Tài liệu Nghiên cứu đánh giá một số đặc trưng khí hậu vùng đông bắc

F7 BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ MỘT SỐ ĐẶC TRƯNG KHÍ HẬU VÙNG ĐÔNG BẮC CHUYÊN NGÀNH: KHÍ TƯỢNG - KHÍ HẬU HỌC LÊ XUÂN ĐỨC HÀ NỘI, NĂM 2018 BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ MỘT SỐ ĐẶC TRƯNG KHÍ HẬU VÙNG ĐÔNG BẮC LÊ XUÂN ĐỨC CHUYÊN NGÀNH: KHÍ TƯỢNG - KHÍ HẬU HỌC MÃ SỐ: 60440222 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS. PHẠM VŨ ANH HÀ NỘI, NĂM 2018 CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI Cán bộ hướng dẫn chính: PGS. TS Phạm Vũ Anh Cán bộ chấm phản biện 1: TS. Nguyễn Đăng Quang Cán bộ chấm phản biện 2: TS. Vũ Văn Thăng Luận văn được bảo vệ tại: HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI Ngày 22 tháng 09 năm 2018 iii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn “Nghiên cứu đánh giá một số đặc trưng khí hậu vùng Đông Bắc” đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả được trình bày trong luận văn là trung thực và chưa được ai công bố trong công trình nào khác. TÁC GIẢ LUẬN VĂN Lê Xuân Đức iv LỜI CẢM ƠN Luận văn thạc sĩ chuyên ngành Khí tượng - Khí hậu học “Nghiên cứu đánh giá một số đặc trưng khí hậu vùng Đông Bắc” đã hoàn thành trong tháng 7 năm 2018. Trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn, tác giả đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ của thầy cô, bạn bè và gia đình. Trước hết tác giả luận văn xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới PGS.TS Phạm Vũ Anh đã trực tiếp hướng dẫn và giúp đỡ trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn này. Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Khoa Khí tượng - Thủy văn, Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội đã giảng dạy, truyền đạt kiến thức, tạo điều kiện và hướng dẫn trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn. Xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè và đồng nghiệp đã tạo mọi điều kiện để tác giả có thể hoàn thành luận văn này. Trong khuôn khổ một luận văn, do sự giới hạn về thời gian và kinh nghiệm nên không tránh khỏi những thiếu sót. Vì vậy tác giả rất mong nhận được ý kiến đóng góp quý báu của thầy cô và các bạn để tác giả hoàn thiện hơn nữa luận văn tốt nghiệp này. Xin trân trọng cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng 07 năm 2018 Tác giả Lê Xuân Đức v MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN................................................................................................. iv LỜI CẢM ƠN ....................................................................................................... v MỤC LỤC ............................................................................................................ vi DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ........................................ viii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU ........................................................................ ix DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ............................................................... x THÔNG TIN TÓM TẮT LUẬN VĂN............................................................... 12 MỞ ĐẦU ............................................................................................................. 13 1. Tính cấp thiết của đề tài .......................................................................... 13 2. Mục tiêu của đề tài ................................................................................... 15 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu........................................................... 16 4. Bố cục của luận văn.................................................................................. 16 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU..................................... 17 1.1 Tổng quan về khu vực nghiên cứu ....................................................... 17 1.1.1 Điều kiện tự nhiên .............................................................................. 17 1.1.2. Đặc điểm khí hậu .............................................................................. 17 1.2 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước ......................................... 19 1.2.1 Ngoài nước ......................................................................................... 19 1.2.2 Trong nước ........................................................................................ 