Mối quan hệ giữa nhiệt độ bề mặt nước biển và cường độ bão tiềm năng cực đại trên khu vực biển Đông

rắc tập trung ở các nhóm 
từ 27-30°C, chiếm 93,7% tổng số quan trắc, 
chỉ có 6,05% tổng số quan trắc được phân 
bố trong các nhóm nhiệt độ từ 24-26°C và 
0,25% tổng số quan trắc được phân bố trong 
nhóm 31oC (Hình 2). Cường độ bão trung bình 
lớn nhất xảy ra ở nhóm 28°C với giá trị bằng 
32,48 m/s. Như vậy, ở vùng Biển Đông, bão có 
cường độ mạnh thường hoạt động ở khu vực 
nước tương đối ấm hơn so với kết quả nghiên 
cứu của Whitney và Hobgood (1997) trên 
vùng biển Đông Bắc Thái Bình Dương (xảy ra 
ở nhóm 26°C) và nghiên cứu của DeMaria và 
Kaplan (1994) trên vùng biển Đại Tây Dương 
(xảy ra ở nhóm 25°C và nhóm 27°C). Do một 
số lượng lớn cơn bão trên các khu vực này 
tăng cường độ khi di chuyển hướng Bắc đến 
vùng có nhiệt độ tương đối thấp, đặc biệt, 
các cơn bão hoạt động trên khu vực Đại Tây 
Dương di chuyển hướng Bắc ngang qua dòng 
Gulf Stream (DeMaria và Kaplan, 1994). 
Bảng 1. Các đặc điểm cường độ bão theo các nhóm SST
SST giữa nhóm SLQT SSTtb TCtb TCmax
24 3 24,00 22,30 28,30
25 30 25,13 28,72 43,73
26 141 26,11 31,07 56,59
27 471 27,05 30,53 59,16
28 862 28,08 32,48 66,88
29 1140 29,00 30,70 69,45
30 222 29,80 30,00 69,45
31 7 30,70 31,20 41,20
(Chú thích: SST giữa nhóm: Giá trị SST trung tâm của mỗi nhóm; SLQT: Số lượng quan trắc trong mỗi 
nhóm; SSTtb: Giá trị SST trung bình của mỗi nhóm; TCtb: Giá trị cường độ bão trung bình của mỗi nhóm; 
TCmax: Giá trị cường độ bão cực đại của mỗi nhóm).
TẠP CHÍ KHOA HỌC BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU
Số 2 - Tháng 6/2017
73
Hình 3 biểu diễn các biến trình cường độ 
bão cực đại và các phân vị thứ 99, 95, 90 và 50 
theo các nhóm SST. Đường cong phân vị thứ 50 
biến thiên rất nhỏ theo SST cho thấy khoảng 
50% cường độ bão không phụ thuộc vào SST, 
tuy nhiên, các đường cong phân vị 90, 95, 99 và 
cường độ bão cực đại là một hàm không tuyến 
tính của SST, điều này tương đối phù hợp với lý 
thuyết về cường độ bão cực đại của Emanuel 
(1986, 1988). Các đường cong cường độ bão cực 
đại và phân vị thứ 99 có xu thế tăng nhanh tại các 
nhóm nhiệt độ dưới 26°C, sau đó tăng chậm hơn 
ở các nhóm từ 27-30°C và giảm ở nhóm nhiệt độ 
31°C. Các đường cong phân vị thứ 95 và 90 lại 
có xu hướng tăng dần đến nhóm nhiệt độ 28°C 
rồi giảm dần. Kết quả trên tương tự với kết quả 
được tìm thấy trong nghiên cứu của DeMaria 
và Kaplan (1994), Whitney và Hobgood (1997), 
Zeng và cộng sự (2007). Điều đó có thể giải thích 
rằng cơn bão thường hình thành và phát triển tại 
khu vực có nhiệt độ cao nhất, sau đó di chuyển 
đến vùng có nhiệt độ bề mặt nước biển lạnh 
hơn. Do đó, nhiều cơn bão có cường độ bão lớn 
nhất không xảy ra ở vùng nước ấm nhất. 
