Đánh giá tác động của biến đổi khí hậu đến cực trị của một số yếu tố và hiện tượng khí hậu cực đoan ở việt nam luận văn thạc sĩ khoa học khí quyển và khí tượng 60 44 87

Các biến khí hậu cực trị được xem xét thường là các đại lượngkhí hậu cực đại hoặc cực tiểu.1.2.2 Khái niệm về hiện tượng cực đoan Theo Phan Văn Tân 2010 [9] hiện tượng cực đoan là những

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘITRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-BÙI ĐỨC SƠN

ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU

ĐẾN CỰC TRỊ CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ

VÀ HIỆN TƯỢNG KHÍ HẬU CỰC ĐOAN Ở VIỆT NAM

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘITRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-BÙI ĐỨC SƠN

ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU

ĐẾN CỰC TRỊ CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ

VÀ HIỆN TƯỢNG KHÍ HẬU CỰC ĐOAN Ở VIỆT NAM

Chuyên ngành : Khí tượng và khí hậu học

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

TS Ngô Đức Thành

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN 1

MỞ ĐẦU 2

Chương 1 TỔNG QUAN 5

1.1 Lược sử về biến đổi khí hậu 5

1.2 Khái niệm về yếu tố và hiện tượng khí hậu cực đoan 6

1.3 Tình hình nghiên cứu cực trị khí hậu và hiện tượng khí hậu cực đoan trên thế giới và Việt Nam 8

Chương 2 NGUỒN SỐ LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 21

2.1 Nguồn số liệu 21

2.2 Phương pháp nghiên cứu 22

2.3 Lựa chọn yếu tố và hiện tượng khí hậu cực đoan trong phạm vi nghiên cứu của luận văn 27

Chương 3 ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ MÔ PHỎNG CỦA MÔ HÌNH CCAM CHO THỜI KỲ CHUẨN 1980-1999 30

3.1 So sánh với số liệu tái phân tích và phân tích 30

3.2 So sánh với số liệu quan trắc tại trạm cho 7 vùng khí hậu 40

Chương 4 SỰ BIẾN ĐỔI CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ VÀ HIỆN TƯỢNG KHÍ HẬU CỰC ĐOAN Ở VIỆT NAM DỰ TÍNH VỚI CCAM 47

4.1 Sự biến đổi của một số yếu tố và hiện tượng cực đoan liên quan đến nhiệt độ 47

4.2 Sự biến đổi của một số yếu tố và hiện tượng cực đoan liên quan đến lượng mưa 61

KẾT LUẬN 78

TÀI LIỆU THAM KHẢO 81

LỜI CẢM ƠN

Đầu tiên, tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất đến TS NgôĐức Thành, người đã dành rất nhiều thời gian hướng dẫn và tạo mọi điều kiện thuậnlợi nhất để tôi hoàn thành luận văn này

Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong Khoa Khí tượng Thủy văn vàHải dương học đã cung cấp cho tôi những kiến thức quý báu, những lời khuyênchân thành Đồng thời, tôi cũng xin cảm ơn tới Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn

và Môi trường, Cục Khí tượng Thủy văn và Biến đổi khí hậu đã quan tâm, giúp đỡ,tạo mọi điều kiện cho tôi trong quá trình học tập và làm luận văn

Cuối cùng, luận văn này không thể thực hiện được nếu thiếu nguồn giúp đỡ

và động viên vô cùng to lớn từ gia đình, bạn bè và các bạn đồng nghiệp, tôi xin bày

tỏ lòng biết ơn sâu sắc vì những góp ý hữu ích trong chuyên môn cũng như nhữngchia sẻ trong cuộc sống

Mặc dù tôi đã cố gắng rất nhiều trong quá trình hoàn thành luận văn, tuynhiên vẫn không tránh khỏi những thiếu sót, vì vậy tôi mong nhận được những ýkiến đóng góp từ thầy cô và các bạn

Tác giảBùi Đức Sơn

MỞ ĐẦUBiến đổi khí hậu là vấn đề đang được toàn nhân loại quan tâm Biến đổi khíhậu đã và đang tác động trực tiếp đến đời sống kinh tế - xã hội và môi trường toàncầu Trong những năm qua, điều kiện thời tiết, khí hậu có chiều hướng diễn biếnngày càng phức tạp Nhiều nơi trên thế giới đã phải chịu nhiều thiên tai nguy hiểmnhư bão lớn, nắng nóng dữ dội, lũ lụt, hạn hán và khí hậu khắc nghiệt gây thiệt hạilớn về tính mạng con người và vật chất Bên cạnh đó, những biến động bất thườngcủa khí hậu, thời tiết đã làm cho công tác dự báo cũng gặp nhiều khó khăn, phức tạphơn Đã có nhiều nghiên cứu cho thấy có mối liên hệ giữa các thiên tai nói trên vớibiến đổi khí hậu.

Có nhiều nguyên nhân dẫn đến sự biến đổi bất thường của điều kiện thời tiết,khí hậu mà một trong số đó có thể là do tác động của biến đổi khí hậu và sự nónglên toàn cầu Những tác động này được thể hiện rõ ở xu thế tăng của nhiệt độ bề mặtTrái đất, sự biến mất dần các lớp phủ băng ở hai cực của Trái đất, trên các đỉnh núicao dẫn đến hiện tượng nước biển dâng Ở các khu vực trên Trái đất, biến đổi khíhậu đã tác động mạnh mẽ đến các thiên tai hiện hữu, với tính chất biến động mạnhhơn, cực đoan hơn, dị thường hơn cả về tần suất và cường độ Theo Ban Liên chínhphủ về biến đổi khí hậu (IPCC), hiện tượng nóng lên toàn cầu không còn đơn thuần

là thảm họa môi trường mà đã trở thành nguy cơ đe dọa quá trình phát triển bềnvững của toàn thế giới

Là một quốc gia ở khu vực nhiệt đới gió mùa Đông Nam Á, Việt Nam đượcxác định là một trong những nước có nhiều khả năng chịu các tác động tiêu cực củabiến đổi khí hậu Trên thực tế Việt Nam đã có những biểu hiện của BĐKH về cácyếu tố khí hậu cơ bản (như nhiệt độ, lượng mưa ) cũng như các hiện tượng thời tiếtcực đoan (như bão, mưa lớn, hạn hán, rét đậm, rét hại ) Các hiện tượng thiên taikhí tượng xảy ra hầu như quanh năm và trên khắp mọi miền lãnh thổ

Trong một thế giới ấm lên rõ rệt như hiện nay và việc xuất hiện ngày càngnhiều các thiên tai đặc biệt nguy hiểm với tần suất, quy mô và cường độ ngày càng

tượng cực đoan và tìm kiếm khả năng dự báo chúng thực sự là một trong những bàitoán hết sức cấp bách và càng cần được đẩy mạnh Nếu giải quyết được bài toán này

sẽ cung cấp cơ sở khoa học và thực tiễn cho các nhà quản lý, các nhà hoạch địnhchính sách xác định chiến lược phát triển kinh tế bền vững, bảo đảm an sinh xã hội;bên cạnh đó còn góp phần nâng cao hiệu quả trong công tác phòng tránh thiên tai,tạo tiền đề cho việc xây dựng các giải pháp giảm nhẹ và hạn chế những tác hại củachúng

Xuất phát từ thực tế đó, chúng tôi đã chọn đề tài nghiên cứu của luận văn là:

“Đánh giá tác động của biến đổi khí hậu đến cực trị của một số yếu tố và hiện tượng khí hậu cực đoan ở Việt Nam”.

Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo, luận văn được bố cục trong

4 chương

Chương 1: Tổng quan

Trong chương này sẽ trình bày tình hình nghiên cứu các hiện tượng khí hậucực trị, cực đoan trên thế giới và ở Việt Nam trên cơ sở các tài liệu tham khảo thuthập được

Chương 2: Nguồn số liệu và phương pháp nghiên cứu

Trong chương này sẽ trình bày sơ lược về mô hình CCAM (Cubic ConformalAtmosphericModel), nguồn số liệu được sử dụng để phục vụ nghiên cứu và lựachọn hiện tượng khí hậu cực trị, cực đoan trong phạm vi nghiên cứu của luận văn

Chương 3: Đánh giá kết quả mô phỏng của mô hình CCAM cho thời kỳ chuẩn 1980-1999

Mục đích của chương này là đánh giá khả năng mô phỏng của mô hìnhCCAM cho khu vực Việt Nam trong thời kỳ chuẩn Sản phẩm của mô hình được nộisuy về mạng lưới trạm và so sánh với số liệu quan trắc tại trạm và trên lưới

Chương 4: Sự biến đổi của một số yếu tố và hiện tượng cực đoan ở Việt Nam dự tính với CCAM

Trong chương này, tác giả xem xét sự biến đổi của các chỉ số khí hậu cựcđoan liên quan đến nhiệt độ và lượng mưa trong 3 giai đoạn: 2011-2040, 2041-2070

và 2071-2100 so với thời kì chuẩn theo kịch bản A1B và A2

CHƯƠNG 1TỔNG QUAN1.1 Lược sử về biến đổi khí hậu

Khái nhiệm về biến đổi khí hậu theo Công ước khung của Liên hiệp quốc vềbiến đổi khí hậu (UNFCCC, 1992) [33]: Sự thay đổi của khí hậu được quy trực tiếphay gián tiếp là do hoạt động của con người làm thay đổi thành phần của khí quyểntoàn cầu và đóng góp thêm vào sự biến động khí hậu tự nhiên trong các thời gian cóthể so sánh được Biến đổi khí hậu xác định sự khác biệt giữa các giá trị trung bìnhdài hạn của một tham số hay thống kê khí hậu Trong đó trung bình được thực hiệntrong một khoảng thời gian xác định, thường là vài thập kỷ

Khí hậu trái đất đã có những thay đổi trong quá khứ với quy mô thời gian từvài triệu năm đến vài trăm năm Những biến động tự nhiên có thể gây ra những biếnđổi khí hậu Trong một thời gian dài hàng chục vạn năm, những thay đổi tự nhiêncủa sự phân bố nhiệt từ mặt trời và những thay đổi của khí nhà kính cũng như cácbụi khói trong khí quyển đã tạo ra những thời kỳ băng hà và những thời kỳ ấm lêncủa khí hậu trái đất

Trái đất đã trải qua thời kỳ băng hà cuối cùng khoảng 18.000 năm trước côngnguyên Trong thời kỳ này, băng bao phủ phần lớn Bắc Mỹ, Bắc Âu và Bắc Châu Ávới mực nước biển thấp hơn hiện nay tới 120m Có nhiều bằng chứng cho thấy,khoảng 5.000-6.000 năm trước công nguyên, nhiệt độ cao hơn hiện nay Từ thế kỷXIV, Châu Âu trải qua một thời kỳ băng hà nhỏ, kéo dài khoảng vài trăm năm Từkhoảng giữa thế kỷ XIX, nhờ đo đạc chính xác bằng các dụng cụ, chúng ta mới cóđược số liệu định lượng chi tiết về biến đổi khí hậu trong hơn một thế kỷ qua.Những số liệu có được cho thấy xu thế chung là từ cuối thế kỷ XIX đến nay, nhiệt

độ trung bình toàn cầu đã tăng đáng kể Kết quả đo đạc và nghiên cứu hiện nay chothấy nhiệt độ không khí trung bình toàn cầu trong thế kỷ XX đã tăng lên 0,60C vàthập kỷ 90 là thập kỷ nóng nhất trong thiên niên kỷ vừa qua (IPCC, 2001) [19]

