Luận văn thạc sĩ Biến đổi khí hậu: Dự tính mực nước biển dâng do biến đổi khí hậu dựa trên các mô hình hoàn lưu chung cho khu vực biển Việt Nam

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘIKHOA SAU ĐẠI HỌC

ĐOÀN THỊ THU HÀ

DỰ TÍNH MUC NƯỚC BIEN DANG DO BIEN DOI KHÍ HẬU

DỰA TRÊN CÁC MÔ HÌNH HOÀN LƯU CHUNGCHO KHU VUC BIEN VIỆT NAM

LUẬN VĂN THAC SĨ BIEN DOI KHÍ HẬU

HÀ NOI - 2016

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘIKHOA SAU ĐẠI HỌC

ĐOÀN THỊ THU HÀ

DỰ TÍNH MỰC NƯỚC BIEN DANG DO BIEN DOI KHÍ HẬU

DỰA TRÊN CÁC MÔ HÌNH HOÀN LƯU CHUNG

CHO KHU VUC BIEN VIỆT NAM

LUẬN VAN THAC Si BIEN ĐÔI KHÍ HẬU

Chuyên ngành: BIEN DOI KHÍ HẬU

Mã số: Chương trình đào tạo thí điểm

Người hướng dẫn khoa học: TS Nguyễn Xuân Hiễn

HÀ NỘI - 2016

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan luận văn này là công trình nghiên cứu do tôi thực hiện dưới sự

hướng dẫn khoa học của TS Nguyễn Xuân Hiển, không sao chép các công trình

nghiên cứu của người khác Nội dung luận văn có tham khảo và sử dụng tài liệu, thông

tin đăng tải trên các ấn phẩm, tạo chí và trang web đều được trích dẫn đầy đủ, số liệusử dụng đêu là các sô liệu có nguôn gôc chính thông, đáng tin cậy.

Một phan của luận văn đã được công bồ trong bài báo “Cập nhật xu thé thay đổicủa mực nước biên khu vực biển Việt Nam”, đăng tải trên Tạp chí Khí tượng Thủyvăn, số 657 vào tháng 9 năm 2015.

Tôi hoàn toàn chiu trách nhiệm về tính xác thực và nguyên bản của luận văn.

Tác giả

Doan Thị Thu Ha

LỜI CÁM ƠN

Luận văn được hoàn thành tại Khoa Sau đại học, Đại học Quốc gia Hà Nội dướisự hướng dẫn của TS Nguyễn Xuân Hiển Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn tới ngườithầy, đồng thời là cấp trên tại cơ quan, người đã luôn tận tình quan tâm, hướng dẫntrong suốt quá trình học tập cũng như công tác đề hoàn thành tốt luận văn.

Tác giả cũng xin gửi lời cảm ơn tới các cán bộ giảng dạy và đào tạo tại Khoa Sauđại học, Đại học Quốc gia Hà Nội, đã luôn hết lòng giúp đỡ và tạo điều kiện tốt nhất

cho tác giả trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu.

Tác giả cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các anh chị em, bạn bé đồngnghiệp trong Trung tâm Nghiên cứu Khí tượng Thủy văn Biên, Viện Khí tượng thủyvăn và Biến đổi khí hậu, đặc biệt là ThS Lê Quốc Huy và ThS Dương Ngoc Tiến, đã

luôn hỗ trợ và đóng góp những ý kiến quý báu trong quá trình thực hiện luận văn.

Luận văn được hoàn thành trong khuôn khổ Dé tài cấp Nhà nước “Nghiên cứuluận cứ khoa học cập nhật kịch bản biến đổi khí hậu và nước biển dâng cho Việt Nam”thuộc Chương trình Khoa học và Công nghệ phục vụ Chương trình mục tiêu Quốc giaứng phó với biến đổi khí hậu - Mã số BDKH-43 do TS Nguyễn Văn Hiệp làm chủnhiệm và Dự án “Cập nhật kịch bản biến đổi khí hậu, nước bién dâng cho Việt Nam”

của Bộ Tai nguyên và Môi trường do TS Mai Văn Khiêm làm chủ nhiệm Xin trân

1.3 Các phương pháp dự tính mực nước biển dâng . -° 5° se sess 101.3.1 Các phương pháp dự tinh mực nước biển dâng trước Báo cáo đánh giá ARSCUA TP CCC G0 họ HT re 101.3.2 Phương pháp dự tinh mực nước biển dâng toàn cầu trong Báo cáo ARS 12

1.3.3 Các phương pháp dự tính mực nước biển dâng khu vực - 13

1.3.4 Phương pháp dự tinh mực nước biển dâng đã được áp dụng ở Việt Nam 16

CHƯƠNG 2 ĐÓI TƯỢNG, SÓ LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 18

2.1 Đặc điểm khu vực nghiên cứu -s ° se se ssssessessesssessessesserssrssess 182.1.1 Vi trí địa ly, đặc điềm Chung Của KAU VỰC -ecccccSksskssktseeteereserrserreres 182.1.2 Các yếu tố ảnh hưởng tới dao động mực nước ĐiỂN -:-5:©52-552 202.2 Số liệu nghiên €ỨU s- << s2 s£ 9£ s£Ss£Ss£S4ES£ES£EseEseEseEsessesseseserserserse 262.2.1 Số liệu thực do tại các trạm hải văn trong khu vực biển Việt Nam 26

2.2.2 Số liệu quan trắc từ vệ tinh cho khu vực biển Việt Nam - s52 272.2.3 Số liệu mô phỏng từ các mô hình AOCÌMs -2-52-5ccccz+c+ccsrxccsẻ 292.2.4 Số liệu phân bố không gian của các thành phân đóng góp vào mực nước biển/0/1/15812/89//120//8A⁄81921/85:// P0 00n0n0n878Ẻ.8 32

2.2.5 Số liệu điều chỉnh dang tinh băng từ mô hình ICE5G (VM2 L90) 34

2.2.6 Số liệu toàn cầu bổ sung từ IPCC -©-¿©-2+c++Ek+£E+EE+EEeEEerErrsrkerkcres 352.3 Phương phap nghiÊn CỨU c5 5 5< + 9 9909949 956050.04.04.65804 666 352.3.1 Phương pháp xử lý số HiỆM -:- 55+ EEeEEEE E2 E122 1121121, 352.3.2 Phương pháp dự tính mực nước biển dâng cho khu vực Việt NAM 44

2.3.3 Phương pháp uéc tính tính chưa chắc chắn của mực nước biển dâng dự tính

cho khu vực Viet ÌNGH4 - << E301 1EE1 1193 1K 1k kg ky 47

CHƯƠNG 3 KET QUA VÀ THẢO LUẬN -2 s-s<ss©ssesseessessesses 493.1 Xu thế biến đổi của mực nước biển khu vực Việt Nam -. -<- 49

3.1.1 Xu thé biến đổi của mực nước biển tinh toán từ số liệu thực AO 49

3.1.2 Xu thé biến đổi của mực nước biển tính toán từ số liệu vệ tỉnh 50

3.1.3 So sánh xu thé biến đối của mực nước biển từ hai nguôn số liệu 51

3.2 Kiểm nghiệm các mô hình AOGCMS với số liệu quan trắc - - 52

3.3 Phân bố không gian của mực nước bién dâng tại khu vực biến Việt Nam 54

3.3.1 Phân bố không gian của mực nước biển dâng do giãn nở nhiệt và động lực.543.3.2 Phân bó không gian của mực nước biển dâng tổng cỘng - . -: 56

3.4 Mực nước bién dâng trung bình toàn khu vực biển Việt Nam 57

3.4.1 Mức độ đóng góp cua các thành phan vào mực nước biển dâng 57

3.4.2 Biến trình mực nước biển dâng theo thời gian trong thé kỉ 21 60

3.5 Thao TUẬN d- 0 6 G6 S95 9 999.99 999.999.9999 8009.:9090000809680968062000900077 66TÀI LIEU THAM KHẢO <2 se S2 Ss£EsSEssEssEteetserseEserssersrrssrssre 68

ii

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIET TAT

AOGCMs Các mô hình hoàn lưu chung khí quyên — dai đương

AR4 Báo cáo đánh giá lần thứ 4 của Ban Liên chính phủ về Biến

BCSD Phương pháp điều chỉnh độ lệch và chỉ tiết hóa không gian

BDKH Biến đồi khí hậu

CA Phương pháp xây dựng tương tự

CMIP3 Dự án Đối chứng mô hình kết hợp giai đoạn 3CMIPS Dự án Đối chứng mô hình kết hợp giai đoạn 5

CSIRO Tổ chức Nghiên cứu Khoa hoc va Công nghiệp Australia

ENSO EI Nião - Dao động Nam

FAR Báo cáo đánh giá đầu tiên của Ban Liên chính phủ về Biến

đôi khí hậu

IDW Thuật toán nội suy theo khoảng cách nghịch đảo có trọng số

IPCC Ban Liên chính phủ về Biến đôi khí hậu

LLNL Phong thi nghiém Quéc gia Lawrence LivermoreNAO Dao động Bắc Dai Tay dương

PCMDI Chương trình Đối chứng và Chan đoán Mô hình Khí hậu

PDO Dao động quy mô thập kỉ ở Thái Bình Dương

RCP Đường nông độ đại diện

SLRRP Chương trình cải tiễn dự báo mực nước biển dâng

TAR Báo cáo đánh giá lần thứ 3 của Ban Liên chính phủ về Biếnđổi khí hậu

WOCE Chương trình Thí nghiệm Hoàn lưu Đại dương thế giới

1H

DANH MỤC BANG

Bảng 1.1 Mô tả các kịch bản nồng độ khí nhà kính RCPS 2-52 5255522 5

Bảng 1.2 Mực nước biển dâng trung bình toàn cầu và mức độ đóng góp của từng

thành phần (m) cùng tính chưa chắc chắn của các dự tính trong giai đoạn 2081 — 2100so với thời kì nền (baseline) 1986-2005 cho 4 kịch bản RCPS - - 2 5s+s+cszš 9

Bảng 2.1 Thông tin các trạm hải văn trong khu vực Việt Nam - « 26Bảng 2.2 Danh sách các mô hình AOGCMs được sử dụng trong nghiên cứu và độ

phân giải cho khu vực biển Việt Nam - 2-2 2E 2E£EEEEEEEEEEEEEE2E 2121 EEEEEErrrrrkee 30Bảng 2.3 Tiêu chuẩn tin cậy của chỉ số kiểm định r ¿ 2¿©+©5+2cx2csz+2 36Bang 2.4 Đánh giá và kiểm nghiệm thống kê chuỗi số liệu dao động mực nước biển

Bang 2.5 Các thành phan đóng góp vào mực nước biển dâng và phương pháp dự tinhcho khu vực Biển Đông -¿- 2-52 2 S+kÉEÉ E9 E9 121121121711111111111 1.1111.111 1x 45Bảng 3.1 Xu thế biến đổi mực nước biển trung bình tại các trạm hải văn 49Bảng 3.2 Xu thế biến đôi mực nước biển tính toán từ số liệu vệ tinh và số liệu thực đovà hệ số tương quan giữa hai số liệu (1993-2013) - 2-2-5 2+E++E£Ec£EeExerxersereee 51Bang 3.3 Giá trị trung vị và khoảng tin cậy của dự tính mực nước biển dâng và cácthành phần đóng góp vào cuối thế kỷ 21 so với thời kỳ 1986-2005 tại khu vực BiểnĐông và toàn cầu (theo Bảng 13.5 trong Báo cáo ARS của IPCC) . 59Bang 3.4 Mực nước biển dâng trung bình toàn khu vực Biển Đông trong thé ki 21 sovới thời kì nền 1986 — 2005 theo hai kịch bản RCP 4.5 và RCP 8.5 62

1V

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Mực nước biển dđng trong giai đoạn 2081-2100 so với thời kì nền 2005 theo bốn kịch bản RCPs cho toăn cầu -¿- 5+ + t+E+E£EE+E+EEEEEE+EeEEtzkerersree 10

1986-Hình 2.1 Vị trí của Biển Việt Nam trong khu VUC - + s++cseersereereserres 18

Hình 2.2 Cấu trúc địa động lực (cm) vă dong chảy lớp mặt (m/s) khu vực Biển Đông

từ sô liệu vệ tinh giai đoạn 1993 — 2() c2 132119 119 1111118111811 re 23

Hình 2.3 Biến đổi trị số trung bình vĩ độ của nhiệt độ vă độ mặn - 25

Hình 2.4 Trang web thu thập số liệu trực tiếp của AVISO : ¿csz5csc-: 28Hình 2.5 Cấu trúc tập tin số liệu theo điểm ¿- ¿2c s+S++EE+EE+E2EEEerkerkerxereee 28Hình 2.6 Cấu trúc tập số liệu hai chiều vă ba chiều -. ¿-5¿©5ecsz+cx>zseez 29Hình 2.7 Thư mục chứa số liệu được thu thập qua giao thức FTP -‹ 29

Hình 2.8 Số liệu phđn bố không gian của câc thănh phan đóng góp văo mực nước biển6 a LẴ dd 32

Hình 2.9 Phđn bố không gian của thănh phan băng trín đỉnh núi - 33

Hình 2.10 Phđn bố không gian của thănh phan băng động lực - 33

Hình 2.11 Phđn bố không gian của thănh phần trữ lượng nước trín lục địa 33

Hình 2.12 Số liệu điều chỉnh đăng tĩnh băng từ mô hình ICE5G (VM2 L90) 34

Hình 2.13 Tỷ lệ thay đôi của mực Geoid trín phạm vi toan CAU veeccsecsesessecevseseveeeseeess 34Hình 2.14 Ty lệ dịch chuyín bề mặt trâi đất theo phương thang đứng 35

