Bài viết Sự thay đổi của nhiệt độ bề mặt biển trong thế kỷ XX và thế kỷ XXI trên khu vực biển Đông Việt Nam được mô phỏng bởi nhiều mô hình CMIP5 tập trung nghiên cứu sự biến đổi của nhiệt độ bề mặt biển trên Biển Đông Việt Nam trong lịch sử suốt thế kỷ XX và dự báo sự thay đổi dưới 3 kịch bản phát thải trong thế kỷ XXI trên cơ sở tổ hợp của 20 mô hình toàn cầu (GCM) từ pha 5 của dự án đối chứng mô hình kết hợp (CMIP5) và cùng với tập hợp số liệu quan trắc.
SỰ THAY ĐỔI CỦA NHIỆT ĐỘ BỀ MẶT BIỂN TRONG THẾ KỶ XX VÀ THẾ KỶ XXI TRÊN KHU VỰC BIỂN ĐÔNG VIỆT NAM ĐƯỢC MÔ PHỎNG BỞI NHIỀU MÔ HÌNH CMIP5 Lê Văn Thiện Trường Đại học Tài nguyên Mơi trường Hà Nội Tóm tắt Biển Đơng Việt Nam có vai trị quan trọng khu vực Tây Bắc Thái Bình Dương Dự báo thay đổi nhiệt độ bề mặt biển (SST) chủ đề nghiên cứu quan trọng khoa học biển Tuy nhiên, vấn đề khó khăn thiếu số liệu dự báo hạn dài Gần với phát triển mạnh cơng nghệ mơ hình số mà trở thành phương tiện quan trọng giúp cho hiểu biết thay đổi khí hậu tương lai Bài báo tập trung nghiên cứu biến đổi nhiệt độ bề mặt biển Biển Đông Việt Nam lịch sử suốt kỷ XX dự báo thay đổi kịch phát thải kỷ XXI sở tổ hợp 20 mơ hình tồn cầu (GCM) từ pha dự án đối chứng mơ hình kết hợp (CMIP5) với tập hợp số liệu quan trắc So sánh với số liệu quan trắc, hầu hết mơ hình tồn cầu GCMs mô tốt đặc trưng biến đối theo không gian thay đổi theo mùa SST khu vực Biển Đông lịch sử Kết tổ hợp nhiều mơ hình CMIP5 cho thấy mơ hình nắm bắt tốt xu nóng lên SST hầu khắp Biển Đông với giá trị lớn khu vực Nam Biển Đông kỷ XX Tuy nhiên độ lớn xu tăng SST trung bình năm từ mơ hình thấp so với quan trắc Ngồi có thống CMIP5 số liệu quan trắc theo không gian theo mùa xu SST khu vực Biển Đông Dự tính SST tương lai kịch phát thải nồng độ khí nhà kính đặc trưng (RCP) 4.5 8.5 thể tăng dần SST trung bình năm suốt kỷ XXI với tốc độ khoảng 0,1 0C 0,3 0C/10 năm tương ứng với kịch phát thải Đối với kịch giảm thiểu phát thải thấp nhất, RCP 2.6 kết cho thấy tốc độ tăng nhiệt độ thấp Vào kỷ XXI, SST trung bình năm khu vực dự báo tăng khoảng 0,5 - 2,0 0C kịch phát thải nồng độ khí nhà kính đặc trưng (RCP) 8.5, 4.5 2.6 Từ khóa: Nhiệt độ bề mặt biển; Biển Đơng Việt Nam; CMIP5 Abstract Sea surface temperature changes over the 20th and 21st centuries in the Vietnam’s East Sea simulated by multi CMIP5 Models The Vietnam’s East Sea plays important roles in the Pacific Northwest region The projection of changes in sea surface temperature (SST) in these regions is an important research topic in marine science However, this is a very difficult problem due to the lack of available long-term projection data Recently, with the strong development of numerical modeling technology, it has become important ways to help us understand the climate changes This paper focuses on studying the SST changes in the Vietnam’s East Sea during the history of the 20th century and the change under emission scenarios in the 21st century on the basis of a combination of 20 global models (GCM) from Phase of the the Climate Model Intercomparision Project (CMIP5) and together with the observed data set Compared with the observed data, most of the global GCMs models can well simulate the spatial and seasonal changes of the SST over the Vietnam’s East Sea regions The spatial and annual SST trends over the the 20th century based on both observations and multimodel ensemble averages show that the warming trend