22 1.3 Nhận xét Chương 1 ................................................................................ 25 CHƯƠNG 2. SỐ LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ......................... 27 2.1 Thu thập số liệu phục vụ nghiên cứu ................................................... 27 2.2 Phương pháp nghiên cứu....................................................................... 31 2.2.1 Phương pháp thống kê trong tính toán các đặc trưng khí hậu ........... 31 2.2.2 Phương pháp đánh giá đặc điểm về xu thế biến đổi .......................... 32 2.2.3 Phương pháp phân tích theo không gian ............................................ 33 2.2.4. Phương pháp xác định các tiểu vùng khí hậu theo chỉ tiêu lượng mưa ............................................................................................................................. 34 2.3. Nhận xét Chương 2 ............................................................................... 36 vi CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ........................................................... 37 3.1 Đánh giá đặc trưng nhiệt độ trên khu vực Đông Bắc ......................... 37 3.1.1 Đặc trưng nhiệt độ tháng và năm theo số liệu quan trắc .................... 37 3.1.3. Đặc điểm phân bố theo không gian của đặc trưng nhiệt độ .............. 51 3.1.4 Xu thế biến đổi của đặc trưng nhiệt độ khu vực Đông Bắc ............... 58 3.2 Đặc trưng nhiều năm khu vực Đông Bắc ............................................. 63 3.2.1 Một số hiện tượng cực đoan liên quan đến nhiệt độ .......................... 63 3.2.2 Đặc điểm lượng mưa năm và các tháng ............................................. 67 3.2.3. Đặc điểm phân bố theo không gian của lượng mưa trên khu vực Đông Bắc ............................................................................................................. 75 3.2.4 Đặc điểm về các hiện tượng cực đoan liên quan đến lượng mưa ...... 79 3.2.5 Đặc điểm về xu thế biến đổi của lượng mưa ..................................... 87 3.3 Bước đầu xác định các tiểu vùng khí hậu thuộc khu vực Đông Bắc . 90 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ............................................................................. 95 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 99 PHỤ LỤC ............................................................ Error! Bookmark not defined. Phụ lục 1. Biến trình năm của nhiệt độ (0C) thời kỳ 1970 - 2017 tại các trạm thuộc khu vực Đông Bắc ........................................ Error! Bookmark not defined. Phụ lục 2. Biến trình năm của lượng mưa (mm) thời kỳ 1970 - 2017 tại các trạm thuộc khu vực Đông Bắc................................ Error! Bookmark not defined. Phụ lục 3. Kết quả tính toán nhiệt độ tối cao (Tx) trung bình (0C).... Error! Bookmark not defined. Phụ lục 4. Kết quả tính toán nhiệt độ tối thấp (Tn) trung bình (0C) ........ Error! Bookmark not defined. Phụ lục 5. Lượng mưa ngày lớn nhất tháng thời kỳ 1970 - 2017 khu vực Đông Bắc ................................................................ Error! Bookmark not defined. vii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Từ viết tắt BĐKH Biến đổi khí hậu AT Bản đồ thời tiết ATNĐ Áp thấp nhiệt đới CFSR Số liệu tái phân tích của hệ thống dự báo khí hậu (Climate Forecast System Reanalysis) GIS Hệ thống thông tin địa lý (Geographic Information System) GPCP Số liệu mưa lưới toàn cầu (Global Precipitation Climatology Project ) ITCZ Dải hội tụ nhiệt đới (Inter Tropical Convergence Zone) KKL Không khí lạnh KTTV Khí tượng thủy văn NCEP NCAR NOAA Trung tâm Dự báo Môi trường Quốc gia Mỹ (National Centers for Environmental Prediction) Trung tâm Nghiên cứu Khí quyển Quốc gia Mỹ (National Center for Atmospheric Research) Cơ quan Quản lý Khí quyển và Đại dương Quốc gia Mỹ (National Oceanic and Atmospheric Administration) WMO Tổ chức Khí tượng Thế giới (World Meteorological Organization) Ttb Nhiệt độ trung bình Tx Nhiệt độ tối cao Tn Nhiệt độ tối thấp Txx Nhiệt độ tối cao tuyệt đối Tnn Nhiệt độ tối thấp tuyệt đối viii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 2.1. Danh sách các trạm khí tượng được sử dụng trong nghiên cứu ................... 28 Bảng 2.2. Chỉ số ONI (0C) được thu thập từ CPC (màu đỏ: El Nino; màu xanh: La Nina) .............................................................................................................................. 