ĐÁNH GIÁ SỰ BIẾN ĐỔI CỦA MỘT SỐ ĐẶC TRƯNG NHIỆT ĐỘ VÀ LƯỢNG MƯA TRÊN KHU VỰC VIỆT BẮC VÀ XÂY DỰNG BỘ CÔNG CỤ KHAI THÁC THÔNG TIN HIỆU QUẢ

ĐÁNH GIÁ SỰ BIẾN ĐỔI CỦA MỘT SỐ ĐẶC TRƯNG NHIỆT ĐỘ VÀ LƯỢNG MƯA TRÊN KHU VỰC VIỆT BẮC VÀ XÂY DỰNG BỘ CÔNG CỤ KHAI THÁC THÔNG TIN HIỆU QUẢ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

KHOA CÁC KHOA HỌC LIÊN NGÀNH

BÙI NAM TUYỂN

ĐÁNH GIÁ SỰ BIẾN ĐỔI CỦA MỘT SỐ ĐẶC TRƢNG

NHIỆT ĐỘ VÀ LƢỢNG MƢA TRÊN KHU VỰC VIỆT BẮC

VÀ XÂY DỰNG BỘ CÔNG CỤ KHAI THÁC THÔNG TIN HIỆU QUẢ

LUẬN VĂN THẠC SĨ BIẾN ĐỖI KHÍ HẬU

HÀ NỘI – 2020

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

KHOA CÁC KHOA HỌC LIÊN NGÀNH

BÙI NAM TUYỂN

ĐÁNH GIÁ SỰ BIẾN ĐỔI CỦA MỘT SỐ ĐẶC TRƯNG

NHIỆT ĐỘ VÀ LƯỢNG MƯA TRÊN KHU VỰC VIỆT BẮC

VÀ XÂY DỰNG BỘ CÔNG CỤ KHAI THÁC THÔNG TIN HIỆU QUẢ

LUẬN VĂN THẠC SĨ BIẾN ĐỖI KHÍ HẬU

Chuyên ngành: BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU

Mã số: 8900201.01QTD

Cán bộ hướng dẫn: GS.TS Phan Văn Tân

HÀ NỘI - 2020

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan luận văn này là công trình nghiên cứu do cá nhân tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của GS.TS Phan Văn Tân Luận văn không sao chép 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 hoàn toàn chịu trách nhiệm về tính xác thực và nguyên bản của luận văn này

Tác giả

Bùi Nam Tuyển

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên cho phép tôi được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Thầy giáo GS

TS Phan Văn Tân, người trực tiếp hướng dẫn, chỉ bảo, động viên tôi trong suốt quá trình học tập cũng như hoàn thành luận văn này

Tôi xin trân trọng cảm ơn các Thầy Cô giáo, lãnh đạo và cán bộ Khoa Các khoa học liên ngành - Đại học Quốc Gia Hà Nội đã giảng dạy, truyền đạt và nâng cao những kiến thức về chuyên ngành trong thời gian học tập và thực hiện luận văn

Xin gửi lời cảm ơn tới bạn học lớp cao học K7-Biến đổi khí hậu đã luôn ủng

hộ và tạo không khí vui vẻ, thoải mái trong quá trình học tập cũng như trong quá trình tôi làm luận văn

Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới tất cả bạn bè, đồng nghiệp, người thân đã tạo điều kiện về tinh thần, giúp đỡ để tôi tham gia các khóa học cũng như cung cấp nguồn dữ liệu liên quan để tôi hoàn thành bản luận văn này

Học Viên

Bùi Nam Tuyển

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC CÁC HÌNH vii

DANH MỤC CÁC BẢNG vi

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT v

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 3

1.1 Một số khái niệm 3

1.2.Những nghiên cứu trên thế giới 4

1.3.Những nghiên cứu cho Việt Nam 10

1.4 Tổng quan về địa bàn nghiên cứu 14

CHƯƠNG 2 : SỐ LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 17

2.1 Số liệu và xử lý số liệu 17

2.1.1 Mô tả số liệu 17

2.1.2 Xử lý số liệu 18

2.2 Phương pháp tính các đặc trưng trung bình nhiều năm 19

2.3 Phương pháp tính các chỉ số khí hậu cực đoan(ECE) 20

2.4 Công cụ tính toán 22

2.5 Thiết thế công cụ khai thác thông tin Biến đổi khí hậu cho khu vực Việt Bắc 23

2.5.1 Thiết kế cơ sở dữ liệu 23

2.5.2 Thiết kế Website khai thác thông tin Biến đổi khí hậu 24

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ PHÂN TÍCH 25

3.1 Một số đặc trưng lượng mưa, nhiệt độ của khu vực Việt Bắc 25

3.1.1 Đặc trưng lượng mưa 25

3.1.2 Đặc trưng nhiệt độ 28

3.2 Xu thế biến đổi của các chỉ số khí hậu cực đoan ECE 36

3.3 Công cụ khai thác thông tin Biến đổi khí hậu 52

KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 57

1 Kết luận 57

2 Khuyến nghị 58

TÀI LIỆU THAM KHẢO 59

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

BCH PCTT Ban chỉ huy phòng chống thiên tai

ECE Bộ chỉ số khí hậu cực đoan

phủ về Biến đổi khí hậu

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1: Các loại hình thảm họa, rủi ro thiên tai do tự nhiên tại khu vực 16Bảng 2.1 : Danh sách 19 trạm Khí tƣợng trên khu vực Việt Bắc 17Bảng 3.1 : Tổng lƣợng mƣa trung bình nhiều năm của các trạm khu vực Việt Bắc 1991-2019 25Bảng 3.2: Nhiệt độ trung bình nhiều năm của các trạm khu vực Việt Bắc 29

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 2.1 : Sơ đồ vị trí các trạm Khí tƣợng khu vực Việt Bắc 18

Hình 2.2 : Cấu trúc dữ liệu dạng Text sau khi xử lý 19

Hình 2.3: Sơ đồ hệ thống khai thác thông tin Biến đổi khí hậu 23

Hình 2.4: Sơ đồ cơ sở dữ liệu 23

Hình 2.5: Mô phỏng thiết thế Website khai thác thông tin Biến đổi khí hậu 24

Hình 3.1: Sơ đồ tổng lƣợng mƣa trung bình năm của các trạm khu vực Việt Bắc 26

Hình 3.2: Sơ đồ xu thế biến đổi tổng lƣợng mƣa trung bình năm của các trạm khu vực Việt Bắc 1991-2019 27

Hình 3.3: Biểu đồ biến trình tổng lƣợng mƣa trung bình tháng của 4 trạm có lƣợng mƣa lớn bắt đầu từ tháng 4 đến tháng 10 hàng năm 28

Hình 3.4: Sơ đồ nhiệt độ trung bình nhiều năm của các trạm khu vực Việt Bắc 30

Hình 3.5: Sơ đồ xu thế nhiệt độ trung bình năm của các trạm khu vực Việt Bắc 1991-2019 30

Hình 3.6: Biểu đồ biến trình nhiệt độ trung bình tháng của các trạm Sa Pa, Mù Căng Chải và Tam Đảo 31

Hình 3.7: Sơ đồ nhiệt độ tối cao trung bình nhiều năm của các trạm khu vực Việt Bắc 32

Hình 3.8: Sơ đồ xu thế nhiệt độ tối cao trung bình năm của các trạm khu vực Việt Bắc 1991-2019 33

Hình 3.9: Biểu đồ biến trình nhiệt độ tối cao trung bình tháng trạm Khí tƣợng Vĩnh Yên 33

Hình 3.10: Sơ đồ nhiệt độ tối thấp trung bình nhiều năm của các trạm khu vực Việt Bắc 34

Hình 3.11: Sơ đồ xu thế nhiệt độ tối thấp trung bình năm của các trạm khu vực Việt Bắc 1991-2019 35

Hình 3.12: Biểu đồ biến trình nhiệt độ tối thấp trung bình tháng trạm Khí tƣợng Sa Pa 35

Hình 3.13: Sơ đồ xu thế chỉ số CDD của các trạm khu vực Việt Bắc 36

Hình 3.14: Sơ đồ xu thế chỉ số CWD của các trạm khu vực Việt Bắc 37

Hình 3.15: Sơ đồ xu thế chỉ số CSDI của các trạm khu vực Việt Bắc 37

Hình 3.16: Sơ đồ xu thế chỉ số WSDI của các trạm khu vực Việt Bắc 38

Hình 3.17: Sơ đồ xu thế chỉ số DTR tháng 6 và tháng 7 của các trạm khu vực Việt Bắc 39

Hình 3.18: Sơ đồ xu thế chỉ số DTR tháng 1 và tháng 12 của các trạm khu vực Việt Bắc 39

