Đánh giá biến đổi khí hậu ở việt nam bằng các chỉ số biến đổi khí hậu

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - TRỊNH HOÀNG DƯƠNG ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU Ở VIỆT NAM BẰNG CÁC CHỈ SỐ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÀ NỘI-2012 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - TRỊNH HOÀNG DƢƠNG ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU Ở VIỆT NAM BẰNG CÁC CHỈ SỐ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU Chun ngành : Khí tƣợng Khí hậu học Mã số : 60 44 87 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NGUYỄN THỊ HIỀN THUẬN HÀ NỘI-2012 i MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1: TÔNG QUAN 1.1 Bằng chứng biến đổi khí hậu đốn biến đổi khí hậu tương lai quy mơ tồn cầu 1.2 Một số cơng trình nghiên cứu BĐKH, biến đổi số yếu tố khí hậu đốn khí hậu tương lai Việt Nam ̉̉ ́ CHƢƠNG 2: CƠ SỞ SÔ LIÊỤ SƢ̉ DUNGG̣, PHƢƠNG PHÁP TÍNH TỐN 14 2.1 Cơ sởsốliêụ sử dungg 14 2.1.1 Sốliêụ quan trắc 14 2.1.2 Sốliêụ mô khíhâụ 14 2.2 Phương pháp tinh́ toán hai chỉsốbiến đổi khí hậu .17 2.2.1 Chỉ số biến đổi khí hậu khu vực RCCI 17 2.2.2 Chỉ số biến đổi khí hậu CCI 22 CHƢƠNG 3: ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU DƢẠ TRÊN HAI CHỈ SỐ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU 27 3.1 Biến đổi khí hậu dựa chỉ số RCCI CCI 27 3.1.1 Xác định khung thời gian tính tốn nhóm chỉ thị cho hai chỉ số 27 3.1.2 Tính tốn đánh giá biến đổi chỉ thị hợp phần chỉ số RCCI 30 3.1.2.1 Các biến thành phần RCCI theo nhiệt độ 30 3.1.2.2 Các biến thành phần RCCI theo lượng mưa 37 3.1.2.3 Tích hợp chỉ số thành phần thành chỉ số RCCI 44 3.1.3 Biến đổi khí hậu dựa chỉ số CCI 50 3.1.3.1 Nhóm chỉ thị nhiệt độ nóng năm theo mùa 50 3.1.3.2 Nhóm chỉ thị lượng mưa năm mùa 52 3.1.3.3 Tích hợp chỉ số thành phần thành chỉ số CCI 54 3.1.4 Đánh giá mức độ phù hợp chỉ số CCI RCCI 55 3.2 Ước lượng biến đổi khí hậu tương lai dựa chỉ số CCI 60 3.2.1 Nhóm chỉ thị kiện nóng năm theo mùa 61 3.2.2 Nhóm chỉ thị lượng mưa năm mùa 63 3.2.3 Chỉ số CCI tương lai 68 ́ KÊT LUÂṆ VÀKHUYẾN NGHI G̣ 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO 73 Tiếng Việt 73 Tiếng Anh 74 ii DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1 Danh sách trạm khí tượng khai thác số liệu 15 Bảng 2.2 Phân hạng theo mức thay đổi biến chỉ thị nhiệt độ lượng mưa 19 Bảng 2.3: Nhóm chỉ thị tích hợp chỉ số biến đổi khí hậu CCI .23 Bảng 3.1 Một số đặc điểm mùa mưa khô khu vực Việt Nam 29 Bảng 3.2 Hê sg ốA1 phương trình hồi quy tuyến tính nhiệt độ thời kỳ 19612000, 