XU THẾ VÀ MỨC ĐỘ BIẾN ĐỔI CỦA NHIỆT ĐỘ CỰC TRỊ Ở VIỆT NAM TRONG GIAI ĐOẠN 1961-2007

Khoa Học Tự Nhiên - Khoa học tự nhiên - Khoa học tự nhiên Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ xx (2009) 0-­‐‑0 1 Xu thế và mức độ biến đổi của nhiệt độ cực trị ở Việt Nam trong giai đoạn 1961-2007 Hồ Thị Minh Hà, Phan Văn Tân Khoa Khí tượng Thủy văn và Hải dương học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Hà Nội 334 Nguyễn Trãi, Thanh Xuân, Hà Nội Nhận ngày tháng năm Tóm tắt. Bài báo này phân tích xu thế và mức độ biến đổi của nhiệt độ cực trị tuyệt đối bao gồm nhiệt độ cực tiểu (ký hiệu là Tm) và nhiệt độ cực đại (ký hiệu là Tx) của từng tháng trên 7 vùng khí hậu Việt Nam trong thời kỳ từ năm 1961 đến năm 2007 dựa trên số liệu nhiệt độ cực tiểu và cực đại ngày thu thập tại 58 trạm quan trắc khí tượng. Kết quả nhận được cho thấy nhiệt độ cực tiểu tháng của Việt Nam tăng lên trung bình gần 0,9oCthập kỷ, nhanh hơn nhiều so với tốc độ ấm lên của nhiệt độ trung bình toàn cầu, trong khi nhiệt độ cực đại tháng giảm nhẹ khoảng 0,1oCthập kỷ. Mức độ và xu thế biến đổi của Tm, Tx không đồng nhất trên toàn Việt Nam, khu vực biến đổi nhiều nhất là Tây Bắc Bộ. Sự biến đổi của nhiệt độ cực trị, nhất là sự tăng nhanh của nhiệt độ cực tiểu tháng là nguyên nhân dẫn tới giảm số đợt rét đậm và tăng số đợt nắng nóng, hạn hán ở Việt Nam. Từ khóa: Nhiệt độ cực trị, biến đổi, xu thế, nắng nóng, rét đậm, hạn hán, Việt Nam 1. Mở đầu1 Nhiệt độ cực trị bao gồm nhiệt độ cực tiểu và nhiệt độ cực đại, lần lượt là giá trị thấp nhất và cao nhất tuyệt đối trên một quy mô thời gian như ngày, tháng, mùa, năm, nhiều năm,... Nhiệt độ cực tiểu và cực đại ngày là các cực trị thời tiết, có thể nhanh chóng biến đổi từ ngày này qua ngày khác. Trong khi đó, nhiệt độ cực tiểu và cực đại tháng trên mỗi khu vực, mỗi địa phương thường là cực trị khí hậu, khá ổn định qua các năm và được quyết định bởi các yếu tố Hồ Thị Minh Hà. ĐT: 0435583811 E-mail: hahtmvnu.vn địa lý tự nhiên, bức xạ, địa hình của khu vực đó. Nhiệt độ cực trị thường gắn liền với các hiện tượng cực đoan như nắng nóng, rét đậm, rét hại, hạn hán,... gây ảnh hưởng lớn tới đời sống của con người, gia súc và cây trồng. Tổ chức Khí tượng Thế giới (WMO) định ra ngưỡng nhiệt độ gây khó chịu đối với con người là khi nhiệt độ không khí lớn hơn hoặc bằng 33oC 1. Nếu nhiệt độ càng tăng thì càng gây nguy hiểm đến sức khoẻ, và có thể dẫn đến chết người. Nhiệt độ không khí xuống thấp cũng gây thiệt hại không nhỏ. Đối với vùng đồng bằng, rét đậm xảy ra khi nhiệt độ trung bình ngày nhỏ hơn hoặc bằng 15oC; rét hại xảy Hồ Thị Minh Hà, Phan Văn Tân Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự Nhiên và Công nghệ xx (2009) 0-­‐‑02 ra khi nhiệt độ trung bình ngày nhỏ hơn 13oC, thậm chí còn thấp hơn đối với vùng núi. Với những chỉ tiêu này, vùng khí hậu phía bắc Việt Nam, nơi có nhiệt độ những tháng mùa đông thấp hơn 4-5oC so với điều kiện thông thường của vĩ tuyến 2 thường xuyên trải qua những đợt rét đậm, rét hại; các vùng khí hậu từ Bắc Bộ vào đến Bắc Trung Bộ có nền nhiệt độ rất cao vào mùa hè là nơi nắng nóng liên tục xảy ra. Trong xu thế ấm lên toàn cầu, nền nhiệt độ của Việt Nam cũng biến đổi đáng kể, dẫn tới nhiệt độ cực trị và các hiện tượng cực đoan càng có những biến đổi phức tạp hơn. Báo cáo về xu thế biến đổi của nhiệt độ trung bình tại bề mặt của Ủy ban Liên chính phủ về biến đổi khí hậu (IPCC) cho biết tốc độ tăng nhiệt độ trung bình toàn cầu là 0,74°C±0.18°C trong khoảng thời gian 1906-2005, ở Châu Á nhiệt độ trung bình đã tăng 0,3-0,8oC trong 100 năm qua 3 trong khi đó ở Việt Nam nhiệt độ trung bình đã tăng lên khoảng 0,5-0,7oC trong 50 năm qua (1958-2007) 4. Tuy nhiên, xu thế biến đổi của nhiệt độ cực trị trên khu vực Châu Á Thái Bình Dương nói chung và Việt Nam nói riêng chưa được nghiên cứu nhiều do số liệu quan trắc không đầy đủ và thiếu chính xác 5. Manton và nnk. (2000) đã công bố kết quả nghiên cứu khá chi tiết về xu thế biến đổi của nhiệt độ và lượng mưa cực trị trên khu vực Đông Nam Á và Nam Thái Bình Dương từ năm 1961-1998. Việt Nam là một trong số 13 nước được nghiên cứu dựa trên các chuỗi số liệu của ba trạm Phủ Liễn, Playcu, Văn Lý; xu thế biến đổi nhiệt độ và lượng mưa cực trị của Việt Nam được cho là không rõ ràng. Ngoài ra, Manton và nnk 5 cũng chỉ sử dụng nhiệt độ cực trị để xem xét xu thế biến đổi của số ngày nóng và đêm lạnh trong tháng trên toàn bộ thời kỳ 1961-1998 mà chưa thực sự xem xét xu thế biến đổi của bản thân nhiệt độ cực trị. Do đó bài báo này lựa chọn hướng nghiên cứu phân tích xu thế biến đổi nhiệt độ cực trị tháng của các vùng khí hậu Việt Nam trong vòng 47 năm từ 1961-2007 đồng thời xem xét mối quan hệ giữa xu thế biến đổi của nhiệt độ cực trị với xu thế biến đổi của các hiện tượng cực đoan có liên quan. Thông thường, nhiệt độ cực trị tháng được tính là giá trị trung bình của tất cả các giá trị cực trị của các ngày trong tháng. Tuy nhiên, để xem xét tính chất cực đoan của yếu tố này, nhiệt độ cực trị tháng được nghiên cứu thay vì giá trị trung bình các cực trị ngày. Số liệu và phương pháp được trình bày trong mục 2, mục 3 tập trung phân tích kết quả tính toán và mục 4 là kết luận và kiến nghị. 2. Số liệu và phương pháp tính toán 2.1. Số liệu Trong nghiên cứu này, số liệu nhiệt độ cực tiểu và cực đại ngày của 58 trạm quan trắc khí tượng trên 7 vùng khí hậu 6 là Tây Bắc Bộ (B1), Đông Bắc Bộ (B2), Đồng bằng Bắc Bộ (B3) và Bắc Trung Bộ (B4), Nam Trung Bộ (N1), Tây Nguyên (N2) và Nam Bộ (N3) (Hình 2.1) được sử dụng. Hình 2.1: 58 trạm quan trắc khí tượng (dấu tròn ) được sử dụng trong bài báo trên 7 vùng khí hậu B1, B2, B3, B4, N1, N2 và N3 (đường phân cách nét liền) và độ cao địa hình (m) (phần tô màu) 7. Sau khi tiến hành xử lý loại bỏ sai số thô sinh ra trong quá trình quan trắc hoặc lưu trữ, các chuỗi cực trị tháng được thành lập. Hầu như tất cả các trạm thuộc B1-B4 đều có số liệu từ Hồ Thị Minh Hà, Phan Văn