Hình 2.15 Sử dụng phần mềm Ocean Data View đọc số liệu toăn cđầu 38

Hình 2.16 Sử dụng phần mềm Ocean Data View trích suất số liệu vùng Biển Đông 38Hình 2.17 Số liệu mô phỏng toăn cầu được regrid trong MatLab -. - 39Hình 2.18 Định dang tập tin đầu ra đê được regrid - -scxscxezxzresrxerreres 40Hình 2.19 Biến thiín trong độ cao mặt biển trín mực Geoid (trín) vă mực nước biểndđng do giên nở nhiệt trung bình toăn cầu (dưới) từ tất cả câc mô hình trước vă sau

khi hiệu chỉnh loại bỏ xu hướng hạn dai - 5 5c 225 32232 +EEseeEeereeresrrssrsres 42

Hình 2.20 Tỷ lệ phđn bố theo không gian của câc thănh phần: Băng trín đỉnh núi; Trữlượng nước trín lục địa; Cđn bang khĩi lượng bề mặt băng ở Greenland; Cđn bang

khĩi luong bĩ mat băng ở Nam cực; Băng động lực ở Greenland; Bang động lực ở

Hình 2.21 Thành phần điều chỉnh đăng tĩnh băng bao gồm: Tỷ lệ thay đổi của mựcGeoid và Tỷ lệ dich chuyên bề mặt trái dat theo phương thang đứng 44Hình 3.1 Xu thế tăng mực nước biển tại các trạm hải văn -¿- cx+x+xezerxzxez 50Hình 3.2 Xu thế mực nước trung bình (a) Biển Đông và (b) toàn cau từ vệ tinh 50Hình 3.3 Xu thế thay đổi mực nước từ số liệu vệ tinh tại khu vực biển Việt Nam 51

Hình 3.4 Tương quan giữa mực nước thực do tại các tram hải văn và mực nước quan

trắc từ vệ tỉnh gial (v0 s20 ồ.Ố Ố 52Hình 3.5 Biến trình theo thời gian của mực nước trung bình các trạm thực đo (hìnhthoi đỏ), số liệu vệ tinh (vòng tròn xanh), trung bình các mô hình AOGCMs (đườngđậm màu đỏ thể hiện trung bình các mô hình và khoảng mờ màu xám thể hiện khoảng

tin cdy) cho thoi 908212120) S0 53

Hình 3.6 Tương quan cua a) chuỗi số liệu mực nước thực do trung bình tại các tramthực đo giai đoạn 1986 — 2013 và b) số liệu vệ tỉnh giai đoạn 1993-2013 với số liệutrung bình từ các mô hình + + k+t vn ng TH Hà HH Hư HH 53

Hình 3.7 Phan bố của mực nước biển dâng do giãn nở nhiệt và động lực (cm) giaiđoạn cuối thé ki 21 so với thời kì nền 1986 — 2005 theo kịch bản RCP 4.5 từ một sốmô hình AOGCMs cho khu vực biển Việt Nam - - ¿+ St x+E£EeEzEeEeEtzkerereree 54Hình 3.8 Phân bố của mực nước biển dâng do giãn nở nhiệt và động lực (cm) giaiđoạn cuối thế kỉ 21 so với thời kì nền 1986 - 2005 theo kịch bản RCP 8.5 từ một số mô

hình AOGCMs cho khu vực biển Việt Nam -¿- + + x+k+EvEE+E+EEEEkeEerereskererxree 55

Hình 3.9 Mực nước biển dâng tổng cộng (cm) vào giai đoạn giữa thé ki 21 so với thờikì nền theo kịch bản RCP 4.5 a) Cận trên, b) Trung bình và c) Cận dưới 56Hình 3.10 Mực nước biển dâng tổng cộng (cm) giai đoạn giữa thế kỉ 21 so với thời kìnền theo kịch bản RCP 8.5 a) Cận trên, b) Trung bình và c) Cận dưới - 56Hình 3.11 Mực nước biển dâng tổng cộng (cm) giai đoạn cuối thế kỉ 21 so với thời kìnền 1986 — 2005 theo kịch ban RCP 4.5 a) Cận trên, b) Trung bình và c) Cận đưới 57Hình 3.12 Mực nước biển dâng tổng cộng (cm) giai đoạn cuối thé kỉ 21 so với thời kinền 1986 — 2005 theo kịch bản RCP 8.5 a) Cận trên, b) Trung bình và c) Cận dưới 57Hình 3.13 Mực nước biển dâng trung bình toàn khu vực biển Việt Nam, mức độ đónggop của từng thành phan (cm) (các đường liền đậm nét) và tính chưa chắc chắn của cácdự tính (các khoảng mò) so với thời kì nền 1986-2005 theo kịch bản RCP 4.5 58

Mái

Hình 3.14 Mực nước biên dâng trung bình toàn khu vực biển Việt Nam, mức độ đónggóp của từng thành phần (cm) (các đường liền đậm nét) và tính chưa chắc chắn của cácdự tính (các khoảng mò) so với thời kì nền 1986-2005 theo kịch bản RCP 8.5 58Hình 3.15 Mực nước biển dâng tổng cộng trung bình toàn khu vực Biển Đông trongthé ki 21 so với thời kì nền 1986 — 2005 (đường màu đỏ đậm) và khoảng tin cậy(đường mờ màu xám) tính toán từ các mô hình kết hợp với các thành phần khác theo

kich ban (04 60

Hình 3.16 Mực nước biển dâng tổng cộng trung bình toàn khu vực Biển Đông trongthé ki 21 so với thời kì nền 1986 — 2005 (đường màu đỏ đậm) và khoảng tin cậy(đường mờ màu xám) tính toán từ các mô hình kết hợp với các thành phần khác theo

kịch bản RCP §.5 HH TT TH HH TH HT HH TH HT TH Hit 61Hình 3.17 Mực nước biên dâng trung bình toàn khu vực Biển Đông trong thé ki 21 sovới thời kì nền 1986 — 2005 (các đường đậm nét) và khoảng tin cậy (các khoảng mờ)theo hai kịch bản RCP 4.5 và RCP 8.5 - Sàn n 2H HH HH HH rệt 61

vil

MỞ ĐẦU

Trong một vài thập ki gần đây, mực nước biển dâng gan với sự nóng lên toàncầu ngày càng có những biểu hiện rõ ràng hơn Đây là một trong những hệ quả củabiến đổi khí hậu (BĐKH) và có khả năng gây thiệt hại rất lớn tới kinh tế xã hội Mựcnước biển dâng trung bình toàn cầu có nguyên nhân chủ yếu là do sự giãn nở vì hấpthu nhiệt của đại dương và sự tan chảy băng trên đất liền Tuy nhiên, nhiều nghiên cứuđã chỉ ra rang, các biến đổi mang tinh địa phương ảnh hưởng mạnh tới dao động mựcnước biến khu vực, làm tăng hoặc giảm tốc độ dâng mực nước biển [15], [17], [81],ngụ ý rang các khu vực khác nhau không phải đối mặt với cùng một mức độ rủi ro domực nước biển dâng Điều nay cho thay tầm quan trọng của các quá trình vật lý dién ratại khu vực trong xu thế dao động mực nước biển và tác động tiềm tàng của mực nướcbiển dâng đối với các bờ biển thấp và hải dao.

Biển Việt Nam, hay còn gọi là Biển Đông là biển nửa kín lớn nhất nam về phíaTây Bắc Thái Bình Dương Nhiều nghiên cứu từ trước tới nay đã chỉ ra những thay đổiđáng kế trong xu thế dao động của mực nước biển khu vực Ty lệ dâng của mực nướcbiển trung bình tính toán dựa trên số liệu quan trắc từ vệ tinh ở Biển Đông là 4,7

mm/nam cho giai đoạn 1993-2009 [7], và 4,5 mm/năm cho giai đoạn 1993-2013 [8],

con số này tương đối cao hơn so với tỷ lệ dâng trung bình toàn cầu trong cùng thời kỳlà 3,2 + 0,4 mm/năm [60], [49] Sự khác biệt này có thể bắt nguồn từ những ảnh hưởngđáng ké của các dao động dài hạn như El Nião - Dao động Nam (ENSO) va Dao độngquy mô thập ki ở Thái Bình Dương (PDO) [10] Điều này cho thấy, các dữ liệu vệ tinhchủ yếu phản ánh sự thay đổi liên mùa và trong thập kỷ, chứ chưa han là xu hướng dàihạn vì thời gian quan trắc tương đối ngắn (20 năm) Dựa trên chuỗi số liệu dao độngmực nước biên thực đo trong quá khứ, tỷ lệ dâng của mực nước biển trong khu vực chỉvào khoảng ~1,7 mm/năm trong thời gian 1950-2009, tương đồng với tỷ lệ dâng trungbình toàn cầu [22].

Trong bối cảnh đó, năm 2012, Bộ Tài nguyên và Môi trường đã công bố bancập nhật kịch bản biến đổi khí hậu, nước biển dâng cho Việt Nam trên cơ sở phiên bảncông bố năm 2009 [2], [3] Cả hai phiên bản này đều được tính toán sử dụng phươngpháp chỉ tiết hóa thống kê trên cơ sở kịch bản nước biển dâng toàn cầu được công bốbởi Ban Liên chính phủ về Biến đổi khí hậu (IPCC) Các kết quả từ sau Báo cáo đánhgiá lần thứ 4 của IPCC (AR4) [37] đã cho thấy trong những thập ki gần đây, mực nướcbiển vẫn tiếp tục dâng Theo lộ trình của Chương trình mục tiêu Quốc gia ứng phó vớiBiến đổi khí hậu, vào năm 2015, Việt Nam sẽ tiếp tục cập nhật kịch ban nước biểndâng dé phục vụ cho các địa phương và Bộ, ngành trong đánh giá tác động và đề xuất

các giải pháp ứng phó với nước biên dâng.

Nhìn chung, ngoài các công bố chính thức của Bộ Tài nguyên và môi trường,hầu hết các nghiên cứu trong nước hiện nay đều chỉ tập trung vào xu thế dao động mựcnước của khu vực biển Việt Nam trong quá khứ ma it quan tâm tới dự tính mực nướcbiển dang cho tương lai Thêm vào đó, trong Báo cáo đánh giá lần thứ 5 (AR5), IPCCđã chính thức đưa ra một bộ kịch ban mới — kịch ban nồng độ khí nhà kính (RCP-Representative Concentration Pathways), được phát triển bởi một nhóm mô hình khácnhau, dựa trên lượng bức xạ mặt đất nhận được tương ứng với nồng độ khí nhà kính[38] Sự thay đổi sang các kịch bản khí nhà kính mang nhiều ưu điểm hơn đòi hỏi cầnphải cập nhật các dữ liệu đầu vào trong các nghiên cứu về dự tính mực nước biển dâng

trong tương lai.

Chính vì vậy, đề tài “Dự tính mực nước biển dâng do biễn đổi khí hậu dựatrên các mô hình hoàn lưu chung cho khu vực biển Việt Nam” sẽ áp dụng cácnghiên cứu mới nhất, bao gồm sử dụng kết quả đầu ra từ 21 mô hình hoàn lưu chungkhí quyền — đại đương (AOGCMs) (thuộc bộ mô hình được phát triển trong khuôn khổDự án Đối chứng mô hình kết hợp giai đoạn 5 — CMIPS) [79] nhằm dự tính mực nướcbiển dâng tiềm năng trong thế ki 21 ở khu vực Biển Đông Đề tài có ý nghĩa khoa họcquan trọng trong đánh giá các tac động của BDKH đối với khu vực Việt Nam, làm cơ

sở cho việc tính toán mức độ ngập lụt do nước biên dâng ở các khu vực ven biên.

Mục tiêu chính của luận văn bao gồm: 1) Đánh giá xu thế biến đổi của mựcnước biển khu vực Việt Nam trong quá khứ dựa trên số liệu thực đo tại các trạm hảivăn trong khu vực va số liệu quan trắc từ vệ tinh; 2) Ứng dụng kết quả từ các mô hìnhAOGCMs tính toán mực nước biển dâng do giãn nở nhiệt và động lực cũng như mựcnước biển dâng tổng cộng phân bồ theo không gian trên toàn vùng biển Việt Nam; 3)Dự tính mực nước biển dâng trung bình toàn khu vực biên Đông và đánh giá mức độđóng góp của các thành phần vào mực nước biển dâng trong thé ki 21 theo hai kịchbản nồng độ khí nhà kính RCP 4.5 va RCP 8.5.

Để đạt được các mục tiêu trên, những nội dung công việc cần thực hiện baogồm: 1) Tổng quan tình hình nghiên cứu liên quan đến mực nước biển dâng, bao gồmcác phương pháp và kết qua dự tính mực nước biển dâng đã được công bố trên thégiới, trong khu vực và ở Việt Nam; 2) Xây dựng bộ cơ sở dữ liệu bao gồm các số liệuquan trắc mực nước biển từ các trạm thực do và từ vệ tinh, số liệu mô phỏng mựcnước bién từ các mô hình AOGCMs, số liệu về ty lệ phân bố không gian của các thànhphan đóng góp vào mực nước biên dâng, số liệu về thành phần điều chỉnh dang tĩnhbăng và số liệu bố sung của IPCC; 3) Kiểm nghiệm chuỗi số liệu quan trắc và kiểmnghiệm sự phù hợp của các mô hình AOGCMs đối với khu vực Việt Nam; 4) Đánh giáxu thế biến đổi của mực nước biển khu vực Việt Nam trong quá khứ va 5) Dự tính

mực nước biển dâng cho khu vực biển Việt Nam trong tương lai so với thời kì nền

1986 — 2005 theo hai kịch ban RCP 4.5 và RCP 8.5.

Ngoài phần mở đầu, tài liệu tham khảo và phụ lục, luận văn được bố cục thànhba chương, bao gồm:

Chương 1 Tổng quan Trình bày các kết quả đánh giá về mực nước biển dâng toàn cầuvà khu vực trong quá khứ cũng như tương lai Tổng hợp và nhận định về các phươngpháp đã được sử dụng dé dự tính mực nước biển dâng cho toàn cầu cũng như khu vựcvà một số phương pháp đã được áp dụng ở Việt Nam.

