TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG KHOA KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN ---o0o--- Báo cáo khóa luận đại học hệ chính quy TÊN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỔI CÁC HIỆN TƯỢNG CỰC ĐOAN KHÍ HẬU
Trang 1TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
KHOA KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN
-o0o -
Báo cáo khóa luận đại học hệ chính quy
TÊN ĐỀ TÀI
NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỔI CÁC HIỆN TƯỢNG CỰC ĐOAN
KHÍ HẬU TRÊN KHU VỰC VIỆT NAM
Ngành : Khí tượng học
Sinh viên thực hiện : Cao Thị Quỳnh
Cán bộ hướng dẫn : ThS Nguyễn Đăng Mậu
Hà Nội - 6/2015
Trang 2-o0o -
Báo cáo khóa luận đại học hệ chính quy
TÊN ĐỀ TÀI
NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỔI CÁC HIỆN TƯỢNG CỰC ĐOAN
KHÍ HẬU TRÊN KHU VỰC VIỆT NAM
Ngành : Khí tượng học
Sinh viên thực hiện : Cao Thị Quỳnh
Cán bộ hướng dẫn : ThS Nguyễn Đăng Mậu
Trang 3Khoa Khí Tượng Thủy Văn
Sinh viên: Cao Thị Quỳnh Lớp ĐH1K
LỜI CẢM ƠN
Đầu tiên, em xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc đến ThS Nguyễn Đăng Mậu, Viện Khoa học Khí tượng thủy văn và Biến đổi khí hậu, người thầy đã tận tình chỉ bảo, định hướng khoa học và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em trong suốt quá trình làm khóa luận Em cảm ơn thầy về những kiến thức khoa học quý báu và những lời khuyên, lời góp ý chân thành giúp em có thể hoàn thành tốt khóa luận này
Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô khoa Khí tượng thủy văn, Trường Đại học Tài Nguyên và Môi Trường Hà Nội đã nhiệt tình giảng dạy và truyền đạt cho
em những kiến thức chuyên ngành trong quá trình học tập trên giảng đường
Mặc dù đã cố gắng nhiều nhưng khóa luận này vẫn không thể tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong nhận được các ý kiến đóng góp của các thầy, cô và các bạn để giúp bài khóa luận này được hoàn thiện hơn
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 15 tháng 6 năm 2015
Sinh viên
Cao Thị Quỳnh
Trang 4MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN 2
MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 3
1.1 Biểu hiện của biến đổi khí hậu 3
1.1.1 Biểu hiện biến đổi khí hậu toàn cầu 3
1.1.2 Biến đổi khí hậu ở Việt Nam: 6
1.2 Các nghiên cứu có liên quan 9
1.2.1 Các nghiên cứu trên thế giới 9
1.2.2 Các nghiên cứu trong nước 15
CHƯƠNG 2: SỐ LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 19
2.1 Số liệu phục vụ nghiên cứu 19
2.2 Phương pháp nghiên cứu 21
2.2.1 Phương pháp xác định các chỉ số cực đoan khí hậu 21
2.2.2 Chương trình tính toán chỉ số cực đoan khí hậu 21
2.2.3 Phương pháp đánh giá biến đổi 23
2.2.4 Đánh giá mối quan hệ giữa cực đoan khí hậu với hoạt động ENSO 24
CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ NHẬN XÉT 26
3.1 Phân bố nhiệt độ tối cao, tối thấp và lượng mưa trong năm 26
3.2 Mức độ và xu thế biến đổi của các chỉ số cực đoan liên quan đến nhiệt độ 32
3.3 Mức độ và xu thế biến đổi của các chỉ số cực đoan liên quan đến lượng mưa 43
Trang 5Khoa Khí Tượng Thủy Văn
Sinh viên: Cao Thị Quỳnh Lớp ĐH1K
DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
BĐKH
IPCC
nnk
SSTA
SST
Ttb
Tx
Tn
Rd
Biến đổi khí hậu Integovernmental Panel on Climate Change – Ban liên chính phủ về biến đổi khí hậu
Những người khác Chuẩn sai nhiệt độ mặt nước biển Nhiệt độ mặt nước biển
Nhiệt độ không khí trung bình ngày Nhiệt độ cực đại
Nhiệt độ cực tiểu Lượng mưa ngày
Trang 6DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1 Các chỉ số cực đoan khí hậu 11 Bảng 2.1: Danh sách mạng lưới trạm khí tượng được khai thác số liệu 19 Bảng 2.2: Các chỉ số cực đoan khí hậu được đề xuất nghiên cứu 20
Trang 7Khoa Khí Tượng Thủy Văn
Sinh viên: Cao Thị Quỳnh Lớp ĐH1K
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Thay đổi của nhiệt độ, mực nước biển và lớp tuyết phủ ở Bắc Bán Cầu
trung bình toàn cầu (IPCC, AR4 2007) 4
Hình 1.2: Diễn biến lượng mưa năm ở các vùng khác nhau trên thế giới 5
Hình 1.3 Diễn biến chuẩn sai nhiệt độ và diện tích băng 6
Hình 1.4: Mức tăng nhiệt độ trung bình năm (ºC) trong 50 năm qua (1961-2010) 8
Hình 1.5: Mức thay đổi lượng mưa năm(%) trong 50 năm qua (1961-2010) 9
Hình 1.6: Dự báo xu thế biến đổi của nhiệt độ bề mặt toàn cầu 13
Hình 1.7: Kết quả dự tính biến đổi các chỉ số cực đoan của IPCC(AR4, 2007) 14
Hình 1.8 Kết quả dự tính biến đổi các chỉ số cực đoan khí hậu của IPCC 15
Hình 2.1 Cửa sổ làm việc trên nền ngôn ngữ lập trình R 23
Hình 2.2 Thực hiện tính toán chỉ số cực đoan cho Việt Nam 23
Hình 2.3 Diễn biến của ENSO trong thời kỳ 1961 – 2010 25
Hình 3.1: Phân bố nhiệt độ tối cao ngày (TXx) trong các tháng tại 7 trạm khí tượng được nghiên cứu 27
Hình 3.2: Phân bố nhiệt độ tối thấp ngày (TNn) trong các tháng tại 7 trạm khí tượng được nghiên cứu 29
Hình 3.3: Phân bố lượng mưa ngày (mm/ngày) trong các tháng tháng tại 7 trạm khí tượng được nghiên cứu 31
Hình 3.4: Xu thế biến đổi của TXx trung bình năm trong 50 năm 33
Hình 3.5: Gía trị trung bình của TXx ở từng trạm quan trắc trong vòng 50 năm 33 (1961-2010) 33
Hình 3.6: Hệ số góc và sai số hệ số góc của TXx ở từng trạm quan trắc 33
Hình 3.7: Xu thế biến đổi của TNn trung bình năm trong 50 năm 35
Hình 3.8: Gía trị trung bình của TNn ở từng trạm quan trắc trong vòng 50 năm 35 Hình 3.9: Hệ số góc và sai số hệ số góc của TNn ở từng trạm quan trắc 35
Hình 3.10: Xu thế biến đổi của SU35 trung bình năm trong 50 năm 37
Hình 3.11: Gía trị trung bình của SU35 ở từng trạm quan trắc trong vòng 50 năm 37
Hình 3.12: Hệ số góc và sai số hệ số góc của SU35 ở từng trạm quan trắc 37
Hình 3.13: Xu thế biến đổi của FD15 trung bình năm trong 50 năm 39
Hình 3.14: Gía trị trung bình của FD15 ở từng trạm quan trắc trong 50 năm 39
Hình 3.15: Hệ số góc và sai số hệ số góc của FD15 ở từng trạm quan trắc 39
Hình 1.16: Xu thế biến đổi của TX90p trung bình năm trong 50 năm 41
Hình 3.17: Gía trị trung bình của TX90p ở từng trạm quan trắc trong vòng 50 năm 41
Hình 3.18: Hệ số góc và sai số hệ số góc của TX90p ở từng trạm quan trắc 41
Hình 3.19: Xu thế biến đổi của TN10p trung bình năm trong 50 năm 42
Hình 3.20: Gía trị trung bình của TN10p ở từng trạm quan trắc trong50 năm 42
Hình 3.21: Hệ số góc và sai số hệ số góc của TN10p ở từng trạm quan trắc 42
Hình 3.22: Xu thế biến đổi của DTR trung bình năm trong 50 năm 43
Hình 3.23: Gía trị trung bình củaDTR ở từng trạm quan trắc trong50 năm 43
Hình 3.24: Hệ số góc và sai số hệ số góc của DTR ở từng trạm quan trắc 43
Trang 8Hình 3.25: Xu thế biến đổi của RX1 day trung bình năm trong 50 năm 44
Hình 3.26: Gía trị trung bình của RX1 day ở từng trạm quan trắc trong vòng 50 năm 45
Hình 3.27: Hệ số góc và sai số hệ số góc của RX1 day ở từng trạm quan trắc 45
Hình 3.28: Xu thế biến đổi của RX5 day trung bình năm trong 50 năm 46
Hình 3.29: Gía trị trung bình của RX5 day ở từng trạm quan trắc trong vòng 50 năm 47
Hình 3.30: Hệ số góc và sai số hệ số góc của RX5 day ở từng trạm quan trắc 47
Hình 3.31: Xu thế biến đổi của R50mm trung bình năm trong 50 năm 48
Hình 3.32: Gía trị trung bình của R50mm ở từng trạm quan trắc trong vòng 50 năm 49
Hình 3.33: Hệ số góc và sai số hệ số góc của R50mm ở từng trạm quan trắc 49
Hình 3.34: Xu thế biến đổi của CDDtrung bình năm trong 50 năm 50
Hình 3.35: Gía trị trung bình củaCDD ở từng trạm quan trắc trong50 năm 50
Hình 3.36: Hệ số góc và sai số hệ số góc của CDD ở từng trạm quan trắc 50
Hình 3.37: Ảnh hưởng của ENSO đến nhiệt độ ở 7 trạm nghiên cứu 52
Hình 3.38: Ảnh hưởng của ENSO đến lượng mưa cực đoan ở 7 trạm nghiên cứu 53
Trang 9Khoa Khí Tượng Thủy Văn
MỞ ĐẦU
Trong nghiên cứu biến đổi khí hậu, thông thường các nghiên cứu tập trung vào hai biến chính là nhiệt độ và lượng mưa Tuy nhiên, một trong những biểu hiện
rõ ràng nhất ảnh hưởng của khí hậu đến môi trường, xã hội và con người là các hiện tượng cực đoan khí hậu Do vậy, trong đánh giá biến đổi khí hậu sẽ phản ánh đầy đủ hơn nếu xem xét đến các hiện tượng cực đoan khí hậu Tuy nhiên, một trong những khó khăn của việc đánh giá các hiện tượng cực đoan khí hậu đó là số liệu không đầy
đủ, hoặc số liệu thiếu tính tin cậy; ngoài ra, nhiều hiện tượng cực đoan khí hậu phải tính toán thông qua các chỉ số
Để xác định các hiện tượng cực đoan khí hậu, Tổ chức Khí tượng Thế giới (WMO, 2009) đã công bố tài liệu Hướng dẫn đánh giá cực đoan trong biến đổi khí hậu phục vụ thích ứng” Trong tài liệu này, WMO đã công bố 27 chỉ số chung cho quy mô toàn cầu mô tả 27 hiện tượng cực đoan khí hậu khác nhau Tuy nhiên, trong tài liệu này, WMO cũng khuyến cáo đối với mỗi vùng khí hậu khác nhau, cần phải xây dựng các chỉ tiêu và chỉ số khác nhau phù hợp với điều kiện khí hậu ở khu vực
đó
Từ thực tiễn đó và trong khuôn khổ nghiên cứu của khóa luận tốt nghiệp đại
học, sinh viên lựa chọn khóa luận tốt nghiệp với tiêu đề “Nghiên cứu đánh giá biến đổi các hiện tượng cực đoan khí hậu trên khu vực Việt Nam” Mục tiêu chính của
khóa luận bao gồm:
(1) Tìm hiểu được các chỉ số phản ánh các hiện tượng cực đoan khí hậu đã được công bố của WMO và đã được sử dụng ở Việt Nam;
(2) Thử nghiệm tính toán và đánh giá được xu thế, mức độ biến đổi của các chỉ số cực đoan khí hậu; cũng như, đưa ra được một số nhận định ảnh hưởng của ENSO đến các chỉ số này tại một số trạm được lựa chọn nghiên cứu
Để đạt được các mục tiêu nghiên cứu nêu trên, sinh viên tập trung nghiên cứu các kết quả nghiên cứu trên thế giới và ở Việt Nam Trong đó, tập trung tìm hiểu bộ chỉ số cực đoan của WMO đã công bố và các chỉ số cực đoan khí hậu đã được đề xuất ở Việt Nam Trên cơ sở đó, sinh viên tiến hành lựa chọn tính toán một
số chỉ số cho các trạm nghiên cứu; đánh giá mức độ và xu thế biến đổi của các chỉ
Trang 10số này Ngoài ra, dựa trên số liệu các pha của ENSO do Trung tâm Dự báo Khí hậu (CPC), Hoa Kỳ cung cấp, sinh viên lựa chọn một số năm ENSO để đánh giá ảnh hưởng đến hiện tượng cực đoan khí hậu Toàn bộ các kết quả nghiên cứu của khóa luận được sinh viên trình bày trong các phần chính sau:
Chương 1 Tổng quan vấn đề nghiên cứu
Chương 2 Số liệu và phương pháp nghiên cứu
Chương 3 Kết quả và nhận xét
Kết luận và kiến nghị