Tân Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự Nhiên và Công nghệ tập (năm) số trang 3 trước năm 1961 đến nay. Riêng trên các vùng N1-N3, một số trạm chỉ có số liệu từ sau năm 1977 nên tại đó, giai đoạn chuẩn khí hậu được chọn là từ 1977-1990 thay vì 1961-1990 như thường lệ. 2.2. Phương pháp 2.2.1. Phân tích xu thế a. Xu thế biến đổi Xu thế biến đổi của nhiệt độ cực trị có thể thể hiện khi biểu diễn phương trình hồi quy của dị thường Tm hoặc Tx so với chuẩn khí hậu thời kỳ 1961-1990 là hàm của thời gian: y = A0 + A1t ở đây y là dị thường Tm hoặc Tx , t là số thứ tự năm và A0, A1 là các hệ số hồi qui. Hệ số A1 cho biết hướng dốc của đường hồi quy, nói lên xu thế biến đổi tăng hay giảm của Tm hoặc Tx theo thời gian. Nếu A1 âm nghĩa là nhiệt độ giảm theo thời gian và ngược lại. Việc phân tích xu thế biến đổi của dị thường nhiệt độ cực trị toàn bộ thời kỳ 1961- 2007 cho biết xu thế chung của biến đổi trong khi xu thế của các thời kỳ (71-07), (81-07), (91- 07) cho thấy xu thế biến đổi của mỗi thời kỳ có thể có sự tăng lên hoặc giảm đi. b. Mức độ biến đổi Hàm mật độ xác suất của chuẩn sai cho biết biến đổi của nhiệt độ cực trị tập trung chủ yếu trong khoảng nào. Nhưng trong thực tế tính toán, để đơn giản, thay vào đó người ta thường thường tính toán tần suất xuất hiện các hiện tượng trong một khoảng giá trị nào đó của hiện tượng. Phân vùng khí hậu chủ yếu dựa trên đặc trưng nhiệt - ẩm của mỗi vùng, hơn nữa nhiệt độ là biến liên tục nên có thể xem tất cả các trạm trong một vùng khí hậu có chung một hàm phân bố nhiệt theo nghĩa tương đối. Vì vậy trong bài báo này, đối với mỗi vùng khí hậu, chuỗi Tm, Tx của tất cả các trạm được tính chuẩn sai so với thời kỳ khí hậu chuẩn 1961- 1990 của trạm đó và tính tần suất xảy ra trong từng khoảng chuẩn sai cách nhau 1oC rồi vẽ phân bố tần suất của chuẩn sai của tất cả các trạm trong từng khu vực. Ngoài ra, phân bố không gian của hệ số A1 là một dấu hiệu tốt để đánh giá đồng thời xu thế và mức độ biến đổi nhiệt độ cực trị của từng trạm trên từng khu vực. Dấu của A1 cho biết xu thế tăng hoặc giảm còn trị số của hệ số A1 càng lớn nghĩa là Tm, Tx biến đổi càng nhanh. 2.2.2. Hệ số tương quan (HSTQ) Trong lý thuyết thống kê, HSTQ rxy giữa 2 biến x và y được tính thông qua biểu thức của Pearson như sau: ( )( ) ( ) 1 1 n i i i xy x y x x y y r n s s = − − = − ∑ trong đó x và y là trung bình số học của chuỗi x và y ; n là dung lượng mẫu; sx và sy là độ lệch chuẩn của x và y được tính theo biểu thức sau: ( )2 2 2 xs x x= − ( )2 2 2 ys y y= − HSTQ cho biết mối quan hệ tuyến tính giữa biến x và y. Hai biến phụ thuộc tuyến tính vào nhau càng chặt nếu trị số tuyệt đối của HSTQ giữa chúng càng lớn. Trong bài báo này tính toán HSTQ giữa nhiệt độ cực trị tháng với số đợt rét đậm, nắng nóng và hạn hán từng tháng. 3. Kết quả và nhận xét 3.1. Xu thế biến đổi của nhiệt độ cực trị Hồ Thị Minh Hà, Phan Văn Tân Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự Nhiên và Công nghệ xx (2009) 0-­‐‑04 Hình 3.1 biểu diễn chuẩn sai so với trung bình 1961-1990, trung bình trượt 5 năm và đường xu thế tuyến tính theo thời gian của Tm tháng I và Tx tháng VII trung bình trên toàn Việt Nam trong các năm từ 1961-2007. Nhìn chung trên toàn Việt Nam, Tm có xu thế tăng rõ rệt. Từ sau năm 1976, chuẩn sai hầu như dương. Chuẩn sai dương thường xuất hiện trong những năm có hiện tượng El Nino mạnh như 1972-73, 1982-83, 1991-92, 1997-98 và chuẩn sai âm hoặc dương nhỏ thường xảy ra vào những năm La Nina như 1970-71, 1975-76, 1984-85. Tuy nhiên, từ sau 1976, trong xu thế ấm lên toàn cầu, Tm vẫn có chuẩn sai dương trong những kỳ La Nina 1988-89, 1995-96, 1998-2000, ... y = 0.09x - 1.56 -8.0 -6.0 -4.0 -2.0 0.0 2.0 4.0 6.0 8.0 1961 1971 1981 1991 2001 Năm Chuẩn sai (°C) Chuẩn sai (+) Chuẩn sai (-) TB Trượt 5 năm Xu thế (I) y = -0.01x + 0.10 -3.0 -2.0 -1.0 0.0 1.0 2.0 3.0 1961 1971 1981 1991 2001 Năm Chuẩn sai (°C) Chuẩn sai (+) Chuẩn sai (-) TB Trượt 5 năm Xu thế (VII) Hình 3.1: Chuẩn sai của Tm tháng I (trên) và Tx tháng VII (dưới) theo năm (cột, oC) và trung bình trượt 5 năm của Việt Nam cùng với đường xu thế tuyến tính theo thời gian. Biến đổi của Tx có xu thế giảm nhẹ và có một vài biến đổi khá đột ngột giữa các năm. Chuẩn sai dương thường xuất hiện trong những năm có hiện tượng El Nino mạnh như 1972-73, 1976-77, 1982-83, 1986-88, 1997-98 và chuẩn sai âm hoặc dương nhỏ thường xảy ra vào những năm La Nina như 1970-71, 1975-76, 1984-85. Chuẩn sai âm nhỏ cũng xảy ra vào một số kỳ El Nino như 1991-92 và 1993. Mặc dù tất cả các khu vực thường có chung xu thế biến đổi Tm và Tx như trong Hình 3.1 nhưng mỗi khu vực, đặc biệt là khi xét riêng tại các trạm, xu thế biến đổi Tm và Tx có một số điểm khác biệt, thể hiện qua xu thế của các thời kỳ ngắn hơn như (1971-2007), (1981-2007), (1991-2007). Độ dốc khác nhau của đường xu thế của các giai đoạn cho thấy tốc độ biến đổi không ổn định theo thời gian. -12.0 -8.0 -4.0 0.0 4.0 8.0 1961 1971 1981 1991 2001 Năm Chuẩn sai Tm (oC) (1961-2007) (1971-2007) (1981-2007) (1991-2007) -4.0 -2.0 0.0 2.0 4.0 1961 1971 1981 1991 2001 Năm Chuẩn sai Tm (oC) (1961-2007) (1971-2007) (1981-2007) (1991-2007) Hình 3.2: Xu thế biến đổi trong các giai đoạn của chuẩn sai Tm tháng I tại Điện Biên (trên) và tại trạm Láng (dưới). Ví dụ tại trạm Điện Biên, xu thế biến đổi của Tm trong 4 thời kỳ đều tăng nhưng tốc độ của giai đoạn sau giảm đi so với giai đoạn Hồ Thị Minh Hà, Phan Văn Tân Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự Nhiên và Công nghệ tập (năm) số trang 5 trước; trong khi đó tại trạm Láng, thời kỳ (1971-2007) và (1981-2007) có xu hướng tăng nhanh hơn (1961-2007) nhưng thời kỳ (2001- 2007) có xu hướng giảm (Hình 3.2). Do đó, cần xem xét mức độ biến đổi của Tm và Tx cho từng khu vực riêng biệt. 3.2. Mức độ biến đổi của nhiệt độ cực trị Hệ số A1 của đường hồi quy trên Hình 3.1 nói lên mức độ biến đổi trung bình của Tm và Tx trên toàn Việt Nam lần lượt là