Tài liệu Nghiên cứu, đánh giá dự tính khí hậu tương lai độ phân giải cao cho khu vực hà tĩnh luận văn ths. biến đổi khí hậu

  • Số trang: 83 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 206 |
  • Lượt tải: 0
dangvantuan

Tham gia: 02/08/2015

Mô tả:

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI KHOA SAU ĐẠI HỌC NGUYỄN GIA CƢỜNG NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ DỰ TÍNH KHÍ HẬU TƢƠNG LAI ĐỘ PHÂN GIẢI CAO CHO KHU VỰC HÀ TĨNH LUẬN VĂN THẠC SĨ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU HÀ NỘI - 2016 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI KHOA SAU ĐẠI HỌC NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ DỰ TÍNH KHÍ HẬU TƢƠNG LAI ĐỘ PHÂN GIẢI CAO CHO KHU VỰC HÀ TĨNH LUẬN VĂN THẠC SĨ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU Chuyên ngành:BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU Mã số:Chƣơng trình đào tạo thí điểm Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS. Mai Văn Khiêm HÀ NỘI - 2016 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn “Nghiên cứu, đánh giá dự tính khí hậu tương laiđộ phân giải cao cho khu vực Hà Tĩnh”là công trình nghiên cứu do cá nhân tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của Tiến sĩ Mai Văn Khiêm, không sao chép từ các công trình nghiên cứu của người khác. Số liệu và kết quả của luận văn chưa từng được công bố ở bất kì một công trình khoa học nào khác. Các thông tin thứ cấp sử dụng trong luận văn là có nguồn gốc rõ ràng, được trích dẫn đầy đủ, trung thực và đúng quy cách. Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về tính xác thực và nguyên bản của luận văn./. Hà Nội, tháng năm 2016 Tác giả luận văn Nguyễn Gia Cƣờng LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, tôi xin trân trọng cảm ơnTiến sĩMai Văn Khiêm đã tận tình hướng dẫn, định hướng nghiên cứuvà các phương pháp luận cho tôi trong suốt quá trình thực hiện nghiên cứu Luận văn thạc sỹ. Trong quá trình được nghiên cứu, học tập tại Khoa sau Đại học, Đại học Quốc gia Hà Nội, tôi đã có cơ hội được tiếp thu những kiến thức cơ bản và chuyên sâu về biến đổi khí hậu qua đó đã giúp tôi có đủ kiến thức chuyên môn cũng như kinh nghiệm trong suốt quá trình học tập, tạo cho tôi niềm say mê nghiên cứu khoa học, phục vụ hiệu quả cho quá trình nghiên cứu, thực hiện và hoàn thành Luận văn thạc sỹ của bản thân. Tôi xin trân trọng cảm ơn các thầy, cô giáo và các đồng chí Lãnh đạo cùng với các cán bộ Khoa sau Đại học,Đại học Quốc gia Hà Nội đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi về các điều kiện trong quá trình thực hiện luận văn. Xin trân trọng cảm ơn các đồng chíLãnh đạo và cán bộ của Trung tâm Nghiên cứu Khí tượng - Khí hậuđã cungcấp thông tin, tài liệu và tận tình giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện luận văn này. Trân trọng cảm ơn sự quan tâm, giúp đỡ của bạn bè, đồng nghiệp và gia đình đã luôn sát cánh, động viên, tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và hoàn thành luận văn./. Hà Nội, tháng năm 2016 Tác giả Nguyễn Gia Cƣờng MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN.................................................................................................... LỜI CẢM ƠN ......................................................................................................... MỤC LỤC ............................................................................................................... DANH MỤC BẢNG ............................................................................................... DANH MỤC HÌNH VẼ .......................................................................................... DANH MỤC KÝ HIỆU VIẾT TẮT ....................................................................... MỞ ĐẦU ............................................................................................................... 1 Chƣơng 1: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU.............................. 5 1.1. Hiểu biết về biến đổi khí hậu ......................................................................... 5 1.2. Biểu hiện của biến đổi khí hậu ....................................................................... 