Chương 2 Đối tượng, số liệu và phương pháp nghiên cứu Giới thiệu các đặc điểmchính của khu vực nghiên cứu, các yếu tố ảnh hưởng tới mực nước biển dâng khu vực.Giới thiệu các nguồn số liệu được sử dụng dé dự tính mực nước biển dâng Trình bàyvà phân tích một cách tuần tự và hợp lý về cách tiếp cận và các phương pháp xử lý số

liệu, phương pháp dự tính mực nước biển dâng được sử dụng trong nghiên cứu.

Chương 3 Kết quả và thảo luận Trình bày các kết quả chính mà nghiên cứu đạt được,bao gồm: Xu thé biến đổi của dao động mực nước, Kiểm nghiệm các mô hình hoànlưu chung AOGCMs với số liệu quan trắc; Phân bố không gian của mực nước biểndâng và mực nước biên dâng trung bình toàn khu vực biển Việt Nam.

CHƯƠNG 1 TONG QUAN1.1 Các kịch bản nồng độ khí nhà kính RCPs

Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rang BDKH có liên hệ chặt chẽ với mức độ phátthải khí nhà kính, qua đó gián tiếp phản ánh mối liên hệ với tốc độ phát triển kinh tế —xã hội Diễn biến của lượng khí nhà kính trong tương lai được thê hiện bằng các kịchbản nồng độ khác nhau dựa trên các giả định VỀ sự phát triển kinh tế - xã hội Các cơsở để xác định các kịch bản khí nhà kính bao gồm: 1) Sự phát triển kinh tế ở quy môtoàn cầu; 2) Dân số thế giới và mức độ tiêu dùng: 3) Chuẩn mực cuộc sống và lốisống; 4) Tiêu thụ năng lượng và tài nguyên năng lượng; 5) Chuyển giao công nghệ; 6)Thay đổi sử dụng đất

Từ Báo cáo đánh giá lần thứ nhất (FAR) được đưa ra vào năm 1990 tới Báo cáođánh giá lần thứ năm (ARS) được đưa ra vào năm 2013, IPCC đã liên tục cập nhật cáckịch bản khí nhà kính dựa trên các nghiên cứu khác nhau Từ sau Báo cáo đánh giá lầnthứ 4 (AR4) vào năm 2007, đứng trước các hiểu biết mới về các quá trình vật lý, cũngnhư sự cải tiến trong phương pháp quan trắc và tính toán, nhiều nhà khoa học đã đi sâunghiên cứu đề phát triển một hệ thống kịch bản mới có tính chắc chắn hơn làm cơ sởcho các đánh giá về BDKH và nước biển dâng trong tương lai (IPCC, 2007) Sự cầnthiết phải cập nhật một hệ thống kịch bản mới thể hiện qua các yêu cầu: 1) Mở rộngphạm vi bao hàm của nồng độ khí nhà kính; 2) Tăng số lượng biến làm đầu vào chocác mô hình; 3) Lồng ghép các vấn đề giảm nhẹ và thích ứng với BĐKH; 4) Mô tả sâu

sắc và toàn diện hơn.

Chính vì vậy, trong Báo cáo ARS của IPCC, thuật ngữ RCPs (RepresentativeConcentration Pathways), tạm dịch là “Đường nồng độ đại diện”, được đưa ra dé diễntả các kịch bản phát triển kinh tế xã hội toàn cầu trong tương lai, dẫn đến việc trái đấttích tụ khí nhà kính với các nồng độ khác nhau và nhận được lượng bức xạ nhiệt tươngứng Trong Báo cáo ARS, kịch bản phát thải khí nhà kính (SRES) đã được thay thế bởikịch bản nồng độ khí nhà kính (RCPs), các kịch ban RCP được đặt tên theo cường độbức xạ cưỡng bức sẽ đạt đến vào năm 2100, cụ thé như RCP 2.6, RCP 4.5 (phát thảithấp), RCP 6.0 (phát thải trung bình), RCP 8.5 (phát thải cao) Các thông số được hàmchứa trong các kịch bản này sẽ là đầu vào cho các mô hình kết hợp khí quyền — dai

dương toản câu và khu vực.

Hệ thống kịch bản mới được xây dựng dựa trên kết quả hợp tác giữa các nhómnghiên cứu mô hình tích hợp LAM khác nhau, trong đó, mỗi kịch bản khí nồng độ nhàkính (RCP) được phát triển bởi một nhóm chuyên biệt Đặc điểm tiến bộ quan trọngnhất của bộ kịch bản RCPs so với các kịch ban SRES trước đó là không cô định các

giả định liên quan đến các vấn đề kinh tế - xã hội như sự gia tăng dân số, tăng trưởngkinh tế, cải tiến công nghệ, thay đổi sử dung đất Nhiều giả định về phát triển kinh tếxã hội trong tương lai khác nhau đều có thể dẫn đến cùng một cường độ bức xạ cưỡngbức Cường độ bức xạ cưỡng bức có thé xem là thước đo mức độ ảnh hưởng của mộtyêu tô tới sự thay đôi cân bằng năng lượng vào/ra trong hệ thống khí quyên trai đất vàđược do bang Watts cho mỗi mét vuông (W/m?) (Bảng 1.1).

Bảng 1.1 Mô tả các kịch bản nông độ khí nhà kính RCPs

Kịch ¬ ee ee ¬¬ M6 hinh danh gia tich

l Mô tả và các đặc trưng cia kịch bản

bản x Ty ng hop (Integratednông độ khí nhà kính

RCPs assessment model - IAM)Bức xạ cưỡng bức đạt cực đại ~ 3 W/m?

RCP 2.6 | (tương đương ~ 490 ppm CO;) trước năm IMAGE

2100 va sau đó giảm dan

Bức xạ cưỡng bức ồn định không vượt qua

RCP 4.5 | 4,5 W/m’ (tương đương ~ 650 ppm CO;) GCAM

vào năm 2100

RCP 6.0 | Bức xạ cưỡng bức 6n định không vượt quá

6 W/m? (tương đương ~ 850 ppm CO;) AIMvao nam 2100

Bức xạ cưỡng bức tăng đến 8,5 W/m2

RCP 8.5 | (tương đương ~ 1370 ppm CO2) vào năm MESSAGE

Ngoài ra, tác động của nồng độ của các khí nhà kính trong khí quyên như CO,

CH¿, NH3, NO, và các sol khí khác (như sulfate và muội than) trong giai đoạn 1850

- 2100 cũng được tính đến Nhìn chung, phạm vi của các kịch bản RCPs bao gồm toànbộ các kịch bản phát thải khí nhà kính, trong điều kiện có và không có các chính sách

khí hậu.

1.2 Các đánh giá về mực nước biển dâng trung bình toàn cầu và khu vực

Bằng cách sử dụng nhiều phương pháp quan trắc khác nhau, các biến động củamực nước biển trên phạm vi toàn cầu trong nhiều thế ki đã được ghi nhận Kết quaphân tích các biến động dài hạn cũng như ngắn hạn của mực nước biển được quan trắcđã đưa đến các hiểu biết về độ nhạy với khí hậu của mực nước biển trong quá khứ,những thay đổi của mực nước biển trong hiện tại cũng như những thay đổi có thể dự

báo trước trong tương lai [27], [45], [46], [48], [71], [72].

Hiện nay, hai nguồn số liệu quan trắc mực nước biển chủ yếu van là số liệu từcác trạm đo triều (in-situ) (từ những năm đầu thé ki 19) va số liệu từ các vệ tinh đo cao(altimetry) (từ những năm đầu thập ki 1990) Mực nước biên dâng trung bình toàn cầuước tính từ số liệu thực đo [21], [22] [25], [33] [40], [42], [70], cho thay xu thế dângtrung bình toàn cầu là khoảng 1,7 + 0,2 mm/năm trong giai đoạn 1901-2010 với mựcnước biên dang tông cộng tương ứng là 0,19 + 0,2 m Những bằng chứng nay cùng vớicác bang chứng về tốc độ thay đổi mực nước bién cho thay tỷ lệ dâng của mực nướcbiển trung bình toàn cầu có xu hướng tăng trong hai thế kỉ vừa qua và từ đầu nhữngnăm 1900, tỷ lệ dâng này có dấu hiệu đã gia tốc Gia tốc này nhạy cảm với độ dài củathời gian phân tích do có những biến thiên tần suất thấp (chăng hạn các biến thiên đa

thập kỉ đã được ghi nhận trong các số liệu thực đo tại trạm [20]) Theo kết quả đã công

bố trong nghiên cứu của Church và White [22], độ lớn của gia tốc là 0,009 + 0,005mm/năn” trong giai đoạn 1880-2009 khi không tính đến thành phan dao động chu kì

60 năm.

Từ đầu những năm 1990, các vệ tinh với độ chính xác cao đã bắt đầu cung cấpsố liệu quan trắc mực nước biển trên quy mô toàn cầu (+66°) với độ phân giải thời gianxấp xỉ 10 ngày Mặc dù trong chuỗi số liệu trung bình năm được đưa ra bởi các vệ tinhđo cao khác nhau luôn tôn tại mức độ chênh lệch nhỏ [54], xu thé mực nước biển dângtrung bình toàn cầu dài hạn (trên 20 năm) vẫn có sự thống nhất cao Từ kết quả phântích các nguồn số liệu vệ tỉnh đo cao khác nhau, có tính đến mức hiệu chỉnh~0.3mm/năm do hiện tượng mở rộng thủy vực đại dương toàn cầu liên quan đến điềuchỉnh đăng tĩnh băng [64], tốc độ dâng của mực nước biển trung bình toàn cầu lên tới3,2 + 0,4 mm/năm tính riêng trong giai đoạn 1993-2012 Độ chính xác của kết quảphân tích được đánh giá dựa trên việc tong hợp tat cả các nguồn sai số ảnh hưởng đếnphương pháp quan trắc từ vệ tỉnh [11] cùng với việc so sánh giữa các trạm đo triềukhác nhau [12], [60] Xu thế mực nước biển dâng trung bình toàn cầu từ năm 1993 caohon so với tốc độ trung bình trong thế ki 20, và tốc độ ding mực nước biên trung bìnhtoàn cầu giữa giai đoạn 1920 đến 1950 tương ứng với tốc độ dâng trong giai đoạn từnăm 1993 đến nay Tốc độ dâng cao hơn cũng được nhận thấy khi phân tích số liệu từcác trạm đo triều trong cùng giai đoạn, nhưng nếu chi dua trên các số liệu quan trắc thì

chưa thé đưa ra kết luận rằng mực nước biển dâng đã gia tốc trong thời gian gần đây,vì cần xem xét đến những biến thiên quy mô đa thập ki của mực nước biển đã đượcphản ánh trước đây Mức độ gia tăng nhanh hơn của mực nước biển dâng trung bìnhtoàn cầu từ năm 2001 đến nay có thé có mối liên hệ với hiện tượng La Nina trong năm

2011 [14].

Theo nhận định dựa trên các bằng chứng khoa học, thành phan quan trọng nhấtđóng góp vào sự gia tăng của mực nước biên là quá trình giãn nở nhiệt do sự hap thu

6

nhiệt của đại đương trên quy mô toàn cầu Các bằng chứng được thu thập được từnhiều nguồn, sử dụng các phương pháp khác nhau, bao gồm: (1) nguồn số liệu về biếnthiên độ sâu đại dương theo thời gian mang tính hệ thống cho thấy sự mở rộng của đạidương trong quá khứ [30], (2) nguồn số liệu về nhiệt độ, độ mặn và dòng chảy biểncủa dự án Argo (Hệ thống trạm phao quan trắc nhiệt độ, độ mặn và dòng chảy biểntheo thời gian thực) gần đây với độ bao phủ gần như toàn cầu (ngoại trừ các khu vựcbao phủ bởi băng và các biên) tới độ sâu 2.000 m từ đầu những năm 2000, và (3)nguồn số liệu về mức độ đóng góp của tầng sâu đại đương cung cấp bởi các tàu khảo

sát và tàu viễn dương được lưu trữ trong cơ sử dữ liệu thuộc Chương trình Thí nghiệm

Hoàn lưu Đại đương thế giới (World Ocean Circulation Experiment — WOCE) [43],

[44], [47], [67].

Nhiều nghiên cứu trong giai đoạn gan đây đã dan khang định, thành phan quantrong thứ hai đóng góp vào mực nước biển dâng trung bình toàn cầu là băng trên đỉnhnúi [55] Băng trên đỉnh núi, trong đó một phần nhỏ là các núi băng biển có mức độbiến động tương đối lớn theo quy mô thời gian hàng thập ki, theo đánh giá từ các sốliệu quan trắc dựa trên các phương pháp phân tích cũng như kiểm kê đã được cải tiễn

một cách toàn diện hơn trên phạm vi toàn cầu Mặc dù, theo giả thiết, lượng băng trên

đỉnh núi tan chảy do sự ấm lên của khí quyền có thé đóng góp tương đối đáng ké vào

mực nước biển dâng, tuy nhiên, dòng chảy được hình thành do băng tan, dòng chảytrong sông hồ và dòng chảy ngầm chịu tác động khá lớn từ việc ngăn chặn dòng chảycủa đất, trong khi, tác động này lại chưa được phân tích và đánh giá một cách đầy đủ.Theo các ước tính, mức độ đóng góp của băng trên đỉnh núi vào mực nước biển dângtrung bình toàn cầu là khoảng 0,71 + 0,08 mm/năm.