Hình 1.1 Sự thay đổi nhiệt độ toàn cầu 1860 - 1999 (IPCC, 2001) [19].Đối với Châu Âu có thể điểm qua trình tự biến đổi của khí hậu trong thời cậnđại có thể minh họa như sau: Trong quá trình 5.000 năm trước kỷ nguyên của chúng

ta, khí hậu nóng và khô nhiều lần được thay thế bằng khí hậu ẩm và lạnh hơn.Khoảng 500 năm trước kỷ nguyên, lượng mưa tăng rất nhanh và khí hậu trở nênlạnh hơn thế kỷ trước nhiều Vào thế kỷ XI - XIII, khí hậu Châu Âu ôn hòa và khôhơn thời kỳ đầu kỷ nguyên, băng hà ít phát triển nhất, ở bán đảo Greenland chănnuôi phát triển tốt Vào thế kỷ thứ XIV - XVI khí hậu rất lạnh, băng trên biển tăng

Từ thế kỷ XVII đến giữa thế kỷ XIX khí hậu lạnh và ẩm, băng hà phát triển Chínhvào thời kỳ này, việc quan trắc khí tượng được bắt đầu ở Châu Âu Từ nửa sau thế

kỷ XIX, sự phát triển của khí hậu có chuyển biến mới, tương đối đột ngột - bắt đầuđợt nóng Tóm lại sự biến đổi khí hậu trong thời kỳ lịch sử có đặc tính dao độngtheo chu kỳ, chỉ gần mới đây có những thay đổi bất thường (IPCC, 2001) [19].1.2 Khái niệm về yếu tố và hiện tượng khí hậu cực đoan

1.2.1 Khái niệm về yếu tố khí hậu cực đoan

Các yếu tố khí hậu, hay biến khí quyển là các đại lượng ngẫu nhiên có tập giátrị biến đổi trong một giới hạn nào đó Một biến khí quyển được gọi là yếu tố khíhậu cực trị nếu miền giá trị của nó thiên về một phía nào đó của tập giá trị có thểcủa biến khí quyển được xét Ví dụ, nhiệt độ không khí hàng ngày (tại một địa điểm

nào đó) là một biến khí quyển Mỗi ngày có một giá trị nhỏ nhất (nhiệt độ cực tiểungày hay nhiệt độ thấp nhất ngày) và một giá trị lớn nhất (nhiệt độ cực đại ngàynhiệt độ cao nhất ngày) Tập hợp tất cả các giá trị nhiệt độ cực tiểu (cực đại) ngàyđược xem là tập giá trị có thể của một đại lượng ngẫu nhiên gọi là yếu tố khí hậucực tiểu (cực đại) - gọi chung là nhiệt độ cực trị ngày Nhiệt độ cực trị ngày là mộtbiến khí hậu cực trị Các biến khí hậu cực trị được xem xét thường là các đại lượngkhí hậu cực đại hoặc cực tiểu.

1.2.2 Khái niệm về hiện tượng cực đoan

Theo Phan Văn Tân (2010) [9] hiện tượng cực đoan là những hiện tượng

khí hậu thỏa mãn các điều kiện: 1) Hiếm, tức là có tần suất xuất hiện tương đối thấptrong một khoảng thời gian tương đối dài; 2) Có cường độ lớn; và 3) Khắc nghiệt,tức là có khả năng gây ra những ảnh hưởng lớn hoặc dữ dội đe dọa trực tiếp hoặcgián tiếp đế sự sống trên trái đất

Theo Báo cáo lần thứ Tư của Tổ chức Liên chính phủ về biến đổi khí hậu

(IPCC) [20], hiện tượng thời tiết cực đoan (an extreme weather event) là hiện tượng hiếm ở một nơi cụ thể vào một thời gian cụ thể trong năm Định nghĩa

“hiếm” có thể được hiểu theo nhiều cách khác nhau, nhưng hiện tượng thời tiết cực

đoan được hiểu là hiện tượng có xác xuất xuất hiện nhỏ, thông thường được trọn lànhỏ hơn 10% Theo định nghĩa này, những đặc trưng của “thời tiết cực đoan” có thểrất khác nhau giữa nơi này và nơi khác, nó phụ thuộc vào đặc điểm địa lý tự nhiên,bức xạ, địa hình Nói cách khác hiện tượng khí hậu cực đoan là sự tổng hợp củahiện tượng thời tiết cực đoan được đặc trưng bởi trung bình và các cực trị tuyệt đốicủa các hiện tượng thời tiết cực đoan trên một khoảng thời gian nhất định

Hiện tượng khí hậu cực đoan có thể xác định từ các yếu tố khí hậu Do vậy,hiện tượng khí hậu cực đoan phần lớn không được quan trắc trực tiếp mà người tacăn cứ vào số liệu quan trắc các yếu tố khí hậu để xác định hoặc quy định một hiệntượng nào đó có xuất hiện hay không

Như vậy, cần phân biệt rõ hai khái niệm: Yếu tố khí hậu cực đoan được xác

cực đoan được xác định dựa trên tính chất khắc nghiệt và mức độ hiếm của hiệntượng.

Khái niệm về yếu tố và hiện tượng khí hậu cực đoan đã được GS TS PhanVăn Tân và cs (2010) [9] trình bày rất chi tiết trong Báo cáo tổng kết Đề tài cấp Nhànước, mã số KC08.29/06-10 “Nghiên cứu tác động của biến đổi khí hậu toàn cầuđến các yếu tố và hiện tượng khí hậu cực đoan ở Việt Nam, khả năng dự báo và giảipháp chiến lược ứng phó”

1.3 Tình hình nghiên cứu cực trị khí hậu và hiện tượng khí hậu cực đoan trên thếgiới và Việt Nam

Do tính chất nghiêm trọng của hậu quả tác động đến các hiện tượng khí hậucực đoan nên trong những năm gần đây đã có nhiều công trình nghiên cứu trên thếgiới và cả ở trong nước cũng đã xuất hiện nhiều công trình nghiên cứu chú trọngvào bài toán khí hậu cực đoan hay các hiện tượng khí hậu cực trị trong mối quan hệvới sự biến đổi khí hậu

1.3.1 Tình hình nghiên cứu cực trị khí hậu và hiện tượng khí hậu cực đoan trên thế giới

Theo báo cáo lần thứ 4 của Ban liên Chính phủ về biến đổi khí hậu (IPCC,2007) [20] đã nhận định rằng sự nóng lên của hệ thống khí hậu trái đất hiện nay làchưa từng có Nhiệt độ trung bình toàn cầu tăng khoảng 0,740C trong thời kỳ 1906 -

2005, tốc độ tăng của nhiệt độ trong 50 năm gần đây gần gấp đôi so với 50 nămtrước đây Hai năm được công nhận có nhiệt độ trung bình toàn cầu cao nhất từtrước đến nay là 1998, 2005 Trong 12 năm gần đây, từ năm 1995-2006, có 11 năm,trừ năm 1996, là những năm nóng nhất kể từ năm 1850 Nhiệt độ trên lục địa tăng rõrệt và nhanh hơn hẳn so với nhiệt độ trên đại dương với thời kỳ tăng nhanh nhất làmùa đông (tháng XII, I, II) và mùa xuân (tháng III, IV, V) Nhiệt độ cực trị cũng cóchiều hướng biến đổi tương tự như nhiệt độ trung bình trên phạm vi toàn cầu

Trên phạm vi toàn cầu lượng mưa tăng lên ở các đới phía Bắc vĩ độ 300Bthời kỳ 1901-2005 và giảm đi ở các vĩ độ nhiệt đới, kể từ giữa những năm 1970 Ở

khu vực nhiệt đới, mưa giảm đi ở Nam Á và Tây Phi với trị số xu thế là 7,5% cho cảthời kỳ 1901-2005 Ở đới vĩ độ trung bình và vĩ độ cao, lượng mưa tăng lên rõ rệt ởmiền Trung Bắc Mỹ, Đông Bắc Mỹ, Bắc Âu, Bắc Á và Trung Á Tần số mưa lớntăng lên trên nhiều khu vực, kể cả những nơi lượng mưa có xu thế giảm đi (IPCC,2007) [20].

Theo IPCC (2007) [20], xét trên qui mô toàn cầu, số ngày đông giá giảm đi ởhầu khắp các vùng vĩ độ trung bình, số ngày cực nóng (10% số ngày hoặc đêm nóngnhất) tăng lên và ngày cực lạnh (10% số ngày hoặc đêm lạnh nhất) giảm đi Nhiềubằng chứng đã chứng tỏ tần suất và thời gian hoạt động của sóng nhiệt tăng lên ởnhiều địa phương khác nhau, nhất là thời kỳ đầu của nửa cuối thế kỷ XX Tồn tại sựtương quan chặt chẽ giữa những ngày khô hạn và nền nhiệt độ mùa hè cao trên cácvùng lục địa nhiệt đới Các hiện tượng mưa lớn tăng lên ở nhiều vùng lục địa từkhoảng sau năm 1950, thậm chí ở cả những nơi có tổng lượng mưa giảm Người ta

đã quan trắc thấy những trận mưa kỷ lục hiếm thấy (1 lần trong 50 năm) Hạn hánnặng hơn và kéo dài hơn đã được quan trắc thấy trên nhiều vùng khác nhau vớiphạm vi rộng lớn hơn, đặc biệt ở các vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới từ sau nhữngnăm 1970 Nền nhiệt độ cao và giáng thủy giảm trên các vùng lục địa là một trongnhững nguyên nhân của hiện tượng này

Theo kết quả nghiên cứu của Easterling và cs (2000) [15] từ những số liệuquan trắc cho thấy đã có sự gia tăng nhiệt độ trung bình toàn cầu khoảng 0,60C kể

từ đầu thế kỷ XX, và sự gia tăng này liên quan đến sự ấm lên mạnh hơn của nhiệt độcực tiểu ngày so với nhiệt độ cực đại ngày, dẫn đến sự thu nhỏ biên độ nhiệt độhàng ngày Lượng mưa cũng tăng lên so với cùng thời kỳ ở các vĩ độ trung bình đến

vĩ độ cao, kết quả nghiên cứu cũng cho thấy một xu thế giảm xuống ở vùng nhiệtđới và cận nhiệt đới Vì vậy, nếu những xu thế có thể được nhận biết thực sự đối vớimột số hiện tượng cực trị khí hậu nào đó, chẳng hạn như cực trị về nhiệt độ haylượng mưa, nó sẽ bổ sung thêm vào những chứng cứ xác đáng rằng con người cóthể nhận thức rõ tầm ảnh hưởng của khí hậu và tiềm ẩn hậu quả quan trọng đối với

hệ thống xã hội và tự nhiên

Alexander và cs (2006) [12] cũng đã tiến hành đánh giá nhiều khía cạnh củabiến đổi khí hậu toàn cầu trong đó bao gồm những thay đổi về cường độ, tần xuất vàkhoảng thời gian tồn tại của những yếu tố nhiệt độ và lượng mưa trong thế kỷ

XX Trong quá trình nghiên cứu nhóm tác giả đã sử dụng chuỗi số liệu của 200 trạm

đo nhiệt độ, 350 trạm đo mưa để phân tích thời kỳ 1901 - 2003 Chuỗi số liệu được phânchia thành các thời kỳ 50 năm và hai khoảng thời gian 25 năm: 1901-1950, 1951-1978 và1979-2003 Để tiến hành đánh giá tác giả đã sử dụng một bộ gồm 27 chỉ số trong đó có