6 1.2.1. Trên phạm vi toàn cầu................................................................................. 6 1.2.2. Biến đổi khí hậu ở Việt Nam ....................................................................... 8 1.2.3. Biến đổi khí hậu ở khu vực tỉnh Hà Tĩnh .................................................. 10 1.3. Nghiên cứu dự tính khí hậu trên thế giới và Việt Nam................................ 11 1.3.1. Trên thế giới .............................................................................................. 12 1.3.2.Việt Nam ..................................................................................................... 17 1.4. Tính chưa chắc chắn trong dự tính khí hậu .................................................. 22 1.5. Một số nhận xét cuối Chương 1 ................................................................... 23 Chƣơng 2: PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ SỐ LIỆU ........................ 26 2.1. Phương pháp nghiên cứu .............................................................................. 26 2.1.1. Mô hình CCAM ......................................................................................... 26 2.1.2. Phương pháp phân tích xu thế .................................................................. 26 2.1.3. Phương pháp nội suy không gian.............................................................. 27 2.1.4. Đánh giá kỹ năng của mô hình ................................................................. 28 2.1.5. Phương pháp đánh giá mức độ biến đổi của khí hậu trong tương lai ...... 29 2.1.6. Phương pháp phân tích tính chưa chắc chắn trong dự tính khí hậu ........ 30 2.2. Số liệu nghiên cứu ........................................................................................ 30 Chƣơng 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ............................ 32 3.1. Xu thế và mức độ biến đổi của khí hậu gian đoạn 1961-2014 .................... 32 3.1.1. Xu thế biến đổi của nhiệt độ...................................................................... 32 3.1.2. Xu thế biến đổi của lượng mưa ................................................................. 35 3.2. Đánh giá khả năng mô phỏng của mô hình CCAM ..................................... 39 3.2.1. Kết quả đánh giá đối với trường nhiệt độ trung bình ............................... 39 3.2.2. Kết quả đánh giá với trường lượng mưa .................................................. 41 3.3. Kết quả dự tính nhiệt độ, lượng mưa cho khu vực tỉnh Hà Tĩnh ................. 43 3.3.1. Kết quả dự tính nhiệt độ trung bình khu vực tỉnh Hà Tĩnh ....................... 43 3.3.2. Kết quả dự tính lượng mưa khu vực Hà Tĩnh ........................................... 49 3.4. Tính chưa chắc chắn trong dự tính khí hậu khu vực tỉnh Hà Tĩnh .............. 55 3.4.1. Nhiệt độ ..................................................................................................... 55 3.4.2. Tính chưa chắc chắn trong dự tính lượng mưa ........................................ 57 3.5. Đánh giá mức độ tin cậy của các phương án kịch bản mô hình CCAM ..... 57 3.5.1. Kịch bản RCP4.5 ....................................................................................... 57 3.5.2. Kịch bản RCP8.5 ....................................................................................... 63 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .......................................................................... 68 1. Kết luận ........................................................................................................... 68 2. Kiến nghị ......................................................................................................... 70 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................ 71 Tiếng Việt ............................................................................................................ 71 Tiếng Anh ............................................................................................................ 