Khí tượng Synop nhiệt đới - Trần Công Minh

TRẦN CÔNG MINH KHÍ TƯỢNG SYNÔP NHIỆT ĐỚI NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI 1 PHẦN II. HỌC THUYẾT VỀ THỜI TIẾT MIỀN NHIỆT ĐỚI Sau chiến tranh thế giới thứ hai, cùng với sự hình thành và phát triển của khí tượng hiện đại và sau này khi nguồn số liệu ngày càng phong phú thì càng có nhiều bằng chứng về sự biến đổi phức tạp của các quá trình khí quyển nhiệt đới. Thái Bình Dương đầy bão tố với tần suất bão gấp đôi các vùng khác trên thực tế không bình yên như tên gọi của nó. Nhiều quá trình tương tác giữa hoàn lưu ôn đới và hoàn lưu nhiệt đới như tương tác giữa front lạnh của chuỗi xoáy miền ôn đới và dải hội tụ nhiệt đới đem lại hậu quả lũ lụt nghiêm trọng với lượng mưa trên 1000mm/ngày (gấp đôi lượng mưa năm của miền ôn đới) đã thay đổi cách nhìn của các nhà khí tượng miền ôn đới và thu hút sự quan tâm, thúc đẩy các công trình nghiên cứu phối hợp đối với miền nhiệt đới và trên quy mô toàn cầu. Trong phần II của chương trình khí tượng synôp này sẽ trình bày những cơ chế và đặc điểm chủ yếu của hoàn lưu nhiệt đới, các thành phần cơ bản của hoàn lưu nhiệt đới như gió mùa, tín phong, dải hội tụ nhiệt đới, bão, dông và các phương pháp dự báo bão, dông, những hiện tượng thời tiết đặc biệt ở miền nhiệt đới, những kiến thức cần cho sinh viên ngành khí tượng. After the Second World War, with the progress of the Modern Meteorology and the abundant of the meteorological data, there are a lot of evidences about the complex variability of the atmospheric processes in the Tropics. Pacific Ocean with the double frequency of Typhoons in comparing with other oceans is not calm as its name. Many interactive processes between middle latitude and tropical circulations such as interaction between cold front of cyclone families and ITCZ causing flash-flood with rainfall amount more than 1000 mm/day (equal double annual rainfall amount in the middle latitudes), which changed the mind of the Meteorologists and attracted the interesting and improved cooperative studying in the tropical and global regions. In the second part of the book on Synoptic Meteorology, we present the main mechanisms and features of the tropical circulation: monsoon, trade wind, intertropical convergence zone, tropical cyclones, eastward waves, thunderstorms, forecasting methods on tropical cyclones and thunderstorms, the particular phenomena in the Tropics, which are necessary for students specializing on Meteorology. 2 MỤC LỤC CHƯƠNG 1. NHỮNG ĐỘNG LỰC VÀ NGUỒN NĂNG LƯỢNG CƠ BẢN CỦA HOÀN LƯU NHIỆT ĐỚI............................................................................................7 1.1. RANH GIỚI MIỀN NHIỆT ĐỚI......................................................................7 1.2. CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG NHIỆT CỦA MẶT ĐẤT VÀ KHÍ QUYỂN........................................................................................................7 1.3. NHỮNG NHÂN TỐ VẬT LÝ CƠ BẢN.........................................................11 1.3.2. Nhiệt độ mặt biển.......................................................................................12 1.3.3. Tương tác với hoàn lưu ôn đới ...................................................................13 1.3.4. Các hiện tượng quy mô vừa và nhỏ............................................................14 1.4. BẢO TOÀN MÔMEN QUAY VÀ SỰ TỒN TẠI ĐỚI GIÓ ĐÔNG NHIỆT ĐỚI VÀ ĐỚI GIÓ TÂY ÔN ĐỚI............................................................................14 1.5. NHỮNG ĐẶC ĐIỂM CƠ BẢN CỦA HOÀN LƯU NHIỆT ĐỚI ..................16 1.5.1. Phân bố theo vĩ độ của tốc độ gió, khí áp và tính phân kỳ, hội tụ..............16 1.5.2. Chuyển động thẳng đứng và dải mưa.........................................................17 1.5.3. Sự biến đổi theo mùa của hoàn lưu nhiệt đới và sự bất đối xứng của hai bán cầu.........................................................................................................................18 1.6. TRƯỜNG ÁP, TRƯỜNG GIÓ MIỀN NHIỆT ĐỚI.........................................19 1.6.1. Mô hình cơ bản của trường dòng và trường áp .........................................20 1.6.2. Trường gió, trường áp gần mặt đất............................................................21 1.6.3. Bản đồ đường dòng phần dưới và phần trên tầng đối lưu trong hai mùa đối lập...................................................................................................................25 1.7. CHUYỂN ĐỘNG THẲNG ĐỨNG ..................................................................30 1.8. DÒNG XIẾT MIỀN CẬN NHIỆT VÀ NHIỆT ĐỚI........................................32 1.8.1. Dòng xiết cận nhiệt.....................................................................................32 1.8.2. Dòng xiết gió đông nhiệt đới mùa hè..........................................................34 1.9. GIÓ TẦNG BÌNH LƯU NHIỆT ĐỚI...............................................................35 1.10. ÁP CAO CẬN