7%
Tổng số đợt khống là 3 đợt.
HSTQ = 0.5578
ME = -406
MAE = 406
0
1
2
3
4
5
6
7
Chỉ tiêu 3 Thực tế

37. 35
Nhận xét:
- Về cơ bản bộ chỉ tiêu này đã bắt được các đợt KKL ảnh hưởng đến nước ta.
Tuy nhiên, bộ chỉ tiêu này chỉ bắt được những đợt GMĐB có cường độ mạnh và
vào các tháng chính đông (12-1-2) vì những đợt này có độ chênh lệch nhiệt độ và
khí áp đủ lớn. Trong những tháng khác thì chỉ tiêu này cho kết quả không đủ tốt.
- Kết luận: chỉ tiêu này không phù hợp để áp dụng cho điều kiện ở nước ta.
3.1.2. Chỉ tiêu 4
Tổng số đợt phát hiện chính xác là 249 đợt, chiếm 40,0%.
Tổng số đợt khống là 28 đợt.
HSTQ = 0.5736
ME = -373
MAE = 373
Hình 3.2. Kết quả số đợt KKL phát hiện bởi bộ chỉ tiêu 4.
Trong hình 3.2, trục tung biểu thị giá trị số đợt KKL của từng tháng còn trục
hoành hiển thị thời gian các tháng trong 22 mùa đông.
Nhận xét: Tương tự như chỉ tiêu 3, bộ chỉ tiêu này cũng chỉ bắt được 40% số
đợt KKL ảnh hưởng đến nước ta. Trong những tháng chính đông (12-1-2) thì bộ chỉ
tiêu này cho giá trị tốt còn những tháng còn lại chỉ bắt được trung bình 1 đợt KKL
mỗi tháng.
- Kết luận: Bộ chỉ tiêu này không phù hợp để áp dụng cho nước ta.
0
1
2
3
4
5
6
7
Chỉ tiêu 4 Thực tế

38. 36
3.1.3. Các chỉ tiêu khác.
Ngoài ra, các bộ chỉ tiêu khác cũng không phù hợp với nước ta. Bộ chỉ tiêu
Hàn Quốc tuy đơn giản nhất nhưng trong 22 mùa đông chỉ có 2 đợt KKL có biến
thiên nhiệt độ <-100
C, còn bộ chỉ tiêu 1 thì trong 22 mùa đông chỉ có 75 đợt thỏa
mãn điều kiện nhiệt độ <-60
C. Bộ chỉ tiêu 2 thì lại quá “lỏng lẻo”, riêng với chỉ tiêu
cho xâm nhập bắc NS thì số đợt khống đã lên tới 180 đợt và sai là 139 đợt.
Như vậy, có thể kết luận rằng các bộ chỉ tiêu trên đều không thể sử dụng cho
điều kiện nước ta.
3.2. Thử nghiệm xây dựng chỉ tiêu xác định các đợt KKL cho Việt Nam dựa
trên số liệu tái phân tích ERA interim
Sử dụng phương pháp như trong mục 2.6. Sau đây, ta lần lượt thực hiện các
bước với ngưỡng phân chia theo khí áp bước đầu là 2,5 mb.
3.2.1. Khí áp
Khí áp là một trong những yếu tố thay đổi rõ rệt khi KKL ảnh hưởng đến khu
vực, về mặt lí thuyết thì giá trị biến áp luôn tăng và sự tăng này phụ thuộc vào
cường độ của các đợt KKL và giá trị khí áp trước đó.
Hình 3.3. Biểu đồ tần suất xuất hiện của các đợt KKL theo giá trị biến thiên
khí áp trung bình 24 giờ (%).
Ở hình 3.3 là biểu đồ tần suất KKL của các đợt KKL theo giá trị biến áp trung
bình 24 giờ của 619 đợt xâm nhập lạnh trong 22 mùa đông (từ tháng 8 năm 1993
đến hết tháng 5 năm 2015). Hình 3.3, trục tung biểu thị số đợt KKL theo giá trị biến
0
2
4
6
8
10
12
-2
-1,5
-1
-0,5
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
5
5,5
6
6,5
7
7,5
8
8,5
9
9,5
10
10,5
11
11,5
12
12,5
13
13,5
14
Tần suất xuất hiện của các đợt KKL theo giá trị biến thiên khí áp
trung bình 24 giờ