1979-2000 số trạm vùng N3 32 Bảng 3.3 Hê gsốA1 phương trình hồi qui tuyến tinh́ lượng mưa theo mùa thời kỳ 1961-2000 thời kỳ 1979-2000 số trạm vùng N3 38 Bảng 3.4 Xác suất biến biểu thị mức độ biến đổi nhiệt độ lượng mưa 45 Bảng 3.5 Phân hạng theo mức thay đổi biến chỉ thị nhiệt độ lượng mưa cho trường hợp xét luận văn 45 Bảng 3.6 Tổng hợp kết tính chỉ số RCCI CCI cho vùng khí hậu 47 Bảng 3.7 Mức độ biến đổi nhiệt độ, lượng mưa trung bình vùng khí hậu 49 Bảng 3.8 Mối quan hệ chỉ số thành phần biến biểu thị mức độ biến đổi nhiệt độ lượng mưa mùa năm chỉ số RCCI 56 Bảng 3.9 Tỉ lệ đóng góp chỉ số thành phần đến chỉ số RCCI 57 Bảng 3.10 Hệ số tương quan chỉ số thành phần CCI biến biểu thị mức độ biến đổi nhiệt độ lượng mưa trung bình) 59 Bảng 3.11 Tỉ lệ đóng góp chỉ số thành phần đến chỉ số CCI 59 Bảng 3.12 Số năm nóng chênh lệch nhiệt độ trung bình tương lai so với thời kỳ 1961-1990 62 Bảng 3.13 Số năm ẩm, khô theo mùa chênh lệch lượng mưa trung bình tương lai so với thời kỳ 1961-1990 66 Bảng 3.14 Tỉ lệ đóng góp chỉ số thành phần đến CCI tương lai .69 Bảng P.1a biến mức độ biến đổi nhiệt độ, lượng mưa chỉ số biến đổi thành phần "()" chỉ số RCCI trường hợp thập kỷ 77 Bảng P.1b biến mức độ biến đổi nhiệt độ, lượng mưa chỉ số biến đổi thành phần "()" chỉ số RCCI trường hợp hai thập kỷ 78 Bảng P.2a Nhiệt độ lượng mưa tương ứng với phân vị thời kỳ 1961-1980 80 Bảng P.2b Nhiệt độ lượng mưa trung bình theo vùng khí hậu tương ứng với phân vị thời kỳ tham chiếu 1961-1980 81 Bảng P.2c Sự xuất kiện cực đoan mùa, năm chỉ số CCI thời kỳ 1981-2000 so với thời kỳ 1961-1980 82 Bảng P2.d Chênh lệch nhiệt độ lượng mưa trung bình mùa hè (JJA) đơng (DJF) thời đoạn 1981- 2000 thời đoạn 1961-1980 81 iii DANH MỤC HÌNH Hình 2.1 (a) Cấu trúc ngang theo lưới xen kẽ Arakawa B và(b) cấu trúc lưới thẳng đứng RCM PRECIS 16 Hình 2.2 Miền tinh́ mô hinh̀ PRECIS 17 Hình 3.1 Hê sg ốA1 phương trình hồi quy tuyến tính nhiệt độ thời kỳ 1961-2000 thời kỳ 1979-2000 số trạm vùng N3 32 Hình 3.2a Chênh lệch nhiệt độ trung bình (T C) thập kỷ 1991-2000 thập kỷ 1961-1970 33 Hình 3.2b Chênh lệch nhiệt độ trung bình (T C) thời đoạn 1981-2000 thời đoạn 1961-1980 34 Hình 3.3a Độ lệch chuẩn nhiệt độ thời đoạn 1961-1980 .35 Hình 3.3b Độ lệch chuẩn nhiệt độ thời đoạn 1981-2000 .35 Hình 3.4a Mức thay đổi biến động nhiêṭđô (g T%) trường hợp thâpg kỷ 36 Hình 3.4b Mức thay đổi độ biến động nhiệt độ (T%) trường hợp thập kỷ 37 Hình 3.5 Hê sg ốA1 phương trình hồi quy tuyến tính lượng mưa th ời kỳ 19612000 thời đoạn 1979-2000 số trạm vùng N3 39 Hình 3.6a