16 chỉ số liên quan đến nhiệt độ và 11 chỉ số liên quan đến lượng mưa Trong giai đoạn

1901 - 2003, có sự tăng lên đáng kể đối với sự phân bố cực trị nhiệt độ cực tiểu Sự tănglên đáng kể đối với nhiệt độ vào thời gian đêm ấm là rõ ràng trong khoảng thời gian 25năm giữa 1979 - 2003 khi so sánh với phần còn lại của thế kỷ trước Các pha lạnh củanhiệt độ cực tiểu cũng cho thấy sự thay đổi tương tự Các pha của sự phân bố nhiệt độcực đại cũng ấm lên đáng kể Các cực trị nhiệt độ thì khác nhau đáng kể khi so sánh giữahai thời kỳ: thời kỳ 1979 - 2003 với thời kỳ 1901 - 1950 Phân tích chuỗi số liệu từ 1951đến năm 2003 để phân tích cho thấy rằng tất cả các chỉ số đã chỉ ra một sự biến đổi đáng

kể giữa 1951-1978 và 1979-2003 Sự ấm lên là rõ ràng trong tất cả các mùa nhưng tháng

ba đến tháng năm nói chung là biến đổi lớn nhất và tháng chín đến tháng mười biến đổinhỏ nhất Cũng phân tích chuỗi số liệu này cho thấy rằng trên 70% khu vực được lấy mẫucho thấy một sự tăng lên đáng kể đối với đêm ấm và một tỷ lệ tương tự với sự giảm đáng

kể đối với đêm lạnh Các mối tương quan không gian cho lượng mưa là thấp nhưngkhoảng 20% khu vực được lấy mẫu cho thấy sự gia tăng đáng kể trong tổng lượng mưahàng năm Tóm lại, hầu hết các khu vực trên thế giới cho thấy sự phân bố cực trị nhiệt độcực tiểu thì ấm lên tương ứng với tốc độ của nó Cực trị nhiệt độ cực đại cũng tăng lênnhưng ở mức độ thấp hơn cực trị nhiệt độ cực tiểu Hầu hết các chỉ số mưa cho thấy một

xu thế hướng tới điều kiện ẩm ướt hơn Ở quy mô khu vực và địa phương, hầu hết cáccông trình nghiên cứu tập trung phân tích xu thế biến đổi của các đặc trưng cực trị khíhậu trong phạm vi quốc gia và vùng lãnh thổ trong mối quan hệ với biến đổi khí hậu toàncầu Khi nghiên cứu sự biến đổi của các

hiện tượng khí hậu cực đoan, ngoài các nguồn số liệu địa phương được khai thác từmạng lưới trạm quan trắc, các tập số liệu phân tích và tái phân tích về nhiệt độ mặtnước biển (SST) và các trường khí quyển thường được sử dụng.

Tuy nhiên, các nhà khoa học trên thế giới đã chỉ ra rằng sự tăng lên của cáccực trị nhiệt độ là khác nhau giữa các vùng, các khu vực và phân bố không đồngnhất trên trái đất Kattenberg và cs (1996) [22] đã kết luận rằng xu thế ấm lên sẽ dẫnđến làm tăng những hiện tượng liên quan đến nhiệt độ cao trong thời kỳ mùa hè vàlàm giảm những hiện tượng liên quan đến nhiệt độ thấp trong những ngày mùađông Tuy nhiên, sự tăng lên của các cực trị nhiệt độ là khác nhau đối với từng khuvực Trong những nghiên cứu gần đây, Bonsal và cs (2001) [13] đã chỉ ra rằng kể từnăm 1900, nhiệt độ trung bình hàng năm trên miền nam Canada đã tăng trung bình0,90C, với sự ấm lên lớn nhất trong mùa đông và đầu mùa xuân Mỗi mùa đều có sựgia tăng lớn hơn đối với nhiệt độ cực tiểu nhưng lại trái ngược với nhiệt độ cực đại,

do đó kết quả là giảm đáng kể biên độ nhiệt độ hàng ngày Những khác biệt theomùa trong biến đổi khí hậu của cực trị nhiệt độ đã được Founda và cs (2004) [17]nghiên cứu và chỉ ra rằng trong 105 năm (1897-2001) nhiệt độ không khí bề mặtcủa 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 (nhiệt

độ trung bình mùa hè và mùa đông đã được quan trắc thấy tăng tương ứng là 1,230C

và 0,340C)

Aguilar và cs (2005) [11] đã nghiên cứu sự thay đổi cực trị nhiệt độ và lượngmưa tại khu vực Trung Mỹ và miền Nam Bắc Mỹ Trong quá trình nghiên cứu cácnhà khoa học đã sử dụng chuỗi số liệu của gần 200 trạm khí tượng ở Guatemala,qua đó lựa chọn được 105 trạm đo mưa và 48 trạm đo nhiệt độ, tập trung vào giaiđoạn 1961 - 2003 Trong nghiên cứu này đã sử dụng một bộ chỉ số bao gồm 11 chỉ

số nhiệt độ và 10 chỉ số mưa Các phân tích đối với nhiệt độ và lượng mưa cho thấy

có sự thay đổi cực trị của các giá trị trong suốt 40 năm qua ở khu vực này Kết quảphân tích các chuỗi số liệu theo thời gian hàng năm đối với các chỉ số nhiệt độ chothấy những thay đổi của cực trị nhiệt độ giai đoạn 1961-2003 phản ánh sự ấm lên

của khu vực tương ứng với sự ấm lên chung của toàn cầu Tỷ lệ phần trăm hàngnăm của số ngày ấm và đêm ấm đã tăng lên đáng kể tương ứng 2,5%/mỗi thập kỷ và1,7%/mỗi thập kỷ Ngược lại, số ngày lạnh và đêm lạnh có sự giảm tương ứng -2,2%/mỗi thập kỷ và -2,4%/mỗi thập kỷ Xu thế đối với các chỉ số này có biểu hiệngiống nhau cho mỗi mùa nhưng độ lớn của sự thay đổi là lớn hơn trong mùa mưa(JJA và SON) đối với mùa khô (DJF và MAM) Các cực trị nhiệt độ đang tăng ởmức đáng kể 0,20C-0,30C/một thập kỷ Các giá trị cao hơn tương ứng với cực trịnhiệt độ cực đại hàng ngày Tổng lượng mưa trung bình hàng năm của khu vực thìkhông có xu thế rõ ràng Giá trị cực đại của lượng mưa trong 1 ngày cho thấy có xuthế tăng lên đáng kể 11 mm trong giai đoạn 1963 - 2003 Chỉ riêng mùa mưa (JJA)thì lượng mưa 1 ngày cực đại có xu thế tăng lên đáng kể với 1,7mm/1 thập kỷ Cònđối với lượng mưa cực đại 5 ngày thì không có xu thế rõ ràng.

Sự thay đổi cực trị khí hậu tại khu vực miền Trung và miền Nam Châu Ácũng đã được Klein Tank và cs (2006) [23] nghiên cứu dựa trên chuỗi số liệu ngàycủa nhiệt độ và lượng mưa quan trắc từ 116 trạm khí tượng tại 13 nước trong khuvực Phân tích sự thay đổi trong giai đoạn 1961 - 2000 cho thấy có sự giảm bớt sốđêm lạnh và sự tăng lên số đêm ấm, điều này phản ánh sự ấm lên chung trong khuvực Đối với xu thế vào ban đêm, số đêm ấm tăng 6,86 ngày/1 thập kỷ và số đêmlạnh giảm 5,7 ngày/1 thập kỷ Đối với xu thế vào ban ngày, số ngày lạnh và số ngày

ấm có xu thế giống như xu thế vào ban đêm nhưng có sự thấp hơn rõ rệt, số ngàylạnh giảm 2,6 ngày/1 thập kỷ và số ngày ấm tăng 4,72 ngày/1 thập kỷ Ngược lạivới cực trị nhiệt độ, ý nghĩa của sự thay đổi đối với cực trị lượng mưa giai đoạn1961-2000 là thấp Không có xu thế rõ ràng được thấy trong bất kỳ tiểu vùng nàocủa khu vực

Phân tích số liệu nhiệt độ trung bình và cực trị trung bình trong ngày, Toreti

và Desiato (2008) [32] đã sử dụng số liệu từ 49 trạm quan trắc ở Italia trong giaiđoạn 1961-2004 Kết quả cho thấy, xu thế âm xảy ra trong thời kỳ từ 1961-1981;ngược lại, xu thế dương xảy ra rõ rệt trong thời kỳ 1981-2004, còn biên độ nhiệt độtrung bình ngày thì tăng lên trong toàn bộ thời kỳ Để phân tích những biến đổi theo

không gian và thời gian của nhiệt độ trung bình và cực trị ngày Bulygina và cs(2007) [14] đã sử dụng số liệu nhiệt độ ngày từ trên 530 trạm ở Nga trong thời gian

từ năm 1951-2005 Nghiên cứu cho thấy, tổng số ngày trong từng mùa có nhiệt độcực đại cao hơn phân vị thứ 95 đã tăng lên, còn số ngày có nhiệt độ cực tiểu nhỏhơn phân vị thứ 5 đã giảm trên hầu hết các vùng của Nga Số ngày có nhiệt độ cao

dị thường cũng có xu thế giảm Nhưng ở một số vùng riêng biệt, số ngày có biên độdao động nhiệt độ ngày lớn lại có xu thế tăng lên

Manton và cs (2001) [25] đã xem xét xu thế cực trị nhiệt độ và lượng mưangày từ năm 1961 đến năm 1998 cho khu vực Đông Nam Á và Nam Thái BìnhDương Trong nghiên cứu, tác giả đã sử dụng số liệu chất lượng tốt từ 91 trạm ở 15quốc gia, trong đó có trạm Phủ Liễn của Việt Nam Kết quả cho thấy, hàng năm có

sự gia tăng đáng kể số ngày nóng và đêm ấm, cùng với đó hàng năm có sự giảmđáng kể số ngày mát và đêm lạnh Những xu thế cực trị nhiệt độ cho thấy có sựtương đối ổn định trong khu vực, xu thế cực trị lượng mưa cho thấy có sự ổn địnhthấp hơn so với cực trị nhiệt độ Số ngày mưa (ngày mưa có lượng mưa từ 2mm trởlên) nhìn chung đã giảm đáng kể ở khu vực Đông Nam Á, phía tây và trung tâmNam Thái Bình Dương, nhưng lại gia tăng đáng kể ở phía bắc quần đảo Polynesiathuộc Pháp, ở Fiji, và một số trạm thuộc Úc

Phân tích số liệu giáng thủy ngày ở các nước khu vực Đông Nam Á trongthời kỳ từ 1950 đến 2000, Endo và cs (2009) [16] đã chỉ ra rằng số ngày ẩm ướt(ngày có giáng thủy trên 1mm) có xu thế giảm ở hầu hết trên các nước này, trongkhi đó cường độ giáng thủy trung bình của những ngày ẩm ướt lại có xu thế tănglên Mưa lớn tăng lên ở phía nam Việt Nam, phía bắc Myanma, ở đảo Visayas vàLuzon của Philipin trong khi đó lại giảm ở phía bắc Việt Nam Số ngày khô liên tiếpcực đại năm có xu thế giảm ở những khu vực bị ảnh hưởng bởi giáng thủy trongthời kỳ gió mùa mùa đông Sự giảm hiện tượng mưa trong thời kỳ mùa khô cũngđược tìm thấy ở Myanma

