(Luận văn thạc sĩ) đánh giá ảnh hưởng của nước biển dâng do bão đến khu vực ven biển tỉnh quảng nam trong bối cảnh biến đổi khí hậu

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI KHOA CÁC KHOA HỌC LIÊN NGÀNH ĐINH VIỆT HOÀNG ĐÁNH GIÁ ẢNH HƢỞNG CỦA NƢỚC BIỂN DÂNG DO BÃO ĐẾN KHU VỰC VEN BIỂN TỈNH QUẢNG NAM TRONG BỐI CẢNH BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU LUẬN VĂN THẠC SĨ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU HÀ NỘI - 2019 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI KHOA CÁC KHOA HỌC LIÊN NGÀNH ĐINH VIỆT HOÀNG ĐÁNH GIÁ ẢNH HƢỞNG CỦA NƢỚC BIỂN DÂNG DO BÃO ĐẾN KHU VỰC VEN BIỂN TỈNH QUẢNG NAM TRONG BỐI CẢNH BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU LUẬN VĂN THẠC SĨ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU Chuyên ngành: BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU Mã số: 8900201.01QTD Người hướng dẫn khoa học: TS Đồn Quang Trí PGS TS Trần Hồng Thái HÀ NỘI - 2019 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn thành nghiên cứu riêng dƣới sự hƣớng dẫn khoa học PGS.TS Trần Hồng Thái TS Đoàn Quang Trí Các số liệu, kết trình bày luận văn trung thực không chép theo cơng trình nghiên cứu tƣơng tự khác Các thông tin thứ cấp sử dụng luận văn đƣợc trích dẫn nguồn tài liệu báo cáo danh mục tài liệu tham khảo Tơi hồn tồn chịu trách nhiệm tính xác thực ngun luận văn Hà Nội, Ngày tháng năm 2019 Học viên Đinh Việt Hoàng i LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn đạt đƣợc kết nhƣ mong đợi, học viên xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy hƣớng dẫn PGS.TS Trần Hồng Thái TS Đồn Quang Trí Trong thời gian thực luận văn, Thầy hƣớng dẫn tận tình cho học viên nhiều kiến thức quý báu chuyên môn, kinh nghiệm kỹ làm việc Học viên tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy, cô khoa Các khoa học liên ngành, Đại học Quốc gia Hà Nội Thầy cô không trang bị cho học viên kiến thức chuyên ngành quý báu lĩnh vực nghiên cứu biến đổi khí hậu, mà cịn tạo điều kiện bảo tận tình giúp đỡ học viên suốt trình thực luận văn Trân trọng cảm ơn đề tài khoa học công nghệ cấp Nhà nƣớc “Nghiên cứu lƣợng giá thiệt hại kinh tế tƣợng khí tƣợng thu văn cực đoan gây bối cảnh biến đổi khí hậu đề xuất giải pháp quản lý rủi ro cho tỉnh ven biển miền trung việt nam”, mã số: BĐKH.22/16-20, hỗ trợ số liệu điều tra, phân tích, xử lý thơng tin để tơi hồn thành luận văn Nhân dây, học viên xin gửi lời cảm ơn đến anh chị Phòng Dự báo hải văn, Trung tâm Dự báo khí tƣợng thủy văn quốc gia hỗ trợ, tạo điều kiện cho học viên tiếp cận mơ hình dự báo hải văn nghiệp vụ Lời cuối cùng, học viên xin đƣợc cám ơn bạn