Số liệu nhiệt độ trung bình ngày tại trạm ở các vùng khí hậu Việt Nam trong giai đoạn 1961-2007 được sử dụng để xem xét sự biến đổi của hiện tượng rét đậm, rét hại.. Zhai và Pan 2003 đã
Trang 1334 _
Dao động và biến đổi của hiện tượng rét đậm, rét hại
ở Việt Nam
334 Nguyễn Trãi, Hà Nội, Việt Nam
Nhận ngày 11 tháng 8 năm 2010
Tóm tắt Số liệu nhiệt độ trung bình ngày tại trạm ở các vùng khí hậu Việt Nam trong giai đoạn
1961-2007 được sử dụng để xem xét sự biến đổi của hiện tượng rét đậm, rét hại Kết quả cho thấy
số ngày rét đậm, rét hại ở hầu hết các trạm đều có xu thế giảm rõ rệt Sự biến đổi của hiện tượng này bị ảnh hưởng bởi sự tăng lên của nhiệt độ trung bình ở các vùng khí hậu cũng như sự thay đổi
về vị trí và cường độ của áp cao lạnh lục địa Siberia
Từ khóa: Rét đậm, rét hại, xu thế, vùng khí hậu.
1 Mở đầu∗
Trong những năm gần đây, sự biến đổi của
các yếu tố và hiện tượng thời tiết, khí hậu cực
đoan diễn ra rất mạnh mẽ trên qui mô khu vực
cũng như qui mô toàn cầu Trên thế giới đã có
rất nhiều công trình nghiên cứu về vấn đề này,
tập trung chủ yếu vào các cực trị của nhiệt độ,
lượng mưa và những hiện tượng liên quan như
mưa lớn, hạn hán Các nghiên cứu cho thấy
nhiệt độ bề mặt trung bình toàn cầu đã tăng lên
từ cuối thế kỷ 19 Trong thế kỷ 20, sự tăng lên
này vào khoảng 0,6 ± 0,2oC trong đó nhiệt độ
cực tiểu ngày tăng lên nhiều hơn so với nhiệt độ
cực đại ngày [1,2] Mặc dù rất khó khăn để đánh
giá sự biến đổi và xu thế của những cực trị khí
hậu, Kattenberg và cộng sự (1996) đã kết luận
rằng xu thế ấm lên sẽ dẫn đến làm tăng những
hiện tượng liên quan đến nhiệt độ cao trong thời
kỳ mùa hè và làm giảm những hiện tượng liên quan đến nhiệt độ thấp trong những ngày mùa đông [3] Tuy nhiên, sự tăng lên của các cực trị nhiệt độ là khác nhau đối với từng khu vực Bonsal và cộng sự (2001) đã phân tích sự biến đổi theo không gian và thời gian của nhiệt độ cực trị ở Canada trong thời kỳ 1950-1998 và thấy rằng có sự khác biệt lớn giữa các khu vực
và theo mùa [4] Những khác biệt theo mùa trong biến đổi của cực trị nhiệt độ cho thấy trong
105 năm (1897-2001) nhiệt độ không khí bề mặt của trạm quan trắc quốc gia Athens thể hiện xu thế tăng những năm ấm hơn trong đó thời kỳ mùa hè và mùa xuân thì ấm lên nhiều hơn so với thời kỳ mùa đông [5] Tần suất xuất hiện của những ngày nóng và những ngày lạnh cũng có
xu hướng biến đổi khác nhau Manton và cộng
sự (2001) đã chỉ ra rằng có sự tăng lên đáng kể của những ngày nóng và đêm ấm và giảm đi
∗ Tác giả liên hệ ĐT: 84-4-38584943
E-mail: hangvt@vnu.edu.vn