of SST over most of the Vietnam’s East Sea with Nghiên cứu chuyển giao, ứng dụng khoa học công nghệ sử dụng hợp lý tài nguyên, bảo vệ môi trường phát triển bền vững the largest warming trend occurred in the center and southern regions of the Vietnam’s East Sea However, compared with the observation, CMIP5 underestimated SST trends over most regions of the Vietnam’s East Sea In addition, there is a consistency between the CMIP5 and the spatial and seasonal observations of the SST trend in the Vietnam’s East Sea areas The future SST projections for the Vietnam’s East Sea indicate that RCP 4.5 and RCP 8.5 exhibit a gradual increase in annual SST during the 21st century at a rate of 0.1 0C and 0.3 0C per 10 years respectively The lowest emission mitigation scenario, RCP 2.6, produces the lowest rate of warming By the end of the 21st century, the annual SST is projected to increase by 0.5 - 2.0 0C in emission scenarios of typical representative concentration pathways (RCP) 8.5, 4.5 and 2.6 Keywords: Sea Surface Temperature; Vietnam’s East Sea; CMIP5 Mở đầu Đại dương đóng vai trò lớn việc hấp thụ hầu hết lượng nhiệt dư thừa từ phát thải khí nhà kính, chủ yếu từ việc tiêu thụ nhiên liệu hoá thạch dẫn đến tăng nhiệt độ biển Theo báo cáo Ủy ban Liên phủ Biến đổi khí hậu, với tên tiếng Anh đầy đủ Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) năm 2013 đại dương hấp thụ 93 % lượng nhiệt dư thừa từ phát thải khí nhà kính kể từ năm 1970 [1] Điều làm cho nhiệt độ đại dương tăng lên Số liệu từ Cơ quan Khí Đại dương Hoa Kỳ với tên tiếng Anh đầy đủ US National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) nhiệt độ bề mặt biển trung bình tồn cầu tăng xấp xỉ 0,13 0C/thập kỷ vòng 100 năm qua [2] Một nghiên cứu dựa số liệu lịch sử từ 1955 - 2010 cho biết trữ lượng nhiệt đại dương lớp nước sâu bị ảnh hưởng nóng lên [3] Nhiều nghiên cứu mơ hình hố xuất báo cáo năm 2013 IPCC dự báo dường có tăng nhiệt độ đại dương trung bình tồn cầu khoảng 1-4 0C vào năm 2100 [4] Khả hấp thụ nhiệt dư thừa đại dương che chở cho người khỏi thay đổi chí nhanh khí hậu Nếu khơng có mặt đệm đại dương này, nhiệt độ tồn cầu tăng nhiều Báo cáo đánh giá lần thứ IPCC xuất năm 2007 ước tính trái đất bị nóng 0,55 0C kể từ năm 1970 [5] Sự nóng lên đại dương dẫn đến giảm lượng ơxi hồ tan đại dương tăng mực nước biển (do hệ từ việc dãn nở nhiệt nước biển tan băng lục địa) Việc tăng nhiệt độ kết hợp với axit hố đại dương làm ảnh hưởng đến lồi biển, hệ sinh thái biển hệ ảnh hưởng đến lợi ích người nhận từ đại dương, đe doạ an ninh lương thực Các lồi cá, chim động vật có vú biển đối mặt với nguy cao việc tăng nhiệt độ nước biển nguy chết cao, nơi sinh sản di chuyển lớn lồi sinh vật để tìm điều kiện môi trường phù hợp Các rạng san hô rừng ngập mặn mà chúng biết bảo vệ cho đường ven biển khỏi bị sói mịn bị ảnh hưởng, đặc biệt quốc gia vùng đất thấp Thái Bình Dương Do việc tăng SST dẫn đến làm tẩy trắng tăng nguy chết rạng san hơ phá hủy sở hạ tầng dẫn đến nguy người phải di cư sang nơi khác [6] Việc tăng nhiệt độ đại dương nguy nghiêm trọng an ninh lương thực kế sinh nhai người toàn cầu Tăng nhiệt độ nước biển gây nhiều bão mạnh tăng cường độ tượng El Nino/La Nina mà gây hạn hán lũ lụt Tăng nhiệt độ nước biển liên quan đến tăng nguy lây lan bệnh tật loài sinh vật biển Nguy mà người ảnh hưởng trực tiếp bệnh ăn loài sinh vật biển từ việc Nghiên cứu chuyển giao, ứng dụng khoa học công nghệ sử