bè ngƣời thân gia đình ln chia sẻ tạo điều kiện tốt để học viên thực luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn! TÁC GIẢ LUẬN VĂN ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT vi DANH MỤC BẢNG vii DANH MỤC HÌNH viii MỞ ĐẦU CHƢƠNG TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan bão nƣớc dâng bão 1.1.1 Tổng quan bão 1.1.2 Tổng quan nƣớc dâng bão 1.2 Tổng quan kịch nƣớc biển dâng nguy ngập tỉnh đồng ven biển 15 1.2.1 Kịch nƣớc biển dâng cho khu vực ven biển Việt Nam 17 1.2.2 Nguy ngập nƣớc biển dâng biến đổi khí hậu khu vực ven biển tỉnh Quảng Nam 20 1.3 Đặc điểm ảnh hƣởng bão nƣớc dâng bão khu vực ven biển miền Trung 21 1.3.1 Thời gian tần số ảnh hƣởng bão 21 1.3.2 Cấp độ số lƣợng bão 22 1.3.3 Đặc điểm gió bão 23 1.3.4 Nguy nƣớc dâng bão 24 1.4 Đặc điểm chế độ thủy triều kết hợp với nƣớc dâng bão 25 1.4.1 Đặc điểm thủy triều ven bờ Việt Nam 25 1.4.2 Nƣớc dâng bão kết hợp với thủy triều 26 CHƢƠNG KHU VỰC, TÀI LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 28 iii 2.1 Đặc điểm địa lý tự nhiên khu vực nghiên cứu 28 2.1.1 Vị trí địa lý nghiên cứu 28 2.1.2 Điều kiện tự nhiên 29 2.1.3 Các loại hình thiên tai chủ yếu 31 2.2 Thu thập tài liệu nghiên cứu 31 2.3 Phƣơng pháp nghiên cứu 32 2.3.1 Giới thiệu mơ hình tốn 33 2.3.2 Giới thiệu mơ hình bão Fujita 34 2.3.3 Mơ hình tích hợp SuWAT 35 - Mô hình dự báo nƣớc dâng có tính đến ảnh hƣởng thủy triều 35 - Quá trình kết nối mơ đun (nƣớc dâng sóng) mơ hình tích hợp SuWAT 37 CHƢƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 39 3.1 Xây dựng miền tính, lƣới tính cho khu vực nghiên cứu 39 3.2 Một số kết hiệu chỉnh kiểm nghiệm mơ hình 40 3.2.1 Hiệu chỉnh kiểm nghiệm mơ hình SWAN tính tốn sóng biển 40 3.2.2 Hiệu chỉnh kiểm nghiệm mơ hình SuWAT tính tốn nƣớc dâng bão 41 3.3 Kết mô tác động bão Ketsana (2009) cho khu vực Nghệ AnPhú Yên 43 3.3.1 Lý lựa chọn kịch mô bão Ketsana 43 3.3.2 Kết mơ trƣờng gió khí áp 46 3.3.3 Kết mơ trƣờng sóng bão 50 3.3.4 Kết mô nƣớc dâng bão 52 3.3.5 Kết mô ngập lụt ven biển nƣớc dâng bão 56 3.4 Kết mô ngập lụt nƣớc dâng bão có xét đến kịch BĐKH nƣớc biển dâng vào năm 2030, 2050 2100 57 3.5 Thảo luận giải pháp phòng ngừa giảm nhẹ thiệt hại nƣớc dâng bão ………………………………………………………………………………… 61 iv 3.5.1 Đối với quyền địa phƣơng 61 3.5.2 Đối với ngƣời dân 62 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO 65 PHỤ LỤC I v DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Từ viết tắt ATNĐ Ý nghĩa Áp thấp nhiệt đới BĐKH Biến đổi khí hậu DHI Viện Thủy lực Đan Mạch Fujita Mơ hình giải tích bão Fujita IPCC Ủy ban liên Chính phủ biến đổi khí hậu ITCZ Dải hội tụ nhiệt đới JMA Cơ quan