Nghiên cứu đánh giá tác động của thay đổi thảm phủ và biến đổi khí hậu đến dòng chảy trên lưu vực sông Cả.Nghiên cứu đánh giá tác động của thay đổi thảm phủ và biến đổi khí hậu đến dòng chảy trên lưu vực sông Cả.Nghiên cứu đánh giá tác động của thay đổi thảm phủ và biến đổi khí hậu đến dòng chảy trên lưu vực sông Cả.Nghiên cứu đánh giá tác động của thay đổi thảm phủ và biến đổi khí hậu đến dòng chảy trên lưu vực sông Cả.Nghiên cứu đánh giá tác động của thay đổi thảm phủ và biến đổi khí hậu đến dòng chảy trên lưu vực sông Cả.Nghiên cứu đánh giá tác động của thay đổi thảm phủ và biến đổi khí hậu đến dòng chảy trên lưu vực sông Cả.Nghiên cứu đánh giá tác động của thay đổi thảm phủ và biến đổi khí hậu đến dòng chảy trên lưu vực sông Cả.Nghiên cứu đánh giá tác động của thay đổi thảm phủ và biến đổi khí hậu đến dòng chảy trên lưu vực sông Cả.Nghiên cứu đánh giá tác động của thay đổi thảm phủ và biến đổi khí hậu đến dòng chảy trên lưu vực sông Cả.Nghiên cứu đánh giá tác động của thay đổi thảm phủ và biến đổi khí hậu đến dòng chảy trên lưu vực sông Cả.Nghiên cứu đánh giá tác động của thay đổi thảm phủ và biến đổi khí hậu đến dòng chảy trên lưu vực sông Cả.
BỘ TÀI NGUN VÀ MƠI TRƯỜNG VIỆN KHOA HỌC KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN VÀ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU Nguyễn Thanh Bằng NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA THAY ĐỔI THẢM PHỦ VÀ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU ĐẾN DỊNG CHẢY TRÊN LƯU VỰC SÔNG CẢ LUẬN ÁN TIẾN SĨ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU Hà Nội, 2022 Nguyễn Thanh Bằng NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA THAY ĐỔI THẢM PHỦ VÀ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU ĐẾN DỊNG CHẢY TRÊN LƯU VỰC SƠNG CẢ Ngành: Biến đổi khí hậu Mã số: 9440221 LUẬN ÁN TIẾN SĨ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU Tác giả Luận án Đại diện tập thể h Nguyễn Thanh Bằng PGS.TS Doãn H Hà Nội, 2022 LỜI CAM ĐOAN Nghiên cứu sinh cam đoan cơng trình nghiên cứu của riêng tác giả, kết nghiên cứu ĐƯợc trình bày Luận án trung thực, khách quan CHƯa từng đê bảo vẹ bất ky học vi Nghiên cứu sinh cam đoan rằng mọi sự giúp cho viẹc thực hiẹn Luận án ĐƯợc cám ơn, thơng tin trích dẫn luận án đều ĐƯợc chi rõ nguồn gốc./ TÁC GIẢ Nguyễn Thanh Bằng LỜI CẢM ƠN Luận án ĐƯợc thực hiện Viện Khoa học Khí TƯợng Thủy văn Biến đổi khí hậu DƯới sự HƯớng dẫn khoa học của PGS.TS Doãn Hà Phong PGS.TS Bùi Tiến Diẹu Nghiên cứu sinh xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất tới thầy, cô giúp tác giả tư đinh HƯớng khoa học ban đầu tận tình hƯớng dẫn, giúp đơ, tạo điều kiẹn thuận lợi cho nghiên cứu sinh suốt trình thực hiẹn Luận án Nghiên