Tài liệu Luận văn sự biến đổi mùa khí hậu khu vực đông bắc việt nam

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN --------------------- Nguyễn Thị Lan Hương NGHIÊN CỨU SỰ BIẾN ĐỔI MÙA KHÍ HẬU VÙNG ĐÔNG BẮC VIỆT NAM LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội LỜI CẢM ƠN Trước hết, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS. Trần Quang Đức, là người đã tận tình chỉ bảo và hướng dẫn tôi hoàn thành luận văn này. Tôi xin cảm ơn các thầy cô và các cán bộ trong Khoa Khí tượng Thủy văn và Hải dương học đã cung cấp cho tôi những kiến thức chuyên môn quý giá, giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi về cơ sở vật chất trong suốt thời gian tôi học tập và thực hành ở Khoa. Tôi cũng xin cảm ơn Phòng Sau đại học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên đã tạo điêu kiện cho tôi trong thời gian hoành thành luận văn. Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới cơ quan, gia đình, người thân và bạn bè, những người đã luôn ở bên cạnh cổ vũ, động viên và tạo mọi điều kiện tốt nhất cho tôi trong suốt thời gian học tập tại trường. HỌC VIÊN NGUYỄN THỊ LAN HƯƠNG MỤC LỤC MỞ ĐẦU......................................................................................................................1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC NGHIÊN CỨU BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU VÀ BIẾN ĐỔI MÙA KHÍ HẬU.......................................................................................2 1.1. Các nghiên cứu về biến đổi khí hậu và mùa khí hậu trên thế giới.............5 1.2. Các nghiên cứu về biến đổi khí hậu và biến đổi mùa khí hậu ở Việt Nam......8 CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ SỐ LIỆU..............................12 2.1 . Số liệu nghiên cứu.......................................................................................12 2.2 . Phương pháp nghiên cứu............................................................................14 2.2.1. Phương pháp bản đồ.................................................................................14 2.2.2. Phương pháp hồi quy tuyến tính đơn biến...............................................15 2.2.3 Phương pháp xác định mùa, thời điểm bắt đầu, kết thúc mùa.................16 CHƯƠNG 3: SỰ BIẾN ĐỔI MÙA KHÍ HẬU Ở KHU VỰC.................................18 ĐÔNG BẮC VIỆT NAM...........................................................................................18 3.1. Kết quả phân tích trường nhiệt độ..............................................................18 3.1.1. Biến đổi của nhiệt độ mùa........................................................................18 3.1.2. Biến đổi mùa nhiệt theo thời gian............................................................33 3.1.3. Biến đổi của phân bố nhiệt độ mùa..........................................................38 3.2 Kết quả phân tích trường mưa.....................................................................42 3.2.1. Biến đổi của lượng mưa mùa....................................................................42 3.2.2. Biến đổi của mùa mưa theo thời gian.......................................................53 3.2.3. Biến đổi phân bố mưa mùa.......................................................................58 KẾT LUẬN.................................................................................................................61 TÀI LIỆU THAM KHẢO..........................................................................................63 DANH MỤC HÌNH Hình 2.1: Bản đồ các trạm quan trắc thuộc khu vực Đông Bắc Việt ﾧ Nam__________11 Hình 2.2. Định dạng của file số liệu nhiệt độ và lượng mưa của các trạm_________15ﾧ Hình 2.3. Đồ thị hồi quy tuyến tính______________________________________16ﾧ Hình 3.1. Xu thế tuyến tính của nhiệt độ trung bình năm của khu vực nghiên cứu ﾧ giai đoạn 1971-2010.