Nghiên cứu tác động của biến đổi khí hậu toàn cầu đến một số cực trị khí hậu và hiện tượng khí hậu cực đoan ở việt nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MƠI TRƯỜNG VIỆN KHOA HỌC KHÍ TƯỢNG THUỶ VĂN VÀ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU CHU THỊ THU HƯỜNG NGHIÊN CỨU TÁC ĐỘNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU TỒN CẦU ĐẾN MỘT SỐ CỰC TRỊ KHÍ HẬU VÀ HIỆN TƯỢNG KHÍ HẬU CỰC ĐOAN Ở VIỆT NAM LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA LÝ HÀ NỘI, 2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG VIỆN KHOA HỌC KHÍ TƯỢNG THUỶ VĂN VÀ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU CHU THỊ THU HƯỜNG NGHIÊN CỨU TÁC ĐỘNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU TỒN CẦU ĐẾN MỘT SỐ CỰC TRỊ KHÍ HẬU VÀ HIỆN TƯỢNG KHÍ HẬU CỰC ĐOAN Ở VIỆT NAM Chuyên ngành: Khí tượng Khí hậu học Mã số: 62440222 LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA LÝ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: GS TS Phan Văn Tân TS Hoàng Đức Cường HÀ NỘI, 2014 i LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận án trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tác giả Chu Thị Thu Hường ii LỜI CẢM ƠN Luận án hồn thành Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn Môi trường hướng dẫn khoa học GS TS Phan Văn Tân, trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội TS Hoàng Đức Cường, Trung tâm Dự báo khí tượng thuỷ văn Trung ương Tác giả xin trân trọng bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới hai Thầy hết lịng động viên, tận tình giúp đỡ quan tâm tới bước nghiên cứu luận án Đặc biệt, GS TS Phan Văn Tân tạo điều kiện cho tác giả tham gia đề tài khoa học để phát triển lực nghiên cứu Đồng thời, tác giả sử dụng nguồn số liệu hệ thống máy tính đề tài để thực luận án Tác giả xin trân trọng cảm ơn Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn Mơi trường, Trường Đại học Tài nguyên Môi trường Hà Nội tạo điều kiện thuận lợi trình thực luận án Nhân dịp này, tác giả xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới GS.TSKH Nguyễn Đức Ngữ, GS.TS Nguyễn Trọng Hiệu, GS.TS Trần Tân Tiến, PGS.TS Phạm Vũ Anh, PGS.TS Nguyễn Viết Lành, PGS.TS.Nguyễn Văn Thắng, PGS.TS Nguyễn Văn Tuyên, PGS.TS Nguyễn Đăng Quế, PGS.TS Nguyễn Minh Trường, TS Ngô Đức Thành, TS Vũ Thanh Hằng, TS Trần Quang Đức, TS Mai Văn Khiêm, TS Nguyễn Thị Hiền Thuận, TS Dương Văn Khảm nhà khoa học khác bạn bè đồng nghiệp góp ý chân tình xây dựng nội dung nghiên cứu luận án Cuối cùng, tác xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới bố mẹ, người thân yêu gia đình tác giả, đặc biệt chồng nguồn động viên tinh thần quý giá để tác