khoảng +0,9oCthập kỷ và -0,1oCthập kỷ. Trong phần này sẽ xem xét mức độ biến đổi khả năng có thế xảy ra trên Việt Nam và từng vùng. Phân bố tần suất của chuẩn sai Tm và Tx được tính để xem xét biến đổi của nhiệt độ cực trị tập trung chủ yếu trong khoảng nào. Hình 3.3a và b biểu diễn phân bố tần suất của chuẩn sai Tm tháng I và Tx tháng VII của Việt Nam trong đó trục hoành là các khoảng chia nhiệt độ, cách nhau từng 1oC và trục tung là giá trị tần suất (). Nhìn chung trên toàn Việt Nam, phân bố tần suất của chuẩn sai Tm và Tx đều gần chuẩn nhưng Tm thiên dương còn Tx thiên âm. Các hình 3.4-3.8 a và b tương tự như hình 3.3 a và b nhưng là của các khu vực B1, B2, B3, B4 và N1 do Tm không có nhiều ý nghĩa đối với các vùng khí hậu phía nam. Hình 3.9 biểu diễn phân bố tần suất của biến đổi Tx tháng VII trên khu vực N2 và N3. VIỆT NAM 0 5 10 15 20 25 30 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Tm (oC) Xác suất () VIỆT NAM 0 5 10 15 20 25 30 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Tm (oC) Xác suất () VIỆT NAM 0 5 10 15 20 25 30 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Tm (oC) Xác suất () VIỆT NAM 0 5 10 15 20 25 30 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Tm (oC) Xác suất () Hình 3.3a: Phân bố tần suất của dị thường Tm tháng I trên Việt Nam Tần suất () VIỆT NAM 0 10 20 30 40 50 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 Tx (oC) Xác suất () VIỆT NAM 0 10 20 30 40 50 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 Tx (oC) Xác suất () VIỆT NAM 0 10 20 30 40 50 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 Tx (oC) Xác suất () VIỆT NAM 0 10 20 30 40 50 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 Tx (oC) Xác suất () Hình 3.3b: Phân bố tần suất của dị thường Tx tháng VII trên Việt Nam Trên toàn Việt Nam, Tm tháng I có xu hướng tăng 0-1oC với tần suất lớn nhất khoảng 21 và 18 là tần suất giảm từ -1 đến 0oC. Tần suất tăng 1-2oC đạt 16. Biến đổi cũng xảy ra ngoài đoạn -5,5 nhưng với tần suất nhỏ, có một vài trường hợp biến đổi vượt khỏi (-7,7). Phổ biến đổi của Tm rộng hơn nhiều so với Tx. Trong khi đó, Tx tháng VII trung bình Việt Nam có xu hướng giảm -1 đến 0oC với tần suất 38 và 35 là tần suất tăng 0-1oC. Khoảng ±1oC là khoảng biến đổi bé cho thấy Tx biến đổi rất ít. Tần suất xảy ra biến đổi ±(1-2)oC khoảng 10-12. Biến đổi cũng xảy ra ngoài đoạn -3,3 nhưng rất nhỏ. Vùng B1, Tm: Phân bố không hoàn toàn là phân bố chuẩn, đỉnh phổ trải rộng trong khoảng -2 đến 4oC, thiên dương, với tần suất lớn nhất 16 nằm trong khoảng 2-3oC. Các khoảng chia cách nhau 1oC nằm trong đoạn -2,4 chiếm tần suất xấp xỉ nhau, khoảng 10-15. Còn lại là biến đổi nằm trong các khoảng (-8, -2) và (4,8). Vùng B1, Tx: Phân bố gần chuẩn, tương tự như phân bố chung của Việt Nam nhưng tần suất biến đổi trong khoảng -1 đến 0 lớn hơn, đạt 40 nhưng tần suất biến đổi 0-1oC chiếm 30, thấp hơn giá trị 35 của toàn Việt Nam. Vùng này cũng xảy ra biến đổi ngoài đoạn -3,3 với tần suất không lớn. Hồ Thị Minh Hà, Phan Văn Tân Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự Nhiên và Công nghệ xx (2009) 0-­‐‑06 Vùng B1 0 5 10 15 20 25 30 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Tm (oC) Xác suất () Vùng B2 0 5 10 15 20 25 30 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Tm (oC) Xác suất () Vùng B1 0 5 10 15 20 25 30 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Tm (oC) Xác suất () Vùng B2 0 5 10 15 20 25 30 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Tm (oC) Xác suất () Hình 3.4a: Phân bố tần suất của dị thường Tm tháng I trên vùng B1 Tần suất () VIỆT NAM 0 10 20 30 40 50 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 Tx (oC) Xác suất () Vùng B1 0 10 20 30 40 50 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 Tx (oC) Xác suất () Hình 3.4b: Phân bố tần suất của dị thường Tx tháng VII trên vùng B1 Vùng B2 0 5 10 15 20 25 30 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Tm (oC) Xác suất () VIỆT NAM 0 5 10 15 20 25 30 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Tm (oC) Xác suất () Vùng B2 0 5 10 15 20 25 30 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Tm (oC) Xác suất () VIỆT NAM 0 5 10 15 20 25 30 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Tm (oC) Xác suất () Hình 3.5a: Phân bố tần suất của dị thường Tm tháng I trên vùng B2 Tần suất () VIỆT NAM 0 10 20 30 40 50 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 Tx (oC) Xác suất () Vùng B2 0 10 20 30 40 50 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 Tx (oC) Xác suất () Hình 3.5b: Phân bố tần suất của dị thường Tx tháng VII trên vùng B2 Vùng B3 0 5 10 15 20 25 30 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Tm (oC) Xác suất () VIỆT NAM 0 5 10 15 20 25 30 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Tm (oC) ...

Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ xx (2009) 0-­‐‑0 Xu thế và mức độ biến đổi của nhiệt độ cực trị ở Việt Nam trong giai đoạn 1961-2007 Hồ Thị Minh Hà*, Phan Văn Tân Khoa Khí tượng Thủy văn và Hải dương học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Hà Nội 334 Nguyễn Trãi, Thanh Xuân, Hà Nội Nhận ngày tháng năm Tóm tắt Bài báo này phân tích xu thế và mức độ biến đổi của nhiệt độ cực trị tuyệt đối bao gồm nhiệt độ cực tiểu (ký hiệu là Tm) và nhiệt độ cực đại (ký hiệu là Tx) của từng tháng trên 7 vùng khí hậu Việt Nam trong thời kỳ từ năm 1961 đến năm 2007 dựa trên số liệu nhiệt độ cực tiểu và cực đại ngày thu thập tại 58 trạm quan trắc khí tượng Kết quả nhận được cho thấy nhiệt độ cực tiểu tháng của Việt Nam tăng lên trung bình gần 0,9oC/thập kỷ, nhanh hơn nhiều so với tốc độ ấm lên của nhiệt độ trung bình toàn cầu, trong khi nhiệt độ cực đại tháng giảm nhẹ khoảng 0,1oC/thập kỷ Mức độ và xu thế biến đổi của Tm, Tx không đồng nhất trên toàn Việt Nam, khu vực biến đổi nhiều nhất là Tây Bắc Bộ Sự biến đổi của nhiệt độ cực trị, nhất là sự tăng nhanh của nhiệt độ cực tiểu