72 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Mức tăng nhiệt độ và mức thay đổi lượng mưa trong 50 năm qua ở các vùng khí hậu của Việt Nam .............................................................................................9 Bảng 3.1. Sai số trung bình ME của nhiệt độ trung bình ..............................................40 Bảng 3.2. Sai số tuyệt đối trung bình MAE của nhiệt độ trung bình ............................40 Bảng 3.3. Sai số trung bình RE của lượng mưa ............................................................41 Bảng 3.4. Sai số tuyệt đối MARE của lượng mưa các trạm..........................................42 Bảng 3.5. Mức thay đổi nhiệt độ trung bình mùa xuân, hè, thu, đông và năm (°C) thời kỳ giữa thế kỷ 2046-2065 và cuối thế kỷ 2080-2099 so với thời kỳ cơ sở (1986-2005) theo kịch bản RCP4.5 và RCP8.5 từ mô hình CCAM ..................................................49 Bảng 3.6. Mức thay đổi lượng mưa xuân, hè, thu, đông và năm (%) thời kỳ giữa thế kỷ 2046-2065 và cuối thế kỷ 2080-2099 so với thời kỳ cơ sở (1986-2005) theo kịch bản RCP4.5 và RCP8.5 từ mô hình CCAM .........................................................................55 Bảng 3.7. Mức thay đổi nhiệt độ, lượng mưa mùa xuân tại Hà Tĩnh giữa thế kỷ 21 ....58 Bảng 3.8. Mức thay đổi nhiệt độ, lượng mưa mùa xuân tại Hà Tĩnh cuối thế kỷ 21 ....58 Bảng 3.9. Mức thay đổi nhiệt độ, lượng mưa mùa hè tại Hà Tĩnh giữa thế kỷ 21 ........59 Bảng 3.10. Mức thay đổi nhiệt độ, lượng mưa mùa hè tại Hà Tĩnh cuối thế kỷ 21 ......59 Bảng 3.11. Mức thay đổi nhiệt độ, lượng mưa mùa thu tại Hà Tĩnh giữa thế kỷ 21 ....59 Bảng 3.12. Mức thay đổi nhiệt độ, lượng mưa mùa thu tại Hà Tĩnh cuối thế kỷ 21 ....60 Bảng 3.13. Mức thay đổi nhiệt độ, lượng mưa mùa đông tại Hà Tĩnh giữa thế kỷ 21 .60 Bảng 3.14. Mức thay đổi nhiệt độ, lượng mưa mùa đông tại Hà Tĩnh cuối thế kỷ 21..61 Bảng 3.15. Mức thay đổi nhiệt độ, lượng mưa năm tại Hà Tĩnh giữa thế kỷ 21 ..........61 Bảng 3.16. Mức thay đổi nhiệt độ, lượng mưa năm tại Hà Tĩnh cuối thế kỷ 21...........63 Bảng 3.17. Mức thay đổi nhiệt độ, lượng mưa mùa xuân tại Hà Tĩnh giữa thế kỷ 21 ..63 Bảng 3.18. Mức thay đổi nhiệt độ, lượng mưa mùa xuân tại Hà Tĩnh cuối thế kỷ 21 ..64 Bảng 3.19. Mức thay đổi nhiệt độ, lượng mưa mùa hè tại Hà Tĩnh giữa thế kỷ 21 ......64 Bảng 3.20. Mức thay đổi nhiệt độ, lượng mưa mùa hè tại Hà Tĩnh cuối thế kỷ 21 ......64 Bảng 3.21. Mức thay đổi nhiệt độ, lượng mưa mùa thu tại Hà Tĩnh giữa thế kỷ 21 ....65 Bảng 3.22. Mức thay đổi nhiệt độ, lượng mưa mùa thu tại Hà Tĩnh cuối thế kỷ 21 ....65 Bảng 3.23. Mức thay đổi nhiệt độ, lượng mưa mùa đông tại Hà Tĩnh giữa thế kỷ 21 .66 Bảng 3.24. Mức thay đổi nhiệt độ, lượng mưa mùa đông tại Hà Tĩnh cuối thế kỷ 21..66 Bảng 3.25. Mức thay đổi nhiệt độ, lượng mưa năm tại Hà Tĩnh giữa thế kỷ 21 ..........67 Bảng 3.26. Mức thay đổi nhiệt độ, lượng mưa năm tại Hà Tĩnh cuối thế kỷ 21...........67 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1. Chuẩn sai nhiệt độ trung bình toàn cầu thời kỳ 1850-2012 so với thời kỳ 1961-1999 ........................................................................................................................7 Hình 1.2. Biến đổi nhiệt độ trung bình năm thời kỳ 1901-2012 .....................................7 Hình 1.3. Biến đổi của lượng mưa năm thời kỳ 1901-2010 và thời kỳ 1951-2010 (được tính toán và hiển thị tương tự như Hình 1.2) ...................................................................8 Hình 2.1. Các trạm khí tượng thuộc tỉnh Hà Tĩnh…………………………………….29 Hình 3.1. Xu thế biến đổi tuyến tính của nhiệt độ không khí trung bình năm (oC) tại 3 trạm khí tượng của tỉnh Hà Tĩnh, thời kỳ 1961 - 2014 .................................................32 Hình 3.2. Hệ số a1 (oC/thập kỷ) của đường xu thế tuyến tính xây dựng từ chuỗi số liệu nhiệt độ không khí trung bình các mùa trong năm tại 3 trạm của tỉnh Hà Tĩnh thời kỳ 1961-2014. .....................................................................................................................33 Hình 3.3. Xu thế biến đổi tuyến tính của nhiệt độ không khí trung bình mùa xuân (oC) tại 3 trạm tiêu biểu của tỉnh Hà Tĩnh, thời kỳ 1961-2014. ............................................34 Hình 3.4. Xu thế biến đổi tuyến tính của nhiệt độ không khí trung bình mùa hè (oC) tại 3 trạm tiêu