Hình 3.19: Sơ đồ xu thế chỉ số PRCPTOT của các trạm khu vực Việt Bắc 40

Hình 3.20: Sơ đồ xu thế chỉ số R50 của các trạm khu vực Việt Bắc 41

Hình 3.21: Sơ đồ xu thế chỉ số R95p của các trạm khu vực Việt Bắc 42

Hình 3.22: Sơ đồ xu thế chỉ số R99p của các trạm khu vực Việt Bắc 42

Hình 3.23: Sơ đồ xu thế chỉ số Rx1day của các trạm khu vực Việt Bắc 43

Hình 3.24: Sơ đồ xu thế chỉ số Rx1day của các trạm khu vực Việt Bắc tháng 1, tháng 2, tháng 5, tháng 6 44

Hình 3.25: Sơ đồ xu thế chỉ số SDII của các trạm khu vực Việt Bắc 45

Hình 3.26: Sơ đồ xu thế chỉ số TN10p của các trạm khu vực Việt Bắc tháng 1 và tháng 2 45

Hình 3.27: Sơ đồ xu thế chỉ số TN10p của các trạm khu vực Việt Bắc tháng 7 và tháng 11 46

Hình 3.28: Sơ đồ xu thế chỉ số TN90p của các trạm khu vực Việt Bắc tháng 2 và tháng 12 46

Hình 3.29: Sơ đồ xu thế chỉ số TX10p của các trạm khu vực Việt Bắc tháng 1 và tháng 8 47

Hình 3.30: Sơ đồ xu thế chỉ số TX10p của các trạm khu vực Việt Bắc tháng 2 và tháng 7 47

Hình 3.31: Sơ đồ xu thế chỉ số TX90p của các trạm khu vực Việt Bắc tháng 1 và tháng 12 48

Hình 3.32: Sơ đồ xu thế chỉ số TX90p của các trạm khu vực Việt Bắc tháng 2 và tháng 10 48

Hình 3.33: Sơ đồ xu thế chỉ số TNN của các trạm khu vực Việt Bắc tháng 1

và tháng 8 49

Hình 3.34: Sơ đồ xu thế chỉ số TNN của các trạm khu vực Việt Bắc trong tháng 3 và tháng 7 49

Đa số các trạm trên khu vực Việt Bắc có xu thế nhiệt độ tối thấp nhỏ nhất tháng tăng lên cho thấy nhiệt độ tối thấp trong khu vực đang tăng lên, các đợt nhiệt độ giảm sâu ít dần 49

Hình 3.35: Sơ đồ xu thế chỉ số TNX của các trạm khu vực Việt Bắc tháng 6 và tháng 10 50

Hình 3.36: Sơ đồ xu thế chỉ số TXN của các trạm khu vực Việt Bắc tháng 1 và tháng 8 50

Hình 3.37: Sơ đồ xu thế chỉ số TXN của các trạm khu vực Việt Bắc tháng 4 và tháng 12 51

Hình 3.38: Sơ đồ xu thế chỉ số TXX của các trạm khu vực Việt Bắc tháng 1 và tháng 3 51

Hình 3.39: Sơ đồ xu thế chỉ số TXX của các trạm khu vực Việt Bắc tháng 4 và tháng 10 52

Hình 3.40: Giao diện Website khai thác thông tin Biến đổi khí hậu 52

Hình 3.41: Danh sách các trạm Khí tƣợng trên Website 53

Hình 3.42: Danh sách các đặc trƣng trung bình về nhiệt độ và lƣợng mƣa 54

Hình 3.43: Biểu đồ nhiệt độ tối thấp trung bình tháng 54

Hình 3.44: Chú thích Tổng lƣợng mƣa trung bình nhiều năm trên Website 54

Hình 3.45: Danh mục 20 chỉ số ECE trên Website 55

Hình 3.46: Sơ đồ xu thế của một chỉ số trên Website 56

Hình 3.47: Biểu đồ biến trình tổng lƣợng mƣa năm của trạm KT Bắc Quang trên Website 56

Hình 3.48: Chú thích xu thế tăng giảm của một chỉ số trên Website 56

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Biến đổi khí hậu là một trong những thách thức lớn nhất đối với nhân loại Biến đổi khí hậu sẽ tác động nghiêm trọng đến sản xuất, đời sống và môi trường trên phạm vi toàn thế giới Nhiệt độ tăng, mực nước biển dâng gây ngập lụt, gây nhiễm mặn nguồn nước, ảnh hưởng đến nông nghiệp, gây rủi ro lớn đối với công nghiệp và các hệ thống kinh tế - xã hội trong tương lai Vấn đề biến đổi khí hậu đã, đang và sẽ làm thay đổi toàn diện và sâu sắc quá trình phát triển và an ninh toàn cầu như năng lượng, nước, lương thực, xã hội, việc làm, ngoại giao, văn hóa, kinh tế, thương mại

Ở Việt Nam, thời tiết những năm gần đây ngày càng bất thường, các hiện tượng thiên tai diễn biến phức tạp, ảnh hưởng nghiêm trọng đến nền kinh tế phụ thuộc nhiều vào sản xuất nông nghiệp của nước ta Việt Nam được đánh giá là một trong những quốc gia bị ảnh hưởng nặng nề của biến đổi khí hậu, trong khoảng 50 năm qua, nhiệt độ trung bình năm đã tăng khoảng 0,7°C, mực nước biển đã dâng khoảng 20 cm Hiện tượng El-Nino, La-Nina ngày càng tác động mạnh mẽ đến Việt Nam BĐKH thực sự đã làm cho các thiên tai, đặc biệt là bão, lũ, hạn hán ngày càng ác liệt Theo tính toán, nhiệt độ trung bình ở Việt Nam có thể tăng lên 3°C và mực nước biển có thể dâng 1 m vào năm 2100[7]

Việt Bắc là khu vực trung tâm của Bắc Bộ, có diện tích rộng lớn, điều kiện tự nhiên và thời tiết đa dạng nên chịu ảnh hưởng rõ rệt của sự thay đổi khí hậu trong những thập kỷ gần đây, mà hệ quả là một số loại hình thiên tai và thời tiết cực đoan gia tăng cả về cường độ và tần suất như: Nắng nóng kéo dài, rét đậm, rét hại, mưa lớn bất thường, lũ quét, sạt lở đất, ngập lụt gây thiệt hại đến người, tài sản, các công

trình hạ tầng, giao thông, thủy lợi và sản xuất nông nghiệp[1]

Với những lý do trên, học viên lựa chọn đề tài: “Đánh giá sự biến đổi của một

số đặc trưng nhiệt độ và lượng mưa trên khu vực Việt Bắc và xây dựng bộ công cụ khai thác thông tin hiệu quả”

2 Mục tiêu nghiên cứu

- Đánh giá được sự biến đổi của một số đặc trưng nhiệt độ và lượng mưa trên khu vực Việt Bắc

- Xây dựng đƣợc bộ công cụ hỗ trợ khai thác hiệu quả thông tin biến đổi khí hậu khu vực Việt Bắc

3 Đối tƣợng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu

- Đối tƣợng nghiên cứu: Một số đặc trƣng khí hậu khu vực Việt Bắc

- Phạm vi nghiên cứu:

+ Phạm vi không gian: 8 tỉnh trong khu vực Việt Bắc

+ Thời gian nghiên cứu từ tháng 01/1991 đến hết tháng 12/2019

4 Vấn đề nghiên cứu và giả thiết nghiên cứu

Câu hỏi nghiên cứu:

Câu 1: Biến đổi khí hậu ở khu vực Việt Bắc diễn ra nhƣ thế nào?

Câu 2: Làm thế nào để thông tin biến đổi khí hậu đƣợc khai thác hiệu quả?

Giả thiết nghiên cứu:

Một số đặc trƣng khí hậu ở khu vực Việt Bắc đang có sự biến đổi Nếu có một công cụ trực quan thì việc khai thác thông tin biến đổi khí hậu sẽ hiệu quả

5 Cấu trúc luận văn thạc sĩ

Luận văn gồm những phần chính nhƣ sau:

Mở đầu

Chương 1: Tổng quan về vấn đề nghiên cứu

Chương 2: Số liệu và phương pháp nghiên cứu

Chương 3: Kết quả và phân tích

Kết luận và khuyến nghị

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

Nhiệt độ trung bình ngày(ký hiệu là Ttb) là giá trị trung bình cộng của các giá

trị nhiệt độ đo tại các thời điểm như: 01 giờ, 07 giờ, 13 giờ, 19 giờ

Nhiệt độ trung bình tháng là giá trị trung bình cộng của các giá trị nhiệt độ trung bình ngày của tháng đó

Nhiệt độ trung bình năm là giá trị trung bình cộng của các giá trị nhiệt độ trung bình tháng của 12 tháng trong năm đó hoặc giá trị trung bình cộng của các giá trị nhiệt độ trung bình ngày của tất cả các ngày trong năm đó (từ ngày 01/01 đến ngày 31/12)

Nhiệt độ trung bình nhiều năm là giá trị trung bình cộng của các giá trị nhiệt

độ trung bình năm của nhiều năm

Nhiệt độ tối cao trung bình ngày(ký hiệu là Tx) là giá trị nhiệt độ cao nhất

trong ngày được đo từ 19 giờ ngày hôm trước đến 19 giờ ngày hôm sau

Nhiệt độ tối cao trung bình tháng là giá trị trung bình cộng của các giá trị nhiệt độ tối cao trung bình ngày của tháng đó

Nhiệt độ tối cao trung bình năm là giá trị trung bình cộng của các giá trị nhiệt

độ tối cao trung bình tháng của 12 tháng trong năm đó hoặc giá trị trung bình cộng của các giá trị nhiệt độ tối cao trung bình ngày của tất cả các ngày trong năm đó (từ ngày 01/01 đến ngày 31/12)

Nhiệt độ tối cao trung bình nhiều năm là giá trị trung bình cộng của các giá trị nhiệt độ tối cao trung bình năm của nhiều năm

Nhiệt độ tối thấp trung bình ngày(ký hiệu là Tn) là giá trị nhiệt độ thấp nhất

trong ngày được đo từ 19 giờ ngày hôm trước đến 19 giờ ngày hôm sau

Nhiệt độ tối thấp trung bình tháng là giá trị trung bình cộng của các giá trị nhiệt độ tối thấp trung bình ngày của tháng đó

Nhiệt độ tối thấp trung bình năm là giá trị trung bình cộng của các giá trị nhiệt

độ tối thấp trung bình tháng của 12 tháng trong năm đó hoặc giá trị trung bình cộng của các giá trị nhiệt độ tối thấp trung bình ngày của tất cả các ngày trong năm đó (từ ngày 01/01 đến ngày 31/12)

Nhiệt độ tối thấp trung bình nhiều năm là giá trị trung bình cộng của các giá trị nhiệt độ tối thấp trung bình năm của nhiều năm

Biên độ nhiệt độ ngày là hiệu của giá trị nhiệt độ tối cao trong ngày và nhiệt

độ tối thấp trong ngày

+ Các đặc t ưn mưa

Lượng mưa tại một khu vực thường được đo tại các trạm quan trắc bằng vũ lượng kế hoặc bằng máy đo mưa tự động Lượng mưa có thể được đo trong các khoảng thời gian khác nhau như: 1 giờ, 3 giờ, 6 giờ, 9 giờ, 12 giờ, 1 ngày Tập hợp số liệu lượng mưa tại một trạm quan trắc trong một khoảng thời gian có thể được đặc trưng bằng các đại lượng thống kê Do vậy, khi nói đến các đặc trưng mưa của trạm nào đó là nói đến các đặc trưng thống kê lượng mưa của trạm đo mưa đó[3] Các đặc trưng mưa đó bao gồm:

Lượng mưa ngày (kí hiệu là: Rngay) là lượng mưa tổng cộng đo được của một trạm đo mưa với các kỳ quan trắc trong thời gian từ 19 giờ hôm trước đến 19 giờ hôm nay Lượng mưa tháng (kí hiệu là: Rthang) là tổng cộng các giá trị lượng mưa ngày của một trạm đo mưa đó trong một tháng

Lượng mưa năm (kí hiệu là: Rnam) là tổng cộng các giá trị lượng mưa ngày của một trạm trong một năm (từ ngày 01/01 đến ngày 31/12) hay tổng cộng 12 giá trị lượng mưa tháng trong một năm

Lượng mưa ngày cực đại là chỉ số lượng mưa của một ngày lớn nhất trong một tháng hoặc một năm nào đó (IPCC, 2007)

1.2.Những nghiên cứu trên thế giới

Về biến đổi nhiệt độ:

Theo Kịch bản Biến đổi khí hậu và nước biển dâng cho Việt Nam (2012, 2016): Nhiệt độ trung bình toàn cầu tăng khoảng 0,89oC (dao động từ 0,69 đến

1,08oC) trong thời kỳ 1901-2012 Nhiệt độ trung bình toàn cầu có chiều hướng tăng nhanh đáng kể từ giữa thế kỷ 20 với mức tăng khoảng 0,12o

C/thập kỷ trong thời kỳ 1951-2012[8, 9] Số ngày và số đêm lạnh có xu thế giảm, số ngày và số đêm nóng cùng với hiện tượng nắng nóng có xu thế tăng rõ rệt trên quy mô toàn cầu từ khoảng năm 1950 (IPCC, 2013)

Anders Moberg và cs, trong nghiên cứu Các chỉ số về nhiệt độ và lượng mưa ngày cực đoan ở châu Âu phân tích cho giai đoạn 1901 – 2000 đã cho thấy: đối với

75 trạm đại diện cho châu Âu phía tây kinh độ 20oE, xu thế trung bình có sự nóng lên cho tất cả các chỉ số nhiệt độ Trung bình, mùa đông đã nóng lên 1,0oC/100 năm so với mùa hè 0,8 o

C/100 năm, cả về nhiệt độ tối đa hàng ngày (Tx) và tối thiểu (Tn) Tuy nhiên, có sự khác biệt lớn giữa các khu vực về xu thế nhiệt độ Đối với mùa hè, xu thế nóng lên mạnh hơn cho cả Tx và Tn, trong khi xu thế ấm lên ở mùa đông chỉ xảy ở một số vùng trung tâm châu Âu[23]

M M Sheikh và cs, trong nghiên cứu xu thế các chỉ số cực trị nhiệt độ và lượng mưa hàng ngày ở khu vực nam Á giai đoạn 1961-2000 cho thấy: cực trị nhiệt

độ cao đã trở nên phổ biến hơn và các cực trị lạnh ít phổ biến hơn Sự ấm lên ở phía Đông Himalaya lớn hơn so với ở Himalaya Sa mạc Thar cũng cho thấy sự ấm lên được tăng cường, nhưng mức tăng ít hơn ở Đông Himalaya[13]

M.J Manton và cs, trong nghiên cứu xu thế các chỉ số cực trị nhiệt độ và lượng mưa hàng ngày ở khu vực Đông Nam Á và Nam Thái Bình Dương giai đoạn 1961-1998 cho thấy: sự gia tăng đáng kể đã được phát hiện với chỉ số ngày nóng (hot days) và đêm ấm (warm nights) hàng năm; Số ngày nóng đã tăng ở đa số các trạm, nhưng đã giảm đáng kể ở miền bắc Australia Có sự giảm đáng kể số lượng ngày mát (cool days) và đêm lạnh (cold nights) hàng năm, ngoại trừ ở Philippines Những xu thế cực đoan nhiệt độ cho thấy sự nhất quán đáng kể trong khu vực[22] Banzragch Nandintsetseg và cs, trong nghiên cứu xu thế các chỉ số cực trị nhiệt độ và lượng mưa ngày ở khu vực gần Hồ Hovsgol - Mông Cổ giai đoạn 1963-

2002 kh ng định: điều kiện khí hậu ở phía bắc Mông Cổ đang thay đổi với xu thế

ấm lên được xác định trong thời gian nghiên cứu Sự gia tăng đáng kể được phát hiện trong số ngày nóng (hot days) và đêm ấm (warm nights) hàng năm ở khu vực

này Đồng thời, có xu thế giảm trong số ngày mát (cool days) và đêm lạnh (cold nights) hàng năm[24]

Siyan Dong và cs, trong nghiên cứu “Quan sát những thay đổi về nhiệt độ cực trị ở châu Á và sự biểu hiện của chúng” giai đoạn 1958-2012 cho thấy: Một xu thế

ấm lên rõ ràng đã được quan sát thấy trong tất cả các chỉ số, phù hợp với sự nóng lên toàn cầu Trong hầu hết các chỉ số, sự nóng lên ở vĩ độ cao lớn hơn được quan sát thấy ở vĩ độ thấp Chúng bao gồm sự gia tăng ở các đặc trưng cực đoan nóng như số ngày hè và đêm nhiệt đới, ngược lại giảm ở đặc trưng cực đoan lạnh như số ngày băng giá hoặc có tuyết,nhưng xu thế nói chung là mạnh hơn ở vĩ độ cao[15] Theo báo cáo đánh giá lần thứ 5 của IPCC, báo cáo nhóm làm việc thứ II(WGIIAR5), chương 24 cho khu vực Châu Á của nhóm tác giả Yasuaki Hijioka (Japan) và cs cho biết: nhiệt độ trung bình hàng năm đã tăng trong thế kỷ qua ở hầu hết khu vực châu Á, nhưng có những khu vực giao thoa và ở vĩ độ cao, trong đó phạm vi giám sát không đủ để đánh giá xu thế.Các phân tích mới tiếp tục ủng hộ Báo cáo đánh giá lần thứ tư (AR4) và Báo cáo đặc biệt của IPCC về quản lý rủi ro các sự kiện cực đoan và thảm họa để cải thiện các kết luận thích ứng với biến đổi khí hậu (SREX) rằng số ngày và đêm lạnh đã giảm; số ngày và đêm ấm đã tăng lên trên hầu hết châu Á kể từ khoảng năm 1950 Tần số Nắng nóng đã tăng lên từ giữa thế kỷ 20 ở các khu vực rộng lớn của châu Á[11]