Các đánh giá dựa trên việc phân tích chuỗi số liệu quan trắc cũng chỉ ra răng,trong 20 năm, từ năm 1992 tới 2011, tốc độ đóng góp trung bình vào mực nước biểndâng trung bình toàn cầu của băng ở Greenland rất có khả năng đã gia tăng từ 0,09mm/năm lên đến 0,59 mm/năm, trong khi ở Nam Cực, con số này đã tăng từ 0,08mm/năm lên đến 0,40 mm/năm Tính trung bình trong cả giai đoạn 1993-2010, tốc độđóng góp tổng cộng của băng ở hai khu vực này là 0,60 [0,42 đến 0,78] mm/năm.Trong khi đó, kết quả mô phỏng từ nhiều mô hình khác nhau đều cho thấy có hiệntượng am lên tại Nam Cực và hệ quả tất yêu là gia tăng lượng giáng thuỷ Mỗi quan hệgiữa các đại lượng này thể hiện mức độ tin cậy khá cao dựa trên các quá trình vật lý vàcác bằng chứng thu thập từ lõi bang [50], [78], [83].

Trữ lượng nước trên lục địa (bao gôm nước trong môi trường tự nhiên nhưsông, hô, dat ngập nước và các khu vực dat chưa bão hòa nước, tang chứa nước va

tuyêt tại các vĩ độ và độ cao lớn và trong các bê chứa nhân tạo như ho đập và giêng

ngầm) cũng phản hồi với biến đổi và biến thiên khí hậu và có thé làm gia tăng tốc độdâng mực nước biển Các dự tính về sự thay đôi trữ lượng nước trên lục địa liên quanđến các biến động của khí hậu trong một vài thập kỉ vừa qua chủ yếu dựa vào các môhình thủy văn quy mô toàn cầu do sự hạn chế của chuỗi số liệu quan trắc [57] Trongquá trình phân tích, đánh giá mối quan hệ giữa sự thay đổi trữ lượng nước trên lục địavà khí hậu, Milly và cộng sự [56] và Ngo-Duc và cộng sự [61] đã không tìm ra xu thếdài hạn nào liên quan trực tiếp đến khí hậu trong biến động của tổng trữ lượng nước,nhưng ghi nhận những dao động quy mô năm và thập ki, tương đương với xấp xi vàimm mực nước biển Gan đây, nhiều nghiên cứu đã chỉ ra mối liên hệ giữa biến thiênnăm của mực nước biển dâng trung bình toàn cầu quan trắc với hiện tượng ENSOthông qua các chỉ số khác nhau [60] cũng như mối liên hệ giữa những biến động doENSO với sự thay đôi trữ lượng nước trên lục địa, đặc biệt là tại các khu vực vĩ độthấp [51].

Có thể thấy, hiện nay, mực nước biển dâng trung bình toàn cầu được ước tínhcao hơn so với trong các đánh giá trước đây của IPCC dựa trên các bằng chứng: Thứnhất, sự thống nhất tương đối cao trong các đánh giá trên cơ sở kết hợp giữa số liệuquan trắc và kết quả tính toán các thành phần đóng góp vào sự gia tăng mực nước biểntrung bình toàn cầu trong giai đoạn từ đầu những năm 1900 tới nay Mức độ đóng gópcủa tat cả các thành phan này có thé được ước tính từ số liệu quan trắc cho giai đoạn từsau năm 1993, trong khi việc kết hợp cả số liệu quan trắc và tính toán mô hình được ápdụng cho các giai đoạn trước đó; Thứ hai, khi so sánh đầu ra từ các mô hình và số liệuquan trắc, hệ số tương quan là khá cao và có cùng phạm vi không chắc chắn Hai bướccải tiến trên đã góp phần nâng cao mức độ tin cậy của các kết quả ước tính mực nướcbiển trong thé ki 21 Thành phần núi băng biển có tiềm năng đóng góp tương đối lớnvào mực nước biển dâng trung bình toàn cầu do những điều chỉnh về mặt động lựcnhưng vẫn tương đối nhỏ tại thời điểm hiện tại.

Năm 2013, kịch bản nước biển dâng toàn cầu được dự tính trong khuôn khổBáo cáo AR5 của IPCC trên cơ sở phân tích các kết quả của nhiều nhóm nghiên cứuđộc lập khác nhau, tuy nhiên, chủ yếu đều dựa trên việc tính toán các thành phần riêngrẽ đóng góp vào mực nước biển dâng trung bình toàn cầu [38], bao gồm: (1) Giãn nở

nhiệt (thermosteric); (2) Băng trên đỉnh núi (glarciers); (3) Cân băng khối lượng bề

mặt (surface mass balance - SMB) băng tai Nam Cực va Greenland; (4) Băng động lực(dynamic ice sheet - DIS) tai Nam Cực va Greenland; (5) Trữ lượng nước trên lục địa

(land water storage) Kết qua dự tính mực nước biển dâng trung bình toàn cầu tổngcộng trong thế kỉ 21 và mức độ đóng góp của từng thành phan theo công bố của IPCC

được đưa ra trong Bảng 1.2.

Bang 1.2 Mực nước biển dâng trung bình toàn cầu và mức độ đóng góp của từng

thành phan (m) cùng tính chưa chắc chắn của các dự tính trong giai đoạn 2081 — 2100so với thời kì nên (baseline) 1986-2005 cho 4 kịch bản RCPs “Nguồn: IPCC (2013)”

Thành phần RCP2.6 RCP4.5 RCP6.0 RCP8.5

¬ 0,14 [0,10 0,19[0/14 | 0,19[0,15 | 0,27 [0,21Gian no nhiét , , ,

đến 0,18] đến 0,23] đến 0,24] đến 0,33]

Tại 0,10 [0,04 0,12 [0,06 | 0.120.006 | 0,16 [0,09Băng trên đỉnh núi , ,

đên -0,00] dén -0,01] đên -0,01] đên -0,01]

luc dia dén 0,09] dén 0,09] dén 0,09] dén 0,09]Mực nước biển dâng | 0,40 [-0,01 0,47 [0,32 | 0,48[0,33 | 0,63 [0,45téng cong dén 0,09] dén 0,63] đến 0,63] | đến 0,82]

Thêm vào đó, trước đây, trong các nghiên cứu đánh giá về xu thế biến đổi củamực nước biển cũng như dự tinh mực nước biển dâng trong tương lai, sự thay đôi củamực nước biển thường được coi là đồng nhất trên phạm vi toàn cầu, mặc du các trạmquan trắc mực nước trên đại dương cho thấy có sự khác biệt tương đối rõ rệt về xu thếdâng, rút tại mỗi địa phương, và như vậy, kết quả dự tính biến đổi mực nước biểntrong tương lai tại từng khu vực có thé chênh lệnh đáng ké so với mực nước biển dangtrung bình toàn cầu Hiện nay, nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng, mực nước biển dângkhông đồng nhất giữa các thủy vực có thê là do ảnh hưởng của các quá trình thủy độnglực học, liên quan đến bình lưu nước, hoàn lưu gió và mật độ nước biển khu vực [12],[24] Mực nước biển dâng trung bình tại một sé thủy vực thậm chi có thể lớn gấp balần mực nước biển dâng trung bình toàn cầu [58], [86].

Chính vì vậy, Báo cáo AR5 cũng đưa ra các kết quả dự tính mực nước biểndâng phân bố theo không gian Theo công bố của IPCC, hơn 70% diện tích các khuvực ven bién trên toàn thế giới sẽ có mực nước biển dâng ở ngưỡng trung bình, tuynhiên, một số khu vực sẽ có mực nước biển dâng cao hơn hoặc thấp hơn Xét trênphạm vi toàn cầu, mực nước biển sẽ dâng trên 95% diện tích của đại dương [38] Sựkhác biệt về mặt địa lý này, theo nhận định của IPCC, có thé là kết quả của sự sụt lúnđịa chất của khu vực, sự thay đổi của chu trình thủy văn, lực trọng trường hoặc các quá

1.3 Các phương pháp dự tính mực nước biển dâng

1.3.1 Các phương pháp dự tính mực nước biển dâng trước Báo cáo đánh giá ARS

của IPCC

Mực nước biển dâng là một trong những van dé trọng tâm của các đánh giá vềBDKH trong một vài thập ki gần đây Từ sau Báo cáo đánh giá lần thứ nhất của IPCCvề BĐKH (FAR) [35], nhiều nghiên cứu đã tập trung tìm hiểu và phát triển cácphương pháp dự tính mực nước biển dâng dựa trên các cơ sở lý thuyết và thực nghiệm

10

khác nhau.

Trong một nghiên cứu về tần suất nước biển dâng, thông qua phân tích mốiquan hệ giữa sự ấm lên toàn cầu và tỷ lệ dâng của mực nước biến, trên cơ sở các kếtquả dự tính mực nước biên dâng toàn cầu trong tương lai được công bồ trong Báo cáoFAR của IPCC va số liệu quan trắc mực nước biển trong quá khứ tai địa phương, Titusvà Narayanan [79] đề xuất công thức ước tính mực nước biển dâng cho khu vực dựa

trên xu thê dao động mực nước biên.

Rahmstorf (2007) [69] sử dụng phương pháp bán thực nghiệm dé du tinh mucnước biển dâng dựa trên việc so sánh các dự tính được công bố trong Báo cáo đánh giálần thứ 3 (TAR) của IPCC [36] với các dữ liệu thực tế Các yếu tố được so sánh gồmnhiệt độ, mực nước biển dâng và nồng độ khí cacbonic trong khí quyên Công thức

bán thực nghiệm được Rahmstorf xây dựng dựa trên hàm tương quan giữa mức độ gia

tăng của nhiệt độ với xu thé dao động mực nước biển từ sau thời kì công nghiệp đãcho thấy một tỷ lệ dâng ôn định ở mức 3,4 mm/năm/°C Khi áp dụng cho các kịch bản

gia tăng nhiệt độ do BDKH trong tương lai theo dự tính của IPCC, công thức nay cho

kết quả là mực nước bién tăng lên trong năm 2100 là 0,5 - 1,4 m so với mực nước biển

trung bình năm 1990.

Ngoài ra, ứng dụng kết quả mô phỏng từ các mô hình toàn cầu để dự tính mựcnước biển dang cũng là một trong những hướng di thu hút các nhà khoa hoc Potter vàSavonis [66] đã sử dụng Chương trình cải tiến dự báo mực nước biển dâng (SLRRP)dé dự báo mực nước biển dâng theo các kịch bản được tham khảo từ Báo cáo TAR củaIPCC [36] Mô hình tổng hợp SLRRP cho phép người dùng lựa chọn khu vực dựa trênmột tô hop từ vi trí của các trạm đo thủy triều, các mô hình toàn cầu và các kịch bản

BDKH đê đưa ra các đô thị và sô liệu vê biên đôi mực nước biên trong tương lai.

Một phương pháp khác được sử dụng là phương pháp thống kê Cayan và cộngsự [16] đã lựa chọn 6 mô hình khí hậu và 12 kịch bản phát thải khí nhà kính được sửdụng trong Báo cáo AR4 kết hợp áp dụng hai phương pháp chỉ tiết hóa thống kê:phương pháp xây dựng tương tự (Constructed analogues - CA) và phương pháp điềuchỉnh độ lệch và chi tiết hóa không gian (Bias correction followed by spatialdisaggregation- BCSD) dé đưa ra kịch bản BDKH và nước biển dâng trong tương lai

cho khu vực California [16].

Nghiên cứu của Grinsted và đồng sự [32] sử dụng một phương trình phi tuyếnbốn tham số để xác định mối liên hệ giữa nhiệt độ và mực nước biển toàn cầu trong2000 năm, trong đó dự tính xác suất của các tham số trong phương trình bằng cách sửdụng nghịch dao Monte Carlo, cho phép hình dung các kịch bản mực nước biển dâng

trong quá khứ và tương lai.

II

Yin và đồng sự [87] cũng sử dụng các mô hình khí hậu đã được lựa chọn trongBáo cáo AR4 [37] để nghiên cứu ảnh hưởng của hoàn lưu nghịch kinh tuyến Đại TâyDương đến dao động mực nước biển Kết quả cho thấy, đối với kịch bản lượng phátthải khí nhà kính cao, mực nước biển dâng chỉ do giãn nở nhiệt của các đại dương đếnnăm 2100 quanh Boston, New York và Washington DC có thé đạt đến 52, 51 và 44 cm

tương ứng.

Nhìn chung, các phương pháp dự tính mực nước biển dâng được phát triểntrong giai đoạn trước Báo cáo AR5 của IPCC đều chủ yếu tập trung vào đánh giá mựcnước biển dâng trung bình toàn cầu và dự tính mực nước biển dâng khu vực dựa trênmối quan hệ thống kê giữa số liệu quan trắc dao động mực nước khu vực trong quá

khứ và biên đôi mực nước trung bình toàn câu trong tương lai.

1.3.2 Phương pháp dự tính mực nước biển dâng toàn cau trong Báo cáo AR5

Mực nước biển dâng trung bình toàn cầu được công bố trong Báo cáo ARS [38]được dự tính dựa trên kết quả mô phỏng từ các mô hình AOGCMs, kết hop với cácbằng chứng địa chất của Trái đất trong quá khứ Mực nước biển dâng tổng cộng đượcdự tính trên cơ sở tính toán các thành phần khác nhau bao gồm: (i) Giãn nở nhiệt; (ii)Băng trên đỉnh núi; (iii) Băng tại Nam Cực và Greenland với 2 thành phan là cân bằng

khối lượng bề mặt và băng động luc; (iv) Trữ lượng nước trên lục dia.

Các mô hình AOGCMs có các thành phan đại điện cho đại dương, khí quyền,đất, và băng quyên, kết hợp mô phỏng thay đổi độ cao bề mặt biển tương đối so vớimực Geoid từ các tác động tự nhiên như hoạt động phun trào núi lửa và thay đổi bức

xạ mặt trời, và do gia tăng khí nhà kính do hoạt động của con người cũng như gia tăng

sol khí Các mô hình AOGCMs cũng có những biến thiên khí hậu được tạo ra ở bêntrong, bao gồm các chế độ như El Nino- Dao Động Phía Nam (ENSO), Dao động thậpki Thái Bình Dương (PDO), Dao động Bắc Dai Tây đương (NAO) và các dao độngkhác tác động lên mực nước biển [85], [88] Thành phần mực nước biên dâng do giãnnở nhiệt được dự tính trực tiếp từ kết quả mô phỏng của 21 mô hình AOGCMs:

ACCESS1-0; ACCESSI-3; CCSM4; CNRM-CM5; CSIRO-Mk3-6-0; CanESM2;

GFDL-CM3; GFDL-ES-M2G; GFDL-ESM2M; HadGEM2-ES; IPSL-CM5A-LR;IPSL-CM5A-MR; MIROC-ESM; MIROC-ESM-CHEM; MIROCS; MPI-ESM-LR;MPI-ESM-MR; MRI- CGCM3; NorESMI-M; NorESMI-ME; INMCM4.

