ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
------------------------------------

Đinh Hữu Dương

NGHIÊN CỨU MỐI LIÊN HỆ GIỮA HOẠT ĐỘNG XÂM NHẬP
LẠNH VỚI CÁC TRƯỜNG KHÍ QUYỂN QUI MÔ LỚN TRONG CÁC
THÁNG MÙA ĐÔNG Ở VIỆT NAM

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

Hà Nội – 2019


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
-------------------------------------

Đinh Hữu Dương

NGHIÊN CỨU MỐI LIÊN HỆ GIỮA HOẠT ĐỘNG XÂM NHẬP LẠNH
VỚI CÁC TRƯỜNG KHÍ QUYỂN QUI MÔ LỚN TRONG CÁC THÁNG
MÙA ĐÔNG Ở VIỆT NAM

Chuyên ngành: Khí tượng khí hậu học
Mã số :60440222
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. Bùi Minh Tăng
TS. Võ Văn Hòa

Hà Nội – 2019


LỜI CẢM ƠN
Tác giả chân thành cảm ơn các thầy cô giảng viên của Khoa Khí tượng Thủy văn
và Hải dương học, Phòng Sau Đại học (Trường Đại học Khoa học Tự nhiên), và các cán
bộ Thư viện KTTV – Tổng cục KTTV đã giúp đỡ và cung cấp cho Học viên những tài
liệu khoa học và hướng dẫn bổ ích và thiết thực.
Đặc biệt, trong luận văn này tác giả xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc đến TS. Bùi
Minh Tăng, TS. Võ Văn Hòa người đã luôn chỉ bảo tận tình, định hướng chủ đề và tạo mọi
điều kiện thuận lợi cho tác giả trong suốt thời gian thực hiện luận văn. Tác giả cũng xin
gửi lời cảm ơn đến anh chị em phòng Dự báo số vàviễn thám -Trung tâm Dự báo KTTV
quốc gia đã cung cấp số liệu tái phân tích ERA-Interim, số liệu dự báo hạn mùa của ECMW
giúp cho tác giả thực hiện thành công luận văn này.
Cuối cùng, tác giả xin gửi lời cảm ơn đến những người thân trong gia đình, bạn bè
và toàn thể anh chị em phòng Dự báo KTTV đã luôn động viên, cổ vũ tinh thần và giúp đỡ
trong quá trình thực hiện và hoàn thành luận văn.
Với sự cố gắng và nỗ lực hết mình để thực hiện luận văn, nhưng vốn kiến thức còn
hạn chế nên trong quá trình thực hiện Luận văn tốt nghiệp vẫn còn một số thiếu khuyết.
Tác giả kính mong nhận được những chỉ bảo, ý kiến của các thầy cô để bài Luận văn của
học viên được hoàn thiện hơn.
Học viên xin chân thành cảm!

Hà Nội, ngày 12 tháng 07 năm 2019
Tác giả

Đinh Hữu Dương

3



Mục lục
LỜI CẢM ƠN .................................................................................................................... 3
Mục lục ............................................................................................................................... 4
Danh mục ký hiệu và chữ cái viết tắt ............................................................................... 7
Danh mục hình ................................................................................................................... 8
Danh mục bảng ................................................................................................................ 10
MỞ ĐẦU ........................................................................................................................... 11
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ........................................................................................... 12
1.1 Khái niệm và định nghĩa về gió mùa- gió mùa Châu Á: ........................................12
1.3 Khái niệm về không khí lạnh: ..................................................................................15
1.3.2 Hệ quả thời tiết do tác động của không khí lạnh .................................................17
1.3.4 Đặc điểm hoạt động của các đợt xâm nhập lạnh .................................................17
1.4. Một số nghiên cứu trong và ngoài nước .................................................................20
1.4.1 Ngoài nước...............................................................................................................20
1.4.2 Ở trong nước ...........................................................................................................24
1.5 Một số chỉ tiêu và tiêu chí ......................................................................................... 26
1.5.1 Chỉ tiêu và tiêu chí trong nước ..............................................................................26
CHƯƠNG 2. SỐ LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................... 29
2.1 Số liệu quan trắc các đợt KKL ở Việt Nam : .......................................................... 29
2.2 Số liệu tái phân tích ERA - Interim. ........................................................................30
2.3. Số liệu dự báo của sản phẩm mô hình dự báo khí hậu ECWMF: ....................... 30
2.4 Các chỉ số EAWMI tham gia trong phương pháp dự báo: ...................................30
2.4 Khu vực tính toán số liệu .......................................................................................... 32
2.4.1 Chỉ số ICHEN: ............................................................................................................32
2.4.2 Chỉ số IYang:..............................................................................................................33
2.4.4 Chỉ số IShi: ................................................................................................................34
2.4.5 Chỉ số ISUN: ..............................................................................................................34
2.4.6 Chỉ số ILi&Yang: .........................................................................................................35
2.5. Phương pháp nghiên cứu ......................................................................................... 35

2.5.2 Phương pháp hồi qui tuyến tính một biến và hồi qui từng bước ....................... 36
2.5.3 Xây dựng phương trình dự báo.............................................................................39
4


2.5.4 Kiểm nghiệm phương trình dự báo ......................................................................39
a. Chuẩn sai thặng dư......................................................................................................39
b. Chỉ số Fisher ................................................................................................................39
c. Đánh giá: ....................................................................................................................... 40
CHƯƠNG 3. MỘT SỐ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ NHẬN XÉT......................... 40
3.1 Mối liên hệ giữa hoạt động xâm nhập lạnh với các trường khí quyển qui mô lớn:
...........................................................................................................................................40
3.1.1 Mối liên hệ của các chỉ số gió mùa mùa đông với hoạt động xâm nhập lạnh
trong mùa Đông tại Việt Nam: ....................................................................................... 40
3.1.2. Sự biến đổi của các chỉ số gió mùa và mối quan hệ giữa chúng với hoạt động
của các đợt KKL trong mùa Đông tại Việt Nam: ......................................................... 41
3.1.3 Sự biến đổi của các trường khí quyển qui mô lớn và tác động của chúng đến
hoạt động của KKL: ........................................................................................................44
3.2 Thử nghiệm xác định số đợt không khí lạnh theo từng mùa Đông – theo phương
pháp hồi qui tuyến tính một biến (từ năm 1992-2015): ...............................................51
3.2.1. Chỉ số EAWMI1: ...................................................................................................51
3.2.2. Chỉ số EAWMI 2: ..................................................................................................51
3.2.3. Chỉ số EAWMI 3: ..................................................................................................52
3.2.4. Chỉ số EAWMI 4: ..................................................................................................53
3.2.5. Chỉ số EAWMI 5: ..................................................................................................54
3.2.6. Chỉ số EAWMI 6: ..................................................................................................55
3.3. Thử nghiệm xác định số đợt không khí lạnh theo từng mùa Đông – theo phương
pháp hồi qui từng bước (từ năm 1992-2015): ............................................................... 56
3.4. Thử nghiệm dự báo số đợt xâm nhập lạnh trong mùa đông và số đợt rét đậm, rét
hại xảy ra trên diện rộng ở Việt Nam : ..........................................................................58

3.4.1 Thử nghiệm dự báo số đợt xâm nhập lạnh trong mùa đông xuống Việt Nam:
...........................................................................................................................................58
a. Sử dụng số liệu đầu vào là dữ liệu dự báo hạn mùa của ECWMF tháng 8: ..........58
b. Sử dụng số liệu đầu vào là dữ liệu dự báo hạn mùa của ECWMF tháng 9:..........58
c. Sử dụng số liệu đầu vào là dữ liệu dự báo hạn mùa của ECWMF tháng 10: ........59
3.4.2 Thử nghiệm dự báo số đợt rét đậm, rét hại xảy ra trên diện rộngtrong mùa
đông ở khu vực Bắc Bộ và Bắc Trung Bộ Việt Nam: ...................................................60
a. Sử dụng số liệu đầu vào là dữ liệu dự báo hạn mùa của ECWMF tháng 8 ...........60
b. Sử dụng số liệu đầu vào là dữ liệu dự báo hạn mùa của ECWMF tháng 9 ...........61
c. Sử dụng số liệu đầu vào là dữ liệu dự báo hạn mùa của ECWMF tháng 10 .........62
5