____________________________________________24ﾧ Hình 3.2 .Xu thế tuyến tính của nhiệt độ trung bình 6 tháng mùa lạnh của các trạm ﾧ Đông Bắc Việt Nam giai đoạn 1971-2010._________________________27ﾧ Hình 3.3.Xu thế tuyến tính của nhiệt độ trung bình 6 tháng mùa nóng của các trạm Đông Bắc Việt Nam giai đoạn 1971-2010._____________________________30ﾧ Hình 3.4.Xu thế tuyến tính của nhiệt độ trung bình 3 tháng mùa đông của các trạm ﾧ Đông Bắc Việt Nam giai đoạn 1971-2010._________________________________33ﾧ Hình 3.5.Xu thế tuyến tính của nhiệt độ trung bình 3 tháng mùa hè của các trạm ﾧ Đông Bắc Việt Nam giai đoạn 1971-2010._____________________________36ﾧ Hình 3.6. Nhiệt độ trung bình Tháng Một các trạm khu vực Đông Bắc Việt Nam giai đoạn 1971-2010______________________________________________________27 Hình 3.7. Nhiệt độ trung bình Tháng bảy các trạm khu vực Đông Bắc Việt Nam giai đoạn 1971-2010____________________________________________43ﾧ Hình 3.8. Xu thế bắt đầu - kết thúc mùa đông tại Đông Bắc Việt Nam với ngưỡng 18oC và mùa hè với ngưỡng 25oC (hình dưới)____________________________46ﾧ Hình 3.9. Thời điểm xuất hiện của nhiệt độ cao nhất 6 tháng mùa nóng (đơn vị pentad mùa) ---------------------------------------------------------------------------------------35 Hình 3.10 Thời điểm xuất hiện của nhiệt độ thấp nhất 6 tháng mùa lạnh (đơn vị pentad mùa)---------------------------------------------------------------------------------37 Hình 3.11. Nhiệt độ trung bình 3 tháng chính đông các trạm khu vực Đông Bắc Việt Nam trong bốn giai đoạn._________________________________________53ﾧ Hình 3.12. Nhiệt độ trung bình 3 tháng chính hè tại các trạm khu vực ﾧ Đông Bắc Việt Nam trong bốn giai đoạn._____________________________________55ﾧ Hình 3.13. Nhiệt độ trung bình Tháng Tư trừ Tháng Ba các trạm khu vực Đông Bắc Việt Nam trung bình bốn giai đoạn._________________________________56ﾧ Hình 3.14. Nhiệt độ trung bình Tháng Chín trừ Tháng Mười tại các trạm khu vực Đông Bắc Việt Nam trung bình bốn giai đoạn.__________________________57ﾧ Hình 3.15: Đồ thị hệ số a của xu thế tuyến tính lượng mưa trung bình năm khu vực nghiên cứu giai đoạn 1971-2010._______________________________61ﾧ Hình 3.16: Biến trình nhiều năm và xu thế của lượng mưa năm tại các trạm khu vực nghiên cứu giai đoạn 1971-2010________________________________64ﾧ Hình 3.17: Biến trình nhiều năm và xu thế của lượng mưa 6 tháng mùa đông ﾧ tại các trạm khu vực nghiên cứu giai đoạn 1971-2010_____________________67ﾧ Hình 3.18: Biến trình nhiều năm và xu thế của lượng mưa 6 tháng mùa hè tại các trạm khu vực nghiên cứu giai đoạn 1971-2010_________________________69ﾧ Hình 3.19: Biến trình nhiều năm và xu thế của lượng mưa 3 thángchính đông tại các trạm khu vực nghiên cứu giai đoạn 1971-2010_____________________72ﾧ Hình 3.20: Biến trình nhiều năm và xu thế của lượng mưa 3 tháng chính hè tại các trạm khu vực nghiên cứu giai đoạn 1971-2010_________________________75ﾧ Hình 3.21. Hình vẽ biểu diễn xu thế thay đổi của pentad bắt đầu mùa mưa tại các trạm Đông Bắc Việt Nam giai đoạn 1971-2010._________________________79ﾧ Hình 3.22. Hình vẽ biểu diễn xu thế thay đổi của pentad kết thúc mùa mưa ﾧ tại các trạm Đông Bắc Việt Nam giai đoạn 1971-2010_________________________82ﾧ Hình 3.23. Phân bố lượng mưa trung bình thập kỉ của 3 Tháng Năm – Sáu – Bảy__86ﾧ Hình 3.24. Phân bố chênh lệch lượng mưa trung bình Tháng Năm trừ Tháng Tư ﾧ trung bình thập kỉ.__________________________________________________89ﾧ Hình 3.25. Phân bố chênh lệch lượng mưa trung bình Tháng Chín trừ Tháng Mười ﾧ trung bình thập kỉ.__________________________________________92ﾧ DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1 Vị trí và độ cao các trạm quan trắc trong khu vực Đông Bắc Việt Nam____13ﾧ Bảng 3.1. Nhiệt độ tháng và năm các trạm khu vực nghiên cứu giai đoạn 1971-2010._ 20ﾧ Bảng 3.2. Phương trình xu thế tuyến tính của nhiệt độ trung bình năm của các trạm Đông Bắc giai đoạn 1971-2010_________________________________________24ﾧ Bảng 3.3. Hệ số biến động Cv (%) của nhiệt độ tháng và năm giai đoạn 1971-2010__44ﾧ Bảng 3.4. Lượng mưa trung bình các Tháng và trung bình năm tại một số trạm tại Đông Bắc Việt Nam từ 1970-2010.