xây dựng các kịch bản biến đổi khí hậu

đá, dầu mỏ, sản xuất xi măng, phá rừng và gia tăng chăn nuôi đại gia súc phát xả nhiều phân gia súc tạo ra nguồn tăng Metan, khai hoang các vùng đất ngập nước chứa than bùn… Kéo theo sự

đá, dầu mỏ, sản xuất xi măng, phá rừng và gia tăng chăn nuôi đại gia súc (phát xả nhiều phân gia súc tạo ra nguồn tăng Metan), khai hoang các vùng đất ngập nước chứa than bùn…

Kéo theo sự tăng lên của nhiệt độ toàn cầu là những biến động mạnh

mẽ của lượng mưa và sự gia tăng các hiện tượng khí hậu thời tiết cực đoan như lũ lụt, hạn hán,… Hệ quả tiếp theo là nước biển dâng và sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến khu vực ven biển, có thể làm ngập hoặc nhiễm mặn nhiều diện tích ruộng đất, làm mất dần rừng ngập mặn, gia tăng chi phí cho việc tu bổ các công trình cầu cảng, đô thị ven biển, Do Việt Nam là nước có bờ biển khá dài, với hai đồng bằng được xem là thấp, đặc biệt là đồng bằng sông Cửu Long Bên cạnh đó Việt Nam lại là nước nằm trong trung tâm bão Tây - Tây Bắc Thái Bình Dương, là trung tâm bão lớn nhất thế giới, số lượng bão đổ bộ vào Việt Nam với tần suất và cường độ ngày càng cao so với những năm trước, thiên tai xảy ra dồn dập, thiệt hại rất lớn và khắc phục không dễ dàng Việt Nam cũng như các nước Đông Nam Á nằm trong vùng rất dễ chịu ảnh hưởng của BĐKH trong mọi trường hợp Vì vậy, hơn bao giờ hết việc xây dựng các kịch bản biến đổi khí hậu là một nhiệm vụ quan trọng hàng đầu của các nhà khoa học trên thế giới và khu vực nói chung cũng như ở Việt Nam nói riêng

1 Sự phát thải khí nhà kính và các kịch bản biến đổi khí hậu toàn cầu

1.1 Sự phát thải khí nhà kính

Các hệ năng lượng của con người tương tác với các hệ sinh thái toàn cầu theo những cách thức rất phức tạp Quá trình đốt các nhiên liệu hóa thạch, chuyển đổi sử dụng đất và các hoạt động khác đều thải ra khí CO2 Khí này liên tục tuần hoàn trong khí quyển, các đại dương và sinh quyển đất Nồng độ hiện thời của các khí nhà kính là hệ quả còn lại từ quá trình phát thải khí trong quá khứ, trừ đi lượng khí đã bị mất qua các quá trình hóa học và vật l ý Đất đai, thực vật và các đại dương trên trái đất có chức năng như những bể chứa cacbon lớn Lượng khí CO2 thải ra là nguồn gốc căn bản làm tăng nồng độ các khí nhà kính Các khí nhà kính khác có tính bền như Mêtan và Nitơ điôxít sinh ra từ công nghiệp và các hoạt động nông nghiệp, sẽ kết hợp với CO2 trong khí quyển Hiệu ứng nóng lên toàn bộ hay còn gọi là “cưỡng bức bức xạ” được đo bằng đơn vị CO2e Tốc độ gia tăng liên tục hiệu ứng “cưỡng bức bức xạ” từ các khí nhà kính trong bốn thập kỷ qua ít nhất nhanh gấp 6 lần bất

cứ thời điểm nào trước khi có cách mạng công nghiệp

Chu trình cacbon trên trái đất có thể được mô tả như một hệ thống đơn giản gồm 2 dòng dương và âm Từ năm 2000 đến năm 2005, trung bình mỗi năm có 26Gt CO2 (tỷ tấn) được phát thải vào khí quyển Trong đó, khoảng 8Gt CO2 được hấp thụ vào lòng các đại dương, 3Gt CO2 nữa được đại dương, đất đai và hệ thực vật chuyển hóa Kết quả cuối cùng là mỗi năm trữ lượng khí nhà kính trong khí quyển tăng thêm 15Gt CO2

Nồng độ CO2 trung bình toàn cầu năm 2005 là khoảng 379 phần triệu Các khí nhà kính có tính bền khác sẽ bổ sung thêm khoảng 75 phần triệu nữa vào trữ lượng khí nhà kính toàn cầu, được đo theo hiệu ứng cưỡng bức bức

xạ Tuy nhiên, ảnh hưởng thực tế của tổng các khí nhà kính do con người phát thải được giảm nhẹ bởi hiệu ứng làm mát của các hạt vật chất lơ lửng

Nồng độ khí CO2 trong khí quyển đang có xu thế tăng cao, mỗi năm tăng thêm 1,9 phần triệu Riêng đối với khí CO2, tốc độ tăng nồng độ hàng năm trong 10 năm qua đã nhanh hơn khoảng 30% so với mức tăng trung bình của cả 40 năm trở lại đây Trên thực tế, trong suốt 8.000 năm trước thời kỳ công nghiệp hóa, lượng CO2 trong khí quyển chỉ tăng 20 phần triệu

Khí quyển hiện nay có khoảng 750 tỷ tấn cacbon Đại dương chứa lượng cacbon gấp khoảng 50 lần, sinh quyển trái đất khoảng 3 lần và lục địa khoảng 5 lần nhiều hơn trong khí quyển Số liệu về sản xuất năng lượng cho thấy nồng độ CO2 tăng hàng năm khoảng 4,4% cho tới khi có cuộc khủng hoảng năng lượng năm 1975 Sau đó, mức tăng giảm dần vào khoảng năm

1980 mặc dù có biến động hàng năm Theo những đánh giá mới nhất, than và dầu hỏa góp phần thải CO2 gần tương đương nhau (khoảng 40%), khí đốt khoảng 20%, tuy mức thải CO2 cho mỗi đơn vị khối lượng của từng loại nhiên liệu có khác nhau