30 Bảng 2.3. Tiêu chuẩn tin cậy của r ................................................................................33 Bảng 3.1. Nhiệt độ tối cao tuyệt đối (Txx) tháng và năm (0C) tại các trạm thuộc khu vực Đông Bắc ................................................................................................................43 Bảng 3.2. Nhiệt độ tối thấp tuyệt đối (Tnn) tháng và năm (0C) thời kỳ 1970 - 2017 các trạm thuộc khu vực Đông Bắc................................................................................48 Bảng 3.3. Kết quả tính toán mức độ biến đổi của Ttb tháng và năm (0C/48 năm) và kiểm nghiệm xu thế biển đổi (thỏa mãn mức độ tin cậy 95% được bôi vàng) .............62 Bảng 3.4. Tổng lượng mưa năm (mm) tại các trạm thuộc trung tâm mưa lớn được xác định theo các tác giả ......................................................................................................68 Bảng 3.5. Kết quả tính toán các đặc trưng tổng lượng mưa tháng, mùa và năm (mm) (tổng lượng mưa năm được bôi xanh: tâm mưa lớn; bôi vàng: tâm mưa nhỏ) .............71 Bảng 3.6. Số ngày có mưa (ngày) .................................................................................79 Bảng 3.7. Lượng mưa một ngày (Rx1day) lớn nhất trong giai đoạn 1970 - 2017 tại các trạm thuộc khu vực Đông Bắc (mm) .............................................................................83 Bảng 3.8. Mức độ biến đổi của lượng mưa mùa đông, mùa hè và năm (%/48 năm) thời kỳ 1970 - 2017 khu vực Đông Bắc và kết quả kiểm nghiệm xu thế biến đổi (thỏa mãn độ tin cậy 95%: màu vàng) ............................................................................................ 89 Bảng 3.9. Một số đặc trưng lượng mưa thời kỳ 1970 - 2017 của các tiếu vùng khí hậu thuộc vùng khí hậu Đông Bắc ....................................................................................... 93 Bảng 3.10. Một số đặc trưng thời kỳ 1970 - 2017 của các tiếu vùng khí hậu thuộc vùng khí hậu Đông Bắc ..........................................................................................................93 ix DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 2.1. Bản đồ địa hình và mạng lưới trạm khu vực Đông Bắc, tỷ lệ 1:350.000 ......28 Hình 3.1. Biến trình năm của Ttb (0C) khu vực Đông Bắc ...........................................37 Hình 3.2. Biến trình năm của Ttb tại trạm Sa Pa (màu trắng) và Vĩnh Yên (màu đỏ). .39 Hình 3.3. Biến trình năm của Tx và Tn (0C) trung bình khu vực Đông Bắc ................40 Hình 3.4. Txx (0C)1970 - 2017 tại các trạm nghiên cứu thuộc khu vực Đông Bắc ......41 Hình 3.5. Tnn (0C) thời kỳ 1970 - 2017 khu vực Đông Bắc .........................................47 Hình 3.6. Nhiệt độ trung bình năm thời kỳ 1970 - 2017 khu vực Đông Bắc ................52 Hình 3.7. Nhiệt độ trung bình tháng 1 thời kỳ 1970 - 2017 khu vực Đông Bắc ...........53 Hình 3.8. Nhiệt độ trung bình tháng 4 thời kỳ 1970 - 2017 khu vực Đông Bắc ...........53 Hình 3.9. Nhiệt độ trung bình tháng 7 thời kỳ 1970 - 2017 khu vực Đông Bắc ...........54 Hình 3.10. Nhiệt độ trung bình tháng 10 thời kỳ 1970 - 2017 khu vực Đông Bắc .......54 Hình 3.11. Tx (0C) trung bình năm thời kỳ 1970 - 2017 khu vực Đông Bắc ................55 Hình 3.12. Tx (0C) trung bình mùa đông thời kỳ 1970 - 2017 khu vực Đông Bắc .....56 Hình 3.13. Tx (0C) trung bình mùa hè thời kỳ 1970 - 2017 khu vực Đông Bắc ..........57 Hình 3.14. Tn (0C) trung bình năm thời kỳ 1970 - 2017 khu vực Đông Bắc ................57 Hình 3.15. Tn (0C) trung bình mùa đông thời kỳ 1970 - 2017 khu vực Đông Bắc .......58 Hình 3.16. Tn (0C) trung bình mùa hè thời kỳ 1970 - 2017 khu vực Đông Bắc ...........59 Hình 3.17. Xu thế biến đổi nhiệt độ trung bình năm thời kỳ 1970 -2017 ..................... 60 Hình 3.18. Xu thế biến đổi nhiệt độ trung bình tháng 1 thời kỳ 1970-2017 .................61 Hình 3.19. Xu thế biến đổi nhiệt độ trung bình tháng 4 thời kỳ 1970 - 2017 ...............61 Hình 3.20. Xu thế biến đổi nhiệt độ trung bình tháng 7 thời kỳ 1970 - 2017 ...............61 Hình 3.21. Xu thế biến đổi nhiệt độ trung bình tháng 10 thời kỳ 1970 - 2017 .............62 Hình 3.22. Kết quả tính toán số ngày nắng nóng (Tx≥350C) và số ngày nắng nóng gay gắt (Tx≥370C) thuộc khu vực Đông Bắc (ngày/năm) ................................................... 65 Hình 3.23. Kết quả tính toán số ngày rét đậm rét hại (Ttb≤150C) và số ngày rét hại (Ttb≤130C) tại các trạm thuộc khu vực Đông Bắc (ngày/năm).....................................66 x Hình 3.24. Tổng lượng mưa năm (mm) thời kỳ 1970 - 2017 tại các trạm và trung bình khu vực nghiên cứu (màu cam) ..................................................................................... 