___________________________________________59ﾧ Bảng 3.5. Biến động lượng mưa trung bình qua các thập niên giai đoạn 1971-2010_60ﾧ Bảng 3.6. Phương trình xu thế tuyến tính của lượng mưa trung bình năm các trạm_61ﾧ Đông Bắc Việt Nam giai đoạn 1971-2010_________________________________61ﾧ DANH MỤC KÍ HIỆU VIẾT TẮT APR: April – Tháng Tư AUG: August – Tháng Tám DEC: December – Tháng Mười Hai FEB: February – Tháng Hai ITCZ: Intertropical Convergence Zone – Dải hội tụ nhiệt đới JAN: January – Tháng Một JUL: July – Tháng Bẩy JUN: June – Tháng Sáu MAR: March – Tháng Ba MAY: May – Tháng Năm NOV: November – Tháng Mười Một OCT: October – Tháng Mười SEP: September – Tháng Chín MỞ ĐẦU Trong những thập kỉ gần đây, nhân loại đã và đang trải qua các biến động bất thường của khí hậu toàn cầu. Bề mặt trái đất không ngừng nóng lên làm xáo động môi trường sinh thái, đã và đang gây ra nhiều hệ lụy với đời sống loài người. Việt Nam được đánh giá là một trong những Quốc gia sẽ chịu ảnh hưởng nặng nề nhất của biến đổi khí hậu trong thế kỉ tới. Ở thời điểm hiện tại có rất nhiều nghiên cứu về biến đổi khí hậu ở Việt Nam cũng như trên thế giới. Các hướng nghiên cứu chính bao gồm: 1) Nghiên cứu xu thế biến đổi và tính biến động của các hiện tượng thời tiết và khí hậu cực đoan trong mối liên hệ với sự biến đổi khí hậu dựa trên số liệu quan trắc từ mạng lưới trạm khí tượng; 2) Nghiên cứu ứng dụng các mô hình khí hậu toàn cầu và khu vực để mô phỏng khí hậu hiện tại, qua đó đánh giá khả năng nắm bắt các hiện tượng khí hậu cực đoan của các mô hình; và 3) Nghiên cứu dự báo hạn mùa và dự tính khả năng xuất hiện các hiện tượng khí hậu cực đoan trong tương lai với các quy mô thời gian khác nhau. Trong luận văn này, phương pháp bản đồ và phương pháp thống kê được sử dụng để xác định những đặc trưng thay đổi của trường nhiệt và trường mưa tại khu vực Đông Bắc Việt Nam giai đoạn 1971-2010. Luận văn tiến hành phân tích những xu thế biến đổi của lượng mưa và nhiệt độ trong những giai đoạn dài (thập kỉ) để đưa ra những nhận định về biến đổi khí hậu diễn ra ở nơi đây. Đặc biệt, luận văn tập trung phân tích những biến động mùa khí hậu để làm rõ sự dịch chuyển mùa. Ngoài phần mở đầu và kết luận, luận văn được chia làm 3 phần chính: Phần 1: Tổng quan về các nghiên cứu biến đổi mùa khí hậu Phần 2: Số liệu và phương pháp nghiên cứu Phần 3: Sự biến đổi mùa khí hậu khu vực Đông Bắc Việt Nam CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC NGHIÊN CỨU BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU VÀ BIẾN ĐỔI MÙA KHÍ HẬU 1 Theo IPCC (2007), biến đổi khí hậu là sự biến đổi về trạng thái của hệ thống khí hậu, có thể được nhận biết qua sự biến đổi về trung bình và sự biến động của các thuộc tính của nó, được duy trì trong một thời gian đủ dài, điển hình là hàng thập kỉ hoặc dài hơn. Biến đổi khí hậu có thể do các quá trình tự nhiên bên trong hệ thống khí hậu hoặc do những tác động từ bên ngoài, hoặc do tác động thường xuyên của con người làm thay đổi thành phần của khí quyển hoặc sử dụng đất. Biến đổi khí hậu toàn cầu đang là mối đe doạ hiện hữu đối với mọi quốc gia trên thế giới trong đó có Việt Nam. Biến đổi khí hậu cũng có khả năng làm thay đổi quy luật của khí hậu, ảnh hưởng tiêu cực đến mọi lĩnh vực liên quan đến đời sống con người. Những điều này rất đáng lo ngại vì Việt Nam là một trong những quốc gia trên thế giới đạt được những thành quả phát triển ấn tượng nhất trong những năm gần đây. Việt Nam là một trong số ít các quốc gia đi đúng hướng trong việc đạt được các mục tiêu phát triển thiên niên kỷ vào năm 2015. Việt Nam đã giảm tỷ lệ đói nghèo từ khoảng 58% vào năm 1993 xuống 18% vào năm 2006. Tuy nhiên những thành quả này giờ đây đang bị đe dọa bởi biến đổi khi hậu. Để ứng phó với biến đổi cần phải có những đầu tư thích đáng và nỗ lực của toàn xã hội. Các tác động của biến đổi khí hậu có thể kể đến bao gồm các tác động của sự nóng lên phạm vi địa phương, tác động tới tài nguyên nước và tác động tới sức khỏe con người. Các tác động của biến đổi khí hậu cho khu vực này có thể kể đến chi tiết như sau: Tác động của sự nóng lên phạm vi địa phương Nhiệt độ tăng lên ảnh hưởng đến các hệ sinh thái tự nhiên, làm dịch chuyển các ranh giới nhiệt của các hệ sinh thái