Khí tƣợng Nhật Bản KNK Khí nhà kính KTTV Khí tƣợng thủy văn MONRE Bộ Tài Nguyên Mơi Trƣờng NOAA Cục quản lý khí đại dƣơng quốc gia Mỹ (National Oceanic and Atmospheric Administration) Cơ quan Quản lý Khí quyển, Địa vật lý Thiên văn Philippine PAGASA (Philippine Atmospheric, Geophysical and Astronomical ServicesAdministration) RCP Đƣờng nồng độ khí nhà kính SuWAT SWAN Mơ hình tích hợp thủy triều, sóng, nƣớc dâng bão (Surge Wave and Tide) Mơ hình tính tốn, dự báo sóng (Simulating Waves Nearshore) WMO Tổ chức Khí tƣợng giới XTNĐ Xoáy thuận nhiệt đới vi DANH MỤC BẢNG Bảng 1-1: Kịch nƣớc biển dâng theo kịch RCP cho dải ven biển Việt Nam (Nguồn: Bộ TNMT, 2016) 18 Bảng 1-2: Mực nƣớc biển dâng theo kịch RCP 4.5 (Nguồn: Bộ TNMT, 2016) 18 Bảng 1-3: Nƣớc dâng bão khu vực ven biển Việt Nam (Nguồn: Bộ TNMT, 2016) 19 Bảng 1-4: Nguy ngập tỉnh Quảng Nam (Nguồn: Bộ TNMT, 2016) 20 Bảng 1-5: Thời gian tần số bão ảnh hƣởng khu vực ven biển miền Trung21 Bảng 2-1: Thống kê dân số tỉnh Quảng Nam (Nguồn: Cổng thông tin điện tử tỉnh Quảng Nam) 29 Bảng 2-2: Thành phần dân tộc tỉnh Quảng Nam (Nguồn: Cổng thông tin điện tử tỉnh Quảng Nam) 30 Bảng 3-1: Thông tin lƣới tính mơ sóng, nƣớc dâng bão cho khu vực biển Nghệ An-Phú Yên 39 Bảng 3-2: Thông tin miền tính lƣới tính mơ ngập lụt nƣớc dâng bão cho khu vực Quảng Nam 39 Bảng 3-3: Số liệu tham số bão Ketsana, năm 2009 (nguồn: JMA) 43 Bảng 3-4: So sánh liệu mô tốc độ gió bão Ketsana quan trắc trạm Cồn Cỏ (Quảng Trị) Lý Sơn (Quảng Ngãi) 46 Bảng 3-5: So sánh kết mô tốc độ gió mạnh bão Ketsana 48 Bảng 3-6: Độ cao sóng lớn số khu vực thuộc vùng biển Nghệ An-Phú Yên bão Ketsana 50 Bảng 3-7: Kịch mực nƣớc biển dâng trung bình theo số thời kỳ phục vụ tính tốn ngập lụt nƣớc dâng bão xét đến kịch BĐKH 57 Bảng 3-8: Diện tích ngập lụt (km2) nƣớc dâng bão khu vực ven biển tỉnh Quảng Nam có xét đến kịch BĐKH 60 vii DANH MỤC HÌNH Hình 0-1: Bản đồ nguy nƣớc dâng bão nƣớc khu vực (Nguồn: JMA ) Hình 1-1: Bão Tây Bắc Thái Bình Dƣơng (Nguồn: Trung tâm dự báo KTTV quốc gia) Hình 1-2: Cấu trúc mặt cắt dọc bão Hình 1-3: Sự biến đổi mực nƣớc bão (Nguồn: Nguyễn Bá Thủy, 2014) Hình 1-4: Cơ chế gây nƣớc dâng tác động gió lên bề mặt Hình 1-5: Xu biến đổi tần suất bão mạnh (Vmax>70 m/s) k 21 (cơn/25 năm) (IPCC, 2013) 16 Hình 1-6: Tỉ lệ cấp độ bão đổ khu vực ven biển miền Trung giai đoạn 1961 2014 23 Hình 2-1: Bản đồ hành tỉnh Quảng Nam (Nguồn: Cổng thông tin điện tử tỉnh Quảng Nam) 28 Hình 2-2: Minh họa thành phần cơng thức tính vận tốc gió 35 Hình 2-3: Cấu trúc lƣới lồng mơ hình SuWAT (Nguồn: Nguyễn Bá Thủy, 2016) 37 Hình 3-1: (a) Kết dự báo sóng mơ hình SWAN lúc 0Z ngày 28/09/2009; (b) Số