dụng hợp lý tài nguyên, bảo vệ môi trường phát triển bền vững truyền nhiễm phơi bày môi trường biển Thiệt hại kinh tế liên quan đến nóng lên nhiệt độ đại dương từ hàng chục đến hàng trăm triệu đô la Việc dự báo thay đổi khí hậu điều kiện nhiệt độ đại dương cho khu vực biển giới có tính cấp thiết để giúp cho việc đánh giá, chuẩn bị phản ứng lại để có lưạ chọn quản lý từ tác động đến hệ sinh thái đánh bắt cá có tương lai Điều biện pháp hữu ích cho nhà quản lý dùng để đưa định Do cần phải có phân tích biến đổi SST, đặc biệt dự báo thay đổi biến đổi hạn dài theo không gian thời gian tương lai SST Tuy nhiên, điều nhiệm vụ khó thiếu số liệu dự báo hạn dài hiệu Gần với phát triển nhanh mơ hình tồn cầu, đặc biệt từ pha dự án đối chứng mơ hình kết hợp (CMIP5) CMIP5 trở thành cơng cụ quan trọng nghiên cứu thay đổi khí hậu CMIP5 khuôn khổ hợp tác quốc tế nhằm cung cấp nhiều mơ hình để giúp đỡ hiểu hiết thay đổi khí hậu nước biển dâng đánh giá AR5 IPCC [7] CMIP5 trở thành công cụ để nghiên cứu ảnh hưởng SST lịch sử dự báo biến đổi khí hậu tương lai [8, 9] Mặc dù có nhiều nghiên cứu giới thay đổi SST, song nghiên cứu cho khu vực biển Đơng Việt Nam chưa có nhiều Bài báo lần nghiên cứu Việt Nam việc sử dụng số liệu CMIP5 độ phân giải cao số liệu quan trắc toàn cầu để nghiên cứu đánh giá biến đổi SST lịch sử suốt kỷ XX dự báo thay đổi SST kỷ XXI kịch phát thải khí nhà kính RCP 8.5, RCP 4.5 RCP 2.6 Khu vực, số liệu phương pháp nghiên cứu 2.1 Khu vực số liệu nghiên cứu Khu vực nghiên cứu báo khu vực Biển Đơng, biển rìa lục địa phần Thái Bình Dương, trải rộng từ Singapore tới eo biển Đài Loan bao phủ diện tích khoảng 3.447.000 km² Số liệu đầu SST trung bình tháng từ 20 mơ hình tồn cầu (GCM) dự án CMIP5 Bốn thực nghiệm nghiên cứu sử dụng báo Một thực nghiệm nghiên cứu biến đổi SST lịch sử suốt kỷ XX (1911 - 2005) kịch phát thải tương lai cho kỷ XXI thông qua UPCC AR5 RCP 8.5, RCP 4.5 RCP 2.6 tương ứng với phát thải khí nhà kính cao hơn, trung bình thấp Thực nghiệm nghiên cứu lịch sử khoảng thời gian 1911 - 2005 cung cấp kết mô SST sở quan trắc tác động người tự nhiên Các dự đoán SST tương lai cho thời gian 2006 - 2100 bao gồm RCPs RCP 8.5, RCP 4.5 RCP 2.6 Cụ thể kịch RCP 8.5 giả thiết tăng dân số cao nhu cầu lượng cao mà sách biến đổi khí hậu Do dẫn đến đường phát thải khí nhà kính cao nhất, mang lại khoảng tác động xạ 8.5 Wm-2 vào năm 2100 [10] Còn kịch RCP 4.5 tác động xạ ổn định khoảng 4.5 Wm-2 vào năm 2100 mà không vượt giá trị [11], điều mang đến kịch ổn định trung bình Cuối cùng, RCP 2.6 có tác động xạ cực đại Wm-2 trước 2100 sau giảm xuống cịn 2.6 Wm-2 vào năm 2100 kịch phát thải thấp [12] Số liệu đầu SST trung bình tháng từ CMIP5 tham khảo http://cmip-pcmdi.llnl.gov/index.html Để đánh giá xác mơ hình, kết mơ SST trung bình tháng điểm lưới mơ hình so sánh với số liệu SST quan trắc từ Trung tâm số liệu SST toàn cầu Hadley suốt thời gian 1911 - 2005 (HadISST) Đây số liệu quan trắc SST trung bình tháng với độ phân giải 1,00 × 1,00 [13] Nghiên cứu chuyển giao, ứng dụng khoa học công nghệ sử dụng hợp lý tài nguyên, bảo vệ môi trường phát triển bền vững 2.2 Phương pháp nghiên cứu Trong mục này, cung cấp tổng quan mơ hình phân tích, mơ lịch sử phương pháp luận chung để phân tích đánh giá kết Nghiên cứu sử dụng liệu từ nhiều mơ mơ hình từ kho lưu trữ CMIP5 Các thực nghiệm CMIP5 thực 20 nhóm mơ hình với mục đích tìm hiểu sâu biến đổi SST khứ tương lai khu vực biển Đông CMIP5 cải tiến nhiều so với thử nghiệm giai đoạn trước (CMIP3) Cụ thể CMIP5 có nhiều trung tâm mơ hình tham gia hơn, mơ hình GCM chạy độ phân giải khơng gian cao với số mơ hình có quy trình tồn diện Do điều làm cho CMIP5 hy vọng mang lại kỹ tốt Bảng cung cấp tổng quan mơ hình sử dụng Các mơ hình kết hợp khí - đại dương Bảng Danh sách 20 CMIP5 GCM sử dụng nghiên cứu Tên mơ hình ACCESS1.0 ACCESS-1.3 Can-ESM2 CCSM4 CESM1-CAM5 CMCC-CM CSIRO Mk3.6.0 GFDL-CM3 GFDL-ESM2G GFDL-ESM2M GISS-E2-H GISS-E2H/E2-R HADGEM2-A0 HADGEM2-ES IPSL-CM5A-MR IPSL-CM5A-LR MIROC5 MPI-ESM-LR MPI-ESM-MR Độ phân giải theo phương ngang (Vĩ độ x Kinh độ) 1,875 x 1,25 1,875 x 1,25 2,8 x 2,8 1,25 x 0,94 1,4 x 1,4 1,4 x 1,4 1,8 x 1,8 2,5 x 2,0 2,5 x 2,0 2,5 x 2,0 2,5 x 2,0 2,5 x 2,0 1,875 x 1,25 1,875 x 1,25 2,5 x 1,25 3,75 x 1,8 1,4 x 1,4 1,9 x 1,9 1,9 x 1,9 Số mực thẳng đứng mơ hình 38 38 35 26 26 31 18 48 48 48 40 40 60 60 21 39 40 47 47 Tên quốc gia phát triển mơ hình Úc Úc Canada Mỹ Mỹ Pháp Úc Mỹ Mỹ Mỹ Mỹ Mỹ Anh Anh Pháp Pháp Nhật Bản Đức Đức Các mơ hình chọn bao gồm nhiều mơ hình loại mơ hình phát triển từ nhiều trung tâm nghiên cứu khí hậu lớn giới Các mô cho lịch sử thực theo mô hình kết hợp đại dương - khí Các mơ hình ước tính lịch sử thay đổi thành phần khí từ nguồn tự nhiên nhân tạo, núi lửa, khí nhà kính (GHG) aerosol, thay đổi lượng mặt trời lớp phủ đất liền Chỉ loại khí nhà kính khơng khí người gây quy định sử dụng chung cho tất mơ hình Dữ liệu từ mô CMIP5 lịch sử đánh giá nghiên cứu Các đánh giá mô lịch sử thường thực khoảng thời gian từ bắt đầu cách mạng công nghiệp đến gần (1901 - 2005) Dự báo cho tương lai cho Nghiên cứu chuyển giao, ứng dụng khoa học công nghệ sử dụng hợp lý tài nguyên, bảo vệ môi trường phát triển bền vững giai đoạn 2006 - 2100 lấy từ kịch phát thải RCP Do có độ phân giải không gian khác GCM, tất số liệu đầu mơ hình nội suy thành độ phân giải đồng 1,00 × 1,00 thơng qua nội suy song tuyến Đây phương pháp mà sử dụng phổ biến nhiều nghiên cứu giới [14, 15, 16, 17, 18] Để giảm sai số kết liên quan đến việc lựa chọn ngẫu nhiên mơ hình, phương pháp trung bình tổ hợp nhiều mơ hình CMIP5 áp dụng để tính tốn phân tích Xu biến đổi SST trung bình năm, trung bình mùa hè mùa đơng cho khu vực biển Đơng Việt Nam tính toán để định lượng tốc độ biến đổi hạn dài SST suốt kỷ XX kỷ XXI Để đánh giá mơ hình, số phương pháp thống kê sử dụng nghiên cứu sai số tuyệt đối trung bình (MAE) Kết nghiên cứu 3.1 Nhiệt độ bề mặt biển kỷ XX Hình so sánh phân bố giá trị SST Biển Đơng trung bình năm thời gian 1911 - 2005 quan trắc HadISST (Hình 1a) kết từ trung bình tổ hợp nhiều mơ hình từ CMIP5 (Hình 1b) cho khu vực Biển Đơng Việt Nam Nhìn chung, CMIP5 nắm bắt tốt đặc trưng biến đổi SST trung bình năm với phân bố tăng dần từ Bắc vào Nam Biển Đông với giá trị SST trung bình dao động từ 25 - 29 0C Tuy nhiên so với giá trị quan trắc CMIP5 có giá trị thấp hầu hết khu vực Biển Đông khoảng 0,2 - 0,3 0C Hình 1: So sánh SST (0C) Biển Đơng trung bình năm số liệu quan trắc HadISST (a) kết trung bình tổ hợp nhiều mơ hình từ CMIP5 (b) Giá trị phân bố SST Biển Đông trung bình tháng mùa hè (6, 7, 8) tính tốn từ quan trắc Hadley (HadISST) (Hình 1a) kết trung bình tổ hợp nhiều mơ hình từ CMIP5 (Hình 1b) cho khu vực Biển Đông Việt Nam thể để so sánh Hình Đặc trưng bật mùa SST Biển Đơng có hình thành khu vực nước trồi vùng biển Nam Trung Bộ với giảm đột ngột SST xuống cịn trung bình khoảng 28 0C CMIP5 mô tốt đặc trưng mùa Tuy nhiên, so với giá trị quan trắc CMIP5 có giá trị thấp hầu hết khu vực Biển Đông khoảng 0,2 - 0,3 0C Nghiên cứu chuyển giao, ứng dụng khoa học công nghệ sử dụng hợp lý tài nguyên, bảo vệ môi trường phát triển bền vững Hình 2: So sánh SST (0C) biển Đơng trung bình tháng mùa hè (6, 7, 8) số liệu quan trắc HadISST (a) kết trung bình tổ hợp nhiều mơ hình từ CMIP5 (b) Hình so sánh phân bố SST Biển Đơng trung bình tháng mùa Đơng (12, 1, 2) tính tốn từ quan trắc (Hình 2a) kết trung bình tổ hợp nhiều mơ hình từ CMIP5 (Hình 2b) cho khu vực Biển Đông Việt Nam Không giống nhu mùa hè, SST thời kỳ có phân bố rõ rệt với đặc điểm điểm tăng dần từ Bắc vào Nam CMIP5 cho tốt đặc trưng biến đổi SST Tuy nhiên, so với giá trị quan trắc CMIP5 có giá trị thấp hầu hết khu vực Biển Đơng khoảng 0,2 - 0,3 0C Hình 3: So sánh SST (0C) Biển Đơng trung bình tháng mùa Đơng (12, 1, 2) số liệu quan trắc HadISST (a) kết trung bình tổ hợp nhiều mơ hình từ CMIP5 (b) Để biết xác phân bố chệnh lệch giá trị phân bố SST Biển Đông CMIP5 quan trắc HadISST, tác giả tính tốn chênh lệch giá trị SST trung bình hàng năm (Hình 4a) mùa hè (Hình 4b) mùa đơng (Hình 4c) CMIP5 quan trắc HadISST Đối với SST trung bình hàng năm theo mùa, CMIP5 có độ chệch thấp giá trị quan trắc HadISST khoảng từ -0,2 0C đến -0,8 0C hầu hết khu vực, đặc biệt phía Bắc Biển Đơng Trong CMIP5, xu hướng lạnh lớn xảy khu vực thuộc vịnh Bắc Bộ vào mùa đông mùa hè, xu hướng ấm lớn xảy vùng phía Nam vào mùa hè Nghiên cứu chuyển giao, ứng dụng khoa học công nghệ sử dụng hợp lý tài nguyên, bảo vệ môi trường phát triển bền vững Hình 4: Độ chênh lệch giá trị SST (0C) Biển Đông từ CMIP5 so với quan trắc HadISST cho trung bình (a) hàng năm, (b) mùa Hè (tháng - tháng (JJA)) (c) mùa đông (tháng 12 - tháng năm sau (DJF)) Hình thể xu SST Biển Đơng trung bình hàng năm theo khơng gian kỷ XX tính tốn dựa quan trắc HadISST trung bình tổ hợp nhiều mơ hình CMIP5 Cả quan trắc mơ hình cho thấy xu nóng lên hầu hết khu vực Biển Đơng với tốc độ có giá lớn xảy Biển Đông khoảng 0,9 0C/10 năm So với quan trắc, CMIP5 cho giá trị tốc độ tăng SST thấp hầu hết khu vực Biển Đông Riêng số khu vực ven biển vịnh Bắc Bộ kết mơ CMIP5 cho xu lạnh Hình 5: Xu SST (0C/10 năm) Biển Đông trung bình năm kỷ XX (1911 - 2005) tính tốn từ (a) quan trắc HadISST (b) CMIP5 Do có hạn chế cố hữu quan trắc vào đầu kỷ XX, xu hướng nhiệt độ nửa sau kỷ XX (1956 - 2005) tính tốn phân tích riêng thêm (Hình 6) Trong nửa kỷ qua, ấm lên ngày nhanh hầu hết khu vực Biển Đông Kết quan trắc cho thấy ấm lên lớn xảy phía Biển Đơng Có xu hướng ấm lên đáng kể vùng biển vịnh Bắc Bộ Nam Bộ Đối với toàn kỷ XX, CMIP5 đánh giá thấp xu hướng ấm lên phía Bắc hầu hết Biển Đông Nghiên cứu chuyển giao, ứng dụng khoa học công nghệ sử dụng hợp lý tài nguyên, bảo vệ môi trường phát triển bền vững Hình 6: Xu SST (0C/10 năm) Biển Đơng trung bình năm nửa cuối kỷ XX (1956 - 2005) tính tốn từ (a) quan trắc HadISST (b) CMIP5 Hình 7: So sánh xu SST (0C/10 năm) Biển Đơng trung bình tháng mùa hè (JJA) mùa đông (DJF) kỷ XX (1911 - 2005) quan trắc HadISST trung bình tổng hợp đa mơ hình CMIP5 Để phân tích thay đổi theo mùa xu SST kỷ XX, tác giả tính tốn xu SST trung bình cho tháng mùa hè mùa đơng từ quan sát HadISST so với kết mơ tổ hợp đa mơ hình CMIP5 (Hình 7) Từ số liệu quan trắc mơ hình, SST Nghiên cứu chuyển giao, ứng dụng khoa học công nghệ sử dụng hợp lý tài nguyên, bảo vệ môi trường