Luận án tiến sĩ - Nghiên cứu biến động nội mùa khí tượng hải dương khu vực Tây Biển Đông

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG VIỆN KHOA HỌC KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN VÀ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU LÊ QUỐC HUY NGHIÊN CỨU BIẾN ĐỘNG QUY MÔ NỘI MÙA MỘT SỐ YẾU TỐ KHÍ TƯỢNG, HẢI DƯƠNG KHU VỰC BỜ TÂY BIỂN ĐÔNG LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC TRÁI ĐẤT Hà Nội, 2018 BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG VIỆN KHOA HỌC KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN VÀ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU LÊ QUỐC HUY NGHIÊN CỨU BIẾN ĐỘNG QUY MÔ NỘI MÙA MỘT SỐ YẾU TỐ KHÍ TƯỢNG, HẢI DƯƠNG KHU VỰC BỜ TÂY BIỂN ĐÔNG Chuyên ngành: Hải dương học Mã số: 62440227 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC TRÁI ĐẤT Tác giả Luận án Giáo viên hướng dẫn 1 Giáo viên hướng dẫn 2 Lê Quốc Huy GS. TS Trần Thục GS. TS Đinh Văn Ưu THỦ TRƯỞNG CƠ SỞ ĐÀO TẠO (Ký, đóng dấu) Hà Nội, 2018 LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả. Các kết quả nghiên cứu và các kết luận trong Luận án này là trung thực, không sao chép từ bất kỳ một nguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào.

Việc tham khảo các nguồn tài liệu đã được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định. Tác giả Luận án Lê Quốc Huy i LỜI CẢM ƠN Trước tiên tác giả xin gửi lời cảm ơn đến Viện Khoa học Khí tượng Thuỷ văn và Biến đổi khí hậu đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tác giả trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành Luận án. Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc, tác giả xin gửi lời cảm ơn đặc biệt tới các thầy hướng dẫn là GS. Trần Thục và GS.

Đinh Văn Ưu đã tận tình giúp đỡ tác giả từ những bước đầu tiên xây dựng hướng nghiên cứu, cũng như trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thiện Luận án. Các thầy luôn ủng hộ, động viên và hỗ trợ những điều kiện tốt nhất để tác giả hoàn thành Luận án. Tác giả chân thành cảm ơn các chuyên gia, các nhà khoa học của Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Biến đổi khí hậu, các đồng nghiệp tại Trung tâm Nghiên cứu Khí tượng Thủy văn biển, tập thể lớp K42 Khí tượng Thủy văn và Hải dương học, các cơ quan hữu quan đã có những góp ý về khoa học cũng như hỗ trợ nguồn tài liệu, số liệu cho tác giả trong suốt quá trình thực hiện Luận án. Cuối cùng, tác giả xin gửi lời cảm ơn tới những người thân yêu trong gia đình đã luôn ở bên cạnh, động viên cả về vật chất và tinh thần để tác giả hoàn thành tốt Luận án của mình.

Tác giả Luận án Lê Quốc Huy ii MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU VỀ BIẾN ĐỘNG QUY MÔ NỘI MÙA TRÊN BIỂN ĐÔNG. Khái niệm về dao động nội mùa. Các nghiên cứu trên thế giới. Các công trình nghiên cứu ở Việt Nam.

Tổng quan các nghiên cứu về mối liên hệ giữa dao động nội mùa với ENSO. 28 CHƯƠNG 2: SỐ LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. Số liệu nghiên cứu. Số liệu trạm hải văn.

Số liệu tái phân tích theo ô lưới. Các chỉ số dao động khí hậu. Tương quan giữa số liệu tại trạm hải văn và số liệu tái phân tích. Phương pháp nghiên cứu.

Phương pháp phân tách các thành phần dao động EEMD. Phương pháp phân tích Fast MEEMD. Kiểm nghiệm ý nghĩa thống kê của kết quả nghiên cứu. 43 CHƯƠNG 3: BIẾN ĐỘNG NỘI MÙA CỦA NHIỆT ĐỘ BỀ MẶT BIỂN VÀ GIÓ BỀ MẶT PHÍA TÂY BIỂN ĐÔNG.