Từ năm 1910 đến năm 2005, nhiệt độ hàng năm trung bình trên lục địa củaAustralia đã tăng khoảng 0,890C, chủ yếu là vào mùa đông và mùa xuân (Lga,

2009) [24] Nhiệt độ cực tiểu đã tăng lên đến 30% nhanh hơn so với nhiệt độ cựcđại, đặc biệt là ở nửa phía bắc của lục địa Qua cùng thời kỳ, nhiệt độ cực đại ở phíanam Australia đã tăng khoảng 0,960C, nhiệt độ cực tiểu tăng khoảng 1,130C vàtrung bình tăng khoảng 0,960C Kể từ năm 1950, nhiệt độ trung bình phía namAustralia tăng khoảng 0,20C/1 thập kỷ Lượng mưa trên khắp nước Australia đãtăng nhẹ Đối với những vùng, ở đó lượng mưa đã tăng lên (phía tây bắc Australia)

có mưa nhiều hơn trong mùa hè hơn là mùa đông, có thể kết quả của sự tăng lên này

là do những hiện tượng mưa lớn và số ngày mưa, và những ảnh hưởng từ ô nhiễmxon khí trong khí quyển từ phía đông nam Châu Á Tuy nhiên, kể từ năm 1976 tầnxuất và cường độ của hiện tượng El Niño cũng đã tăng lên và dẫn đến giảm lượngmưa dọc theo bờ biển phía đông của lục địa, chủ yếu là vào mùa hè và mùa thu

Mark New và cs (2005) [26] đã nghiên cứu và đưa ra những bằng chứng về

xu thế cực trị nhiệt độ ngày của 14 quốc gia trên khu vực miền Nam và Tây Phitrong giai đoạn 1961 - 2000 Giai đoạn này, trong khu vực đã xuất hiện số ngày vàđêm lạnh cực trị giảm tương ứng là -3,7 và -6,0 ngày trên mỗi thập kỷ So với cùngthời kỳ, sự xuất hiện số ngày và đêm nóng cực trị tăng tương ứng là 8,2 và 8,6 ngàytrên mỗi thập kỷ

Wei Ke và Chen Wen (2009) [35] đã nghiên cứu xu thế biến đổi của nhiệt độcao cực trị trên phạm vi toàn Trung Quốc trong mùa hè Tác giả đã sử dụng bộ sốliệu nhiệt độ không khí ngày cực đại từ 300 trạm trên lãnh thổ Trung Quốc tronggiai đoạn 1958-2008, sự phân bố khí hậu của số ngày có nhiệt độ cao cực trị (nhiệt

độ cực đại cao hơn 350C) được tập trung nghiên cứu với xu thế dài hạn Kết quả chothấy có xu thế giảm đáng kể ở trung tâm Trung Quốc và xu thế tăng lên ở miền Bắc

và miền Nam Trung Quốc Sự sụt giảm số ngày có nhiệt độ cao cực trị ở trung tâmTrung Quốc xảy ra chủ yếu trong giai đoạn đầu trước những năm 1980 và sự giatăng đáng kể số ngày có nhiệt độ cao cực trị tại hầu hết các trạm là sau năm 1980.Tác giả còn cho rằng có khả năng tăng vọt số ngày có nhiệt độ cao cực trị tại hầuhết các trạm trên toàn Trung Quốc từ giữa những năm 1990, đặc biệt là ở miềnNam, miền Đông, miền Bắc và Tây Bắc Trung Quốc

Qiang Zhang và cs (2009) [31] đã sử dụng bộ số liệu nhiệt độ cực đại/cựctiểu ngày để đánh giá sự biến đổi của nhiệt độ cực trị vùng Viễn Tây Trung Quốcgiai đoạn 1960-2004 Kết quả nghiên cứu cho thấy: nhiệt độ cực thiểu có xu hướngtăng mạnh hơn so với nhiệt độ cực đại theo mùa; nhiều trạm cho thấy xu thế tănglên đáng kể cả tần xuất và cường độ đối với nhiệt độ cực tiểu so với sự biến đổi củanhiệt độ cực đại; theo mùa nhiều trạm có xu thế giảm đáng kể dị thường nhiệt độcực trị trong mùa hè và mùa đông hơn vào mùa xuân và mùa thu Nhiệt độ cực tiểutrung bình có xu thế tăng mạnh hơn nhiệt độ cực đại trong vùng; quá trình ấm lên ởvùng Viễn Tây Trung Quốc được đặc trưng chủ yếu bằng sự tăng lên đáng kể nhiệt

Trong 50 năm qua (1958 - 2007), nhiệt độ trung bình năm ở Việt Nam tăng lênkhoảng từ 0,50C đến 0,70C, Nhiệt độ mùa đông tăng nhanh hơn nhiệt độ mùa hè vànhiệt độ ở các vùng khí hậu phía Bắc tăng nhanh hơn các vùng khí hậu phía Nam.Nhiệt độ trung bình năm của 4 thập kỷ gần đây (1961 - 2000) cao hơn trung bình nămcủa 3 thập kỷ trước đó (1931- 1960) Nhiệt độ trung bình năm của thập kỷ 1991 - 2000

ở Hà Nội, Đà Nẵng, thành phố Hồ Chí Minh đều cao hơn trung bình của thập kỷ 1931

-1940 lần lượt là 0,80C; 0,40C và 0,60C Năm 2007, nhiệt độ trung bình năm ở cả 3 nơitrên đều cao hơn trung bình của thập kỷ 1931 - 1940 là 0,80C - 1,30C và cao hơn thập

kỷ 1991 - 2000 là 0,40C - 0,50C (Bộ TNMT, 2008) [1]

Vào mùa đông, nhiệt độ tăng nhanh hơn cả là ở Tây Bắc Bộ, Đông Bắc Bộ,Đồng Bằng Bắc Bộ, Bắc Trung Bộ (khoảng 1,30C - 1,50C/50 năm) Nam Trung Bộ,Tây Nguyên và Nam Bộ có nhiệt độ tháng 1 tăng chậm hơn so với các vùng khí hậuphía Bắc (khoảng 0,60C - 0,90C/50 năm) Tính trung bình cho cả nước, nhiệt độ

mùa đông ở nước ta đã tăng lên 1,20C/50 năm Nhiệt độ tháng 7 tăng khoảng 0,30C

- 0,50C/50 năm trên tất cả các vùng khí hậu ở nước ta Nhiệt độ trung bình tăng0,50C - 0,60C/50 năm ở Tây Bắc, Đông Bắc Bộ, Đồng bằng Bắc Bộ, Bắc Trung Bộ, TâyNguyên và Nam Bộ còn mức tăng nhiệt độ trung bình năm ở Nam Trung Bộ thấp hơn,chỉ vào khoảng 0,30C/50 năm (BTNMT, 2012) [2]

Mức thay đổi nhiệt độ cực đại trên toàn Việt Nam nhìn chung dao động trongkhoảng từ -30C đến 30C Mức thay đổi nhiệt độ cực tiểu chủ yếu dao động trongkhoảng -50C đến 50C Xu thế chung của nhiệt độ cực đại và cực tiểu là tăng, tốc độtăng của nhiệt độ cực tiểu nhanh hơn so với nhiệt độ cực đại, phù hợp với xu thếchung của biến đổi khí hậu toàn cầu (BTNMT, 2012) [2]

Nguyễn Viết Lành (2007) [8] đã phân tích các trung tâm khí áp ảnh hưởngđến Việt Nam để giải thích sự tăng lên của nhiệt độ trung bình trên một số trạm đặctrưng trong thời kỳ 1961-2000, kết quả cho thấy nhiệt độ trung bình trong thời kỳnày đã tăng lên từ 0,40C - 0,60C, nhưng xu thế tăng rõ rệt nhất xảy ra trong thập kỷcuối và trong mùa đông, đặc biệt là trong tháng 1, mà nguyên nhân là do sự mạnhlên của cao áp Thái Bình Dương trong thời kỳ này

Phân tích số ngày nắng nóng trong từng thời kỳ trên lãnh thổ Việt Nam,Nguyễn Đức Ngữ (2009) [7] cho rằng, số ngày nắng nóng trong thập kỷ 1991 -

2000 nhiều hơn so với các thập kỷ trước, đặc biệt ở Trung Bộ và Nam Bộ

Lượng mưa mùa khô (tháng XI-IV) tăng lên chút ít hoặc thay đổi không đáng

kể ở các vùng khí hậu phía Bắc và tăng mạnh mẽ ở các vùng khí hậu phía Nam.Lượng mưa mùa mưa (tháng V-X) giảm từ 5 đến hơn 10% trên đa phần diện tíchphía Bắc nước ta và tăng khoảng 5 đến 20% ở các vùng khí hậu phía Nam Xu thếdiễn biến của lượng mưa năm tương tự như lượng mưa mùa mưa, tăng ở các vùngkhí hậu phía Nam và giảm ở các vùng khí hậu phía Bắc Khu vực Nam Trung Bộ cólượng mưa mùa khô, mùa mưa và lượng mưa năm tăng mạnh nhất so với các vùngkhác ở nước ta, nhiều nơi đến 20% trong 50 năm qua (Bộ TNMT, 2012) [2]

Lượng mưa ngày cực đại tăng lên ở hầu hết các vùng khí hậu, nhất là trongnhững năm gần đây Số ngày mưa lớn cũng có xu thế tăng lên tương ứng, nhiều

biến động mạnh xảy ra ở khu vực miền Trung Tồn tại mối tương quan khá rõ giữa

sự nóng lên toàn cầu và nhiệt độ bề mặt biển khu vực Đông xích đạo Thái BìnhDương với xu thế biến đổi của số ngày mưa lớn trên các vùng khí hậu phía Nam(Bộ TNMT, 2012) [2]

Số đợt không khí lạnh ảnh hưởng tới Việt Nam giảm đi rõ rệt trong hai thập

kỷ qua Tuy nhiên, các biểu hiện dị thường lại thường xuyên xuất hiện mà gần đâynhất là đợt không khí lạnh gây rét đậm, rét hại kéo dài 38 ngày trong tháng 1 vàtháng 2 năm 2008 ở Bắc Bộ (Bộ TNMT, 2008) [1]

Hạn hán, bao gồm hạn tháng và hạn mùa có xu thế tăng lên nhưng với mức

độ không đồng đều giữa các vùng và các trạm trong từng vùng khí hậu Hiện tượngnắng nóng có dấu hiệu gia tăng rõ rệt ở nhiều vùng trong cả nước, đặc biệt là ởTrung Bộ và Nam Bộ (Bộ TNMT, 2012) [2]

Để xác định mức độ và xu thế biến đổi của nắng nóng Chu Thị Thu Hường

và cs (2010) [3] đã sử dụng số liệu nhiệt độ cực đại ngày tại 57 trạm quan trắc trên 7vùng khí hậu Việt Nam Kết quả chỉ ra rằng, nắng nóng thường xuất hiện từ tháng 3đến tháng 9 (ở các vùng từ Tây Bắc đến Nam Trung Bộ) và từ tháng 2 đến tháng 6(ở vùng Tây Nguyên và Đồng Bằng Nam Bộ) Trong khi đó, nắng nóng gay gắtthường bắt đầu sau và kết thúc trước nắng nóng khoảng 1 tháng ở hầu hết các vùngkhí hậu Trên lãnh thổ Việt Nam, nắng nóng xảy ra nhiều nhất ở vùng Bắc Trung Bộ

và có xu hướng giảm dần về phía bắc và phía nam của lãnh thổ Nắng nóng (Nắngnóng gay gắt) thường có biến động mạnh hơn ở những trạm và trong những tháng

có số ngày Nắng nóng (Nắng nóng gay gắt) lớn Nắng nóng có xu thế tăng ở hầu hếtcác trạm trong thời kỳ 1961-2007 và tăng nhanh hơn trong thời kỳ 1991-2007 ở cáctrạm thuộc vùng Đông Bắc, Đồng Bằng Bắc Bộ và Bắc Trung Bộ nhưng lại giảmxuống ở một số trạm thuộc vùng Tây Bắc, Tây Nguyên và Đồng Bằng Nam Bộ