phát triển bền vững có xu hướng nóng lên nhiều suốt mùa Các xu nóng lên SST có tốc độ lớn xảy phía Nam Biển Đơng vào mùa hè khoảng 0,7 - 0,9 0C/10 năm Ngược lại vào mùa đơng tốc độ tăng SST nhanh xảy khu vực phía Bắc Biển Đông khoảng 0,08 - 0,2 0C/10 năm Riêng khu vực thuộc vịnh Bắc Bộ xu tăng SST kỷ XX chậm so với khu vực khác mùa Tuy nhiên toàn kỷ XX, so với giá trị quan trắc CMIP5 cho xu tăng SST thấp HadISST cho tất mùa đông mùa hè năm Trong giai đoạn nửa cuối kỷ XX (1956 - 2005), HadISST thể gia tăng SST tất mùa, với nóng lên mạnh vào tháng mùa đông 3.2 Nhiệt độ bề mặt biển kỷ 21 SST dự báo trong tương lai khu vực Biển Đơng nói chung theo ba kịch phát thải thể Hình Hai kịch RCP 8.5 RCP 4.5 cho thấy tăng dần SST hàng năm kỷ XXI Trong đó, RCP 2.6 kịch giảm thiểu phát thải thấp Các kết dự báo từ Hình cho thấy tốc độ tăng SST thấp kịch Nhìn chung từ kịch vào cuối kỷ XXI, SST trung bình năm Biển Đông tăng 0,5 - 2,50C so với trung bình nhiều năm Trong theo kịch RCP 2.6, SST tăng năm 2040, sau ổn định chí giảm nhẹ Điều cho thấy hiệu chiến lược giảm thiểu khí hậu dự kiến, đồng thời phản ánh phần lớn việc thiết kế kịch RCP mức độ xạ Ngoài ra, thời gian ngắn (trước năm 2030), giá trị SST theo RCP 2.6 lớn theo RCP 4.5 RCP 8.5 xạ thấp Hình 8: Chuỗi thời gian SST Biển Đơng trung bình năm giai đoạn 1976 2099 Các kịch phát thải RCP 8.5, RCP 4.5 RCP 2.6 cho dự báo tương lai (2006 - 2099) tương ứng với màu xanh lam, đỏ vàng (a) hiển thị giá trị trung bình SST (b) hiển thị dị thường SST so với khí hậu Hình minh họa kết tính tốn chênh lệch SST giai đoạn nửa đầu (2006 2055) nửa cuối (2050 - 2099) kỷ XXI để xác định nơi có thay đổi lớn so với lịch sử kỷ XX theo ba kịch phát thải Tác giả nhận thấy SST cao đáng kể vào cuối kỷ XXI so với năm thập kỷ vào cuối kỷ XX Sự chênh lệch nhiệt độ thể mơ hình khơng gian qn ba kịch Đối với RCP 4,5 8,5, mức tăng nhiệt độ lớn xảy hầu khắp Biển Đông, với mức tăng nhỏ nửa đầu kỷ XXI Trong thay đổi SST tất nhiên nhỏ theo kịch RCP 2.6, nửa đầu kỷ trải qua thay đổi SST tương đối nhỏ so với nửa cuối kỷ Nghiên cứu chuyển giao, ứng dụng khoa học công nghệ sử dụng hợp lý tài nguyên, bảo vệ mơi trường phát triển bền vững Hình 9: Chênh lệch SST (0C) Biển Đơng trung bình năm giai đoạn 2006 2055 (hình trên) 2050 - 2099 (hình dưới) kỷ XXI ba kịch phát thải dựa dự báo CMIP5: RCP (trái) 2.6, (giữa) 4.5 (phải) 8.5 Kết thảo luận Mục tiêu nghiên cứu đánh giá hiệu 20 CMIP5 GCM việc mô thay đổi nhiệt độ bề mặt biển (SST) Biển Đông kỷ XX liên quan đến liệu quan trắc So với quan trắc, kết từ CMIP5 cho giá trị SST trung bình năm mùa nhỏ hầu hết khu vực Biển Đông với giá trị lớn phía Bắc Biển Đơng vịnh Bắc Bộ Theo mùa, chênh lệch lớn xảy vào mùa hè nhỏ vào mùa đơng, ngụ ý mơ hình khơng thể tốt vào mùa hè đặc biệt khu vực phía Bắc Biển Đơng Sự chênh lệch mơ hình thiếu hụt mơ hình CMIP5 cịn tồn việc đánh giá mơ hình GCM để xác định tổ hợp tốt chủ đề để nghiên cứu tương lai Sự chệnh lệch mơ hình CMIP5 so với giá trị quan trắc tìm vài nghiên cứu trước [19] cho biết nửa số 21 mơ hình CMIP5 cho chênh lệch âm so với quan trắc khu vực Ấn Độ Dương Sai số mô SST cho khu vực phía Tây Ấn Độ Dương cho biết liên quan đến yếu gió mùa mùa hè [20, 21] Tuy nhiên, chế gây sai số SST khu vực Biển Đông chưa nghiên cứu nhiều Trong kết tác giả, xu SST trung bình theo mùa hàng năm Biển Đơng CMIP5 cho thấy xu SST ấm lên có tốc độ nhỏ so với giá trị tính tốn từ quan trắc HadISST