KẾT LUẬN ...................................................................................................................... 63
TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................................. 65
PHỤ LỤC .......................................................................................................................... 67

6


Danh mục ký hiệu và chữ cái viết tắt

AO: Dao động Bắc cực
EAWM: gió mùa mùa đông Đông Á
EAWMI: Chỉ số gió mùa mùa đông Đông Á
ECMWF: Trung tâm dự báo khí tượng hạn vừa Châu Âu
GMĐB: Gió mùa đông bắc
HSTQ: Hệ số tương quan
HSTQB: Hệ số tương quan bội
KKL: Không khí lạnh

KKLTC:Không khí lạnh tăng cường
ME : Sai số trung bình hệ thống
MAE: Sai số trung bình tuyệt đối
NCAR:Trung tâm Nghiên cứu Khí quyển Quốc gia
NCEP: Trung tâm Dự báo Môi trường Quốc gia
SH:Áp cao Sberia
TBNN: Trung bình nhiều năm
VBLV:Tốc độ gió tại trạm Bạch Long Vĩ
XNL: Xâm nhập lạnh

7


Danh mục hình
Hình 1.1 Phân vùng gió mùa của S.P.Khromov (1957).
Hình 1.2 Hệ thống gió mùa mùa đông châu Á (Cheang, 1991)
Hình 3: Khu vực tính toán số liệu chỉ số gió mùa chỉ số ICHEN(EAWMI1)
Hình 4: Khu vực tính toán số liệu chỉ số gió mùa Chỉ số IYang(EAWMI2)
Hình 5: Khu vực tính toán số liệu chỉ số gió mùa Chỉ số IJhun(EAWMI3)
Hình 6: Khu vực tính toán số liệu chỉ số gió mùa Chỉ số IShi(EAWMI4)
Hình 7: Khu vực tính toán số liệu chỉ số gió mùa Chỉ số ISUN(EAWMI5)
Hình 8: Khu vực tính toán số liệu chỉ số gió mùa Chỉ số ILi&Yang(EAWMI6)
Hình 9: Sơ đồ khối mô tả các bước thực hiện trong phương pháp hồi qui từng
bước
Hình 10. Sự biến động của chỉ số gió mùa mùa đông IEAWM 1 và biến trình
số đợt KKL trong cùng thời kỳ từ mùa đông 1992-1993 đến mùa đông 20152016.
Hình 11. Sự biến động của chỉ số gió mùa mùa đông IEAWM 2 và biến trình
số đợt KKL trong cùng thời kỳ.
Hình 12. Sự biến động của chỉ số gió mùa mùa đông IEAWM 3 và biến trình
số đợt KKL trong cùng thời kỳ.

Hình 13 Sự biến động của chỉ số gió mùa mùa đông IEAWM 4 và biến trình
số đợt KKL trong cùng thời kỳ.
Hình 14 Sự biến động của chỉ số gió mùa mùa đông IEAWM 5 và biến trình
số đợt KKL trong cùng thời kỳ.
Hình 15 Sự biến động của chỉ số gió mùa mùa đông IEAWM6 và biến trình số
đợt KKL trong cùng thời kỳ.
Hình 16 Bản đồ MSLP trung bình 30 của 03 tháng chính đông (1986-1987 đến
2015-2016)
Hình 17 Bản đồ MSLP trung bình 03 tháng chính đông của những KKL hoạt
động mạnh
Hình 18 Bản đồ MSLP trung bình 03 tháng chính đông của những KKL hoạt
động yếu
Hình 19 Trung bình 30 năm hoàn lưu mực 850mb của 03 tháng chính đông
(1986-1987 đến 2015-2016)
Hình 20 Hoàn lưu trung bình mực 850mb của 03 tháng chính đông những năm
KKL hoạt động mạnh
Hình 21 Hoàn lưu trung bình mực 850mb của 03 tháng chính đông những
năm KKL hoạt động yếu
Hình 22 Trung bình 30 năm hoàn lưu mực 500 mb của 03 tháng chính đông
(1986-1987 đến 2015-2016)
Hình 23 Hoàn lưu trung bình mực 500mb của 03 tháng chính đông những năm
KKL hoạt động mạnh
Hình 24 Hoàn lưu trung bình mực 500mb của 03 tháng chính đông những
năm KKL hoạt động yếu
Hình 25 Trung bình 30 năm hoàn lưu mực 300 mb của 03 tháng chính đông
(1986-1987 đến 2015-2016)

8

14

15
34
34
35
35
36
36
39
42
43
43
44
44
45
46
46
47
47
48
48
49
49
50
50


Hình 26 Hoàn lưu trung bình mực 300mb của 03 tháng chính đông những năm
KKL hoạt động mạnh
Hình 27 Hoàn lưu trung bình mực 300mb của 03 tháng chính đông nhưng
năm KKL hoạt động yếu

Hình 28: Số đợt không khí lạnh quan trắc được và số đợt không khí lạnh tính
được thông qua sử dụng chỉ số gió mùa EAWMI 1
Hình 29: Số đợt không khí lạnh quan trắc được và số đợt không khí lạnh tính
được thông qua sử dụng chỉ số gió mùa EAWMI 2
Hình 30: Số đợt không khí lạnh quan trắc được và số đợt không khí lạnh tính
được thông qua sử dụng chỉ số gió mùa EAWMI 3.
Hình 31: Số đợt không khí lạnh quan trắc được và số đợt không khí lạnh tính
được thông qua sử dụng chỉ số gió mùa EAWMI 4.
Hình 32: Số đợt không khí lạnh quan trắc được và số đợt không khí lạnh tính
được thông qua sử dụng chỉ số gió mùa EAWMI 5.
Hình 33: Số đợt không khí lạnh quan trắc được và số đợt không khí lạnh tính
được thông qua sử dụng chỉ số gió mùa EAWMI 6.
Hình 34: Số đợt không khí lạnh quan trắc được và số đợt không khí lạnh tính
được thông qua sử dụng bộ chỉ gió mùa (EAWMI 2, EAWMI 3, EAWMI 6,
EAWMI 6) trên cơ sở phương pháp hồi qui từng bước.
Hình 35: Số đợt không khí lạnh quan trắc được và số đợt không khí lạnh dự
báo được thông qua sử dụng bộ chỉ gió mùa mùa đông có được từ số liệu dự
báo hạn mùa từ tháng 8.
Hình 36: Số đợt không khí lạnh quan trắc được và số đợt không khí lạnh dự
báo được thông qua sử dụng bộ chỉ gió mùa mùa đông có được từ số liệu dự
báo hạn mùa từ tháng 9.
Hình 37: Số đợt không khí lạnh quan trắc được và số đợt không khí lạnh dự
báo được thông qua sử dụng bộ chỉ gió mùa mùa đông có được từ số liệu dự
báo hạn mùa từ tháng 10.
Hình 38: Số đợt rét đậm, rét hại quan trắc được và số đợt rét đậm, rét hại dự
báo được thông qua sử dụng bộ chỉ gió mùa mùa đông có được từ số liệu dự
báo hạn mùa từ tháng 8
Hình 39: Số đợt rét đậm, rét hại quan trắc được và số đợt rét đậm, rét hại dự
báo được thông qua sử dụng bộ chỉ gió mùa mùa đông có được từ số liệu dự
báo hạn mùa từ tháng 9

Hình 40: Số đợt rét đậm, rét hại quan trắc được và số đợt rét đậm, rét hại dự
báo được thông qua sử dụng bộ chỉ gió mùa mùa đông có được từ số liệu dự
báo hạn mùa từ tháng 10

9

51
51
52
53
54
55
56
57
58

59

60

60

61

62

63


Danh mục bảng

Bảng 1. Những yếu tố chính trong mỗi mùa gió mùa

12

Bảng 2. Chỉ tiêu dự báo khả năng xâm nhập của không khí lạnh trước 24h

28

Bảng 3. Bộ chỉ số phản ánh về sự biến đổi của gió mùa mùa đông Đông Á
Bảng 4. Bảng HSTQ giữa các chỉ số gió mùa mùa đông và số đợt KKL trong