Trang 2đáng kể của những ngày lạnh và đêm lạnh kể từ
năm 1961 trên khu vực Nam Á và Nam Thái
Bình Dương [6] Tuy nhiên, những phân tích về
xu thế của các hiện tượng thời tiết cực nóng hoặc
cực lạnh trong thế kỷ 20 ở Hoa Kỳ lại cho thấy
không có sự biến đổi đáng kể cả về tần suất hoặc
cường độ [7,8] Zhai và Pan (2003) đã nghiên
cứu sự biến đổi về tần suất của những hiện tượng
nhiệt độ cực trị ở Trung Quốc dựa trên số liệu
nhiệt độ không khí bề mặt ngày của khoảng 200
trạm quan trắc trong thời kỳ 1951-1999, kết quả
cho thấy số ngày nóng (trên 35oC) có xu thế
giảm nhẹ, trong khi đó số ngày sương giá (dưới
0oC) có sự giảm đáng kể [9] Tần số của những
ngày và đêm ấm tăng lên và tần số của những
ngày và đêm mát giảm đi ở Trung Quốc Từ việc
phân tích các chuỗi nhiệt độ ngày dài nhất có thể
có ở Châu Âu và Trung Quốc, Yan và cộng sự
(2002) đã xác định được ba giai đoạn biến đổi
của cực trị nhiệt độ đó là: giảm những cực trị ấm
trước những năm cuối của thế kỷ 19, giảm
những cực trị lạnh sau đó và tăng những cực trị
ấm kể từ những năm 1960 [10]
Hiện nay ở Việt Nam những nghiên cứu về
sự biến đổi của các yếu tố và hiện tượng thời tiết
khí hậu cực đoan còn chưa nhiều Kết quả phân
tích về sự biến đổi nhiệt độ cực trị tuyệt đối ở
Việt Nam trong giai đoạn 1961-2007 của H T
M Hà và P V Tân (2009) cho thấy nhiệt độ cực
tiểu tháng ở nước ta tăng lên trung bình khoảng
0,9oC/thập kỷ, trong khi nhiệt độ cực đại tháng
giảm nhẹ khoảng 0,1oC/thập kỷ [11] Sự biến đổi
của những cực trị nhiệt độ sẽ ảnh hưởng đáng kể
đến sự biến đổi của các hiện tượng thời tiết, khí
hậu trong đó có hiện tượng rét đậm, rét hại Đây
chính là nội dung nghiên cứu của bài báo này
2 Khái niệm, số liệu và phương pháp
2.1 Khái niệm
Rét đậm, rét hại là một trong những loại
hình thời tiết cực đoan rất đặc trưng trong mùa
đông ở hầu khắp khu vực phía bắc lãnh thổ Việt Nam Trong những tháng chính đông (12, 1, 2) các đợt rét đậm, rét hại xảy ra liên tiếp, kéo dài
và trên diện rộng không những ảnh hưởng trực tiếp đến cây trồng, vật nuôi mà còn ảnh hưởng đến sức khỏe con người Hiện nay, chỉ tiêu để xác định hiện tượng rét đậm, rét hại là dựa vào nhiệt độ trung bình ngày (Ttb) như sau:
- Nếu Ttb ≤ 15oC thì có rét đậm xuất hiện
- Nếu Ttb ≤ 13oC thì có rét hại xuất hiện
2.2 Số liệu
Số liệu nhiệt độ trung bình ngày của các trạm quan trắc bề mặt ở các vùng khí hậu Việt Nam trong giai đoạn 1961-2007 được sử dụng
để phân tích Danh sách các trạm quan trắc tại từng vùng khí hậu cụ thể là:
- Vùng Tây Bắc (B1): Sơn La, Điện Biên, Lai Châu, Mộc Châu, Yên Châu