NHIỆT TÂY THÁI BÌNH DƯƠNG VÀ ÁP CAO TIBET..36 1.10.1. Áp cao cận nhiệt Tây Thái Bình Dương..................................................37 1.10.2. Áp cao Tibet..............................................................................................39 CHƯƠNG 2. HOÀN LƯU GIÓ MÙA Ở KHU VỰC ĐÔNG NAM Á...............41 2.1. KHÁI NIỆM CHUNG.....................................................................................41 2.2. CÁC TRUNG TÂM TÁC ĐỘNG VÀ CÁC ĐỚI GIÓ MÙA Ở ĐÔNG Á VÀ ĐÔNG NAM Á.........................................................................................................43 2.3. CÁC NHÂN TỐ CƠ BẢN TRONG HOÀN LƯU GIÓ MÙA MÙA ĐÔNG.45 2.4. XÂM NHẬP LẠNH VÀ HỆ THỐNG THỜI TIẾT..........................................50 2.5. SỰ GIÁN ĐOẠN CỦA GIÓ MÙA MÙA ĐÔNG..........................................59 2.6. CÁC CẤU TRÚC CƠ BẢN CỦA GIÓ MÙA MÙA HÈ .................................61 2.7. THỜI KỲ GIÓ MÙA TÍCH CỰC VÀ THỜI KỲ GIÓ MÙA THỤ ĐỘNG....63 2.8. SỰ BẮT ĐẦU VÀ KẾT THÚC CỦA GIÓ MÙA MÙA HÈ...........................69 2.9. ĐẶC ĐIỂM TẦNG KẾT NHIỆT, MÂY VÀ MƯA TRONG MÙA GIÓ MÙA MÙA HÈ...................................................................................................................71 3 CHƯƠNG 3. TÍN PHONG, DẢI HỘI TỤ NHIỆT ĐỚI, SÓNG ĐÔNG VÀ SÓNG XÍCH ĐẠO......................................................................................................73 3.1. TÍN PHONG......................................................................................................73 3.1.1. Đặc điểm cơ bản........................................................................................73 3.1.2. Độ ẩm và nghịch nhiệt tín phong................................................................73 3.2. DẢI HỘI TỤ NHIỆT ĐỚI.................................................................................77 3.2.1. Định nghĩa, cấu trúc..................................................................................77 3.2.2. Cơ chế hình thành......................................................................................82 3.2.3. Sự dịch chuyển của dải hội tụ nhiệt đới....................................................84 3.3. SÓNG ĐÔNG...................................................................................................85 3.4. SÓNG XÍCH ĐẠO............................................................................................88 CHƯƠNG 4. HOẠT ĐỘNG CỦA ÁP THẤP NHIỆT ĐỚI VÀ BÃO Ở BIỂN ĐÔNG VÀ TÂY THÁI BÌNH DƯƠNG. DỰ BÁO BÃO VÀ ÁP THẤP NHIỆT ĐỚI...............................................................................................................................92 4.1. ĐỊNH NGHĨA VÀ PHÂN LOẠI......................................................................92 4.2.TẦN SUẤT BÃO Ở MIỀN TÂY BẮC THÁI BÌNH DƯƠNG VÀ BIỂN ĐÔNG ...................................................................................................................................93 4.3. ĐẶC TRƯNG CƠ BẢN CỦA BÃO.................................................................96 4.3.1. Trường áp ..................................................................................................96 4.3.2. Trường chuyển động...................................................................................97 4.3.3. Trường nhiệt ............................................................................................100 4.3.4. Hệ thống mây...........................................................................................102 4.4. CÁC GIAI ĐOẠN PHÁT TRIỂN CỦA BÃO................................................104 4.5. SỰ HÌNH THÀNH BÃO................................................................................107 4.5.1. Các điều kiện hình thành bão..................................................................107 4.5.2. Hình thế synôp và sự hình thành bão ......................................................110 4.5.3. Theo dõi sự hình thành bão .....................................................................115 4.6. SỰ DI CHUYỂN CỦA BÃO .........................................................................116 4.7. THEO DÕI VÀ DỰ ĐOÁN SỰ HÌNH THÀNH BÃO .................................122 4.8. SỰ TAN RÃ CỦA BÃO .................................................................................125 4.9. DỰ BÁO SỰ DI CHUYỂN CỦA BÃO........................................................128 4.9.1. Xác định tâm bão......................................................................................128 4.9.2. Dự báo quỹ đạo bão..................................................................................138 CHƯƠNG 5. MÂY TÍCH VÀ CÁC HỆ THỐNG THỜI TIẾT QUY MÔ VỪA: DÔNG, LỐC, MƯA ĐÁ, VÒI RỒNG...................................................................144 5.1. KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ MÂY TÍCH VÀ DÔNG......................................144 5.1.1. Định nghĩa và cấu trúc mây dông mạnh...................................................144 