lục địa và hệ sinh thái nước ngọt, làm thay đổi cơ cấu các loài thực vật và động vật ở một số vùng, một số loài có nguồn gốc ôn đới và á nhiệt đới có thể bị mất đi dẫn đến suy giảm tính đa dạng sinh học. Đối với sản xuất nông nghiệp, cơ cấu cây trồng vật nuôi và mùa vụ có thể thay đổi ở một số vùng, trong đó vụ đông có thể bị rút ngắn lại, thậm chí không có vụ đông, vụ mùa thì kéo dài hơn. Điều đó đòi hỏi phải thay đổi kỹ thuật canh tác. Nhiệt độ tăng và tính biến động của nhiệt độ lớn hơn, kể cả các nhiệt độ cực đại và cực tiểu, cùng với biến đổi của các yếu tố thời tiết khác và thiên tai làm tăng khả năng 2 phát triển sâu bệnh, dịch bệnh, dẫn đến giảm năng suất và sản lượng, tăng nguy cơ rủi ro đối với nông nghiệp và an ninh lương thực. Vì sự nóng lên trên phạm vi toàn lãnh thổ, thời gian thích nghi của cây trồng nhiệt đới mở rộng và của cây trồng á nhiệt đới bị thu hẹp lại. Ranh giới của cây trồng nhiệt đới dịch chuyển về phía núi cao hơn và các vĩ độ phía Bắc. Phạm vi thích nghi của cây trồng nhiệt đới dịch chuyển về phía núi cao và các vĩ độ phía Bắc. Phạm vi thích nghi của các cây trồng á nhiệt đới bị thu hẹp lại. Vào những năm 2070, cây á nhiệt đới ở vùng núi chỉ có thể sinh trưởng ở những độ cao trên 100 – 500m và lùi xa hơn về phía Bắc 100 – 200km so với hiện nay. Nhiệt độ và độ ẩm tăng cao làm gia tăng làm gia tăng sức ép về nhiệt độ với cơ thể con người, nhất là người già và trẻ em, làm tăng bệnh tật, đặc biệt là các bệnh nhiệt đới, bệnh truyền nhiễm thông qua sự phát triển của các loài vi khuẩn, các côn trùng và vật mang bệnh, chế độ dinh dưỡng và vệ sinh môi trường suy giảm. Sự gia tăng nhiệt độ còn ảnh hưởng đến các lĩnh vực khác như năng lượng, giao thông vận tải, công nghiệp, xây dựng, du lịch, thương mại,... liên quan đến chi phí gia tăng cho việc làm mát, thông gió, bảo quản thiết bị, phương tiện, sức bền vật liệu. Tác động đối với tài nguyên nước Tài nguyên nước đang đứng trước nguy cơ suy giảm do hạn hán ngày một tăng ở một số vùng, miền. Khó khăn này sẽ ảnh hưởng đến nông nghiệp, cung cấp nước ở nông thôn, thành thị và dễ xảy ra tình trạng cháy rừng. Hệ thống sông vùng Đông Bắc Việt Nam bao gồm các con sông: sông Thương, sông Thái Bình, sông Bằng Giang, sông Kì Cùng. Các con sông này có vai trò đặc biệt trong chế độ thủy văn, cung cấp nguồn nước cho nông nghiệp và các hoạt động sản xuất ở khu vực này. Nghiên cứu của IPCC (2007) cũng cho thấy trong thế kỉ tới, có sự gia tăng của lượng mưa tại khu vực phía bắc Việt Nam. Điều này một mặt gia tăng những lợi ích về tài nguyên nước nhưng mặt khác cũng dẫn đến các nguy cơ gây ngập lụt và sói lở đất. 3 Tác động đối với sức khoẻ con người Nhiệt độ tăng làm tăng tác động tiêu cực đối với sức khoẻ con người, dẫn đến gia tăng một số nguy cơ đối với tuổi già, người mắc bệnh tim mạch, bệnh thần kinh. Tình trạng nóng lên làm thay đổi cấu trúc mùa nhiệt hàng năm. Ở miền Bắc, mùa đông sẽ ấm lên, dẫn tới thay đổi đặc tính trong nhịp sinh học của con người. Biến đổi khí hậu làm tăng khả năng xảy ra một số bệnh nhiệt đới: sốt rét, sốt xuất huyết, làm tăng tốc độ sinh trưởng và phát triển nhiều loại vi khuẩn và côn trùng, vật chủ mang bệnh, làm tăng số lượng người bị bệnh nhiễm khuẩn dễ lây lan… Thiên tai như bão, tố, nước dâng, ngập lụt, hạn hán, mưa lớn và sạt lở đất v.v… gia tăng về cường độ và tần số làm tăng số người bị thiệt mạng và ảnh hưởng gián tiếp đến sức khoẻ thông qua ô nhiễm môi trường, suy dinh dưỡng, bệnh tật do những đổ vỡ của kế hoạch dân số, kinh tế - xã hội, cơ hội việc làm và thu nhập. Những đối tượng dễ bị tổn thương nhất là những nông dân nghèo, các dân tộc thiểu số ở miền núi, người già, trẻ em và phụ nữ. Đã có rất nhiều vấn đề quan trọng của biến đổi khí hậu được nghiên cứu, tuy nhiên vấn đề được đặt ra: liệu biến đổi khí hậu có làm thay đổi, có làm dịch chuyển mùa khí hậu hay không? Cụ thể hơn, mùa nhiệt (mùa mưa) sẽ đến sớm hơn hay muộn hơn, lượng mưa thay đổi như thế nào, xu thế của nhiệt độ sẽ thay đổi như thế nào và thay đổi bao nhiêu…? Nghiên cứu, trả lời những vấn đề đó giúp các nhà hoạch định chính sách đưa ra kế hoạch về hoạt động kinh