biểu của tỉnh Hà Tĩnh, thời kỳ 1961-2014 ..................................................34 Hình 3.5. Xu thế biến đổi tuyến tính của nhiệt độ không khí trung bình mùa thu (oC) tại 3 trạm tiêu biểu của tỉnh Hà Tĩnh, thời kỳ 1961-2014 .............................................35 Hình 3.6. Xu thế biến đổi tuyến tính của nhiệt độ không khí trung bình mùa đông (oC) 3 số trạm tiêu biểu của tỉnh Hà Tĩnh, thời kỳ 1961-2014..............................................35 Hình 3.7. Xu thế biến đổi tuyến tính của lượng mưa năm (mm) tại 3 trạm khí tượng của tỉnh Hà Tĩnh, thời kỳ 1961-2014 ....................................................................................36 Hình 3.8. Hệ số a1 (mm/thập kỷ) của đường xu thế tuyến tính xây dựng từ chuỗi số liệu lượng mưa các mùa trong năm tại 3 trạm khí tượng của tỉnh Hà Tĩnh thời kỳ 19612014 ...............................................................................................................................37 Hình 3.9. Xu thế biến đổi tuyến tính của lượng mưa mùa xuân (mm) tại 3 trạm khí tượng của tỉnh Hà Tĩnh, thời kỳ 1961-2014 ..................................................................37 Hình 3.10. Xu thế biến đổi tuyến tính của lượng mưa mùa hè (mm) tại 3 trạm khí tượng của tỉnh Hà Tĩnh, thời kỳ 1961-2014 ......................................................................................38 Hình 3.11. Xu thế biến đổi tuyến tính của lượng mưa mùa thu (mm) tại 3 trạm khí tượng của tỉnh Hà Tĩnh, thời kỳ 1961-2014 ..................................................................38 Hình 3.12. Xu thế biến đổi tuyến tính của lượng mùa mùa đông (mm) tại 3 trạm khí tượng của tỉnh Hà Tĩnh, thời kỳ 1961-2014 ..................................................................39 Hình 3.13. Biến trình năm của nhiệt độ quan trắc và mô phỏng tại 3 trạm trong khu vực Hà Tĩnh ...................................................................................................................41 Hình 3.14. Biến trình năm của lượng mưa quan trắc và mô phỏng tại 3 trạm trong khu vực tỉnh Hà Tĩnh ............................................................................................................42 Hình 3.15. Mức thay đổi nhiệt độ trung bình mùa xuân (°C) khu vực Hà Tĩnh so với thời kỳ cơ sở theo kịch bản RCP4.5 và RCP8.5 .............................................................43 Hình 3.16. Mức thay đổi nhiệt độ trung bình mùa hè (°C) khu vực Hà Tĩnh so với thời kỳ cơ sở theo kịch bản RCP4.5 và RCP8.5 ...................................................................45 Hình 3.17. Mức thay đổi nhiệt độ trung bình mùa thu (°C) khu vực Hà Tĩnh so với thời kỳ cơ sở theo kịch bản RCP4.5 và RCP8.5 ...................................................................46 Hình 3.18. Mức thay đổi nhiệt độ trung bình mùa đông (°C) khu vực Hà Tĩnh so với thời kỳ cơ sở theo kịch bản RCP4.5 và RCP8.5 ............................................................47 Hình 3.19. Mức thay đổi nhiệt độ trung bình năm (°C) khu vực Hà Tĩnh so với thời kỳ cơ sở theo kịch bản RCP4.5 và RCP8.5 ........................................................................48 Hình 3.20. Mức thay đổi lượng mưa mùa xuân (%) khu vực Hà Tĩnh so với thời kỳ cơ sở theo kịch bản RCP4.5 và RCP8.5 .............................................................................50 Hình 3.21. Mức thay đổi lượng mưa mùa hè (%) khu vực Hà Tĩnh so với thời kỳ cơ sở theo kịch bản RCP4.5 và RCP8.5 ..................................................................................51 Hình 3.22. Mức thay đổi lượng mưa mùa thu (%) khu vực Hà Tĩnh so với thời kỳ cơ sở theo kịch bản RCP4.5 và RCP8.5 .............................................................................52 Hình 3.23. Mức thay đổi lượng mưa mùa đông (%) khu vực Hà Tĩnh so với thời kỳ cơ sở theo kịch bản RCP4.5 và RCP8.5 .............................................................................53 Hình 3.24. Mức thay đổi lượng mưa năm (%) khu vực Hà Tĩnh so với thời kỳ cơ sở theo kịch bản RCP4.5 và RCP8.5 ..................................................................................54 Hình 3.25. Mức biến đổi của nhiệt độ năm theo kịch