Trong giai đoạn 1901 – 2009, xu thế ấm lên đặc biệt mạnh mẽ vào mùa lạnh

từ tháng 11 đến tháng 3, với mức tăng 2,4°C ở nửa khu vực vĩ độ trung bình của châu Á(WGI AR5 Mục 14.8.8) Xu thế tăng nhiệt độ trung bình hàng năm ở quy

mô quốc gia ở Đông và Nam Á đã được quan sát thấy trong thế kỷ 20 Ở Tây Á, xu thế nhiệt độ tăng là đáng chú ý và mạnh mẽ trong những thập kỷ gần đây (Phần 14.8.10 của WGI AR5) Trên khắp Đông Nam Á, nhiệt độ đã tăng lên ở mức 0,14°C đến 0,20°C mỗi thập kỷ kể từ những năm 1960, cùng với số ngày nóng và đêm ấm tăng lên, thời tiết lạnh giảm đi[11]

Kyu Kyu Sein và cs, trong nghiên cứu quan sát xu thế và sự thay đổi về nhiệt độ

và lượng mưa cực đoan ở Myanmar giai đoạn 1981 đến 2015, cho thấy: Xu thế nhiệt

độ cực đại và tối thiểu ấm lên đáng kể trên khắp Myanmar Từ năm 2009 đến 2015, sự bất thường về nhiệt độ tối đa đã liên tục tăng 0,5 °C trong tất cả các năm trừ năm 2011

Sự gia tăng lớn hơn về cả nhiệt độ tối đa và tối thiểu quan sát được sau năm 2000 cho thấy về tổng thể ngày và đêm đang trở nên nóng hơn đối với toàn bộ Mmarmar trong giai đoạn gần đây Các chỉ số nhiệt độ cực đoan ngày nóng và đêm ấm đã tăng lên, trong khi tần suất của những ngày mát và đêm lạnh đã giảm đi[12]

Ramchandra Karki và cs, trong nghiên cứu Sự gia tăng nhiệt độ trung bình và cực trị nhiệt độ không khí gần bề mặt trên khắp Nepal giai đoạn 1980-2016 thấy rằng: xu thế ấm lên phổ biến với nhiệt độ cực đại Tx tăng khoảng 0.04o

C/năm, nhiệt độ thấp nhất Tn tăng khoảng 0.02oC/năm Xu thế ấm lên phổ biến ở khu vực vùng núi hơn là khu vực thung lũng hoặc đồng bằng phía nam, và ở thời kỳ trước mùa gió mùa hơn là các thời gian khác trong năm Xu thế tăng mạnh với số ngày nóng (13 ngày/thập kỷ) hơn là đêm ấm (4 ngày/thập kỷ) Tỷ lệ giảm số ngày mát và đêm lạnh khoảng 6 ngày/thập kỷ[14]

Như vậy, các kết quả nghiên cứu cho giai đoạn quá khứ ở các nơi trên khu vực châu Á, châu Âu cho thấy nhiệt độ trung bình đều có xu thế tăng lên Vùng lục địa

vĩ độ trung bình và vĩ độ cao tăng mạnh hơn vùng vĩ độ thấp Các chỉ số ngày nóng đêm ấm tăng nhưng chỉ số đêm lạnh giảm đi

Về biến đổi lượng mưa:

Theo Kịch bản Biến đổi khí hậu và nước biển dâng cho Việt Nam (2012, 2016): Giáng thủy trung bình toàn cầu kể từ năm 1901 có xu thế tăng ở vùng lục địa vĩ độ trung bình thuộc bắc bán cầu Mưa lớn có xu thế tăng trên nhiều khu vực, nhưng lại giảm ở một số ít khu vực Xu thế tăng/giảm của lượng mưa phản ánh rõ ràng hơn trong giai đoạn 1951-2010 so với giai đoạn 1901-2010[8, 9] Trong đó, xu thế tăng rõ ràng nhất ở khu vực Châu Mỹ, Tây Âu, Úc; Xu thế giảm rõ ràng nhất ở khu vực Châu Phi và Trung Quốc (IPCC, 2013)

Do sự ấm lên của Trái đất, biến đổi chế độ mưa đang diễn ra ở nhiều nơi Các phân tích dựa trên số liệu mưa quan trắc trong quá khứ cho thấy độ dài của các đợt mưa và số sự kiện mưa lớn tăng lên đáng kể ở một số nơi Tần suất mưa lớntăng trên một số khu vực trên thế giới, lượng mưa năm và các sự kiện mưa lớn tăng lên trên nhiều vùng thuộc nước Mỹ, trung Âu và nam Australia Sự thay đổi của tần suất mưa lớn luôn lớn hơn sự thay đổi của tổng lượng mưa Trên một số khu vực, xuất hiện xu thế tăng của số ngày mưa lớn trong khi lượng mưa năm quan

trắc được lại giảm Số ngày có mưa liên tiếp hoặc mưa nhỏ mưa phùn giảm đi, số ngày khô hạn tăng lên[3, 19, 21]

Tổng lượng mưa mùa đông ở châu Âu tính trung bình trên 121 trạm châu Âu

ở phía bắc 40oN, đã tăng đáng kể 12% trên 100 năm Không có xu thế dài hạn tổng thể xảy ra với tổng lượng mưa mùa hè Tuy nhiên có điểm chú ý là một số khu vực nhỏ, xu thế mưa mùa hè tăng mạnh hơn một chút nhưng lại ít phổ biến[23]

Khu vực Nam Á giai đoạn 1961-2000, sự thay đổi các chỉ số cực đoan lượng mưa quy mô tương đối nhỏ được thấy nhiều hơn so với nhiệt độ Tuy nhiên, hầu hết các chỉ số lượng mưa cực trị cho thấy sự gia tăng ở mức trung bình của Nam Á, phù hợp với mức trung bình trên toàn cầu[14]

Số ngày có mưa ở phía bắc Mông Cổ tăng nhẹ trong khi tổng lượng mưa hàng năm tăng không đáng kể Tính trung bình, không có sự sụt giảm đáng kể nào về chỉ

số số ngày khô hạn liên tiếp cực đại hoặc tăng chỉ số số ngày ẩm ướt liên tiếp cực đại Chỉ số tổng lượng mưa 5 ngày liên tiếp cho thấy sự tăng nhẹ[24]

Khu vực Đông Nam Á và Nam Thái Bình Dương giai đoạn 1961-1998, xu thế mưa cực đoan thường ít rõ ràng về không gian hơn so với xu thế nhiệt độ cực đoan

Số ngày mưa (lớn hơn 2 mm) đã giảm đáng kể trên khắp Đông Nam Á, phía tây và trung Nam Thái Bình Dương, nhưng tăng ở phía bắc Polynesia (thuộc Pháp), ở Fiji

và tại một số trạm ở Úc Lượng mưa của các sự kiện cực đoan hàng năm đã tăng ở phần lớn các trạm Tần suất của các sự kiện mưa cực đoan đã giảm không đáng kể

ở hầu hết các trạm, mặc dù sự gia tăng đáng kể đã được phát hiện ở Polynesia (thuộc Pháp) Xu thế trong cường độ trung bình của sự kiện mưa lớn nhất mỗi năm nhìn chung là yếu và không đáng kể[13]

Trenberth, trong nghiên cứu về tác động của biến đổi khí hậu và tính biến động đối với mưa lớn, lũ lụt và hạn hán, cho thấy: Có một ảnh hưởng trực tiếp của

sự nóng lên toàn cầu đối với sự biến đổi giáng thủy và mưa lớn Tăng sự đốt nóng dẫn đến bay hơi nước nhiều hơn, vì vậy mặt đất sẽ khô hơn, dẫn đến tăng cường độ và thời gian hạn hán Tuy nhiên, khả năng giữ nước của không khí tăng lên khoảng 7% với

1oC nóng lên, dẫn đến tăng lượng hơi nước trong khí quyển, và điều này chính là nguồn tạo nên ảnh hưởng lớn nhất đến giáng thủy Các cơn dông, mưa ngoại nhiệt đới

và bão tuyết hay Áp thấp nhiệt đới và bão biển được cung cấp bởi lượng ẩm tăng lên,

gây ra các sự kiện giáng thủy nguy hiểm hơn quan trắc được đang xảy ra ở nhiều nơi, thậm chí cả ở những nơi tổng lượng giáng thủy đang giảm đi Kết quả là làm tăng nguy cơ lũ lụt Các kiểu mưa ở nhiều nơi cũng quan trắc được có biến đổi, với các khu vực khô hạn trở nên khô hơn (vùng cận nhiệt đới), các vùng ẩm ướt thì trở nên ẩm ướt hơn, đặc biệt là vùng vĩ độ trung bình và vĩ độ cao[18]

Khi phân tích số liệu lượng mưa ngày ở các nước khu vực Đông Nam Á trong thời kỳ từ 1950 đến 2000, Endo và cs đã chỉ ra rằng số ngày ẩm ướt (ngày có mưa