tháng là nguyên nhân dẫn tới giảm số đợt rét đậm và tăng số đợt nắng nóng, hạn hán ở Việt Nam Từ khóa: Nhiệt độ cực trị, biến đổi, xu thế, nắng nóng, rét đậm, hạn hán, Việt Nam 1 Mở đầu1 địa lý tự nhiên, bức xạ, địa hình của khu vực đó Nhiệt độ cực trị thường gắn liền với các Nhiệt độ cực trị bao gồm nhiệt độ cực tiểu hiện tượng cực đoan như nắng nóng, rét đậm, và nhiệt độ cực đại, lần lượt là giá trị thấp nhất rét hại, hạn hán, gây ảnh hưởng lớn tới đời và cao nhất tuyệt đối trên một quy mô thời gian sống của con người, gia súc và cây trồng Tổ như ngày, tháng, mùa, năm, nhiều năm, Nhiệt chức Khí tượng Thế giới (WMO) định ra độ cực tiểu và cực đại ngày là các cực trị thời ngưỡng nhiệt độ gây khó chịu đối với con tiết, có thể nhanh chóng biến đổi từ ngày này người là khi nhiệt độ không khí lớn hơn hoặc qua ngày khác Trong khi đó, nhiệt độ cực tiểu bằng 33oC [1] Nếu nhiệt độ càng tăng thì càng và cực đại tháng trên mỗi khu vực, mỗi địa gây nguy hiểm đến sức khoẻ, và có thể dẫn đến phương thường là cực trị khí hậu, khá ổn định chết người Nhiệt độ không khí xuống thấp qua các năm và được quyết định bởi các yếu tố cũng gây thiệt hại không nhỏ Đối với vùng _ đồng bằng, rét đậm xảy ra khi nhiệt độ trung bình ngày nhỏ hơn hoặc bằng 15oC; rét hại xảy * Hồ Thị Minh Hà ĐT: 0435583811 E-mail: hahtm@vnu.vn 1 2 Hồ Thị Minh Hà, Phan Văn Tân / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự Nhiên và Công nghệ xx (2009) 0-­‐‑0 ra khi nhiệt độ trung bình ngày nhỏ hơn 13oC, tháng của các vùng khí hậu Việt Nam trong thậm chí còn thấp hơn đối với vùng núi Với vòng 47 năm từ 1961-2007 đồng thời xem xét những chỉ tiêu này, vùng khí hậu phía bắc Việt mối quan hệ giữa xu thế biến đổi của nhiệt độ Nam, nơi có nhiệt độ những tháng mùa đông cực trị với xu thế biến đổi của các hiện tượng thấp hơn 4-5oC so với điều kiện thông thường cực đoan có liên quan Thông thường, nhiệt độ của vĩ tuyến [2] thường xuyên trải qua những cực trị tháng được tính là giá trị trung bình của đợt rét đậm, rét hại; các vùng khí hậu từ Bắc Bộ tất cả các giá trị cực trị của các ngày trong vào đến Bắc Trung Bộ có nền nhiệt độ rất cao tháng Tuy nhiên, để xem xét tính chất cực đoan vào mùa hè là nơi nắng nóng liên tục xảy ra của yếu tố này, nhiệt độ cực trị tháng được nghiên cứu thay vì giá trị trung bình các cực trị Trong xu thế ấm lên toàn cầu, nền nhiệt độ ngày Số liệu và phương pháp được trình bày của Việt Nam cũng biến đổi đáng kể, dẫn tới trong mục 2, mục 3 tập trung phân tích kết quả nhiệt độ cực trị và các hiện tượng cực đoan tính toán và mục 4 là kết luận và kiến nghị càng có những biến đổi phức tạp hơn Báo cáo về xu thế biến đổi của nhiệt độ trung bình tại bề 2 Số liệu và phương pháp tính toán mặt của Ủy ban Liên chính phủ về biến đổi khí hậu (IPCC) cho biết tốc độ tăng nhiệt độ trung 2.1 Số liệu bình toàn cầu là 0,74°C±0.18°C trong khoảng thời gian 1906-2005, ở Châu Á nhiệt độ trung Trong nghiên cứu này, số liệu nhiệt độ cực bình đã tăng 0,3-0,8oC trong 100 năm qua [3] tiểu và cực đại ngày của 58 trạm quan trắc khí trong khi đó ở Việt Nam nhiệt độ trung bình đã tượng trên 7 vùng khí hậu [6] là Tây Bắc Bộ tăng lên khoảng 0,5-0,7oC trong 50 năm qua (B1), Đông Bắc Bộ (B2), Đồng bằng Bắc Bộ (1958-2007) [4] (B3) và Bắc Trung Bộ (B4), Nam Trung Bộ (N1), Tây Nguyên (N2) và Nam Bộ (N3) (Hình Tuy nhiên, xu thế biến đổi của nhiệt độ cực 2.1) được sử dụng trị trên khu vực Châu Á Thái Bình Dương nói chung và Việt Nam nói riêng chưa được nghiên Hình 2.1: 58 trạm cứu nhiều do số liệu quan trắc không đầy đủ và quan trắc khí thiếu chính xác [5] Manton và nnk (2000) đã công bố kết quả nghiên cứu khá chi tiết về xu tượng (dấu tròn •) thế biến đổi của nhiệt độ và lượng mưa cực trị được sử dụng trên khu vực Đông Nam Á và Nam Thái Bình Dương từ năm 1961-1998 Việt Nam là một trong bài báo trên trong số 13 nước được nghiên cứu dựa trên các 7 vùng khí hậu chuỗi số liệu của ba trạm Phủ Liễn, Playcu, Văn B1, B2, B3, B4, Lý; xu thế biến đổi nhiệt độ và lượng mưa cực N1, N2 và N3 trị của Việt Nam được cho là không rõ ràng Ngoài ra, Manton và nnk [5] cũng chỉ sử dụng (đường phân cách nhiệt độ cực trị để xem xét xu thế biến đổi của nét liền) và độ số ngày nóng và đêm lạnh trong tháng trên toàn cao địa hình (m) bộ thời kỳ 1961-1998 mà chưa thực sự xem xét xu thế biến đổi của bản thân nhiệt độ cực trị (phần tô màu) [7] Do đó bài báo này lựa chọn hướng nghiên Sau khi tiến hành xử lý loại bỏ sai số thô cứu phân tích xu thế biến đổi nhiệt độ cực trị sinh ra trong quá trình quan trắc hoặc lưu trữ, các chuỗi cực trị tháng được thành lập Hầu như tất cả các trạm thuộc B1-B4 đều có số liệu từ Hồ Thị Minh Hà, Phan Văn Tân/ Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự Nhiên và Công nghệ tập (năm) số trang 3 trước năm 1961 đến nay Riêng trên các vùng trong bài báo này, đối với mỗi vùng khí hậu, N1-N3, một số trạm chỉ có số liệu từ sau năm chuỗi Tm, Tx của tất cả các trạm được tính 1977 nên tại đó, giai đoạn chuẩn khí hậu được chuẩn sai so với thời kỳ khí hậu chuẩn 1961- chọn là từ 1977-1990 thay vì 1961-1990 như 1990 của trạm đó và tính tần suất xảy ra trong thường lệ từng khoảng chuẩn sai cách nhau 1oC rồi vẽ phân bố tần suất của chuẩn sai của tất cả các 2.2 Phương pháp trạm trong từng khu vực Ngoài ra, phân bố không gian của hệ số A1 là một dấu hiệu tốt để 2.2.1 Phân tích xu thế đánh giá đồng thời xu thế và mức độ biến đổi nhiệt độ cực trị của từng trạm trên từng khu a Xu thế biến đổi vực Dấu của A1 cho biết xu thế tăng hoặc giảm Xu thế biến đổi của nhiệt độ cực trị có thể còn trị số của hệ số A1 càng lớn nghĩa là Tm, thể hiện khi biểu diễn phương trình hồi quy của Tx biến đổi càng nhanh dị thường Tm hoặc Tx so với chuẩn khí hậu thời kỳ 1961-1990 là hàm của thời gian: 2.2.2 Hệ số tương quan (HSTQ) y = A0 + A1t Trong lý thuyết thống kê, HSTQ rxy giữa 2 ở đây y là dị thường Tm hoặc Tx , t là số biến x và y được tính thông qua biểu thức của thứ tự năm