bản RCP4.5 ...............................56 Hình 3.26. Mức biến đổi của nhiệt độ năm theo kịch bản RCP8.5 ...............................56 Hình 3.27. Mức biến đổi của lượng mưa năm theo kịch bản RCP4.5 ..........................57 DANH MỤC KÝ HIỆU VIẾT TẮT CCAM: Conformal Cubic Atmospheric Model - Mô hình khí quyển lập phương bảo giác BĐKH: Biến đổi khí hậu IPCC: Intergovernmental Panel on Climate Change - Tổ chức liên chính phủ về Biến đổi khí hậu AR4: Báo cáo lần thứ 4 của IPCC AR5: Báo cáo lần thứ 5 của IPCC NBD: Nước biển dâng RCP: Representative Concentration Pathways - Đường phân bố nồng độ khí nhà kính đại diện GCM: Các mô hình động lực quy mô toàn cầu IMHEN: Viện Khoa học Khí tượng, Thủy văn và Biến đổi khí hậu SST: Nhiệt độ bề mặt nước biển NN: Thuật toán nội suy điểm lưới Natural Neighbor ME: Sai số trung bình của nhiệt độ MAE: Sai số tuyệt đối trung bình của nhiệt độ RE: Sai số tương đối của lượng mưa MARE: Sai số tuyệt đối của lượng mưa MỞ ĐẦU Biến đổi khí hậu, với những biểu hiện rõ rệt nhất của nó là sự nóng lênvà mực nước biển dâng trên phạm vi toàn cầu, đây là một trong những thách thức lớn nhất đối với nhân loại. Biến đổi khí hậu (BĐKH) đã, đang và sẽ tác động nghiêm trọng đến sản xuất, đời sống và môi trường trên phạm vi toàn cầu như: Nhiệt độ tăng, mực nước biển dâng gây ngập lụt, gây nhiễm mặn nguồn nước, ảnh hưởng lớn đến sản xuất nông nghiệp, gây rủi ro lớn đối với công nghiệp và tác động lớn đến kinh tế - xã hội. Trong những năm gần đây, khí hậu Việt Nam nói chung và khí hậu khu vực tỉnhHà Tĩnh nói riêngđã có những biến đổi bất thường, khiến cho vùng đất vốn nhiều thiên tai này phải chịu thêm những khó khăn, ảnh hưởng rất lớn đến sự phát triển kinh tế - xã hội…Ngoài những đợt thiên tai như bão, lũ xảy ra mang tính thường niên, thời gian qua tỉnh Hà Tĩnh còn phải đối mặt với những biến đổi bất thường như nắng nóng gay gắt, rét đậm, rét hại kéo dài, xuất hiện những đợt rét hại kéo dài, hay ngập lụtở các con sông kéo dàihơn so với những thập niên trước. Ở Việt Nam, kịch bản biến đổi khí hậu chính thức được Bộ Tài nguyên và Môi trường công bố vào năm 2009 và kịch bản này được cập nhật vào năm 2012 đã cung cấp các cơ sở khoa học để các Bộ, ngành và địa phương làm căn cứ đánh giá các tác động của BĐKH và xây dựng kế hoạch hành động ứng phó. Với những nghiên cứu quy mô và chuyên sâu của các quốc gia, các tổ chức và các nhà khoa học trên toàn cầu, con người ngày càng có những hiểu biết sâu rộng hơn về khoa học BĐKH cũng như những tác động của nó đối với môi trường, kinh tế và xã hội. Chính vì vậy, Tổ chức liên chính phủ về Biến đổi khí hậu (IPCC) đã không ngừng cập nhật các kịch bản để bổ sung những thông tin và hiểu biết mới nhất của nhân loại nhằm hoàn thiện hơn nữa các kịch bản BĐKH và nước biển dâng (NBD) toàn cầu. Cho cho tới nay, IPCC đã thực hiện 05 lần xây dựng và cập nhật kịch bản BĐKH và NBD thông qua các lần báo cáo đánh giá: lần thứ nhất vào năm 1990, lần thứ hai vào năm 1995, lần thứ ba vào năm 2001, lần thứ tư vào năm 2007 (AR4) và gần đây nhất năm 2013 là báo cáo lần thứ năm (AR5). 1 Một trong những điểm mới đầu tiên đáng chú ý trong AR5 là IPCC đã xây dựng kịch bản dựa trên cách tiệm cận mới về kịch bản phát thải, kịch bản phát thải chuẩn (Benchmark Emissions Scenarios) hay đường phân bố nồng độ khí nhà kính đại diện “Representative Concentration Pathways-RCPs). Các RCP được lựa chọn sao cho đại diện được các nhóm kịch bản phát thải và đảm bảo bao gồm được khoảng biến đổi của nồng độ các khí nhà kính trong tương lai một cách hợp lý. Các RCP cũng đảm bảo tính tương đồng với các kịch bản SRES (IPCC, 2007). Điểm đáng lưu ý trong báo cáo lần này của IPCC là việc ứng dụng các mô hình động lực với quy mô toàn cầu (GCM) trong nghiên cứu về BĐKH và xây dựng các kịch bản khí hậu. Nếu như trong năm 2007, IPCC đã triển khai dự án nghiên cứu tổ hợp các mô hình khí hậu (CMIP3) nhằm mục đích thu thập dữ liệu đầu ra của 21 mô hình toàn cầu khác nhau phục vụ cho AR4 thì trong AR5 của IPCC, dự án CMIP5 đã được thực hiện với tổ hợp của gần 50 mô hình toàn cầu. Điểm khác biệt quan trọng của dự án CMIP5 so với CMIP3 là các mô hình trong CMIP5 chạy với kịch bản nồng độ khí nhà kính RCP. Về