xây dựng kịch bản biến đổi khí hậu chi tiết cho khu vực trung trung bộ

LỰA CHỌN KỊCH BẢN BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU TOÀN CẦU; PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CHO KHU VỰC TRUNG TRUNG BỘ Các nghiên cứu trong nhiều năm gần đây cho thấy trữ lượng các khí nhà kính t

II KHU VỰC NGHIÊN CỨU, NGUỒN SỐ LIỆU QUAN TRẮC 10

III LỰA CHỌN KỊCH BẢN BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU TOÀN CẦU;

PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CHO KHU

hợp cho khu vực Trung Trung Bộ

23

IV MÔ HÌNH TOÀN CẦU VÀ MÔ HÌNH KHÍ HẬU KHU VỰC

ĐƯỢC LỰA CHỌN THỬ NGHIỆM

26

4.1 Nghiên cứu lựa chọn sản phẩm mô hình khí hậu toàn cầu làm

điều kiện biên để xây dựng kịch bản biến đổi khí hậu cho khu vực nghiên cứu

26

4.3 Chạy mô hình cho thời kỳ chuẩn và thời kỳ tương lai 33

V ĐÁNH GIÁ PHÂN TÍCH KẾT QUẢ CHO THỜI KỲ CHUẨN

1971-2000

38

5.1 Kết quả của RegCM3 cho thời kỳ 1971-2000 38

5.2 Kết quả của CCAM cho thời kỳ 1971-2000 46

5.2.1 So sánh không gian 46

5.3 Kết quả tổng hợp từ RegCM3 và CCAM cho thời kỳ chuẩn 56

VI KỊCH BẢN BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU CHI TIẾT CHO KHU VỰC

Danh mục các Bảng

Trang

Bảng 2.1 Danh sách các trạm khí tượng được khai thác số liệu 11

Bảng 3.1 Tên và công thức hóa học của các khí nhà kính được tính trong

các kịch bản phát thải

16

Bảng 4.1 Danh mục các mô hình khí hậu toàn cầu được sử dụng để xây

dựng các kịch bản biến đổi khí hậu phục vụ báo cáo lần thứ 4 (AR4) của IPCC

Bảng 6.9 Thay đổi số ngày nắng nóng theo mùa trung bình từng thập kỷ so

với thời kỳ 1971-2000 theo kịch bản A1B

70

Bảng 6.10 Thay đổi số ngày nắng nóng theo mùa trung bình từng thập kỷ so

với thời kỳ 1971-2000 theo kịch bản A2

71

Bảng 6.11 Thay đổi số ngày mưa lớn theo mùa trung bình từng thập kỷ so

với thời kỳ 1971-2000 theo kịch bản A1B

72

Bảng 6.12 Thay đổi số ngày mưa lớn theo mùa trung bình từng thập kỷ so

với thời kỳ 1971-2000 theo kịch bản A2

73

Danh mục các Hình vẽ

Trang

Hình 2.1 Khu vực nghiên cứu và vị trí các trạm quan trắc được lựa chọn 12

Hình 3.2 Nhiệt độ trung bình bề mặt (so với giai đoạn 1980-1999) cho các

kịch bản phát thải A2, A1B, và B1 trong thế kỷ 20 và trong tương lai (Meehls et al., 2007)

18

Hình 3.3 Biến đổi từ trung bình các mô hình với (a) Lượng mưa

(mm/ngày), (b) độ ẩm đất (%), (c) dòng chảy (runoff, mm/ngày)

và (d) bốc hơi (mm/ngày) Những vùng có dấu chấm là nơi có đến 80% mô hình có cùng dấu Biến đổi này là trung bình năm của kịch bản SRES A1B cho giai đoạn 2080-2099 tương ứng với

Hình 4.4 Ví dụ về lưới bảo giác lập phương C20 – nghĩa là trên mỗi mặt

lập phương có 20×20 ô lưới Hình trên: nhìn từ vô cùng Hình

dưới: hình chiếu trên lưới kinh vĩ

Hình 5.2 Lượng mưa (mm/tháng) trung bình thời kỳ 1971-2000 của

RegCM3 (trái) và quan trắc (phải)

39

Hình 5.3 Nhiệt độ (oC) trung bình mùa từ 1971 đến 2000 trung bình 14

trạm trên khu vực giữa quan trắc và RegCM3

41

Hình 5.4 Lượng mưa (mm/tháng) trung bình mùa từ 1971 đến 2000 trung

bình 14 trạm trên khu vực giữa quan trắc và RegCM3

42

Hình 5.5 Lượng mưa trung bình mùa từ 1971 đến 2000 của trạm Đà Nẵng

giữa quan trắc và mô hình

44

Hình 5.6 Lượng mưa trung bình mùa từ 1971 đến 2000 của trạm Quy

Nhơn giữa quan trắc và mô hình

44

Hình 5.7 Lượng mưa trung bình mùa từ 1971 đến 2000 của trạm Kon

Tum giữa quan trắc và mô hình

45

Hình 5.8 Lượng mưa trung bình mùa từ 1971 đến 2000 của trạm Nha

Trang giữa quan trắc và mô hình

45

Hình 5.9 Nhiệt độ trung bình (oC) thời kỳ 1971-2000 của CCAM (trái) và

quan trắc(phải)

46

Hình 5.10 Lượng mưa (mm/tháng) trung bình thời kỳ 1971-2000 của

CCAM (trái) và quan trắc (phải)

47

Hình 5.11 Biến trình nhiệt độ trung bình năm từ 1971 đến 2000 ở khu vực

Trung Trung Bộ

48

Hình 5.12 Biến trình theo thời gian của lượng mưa trung bình năm từ 1971

đến 2000 cho 4 mùa ở khu vực Trung Trung Bộ

49

Hình 5.13 Biến trình theo thời gian của nhiệt độ trung bình năm từ 1971

đến 2000 cho 4 mùa tại trạm Đà Nẵng

50

Hình 5.14 Biến trình theo thời gian của nhiệt độ trung bình năm từ 1971

đến 2000 cho 4 mùa tại trạm Kontum

51

Hình 5.15 Biến trình theo thời gian của nhiệt độ trung bình năm từ 1971

đến 2000 cho 4 mùa tại trạm Quy Nhơn

52

Hình 5.16 Biến trình theo thời gian của nhiệt độ trung bình năm từ 1971

đến 2000 cho 4 mùa tại trạm Nha Trang

53

Hình 5.17 Biến trình theo thời gian của lượng mưa trung bình năm từ 1971

đến 2000 cho 4 mùa tại trạm Đà Nẵng

54

Hình 5.18 Biến trình theo thời gian của lượng mưa trung bình năm từ 1971

đến 2000 cho 4 mùa tại trạm Kontum

55

Hình 5.19 Biến trình theo thời gian của lượng mưa trung bình năm từ 1971

đến 2000 cho 4 mùa tại trạm Quy Nhơn

55

Hình 5.20 Biến trình theo thời gian của lượng mưa trung bình năm từ 1971

đến 2000 cho 4 mùa tại trạm Nha Trang

56

I ĐẶT VẤN ĐỀ

Biến đổi khí hậu là sự biến đổi về trạng thái của hệ thống khí hậu, có thể được nhận biết qua sự biến đổi về trung bình, về biến động của các thuộc tính; và những biến đổi này phải được duy trì trong một thời kỳ dài, điển hình là hàng thập kỷ hoặc dài hơn Biến đổi khí hậu có thể do các quá trình tự nhiên bên trong (hệ thống khí hậu) hoặc do những tác động từ bên ngoài, hoặc do tác động thường xuyên của con người làm thay đổi thành phần cấu tạo của khí quyển hoặc sử dụng đất

Trên qui mô toàn cầu, biến đổi khí hậu được thể hiện qua xu thế tăng của nhiệt

độ bề mặt Trái đất, sự biến mất dần các lớp phủ băng ở hai cực Trái đất, trên các đỉnh núi cao, dẫn đến hiện tượng nước biển dâng và “biển tiến” Theo IPCC, nhiệt độ không khí trung bình toàn cầu đã tăng lên, đặc biệt từ sau năm 1950 Tính trên chuỗi số liệu

1906−2005 nhiệt độ không khí trung bình toàn cầu tăng 0.74±0.18°C Các năm 2005

và 1998 là những năm nóng nhất kể từ 1850 đến nay Nhiệt độ năm 1998 tăng lên là

do hiện tượng El Nino 1997−1998, nhưng dị thường nhiệt độ lớn nhất vào năm 2005 Trong 12 năm gần đây, từ 1995−2006, có 11 năm, trừ 1996, là những năm nóng nhất

kể từ 1850 Trong thế kỷ 20 mực nước biển đã dâng lên khoảng 15cm do băng tan

và sự giãn nở vì nhiệt của nước biển Các mô hình dự báo rằng mực nước biển có thể tăng lên đến trên 59cm trong thế kỷ 21, đe dọa cộng đồng cư dân sống dọc các miền duyên hải, những vùng đất thấp và các quần đảo san hô

Sự biến đổi khí hậu cũng có thể được nhận thấy qua những biến đổi trong các hệ thống hoàn lưu khí quyển và đại dương, gây ra những biến động mạnh hơn trong thời tiết và khí hậu ở qui mô khu vực và địa phương, dẫn đến sự gia tăng các hiện tượng cực đoan cả về tần suất và cường độ, đặc biệt vào các thời kỳ hoạt động của ENSO (El Nino/Southern Oscillation) Hiện tượng ENSO và tính dao động thập kỷ của khí hậu được cho là nguyên nhân gây nên sự biến động trong số lượng xoáy thuận nhiệt đới (XTNĐ) dẫn đến sự phân bố lại số lượng và quĩ đạo của chúng Chẳng hạn, trong thời

kỳ 1995−2005 (11 năm) có 9 năm trong đó số lượng bão ở Bắc Đại Tây dương đã vượt quá chuẩn (so với thời kỳ 1981−2000)

Hạn hán nặng hơn và kéo dài hơn đã được quan trắc thấy trên nhiều vùng khác nhau với phạm vi rộng lớn hơn, đặc biệt ở các vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới từ sau

những năm 1970 Nền nhiệt độ cao và giáng thủy giảm trên các vùng lục địa là một trong những nguyên nhân của hiện tượng này

Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng ở khu vực Đông Nam Á nói chung, Việt Nam nói riêng, sự thiếu hụt lượng mưa dẫn đến hiện tượng hạn hán, nắng nóng, cháy rừng,… vào những năm El Nino; tần suất bão, áp thấp nhiệt đới tăng lên cùng với sự tương tác phức tạp giữa các hệ thống thời tiết khác nhau dẫn đến mưa lớn diện rộng gây lũ lụt, sạt lở đất,… vào các thời kỳ La Nina

Miền Trung Việt Nam có vị trí địa lý và điều kiện địa hình khá độc đáo Với đường bờ biển trải dài theo hướng bắc – nam, hàng năm ở đây chịu tác động khá phức tạp của các hệ thống hoàn lưu khác nhau cũng như của các nhiễu động nhiệt đới Về mùa hè hiện tượng nắng nóng, khô nóng kéo dài có thể tác động xấu đến sản xuất và đời sống, đặc biệt là sức khỏe cộng đồng Sự thiếu hụt lượng mưa trong một thời kỳ dài có thể dẫn đến hạn hán, ảnh hưởng nghiêm trọng đến điều kiện kinh tế - xã hội Mùa mưa dịch chuyển về mùa đông trùng với thời kỳ gió mùa đông bắc kết hợp với sự hoạt động của bão, áp thấp nhiệt đới; vị trí trung bình của dải hội tụ nhiệt đới nằm ở khoảng các vĩ độ này về mùa đông là một trong những nguyên nhân gây mưa ở đây Mưa lớn có thể gây nên lũ lụt, lũ quét, trượt lở đất, đe dọa cuộc sống và tài sản nhân dân

Trung Trung Bộ Việt Nam, với giới hạn phạm vi địa lý từ phía Nam đèo Hải Vân (16o vĩ Bắc) đến hết Khánh Hòa, là một bộ phận của vùng khí hậu Nam Trung Bộ, thuộc kiểu khí hậu nhiệt đới, gió mùa, hàng năm phải đối mặt với sự hoạt động của bão, xoáy thuận nhiệt đới ở Tây bắc Thái Bình dương và biển Đông, chịu tác động của nhiều loại hình thế thời tiết phức tạp Các hiện tượng thiên tai khí tượng xảy ra hầu như quanh năm Việc nghiên cứu xây dựng được các kịch bản biến đổi khí hậu cho khu vực Trung Trung Bộ và đánh giá được tác động của nó thực sự là một trong những

bài toán hết sức cấp bách Giải quyết thành công bài toán này sẽ góp phần cung cấp cơ

sở khoa học và thực tiễn cho các nhà quản lý, các nhà hoạch định chính sách xác định chiến lược phát triển kinh tế bền vững và bảo đảm an sinh xã hội

Chuyên đề “Nghiên cứu xây dựng kịch bản biến đổi khí hậu chi tiết cho khu vực

Trung Trung Bộ”là một phần trong nhóm nội dung công việc của Dự án “Đánh giá tác động của biến đổi khí hậu đến điều kiện tự nhiên, môi trường và phát triển kinh tế - xã hội ở Trung Trung Bộ Việt Nam”, ký hiệu P1-08-Vie, do PGS TS Mai Trọng Thông

làm Chủ nhiệm

Mục tiêu của Chuyên đề là 1) Chỉ ra được những kịch bản biến đổi khí hậu toàn cầu thích hợp cho Việt Nam và khu vực Trung Trung Bộ; và 2) Xây dựng được các kịch bản biến đổi khí hậu chi tiết cho khu vực nghiên cứu trong thế kỷ 21 (cho đến 2050)

Báo cáo khoa học của Chuyên đề bao gồm:

Phần I Đặt vấn đề : giới thiệu sơ lược về cơ sở hình thành cũng như mục tiêu

của Chuyên đề

Phần II Mô tả Khu vực nghiên cứu, nguồn số liệu quan trắc

Phần III Đưa ra các Lựa chọn kịch bản biến đổi khí hậu toàn cầu; phân tích

đánh giá khả năng ứng dụng cho khu vực Trung Trung Bộ

Phần IV Mô tả Mô hình toàn cầu và mô hình khí hậu khu vực được lựa chọn

để xây dựng kịch bản biến đổi khí hậu

Phần V Đưa ra các Đánh giá phân tích kết quả cho thời kỳ chuẩn 1971-2000 Phần VI Đưa ra Kịch bản biến đổi khí hậu chi tiết cho khu vực Trung Trung

Bộ đến 2050

Phần VII Kết luận và Khuyến nghị

Phần VIII Tài liệu tham khảo

Phần IX Phụ lục

II KHU VỰC NGHIÊN CỨU, NGUỒN SỐ LIỆU QUAN TRẮC

2.1 Đặc điểm khu vực nghiên cứu

Với mục tiêu xây dựng các kịch bản biến đổi khí hậu chi tiết cho khu vực Trung Trung Bộ, khu vực nghiên cứu được giới hạn trong khoảng từ 11˚ đến 17˚ vĩ độ Bắc,

từ 106˚ đến 110˚ kinh Đông (Hình 2.1) Khu vực này bao gồm các tỉnh ven biển miền Trung (từ Quảng Trị, Thừa Thiên Huế, Đà Nẵng, Quảng Nam, Quảng Ngãi, Bình Định, Phú Yên, Khánh Hòa, Phú Thuận) và các tỉnh khu vực Tây Nguyên (KonTum, Gia Lai, Đắc Lắc, Lâm Đồng)

2.2 Nguồn số liệu quan trắc sẽ sử dụng

Nguồn số liệu hợp lý nhất có thể khai thác được là số liệu quan trắc hàng ngày tại mạng lưới các trạm khí tượng

Xét khả năng về độ dài các chuỗi số liệu, chất lượng số liệu, và tính có thể đại diện, nhận thấy rằng trong số các trạm khí tượng, khí hậu trong khu vực chỉ nên lựa chọn những trạm điển hình sao cho chúng phân bố khá đồng đều và độ dài chuỗi tương đối đồng nhất Mặt khác, do tính chất phân bố mạng lưới trạm từ trước đến nay bao hàm cả sự phân bố hành chính theo đơn vị tỉnh, nên trong quá trình lựa chọn các trạm, ngoài việc chú trọng đến tính đại diện cho qui luật khí hậu còn chú ý đến vị trí địa lý hành chính, tức là cố gắng lựa chọn mỗi tỉnh có một trạm đại diện Tất nhiên không nhất thiết tất cả các tỉnh đều phải có trạm đại diện Dựa trên nguyên tắc đó, danh sách

14 trạm được lựa chọn cho khu vực nghiên cứu được trình bày trong Bảng 1 Trong một số phân tích của chuyên đề, cần lựa chọn một số trạm tiêu biểu trong các trạm trên 4 trạm tiêu biểu cho khu vực có thể lựa chọn là Đà Nẵng, KonTum, Quy Nhơn và

Nha Trang

Các loại số liệu được khai thác bao gồm:

1) Số liệu tháng: Gồm nhiệt độ trung bình tháng và tổng lượng mưa tháng 2) Số liệu hàng ngày: Gồm các yếu tố

- Lượng mưa ngày (lương mưa tích lũy 24h),

- Nhiệt độ (không khí) trung bình ngày,

- Nhiệt độ cực đại ngày,

- Nhiệt độ cực tiểu ngày,

- Độ ẩm tương đối cực tiểu ngày,

- Độ ẩm tương đối lúc 13h,

- Tốc độ gió cực đại ngày,

- Lượng bốc hơi (khả năng) ngày

Các số liệu ngày và tháng trong nghiên cứu này được khai thác từ năm 1971 đến năm 2000

Bảng 2.1 Danh sách các trạm khí tượng được khai thác số liệu

TT Tên trạm Kinh độ (Đông) Vĩ độ (Bắc) Độ cao trạm (m)

Hình 2.1 Khu vực nghiên cứu và vị trí các trạm quan trắc được lựa chọn

III LỰA CHỌN KỊCH BẢN BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU TOÀN CẦU; PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG

CHO KHU VỰC TRUNG TRUNG BỘ

Các nghiên cứu trong nhiều năm gần đây cho thấy trữ lượng các khí nhà kính trong khí quyển đang tăng cùng với quá trình thải khí ngày một nhiều Tổng lượng phát thải các khí nhà kính năm 2004 đã tăng thêm một phần năm so với năm 1990 (UNDP, 2008) Nồng độ các khí nhà kính ngày một cao đồng nghĩa với việc nhiệt độ toàn cầu sẽ tiếp tục tăng theo thời gian

Các kịch bản biến đổi khí hậu mô tả sự biến đổi của khí hậu trong tương lai mà cốt lõi là sự nóng lên toàn cầu do sự tăng lên không ngừng của lượng khí nhà kính nhân tạo Nghiên cứu xây dựng các kịch bản biến đổi khí hậu sẽ giúp chúng ta hiểu được bức tranh toàn cảnh của khí hậu trong tương lai, hiểu được các tác động của con người đến khí hậu nếu xã hội phát triển theo các kịch bản giả định cho trước Từ đó chúng ta có thể có những điều chỉnh thích hợp cũng như đưa ra các chiến lược ứng phó với sự thay đổi của khí hậu trong tương lai Với tầm quan trọng như vậy, hiện nay đã

có nhiều quốc gia, khu vực đã và đang xây dựng kịch bản biến đổi khí hậu cho riêng mình Về khung thời gian, hầu hết các kịch bản biến đổi khí hậu thường được xây dựng cho từng thập kỷ của thế kỷ 21

Trong phần này chúng tôi sẽ điểm lại các kịch bản phát thải chính đang được sử dụng để xây dựng các kịch bản khí hậu, từ đó có những đánh giá về khả năng ứng dụng cho Việt Nam và khu vực Trung Trung Bộ

3.1 Các kịch bản phát thải khí nhà kính

Biến đổi khí hậu phụ thuộc chủ yếu vào mức độ phát thải khí nhà kính, tức là phụ thuộc vào sự phát triển kinh tế - xã hội Vì vậy, các kịch bản biến đổi khí hậu được xây dựng dựa trên các kịch bản phát triển kinh tế - xã hội toàn cầu Ở đây, chúng ta sẽ