và A0, A1 là các hệ số hồi qui Hệ Pearson như sau: số A1 cho biết hướng dốc của đường hồi quy, nói lên xu thế biến đổi tăng hay giảm của Tm n hoặc Tx theo thời gian Nếu A1 âm nghĩa là nhiệt độ giảm theo thời gian và ngược lại ∑(xi − x )( yi − y ) Việc phân tích xu thế biến đổi của dị thường nhiệt độ cực trị toàn bộ thời kỳ 1961- rxy = i=1 2007 cho biết xu thế chung của biến đổi trong khi xu thế của các thời kỳ (71-07), (81-07), (91- (n −1)sxsy 07) cho thấy xu thế biến đổi của mỗi thời kỳ có thể có sự tăng lên hoặc giảm đi trong đó x và y là trung bình số học của chuỗi b Mức độ biến đổi x và y ; n là dung lượng mẫu; sx và sy là độ lệch Hàm mật độ xác suất của chuẩn sai cho biết chuẩn của x và y được tính theo biểu thức sau: biến đổi của nhiệt độ cực trị tập trung chủ yếu trong khoảng nào Nhưng trong thực tế tính sx2 = x2 − (x)2 toán, để đơn giản, thay vào đó người ta thường sy2 = y2 − ( y)2 thường tính toán tần suất xuất hiện các hiện tượng trong một khoảng giá trị nào đó của hiện HSTQ cho biết mối quan hệ tuyến tính giữa biến x và y Hai biến phụ thuộc tuyến tính vào tượng Phân vùng khí hậu chủ yếu dựa trên đặc nhau càng chặt nếu trị số tuyệt đối của HSTQ giữa chúng càng lớn Trong bài báo này tính trưng nhiệt - ẩm của mỗi vùng, hơn nữa nhiệt toán HSTQ giữa nhiệt độ cực trị tháng với số độ là biến liên tục nên có thể xem tất cả các đợt rét đậm, nắng nóng và hạn hán từng tháng trạm trong một vùng khí hậu có chung một hàm phân bố nhiệt theo nghĩa tương đối Vì vậy 3 Kết quả và nhận xét 3.1 Xu thế biến đổi của nhiệt độ cực trị 4 Hồ Thị Minh Hà, Phan Văn Tân / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự Nhiên và Công nghệ xx (2009) 0-­‐‑0 Hình 3.1 biểu diễn chuẩn sai so với trung Chuẩn sai dương thường xuất hiện trong những bình 1961-1990, trung bình trượt 5 năm và năm có hiện tượng El Nino mạnh như 1972-73, đường xu thế tuyến tính theo thời gian của Tm 1976-77, 1982-83, 1986-88, 1997-98 và chuẩn tháng I và Tx tháng VII trung bình trên toàn sai âm hoặc dương nhỏ thường xảy ra vào Việt Nam trong các năm từ 1961-2007 những năm La Nina như 1970-71, 1975-76, 1984-85 Chuẩn sai âm nhỏ cũng xảy ra vào Nhìn chung trên toàn Việt Nam, Tm có xu một số kỳ El Nino như 1991-92 và 1993 thế tăng rõ rệt Từ sau năm 1976, chuẩn sai hầu như dương Chuẩn sai dương thường xuất hiện Mặc dù tất cả các khu vực thường có chung trong những năm có hiện tượng El Nino mạnh xu thế biến đổi Tm và Tx như trong Hình 3.1 như 1972-73, 1982-83, 1991-92, 1997-98 và nhưng mỗi khu vực, đặc biệt là khi xét riêng tại chuẩn sai âm hoặc dương nhỏ thường xảy ra các trạm, xu thế biến đổi Tm và Tx có một số vào những năm La Nina như 1970-71, 1975-76, điểm khác biệt, thể hiện qua xu thế của các thời 1984-85 Tuy nhiên, từ sau 1976, trong xu thế kỳ ngắn hơn như (1971-2007), (1981-2007), ấm lên toàn cầu, Tm vẫn có chuẩn sai dương (1991-2007) Độ dốc khác nhau của đường xu trong những kỳ La Nina 1988-89, 1995-96, thế của các giai đoạn cho thấy tốc độ biến đổi 1998-2000, không ổn định theo thời gian 8.0 y = 0.09x - 1.56 8.0 6.0 Chuẩn sai (°C) 4.0 Chuẩn sai (+) Chuẩn sai Tm (oC) 4.0 (1961-2007) 2.0 Chuẩn sai (-) (1971-2007) 0.0 TB Trượt 5 năm 0.0 (1981-2007) -2.0 Xu thế (I) (1991-2007) -4.0 -4.0 -6.0 1971 1981 1991 2001 -8.0 Năm -8.0 Chuẩn sai (+) 1961 Chuẩn sai (-) -12.0 TB Trượt 5 năm 1961 1971 1981 1991 2001 3.0 Xu thế (VII) Năm 2.0 4.0 1.0 Chuẩn sai (°C) Chuẩn sai Tm (oC) 2.0 (1961-2007) 0.0 (1971-2007) 0.0 -1.0 y = -0.01x + 0.10 -2.0 (1981-2007) -2.0 (1991-2007) -3.0 1971 1981 1991 2001 -4.0 1971 1981 1991 2001 1961 Năm 1961 Năm Hình 3.1: Chuẩn sai của Tm tháng I (trên) và Tx tháng Hình 3.2: Xu thế biến đổi trong các giai đoạn của VII (dưới) theo năm (cột, oC) và trung bình trượt 5 năm chuẩn sai Tm tháng I tại Điện Biên (trên) và tại trạm của Việt Nam cùng với đường xu thế tuyến tính theo Láng (dưới) thời gian Ví dụ tại trạm Điện Biên, xu thế biến đổi của Tm trong 4 thời kỳ đều tăng nhưng tốc độ Biến đổi của Tx có xu thế giảm nhẹ và có của giai đoạn sau giảm đi so với giai đoạn một vài biến đổi khá đột ngột giữa các năm Hồ Thị Minh Hà, Phan Văn Tân/ Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự Nhiên và Công nghệ tập (năm) số trang 5 trước; trong khi đó tại trạm Láng, thời kỳ xét biến đổi của nhiệt độ cực trị tập trung chủ (1971-2007) và (1981-2007) có xu hướng tăng yếu trong khoảng nào nhanh hơn (1961-2007) nhưng thời kỳ (2001- 2007) có xu hướng giảm (Hình 3.2) Do đó, cần Hình 3.3a và b biểu diễn phân bố tần suất xem xét mức độ biến đổi của Tm và Tx cho của chuẩn sai Tm tháng I và Tx tháng VII của từng khu vực riêng biệt Việt Nam trong đó trục hoành là các khoảng chia nhiệt độ, cách nhau từng 1oC và trục tung 3.2 Mức độ biến đổi của nhiệt độ cực trị là giá trị tần suất (%) Nhìn chung trên toàn Việt Nam, phân bố tần suất của chuẩn sai Tm Hệ số A1 của đường hồi quy trên Hình 3.1 và Tx đều gần chuẩn nhưng Tm thiên dương nói lên mức độ biến đổi trung bình của Tm và còn Tx thiên âm Tx trên toàn Việt Nam lần lượt là khoảng +0,9oC/thập kỷ và -0,1oC/thập kỷ Trong phần Các hình 3.4-3.8 a và b tương tự như hình này sẽ xem xét mức độ biến đổi khả năng có thế 3.3 a và b nhưng là của các khu vực B1, B2, xảy ra trên Việt Nam và từng vùng Phân bố tần B3, B4 và N1 do Tm không có nhiều ý nghĩa suất của chuẩn sai Tm và Tx được tính để xem đối với các vùng khí hậu phía nam Hình 3.9 biểu diễn phân bố tần suất của biến đổi Tx VVIIỆỆTTNNAAMM tháng VII trên khu vực N2 và N3 3030 VIỆT NAM 2525 50 VIỆT NAM 2020Xác suất (%) 40 50 Xác suất (%) 1515 30 40 Tần suất (%) 1010 30 Xác suất (%) 20 55 Xác suất (%) 20 00 -8-8-7-7-6-6-5-5-4-4-3-3-2-2-1-10 0 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 10 10 TmTm(o(Co)C) 00 Hình 3.3a: Phân bố tần suất của dị thường Tm -3 -3 -2 -2 -1 -1 0 0 1 1 2 2 3 3 4 4 tháng I trên Việt Nam Tx T(oxC(o) C) Trên toàn Việt Nam, Tm tháng I có xu Hình 3.3b: Phân bố tần suất của dị thường Tx hướng tăng 0-1oC với tần