5.1.2. Phân loại dông.........................................................................................144 5.1.3. Tổ chức ổ dông .........................................................................................145 5.2. CÁC DẠNG DÒNG THĂNG ĐỐI LƯU........................................................147 5.2.1 Dòng thăng do bụm khí riêng lẻ..............................................................148 5.2.2 Sự mở rộng của bụm khí trong dòng thăng khi lên cao............................148 5.2.3 Dòng thăng liên tục..................................................................................149 5.3. CÁC GIAI ĐOẠN PHÁT TRIỂN CỦA Ổ DÔNG THƯỜNG.......................149 4 5.4. DÔNG FRONT LẠNH - DÔNG ĐƠN,DÔNG ĐA Ổ KHÔNG MẠNH.......151 5.5. DÔNG SIÊU Ổ...............................................................................................152 5.6. CÁC LOẠI Ổ TRONG DÔNG MẠNH..........................................................155 5.6.1. Dông siêu ổ (super cell)...........................................................................155 5.6.2. Dông đường tố..........................................................................................158 5.6.3. Các giai đoạn phát triển của siêu ổ dông.................................................162 5.6.4. Các biến dạng của siêu ổ dông.................................................................162 5.7. MƯA ĐÁ.........................................................................................................163 5.7.1. Sự lớn lên của hạt đá...............................................................................163 5.7.2. Dòng thăng mạnh, điều kiện cho sự hình thành mưa đá.........................163 5.8. LỐC VÀ VÒI RỒNG......................................................................................166 5.8.1. Lốc siêu ổ dông.........................................................................................167 5.8.2. Lốc không do siêu ổ..................................................................................167 5. 8.3. Lốc không có siêu ổ .................................................................................168 5.8.4. Đặc trưng của lốc....................................................................................168 5.8.5. Cấu trúc và các giai đoạn phát triển của vòi rồng...................................169 5.9. NHỮNG ĐIỀU KIỆN CẦN CHO SỰ PHÁT TRIỂN DÔNG.......................171 5.9.1. Những điều kiện nhiệt động lực................................................................171 5.10. CÁC HÌNH THẾ SYNÔP VÀ ĐIỀU KIỆN ĐỊA HÌNH TẠO HỘI TỤ MỰC THẤP CHO CƠ CHẾ NÂNG KHỞI ĐẦU DÔNG..............................................173 5.11. CÁC NHÂN TỐ MÔI TRƯỜNG ĐẶC BIỆT TRONG SỰ PHÁT TRIỂN CỦA DÔNG MẠNH..............................................................................................180 5.12. CƠ SỞ LÝ THUYẾT DỰ BÁO DÔNG .....................................................186 5.13. PROFILE NHIỆT ẨM ĐẶC TRƯNG TRƯỚC CƠN DÔNG .....................187 5.14. CÁC NHÂN TỐ BIẾN ĐỔI PROFILE NHIỆT ẨM....................................192 5.14.1. Các quá trình làm biến đổi profile nhiệt ...............................................193 5.14.2. Những quá trình biến đổi profile ẩm......................................................194 5.15. TRÌNH TỰ VÀ KỸ THUẬT DỰ BÁO PROFILE NHIỆT ẨM BUỔI TRƯA PHÍA TRÊN LỚP BIÊN.........................................................................................195 5.15.1. Trình tự dự báo profile nhiệt ẩm ...........................................................195 5.15.2. Phân tích nhiệt động học đối với đường tầng kết trong dự báo dông....198 5.16. CÁC CHỈ SỐ DỰ BÁO DÔNG...................................................................199 5.16.1. Nhận xét chung ......................................................................................199 5.16.2. Thế năng có khả năng đối lưu ( CAPE)..................................................200 5.16.3. Chỉ số tổng của tổng chỉ số (Total-total index)......................................202 5.16.4. Chỉ số nâng bề mặt (Surface lifted index) ..............................................203 5.17. CÁC THƯỚC ĐO SỰ CẢN TRỞ ĐỐI LƯU...............................................204 5.17.1. Chỉ số CIN .............................................................................................205 5.17.2. Chỉ số CAP và chỉ số tính cường độ cản trở đối lưu..............................205 5.18. KỸ THUẬT DỰ BÁO ĐƯỜNG TẦNG KẾT VÀ ĐƯỜNG ĐIỂM SƯƠNG .................................................................................................................................206 5.18.1. Nhận xét chung ......................................................................................207 5.19. SỐ RICHARDSON ĐỐI LƯU VÀ CHỈ SỐ NĂNG LƯỢNG XOÁY ........208 5.19.1. Số Richardson đối lưu............................................................................208 5 ... - tailieumienphi.vn