≥ 1mm) có xu thế giảm, trong khi đó cường độ giáng thủy trung bình của những ngày mưa lại có xu thế tăng lên Mưa lớn tăng lên ở phía nam Việt Nam, phía bắc Myanma, ở đảo Visayas và Luzon của Philipin trong khi đó lại giảm ở phía bắc Việt Nam[20]

Sun & Ao trong nghiên cứu và phân tích định lượng về giáng thuỷ và giáng thuỷ cực đoan ở Trung Quốc đã cho thấy: Trong mùa đông giáng thuỷ tăng tỷ lệ 9,7% và giáng thuỷ cực đoan tăng tỷ lệ 22,6% tương ứng với mỗi 1°C nóng lên của không khí bề mặt trung bình toàn cầu Trong mùa hè, giáng thuỷ tăng tỷ lệ 6,7% và giáng thuỷ cực đoan tăng tỷ lệ 15,4% tương ứng với mỗi 1°Cnóng lên của không khí bề mặt trung bình toàn cầu Tỷ lệ tăng giáng thuỷ trong mùa đông lớn hơn trung bình toàn cầu, điều đó cho thấy giáng thuỷ

ở Trung Quốc có sự nhạy cảm mạnh với BĐKH và thể hiện tính địa phương rõ rệt dưới tác động của nóng lên toàn cầu[21]

Đối với tần suất, cường độ và thời gian mưa cực đoan tại Đài Loan trong giai đoạn 1970-2010 theo Jien-Yi and Chou, tần suất mưa nhỏ có xu thế giảm, tần suất mưa lớn lại có xu thế tăng; Mưa do bão xảy ra thường xuyên hơn với tất cả các mức cường độ, trong khi mưa không do bão có xu thế giảm tần suất Cả hai loại cực trị của mưa do bão và mưa không do bão đều có xu thế tăng mạnh, nhưng tỷ lệ tăng của cực trị mưa do bão lớn hơn Tần suất và cường độ mưa của các đợt mưa lớn dài ngày cũng có xu thế tăng Các đợt mưa cực đoan dài ngày chủ yếu do các cơn bão và xu thế càng dài ngày hơn Những thay đổi này chủ yếu do các cơn bão

di chuyển chậm hơn trên các khu vực gần Đài Loan[17]

Nghiên cứu của Kyu Kyu Sein và cs cũng cho thấy rằng xu thế ngày càng tăng trong lượng mưa bất thường không đáng kể trong giai đoạn 1981 - 2015 Ngược lại,

xu thế tăng nhẹ đối với những ngày ẩm ướt đã quan sát thấy với mức độ 76,52 mm/thập kỷ trong thời gian nghiên cứu Các chỉ số cực đoan khác của mưa là tổng lượng mưa hàng năm (PRCPTOT), ngày mưa lớn (R20mm), tổng lượng mưa của những ngày ẩm ướt (>=1mm) và những ngày mưa liên tục (CWD) phù hợp với xu thế ấm lên[12]

Các nghiên cứu về mưa cho thấy xu thế biến động trong giai đoạn quá khứ đã qua, nhiều nơi thấy rõ số ngày mưa giảm, tần số ngày mưa lớn giảm trong khi cường độ và lượng mưa của ngày mưa lớn lại có xu hướng tăng lên

1.3.Những nghiên cứu cho Việt Nam

Khí hậu Việt Nam được chia thành 2 miền khí hậu theo Nguyễn Đức Ngữ & Nguyễn Trọng Hiệu Miền khí hậu phía bắc gồm: vùng Tây Bắc (N1), vùng Đông Bắc (N2), vùng Đồng Bằng Bắc Bộ (N3), vùng Bắc Trung Bộ (N4) Miền khí hậu phía nam gồm: vùng Nam Trung Bộ (S1), vùng Tây Nguyên (S2), vùng Nam Bộ (S3) Một số kết quả nghiên cứu cho các vùng khí hậu như sau:

Về biến đổi nhiệt độ:

Theo Kịch bản Biến đổi khí hậu và nước biển dâng cho Việt Nam (2012, 2016): Nhiệt độ có xu thế tăng ở hầu hết các trạm quan trắc, tăng nhanh trong những thập kỷ gần đây Trung bình cả nước, nhiệt độ trung bình năm thời kỳ 1958-

2014 tăng khoảng 0,62oC, riêng giai đoạn (1985-2014) nhiệt độ tăng khoảng 0,42oC[8, 9] Tốc độ tăng trung bình mỗi thập kỷ khoảng 0,10oC, thấp hơn giá trị trung bình toàn cầu (0,12oC/thập kỷ, IPCC 2013) Nhiệt độ tại các trạm ven biển và hải đảo có xu thế tăng ít hơn so với các trạm ở sâu trong đất liền Có sự khác nhau

về mức tăng nhiệt độ giữa các vùng và các mùa trong năm Nhiệt độ tăng cao nhất vào mùa đông, thấp nhất vào mùa xuân Trong 7 vùng khí hậu, khu vực Tây Nguyên có mức tăng nhiệt độ lớn nhất, khu vực Nam Trung Bộ có mức tăng thấp nhất Cực trị nhiệt độ tăng ở hầu hết các vùng, ngoại trừ nhiệt độ tối cao có xu thế giảm ở một số trạm phía Nam Số ngày rét đậm, rét hại có xu thế giảm nhưng xuất hiện những đợt rét dị thường

Theo Nguyễn Đăng Quang và cs, nghiên cứu về sự thay đổi lượng mưa, nhiệt

độ cho Việt Nam và cho các tiểu vùng khí hậu trong hơn 40 năm từ 1971 đến 2010 cho thấy nhiệt độ trung bình của Việt Nam đã tăng lên với tốc độ khoảng 0,26o

C

mỗi thập kỷ kể từ những năm 1970, xấp xỉ gấp đôi tốc độ nóng lên toàn cầu so với cùng kỳ Tốc độ tăng vào mùa đông lớn hơn vào mùa hè Ngoại trừ Tây Nguyên, nhiệt độ trung bình hàng năm ở các khu vực phía Nam đang tăng lên nhanh hơn ở miền Bắc Sự gia tăng nhiệt độ có ý nghĩa thống kê ở hầu hết các tiểu vùng Ngoại trừ Tây Nguyên (vùng S2), nhiệt độ trung bình hàng năm và theo mùa ở các khu vực phía nam đã tăng nhanh hơn so với ở phía bắc Nhiệt độ tối thiểu mùa đông đã tăng nhanh hơn nhiệt độ tối đa mùa hè ở phía Nam, trong khi lại trái ngược với quan trắc thấy ở hầu hết các tiểu vùng phía Bắc Sự thay đổi nhiệt độ và lượng mưa được chứng minh là có liên quan đến Dao động El Nino-Nam ở cả quy mô quốc gia

và tiểu vùng Mối quan hệ này mạnh hơn ở vĩ độ thấp và vào mùa đông[25]

Theo Nguyễn Đức Ngữ, Nguyễn Trọng Hiệu, kết quả nghiên cứu cho thấy: Phương trình xu thế của tần số front lạnh qua Bắc Bộ thời kỳ 1961 - 2000 có dạng

Yx = 28,3 - 0.049x Xu thế giảm của front lạnh trên thực tế chỉ bắt đầu vào thập kỷ

1971 – 1980; Xu thế của nhiệt độ trung bình năm trong 7 thập kỷ trước năm 2000

là tăng lên, tương đối rõ và nhất quán ở trạm Tân Sơn Nhất, Láng - Hà Nội Phương trình xu thế của nhiệt độ trung bình năm ở Láng - Hà Nội từ năm 1931-

2001 có dạng: Yx = 23,4 + 0,0056x[4]

Theo Hồ Thị Minh Hà, Phan Văn Tân , nghiên cứu về Xu thế và mức độ biến đổi của nhiệt độ cực trị ở Việt Nam giai đoạn 1961-2007 cho thấy nhiệt độ cực tiểu (Tn) tháng của Việt Nam tăng lên trung bình gần 0,9 oC/thập kỷ, nhanh hơn nhiều

so với tốc độ ấm lên của nhiệt độ trung bình toàn cầu, trong khi nhiệt độ cực đại (Tx) tháng giảm nhẹ khoảng 0,1 oC/thập kỷ Mức độ và xu thế biến đổi của Tm, Tx không đồng nhất trên toàn Việt Nam, khu vực biến đổi nhiều nhất là Tây Bắc Bộ

Sự biến đổi của nhiệt độ cực trị, nhất là sự tăng nhanh của nhiệt độ cực tiểu tháng

là nguyên nhân dẫn tới giảm số đợt rét đậm và tăng số đợt nắng nóng, hạn hán ở Việt Nam[2]

Nhiệt độ cực tiểu (Tn) chủ yếu tăng khoảng 2-3oC trên các vùng thuộc Bắc Bộ

và 1-2 oC trên Trung Bộ, trung bình cả Việt Nam tăng 1-2 oC Nhiệt độ cực tiểu tăng làm giảm số đợt rét đậm và tăng số đợt nắng nóng trong năm nhưng độ trễ thời gian từ 2-3 tháng[2]