Thành phần đóng góp vào mực nước biển dâng từ băng trên đỉnh núi được dựtính từ hàm thực nghiệm giữa chuỗi số liệu biến động băng với sự thay đổi về nhiệt độkhông khí và giáng thủy tại một số vị trí được quan trắc trong quá khứ dé tính toánkhối lượng băng trên đỉnh núi sẽ thay đổi trong tương lai khi có sự thay đổi của nhiệt

độ (được mô phỏng trong các mô hình AOGCMs trong Dự án CMIPS), sau đó được

12

ứng dụng mở rộng cho băng trên đỉnh núi tại các lục địa trên phạm vi toản cầu [41],

[52], [53], [68], [75].

Băng ở Greenland va Nam Cực đóng góp vào mực nước biển dâng toàn cầuthông qua hai thành phần: cân băng khối lượng bề mặt băng và băng động lực Thànhphần cân bằng khối lượng bề mặt băng ở Greenland được tính toán thông qua hàm bậcba theo nghiên cứu của Fettweis và cộng sự [29], thể hiện mối quan hệ giữa dị thường

của cân bang khối lượng bề mặt băng với sự thay đôi nhiệt độ bề mặt Trong khi đó,

thành phan cân bằng khối lượng bề mặt băng ở Nam Cực được giả định sẽ gia tăng lũy

tiến dựa trên nghiên cứu của Gregory va Huybrechts [31] do ảnh hưởng của sự vậnchuyển hơi nước khi nhiệt độ không khí ấm hơn, dẫn tới làm giảm mực nước biểntrung bình Thành phần băng động lực thể hiện sự thay đổi vận tốc băng diễn ra theoquy mô thập ki, chủ yếu là do những biến động trong lớp băng giáp ranh dẫn tới xảnước vao đại dương Thanh phần này được tính toán bang cách so sánh ty lệ giữa sự

sụt giảm khối lượng băng giai đoạn 2005 — 2010 với giai đoạn 2100 Giá trị lớn nhấtvà nhỏ nhất vào năm 2100 được ước tính riêng cho từng dải băng và một hàm bậc haitheo thời gian được xây dựng dựa trên giả thiết răng tỷ lệ thay đổi là tuyến tinh theo

thời gian và mật độ xác suât phân bô đêu giữa hai cực tri.

Thay đổi trữ lượng nước trên lục địa có liên quan đến việc xây dựng các hồchứa/đập nhân tạo và suy giảm nguồn nước ngầm cũng đóng góp đáng kể vào mựcnước biển dâng Thành phần này được dự tính tương tự như thành phần băng động lựcdựa trên nghiên cứu của Wada và cộng sự [84], trong đó lượng nước ngọt mat đi vàlượng được bồ sung được tính toán sử dụng hai kịch bản kinh tế - xã hội khác nhau

găn với sự gia tăng dân sô.

Nhìn chung, phương pháp dự tính mực nước biển dâng cùng với các hướng dancụ thé kèm theo trong Báo cáo ARS của IPCC tương đối thuận tiện cho việc triển khai,hoàn toàn có thể áp dụng dé dự tính mực nước biển dâng cho khu vực khi kết hợp vớimột số đặc trưng mang tính địa phương.

1.3.3 Các phương pháp dự tính mực nước biển dâng khu vực

Ngoài những nghiên cứu về dự tính mực nước biển dâng trung bình toàn cầu,nhiều nghiên cứu hiện nay đã tập trung tìm hiểu nguyên nhân cụ thé gây ra sự khácbiệt giữa các thủy vực và dự tính mực nước biển dâng theo khu vực Nghiên cứu củaChurch và White [23] nhận định, sự khác biệt giữa mực nước biển dâng khu vực sovới trung bình toàn cầu có nguyên nhân từ sự thay đổi động lực giữa các khu vực dohiện tượng bình lưu nước, hoàn lưu nhiệt muối và hoàn lưu gió Những quá trình mang

tính khu vực này cũng đã được mô phỏng trong các mô hình AOGCMs Mực nước

biển dâng tại các địa phương được dự tính bằng cách kết hợp giữa mực nước biển dâng

13

động lực của khu vực, sự thay đổi phân bố khối lượng băng đẳng tĩnh và mực nướcbiển dâng do giãn nở nhiệt trung bình toàn cầu [23] Trong đó, mực nước biển dângđộng lực và mực nước biển dâng do giãn nở nhiệt trung bình toàn cầu được tính toántừ đầu ra của các mô hình AOGCMs, sự thay đổi phân bố khối lượng băng dang tĩnhđược dự tính sử dụng thuật toán phô giả lập (pseudo-spectrum algorithm) Nghiên cứu

của Church và White [23] cũng chỉ ra rằng, mực nước biển dâng tại các địa phương

cũng chịu ảnh hưởng của sự tái phân bố các khối nước đại đương do những thay đổitrong băng quyền Ở các khu vực tiếp giáp với vùng băng tan (vi dụ như Greenland vaTây Bắc Băng Dương), mực nước biển dâng có xu hướng giảm, còn ở những vùng cókhoảng cách xa hơn, ảnh hưởng của hiện tượng này có thể khiến cho mực nước biểndâng khu vực lớn hơn tới 30% so với mực nước biển dâng trung bình toàn cau.

Cũng trong cùng năm 2011, Slangen và cộng sự [74], [75] dự tính mực nước

biển dâng cho từng khu vực trên phạm vi toàn cầu dựa trên việc tổng hợp các thànhphần đóng góp vào mực nước biển dâng khác nhau theo 3 kịch bản phát thải (BI,AIB, A2) Thành phần giãn nở nhiệt được dự tính từ kết quả mô phỏng của các môhình trong Dự án đối chứng mô hình kết hợp giai đoạn 3 (CMIP3), thành phần băngtrên đỉnh núi được dự tính dựa trên phương pháp tính thể tích nước khu vực, thànhphần băng ở Greenland và Nam Cực được dự tính dựa trên các công bố trong báo cáoAR4 Các ảnh hưởng của hiện tượng điều chỉnh đẳng tĩnh băng được đánh giá dựa trênkết quả từ mô hình ICE-5G(VM2) của Peltier (2009) [63] Kết quả tính toán mực nướcbiển dâng phân bé theo khu vực cho thay mức độ đóng góp lớn nhất vào quá trìnhdâng lên của mực nước biển là từ thành phần giãn nở nhiệt và băng tan trên đỉnh núi,trong đó, thành phần giãn nở nhiệt cho thấy sự phân hóa mạnh về mặt không gian Kếtquả nghiên cứu đã cho thấy được sự khác biệt của xu thé biến đổi mực nước biên giữacác khu vực trong tương lai Cách tiếp cận này cũng đã được sử dụng trong các nghiêncứu tiếp theo trong dự tính thay đổi mực nước biển theo quy mô khu vực Cách tiếpcận của Church và White cùng với Slangen và cộng sự đã được IPCC sử dụng dé dựtính xu thế biến đổi của mực nước biến trong khuôn khổ Báo cáo ARS [38].

Tiếp tục cải tiến phương pháp đã được sử dụng trong Báo cáo AR5, Slangen vàcộng sự [76] mở rộng nghiên cứu cho các thành phần khác đóng góp vào mực nướcbiển dâng trên cơ sở kết quả mô phỏng từ các mô hình AOGCMs trong Dự án CMIP5.Ảnh hưởng của khí quyên lớp bề mặt (gây ra những sự thay đổi trong hoàn lưu khíquyển và lượng bốc hơi) được dự tính dựa trên phương pháp của Stammer vàHuttemann [77] Thành phần băng trên đỉnh núi được tính toán từ số liệu mô phỏngnhiệt độ và lượng giáng thủy tại các khu vực bị băng bao phủ sau đó áp dụng mở rộng

trên quy mô toàn cầu Thành phần cân bằng khối lượng bề mặt băng ở Greenland và

Nam Cực được đánh gia dựa trên mỗi quan hệ với nhiệt độ bề mặt sử dụng phương

14

pháp bình phương tối thiểu [29] Thành phần thay đôi trữ lượng nước trên lục địa đượcdự tính từ số liệu của Wada và cộng sự [84].

Ở quy mô quốc gia, các kịch bản nước biển dâng cũng đã được xây dựng theocác cách tiếp cận khác nhau Kịch bản nước biển dâng của Australia [19] được xâydựng dựa trên cách tiếp cận của Church và Slangen [23], [76] theo các kịch bản nồngđộ khí nhà kính khác nhau Cách tiếp cận này kết hợp giữa mực nước biển dâng trungbình toàn cầu với các yếu tố mang tính địa phương, bao gồm sự phân bố mực nướcbiển động lực (thay đổi mực nước biển từ những thay đổi trong hoàn lưu đại đương),những thay đổi về khối lượng của băng trên đỉnh núi và các dai băng trong khu vựccùng với các tác động của chúng tới trường trọng lực và điều chỉnh đẳng tĩnh băng dophản hồi của lớp vỏ Trái dat dé tái phân bố băng từ thời kì băng hà cuối cùng Cácthành phan liên quan tới sự trao đổi của các khối nước và lượng băng tan được tínhtoán từ các bằng chứng lịch sử trong khi sự điều chỉnh băng đăng tĩnh được dự tính

thông qua mô hình ICE-5G (VM2) [63].

Kịch bản nước biển dâng của Canada [39] được xây dựng dựa trên các thànhphần đóng góp vào mực nước biển dâng tương tự như trong Báo cáo AR5 của IPCC[38] theo ba kịch bản khí nhà kính RCP2.6, RCP4.5, và RCP8.5 cho 59 vi trí thuộc

khu vực ven biên Các thành phần được dự tính bao gồm giãn nở vì nhiệt ở lớp trêncủa đại dương có tính đến ảnh hưởng của các quá trình thủy động lực khu vực, băngtan trên đỉnh núi, băng ở Greenland và Nam Cực, trữ lượng nước trên lục địa và điềuchỉnh đăng tĩnh băng Thêm vào đó, kịch bản này cũng tính đến thành phần tỷ lệ dịchchuyển đất theo phương thắng đứng dựa trên số liệu GPS của các trạm định vi thuộckhu vực trong giai đoạn 1990 — 2013 thông qua xử lý bằng phần mềm định vị chínhxác NRCan Precise Positioning (PPP) Kết quả thể hiện xu thế mực nước biển dângkhá khác biệt giữa các vị trí thuộc phía Đông và phía Tây của Canada trong thé ki 21.

Kịch bản nước biên dâng cho khu vực Hà Lan được Bart van den Hurk và cộngsự [82] xây dựng sử dụng số liệu mô phỏng từ các mô hình CMIP5 Trong khi mựcnước biển dâng do giãn nở nhiệt được dự tính từ phương trình tương quan với nhiệtđộ, khối lượng của băng tan trên đỉnh núi lại được dự tính sử dụng phương trình thamsố hóa dựa trên cách kết hợp 4 mô hình mô phỏng băng tan khác nhau Ảnh hưởng củasự thay đổi cân bằng khối lượng bề mặt băng, băng động lực ở Greenland và Nam Cựcvà thay đổi trữ lượng nước trên lục địa được dự tính sử dụng các phương pháp tương

tự như trong nghiên cứu của Slangen và cộng sự [76].

Kịch bản nước biển dâng của Singapore [62] cũng được xây dựng trên cơ sở dựtính từng thành phần đóng góp vào mực nước biển dâng khu vực bao gồm: 1) Mựcnước biên dâng do giãn nở nhiệt và động lực; 2) Băng tan trên đỉnh núi; 3) Cân bằng

15

khối lượng bề mặt băng ở Greenland; 4) Cân bằng khối lượng bề mặt băng ở NamCực; 5) Băng động lực ở Greenland; 6) Băng động lực ở Nam Cực; 7) Thay đôi trữlượng nước trên lục địa; 8) Điều chỉnh dang tĩnh băng; 9) Điều chỉnh dao động nướcbiển do thay đổi áp suất khí quyền Các thành phan này được dự tính trực tiếp từ kếtquả mô phỏng của các mô hình AOGCMs hoặc gián tiếp bằng cách sử dụng hệ số tỉ lệphân bố theo khu vực dựa trên mức độ đóng góp của từng thành phan trung bình trênquy mô toàn cầu đã được công bố bởi IPCC Tỉ lệ phân bố không gian của các thànhphần này được dự tính theo nghiên cứu của Slangen và cộng sự [76].

Đối với các thủy vực cụ thể, Huang và cộng sự [34] ước tính mực nước biểndâng do thay đổi động lực, giãn nở nhiệt và thay đổi độ muối cho khu vực Biển Đông

sử dụng số liệu từ 24 mô hình CMIP5 Mực nước biển dâng do thay đôi động lực được

ước tính dựa trên sự chênh lệch giữa độ cao mực mặt biển trên mực Geoid của khu vựcso với trung bình toàn cau, trong khi mực nước biển dâng do giãn nở nhiệt và thay đổiđộ muối được ước tính từ số liệu mô phỏng nhiệt độ và độ muối của các mô hình, chothấy mặc dù không đóng góp đáng ké vào mực nước biển dâng trung bình toàn cầu,tuy nhiên, thành phần thay đổi độ muối lại đóng vai trò quan trọng trong phân bố mựcnước biển dâng theo khu vực Đồng thời, biến đổi của lớp nêm nhiệt và muối trongtương lai theo các kịch bản RCP cũng được đề cập trong nghiên cứu.