- Vùng Đông Bắc (B2): Sapa, Hà Giang, Bắc Quang, Yên Bái, Lạng Sơn, Bãi Cháy, Thái Nguyên, Côtô, Tuyên Quang
- Vùng Đồng bằng Bắc Bộ (B3): Hà Nội, Phủ Liễn, Nam Định, Ninh Bình, Bạch Long
Vĩ, Hòa Bình, Thái Bình, Bắc Giang
- Vùng Bắc Trung Bộ (B4): Thanh Hóa, Hồi Xuân, Vinh, Tương Dương, Hà Tĩnh, Kỳ Anh, Đồng Hới, Tuyên Hóa, Đông Hà, A Lưới, Huế, Nam Đông, Hương Khê
- Vùng Nam Trung Bộ (N1): Đà Nẵng, Trà
My, Quảng Ngãi, Batơ, Quy Nhơn, Tuy Hòa, Nha Trang, Phan Rang, Phan Thiết, Phú Quý
- Vùng Tây Nguyên (N2): Bảo Lộc, Buôn
Ma Thuột, Đà Lạt, Kontum, Playcu, Ayunpa, Đăknông
- Vùng Nam Bộ (N3): Cà Mau, Cần Thơ, Rạch Giá, Vũng Tàu, Côn Đảo
Trang 3V.T. Hằng và nnk. / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ 26, Số 3S (2010) 334‐343
336
2.3 Phương pháp
Những đặc điểm trong phân bố không gian
cũng như biến đổi theo thời gian của hiện tượng
rét đậm, rét hại được phân tích dựa trên một vài
đặc trưng thống kê cơ bản, đó là:
- Chuỗi số ngày rét đậm (rét hại) theo từng
tháng và năm của các trạm; số ngày rét đậm (rét
hại) trung bình theo thập kỷ
- Độ lệch chuẩn của số ngày rét đậm (rét hại)
theo tháng và năm tại các trạm
- Phương trình xu thế biến đổi tuyến tính theo
thời gian của số ngày rét đậm (rét hại) tại các
trạm, y = a0 + a1t trong đó y là số ngày rét đậm
(rét hại), a0 và a1 là hệ số của phương trình hồi
qui tuyến tính một biến, t là thời gian (năm) Xu
thế biến đổi là tăng lên khi hệ số a1 > 0 và ngược
lại Giá trị tuyệt đối của hệ số a1 càng lớn thể hiện mức độ tăng, giảm càng mạnh theo thời gian
3 Kết quả và thảo luận
3.1 Phân bố số ngày rét đậm, rét hại theo không gian và thời gian
Rét đậm, rét hại là những hiện tượng gắn liền với điều kiện thời tiết khi có sự xâm nhập của không khí lạnh từ phía bắc trong các tháng mùa đông Theo số liệu thống kê, hiện tượng này chỉ xảy ra ở phần lãnh thổ phía bắc, tức là các vùng khí hậu từ B1 đến B4 Chính vì vậy, những kết quả nghiên cứu chỉ tập trung phân tích cho các vùng khí hậu này
Số ngày rét đậm trung bình mùa
0
20
40
60
80
100
120
140
ua Sa
B1
B3
B2
B4
Số ngày rét hại trung bình mùa
0 20 40 60 80 100 120
B1
B3 B2
B4
Hình 1 Số ngày rét đậm và rét hại trung bình mùa tại một số trạm tiêu biểu
Hình 1 biểu diễn số ngày rét đậm và rét hại
trung bình mùa (từ tháng 11 năm trước đến
tháng 4 năm sau) từ chuỗi số liệu quan trắc
trong giai đoạn 1961-2007 tại một số trạm tiêu
biểu trên các vùng khí hậu B1-B4 Có thể nhận
thấy rằng, số ngày rét đậm, rét hại nhìn chung
có xu hướng giảm dần từ bắc vào nam tuy
nhiên mức độ giảm không nhiều Một số trạm
thuộc vùng khí hậu B1 và B2 có số ngày rét
đậm (cũng như rét hại) lớn hơn nhiều so với các
trạm còn lại như trạm Sapa (132 ngày), trạm
Mộc Châu (81 ngày) Sự chênh lệch này là do
ngoài tác động của sự xâm nhập lạnh, vai trò của địa hình đóng góp một phần không nhỏ vào
sự giảm nhiệt độ theo độ cao ở đây
Phân bố số ngày rét đậm, rét hại trung bình tháng tại các vùng khí hậu được biểu diễn trên Hình 2 Qua đó nhận thấy hiện tượng rét đậm, rét hại tập trung chủ yếu trong ba tháng chính đông (12, 1, 2) là thời gian mà cường độ của cao áp lạnh lục địa Siberia mạnh nhất đồng thời rãnh Đông Á được khơi sâu về phía nam tạo điều kiện đưa các khối không khí lạnh cực đới tràn về nước ta
Trang 4Số ngày rét đậm trung bình xuất hiện trong tháng ở vùng Tây Bắc
0
5
10
15
20
25
30
Thời gian
Lai Châu Điện Biên Sơn La Mộc Châu Yên Châu
Số ngày rét hại trung bình xuất hiện trong tháng ở vùng Tây Bắc
0 5 10 15 20 25 30
Thời gian
Lai Châu Điện Biên Sơn La Mộc Châu Yên Châu
Số ngày rét đậm trung bình xuất hiện trong
tháng ở vùng Đông Bắc
0
5
10
15
20
25
30
Thời gian
Hà Giang
Sa Pa Bãi Cháy Lạng Sơn Tuyên Quang
Cô Tô
Số ngày rét hại trung bình xuất hiện trong tháng ở vùng Đông Bắc
0 5 10 15 20 25 30
Thời gian
Hà Giang
Sa Pa Bãi Cháy Lạng Sơn Tuyên Quang
Cô Tô
Số ngày rét đậm trung bình xuất hiện trong tháng ở
vùng Đồng bằng Bắc Bộ
0
5
10
15
20
Thời gian
Láng Hòa Bình Phủ Liễn Nam Định Ninh Bình Bạch Long Vĩ Thái Bình
Số ngày rét hại trung bình xuất hiện trong tháng ở vùng Đồng bằng Bắc Bộ
0 5 10 15 20
Thời gian
Láng Hòa Bình Phủ Liễn Nam Định Ninh Bình Bạch Long Vĩ Thái Bình
Số ngày rét đậm trung bình xuất hiện trong
tháng ở vùng Bắc Trung Bộ
0
5
10
15
Thời gian
Hồi Xuân Thanh Hóa Tương Dương
Hà Tĩnh Vinh Huế
A Lưới
Số ngày rét hại trung bình xuất hiện trong tháng ở vùng Bắc Trung Bộ
0 5 10 15
T12 T1 Thời gian T2 T3
Hồi Xuân Thanh Hóa Tương Dương
Hà Tĩnh Vinh Huế
A Lưới
Hình 2 Số ngày rét đậm và rét hại trung bình tháng tại một số trạm tiêu biểu
3.2 Sự biến động của hiện tượng rét đậm, rét hại
Sự biến động của số ngày rét đậm, rét hại
tại các trạm ở từng vùng khí hậu được xem xét
thông qua độ lệch chuẩn (Hình 3) Có thể nhận
thấy rằng độ lệch chuẩn có xu hướng giảm dần
từ bắc vào nam, có nghĩa là các vùng khí hậu
B1 và B2, những nơi có địa hình chia cắt phức tạp thì số ngày rét đậm, rét hại biến động mạnh hơn Mặc dù, số ngày rét hại ít hơn đáng kể so với số ngày rét đậm nhưng mức độ dao động của hai hiện tượng gần như tương đương nhau Vùng khí hậu B4, nơi ít xảy ra hiện tượng này
Trang 5V.T. Hằng và nnk. / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ 26, Số 3S (2010) 334‐343
338
có độ lệch chuẩn là nhỏ nhất, trong đó hai trạm
ít biến động nhất là trạm Huế và trạm Nam Đông
Tương tự, để xem xét mức độ biến động
theo thời gian trong năm, độ lệch chuẩn được
tính cho từng tháng tại mỗi trạm và được biểu diễn trên Hình 4 Từ đây nhận thấy trong các tháng chính đông (12, 1 và 2) độ lệch chuẩn có giá trị lớn nhất
Độ lệch chuẩn của tổng số ngày rét đậm trung bình
0
5
10
15
20
Q Sa P
B4
Độ lệch chuẩn của tổng số ngày rét hại trung bình
0 5 10 15
ua Sa
B4
Hình 3 Độ lệch chuẩn của số ngày rét đậm và rét hại trung bình năm tại các trạm
Độ lệch chuẩn của tổng số ngày rét đậm trung bình
vùng Tây Bắc
0
2
4
6
8
Tháng
Điện Biên Lai Châu Mộc Châu Sơn La Yên Châu
Độ lệch chuẩn của tổng số ngày rét hại trung bình
vùng Tây Bắc
0 2 4 6 8
Tháng
Điện Biên Lai Châu Mộc Châu Sơn La Yên Châu
Độ lệch chuẩn của tổng số ngày rét đậm trung bình
vùng Đông Bắc
0
2
4
6
8
Tháng
Bãi Cháy
Cô Tô
Hà Giang Lạng Sơn
Sa Pa Tuyên Quang
Độ lệch chuẩn của tổng số ngày rét hại trung bình
vùng Đông Bắc
0 2 4 6 8
Tháng
Bãi Cháy
Cô Tô
Hà Giang Lạng Sơn
Sa Pa Tuyên Quang
Trang 6Độ lệch chuẩn của tổng số ngày rét đậm trung bình
vùng ĐB Bắc Bộ
0
2
4
6
8
Tháng
Bạch Long Vĩ Hòa Bình Láng Nam Định Phủ Liễn Thái Bình
Độ lệch chuẩn của tổng số ngày rét hại trung bình
vùng ĐB Bắc Bộ
0 2 4 6 8
Tháng
Bạch Long Vĩ Hòa Bình Láng Nam Định Phủ Liễn Thái Bình
Độ lệch chuẩn của tổng số ngày rét đậm trung bình
vùng Bắc Trung Bộ
0
2
4
6
8
Tháng
A lưới
Hà Tĩnh Hồi Xuân Huế Thanh Hóa Tương Dương Vinh
Độ lệch chuẩn của tổng số ngày rét hại trung bình
vùng Bắc Trung Bộ
0 2 4 6 8
Tháng
A lưới
Hà Tĩnh Hồi Xuân Huế Thanh Hóa Tương Dương Vinh
Hình 4 Độ lệch chuẩn của số ngày rét đậm (trái) và rét hại (phải) trung bình từng tháng tại các trạm
Phân bố rét đậm trung bình mùa qua các thập
kỷ
0
10
20
30
40
50
Trạm
61-70 71-80 81-90 01-07
Phân bố rét hại trung bình mùa qua các
thập kỷ
0 10 20 30 40 50
Trạm
61-70 71-80 81-90 91-00 01-07
Hình 5 Số ngày rét đậm và rét hại trung bình mùa qua các thập kỷ tại một số trạm tiêu biểu
Sự biến động của hiện tượng rét đậm, rét
hại còn được xem xét qua từng thập kỷ, kết quả
này được biểu diễn trên Hình 5 Việc phân tích
chỉ tập trung cho bốn trạm đó là trạm Điện
Biên, Hà Giang, Láng và Vinh tương ứng đại
diện cho các vùng khí hậu từ B1 đến B4 Nhìn
chung số ngày rét đậm và rét hại thể hiện rõ xu
thế giảm qua các thập kỷ, đặc biệt giảm mạnh
trong những thập kỷ gần đây Điều này hoàn toàn phù hợp với nhận định của nhiều tác giả về