30

các tháng mùa đông thời kỳ 1992 -2016

41

Bảng PL1. Tổng số đợt không khí lạnh trong các tháng mùa đông (từ mùa
đông1992-2015)

68

Bảng PL2. Tổng số các đợt GMĐB và KKLTC; Tổng số đợt rét đậm, rét hại
ảnh hưởng đến Việt Nam trong các mùa đông thời kỳ 1992-2015

69

10



MỞ ĐẦU
Không khí lạnh là một trong những hệ thống thời tiết nguy hiểm, không khí lạnh
xâm nhập xuống miền Bắc Việt Nam thành những đợt riêng rẽ và những đợt tăng cường
bổ sung, gây ra sự thay đổi thời tiết mạnh mẽ ở miền Bắc. Sự xâm nhập của không khí
lạnh thường gây ra sụt giảm nhiệt độ trung bình ngày sau 24h từ 3 - 5 0C, gió chuyển
hướng Đông Bắc trên khu vực vịnh Bắc Bộ và Bắc Biển Đông mạnh cấp 6-7, giật cấp 8,
cấp 9 gây ra biển động sóng lớn.Gió trên đất liền khu vực các tỉnh miền Bắc chuyển hướng
lệch Bắc cấp 3, cấp 4. Đặc biệt vào các tháng chính của mùa Đông (tháng 12, tháng 1,
tháng 2), với nền nhiệt độ thấp và là những tháng có nhiệt độ thấp nhất trong năm, dưới
tác động cuả những đợt xâm nhập lạnh mạnh và được tăng cường bổ sung liên tục, đã xảy
ra nhiều đợt rét đậm, rét hại kéo dài và xuất hiện băng tuyết và sương muối ở những vùng
núi cao.Gây ảnh hưởng rất lớn đến sản xuất nông – lâm – ngư nghiệp và hoạt động của
cộng đồng dân cư.
Điển hình đó là đợt rét đậm, rét hại kéo dài từ ngày 22 - 27/1/2016, trong ba ngày
23-25/1, băng giá và tuyết rơi ở hầu khắp các đỉnh núi cao từ 1.000 m trở lên ở Bắc Bộ và
Bắc Trung Bộ, đây là đợt rét mạnh nhất trong 40 năm với hàng loạt kỷ lục được ghi nhận.
Ngày 24/1/2016, trạm khí tượng Sa Pa (Lào Cai) ghi nhận nhiệt độ thấp nhất -4 độ C; Mẫu
Sơn (Lạng Sơn) -4 độ C. Tại Hà Nội, lần đầu tiên quan sát được đỉnh núi Ba Vì xuất hiện
tuyết, ở trạm Hà Đông 5,4 độ C.Đợt rét đậm, rét hại này đã ảnh hưởng nặng nề đến sản
xuất nông nghiệp và chăn nuôi tại các tỉnh Bắc Bộ và Bắc của Bắc Trung Bộ.
Nhự vậy, nắm bắt được sớm thông tin hoạt động của xâm nhập lạnh có ý nghĩa vô
cùng quan trong trong công tác phòng chống và giảm thiểu thiệt hại do thiên tai gây ra.
Đặc biệt, việc nhận định có tính định lượng hạn mùa sự hoạt động của các đợt xâm nhập
lạnh là rất cần thiết. Chính vì những lí do trên, học viên đã chọn đề tài nghiên cứu là:
“Nghiên cứu mối liên hệ giữa hoạt động xâm nhập lạnh với các trường khí quyển qui mô
lớn trong các tháng mùa đông ở Việt Nam” nhằm tìm ra và xây dựng được một phương
pháp dự báo có tính khả thi, phục vụ cho việc dự báo định lượng hạn mùa số đợt xâm nhập
lạnh trong mùa đông ở Việt Nam.

11



CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1 Khái niệm và định nghĩa về gió mùa- gió mùa Châu Á:
Thuật ngữ gió mùa (Monsoon) có nguồn gốc từ vùng Ả Rập với từ địa phương là
Mausim, có nghĩa là mùa.
Theo Khrômov: “Gió mùa là chế độ dòng khí của hoàn lưu chung khí quyển trên
một phạm vi đáng kể của bề mặt Trái Đất, trong đó ở mọi nơi gió thịnh hành chuyển
ngược hướng hay gần như ngược hướng từ mùa đông sang mùa hè và từ mùa hè sang
mùa đông”. Khrômov cũng đưa ra khái niệm góc gió mùa là góc giữa hướng gió thịnh
hành giữa mùa đông và mùahè là 120o – 180o. Dựa vào tiêu chuẩn về tần suất gió thịnh
hành chia thành: khu vực có xu thế gió mùa với tần suất hướng gió thịnh hành < 40%,
khu vực gió mùa với tần suất gió thịnh hành từ 40 – 60% và khu vực gió mùa điển hình
khi tần suất gió thịnh hành > 60%.
Theo K. Ramage (1971) cũng thống nhất với định nghĩa này và đưa ra một số chỉ
tiêu định lượng cụ thể. Theo ông, một vùng được gọi là có gió mùa nếu thoả mãn các 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 1 và 7 phải lớn hơn
40%;
- Tốc độ gió tổng hợp trung bình của ít nhất một trong hai tháng 1 và 7 phải lớn hơn
3 m/s;
- Sự luân phiên của hoàn lưu xoáy thuận với xoáy nghịch xảy ra trong hai tháng này
của hai năm liên tiếp, trên một vùng có kích thước 5 kinh/vĩ độ phải nhỏ hơn một lần.
Đối với gió mùa châu Á, có 6 yếu tố chính trong mỗi mùa gió mùa (Bảng 1) và sự
tương thích của các yếu tố đó trong hai hệ thống gió mùa có thể được phân như sau:
Bảng 1: Những yếu tố chính trong mỗi mùa gió mùa
TT
1

2
3
4
5
6

Mùa hè
Áp cao Mascaren
Dòng xiết qua xích đạo Đông Phi
Gió mùa tây nam
Rãnh gió mùa với mây, mưa trên bắc
Ấn-độ
Áp cao Tây Tạng
Dòng xiết gió đông nhiệt đới

12

Mùa đông
Áp cao Siberia
Sóng gió mùa mùa đông
Gió mùa đông bắc
Rãnh thấp xích đạo trên khu vực
Malaysia- Indonesia
Áp cao Thái Bình Dương
Dòng xiết gió tây cận nhiệt đới


Trên cơ sở kế thừa và nghiên cứu mới, tác giả Trần Công Minh [8] 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 1 và 7 phải lớn hơn hoặc
bằng 40%.
- Tốc độ gió tổng hợp trung bình của ít nhất một trong tháng 1 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 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 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.
Trong bộ tiêu chí mà Trần Công Minh đưa ra, 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 250S - 350N và từ 300W-1700E, 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,....

13



Hình 1.1 Phân vùng gió mùa của S.P.Khromov (1957).
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%).
1.2 Gió mùa mùa đông:
Mùa đông ở bán cầu Bắc hoàn lưu xoáy thuận trên khu vực Đông Á được thay
thế bằng hoàn lưu xoáy nghịch với trung tâm áp cao đạt cường độ cực đại ở vĩ độ
khoảng 40-600N trên lãnh thổ Mông Cổ và miền trung Siberia. Các khu vực chịu ảnh
hưởng của áp cao này trời ít mây, có nhiệt độ thấp do phát xạ sóng dài mạnh. Lượng
bức xạ nhận được rất thấp do albedo của lớp tuyết phủ lớn. Không khí toả ra từ trung
tâm áp cao này về phía đông và đông nam tới Triều Tiên, Trung Quốc, Nhật Bản, Đông
Dương và phía tây Thái Bình Dương. Ở khoảng 15-200N trên Biển Đông, dòng không
khí từ phía bắc hội tụ với tín phong đông bắc từ Thái Bình Dương gây nên gió mùa
đông bắc trên các quần đảo Malaysia.
Sự bắt đầu gió mùa mùa đông ở các khu vực này vào tháng 9 có liên quan với 3
đặc điểm chủ yếu của hoàn lưu sau (Cheang, 1991):