mặt khoa học, CMIP5 tập trung vào ba khía cạnh chính mà CMIP3 còn hạn chế, cụ thể: (1) Đánh giá cơ chế quyết định sự khác biệt trong mô phỏng của các mô hình đối với chu trình các-bon và mây; (2) Đánh giá khả năng mô phỏng của mô hình đối với các hiện tượng có quy mô thập kỷ; và (3) Tìm nguyên nhân dẫn tới việc các mô hình mô phỏng rất khác nhau đối với cùng một kịch bản (http://cmip- pcmdi.llnl.gov/cmip5/). Một điểm đáng lưu ý khác là thời kỳ cơ sở được lựa chọn để so sánh là 1986-2005, thay cho thời kỳ 1980-1999 như lần công bố trước đây. Cũng trong báo cáo AR5, IPCC đã bổ sung các đánh giá toàn diện hơn về mức độ biến đổi của cực đoan khí hậu (SREX) và xuất bản tập Atlas biến đổi hậu mà trong báo cáo AR4 không có hoặc chưa đầy đủ. Tuy nhiên, các mô hình khí hậu toàn cầu được sử dụng để xây dựng các kịch bản BĐKH toàn cầu thường có độ phân giải thấp (khoảng 125 - 400 km), không chi tiết đủ cho việc phân tích, đánh giá BĐKH và tác động của nó ở quy mô khu vực. Do đó, để xây dựng các kịch bản BĐKH ở cấp quốc gia, vùng lãnh thổ và địa phương người ta thường hạ thấp quy mô (downscale) sản phẩm của mô hình toàn cầu bằng các mô hình thống kê hoặc mô hình khí hậu khu vực. 2 Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của năng lực tính toán, các mô hình khu vực có độ phân giải cao ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong cập nhật kịch bản BĐKH cho các khu vực quy mônhỏ. Đối với Việt Nam, mô hình khí quyển lập phương bảo giác(CCAM) đã được ứng dụng trong xây dựng kịch bản biến đổi khí hậu độ phân giải cao cho Việt Nam. Dự ándo Tổ chức Nghiên cứu Khoa học và Công nghiệpLiên bang Úc (CSIRO) phối hợp với Viện Khoa học Khí tượng, Thủy văn và Biến đổi khí hậu (IMHEN) và Trường Đại học Khoa học Tự nhiên thực hiện, bước đầu đã xây dựng các kịch bản BĐKH độ phân giải cao (10kmx10km) cho 07 vùng khí hậu của Việt Nam, việc xây dựng kịch bản BĐKH cho các khu vực nhỏ hơn (quy mô cấp tỉnh) cũng đã được thực hiện ở một số tỉnh dựa trên phương pháp chi tiết hóa thống kê và số liệu các kịch bản phát thải trong CMIP3. Với lộ trình cập nhật kịch bản BĐKH dựa trên các kịch bản nồng độ khí nhà kính trong CMIP5 của IPCC và Việt Nam, việc cập nhật kịch bản BĐKH cho quy mô cấp tỉnh bằng phương pháp chi tiết hóa động lực vẫn là một vấn đề mới cần quan tâm nghiên cứu. Trong khuôn khổ Luận văn này, tác giả tập trung nghiên cứu, phân tích và đánh giá kết quả dự tính khí hậu chi tiết, độ phân giải cao cho khu vực tỉnh Hà Tĩnh theo kết quả tính toán của mô hình CCAM với độ phân giải 10km x 10km. Các nội dung nghiên cứu chính bao gồm: Tìm hiểu về mô hình và kết quả tính toán đã có; thực hiện chiết xuất và xử lý các kết quả dự tính khí hậu của các mô hình khí hậu khu vực; đánh giả khả năng mô phỏng của mô hình; phân tích kết quả dự tính và đánh giá tính chưa chắc chắn trong các dự tính đối với nhiệt độ, lượng mưa vào giữa và cuối thế kỷ 21 theo hai kịch bản trung bình thấp RCP4.5 và cao RCP8.5.Ngoài phần mở đầu, kết luận, phụ lục và tài liệu tham khảo luận văn được bố cục làm 3 chương sau đây: Chƣơng 1: Tổng quan các vấn đề nghiên cứu, chương này đề cập những nghiên cứu trong và ngoài nước liên quan đến BĐKH, dự tính khí hậu. Chƣơng 2: Phƣơng pháp nghiên cứu và số liệu, chương này trình bày phương pháp nghiên cứu được sử dụng trong luận văn, chi tiết về số liệu dùng để tính toán, nghiên cứu. 3 Chƣơng 3: Kết quả nghiên cứu và thảo luận, chương này đưa ra kết quả nghiên cứu về đánh giả khả năng mô phỏng của mô hình; phân tích kết quả dự tính và đánh giá tính chưa chắc chắn trong các dự tính đối với nhiệt độ, lượng mưa vào giữa và cuối thế kỷ 21 theo hai kịch bản trung bình thấp RCP4.5 và cao RCP8.5. 