Biến đổi lươngg mưa (P%) trường hợp thâpg kỷ 40 Hình 3.6b Biến đổi lươngg mưa (P%) trường hợp hai thập kỷ 40 Hình 3.7a Hê sg ốbiến động lươngg mưa thời đoạn 1961-1980 41 Hình 3.7b Hê sg ốbiến động lươngg mưa thời đoạn 1981-2000 42 Hình 3.8a Mức thay đổi biến động lượng mưa ( P % ) trường hợp thập kỷ .43 Hình 3.8b Mức thay đổi biến động lượng mưa ( P % ) trường hợp thập kỷ 44 Hình 3.9 Chỉ số biến đổi khí hậu RCCI theo trạm 48 Hình 3.10 Chỉ số biến đổi khí hậu RCCI trung bình theo vùng khí hậu 49 Hình 3.11a Sốnăm nóng thời đoạn 1981-2000 so với nhiệt độ phân vị th 95 thời đoạn tham chiếu 1961-1980 51 Hình 3.11b Sốnăm nóng thời đoạn 1981-2000 so với nhiệt độ trung bình th theo vùng khí hậu phân vị 95 thời đoạn tham chiếu 1961-1980 51 Hình 3.12a Sốnăm khơ thời đoạn 1981-2000 so với lượng mưa phân vị th thời đoạn tham chiếu thời đoạn 1961-1980 52 Hình 3.12b Sốnăm khơ thời đoạn 1981-2000 so với lượng mưa trung binh ̀ th theo vùng khíhâụ phân vị thời đoạn tham chiếu 1961-1980 iv 53 Hình 3.13a Sốnăm ẩm thời đoạn 1981-2000 so với lượng mưa phân vị th 95 thời đoạn tham chiếu 1961-1980 53 Hình 3.13b Sốnăm ẩm thời đoạn 1981-2000 so với lượng mưa trung binh ̀ th theo vùng khíhâụ phân vị 95 thời đoạn tham chiếu 1961-1980 54 Hình 3.14a Chỉ số CCI thời đoạn 1981-2000 tính tốn dựa thời đoạn tham chiếu 1961-1980 55 Hình 3.14b Chỉ số CCI trung binh̀ theo vùng khih́ âụ thời đoạn 1981-2000 tính tốn dựa thời đoạn tham chiếu 1961-1980 55 Hình 3.15 Mối quan hệ chỉ số CCI RCCI 59 Hình 3.16 Chỉ số Ihot, (a,b,c) chênh lệch nhiệt độ (d,e,f) thời kỳ tương lai 20712100 so với thời kỳ tham chiếu 1961-1990 63 Hình 3.17 Chỉ số Idry (a, b, c); chỉ số Iwet (d,e, f) chênh lệch lượng mưa (g,h) thời kỳ 2071-2100 so với thời kỳ 1961-1990 68 Hình 3.18 Chỉ số CCI tương lai trung bình theo vùng khí hậu 70 Hình 3.19 Chỉ số CCI thời kỳ 2041-2070 (a), thời kỳ 2071-2100 (b) tính tốn dựa thời kỳ tham chiếu 1961-1990 v 70 BĐKH GCM IPCC PRECIS HDI RCCI CCI SED SCD NDJFMA MAJJASO JJA DJF vi ̀ MỞĐÂU Biến đổi khí hậu gây ảnh hưởng đến sống toàn nhân loại Việt Nam xác định quốc gia có nhiều khả chịu tác động tiêu cực biến đổi khí hậu (BĐKH) Trên thực tế Việt Nam có biểu BĐKH liên quan đến yếu tố khí hậu (nhiệt độ, lượng mưa ) tượng khí hậu cực đoan (bão, mưa lớn, lũ lụt, hạn hán ) Tác động tiềm tàng BĐKH Việt Nam ảnh hưởng đến tất ngành lĩnh vực chủ yếu: tài nguyên nước, nông nghiệp, lâm nghiệp, thủy sản, lượng, giao thơng vận tải, sức khỏe, nơng nghiệp tài nguyên nước khuyến cáo bị tác động nghiêm trọng Làm để nhận biết mức độ biến đổi khí hậu 10 