14


Hình 2. Hệ thống gió mùa mùa đông châu Á (Cheang, 1991)
- ITCZ: Vào khoảng tháng 9 rãnh gió mùa quy mô lớn từ phần phía bắc của nam
Trung Quốc di chuyển về phía nam và ổn định ở khu vực xích đạo của Biển Đông. Phía
bắc của rãnh này tín phong đông bắc thịnh hành.
- Sự xâm nhập của không khí lạnh từ hệ thống áp cao Siberia: Gió mùa từ phía
bắc thường kết hợp với tín phong đông bắc của áp cao Thái Bình Dương thổi tới quần

đảo Malaysia thường cho lượng mưa lớn ở đây.
- Đặc điểm thứ ba là sự đảo ngược của gió trên cao từ hướng đông sang hướng
tây ở nam lục địa Trung Quốc: Điều đó xảy ra khi gradient nhiệt độ theo hướng bắc nam đi qua lục địa châu Á đổi thành hướng ngược lại (Cheang, 1991). So với hoàn lưu
gió mùa mùa hè, hoàn lưu gió mùa mùa đông có chiều dày nhỏ hơn nhiều. Gần khu vực
hình thành của áp cao, áp cao lạnh có chiều dày không lớn do nguồn gốc nhiệt của nó.
Trên phần lớn lục địa châu Á gió tại mực 700 mb là gió hướng tây, điều đó có nghĩa là
gió mùa mùa đông được giới hạn ở phía dưới mực 700mb.
1.3 Khái niệm về không khí lạnh:
Không khí lạnh là hiện tượng thời tiết khi khối không khí rất lạnh từ lục địa Châu
Á di chuyển xuống khu vực nước ta, nơi đang có khối không khí ấm, gây ra gió đông bắc
mạnh trời trở rét và thời tiết xấu. Thời gian đặc trưng là vào thời kỳ gió mùa mùa đông nên
còn gọi là "gió mùa đông bắc". Khối không khí lạnh này có nguồn gốc cực đới, tràn qua
lục địa Châu Á dưới dạng front lạnh, xuống đến nước ta trong nhiều trường hợp không còn
thể hiện rõ tính chất điển hình của một front lạnh nên ta gọi chung là "không khí lạnh".

15


Mỗi đợt KKL được coi là xâm nhập hoặc ảnh hưởng đến nước ta nếu thỏa mãn một
trong hai điều kiện sau đây:
- KKL làm tốc độ gió hướng lệch bắc ngoài khơi đo được tại trạm Bạch Long Vỹ
từ cấp 6 trở lên và kéo dài trên 3 tiếng (2 quan trắc liên tiếp).
- KKL gây thay đổi thời tiết mạnh mẽ: diện mưa tăng lên ở một hoặc nhiều khu vực
và đồng thời làm nhiệt độ trung bình ngày đối với trên một nửa số trạm ở một hoặc nhiều
khu vực đất liền giảm (mức giảm nhiệt độ trung bình từ 3 độ trở lên).
1.3.1 Phân loại không khí lạnh:
Không khí lạnh được chia làm 2 loại Gió mùa đông bắc (GMĐB) và Không khí
lạnh tăng cường (KKLTC)
Gió mùa đông bắc (GMĐB): là không khí lạnh kèm theo front lạnh hoặc đường đứt,
khi xâm nhập đến nước ta thường gây ra biến đổi thời tiết mạnh mẽ: gió trong đất liền cấp

3 - 4, vùng ven biển cấp 5, ngoài khơi từ cấp 6 trở lên, diện mưa tăng 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.
Không khí lạnh tăng cường (KKLTC): là không khí lạnh khi xâm nhập đến nước ta
không kèm theo front lạnh hoặc đường đứt trong khi ở các tỉnh phía bắc vẫn đang ở trong
khối không khí lạnh. KKLTC làm tốc độ gió tăng trở lại gây ra gió mạnh ngoài khơi và có
thể làm nhiệt độ ít thay đổi hoặc giảm. Trong một số trường hợp, KKLTC làm giảm lượng
mây, do đó không những không gây ra giảm nhiệt độ, mà lại tăng nhiệt độ vào ban ngày.
Ngoài ra, vào giữa mùa gió mùa đông bắc, KKLTC tuy không gây giảm nhiệt độ, nhưng
cũng có thể làm cho trời rét tiếp tục kéo dài.
Cường độ của không khí lạnh: được xác định đồng thời bởi sự thay đổi của hệ
thống gió và sự giảm nhiệt độ (mức độ giảm nhiệt trong 24 giờ xảy raít nhất ở trên một
nửa số trạm trong một khu vực).
Trong Thực tế, cường độ của không khí lạnh (KKL) thường được xác định bởi tốc
tốc độ gió quan trắc được tại trạm Bạch Long Vĩ (VBLV). Cụ thể:
- Không khí lạnh mạnh xảy ra khi VBLV cấp 7 và kéo dài từ 2 quan trắc trở lên
hoặc cấp 6 nhưng kéo dài liên tục trên 8 quan trắc.
- Không khí lạnh trung bình xảy ra khi VBLV cấp 6 và kéo dài từ 2 quan trắc trở
lên hoặc cấp 7 nhưng không kéo dài quá 1 quan trắc
- Không khí lạnh yếu xảy ra khi VBLV< cấp 6 hoặc cấp 6 nhưng kéo dài không quá
1 quan trắc

16


1.3.2 Hệ quả thời tiết do tác động của không khí lạnh
Tùy thuộc vào mức độ mạnh hay yếu của áp cao lạnh lục địa, và không khí lạnh
tràn về nước ta mà có những hệ quả khác nhau. Do đó, hệ quả thời tiết mà GMĐB và
KKLTC gây nên cũng khác nhau.
Hệ quả thời tiết của GMĐB:

- Mưa: GMĐB tràn về thường gây ra những đợt mưa trên diện rộng, đặc biệt là
các tỉnh thuộc khu vực phía đông Bắc Bộ và ven biển Trung Bộ và lượng mưa thường
lớn hơn mưa khi có không khí lạnh tăng cường. Tuy vậy, cũng có những trường hợp
gió mùa đông bắc tràn về, mưa chỉ xảy ra ở vài nơi thuộc phía đông Bắc Bộ với lượng
mưa không đáng kể khi không khí lạnh lục địa này rất khô; thế nhưng ở Trung Bộ vẫn
có mưa, thậm chí có mưa vừa, mưa to.
- Gió: GMĐB tràn về thường gây ra sự đổi hướng gió đột ngột, từ gió có có thành
phần nam sang thành phần bắc với tốc độ gió mạnh cấp 6-7, giật có thể lên đến cấp 9 trên
vịnh Bắc Bộ và vùng biển ngoài khơi Trung Bộ, biển động rất mạnh.
- Nhiệt độ không khí: GMĐB tràn về thường gây nên sự giảm nhiệt đột ngột, chẳng
hạn nhiệt độ sau 24 giờ ở Tuyên Quang đã từng giảm tới 21,50C và ở Láng cũng đã giảm
tới 17,40C, có khi có rét đậm, rét hại xảy ra ở các tỉnh miền Bắc Việt Nam.
Hệ quả thời tiết của KKLTC:
- Mưa: KKLTC thường gây ra những đợt mưa tuy không lớn lắm nhưng xảy ra trên
diện rộng, đặc biệt là ở các tỉnh thuộc khu vực Đông Bắc Bộ và ven biển Trung Bộ. Tuy
vậy, cũng có những trường hợp KKLTC làm giảm hoặc kết thúc mưa trên toàn lãnh thổ
thuộc Bắc Bộ và Thanh Hoá.
- Gió: KKLTC có thể gây ra gió đông bắc mạnh cấp 6-7, giật cấp 8-9 trên vịnh Bắc
Bộ và vùng biển ngoài khơi Trung Bộ, biển động rất mạnh.
- Nhiệt độ không khí: những đợt KKLTC, đặc biệt là những đợt KKLTC liên tục,
vào những tháng chính đông, thường gây nên rét đậm, rét hại ở các tỉnh miền Bắc Việt
Nam, nhiều nơi ở vùng núi phía bắc xuất hiện băng giá, sương muối, thậm chí có nơi còn
có tuyết rơi. Trái lại, KKLTC khô có thể làm cho lãnh thổ miền Bắc Việt Nam nằm sâu
trong lưỡi cao lạnh, do quang mây nên ban ngày nhiệt độ cao, ban đêm nhiệt độ rất thấp,
do đó biên độ nhiệt độ ngày rất lớn.
1.3.4 Đặc điểm hoạt động của các đợt xâm nhập lạnh
Không khí lạnh ảnh hưởng đến Việt Nam đều có nguồn gốc từ áp cao Siberia. Áp
cao Siberia là một áp cao lạnh lục địa hoạt động ở tầng thấp (dưới 700mb), mạnh nhất vào
các tháng chính đông. Vào các tháng mùa đông, áp cao này có tâm ở vùng Siberia nên
được gọi là áp cao Siberia. Ở các tháng chính đông là khoảng thời gian áp cao này đạt