cứu sinh trân trọng cảm ơn Lãnh đạo, cán bộ, giảng viên, cơ quan, đơn vi, đặc biẹt Bộ mơn Biến đổi khí hậu Phịng Nghiên cứu Cơng nghẹ Khí TƯợng Thuỷ văn Biến đổi khí hậu thuộc Viẹn Khoa học Khí tƯợng Thủy văn Biến đổi khí hậu, TRƯờng Đại học Đông Nam Na Uy (USN) giúp đơ, hỗ trợ nghiên cứu sinh suốt trình thực hiẹn Luận án Nghiên cứu sinh chân thành cảm ơn Lãnh đạo Viẹn Khoa học Khí TƯợng Thủy văn Biến đổi khí hậu, Lãnh đạo anh chi em đờng nghiẹp Phịng Nghiên cứu Cơng nghẹ Khí TƯợng Thuỷ văn Biến đổi khí hậu tạo điều kiẹn tốt nhất về thời gian đê tác giả có thê hoàn thành Luận án Cuối cùng, nghiên cứu sinh xin gửi lời cảm ơn đồng nghiẹp, bạn bè, gia đình NGƯời thân động viên, giúp hồn thành Luận án này./ TÁC GIẢ Nguyễn Thanh Bằng v MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết luận án Mục tiêu luận án Đối tượng phạm vi nghiên cứu 3.1 Phạm vi nghiên cứu 3.2 Đối tượng nghiên cứu Câu hỏi nghiên cứu Luận điểm bảo vệ Hướng tiếp cận phương pháp nghiên cứu luận án 6.1 Hướng tiếp cận luận án 6.2 Phương pháp nghiên cứu luận án Ý nghĩa khoa học thực tiễn luận án 7.1 Ý nghĩa khoa học 7.2 Ý nghĩa thực tiễn 8 Đóng góp luận án Cấu trúc luận án CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA THAY ĐỔI THẢM PHỦ VÀ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU ĐẾN DỊNG CHẢY TRÊN LƯU VỰC SÔNG CẢ 1.1 Một số khái niệm chung 1.1.1 Khái niệm thảm phủ thay đổi thảm phủ 1.1.2 Khái niệm biến đổi khí hậu 10 1.1.3 Khái niệm đánh giá tác động 11 1.1.4 Tổng quan lưu vực sông Cả 13 1.2 Các nghiên cứu mơ biến động thảm phủ ngồi nước 14 1.2.1 Các nghiên cứu giới mô biến động thảm phủ 15 1.2.2 Các nghiên cứu nước mô biến động thảm phủ 23 1.3 Các nghiên cứu nước đánh giá tác động thảm phủ tới dịng chảy lưu vực sơng 27 1.3.1 Các nghiên cứu giới đánh giá tác động thảm phủ tới dịng chảy lưu vực sơng 27 vi 1.3.2 Các nghiên cứu nước đánh giá tác động thảm phủ tới dịng chảy lưu vực sơng 30 1.4 Các nghiên cứu nước đánh giá tác động biến đổi khí hậu tới dịng chảy lưu vực sơng 37 1.4.1 Các nghiên cứu giới đánh giá tác động biến đổi khí hậu tới dịng chảy lưu vực sơng 37 1.4.2 Các nghiên cứu nước đánh giá tác động biến đổi khí hậu tới dịng chảy lưu vực sông 41 1.5 Tiểu kết chương 45 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ KHOA HỌC, PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA THAY ĐỔI THẢM PHỦ VÀ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU ĐẾN DỊNG CHẢY LƯU VỰC SƠNG CẢ 48 2.1 Cơ sở khoa học đánh giá tác động thay đổi thảm phủ biến đổi khí hậu đến dịng chảy lưu vực sơng 48 2.1.1 Cơ sở khoa học mô thảm phủ dựa chuỗi Markov hệ tự hành dạng tế bào Cellular Automata 48 2.1.1.1 Phương pháp phân loại thảm phủ 48 2.1.1.2 Phương pháp mơ phỏng, dự tính biến động trạng thái thảm phủ phân tích chuỗi Markov 50 2.1.1.3 Phương pháp mô biến động thảm phủ theo không gian hệ tự hành dạng tế bào Cellular Automata 53 2.1.1.4 Phương pháp kiểm định 55 2.1.2 Cơ sở khoa học đánh giá định lượng tác động biến động thảm phủ biến đổi khí hậu tới dịng chảy lưu vực sơng 56 2.1.2.1 Mô dịng chảy lưu vực mơ hình SWAT 56 2.1.2.2 Phương pháp hiệu chỉnh kiểm định mơ hình SWAT 62 2.2 Phương pháp đánh giá tác động thay đổi thảm phủ biến đổi khí hậu đến dịng chảy lưu vực sông Cả 64 2.2.1 Khung nghiên cứu 64 2.2.2 Quy trình mơ thay đổi thảm phủ dự tính kịch thảm phủ tương lai 66 2.2.2.1 Xử lý phân loại thảm phủ 66 2.2.2.2 Tạo ma trận xác suất chuyển đổi, Ma trận diện tích chuyển đổi .70 2.2.2.3 Tạo đồ tính phù hợp 71 vii 2.2.2.4 Mô sử dụng đất/thảm phủ 72 2.2.2.5 Kiểm định mơ hình 73 2.2.3 Phương pháp Delphi xác định tác nhân mô thay đổi thảm phủ không gian 73 2.2.4 Quy trình mơ dịng chảy lưu vực tác động thay đổi thảm phủ biến đổi khí hậu 75 2.2.4.1 Phân chia lưu vực 76 2.2.4.2 Phân tích đơn vị thủy văn 76 2.2.4.3 Thiết lập biến tính tốn chạy mơ hình 77 2.2.4.4 Các thông số lựa chọn 78 2.2.4.5 Hiệu chỉnh kiểm định mơ hình mơ 79 2.3 Dữ liệu sử dụng 80 2.3.1 Dữ liệu sử dụng mô thay đổi thảm phủ dự tính thảm phủ tương lai 80 2.3.1.1 Dữ liệu viễn thám 80 2.3.1.2 Mơ hình số độ cao – DEM 81 2.3.1.3 Dữ liệu trạng sử dụng đất 82 2.3.1.4 Dữ liệu quy hoạch sử dụng đất 83 2.3.1.5 Dữ liệu thực địa 84 2.3.2 Dữ liệu sử dụng mơ dịng chảy lưu vực tác động thay đổi thảm phủ biến đổi khí hậu 85 2.3.2.1 Dữ liệu địa hình 85 2.3.2.2 Dữ liệu đất 86 2.3.2.3 Dữ liệu sử dụng đất 88 2.3.2.4 Dữ liệu khí tượng 89 2.3.2.5 Dữ liệu dòng chảy thực đo 89 2.3.2.6 Kịch biến đổi khí hậu lưu vực sơng Cả 89 2.4 Tiểu kết chương 96 CHƯƠNG 3: ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA THAY ĐỔI THẢM PHỦ VÀ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU ĐẾN DỊNG CHẢY LƯU VỰC SƠNG CẢ 97 3.1 Mô thay đổi thảm phủ theo không gian, thời gian cho lưu vực sông Cả 97 3.1.1 Phân loại thảm phủ 97 3.1.2 Tính tốn ma trận xác suất chuyển đổi, ma trận diện tích chuyển đổi .99 viii 3.1.3 Xác định tác nhân, ràng buộc để mô thay đổi thảm phủ mặt không gian 101 3.1.4 Lập đồ tính phù hợp 109 3.1.5 Mô thảm phủ lưu vực sông Cả năm 2015 115 3.1.6 Kiểm định kết mô 117 3.1.7 Dự tính thảm phủ lưu vực sông Cả năm 2030 117 3.2 Đánh giá tác động thay đổi thảm phủ biến đổi khí hậu đến dịng chảy lưu vực sông Cả 120 3.2.1 Phân chia tiểu lưu vực 120 3.2.2 Phân tích đơn vị thủy văn HRU 122 3.2.3 Thiết lập liệu đầu vào mơ hình 123 3.2.4 Hiệu chỉnh, kiểm định, xác định thông số mơ 124 3.2.4.1 Phân tích độ nhạy thông số 124 3.2.4.2 Hiệu chỉnh, kiểm định kết mô 125 3.2.5 Biến đổi sử dụng đất lưu vực 131 3.2.6 Mô dịng chảy lưu vực sơng Cả tác động thay đổi thảm phủ biến đổi khí hậu 134 3.2.6.1 Dòng chảy năm 134 3.2.6.2 Dòng chảy mùa lũ 135 3.2.6.3 Dòng chảy mùa cạn 136 3.2.6.4 Dòng chảy tháng 138 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 144 TÀI LIỆU THAM KHẢO 148 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Ảnh hưởng độ che phủ rừng đến dòng chảy sông Rào Nậy 33 Bảng 1.2 Ảnh hưởng biến động lớp thảm phủ rừng tới lớp dòng chảy bề mặt.33 Bảng 2.1 Quy tắc KAMET phân tích đánh giá từ chuyên gia sử dụng phương pháp Delphi 75 Bảng 2.2 Tiêu chuẩn phân loại mức độ xác kết mô theo số NSE R2 80 Bảng 2.3 Danh sách nguồn loại liệu sử dụng 81 Bảng 2.4 Các loại đất lưu vực sơng Cả 87 Bảng 2.5 Diện tích rừng năm 2019 tỉnh Nghệ An Hà Tĩnh 88 Bảng 2.6 Sự thay đổi nhiệt độ tối thấp trung bình tháng (oC) trạm khí tượng giai đoạn 2020 – 2039 so với thời kỳ 90 Bảng 2.7 Thay đổi nhiệt độ tối cao trung bình tháng (oC) trạm khí tượng giai đoạn 2020 – 2039 so với thời kỳ 91 Bảng 2.8 Sự thay đổi lượng mưa trung bình tháng trạm khí tượng theo kịch RCP4.5 giai đoạn 2020 – 2039 so với thời kỳ 94 Bảng 2.9 Sự thay đổi lượng mưa trung bình tháng trạm khí tượng theo kịch RCP8.5 giai đoạn 2020 – 2039 so với thời kỳ 94 Bảng 3.1 Đánh giá độ xác phân loại thảm phủ 99 Bảng 3.2 Ma trận xác suất chuyển đổi giai đoạn 2005 - 2010 2010 - 2015 lưu vực sông Cả (%) 100 Bảng 3.3 Ma trận diện tích chuyển đổi giai đoạn 2005 - 2010 2010 - 2015 lưu vực sông Cả (pixel) 101 Bảng 3.4 Bảng câu hỏi vòng Delphi tham vấn ý kiến chuyên gia 104 Bảng 3.5 Mức độ đồng ý chuyên gia vòng Delphi 105 Bảng 3.6 Mức độ đồng ý chuyên gia vòng Delphi 107 Bảng 3.7 Tiêu chuẩn hóa nhân tố theo hàm mờ 109 Bảng 3.8 Giá trị trọng số nhân tố lớp phủ 111 Bảng 3.9 Thống kê hệ số Kappa kết mô 117 Bảng 3.10 Chỉ số đánh giá kết hiệu chỉnh kiểm định 131 Bảng 3.11 Diện tích loại hình sử dụng đất (ha) lưu vực sông Cả năm 2005-2010-2015 2030 từ số liệu Viễn thám mô MCA 132 ... Thanh Bằng NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA THAY ĐỔI THẢM PHỦ VÀ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU ĐẾN DỊNG CHẢY TRÊN LƯU VỰC SƠNG CẢ Ngành: Biến đổi khí hậu Mã số: 9440221 LUẬN ÁN TIẾN SĨ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU Tác giả... giới đánh giá tác động thảm phủ tới dòng chảy lưu vực sông 27 vi 1.3.2 Các nghiên cứu nước đánh giá tác động thảm phủ tới dòng chảy lưu vực sông 30 1.4 Các nghiên cứu nước đánh. .. VỀ ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA THAY ĐỔI THẢM PHỦ VÀ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU ĐẾN DỊNG CHẢY TRÊN LƯU VỰC SÔNG CẢ 1.1 Một số khái niệm chung 1.1.1 Khái niệm thảm phủ thay đổi thảm phủ