suất lớn nhất khoảng tháng VII trên Việt Nam 21% và 18% là tần suất giảm từ -1 đến 0oC Tần suất tăng 1-2oC đạt 16% Biến đổi cũng xảy ra Trong khi đó, Tx tháng VII trung bình Việt ngoài đoạn [-5,5] nhưng với tần suất nhỏ, có Nam có xu hướng giảm -1 đến 0oC với tần suất một vài trường hợp biến đổi vượt khỏi (-7,7) 38% và 35% là tần suất tăng 0-1oC Khoảng Phổ biến đổi của Tm rộng hơn nhiều so với Tx ±1oC là khoảng biến đổi bé cho thấy Tx biến đổi rất ít Tần suất xảy ra biến đổi ±(1-2)oC khoảng Vùng B1, Tm: Phân bố không hoàn toàn là 10-12% Biến đổi cũng xảy ra ngoài đoạn [-3,3] phân bố chuẩn, đỉnh phổ trải rộng trong khoảng nhưng rất nhỏ -2 đến 4oC, thiên dương, với tần suất lớn nhất 16% nằm trong khoảng 2-3oC Các khoảng chia Vùng B1, Tx: Phân bố gần chuẩn, tương tự cách nhau 1oC nằm trong đoạn [-2,4] chiếm tần như phân bố chung của Việt Nam nhưng tần suất suất xấp xỉ nhau, khoảng 10-15% Còn lại là biến đổi trong khoảng -1 đến 0 lớn hơn, đạt 40% biến đổi nằm trong các khoảng (-8, -2) và (4,8) nhưng tần suất biến đổi 0-1oC chiếm 30%, thấp hơn giá trị 35% của toàn Việt Nam Vùng này cũng xảy ra biến đổi ngoài đoạn [-3,3] với tần suất không lớn 6 Hồ Thị Minh Hà, Phan Văn Tân / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự Nhiên và Công nghệ xx (2009) 0-­‐‑0 VùVnùgngB1B2 Vùng B1 3030 50 VIỆT NAM 2525 2020 Tần suất (%) 40 50 Xác suất (%) 1515 Xác suất (%) 30 40 Xác suất (%) Xác suất (%) 1010 30 20 55 20 10 10 00 00 -8-8-7-7-6-6-5-5-4-4-3-3-2-2-1-1 0 0 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 -3 -3 -2 -2 -1 -1 0 0 1 1 2 2 3 3 4 4 TmT(moC(o) C) Tx (oTCx)(oC) Hình 3.4a: Phân bố tần suất của dị thường Tm Hình 3.4b: Phân bố tần suất của dị thường Tx tháng I trên vùng B1 tháng VII trên vùng B1 VIỆT NAM Vùng B2 Vùng B2 50 VIỆT NAM 30 30 25 Tần suất (%) 40 25 50 Xác suất (%) Xác suất (%) 20 Xác suất (%)30 40 Xác suất (%) 20 15 15 1010 20 30 55 20 10 10 00 00 -8-8-7-7-6-6-5-5-4-4-3-3-2-2-1-1 0 0 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 Tm (oC) -3 -3 -2 -2 -1 -1 0 0 1 1 2 2 3 3 4 4 Tm (oC) Tx (oC) Tx (oC) Hình 3.5a: Phân bố tần suất của dị thường Tm Hình 3.5b: Phân bố tần suất của dị thường Tx tháng I trên vùng B2 tháng VII trên vùng B2 VVIùỆnTgNBA3M Vùng B3 30 30 50 VIỆT NAM 2525 Tần suất (%) 40 50 Xác suất (%) 2020 Xác suất (%) 30 40 Xác suất (%) Xác suất (%) 1515 30 20 1010 20 55 10 10 00 00 -8-8-7-7-6-6-5-5-4-4-3-3-2-2-1-1 0 0 1 1 22 3 3 4 4 55 6 6 7 7 88 -3 -3 -2 -2 -1 -1 0 0 1 1 2 2 3 3 4 4 TTmm(o(oCC) ) Tx (ToxC()oC) Hình 3.6a: Phân bố tần suất của dị thường Tm Hình 3.6b: Phân bố tần suất của dị thường Tx tháng I trên vùng B3 tháng VII trên vùng B3 Vùng B2, Tm: Phân bố tần suất gần phân bố Vùng B2, Tx: tương tự phân bố của Tx trên chuẩn hơn, đỉnh phổ rơi vào khoảng 0-1oC với B1 nhưng tần suất biến đổi -1 đến 0 đạt mức cao tần suất 17% nhưng độ tán vẫn lớn, trải từ -2oC nhất, khoảng 45% Hầu như không có biến đổi đến 3oC ngoài đoạn [-3,3] Hồ Thị Minh Hà, Phan Văn Tân/ Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự Nhiên và Công nghệ tập (năm) số trang 7 Vùng B3, Tm: Phân bố tần suất khá gần Vùng B3, Tx: phân bố tần suất tương tự chuẩn, độ nhọn lớn hơn cho thấy các biến đổi vùng B1 nhưng tần suất tăng 0-1oC ~ 35%, cao của Tm tập trung hơn và thể hiện mức độ biến đổi rõ rệt hơn Trên vùng này, tần suất tăng 0- hơn giá trị 30% của vùng B1 Thay vào đó, tần 1oC chiếm tỷ lệ cao nhất, khoảng 27% Tiếp đến suất giảm -2oC đến -1oC ở vùng này thấp hơn là khả năng giảm -1 đến 0oC chiếm 21% của vùng B1 Ở đây, tần suất xảy ra biến đổi Vùng B4, Tm: tương tự vùng B3 nhưng tần tăng 2-3oC tương đương B1, cao hơn B2 suất tăng 0-1oC chiếm tỷ lệ cao nhất chỉ đạt khoảng 21%, khả năng giảm -1 đến 0oC chiếm Vùng B4, Tx: tần suất cao nhất 35% thuộc 19% Vùng N1 tương tự vùng B4 với tỷ lệ về khả năng tăng 0-1oC, 30% giảm -1 đến 0oC tương ứng là 24% và 22% Vùng này có điểm chung với vùng B1 là có sự biến đổi xảy ra ngoài đoạn [-3,3] dù với tần suất VVIùỆnTgNBA4M không lớn Vùng N1 tương tự B3 3030 Vùng B4 2525 50 VIỆT NAM 2020 Tần suất (%) 40 50 1515Xác suất (%) Xác suất (%) 30 40 Xác suất (%) Xác suất (%) 1010 30 20 55 20 00 -8-8-7-7-6-6-5-5-4-4-3-3-2-2-1-1 0 0 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 66 7 7 88 10 10 TTmm(o(oCC) ) 00 Hình 3.7a: Phân bố tần suất của dị thường Tm -3 -3 -2 -2 -1 -1 0 0 1 1 2 2 3 3 4 4 tháng I trên vùng B4 Tx (ToxC)(oC) VùIỆnTg NNA1M Hình 3.7b: Phân bố tần suất của dị thường Tx tháng VII trên vùng B4 3030 Vùng N1 2525 50 VIỆT NAM 2020 Xác suất (%) Tần suất (%) 40 50 1515Xác suất (%) Xác suất (%) 30 40 1010 Xác suất (%) 30 55 20 00 20 -8 -8-7-7-6 -6-5-5-4-4-3-3-2-2-1-10 0 1 1 2 2 3 3 4 4 55 66 77 88 10 10 TmTm(o(Co)C) 00 Hình 3.8a: Phân bố tần suất của dị thường Tm -3 -3 -2 -2 -1 -1 0 0 1 1 2 2 3 3 4 4 tháng I trên vùng N1 Tx (ToxC()oC) Phân bố tần suất của biến đổi Tx vùng N2 Hình 3.8b: Phân bố tần suất của dị thường Tx tương tự B4 còn vùng N3 tương tự các vùng tháng VII trên vùng N1 B1, B2, B3, N1 nhưng tần suất tăng để Tx từ 1-2oC khoảng 15%, cao hơn các khu vực trên phần lớn từ vùng B3, B4, N1 Những biến đổi 3oC cũng khá phổ biến Biến đổi Như vậy, có thể nói trong thời gian từ cũng xảy ra ngoài đoạn [-5,5] nhưng với tần 1961-2007, trên lãnh thổ Việt Nam, Tm chủ suất nhỏ, do sự đóng góp của 4 vùng khí hậu yếu biến đổi trong khoảng 1-2oC, do đóng góp B1, B2, B3 và B4 Còn Tx biến đổi ít, trong khoảng ±1oC Những biến đổi ngoài đoạn [- 3,3] xảy ra với tần suất nhỏ, do sự đóng góp của 2 vùng B1 và B4 8 Hồ Thị Minh Hà, Phan Văn Tân / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự Nhiên và Công nghệ xx (2009) 0-­‐‑0 Vùng N2 Vùng N3 50 VIỆT NAM 50 VIỆT NAM 40 50 40 50 Xác suất (%)30 40 30 40 Xác suất (%) 30 30 Tần suất (%)20 20 Xác suất (%)20 20 Xác suất (%) 10 10 10 10 00 00 -3 -3 -2 -2 -1 -1 0 0 1 1 2 2 3 3 4 4 -3 -3 -2 -2 -1 -1 0 0 1 1 2 2 3 3 4 4 Tx (ToxC()oC) Tx (ToxC()oC) Hình 3.9: Phân bố tần suất của dị thường Tx tháng VII trên 