giả hoàn thành luận án Tác giả iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC .iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT v DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ viii DANH MỤC BẢNG xiv MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Khái niệm 1.1.1 Cực trị khí hậu 1.1.2 Hiện tượng khí hậu cực đoan 1.1.3 Chỉ số khí hậu cực đoan 1.2 Biến đổi khí hậu hồn lưu khí 1.3 Biến đổi khí hậu số cực trị khí hậu, tượng khí hậu cực đoan 20 CHƯƠNG 2: SỐ LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 32 2.1 Số liệu 32 2.1.1 Số liệu quan trắc từ mạng lưới trạm lãnh thổ Việt Nam 32 2.1.2 Số liệu tái phân tích 32 2.2 Phương pháp nghiên cứu 33 2.2.1 Phương pháp phân tích mức độ xu biến đổi cực trị khí hậu tượng khí hậu cực đoan 33 2.2.2 Xác định biến đổi trung tâm khí áp 36 2.2.3 Cách tiệm cận xác định ảnh hưởng BĐKH tồn cầu đến cực trị khí hậu tượng khí hậu cực đoan 39 CHƯƠNG 3: BIẾN ĐỔI C A MỘT SỐ TRUNG T M KH ÁP, C C TRỊ KH HẬU VÀ HIỆN TƯ NG KH HẬU C C ĐOAN Ở VIỆT NAM 43 3.1 Sự biến đổi nhiệt độ khơng khí bề mặt 43 3.2 Sự biến đổi trung tâm khí áp ảnh hưởng đến Việt Nam 46 iv 3.2.1 Về cường độ 46 3.2.2 Về phạm vi hoạt động 51 3.3 Sự biến đổi số cực trị khí hậu 61 3.3.1 Nhiệt độ cực tiểu 61 3.3.2 Nhiệt độ cực đại 65 3.3.3 Lượng mưa ngày cực đại 68 3.4 Sự biến đổi số tượng khí hậu cực đoan 71 3.4.1 Hiện tượng nắng nóng nắng nóng gay gắt 71 3.4.2 Hiện tượng rét đậm rét hại 76 3.4.3 Hiện tượng mưa lớn 80 CHƯƠNG 4: MỐI QUAN HỆ GIỮA BIẾN ĐỔI KH HẬU TOÀN CẦU VÀ MỘT SỐ C C TRỊ KH HẬU, HIỆN TƯ NG KH HẬU C C ĐOAN Ở VIỆT NAM 86 4.1 Ảnh hưởng nhiệt độ khơng khí bề mặt trung bình tồn cầu 86 4.2 Ảnh hưởng nhiệt độ khơng khí bề mặt khu vực 89 4.3 Ảnh hưởng trung tâm khí áp 96 KẾT LUẬN 111 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ 115 C A TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 115 TÀI LIỆU THAM KHẢO 116 PHỤ LỤC 123 v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ACTBD Áp cao Thái Bình Dương AO Dao động cực B1 Khí hậu Tây Bắc B2 Khí hậu Đơng Bắc B3 Khí hậu Đồng Bắc Bộ B4 Khí hậu Bắc Trung Bộ BĐKH Biến đổi khí hậu BBC/NBC Bắc Bán cầu/Nam Bán cầu cs cộng ĐLC Độ lệch chuẩn EASM Gió mùa mùa hè Đơng Á EAWM Gió mùa mùa đơng Đơng Á ECE Hiện tượng khí hậu cực đoan ECEs Các tượng khí hậu cực đoan EN/LN El Nino/La Nina HSTQ Hệ số tương quan HGT Độ cao địa vị IPCC Integovernmental Panel on Climate Change - Ban liên phủ biến đổi khí hậu ITCZ Dải hội tụ nhiệt đới ISM Gió mùa mùa hè Ấn Độ N1 Khí hậu Nam Trung Bộ N2 Khí hậu Tây Nguyên N3 Khí hậu Nam Bộ vi NAOI NOAA Dao động bắc Đại Tây Dương National Oceanographical and Atmospheric Administration – Cục quản lý Khí – Đại dương Quốc Gia NCEP National Center for Environmental Prediction – Trung tâm Quốc gia Dự báo Môi Trường NN/NNGG Nắng nóng/ Nắng nóng gay gắt OLR Bức xạ sóng dài giới hạn khí Pmsl Khí áp mặt biển RĐ/RH Rét đậm/ Rét hại U Độ ẩm tương đối R Lượng mưa ngày Rx Lượng mưa ngày cực đại tuyệt đối RXx Lượng mưa ngày cực đại tháng/năm RX95 Lượng mưa ngày bách phân vị 95 RTBD Rìa phía Tây áp cao Thái Bình Dương RTXD Rãnh thấp xích đạo SM Gió mùa mùa hè SNNN Số ngày nắng nóng SNRĐ Số ngày rét đậm SNRH Số ngày rét hại SSTA Chuẩn sai nhiệt độ mặt nước biển SST Nhiệt độ mặt nước biển SO Dao động Nam Ts Nhiệt độ khơng khí bề mặt Ttb Nhiệt độ khơng khí trung bình ngày Tx Nhiệt độ cực đại ngày vii TXx Nhiệt độ cực đại tháng/năm TX Nhiệt độ cực đại tuyệt đối TX90 Nhiệt độ cực đại ngày phân vị thứ 90 TX90p Số ngày có nhiệt độ cực đại lớn phân vị thứ 90 Tn Nhiệt độ cực tiểu ngày TNn Nhiệt độ cực tiểu tháng/năm TN Nhiệt độ cực tiểu tuyệt đối TN10 Nhiệt độ cực tiểu ngày phân vị thứ 10 TN10p Số ngày có nhiệt độ cực tiểu nhỏ phân vị thứ 10 Vx Tốc độ gió cực đại ngày Vxx Tốc độ gió cực đại tháng/năm WM Gió mùa mùa đơng WNPSM Gió mùa mùa hè Tây bắc Thái Bình Dương WMO Tổ chức Khí tượng giới XTNĐ Xốy thuận nhiệt đới viii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1 Chuẩn sai Ts trung bình thập kỷ so với thời kỳ 1951-1980 [37] 10 Hình 1.2 Cường độ trung bình áp cao Siberia mùa đông (tháng 1, 3) thời kỳ 1922-1999 số liệu CRU (a) NCAR (b) [36] 11 Hình 1.3 Đường đẳng HGT 587 dam mực 500 hPa thời kỳ 1958-1979 (trái) 1980-1999 (phải) Đường màu xanh thể cho năm hoạt động yếu đường màu đỏ thể cho năm hoạt động mạnh [38] 12 Hình 1.4 Thời gian mở đầu SM thời kỳ 1948-2002 (Đơn vị: tuần) [47] 15 Hình 1.5 Vị trí đường đẳng áp 1015 hPa qua thời kỳ [39] 17 Hình 1.6 Giá trị ngưỡng phân vị thứ 95 Tx (trong mùa hè) (a) phân vị thứ Tn (trong mùa đông) (b) Trong đó, R1, R2,…, R7 vùng từ B1, B2, đến N3 Việt Nam [39] 25 Hình 3.1 Xu biến đổi chuẩn sai Ts trung bình tồn cầu vùng mùa thời kỳ 1880-2010 44 Hình 3.2 Xu biến đổi chuẩn sai Ts trung bình vùng mùa thời kỳ 1961-2010 44 Hình 3.3 Sơ đồ biểu diễn mối quan hệ biến đổi Ts toàn cầu với trung tâm khí áp cực trị khí hậu, tượng khí hậu cực đoan 45 Hình 3.4 Xu biến đổi cường độ số trung tâm khí áp hoạt động thời kỳ mùa đơng, giai đoạn 1961-2010 47 Hình 3.5 Xu biến đổi nhiệt độ khơng khí bề mặt vùng trung tâm Siberia (400N - 600N, 70 – 1200E) Trục tung giá trị hệ số Sen 47 Hình 3.6 Xu biến đổi cường độ số trung tâm khí áp hoạt động thời kỳ mùa hè, giai đoạn 1961-2010 49 Hình 3.7 Đường 1016 hPa trung bình thập kỷ tháng thời kỳ mùa đông 53 Hình 3.8 Đường đẳng HGT 586 dam mực 500mb trung bình thập