39. 37
áp trung bình 24 giờ (theo tỷ lệ %) còn trục hoành hiển thị giá trị độ lớn của biến
thiên khí áp trong 24 giờ của các đợt KKL. Từ biểu đồ này, ta nhận thấy tần số xuất
hiện của KKL với giá trị biến áp nhỏ hơn 2,5mb tương đối thấp, chỉ có 111/6189
đợt, chiếm 18%. Do đó, ta sẽ chia 619 đợt KKL này thành 2 nhóm.
Nhóm 1 bao gồm những đợt có giá trị biến áp lớn hơn hoặc bằng 2,5 mb.
Nhóm 2 là phần còn lại, bao gồm 111 đợt KKL có giá trị biến áp nhỏ hơn
2,5mb. Nhóm 2 có giá trị trung bình của biến áp trong 24 giờ là 1,7 mb với độ lệch
chuẩn là 0,7 mb. Như vậy, biên độ biến thiên khí áp nhỏ nhất là (1,7-0,7) = 1,0 mb.
3.2.2. Nhiệt độ
Tương tự như khí áp, nhiệt độ luôn cho ta thấy có sự thay đổi rõ rệt trong các
đợt KKL. Chỉ tiêu về nhiệt độ sẽ được xác định như tương tự như yếu tố biến thiên
của khí áp. Số liệu nhiệt độ lấy theo nhiệt độ ở mực 2 mét (T2m).
Khảo sát sự biến thiên nhiệt độ trung bình trong 24 giờ của các đợt KKL nhóm
1, ta có giá trị trung bình của biến thiên nhiệt độ 24 giờ trong trường hợp này là -
3,30
C với độ lệch chuẩn của biến thiên nhiệt độ 24 giờ là 1,80
C . Như vậy, ta có giá
trị biên độ biến thiên của nhiệt độ 24 giờ là -1,50
C.
Đối với các trường hợp nhóm 2, ta có giá trị trung bình biến thiên nhiệt độ 24
giờ chỉ là -1,60
C, trong khi độ lệch chuẩn của giá trị nhiệt độ 24 giờ là 1,30
C. Do đó,
nhóm 2 có giá trị biến thiên nhiệt độ nhỏ nhất là -0,30
C.
Như vậy, đối với yếu tố nhiệt độ thì ta chia ra làm hai trường hợp.
1, Biến áp 24 giờ >2,4 mb thì biến nhiệt 24 giờ <-1,50
C.
2, Biến áp 24 giờ >1,0 mb thì biến nhiệt 24 giờ <-0,30
C.
3.2.3. Gió
Chỉ tiêu xác định xâm nhập lạnh của các cơ quan khí tượng của các nước ven
biển Đông đều sử dụng yếu tố gió tại một khu vực ven biển hoặc trên một đảo cụ
thể. Đây là yếu tố quan trọng nhất để xác định một đợt xâm nhập lạnh tại khu vực
Biển Đông và lân cận. Cụ thể KKL tràn về sẽ làm gió chuyển hướng lệch bắc, đồng
thời tốc độ gió cũng được gia tăng một cách đột ngột.
Ngoài ra, theo Chang và cs (1987) thì trên khu vực biển Đông và các vùng lân
cận, sự biến thiên của áp suất và nhiệt độ bề mặt tương đối nhỏ, gây khó khăn khi

40. 38
xác định các đợt xâm nhập lạnh nhưng sự thay đổi của đới gió Đông Bắc vẫn còn
rất mạnh, ông cho rằng đây chính là chỉ tiêu chủ yếu để xác định xâm nhập lạnh trên
khu vực này. C.P. Chang và Jeng Ming Chen cũng đề xuất dùng trường gió trung
bình tại khu vực có tọa độ 18-200
N, 110-1200
và đưa ra chi tiêu để xác định xâm
nhập lạnh ở khu vực này phải thỏa mãn hai tiêu chí:
- Trong 12-24 giờ sau khi có xâm nhập lạnh, tốc độ gió phải tăng ít nhất 5m/s.
- Tốc độ của đới gió Đông Bắc tại khu vực này phải duy trì lớn hơn hoặc bằng 7
m/s trong ít nhất 3 ngày trở lên.
Tuy nhiên, khu vực này theo đề xuất của Chang và cs quá rộng lớn nên khi lấy
trung bình gió của khu vực này qua khảo sát số liệu tái phân tích từ tháng 8 năm
1993 đến tháng 5 năm 2015 cho thấy cả hướng và tốc độ gió bị thay đổi quá lớn và
không còn chính xác. Do vậy, riêng với yếu tố gió sẽ được sẽ được xem xét ở khu
vực 2 (khu vực này bao quanh đảo Bạch Long Vỹ, là trạm quan trắc mà cơ quan khí
tượng Việt Nam sử dụng kết quả quan trắc gió để xác định các đợt xâm nhập lạnh
về Việt Nam) nhằm đạt kết quả tốt nhất. Ta sẽ có 2 yếu tố liên quan đến gió: tốc độ
gió (V) và hướng gió (D), cả hai yếu tố này sẽ được xét đồng thời ở khu vực 2.
Trong khi ở chỉ tiêu 4 sử dụng giá trị gió trong khu vực đất liền ở mực 850
mb thì cơ quan khí tượng Hồng Kông và Việt Nam lại sử dụng yếu tố gió trên các
hòn đảo, với Hồng Kông là gió lệch bắc tốc độ 8m/s trở lên còn Việt Nam là gió
lệch bắc có tốc độ 11 m/s trong 2 obs quan trắc (mỗi obs cách nhau 3 giờ đồng hồ).
Gió lệch Bắc trong bài viết này được ghi nhận khi D ≥ 335o
và D ≤ 65o
. Chỉ tiêu về
hướng gió cụ thể là chỉ tiêu về khả năng duy trì gió hướng lệch bắc theo obs.Qua
khảo sát yếu tố gió trung bình trong thống kê các đợt xâm nhập lạnh của Trung tâm
dự báo khí tượng thủy văn trung ương tại khu vực 2 của bộ số liệu tái phân tích
ERA Interim từ tháng 8 năm 1993 đến tháng 5 năm 2015:
Ta thấy với chỉ tiêu 1 và 2 obs có hướng gió lệch bắc liên tiếp đạt tỷ lệ 100%
(619/619 đợt) nhưng với chỉ tiêu này thì có rất nhiều đợt khống, do đó ta không
chọn chỉ tiêu này. Chỉ tiêu 3 và 4 obs có hướng gió lệch bắc liên tiếp đạt tỷ lệ 99,7%
(617/619 đợt xâm nhập lạnh) các đợt xâm nhập lạnh, trong khi chỉ tiêu 5 obs và 6
obs có hướng gió lệch bắc giảm tương ứng là 89% và 85% (550/619 và 526/619 đợt

41. http://bit.ly/KhoTaiLieuAZ