đề cập đến các kịch bản phát thải được đưa ra trong “Báo cáo đặc biệt về các kịch bản

phát thải” (SRES – Special Report on Emissions Scenarios) (IPCC, 2000) được chuẩn

bị bởi IPCC nhằm mục đích phục vụ cho Báo cáo lần thứ 3 (TAR – Third Asessment

Report) năm 2001 Các kịch bản phát thải này được sử dụng để chạy các mô hình toàn

cầu nhằm xây dựng các kịch bản biến đổi khí hậu SRES đã thay thế các kịch bản IS92

(IPCC Scenarios 1992) sử dụng trong báo cáo lần thứ 2 của IPCC năm 1995 (IPCC

Second Assessment Report) Các kịch bản SRES cũng đã được sử dụng trong bản bán

cáo của IPCC lần thứ 4, năm 2007 (AR4- Fourth Assessment Report) Nhìn chung cho

đến thời điểm hiện tại, các kịch bản biến đổi khí hậu toàn cầu và cho quy mô địa phương đều được xây dựng dựa trên các kịch bản phát thải SRES mà chúng ta sẽ đề cập dưới đây

SRES đưa ra tập hợp tới 40 kịch bản phản ánh khá đa dạng khả năng phát thải khí nhà kính có thể xảy ra trong thế kỷ XXI và được tổ chức thành bốn họ kịch bản gốc: A1, A2, B1, B2 Các kịch bản này khác nhau về tốc độ tăng dân số, tốc độ phát triển kinh tế, cách thức sử dụng năng lượng cùng với các đặc trưng riêng như khả năng xây dựng và tương tác văn hóa xã hội của các vùng trên thế giới

- Kịch bản gốc A1: họ kịch bản gốc A1 mô tả một thế giới tương lai với sự

phát triển kinh tế rất nhanh, dân số thế giới tăng đạt đỉnh vào khoảng giữa thế kỷ 21 và giảm dần sau đó; phát triển nhanh các công nghệ mới và hiệu quả hơn Các đặc điểm nổi bật là sự tương đồng giữa các khu vực, sự tăng cường giao lưu về văn hóa xã hội,

sự thu hẹp khác biệt về thu nhập giữa các vùng Họ kịch bản A1 được phát triển thành

3 nhóm dựa trên các hướng phát triển của công nghệ trong hệ thống năng lượng:

+ A1FI: sử dụng thái quá nhiên liệu hóa thạch (kịch bản phát thải cao)

+ A1B: cân bằng giữa các nguồn năng lượng (kịch bản phát thải trung bình) + A1T: chú trọng đến việc sử dụng các nguồn năng lượng phi hoá thạch (kịch bản phát thải thấp)

- Kịch bản gốc A2 (phát thải cao): Họ kịch bản gốc A2 mô tả một thể giới rất

không đồng nhất Các đặc điểm nổi bật là tính độc lập cũng như việc bảo vệ các đặc điểm địa phương, dân số thế giới tiếp tục tăng, kinh tế phát triển theo định hướng khu vực, thay đổi về công nghệ và tốc độ tăng trưởng kinh tế tính theo đầu người chậm và riêng rẽ hơn so với các họ kịch bản khác

- Kịch bản gốc B1 (phát thải thấp): Họ kịch bản gốc B1 thể hiện một thế giới

tương đồng với dân số thế giới đạt đỉnh vào giữa thế kỷ XXI và giảm xuống sau đấy giống như trong họ kịch bản gốc A1, nhưng có sự thay đổi nhanh chóng trong cấu trúc kinh tế theo hướng kinh tế dịch vụ và thông tin, giảm cường độ tiêu hao nguyên vật liệu, các công nghệ sạch và sử dụng hiệu quả tài nguyên được phát triển; chú trọng đến các giải pháp toàn cầu về bền vững kinh tế, xã hội và môi trường

- Kịch bản gốc B2 (phát thải trung bình): Họ kịch bản gốc B2 miêu tả một thế

giới với sự nhấn mạnh vào các giải pháp địa phương về bền vững kinh tế, xã, hội và môi trường Dân số thế giới vẫn tăng trưởng liên tục nhưng thấp hơn A2, phát triển kinh tế ở mức trung bình, chuyển đổi công nghệ chậm và không đồng bộ như trong B1

và A1 Cũng hướng đến việc bảo vệ môi trường và công bằng xã hội, B2 tập trung vào quy mô địa phương và khu vực

Hình 3.1 Minh họa các kịch bản SRES (IPCC, 2000)

Với mỗi kịch bản phát thải gốc, các kịch bản khác nhau được phát triển dựa trên các tiếp cận khác nhau từ mô hình 6 mô hình được sử dụng để tạo ra 40 kịch bản, mỗi kịch bản là một cách diễn giải và lượng hóa kịch bản gốc Lợi ích của cách tiếp cận đa

mô hình này là tập 40 kịch bản SRES chứa định cả những sai số của sự phát thải của khí nhà kính trong tương lai từ các đặc điểm khác nhau của các mô hình này, cộng thêm với những hiểu biết hiện thời và sai số đến từ các yếu tố sử dụng để xây dựng kịch bản như dân số, xã hội, kinh tế và sự phát triển công nghệ 13 trong tổng số 40 kịch bản này thể hiện các giả thiết về sự thay đổi của công nghệ năng lượng 6 mô hình được sử dụng ở đây là:

• Mô hình AIM (Asian Pacific Integrated Model) của Viện nghiên cứu Quốc gia

về môi trường Nhật Bản (Morita et al., 1994);

• Mô hình ASF (Atmospheric Stabilization Framework Model) của ICF Mỹ

(Lashof and Tirpak, 1990; Pepper et al., 1992, 1998; Sankovski et al., 2000);

• Mô hình IMAGE (Integrated Model to Assess the Greenhouse Effect) từ Viện

Quốc gia về Sức khỏe Cộng đồng và Vệ sinh Môi trường (RIVN) (Alcamo et

al., 1998; de Vries et al., 1994, 1999, 2000), sử dụng kết hợp với mô hình

WorldScan của Văn phòng Phân tích chính sách kinh tế Hà Lan (de Jong and Zalm, 1991), Hà Lan;

• Mô hình MARIA (Multiregional Approach for Resource and Industry Allocation) của Đại học Khoa học Tokyo, Nhật Bản (Mori and Takahashi, 1999; Mori, 2000);

• Mô hình MESSAGE (Model for Energy Supply Strategy Alternatives and their General Environmental Impact) của Viện Quốc Tế về Phân tích các hệ thống ứng dụng (IIASA), Áo (Messner and Strubegger, 1995; Riahi and Roehrl, 2000);

• Mô hình MiniCAM (Mini Climate Assessment Model) từ phòng thí nghiệm

Tây Bắc Thái Bình Dương (PNNL), Mỹ (Edmonds et al., 1994, 1996a, 1996b)

Bảng 3.1 Tên và công thức hóa học của các khí nhà kính được tính

trong các kịch bản phát thải

Hydrochlorofluorocarbons HCFCs Hydrofluorocarbons HFCs

Non-Methane Hydrocarbons NMVOCs

Các kịch bản SRES cho thấy tổng lượng phát thải CO2 đến 2100 từ các nguồn khác nhau thay đổi trong khoảng từ 770 GtC đến khoảng 2540 GtC

Phát thải khí methane (CH4) và Nitrous Oxide (N2O) có nguồn gốc nhân tạo thay đổi trong một khoảng rộng vào cuối thế kỷ 21 Sự phát thải của các khí này trong một số kịch bản bắt đầu giảm từ 2050

Khoảng phát thải của HFCs trong các kịch bản SRES nhìn chung thấp hơn các kịch bản trước đấy (ví dụ IS92), do có những quy định như là hiệp ước Montreal Với

2 họ kịch bản gốc A1 và B1, phát thải HFCs có thể tăng nhanh trong nửa cuối của thế

kỷ, trong khi với A2 và B2, phát thải HFCs chậm lại rõ rệt hoặc giảm trong giai đoạn này

Phát thải lưu huỳnh trong các kịch bản SRES nhìn chung cũng nằm dưới khoảng của IS92, do các thay đổi cấu trúc trong các hệ thống năng lượng cũng như là

đã có các quan tâm về các vấn đề về ô nhiễm không khí quy mô địa phương và khu vực Điều này phản ánh các điều luật kiểm định lưu huỳnh tại châu Âu, Bắc Mỹ, Nhật Bản và gần đây là tại các vùng khác của châu Á và các vùng đang phát triển Thời điểm và ảnh hưởng của những thay đổi và các luật này biến đổi tùy thuộc vào các kịch bản và khu vực Sau giai đoạn khởi đầu tăng lên trong 2 hoặc 3 thập kỷ, phát thải lưu huỳnh toàn cầu trong các kịch bản SRES giảm xuống, phù hợp với các nghiên cứu được công bố gần đây

3.2 Biến đổi khí hậu toàn cầu tương ứng với các kịch bản phát thải

Các kịch bản khí hậu trong tương lai thường được xây dựng dựa trên các mô hình từ quy mô toàn cầu (AGCM) xuống đến quy mô khu vực Các mô hình này được chạy với các kịch bản phát thải khí nhà kính, và kết quả đầu ra cho thấy một bức tranh khí hậu trong tương lai theo các kịch bản khác nhau

Báo cáo lần thứ 4 của Ban Liên Chính phủ về biến đổi khí hậu (Meehls et al., 2007) đã tổng hợp và phân tích các kịch bản biến đổi khí hậu chạy bởi nhiều mô hình khác nhau trên thế giới Sau đây sẽ là một số kết quả về xu hướng biến đổi khí hậu toàn cầu với các kịch bản khác nhau của một số yếu tố thời tiết chính:

- Nhiệt độ: Với các kịch bản không tính đến việc chủ động giảm phát thải,

các mô hình đều cho thấy nhiệt độ trung bình bề mặt tiếp tục tăng lên trong thế kỷ 21, chủ yếu là do sự tăng mật độ khí nhà kính nhân tạo Phân tích sản phẩm của các mô hình AOGCMs với các kịch bản phát thải B1, A1B và A2 cho thấy nhiệt độ trung bình

của giai đoạn 2011-2030 sẽ cao hơn nhiệt độ trung bình của giai đoạn 1980-1999 khoảng từ +0.64º đến +0.69º