Chu Thị Thu Hường và cs (2012) [4] cũng đã phân tích mối quan hệ giữabức xạ sóng dài (OLR) với hiện tượng rét đậm và nắng nóng trên lãnh thổ ViệtNam Tác giả đã sử dụng chuỗi số liệu tái phân tích OLR của NCEP/NCAR thời kỳ

1961-2009 và chuỗi số liệu quan trắc nhiệt độ trung bình (Ttb) và nhiệt độ cực đạingày tại 67 trạm trên lãnh thổ Việt Nam thời kỳ 1961-2007 Kết quả phân tích chothấy, OLR biến đổi rất lớn vào lượng mây và nhiệt độ không khí bề mặt Vùng cólượng mưa càng lớn hoặc nhiệt độ không khí bề mặt càng nhỏ hoặc thỏa mãn cả haithì OLR sẽ càng nhỏ và ngược lại Trong những năm El Nino, OLR thường lớn hơntrong các năm La Nina hay năm không có ENSO Hơn nữa, OLR càng lớn thì sốngày nắng nóng càng cao, số ngày rét đậm sẽ càng thấp và ngược lại Do đó trongcác năm El Nino hoặc năm sau thời kỳ này, số ngày nắng nóng tăng mạnh (có thểtăng lên đến 2 lần so với trung bình), số ngày rét đậm lại giảm mạnh Ngược lại, sốngày nắng nóng giảm đi, số ngày rét đậm lại tăng lên rõ rệt trong các năm La Nina.

Dựa trên số liệu nhiệt độ cực tiểu và cực đại ngày thu thập tại 58 trạm quantrắc khí tượng, Hồ Thị Minh Hà và cs (2009) [5] đã phân tích xu thế và mức độ biếnđổi của nhiệt độ cực trị tuyệt đối bao gồm nhiệt độ cực tiểu và nhiệt độ cực đại củatừng tháng trên 7 vùng khí hậu Việt Nam trong thời kỳ từ năm 1961 đến năm 2007.Kết quả nhận được cho thấy nhiệt độ cực tiểu tháng của Việt Nam tăng lên trungbình gần 0,90C/thập kỷ, nhanh hơn nhiều so với tốc độ ấm lên của nhiệt độ trungbình toàn cầu, trong khi nhiệt độ cực đại tháng giảm nhẹ khoảng 0,10C/thập kỷ.Mức độ và xu thế biến đổi của nhiệt độ cực tiểu và nhiệt độ cực đại không đồngnhất trên toàn Việt Nam, khu vực biến đổi nhiều nhất là Tây Bắc Bộ Sự biến đổicủa nhiệt độ cực trị, nhất là sự tăng nhanh của nhiệt độ cực tiểu tháng là nguyênnhân dẫn tới giảm số đợt rét đậm và tăng số đợt nắng nóng, hạn hán ở Việt Nam

Vũ Thanh Hằng và cs (2010) [10] trong nghiên cứu của mình đã sử dụng sốliệu nhiệt độ trung bình ngày tại trạm ở các vùng khí hậu Việt Nam trong giai đoạn1961-2007 Bộ số liệu này được sử dụng để xem xét sự biến đổi của hiện tượng rétđậm, rét hại Kết quả cho thấy số ngày rét đậm, rét hại ở hầu hết các trạm đều có xuthế giảm rõ rệt Sự biến đổi của hiện tượng này bị ảnh hưởng bởi sự tăng lên củanhiệt độ trung bình ở các vùng khí hậu cũng như sự thay đổi về vị trí và cường độcủa áp cao lạnh lục địa Siberia

Ngô Đức Thành và cs (2012) [6] đã sử dụng phương pháp kiểm nghiệm phitham số Mann-Kendall và phương pháp ước lượng xu thế của Sen để đánh giá xuthế biến đổi của 7 yếu tố khí tượng trên lãnh thổ Việt Nam, giai đoạn 1961-2007.Kết quả cho thấy nhiệt độ tăng rõ rệt trên toàn Việt Nam, trong đó nhiệt độ cực tiểutăng nhanh hơn nhiệt độ cực đại ngày, đặc biệt trên khu vực Nam Trung Bộ và TâyNguyên Lượng mưa giảm ở phía Bắc vĩ tuyến 17 và tăng lên ở phía Nam Tốc độgió cực đại ngày thể hiện xu thể giảm khá rõ, đặc biệt là ở khu vực Nam Trung Bộ.

Sự biến đổi của độ ẩm tương đối cực tiểu ngày không thể hiện rõ qui luật, trong khi

đó lượng bốc hơi tiềm năng có xu thế biến đổi rõ rệt, với mức tăng, giảm phụ thuộcvào từng vùng cụ thể

Phan Văn Tân và cs (2010) [9] đã ứng dụng mô hình khí hậu khu vực(RegCM, REMO và MM5CL) để dự tính điều kiện khí hậu cực đoan ở Việt Namtrong nửa đầu thế kỷ 21 Các yếu tố khí hậu cực trị và hiện tượng khí hậu cực đoanđược lấy theo IPCC và cũng như các chỉ tiêu của Việt Nam cho thời kỳ 2000-2050theo hai kịch bản A1B và A2 Các tác giả đã đưa ra các nhận định về dự tính cực trịkhí hậu theo kịch bản phát thải A1B Cụ thể, chuẩn sai của mưa lớn (R50) có xu thếtăng nhẹ được dự tính tại vùng khí hậu B1 (0,1 ngày), ổn định tại B1 và B3, và giảmnhẹ tại N1 (-0,1 ngày) và B4-N2 (tương ứng là -0,4; -0,3 và -0,1 ngày) Chuẩn sai

về số ngày mưa lớn cục bộ theo chỉ tiêu của Việt Nam được dự tính xu thế giảmmạnh tại hầu hết các vùng khí hậu ngoại trừ vùng N2 tăng nhẹ (2%) Vùng N3 có xuthế giảm mạnh nhất là -65% và vùng B3 giảm ít nhất (-18%) Các vùng B1-B2, B4-N1 có biên độ giảm Chuẩn sai của số ngày mưa lớn cục bộ trung bình trong 50 nămtương ứng là -47,1%, -46,1%, -3,4% và -25,4% Chuẩn sai của số đợt mưa lớn cục

bộ có xu thế giảm tại tất cả các vùng khí hậu trong đó vùng N3 giảm mạnh nhất 66,7%) và vùng N2 giảm ít nhất (-6,7%) Các vùng B1-N1 có biên độ giảm Chuẩnsai của số đợt mưa lớn cục bộ tương ứng là -47,2%; -43,7%; -16,8%; -34,8% và -28,6%

(-Như vậy, qua tổng quan các nghiên cứu trong và ngoài nước về bài toán đánhgiá tác động của biến đổi khí hậu đến cực trị và hiện tượng khí hậu cực đoan

có thể nhận thấy một số điểm sau: Nghiên cứu xác định mức độ, tính chất và xu thếbiến đổi của các yếu tố và hiện tượng khí hậu cực đoan dựa trên các chuỗi số liệuquan trắc từ mạng lưới trạm khí tượng hoặc số liệu phân tích hoặc tái phân tích Ởđây chuỗi số liệu quan trắc hàng ngày là nền tảng Độ dài các chuỗi số liệu phụthuộc vào khả năng sẵn có của từng nơi Phương pháp được ứng dụng chủ yếu làcông cụ thống kê Kết quả nhận được chính là những bằng chứng về sự biến đổi củacác yếu tố, hiện tượng khí hậu cực đoan và mối liên hệ giữa nó với sự biến đổi khíhậu toàn cầu.

Trong vấn đề nghiên cứu mô phỏng các yếu tố và hiện tượng khí hậu cựcđoan bằng các mô hình số, các mô hình toàn cầu (GCM) nói chung cũng như các

mô hình khu vực (RCM) được ứng dụng để tái tạo lại khí hậu hiện tại (trong nhữngthập kỷ gần đây Các trường khí hậu sau khi được tái tạo bằng mô hình sẽ là cơ sở

để xác định các yếu tố và hiện tượng khí hậu cức đoan theo các kỹ thuật khác nhau.Mục đích của những nghiên cứu này là nhằm đánh giá năng lực của các mô hình

Việc dự tính khí hậu tương lai và xây dựng các kịch bản biến đổi khí hậu nóichung, các yếu tố và hiện tượng khí hậu cực đoan nói riêng, dựa trên các kịch bảnphát thải khí nhà kính là một trong những bài toán được các nhà khoa học và quản

lý quan tâm đặc biệt bởi tầm quan trọng của nó trong việc cung cấp thông tin chovấn đề đánh giá biến đổi khí hậu, tác động của biến đổi khí hậu và xây dựng chiếnlược, kế hoạch hành động ứng phó với BĐKH

Từ những vấn đề nêu trên, trong luận văn đã tiến hành so sánh kết quả môphỏng mô hình CCAM cho các vùng khí hậu Việt Nam thời kỳ 1980-1999 Sử dụng

mô hình CCAM để đánh giá bước đầu sự biến đổi của một số yếu tố và hiện tượngcực trị: Tx35, Tm15, R50 và Rx5day cho 3 thời kỳ tương lai gần (2011-2040), giữathế kỷ (2041-2070), cuối thế kỷ (2071-2100) Việc đành giá và mô phỏng cho tươnglai sẽ được trình bày trong các chương tiếp theo của luận văn

CHƯƠNG 2NGUỒN SỐ LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU2.1 Nguồn số liệu

Xuất phát từ việc lựa chọn các yếu tố và hiện tượng khí hậu cực đoan trongkhuôn khổ nghiên cứu của đề tài, số liệu sử dụng trong luận văn là số liệu quan trắchàng ngày của các yếu tố nhiệt độ cực tiểu (Tm), nhiệt độ cực đại (Tx), nhiệt độtrung bình (Ttb) và lượng mưa cực đại (Rx) Nguồn số liệu được được khai thác từmạng lưới trạm quan trắc khí tượng trên toàn lãnh thổ Việt Nam, độ dài chuỗi sốliệu được chọn là 20 năm, từ năm 1980-1999 Căn cứ vào thực tế và để đảm bảokhối lượng công việc trong khuôn khổ của luận văn, với khoảng 170 trạm quan trắckhí tượng, khí hậu trên toàn quốc chỉ nên lựa chọn những trạm điển hình mang tínhđại diện sao cho chúng phân bố khá đồng đều trên 7 vùng khí hậu Cụ thể danh sáchtrạm được lựa chọn trình bày trong bảng 2.1

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

TT Tên trạm Kinh độ Vĩ độ Độ cao TT Tên trạm Kinh độ Vĩ độ Độ

caoVùng Tây Bắc (B1)