68 Hình 3.25. Biến trình năm của lượng mưa (mm) trung bình khu vực Đông Bắc thời kỳ 1970 - 2017 .................................................................................................................... 70 Hình 3.26. Tỷ lệ phần trăm (%) đóng góp của lượng mưa các mùa vào tổng lượng mưa năm thời kỳ 1970 - 2017 tại các trạm thuộc khu vực Đông Bắc ...................................70 Hình 3.27. Bản đồ phân bố tổng lượng mưa năm (mm) trung bình thời kỳ 1970 - 2017 khu vực Đông Bắc .........................................................................................................76 Hình 3.28. Bản đồ phân bố tổng lượng mưa mùa mưa (mm) trung bình thời kỳ 1970 2017 khu vực Đông Bắc ................................................................................................ 77 Hình 3.29. Bản đồ phân bố tổng lượng mưa mùa ít mưa (mm) trung bình thời kỳ 1970 - 2017 khu vực Đông Bắc .............................................................................................. 78 Hình 3.30. Đặc trưng lượng mưa một ngày lớn nhất (mm/ngày) tại các trạm thuộc khu vực Đông Bắc thời kỳ 1970 - 2017 ...............................................................................82 Hình 3.31. Kết quả tính toán số ngày mưa lớn (R50mm) và số ngày mưa rất lớn (R100mm) tại các trạm thuộc khu vực Đông Bắc ......................................................... 86 Hình 3.32. Xu thế biến đổi chuẩn sai lượng mưa mùa ít mưa (%) trung bình khu vực Đông Bắc thời kỳ 1970 - 2017 ...................................................................................... 88 Hình 3.33. Xu thế biến đổi chuẩn sai lượng mưa (%) trung bình khu vực Đông Bắc thời kỳ 1970 - 2017 .......................................................................................................88 Hình 3.34. Xu thế biến đổi chuẩn sai lượng mưa năm (%) trung bình khu vực Đông Bắc thời kỳ 1970 - 2017 ................................................................................................ 88 Hình 3.35. Phân tiểu vùng khí hậu theo đặc trưng mưa năm khu vực Đông Bắc .........94 xi THÔNG TIN TÓM TẮT LUẬN VĂN Họ và tên học viên: Lê Xuân Đức Lớp: CH2B.K Cán bộ hướng dẫn: PGS.TS Phạm Vũ Anh Tên đề tài: “Nghiên cứu đánh giá một số đặc trưng khí hậu vùng Đông Bắc” Tóm tắt luận văn Khu vực Đông Bắc là khu vực rộng lớn điều kiện địa lý, địa hình tự nhiên phức tạp (núi cao, trung du, đồng bằng, ven biển và biển) nơi địa đầu của Việt Nam. Khí hậu vùng Đông Bắc (B2) trong những năm gần đây do sự biến đổi của khí hậu đã có nhiều biến đổi so với trung bình nhiều năm thời kỳ những năm trước xu thế nhiệt độ tăng, các hiện tượng cực đoan có xu thế diễn biến phức tạp xảy ra ngày càng nhiều có cường độ mạnh các cực trị mới liên tiếp được ghi nhận do đó gây rất nhiều tác hại ảnh hưởng đến cuộc sống sinh hoạt, sản xuất của nhân dân và phát triển kinh tế xã hội của cả khu vực này. Do đó việc thu thập, cập nhật số liệu mới nhất về các yếu tố khí hậu như nhiệt độ, lượng mưa để đánh giá lại một số các đặc trưng khí hậu và qua đó đưa ra các xu thế biến đổi của các yếu tố khí hậu như nhiệt độ và lượng mưa so với trung bình nhiều năm và các diễn biến của ENSO ảnh hưởng đến các đặc trưng của khí hậu, đề xuất phân chia các tiểu vùng khí hậu, xác định xu thế biến đổi các yếu tố các yếu tố khí hậu của khu vực này chính là nội dung nghiên cứu mà Luận văn hướng tới. 12 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Khí hậu là thành phần cơ bản trong mối quan hệ với môi trường tự nhiên. Có thể nói khí hậu là điều kiện tự nhiên thường xuyên ảnh hưởng đến giới sinh vật và đến mọi hoạt động kinh tế – xã hội của con người. Mặt khác, các hoạt động kinh tế - xã hội (nhất là các hoạt động gắn với sản xuất công nghiệp) cũng thường xuyên ảnh hưởng đến môi trường xung quanh, đến khí hậu (làm thay đổi cơ chế khí hậu ở từng địa phương, khu vực hay vùng lãnh thổ, ...dẫn đến biến đổi khí hậu). Sự ấm lên của trái đất do nhiều nguyên nhân khác nhau, trong đó có nguyên nhân gia tăng nhanh chóng các thành phần khí nhà kính thông qua các hoạt động kinh tế - xã hội đang trở thành mối đe doạ lớn với loài người: nước biển dâng, bão lụt, hạn hán hoang mạc hoá gia tăng và ngày càng trở nên nghiêm trọng, làm thay đổi lớn môi trường tự nhiên và môi trường sống. Thực tế đó đã được nhiều quốc gia