Nhu cầu về năng lượng của nhân loại ngày càng nhiều, trong đó năng lượng hóa thạch chiếm phần lớn Mặc dù năng lượng hạt nhân hoặc một số dạng năng lượng sạch khác có xu hướng tăng lên nhưng vẫn chỉ chiếm một phần nhỏ so với nhu cầu năng lượng nói chung Sử dụng nhiều năng lượng hóa thạch là nguyên nhân làm tăng đáng kể nồng độ khí CO2 trong khí quyển, trong đó các nước phát triển đóng góp phần lớn

Trong việc đánh giá hiệu ứng của các khí nhà kính, có 2 vấn đề rất đáng lưu ý là:

- Các khí nhà kính tồn tại lâu trong khí quyển, từ vài tháng đến vài trăm năm, được xáo trộn nhanh chóng và làm thay đổi thành phần khí quyển toàn cầu nói chung

- Do sự xáo trộn như vậy, phát thải khí nhà kính từ bất kỳ nguồn nào, ở đâu cũng đều ảnh hưởng đến mọi nơi trên thế giới

Như vậy, phát thải khí nhà kính là nguyên nhân chủ yếu dẫn đến BĐKH hiện nay, một sự thay đổi môi trường lớn lao nhất mà con người phải chịu đựng Đây cũng là lý do vì sao BĐKH là một vấn đề mang tính toàn cầu

Tăng nồng độ khí nhà kính dẫn đến tăng hiệu ứng nhà kính của khí quyển và kết quả là tăng nhiệt độ trung bình bề mặt trái đất Trên phạm vi khu vực, sự phát ra những chất khí và những phần tử gây ô nhiễm khác dẫn đến những tác động lớn, mặc dù một số trong chúng có thể có tác động ngược lại

Ví dụ, chất muội mồ hóng (sooty aerosols) có khuynh hướng làm khí hậu khu vực ấm lên, trong khi chất sulfat làm lạnh đi bởi phản xạ ánh sáng mặt trời nhiều hơn Trong khi ta có cảm giác chịu tác động trực tiếp ở các vùng công

nghiệp, các chất sol khí này còn có thể tác động gián tiếp lên nhiệt độ trung bình toàn cầu

Từ sau thời kỳ tiền công nghiệp (1750) đến nay, hàm lượng khí CO2trong khí quyển vốn rất ổn định vào khoảng 10.000 năm, tương ứng với khoảng 280ppm (phần triệu) vào thời kỳ 1000 - 1750, đã tăng lên 370ppm vào năm 2000, tương ứng với 31 (±4)% Trong khi đó, lượng mêtan đã tăng lên 700ppb (phần tỷ) vào thời kỳ 1000 - 1750 đến 1750ppb vào năm 2000, tương ứng với 151 (±25)%; khí ôxit nitơ tăng từ 270ppb thời kỳ 1000 - 1750 đến 316ppb vào năm 2000, tướng ứng với 17 (±5)%, lượng ôzôn tầng đối lưu tiếp tục tăng với tỷ lệ 35(±15)% so với thời kỳ tiền công nghiệp và thay đổi theo vùng Các chất khí cacbon thuộc nhóm halogen không có trong khí quyển thời kỳ tiền công nghiệp, đã tăng rõ rệt trong khoảng năm chục năm gần đây Từ 1995, nồng độ các khí này đã giảm dần nhờ được kiểm soát bởi Nghị định thư Montreal

Việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch phát thải 70 - 90% lượng CO2 vào khí quyển Năng lượng hóa thạch được sử dụng trong giao thông vận tải, chế tạo các thiết bị điện: tủ lạnh, hệ thống điều hòa nóng lạnh và các ứng dụng khác Lượng CO2 còn do hoạt động trong nông nghiệp và khai thác rừng (kể

cả cháy rừng), khai hoang và công nghiệp

Mỗi năm con người thải vào khí quyển 22 tỷ tấn CO2 do đốt năng lượng hóa thạch, trong đó việc đốt, phá rừng và sản xuất nông nghiệp đóng góp khoảng 2 đến 9 tỷ tấn

Khí mêtan xuất hiện do hai nguyên nhân: nguồn gốc tự nhiên và hoạt động của con người Đây là loại khí nhà kính lớn thứ 2, sau CO2 Mỗi năm, trung bình lượng khí CH4 được thải vào khí quyển là 500 triệu tấn, trong đó

do hoạt động nông nghiệp chiếm 70 - 80% Sản xuất lúa nước, chăn nuôi gia súc, đốt sinh khối, rác thải, khai thác than đá, khoan dầu mỏ và làm rò rỉ ống dẫn dầu khí đều liên quan đến sự phát sinh khí mêtan

Cũng như khí mêtan, N2O phát sinh do 2 nguyên nhân: nguồn gốc tự nhiên và hoạt động con người Việc đốt các nhiên liệu hóa thạch, hoạt động công nghiệp và nông nghiệp, sử dụng các hóa chất, phân bón hóa học đã làm tăng lượng N2O trong khí quyển Phần lớn lượng phát thải khí N2O hàng năm (3 - 4,5 triệu tấn) bắt nguồn từ nông nghiệp

Các chất CFC và các halôcacbon khác được sử dụng trong máy lạnh, điều hòa không khí, đã bổ sung lượng khí nhà kính, tuy phần lớn trong chúng được loại trừ theo thỏa thuận quốc tế, bởi chúng làm suy giảm lượng ôzôn trên tầng bình lưu Ôzôn trong tầng đối lưu là khí nhà kính quan trọng được hình thành do hoạt động công nghiệp

Tóm lại, tiêu thụ năng lượng do đốt các nhiên liệu hóa thạch đóng góp khoảng một nửa (46%) vào tiềm năng nóng lên toàn cầu Phá rừng nhiệt đới đóng góp khoảng 18% và hoạt động nông nghiệp tạo ra khoảng 9% tổng số các khí thải gây ra lượng bức xạ cưỡng bức làm nóng lên toàn cầu Sản phẩm hóa học (CFC, Halon…): 24% và các nguồn khác như chôn rác dưới đất, nhà máy xi măng…: 3%

Nếu lượng phát thải tiếp tục tăng theo xu thế hiện thời thì tới năm 2035, trữ lượng khí nhà kính mỗi năm sẽ tăng từ 4 đến 5 phần triệu - tức là gần gấp đôi tốc độ ngày nay Trữ lượng tích tụ khi đó sẽ tăng tới 550 phần triệu Dù tốc độ phát thải không tăng thêm, thì đến năm 2050, trữ lượng khí nhà kính cũng sẽ vượt mức 600 phần triệu và đến cuối thế kỷ 21 là 800 phần triệu

IPCC đã đưa ra một nhóm gồm sáu kịch bản xác định những lộ trình khí thải có thể xảy ra cho thế kỷ 21 Các kịch bản này khác nhau về các giả định về thay đổi dân số, tăng trưởng kinh tế, cách thức sử dụng năng lượng và khả năng giảm thiểu tác động Không kịch bản nào cho thấy điểm ổn định có thể dưới 600 phần triệu và ba kịch bản chỉ ra rằng nồng độ khí nhà kính tối thiểu sẽ là 850 phần triệu

Mối liên hệ giữa điểm ổn định và khả năng biến đổi nhiệt độ hiện vẫn còn chưa chắc chắn Các kịch bản của IPCC đã được sử dụng để xác định các định mức thay đổi nhiệt độ có thể xảy ra trong thế kỷ 21, với một chỉ số “ước lượng gần đúng nhất” cho mỗi khoảng (Bảng1) Ước lượng gần đúng nhất này là từ 2,3 đến 4,5oC (tính cả 0,5oC tăng từ đầu kỷ nguyên công nghiệp tới năm 1990) Từ thực tế nồng độ khí quyển đã tăng gấp đôi, IPCC dự kiến mức tăng nhiệt độ 3oC là hệ quả có khả năng xảy ra nhất, nhưng cũng lưu ý rằng

“không thể loại trừ các giá trị vượt xa con số 4,5oC” Nói cách khác, không có kịch bản nào của IPCC cho thấy bức tranh tương lai nằm dưới 2oC - đây là ngưỡng mà quá trình biến đổi khí hậu trở nên nguy hiểm

Bảng 1 Các khoảng nhiệt độ tăng theo mức tăng của trữ lượng CO 2

(dự kiến cho năm 2080)

Các kịch bản của IPCC

So với nhiệt độ TB thời kỳ 1980-1999( o C)

So với nhiệt độ thời

kỳ tiền công nghiệp

Xây dựng các kịch bản (scenarios) về BĐKH hay nói đơn giản hơn là

dự báo khí hậu cho thế kỷ 21 là nội dung nghiên cứu quan trọng của IPCC, do nhóm công tác (WG1) thực hiện, đã được liên tục cập nhật và phát triển qua 3 lần đánh giá về BĐKH toàn cầu, 1987-1990, 1993-1995, 1997-2000

Như ta đã biết, nguyên nhân gây ra BĐKH mà cốt lõi là sự nóng lên toàn cầu chính là do sự tăng lên không ngừng của lượng “khí nhà kính” nhân tạo, phát thải từ nhiều nguồn khác nhau như công nghiệp, giao thông vận tải, phá rừng,…do sự tăng dân số thế giới, tốc độ phát triển kinh tế, hiệu suất sử dụng và nguồn năng lượng toàn cầu cũng như tình trạng triệt phá rừng Tình hình trên do con người tạo ra nên tất yếu sẽ phụ thuộc cả vào chính sách chung của loài người Đứng ở góc độ của bài toán dự báo thì những đặc trưng trên chính là thông số đầu vào đóng vai trò của nhân tố dự báo mà đối tượng

dự báo là mức độ biến đổi khí hậu, tiêu biểu là trường chuẩn sai nhiệt độ và lượng mưa cho các thời kỳ dự báo khác nhau Đó chính là các kịch bản BĐKH ta cần xây dựng Từ lần đánh giá lần thứ nhất (FAR) người ta đã đưa

ra nhiều phương án khác nhau, trong đó có phương án cực đoan là giả thiết không có sự can thiệp của con người nhằm giảm bớt tốc độ phát thải khí nhà kính Ở lần đánh giá lần thứ hai (SAR), các phương án đã được bổ sung và hệ thống lại phong phú và đầy đủ hơn, trong đó có 5 phương án cơ bản IS92:

- Phương án IS92a: vào năm 2100 dân số thế giới lên tới 11,3 tỷ và mức tăng trưởng kinh tế trung bình cho cả thế kỷ 21 khoảng 2,5 - 2,7%, giá thành năng lượng mặt trời cao và chỉ một bộ phận quốc gia trên thế giới tham gia Nghị định thư Môntrêan

- Phương án IS92b: Như IS92a song toàn cầu tham gia Nghị định thư Môntrêan Nhiều nước thuộc OECD ổn định hoặc giảm phát thải khí CO2

- Phương án IS92c: Vào năm 2100, dân số thế giới chỉ có 6,4 tỷ song mức tăng trưởng kinh tế trung bình cho cả thế kỷ 21 vào khoảng 2,3 - 2,5% Giá thành năng lượng mặt trời giảm đáng kể Các nước công nghiệp đình chỉ sản xuất CFC Kiểm soát phát thải toàn cầu với CO2, NOx, SOx, chấm dứt nạn suy thoái rừng

- Phương án IS92d: dân số thế giới chỉ có 6,4 tỷ vào năm 2100, mức tăng trưởng kinh tế trung bình cho cả thế kỷ 21 vào khoảng 2,0 - 2,7%

- Phương án IS92e: Vào năm 2100 dân số thế giới là 11,3 tỷ Mức tăng trưởng kinh tế lên đến 3,0 - 3,5% trong thế kỷ 21 Giá năng lượng như IS92a Các nước công nghiệp đình chỉ sản xuất CFC

- Phương án IS92f: Vào năm 2100 dân số thế giới là 17,6 tỷ Mức tăng trưởng kinh tế cao như IS92a Giá thành năng lượng mặt trời giảm và giá thành năng lượng hạt nhân tăng, kiểm soát phát thải giống như IS92a

Ở đây có sự tham gia của các biến dân số, tốc độ phát triển kinh tế, khả năng khai thác nguồn năng lượng tái tạo, mức độ phá rừng và chính sách ứng phó của con người Trong đánh giá lần thứ 3, các phương án này đã có thay đổi đáng kể trong việc tổ chức sắp xếp lại và phát triển chi tiết thêm các kịch bản về phát thải khí nhà kính

Sau khi có được những phương án phát thải, một mô hình toàn cầu ước lượng sự biến đổi của hàm lượng các khí nhà kính trong khí quyển theo thời gian và không gian được thực hiện Từ phân bố và diễn biến của khí nhà kính người ta tính được ước lượng bức xạ bổ sung từ nguồn khí nhà kính tăng thêm Mô hình cân bằng năng lượng bức xạ toàn cầu với sự thích ứng của hệ thống khí hậu thông qua các mô hình khí hậu toàn cầu sẽ giúp tìm được mức tăng của nhiệt độ lớp bề mặt và những biến đổi khác của mưa-ẩm, lớp tuyết

và băng phủ, mức dâng lên của mực nước biển…Nếu coi trái đất là đồng nhất

ta có được những ước lượng ban đầu như vẫn thường sử dụng Song như đã biết, khí hậu trái đất vốn đã có sự phân hóa và biến động rất đa dạng cả theo không gian và thời gian Vì thế trong các nghiên cứu chi tiết và đầy đủ của mình, thay cho những ước lượng chung của BĐKH toàn cầu, IPCC đã đưa ra nhiều kết quả đánh giá cho từng khu vực như các châu lục, các vùng địa l ý đặc trưng

Trong báo cáo đánh giá lần thứ 3, các kịch bản về phát thải khí nhà kính được phát triển khá đa dạng, được trình bày chi tiết trong tài liệu “Thông báo đặc biệt về các kịch bản phát thải khí nhà kính” thuộc công trình “Thông báo đặc biệt của IPCC về BĐKH” Các kịch bản lấy k ý hiệu chung là SRES (Special Report on Emission Scenarios) Trong đó đã đưa ra tập hợp tới 40 kịch bản, phản ánh khá đa dạng khả năng phát thải khí nhà kính có thể xảy ra trong thế kỷ 21, được tổ hợp lại thành 4 kịch bản gốc (storyline scenarios) là A1, A2, B1, B2 Ứng với mỗi kịch bản gốc lại là một họ các kịch bản tương ứng

- Kịch bản gốc A1 và họ của nó thể hiện tốc độ phát triển kinh tế cao, tốc độ tăng dân số thấp, đưa vào sử dụng kỹ thuật mới hiệu quả hơn Những chủ đề cơ bản lớn là sự hội tụ giữa các vùng, khả năng xây dựng và tương tác văn hóa xã hội tăng lên với sự giảm đáng kể sự khác nhau về thu nhập theo vùng Họ A1 lại phát triển thành 4 nhóm với những hướng thay đổi khác nhau trong hệ thống năng lượng

Hình 1 Sự tăng dân số trên thế giới trong thế kỷ 21

theo họ kịch bản A1 (IPCC, 2000)

- Kịch bản gốc A2 và họ của nó mô phỏng một thế giới rất không đồng nhất Chủ đề chính là mối liên hệ và sự bảo toàn tính đồng nhất theo vùng

Mô hình phát triển giữa các vùng hội tụ chậm, kết quả là tốc độ tăng dân số cao Phát triển kinh tế theo vùng, tốc độ tăng trưởng kinh tế tính theo đầu người và sự thay đổi kỹ thuật chậm và phân tán hơn các kịch bản gốc khác

Kịch bản gốc B1 và

-họ của nó mô phỏng một thế giới hội tụ với tốc độ tăng dân số thấp như kịch bản gốc A1 nhưng cấu trúc kinh tế thay đổi nhanh tiến tới một nền kinh tế thông tin và phục vụ với cường độ tiêu hao vật tư giảm; nền kỹ thuật sạch và khai thác hiệu quả tài nguyên được thiết lập Vấn đề quan trọng là tính bền vững đối với các giải pháp kinh tế, xã hội và môi trường, bảo đảm sự cân bằng nhưng không làm thay đổi khí hậu

- Kịch bản gốc B2 và họ của nó mô phỏng một thế giới trong đó nhấn mạnh các giải pháp kinh tế, xã hội và môi trường bảo đảm tính bền vững Đó

là một thế giới có sự tăng dân số vừa phải, mức độ phát triển kinh tế trung bình và một sự thay đổi kỹ thuật không nhanh bằng và đa dạng hơn so với B1

và A1 Trong đó kịch bản cũng hướng tới sự bảo vệ môi trường và công bằng

xã hội nhưng là ở mức vùng và địa phương

Hình 2 Sự tăng dân số trên thế giới trong thế kỷ 21

theo họ kịch bản A2 (IPCC, 2000)

Từ 4 kịch bản gốc này, hàng loạt các kịch bản cụ thể được hình thành 4 nhóm khác nhau Bảng 2 cho kết quả cuối cùng được tính ra cho mỗi kịch bản gốc vừa nêu về phát thải khí nhà kính Từ những ý tưởng nêu cho các kịch bản gốc, việc sử l ý và tính toán lượng phát thải trên phạm vi toàn cầu đã được thực hiện bằng các mô hình mô phỏng của nhiều tác giả như đã nêu trong các công trình Morita và Lee, (1998b); Wigley và ctv, (1994); Wigley (1995); Trong bảng 2, ngoài lượng phát thải đã được tính riêng cho mỗi kịch bản, còn có phần tổng hợp cho các kịch bản SERS và kết quả tổng hợp của các kịch bản IS92

Hình 3 Sự tăng dân số trên thế giới trong thế kỷ 21

theo họ kịch bản B2 (IPCC, 2000)

Bảng 2 Các kịch bản về phát thải khí nhà kính trong báo cáo đánh giá lần thứ 3

CO 2

(GtC)

CH 4 (Mt

CH 4 )

N 2 O (MtN)

CFC, ( a ) HCFC,

CO (Mt CO)

NMVOCs (Mt)

NOx (MtN)

SOx (MtS)

Medium 7.0 (5.8- 17.2)

Medium Total of

824

Medium

1663 (1080- 2532)

Medium

194 (133- 552)

Medium 40.2 (40.2- 77.0)

Low

28 (26- 71)

Medium (6.1- 16.2)

as A1

High (2298- 3766)

Medium (167- 373)

High (63.3 - 151.4)

High (27- 83)

Medium 16.6 (5.9- 16.6)

as A1

High

2570 (3260- 3666)

Medium

420 (192- 484)

High

110 (39.9 - 132.7)

Low

40 (27- 41)

Low 5.4 (4.8- 5.4)

as A1

Medium

2077 (1520- 2077)

Low

128 (114 128)

-Low

28 (28.1- 39.9)

Very low (20.2- 27.4)

High 16.5 (8.1- 19.3)

High Total of

1096

High

2325 (776- 2646)

High

342 (169- 342)

Very high 109.2 (70.9- 110.0)

High

60 (60.3- 93)

Low 5.7 (5.3- 20.2)

Low Total of

386

Low

363 (363- 1871)

Low

87 (58- 349)

Low 18.7 (16.0- 35.0)

Low

25 (11- 25)

Medium 6.9 (6.9- 18.1)

Medium Total of

839

Medium

2002 (661- 2002)

Medium

170 (130- 304)

High 61.2 (34.5- 76.5)

Low- Medium

48 (33- 48)

1.2.2 Các kịch bản BĐKH toàn cầu

MAGICC là một trong những mô hình chính được IPCC sử dụng từ năm 1990 để dự báo nhiệt độ trung bình toàn cầu và mực nước biển dâng trong tương lai Cho đến nay phần mềm MAGICC/SCENGEN đã được nghiên cứu và phát triển qua 3 version: Version 2.4 được sử dụng trong IPCC_SAR năm 2000, Version 4.1 trong IPCC_TAR với độ phân giải 5º×5º

độ kinh vĩ năm 2005, Version 5.3 trong IPCC_AR4 với độ phân giải 2,5º×2,5º

độ kinh vĩ năm 2007

MAGICC - là mô hình đánh giá khí nhà kính gây ra biến đổi khí hậu

(Model for Assessment of Greenhouse - Gas Induced Climate Change) là sự

tổ hợp các mô hình về chu trình khí trong khí quyển, khí hậu và băng tuyết cho phép ta ước lượng được nhiệt độ trung bình toàn cầu và các hệ quả về mực nước biển dâng theo những phương án phát thải khác nhau của khí nhà kính và sol khí (chủ yếu là sulfut dioxide) MAGICC do cơ quan Nghiên cứu Khí hậu - CRU (Anh) và Trung tâm quốc gia Nghiên cứu khí quyển - NCAR (Mỹ) phát triển, trong đó 2 tác giả chính là T.Wiley và S.Raper Đây cũng là 2 đơn vị chính cung cấp kết quả nghiên cứu cho IPCC SCENGEN - mô hình

tạo kịch bản khí hậu vùng (A Regional Climate SCENario GENerator) là mô

hình tạo ra một loạt các kịch bản BĐKH theo địa lý toàn cầu trên cơ sở sử dụng kết hợp kết quả của MAGICC và một loạt thực nghiệm các mô hình hoàn lưu chung (GCM), mô hình kép khí quyển - đại dương toàn cầu (AOGCM), liên kết chúng với số liệu quan trắc khí hậu các vùng Thời kỳ chuẩn được dùng trong mô hình này là 1961 - 1990 Kết quả của SCENGEN được thể hiện theo lưới phổ biến của AOGCM là 2,5x2,5 độ kinh vĩ IPCC đã khuến cáo việc sử dụng MAGICC/SCENGEN như là một công cụ có hiệu quả hỗ trợ cho các quốc gia, các vùng lãnh thổ nhỏ xây dựng các kịch bản về BĐKH phù hợp với điều kiện địa phương mình

MAGICC chia làm 2 loại kịch bản để mô hình tiếp cận khi giải bài toán BĐKH: kịch bản không chính sách điều tiết của con người (Policy Scenario) Kịch bản được IPCC khuyến cáo dùng làm cơ sở và được mặc định trong MAGICC là kịch bản A1B - AIM (Refrence) và B2 - MESSAGE (Policy) Hình 4 cho ta đồ thị biểu thị sự biến đổi của lượng phát thải khí nhà kính bao gồm lượng phát thải (GtC) và hàm lượng (ppmv) của CO2, hàm lượng (ppbv)

của CH4 và N2O trong khí quyển Với chu trình cacbon, trong báo cáo đánh giá lần 2 giá trị mặc định ứng với ước lượng tốt nhất (best estimate) của MAGICC đối với tổng lượng phát thải do sử dụng đất là 1,1GtC/năm, còn trong báo cáo đánh giá lần 3 trị số này cũng được chọn tương tự với miền giá trị 0,4 - 1,8GtC Về cường độ phát xạ trực tiếp sol khí, chủ yếu ở đây là sol khí Sulfat, MAGICC lấy giá trị là -0,4W/m2 và gián tiếp -0,8W/m2, còn lượng sol khí do đốt sinh khối có thể đem đến một cường độ phát xạ -0,1W/m2

a) b)

c) d)

Hình 4 Diễn biến của lượng phát thải GHG: tổng lượng phát thải CO 2 (a); hàm lượng CO 2 (b), CH 4 (c), N 2 O (d) trong không khí Kịch bản A1B-AIM và B2-MES

Từ các kịch bản phát thải khí nhà kính đã chọn, ở đây là kịch bản AIM, cường độ phát xạ của khí nhà kính cũng như từ sol khí sau khi được các

A1B-mô hình tính ra sẽ là cơ sở cho A1B-mô hình khí hậu toàn cầu Các A1B-mô hình “chuẩn nước trồi - khuyếch tán” (standarrd upwelling-diffusion Model), mô hình cân bằng năng lượng (Energy - Balance Model) do Hoffert (1980) và sau đó là Wigley và Raper (1987, 1993, 2001, 2002) phát triển đã được sử dụng trong MAGICC để tính mức độ tăng nhiệt độ trung bình toàn cầu Kết quả được trình bày trong hình 5a bao gồm đường ước lượng tốt nhất, biên dưới và trên theo kịch bản phát thải A1B - AIM và “ước lượng tốt nhất” theo kịch bản phát thải B2 - MES Cùng với mô hình trên, trong MAGICC còn sử dụng các mô hình tan băng (Ice - melt models) của TAR để tính mực nước biển dâng Kết quả tính mực nước biển dâng trong phần mềm MAGICC ứng với kịch bản phát thải A1B - AIM được nêu trong hình 5b

Bảng 3 Biến đổi nhiệt độ trung bình toàn cầu so với năm 1990

Tuy nhiên như ta đều biết, khí hậu trên bề mặt trái đất phân bố rất phức tạp, không tồn tại tính đồng nhất theo cả không gian và thời gian Chính vì thế ước lượng nêu ở bảng 3 chỉ có ý nghĩa định hướng, không phải là diễn biến

Thậpkỷ 2020 2030 2040 2050 2060 2070 2080 2090 2100

toC 0,48 0,79 1,17 1,48 1,84 2,15 2,40 2,60 2,76

a) b)

Hình 5 Biến đổi của nhiệt độ trung bình toàn cầu (a) và mực nước biển

dâng (b) so với năm 1990

thực của sự biến đổi nhiệt độ lớp bề mặt trên một khu vực cụ thể Để mô phỏng khí hậu nói chung, những biến đổi khí hậu có khả năng xảy ra ở các vùng, người ta đã sử dụng các mô hình hoàn lưu chung (GCM) hay mô hình kép đại dương-khí quyển toàn cầu (AOCGM) Trong MAGICC/SCENGEN, các tác giả đã sử dụng tới 17 mô hình số khác nhau có dạng trên để mô phỏng khí hậu và biến đổi khí hậu toàn cầu Dựa vào phần mềm này ta có thể dùng một mô hình riêng, cũng có thể sử dụng đồng thời nhiều mô hình một lúc để

mô phỏng theo kiểu dự báo tổng hợp (ensemble forecast), vì mỗi mô hình có một thế mạnh, một phạm vi thể hiện sát hơn với thực tế Khi đó, kết quả cuối cùng sẽ là trung bình của tất cả các phương án đã chọn Với trường hợp mặc định, SCENGEN chạy đồng thời với 20 mô hình

Chạy phần mềm SCENGEN với 20 mô hình đã nêu ta được kết quả tương tự như đã sử dụng trong TAR của IPCC Có nhiều sản phẩm khác nhau

để lựa chọn kết quả khi chạy SCENGEN, như trung bình, chuẩn sai (so với chuẩn 1990),

Hình 6 cho kết quả chạy phần mềm SCENGEN theo 20 mô hình, với đối tượng là giá trị chuẩn sai, tức là trung bình mức thay đổi của nhiệt độ và lượng mưa toàn cầu của năm cuối của thế kỷ 21, năm 2100 so với năm 1990, với độ phân giải 2,5x2,5 độ kinh vĩ Qua kết quả này có thể nhận thấy: Không phải nơi nào nhiệt độ cũng tăng như nhau mà khác nhau khá nhiều Vùng Bắc cực là nơi có mức độ tăng nhiệt lớn nhất đạt tới 6oC ở một số khu vực thuộc Bắc Băng Dương và bắc Siberia thuộc nước Nga Một phần lớn lãnh thổ Châu

Á thuộc Đông nước Nga và Bắc Trung Quốc có mức tăng vượt quá 5oC

Khu vực Đông Nam Á có mức tăng phổ biến 2,5 - 3,0oC Khu vực có mức độ thay đổi nhiệt độ thấp nhất vào cuối thế kỷ XXI là một số vùng trên Thái Bình Dương gần Châu Nam Cực chỉ dưới 0,5oC Thay đổi của lượng mưa do biến đổi khí hậu toàn cầu còn diễn ra còn phức tạp hơn Theo ước lượng tốt nhất, đến cuối thế kỷ 21, mức thay đổi của lượng mưa dao động từ -40% đến +140% Trên khu vực Đông Nam Á, mức biến đổi không lớn, phổ biến ở khoảng từ -2 đến 10% lượng mưa năm vào cuối thế kỷ này

2 Các kịch bản khu vực châu Á và Đông Nam Á

2.1 Nhiệt độ

Theo báo cáo đánh giá lần thứ 4 của IPCC, dự báo nhiệt độ cho thế kỷ

21 dựa trên các mô hình MMD - A1B (hình 7) thì sự nóng lên ở khu vực Đông Nam Á giống như sự nóng lên của trung bình toàn cầu (nhiệt độ trung

Hình 6 Mức biến đổi nhiệt độ trung bình ( o C) (a) và lượng mưa (%) (b) vào năm 2050 so với 1990 trên lưới ô 2,5x2,5 độ kinh vĩ toàn cầu

b) a)

bình tăng khoảng 2,5ºC vào năm 2080 đến 2099 so với thời kỳ 1980 - 1999)

Dự đoán là sự nóng lên cao hơn so với trung bình toàn cầu là khu vực phía Nam Á và Đông Á (3,3ºC), trung tâm châu Á là 3,7ºC; cao nguyên Tibet là 3,8ºC và phía Bắc châu Á là 4,3ºC Dự báo cho 4 mùa của 6 vùng, nhiệt độ tăng lên nhanh nhất vào mùa XII - II, nhưng ở trung tâm châu Á, nhiệt độ tăng nhanh nhất vào tháng VI - VIII

Khu vực Nam Á

Theo kịch bản A1B, mô hình MMD - A1B cho thấy nhiệt độ trung bình năm cho khu vực vào cuối thế kỷ 21 tăng khoảng 3,3°C Mức thay đổi của nhiệt độ theo từng mùa cụ thể là 2,7ºC trong mùa hè đến 3,6ºC trong mùa đông; mức thay đổi của nhiệt độ tăng lên theo hướng bắc trong khu vực và theo chiều từ biển vào đất liền (hình 9)

Những dự báo bằng phương pháp hạ thấp quy mô khu vực sử dụng của

mô hình theo khu vực của trung tâm Hadley (HadRM2) cho thấy có sự tăng lên của các cực trị nhiệt độ ngày lớn nhất và nhỏ nhất dọc suốt khu vực Nam

Á do sự tăng lên của nồng độ các chất khí nhà kính Theo kịch bản IS92a dự đoán sự tăng lên vào khoảng từ 2 đến 4°C cho cả nhiệt độ lớn nhất và nhỏ nhất vào giữa thế kỷ 21 Các kết quả nghiên cứu của RCM và PRECIS cho thấy rằng nhiệt độ vào ban đêm tăng nhanh hơn nhiệt độ vào ban ngày, với sự liên quan đến cực trị về lạnh có vẻ như ít khắc nghiệt hơn

Khu vực Đông Á

Theo kịch bản A1B, mô hình MMD_A1B cho thấy nhiệt độ trung bình năm cho khu vực vào cuối thế kỷ 21 tăng khoảng 3,3°C Mức thay đổi của nhiệt độ theo từng mùa cụ thể là 3,0ºC trong mùa hè đến 3,6ºC trong mùa đông Sự tăng lên có khuynh hướng lớn nhất vào mùa đông, đặc biệt là khu vực lục địa phía Bắc, nhưng sự khác nhau trung bình từ các mùa khác là không lớn Biên độ nhiệt độ ngày tăng lên, các cực trị về sự ấm tăng lên nhưng lạnh thì giảm xuống Không có mối quan hệ rõ ràng giữa sai số của mô hình và độ lớn của sự nóng lên Theo phân bố không gian, có sự nóng lên nhiều hơn ở phía Bắc khu vực Đông Á

Đông Nam Á

Theo mô phỏng của mô hình MMD - A1B, nhiệt độ trung bình cho khu

vực tăng khoảng 2,5ºC vào cuối thế kỷ 21 Sự tăng của nhiệt độ ở các khu vực nằm sâu trong lục địa có vẻ như mạnh mẽ hơn các khu vực xung quanh bờ biển

Khu vực Trung tâm châu Á và Tibet

Theo mô phỏng của mô hình MMD - A1B, nhiệt độ trung bình cho khu vực trung tâm châu Á tăng khoảng 3,7ºC và Tibet tăng khoảng 3,8C vào cuối thế kỷ 21 Những nghiên cứu của RCM cho thấy sự tăng lên của nhiệt độ lớn hơn ở khu vực cao nguyên so với các khu vực bao quanh Sự tăng lên của nhiệt độ sẽ cao hơn ở các khu vực vĩ độ cao, có thể giải thích là do sự giảm của albedo bề mặt liên quan đến sự tan của băng

Hình 7 Nhiệt độ cho 6 khu vực của châu Á thời kỳ 1906 đến 2000 theo quan trắc thực

tế (đường màu đen) và theo mô phỏng của các mô hình MMD; dự đoán nhiệt độ từ năm 2001 đến 2100 theo các mô hình MMD cho kịch bản A1B Phạm vi thay đổi của nhiệt độ vào năm 2009 đến 2100 theo các kịch bản A2 (đường dọc màu đỏ), B2 (đường dọc màu da cam) và B1 (đường dọc màu xanh)

Hình 8: Dự báo sự thay đổi của nhiệt độ trung bình năm, mùa đông và mùa hè cho các khu vực châu Á theo mô phỏng của mô hình MMD_A1B của năm 2080 đến

năm 2090 so với thời kỳ 1980 - 1999

2.2 Lượng mưa

Các mô hình MMD cho rằng lượng giáng thủy trung bình năm đều tăng

ở hầu hết các khu vực của châu Á trong thế kỷ, lượng phần trăm tăng lên lớn nhất và tồn tại ở hầu hết các mô hình trong khu vực Bắc và Đông Á (hình 8) Ngoại trừ trung tâm châu Á, một phần phía Tây, nơi mà hầu hết các mô hình đều mô phỏng có sự giảm giáng thủy vào mùa hè Dựa trên các mô phỏng, lượng giáng thủy vào mùa đông tăng lên giống nhau trong các khu vực ở phía Bắc châu Á và cao nguyên Tibet, phía Đông châu Á Lượng giáng thủy vào mùa hè đều tăng ở các khu vực phía Bắc, Nam và Đông châu Á nhưng lại giảm ở trung tâm châu Á

Dự báo sự giảm của lượng giáng thủy trung bình ở trung tâm châu Á cùng với đó là sự tăng lên thường xuyên của khô hạn vào mùa xuân, hè và thu

Khu vực Nam Á

Hầu hết các mô hình MMD - A1B đều dự đoán có sự giảm của giáng thuỷ vào mùa đông (mùa khô) và sự tăng lên của giáng thuỷ vào các mùa còn lại trong năm Sự thay đổi trung bình vào khoảng 11% vào cuối thế kỷ 21, vào mùa đông là - 5% và vào mùa hè là 11% Theo mô phỏng của các mô hình thì chỉ có 3 trong số 21 mô hình cho kết quả là giáng thuỷ năm giảm Cùng với sự nghiên cứu của 4 mô hình toàn cầu GCM đã tìm thấy sự thay đổi khá lớn lượng giáng thuỷ vào gió mùa mùa hè Sự thay đổi của thành phần nước trong khí quyển, giáng thuỷ và nước bề mặt đất dưới tác dụng của các lực của khí nhà kính đóng vai trò quan trọng hơn so với quá trình nhiệt giữa

biển và đất liền trong tương lai của giáng thuỷ theo gió mùa

Khu vực Đông Nam Á

Lượng giáng thuỷ trung bình trên khu vực đều tăng trong hầu hết mô phỏng của các mô hình, với sự thay đổi khoảng 7% cho tất cả các mùa, nhưng

dự đoán theo mùa cho các vùng có sự thay đổi khá lớn với sự thay đổi vào mùa đông và mùa hè (dao động từ - 4 đến 17%) Sự tăng lên mạnh mẽ và rõ ràng nhất có liên quan đến sự hoạt động của dải hội tụ nhiệt đới, nằm trên khu vực phía Bắc Indonesia và Indochina vào mùa hè và trên khu vực phía Nam Indonesia và Papua New Guinea vào mùa đông

Các vòng hoàn lưu nhiệt đới tạo nên gió mùa chịu ảnh hưởng của ENSO, sự thay đổi xảy ra cả về cường độ và đặc trưng của các vòng hoàn lưu

và sự thay đổi của chúng theo năm sẽ chịu ảnh hưởng của sự thay đổi của ENSO

3 Các kịch bản BĐKH cho Việt Nam

3.1 Các kịch bản đã được lựa chọn nhằm xây dựng kịch bản BĐKH cho Việt Nam

- Trong thông báo đầu tiên của Việt Nam cho công ước khung của Liên Hợp quốc về BĐKH đã không chọn các kịch bản cao và thấp mà lựa chọn kịch bản IS92a vốn được coi là trung hòa trong 6 kịch bản năm 1992;

- Trong thông báo quốc gia lần thứ 2 của Việt Nam về BĐKH đã lựa chọn 6 kịch bản chính từ thấp đến cao bao gồm: A1FI, A2 (kịch bản phát thải cao); B2, A1B (kịch bản phát thải vừa); A1T, B1 (kịch bản phát thải thấp);

- Tại Việt Nam đã xây dựng một số kịch bản BĐKH cho các khu vực nhỏ như Lào Cai sử dụng 3 kịch bản phát thải từ thấp đến cao: A1FI, B2, A1T; Đồng bằng sông Cửu Long sử dụng 3 kịch bản phát thải cao (A1FI), vừa (B2) và thấp (B1); khu vực Thừa Thiên Huế và đồng bằng sông Cửu Long sử dụng 6 kịch bản phát thải cao (A1FI, A2), vừa (A1B, B2) và thấp (A1T, B1);

- Mô hình MRI/AGCM của Nhật Bản sử dụng kịch bản phát thải vừa A1B;

- Báo cáo đánh giá về biến đổi khí hậu ở các quốc gia của Trường Đại

học Oxfort đã sử dụng các kịch bản phát thải B1, A1B, A2 để đưa ra các kịch bản BĐKH cho khu vực Việt Nam;

- Mô hình PRECIS xây dựng các kịch bản biến đổi khí hậu trong thế kỷ 21: A2, B2, A1B của các mô hình HadCM3, ECHAM4,…

3.2 Tiêu chí để lựa chọn kịch bản biến đổi khí hậu cho Việt Nam

Việc phân tích lựa chọn kịch bản BĐKH cho Việt Nam có thể dựa trên các tiêu chí sau đây:

- Mức độ tin cậy của kịch bản BĐKH gốc: GCM, phương pháp tổ hợp;

- Mức độ chi tiết của kịch bản BĐKH: cần thiết phải đảm bảo mức độ chi tiết để phục vụ cho việc đánh giá tác động của BĐKH, ít nhất chi tiết đến vùng khí hậu;

- Tính kế thừa: Kế thừa và cập nhật thông tin của Thông báo quốc gia lần thứ nhất về BĐKH, dự thảo Thông báo quốc gia lần thứ hai về BĐKH, …

- Tính thời sự của kịch bản: Những kết quả tính toán phải dựa theo các nghiên cứu gần đây nhất, chú trọng đến các kịch bản đã sử dụng số liệu của AR4/IPCC năm 2007;

- Tính phù hợp địa phương: Phù hợp với diễn biến khí hậu (nhiệt độ, lượng mưa) ở Việt Nam;

- Tính đầy đủ của các kịch bản: Cần phải xét đầy đủ các kịch bản cao, trung bình, thấp ứng với các kịch bản phát thải khí nhà kính

- Khả năng cập nhật kịch bản BĐKH: Có thể chủ động vận hành mô hình, phần mềm, có mã nguồn, khả năng cập nhật số liệu,

Dựa vào các tiêu chí để lựa chọn kịch bản BĐKH, năm 2009, Viện khoa học Khí tượng Thủy văn và Môi trường đã lựa chọn kết quả tính toán bằng phần mềm MAGICC/SCENGEN 5.3 và phương pháp Dowscaling thống

kê để xây dựng kịch bản BĐKH cho Việt Nam

Các kịch bản phát thải khí nhà kính được chọn để tính toán xây dựng kịch bản biến đổi khí hậu cho Việt Nam là kịch bản phát thải thấp (kịch bản B1), kịch bản phát thải trung bình của nhóm các kịch bản phát thải trung bình (kịch bản B2) và kịch bản phát thải trung bình của nhóm các kịch bản phát thải cao (kịch bản A2)