Từ giữa thế kỷ 21 (2046-2065), việc lựa chọn kịch bản phát thải trở nên quan trọng do có khác biệt đáng kể về sự tăng nhiệt độ trung bình bề mặt giữa các kịch bản khác nhau: +1.3ºC, +1.7ºC, +1.8ºC tương ứng với B1, A1B và A2 Sự ấm lên của bề mặt tính bởi đa mô hình đi kèm với khoảng bất định của giai đoạn 2090-2099 so với giai đoạn 1980-1999 là B1: +1.8°C (1.1°C đến 2.9°C), B2: +2.4°C (1.4°C đến 3.8°C), A1B: +2.8°C (1.7°C đến 4.4°C), A1T: 2.4°C (1.4°C đến 3.8°C), A2: +3.4°C (2.0°C đến 5.4°C) và A1FI: +4.0°C (2.4°C đến 6.4°C)

Rất nhiều khả năng những đợt nóng sẽ trở nên khắc nghiệt, thường xuyên và kéo dài hơn trong tương lai Các giai đoạn lạnh sẽ giảm rõ rệt Hầu như ở mọi nơi, nhiệt độ cực tiểu ngày có tốc độ tăng nhanh hơn so với nhiệt độ cực đại ngày, dẫn tới việc giảm biến trình ngày của nhiệt độ Số ngày đông giá sẽ ít hơn ở những vùng vĩ độ cao và trung bình

Hình 3.2 Nhiệt độ trung bình bề mặt (so với giai đoạn 1980-1999) cho các kịch

bản phát thải A2, A1B, và B1 trong thế kỷ 20 và trong tương lai (Meehls et al., 2007)

- Mưa: các mô hình hiện tại chỉ ra rằng lượng mưa nhìn chung tăng lên ở các

vùng có mưa nhiều thuộc khu vực nhiệt đới (ví dụ khu vực gió mùa) đặc biệt là trên vùng nhiệt đới Thái Bình Dương; vùng cận nhiệt đới có xu hướng giảm mưa; trong khi mưa lại nhiều hơn ở vĩ độ cao; kết quả của việc tăng cường chu trình nước toàn cầu Giá trị trung bình toàn cầu của hơi nước, bốc hơi và lượng mưa đều có xu hướng tăng

Các hiện tượng mưa cực đoan cũng được dự tính sẽ tăng lên, đặc biệt là ở khu vực nhiệt đới và khu vực vĩ độ cao nơi lượng mưa trung bình tăng Ngay cả tại những khu vực mà lượng mưa trung bình giảm, cực trị mưa cũng tăng và khoảng cách giữa các sự kiện mưa có thể sẽ tăng lên Có xu hướng khô hạn trong vùng giữa các lục địa, kèm theo nguy cơ hạn hán ở các khu vực này

Hình 3.3 Biến đổi từ trung bình các mô hình với (a) Lượng mưa (mm/ngày), (b) độ

ẩm đất (%), (c) dòng chảy (runoff, mm/ngày) và (d) bốc hơi (mm/ngày) Những vùng có dấu chấm là nơi có đến 80% mô hình có cùng dấu Biến đổi này là trung bình năm của kịch bản SRES A1B cho giai đoạn 2080-2099 tương ứng với 1980-

1999 (Meehls et al., 2007)

- Mực nước biển: mực nước biển trung bình hiện tại (1980-1999) và cuối thế

kỷ này (2090-2099) dự kiến sẽ tăng với kịch bản phát thải B1 là từ 0.18 đến 0.38 m,

chiếm đến 70-72% nguyên nhân nước biển dâng trong tất cả các kịch bản Ngoài ra thì

sự tan băng cũng là một phần nguyên nhân của nước biển dâng

- ENSO: Tất cả các mô hình đều chỉ ra dao động giữa nhiều năm của hiện

tượng ENSO, tuy nhiên trong các nghiên cứu cho thấy chưa có dấu hiệu thống nhất giữa các mô hình về cường độ cũng như tần suất của các hiện tượng ENSO trong thể

kỷ 21

- Xoáy thuận nhiệt đới: Dựa trên các kết quả từ nhiều mô hình, có vẻ như

xoáy thuận nhiệt đới trong tương lai sẽ mạnh hơn với đỉnh của phổ tốc độ gió lớn hơn

và có nhiều mưa lớn do bão hơn cùng với sự tăng lên liên tiếp của nhiệt độ bề mặt biển nhiệt đới Một vài mô hình dự đoán rằng tổng số lượng xoáy thuận nhiệt đới toàn cầu

có thể giảm đi nhưng kết quả này có độ tin cậy kém Những mô hình gần đây đã không

mô phỏng được đầy đủ sự tăng lên rõ rệt của tỷ lệ các cơn bão cực mạnh từ năm 1970 đến nay trên một số khu vực

3.3 Nghiên cứu biến đổi khí hậu quy mô khu vực

Các kịch bản biến đổi khí hậu toàn cầu là kết quả của các mô hình AOGCMs chạy với các kịch bản phát thải khác nhau Độ phân giải của các AOGCMs dùng trong báo cáo lần thứ 4 của Ban Liên Chính phủ về biến đổi khí hậu thay đổi từ 125 đến 400

km Để có các thông tin quy mô dưới lưới này thì cần phải hạ quy mô (downscaling) các sản phẩm của AOGCMs Có 2 cách tiếp cận chính là: động lực và thống kê Hạ quy mô động lực là phương pháp sử dụng các mô hình khí hậu phân giải cao với các quan trắc hoặc dữ liệu AOGCM làm điều kiện biên Phương pháp hạ quy mô động lực

có khả năng nắm bắt được các ảnh hưởng phi tuyến tính quy mô vừa và cung cấp các thông tin thống nhất giữa các biến khí hậu khác nhau Hạn chế chính của phương pháp này là tài nguyên tính toán đòi hỏi rất nhiều và các sơ đồ tham số hóa sử dụng ở quy

mô dưới lưới có thế hoạt động ở ngoài khoảng được thiết kế trong bối cảnh biến đổi khí hậu trong tương lai (Giorgi và ccs., 2001)

Phương pháp hạ quy mô thống kê sử dụng các mối quan hệ thống kê giữa kết quả của AOGCM với các yếu tố khí hậu địa phương Các mối quan hệ này được xây dựng khi sử dụng số liệu quá khứ và giả thiết rằng mối quan hệ này được duy trì trong tương lai, do đó chúng có thể được sử dụng để thu nhận các thông tin địa phương cho một số thời đoạn trong tương lai từ các kết quả của AOGCM Hạ quy mô thống kê có ưu điểm

là không đòi hỏi tài nguyên máy tính nhiều và có thể tính toán cho quy mô nhỏ hơn so với phương pháp động lực Phương pháp này đòi hỏi phải có dữ liệu quan trắc đủ dài

cho quy mô khu vực đang xem xét Nhược điểm chính của hạ quy mô thống kê là phương pháp này giả thiết các mối quan hệ thống kê là không đổi trong bối cảnh biến đổi khí hậu tương lai, không tính đến các quá trình hồi tiếp của khu vực, và trong một

số trường hợp có sự không thống nhất giữa các biến khí hậu (International Arctic Science Committee, 2010)

Thảo luận các kết quả về các kịch bản biến đổi khí hậu quy mô khu vực, Báo cáo lần thứ 4 của Ban Liên Chính phủ về biến đổi khí hậu (Meehls et al., 2007) đã có một

số tổng kết chính như sau (đa số với kịch bản phát thải trung bình A1B):

- Với các khu vực nói chung trên trái đất: rất nhiều khả năng tất cả các khu

vực đều ấm lên trong thế kỷ 21

- Châu Phi: ấm lên với tốc độ nhanh hơn tốc độ trung bình của toàn cầu đối với

toàn bộ châu lục vào tất cả các mùa, khu vực cận nhiệt đới khô thì ấm lên nhiều hơn so với khu vực nhiệt đới ẩm Lượng mưa trung bình năm có vẻ giảm tại Châu Phi Địa Trung Hải và phía Nam Sahara Mưa ở Nam Phi giảm tập trung vào mưa mùa đông và

bờ phía Tây Có nhiều dấu hiệu cho thấy lượng mưa trung bình năm ở Đông Phi tăng

- Địa Trung Hải và châu Âu: Nhiệt độ trung bình châu Âu dường như tăng

nhanh hơn tốc độ trung bình toàn cầu Theo mùa, Bắc Âu vào mùa đông và Địa Trung Hải vào mùa hè nhiệt độ tăng nhiều nhất Nhiệt độ cực tiểu mùa đông dường như tăng nhiều hơn so với trung bình ở Bắc Âu Nhiệt độ cực đại mùa hè tăng nhiều hơn ở Nam

và Trung Âu Lượng mưa năm cũng dường như tăng ở khắp Bắc Âu và giảm ở hầu hết khu vực Địa Trung Hải Tại Trung Âu, lượng mưa tăng vào mùa đông và giảm vào mùa hè Các hiện tượng cực đoan mưa ngày dường như tăng ở Bắc Âu Số lượng ngày mưa trong năm dường như giảm ở khu vực Địa Trung Hải Nguy cơ về hạn hán mùa

hè có xu hướng tăng ở Trung Âu và ở khu vực Địa Trung Hải Độ dài của mùa tuyết bị

rút ngắn và lượng tuyết cũng có xu hướng giảm ở hầu hết các khu vực của châu Âu

- Châu Á: sự tăng nhiệt độ dường như lớn hơn trung bình toàn cầu tại Trung Á,

cao nguyên Tây Tạng và Bắc Á Khu vực Đông Nam Á có sự tăng nhiệt độ xấp xỉ mức tăng trung bình toàn cầu Lượng mưa trong mùa đông tăng lên ở Bắc Á và cao nguyên Tây Tạng, và dường như tăng ở Tây Á và phía nam của Đông Nam Á Lượng mưa trong mùa hè dường như tăng ở Bắc Á, Tây Á, Nam Á và phần lớn Đông Nam Á, nhưng lại giảm ở Trung Á Các đợt nóng vào mùa hè sẽ kéo dài hơn, với cường độ và tần suất nhiều hơn ở Đông Á Số ngày lạnh sẽ ít hơn ở Đông Á và Nam Á Tần suất của các sự kiện mưa lớn có xu hướng tăng ở một số nơi ở Nam Á, và Đông Á Các hiện tượng mưa cực đoan và gió đi kèm trong xoáy thuận nhiệt đới dường như tăng tại