xu thế tăng lên mạnh của nhiệt độ cực tiểu ngày dẫn đến làm giảm những hiện tượng lạnh trong thời kỳ mùa đông Quy luật này cũng thể hiện
rõ khi xem xét chi tiết cho từng tháng như trên Hình 6, đặc biệt trong các tháng chính đông
Trang 8Phân bố rét đậm trung bình tháng qua các thập kỷ ở trạm
Điện Biên
0
4
8
12
16
20
81-90 01-07
Phân bố rét hại trung bình tháng qua các thập kỷ ở trạm
Điện Biên
0 4 8 12 16 20
81-90 01-07
Phân bố rét đậm trung bình tháng qua các thập kỷ ở trạm
Hà Giang
0
4
8
12
16
20
61-70 81-90 01-07
Phân bố rét hại trung bình tháng qua các thập kỷ ở trạm
Hà Giang
0 4 8 12 16 20
61-70 81-90 01-07
Phân bố rét đậm trung bình tháng qua các thập kỷ ở
trạm Láng
0
4
8
12
16
20
81-90 01-07
Phân bố rét hại trung bình tháng qua các thập kỷ ở
trạm Láng
0 4 8 12 16 20
81-90 01-07
Phân bố rét đậm trung bình tháng qua các thập kỷ ở trạm
Vinh
0
4
8
12
16
20
61-70 81-90 01-07
Phân bố rét hại trung bình tháng qua các thập kỷ ở trạm
Vinh
0 4 8 12 16 20
81-90 01-07
Hình 6 Số ngày rét đậm và rét hại trung bình tháng qua các thập kỷ tại một số trạm tiêu biểu
3.3 Xu thế biến đổi tuyến tính của hiện tượng
rét đậm, rét hại
Xu thế tăng/giảm và mức độ biến đổi của
hiện tượng rét đậm, rét hại theo thời gian tại các
vùng khí hậu có thể được xem xét dựa vào giá trị của hệ số a1 trong phương trình hồi qui tuyến tính một biến (Hình 7)
Trang 10Xu thế tuyến tính của số ngày rét đậm
-0.8
-0.7
-0.6
-0.5
-0.4
-0.3
-0.2
-0.1
0
0.1
nh Huế
Xu thế tuyến tính của số ngày rét hại
-0.6 -0.5 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1 0 0.1 0.2
uang Sa Pa
ng Khê Kỳ Anh
nh Huế
Hình 7 Xu thế biến đổi tuyến tính của số ngày rét đậm, rét hại tại các trạm
Qua đó có thể nhận thấy hệ số a1 < 0 ở hầu
hết các trạm, có nghĩa là trong giai đoạn từ
1961 đến 2007 số ngày rét đậm, rét hại nhìn
chung có xu thế giảm theo thời gian Riêng hai
trạm Hà Tĩnh và trạm Huế thể hiện xu thế tăng
nhẹ Một số trạm có sự giảm mạnh như Điện
Biên, Tuyên Quang, Hòa Bình và Đồng Hới
3.4 Một số nhân tố ảnh hưởng đến sự biến đổi của hiện tượng rét đậm, rét hại
Sự biến đổi của hiện tượng rét đậm, rét hại
là một trong những hệ quả của sự biến đổi nhiệt
độ Trong bối cảnh nóng lên toàn cầu, Việt Nam cũng là một trong số các quốc gia bị ảnh hưởng, điều này thể hiện rõ ở sự biến đổi nhiệt
độ trung bình của các vùng khí hậu được biểu diễn trên Hình 8 Rõ ràng cả bốn vùng khí hậu phía bắc đều có chung một xu thế tăng nhẹ của nhiệt độ trung bình, trong đó vùng tăng mạnh nhất là Bắc Trung Bộ
T_Tây Bắc
y = 0.0194x + 25.065
T_Đông Bắc
20
22
24
26
28
30
năm
y = 0.0196x + 25.9
20 22 24 26 28 30
1961 1971 1981 1991 2001
năm