cường độ mạnh nhất, áp cao Siberia bao phủ phần lớn vùng phía Bắc lục địa Châu Á. Vào
17


các tháng cuối đông, áp cao này suy yếu dần, vị trí tâm của áp cao Siberia dịch chuyển dần
theo hướng tây bắc và dần không còn ảnh hưởng đến Việt Nam khi vào các tháng mùa hè.
Hàng năm, các đợt xâm nhập lạnh thường xảy ra từ tháng X năm trước đến tháng
V năm sau. Những đợt XNL sớm vào tháng IX và những đợt XNL muộn vào tháng
VI.Tháng VII và tháng VIII hầu như không có XNL. Theo số liệu thống kê thu thập được
trong vòng 40 năm trở lại đây (1961 - 2000) chỉ có 2 đợt không khí lạnh xảy ra vào tháng
VII và 6 đợt xảy ra vào tháng VIII đều là những đợt yếu, chỉ ảnh hưởng đến một phần phía
Bắc của Bắc Bộ.
Trung bình mỗi năm có khoảng 27 – 28 đợt XNL ảnh hưởng đến miền Bắc nước
ta,năm có nhiều đợt XNL ảnh hưởng lên đến 35-40 đợt như năm 1970 có 40 đợt KKL.
Năm có ít đợt XNL vào khoảng 20 – 25 đợt, như năm 1993 có 20 đợt XNL.
Số các đợt XNL ảnh hưởng đến Việt Nam phân bố khá đồng đều. Không khí lạnh
có cường độ mạnh cũng như cường độ yếu hàng năm trung bình có khoảng 9 đợt và không
khí lạnh có cường độ trung bình là 9 – 10 đợt một năm.
Tháng 12 và tháng 1 khi không khí lạnh tràn về, có gió bắc đến đông mạnh, trời
nhiều mây, nhiệt độ thấp và hạ đột ngột. Khi không khí lạnh xuống sâu hơn về phía nam,
các tỉnh thuộc khu vực Bắc Bộ và Bắc Trung Bộ nằm sâu trong lưỡi cao lạnh, thời tiết
chuyển khô hanh, trong một số trường hợp trời quang mây, bức xạ mạnh, nhiệt độ thấp ở
vùng thung lũng và núi cao có thể giảm xuống hoặc dưới xấp xỉ 0oC gây nên các đợt băng
giá và sương muối. Không khí lạnh tràn xuống thường kèm theo front lạnh gây nên rét
đậm, rét hại và mưa kéo dài, nhiêt độ hạ thấp. Chênh lệch nhiệt độ cực đại và cực tiểu dao
đông 3 – 4oC có khi còn hạ xuống 1 – 2oC. Khi áp cao Siberia yếu đi và phân tán thành
nhiều tâm, gió mùa đông bắc suy yếu và không còn xâm nhập xuống phía Nam.
Sự nguy hiểm của thời tiết không khí lạnh trước hết là sẽ gây ra biến đổi thời tiết.
Ở trên biển, gió đổi hướng và mạnh lên đột ngột, biển đang yên tĩnh bỗng nổi sóng dữ dội,
tầm nhìn giảm xuống nhanh, gió thổi mạnh trong mưa rét là điều kiện thời tiết rất nguy

hiểm cho các hoạt động hàng hải và khai thác thủy hải sản, còn kéo theo sự ảnh hướng đến
đời sống và sản xuất. Đặc biệt là vào thời kỳ xuân hè, khi khối không khí trước front ở
trạng thái bất ổn định thì sự xâm nhập của không khí lạnh là điều kiện tác động quan trọng
gây ra sự phát triển mạnh mẽ của khối mây đối lưu, làm xuất hiện dông mạnh kèm theo
lốc, tố và mưa đá. Còn vào thời kỳ mùa đông, sự xâm nhập của không khí lạnh từ phía Bắc
có thể kết hợp với tín phong Đông Bắc, dải hội tụ nhiệt đới và địa hình dãy Trường sơn sẽ
gây ra những đợt mưa lũ rất lớn ở các tỉnh miền Trung.
Xâm nhập lạnh ảnh hưởng đến miền Bắc nước ta có thể được phân chia thành
3 thời kỳ chính như sau:
18


Thời kì đầu mùa Đông (Từ tháng 9 đến tháng 11):thời kì này các đợt không khí
lạnh tràn xuống miền Bắc được di chuyển theo hướng Bắc- Nam và chịu sự biến tính qua
lục địa Trung Quốc. Mặc dù nhiệt độ đã tăng lên nhiều so với trạng thái ban đầu nhưng khi
tràn đến nước ta vẫn giữ được đặc tính cực đới lạnh.
Ở trên cao thường xuất hiện lớp nghịch nhiệt dày do di chuyển đi xuống của đới gió
Tây trên cao. Điều này kiến lượng hơi ẩm vốn đã rất ít của khối không khí cực đới khô
khống chế ở tầng thấp khổng thể chuyển động lên cao ngăn cản quá trình tạo mây. Do đó
thời tiết Bắc Bộ trong thời kì này đặc trưng quang mây, ban ngày sẽ có nắng, nhiệt độ sẽ
tăng cao từ từ, nhưng về ban đêm mặt đất phát xạ song dài rất mạnh làm nhiệt độ tụt xuống
nhanh chóng. Biên độ nhiệt độ ngày đêm ở Bắc Bộ trong thời kì này là lớn nhất, thường
đạt trên 10oC có khi còn lên tới 15oC đến 17oC và còn hơn nữa. Trong thời kì này thường
xuất hiện nhiều lớp sương mù vào buổi sáng chỉ tồn tại khi nắng lên gọi là sương mù bức
xạ, ở các vùng đồi núi khi xuất hiện sương muối rất có hại cho vật nuôi và cây trồng.
Vào tháng 9 và nửa đầu tháng 10 ở khu vực Bắc Bộ khi mặt đệm tương đối nóng,
không khí lạnh tràn xuống có thể gây ra những sự xáo trộn về nhiệt, ẩm mạnh mẽ khiến
các dòng khí ẩm chuyển động đối lưu trên cao và giải phóng năng lượng rất lớn sẽ cho
mưa rào và dông, đôi khi kéo theo tố lốc và mưa đá.Nửa cuối tháng 10 và cả tháng 11
không khí lạnh tràn về chủ yếu gây mưa và mưa nhỏ, thậm chí có nhiều đợt không mưa.