tế, thay đổi cơ cấu cây trồng vật nuôi, có kế hoạch sản xuất, làm việc và sinh hoạt phù hợp góp phần giải quyết bài toán ứng phó, thích nghi với biến đổi khí hậu. Trên quan điểm đó, chúng tôi đặt vấn đề: "Nghiên cứu sự biến động mùa khí hậu khu vực Đông Bắc Việt Nam" nhằm hướng tới vấn đề quan trọng này. 1.1. Các nghiên cứu về biến đổi khí hậu và mùa khí hậu trên thế giới Nguồn gốc của khoa học nghiên cứu về khí hậu bắt đầu từ cuối thế kỉ XVIII, đầu thế kỉ XIX, chủ yếu nghiên cứu về các sông băng. Tới thập niên 1970, một nhà khoa học Thụy Điển tên là Horace-Bénédict de Saussure cho rằng khí quyển trái đất giống như một chiếc 4 nhà kính, bảo về bề mặt trái đất và các sinh vật sống trong đó khỏi các cực trị nhiệt độ. Sau đó, John Tyndall, một nhà khoa học Anh là người đầu tiên tiến hành các thí nghiệm để khẳng định hiệu ứng nhà kính. Nhưng trong thế kỉ XIX, thuật ngữ “hiệu ứng nhà kính” chưa đồng nghĩa với sự ấm lên toàn cầu. Thay vào đó, các nhà khoa học lại lo lắng về một khía cạnh ngược lại: sự lạnh đi toàn cầu và sự quay ngược trở lại thời kì băng hà sẽ đe dọa nền văn minh của loài người . Trong thế kỉ XIX, nhà khoa học Thụy Điển Louis Agassiz được xem như học giả đầu tiên nghiên cứu về biến đổi khí hậu. Agassiz đưa ra các lí thuyết dựa trên thông tin về sự phát triển và rút lui của các sông băng trong các giai đoạn tại Alps và Châu Âu, Great Lake tại Bắc Mĩ và các khu vực khác. Ông cho rằng trái đất đã trải qua sự thay đổi của nhiệt độ và các điều kiện thời tiết khác nhau. Năm 1890, Svante Arhenius, theo sau Tyndall, đã tính toán tác động của CO2 tới nhiệt độ khí quyển. Nhưng không giống như những nghiên cứu về biến đổi khí hậu ở thời điểm đó, Arrhenius ủng hộ các ý tưởng về sự ấm lên, cũng như ông nghĩ rằng điều đó sẽ giúp cải thiện điều kiện thời tiết và nông nghiệp tại Scandinavia. Sang thế kỉ XX, một nhà khoa học khác là Guy Callendar đã ủng hộ các nghiên cứu của Arrhenius và tiếp tục nỗ lực để làm rõ các hiểu biết khoa học về vai trò của carbon dioxide trong biến đổi khí hậu. Tuy nhiên những quan điểm Yet Callendar đã không được coi trọng. Năm 1951, một nhà khoa học bảo thủ cho rằng “lí thuyết về CO2 sẽ không bao giờ được chấp nhận rộng rãi và sẽ bị bỏ rơi”. Thập kỉ 1950 đánh dấu sự ra đời của các mô hình khí hậu. Bắt đầu với những nghiên cứu về nhiệt độ ở các lớp khác nhau trong đại đương của nhà đại dương học Roger Revelle và các đồng nghiệp tại Scripps Institution of Oceanography. Sang thập kỉ 1960, một số vấn đề về biến đổi khí hậu đã bắt đầu được thảo luận trong giới chính trị. Năm 1969, thượng nghị sĩ Mĩ Daniel Patrick Moynihan đã gửi bức thư lên tổng thống Mĩ Richard Nixon. Trong bức thư nói nhiệt độ trung bình toàn cầu sẽ tăng lên khoảng 7oC cho tới năm 2000 và cùng với sự dâng của mực nước biến sẽ đồng nghĩa với “Tạm biệt New York” và “Tạm biệt Washington”. Năm 1970, diễn ra hàng loạt các cuộc tranh cãi giữa 2 trường phái chính, một ủng hộ quan điểm ấm lên toàn cầu và trường phái còn lại ủng hộ quan điểm lạnh đi toàn cầu và sự trở lại của một giai đoạn băng hà mới. Nhưng những tiến bộ vượt bậc của công nghệ vệ tinh và mô hình số đã củng cố quan điểm về sự ấm lên toàn cầu. Các mô hình đã cho thấy các hoạt động của con người có một vai trò rất lớn trong việc làm tăng lượng khí nhà kính 5 CO2 trong khí quyển . Cột mốc quan trọng trong nghiên cứu biến đổi khí hậu chỉ thực sự đánh dấu trong năm 1988, khi tổ chức liên chính phủ về biến đổi khí hậu (IPCC) được thành lập. Đây là một tổ chức bao gồm các nhà khoa học đến từ nhiều quốc gia trên khắp thế giới, đưa ra những báo cáo tổng hợp về các nghiên cứu biến đổi khí hậu ở thời điểm hiện tại. Hội nghị quốc tế do Liên hiệp quốc triệu tập tại Rio de Janeiro năm 1992 đã thông qua Hiệp định khung và Chương trình hành động quốc tế nhằm cứu vãn tình trạng “xấu đi” nhanh chóng của bầu khí quyển trái đất. Tại Hội nghị Kyoto năm 1997, Nghị định thư Kyoto đã được thông qua vào đầu Tháng 2/2005 đã được nguyên thủ 165 quốc gia trong đó có Việt Nam phê chuẩn. Nghị định thư này bắt đầu có hiệu lực từ 10/2/2005. Theo IPCC [14], kịch bản biến đổi khí hậu là bức tranh toàn