Kết quả xây dựng các chỉ số biến động nội mùa của SST và ứng suất gió. Phân tách các thành phần dao động từ số liệu trạm. Biến động nội mùa dưới ảnh hưởng của MJO. Biến động nội mùa quy mô 30 – 60 ngày theo thời gian trong mùa đông.

Cấu trúc không gian và tiến triển theo thời gian của biến động 30 – 60 ngày trong mùa đông. Mối quan hệ giữa SST và gió trong quy mô nội mùa 30 – 60 ngày trong mùa đông. Dao động nội mùa dưới ảnh hưởng của BSISO. Biến động nội mùa quy mô 30 – 60 ngày theo thời gian trong mùa hè.

Cấu trúc không gian và tiến triển theo thời gian của dao động 30-60 ngày trong mùa hè. Mối quan hệ giữa SST và gió quy mô nội mùa 30 – 60 ngày trong mùa hè. Dao động nội mùa dưới ảnh hưởng của QBWO trong mùa đông. Biến động nội mùa quy mô 10 – 20 ngày theo thời gian trong mùa đông.

Cấu trúc không gian và tiến triển theo thời gian của biến động nội mùa quy mô 10 – 20 ngày trong mùa đông. Mối quan hệ giữa SST và gió quy mô nội mùa 10 – 20 ngày trong mùa đông. Dao động nội mùa dưới ảnh hưởng của QBWO trong mùa hè. Biến động theo thời gian của dao động 10 - 20 ngày trong mùa hè.

Cấu trúc không gian và tiến triển theo thời gian của dao động 10-20 ngày trong mùa hè. Mối quan hệ giữa SST và gió quy mô nội mùa 10 – 20 ngày trong mùa hè 107 3. Ảnh hưởng của ENSO đến dao động nội mùa bờ Tây Biển Đông. 110 iv DANH MỤC HÌNH Hình 0.

Bản đồ khu vực Tây Biển Đông. Mặt cắt ngang thẳng đứng tại xích đạo của MJO khi lan truyền từ Ấn Độ Dương sang tây Thái Bình Dương. Sơ đồ mô tả cấu trúc gió quy mô lớn của MJO. Biểu tượng mây biểu thị trung tâm đối lưu.

Các trường đặc trưng của dao động 30-60 ngày khu vực xích đạo Trung tâm và Tây Thái Bình Dương trong các tháng 6, 7, 8 giai đoạn 1982-2014. Sơ đồ tóm tắt vòng chu kỳ của các dao động nội mùa tựa hai tuần. Mũi tên đậm nét liền biểu thị sự lan truyền của dị thường đối lưu liên quan đến QBWO. Tương tự hình 1.3 nhưng đối với dao động quy mô 10-20 ngày.

Pha không gian của các dao động nội mùa: a)MJO, b)BSISO. Tương quan giữa số liệu quan trắc tại trạm và số liệu tái phân tích trên ô lưới. Sơ đồ của nghiên cứu. Sơ đồ của phương pháp MEEMD.

Kết quả phân tích EOF với số liệu dao động nội mùa 30 – 60 ngày của SST trong mùa đông. a) Thành phần chính EOF1, b) Thành phần chính EOF2; c) Chuỗi thành phần chính PC1, PC2 của biến động nội mùa SST quy mô 30-60 ngày trong mùa hè; d) Chuỗi chỉ số biên độ biến động nội mùa của SST quy mô 30-60 ngày trong mùa hè.3 a) Thành phần chính EOF1, b) Thành phần chính EOF2; c) Chuỗi thành phần chính PC1, PC2 của biến động nội mùa SST quy mô 10 – 20 ngày trong mùa hè; d) Chuỗi chỉ số biên độ biến động nội mùa của SST quy mô 10 – 20 ngày trong mùa hè. a) Thành phần chính EOF1, b) Thành phần chính EOF2; c) Chuỗi thành phần chính PC1, PC2 của biến động nội mùa SST quy mô 10 – 20 ngày trong mùa đông; d) Chuỗi chỉ số biên độ biến động nội mùa của SST quy mô 10 – 20 ngày trong mùa đông. a) Thành phần chính EOF1, b) Thành phần chính EOF1; c) Chuỗi thành phần chính PC1, PC2 của biến động nội mùa WSTR quy mô 30 – 60 ngày trong mùa đông; d) Chuỗi chỉ số biên độ biến động nội mùa của WSTR quy mô 30 – 60 ngày trong mùa đông.