Có thê thấy, trong một vai năm trở lại đây, sự tiễn bộ trong những hiểu biết về

các quá trình ảnh hưởng tới mực nước biển dâng, sự cập nhật của các nguồn số liệuquan trọng, sự mở rộng của các phương pháp dự tính mực nước biển dâng trong tươnglai đã đưa ra những đánh giá về mực nước biển dâng có cơ sở khoa học và độ tin cậy

cao hơn Những phương pháp nay mở ra một hướng di mới trong dự tính mực nước

biển dâng cho khu vực Việt Nam.

1.3.4 Phương pháp dự tính mực nước biển dâng đã được áp dụng ở Việt Nam

Ở Việt Nam, một số nghiên cứu về BĐKH đã được thực hiện, theo đó các kịchbản nước biển dâng cho Việt Nam cũng đã được đề xuất Kịch bản BDKH trong khuônkhổ Thông báo đầu tiên của Việt Nam cho Công ước khung của Liên Hợp Quốc vềBiến đổi khí hậu [1] đã được xây dựng dựa trên kết quả nghiên cứu của Tổ chức

Nghiên cứu Khoa học va Công nghiệp Australia (Commonwealth Scientific and

Industrial Research Organisation - CSIRO) Theo báo cáo này, mực nước biển dângcho toàn dai ven biển Việt Nam là 9 cm vào năm 2010, 33 cm vào năm 2050 và 45cm

vào năm 2070.

Năm 2009, trong khuôn khổ Chương trình mục tiêu Quốc gia ứng phó với biếnđôi khí hậu, Bộ Tài nguyên và Môi trường đã đề xuất các kịch bản nước biển dâng choViệt Nam bằng phương pháp chỉ tiết hoá thống kê theo các kịch bản phát thải thấp

16

(B1), kịch ban phát thải trung bình (B2) và kịch bản phát thải cao nhất (AIFI) [3] Kếtquả tính toán theo các kịch bản phát thải thấp, trung bình và cao cho thấy vào giữa thếkỷ 21 mực nước biển có thé dâng thêm 28 đến 33cm và đến cuối thé ky 21 mực nướcbiển có thể dâng thêm từ 65 đến 100cm so với thời kỳ 1980 — 1999.

Năm 2012, Bộ Tài nguyên và Môi trường đã tiễn hành xây dựng kịch bản nướcbiển dâng sử dụng phương pháp chỉ tiết hóa thống kê sau khi tham khảo nhiều phươngpháp khác nhau [4], [6], [26] Phương pháp này dựa trên mối quan hệ tuyến tính giữamực nước thực do tại khu vực và mực nước toàn cau tính toán từ các mô hình dé dựtính mực nước biển dâng chi tiết hơn cho 7 khu vực ven biển dựa trên sự khác biệt vềxu thế biến đổi mực nước bién tại các trạm hải văn dọc bờ biển Việt Nam theo ba kịchbản: phát thải thấp (kịch bản BI), phát thải trung bình của nhóm các kịch bản phát thảitrung bình (kịch bản B2) và phát thải cao nhất của nhóm các kịch bản phát thải cao

(kịch bản A1FI).

Nhìn chung, các nghiên cứu về mực nước biển dâng cho khu vực Biển Đông từtrước tới nay đều tập trung vào đánh giá xu thế biến đổi của mực nước biển mà ít đềcập tới dự tính mực nước biển dâng cho tương lai, ngoài các công bố chính thức của

Bộ Tài nguyên Môi trường do Viện Khoa học Khí tượng thủy văn và Môi trường (nay

là Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Biến đổi khí hậu) thực hiện Phương phápdự tính vẫn dựa trên mối quan hệ tuyến tính giữa mực nước biển quan trắc trong quákhứ và mực nước biển dâng trong tương lai, vì vậy, cơ sở khoa học thiếu tính chặt chẽvà độ tin cậy chưa cao Trong khi đó, mực nước biển dâng là một trong những yếu tố

quan trọng trong đánh giá tác động cũng như mức độ rủi ro do BĐKH, đặc biệt là tại

khu vực ven biên [5] Vì vậy, dự tính mực nước biển dâng dựa trên kết quả mô phỏng

từ các mô hình hoàn lưu chung có ý nghĩa khoa học và thực tiễn cao.

17

CHUONG 2 DOI TƯỢNG, SO LIEU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Đặc điểm khu vực nghiên cứu

2.1.1 Vị trí địa lý, đặc điểm chung của khu vực

Biển Việt Nam, hay còn gọi là Biển Đông (East Sea) năm ở phía Tây của TháiBình Dương, là một biển kín được bao bọc bởi đảo Đài Loan, quần dao Philippines ở

phía Dong; các dao Indonesia (Borneo, Sumatra) và bán dao Malaysia ở phía Nam va

Đông Nam, ban đảo Đông Duong ở phía Tây và lục địa Nam Trung Hoa ở phía Bắc.Đường ranh giới cực Bắc của Biển Đông là đường nối điểm cực Bắc của đảo Đài Loanđến Thanh Đảo lục địa Trung Hoa, gần vị trí vĩ độ 25°10”N, ranh giới phía cực Namcủa biển là vùng địa hình đáy bị nâng lên giữa đảo Sumatra và Borneo (Kalimantan)gần vĩ độ 3°00’S (Hình 2.1) Diện tích Biển Đông khoảng 3.400.000 km” Biển Đônglà đứng hàng thứ hai trên thế giới về diện tích, chỉ sau biển San Hô ở phía ĐôngAustralia, rộng gấp 8 lần biển Den, gấp khoảng 1,2 lần biển Dia Trung Hải.

“Nguôn: https://maps.ngdc.noaa gov/viewers/bathymetry/”

Biển Đông có khả năng trao đôi nước với các biển va các đại dương lân cận quacác eo biển Phía Tay Nam Biển Đông giao lưu với An Độ Dương qua eo biểnKarimata và eo biên Malacca Phía Bắc và phía Đông Biển Đông giao lưu thuận lợivới Thái Bình Dương qua các eo biển sâu rộng như eo biển Đài Loan rộng 100 hải ly,độ sâu nhỏ nhất là 70 m và eo biển Bashi rất sâu, độ sâu nhỏ nhất là 1.800 m tạo nên vịtrí chiến lược quan trọng Độ sâu trung bình của Biển Đông là 1.140 m và độ sâu cựcđại khoảng 5.016 m, tổng lượng nước là 3,928 tỷ km’.

18

Ngoài Việt Nam, Biển Đông còn được bao bọc bởi 8 nước: Trung Quốc (gồmca Dai Loan), Philippines, Singapore, Malaysia, Brunei, Indonesia, Thái Lan,

Campuchia Biển Đông là trung tâm nối liền với hàng loạt các biển va vịnh biển khácở khu vực Đông Nam Á như vịnh Bắc Bộ, vịnh Thái Lan, các biển Andaman,

Araphura, Bali, Banda, Xelep, Xeram, Pholoret, Hanmahera, Java, Molucca, Savu,

Sulu, Timo, vịnh Bon, vịnh Tomini, các eo biển Macasa, Malacca Trong đó, ViệtNam có đường bờ bién dài 3.260km trải trên 13 vĩ độ với điện tích biển gấp nhiều lần

diện tích đất liền.

Biển Đông có hai vịnh lớn Vịnh Thái Lan và Vịnh Bắc Bộ (Tonkin Gulf) VịnhBắc Bộ nằm ở phía Tây của biển, trải rộng từ 105°36°E đến 109°55’E và trải dai từ vĩtuyến 17°N đến vĩ tuyến 21°N, diện tích khoảng 160.000 km’, chu vi khoảng 1.950km, trong đó phía bờ Việt Nam là 740 km, chiều dài vịnh là 496 km, nơi rộng nhất là314 km Vịnh Bắc Bộ được bao bọc bởi bờ biển miền Bắc Việt Nam ở phía Tây, bờbiên Nam Trung Hoa ở phía Bắc trong đó có bán đảo Lôi Châu và đảo Hải Nam Bờbiển khúc khuyu với khoảng hơn 2.300 hòn đảo lớn nhỏ, tập trung chủ yếu ở phía ven

bờ Việt Nam.

Khối nước của Vịnh Bắc Bộ chủ yếu giao lưu với Biển Đông qua cửa phía Namcủa vịnh rộng chừng 230 km và sâu hơn 100m Một phan nhỏ nước được trao đổi quaeo biên hẹp (18km) Quỳnh Châu và không sâu (20m) Chế độ khí tượng thủy văn củavịnh chịu ảnh hưởng mạnh mẽ của chế độ gió mùa Đông Bắc và địa hình nông ven bờ

Việt Nam [9].

Vịnh Thái Lan nằm sâu vào phía bờ Tây Nam của Biển Đông là kết quả miền

địa động học tách giãn, cắt trượt tạo địa hào, dọc kinh tuyến Bốn quốc gia Việt Nam,

Campuchia, Thái Lan và Malaysia có bờ biển chung với Vịnh Thái Lan dai khoảng2.300 km và diện tích 293.000km” Vịnh có chiều dai lớn nhất là 628 km và là một

vịnh nông, nơi sâu nhất là 80 m, trung bình là 60 m, không có nhiều đảo như Vịnh Bắc

Bộ, khoảng 165 đảo với 613 km”, nhưng lại có nhiều đảo lớn, như đảo Phú Quốc rộnghơn 568 km’ là đảo lớn nhất ven bờ Việt Nam.

Dia hình của day Biển Đông nổi bat bởi một vực thắm sâu có hình quả trắmchạy theo hướng Đông Bắc - Tây Nam, với vỏ trái đất theo kiểu vỏ đại dương chia cắthai khu vực thêm lục địa Bắc và Nam Biển Đông Độ sâu lớn nhất của khu vực này là5.016 m, khu vực nằm giữa vực sâu ấy là một bình nguyên sâu trung bình 4.300 m.Phía Bắc và phía Nam của vực thăm sâu năm trên rìa lục địa là các nhóm đảo và đánằm rải rác tạo thành hai quần đảo Hoàng Sa và Trường Sa Thêm lục địa phía Bắc vàTây Bắc Biển Đông chạy men theo bờ biển từ eo biển Đài Loan đến vịnh Bắc Bộ, có

nơi mở rộng ra khoảng 150 hải lý.

19

2.1.2 Các yếu tô ảnh hưởng tới dao động mực nước biển

2.1.2.1 Đặc điểm hoàn lưu gió

Biển Đông đóng một vai trò quan trọng trong sự hình thành các điều kiện khíhậu Việt Nam Nằm trong vùng nội chí tuyến bán cầu Bắc, do ảnh hưởng của tính

không thuần nhất theo không gian và theo thời gian của hoàn lưu khí quyền ma xuất

hiện các dang thời tiết khác nhau trên vùng biển ở Việt Nam Chế độ gió trong nămchia thành hai mùa chính là gió mùa Đông Bắc và gió mùa Tây Nam.

Gió mùa Đông Bắc hoạt động từ thang 10 đến tháng 2 năm sau, thôi thành từngđợt, mỗi năm có khoảng 24-39 đợt gió mùa Đông Bắc ở các vĩ độ phía Bắc và khoảng1 đợt/năm ở các vĩ độ phía Nam vịnh Bắc Bộ Hệ quả khí hậu quan trọng của gid mùaĐông Bắc là sự hạ thấp của nhiệt độ không khí trung bình từ 3-7°C, cá biệt có lúc lêntới 10°C trong 24 giờ Sự tăng của tốc độ gió từ 8-10 m/s ở vùng đất liền, >12 m/s ởngoài khơi, cá biệt có thể vượt quá 20-25 m/s Hệ quả thứ hai là tạo nên diễn biến phứctạp của chế độ mưa âm theo không gian và thời gian: vào mùa đông do tính chất khôlạnh của các khối không khí mà vùng ven bờ phần Bắc vịnh Bắc Bộ thời tiết khá khôhanh Ở phía Nam khối không khí này sau khi đã được bổ sung thêm nhiệt và âm củavịnh Bắc Bộ khi gặp địa hình chắn của đường bờ ở miền Trung thường gây mưa >20-

30 mm/ngày ở ven biển Nghệ Tĩnh và Quảng Bình Vào nửa sau mùa đông, gió mùa

Đông Bắc thường gây thời tiết âm ướt mưa phùn trên vịnh Bắc Bộ.

Gió mùa Tây Nam hoạt động vào mùa hè từ tháng 4 đến tháng 8 với bản chấtnóng âm khi gặp địa hình đường bờ chắn ngang hoặc các đảo thường gây mưa mùatrên các vùng biên Minh Hải, đảo Phú Quốc, Côn Đảo Khi vào vịnh Bắc Bộ do anhhưởng của áp thấp, gió mùa Tây Nam đã chuyển hướng thành Đông Nam, khi gặp cácdao và đường bờ chắn ngang cũng gây mưa sớm dau hè trên vùng bờ biến Thái Binh,Quảng Ninh và trên một loạt các đảo khác trong vịnh Bắc Bộ.

Ngoài ra, vùng ven bờ và vùng biển miền Trung Việt Nam luôn chịu ảnh hưởngcủa hiện tượng “phon” khi gió mùa Tây Nam hoạt động, thôi từ tháng 5 đến tháng 7hàng năm thành từng đợt vài ba ngày, hay 5-7 ngày, cá biệt có lúc suốt 15 ngày, nhiệtđộ tối cao trên 34°C, độ 4m nhỏ nhất dưới 65%, tốc độ gió trung bình 2-8 m/s Hiệntượng “phon” thường chỉ xảy ra ở tầng không khí thấp bên dưới, bên trên không khínóng âm van có khả năng gây nên déng, mưa về buổi chiều ở từng nơi ven bờ hoặc vềbuổi chiều - buổi đêm ở các vùng trên biên - đảo.