Theo Phan Văn Tân và cs trong đề tài cấp nhà nước: “Nghiên cứu tác động của biến đổi khí hậu 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”, đã đề cập: Sự tăng lên của nhiệt độ toàn cầu dẫn tới làm biến đổi nhiệt độ tại các khu vực Từ chuỗi số liệu dị thường nhiệt độ bề mặt trung bình toàn cầu có quan hệ tương đối tốt với chuỗi số liệu nhiệt độ trung bình năm tại 7 vùng khí hậu, nhưng tương quan với tổng lượng mưa năm và cực đại mưa trung bình năm lại rất kém, ngoại trừ vùng khí hậu Nam Trung Bộ Điều này cho thấy tác động trực tiếp của nhiệt độ trên qui mô lớn đến lượng mưa khu vực ở Việt Nam không thể hiện rõ mà chủ yếu chịu ảnh hưởng gián tiếp và bị chi phối nhiều bởi các quá trình khác như các quá trình động lực, ảnh hưởng của điều kiện địa phương [6]

Về biến đổi lượng mưa:

Theo Kịch bản Biến đổi khí hậu và nước biển dâng cho Việt Nam (2012, 2016): Trong thời kỳ 1958-2014, lượng mưa năm tính trung bình cả nước có xu thế tăng nhẹ Trong đó, tăng nhiều nhất vào các tháng mùa đông và mùa xuân; giảm vào các tháng mùa thu Nhìn chung, lượng mưa năm ở các khu vực phía Bắc có xu thế giảm (từ 5,8% ÷ 12,5%/57 năm); các khu vực phía Nam có xu thế tăng (từ 6,9%

÷ 19,8%/57 năm) Khu vực Nam Trung Bộ có mức tăng lớn nhất (19,8%/57 năm); khu vực đồng bằng Bắc Bộ có mức giảm lớn nhất (12,5%/57 năm) Mưa cực đoan có xu thế biến đổi khác nhau giữa các vùng khí hậu: giảm ở hầu hết các trạm thuộc Tây Bắc, Đông Bắc, đồng bằng Bắc Bộ và tăng ở phần lớn các trạm thuộc các vùng khí hậu khác, tăng mạnh ở Nam Trung Bộ và Tây Nguyên Số liệu quan trắc cho thấy mưa trái mùa và mưa lớn dị thường xảy ra nhiều hơn Trong những năm gần đây, mưa lớn xảy

ra bất thường hơn cả về thời gian, địa điểm, tần suất và cường độ[8, 9]

Đối với các khu vực phía Bắc, lượng mưa chủ yếu giảm rõ nhất vào các tháng mùa thu và tăng nhẹ vào các tháng mùa xuân Đối với các khu vực phía Nam, lượng mưa các mùa ở các vùng khí hậu đều có xu thế tăng; tăng nhiều nhất vào các tháng mùa đông (từ 35,3% ÷ 80,5%/57 năm) và mùa xuân (từ 9,2% ÷ 37,6%/57 năm)

Độ ẩm tương đối cực tiểu có xu thế tăng lên trên tất cả các vùng khí hậu nhất

là trong thời kỳ 1961-1990 Lượng mưa ngày 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 và biến động mạnh, nhất là ở khu vực miền Trung Hạn hán, bao gồm hạn tháng và hạn mùa có xu thế tăng nhưng với mức độ không đồng đều giữa các vùng và giữa các nơi trong từng vùng khí hậu Tần số bão trên vùng bờ biển Việt Nam cũng có xu thế tăng lên, nhất là trên dải bờ biển Bắc Bộ, Thanh Nghệ Tĩnh và Nam Trung Bộ[5]

Trên thực tế ở Việt Nam, lượng mưa cực đại phụ thuộc nhiều vào các tác nhân gây mưa lớn như bão, dải hội tụ nhiệt đới, không khí lạnh Sự nóng lên toàn cầu đã tác động một cách gián tiếp đến biến đổi về yếu tố mưa ở các vùng khí hậu Việt Nam cả về lượng mưa và cường độ mưa Ở khu vực phía bắc nhìn chung có tổng lượng mưa giảm nhưng cường độ mưa lại tăng lên Ở khu vực phía nam thể hiện sự gia tăng cả về lượng mưa năm lẫn cực đại mưa tháng Khu vực miền Trung có tính biến động mạnh nhất trên cả nước, xu thế tăng mạnh cả

Theo Vũ Thanh Hằng và cs, đã phân tích lượng mưa ngày cực đại ở Việt Nam giai đoạn 1961-2007 với các trạm quan trắc ở cả bảy vùng khí hậu cho thấy: hầu hết trên khắp cả nước đều thể hiện xu thế tăng lên của lượng mưa ngày cực đại, đặc biệt tăng mạnh trong những năm gần đây, tuy nhiên trong những thời đoạn ngắn xu thế tăng/giảm là không đồng nhất giữa các vùng khí hậu Trong đó vùng khí hậu Tây Bắc

và Đông Bắc thể hiện xu thế tăng của lượng mưa ngày cực đại nhiều hơn và mạnh hơn tại các trạm Ngược lại, vùng khí hậu Đồng Bằng Bắc Bộ thì lượng mưa cực đại ngày tại các trạm có xu thế giảm nhiều hơn, còn khu vực Bắc Trung Bộ thì thể hiện mức độ biến động của lượng mưa nhỏ hơn so với các vùng khác[10]

Ở khu vực Tây Bắc lượng mưa ngày cực đại có xu thế tăng mạnh tại trạm Điện Biên và Mộc Châu còn xu thế giảm mạnh tại trạm Yên Châu Khu vực Đông Bắc có

xu thế tăng mạnh tại trạm Hà Giang và ở Đồng Bằng Bắc Bộ tăng mạnh nhất tại trạm Nam Định Mức độ tăng mạnh của các trạm này thường xảy ra vào thời kỳ mùa hè (tháng 7), điều này có nghĩa là cường độ mưa cực đại vào các tháng mùa mưa ở những trạm này có xu thế tăng lên Tại khu vực Bắc Trung Bộ, trạm Tương Dương có sự tăng mạnh nhất, các trạm còn lại mức độ biến động không nhiều[10]

Theo Đào Thăng Long, đã phân tích xu thế và mức độ biến đổi các đặc trưng trung bình và các chỉ số khí hậu cực đoan về mưa bằng tập số liệu quan trắc trên mạng lưới trạm khí tượng ở khu vực miền Trung trong thời kỳ 1961-2010, cho thấy: Lượng mưa năm và lượng mưa mùa mưa ở vùng Bắc Trung Bộ có biến đổi ít, chủ yếu có xu thế giảm, ở vùng Nam Trung Bộ và Thừa Thiên Huế đa số có xu thế tăng rất mạnh Lượng mưa ba tháng mưa lớn nhất gần đây đa số có xu thế tăng, trừ một số nơi thuộc vùng giữa Bắc Trung Bộ có xu thế giảm Cường độ mưa năm và cường độ mưa mùa mưa gần đây cũng có xu thế giảm ở Bắc Trung Bộ, tăng ở Nam Trung Bộ Cường độ mưa mùa khô chủ yếu tăng ở phía nam Nam Trung Bộ, còn phía bắc biến đổi không rõ quy luật Các đặc trưng cực trị như lượng mưa ngày cực đại, lượng mưa 5 ngày liên tục cực đại, số ngày mưa lớn cũng cho thấy ở khu vực Nam Trung Bộ có xu thế tăng rất mạnh mẽ Các khu vực khác ở phía bắc miền Trung biến đổi ít hơn, đa số có xu thế giảm[3]

Như vậy, đối với khu vực Việt Bắc giai đoạn trước năm 2014, có thể thấy lượng mưa năm có xu thế giảm Nhiệt độ có xu thế tăng Xu thế tăng nhiệt và biến động về lượng mưa sẽ được phân tích làm rõ trong các Chương sau

1.4 Tổng quan về địa bàn nghiên cứu

Việt Bắc là khu vực có diện tích lớn,bao gồm 8 tỉnh: Phú Thọ, Vĩnh Phúc,

Yên Bái, Lào Cai, Tuyên Quang, Hà Giang, Thái Nguyên và Bắc Kạn Đây là khu vực có vị trí địa lý quan trọng mang ý nghĩa là trung tâm của Bắc Bộ, phía Bắc giáp Trung Quốc, có 2 cửa khẩu lớn là Lào Cai và Thanh Thủy(Hà Giang), phía Nam tiếp giáp thủ đô Hà Nội, là đầu mối trung chuyển, giao lưu kinh tế giữa các tỉnh vùng đồng bằng Bắc Bộ với các tỉnh miền núi phía Bắc Việt Nam

và hai tỉnh Quảng Tây, Vân Nam, Trung Quốc Nằm trong vành đai của các

tuyến trục giao thông quan trọng: đường bộ có Quốc lộ 2, Quốc lộ 3, Quốc lộ

32, Quốc lộ 37, Quốc lộ 279, Cao tốc Nội Bài - Lào Cai, Cao tốc Hà Nội - Thái Nguyên, đường Hồ Chí Minh, đường sắt có tuyến đường xuyên Á Có các con sông lớn chảy qua khu vực như Sông Hồng, Sông Đà, Sông Lô, thuận tiện thông thương bằng đường thủy