a) Thành phần chính EOF1, b) Thành phần chính EOF1; c) Chuỗi thành phần chính PC1, PC2 của biến động nội mùa WSTR quy mô 30 – 60 ngày trong mùa hè; d) Chuỗi chỉ số biên độ biến động nội mùa của WSTR quy mô 30 – 60 ngày trong mùa hè. a) Thành phần chính EOF1, b) Thành phần chính EOF1; c) Chuỗi thành phần chính PC1, PC2 của biến động nội mùa WSTR quy mô 10 – 20 ngày trong mùa hè; d) Chuỗi chỉ số biên độ biến động nội mùa của WSTR quy mô 10 – 20 ngày trong mùa hè. a) Thành phần chính EOF1, b) Thành phần chính EOF1; c) Chuỗi thành phần chính PC1, PC2 của biến động nội mùa WSTR quy mô 10 – 20 ngày trong mùa đông; d) Chuỗi chỉ số biên độ biến động nội mùa của WSTR quy mô 10 – 20 ngày trong mùa đông. Tỷ lệ % Phương sai của từng dao động IMF vào tổng Phương sai chung của các dao động trong chuỗi số liệu SST tại các trạm hải văn: Sơn Trà, Quy Nhơn, Phú Quý, Phú Quốc và trung bình miền nghiên cứu từ số liệu tái phân tích.

Chuỗi số liệu và biên độ của thành phần biến động nội mùa quy mô 10- 20 ngày của SST và vận tốc giótrong thời kỳ 01/01/1993-31/12/2015 tại các trạm:a) SST, b) biên độ biến động SST, c) Vận tốc gió, d) biên độ biến động vận tốc gió. Chuỗi số liệu và biên độ của thành phần biến động nội mùa quy mô 30 – 60 ngày của SST và vận tốc giótrong thời kỳ 01/01/1993-31/12/2015 tại các trạm:a) SST, b) biên độ biến động SST, c) Vận tốc gió, d) Biên độ biến động vận tốc gió. Tổng số ngày biến động nội mùa đáng kể của SST và WSTR diễn ra trong từng tháng mùa đông giai đoạn 1993 – 2015. Biến đổi giá trị trung bình SST quy mô nội mùa 30 – 60 ngày mùa đông tại các trạm hải văn theo các pha không gian của MJO.

Biến đổi giá trị trung bình vận tốc gió quy mô nội mùa 30 – 60 ngày mùa đông tại các trạm hải văn theo các pha không gian của MJO. Độ lệch tiêu chuẩn của biến động nội mùa quy mô 30 – 60 ngày của SST và WSTR tất cả các tháng mùa đông trong giai đoạn 1993 – 2015. Phân bố SST (a, d, g), WSTR (b, e, h), OLR và vận tốc gió mực 850 mb (c, f, i) quy mô nội mùa 30-60 ngày trong pha ướt từ trước 0 ngày đến sau 30 ngày khi hồi quy với chỉ số MJO trong mùa đông giai đoạn 1993 – 2015. Phân bố SST (a, d, g, j), WSTR (b, e, h, k), OLR và vận tốc gió mực 850 mb (c, f, i, l) quy mô nội mùa 30-60 ngày trong pha khô từ trước 30 ngày đến 0 ngày khi hồi quy với chỉ số MJO trong mùa đông giai đoạn 1993 – 2015.

Biến trình tương quan trễ giữa SST và vận tốc gió tại các trạm hải văn trong quy mô nội mùa 30 – 60 ngày mùa đông. Tổng số ngày biến động nội mùa đáng kể của SST và WSTR diễn ra trong từng tháng mùa hè giai đoạn 1993 – 2015. Biến đổi giá trị SST quy mô nội mùa trung bình tại các trạm hải văn theo các pha không gian của BSISO.