Hình 3. Cường độ bão cực đại và các phân vị thứ 99, 95, 90 và 50
 3.2. Xây dựng hàm thực nghiệm liên hệ giữa 
cường độ bão tiềm năng cực đại và nhiệt độ bề 
mặt nước biển
Như nhận xét ở phần trên, cường độ bão 
cực đại có xu thế tăng không tuyến tính theo 
SST, ngoại trừ nhóm 31°C. Do đó, để biểu diễn 
mối quan hệ giữa cường độ bão cực đại và 
SST, các đường cong thực nghiệm được xây 
dựng theo 4 trường hợp như Hình 4. Trong 
đó, TH1 đường cong dựa trên công thức (1) 
của DeMaria và Kaplan (1994); TH2 đường 
cong thực nghiệm dựa trên công thức (3) 
của Zeng và cộng sự (2007); TH3 đường cong 
được xây dựng như TH1, tuy nhiên, các hệ số 
A, B, C được thay đổi (A = 24,8; B = 63,9 và C 
=0,185); TH4 đường cong thực nghiệm được 
xây dựng dựa theo công thức logarit tự nhiên 
(ln) dưới đây: 
MPI = lnA B SST)+ ] g 5] g
Trong đó, MPI là cường độ bão tiềm năng cực 
đại đặc trưng bởi vận tốc gió cực đại vùng tâm 
bão hoạt động trên khu vực Biển Đông (m/s); 
SST là nhiệt độ bề mặt nước biển (oC); các hằng 
số A = - 426,8 và B = 148,2.
Hình 4. Phân bố cường độ bão cực đại theo SST (TCmax) và các đường hàm thực nghiệm
74 TẠP CHÍ KHOA HỌC BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU
Số 2 - Tháng 6/2017
Theo Hình 4, đường cong TH2 có giá trị lớn 
hơn nhiều so với phân bố cường độ bão cực 
đại (TCmax), ba đường cong còn lại tương đối 
bám sát nhau và gần với phân bố TCmax. Theo 
phân bố TCmax, cường độ bão tăng nhanh theo 
SST trong các nhóm nhiệt độ dưới 26°C, sau đó 
tăng chậm hơn ở các nhóm từ 27-30°C. Như vậy, 
đường cong TH4 xây dựng dựa trên công thức 
(5) sẽ phù hợp với xu thế tăng của cường độ bão 
cực đại hơn so với TH1 và TH3.
Để kiểm nghiệm sự phù hợp của phương trình 
(5) và các hệ số hồi quy với độ tin cậy cho phép, ta 
đặt, z=ln(SST) phương trình (5) được chuyển về 
phương trình hồi quy tuyến tính 1 biến:
 zBAMPI ∗+= (6)
Kết quả kiểm nghiệm Fisher (F) và kiểm 
nghiệm Student (T) với mức ý nghĩa α = 0,05, 
n = 8 được trình bày ở Bảng 2.
Bảng 2. Kết quả kiểm nghiệm F và T của phương trình hồi quy
Loại kiểm nghiệm Tiêu chuẩn kiểm định 
F (hoặc T)
Phân phối F (hoặc T) Kết luận
Kiểm định F F = 5186,3 Fα = 5,99 F> Fα, bác bỏ giả thiết H
0
, phương 
trình hồi quy phù hợp
Kiểm định T T
A 
= - 39,6
T
B 
= 72,01
Tα = 2,45 >Tα, bác bỏ giả thiết H
0
, các hệ số 
A = - 426,8; B = 148,2 có ý nghĩa về 
mặt thống kê
 Như vậy, theo kết quả kiểm nghiệm trên, 
phương trình hồi quy giữa mức cường độ bão 
cực đại tiềm năng và SST với độ tin cậy 95% là 
phù hợp và có ý nghĩa thống kê.
Hình 5. Đường hàm thực nghiệm (đường cong có điểm hình tròn) 
và phân bố cường độ bão theo SST của 2.876 quan trắc
Hình 5 biểu diễn đường cong hàm thực 
nghiệm được xác định bởi công thức (5), và tất 
cả các quan trắc bão trong 35 năm (1982-2016). 
Theo đó, toàn bộ các quan trắc bão nằm dưới 
đường cong thực nghiệm. Giống như các nghiên 
cứu của DeMaria và Kaplan (1994), Whitney 
và Hobgood (1997) Zeng và cộng sự (2007), do 
phương trình thực nghiệm theo phương trình 
(5) biểu diễn cường độ bão cực đại luôn tăng 
theo SST, do đó, phương trình (5) được giới hạn 
sử dụng là SST không vượt quá 30,5°C.