Các dự báo SST tương lai cho thấy Biển Đơng tiếp tục nóng lên kỷ XXI Xu hướng nóng lên lớn xảy nửa cuối kỷ XXI Vào cuối kỷ XXI, SST dự báo tăng 0,5 - 2,5 0C, với nóng lên lớn phía Đơng Biển Đơng Sự tăng nhanh 10 Nghiên cứu chuyển giao, ứng dụng khoa học công nghệ sử dụng hợp lý tài nguyên, bảo vệ môi trường phát triển bền vững SST kết phân tích dự báo kịch RCP 8.5 phân tích làm tình trạng suy thối mơi trường biển trầm trọng khu vực tương lai Nghiên cứu chi tiết q trình dịng chảy đại dương, khác thông lượng ẩn nhiệt thơng lượng hiển nhiệt thời kỳ gió mùa, độ sâu đường nhiệt, thay đổi độ phân giải mơ hình gây thay đổi SST Biển Đông chủ đề nghiên cứu quan trọng tương lai Kết luận Nghiên cứu đánh giá hiệu 20 CMIP5 GCM việc mô thay đổi nhiệt độ bề mặt biển Biển Đông Việt Nam kỷ XX so với liệu quan trắc Đối với nhiệt độ trung bình theo mùa năm, GCM cho thấy kết mô thấp so giá trị quan trắc hầu hết khu vực Biển Đông, đặc biệt khu vực phía Tây Bắc Biển Đơng Cả số liệu quan trắc CMIP5 biểu xu nóng lên SST kỷ XX với nóng lên nhanh chóng nửa sau kỷ Tuy nhiên, xu SST trung bình hàng năm từ CMIP5 tăng với tốc độ nhỏ tốc độ tăng tính từ số liệu quan trắc Các dự báo SST tương lai cho thấy Biển Đông tiếp tục nóng lên kỷ XXI Các kịch RCP 8.5 RCP 4.5 cho thấy gia tăng ổn định nhiệt độ hàng năm kỷ XXI với tốc độ 0,3 0C 0,1 0C/10 năm Xu hướng nóng lên lớn xảy nửa cuối kỷ XXI Vào cuối kỷ XXI, SST dự báo tăng 0,5 - 2,5 0C, với nóng lên lớn phía Đơng Biển Đơng Sự gia tăng SST nghiêm trọng dự báo khn khổ RCP 8.5 làm trầm trọng tình trạng suy thối mơi trường biển khu vực Lời cảm ơn: Tác giả chân thành cảm ơn tổ chức cung cấp số liệu mơ đầu từ mơ hình số liệu quan trắc mà nghiên cứu sử dụng báo TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] IPCC (2013) Climate Change 2013: The Physical Science Basis Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Stocker, T F., D Qin, G.-K Plattner, M Tignor, S K Allen, J Boschung, A Nauels, Y Xia, V Bex and P M Midgley (eds.)] Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA, 1535 pp, doi: 10.1017/CBO9781107415324 [2] https://www.ncdc.noaa.gov/cag/time-series/global/globe/ocean/ytd/12/1880-2017 [3] Levitus, S., Antonov, J I., Boyer, T P., Baranova, O K., Garcia, H E and co-authors (2012) World ocean heat content and thermosteric sea level change (0 - 2000 m), 1955 - 2010 Geophys Res Lett [4] Intergovernmental Panel on Climate Change (2013) Climate Change 2013: The Physical Science Basis Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change Stocker TF, Qin D, Plattner G-K, Tignor M, Allen SK, et al., editors Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA [5] IPCC (2007) Climate Change 2007: The Physical Science Basis Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Solomon, S., D Qin, M Manning, Z Chen, M Marquis, K B Averyt, M Tignor and H L Miller (eds.)] Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA [6] FAO (2012) Food and Agriculture Organization Of The United Nations: The State of World Fisheries and Aquaculture Rome (ISBN 978-92-5107225-7) Nghiên cứu chuyển giao, ứng dụng khoa học công nghệ sử dụng hợp lý tài nguyên, bảo vệ môi trường phát triển bền vững 11 [7] Stocker, Qin, Plattner, Tignor, Allen, Boschung, Nauels, Xia, Bex, Midgley (2014) Climate change 2013: The physical science basis In proceedings of the Agu fall meeting, Sanfrancisco, CA, USA, 15 - december 2014; pp 1022 - 1025 [8] Meehl, Covey, Taylor, Delworth, Stouffer, Latif, Mcavaney and Mitchell (2007) The WCRP CMIP3 multimodel dataset: a new era in climate change research Bull Am Meteorol Soc., 88, 1383 - 1394, doi:10.1175/bams-88-9-1383 [9] Taylor, S Ronald, A Meehl (2012) An overview of CMIP5 and the experiment design Bull Am Meteorol Soc., 93, 485 - 498, doi:10.1175/bams-d-11-00094.1 [10] Riahi et al., (2011): RCP 8.5 - a scenario of comparatively high greenhouse gas emissions Climatic change, 109, 33 - 57, doi:10.1007/s10584-011-0149-y [11] Thomson et al., (2011): RCP4.5: A pathway for stabilization of radiative forcing by 2100 Climatic change, 109, 77 - 94, doi:10.1007/s10584-011-0151-4 [12] Van vuuren et al., (2011) The representative concentration pathways: An overview Climatic change, 109, - 31, doi:10.1007/s10584-011-0148-z [13] Rayner, E Parker, Horton, Folland, Alexander, Rowell, Kent and Kaplan (2003) Global analyses of sea surface temperature, sea ice, and night marine air temperature since the late nineteenth century J Geophys Res., 108, 4407, doi:10.1029/2002jd002670 [14] Alkama, Marchand, Ribes and Decharme (2013) Detection of global runoff changes: results from observations and CMIP5 experiments, hydrol Earth syst Sci., 17(7), 2967 - 2979, doi:10.5194/ hess1729672013 [15] Hsu, T Li, Murakami, A Kitoh (2013) Future change of the global monsoon revealed from 19 CMIP5 models J Geophys Res Atmos., 118, 1247 - 1260, doi:10.1002/jgrd.50145 [16] Huang, D Q., J Zhu, Y C Zhang and A N Huang (2013) Uncertainties on the simulated summer precipitation over eastern china from the CMIP5 models J Geophys Res Atmos., 118, 9035 - 9047, doi:10.1002/jgrd.50695 [17] Qu, X, G Huang and W Zhou (2013) Consistent responses of East Asian summer mean rainfall to global warming in CMIP5 simulations Theor Appl Climatol., - 9, doi:10.1007/s0070401309959 [18] Wang and Chen (2013) A CMIP5 multimodel projection of future temperature, precipitation, and climatological drought in China Int J Climatol., doi:10.1002/joc.3822 [19] Tachibana, Iizuka, Kodama, Moteki, Manda, Yamada, Ishida, Fathrio, (2017) Assessment of western indian ocean SST bias of CMIP5 models J Geophys Res C ocean Jgr 2017, 122, 3123 - 3140 [20] Levine, C., A G Turner, Marathayil and M Martin (2013) The role of northern Arabian sea surface temperature biases in CMIP5 model simulations and future projections of Indian summer monsoon rainfall Clm Dyn., 41, 155 - 172, doi:10.1007/s00382-012-1656-x [21] Li, Xie and Du (2015a) Monsoon-induced biases of climate models over the tropical Indian ocean J Clim., 28, 3058 - 3072, doi:10.1175/jcli-d-14-00740.1 Ngày chấp nhận đăng: 10/11/2021 Người phản biện: TS Chu Thị Thu Hường 12 Nghiên cứu chuyển giao, ứng dụng khoa học công nghệ sử dụng hợp lý tài nguyên, bảo vệ môi trường phát triển bền vững ... CMIP5 GCM việc mô thay đổi nhiệt độ bề mặt biển (SST) Biển Đông kỷ XX liên quan đến liệu quan trắc So với quan trắc, kết từ CMIP5 cho giá trị SST trung bình năm mùa nhỏ hầu hết khu vực Biển Đông. .. cứu đánh giá hiệu 20 CMIP5 GCM việc mô thay đổi nhiệt độ bề mặt biển Biển Đông Việt Nam kỷ XX so với liệu quan trắc Đối với nhiệt độ trung bình theo mùa năm, GCM cho thấy kết mô thấp so giá trị... định nơi có thay đổi lớn so với lịch sử kỷ XX theo ba kịch phát thải Tác giả nhận thấy SST cao đáng kể vào cuối kỷ XXI so với năm thập kỷ vào cuối kỷ XX Sự chênh lệch nhiệt độ thể mơ hình khơng