Đông Á, Đông Nam Á và Nam Á

- Bắc Mỹ: ấm lên với tốc độ lớn hơn tốc độ trung bình toàn cầu ở hầu hết các

khu vực Theo mùa, sự ấm lên dường như mạnh nhất trong mùa đông ở các vùng phía Bắc và trong mùa hè ở phía Tây Nam Nhiệt độ cực tiểu mùa đông dường như tăng nhiều hơn trung bình ở Bắc của Bắc Mỹ Nhiệt độ cực đại mùa hè dường như tăng nhiều hơn trung bình ở phía Tây Nam Lượng mưa trung bình năm có xu hướng tăng ở Canada và Đông Bắc nước Mỹ, và dường như giảm ở vùng Tây Nam Phía nam của Canada, lượng mưa dường như tăng vào mùa đông và mùa xuân nhưng giảm vào mùa

hè Độ dài mùa tuyết và lượng tuyết có xu hướng giảm ở hầu hết khu vực Bắc Mỹ ngoại trừ bắc Canada

- Trung và Nam Mỹ: tốc độ ấm lên trung bình khu vực dường như lớn hơn tốc

độ ấm lên toàn cầu ngoại trừ tại nam của Nam Mỹ (nơi tốc độ ấm lên tương tự tốc độ trung bình toàn cầu) Lượng mưa trung bình năm dường như giảm ở hầu hết khu vực Trung Mỹ và ở phía nam dãy Andes Mưa mùa đông ở Tierra del Fuego (giữa Chile và Achentina) và mưa mùa hè ở Đông Nam của Nam Mỹ dường như tăng lên

- Châu Úc và New Zealand: tốc độ ấm lên dường như lớn hơn các đại dương

xung quanh, nhưng xấp xỉ mức tăng trung bình toàn cầu Sự ấm lên nhỏ hơn ở phía Nam, đặc biệt trung mùa đông, với tốc độ ấm lên ở Đảo Nam (South Island) của New Zealand dường như nhỏ hơn tốc độ ấm lên trung binh toàn cầu Lượng mưa có xu hướng giảm ở Nam và Tây Nam châu Úc vào mùa đông và dường như giảm ở Nam châu Úc vào mùa xuân Tại Tây của Đảo Nam của New Zealand, lượng mưa dường như tăng lên Sự thay đổi của lượng mưa ở Bắc và Trung Úc là không rõ ràng Tần suất các ngày nhiệt độ cao cực đoan ở Úc và New Zealand có xu hướng tăng Tần suất của hiện tượng lạnh cực đoan có xu hướng giảm Các sự kiện mưa cực đoan tăng, ngoại trừ những vùng có lượng mưa trung bình giảm rõ rệt (Nam Úc mùa đông và mùa xuân) Nguy cơ xảy ra hạn hán ở các khu vực phía Nam châu Úc cũng tăng lên

- Vùng cực: trong thế kỷ 21, Bắc cực có xu hướng ấm lên nhanh hơn so với tốc

độ trung bình toàn cầu Lượng mưa năm có xu hướng tăng lên rõ rệt Lượng mưa tăng tương ứng nhiều nhất vào mùa đông và ít nhất trong mùa hè Băng Bắc cực có xu hướng giảm cả về độ bao phủ lẫn độ dày Tại nam cực, cũng có xu hướng ấm lên và lượng mưa tăng trên lục địa Ngoài ra chưa có những kết luận rõ ang về việc thay đổi tần suất của các sự kiện mưa và nhiệt cực đoan tại vùng cực

3.4 Lựa chọn phương pháp xây dựng kịch bản biến đổi khí hậu thích hợp cho khu vực Trung Trung Bộ

Ở Việt Nam trong những năm gần đây đã có nhiều nghiên cứu về biến đổi khí hậu cũng như đã có những nghiên cứu xây dựng các kịch bản khí hậu cho các khu vực Việt Nam Tiêu biểu trong các nghiên cứu về biến đổi khí hậu có thể kể đến các công trình của Nguyễn Đức Ngữ và Nguyễn Trọng Hiệu (1991), Nguyễn Trọng Hiệu và Đào Đức Tuấn (1993), Nguyễn Đức Ngữ và Nguyễn Trọng Hiệu (1999), Trần Duy Bình (2000), Trần Việt Liễn (2000), Trần Việt Liễn và ccs (2007)

Từ năm 1998 đến năm 2003, Bộ Tài nguyên và Môi trường đã hoàn thành Thông báo Quốc gia đầu tiên của Việt Nam cho Công ước khung của Liên hợp quốc

về biến đổi khí hậu (UNFCCC), trong đó tổng kết biến đổi khí hậu của Việt Nam trong

100 năm gần đây, kiểm kê quốc gia khí nhà kính năm 1993 và ước lượng khí nhà kính các năm 2020, 2050, đánh giá tác động của biến đổi khí hậu đến các lĩnh vực kinh tế

xã hội chủ yếu, xây dựng kịch bản biến đổi khí hậu ở Việt Nam, kiến nghị các giải pháp giảm nhẹ biến đổi khí hậu và thích ứng với biến đổi khí hậu ở Việt Nam,…

Vào các năm 2006, 2007 trong quá trình thực hiện Thông báo Quốc gia lần 2 cho UNFCCC, các tác giả trong và ngoài Bộ Tài nguyên và Môi trường đã thực hiện kiểm kê quốc gia khí nhà kính năm 2000, xây dựng chiến lược thực hiện các dự án của CDM Đặc biệt, một số tác giả của Bộ Tài nguyên và Môi trường (Nguyễn Văn Thắng, Hoàng Đức Cường, Trần Việt Liễn,…) đã xây dựng kịch bản biến đổi khí hậu mới của Việt Nam, dự kiến mức tăng của nhiệt độ, mức tăng giảm của lượng mưa, mực nước biển dâng,… ở Việt Nam và trên 7 vùng khí hậu trong từng thập kỷ của thế kỷ 21

Gần đây nhất vào tháng 8 năm 2009, Bộ Tài nguyên và Môi trường đã chính thức công bố kịch bản biến đổi khí hậu, nước biển dâng cho Việt Nam Theo đó khí hậu trên các vùng của Việt Nam sẽ có nhiều biến đổi Vào cuối thế kỷ 21, nhiệt độ trung bình năm của nước ta tăng khoảng 2.3ºC; tổng lượng mưa năm và lượng mưa mùa mưa tăng trong khi lượng mưa mùa khô lại giảm; mực nước biển dâng khoảng 75cm so với trung bình thời kỳ 1980-1999 Để xây dựng kịch bản này, phương pháp

hạ quy mô thống kê thống kê kết hợp với phần mềm MAGICC/SCENGEN (Model for the Assessment of Greenhouse-gas Induced Climate Change/ a regional climate SCENario GENrator) đã được sử dụng

Như trên đã phân tích, phương pháp hạ quy mô thống kê có ưu điểm là không đòi hỏi tài nguyên máy tính nhiều và có thể tính toán cho quy mô nhỏ hơn so với

phương pháp động lực, tuy nhiên phương pháp này đòi hỏi phải có dữ liệu quan trắc

đủ dài cho quy mô khu vực đang xem xét Ngoài ra, nhược điểm chính của hạ quy mô thống kê là phương pháp này giả thiết các mối quan hệ thống kê là không đổi trong bối cảnh biến đổi khí hậu tương lai, không tính đến các quá trình hồi tiếp của khu vực, và trong một số trường hợp có sự không thống nhất giữa các biến khí hậu Vì vậy chúng tôi thấy rằng song song với phương pháp hạ quy mô thống kê, việc xây dựng các kịch bản biến đổi khí hậu cho khu vực Việt Nam cũng cần thiết phải thử nghiệm sử dụng phương pháp hạ quy mô động lực Với năng lực máy tính hiện tại của Khoa Khí tượng Thủy văn và Hải dương học cùng với năng lực chạy và phân tích mô hình hiện có của đội ngũ cán bộ thực hiện Chuyên đề này, chúng tôi đã lựa chọn phương pháp hạ quy

mô động lực để xây dựng kịch bản biến đổi khí hậu cho Việt Nam nói chung và cho khu vực Trung Trung Bộ nói riêng

Theo Bộ Tài nguyên và Môi trường (2009), trong việc xây dựng các kịch bản biến đổi khí hậu, nước biển dâng cho Việt Nam, kịch bản phát thải khí nhà kính trung bình được khuyến nghị sử dụng Các phân tích cho thấy kịch bản phát thải thấp (B1, A1T) mô tả một thế giới phát triển tương đối hoàn hảo theo hướng ít phát thải khí nhà kính nhất, tốc độ tăng dân số rất thấp, cơ cấu kinh tế thay đổi nhanh theo hướng dịch

vụ và thông tin, các thỏa thuận quốc tế nhằm giảm thiểu phát thải khí nhà kính được thực hiện đầy đủ và nghiêm túc trên phạm vi toàn cầu Tuy nhiên, với cơ cấu kinh tế không đồng nhất giữa các khu vực trên thế giới như hiện nay, cộng với nhận thức rất khác nhau về biến đổi khí hậu và quan điểm còn rất khác nhau giữa các nước phát triển

và các nước đang phát triển, đàm phán quốc tế về biến đổi khí hậu nhằm ổn định nồng