kỷ thời gian từ tháng đến tháng 55 131 Hình P3.6 Đường đẳng áp 1005 trung bình thập kỷ tháng (Hình trên), tháng (Hình giữa), tháng (Hình dưới) 132 Lai Châu Điện Biên Sơn La Yên Châu Mộc Châu Vùng Tây Bắc (B1) 25 20 15 TN (độ C) TN (độ C) 20 10 15 10 -5 10 11 12 -5 Tháng Hà Nội Hòa Bình Phủ Liễn Nam Định Bạch Long Vĩ Vùng Đồng Bắc Bộ (B3) 20 10 11 12 15 10 Tương Dương Vinh Đồng Hới Đông Hà Huế Vùng Bắc Trung Bộ (B4) 25 20 TN (độ C) TN (độ C) Tháng 25 15 10 -5 10 11 12 -5 Tháng 10 11 12 Tháng Đà Nẵng Quảng Ngãi Quy Nhơn Nha Trang Phan Thiết Vùng Nam Trung Bộ (N1) 25 10 Kon Tum Pleiku Buôn Ma Thuột Đăk Nông Đà Lạt 20 TN (độ C) 15 Vùng Tây Nguyên (N2) 25 20 TN (độ C) Hà Giang Sa Pa Lạng Sơn Tuyên Quang Thái Nguyên Vùng Đông Bắc (B2) 25 15 10 0 10 11 12 -5 10 11 12 -5 Tháng Tháng Vùng Nam Bộ (N3) 25 Vũng Tàu Phú Quốc Cần Thơ Trường Sa Cà Mau Hình P3.7 TNn tháng số trạm tiêu biểu vùng TN (độ C) 20 15 10 -5 10 11 12 Tháng TN10 - Các vùng phía bắc 0.7 0.6 B1 B2 B3 B4 0.4 0.3 0.2 0.1 10 11 12 Tháng N3 0.4 0.3 0.2 0.1 -0.1 -0.2 N2 0.5 Hệ số Sen Hệ số Sen N1 0.6 0.5 -0.1 TN10 - Các vùng phía nam 0.7 -0.2 10 11 12 Tháng Hình P3.8 Xu biến đổi TN10 vùng khí hậu Việt Nam thời kỳ 1961-2010 133 Lai Châu Điện Biên Sơn La Yên Châu Mộc Châu Vùng Tây Bắc (B1) 45 40 TX (độ C) TX (độ C) 40 35 30 25 35 30 25 20 20 10 11 12 Tháng Hà Nội Hịa Bình Phủ Liễn Nam Định Bạch Long Vĩ Vùng Đồng Bắc Bộ (B3) 10 11 12 35 30 Tương Dương Vinh Đồng Hới Đông Hà Huế Vùng Bắc Trung Bộ (B4) 45 40 TX (độ C) TX (độ C) 40 25 35 30 25 20 20 10 11 12 Tháng 10 11 12 Tháng Đà Nẵng Quảng Ngãi Quy Nhơn Nha Trang Phan Thiết Vùng Nam Trung Bộ (N1) 45 35 30 Kon Tum Pleiku Ayunpa B.M Thuột Đăk Nông Vùng Tây Nguyên (N2) 45 40 TX (độ C) 40 TX (độ C) Tháng 45 25 35 30 25 20 20 10 11 12 Tháng 10 11 12 Tháng Vũng Tàu Cần Thơ Trường Sa Vùng Nam Bộ (N3) 45 Hình P3.9 TXx trạm tiêu Phú Quốc Cà Mau biểu vùng khí hậu Việt Nam 40 TX (độ C) Hà Giang Lạng Sơn Tuyên Quang Thái Nguyên Bãi Cháy Vùng Đông Bắc (B2) 45 35 30 25 20 10 11 12 Tháng TX90 - Các vùng phía bắc 0.7 B1 B2 B3 B4 0.4 0.3 0.2 0.1 10 11 12 Tháng N3 0.4 0.3 0.2 0.1 -0.1 -0.2 N2 0.5 Hệ số Sen Hệ số Sen N1 0.6 0.5 -0.1 TX90 - Các vùng phía nam 0.7 0.6 -0.2 10 11 12 Tháng Hình P3.10 Xu biến đổi TX90 vùng khí hậu Việt Nam thời kỳ 1961-2010 134 Vùng Tây Bắc (B1) 300 Lai Châu Điện Biên 200 Sơn La Yên Châu Vùng Đông Bắc (B2) Bắc Quang Sa Pa Lạng Sơn Thái Nguyên Bãi Cháy 500 400 Rx (mm) Rx (mm) 400 300 200 100 100 0 10 11 12 Tháng Vùng Đồng Bắc Bộ (B3) 300 10 11 12 10 11 12 Vùng Bắc Trung Bộ (B4) Tương Dương Vinh Đồng Hới Huế Nam Đông 800 200 100 600 400 200 0 10 11 12 Tháng Vùng Nam Trung Bộ (N1) 500 400 Vùng