cảnh của khí hậu trong tương lai dựa trên một tập hợp các mối quan hệ khí hậu, được xây dựng để sử dụng trong nghiên cứu những hậu quả của biến đổi khí hậu do con người gây ra và thường được dùng như là đầu vào cho các mô hình đánh giá tác động. Các kết quả của IPCC đã được trình bày trong các báo cáo lần thứ nhất năm 1992 đến báo cáo lần thứ tư năm 2007. Dựa trên các nghiên cứu về biên độ dao động chạy mô hình với các kịch bản B1, A1B, và A2 cho thế kỉ 21, tất cả các vùng của châu Á được dự tính sẽ ấm lên trong thế kỉ tới, sự nóng lên có khả năng cao hơn so với trung bình toàn cầu diễn ra ở các vùng trung tâm Châu Á, cao nguyên Tibet và phía bắc Châu Á. Sự ấm lên thấp hơn so với trung tâm toàn cầu có khả năng diễn ra ở Đông Nam Á. Các sóng nóng/ các giai đoạn nóng trong mùa hè được dự đoán sẽ tăng lên cả về cường độ lẫn thời gian kéo dài cũng như tần xuất xuất hiện. Số ngày lạnh được dự đoán sẽ ít hơn tại Đông Á và Đông Nam Á. Mưa mùa đông rất có khả năng tăng lên ở phía bắc Châu Á và cao nguyên Tibet, và có khả năng tăng ở Đông Á và phía nam của Đông Nam Á. Mưa mùa hè có khả năng tăng ở bắc châu Á, đông và nam Á và hầu hết các vùng tại đông nam Á nhưng có khả năng giảm ở trung tâm châu Á. Cường độ và lượng mưa rất có khả năng tăng ở Nam Á và đông nam á. Mưa cực đoan kết hợp với gió và xoáy thuận nhiệt đới có khả năng tăng ở Đông Á, Đông nam Á và Nam Á. Cường độ hoàn lưu có mùa có xu hướng yếu đi. 6 Khu vực Bắc Á và trung tâm châu Á là những khu vực có số mô hình cho lượng mưa tăng nhiều nhất. Do đó có thể thấy mưa tăng ở các vĩ độ cao là rất có khả năng xảy ra. Trong khi đó số mô hình cho lượng mưa tăng ở vùng cận nhiệt đới rất ít, tương ứng với lượng mưa giảm ở nơi đây cho thấy khu vực ngoại nhiệt đới rất có khả năng giảm mưa trong thập kỉ tới. Nghiên cứu gần đây được Hiệp hội các trường đại học công bố tại Trường đại học Copenhagen Tháng 3/2009 cho thấy nhiều khả năng tác động của biến đổi khí hậu trong thế kỷ XXI sẽ trầm trọng hơn những con số dự báo của IPCC đã công bố năm 2007. Do đặc tính của mùa khí hậu thường gắn liền với vị trí, địa điểm cụ thể và mang tính quy mô nhỏ nên cũng được nghiên cứu ở nhiều nơi trên thế giới. Sự dịch chuyển mùa cũng là vấn đề thu hút rất nhiều nghiên cứu trên thế giới. Tuy nhiên các nghiên cứu này chưa được công bố rộng rãi trên toàn thế giới mà thường chỉ trong phạm vi bài báo, các tạp chí khoa học trong nước. Chính vì vậy, việc tiếp cận những nghiên cứu về biến đổi mùa khí hậu trên thế giới còn khá hạn chế. Một số nghiên cứu như Piervitali (2003) [19] về xu thế giảm lượng giáng thủy năm tại Địa Trung Hải. Hay Shi (2003), Weng (1999), Gong (2002) cho thấy sự biến đổi thập kỉ của giáng thủy ở phía Tây Bắc Trung Quốc; lượng mưa mùa thu và mùa đông tăng lên ở phía Đông Trung Quốc và giảm đi ở phía bắc Trung Quốc. Các phân tích ở phạm vi hẹp cho thấy xu hướng tan sớm của tuyết trong mùa xuân cùng với sự ấm lên được quan trắc ở các vĩ độ trung bình (Nicholls, 1996). Độ phủ của tuyết trong mùa xuân ở bắc bán cầu đã giảm rất mạnh từ 1988 tới 1994, trùng với các mùa xuân ấm hơn (Grosman, 1994). Ở phía đông bắc Hoa Kì, mùa tan băng (frost-free) bắt đầu sớm hơn trung bình khoảng 11 ngày so với thập kỉ 1950 (Karl, 1997). Cùng với sự ấm lên toàn cầu, rất nhiều dòng sông băng đã tan băng (ice-free) hoặc trở thành những dòng sông chỉ bị băng che phủ ở những thời điểm nhất định trong năm. Ở những khu vực lạnh hơn, sự hiện diện của băng có thể ngắn hơn tới hàng tháng cho tới năm 2050 (Fitzharris,1996) [15] . Fickling (2006) [16] cũng cho thấy ở Châu Âu, mùa xuân đến sớm hơn và mùa thu bắt đầu muộn hơn do biến đổi 7 khí hậu. Điều này khiến cho mùa hè trở nên dài hơn, sự tăng lên của số ngày nắng nóng cũng được quan sát thấy rất rõ. 1.2. Các nghiên cứu về biến đổi khí hậu và biến đổi mùa khí hậu ở Việt Nam Trong những năm qua, Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Môi trường, cơ quan đi đầu trong các nghiên cứu về biến đổi khí hậu, đã chủ trì thực hiện hàng loạt nghiên cứu về biến đổi khí hậu như: Chiến lược quốc gia giảm phát thải khí nhà kính với chi phí thấp nhất; Vấn đề kinh tế của