độ khí nhà kính nhằm hạn chế mức độ gia tăng nhiệt độ ở mức dưới 2ºC gặp rất nhiều trở ngại, kịch bản phát thải thấp có rất ít khả năng trở thành hiện thực trong thế kỷ 21 Trong khi đó, các kịch bản phát thải cao (A2, A1FI) mô tả một thế giới không đồng nhất ở quy mô toàn cầu, có tốc độ tăng dân số rất cao, chậm đổi mới công nghệ (A2) hoặc sử dụng tối đa năng lượng hóa thạch (A1FI) Tuy nhiên với những nỗ lực của toàn nhân loại hiện nay và trong tương lai, có thể hy vọng rằng kịch bản xấu nhất này

sẽ có rất ít khả năng xảy ra

Như vậy, nếu xét tương quan các yếu tố xã hội, xu hướng phát triển của thế giới cũng như những nỗ lực trong cuộc chiến chống lại biến đổi khí hậu toàn cầu, kịch bản phát thải trung bình A1B và kịch bản phát thải cao A2 nên được lựa chọn để từ đó xây dựng các kịch bản biến đổi khí hậu khu vực Việt Nam Kịch bản A1B cho biết khả năng xảy ra nhiều nhất còn A2 là khả năng tiêu cực nhất có thể xảy ra, có ích trong

việc cảnh báo những hậu quả của BĐKH với tất cả các lĩnh vực tự nhiên và xã hội Xin lưu ý rằng việc chọn được một kịch bản phát thải nền là rất quan trọng vì việc xây dựng các kịch bản biến đổi khí hậu cho các khu vực nhỏ của Việt Nam dựa trên nhiều kịch bản phát thải sẽ khó khả thi nếu xét trên năng lực tính toán hiện có, cộng với việc

độ bất định của nhiều kết quả sẽ gây khó khăn cho công tác hoạch định chính sách ứng phó với biến đổi khí hậu ở từng địa phương Dựa trên hệ thống tính toán cũng như các

số liệu điều kiện biên cho mô hình khu vực hiện có, chúng tôi chỉ có thể lựa chọn 2 kịch bản phát thải nền là A1B và A2 như đã nêu ở trên

Tóm lại, đối với việc xây dựng kịch bản biến đổi khí hậu cho từng khu vực, 2 phương pháp chính là hạ quy mô thống kê và hạ quy mô động lực đã được tổng kết với những ưu nhược điểm riêng của từng phương pháp Trong khuôn khổ của Chuyên

đề này, phương pháp hạ quy mô động lực với kịch bản phát thải khí nhà kính trung bình A1B và phát thải cao A2 được lựa chọn sử dụng trong việc xây dựng

các kịch bản biến đổi khí hậu cho khu vực Trung Trung Bộ

IV MÔ HÌNH TOÀN CẦU VÀ MÔ HÌNH KHÍ HẬU KHU

VỰC ĐƯỢC LỰA CHỌN THỬ NGHIỆM 4.1 Nghiên cứu lựa chọn sản phẩm mô hình khí hậu toàn cầu làm điều kiện biên để xây dựng kịch bản biến đổi khí hậu cho khu vực nghiên cứu

Như phần III đã đề cập đến, trong “Báo cáo đặc biệt về các kịch bản phát thải” SRES (IPCC, 2000) đã đưa ra tập hợp 40 kịch bản phản ánh khá đa dạng khả năng phát thải khí nhà kính có thể xảy ra trong thế kỷ XXI dựa trên bốn họ kịch bản gốc: A1, A2, B1, B2 Mỗi một kịch bản này được xây dựng tương ứng với các bức tranh chi tiết

mô tả điều kiện xã hội, kinh tế, công nghệ, môi trường và chính trị toàn cầu khác nhau

Từ 40 kịch bản này, các mô hình khí hậu toàn cầu GCM sẽ được sử dụng để tạo ra các kịch bản biến đổi khí hậu toàn cầu Cho đến nay đã có rất nhiều GCM được ứng dụng cho mục đích này Mỗi mô hình tạo ra hàng loạt các sản phẩm mà chúng có thể hoặc được dùng trực tiếp để phân tích, đánh giá sự biến đổi khí hậu trong quá khứ và tương lai, hoặc được dùng làm đầu vào cho các mô hình khí hậu khu vực như là điều kiện biên

Hiện nay IPCC đang sử dụng 23 mô hình của các Trung tâm và các nước khác nhau (Bảng 4.1) Tuy nhiên không phải tất cả các mô hình đều chạy với cả 40 kịch bản Mặc dù vậy, số lượng sản phẩm kết xuất của các mô hình là rất lớn Với năng lực tính toán, lưu trữ của máy tính cũng như tốc độ đường truyền Internet hiện tại của Việt Nam rõ ràng chúng ta không thể thu thập tất cả các sản phẩm đó Hơn nữa, với yêu cầu đòi hỏi số liệu đầu vào cho các mô hình khí hậu khu vực phải có đủ các trường cần thiết và bước thời gian của số liệu kết xuất từ GCM tối thiểu là 6h, chỉ có một số lượng nhất định các mô hình có số liệu miễn phí có thể đáp ứng được

Bảng 4.1 Danh mục các mô hình khí hậu toàn cầu được sử dụng để xây dựng

các kịch bản biến đổi khí hậu phục vụ báo cáo lần thứ 4 của IPCC

1 BCC-CM1 Beijing Climate Center, National Climate Center,

China Meteorological Administration

2 BCCR:BCM2 Bjerknes Centre for Climate Research (BCCR),

Univ of Bergen, Norway

3 CCCMA:CGCM3_1-T47 Canadian Centre for Climate Modelling and

Analysis (CCCma)

4 CCCMA:CGCM3_1-T63 Canadian Centre for Climate Modelling and

STT Tên mô hình Sở hữu

Analysis (CCCma)

5 CNRM-CM3 Centre National de Recherches Meteorologiques,

Meteo France, France

6 ECHO-G = ECHAM4 +

HOPE-G

Meteorological Institute of the University of Bonn (Germany), Institute of KMA (Korea), and Model and Data Group

7 CSIRO Mark 3.0 CSIRO, Australia

8 GFDL:CM2 Geophysical Fluid Dynamics Laboratory, NOAA

9 GFDL:CM2_1 Geophysical Fluid Dynamics Laboratory, NOAA

10 INM:CM3.0 Institute of Numerical Mathematics, Russian

Academy of Science, Russia

11 IPSL-CM4 Institut Pierre Simon Laplace (IPSL), France

12 LASG:FGOALS-G1_0 LASG, Institute of Atmospheric Physics, Chinese

Academy of Sciemces, P.O Box 9804, Beijing

100029, P.R China

13 ECHAM5/MPI-OM Max Planck Institute for Meteorology, Germany

14 MRI-CGCM2.3.2 Meteorological Research Institute, Japan

Meteorological Agency, Japan

15 NASA:GISS-AOM NASA Goddard Institute for Space Studies

19 NCAR:PCM National Center for Atmospheric Research

(NCAR), NSF (a primary sponsor), DOE (a primary sponsor), NASA, and NOAA

20 NIES:MIROC3_2-HI CCSR/NIES/FRCGC, Japan

21 NIES:MIROC3_2-MED CCSR/NIES/FRCGC, Japan

22 UKMO:HADCM3 Hadley Centre for Climate Prediction and

Research, Met Office, United Kingdom

23 UKMO:HADGEM1 Hadley Centre for Climate Prediction and

Research, Met Office United Kingdom

Xét trên mọi phương diện, nhận thấy rằng để lựa chọn được các loại số liệu toàn cầu cho mục đích xây dựng các kịch bản biến đổi khí hậu cho khu vực Trung Trung

Bộ trong điều kiện Việt Nam, hợp lý hơn cả là:

• Nên lựa chọn từ 2-3 kịch bản biến đổi khí hậu toàn cầu (mà tương ứng với chúng là các kịch bản phát thải khí nhà kính và các mô hình khí hậu toàn cầu);

• Các kịch bản được chọn nên là những kịch bản ứng với mức phát thải không quá cao nhưng cũng không quá thấp, gần sát với điều kiện thực tế hiện tại;

• Các mô hình được chọn phải là những mô hình mà nguồn số liệu có khả năng download miễn phí hoặc có thể thu thập được thông qua hợp tác quốc tế Với ba tiêu chí nêu trên, các nguồn số liệu sẽ được khai thác phục vụ chuyên đề này là:

• Sản phẩm kết xuất của mô hình CCSM3.0 (Community Climate System Model) chạy với kịch bản A1B

• Sản phẩm kết xuất của mô hình CCSM3.0 chạy với kịch bản A2

• Sản phẩm mô hình CCAM chạy với số liệu SST của GFDL 2.1 cho kịch bản A1B

• Sản phẩm mô hình CCAM chạy với số liệu SST của GFDL 2.1 cho kịch bản A2

Độ dài chuỗi số liệu gồm hai giai đoạn:

• Thời kỳ chuẩn: Được chọn là 1971-2000

• Thời kỳ tương lai: 2000-2050

4.2 Mô hình khí hậu khu vực được sử dụng

4.2.1 Mô tả mô hình khu vực RegCM

Mô hình RegCM được dùng ở đây là thế hệ thứ 3 của mô khí hậu khu vực RegCM (Regional Climate Model) Mô hình này được phát triển tại ICTP (Abdus Salam International Centre for Theoretical Physics)

Về lịch sử, ý tưởng về sử dụng mô hình diện tích giới hạn trong các nghiên cứu

về khí hậu khu vực được hình thành từ cuối thập kỷ 80 của thế kỷ trước (Dickinson và

ccs., 1989; Giorgi, 1990) Ý tưởng này dựa trên khái niệm lồng một chiều (one-way

nesting), trong đó các trường khí tượng quy mô lớn từ mô hình hoàn lưu chung (General Circulation Model) cung cấp đầu vào làm điều kiện ban đầu và điều kiện biên cho mô hình khí hậu khu vực (Regional Climate Model) có độ phân giải cao hơn Dự

trên ý tưởng này, một nhóm tác giả đã bắt tay xây dựng mô hình khí hậu RegCM dự trên mô hình thời tiết trước đó

Phiên bản đầu tiên của RegCM được hoàn thành bởi Dickinson và ccs (1989),

Giorgi và Bates (1989), Giorgi (1990) tại Trung tâm Nghiên cứu Quốc gia về khí quyển (NCAR) Nó được xây dựng dựa trên MM4 (NCAR-Pennsylvania State

University (PSU) Mesoscale Model phiên bản 4; Anthes và ccs., 1987) Tuy nhiên, để

đưa MM4 chạy dài hạn nhằm mô phỏng khí hậu, các tác giả đã bổ xung thêm sơ đồ

bức xạ của Kiehl và ccs (1987) cùng với sơ đồ sinh quyển của Dickinson và ccs

(phiên bản 1a, 1986) Ngoài ra, họ còn cải tiến các sơ đồ sẵn có như sơ đồ đối lưu của Anthes (1977) và sơ đồ lớp biên hành tinh của Deardorff (1972)

Phiên bản thứ hai của RegCM được phát triển bởi Giorgi và ccs (1993a, b) Lõi động lực đã được nâng cấp lên phiên bản thủy tĩnh của MM5 (Grell và ccs., 1994) Sơ

đồ bức xạ cũng được nâng cấp theo đó lên thành CCM2 (Briegleb, 1992) Sơ đồ đối lưu Grell (1993) được thêm vào trở thành lựa chọn thứ 2, phiên bản này sử dụng sơ đồ

mây và giáng thủy hiện của Hsie và ccs (1984) Sơ đồ sinh quyển BATS được cập nhật từ phiên bản 1a lên phiên bản 1e (Dickinson và ccs., 1993) Thêm vào đó, sơ đồ tham số hóa lớp biên hành tinh của Holtslag và ccs (1990) đã được triển khai thực

hiện Một phiên bản trung gian, phiên bản 2.5 (RegCM2.5), được phát triển như mô tả trong Giorgi và Mearns (1999) Nó bao gồm một tùy chọn về sơ đồ tham số hóa đối

lưu Zhang và McFarlane (1995), sơ đồ bức xạ CCM3 của Kiehl và ccs (1996), một phiên bản đơn giản hóa của sơ đồ mây và giáng thủy SIMEX của Hsie và ccs (1984)

(Giorgi và Shields, 1999), và một mô hình xon khí tương tác đơn giản (Qian và Giorgi, 1999)

RegCM3 là thành quả của việc hội nhập các cải tiến chính đã được thực hiện với RegCM2.5 kể từ mô tả trong Giorgi và Mearns (1999) Những cải tiến này bao gồm sơ

đồ vật lý giáng thủy, vật lý bề mặt, hóa học khí quyển và xon khí, các trường đầu vào

mô hình, và giao diện người dùng Ngoài ra, các mã động lực đã được sửa đổi để tính toán song song Một khía cạnh quan trọng của RegCM3 là nó được viết một các rất thân thiện, hoạt động trên nhiều nền tảng máy tính (do đó có thể dễ dàng cài đặt trên

hệ thống Linux sẵn có của bộ môn khí tượng) Hơn nữa, RegCM3 có nhiều tùy chọn

để giao tiếp với nhiều số liệu tái phân tích và số liệu mô hình khí hậu toàn cầu (GCM) khác nhau Trong số đó có thể kể đến bộ đọc số liệu tái phân tích ERA40 và số liệu mô hình toàn cầu CCSM3

Về động lực: RegCM sử dụng phương trình nguyên thủy, thủy tĩnh, nén được, hệ

tọa độ thẳng đứng sigma dựa trên phiên bản thủy tĩnh của MM5 (NCAR/PSU

Mesoscale Model version 5; Grell và ccs., 1994)

Về vật lý: RegCM có các lựa chọn khác nhau cho các sơ đồ vật lý, tuy nhiên ở

đây chỉ đưa ra các sơ đồ được chọn

• Sơ đồ bức xạ: NCAR CCM3 (Kiehl và ccs., 1996)

• Các sơ đồ giáng thủy:

o Sơ đồ quy mô lưới: SUBEX (SUB-grid EXplicit moisture scheme;

• Sơ đồ sinh quyển: BATS phiên bản 1e (Dickinson và ccs., 1993)

• Sơ đồ đại dương: BATS (Dickinson và ccs., 1993)

Về lưới tính:

Các phương trình trong mô hình RegCM được xây dựng cho hệ tọa độ thẳng

đứng thủy tĩnh theo địa hình, ký hiệu là σ, được định nghĩa là: σ = (p-pt)/(ps -p t), trong

đó p là áp suất, pt là áp suất tại đỉnh mô hình, được cho bằng hằng số và ps là áp suất tại bề mặt σ bằng 0 tại đỉnh và bằng 1 tại mặt đất, mỗi mực mô hình được xác định bởi một giá trị của σ Độ phân giải thẳng đứng trong lớp biên tinh hơn các lớp bên trên; và

số mực thay đổi tuỳ yêu cầu của người sử dụng (Hình 4.1)

Trong RegCM, lưới ngang có dạng xen kẽ - B Arakawa-Lamb đối với các biến

vận tốc và các biến có hướng (Hình 4.2) Các biến vô hướng (T, q, p, …) được xác định tại trung tâm các ô lưới trong khi các thành phần tốc độ gió hướng đông (u) và hướng bắc (v) được xác định tại các góc Điểm trung tâm ký hiệu là dấu nhân, điểm

góc ký hiệu là dấu tròn Tất cả các biến này được xác định tại trung tâm của mỗi lớp thẳng đứng, gọi là các mực phân Vận tốc thẳng đứng được thực hiện trên mực nguyên

kiện biên và điều kiện ban đầu của CCAM khi được cấu hình cho một khu vực nào đó Khi đó CCAM lại đóng vai trò là một mô hình khu vực

Lưới bảo giác lập phương sử dụng bởi CCAM có thể hiểu như là việc lấy các lưới trên các mặt của một hình lập phương và ánh xạ nó lên một hình cầu (xem Hình 4.1)

Hình 4.3 Biểu diễn của lưới bảo giác lập phương và phép chiếu của nó lên hình cầu

Việc sử dụng lưới bảo giác lập phương cho phép các phân giải đồng nhất hơn, các tính toán tiết kiệm tài nguyên hơn và có thể áp dụng các quá trình tham số hóa vật

lý một cách đồng nhất Sadourny (1972) đã đưa ra lưới dựa trên ánh xạ từ hình lập phương vào hình cầu, và giới thiệu các giải pháp tương ứng của các phương trình nước nông Sadourny (1972) đã gặp vấn đề nhiễu mà ông cho rằng nguyên nhân là do sai phân hữu hạn bậc thấp ở góc mặt lập phương McGregor (1997) đã chỉ ra rằng kỹ thuật semi-Lagrangian do chính McGregor đưa ra năm 1993 (McGregor, 1993) cho phép có các giải pháp chính xác và không bị nhiễu đối với các hoàn lưu theo phương ngang

Sự phát triển của CCAM bắt đầu mạnh mẽ từ năm 1994, khi mà McGregor được biết về lưới bảo giác tại hội thảo tưởng niệm Andre Robert tổ chức tại Montreal vào tháng 10 Sau đó McGregor (1996) đã thử nghiệm phương pháp hoàn lưu semi-Lagrangian cho lưới bảo giác lập phương Mô hình với các phương trình nguyên thủy đầy đủ sau đó được phát triển Các mô phỏng đầu tiên, bao gồm các gói tham số hóa vật lý được mô tả trong McGregor và Dix (1997, 1998) Mô tả về CCAM như là một

mô hình toàn cầu được viết bởi McGregor và Dix (2001) Các phát triển về động lực

mô hình và các tham số hóa vật lý hiện vẫn được tiếp tục, bao gồm cả việc mô phỏng theo dõi khí, và các mô phỏng khí hậu khu vực

Hình 4.4 Ví dụ về lưới bảo giác lập phương C20 – nghĩa là trên mỗi mặt lập phương

có 20×20 ô lưới Hình trên: nhìn từ vô cùng Hình dưới: hình chiếu trên lưới kinh vĩ

Trong hợp tác nghiên cứu với CSIRO (Australia's Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation), mô hình CCAM đã được cài đặt và chạy thử

nghiệm thành công Các kết quả trong Chuyên đề này là các kết quả đầu tiên áp dụng CCAM để nghiên cứu cho khu vực Việt Nam Trong tương lai, khi mua được mã nguồn và nhận được sự hỗ trợ chuyển giao công nghệ của nhóm phát triển CCAM, việc phân tích, sử dụng và phát triển các kết quả CCAM sẽ được phát huy nhiều hơn nữa

4.3 Chạy mô hình cho thời kỳ chuẩn và thời kỳ tương lai

4.3.1 Chạy với RegCM3

Miền tính cho khu vực Việt Nam được chọn từ kinh độ 85E đến 130E và từ vĩ độ 5S đến 27N (xem Hình 4.5) Độ phân giải ngang của mô hình là 36km Do đó số điểm

lưới tính là 142 x 103 điểm Bởi vì miền tính nằm trong vùng vĩ độ thấp nên nhóm tác giả đã sử dụng phép chiếu bản đồ Mercator Lưới thẳng đứng gồm 18 mực với đỉnh tại 50mb

Sau khi đưa các số liệu độ cao địa hình, loại phủ thực vật, loại đất, dữ liệu bề mặt vào tính toán, mô hình kết xuất ra kết quả đầu tiên ký hiệu là TERRAIN Đây là sản phẩm đầu tiên cho phép RegCM nhận dạng phạm vi tính toán cũng như các tùy chọn

về đặc điểm địa phương

Bước thứ hai là tiến hành xử lý đầu vào từ mô hình toàn cầu Mô hình toàn cầu được chọn ở đây là mô hình CCSM3 (Community Climate System Model) với độ phân giải ngang xấp xỉ 1.5 độ kinh vĩ Đây là một mô hình khí hậu toàn cầu kết hợp đầy đủ (bao gồm cả 4 thành phần: khí quyển, đất, đại dương, băng biển), nó cung cấp

mô phỏng khí hậu quá khứ, hiện tại và tương lai

Hình 4.5 Miền tính của mô hình RegCM và khu vực nghiên cứu (màu đỏ)

Dữ liệu cho cả thời kỳ chuẩn và thời kỳ tương lai đều xuất phát từ mô hình này Trong đó thời kỳ chuẩn lấy kết quả từ mô phỏng với trạng thái phát thải thực của khí quyển, thời kỳ tương lai lấy kết quả từ mô phỏng với trạng thái phát thải của 2 kịch bản A1B và A2

Thời kỳ chuẩn:

• Tên thí nghiệm: ucar.cgd.ccsm.b30.030e

• Mô tả: CCSM3 mô phỏng khí hậu cho thế kỷ 20

o núi lửa: VolcanicMass_1870-1999_64x1_L18

o phát thải SOx: SOx_emissions_128x256_L2_1850-2000 Thời tương lai:

Kịch bản A1B:

• Tên thí nghiệm: ucar.cgd.ccsm.b30.040e

• Mô tả: CCSM3 SRES A1B phát thải ổn định ở 720 ppm

o núi lửa: không

o phát thải SOx: SOx_emissions_A1B_128x256_L2_1990-2100

Kịch bản A2:

• Tên thí nghiệm: ucar.cgd.ccsm.b30.040e

• Mô tả: CCSM3 SRES A2

• Đầu vào:

o ozone: A2.ozone.128x64_L18_1991-2100

o carbon: carbonscaling_1870-2000

o bức xạ: cố định bằng 1366.5 Wm-2

o khí nhà kính: ghg_ipcc_A2_1870-2100

o núi lửa: không

o phát thải SOx: SOx_emissions_A2_128x256_L2_1990-2100 Các dữ liệu này sau đó được đưa qua chương trình tiền xử lý Đối với lưới ngang, chương trình sẽ nội suy từ lưới Gauss T85 của CCSM về lưới Mercator 36km của RegCM Đối với lưới thẳng đứng, chương trình phải nội suy 2 bước: chuyển từ hệ tọa

độ lai áp suất – sigma (xác định bằng ak, bk) của CCSM sang hệ tọa độ áp suất, sau đó chuyển từ hệ tọa độ áp suất sang hệ tọa độ sigma của RegCM

Bước thứ ba là thiết lập các tùy chọn vật lý cho mô hình RegCM, đây là bước cuối cùng trước khi tiến hành chạy mô phỏng Các tùy chọn này (đã nêu trong mục 4.2) được thiết lập trong namelist của RegCM Mô hình cho phép thiết lập phép chạy

mô phỏng trong khoảng thời gian dài (30 năm – 1971-2000 đối với thời kỳ chuẩn và

50 năm – 2000-2050 đối với thời kỳ tương lai), trong đó có thể dừng lại và tiếp tục mà không vướng một trở ngại nào Kết quả khi chạy tiếp không thay đổi so với việc chạy liền mạch Điều này là thực sự hữu ích trong ít nhất hai trường hợp Thứ nhất, ta không phải chạy lại từ đầu khi đang mô phỏng mà gặp sự cố lưới điện Thứ hai, có thể

mở rộng bài toán (ví dụ từ 50 năm lên 100 năm) mà không phải chạy lại từ đầu

Bước thứ tư là xử lý hậu mô hình Sau khi có kết quả tính toán, nhóm tác giả sử dụng công cụ GrADS để hiển thị đồ họa Các sản phẩm sau khi đưa ra phân tích và đánh giá được tổng hợp lại thành các hình vẽ và bảng biểu

4.3.2 Chạy với CCAM

Với CCAM, miền tính cho khu vực Việt Nam được chọn từ kinh độ 100E đến 120E và từ vĩ độ 5N đến 25N (Hình 4.6) Độ phân giải ngang của mô hình là 26 km

Do đó số điểm lưới tính là 81 x 81 điểm

Đầu tiên, CCAM chạy như một mô hình toàn cầu với phân giải 1.125 độ Dữ liệu biên cho cả thời kỳ chuẩn và thời kỳ tương lai đều xuất phát từ mô hình GFDL CM2_1 (Geophysical Fluid Dynamics Laboratory, xem Bảng 4.1), bao gồm:

• nhiệt độ mặt biển: ts_1960-2100.gfdlcm21 cho thời kỳ chuẩn, A1B và A2

• tỉ lệ băng biển: fi_1960-2100.gfdlcm21

• lượng phát thải nhà kính cho thời kỳ chuẩn và cho các kịch bản A1B và A2

Bước thứ hai, CCAM lại đóng vai trò là một mô hình khu vực, chạy với phân giải

và miền tính như ở Hình 4.6, với điều kiện biên là đầu ra của bước chạy ở trên Kết quả thu được sau đó được chiết xuất ra định dạng NETCDF, cho 5 mực khác nhau là 1000hPa, 850hPa, 700hPa, 500hPa và 300 hPa

Hình 4.6 Miền tính cho khu vực Việt Nam của CCam phân giải ngang 26 km

Cũng giống như RegCM3, CCAM cho phép thiết lập phép chạy mô phỏng trong khoảng thời gian dài, trong đó có thể dừng lại và tiếp tục mà không vướng một trở ngại nào Kết quả khi chạy liên tiếp không thay đổi so với việc chạy liền mạch

Việc xử lý hậu mô hình của CCAM cũng tương tự như đối với RegCM3 Sau khi

có kết quả tính toán, nhóm tác giả sử dụng công cụ GrADS để hiển thị đồ họa Các sản phẩm sau khi đưa ra phân tích và đánh giá được tổng hợp lại thành các hình vẽ và bảng biểu

V ĐÁNH GIÁ, PHÂN TÍCH KẾT QUẢ CHO

THỜI KỲ CHUẨN 1971-2000

Nhằm đánh giá về độ tin cậy cũng như các sai số hệ thống của mô hình khí hậu khu vực khi mô phỏng cho khu vực Trung Trung Bộ, các so sánh phân tích giữa kết quả mô hình và số liệu đo trực tiếp tại 14 trạm quan trắc (xem phần II) trong thời kỳ chuẩn 1971-2000 đã được tiến hành

5.1 Kết quả của RegCM3 cho thời kỳ 1971-2000

5.1.1 So sánh không gian

Từ số liệu quan trắc ta thấy các trạm ven biển có nhiệt độ trung bình năm khoảng 26-27oC trong khi các trạm nằm sâu hơn trong lục địa có nền nhiệt độ thấp hơn 1-2oC Riêng trạm Đà Lạt và Bảo Lộc nằm trên cao nguyên Lâm Đồng có nhiệt độ thấp hơn hẳn so với xung quanh Các giá trị nhiệt độ tương ứng của hai trạm này là khoảng

18oC và 22oC Nhìn chung, nhiệt độ của RegCM3 thấp hơn quan trắc khoảng 2-3oC một cách khá hệ thống (Hình 5.1) Tại 2 trạm Đà Lạt và Bảo Lộc, chênh lệch nhiệt độ giữa mô hình và quan trắc là dương và giá trị khoảng 2oC và trạm Buôn Ma Thuột ở Tây nguyên, sai số là +1oC

Trong trường hợp tổng lượng mưa tháng (Hình 5.2), sai số không mang tính hệ thống rõ rệt như trường hợp nhiệt độ nhưng nhìn chung, mô hình RegCM3 đã tái tạo khá tốt lượng mưa tại các trạm Tổng lượng mưa mô hình rất gần với quan trắc như tại các trạm Nam Đông, Trà My, Bảo Lộc hoặc chỉ khác biệt nhau trung bình chỉ 30mm/tháng Các trạm ven biển, ngoại trừ trạm Ba Tơ, đều có lượng mưa mô phỏng cao hơn thực tế 30-60mm/tháng, nghĩa là chỉ 1-2mm/ngày Tình hình ngược lại xảy ra tại các trạm nằm sâu trong lục địa, nghĩa là mô hình thiên thấp 1-2mm/ngày Ngoại trừ trạm Đà Lạt, lượng mưa quan trắc chỉ khoảng 150mm/tháng trong khi lượng mưa của

mô hình là 335mm/tháng

RegCM3 Quan trắc

Hình 5.1 Nhiệt độ ( o C) trung bình thời kỳ 1971-2000 của RegCM3 (trái) và quan

trắc (phải)

Hình 5.2 Lượng mưa (mm/tháng) trung bình thời kỳ 1971-2000 của RegCM3

(trái) và quan trắc (phải)

5.1.2 So sánh chuỗi thời gian

So sánh phân bố không gian của nhiệt độ và lượng mưa trung bình thời kỳ

1971-2000 của RegCM3 và ERA40 ở trên cho thấy độ lệch giữa nhiệt độ mô phỏng tại các trạm và quan trắc tại đó có tính hệ thống khá rõ, hầu hết mô hình thiên âm ngoại trừ 2 trạm trên cao nguyên, nhưng lượng mưa thể hiện tính địa phương phức tạp hơn nhiều

Cụ thể là sai khác giữa lượng mưa mô phỏng và quan trắc giữa các trạm có sự khác biệt đáng kể Vì vậy, trong mục này, chúng tôi so sánh chi tiết biến đổi theo thời gian của nhiệt độ trung bình khu vực nghiên cứu giữa mô phỏng và quan trắc trong 4 mùa xuân, hạ, thu, đông Trong khi đó, với lượng mưa, chúng tôi sẽ xem xét thêm cho riêng một số trạm điển hình

Nhiệt độ mùa hè đã được mô phỏng khá gần với quan trắc, cả về xu thế và các biến đổi theo thời gian, ngoại trừ xu hướng thiên thấp trong một vài giai đoạn xảy ra hiện tượng El Nino như 1972-1973, 1982-1983, 1989-1993 Đường xu thế của số liệu quan trắc và mô phỏng gần như song song với nhau và mô phỏng thấp hơn quan trắc trung bình khoảng 1oC Tương tự, xu thế tăng nhẹ của nhiệt độ mùa đông trên khu vực cũng được mô hình nắm bắt khá tốt Nhiệt độ những năm El Nino cũng được tái tạo thiên thấp hơn so với quan trắc

Nhìn chung, xu thế tăng của nhiệt độ mùa xuân đã được mô hình RegCM3 tái tạo khá tốt mặc dù độ nghiêng của đường xu thế ít dốc hơn đường xu thế của nhiệt độ quan trắc Mặc dù vậy, trong một vài năm, nhiệt độ mô phỏng thấp (ví dụ năm 1979) trong khi nhiệt độ quan trắc khá cao hoặc ngược lại vào năm 1972, 1974

Khả năng mô phỏng nhiệt độ mùa thu không được tốt như các mùa Trong khi nhiệt độ quan trắc mùa thu có xu thế tăng lên thì mô hình lại cho nhiệt độ hầu như không biến đổi và có xu thế hơi giảm Năm 1978, giữa mô hình và quan trắc có giá trị rất gần nhau nhưng xu hướng biến đổi ngược nhau Cả quan trắc và mô hình đều khoảng 23,2oC nhưng năm 1978 là năm lạnh hơn xu thế chung trong khi mô hình là năm ấm hơn xu thế chung