Tây Nguyên (N2) 400 300 Rx (mm) 600 Tháng Đà Nẵng Trà My Quảng Ngãi Ba Tơ Phan Thiết 700 Rx (mm) 1000 Rx (mm) Rx (mm) 400 Tháng Hà Nội Hịa Bình Phủ Liễn Nam Định Bạch Long Vĩ 500 300 200 Kon Tum Pleiku Ayunpa Buôn Ma Thuột Đà Lạt 200 100 100 0 10 11 12 Tháng 10 11 12 Tháng Hình P3.11 Lượng mưa ngày cực Vũng Tàu Cần Thơ Rạch Giá Cà Mau Trường Sa Vùng Nam Bộ (N3) 400 300 Rx (mm) đại tuyệt đối tháng trạm tiêu biểu lãnh thổ Việt Nam thời kỳ 1961- 200 100 2010 10 11 12 Tháng RX95 - Các vùng phía bắc B1 B2 B3 B4 10 -1 N1 2 10 11 12 Hệ số Sen Hệ số Sen RX95 - Các vùng phía nam 12 N2 N3 -2 -3 -4 -2 Tháng 10 11 12 Tháng Hình P3.12 Xu biến đổi RX95 vùng khí hậu Việt Nam thời kỳ 1961-2010 135 Phụ lục chương Hình P4.1 Bản đồ HSTQ TXx vùng N2 Ts tháng 5, 7, Hình P4.2 Bản đồ HSTQ trường Ts SNNN trung bình vùng N2 tháng 4, 136 Hình P4.3 Bản đồ HSTQ trường Ts TNn trung bình vùng N3 tháng 12, 2, 137 Hình P4.4 Bản đồ HSTQ trường Ts SNRĐ trung bình vùng B1, B2 B4 tháng 138 Hình P4.5 Bản đồ HSTQ trường Pmsl TXx trung bnh vùng B2 (trái) N1 (phải) tháng 4, 139 Hình P4.6 Bản đồ HSTQ TXx với HGT mực 850mb (trên), 700mb (giữa) 500mb (dưới) tháng 4, vùng B4 (trái) N1 (phải) 140 Hình P4.7 Bản đồ HSTQ trường Pmsl HGT mực 850, 700, 500 mb SNNN trung bình vùng B4 tháng 141 Hình P4.8 Bản đồ HSTQ trường HGT mực 200mb SNNN trung bình vùng B3 tháng 6, 7, Hình P4.9 Bản đồ HSTQ trường Pmsl SNRĐ trung bình vùng B2 vùng B3 tháng 12, 1, 142 Hình P4.10 Bản đồ HSTQ trường HGT mực 850 mb SNRĐ trung bình vùng B2 vùng B3 tháng 12, 1, 143 Hình P4.11 Bản đồ HSTQ trường HGT mực 500mb SNRD trung bình vùng B2 vùng B3 tháng 12, 1, 144 Hình P4.12 Bản đồ HSTQ trường HGT mực 200mb SNRD trung bình vùng B2 vùng B3 tháng 12, 1, Hình P4.13 Bản đồ HSTQ trường Pmsl SNML vùng B1 tháng 145 Hình P4.14 Bản đồ HSTQ trường Pmsl RXx vùng B4 tháng 5, 8, 10 11 Hình P4.15 Bản đồ HSTQ trường Pmsl RXx tháng 10 vùng N1 (trên), tháng vùng N3 (dưới, trái) tháng 11 vùng N2 (dưới, phải) ... cực trị khí hậu tượng khí hậu cực đoan Việt Nam, - Đánh giá tác động BĐKH toàn cầu đến cực trị khí hậu tượng khí hậu cực đoan • Đối tượng phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: + Các cực trị. .. qua biến đổi trung tâm khí áp, cực trị khí hậu tượng khí hậu cực đoan vùng khí hậu, trạm khí tượng Việt Nam 4 Chương 4: Mối liên hệ biến đổi khí hậu tồn cầu số cực trị khí hậu, tượng khí hậu cực. .. DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MƠI TRƯỜNG VIỆN KHOA HỌC KHÍ TƯỢNG THUỶ VĂN VÀ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU CHU THỊ THU HƯỜNG NGHIÊN CỨU TÁC ĐỘNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU TỒN CẦU ĐẾN MỘT SỐ CỰC TRỊ KHÍ HẬU VÀ HIỆN