4 Chƣơng 1: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Hiểu biết về biến đổi khí hậu Hiệu ứng nhà kính đã được con người biết đến từ lâu với vai trò của các khí nhà kính có trong bầu khí quyển (như các khí Cácbô níc, Mê tan, Ôxít Nitơ…) giữ nhiệt độ của trái đất đủ ấm cho sự sống của con người và sinh vật trên trái đất. Hiện nay khái niệm “biến đổi khí hậu” và sự nóng lên toàn cầu không còn xa lạ và được đánh giá tiềm ẩn nhiều nguy cơ do các tác động của nó. Nhiệt độ toàn cầu gia tăng cùng với sự thay đổi trong phân bố năng lượng trên bề mặt Trái đất và bầu khí quyển đã dẫn đến sự biến đổi của các hệ thống hoàn lưu khí quyển và đại dương mà hậu quả của nó là sự biến đổi của các cực trị thời tiết và khí hậu. Nhiều bằng chứng đã chứng tỏ rằng, thiên tai và các hiện tượng cực đoan ngày càng gia tăng ở nhiều vùng trên Trái đất mà nguyên nhân là do sự biến đổi bất thường của các hiện tượng thời tiết, khí hậu cực đoan. Nguyên nhân của biến đổi khí hậu có thể do các quá trình tự nhiên bên trong hệ thống khí hậu, hoặc do tác động bên ngoài hoặc do tác động của con người(sử dụng quá mức nhiên liệu hóa thạch, hoạt động sản xuất nông nghiệp, chặt phá rừng, thay đổi mục đích sử dụng đất…).Các đánh giá liên quan đến nguyên nhân gây ra BĐKH do hoạt động của con người do IPCC công bố đã có những thay đổi qua mỗi lần công bố: - Trong báo cáo của IPCC 1995: Cho rằng hoạt động con người chỉ đóng góp vào 50% nguyên nhân gây ra BĐKH [23]; - Trong báo cáo của IPCC 2001: Sau nhiều khảo sát và đánh giá khoa học thì kết quả chỉ ra rằng hoạt động con người đóng góp vào 67% nguyên nhân gây ra BĐKH [24]; - Trong báo cáo của IPCC 2007: Một loạt các nghiên cứu được thực hiện, kết quả chỉ ra rằng hoạt động con người đóng góp vào 90% nguyên nhân gây ra BĐKH [25]; - Và theo bản báo cáo của IPCC gần đây nhất công bố năm 2013 đã kết luận rằng hoạt động con người đóng góp vào 95% nguyên nhân gây ra BĐKH [26]. 5 1.2. Biểu hiện của biến đổi khí hậu 1.2.1. Trên phạm vi toàn cầu Trên quy mô toàn cầu, các quan trắc cho thấy nhiệt độ tăng trong giai đoạn 1901-2012 với mức tăng khoảng 0,89oC; riêng giai đoạn 1950-2012, nhiệt độ đã tăng khoảng 0,72oC (Hình 1.2). Có thể thấy, nhiệt độ trung bình toàn cầu chủ yếu tăng mạnh mẽ trong những năm gần đây, trong khi giai đoạn trước đó gần như không thay đổi. Từ giữa thế kỷ 20, nhiệt độ trung bình toàn cầu có chiều hướng tăng nhanh đáng kể với mức tăng khoảng 0,12oC/thập kỷ trong thời kỳ 1901-2012 (Hình 1.1). Trong báo cáo AR5, IPCC đưa ra nhận định nhiệt độ có xu thế tăng nhanh hơn ở các vùng vĩ độ cao so với vùng vĩ độ thấp; tăng nhanh hơn ở vùng sâu trong lục địa so với vùng ven biển và hải đảo. Trong giai đoạn 1901-2012, mức tăng nhiệt độ cao nhất lên tới khoảng 2,5 oC; mức tăng thấp nhất khoảng từ 0 đến 0,2oC. Báo cáo AR5 cũng khẳng định số ngày và đêm lạnh có xu thế giảm; ngược lại số ngày và đêm nóng cùng số đợt nắng nóng có xu thế gia tăng. Cùng với sự tăng nhanh của nhiệt độ, diện tích băng cũng có xu thế giảm, giảm đáng kể nhất trong những năm gần đây[26]. 6 a) Trung bình năm b) Trung bình thập kỷ Hình 1.1. Chuẩn sai nhiệt độ trung bình toàn cầu thời kỳ 1850-2012so với thời kỳchuẩn 1961-1999 M ức ch ên h lệc h nh iệt độ o (Nguồn: IPCC, 2013) (C ) so Hình 1.2.Biến đổi nhiệt độ trung bình năm thời kỳ 1901-2012 vớ (Nguồn: IPCC, 2013) i Trên phạm vi toàn cầu lượng mưa có xu thế tăng lên rõ ràng nhất ở các th vùng vĩ độ trung bình và vĩ độ cao; ngược lại, nhiều khu vực nhiệt đới có xu ời thế giảm. Xu thế tăng/giảm của lượng mưa phản ánh rõ ràng hơn trong giai kỳ 19 7 61 đoạn 1951-2010 so với giai đoạn 1901-2010 (Hình 1.3). Trong đó, xu thế tăng rõ ràng nhất ở khu vực Châu Mỹ, Tây Âu và Úc; xu thế giảm rõ ràng nhất ở khu vực Châu Phi và Trung Quốc. IPCC nhận định số vùng có số đợt mưa lớn tăng nhiều hơn số vùng có số đợt mưa lớn giảm. Hạn hán không có xu thế rõ ràng do hạn chế về số liệu quan trắc và đánh giá h ạn hán. Xu thế tầ n số bão chưa rõ ràng, tuy nhiên gần như chắc chắn rằng số cơn bão mạnh cũng như cường độ của các cơn bão mạnh đã gia tăng [26]. Hình 1.3.Biến đổi của lượng mưa năm thời kỳ 1901-2010 và thời kỳ 1951-2010 (được tính toán và hiển thị tương tự như Hình 1.2) (Nguồn: IPCC, 2013) 1.2.2. Biến đổi khí hậu ở Việt Nam Theo báo cáo kịch bản biến đổi khí hậu của Bộ Tài Nguyên và Môi trường công bố năm 2012 [4],ở Việt Nam, xu thế biến đổi của nhiệt độ và lượng mưa là rất khác nhau trên các vùng trong 50 năm qua (1961-2010) (Bảng 1.1). Nhiệt độ trung bình năm tăng khoảng 0,5oC trên phạm vi cả nước và lượng mưa có xu hướng giảm ở phía Bắc, tăng ở phía Nam lãnh thổ.Vào mùa đông, nhiệt độ tăng nhanh hơn ở vùng Tây Bắc Bộ, Đông Bắc Bộ, Đồng bằng Bắc Bộ, Bắc Trung Bộ (khoảng từ 1,3đến1,5oC/50 