Khu vực Trung bộ, thời kỳ này là thời kỳ mùa mưa. Do đặc điểm phân bố địa hình
với những dãy núi thấp nhô ra biển, như đèo Ngang, đèo Cả, đèo hải Vân, đồng thời với
đó là dãy Trường Sơn chạy dọc theo chiều Bắc – Nam tạo thành sườn đón gió. Khi không
khí lạnh tràn về đã bị biến tính chủ yếu qua biển đã chuyển thành khối không khí nóng,
ẩm.Dòng không khí nóng ẩm này gặp dãy Trường Sơn và sẽ hội tụ và chuyển động đi lên
tạo thành các đám mây đối lưu phát triển dày và gây mưa lớn. Đặc biệt khi không khí lạnh
tràn về có kết hợp với các hình thế thời tiết khác như: bão, áp thấp nhiệt đới, dải hội tụ
nhiệt đới, thì cường độ mưa cho khu vực đạt được giá trị rất lớn và có khả năng kéo dài
nhiều ngày.
Thời kỳ giữa mùa Đông (thời kỳ chính Đông): Từ tháng 12 đến tháng 2 năm sau
là những tháng rét nhất trong năm và cũng là thời kỳ có nhiều đợt gió mùa nhất trong năm.
Trong thời kỳ này ở các vĩ độ trung bình dòng xiết gió Tây trên cao phát triển mạnh. Không
khí lạnh tràn về di chuyển theo hướng Đông Bắc - Tây Nam bị biến tính qua biển lượng
ẩm tăng lên rõ rệt. Sự lạnh đi của bề mặt trong giai đoạn này khiến cho nhiệt độ lớp không
khí tiếp giáp cũng giảm đi nhiều, độ ẩm nhanh chóng đạt trạng thái bão hòa. Trong khi đó,
đới gió ở mực cao hơn thổi qua biển được cung cấp ẩm thường xuyên và có nhiệt độ cao
hơn. Điều này đã tạo nên một lớp nghịch nhiệt ở tầng thấp tồn tại sát mặt đất, hình thành
màn mây tầng (St) dày đặc và gây mưa nhỏ, mưa phùn ở miền Bắc. Biên độ dao động ngày
19


đêm rất thấp, nên thời kỳ này cũng là thời kì rất rét nhất trong năm. Ở Bắc Bộ trong tháng
12, không khí lạnh tràn về vẫn còn những đợt rét đậm, rét hại kèm theo là thời tiết hanh
khô phổ biến vào nửa đầu tháng 12.
Ở Trung Bộ, do trong thời kỳ này bề mặt đất có nhiệt độ cao hơn so với Bắc Bộ,
tầng kết khí quyển kém ổn định hơn nên không xảy ra hiện tượng mưa phùn như ở miền
Bắc. Không khí lạnh tràn về kết hợp với điều kiện địa hình của khu vực Trung Bộ vẫn tiếp
tục gây mưa địa hình cho Trung Bộ.
Thời kỳ cuối mùa Đông: Từ tháng 3 đến tháng 5, thời kỳ này là thời kỳ chuyển
tiếp sẽ có mưa nhiều. Áp thấp phía Tây phát triển và mở rộng về phía Đông Nam sẽ gây

nên những đợt nóng rất sớm. Nhiệt độ tăng ở mức khá cao.
Khi lưỡi áp cao lạnh lục địa di chuyển xuống phía Nam sẽ nén rãnh thấp nối với
vùng áp thấp phía Tây gây ra hiện tượng nắng to, nhiệt độ ban đầu sẽ tăng cao, nóng nực
thường thấy trước khi không khí lạnh tràn về.
Tháng 3 là thời kỳ chuyển tiếp của gió mùa do đó khi không khí lạnh bắt đầu tràn
về có thể gây nên những đợt mưa nhỏ, phùn và rét và kèm theo những cơn dông đầu mùa
cũng xuất hiện trong tháng này khi có không khí lạnh tràn về..
Tóm lại, không khí lạnh hoạt chủ yếu vào thời kỳ chính đông và cuối mùa đông.
Đặc biệt không khí lạnh hoạt động mạnh nhất vào thời kỳ chính đông từ tháng 12 đến tháng
2 năm sau là những tháng rét nhất và cũng là những tháng có gió mùa hoạt động mạnh
nhất. Biên độ ngày đêm cũng thấp nhất, gây nên đợt rét đậm, rét hại kèm theo thời tiết
hanh khô.
1.4. Một số nghiên cứu trong và ngoài nước
1.4.1 Ngoài nước
Áp cao Siberia có vai trò ảnh hưởng rất quan trọng trong mùa đông Châu Á, Bingiyi
Wu và Jia Wang (2002) đã có bài nghiên cứu về tác động của dao động cực Bắc (AO) và
áp cao Siberia (SH) trong gió mùa mùa đông Đông Á (EAWM). Các tác giả sử dụng bộ số
liệu của Trung tâm dự báo môi trường quốc gia/ trung tâm nghiên cứu khí quyển quốc gia
(NCEP / NCAR) và đã chỉ ra hệ số tương quan của chỉ số AO và chỉ số EAWM là 0.28,
trong khi hệ số tương quan của chỉ số SH và chỉ số EAWM là 0.8; mối tương quan này
cho thấy chỉ số SH có thể thể hiện cường độ của EAWM. Trong mùa đông: AO và SH là
tương đối độc lập với nhau trong ảnh hưởng đến EAWM. SH có nhiều ảnh hưởng trực tiếp
và đáng kể hơn AO tới EAWM. Tác động của SH tới nhiệt độ không khí bề mặt xảy ra chủ
yếu ở phía Nam của 50°N qua Đông Á, Tây Bắc Thái Bình Dương và biển Nam Trung
Quốc do AO ngăn ảnh hưởng của SH tới vĩ độ của Châu Á[15].
Nghiên cứu của Tsing-Chang Chen, Ming-Cheng Yen và các cộng sự (2002), cũng
như C.P.Chang, Zhuo Wang và Harry Hendon (2006) đã có những nghiên cứu điển hình
20



và đánh giá toàn diện về gió mùa mùa đông Đông Á và chỉ ra nguồn gốc của sự xâm nhập
lạnh trong thời kì mùa đông ở Việt Nam đều từ gió mùa mùa đông Đông Á. Sự xâm nhập
lạnh ở đây gồm các đợt sóng lạnh, một mặt lạnh ở phía sau front tiến đến với khu vực có
khí áp cao hơn, còn ở phía sau front thì có không khí ẩm hơn và hướng theo hướng đông
bắc, dọc theo chiều của front. Nó có cấu trúc là một dòng Haldey địa phương. Sự lan truyền
theo hướng đông nam của các đợt lạnh là do các đợt sóng ngắn liên tục đi xuống khi bề
mặt đệm đang chịu ảnh hưởng (hay tác động) của một đợt sóng lạnh cũ. Sóng hành tinh có
vai trò quan trọng trong quá trình đưa các sóng lạnh từ áp cao Siberia xuống đến khu vực
Đông Nam Á, điều đó thể hiện rất rõ khi có các đợt sóng nhỏ liên tục đi xuống[16], [24].
Để xác định được cường độ của gió mùa mùa đông Đông Á (EAWM), Yueqing Li
và Song Yang (2010) đã sử dụng sự thay đổi quá trình của gió trong khu vực tầng đối lưu,
ở các mực độ cao khác nhau, dùng sự thay đổi đó để miêu tả sự thay đổi của gió mùa. Khi
chỉ số này cao (hoặc thấp), dòng siết gió tây trên cao sẽ mạnh (hoặc yếu), rãnh Đông Á sâu
(hoặc nông), khi đó áp cao Siberia mạnh hơn (hoặc yếu hơn), và dị thường ở mực thấp các
vùng phía bắc (hoặc các vùng phía nam) chiếm ưu thế hơn vùng Đông Á. Nhiệt độ bề mặt
và nhiệt độ vùng dưới tầng đối lưu (lower-tropospheric) khu vực Đông Á giảm (hoặc tăng)
và sự gia tăng lạnh trên khu vực Đông Nam Á và Tây Nam Thái Bình Dương đang hoạt
động nhiều hơn (hoặc ít hơn). Chỉ số này còn có sự khác biệt giữa các tháng khác nhau và
có tương quan chặt chẽ với dao động cực Bắc (Arctic Oscillation – AO) và chỉ số nhiệt độ
bề mặt nước biển vùng Nino 3.4 (SST). So với các chỉ số trước đó, chỉ số này có tính đến
các yếu tố ảnh hưởng hơn và làm rõ các quá trính vật lý liên quan đến gió mùa, tăng cường
diễn tả sự biến động của gió mùa và ảnh hưởng của nó đến thời tiết và khí hậu của khu
vực[29].
Ngoài các nghiên cứu về sóng để xác định cường độ của gió mùa Đông Á (EAWM)
thì Tae-Won Park, Chang-Hoi Ho, Jee-Hoon Jeong và các cộng sự (2015) đã nghiên cứu
về nguồn gốc động lực của chúng. Trong bài nghiên cứu này, tác giả đã sử dụng hai chỉ số
động năng để xác định một cách khách quan các kiểu sóng lạnh bằng cách sử dụng tiềm
nhiệt (𝜃) đối với đỉnh tầng đối lưu tại hai hệ thống xoáy thế (2-PVU) bề mặt. Hai chỉ số
được thiết lập để đại diện cho tính sơ cấp của hai loại sóng lạnh. Chỉ số truyền sóng
(wavetrain index – WI) được xác định là sự thay đổi dị thường của 𝜃 trên hệ thống 2-PVU