Vì có diện tích lớn nên đây là khu vực có địa hình đa dạng, gồm cả núi cao, đồi núi thấp và đồng bằng Điển hình cho đồi núi cao có Lào Cai, Hà Giang, Yên Bái và Bắc Kạn, địa hình các tỉnh này bị chia cắt sâu; Địa hình đồi núi thấp có Tuyên Quang, Thái Nguyên và Phú Thọ; Vĩnh Phúc là tỉnh có địa hình tương đối bằng ph ng, đất đai màu mỡ Là khu vực giàu tài nguyên để phát triển nông nghiệp, trồng cây công nghiệp, cây đặc sản và chăn nuôi gia súc Khu vực này

có diện tích lớn đất feralit bên trên các dải đá vôi và đá phiến, có đất phù sa cổ ở vùng trung du Do địa hình phần lớn chịu ảnh hưởng mạnh của gió mùa đông bắc, trong đó có nơi hứng chịu nhiệt độ mùa đông lạnh nhất Việt Nam là Sa Pa, chính vì thế nơi đây có thế mạnh đặc biệt trong gieo trồng các cây công nghiệp

có nguồn gốc cận nhiệt và ôn đới Khu vực Việt Bắc cũng là khu vực trồng cây chè lớn nhất Các loại chè được trồng nhiều ở Phú Thọ, Hà Giang, Yên Bái và Thái Nguyên

Khu vực Việt Bắc nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa ẩm, điểm nổi bật là mùa đông khô, lượng mưa ít, hướng gió thịnh hành là gió mùa Đông Bắc; mùa hè nắng, nóng, mưa nhiều, hướng gió thịnh hành là gió mùa Đông Nam Nhiệt

độ bình quân 23°C, tổng lượng mưa trung bình dao động từ 1.500 - 1.800mm/năm

Do ảnh hưởng của mưa nhiều, cường độ mưa lớn, kết hợp với địa hình dốc ở núi cao, xen kẽ các vùng trũng nên khu vực Việt Bắc thường xuyên xảy ra các hiện tượng thiên tai như sạt lở đất, lũ quét, ngập úng gây thiệt hại lớn về người và tài sản Bên cạnh đó khu vực Việt Bắc cũng xảy ra các đợt nắng nóng gay gắt và kéo dài vào mùa hè, vào mùa đông thì rét đậm, rét hại trên diện rộng, đặc biệt một địa điểm có nhiệt độ xuống rất thấp như Sa Pa(Lào Cai), Đồng Văn(Hà Giang), Mù Căng Chải(Yên Bái), Ngân Sơn(Bắc Kạn) gây thiệt hại cho hoa màu và gia súc của người dân

- Các hiểm họa tự nhiên và thiên tai ở địa phương:

Bảng 1.1: Các loại hình thảm họa, rủi ro thiên tai do tự nhiên tại khu vực

Việt Bắc

1 Bão Ảnh hưởng đến hoạt động sản xuất của người dân

2 Ngập lụt Làm ngập úng, ảnh hưởng đến sản xuất người dân, là

nguyên nhân ô nhiêm môi trường, hình thành dịch bệnh

3 Lũ quét Phá hủy nhà cửa, hoa màu, ảnh hưởng tới tính mạng của

người dân

4 Dịch bệnh Gây chết người, gia súc, gia cầm, ảnh hưởng năng suất

5 Sương muối Gây chết cây, gia súc ảnh hưởng đến sản xuất

6 Mưa đá Gây thiệt hại nhà cửa, cây trồng

Hằng năm, Ban chỉ huy Phòng thiên tai (BCH PCTT) của các tỉnh trong khu vực Việt Bắc đều xây dựng phương án phòng chống thiên, tổng kết, đánh giá kế hoạch thực hiện của năm trước Trong kế hoạch các BCH PCTT tỉnh đề ra các công việc phải làm trước, trong và sau khi thiên tai xảy ra, trong đó phân công cụ thể công việc cho các thôn để bảo đảm an toàn về tính mạng cho người dân Một số nhà bán kiên cố ở trong vùng dễ bị tổn thương do thiên tai gây ra phải có kế hoạch

di dời đến nơi ở an toàn

Nhận xét chung: Hầu hết các nghiên cứu trên thế giới, trong khu vực châu á

và đặc biệt các nghiên cứu ở Việt Nam đều cho thấy sự biến đổi rõ rệt về cả đặc trưng nhiệt độ và lượng mưa Khu vực Việt Bắc có địa hình đa dạng, các hiện tượng thời tiết cực đoan đang có xu thế tăng cả về số lượng và cường độ Trong khuôn khổ của luận văn sẽ đánh giá một số những thay đổi về đặc trưng nhiệt độ và lượng mưa trên khu vực Việt Bắc

CHƯƠNG 2 SỐ LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Số liệu và xử lý số liệu

2.1.1 Mô tả số liệu

Trong khuôn khổ của luận văn và căn cứ tình hình số liệu đã được số hóa

của Đài Khí tượng Thủy văn khu vực Việt Bắc, tôi sử dụng các bộ số liệu của 19 trạm Khí tượng, cụ thể như sau :

- Lượng mưa ngày của 19 trạm Khí tượng: là lượng mưa đo thực tế tích lũy trong vòng 24 giờ(từ19 giờ của ngày hôm trước tới 19 giờ của ngày hôm sau) tại trạm;

- Nhiệt độ trung bình ngày của 19 trạm Khí tượng: là nhiệt độ trung bình cộng của 4 OBS quan trắc trong vòng 24 giờ tại trạm;

- Nhiệt độ tối cao ngày của 19 trạm Khí tượng : là nhiệt độ cao nhất trong vòng 24 giờ tại trạm;

- Nhiệt độ tối thấp ngày của 19 trạm Khí tượng : là nhiệt độ thấp nhất trong vòng 24 giờ tại trạm;

Bảng 2.1 : Danh sách 19 trạm Khí tượng trên khu vực Việt Bắc

Số liệu nhiệt độ, lượng mưa luận văn sử dụng được lựa chọn tại các trạm đảm bảo dựa trên nguyên tắc phân bố đồng đều trên 8 tỉnh của khu vực Việt Bắc

Độ dài của chuỗi số liệu phục vụ tính các đặc trưng là từ năm 1991-2019(Hình 2.1)

Hình 2.1 Sơ đồ vị trí các trạm Khí tượng khu vực Việt Bắc

2.1.2 Xử lý số liệu

- Luận văn sử dụng các bộ số liệu thực đo trong ngày của các trạm, dựa trên nguyên tắc không bổ khuyết số liệu, nghĩa là những trường hợp mất số liệu, hệ thống máy hỏng, khuyết OBS, sẽ không được nội suy hay lấp đầy bằng các phương pháp bổ khuyết

- Lọc bỏ các sai số, chuẩn hóa các giá trị, hiệu chỉnh số liệu trên cơ sở sử dụng số liệu để đối chiếu với giản đồ lượng mưa, giản đồ nhiệt ký Các số liệu nghi ngờ được kiểm tra lại với tài liệu gốc hoặc đối chiếu với số liệu các trạm Khí tượng Thủy văn trong khu vực

- Số liệu sau khi kiểm tra chất lượng, được lưu dưới dạng Text để phục vụ tính toán các đặc trưng(Hình 2.2)

Hình 2.2 : Cấu trúc dữ liệu dạng Text sau khi xử lý

2.2 Phươn pháp tính các đặc t ưn t un bình nhiều năm

Bộ số liệu ngày gồm: nhiệt độ trung bình ngày(Ttb), nhiệt độ tối cao ngày(Tx), nhiệt độ tối thấp ngày(Tn) lượng mưa ngày(R) của 19 trạm Khí tượng trên khu vực Việt Bắc

Từ bộ số liệu ngày sau khi đã xử lý sẽ được sử dụng để tính các đặc trưng của

1 trạm như sau:

- Tổng lượng mưa trung bình của nhiều năm(1991-2019):

=

∑

( là tổng lượng mưa của năm j; j=[1991:2019])

R j =∑ ( là lượng mưa ngày của năm j; i=[1:365/366])

- Nhiệt độ trung bình của nhiều năm(1991-2019):

=

∑

( là nhiệt độ trung bình của năm j; j=[1991:2019])

T j =∑ ( là nhiệt độ trung bình ngày ngày của năm j; i=[1:365/366]) (n là số ngày của năm j; n=365/366)

- Nhiệt độ tối cao trung bình của nhiều năm(1991-2019):