năm). Nam Trung Bộ, Tây Nguyên và Nam Bộ có nhiệt độ tháng 1 tăng chậm hơn so với các vùng khí hậu phía Bắc (khoảng từ 0,6đến0,9oC/50 năm). Tính trung bình cho cả nước, nhiệt độ mùa đông ở nước ta đã tăng lên 1,2oC trong 50 năm qua. Nhiệt độ tháng 7 tăng khoảng từ 0,3đến0,5oC/50 năm trên tất cả các vùng khí hậu của nước ta. Nhiệt 8 độ trung bình năm tăng từ 0,5đến0,6oC/50 năm ở Tây Bắc, Đông Bắc Bộ, Đồng bằng Bắc Bộ, Bắc Trung Bộ, Tây Nguyên và Nam Bộ còn mức tăng nhiệt độ trung bình năm ở Nam Trung Bộ thấp hơn, chỉ vào khoảng 0,3oC/50 năm.Mức biến đổi nhiệt độ cực đại trên toàn Việt Nam nhìn chung dao động trong khoảng từ -3oC đến 3oC. Mức thay đổi nhiệt độ cực tiểu chủ yếu dao động trong khoảng từ -5oC đến 5oC. Xu thế chung của nhiệt độ cực đại và cực tiểu là tăng, tốc độ tăng của nhiệt độ cực tiểu nhanh hơn so với nhiệt độ cực đại, phù hợp với xu thế chung của BĐKH toàn cầu. Bảng 1.1.Mức tăng nhiệt độ và mức thay đổi lượng mưa trong 50 năm qua ở các vùng khí hậu của Việt Nam Nhiệt độ (oC) Vùng khí hậu Tháng 1 Tháng 7 Lƣợng mƣa (%) Năm Mùa Mùa khô mƣa(T5 (T11 - T4) T10) Năm Tây Bắc Bộ 1,4 0,5 0,5 6 -6 -2 Đông Bắc Bộ 1,5 0,3 0,6 0 -9 -7 Đồng bằng Bắc Bộ 1,4 0,5 0,6 0 -13 -11 Bắc Trung Bộ 1,3 0,5 0,5 4 -5 -3 Nam Trung Bộ 0,6 0,5 0,3 20 20 20 Tây Nguyên 0,9 0,4 0,6 19 9 11 Nam Bộ 0,8 0,4 0,6 27 6 9 (Nguồn: IMHEN/2012) Lượng mưa vào mùa khô (tháng 11 đến tháng 4) tăng lên rất ít hoặcbiến đổi không đáng kể ở các vùng khí hậu phía Bắc và tăng mạnh mẽ ở các vùng khí hậu phía Nam trong 50 năm qua. Lượng mưa vào mùa mưa (tháng 5 đến tháng 10) giảm từ 5 đến hơn 10% trên đa phần diện tích phía Bắc nước ta và tăng khoảng 5 đến 20% ở các vùng khí hậu phía Nam trong 50 năm qua. Xu thế diễn biến của lượng mưa trong năm tương tự như lượng mưa vào mùa mưa, tăng ở các vùng khí hậu phía Nam và giảm ở các vùng khí hậu phía Bắc. Khu vực Nam Trung Bộ có lượng mưa mùa khô, mùa mưa và lượng mưa năm tăng mạnh nhất so với các vùng khác ở nước ta, nhiều nơi đến 20% trong 50 năm qua (Bảng 1.1).Lượng mưa ngày 9 cực đại tăng lên ở hầu hết các vùng khí hậu, nhất là trong những năm gần đây. Số ngày mưa lớn cũng có xu thế tăng lên tương ứng, nhiều biến động mạnh xảy ra ở khu vực miền Trung. 1.2.3. Biến đổi khí hậu ở khu vực tỉnh Hà Tĩnh Với hệ quả nước biển dâng do BĐKH thì nơi chịu tác động lớn nhất ở nước ta xảy ra tại khu vực đồng bằng sông Cửu Long và đồng bằng sông Hồng. Trong khi đó, với điều kiện địa lý phức tạp như vùng duyên hải miền Trung và đáng chú ý nhất là khu vực Bắc Trung Bộ thì đây là một trong những nơi chịu ảnh hưởng nhiều nhất bởi thiên tai. Thực tiễn cho thấy đây là khu vực đã và đang chịu ảnh hưởng từ ít nhất 8 loại hình do thiên tai, hiểm họa gây ra bao gồm: bão, lũ (kể cả lũ quét), lụt, hạn hán, sạt lở đất, lốc, xâm nhập mặn và xói lở bờ sông [9]. Trong đó, tỉnh Hà Tĩnh là một trong những địa phương thuộc khu vực chịu nhiều tác động nhất của BĐKH đến đời sống kinh tế, môi trường sống và sức khỏe người dân...Biểu hiện của BĐKH ở tỉnh Hà Tĩnh cũng thể hiện khá rõ ràng trong những năm qua với nhiều sự kiện đã xảy ra trong thực tế. Ngoài những đợt thiên tai như bão, lũ có tính thường niên, thời gian qua tỉnh Hà Tĩnh còn phải đối mặt với những biến đổi bất thường như nắng nóng gay gắt, rét đậm, rét hại kéo dài như đợt rét hại kéo dài mùa đông xuân 20082009 với nhiệt độ xuống thấp nhất trong vòng 40 năm qua hay đợt nắng nóng trên dưới 40oC trong suốt 10 ngày liền vào tháng 7/2010 gây nên sự cạn kiệt ở các con sông. Tháng 6/2010, sông La tại Linh Cảm mực nước tụt xuống -143cm, thấp nhất trong chuỗi quan trắc từ trước tới nay. Thêm vào đó, thời gian ngập lụt ở các con sông cũng kéo dài hơn so với những thập niên trước, như sông Ngàn Sâu trong các năm 2008, 2009, 2010 đều kéo dài trên dưới 20 ngày [17]. Theo nghiên cứu gần đây nhất của Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Hà Tĩnh, nhiệt độ trung bình trên địa bàn tỉnh tính theo thập kỷ tăng từ 0,1đến0,2oC, nhiệt độ trung bình giai đoạn 2000-2010 so với 10đến30 năm trước đây tăng từ 0,3đến0,6oC, riêng vùng Hương Khê tăng từ 0,7đến1,4oC. Trong khi đó, lượng mưa lại có xu hướng giảm hẳn với sự biến động lớn cả về không gian, thời gian 10
- Xem thêm -