4. Kết luận và kiến nghị
Kết quả nghiên cứu trên tập số liệu bão 35 
năm (1982-2016) cho thấy hầu hết các cơn bão 
hoạt động trên khu vực Biển Đông xảy ra ở khu 
vực nước tương đối ấm, có nhiệt độ từ 26,5 
đến 30,5°C, trong đó, bão có cường độ mạnh 
thường hoạt động ở khu vực nước có nhiệt độ 
từ 28°C trở lên. Nhiều quan trắc có giá trị cường 
độ bão nhỏ được phân bố tại những khu vực có 
SST cao, điều này phù hợp với thực tế, trong giai 
đoạn đầu, bão thường hình thành và bắt đầu 
tăng cường trên khu vực nước rất ấm, sau đó 
di chuyển vào vùng nước lạnh hơn nên tốc độ 
gió lớn nhất không xảy ra ở vùng nước ấm nhất. 
Mặc dù 50% cường độ bão hoạt động không 
phụ thuộc vào SST nhưng cường độ bão cực 
đại tiềm năng của bão là một hàm không tuyến 
tính của SST. Hàm thực nghiệm logarit tự nhiên 
TẠP CHÍ KHOA HỌC BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU
Số 2 - Tháng 6/2017
75
(ln) đã được xây dựng để biểu diễn mối quan 
hệ thống kê giữa cường độ bão tiềm năng cực 
đại và nhiệt độ bề mặt nước biển với giới hạn 
sử dụng là SST không vượt quá 30,5°C. Theo 
đó, có thể sử dụng hàm thực nghiệm ở trên 
để nhận định sơ bộ về cường độ bão cực đại 
hoạt động trên Biển Đông thông qua nhiệt độ 
bề mặt nước biển.
Tài liệu tham khảo
1. Demaria M. and Kaplan J. (1994), “Sea Surface Temperature and the Maximum Intensity of Atlantic 
Tropical Cyclones”, Journal of Climate, (7), 1324-1334. 
2. Emanuel K.A. (1986), An air-sea interaction theory for tropical cyclones, Part I: steady-state main-
tenace, J. Atmosphere Sciences, (43), 585-604.
3. Emanuel K.A. (1988), The maximum intensity of hurricanes, J. Atmos. Sci., (45), 1143-1155. 
4. Gray, M. W. (1975), Tropical cyclone genesis, Atmos.Sci., Colo. State Univ., Ft. Collins, CO, (234), 
121pp.
5. Fisher E. L. (1958), Hurricane and the sea surface temperature field, J. Meteor., (15), 328-333.
6. Kotal S. D., Kundu P. K., Roy Bhowmik S. K. (2009), An analysis of sea surface temperature and 
maximum potential intensity of tropical cyclones over the Bay of Bengal between 1981 and 2000, 
Meteorol. Appl., (16) 169-177.
7. Miller B.I. (1958), “On the maximum intensity of hurricane”, Journal of Meteorology, (15), 184-185.
8. Palmén E.N. (1948), On the formation and structure of the tropical hurricane, Geophysical, (3), 26-38.
9. Whitney L. D. and Hobgood J. S. (1997), “The relationship between sea surface temperatures and 
maximum intensities of tropical cyclones in the Eastern North Pacific”, Journal of Climate, (10), 
2921-2930.
10. Zeng Z., Wang Y. and Wu C.C. (2007), Environmental dynamical control of tropical cyclone intensity 
- an observational study, Monthly Weather Review, (135), 38-59.
11. 
12. https://www.esrl.noaa.gov/psd/data/gridded/data.noaa.oisst.v2.html
RELATIONSHIP BETWEEN SEA SURFACE TEMPERATURE 
AND MAXIMUM POTENTIAL INTENSITY OF TROPICAL CYCLONES OVER 
THE EAST SEA
Nguyen Thi Thanh(1), Hoang Duc Cuong(2), Nguyen Xuan Hien(1), Pham Tien Đat(1)
(1)Viet Nam Institute of Meteorology Hydrology and Climate Change
(2)The National Centre for Hydro-Meteorological Forecastings
Abstract: Sea surface temperature (SST) is one of the most important thermal factors affecting tropical 
cyclones intensity. This paper develops an empirical distribution function to study relationship between SST 
and intensity of tropical cyclones over the Viet Nam East Sea based on a 35-year dataset (1982-2016). The 
results show that the maximum intensity of tropical cyclones rapidly increase below the 25oC-group, then 
slowly increases to the highest value in the 30oC-group and finally, significantly reduces in the 31oC-groups. 
The natural logarithm function (ln) is constructed to represent the statistical relationship between the 
maximum potential intensity tropical cyclone and the surface water temperature with a temperature limit of 
less than 30.5°C. This results could provide a quick identification of the upper limit of tropical cyclone 
potential intensity when having information about SST in the Viet Nam East Sea.
Keywords: Sea surface temperature, SST, tropical cyclone, the intensity of a tropical cyclone, the Viet 
Nam East Sea.