bề mặt giữa Tây Bắc Thái Bình Dương và Đông Bắc Trung Quốc, bao gồm sự xâm nhập
về phía nam (hoặc bắc) của khối không khí lạnh (hoặc ấm) liên quan đến mô hình rãnh –
sống. Chỉ số chặn (blocking index – BI) được định nghĩa là sự khác biệt dị thường 𝜃 giữa
vùng Bắc Cực và vùng phía đông bắc Trung Quốc, biểu thị sự thay đổi (từ dịch gốc là đảo)
của khối không khí liên quan đến sự đảo ngược của gradient 𝜃, thường thấy trong khi xảy
ra chặn sự phát triển của các sóng lạnh. Các phân tích tổng hợp dựa trên WI và BI thể hiện
21


rõ những biến động về mặt động năng của các kiểu tăng áp cao lạnh. Sự tăng sóng lạnh
liên quan đến việc mở rộng phía đông nam của áp cao Siberia và gió hướng bắc gần bề
mặt[26].
Gao Hui và cs (2007) phân tích các năm có EAWM mạnh thể hiện qua gió đông
bắc mạnh hơn, nhiệt độ giảm mạnh đó là khi áp cao Siberia và dòng xiết gió tây đều rất
mạnh, áp thấp Aleut và rãnh Đông Á khơi sâu19.
Wang và Chen (2013) xác định chỉ số mới của EAWM, thông qua xem xét chỉ số
đông-tây (EWI) (gradient khí áp giữa áp cao Siberia và áp thấp Aleutvà chỉ số Bắc-Nam
(NSI) (gradient giữa áp cao Siberiavà rãnh xích đạo). HSTQ giữa các chỉ số được chuẩn
hoá và Pmsl vùng tác giả chọn trong 45 năm là 0,99. HSTQ giữa chỉ số EAWM và EWI
(NSI) là 0,95 (0,91). HSTQ giữa NSI và EWI là 0,74. Các tác giả cho rằng, mối quan hệ
của áp cao Siberia và rãnh xích đạo cao hơn so với mối quan hệ của áp cao Siberia và áp
thấp Aleut22.
Yi Zhang và cộng sự (1997) nghiên cứu khí hậu và biến trình năm gió mùa mùa
đông Á từ năm 1979 – 1995 của NCEP/NCAR đã thêm một số điểm chú ý về khí hậu gió
mùa mùa đông. Các tác giả nhấn mạnh sự phân bố thời gian và không gian của đợt lạnh
tăng cường và áp cao Siberia, bao gồm: nguồn gốc, đường đi và sự tiến triển của chúng.
Đặc biệt là sự biến đổi của gió mùa mùa đông và đợt xâm nhập lạnh.Theo các tiêu chí
thông thường, có khoảng 13 đợt lạnh xảy ra mỗi mùa đông, trong đó có 2 đợt là mạnh mẽ.
Các đợt thường kéo dài trung bình khoảng 7 ngày và cường độ trung bình là 1050 hPa; các
đợt mạnh thường kéo dài 9 ngày với cường độ trung bình năm là 1060 hPa. Các đợt tăng

cường lạnh bắt đầu từ 2 vùng: một là gần tây bắc hồ Baikal và khác là bắc hồ Balkhask.
Các trung tâm áp cao này di chuyển xuống phía nam và kết thúc ở phía đông và đông nam
Trung Quốc. Cường độ của áp cao Siberi thay đổi theo mùa và cực đại vào tháng 1. Tuy
nhiên, đợt tăng cường lạnh hoạt động mạnh nhất lại xảy ra vào tháng 10 và tháng 3.Điều
này cho thấy tháng 10 và tháng 3 vẫn được coi là có gió mùa đông Á [28].
Wallace và Gutzler (1981) đã đề xuất mô hình Á – Âu (EU) bằng cách phân tích
trường độ cao địa thế vị trong mùa đông ở bán cầu Bắc. EU đặc trưng bởi sóng hành tinh
có ba trung tâm hoạt động trên lục địa Á – Âu và Nhật Bản: một trung tâm năm trên
Scandinava và Ba Lan (55°N, 20°E), một trung tâm trên vùng Siberi (55°N, 75°E) và một
trung tâm trên Nhật Bản (40°N, 145°E). Tác giả xác định chỉ số trung bình tháng của EU
như sau:
EU(WG) = -1/4z*(55°N, 20°E) + 1/2z*(55°N, 75°E) – 1/4z*(40°N, 145°E)
Trong đó: z* là độ cao dị thường mực 500 hPa
Các tác giả chỉ ra rằng mối quan hệ giữa EU và EAWM là tương quan âm và sự
tương quan này có liên quan với sự biến đổi của áp cao Siberia và mạnh hơn so với bình
22


thường khi chỉ số EU có giá trị dương. Tuy nhiên mối quan hệ này bị ảnh hưởng bởi các
đặc điểm địa phương ở Nhật Bản [30].
Trong nghiên cứu sự thay đổi theo không gian và thời gian của gió mùa mùa đông
trên bán đảo Đông Dương của Sirapong Sooktawee và cộng sự (2014) đã chỉ ra có mối
liên hệ liên quan giữa gió mùa mùa đông trên bán đảo Đông Dương (IDP) với EAWM và
dị thường nhiệt độ bề mặt biển (SSTA) ở Thái Bình Dương. Trong suốt mùa đông phương
Bắc, các điều kiện khí hậu ở IDP bị chi phối bởi hoàn lưu kinh tuyến gắn với sự tăng cường
của áp cao Siberi. Sự bùng phát gió đông bắc của SH là điểm đáng chú ý nhất của gió mùa
mùa đông Đông Á. Hoạt động của EAWM có tác dụng mạnh mẽ trên quy mô ngoại nhiệt
đới và nhiệt đới, ảnh hưởng sự đối lưu trên vùng phía Tây và sự biến đổi của EAWM có
liên quan với SSTA ở vùng nhiệt đới Thái Bình Dương. Các dữ liệu trong những tháng
mùa đông phương bắc (tháng 1-2) cho giai đoạn 1979 - 2010 được sử dụng cho nghiên cứu

này [25].
Năm 2014, Se-Hwan and LU Riyu : Đã nghiên cứu lại khả năng dự đoán 21 chỉ số
EAWM của 5 mô hình dự báo khí hậu tổ hợp của các trung tâm dự báo khí hậu lớn trênthế
giới như: UK MetOffice, Me´te´o-France, ECMWF, Leibniz Institute of Marine Sciencesat
Kiel University, Euro-Mediterranean Center for Climate Change. Kết quả là khả năng dự
đoán chỉ số gió màu mùa đông của các mô hình dự báo khí hậu tổ hợp trong số 21 chỉ số
EAWM tốt, với hệ số tương quan dao động từ 0,54 đến 0,61[21].
Năm 2017, Li Qiaoping và cs [23] 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 (20550N, 105-1350E) 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.
- Năm 2010, Yueqing Li và Song Yang26 đã xây dựng một bộ chỉ số mới , chỉ số
động lực cho Gió mùa Mùa đông khu vực Đông Á:
[{U200(30-350N/90-1600E)-U200(50-600N/70-1700E)}+{U200(30-350N/90-1600E) U200(5-100N/90-1600E)}] /2 ;
Chỉ số có tính đến sự ảnh hưởng của nhiều nhân tố:
- Diễn tả tốt hơn quá trình vật lý liên quan đến gió mùa;
23