việc hạn chế phát thải khí nhà kính; Chiến lược quốc gia về cơ chế phát triển sạch; Nghiên cứu tác động của biến đổi khí hậu ở lưu vực sông Hương và chính sách thích nghi ở huyện Phú Vang (tỉnh Thừa Thiên Huế); Lợi ích của thích ứng với biến đổi khí hậu từ các nhà máy thủy điện vừa và nhỏ đồng bộ với phát triển nông thôn; Tác động của biến đổi khí hậu lên tài nguyên nước và các biện pháp thích ứng; Các kịch bản về nước biển dâng và khả năng giảm thiểu rủi ro do thiên tai ở Việt Nam. Viện đã chủ trì biên soạn “Thông báo quốc gia lần thứ nhất của Việt Nam cho Công ước Biến đổi khí hậu” và nhiều nghiên cứu khác. Những kết quả nghiên cứu đã giúp nâng cao hiểu biết và nhận thức về biến đổi khí hậu. Viện cũng đã chủ trì xây dựng và triển khai các chương trình quốc gia như: Chương trình mục tiêu quốc gia ứng phó với biến đổi khí hậu, kịch bản biến đổi khí hậuvà nước biển dâng cho Việt Nam, Chương trình khoa học công nghệ quốc gia về biến đổi khí hậu, các chương trình hợp tác với UNDP, ADB, với WB, với DANIDA, JICA, Hà Lan, USA v.v.. Trong thời gian gần đây nhất (2008 – 2010), Viện đã chủ trì thực hiện và hoàn thành đề tài nghiên cứu cấp nhà nước KC.08.13 “Nghiên cứu ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đến các điều kiện tự nhiên, tài nguyên thiên nhiên và đề xuất các giải pháp chiến lược phòng tránh, giảm nhẹ và thích nghi, phục vụ phát triển bền vững kinh tế xã hội ở Việt Nam”, thuộc chương trình “Khoa học và công nghệ phục vụ phòng tránh thiên tai, bảo vệ môi trường và sử dụng hợp lý tài nguyên thiên nhiên, KC.08”. Một trong những kết quả của đề tài là cuốn “Biến đổi khí hậu và tác động ở Việt Nam” đã được biên soạn nhằm giới thiệu những kiến thức cơ bản về biến đổi khí hậu, thực trạng biến đổi khí hậu toàn cầu và ở Việt Nam, kịch bản biến đổi khí hậu cho Việt Nam, tác động của 8 biến đổi khí hậu đến các ngành, lĩnh vực và các khu vực địa lí-khí hậu trong cả nước. Tương tự với tình hình chung của thế giới, hầu hết các công trình khoa học đã công bố rộng rãi ở Việt Nam tập trung vào dự báo các kịch bản Biến đổi khí hậu toàn cầu và nước biển dâng. Hầu hết các công trình đều sử dụng dự báo của IPCC, UNDP, WB có đề cập đến vùng Nam Á, Đông Nam Á và Việt Nam nhưng ở mức độ sơ bộ trên phạm vi rộng. Một số công trình nghiên cứu tiêu biểu: - Bộ Tài nguyên và Môi trường (2003) [1], Thông báo đầu tiên của Việt Nam cho công ước chung của Liên hợp quốc về biến đổi khí hậu. - Bộ Tài nguyên và Môi trường (2008), Bản dự thảo chương trình Quốc gia ứng phó với biến đổi khí hậu trình Chính phủ. Nhận định xu thế biến đổi khí hậu ở Việt Nam: Nhiệt độ trung bình ở Việt Nam có thể tăng lên 3 oC vào năm 2100. Lượng mưa có xu thế biến đổi không đồng đều giữa các vùng, có thể tăng (từ 0% đến 10%) vào mùa mưa và giảm (từ 0% đến 5%) vào mùa khô. Tính biến động của mưa tăng lên. - Nguyễn Đức Ngữ (2008) [6], Biến đổi khí hậu và khô hạn, hoang mạc hóa, Báo cáo tại Hội thảo Biến đổi khí hậu toàn cầu và giải pháp ứng phó của Việt Nam, Hà Nội, 26-29/2/2008. - Nguyễn Văn Thắng, Nguyễn Đức Ngữ, Trần Thục (2008) [8], Biến đổi khí hậu Việt Nam và giải pháp ứng phó, Viện Khí tượng Thủy văn, Hà Nội. - Bộ Tài nguyên và Môi trường (2009), Kịch bản biến đổi khí hậu, nước biển dâng cho Việt Nam. - Phan Văn Tân, 2009-2010 [10] , Nghiên cứu tác động của biến đổi khí hậu ﾧ toàn cầu đến các yếu tố và hiện tượng khí hậu cực đoan ở Việt Nam, khả năng dự báo và giải pháp chiến lược ứng phó ﾧ. Đề tài cấp Nhà nước, mã số KC08.29/06-10. Dựa trên các nghiên cứu đó, một cách tổng quan, biến đổi khí hậu ở Việt Nam có những điểm đáng lưu ý sau: - Nhiệt độ: Trong khoảng 50 năm qua (1951 - 2000), nhiệt độ trung bình năm ở Việt Nam đã tăng lên 0,7oC. Nhiệt độ trung bình năm của 4 thập kỷ gần đây (1961 - 2000) cao hơn trung bình năm của 3 thập kỷ trước đó (1931 - 1960). Nhiệt độ trung bình năm của 9 thập kỷ 1991 – 2000 ở Hà Nội, Đà Nẵng, TP. Hồ Chí Minh đều cao hơn trung bình của thập kỷ 1931 – 1940 lần lượt là 0,8; 0,4 và 0,6oC. Năm 2007, nhiệt độ trung bình năm ở cả 3 nơi trên đều cao hơn trung bình của thập kỷ 1931 – 1940 là 0,8 – 1,3oC và cao hơn thập kỷ 1991 – 