1 Lai Châu 103.150 22.067 243.2 4 Yên Châu 104.300 21.050 59.0

2 Điện Biên 103.000 21.367 475.1 5 Mai Châu 105.050 20.650 165.0

3 Sơn La 103.900 21.333 675.3 6 Mường Tè 102.833 22.367 329.4

Vùng Đông Bắc (B2)

1 Sa Pa 103.817 22.350 1584.2 7 Thái Nguyên 105.833 21.600 35.3

2 Hà Giang 104.967 22.817 117.0 8 Cô Tô 107.767 20.983 70.0

3 Bắc Quang 104.50 22.290 74.0 9 Tuyên Quang 105.217 21.817 40.8

4 Yên Bái 104.867 21.700 55.6 10 Văn Chấn 104.517 21.583 274.7

3 Nam Định 106.150 20.433 1.9 10 Sơn Tây 105.500 21.133 16.4

4 Ninh Bình 105.983 20.250 2.0 11 Hải Dương 106.300 20.950 2.2

5 Bạch Long Vĩ 107.717 20.133 55.6 12 Việt Trì 105.250 21.180 30.48

6 Hòa Bình 105.333 20.817 22.7 13 Hà Nam 105.550 20.310 2.83

7 Thái Bình 106.383 20.417 1.9 14 Hưng Yên 106.030 20.400 2.94

Vùng Bắc Trung Bộ (B4)

1 Thanh Hóa 105.783 19.750 5.0 8 Tuyên Hóa 106.017 17.883 27.1

2 Hồi Xuân 105.100 20.367 102.2 9 Đông Hà 107.083 16.850 8.0

3 Quảng Ngãi 108.800 15.117 7.2 9 Phan Rang 108.983 11.583 6.5

4 Ba Tơ 108.733 14.767 50.7 10 Phan Thiết 108.100 10.933 8.7

5 Quy Nhơn 109.217 13.767 3.9 11 Phú Quý 108.933 10.517 5.0

3 Rạch Giá 105.067 10.017 0.8 8 Tây Ninh 106.100 11.333 9.4

4 Vũng Tàu 107.083 10.367 4.0 9 Tân Sơn Hòa 106.667 10.817 9.0

2.2 Phương pháp nghiên cứu

2.2.1 Sơ lược về mô hình CCAM và miền tính cho Việt Nam

Công cụ được sử dụng để thực hiện trong luận văn này là mô hình bảo giáclập phương CCAM (Conformal-Cubic Atmospheric Model) CCAM được phát triểntại CSIRO, Úc CCAM có thể chạy như một mô hình toàn cầu; đầu ra của nó có thểđược sử dụng làm điều kiện biên và điều kiện ban đầu cho CCAM khi được cấuhình cho một khu vực nào đó Khi đó CCAM lại đóng vai trò là một mô hình khuvực

Sự phát triển của CCAM bắt đầu mạnh mẽ từ năm 1994, khi mà McGregorđược biết về lưới bảo giác tại hội thảo tưởng niệm Andre Robert tổ chức tạiMontreal vào tháng 10 Sau đó McGregor (2005) [27] đã thử nghiệm phương pháp

semi-Lagrangian cho lưới bảo giác lập phương Mô hình với các phương trìnhnguyên thủy đầy đủ sau đó được phát triển (McGregor và Dix, 2001) [28] Các pháttriển 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 hậu, và các mô phỏng khí hậu khu vực

Mô hình CCAM có một số khác biệt cơ bản với những mô hình khí hậu khuvực và toàn cầu hiện tại Các mô hình khí hậu toàn cầu hiện nay thường sử dụnglưới dưới dạng kinh - vĩ độ bởi ưu điểm của loại lưới này là đơn giản và thống nhấtvới nhiều loại số liệu quan trắc cũng như số liệu dự báo từ các mô hình khác Bêncạnh đó, việc áp dụng các hệ phương trình, cũng như tham số hóa cũng dễ thực hiệnhơn, thậm chí có thể áp dụng các tham số có sẵn từ các mô hình khác nhau Tuynhiên, nhược điểm của các mô hình sử dụng lưới dạng này xuất hiện khi tính toán ởhai cực Có thể dễ dàng nhận thấy, từ xích đạo về cực, khoảng cách giữa hai kinhtuyến liên tiếp giảm dần (từ 112 km tại xích đạo, về 0 km tại cực) Điều này dẫn đếnkhi tính toán cho các miền tính gần cực, mô hình sẽ yêu cầu độ phân giải cao hơn,bước thời gian và thời gian tính toán lớn hơn hoặc sử dụng một phương pháp xử lýđặc biệt (IPCC, 2007) [20]

Để giải quyết vấn đề trên, một số phương pháp khác nhau đã được đề xuất.Năm 1972, Sadourny đã đưa ra một dạng lưới dựa trên các phép chiếu từ khối lậpphương lên hình cầu và đưa ra các phương trình nước nông tương ứng cho dạnglưới này Ở đây, Sadourny chiếu từ các mặt của khối lập phương về tâm hình cầu,tức là, ông đặt sáu mặt hình vuông giống nhau, có sẵn các đường ô lưới trực giaocách đều và các mặt này tiếp tuyến với hình cầu, sao cho tạo thành một khối lậpphương bao quanh hình cầu, tâm của mặt trên và mặt dưới lần lượt trùng với hai cựccủa Trái Đất, sau đó chiếu các ô lưới trên các mặt đó theo hướng về tâm Trái Đất,cắt tại bề mặt Trái Đất (Hình 2.1)

Hình 2.1 Minh họa cho phép chiếu từ mặt lập phương về mặt cầu

Tuy nhiên, Sadoury cũng phát hiện các vấn đề gây nhiễu khi ông thêm vàocác sai phân hữu hạn bậc thấp gần các biên của mỗi mặt Năm 1996, McGregor cho

ra đời một lưới tương tự và đã chứng minh rằng phương pháp bán Lagrange của ôngcho phép giải quyết các vấn đề của Sadourny đối với thành phần bình lưu ngang.Dạng lưới này có đặc điểm là mặc dù khi ở trên mặt lập phương, các đường lướitrực giao với nhau, nhưng khi chiếu lên mặt cầu thì tính trực giao bị mất đi Điềunày tạo nên khó khăn cho các mục đích tính toán về bình lưu, nhưng hệ các phươngtrình nguyên thủy đầy đủ lại đơn giản hơn Năm 1996, Rančić và các đồng nghiệp

đã tìm ra giải pháp cho vấn đề này Họ đã sử dụng một phép chiếu tương tự củaSadourny (1972) từ các mặt của khối lập phương lên mặt cầu Sau đó, bằng trungbình của một ánh xạ bảo toàn góc và một phép chiếu lập thể, họ đã tạo ra một bộ cácđường lưới trên mỗi mặt của mặt cầu trực giao với nhau ngoại trừ ở các đỉnh nơichúng cắt nhau một góc bằng 1200 Lưới này được gọi là lưới bảo giác lập phương(Conformal-Cubic)

Bảng 2.2 Bước thời gian tích phân của CCAM

Độ phân giải nhỏ nhất của lưới Time step (sec)

Về động lực học, mô hình CCAM sử dụng các phương trình nguyên thủy

tương tự như hầu hết các mô hình khác Các phương trình nguyên thủy trong mô

hình này được giải bằng phương pháp rời rạc bán Lagrange Khi chạy mô hình

CCAM, ứng với mỗi độ phân giải khác nhau, cũng cần điều chỉnh lại thời gian tích

phân của mô hình (tham khảo Bảng 2)

Trên khu vực Việt Nam, miền tính và độ cao địa hình của mô hình CCAM

được thể hiện trong hình 2.2 Cấu hình của mô hình trong các thí nghiệm trong luận

văn này như sau: Theo chiều thẳng đứng mô hình gồm 18 mực σ với đỉnh tại mực

50 mb Miền tính mô hình gồm 121x121 điểm (theo hai chiều đông-tây và nam-bắc

tương ứng) với tâm tại điểm có tọa độ 11.50N và 1080E Miền tính trải rộng từ 0 đến

300N và từ 90 đến 1200E Độ phân giải ngang là 25 km (0.25 độ) Mô hình được

tích phân cho 2 kịch bản từ 00Z ngày 01 tháng 01 năm 2000 đến 23Z ngày 31 tháng

12 năm 2100 Ngoài ra, mô hình cũng thực hiện mô phỏng cho giai đoạn 1980-1999

để làm thời kỳ chuẩn (baseline) phục vụ cho mục đích so sánh

Hình 2.2 Miền tính và độ cao địa hình của CCAM

2.2.2 Sơ lược về kịch bản phát thải khí nhà kính A1B và A2

Trong luận văn này sẽ phân tích đánh giá kết quả dự tính đến năm 2100 từđầu ra của mô hình CCAM theo 2 kịch bản phát thải khí nhà kính A1B và A2.Những hoạt động của con người trong vài thập kỷ gần đây đã làm tăng đáng kểnồng độ các khí nhà kính trong khí quyển, từ đó làm gia tăng nhiệt độ toàn cầu Sựphát thải khí nhà kính do hoạt động của con người được quyết định bởi nhiều yếu tốkhác nhau, như sự tăng dân số, sự phát triển kinh tế - xã hội và tiến bộ khoa học kỹthuật, v.v Do đó, nó có thể có những biến động lớn trong tương lai Với mục đích

hỗ trợ cho việc phân tích, đánh giá BĐKH và tác động của nó, tìm giải pháp thíchứng và giảm thiểu BĐKH, các kịch bản phát thải đã được ra đời Kịch bản phát thải

là một công cụ hữu hiệu để phân tích ảnh hưởng của các nhân tố lên tình trạng phátthải, từ đó đưa ra những “viễn cảnh” để lựa chọn cho tương lai

Như đã nói ở trên, trong luận văn này sẽ phân tích 2 kịch bản A1B và A2,của SRES (Special Report on Emissions Scenarios) Các kịch bản phát thải SRESgồm một tập 40 kịch bản phản ánh khá đa dạng khả năng phát thải khí nhà kính cóthể 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 những đặc điểm riêng như khả năng xâydựng và tương tác văn hóa, xã hội của các vùng trên thế giới Kịch bản gốc A1 mô

tả một thế giới tương lai với sự phát triển kinh tế rất nhanh, dân số thế giới tăng đạtđỉnh vào khoảng giữa thế kỷ 21 và giảm dần sau đó; các công nghệ mới phát triểnnhanh và hiệu quả hơn Các đặc điểm nổi bật là sự tương đồng giữa các khu vực, sựtăng cường giao lưu về văn hóa, xã hội, sự thu hẹp khác biệt về thu nhập giữa cácvùng Họ kịch bản A1 được phát triển thành 3 nhóm dựa trên các hướng phát triểncủa công nghệ trong hệ thống năng lượng.Trong đó, A1B là kịch bản cân bằng giữacác nguồn năng lượng (kịch bản phát thải trung bình) Trong khi đó, kịch bản gốcA2 (kịch bản phát thải cao) mô tả một thế giới rất không đồng nhất Các đặc điểmnổi bật là tính độc lập, bảo vệ các đặc điểm địa phương, dân số thế giới tiếp tụctăng, kinh tế phát triển theo định hướng khu vực, thay đổi về công nghệ và tốc độtăng trưởng kinh tế tính theo đầu người chậm và riêng rẽ hơn so với các họ kịch bảnkhác

2.3 Lựa chọn yếu tố và hiện tượng khí hậu cực đoan trong phạm vi nghiên cứu củaluận văn

Tại cuộc họp lần thứ 3 của IPCC vào năm 1998 (Houghton và cs, 2001) [18],Trung tâm Hadley đã thành lập một nhóm chuyên gia để đề xuất ra 27 chỉ số khíhậu cơ bản nên sử dụng trong nghiên cứu các cực trị khí hậu và BĐKH (Peterson và

cs, 2001) [30] Nói chung, 27 chỉ số này đã bao hàm ý nghĩa cực trị của các hiệntượng khí hậu cực đoan liên quan chủ yếu đến nhiệt độ và lượng mưa và có thể ứngdụng cho cả vùng nhiệt đới và ngoại nhiệt đới Trong phạm vi nghiên cứu của luậnvăn, tác giả đã lựa chọn một số chỉ số có thể xem là phù hợp với điều kiện thực tế ởViệt Nam để nghiên cứu sự biến đổi liên quan đến nhiệt độ và lượng mưa Các chỉ

số được xác định cho từng ô lưới mô hình Việc tính toán các chỉ số này sẽ được ápdụng tại từng điểm lưới

Ở Việt Nam, rét đậm, rét hại là hiện tượng thời tiết thường xảy ra vào nhữngtháng mùa đông ở các vùng khí hậu phía bắc Sự xuất hiện rét đậm, rét hại có ảnh hưởng

và người cao tuổi Thực tế cho thấy do hiện tượng rét đậm, rét hại mà nhiều nămviệc gieo trồng bị đình trệ, thậm chí gây thiệt hại lớn, gia súc gia cầm bị chết hàngloạt do không kịp phòng chống, học sinh phải nghỉ học giữa chừng,…

Theo chỉ tiêu hiện đang được áp dụng tại Trung tâm dự báo khí tượng thủyvăn trung ương, hiện tượng rét đậm, rét hại được xác định dựa trên nhiệt độ trungbình ngày (Ttb):

- Nếu Ttb ≤ 150C: Có rét đậm xuất hiện

- Nếu Ttb ≤ 130C: Có rét hại xuất hiện

Hiện tượng rét đậm, rét hại có thể kéo dài nhiều ngày, thành đợt, và có thểxuất hiện trên diện rộng Theo tiêu chuẩn hiện tại ở Trung tâm dự báo khí tượngthủy văn trung ương, khi xét cho một khu vực nào đó một đợt rét đậm (rét hại) đượcxem là xuất hiện nếu có từ một nửa số trạm trở lên trong khu vực đó có Ttb ≤150C(Ttb ≤130C), và xuất hiện từ hai ngày trở lên Một chuỗi ngày rét đậm có xen kẽmột ngày chưa đạt tiêu chuẩn rét đậm, nhưng trong ngày đó một nửa số trạm có Ttbxấp xỉ 150C (130C) vẫn được xem là một đợt rét đậm (rét hại) liên tục

Nắng nóng là hiện tượng thời tiết thường xảy ra về mùa hè trên hầu khắp mọivùng khí hậu Việt Nam Cũng tương tự như rét đậm, rét hại, hiện tượng nắng nóngxuất hiện có tác động xấu tới sản xuất và đời sống

Theo chỉ tiêu hiện đang áp dụng tại Trung tâm dự báo khí tượng thủy văntrung ương, một đợt nắng nóng xuất hiện trên một khu vực nào đó nếu một nửa sốtrạm trở lên trong khu vực đó có Tx 350C và RH ≤ 55%, và xuất hiện từ hai ngàytrở lên Một chuỗi ngày nắng nóng có xen kẽ một ngày chưa đạt tiêu chuẩn nắngnóng, nhưng trong ngày đó có ít nhất một nửa số trạm có Tx xấp xỉ 350C và RH ≤55% vẫn được xem là một đợt nắng nóng liên tục Nếu trong khu vực có nắng nóngxuất hiện mà ít nhất một phần ba số trạm có Tx 370C và RH ≤ 45%, (hoặc Tx 390C)thì được xem là có nắng nóng gay gắt (hoặc đặc biệt gay gắt) Trong luận văn này,hiện tượng nắng nóng được xác định dựa trên chỉ tiêu Tx > 350C

Đặc trưng về mưa rất đa dạng như địa điểm mưa, thời điểm xuất hiện, thờigian kéo dài, cường độ mưa, tổng lượng mưa Mặc dù vậy khi đề cập đến tính cực

đoan người ta thường quan tâm đến cường độ mưa, được đặc trưng bởi hiện tượngmưa lớn Khái niệm mưa lớn cũng là một khái niệm tương đối Ở Việt Nam khi mưađạt đến cường độ 25mm/ngày được xem là mưa vừa và 50mm/ngày thì được xem làmưa lớn các chỉ số này được ứng dụng tại Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy vănTrung ương Trong trường hợp ở đây, khi mưa lớn được xem xét như là yếu tố khíhậu cực đoan thì biến lượng mưa ngày cực đại (Rx) sẽ là cơ sở để xác định.

Tóm lại, các yếu tố và hiện tượng cực đoan được lựa chọn trong phạm vinghiên cứu của luận văn:

- Nhiệt độ cực đại ngày (Tx);

- Nhiệt độ cực tiểu ngày (Tm);

- Số ngày trong tháng có nhiệt độ cực đại lớn hơn 350C (Tx35);

- Số ngày trong tháng có nhiệt độ cực tiểu nhỏ hơn 150C (Tm15);

- Lượng mưa 5 ngày liên tiếp cao nhất tháng (Rx5day);

- Số ngày trong tháng có lượng mưa ngày lớn hơn 50mm (R50)

CHƯƠNG 3ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ MÔ PHỎNG CỦA MÔ HÌNH CCAM

CHO THỜI KỲ CHUẨN 1980-1999Mục đích của chương này là đánh giá khả năng mô phỏng của mô hìnhCCAM cho khu vực Việt Nam trong thời kỳ chuẩn 1980-1999 Đầu ra của mô hìnhđược nội suy về mạng lưới trạm và so sánh với số liệu quan trắc tại trạm và trênlưới Hai yếu tố khí hậu cơ bản được chú trọng xem xét đến là nhiệt độ và lượngmưa

3.1 So sánh với số liệu tái phân tích và phân tích

3.1.1 Đánh giá trường gió, nhiệt với số liệu ERA-40 và số liệu CCAM-toàn cầu

Như chúng ta đã biết, công việc dự báo thời tiết và nghiên cứu khí hậu khôngthể không có số liệu Tuy nhiên, có nhiều loại số liệu từ nhiều nguồn khác nhau như

số liệu vệ tinh, số liệu từ bóng thám không, số liệu radar, số liệu quan trắc từ cáctrạm bề mặt, số liệu từ tàu thủy và các nguồn số liệu khác Chúng được phân bốkhông đồng nhất trên toàn cầu đồng thời bản thân các số liệu này cũng ẩn chứa cácloại sai số; và để phục vụ tốt cho công tác dự báo cũng như nghiên cứu các nhàkhoa học đã tìm cách xử lý, làm trơn các số liệu này sao cho phù hợp với mọi khuvực trên toàn cầu Bộ số liệu tái phân tích ERA-40 (Uppala và cs 2005) [34] là mộttrong số các bộ số liệu đã được xử lý và có thể sử dụng làm đầu vào chuẩn cho các

mô hình trong công tác dự báo nghiệp vụ cũng như dùng để so sánh, kiểm tra, đánhgiá với các bộ số liệu khác

Do đó, trong phần này tác giả tập trung phân tích và đánh giá trường gió,nhiệt với số liệu tái phân tích ERA-40 và số liệu CCAM toàn cầu và khu vực theocác mùa, cụ thể như sau:

Để các đánh giá tập trung hơn, miền phân tích được lựa chọn trong giới hạn

từ 1000E đến 1200E và 50N đến 250N tại mực 850 mb Giới hạn của miền này baoquát khu vực Việt Nam và mở rộng về phía đông để đánh giá được tác động của các

hệ thống khí áp phần rìa áp cao Tây Bắc Thái Bình Dương

Trên các hình vẽ, trường gió được thể hiện dưới dạng véc tơ, với véc tơ đơn

vị là 10m/s Trong khi đó, trường nhiệt được hiển thị dưới dạng thang màu Đối vớimỗi hình có 3 hình riêng biệt, trong hình trên cùng mô phỏng số liệu tái phân tíchERA-40, hình dưới bên trái là mô phỏng số liệu toàn cầu từ mô hình CCAM, hìnhdưới bên phải là mô phỏng số liệu chi tiết hóa động lực từ mô hình CCAM

Đối với mùa đông (Hình 3.1) trường nhiệt được hiển thị với thang bảng màu cógiá trị từ 279 đến 2930K (tương ứng khoảng từ 6 đến 200C) Về cơ bản, các sản phẩmGCM-CCAM và RCM-CCAM có phân bố theo không gian của trường nhiệt độ và giómực 850 mb khá phù hợp với số liệu tái phân tích ERA-40 Tuy nhiên, tồn tại một chútsai số về mặt giá trị trong các mô phỏng của CCAM Cụ thể: tác động của rìa áp caophía bắc được thể hiện rõ trong GCM và RCM tuy nhiên sự lấn xuống của hệ thống ápcao không sâu như trong số liệu tái phân tích Điều này dẫn đến trên khu vực biển đôngtrong trường hợp của GCM và RCM thì gió đông là chủ đạo trong khi đó gió đông bắclại là hướng gió chính theo số liệu của ERA-40 Tốc độ gió được mô phỏng khá tốt bởiCCAM, với tốc độ gió trong khoảng 8 đến 10m/s Nếu xét riêng cho khu vực Việt Namthì CCAM mô phỏng tốt cả về hướng và tốc độ gió, đặc biệt ta có thể nhận thấy trêncác khu vực Tây Nguyên, Nam Trung Bộ và Nam Bộ (với gió đông bắc là chủ đạo, phùhợp với số liệu quan trắc) Mặt khác, trường nhiệt cho thấy một số khác biệt đáng lưu ývới sự mô phỏng thiên dương của CCAM so với ERA-40 (khoảng 2 đến 30C) Có thểnhận thấy CCAM cho mô phỏng thiên dương cao ở phía bắc miền phân tích (khoảng

30C) trong khi sai khác này thấp hơn ở phía nam miền tính (chỉ khoảng 10C), khu vựcgần xích đạo Bên cạnh đó, trên khu vực đất liền trên bán đảo Đông dương (tập chungtrong vùng lãnh thổ của Thái Lan, Lào và Campuchia), đối với CCAM (cả trường hợpGCM và RCM) đều cho một vùng mô phỏng thiên dương cao hơn hẳn so với ERA-40(khoảng hơn 30C) Sự khác biệt này có thể do sự chi tiết hóa địa hình của CCAM tuynhiên cần có các nghiên cứu sâu hơn trước khi đi đến kết luận cụ thể

Hình 3.1 Nhiệt độ và trường gió mực 850mb trung bình các tháng mùa đông (DJF)giai đoạn 1980-1999 cho bởi số liệu tái phân tích ERA-40 (hình trên), số liệu toàncầu từ mô hình CCAM (hình dưới bên trái) và số liệu chi tiết hoá động lực từ

CCAM (hình dưới bên phải)

Đối với mùa xuân (Hình 3.2) thì cách hiển thị đối với trường gió không có gìthay đổi so với hình 3.1 nhưng thang màu của trường nhiệt thay đổi từ 286 đến

3000K (tương ứng khoảng từ 13 đến 270C)

Sự sai khác của trường gió mô phỏng có thể nhận thấy rõ nét hơn so với mùađông đặc biệt là trên khu vực đất liền Trong khi trên khu vực biển đông hướng gió vàtốc độ gió được tái tạo tốt thì trên khu vực đất liền (phía tây bắc miền tính) lại cho saikhác lớn về hướng gió Gió tây và tây tây nam lấn át trên khu vực này trong mô phỏngcủa CCAM trong khi ERA-40 đa phần là gió nam và tây nam Tốc độ gió cũng lớn hơnkhoảng 2 đến 3 m/s Trong trường hợp này, khi chi tiết hóa bởi CCAM-RCM sự khácbiệt về trường gió so với quan trắc có phần nhỏ hơn so với CCAM-GCM Cũng trênkhu vực này, trường nhiệt cho thấy sự khác biệt khá lớn (khoảng hơn 30C) đặc biệt làkhu vực tây bắc Việt Nam Một khu vực khác cũng cho sai số lớn là phía bắc miền tính

(phận lục địa phía nam của Trung Quốc) Đến đây khi kết hợp cả trường gió và trườngnhiệt giường như mô phỏng của CCAM trong cả hai trường hợp đều cho thấy có sự tácđộng một phần của rãnh áp thấp Nam Á lấn sâu hơn về phía đông, điều này không đượcnhận thấy trong số liệu quan trắc Tuy nhiên, từ khu vực Tây Nguyên, Nam Trung Bộtrở xuống thì CCAM mô phỏng khá tốt cho cả trường nhiệt lẫn trường gió (với chênhlệch khoảng 1 đến 20C và 1 đến 2 m/s) so với số liệu tái phân tích ERA-40.