Gió tín phong Bắc bán cầu ở vùng Biển Đông của Việt Nam có hướng ĐôngBắc là chủ yếu, luôn thường trực trên vùng biển Nam Thái Bình Dương và phát huytác dụng vào giữa các hình thế thời tiết khác Tần suất cao thường quan sát thấy vào

mùa đông, đặc biệt là ở nửa sau mùa đông.

20

2.1.2.2 Đặc điểm thủy triều và sóng

Đặc trưng thủy triều ven bờ biển Việt Nam, theo các nguồn tài liệu, được chia

thành 5 vùng khác nhau:

- Vùng ven bờ từ Quảng Ninh đến Thanh Hóa, thủy triều mang tính chất nhậttriều thuần nhất Riêng khu vực biển Hải Phòng - Hòn Gai, tính chất triều rất thuầnnhất, hầu hết số ngày trong tháng là nhật triều Càng đi về phía Nam tính chất nhậttriều càng kém thuần nhất hơn Độ lớn thủy triều trong kỳ nước lớn cường dao độngtrong khoảng 2,6 - 3,6 m; trong kỳ nước ròng xấp xi 0,5 - 1 m Độ lớn thủy triều giảmdần từ Quảng Ninh Đến Thanh Hóa.

- Vùng ven bờ từ Nghệ An đến Thừa Thiên Huế có chế độ thủy triều rất phứctạp và có thể chia thành 4 đoạn: i) Ven biển từ Nghệ Tĩnh đến Bắc Quang Bình: tinhchất thủy triều là nhật triều không đều, với số ngày nhật triều chiếm hơn nửa tháng;thời gian triều rút lớn hơn thời gian triều dâng một cách rõ rệt, nhất là ở vùng các cửa

sông Độ lớn thủy triều trong kì nước lớn cường khoảng 2,5-1,2 m; giảm dần từ bắcvào Nam ii) Ven biển từ Quảng Bình đến cửa Thuận An: thủy triều mang tính chấtbán nhật triều không đều, phần lớn số ngày trong tháng có hai lần nước lớn và hai lầnnước ròng Độ lớn thủy triều trong kì nước lớn cường khoảng 1,1 - 0,6 m, giảm dần vềphía Nam iii) Ven biển cửa Thuận An và vùng lân cận: tính chất thủy triều là bán nhậttriều đều, trong ngày có hai lần nước lớn và hai lần nước ròng Độ lớn thủy triều xấp xỉ

0,4-0,5 m 1v) Khu vực phía Nam Thừa Thiên Huế: thủy triều mang tính chất bán nhật

triều không đều, trong thang có khoảng 20-25 ngày bán nhật triều Độ lớn thủy triều

trong kỳ nước cường khoảng 0,8-1 m.

- Vùng từ Quảng Nam - Đà Nẵng đến Khánh Hòa, chế độ thủy triều trong vùngcó thé chia ra làm hai khu vực: i) Bắc Quảng Nam - Đà Nẵng: thủy triều mang tínhchất bán nhật triều không đều, trong tháng có khoảng 20 - 25 ngày bán nhật triều Độlớn thủy triều trong kỳ nước cường xấp xi 1 - 1,2 m ii) Từ giữa Quảng Nam đếnKhánh Hòa: tính chất thủy triều là nhật triều không đều Từ Quảng Ngãi đến NhaTrang, hàng tháng có khoảng 18 - 20 ngày nhật triều; các nơi khác có số ngày nhậttriều ít hơn Thời gian triều dâng thường kéo dài hơn thời gian triều rút Độ lớn thủytriều trong kỳ nước cường khoảng 1,2 - 2 m, càng về phía Nam, độ lớn thủy triều càngtăng dần Độ lớn thủy triều trong kỳ nước kém xấp xỉ 0,5 m.

- Vùng từ Thuận Hải đến Minh Hải: thủy triều ở vùng biển này mang tinh chấtbán nhật triều không đều Hầu hết số ngày trong tháng có hai lần triều dâng và hai lầntriều rút trong ngày Thời gian triều dâng và thời gian triều rút chênh lệch nhau khánhiều Độ lớn thủy triều trong kỳ nước cường khoảng 2 - 3,5 m Độ lớn thủy triều đạt

cực đại ở khu vực gân các cửa sông Cửu Long.

21

- Vùng từ Minh Hải đến Kiên Giang: thủy triều ở đây mang tính chất nhật triềuđều hoặc hơi không đều, thường chỉ có một dao động triều hàng ngày Riêng kỳ nướckém, có thé sinh thêm con nước trong khoảng 2 - 3 ngày mỗi tháng Độ lớn thủy triều

trong kỳ nước kém khoảng 0,8 - 1,5 m.

Chế độ sóng biển vùng ngoài khơi và vùng ven bờ biển Việt Nam có nhiều néttương đồng Mùa đông hướng sóng thịnh hành là Đông Bắc, độ cao trung bình xấp xỉ0,8-1m Độ cao cao nhất trong những đợt gió mùa Đông Bắc mạnh lên tới 3 - 3,5 m.

Mùa hè hướng sóng thịnh hành là Nam Đông Nam, độ cao trung bình khoảng 0,6 - 0,9m Do ảnh hưởng của bão nên độ cao cực đại có thể lên tới 5 - 6m hoặc cao hơn Riêngtháng 4 là tháng chuyền tiếp từ gió mùa Đông Bắc sang gió mùa Tây Nam và tháng 9là tháng chuyên tiếp từ gió mùa Tây Nam sang gió mùa Đông Bắc nên thường quantrắc được hướng sóng Đông Bắc lẫn Đông Nam Nhìn chung, trong toàn năm thì thờikỳ từ tháng 3 - 5 là thời kỳ biển lặng.

2.1.2.3 Chế độ dòng chảy khu vực Biển Đông

Trên khu vực Bắc Biển Đông, bên cạnh xoáy thuận chính, dưới tác động củahiệu ứng gió và quá trình xâm nhập của dòng Kuroshio vào Biển Đông qua eo Luzonđã tạo nên các bộ phận hoàn lưu có tính biến động lớn Quá trình xâm nhập củaKuroshio vào Biển Đông có thé xảy ra theo cách trực tiếp hoặc gián tiếp qua các xoáy(dòng uốn) Đến nay, nguyên nhân chính của hiện tượng này vẫn còn chưa được làmrõ, tuy nhiên tác động của trường gió cục bộ cũng có thể ảnh hưởng tới sự hiện diện vàbiến động của hiện tượng này [28].

Hiện tượng xâm nhập của Kuroshio vào Biên Đông đã làm xuất hiện dòng chảyấm Bắc Biển Đông chảy ngược chiều gió Trong mùa đông trên Biển Đông tổn tại mộtxoáy thuận lớn bao gồm hai xoáy thuận vừa ở phía Bắc và phía Nam Xoáy nghịch tạikhu vực Đông Bắc bao gồm dòng chảy do Kuroshio xâm nhập vào và dong chảy 4mBiển Đông Xoáy nghịch phía Bắc Borneo được hình thành bởi dòng đi ra từ thềm lục

địa và dòng chảy ven bờ [59].

Trong mùa hè, xu thế chung của cả hệ thống dòng chảy có hướng ngược hắn sovới hoàn lưu mùa đông, điều này cho thấy vai trò quyết định của quá trình tương tácbiển - khí quyên khu vực, trong đó có trường gió đối đối với hoàn lưu biển Bộ phận

chủ yếu của dòng chảy đi từ phía Nam biển của hoàn lưu chính vẫn tiếp tục đi lên theohướng Bắc và Đông Bắc được tiếp tục tăng cường thêm trong quá trình chảy đọc venbờ Trung Quốc và thoát ra Biển Đông Trung Hoa qua eo Đài Loan Ngoài ra, có thểthấy sự tồn tại của một số xoáy thuận nằm về phía Đông Nam như xoáy thuận TâyLuzon, xoáy thuận Hoàng Sa Trong số đó, xoáy thuận Hoàng Sa có vai trò quan trọng

22

liên quan tới sự tôn tại của dòng chảy đi về phía Nam trên vùng biên ngoài khơi và gan

bờ miền Trung Việt Nam.

WE Wek HRPE IPE Hã'E 140° E

Hình 2.2 Cau trúc địa động luc (cm) và dòng chảy lớp mat (m/s) khu vực Biển Đồngtừ số liệu vệ tinh giai đoạn 1993 — 2010 “Nguồn: Nan F., Xue H J., Yu F (2015)”

Đối với dòng chảy phần Đông Biển Đông, có sự tăng cường của dòng chảy đira Thái Bình Dương tại phía Bắc eo Luzon và dòng đi vào biển Sulu trong các thángmùa hè Quá trình xâm nhập của dòng chảy Kurioshio vào Biển Đông vẫn tồn tại trongthời kỳ này Dòng nước đi vào biển Sulu có thé do yếu tố gió Tây Nam gây nên khi

dòng chảy đi về bờ Philippines từ phía Tay Luzon và doc bờ Palawak.2.1.2.4 Đặc trưng nhiệt muối

Phân bố thăng đứng của nhiệt độ nước biển vùng khơi Biển Đông rất giốngnhau và gần đồng dạng với cấu trúc nước nhiệt đới Tây Thái Bình Dương Tính phântang rõ rệt cũng thé hiện qua quy luật phân bố thăng đứng của nhiệt độ theo độ sâu.Tuy có sự biến đổi nhất định giữa các mùa, song về cơ bản cấu trúc nhiệt vùng khơiBiển Đông gồm 5 lớp sau:

- Lớp tựa đồng nhất nhiệt độ bề mặt, có độ dày khoảng 30 — 50 m trong mùa hèvà 50 — 80 m trong mùa đông Giá trị tuyệt đối của nhiệt độ biến đồi theo không gianvà thời gian trong khoảng 20-30°C Khu vực phía Bắc và phía Tây Biển Đông có nhiệtđộ thấp hơn ở phía Nam và phía Đông.

Lớp đột biến nhiệt độ, có gradient nhiệt độ theo phương thắng đứng 0,09

-0,12°C/m trong mùa hè và 0,06 - 0,09°C/m trong mùa đông Biên dưới của nó daođộng trong khoảng 150 - 250 m.

23

- Lớp nhiệt độ giảm khá đều đặn, có gradient nhiệt độ khoảng 0,01°C/m, biêndưới ở độ sâu khoảng 900 - 1.000 m và hầu như không có biến đổi mùa.

- Lớp nhiệt độ ít biến đổi từ 1000m cho tới 3.000 - 3.500 m, khá đồng nhất theophương ngang và có nhiệt độ cực tiêu khoảng 2,34 - 2,38°C.

- Lớp nghịch nhiệt: có hiện tượng nghịch nhiệt ở những nơi độ sâu lớn hơn3.500 m và nhiệt độ có thé tăng tới 2,61°C ở độ sâu 5.000 m.

Vùng biển vịnh Bắc Bộ, thêm lục địa Nam Việt Nam và vịnh Thái Lan thườngcó độ sâu nhỏ hơn 100 m, rất đặc trưng cho biển nông Nhìn chung phân bố thăngđứng của nhiệt độ tại các vùng biển nói trên có hai dạng: thăng đứng đều đặn và phântang Dang thứ nhất rất phố biến trong mùa đông; dang thứ hai thường thấy vào mùa

hè Tuy vậy ở vùng ven bờ nơi có độ sâu nhỏ hơn 10 — 15 m thì quanh năm nhiệt độ

phân bố thăng đứng đều đặn do xáo trộn động lực; những vùng có độ sâu lớn hơn 50 60 m như cửa vịnh Bắc Bộ, vùng khơi thềm luc địa Việt Nam thường thấy nhiệt độcó sự phân tầng ở lớp đáy Nước biển vịnh Bắc Bộ, thềm lục địa Nam Việt Nam, vịnhThái Lan thuộc khối nước mặt của Biển Đông biến đổi rất phức tạp theo không gian

-và thời gian, phụ thuộc -vào cường độ bức xạ mặt trời, cường độ xáo trộn -và dòngchảy.

Một cách khái quát, phân bố mặt rộng của nhiệt độ nước trong vịnh Bắc Bộ cóhai loại: loại mùa đông và loại mùa hè “ Loại mùa đông” có phân bố nhiệt độ phíaBắc thấp hơn phía Nam hay còn gọi là “ Bắc lạnh Nam nóng” “ Loại mùa hè” có đặcđiểm là phân bố nhiệt độ tầng trên khá đồng nhất, còn tầng sâu và đáy, nhiệt độ Bắcvịnh cao hơn Nam vịnh hay gọi là “ Bắc nóng Nam lạnh” Phân bố nhiệt độ trên thềmlục địa Nam Việt Nam chịu ảnh hưởng sâu sắc của dòng chảy lạnh từ phương Bắc vàcó liên quan tới nước trồi Dai nhiệt độ thấp (25 - 26°C) trong mùa đông dọc bờ ViệtNam kéo xuống phía Nam tới giữa cửa vịnh Thái Lan Nhiệt độ nước trong vịnh TháiLan luôn cao hơn 1,0 — 2,0°C so với đải nước nói trên.

Tương tự như đối với nhiệt độ, đường cong phân bố độ mặn theo độ sâu ở vùngkhơi Biển Đông có một dạng duy nhất với đặc trưng 5 lớp như sau:

- Lớp tựa đồng nhất độ mặn bề mặt có độ dày 20-50m trong mùa hè, độ mặndao động từ 33,40%o đến 34,00%o Mùa đông, độ dày của lớp tựa đồng nhất tăng lên 30— 100 m, biến động của độ muối lớn (khoảng 32,0 - 34,1%o) và không đồng nhất theokhông gian.

- Lớp đột biến độ mặn - lớp cực đại độ mặn dưới tầng mặt: độ mặn tăng nhanhtheo độ sâu và đạt giá tri 34,5 - 34,7%o ở độ sâu 150 — 250 m, gradient độ muối có thé

đạt 0,014 — 0,016%o/m trong mùa đông và 0,011 — 0,013%o/m trong mùa hè.