- Ứng dụng tốt hơn vào đánh giá biến đổi của gió mùa và tác động của chúng tới
khí hậu khu vực;
- Chỉ số này có sự liên kết với SST khu vực Thái Bình Dương xích đạo;
- Có thể dự báo được bởi NCEP Climate Forecast System.
1.4.2 Ở trong nước
Năm 2016 theo Trung tâm Khí tượng Thủy văn, không khí lạnh xâm nhập vào

nước ta có nơi xuống tới 3oC. Nhiệt độ giảm mạnh ở các tỉnh miền Bắc (2-2016) các tỉnh
Bắc Bộ và Bắc Trung Bộ rét đậm, rét hại trên diện rộng trong 3 ngày (24/2 đến 27/2) nhiệt
độ trung bình ngày 13 đến 15 oC, vùng núi khoảng 3 – 6 oC [13].
Chu Thị Thu Hường (2015) đã phân tích ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đến cường
độ và phạm vi của áp cao Siberia chủ yếu dựa trên nguồn số liệu tái phân tích với độ phân
giải 2.0 x 2.0 độ kinh vĩ của trường khí áp mặt nước biển (Pmsl) và nhiệt độ không khí bề
mặt (Ts) trung bình trên toàn cầu và các khu vực trong thời kỳ 1961-2010. Tác giả đã chỉ
ra sự tăng của Ts trên vùng trung tâm Siberia có thể là nguyên nhân chính làm cho cường
độ của áp cao Siberia đang có xu thế giảm, đồng thời phạm vi hoạt động cũng bị thu hẹp
và lùi về phía Bắc trong thời kỳ hoạt động của nó [2].
Số liệu khí áp mực nước biển trung bình (P msl) và gió bề mặt các tháng 9 đến tháng
5 năm sau của NCEP trên lưới 2,5 x 2,5 độ kinh vĩ giai đoạn 1961-2009 đã được Chu Thị
Thu Hường và Phạm Văn Tân (2014) sử dụng để phân tích xu thế biến đổi của áp cao
Siberi. Đồng thời, mối quan hệ giữa hoạt đông của áp cao này với nhiệt độ trung bình và
cực tiểu tháng trên khu vực Bắc Bộ Việt Nam cũng được đưa ra dựa trên chuỗi số liệu tại
21 trạm khí tượng thời kỳ 1961 - 2007. Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng: trong thời kỳ 1961
- 2009, cường độ của áp cao Siberi có xu thế giảm chậm trong các tháng chính đông, song
lại có xu thế tăng chậm trong các tháng đầu và cuối đông. Xu thế tăng/giảm xảy ra trong
thời kỳ 1961-1990/1991-2009 ở các tháng đầu và cuối đông, nhưng trong các tháng chính
đông thì ngược lại. Hơn nữa, áp cao này có quan hệ khá tốt với nhiệt độ trung bình và nhiệt
độ cực tiểu trong các tháng mùa đông, đặc biệt, trên các vùng Đông Bắc Bộ và Đồng bằng
Bắc Bộ trong tháng 2 và tháng 11 với hệ số tương quan lên tới ≈ -0,6 [1].
Phân tích trường độ cao địa thế vị trên khu vực Châu Á và lân cận trong các tháng
mùa đông, Nguyễn Viết Lành và Chu Thị Thu Hường (2005) cho rằng, từ tháng 3, áp cao
Siberia này đã suy yếu và dịch dần lên phía tây bắc. Cụ thể, trên mực 1000mb, độ cao địa
thế vị của áp cao này giảm 40 mdtv so với tháng trước. Trên mực 925mb và 850mb, độ
cao địa thế vị vùng gần trung tâm áp cao này đều giảm khoảng 20 mdtv. Vị trí trung tâm
áp thấp Aleut tuy ít thay đổi nhưng cường độ của nó cũng đã suy yếu nhiều. Ở mực 1000mb
ở vùng gần trung tâm áp thấp này tăng lên 40 mdtv so với tháng 2 ; còn trên mực 500mb,
áp thấp này chỉ còn thể hiện dưới dạng một rãnh thấp ; Nguyễn Viết Lành và cs (2007) tập

24


chung vào nghiên cứu về các đợt XNL của gió mùa Á-Úc. Các tác giả cho rằng, hoạt động
của các trung tâm tác động như áp cao Hoa Đông, áp cao lạnh Siberia và áp cao Thanh
Tạng làm ảnh hưởng đến các đợt XNL chủ yếu ở khu vực phía Bắc, thường tăng cường
mạnh vào các tháng chính và cuối đông. Ngoài ra, sự gia tăng nhiệt độ trong tháng 1 và
tháng 2 trong thời kỳ 1961-2000, ở một số trạm là thời kỳ áp thấp Trung Hoa và áp cao
TBD hoạt độngmạnh [4].
Theo Trần Công Minh (2003) kết quả thống kê các đợt xâm nhập của không khí
cực đới biến tính ở miền Bắc cho thấy, trong thời kỳ 10 năm: từ 1994 đến 2003 có 294 đợt
xâm nhập lạnh. Như vậy, trung bình mỗi năm có gần 30 đợt xâm nhập lạnh. Trong tháng
9 có 10 đợt (3%), ba tháng tiếp theo là tháng 4, tháng 5, và tháng 10 đều có từ 25 đến 27
đợt (chiếm 9%), các tháng còn lại (tháng 11, 12, 1, 2, 3) mỗi tháng có từ 4 – 47 đợt xâm
nhập lạnh (chiếm 12-16%) [11].
Phạm Vũ Anh và Nguyễn Viết Lành đã đi sâu tìm hiểu về nguồn gốc của khối không
khí, những trung tâm khí áp, hướng di chuyển của khối không khí và bản chất biến tính
của từng khối không khí theo từng giai đoạn, chủ yếu là vào thời kỳ mùa đông, các tác giả
đi sâu phân tích các hình thế khí áp, từ mặt đất đến các tầng trên cao để từ đó nhận biết
được các dấu hiệu của sự xâm nhập lạnh vào Việt Nam[7].
Nguyễn Đức Ngữ cho rằng: Trong những năm ENSO, số front lạnh ảnh hưởng đến
nước ta đều ít hơn bình thường. Tỷ lệ giữa tổng chuẩn sai dương và tổng chuẩn sai âm của
tần số front lạnh đi qua Hà Nội của các tháng trong năm chỉ bằng 70%. Thời gian kết thúc
hoạt động không khí lạnh ở Việt Nam sớm hơn bình thường [3].
Phân tích hoạt động của một số trung tâm khí áp ảnh hưởng đến Việt Nam trong các
tháng chuyển mùa từ đông sang hè trong giai doạn 1961 – 2010, Lê Anh Tú (2015) cho
rằng, trong thời kì này áp cao Tây Bắc Thái Bình Dương có xu hướng yếu đi ở tầng thấp
1000mb và 850mb. Tuy nhiên nó lại mạnh lên và ảnh hưởng đến Việt Nam nhiều hơn ở
mực trên cao 500mb. Đồng thời, dải thấp xích đạo cũng có xu hướng mở rộng hơn về phía
đông. Trong khi đó, các hệ thống khí áp chi phối thời tiết mùa đông hoạt động yếu đi và

thu hẹp phạm vi hoạt động vào tháng 5. Áp thấp Aleut có xu hướng mạnh lên và mở rộng
phạm vi hoạt động về phía tây trong các tháng này [6].
Nghiên cứu mối quan hệ giữa xâm nhập lạnh xuống Việt Nam với áp thấp Aleut,
Nguyễn Viết Lành và Phạm Minh Tiến cho rằng Áp thấp Aleut ảnh hưởng đến thời tiết
Việt Nam trong các tháng mùa đông một cách khá rõ rệt; theo đó, khi áp thấp này mạnh
lên, sự xâm nhập lạnh xuống Việt Nam giảm đi do áp cao Siberia di chuyển có hướng lệch
đông hơn lệch nam. Hệ số tương quan giữa cường độ của áp thấp Aleut với số đợt không
khí lạnh xâm nhập xuống Việt Nam trong tất cả các chuỗi số liệu, các thời kì đều khá ổn
định và cao, cao nhất lên tới 0,704[6].
25