2 vùng khí hậu N2 và N3 (B1) lại có A1 dương lớn nhất và những khu 3.3 Đánh giá đồng thời xu thế và mức độ biến vực có Tm tháng I cao hơn (B4, N1) tương ứng đổi nhiệt độ cực trị trên các vùng khí hậu với A1 dương nhỏ hoặc âm Điều đó có nghĩa là những khu vực có nhiệt độ Tm cực tiểu thấp có Để xác định đồng thời xu thế và mức độ xu hướng ấm lên còn các khu vực có Tm cực biến đổi của từng vùng khí hậu, hệ số A1 (cũng tiểu cao có xu hướng giữ ổn định hoặc lạnh đi là độ dốc của đường hồi quy như đã nói ở trên) của tất cả 58 trạm trên lãnh thổ Việt Nam được biểu diễn đồng thời trên cùng một bản đồ Dấu của A1 cho biết xu thế tăng hay giảm nhiệt độ của trạm và độ lớn của A1 cho biết mức độ biến đổi Những thông tin này kết hợp với giá trị trung bình của Tm và Tx của từng khu vực có thể sẽ cho biết mức độ ảnh hưởng của sự biến đổi nhiệt độ đến mỗi vùng của Việt Nam Trước hết, Hình 3.10 biểu diễn Tm tháng I Hình 3.10: Nhiệt độ (oC) Tm tháng I (trái) và Tx tháng và Tx tháng VII trung bình giai đoạn 1961 – VII (phải) trung bình giai đoạn 1961 – 2007 2007 tại 58 trạm Ta có thể thấy những giá trị thấp nhất của nhiệt độ cực tiểu tháng I chủ yếu xuất hiện trên vùng B2, B1, B3 và phần phía bắc của B4 Khu vực có Tm tháng I cao nhất là N1, N3, là những khu vực ven biển Trung Bộ và miền Nam Nhiệt độ Tm tại N2 thấp hơn N1 do N2 có địa hình cao hơn Những giá trị cao nhất của nhiệt độ cực đại tháng VII chủ yếu xuất hiện trên vùng B3, N1, N3, và B4, đặc biệt là khu vực phía bắc của B4 Khu vực có Tx tháng VII thấp nhất là N2, một phần của B1, đều là những khu vực núi hoặc cao nguyên Kết hợp với phân bố không gian của chỉ số Hình 3.11: Hệ số xu thế A1 xây dựng từ chuỗi Tm A1 của Tm (trái) và Tx (phải) trong Hình 3.11 tháng I (trái) và Tx tháng VII (phải) từ 1961 – 2007 ta thấy những khu vực có Tm tháng I thấp nhất Hồ Thị Minh Hà, Phan Văn Tân/ Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự Nhiên và Công nghệ tập (năm) số trang 9 Trong trường hợp nhiệt độ cực đại, những Nắng nóng là hiện tượng thường xảy ra khu vực có Tx tháng VII cao nhất (B4) có A1 trong mùa hè ở hầu khắp khu vực trên lãnh thổ âm hoặc dương nhỏ còn những khu vực có Tx Việt Nam Cũng theo các tiêu chuẩn và thống tháng VII thấp nhất (N2, B1) lại có A1 dương nghĩa là những khu vực có nhiệt độ Tx cực đại kê khí hậu của Viện Khí tượng Thủy văn, nắng lớn có xu hướng lạnh đi còn các khu vực có Tx cực đại nhỏ hơn có xu hướng ấm lên nóng xuất hiện khi nhiệt độ cao nhất trong ngày lớn hơn hoặc bằng 350C Các đợt nắng nóng Như vậy, có thể nói, xét trên một khoảng thời gian dài, hệ thống khí hậu có xu hướng tự xuất hiện liên tiếp, kéo dài trên một hay nhiều điều chỉnh trở về trạng thái cân bằng phiếm định Tuy nhiên, những khu vực vốn rất lạnh khu vực dẫn đến tình trạng khô hạn Do đó, số đang ngày một ấm lên và tại một số địa phương vốn có Tx cực đại cao vẫn tiếp tục tăng nhiệt độ đợt hạn hán cũng liên quan với nhiệt độ cực trị trong tương lai cho thấy dấu hiệu ấm lên ở Việt Nam phù hợp với xu thế ấm lên toàn cầu 8 8 Hình 3.11 cũng cho thấy nhiệt độ cực tiểu TmI (C) yTm = 0.08x - 1.48Rét đậm (đợt) tăng với tốc độ nhanh hơn nhiều so với nhiệt độ cực đại, tức là sẽ làm cho khoảng chênh lệch 4 4 TmI giữa hai cực trị này giảm đi đáng kể Chính sự tăng lên của nhiệt độ cực tiểu mới góp phần Rétđậm (RĐ) quan trọng trong hiện tượng ấm lên vì nhiệt độ 0 0 Xu thế (RĐ) cực tiểu cao đồng nghĩa với những đêm ấm kéo dài và sẽ làm cho nhiệt độ cao vẫn duy trì trong -4 Xu thế (TmI) thời gian dài Điều này có thể ảnh hưởng lớn tới các hiện tượng cực đoan có liên quan mật thiết -4 với nhiệt độ cực trị như rét đậm, nắng nóng, Mục 3.4 tiếp theo sẽ xem xét quan hệ giữa nhiệt -8 yRĐ = -0.20x + 3.12 -8 độ cực trị với các hiện tượng cực đoan này 1961 1967 1973 1979 1985 1991 1997 2003 3.4 Quan hệ của nhiệt độ cực trị với các hiện tượng cực đoan Năm Rét đậm là một trong những hiện tượng cực 2 yNN = 0.06x - 0.94 4 đoan rất đặc trưng trong mùa đông ở hầu khắp các khu vực phía Bắc trên lãnh thổ Việt Nam TxVII (C) 1 2 TxVII Nắng nóng (đợt) Theo các tiêu chuẩn và thống kê khí hậu của Viện Khí tượng Thủy văn [1], rét đậm xảy ra Nắngnóng (NN) khi nhiệt độ trung bình ngày nhỏ hơn hoặc bằng 150C Vào mùa đông và đầu mùa xuân các đợt 0 0 Xu thế (NN) rét đậm xảy ra liên tiếp, kéo dài không những ảnh hưởng đến cây trồng và vật nuôi mà cũng Xu thế (TxVII) gây thiệt hại rất lớn về mặt kinh tế xã hội -1 -2 -2 yTx = -0.01x + 0.07 -4 1961 1968 1975 1982 1989 1996 2003 Năm Hình 3.12: Xu thế biến đổi của Tm tháng I và số đợt rét đậm các tháng I-III hàng năm (trên) và Tx tháng VII và số đợt nắng nóng các tháng VI-VIII hàng năm (dưới) từ năm 1961 – 2007 Chỉ tiêu xác định số đợt hạn trong tháng ở Việt Nam được xây dựng căn cứ vào lượng mưa tháng (tham khảo ý kiến của GS.TS Nguyễn Trọng Hiệu) Hạn sẽ xảy ra nếu: - Đối với các tháng 11, 12, 1, 2: lượng mưa tháng < 10 mm/tháng - Đối với các tháng 3, 4, 9, 10: lượng mưa tháng < 30 mm/tháng - Đối với các tháng 5, 6, 7, 8: lượng mưa tháng < 50 mm/tháng Chỉ tiêu này được áp dụng cho tất cả các trạm trong một khu vực và tính trung bình cho mỗi khu vực Chuỗi số đợt hạn trung bình khu vực của mỗi tháng trong các năm từ 1961-2007 được tính tương quan có độ trễ thời gian một 10 Hồ Thị Minh Hà, Phan Văn Tân / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự Nhiên và Công nghệ xx (2009) 0-­‐‑0 vài tháng với nhiệt độ cực tiểu và cực đại tháng Bảng 3.1 trình bày HSTQ giữa nhiệt độ cực Kết quả được trình bày trong Bảng 3.1 trị tháng (Tm và Tx) với số đợt rét đậm (RĐ), nắng nóng (NN) và hạn hán (HH) trên 7 vùng Hình 3.12 biểu diễn xu thế biến đổi của Tm khí hậu trong các trường hợp trùng thời gian tháng I và Tx tháng VII với xu thế biến đổi số (d=0 tháng) và lệch thời gian 1 và 4 tháng Chỉ đợt rét đậm trong mùa đông và số đợt nắng có HSTQ có trị số lớn hơn 0,5 được nêu ở đây nóng trong mùa hè từ năm 1961-2007 Rõ ràng Nhiệt độ cực tiểu tương quan âm khá