=

∑

( là nhiệt độ tối cao trung bình của năm j; j=[1991:2019])

TX j =∑ ( là nhiệt độ tối cao ngày của năm j; i=[1:365/366])

(n là số ngày của năm j; n=365/366)

- Nhiệt độ tối thấp trung bình của nhiều năm(1991-2019):

=

∑

( là nhiệt độ tối thấp trung bình của năm j;j=[1991:2019])

TN j =∑ ( là nhiệt độ tối thấp ngày của năm j; i=[1:365/366])

(n là số ngày của năm j; n=365/366)

- Phương trình xu thế biến đổi:

̅ m ̅ ( ̅ là y trung bình; ̅ là x trung bình; m hệ số; b là hằng số)

m = ∑ ∑ ̅ ̅ ̅ ( năm thứ i; giá trị tại năm thứ i)

2.3 Phươn pháp tính các chỉ số khí hậu cực đoan(ECE)

Bộ chỉ số khí hậu cực đoan(ECE) được một nhóm chuyên gia đề xuất vào năm

1998 tại cuộc họp lần thứ 3 của IPCC[6] Bộ chỉ số ECE gồm 27 chỉ số, tuy nhiên trong phạm vi của luận văn và căn cứ vào điều kiện khí hậu khu vực Việt Bắc, luận văn chỉ sử dụng 20 chỉ số liên quan đến lượng mưa và nhiệt độ:

1) CDD(Consecutive dry days): Số ngày khô hạn liên tiếp của đợt dài nhất trong một năm có lượng mưa ngày nhỏ hơn 1mm(Rij<1mm), mỗi năm có một giá trị CDD

2) CWD(Consecutive wet days): Số ngày ẩm ướt liên tiếp của đợt dài nhất trong một năm có lượng mưa ngày lớn hơn hoặc bằng 1mm(Rij>=1mm), mỗi năm

có một giá trị CWD

3) CSDI(Cold spell duration indicator): Số đợt trong năm(ít nhất 6 ngày liên tiếp) có nhiệt độ tối thấp ngày nhỏ hơn phân vị 10%(TN10) CSDI được tính bằng tổng số đợt trong năm có ít nhất 6 ngày liên tiếp mà nhiệt độ tối thấp nhỏ hơn

TN10(Tnij < TN10)

4) WSDI(Warm Spell Duration Indicator): Số đợt trong năm(ít nhất 6 ngày liên tiếp) có nhiệt độ tối cao ngày lớn hơn phân vị 90%(TX90) WSDI được tính

bằng tổng số đợt trong năm có ít nhất 6 ngày liên tiếp mà nhiệt độ tối cao lớn hơn

TX90(Txij > TX90)

5) DTR(Diurnal temperature range): Biên độ nhiệt độ ngày trung bình, mỗi tháng có một giá trị DTR DTR đƣợc tính bằng trung bình cộng của biên độ ngày trong tháng Biên độ nhiệt độ ngày trong tháng đƣợc xác định bằng hiệu giữa nhiệt

độ tối cao ngày và nhiệt độ tối thấp ngày(Tx-Tn)

∑

(j là tháng 1-12; n là số ngày trong tháng) 6) PRCPTOT(Annual total wet-day precipitation): Tổng lƣợng mƣa của tất cả các ngày trong một năm có lƣợng mƣa tích lũy 24h lơn hơn hoặc bằng 1mm(R>1mm)

7) R50(Number of very heavy precipitation days): Tổngsố ngày trong một năm mà có lƣợng mƣa tích lũy 24h lớn hơn hoặc bằng 50mm(R>=50mm), mỗi năm

11) Rx5day(Max 5-day precipitation amount): Tổng lƣợng mƣa của 5 ngày liên tiếp lớn nhất trong tháng, mỗi tháng có một giá trị Rx5day

12) SDII(Simple daily intensity index): Lƣợng mƣatrung bình ngày của những ngày có mƣa trong năm, mỗi năm có một giá trị SDII Chỉ số SDII đƣợc tính bằng trung bình cộng của tất cả các ngày có lƣợng mƣa lớn hơn hoặc bằng 1mm(Rij>=1mm)

13) TN10p(Cool night): Phần trăm số ngày trong tháng có nhiệt độ tối thấp nhỏ hơn phân vị 10%(TN10), mỗi tháng có một giá trị TN10p TN10p đƣợc xác định bằng tỉ số giữa số ngày trong tháng mà nhiệt độ tối thấp ngày nhỏ hơn TN10 và

số ngày của tháng

14) TX10p(Cool day): Phần trăm số ngày trong tháng có nhiệt độ tối cao nhỏ hơn phân vị 10%(TX10), mỗi tháng có 1 giá trị TX10p TX10p được xác định bằng tỉ số giữa số ngày trong tháng mà nhiệt độ tối cao nhỏ hơn TX10 và số ngày của tháng

15) TN90p(Warm night): Phần trăm số ngày trong tháng có nhiệt độ tối thấp lớn phân vị 90%(TN90), mỗi tháng có một giá trị TN90p TN90p được xác định bằng tỉ số giữa số ngày trong tháng mà nhiệt độ tối thấp lớn hơn TN90 và số ngày của tháng

16) TX90p(Warm day): Phần trăm số ngày trong tháng có nhiệt độ tối cao lớn phân vị 90%(TX90), mỗi tháng có một giá trị TX90p TX90p được xác định bằng tỉ số giữa số ngày trong tháng mà nhiệt độ tối cao lớn hơn TX90 và số ngày của tháng

17) TNn(Min Tmin): Nhiệt độ tối thấp nhỏ nhất của tháng, mỗi tháng có một giá trị TNn TNn được xác định bằng giá trị nhiệt độ tối thấp của ngày nhỏ nhất trong tháng

18) TNx(Max Tmin): Nhiệt độ tối thấp lớn nhất của tháng, mỗi tháng có một giá trị TNx TNx được xác định bằng giá trị nhiệt độ tối thấp của ngày lớn nhất trong tháng

19) TXn(Min Tmax): Nhiệt độ tối cao nhỏ nhất của tháng, mỗi tháng có một giá trị TXn TXn được xác định bằng giá trị nhiệt độ tối cao của ngày nhỏ nhất trong tháng

20) TXx(Max Tmax): Nhiệt độ tối cao lớn nhất của tháng, mỗi tháng có một giá trị TXx TXx được xác định bằng giá trị nhiệt độ tối cao của ngày lớn nhất trong tháng

Công cụ R-Studio có bộ thư viện Climdex.pcic, cung cấp cho người sử dụng

27 hàm tính toán 27 chỉ số ECE, cho phép đưa số liệu đầu vào là dạng text của bộ

dữ liệu lượng mưa và nhiệt độ, sau đó tính toán và đưa ra dữ liệu 27 chỉ số ECE dạng text[16] Trong phạm vi luận văn sử dụng 20 chỉ số ECE đã nêu ở mục 2.3

2.5 Thiết thế công cụ khai thác thông tin Biến đổi khí hậu cho khu vực Việt Bắc

Dựa trên bộ dữ liệu đặc trưng khí hậu và bộ chỉ số ECE của 19 trạm Khí tượng sau khi sử dụng công cụ R-Studio để tính toán, luận văn sử dụng ngôn ngữ lập trình PHP, cơ sở dữ liệu Mysql để thiết kế công cụ khai thác thông tin Biến đổi Khí hậu(Hình 2.3)

Công cụ khai thác thông tin Biến đổi khí hậu là một Website có thể truy cập

từ trình duyệt trên máy vi tính hoặc thiết bị di động(Hình 2.3)

Hình 2.3: Sơ đồ hệ thống khai thác thông tin Biến đổi khí hậu

2.5.1 Thiết kế cơ sở dữ liệu

Qua các bước khảo sát thông tin về các trạm Khí tượng trên khu vực Việt Bắc và căn cứ vào bộ dữ liệu sau khi đã được xử lý tính toán Toàn bộ thông tin này sẽ phục vụ cho việc thiết kế cơ sở dữ liệu của hệ thống khai thác thông tin Biến đổi khí hậu(Hình 2.4)

Hình 2.4 Sơ đồ cơ sở dữ liệu

2.5.2 Thiết kế Website khai thác thông tin Biến đổi khí hậu

Căn cứ vào cơ sở dữ liệu của hệ thống khai thác thông tin Biến đổi khí hậu và nhu cầu khai thác các loại chỉ số, sẽ phác thảo sơ bộ Website(Hình 2.5)

Hình 2.5: Mô phỏng thiết thế Website khai thác thông tin Biến đổi khí hậu

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ PHÂN TÍCH 3.1 Một số đặc t ưn lượn mưa, nhiệt độ của khu vực Việt Bắc

3.1.1 Đặc trưng lượng mưa

Kết quả tính tổng lượng mưa trung bình nhiều năm của các trạm khu vực Việt Bắc được thể hiện tại bảng 3.1

Bảng 3.1 : Tổn lượn mưa t un bình nhiều năm của các trạm