24

- Lớp gradient độ mặn âm - lớp trung gian độ mặn thấp: độ mặn giảm tương đốiđều đặn theo độ sâu và hầu như không có biến đổi mùa, biên dưới của lớp này thường

ở độ sâu 700-800 m Gradient độ muối trung bình khoảng -0,5x10 %o/m.

- Lớp độ mặn tăng chậm theo độ sâu với gradient độ muối khoảng 0,2x107

%o/m, các thông số của lớp này hầu như không đổi trong năm, biên dưới của nó nam ở

Hình 2.3 Biến đổi trị số trung bình vĩ độ của nhiệt độ và độ mặn.“Nguồn: Lê Đức Tổ và cộng sự (2003) ”

Xu thế phân bố mặt rộng của độ mặn trong vịnh Bắc Bộ khá ồn định, quanhnăm giá trị độ mặn ở Nam cao hơn Bắc, Đông cao hơn Tây Nguyên nhân cơ bản dẫnđến sự phân bố trên là do ảnh hưởng của nước sông ngòi đồ ra biển ở bờ Tây vịnh vàsự xâm nhập của nước biển ngoài vao vịnh theo phía Đông vịnh Tri số độ mặn trungbình tầng mặt trong toàn vịnh tương quan mật thiết với lưu lượng nước sông đồ ra, hệ

số tương quan khoảng — 0,86 đến —0,90.

25

Tại vùng thêm lục địa Nam Việt Nam, mùa hé nước lo - mặn với độ mặn nhỏhơn 33,0%o, phân bố thành một dải khá rộng kéo dài từ mũi Dinh xuống tới Cà Mau vavịnh Thái Lan Các tâm độ mặn thấp chiếm toàn bộ vùng cửa sông Cửu Long Mùađông, do sự khống chế bởi hệ dòng chảy từ phương Bắc nên dải nước lợ - mặn này bị

ép sát bờ hơn và dịch chuyên về phía Nam tới mũi Kê Gà-Vũng Tàu.2.2 Số liệu nghiên cứu

2.2.1 Số liệu thực đo tại các trạm hải văn trong khu vực biển Việt Nam

Dao động mực nước biển ở khu vực Việt Nam được bắt đầu quan trắc tại cáctrạm hải văn từ những năm đầu 1930 Tính đến hết năm 2013, Việt Nam đã có 17trạm, bao gồm 6 trạm quan trắc hải văn dọc bờ bién, 10 trạm tại các hải đảo và 1 tram

nồi Trong số đó, chỉ có 14 trạm là có chuỗi số liệu liên tục dài trên 20 năm, 3 trạm

Bạch Long Vỹ, Sầm Sơn và Trường Sa chỉ có chuỗi số liệu đo đạc không liên tục hoặc

ít hơn 16 năm (Bảng 2.1).

Bang 2.1 Thông tin các tram hải văn trong khu vực Việt Nam

STT | — Tên trạm Tọa độ trạm Giai đoạn Thiết bị do

1 Cửa Ong 21°01? - 107921” 1962 - 2013 May do mực nước

2 Cô Tô 20°59’ - 107946” 1960 - 2013 Thuy chí3 Bãi Cháy 20°58' - 107°04’ 1962 - 2013 Thuỷ chí4 | BạchLong Vỹ | 20°08’ - 107943? 1958 - 2013 Thuỷ chí

5 Hòn Dáu 20°40’ - 106°48' 1960 - 2013 Máy đo mực nước

6 Sầm Sơn 19°45’ - 105°54’ 1998 - 2013 May do CYM

7 Hon Ngu 18°48’ - 105°46’ 1961 — 2013 Thuy chi

8 Cén Co 17°10’ - 107°20’ 1981 - 2013 Thuy chi

9 Son Tra 16°06’ - 108°13’ 1978 - 2013 Thuy chi

10 Quy Nhon 13°46’ - 109°15” 1986 - 2013 Thuy chí Stevens

11 Phú Quý 10°31’ - 108°56’ 1986 - 2013 Thuy chi, triéu ky

12 Truong Sa 8°39’ - 111°55’ 2002 - 2013 Thuy chi

13 Ving Tau 10°22’ - 107°05’ 1978 - 2013 May do mực nước

14 Côn Dao 8°41’ - 106°36’ 1986 - 2013 Thuy chi

15 DKI-7 8°01’ - 110°37’ 1992 - 2013 May đo mực nước

16 Thổ Chu 9°17' - 103°08' 1995-2013 Thủy chí

17 Phú Quốc 10°13’ - 103°58’ 1986-2013 May do Stven A- 71

26

Tại miền Bắc, trạm hải văn Hòn Dấu là trạm đầu tiên được thiết lập dé đo mựcnước biển từ đầu năm 1938, tuy nhiên sau đó bị gián đoạn đến tháng 1 năm 1956 dochiến tranh Sau khi hoạt động trở lại, trạm bắt đầu đo mực nước biển theo chế độ4obs/ngày từ năm 1957 Tiếp theo đó, một số trạm hải văn được thành lập để đo mựcnước biển như trạm Cô Tô, Bạch Long Vỹ (1958), Cửa Ông, Bãi Cháy (1960), HònNgư (1961) và Cén Cỏ (1974) và gần đây nhất là tram Sam Sơn (1998) Do nhiềunguyên nhân, trạm Bạch Long Vỹ và trạm Hòn Ngư đã bị tạm ngừng quan trắc nhiềulần, vì vậy, trạm Hòn Ngư chỉ có số liệu liên tục và ôn định từ năm 1990 trong khi

trạm Bạch Long Vỹ là từ năm 1998.

Tại miền Nam, trạm hải văn sớm nhất là trạm Quy Nhơn, được thành lập từnăm 1958 và bắt đầu quan trắc từ năm 1959 Tuy nhiên, đến năm 1965, trạm QuyNhơn cũng bị tạm ngừng quan trắc do chiến tranh, và chỉ bắt đầu quan trắc ôn định trởlại từ năm 1986 Sau khi đất nước thống nhất vào năm 1975, nhiều trạm hải văn đãđược xây dựng nhằm bồ sung vào hệ thống các trạm quan trắc mực nước như VũngTàu, Sơn Trà (1978), Phú Quý (1979), Côn Dao, Phú Quốc (1986), DKI-7 (1992), Thổ

Chu (1993), Trường Sa (2002).

2.2.2 Số liệu quan trắc từ vệ tỉnh cho khu vực biển Việt Nam

Vệ tinh do cao đầu tiên được ứng dụng trong nghiên cứu dị thường mực nướcbiển được phóng lên quỹ đạo vào năm 1993 Từ đó đến nay, số liệu quan trắc dao độngmực nước biến từ vệ tinh đã trở thành nguồn số liệu tin cậy trong đánh giá xu thế biếnđôi mực nước bién tại Việt Nam Nguồn số liệu này được hợp nhất từ số liệu quan trắc

của các vệ tinh ERS-1/2, Topex/Poseidon (T/P), ENVISAT and Jason-1/2 với độ phân

giải thời gian là 7 ngày và không gian là 0,25 độ kinh vĩ, trong đó, các sai số của phépđo đã được hiệu chỉnh bao gồm sự trễ tín hiệu ở tầng đối lưu và tầng điện ly, thủytriều, áp suất nghịch đảo và sai số thiết bị.

Tất cả các số liệu thu thập đều được lưu trữ tại trung tâm lưu trữ của dự án

AVISO (Archiving, Validation and Interpretation of the Satellite Oceanographic Data

- Chương trình hợp tác giữa Pháp va My dé thu thập va xử ly các dữ liệu do đạc từ vệ

tinh của Mỹ và Châu Âu).

Các số liệu được xử ly qua một hệ thong xu ly va tổ hợp số liệu phức tạp, có thé

tham khao tai trang web: http://www.aviso.oceanobs.com.

Các số liệu vệ tinh được AVISO lưu trữ dưới hai định dạng chính là ASCH vàNetCDF, trong đó:

- Tập dữ liệu định dang ASCII được lưu trữ tai server LAS (Live Aviso Server):

http://las.aviso.oceanobs.com/las/servlets/dataset Server cho phép tùy chỉnh vùng số

27

liệu (có thê chon tải xuông sô liệu toàn câu hoặc sô liệu của vùng Biên Đông) Ngoaira server cũng cho phép tải xuông 3 kiêu dữ liệu: điêm (biên thiên theo thời gian),

trường hai chiều và trường ba chiều (biến thiên theo không gian và thời gian).

LIVE ACCESS SERVER \

@ Datasets > DT - Delayed time Data > DT - Global > DT - Global - (Maps of) Sea Level Anomalies And Formal Mapping

Select view: Longitude-Latitude map (xy) Next >

- Select output: Color plot x

Previous OULPUL|! Select region: Full Region

Use the interactive map Help

Select time: PT4Oct1992 00:00:00 1x||14-Oct-1392 00:00:00

` ^ Aqsa Ä >

Hình 2.4 Trang web thu thập số liệu trực tiép của AVISO

File Edt Format View Help

| VARIABLE : H (cm)

DATA SET : SSALTO/DUACS - DT MSLA - Merged Product - Up-to-date Global ProcessingFILENAME : dt_upd_global_merged_msla_h

SUBSET : 876 points (TIME)

LONGITUDE: 109ELATITUDE : 11.5N

14-OCT-1992 00 / 1: -1.1821-0cT-1992 00 / 2: 7.43

28-OCT-1992 00 / 3: 15.9404-Nov-1992 00 / 4: 14.82

11-Nov-1992 00 / 5: 19.51

18-Nov-1992 00 / 6: 25.10

25-NOV-1992 00 / 7: 21.0302-DEC-1992 00 / 8: 16.91

09-DEC-1992 00 / 9: 11.06

16-DEC-1992 00 / 10: 8.43

23-DEC-1992 00 / 11: 6.3630-DEC-1992 00 / 12: 4.82

03-MAR-1993 00 / 21: -1.6210-MAR-1993 00 / 22: -3.5517-MAR-1993 00 / 23: -5,67

24-MAR-1993 00 / 24: -6.8131-MAR-1993 00 / 25: -9,38

07-APR-1993 00 / 26: -10.94

14-APR-1993 00 / 27: -7.17

21-APR-1993 00 / 28: -7.0228-APR-1993 00 / 29: -7.60

05-MAY-1993 00 / 30: -6,8812-MAY-1993 00 / 31: -7.0519-May-1993 00 / 32: -11.8326-MAY-1993 00 / 33: -18.6502-3UN-1993 00 / 34: -25.08

09-3UN-1993 00 / 35: -24.8416-JUN-1993 00 / 36: -20.30

@ Vs Đj

Hình 2.5 Cấu trúc tập tin số liệu theo điểm

28

® eps slettft = Nơtepad

Roe ets:

Hình 2.6 Cau trúc tập số liệu hai chiếu va ba chiếu

- Tập dữ liệu định dang NetCDF được lưu trữ tại thư mục có giao thức FTP:

ftp://ftp.aviso.oceanobs.com/pub/oceano/AVISO/, bao gồm các tệp số liệu quan trắctrên phạm vi toàn cầu theo thời gian.

06/02/10 12:00AM [GMT] 1,770,652 dt upd global merged msla h 19921209 19921209 20100503.nc.gz06/02/10 12:00AM [GMT] 1,795,550 dt upd global merged mela h 19921216 19921216 20100503.nc.g206/02/10 12:00AM [GMT] 1,824,643 at upd global merged msla h 19921223 19921223 20100503.nc.gz06/02/10 12:00AM [GMT] 1,851,254 đt upd global merged msla h 19921230 19921230 20100503.nc.gz06/02/10 12:00AM [GMT] 137,173 dt upd global merged msla h lr 19921014 19921014 20100503 nc.gz06/02/10 12:00AM [GMT] 141,099 dt upd global merged msla h lr 19921021 19921021 20100503.ne.gz06/02/10 12:00AM [GMT] 141,828 dt upd global merged msla h lr 19921028 19921028 20100503 ne.gz06/02/10 12:00AM [GHT] 142,226 dt upd global merged msla h lr 19921104 19921104 20100503 ne.gz06/02/10 12:00AM [GHT] 142,476 dt upd global merged msla h lr 19921111 19921111 20100503 ne.gz06/02/10 12:00AM [GHT] 142,221 dt upd global merged msla h lr 19921118 19921116 20100503 ne.gz06/02/10 12:00AM [GHT] 141,875 dt upd global merged msla h lr 19921125 19921125 20100503 ne.gz

06/02/10 12:00AM [GMT] 142,017 dt upd global merged msla h lr 19921202 19921202 20100503 ne.gz06/02/10 12:00AM [GMT] 142,607 dt upd global merged msla h lr 19921209 19921208 20100503 nc.gz06/02/10 12:00AM [GMT] 143,645 dt upd global merged msla h lr 19921216 19921216 20100503 nc.gz06/02/10 12:00AM [GHT] 144,900 dt upd global merged msla h lr 19921223 19921223 20100503 nc.gz06/02/10 12:00AM [GMT] 145,505 dt upd global merged msla h lr 19921230 19921230 20100503 nc.gz

06/02/10 12:00AM [GMT] 2,147,968 at upd global merged msla h qd 19921014 19921014 20100503.nc.gz06/02/10 12:00AM [GMT] 2,208,880 at upd global merged msla h qd 19921021 19921021 20100503.nc.gz06/02/10 12:00AM [GHT] 2,221,389 at upd global merged msla h qd 19921028 19921028 20100503.nc.g206/02/10 12:00AM [GMT] 2,230,312 at upd qlobal merged msla h qd 19921104 19921104 20100503.nc.qz

nhiêu Viện, Trung tâm và các nhóm nghiên cứu khác nhau.

Trên cơ sở các mô phỏng trên phạm vi toàn câu đã có, tác giả sử dung kết qua

của 21 mô hình hoàn lưu chung khí quyền — đại đương toàn cầu (AOGCMs) dé dự tính

29