lớn với rét là khi nhiệt độ cực tiểu tăng lên làm cho số đợt đậm và hạn hán trong trường hợp trùng thời rét đậm giảm đi rất nhanh Hai đường xu thế gian và giảm dần với độ trễ thời gian tăng lên cùng cắt đường 0 tại năm 1976 cho thấy sự tăng HSTQ cao nhất trên vùng B2, tiếp đến là B1, lên của Tm tháng I và giảm đi của số đợt rét B3, B4 Nhiệt độ cực đại có HSTQ dương khá đậm của mùa đông gần như đồng thời Vào mùa cao với nắng nóng nhưng HSTQ âm với hạn hè, mặc dù nhiệt độ cực đại có xu hướng giảm hán Độ lớn của HSTQ cũng giảm dần tương nhẹ nhưng nhiệt độ cực tiểu tăng nhanh nên số quan khi trễ 1 tháng trở lên, ngoại trừ vùng B1, đợt nắng nóng cũng tăng lên Đây là một bằng HSTQ cao nhất tại độ trễ 1 tháng HSTQ âm chứng làm rõ hơn nhận định đã nêu cuối mục giữa Tm, Tx và hạn hán trên hầu hết các vùng 3.3 rằng chính sự tăng lên của nhiệt độ cực tiểu tại độ trễ 0-1 tháng cho thấy khả năng mưa gia có ảnh hưởng nhiều đến xu thế ấm lên nói tăng do nhiệt tăng làm giảm tình trạng hạn hán chung trong khi nhiệt độ cực đại có thể biến đổi Nhưng với độ trễ từ 4 tháng, HSTQ giữa Tx, rất ít Từ đường xu thế ta thấy tốc độ giảm rét Tm với hạn hán dương trên các vùng B1-B3 và đậm trung bình là gần 0,2 đợt/năm và tốc độ N2-N3 có thể được giải thích là bốc hơi tăng tăng nắng nóng trung bình là 0,06 đợt/năm mạnh dưới nhiệt độ cao liên tục làm tăng nguy cơ hạn hán cho các vùng này Bảng 3.1 Hệ số tương quan giữa nhiệt độ cực trị tháng (Tm và Tx) với số đợt rét đậm (RĐ), nắng 4 Kết luận và kiến nghị nóng (NN) và hạn hán (HH) trong trường hợp trùng thời gian (d=0 tháng) và lệch thời gian 1 và 4 tháng Bài báo sử dụng phương pháp thống kê kết hợp với phân tích xu thế đã thu được các kết trên 7 vùng khí hậu quả đáng kể và có thể rút ra một số nhận xét chung nhất như sau: Vùng B1 B2 B3 B4 N1 N2 N3 - Xu hướng: Tm tăng trên những khu vực có Độ trễ thời gian d = 0 tháng giá trị cực tiểu thấp và tăng nhẹ hoặc giảm trên những khu vực có Tm cực tiểu cao hơn Tx Tm & RĐ -0.81 -0.84 -0.68 -0.68 - -0.55 giảm ở những khu vực có Tx cực đại cao và tăng trên những khu vực có Tx cực đại thấp Tm & HH -0.79 -0.57 -0.75 - - -0.78 -0.50 hơn, duy trì trạng thái cân bằng phiếm định của hệ thống khí hậu Tốc độ tăng của Tm nhanh Tx & NN + 0.63 0.67 0.76 0.78 0.80 0.61 hơn nhiều so với Tx nên khoảng chênh lệch giữa hai cực trị này giảm đi đáng kể, dẫn tới sự Tx & HH -0.65 -0.63 -0.74 - - - - nóng lên, phù hợp với xu thế chung của biến đổi khí hậu toàn cầu Độ trễ thời gian d = 1 tháng Tm & RĐ -0.63 -0.72 -0.58 -0.54 - - Tm & HH -0.61 - -0.60 - - -0.67 -0.56 Tx & NN 0.51 0.51 0.54 0.64 0.64 0.70 + Tx & HH -0.68 - -0.61 - - - - Độ trễ thời gian d = 4 tháng Tm & RĐ + + + + + + Tm & HH + + 0.51 - - + + Tx & NN + - - - - - - Tx & HH + + + - - - - Hồ Thị Minh Hà, Phan Văn Tân/ Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự Nhiên và Công nghệ tập (năm) số trang 11 - Mức độ: Tm chủ yếu tăng khoảng 2-3oC Tài liệu tham khảo trên các vùng thuộc Bắc Bộ và 1-2oC trên Trung Bộ, trung bình cả Việt Nam tăng 1-2oC [1] Trang web của Bộ Tài nguyên Môi trường do đóng góp phần lớn từ B3, B4, N1 Những http://www.thoitietnguyhiem.net/default.aspx?It biến đổi 3oC cũng khá phổ biến emID=82&Category=21 Biến đổi cũng xảy ra ngoài đoạn [-5,5] nhưng tần suất nhỏ, do đóng góp của 4 vùng khí hậu [2] Phạm Ngọc Toàn, Phan Tất Đắc, 1993: Khí hậu B1, B2, B3 và B4 Biến đổi của Tx chủ yếu là Việt Nam, NXB Khoa học và kỹ thuật, 312tr trong khoảng ±1oC Biến đổi ±(1-2) độ C xuất hiện trên khu vực B4 và N1 Những biến đổi [3] "IPCC Fourth Assessment Report, Chapter 3" ngoài đoạn [-3,3] xảy ra với tần suất nhỏ, chủ 2007-02-05 pp 237 http://www.ipcc.ch/pdf/ yếu trên khu vực B1 và B4 assessment-report/ar4/wg1/ar4-wg1-chapter3.pdf Retrieved 2009-03-14 - Ảnh hưởng: nhiệt độ cực tiểu tăng làm giảm số đợt rét đậm và tăng số đợt nắng nóng [4] Báo cáo của Bộ Tài nguyên và Môi trường về trong năm nhưng độ trễ thời gian từ 2-3 tháng Kịch bản biến đổi khí hậu, nước biển dâng cho Việt Nam, tháng 6/2009, trang 4 Những nghiên cứu chi tiết hơn nữa là rất cẩn thiết giúp giải thích được tốt hơn các kết [5] Manton, M.J., et al., 2000: Trends in extreme quả nhận được daily rainfall and temperature in Southeast Asia and the South Pacific: 1961-1998 Int J Lời cảm ơn Climatol., 21, 269-284 [6] Nguyễn Đức Ngữ, Nguyễn Trọng Hiệu (2004), “ Khí hậu và Tài nguyên khí hậu của Việt Nam”, Nhà xuất bản Nông nghiệp Hà Nội [7] Phan VT, Ngo-Duc T, Ho TMH, 2009: Seasonal and interannual variations of surface climate elements over Vietnam Clim Res 40:49-60 Bài báo này được hoàn thành với sự hỗ trợ của đề tài KC.08.29/06-10 Các tác giả xin chân thành cảm ơn Magnitude and trends in extreme monthly temperature in Vietnam in period of 1961-2007 Ho Thi Minh Ha, Phan Van Tan Faculty of Hydro-Meteorology and Oceanography, Hanoi University of Science 334 Nguyen Trai Street, Thanh Xuan District, Hanoi, Vietnam Abstract Paper analyses magnitude and trends in extreme monthly minimum and maximum temperatures of 7 climate sub-regions in Vietnam in period of 1961-2007 based on daily minimum and maximum temperatures that were collected from 58 observation stations Results show that monthly minimum temperature of Vietnam increases by about 0,9o C per decade, much faster compared with the rate of global average temprature increasing while monthly maximum temperature slightly decreases by 0,1o C per decade These values vary from sub-region to sub-region The highest value is found over the Northwest part of Vietnam Change in extreme monthly temperature, especially the 4 Hồ Thị Minh Hà, Phan Văn Tân / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự Nhiên và Công nghệ xx (2009) 0-­‐‑0 increase of monthly minimum temperature leads to decrease in number of cold spells and increase in number of hot spells and drought in Vietnam Keywords: extreme temperature, trend, climate change, hot spells, cold spells, drought, Vietnam