năm, 30, 50 năm nhiều năm qua 20 năm, 50 100 năm sắp tới? Nhiều người, kể nhà khí hậu học, đối mặt với câu hỏi nhiều năm, không chỉ quan tâm khoa học, mà cịn để hỗ trợ hoạch định sách (IPCC năm 2001) để thông báo cho công chúng Và thừa nhận biểu biến đổi khí hậu, nhà khoa học, nhà lập sách cộng đồng nhận thấy cần có thước đo định lượng BĐKH để xây dựng chiến lược ứng phó với tác động bất lợi, đồng thời khai thác hội mà BĐKH mang lại Những vấn đại biểu 57 nước tham gia Hội nghị Biến đổi Khí hậu Liên hợp quốc năm 2005 Montreal cho thấy cần có thước đo tích hợp BĐKH, thước đo chỉ số biến đổi khí hậu Một chỉ số biến đổi khí hậu thiết lập, ví dụ: 1) Chỉ số cực đoan khí hậu Hoa Kỳ (Climate Extremes Index-CEI) Karl và cộng [26] đề xuất 2) Chỉ số phản ứng khí hậu nhà kính (Greenhouse Climate Response Index) Hoa Kỳ Karl [26] cộng đề xuất phát triển từ kết cơng bố ban đầu báo cáo IPCC (1990; 1992; 1995) [24] Bộ chỉ số khí hậu có liên quan đến biến đổi khí hậu, đặc biệt chỉ số rủi ro biến đổi khí hậu (Climate change risk indices) Công ty Maplecroft xây dựng (www.maplecroft.com) mở rộng cách đáng kể thước đo công cụ đánh giá định lượng mức độ biến đổi khí hậu Trong chỉ số biến đổi khí hậu có chỉ số biến đổi khí hậu (Climate Change Index, CCI) Baettig cộng đề xuất sử dụng phổ biến việc định lượng hóa mức độ biến đổi mức độ nghiêm trọng biến đổi khí hậu khu vực cụ thể [15], [16] Nhằm mục đích tìm hiểu khảo sát biến đổi khí hậu (BĐKH) vùng khí hậu Việt Nam dựa số biến đổi khí hậu để đáp ứng yêu cầu nhà hoạch định sách thơng tin BĐKH luận văn nghiên cứu ứng dụng phương pháp tính 02 chỉ số biến đổi khí hậu (CCI) chỉ số biến đổi khí hậu vùng (Regional Climate Change Index, RCCI) Cả hai chỉ số đươcg tính toán sở chỉthi năṃ mùa nhiệt độ , lượng mưa (lượng mưa) quan trắc từ trạm khí tượng/khí hậu số liệu khí hậu chiết xuất từ mô dựa mô hình khí hậu PRECIS kịch phát thải kỷ 21 Do vâỵ, luâṇ văn có tên "Đánh giá biến đổi khí hậu ở Việt Nam bằng các chỉ sớ biến đổi khí hậu" Bốcucg lṇ văn bao gồm: Chƣơng 1: Tổng quan Chương se ̃khái quát vềnhững biểu BĐKH đốn BĐKH quy mơ tồn cầu Việt Nam; tổng quan cơng trình nghiên cứu BĐKH dựa chỉ số BĐKH Từ kết tổng quan xác định mục đích nội dung nghiên cứu luận văn Chƣơng 2: Cởsở sốliêụ phương pháp tính tốn Chương se ̃trinh̀ bày sởsốliêụ quan trắc khí hậu kết mơ khí hậu khu vực mơ hình PRECIS giới thiệu nội dung phương pháp tính hai chỉ số biến đổi khí hậu CCI RCCI ứng dụng luâṇ văn Chƣơng 3: Đánh giá biến đổi khí hậu dưạ vào hai chỉ số biến đổi khí hậu RCCI CCI Chương trình bày hai nội