Hình 3.2 Nhiệt độ và trường gió mực 850mb trung bình các tháng mùa xuân(MAM) giai đoạn 1980-1999 cho bởi số liệu tái phân tích ERA-40 (hình trên), sốliệu toàn cầu từ mô hình CCAM (hình dưới bên trái) và số liệu chi tiết hoá động lực

từ CCAM (hình dưới bên phải)

Đối với mùa hè (Hình 3.3) thì cách hiển thị đối với trường gió cũng không có

gì thay đổi so với mùa đông và mùa xuân nhưng thang màu của trường nhiệt thayđổi từ 290 đến 2970K (tương ứng khoảng từ 17 đến 240C)

Đặc biệt, nhìn một cách tổng quát ta có thể thấy sự mô phỏng của CCAM trongmùa hè cho cả hai trường hợp (GCM và RCM) là tốt hơn cả so với các mùa Trườngnhiệt và trường gió được mô phỏng rất phù hợp khi so sánh với số liệu tái phân tích

Áp thấp nóng phía tây được chi tiết hóa cao bởi CCAM, với trường gió tây và tâynam thịnh hành trong miền phân tích Tốc độ gió mô phỏng của CCAM có phần lớnhơn so với ERA-40, khoảng 2 đến 3 m/s Sự mô phỏng thiên dương của CCAM vẫnđược nhận thấy trong trường nhiệt Đáng chú ý là khu vực miền Trung của ViệtNam CCAM-RCM cho mô phỏng thiên dương cao hơn rõ nét so với CCAM-GCMcũng như số liệu tái phân tích Điều này có thể do sự chi tiết hóa về địa hình trongCCAM-RCM, dẫn đến tăng hiệu ứng phơn phía đông của dãy Trường Sơn.

Hình 3.3 Nhiệt độ và trường gió mực 850mb trung bình các tháng mùa hè (JJA)giaiđoạn 1980-1999 cho bởi số liệu tái phân tích ERA-40 (hình trên), số liệu toàn cầu từ

mô hình CCAM (hình dưới bên trái) và số liệu chi tiết hoá động lực từ CCAM (hình

dưới bên phải)

Đối với mùa thu (Hình 3.4) thì cách hiển thị đối với trường gió cũng không

có gì thay đổi so với các mùa nhưng thang màu của trường nhiệt thay đổi từ 286 đến

2940K (tương ứng khoảng từ 13 đến 210C)

Hình 3.4 Nhiệt độ và trường gió mực 850mb trung bình các tháng mùa thu(SON)giai đoạn 1980-1999 cho bởi số liệu tái phân tích ERA-40 (hình trên), số liệutoàn cầu từ mô hình CCAM (hình dưới bên trái) và số liệu chi tiết hoá động lực từ

CCAM (hình dưới bên phải)

Trong mùa thu, sự khác biệt về diện của trường gió và trường nhiệt mô phỏngbởi CCAM so với ERA-40 có sự tương đồng so với mùa đông Cụ thể là sự lấn sâu của

hệ thống áp cao ở phía bắc không thể hiện rõ nét trong mô phỏng của CCAM Điều nàyđược thể hiện qua trường gió đông yếu trong mô phỏng của CCAM so với trường gióđông bắc khá mạnh của ERA-40 ở phía bắc miền tính Vị trí trung bình của hệ thống ápcao trên biển đông cũng bị sai khác, có thể nhận thấy qua khác biệt của trường dòngtrên khu vực này Tuy nhiên, nếu chỉ xét trên khu vực Việt Nam sự khác biệt về trườnggió lại khá lớn Trường gió đông và đông bắc là chủ đạo trên khu vực miền bắc ViệtNam của ERA-40 không được tái tạo tốt mà thay vào đó là trường gió nam khá yếu doCCAM mô phỏng Sự khác biệt này có thể chấp nhận được do địa hình Việt Nam trảidài theo hướng bắc - nam lại nằm trong khu vực có sự giao tranh của nhiều hệ thốngkhí áp, đặc biệt trong mùa chuyển tiếp như mùa thu Cũng như mùa đông, trường nhiệt

cho sự mô phỏng thiên dương rõ nét trên khu vực đất liền (phía tây và tây bắc miềntính) CCAM-RCM cho mô phỏng thiên dương thấp hơn so với CCAM-GCM Mặtkhác có khác biệt đáng chú ý là sự mô phỏng thiên âm của CCAM trên khu vựcbiển đông (phía đông và đông bắc miền tính) Sai số chỉ trong khoảng 1 đến 20C.

Như vậy, qua phân tích cho các mùa ta nhận thấy rằng CCAM mô phỏng khátốt trường gió và trường nhiệt cho cả miền tính cũng như cho khu vực Việt Nam tạimực 850 mb Nhìn chung, trong cả hai trường hợp (toàn cầu và khu vực) CCAM môphỏng thiên dương trường nhiệt với sai số khoảng 2 đến 30C Sự chênh lệch trênkhu vực Việt Nam rõ nét hơn trong các mùa đông và mùa xuân, trong đó mùa hèđược mô phỏng tốt hơn cả Trường gió được tái tạo khá tốt với tốc độ gió chênhlệch không đáng kể Tuy sự mô phỏng các hệ thống khí áp có sự sai khác đôi chút

về vị trí và cường độ dẫn đến sai lệch về trường gió trên khu vực Việt Nam

3.1.2 So sánh với số liệu phân tích mưa và nhiệt APHRODITE

APHRODITE là dự án “Tích hợp đồng bộ dữ liệu mưa nghiệp vụ Châu Áhướng đến mục tiêu đánh giá tài nguyên nước” được hỗ trợ bởi Môi trường nghiêncứu và Quỹ Phát triển Công nghệ của Bộ Môi trường Nhật Bản Mục tiêu của dự án

là xây dựng bộ số liệu mưa ngày trên lưới với quy mô dài hạn từ số liệu quan trắccho khu vực Châu Á Dự án APHRODITE đã phát triển các bộ dữ liệu về lượngmưa hàng ngày với độ phân giải 0.250 và 0.50 kinh vĩ cho khu vực Châu Á tronggiai đoạn 1951-2007 (APHRO_MA/ME/RU_V1003R1) Các bộ số liệu chủ yếuđược tạo ra từ nguồn số liệu thu thập được từ mạng lưới các trạm quan trắc bề mặt

và các máy đo mưa Bên cạnh đó, dự án cũng đang phát triển và đưa ra bộ số liệumưa ngày với độ phân giải 0.050 cho Nhật Bản (APHRO_JP_V1003R1) cho giaiđoạn 1901-2008 Đây là phiên bản số liệu đầu vào được sử dụng để nghiên cứu mức

độ biến đổi khí hậu, đặc biệt là với các hiện tượng cực đoan

a) Đối với trường nhiệt:

Việc đánh giá trường nhiệt được thực hiện cho giai đoạn 1980-1999, sử dụng sốliệu phân tích APHRODITE và kết quả mô phỏng của mô hình CCAM Kết quả mô

phỏng được chia ra đánh giá cho nhiệt độ trung bình năm và nhiệt độ trung bình củacác mùa (Hình 3.5 và 3.6).

Tiến hành so sánh nhiệt độ trung bình năm của APHRODITE và CCAM(Hình 3.5a và 3.6a) cho thấy mô hình CCAM cho kết quả mô phỏng thiên cao hơntrên các khu vực phía Bắc, đặc biệt là trên khu vực Đồng Bằng Bắc Bộ và BắcTrung Bộ Từ khu vực Nam Trung Bộ trở vào mô hình CCAM đã tái tạo trườngnhiệt khá phù hợp với số liệu APHRODITE, đặc biệt là khu vực Nam Bộ Mức độsai số nhỏ khoảng 1-20C

Đối với mùa xuân (Hình 3.5b và 3.6b) cho thấy có sự sai số đáng kể củanhiệt độ giữa số liệu APHRODITE và CCAM Có sự trái ngược về xu thế sai sốgiữa miền Bắc và miền Nam Trên khu vực miền Bắc (từ Bắc Trung Bộ trở ra) môhình có xu hướng mô phỏng cao hơn so với APHRODITE, mức độ chênh lệch vềnhiệt độ cũng đáng kể, đặc biệt là trên khu vực Đồng Bằng Bắc Bộ và Bắc Trung

Bộ (khoảng 4-60C) Trái ngược với miền Bắc, mô phỏng của CCAM lại cho kết quảthấp hơn so với số liệu quan trắc trên khu vực phía Nam (từ Nam Trung Bộ trởvào), mức độ chênh lệch khoảng 2-30C

Đối với mùa hè (Hình 3.5c và 3.6b) cho thấy mô hình CCAM đã mô phỏng rấtphù hợp sự phân bố của trường nhiệt độ trên tất cả các khu vực Mức độ chênh lệchgiữa kết quả mô phỏng của mô hình và số liệu quan trắc là rất nhỏ Đối với mùa thu(Hình 3.5d và 3.6d) thì mô hình cũng tái tạo khá tốt trường nhiệt trên hầu hết các khuvực, mức độ chênh lệch giữa CCAM và APHRODITE khoảng 1-20C Vào mùa đông,

mô hình đã tái tạo được khu vực nhiệt độ thấp (dưới 200C) trên khu vực phía Bắc củaViệt Nam Đồng thời sự trái ngược về xu thế sai số giữa miền Bắc và miền Nam cũngxảy ra đối với mùa đông (Hình 3.5e và 3.6e), vào mùa này mô hình lại cho mô phỏngcao hơn trên khu vực miền Bắc và thấp hơn trên khu vực miền Nam Mức độ chênhlệch giữa mô hình và số liệu quan trắc trên cả 2 miền khoảng 1-20C

Nhìn chung, nhiệt độ trung bình năm đã được mô hình mô phỏng khá phù hợpvới số liệu quan trắc Mùa hè và mùa thu, mô hình tái tạo khá phù hợp trường nhiệt trênhầu hết các khu vực Trong mùa xuân và mùa đông nhiệt độ mô phỏng sai lệch nhiều