trên thế giới chứng kiến và trả giá. “Phát triển bền vững” đang là mục tiêu hàng đầu của mọi dự án quy hoạch từ quy mô quốc gia đến từng vùng nhỏ của lãnh thổ. Việc xây dựng các chiến lược phát triển kinh tế - xã hội ở từng địa phương, trước hết là sản suất nông lâm nghiệp, phải bảo đảm điều kiện cân bằng sinh thái và môi trường khu vực. Môi trường nền, trong đó khí hậu, thuỷ văn được coi là những thành phần cơ bản, là dữ liệu đầu vào quan trọng cho nhiều giải pháp quy hoạch; giúp các nhà hoạch định chính sách, các chuyên gia... có được những định hướng chiến lược, xây dựng các mô hình và phương án quy hoạch phát triển hợp lý nhất vùng lãnh thổ cũng như các chuyên ngành. Vì thế, có được những thông tin khí hậu, thủy văn đủ bao quát và chính xác trên phạm vi địa phương là yêu cầu không thể thiếu trong xây dựng chiến lược phát triển dài hạn cũng như các kế hoạch ngắn và trung hạn của mỗi tỉnh. Trên thế giới, việc nghiên cứu khí hậu, thuỷ văn đã được triển khai từ những thế kỷ trước, song cho đến nay, để đáp ứng các yêu cầu phát triển mới của kinh tế xã hội vẫn phải liên tục tiến hành những khảo sát, nghiên cứu bổ sung. Đó là chưa nói đến nhiều vùng chưa hoặc mới được nghiên cứu rất ít. Ở các nước tiên tiến như Anh, Pháp, Nga, Mỹ… những nghiên cứu khí hậu trong đó có kết quả phân vùng thường đã có từ cuối thế kỷ XIX, đầu thế kỷ XX. Cho đến nay, kết quả nghiên cứu khí hậu ở các 13 nước này đã khá toàn diện, được cập nhật thường xuyên và phục vụ rất có hiệu quả cho sự phát triển kinh tế xã hội. Ở nước ta, việc đánh giá những điều kiện khí hậu, thuỷ văn cho phạm vi toàn lãnh thổ và một số khu vực lớn đã được tiến hành sớm, từ vài thập kỷ trước đây. Giữa thập kỷ 60 của thế kỷ XX, để phục vụ cho công tác xây dựng lại đất nước sau chiến tranh ở Miền Bắc, Nha Khí tượng đã cho xuất bản cuốn “Đặc điểm Khí hậu Miền Bắc” của nhóm tác giả Nguyễn Xiển, Phạm Ngọc Toàn và Phan Tất Đắc [10], sau này khi đất nước thống nhất, chúng ta có cuốn “Khí hậu Việt Nam” của Phạm Ngọc Toàn và Phan Tất Đắc [12]. Cũng vào những năm 1960, ở một số tỉnh Miền Bắc, do yêu cầu của công tác quy hoạch sản xuất, đặc biệt là sản xuất nông nghiệp, Nha Khí tượng đã tổ chức nhiều đoàn cán bộ về giúp các địa phương tổ chức công tác thu thập số liệu, biên soạn tài liệu đặc điểm khí hậu cho các tỉnh. Sau thời gian thực hiện nhiều tỉnh đã hoàn thành sơ bộ việc biên soạn đặc điểm khí hậu của tỉnh mình, ví dụ như “Khí hậu và tài nguyên khí hậu” của Nguyễn Đức Ngữ và Nguyễn Trọng Hiệu [7], “Kiểm kê, đánh giá tài nguyên khí hậu Việt Nam” của Nguyễn Duy Chinh và nnk [4] … Những kết quả nghiên cứu này đã có những đóng góp nhất định vào công tác quy hoạch, phát triển của các địa phương. Song do nguồn số liệu khí hậu thu thập được thời đó chưa đủ dài, trình độ và kinh nghiệm của cán bộ thực hiện còn hạn chế, mặt khác nhu cầu phát triển của nền kinh tế thời đó cũng chưa cao nên phần lớn các tài liệu này không được xuất bản, chỉ sử dụng như là một tài liệu lưu hành nội bộ và đã bị thất lạc hầu hết. Những năm gần đây do việc mở rộng quy mô phát triển kinh tế ra nhiều vùng, cơ cấu kinh tế ở hầu hết các tỉnh thành đã có những thay đổi khá cơ bản, công tác quy hoạch có nhiều đổi mới nên nhu cầu cung cấp những thông tin về khí hậu, thủy văn tăng lên, vấn đề phân vùng khí hậu trong tình hình mới phục vụ công tác quy hoạch lãnh thổ do đấy cũng gia tăng. Một số tỉnh, thành phố như Hà Nội, Nghệ An, Hồ Chí Minh, Thừa Thiên Huế, Quảng Trị… đã triển khai nhiều nghiên cứu về khí hậu, thủy văn; thiết lập các tập bản đồ (Atlas), các tập số liệu khí hậu và phân vùng khí hậu nhằm đáp ứng các nhu cầu mới của tỉnh. Cùng với nhu cầu sử dụng các thông tin khí hậu như là một nhân tố đầu vào cho các dự án quy hoạch tổng thể và chuyên ngành, kết quả nghiên cứu khí hậu còn giúp việc khai thác có hiệu quả điều kiện khí hậu địa phương với tư cách như là một nguồn tài nguyên như trong lĩnh vực nông, lâm nghiệp, du lịch, năng lượng… Cùng với mặt tích cực của môi trường khí hậu, những hiện tượng khí hậu cực đoan như bão tố, hạn hán, mưa lớn, rét hại, mưa đá… cũng đã gây ra không ít thiệt hại về người và của cho các địa phương, gây trở ngại cho sự phát triển kinh tế. Tuy nhiên đây là một vấn đề hết sức khó khăn, không phải mọi hiện tượng đều có thể nghiên cứu 14 được trọn vẹn với điều kiện của các địa phương hiện nay. Vì thế, tùy hoàn cảnh cụ thể mỗi khu vực/tỉnh có thể lựa chọn nội dung và mức độ thực hiện phù hợp với điều kiện của địa phương mình. Khu vực Đông