liệu sóng vệ tinh AVISO lúc 00Z ngày 28/09/2009; (c) Kết dự báo sóng mơ hình SWAN lúc 0Z ngày 28/09/2009; (d) Số liệu sóng vệ tinh AVISO lúc 00Z ngày 28/09/2009 40 Hình 3-2: So sánh nƣớc dâng bão tính nƣớc Vũng Tầu bão Linda cho trƣờng hợp: (a) khơng xét sóng (b) xét đến sóng 41 Hình 3-3: So sánh nƣớc dâng bão bão Frankie tại: (a) Hòn Dấu (b) Hòn Ngƣ cho trƣờng hợp: không xét đến ảnh hƣởng sóng 42 Hình 3-4:Phân bố nƣớc dâng bão lớn bão Wukong tháng 9/2000 (a) khơng xét đến sóng, (b) xét đến sóng 42 Hình 3-5: Ảnh vệ tinh bão Ketsana lúc 09 00 ngày 27/9/2009 (nguồn: Trung tâm Dự báo KTTV quốc gia) 45 viii Đổ (ĐB) Phân vùng hay ảnh Tỉnh đổ đổ bộ, ảnh Ngày hƣởng bộ/ảnh hƣởng hƣởng (AH) STT Tên bão/ATNĐ (1) 28 29 30 31 32 (2) TESS DORIS KATE LOUISE MARGE (3) ĐB ĐB ĐB ĐB AH 33 34 PATSY BÓO SỐ ĐB ĐB 35 36 37 38 39 40 41 42 43 WANDA HARRIET KIM DELLA ELAINE HETSTER MAMIE ELSIE LORNA ĐB ĐB ĐB ĐB ĐB ĐB ĐB ĐB ĐB (4) Quảng Trị Đồng Hới Quảng nam Ninh Thuận Tan ven biển Đà nẵng Quảng Trị Hà TĩnhQuảng Bình Quảng Ngãi Quảng Bình Nghệ An Quảng Bình Hà Tĩnh Quãng Ngãi Đà Nẵng Quãng Ngãi Hà Tĩnh Tốc độ gió lớn thời Tháng Năm gian bão hoạt động (m/s) Cấp gió lớn Khí áp nhỏ trong thời gian thời gian bão bão hoạt hoạt động động (mb) (10) (11) >15 970 12-13 975 >15 940 12-13 992 14-15 990 (5) IV IV V VI V (6) 11 25 28 (7) 10 10 11 (8) 1969 1969 1970 1970 1970 (9) 70 33 95 40 45 IV IV 22 19 11 1970 1970 60 >15 8-11 975 V IV IV IV IV V V V IV 13 30 23 7 10 10 10 1971 1971 1971 1971 1971 1971 1972 1972 1972 95 100 50 35 70 75 45 60 38 >15 >15 14-15 12-13 >15 >15 14-15 >15 12-13 940 925 980 980 965 970 990 975 990 Đổ (ĐB) Phân vùng hay ảnh Tỉnh đổ đổ bộ, ảnh Ngày hƣởng bộ/ảnh hƣởng hƣởng (AH) STT Tên bão/ATNĐ (1) 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 (2) THERESE ANITA JOAN MARGE OPAL PATSY SARAH BESS FAYE HESTER JUDY BÃO SỐ (3) ĐB ĐB ĐB ĐB ĐB ĐB ĐB ĐB ĐB ĐB ĐB ĐB 56 57 58 59 ALICE HELEN HELEN ATNĐ ĐB ĐB ĐB ĐB (4) Quảng Ngãi Hà tĩnh Thanh Hoá Thanh Hoá Quảng Ngãi Huế Nha Trang Nghệ An Quảng Ngãi Phú Yên Khánh Hịa Quảng TrịHuế Thanh Hóa Bình Định Bình Định Quảng TrịHuế Tốc độ gió lớn thời Tháng Năm gian bão hoạt động (m/s) (5) V IV IV IV V IV VI IV V VI VI IV (6) 10 22 14 15 10 14 15 19 16 (7) 12 10 10 11 10 11 11 12 (8) 1972 1973 1973 1973 1973 1973 1973 1974 1974 1974 1974 1974 (9) 90 65 30 70 65 35 45 65 50 35 35 IV V V IV 20 4 9 11 11 1975 1975 1975 1975 55 35 33 (KTKH) Cấp gió lớn Khí áp nhỏ trong thời gian thời gian bão bão hoạt hoạt động động (mb) (10) (11) >15 945 >15 975 8-11 994 >15 965 >15 970 12-13 998 14-15 985 >15 980 14-15 985 12-13 1000 12-13 1002 8-11 >15 12-13 12-13