2000 là 0,4 – 0,5oC. - Lượng mưa: Trên từng địa điểm, xu thế biến đổi của lượng mưa trung bình năm trong 9 thập kỷ vừa qua (1911 – 2000) không rõ rệt theo các thời kỳ và trên các vùng khác nhau, có giai đoạn tăng lên và có giai đoạn giảm xuống. Trên lãnh thổ Việt Nam, xu thế biến đổi của lượng mưa cũng rất khác nhau giữa các khu vực. - Mực nước biển: Theo số liệu quan trắc trong khoảng 50 năm qua ở các trạm Cửa Ông và Hòn Dấu cho thấy, mực nước biển trung bình đã tăng lên khoảng 20cm. - Số đợt không khí lạnh ảnh hưởng tới Việt Nam giảm đi rõ rệt trong hai thập kỷ gần đây (cuối thế kỷ XX đầu thế kỷ XXI). Năm 1994 và năm 2007 chỉ có 15-16 đợt không khí lạnh, bằng 56% trung bình nhiều năm. 6/7 trường hợp có số đợt không khí lạnh trong mỗi tháng mùa đông (XI-III) thấp dị thường (0-1 đợt) cũng rơi vào 2 thập kỷ gần đây (3/1990, 1/1993, 2/1994, 2/1997, 11/1997). Một biểu hiện dị thường gần đây nhất về khí hậu trong bối cảnh biến đổi khí hậu toàn cầu là đợt không khí lạnh gây rét đậm, rét hại kéo dài 38 ngày trong tháng 1 và tháng 2 năm 2008 gây thiệt hại lớn cho sản xuất nông nghiệp. - Bão: Những năm gần đây, số cơn bão có cường độ mạnh nhiều hơn, quỹ đạo bão dịch chuyển dần về các vĩ độ phía Nam và mùa bão kết thúc muộn hơn, nhiều cơn bão có quỹ đạo di chuyển dị thường hơn. - Số ngày mưa phùn trung bình năm ở Hà Nội giảm dần trong thập kỷ 1981 – 1990 và chỉ còn gần một nửa (15 ngày/năm) trong 10 năm gần đây. Các nghiên cứu chủ yếu đề cập đến sự biến đổi của các hiện tượng và các yếu tố khí hậu. Hoặc đánh giá tính dễ bị tổn thương, rủi ro do tác động của BĐKH đến các lĩnh vực khác nhau và các phương án thích ứng với BĐKH. Mặc dù chưa có những nghiên cứu môt cách có hệ thống tác động của biến đổi khí hậu đến biến đổi mùa khí hậu song cũng có một số bài báo đăng trên các tạp chí, hoặc các báo cáo tại các hội nghị khoa học đề cập đến vấn đề này. Chẳng hạn người ta đã nhận thấy dấu hiệu của sự dịch chuyển theo thời gian và không gian của phân bố lượng mưa, của quỹ đạo bão hoặc đã chỉ ra được sự biến đổi trong cường độ của chúng. Tuy nhiên những nghiên cứu về sự biến đổi mùa khí hậu ở Việt Nam còn rất ít, đặc biệt sự biến đổi mùa cho từng tiểu vùng khí hậu gần như là chưa có. Tại khu 10 vực Đông Bắc Việt Nam, chưa có công trình nghiên cứu nào về biến đổi mùa khí hậu. Do đó luận văn hướng đến vấn đề quan trọng này. 11 CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ SỐ LIỆU 2.1 . Số liệu nghiên cứu Khu vực Đông Bắc Việt Nam (sau đây gọi tắt là khu vực Đông Bắc) là một phần phía Đông Bắc Bộ, bao gồm một phần đồng bằng duyên hải Bắc Bộ (Quảng Ning, Hải Phòng), miền núi và trung du phía đông dãy Tam Đảo cũng nằm trong số đó (Cao Bằng, Lạng Sơn, Bắc Giang, Bắc Ninh). Vùng này có đặc điểm địa hình phía nam tương đối bằng phẳng và thấp (đồng bằng duyên hải Bắc Bộ). Phía đông bắc có các dãy núi với độ cao1000 m ÷ 2000 m, nằm theo hình nan quạt trên các hướng Đông Bắc-Tây Nam, Bắc-Nam, rồi Bắc Tây Bắc-Nam Đông Nam, chụm lại hướng về phía dãy núi Tam Đảo (đó là cánh cung Đông Triều, Bắc Sơn, Ngân Sơn, sông Gâm, và kết thúc là dãy Tam Đảo, tạo thành các sườn dẫn gió mùa Đông Bắc và gió Bắc thường thổi về mùa đông. Vùng này tiếp giáp với vịnh Bắc bộ về phía Đông Nam, phía Tây được chắn bởi dãy Tam Đảo cao hơn 2000 m, nên chịu ảnh hưởng của khí hậu Đại dương… Vì vậy, khu vực Đông Bắc chịu ảnh hưởng trực tiếp của bão nhiệt đới, về mùa hè, ít chịu ảnh hưởng của gió Lào (gió fơn). 12 Hình 2.1: Bản đồ các trạm khí tượng khu vực Đông Bắc Việt Nam Trong luận văn này sử dụng số liệu nhiệt độ trung bình ngày và tổng lượng mưa mưa ngày quan trắc tại 12 trạm tại khu vực Đông Bắc từ năm 1971 tới 2010. Danh sách các trạm bao gồm: Bắc Giang, Bảo Lạc, Bãi Cháy, Cao Bằng, Đình Lập, Hữu Lũng, Lạng Sơn, Lục Ngạn, Móng Cái, Nguyên Bình, Phủ Liễn, Sơn Động. File số liệu được định dạng ở dạng Excel với hàng ngang là các tháng và hàng dọc là các ngày trong tháng. Số liệu nhiệt độ cao nhất Tx và nhiệt độ thấp nhất Tm cũng được sử dụng trong luận văn. Bảng 2.1 Vị trí và độ cao các trạm quan trắc trong khu vực Đông Bắc Việt Nam STT Trạm Kinh độ 13 Vĩ độ Độ cao