dung: 1) Các kết tính tốn chỉ số CCI RCCI; 2) Đánh giá mức độ biến đổi khí hậu vùng khí hậu dựa kết tính tốn chỉ số CCI RCCI; 3) Khuyến nghị sử dụng chỉ số biến đổi khí hậu RCCI CCI việc cung cấp thông tin BĐKH Việt Nam tương lai ̉̉ CHƢƠNG 1: TƠNG QUAN 1.1 Bằng chứng biến đổi khí hậu đốn biến đổi khí hậu tƣơng lai quy mơ tồn cầu Các nhà khoa học chứng minh BĐKH diễn nhanh chóng thời gian gần ảnh hưởng từ hoạt động người làm tăng nồng độ khí nhà kính tới mức cao năm 1990 Nguyên nhân đốt nhiên liệu hóa thạch, sản xuất nông nghiệp thay đổi sử dụng đất Sự nóng lên tồn cầu rõ ràng với biểu tăng nhiệt độ khơng khí đại dương, tan băng diện rộng qua mức tăng mực nước biển trung bình tồn cầu Các quan trắc cho thấy: Nhiệt độ khơng khí tăng phổ biến toàn cầu cao cực bắc Nhiệt độ khơng khí trung bình tồn cầu tăng 0,74°C 100 năm (1906-2005), tăng 0,13°C/mỗi thập kỷ vịng 50 năm gần đây(1956-2005) Nhiệt độ khơng khí trung bình Bắc Cực tăng gần gấp đơi nhiệt độ khơng khí trung bình tồn cầu Vùng đất liền ấm lên nhanh so với đại dương Nhiệt độ trung bình đại dương tồn cầu tăng lên đến độ sâu 3km thấy đại dương chiếm 80% lượng nhiệt vào hệ thống khí hậu Xu lượng mưa thời kỳ 1901-2005 nhiều khu vực lớn toàn cầu cho thấy: Lượng mưa tăng lên đáng kể phía đơng Bắc Nam Mỹ, Bắc Âu, phía Bắc Á Trung Á lượng mưa giảm Sahel, Địa Trung Hải, phía Nam Châu Phi phía Nam Châu Á Một số tượng thời tiết cực đoan thay đổi tần số và/hoặc cường độ 50 năm qua: Những ngày lạnh, đêm lạnh sương giá trở nên thường xuyên hầu hết diện tích đất liền, đợt nắng nóng trở thành thường xuyên hơn, tần số kiện mưa lớn tăng hầu hết khu vực, [25] Để đốn khí hậu tương lai (thế kỷ 21) quốc gia giới cơng trình nghiên cứu ứng dụng mơ hình khí hậu tồn cầu (Global Climate Models-GCM) để mơ khí hậu khứ, có sử dụng kịch phát thải (The Special Report on Emissions Scenarios) Ban Liên 76 PHỤ LỤC Bảng P.1a biến mức độ biến đổi nhiệt độ, lượng mưa số biến đổi thành phần "()" số RCCI trường hợp thập kỷ Trạm Sìn Hồ Lai Châu Tuần Giáo B1 Sơn La Yên Châu Mộc Châu Hà Giang Sa Pa Bắc Quang Yên Bái B2 Lạng Sơn Tuyên Quang Cao Bằng Thái Nguyên ViêṭTri ̀ Vĩnh Yên Láng Phù Liễn Hải Dương Hưng Yên Thái Bình Nam Đinh Ninh Binh ̉̀ 77 Thanh Hoa ̉́ Vinh Hương Khê B4 Tuyên Hóa Đồng Hới Quy Nhơn Tuy Hồ N1 Nha Trang Phan Thiết Pleiku Bn Ma Thuột N2 Đà Lạt Sóc Trăng N3 Cà Mau Bảng P.1b biến mức độ biến đổi nhiệt độ, lượng mưa số biến đổi thành phần"()" số RCCI trường hợp hai thập kỷ Trạm Sìn Hồ Lai Châu Tuần Giáo Sơn La Yên Châu Mộc Châu Hà Giang Sa Pa Bắc Quang 78 Yên Bai ̉́ Lạng