Bắc (vùng B2) chủ yếu là địa phận các tỉnh bao gồm: Lào Cai, Yên Bái, Hòa Bình, Hà Giang, Tuyên Quang, Phú Thọ, Cao Bằng, Lạng Sơn, Bắc Kạn, Thái Nguyên, Quảng Ninh, Hoà Bình. Đây là vùng khí hậu rộng lớn nhất so với các vùng khí hậu khác ở Bắc Bộ (Tây Bắc và Đồng Bằng Bắc Bộ) và có một địa hình tương đối đa dạng bao gồm cả đồng bằng, trung du và miền núi. Để phục vụ cho yêu cầu phát triển kinh tế - quốc phòng sau ngày đất nước hoàn toàn thống nhất, nhiều nghiên cứu đánh giá điều kiện khí hậu cho khu vực Đông Bắc đã được thực hiện. Tuy nhiên, các nghiên cứu này thường được thực hiện dựa trên bộ số liệu thiếu cập nhật nhiều năm gần đây. Ngày nay, cùng với sự phát triển chung của cả nước, nhiều địa phương ở khu vực Đông Bắc đang trên đà phát triển mạnh mẽ về mọi mặt, không chỉ có nông, lâm nghiệp mà cả công nghiệp, năng lượng, giao thông vận tải, du lịch, dịch vụ… cũng đang được tăng tốc để hội nhập cùng các tỉnh bạn. Vấn đề quy hoạch, đánh giá khí hậu và tài nguyên khí hậu trở nên cần thiết hơn bao giờ hết, nhất là trong thời kỳ phát triển kinh tế hiện nay. Do vậy, việc đẩy mạnh nghiên cứu đánh giá đặc điểm khí hậu và tài nguyên khí hậu cho một khu vực/địa phương có ý nghĩa quan trọng nhằm cập nhật thông tin mới nhất về điều kiện khí hậu tại địa phương và cung cấp thông tin chi tiết về điều kiện khí hậu. Những thông tin này đóng vai trò quan trọng phục vụ công tác phát triển kinh tế xã hội và phòng tránh thiên tai, cập nhật xu thế biến đổi khí hậu phục vụ công tác ứng phó với biến đổi khí hậu, …. Từ những phân tích nêu trên, luận văn thạc sĩ Chuyên ngành Khí tượng – Khí hậu học “Nghiên cứu đánh giá một số đặc trưng khí hậu vùng Đông Bắc” được thực hiện. 2. Mục tiêu của đề tài - Đánh giá được một số đặc trưng khí hậu ở khu vực Đông Bắc dựa trên bộ số liệu cập nhật đến năm 2017. - Bước đầu đánh giá và phân định được một số tiểu vùng khí hậu thuộc khu vực Đông Bắc dựa trên đặc trưng phân bố của lượng mưa theo không gian; - Góp phần cung cấp thông tin về khí hậu phục vụ công tác phát triển kinh tế xã hội tại các địa phương thuộc khu vực Đông Bắc. 15 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: Luận văn tập trung đánh giá một số đặc trưng khí hậu vùng Đông Bắc thông qua phân tích các yếu tố khí hậu như: Nhiệt độ, nhiệt độ tối cao, nhiệt độ tối thấp, lượng mưa và các hiện tượng cực đoan (rét đậm, rét hại, nắng nóng, mưa lớn, số ngày có mưa và không mưa). Bên cạnh đó, trên cơ sở chỉ tiêu về lượng mưa, chúng tôi cũng tiến hành đánh giá sơ bộ các tiểu vùng khí hậu thuộc khu vực Đông Bắc. Phạm vi nghiên cứu: Toàn bộ khu vực Đông Bắc, bao gồm 44 trạm khí tượng tại: Lào Cai, Yên Bái, Hà Giang, Tuyên Quang, Phú Thọ, Vĩnh Phúc, Cao Bằng, Lạng Sơn, Bắc Cạn, Thái Nguyên, Bắc Giang, Quảng Ninh. 4. Bố cục của luận văn Nội dung của luận văn, ngoài phần mở đầu và kết luận, được bố cục thành 3 chương chính như sau: Chương 1. Tổng quan vấn đề nghiên cứu Chương 2. Số liệu và phương pháp nghiên cứu Chương 3. Một số kết quả nghiên cứu 16 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan về khu vực nghiên cứu 1.1.1 Điều kiện tự nhiên Đông Bắc là vùng núi và trung du với nhiều khối núi và dãy núi đá vôi hoặc núi đất. Phần phía tây, được giới hạn bởi thung lũng sông Hồng và thượng nguồn sông Chảy, cao hơn, được cấu tạo bởi đá granit, đá phiến và các cao nguyên đá vôi. Thực chất, đây là rìa của cao nguyên Vân Nam. Những đỉnh núi cao của vùng đông bắc đều tập trung ở đây, như Tây Côn Lĩnh, Kiêu Liêu Ti. Phần phía bắc sát biên giới Việt - Trung là các cao nguyên (sơn nguyên) lần lượt từ tây sang đông gồm: cao nguyên Bắc Hà, cao nguyên Quản Bạ, cao nguyên Đồng Văn. Hai cao nguyên đầu có độ cao trung bình từ 1000 - 1200 m. Cao nguyên Đồng Văn cao 1600 m. Sông suối chảy qua cao nguyên tạo ra một số hẻm núi dài và sâu. Cũng có một số đồng bằng nhỏ hẹp, đó là Thất Khê, Lạng Sơn, Lộc Bình, Cao Bằng. Phía đông, từ trung lưu sông Gâm trở ra biển, thấp hơn có nhiều dãy núi hình vòng cung quay lưng về hướng Đông lần lượt từ Đông sang Tây là vòng cung Sông Gâm, Ngân Sơn - Yên Lạc, Bắc Sơn, Đông Triều. Núi mọc cả trên biển, tạo thành cảnh quan Hạ Long nổi tiếng. Các dãy núi vòng cung này hầu như đều chụm lại ở Tam Đảo. Phía tây nam, từ Phú Thọ, nam Tuyên Quang, nam Yên Bái, và Thái Nguyên sang Bắc Giang thấp dần về phía đồng bằng. Người ta quen gọi phần này là “vùng trung du”. Độ cao của phần này chừng 100 - 150 m, đặc trưng của vùng Trung du là có vùng Đồng Bằng khá rộng bị chia cắt bởi gò đồi. Vùng đông bắc có nhiều sông chảy qua, trong đó các sông lớn là sông Hồng, sông Chảy, sông Lô, sông Gâm, sông Cầu, sông Thương, sông Lục Nam (thuộc hệ thống sông Thái Bình), sông Bằng, sông Bắc Giang, sông Kỳ Cùng,... Vùng biển đông bắc có nhiều đảo lớn nhỏ, chiếm gần 2/3 số lượng đảo biển của Việt Nam (kể cả quần đảo Hoàng Sa và Trường Sa) [15]. 1.1.2. Đặc điểm khí hậu Do có sự đa dạng về địa hình trên khu vực nên ở đây có sự phân hóa khí hậu có tính chất địa phương: (1) Vùng núi Đông Bắc: Có vị trí địa đầu Đông Bắc của lãnh thổ, vùng núi Đông Bắc là nơi tiếp nhận sớm nhất gió mùa Đông Bắc tràn xuống Việt Nam. Do vậy, vùng núi Đông Bắc là nơi chịu ảnh hưởng mạnh mẽ nhất của gió mùa cực đới, đem lại sự hạ thấp nhiệt độ mùa đông rõ rệt hơn cả. So với các vùng núi khác ở cùng độ cao, nhiệt độ mùa đông ở đây thấp hơn 1 – 30C. Sự hạ thấp nhiệt độ mùa đông là nguyên nhân tăng 17 biên độ năm của nhiệt độ tới các giá trị kỷ lục 13 – 140C. Ở vùng khí hậu này, ngay ở những nơi thấp nhất cũng từng quan sát được những nhiệt độ xuống dưới 00C. Có một mùa đông lạnh nhất so với tất cả vùng khác trên toàn quốc, đó là đặc điểm nổi bật nhất của khí hậu vùng núi Đông Bắc. Mùa đông chẳng những lạnh mà còn khá khô hanh vì gió mùa cực đới thường tràn nhanh qua các mảng trũng của vùng và nhanh chóng đặt vùng này dưới sự khống chế ổn định của khối không khí cực đới. Trong điều kiện thời tiết thịnh hành là lạnh và khô hanh, dễ dàng xuất hiện sương muối. Cho nên, đây là vùng có nhiều sương muối, nhiều nhất toàn quốc. Ngay cả dưới thấp, sương muối cũng là hiện tượng hầu như năm nào cũng xảy ra trầm trọng. Trên đại bộ phận vùng núi Đông Bắc, chẳng những mùa đông ít mưa mà mùa hạ cũng ít mưa so với vùng khác. Tình trạng ít mưa mùa hạ ở đây có liên quan đến tác dụng quan trọng của cánh cung Đông Triều đối với luồng gió mùa mùa hạ và các nhiễu động khí quyển. Trong khi ở phía đón gió là vùng duyên hải Quảng Ninh thu được những lượng mưa rất lớn trong các dạng nhiễu động khí quyển vào mùa hạ (bão, rãnh thấp, đường đứt,…) và trở thành một trong những trung tâm mưa lớn ở Việt Nam (trung tâm Móng Cái) thì ở khuất sau núi chiếm phần lớn diện tích khu vực, lượng mưa lại giảm sút rõ rệt, trong một số thung lũng khuất, lượng mưa còn ít hơn nữa. Chính trong vùng khí hậu này đã xuất hiện một trong những trung tâm khô hạn nhất Việt Nam là Na Sầm, với lượng mưa trên 1.000mm/năm. Một đặc điểm nữa cần nêu là về ảnh hưởng của bão tới vùng này. Nói chung mùa bão ở bờ biển Đông Bắc đến sớm hơn các vùng bờ biển phía Nam. Hai tháng nhiều bão nhất ở đây là tháng 7 và tháng 8, sang tháng 9, bão đã ít khi đổ bộ vào vùng bờ biển qua phía Bắc này. Bão gây ra mưa to gió lớn chủ yếu ở vùng duyên hải, vào đến vùng núi Cao Bằng, Lạng Sơn, ảnh hưởng của bão đã giảm nhiều, song so với vùng núi Tây Bắc thì ở đây vẫn chịu ảnh hưởng của bão mạnh hơn. (2) Vùng núi Việt Bắc - Hoàng Liên Sơn: Vùng này có mùa đông ít lạnh hơn so với vùng núi Đông Bắc. Nói chung, không khí cực đới tràn vào lãnh thổ nước ta rất ít khi từ phía bắc mà thường là từ phía đông bắc, cho nên vùng này thường tiếp nhận không khí lạnh thổi từ đồng bằng và vùng núi Đông Bắc tới, đã bị biến tính thêm một phần, không đem lại những nhiệt độ quá thấp như ở vùng núi Đông Bắc. So với cùng độ cao, nhiệt độ mùa đông ở đây cao hơn vùng núi Đông Bắc 1 - 20C. Song so với vùng núi Tây Bắc khuất sau dãy Hoàng Liên Sơn thì mùa đông ở đây lại lạnh hơn 1 – 20C. Đây là vùng núi có nhiều dãy núi cao nên do ảnh hưởng của độ cao địa hình mà thực tế trên các rẻo cao đã quan sát được những nhiệt độ rất thấp. Ở đây, sương muối là hiện tượng quen thuộc, băng giá và tuyết cũng gặp trong những năm rét. 18 Mùa đông, front cực đới thường bị chặn lại trên sườn đông Hoàng Liên Sơn, tồn tại nhiều ngày như một front tĩnh, gây mưa dai dẳng trên toàn vùng. Kết quả là, ở đây hầu như mất hẳn thời kỳ khô hanh đầu mùa đông, tiêu biểu của miền khí hậu phía Bắc. Lượng mưa trong các tháng mùa đông dồi dào hơn các vùng khác. Đặc biệt hiện tượng mưa phùn trong nửa cuối mùa đông phát triển mạnh mẽ ở vùng núi này vì các thung lũng mở rộng về phía đồng bằng đã tạo điều kiện thuận lợi tích tụ các luồng gió nồm ẩm từ biển tới. Mùa hạ, không khí ẩm hướng đông nam dễ dàng tràn qua đồng bằng xâm nhập sâu vào các thung lũng đem lại lượng mưa rất lớn trên các sườn núi cao và cả trong những thung lũng thượng nguồn. Kết quả là ở đây đã hình thành nhiều trung tâm mưa lớn như: Bắc Quang, Tam Đảo và Hoàng Liên Sơn [12]. 1.2 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 1.2.1 Ngoài nước Khí hậu có ảnh hưởng trực tiếp và gián tiếp đến các ngành kinh tế - xã hội, các hoạt động sản xuất và sinh hoạt. Do vậy, việc nghiên cứu đánh giá và đúc kết các đặc trưng khí hậu phục vụ phát triển kinh tế - xã hội, phòng tránh thiên tai, cũng như sinh hoạt của người dân rất được quan tâm ở các nước trên thế giới, đặc biệt là ở các nước phát triển. Năm 1956, Tổ chức Khí tượng thế giới (WMO) đã tiến hành nghiên cứu đánh giá điều kiện khí hậu toàn cầu và xây dựng tập atlas về mây [23]. WMO cũng đưa ra khuyến nghị các nước sử dụng chung thời kỳ chuẩn khí hậu, với độ dài là 30 năm. Đến năm 1967, WMO một lần nữa khuyến nghị các nước sử dụng chung thời kỳ chuẩn khí hậu với độ dài là 30 năm [24]. Trải qua nhiều năm, các thời kỳ chuẩn khí hậu đã được WMO công bố bao gồm: 1901 - 1930, 1931 - 1960, 1961 - 1990, 1971 - 2000, 1981 2010 và tiếp đến là 1991 - 2020. Hàng năm, WMO đều thực hiện các đánh giá điều kiện khí hậu toàn cầu. Sau khoảng 10 năm, các đánh giá khí hậu thập kỷ cũng được thực hiện [25]. Bên cạnh đó, một số dự án do WMO cho triển khai đã mang lại những hiệu quả tích cực như dự án “Phục vụ thông tin và dự báo khí hậu - CLIPSˮ ở các quốc gia. Trong kế hoạch của Tiểu ban Khí tượng và Vật lý địa cầu của Hiệp hội ASEAN, dự án dự báo khí hậu được coi là một trong 6 dự án nghiên cứu trọng điểm của khu vực Đông Nam Á. Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học tính toán và hệ thống giám sát khí hậu toàn cầu (GTS) của WMO, nhiều nguồn số liệu quan trắc trên lưới (hay còn gọi là tái phân tích) đã được xây dựng, như CFS (Climate Forecast System), GPCP (Global Precipitation Climatology Project), TRMM (Tropical Rainfall Measuring Mission), 19 CRU (Climatic Research Unit), … Để cung cấp các đặc trưng khí hậu, JMA (2005) đã xây dựng thành công bộ số liệu tái phân tích toàn cầu 25 năm (JRA-25) [31]. Hiện nay, bộ số liệu này được biết đến rộng rãi và được ứng dụng nhiều trong các nghiên cứu đánh giá đặc trưng khí hậu. Các bộ số liệu này góp phần quan trọng trọng các nghiên cứu khí tượng, khí hậu trong những năm qua ở các nước trên thế giới và ở Việt Nam. Ở các nước trên thế giới, việc cung cấp thông tin về các đặc trưng khí hậu là một yêu cầu quan trọng và được các cơ quan khí tượng thực hiện. Ở Hoa Kỳ, Cơ quan Đánh giá khí hậu quốc gia (National Climate Assessment) đều thực hiện báo cáo “Đánh giá điều kiện khí hậu quốc gia” hàng năm [29]. Việc đánh giá đặc trưng khí hậu năm và nhiều năm ở các nước khác cũng được thực hiện, như Cơ quan Khí tượng Úc (BOM), Cơ quan Khí tượng Anh Quốc (MetOffice), Cục Khí tượng Nhật Bản (JMA), Cục Khí tượng Trung Quốc (CMA), … Ở Hoa Kỳ, năm 1968, Trung tâm Dữ liệu Khí hậu Quốc gia (NCDC) thuộc Trung tâm Nghiên cứu Khí quyển - Đại dương (NOAA) và Trường Đại học OSU tính toán các đặc trưng khí hậu và thành lập bộ bản đồ khí hậu. Trong những năm qua, NCDC đã có nhiều cải tiến và thực hiện các tính toán đặc trưng khí hậu cho các thời kỳ chuẩn khác nhau như 1961 - 1990, 1971 - 2000 và 1981 - 2010. Đến nay, các đặc trưng khí hậu cho toàn bộ lãnh thổ Hoa Kỳ được đúc kết trong khoảng 2023 bản đồ. Để xây dựng các bản đồ này, NCDC sử dụng phần mềm PRISM nội suy các đặc trưng khí hậu ở độ phân giải ngang là 1km x 1km [27]. Trung tâm Khí tượng Hadley, Vương Quốc Anh đã tính toán các đặc trưng khí tượng trong 30 năm (1961 - 1990) và công bố bộ bản đồ đặc trưng khí hậu toàn cầu thời kỳ chuẩn (Rayer, 2003). Số liệu quan trắc nhiều năm ở các trạm quan trắc khí tượng thủy văn, số liệu vệ tinh, rađa được tính toán và nội suy về lưới có độ phân giải ngang 1km x 1km theo phương pháp phân tích khách quan có tính đến ảnh hưởng của địa hình. Số liệu lưới sau đó được thể hiện dưới dạng bản đồ thông qua hệ thống thông tin địa lý (GIS). Tập bản đồ mô tả giá trị trung bình tháng, mùa và năm của các yếu tố khí hậu chính như nhiệt độ, lượng mưa, độ ẩm tương đối, bức xạ, gió, các cực đoan khí hậu, … Năm 2008, Trung tâm Hadley, Anh Quốc tiếp tục thực hiện các tính toán cực đặc trưng khí hậu và cực đoan khí hậu thời kỳ 1957 - 2002. Trên cơ sở đó, các bản đồ về đặc trưng khí hậu đã được công bố [22]. Năm 2007, Viện Khí tượng Thủy văn Cộng hòa Séc (CHMI) đã thực hiện tính toán các đặc trưng khí hậu thời kỳ 1961 - 2000. Trên cơ sở các tính toán, hơn 300 bản đồ về các đặc trưng khí hậu đã được công bố. Dựa trên nhu cầu sử dụng thực tế ở Cộng hoà Séc, các tác giả đã phân chia tập Atlats khí hậu thành 11 nhóm bản đồ thành phần, 20