Sơn Tuyên Quang Cao Bằng Thái Nguyên ViêṭTri ̀ Vĩnh Yên Láng Phù Liễn Hải Dương B Hưng Yên Thái Bình Nam Đinh Ninh Binh ̉̀ Thanh Hóa Vinh Hương Khê Tuyên Hóa Đồng Hới Quy Nhơn B Tuy Hồ N Nha Trang Phan Thiết Pleiku Bn Ma N Thuột Đà Lạt Sóc Trăng N Cà Mau 79 Bảng P.2a Nhiệt độ lượng mưa tương ứng với phân vị thời kỳ 1961-1980 Vùn g KH Trạm Sìn Hồ Lai Châu Tuần Giao ̉́ B1 Sơn La Môcg Châu Yên Châu Hà Giang Sa Pa Bắc Quang Yên Bai ̉́ B2 Lạng Sơn Tuyên Quang Cao Bằng Thái Nguyên ViêṭTri ̀ Vĩnh Yên Láng Phù Liễn B3 Hải Dương Hưng Yên Thái Bình Nam Đinh 80 Ninh Binh ̉̀ Thanh Hoa ̉́ Vinh B4 Hương Khê Tuyên Hoa ̉́ Đồng Hới Quy Nhơn Tuy Hoa ̉̀ N1 Nha Trang Phan Thiết Pleiku Buôn Ma N2 Thuôṭ ĐàLaṭ Sóc Trăng N3 Cà Mau Bảng P.2b Nhiệt độ lượng mưa trung bình theo vùng khí hậu tương ứng với phân vị thời kỳ 1961-1980 Vùng KH JJA B1 24,0 B2 26,2 B3 28,1 B4 28,3 N1 28,2 N2 21,4 N3 26,9 81 Bảng P.2c Sự xuất kiện cực đoan mùa, năm số CCI thời kỳ 19812000 so với thời kỳ 1961-1980 Vùng khí hậu Trạm Sìn Hồ Lai Châu Tuần Giao B1 B2 ̉́ Sơn La Môcg Châu Yên Châu Hà Giang Sa Pa Bắc Quang Yên Bai ̉́ Lạng Sơn Tuyên Quang Cao Bằng Thái Nguyên Vĩnh Yên ViêṭTri ̀ B3 Láng Phù Liễn Hải Dương Hưng Yên Thái Binh ̉̀ Nam Đinh Ninh Binh ̉̀ Thanh Hoa ̉́ B4 Vinh Hương Khê Tuyên Hoa ̉́ Đồng Hới Quy Nhơn Tuy Hoa N1 N2 N3 ̉̀ Nha Trang Phan Thiết Pleiku Bn Ma Thṭ ĐàLaṭ Sóc Trăng Cà Mau 82 P2.d Chênh lệch nhiệt độ lượng mưa trung bình mùa hè (JJA) đơng (DJF) thời đoạn 1981- 2000 thời đoạn 1961-1980 Vùng khí hậu Trạm Sìn Hồ Lai Châu Tuần Giao B1 B2 ̉́ Sơn La Môcg Châu Yên Châu Hà Giang Sa Pa Bắc Quang Yên Bai ̉́ Lạng Sơn Tuyên Quang Cao Bằng Thái Nguyên ViêṭTri ̀ B3 Vĩnh Yên Láng Phù Liễn Hải Dương Hưng Yên Thái Bình Nam Đinh Ninh Binh ̉̀ Thanh Hoa ̉́ B4 Vinh Hương Khê Tuyên Hoa ̉́ Đồng Hới Quy Nhơn Tuy Hoa N1 N2 N3 ̉̀ Nha Trang Phan Thiết Pleiku Buôn Ma Thuôṭ ĐàLaṭ Sóc Trăng Cà Mau 83 ... 1.3 Về số biến đổi khí hậu đƣợc sử dụng để đánh giá biến đổi khí hậu Cho đến nay, để mơ tả đánh giá biến đổi khí hậu có nhiều loại chỉ số biến đổi khí hậu sử dụng, chỉ số cực đoan khí hậu (Climate... 3: Đánh giá biến đổi khí hậu dưạ vào hai chỉ số biến đổi khí hậu RCCI CCI Chương trình bày hai nội dung: 1) Các kết tính toán chỉ số CCI RCCI; 2) Đánh giá mức độ biến đổi khí hậu vùng khí hậu. .. NHIÊN - TRỊNH HOÀNG DƢƠNG ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU Ở VIỆT NAM BẰNG CÁC CHỈ SỐ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU Chuyên ngành : Khí tƣợng Khí hậu học Mã số : 60 44 87 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI