(Luận văn thạc sĩ) đánh giá tác động của biến đổi khí hậu đến cực trị của một số yếu tố và hiện tượng khí hậu cực đoan ở việt nam luận văn thạc sĩ khoa học khí quyển và khí tượng 60 44 87

1.3 Tình hình nghiên cứu cực trị khí hậu và hiện tượng khí hậu cực đoan trên thế giới và Việt Nam Do tính chất nghiêm trọng của hậu quả tác động đến các hiện tượng khí hậu cực đoan nên t

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-

BÙI ĐỨC SƠN

ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU

ĐẾN CỰC TRỊ CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ

VÀ HIỆN TƯỢNG KHÍ HẬU CỰC ĐOAN Ở VIỆT NAM

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-

BÙI ĐỨC SƠN

ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU

ĐẾN CỰC TRỊ CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ

VÀ HIỆN TƯỢNG KHÍ HẬU CỰC ĐOAN Ở VIỆT NAM

Chuyên ngành : Khí tượng và khí hậu học

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

TS Ngô Đức Thành

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN 1

MỞ ĐẦU 2

Chương 1 TỔNG QUAN 5

1.1 Lược sử về biến đổi khí hậu 5

1.2 Khái niệm về yếu tố và hiện tượng khí hậu cực đoan 6

1.3 Tình hình nghiên cứu cực trị khí hậu và hiện tượng khí hậu cực đoan trên thế giới và Việt Nam 8

Chương 2 NGUỒN SỐ LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 21

2.1 Nguồn số liệu 21

2.2 Phương pháp nghiên cứu 22

2.3 Lựa chọn yếu tố và hiện tượng khí hậu cực đoan trong phạm vi nghiên cứu của luận văn 27

Chương 3 ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ MÔ PHỎNG CỦA MÔ HÌNH CCAM CHO THỜI KỲ CHUẨN 1980-1999 30

3.1 So sánh với số liệu tái phân tích và phân tích 30

3.2 So sánh với số liệu quan trắc tại trạm cho 7 vùng khí hậu 40

Chương 4 SỰ BIẾN ĐỔI CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ VÀ HIỆN TƯỢNG KHÍ HẬU CỰC ĐOAN Ở VIỆT NAM DỰ TÍNH VỚI CCAM 47

4.1 Sự biến đổi của một số yếu tố và hiện tượng cực đoan liên quan đến nhiệt độ 47

4.2 Sự biến đổi của một số yếu tố và hiện tượng cực đoan liên quan đến lượng mưa 61

KẾT LUẬN 78

TÀI LIỆU THAM KHẢO 81

LỜI CẢM ƠN

Đầu tiên, tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất đến TS Ngô Đức Thành, người đã dành rất nhiều thời gian hướng dẫn và tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất để tôi hoàn thành luận văn này

Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong Khoa Khí tượng Thủy văn và Hải dương học đã cung cấp cho tôi những kiến thức quý báu, những lời khuyên chân thành Đồng thời, tôi cũng xin cảm ơn tới Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn

và Môi trường, Cục Khí tượng Thủy văn và Biến đổi khí hậu đã quan tâm, giúp đỡ, tạo mọi điều kiện cho tôi trong quá trình học tập và làm luận văn

Cuối cùng, luận văn này không thể thực hiện được nếu thiếu nguồn giúp đỡ

và động viên vô cùng to lớn từ gia đình, bạn bè và các bạn đồng nghiệp, tôi xin bày

tỏ lòng biết ơn sâu sắc vì những góp ý hữu ích trong chuyên môn cũng như những chia sẻ trong cuộc sống

Mặc dù tôi đã cố gắng rất nhiều trong quá trình hoàn thành luận văn, tuy nhiên vẫn không tránh khỏi những thiếu sót, vì vậy tôi mong nhận được những ý kiến đóng góp từ thầy cô và các bạn

Tác giả Bùi Đức Sơn

MỞ ĐẦU

Biến đổi khí hậu là vấn đề đang được toàn nhân loại quan tâm Biến đổi khí hậu đã và đang tác động trực tiếp đến đời sống kinh tế - xã hội và môi trường toàn cầu Trong những năm qua, điều kiện thời tiết, khí hậu có chiều hướng diễn biến ngày càng phức tạp Nhiều nơi trên thế giới đã phải chịu nhiều thiên tai nguy hiểm như bão lớn, nắng nóng dữ dội, lũ lụt, hạn hán và khí hậu khắc nghiệt gây thiệt hại lớn về tính mạng con người và vật chất Bên cạnh đó, những biến động bất thường của khí hậu, thời tiết đã làm cho công tác dự báo cũng gặp nhiều khó khăn, phức tạp hơn Đã có nhiều nghiên cứu cho thấy có mối liên hệ giữa các thiên tai nói trên với biến đổi khí hậu

Có nhiều nguyên nhân dẫn đến sự biến đổi bất thường của điều kiện thời tiết, khí hậu mà một trong số đó có thể là do tác động của biến đổi khí hậu và sự nóng lên toàn cầu Những tác động này được thể hiện rõ ở xu thế tăng của nhiệt độ bề mặt Trái đất, sự biến mất dần các lớp phủ băng ở hai cực của Trái đất, trên các đỉnh núi cao dẫn đến hiện tượng nước biển dâng Ở các khu vực trên Trái đất, biến đổi khí hậu đã tác động mạnh mẽ đến các thiên tai hiện hữu, với tính chất biến động mạnh hơn, cực đoan hơn, dị thường hơn cả về tần suất và cường độ Theo Ban Liên chính phủ về biến đổi khí hậu (IPCC), hiện tượng nóng lên toàn cầu không còn đơn thuần

là thảm họa môi trường mà đã trở thành nguy cơ đe dọa quá trình phát triển bền vững của toàn thế giới

Là một quốc gia ở khu vực nhiệt đới gió mùa Đông Nam Á, Việt Nam được xác định là một trong những nước có nhiều khả năng chịu các tác động tiêu cực của biến đổi khí hậu Trên thực tế Việt Nam đã có những biểu hiện của BĐKH về các yếu tố khí hậu cơ bản (như nhiệt độ, lượng mưa ) cũng như các hiện tượng thời tiết cực đoan (như bão, mưa lớn, hạn hán, rét đậm, rét hại ) Các hiện tượng thiên tai khí tượng xảy ra hầu như quanh năm và trên khắp mọi miền lãnh thổ

Trong một thế giới ấm lên rõ rệt như hiện nay và việc xuất hiện ngày càng nhiều các thiên tai đặc biệt nguy hiểm với tần suất, quy mô và cường độ ngày càng

tượng cực đoan và tìm kiếm khả năng dự báo chúng thực sự là một trong những bài toán hết sức cấp bách và càng cần được đẩy mạnh Nếu giải quyết được bài toán này

sẽ cung cấp cơ sở khoa học và thực tiễn cho các nhà quản lý, các nhà hoạch định chính sách xác định chiến lược phát triển kinh tế bền vững, bảo đảm an sinh xã hội; bên cạnh đó còn góp phần nâng cao hiệu quả trong công tác phòng tránh thiên tai, tạo tiền đề cho việc xây dựng các giải pháp giảm nhẹ và hạn chế những tác hại của chúng

Xuất phát từ thực tế đó, chúng tôi đã chọn đề tài nghiên cứu của luận văn là:

“Đánh giá tác động của biến đổi khí hậu đến cực trị của một số yếu tố và hiện tượng khí hậu cực đoan ở Việt Nam”

Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo, luận văn được bố cục trong

4 chương

Chương 1: Tổng quan

Trong chương này sẽ trình bày tình hình nghiên cứu các hiện tượng khí hậu cực trị, cực đoan trên thế giới và ở Việt Nam trên cơ sở các tài liệu tham khảo thu thập được

Chương 2: Nguồn số liệu và phương pháp nghiên cứu

Trong chương này sẽ trình bày sơ lược về mô hình CCAM (Cubic Conformal AtmosphericModel), nguồn số liệu được sử dụng để phục vụ nghiên cứu và lựa chọn hiện tượng khí hậu cực trị, cực đoan trong phạm vi nghiên cứu của luận văn

Chương 3: Đánh giá kết quả mô phỏng của mô hình CCAM cho thời kỳ chuẩn 1980-1999

Mục đích của chương này là đánh giá khả năng mô phỏng của mô hình CCAM cho khu vực Việt Nam trong thời kỳ chuẩn Sản phẩm của mô hình được nội suy về mạng lưới trạm và so sánh với số liệu quan trắc tại trạm và trên lưới

Chương 4: Sự biến đổi của một số yếu tố và hiện tượng cực đoan ở Việt Nam dự tính với CCAM

Trong chương này, tác giả xem xét sự biến đổi của các chỉ số khí hậu cực đoan liên quan đến nhiệt độ và lượng mưa trong 3 giai đoạn: 2011-2040, 2041-2070

và 2071-2100 so với thời kì chuẩn theo kịch bản A1B và A2

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN

1.1 Lược sử về biến đổi khí hậu

Khái nhiệm về biến đổi khí hậu theo Công ước khung của Liên hiệp quốc về biến đổi khí hậu (UNFCCC, 1992) [33]: Sự thay đổi của khí hậu được quy trực tiếp hay gián tiếp là do hoạt động của con người làm thay đổi thành phần của khí quyển toàn cầu và đóng góp thêm vào sự biến động khí hậu tự nhiên trong các thời gian có thể so sánh được Biến đổi khí hậu xác định sự khác biệt giữa các giá trị trung bình dài hạn của một tham số hay thống kê khí hậu Trong đó trung bình được thực hiện trong một khoảng thời gian xác định, thường là vài thập kỷ

Khí hậu trái đất đã có những thay đổi trong quá khứ với quy mô thời gian từ vài triệu năm đến vài trăm năm Những biến động tự nhiên có thể gây ra những biến đổi khí hậu Trong một thời gian dài hàng chục vạn năm, những thay đổi tự nhiên của sự phân bố nhiệt từ mặt trời và những thay đổi của khí nhà kính cũng như các bụi khói trong khí quyển đã tạo ra những thời kỳ băng hà và những thời kỳ ấm lên của khí hậu trái đất

Trái đất đã trải qua thời kỳ băng hà cuối cùng khoảng 18.000 năm trước công nguyên Trong thời kỳ này, băng bao phủ phần lớn Bắc Mỹ, Bắc Âu và Bắc Châu Á với mực nước biển thấp hơn hiện nay tới 120m Có nhiều bằng chứng cho thấy, khoảng 5.000-6.000 năm trước công nguyên, nhiệt độ cao hơn hiện nay Từ thế kỷ XIV, Châu Âu trải qua một thời kỳ băng hà nhỏ, kéo dài khoảng vài trăm năm Từ khoảng giữa thế kỷ XIX, nhờ đo đạc chính xác bằng các dụng cụ, chúng ta mới có được số liệu định lượng chi tiết về biến đổi khí hậu trong hơn một thế kỷ qua Những số liệu có được cho thấy xu thế chung là từ cuối thế kỷ XIX đến nay, nhiệt

độ trung bình toàn cầu đã tăng đáng kể Kết quả đo đạc và nghiên cứu hiện nay cho thấy nhiệt độ không khí trung bình toàn cầu trong thế kỷ XX đã tăng lên 0,60C và thập kỷ 90 là thập kỷ nóng nhất trong thiên niên kỷ vừa qua (IPCC, 2001) [19]

Đối với Châu Âu có thể điểm qua trình tự biến đổi của khí hậu trong thời cận đại có thể minh họa như sau: Trong quá trình 5.000 năm trước kỷ nguyên của chúng

ta, khí hậu nóng và khô nhiều lần được thay thế bằng khí hậu ẩm và lạnh hơn Khoảng 500 năm trước kỷ nguyên, lượng mưa tăng rất nhanh và khí hậu trở nên lạnh hơn thế kỷ trước nhiều Vào thế kỷ XI - XIII, khí hậu Châu Âu ôn hòa và khô hơn thời kỳ đầu kỷ nguyên, băng hà ít phát triển nhất, ở bán đảo Greenland chăn nuôi phát triển tốt Vào thế kỷ thứ XIV - XVI khí hậu rất lạnh, băng trên biển tăng

Từ thế kỷ XVII đến giữa thế kỷ XIX khí hậu lạnh và ẩm, băng hà phát triển Chính vào thời kỳ này, việc quan trắc khí tượng được bắt đầu ở Châu Âu Từ nửa sau thế

kỷ XIX, sự phát triển của khí hậu có chuyển biến mới, tương đối đột ngột - bắt đầu đợt nóng Tóm lại sự biến đổi khí hậu trong thời kỳ lịch sử có đặc tính dao động theo chu kỳ, chỉ gần mới đây có những thay đổi bất thường (IPCC, 2001) [19] 1.2 Khái niệm về yếu tố và hiện tượng khí hậu cực đoan

1.2.1 Khái niệm về yếu tố khí hậu cực đoan

Các yếu tố khí hậu, hay biến khí quyển là các đại lượng ngẫu nhiên có tập giá trị biến đổi trong một giới hạn nào đó Một biến khí quyển được gọi là yếu tố khí hậu cực trị nếu miền giá trị của nó thiên về một phía nào đó của tập giá trị có thể của biến khí quyển được xét Ví dụ, nhiệt độ không khí hàng ngày (tại một địa điểm

Hình 1.1 Sự thay đổi nhiệt độ toàn cầu 1860 - 1999 (IPCC, 2001) [19]

nào đó) là một biến khí quyển Mỗi ngày có một giá trị nhỏ nhất (nhiệt độ cực tiểu ngày hay nhiệt độ thấp nhất ngày) và một giá trị lớn nhất (nhiệt độ cực đại ngày nhiệt độ cao nhất ngày) Tập hợp tất cả các giá trị nhiệt độ cực tiểu (cực đại) ngày được xem là tập giá trị có thể của một đại lượng ngẫu nhiên gọi là yếu tố khí hậu cực tiểu (cực đại) - gọi chung là nhiệt độ cực trị ngày Nhiệt độ cực trị ngày là một biến khí hậu cực trị Các biến khí hậu cực trị được xem xét thường là các đại lượng khí hậu cực đại hoặc cực tiểu

1.2.2 Khái niệm về hiện tượng cực đoan

Theo Phan Văn Tân (2010) [9] hiện tượng cực đoan là những hiện tượng khí

hậu thỏa mãn các điều kiện: 1) Hiếm, tức là có tần suất xuất hiện tương đối thấp trong một khoảng thời gian tương đối dài; 2) Có cường độ lớn; và 3) Khắc nghiệt, tức là có khả năng gây ra những ảnh hưởng lớn hoặc dữ dội đe dọa trực tiếp hoặc gián tiếp đế sự sống trên trái đất

Theo Báo cáo lần thứ Tư của Tổ chức Liên chính phủ về biến đổi khí hậu

(IPCC) [20], hiện tượng thời tiết cực đoan (an extreme weather event) là hiện tượng

hiếm ở một nơi cụ thể vào một thời gian cụ thể trong năm Định nghĩa “hiếm” có

thể được hiểu theo nhiều cách khác nhau, nhưng hiện tượng thời tiết cực đoan được hiểu là hiện tượng có xác xuất xuất hiện nhỏ, thông thường được trọn là nhỏ hơn 10% Theo định nghĩa này, những đặc trưng của “thời tiết cực đoan” có thể rất khác nhau giữa nơi này và nơi khác, nó phụ thuộc vào đặc điểm địa lý tự nhiên, bức xạ, địa hình Nói cách khác hiện tượng khí hậu cực đoan là sự tổng hợp của hiện tượng thời tiết cực đoan được đặc trưng bởi trung bình và các cực trị tuyệt đối của các hiện tượng thời tiết cực đoan trên một khoảng thời gian nhất định

Hiện tượng khí hậu cực đoan có thể xác định từ các yếu tố khí hậu Do vậy, hiện tượng khí hậu cực đoan phần lớn không được quan trắc trực tiếp mà người ta căn cứ vào số liệu quan trắc các yếu tố khí hậu để xác định hoặc quy định một hiện tượng nào đó có xuất hiện hay không

Như vậy, cần phân biệt rõ hai khái niệm: Yếu tố khí hậu cực đoan được xác định dựa trên yếu tố khí hậu cực trị (cực đại hoặc cực tiểu) và hiện tượng khí hậu

cực đoan được xác định dựa trên tính chất khắc nghiệt và mức độ hiếm của hiện tượng

Khái niệm về yếu tố và hiện tượng khí hậu cực đoan đã được GS TS Phan Văn Tân và cs (2010) [9] trình bày rất chi tiết trong Báo cáo tổng kết Đề tài cấp Nhà nước, mã số KC08.29/06-10 “Nghiên cứu tác động của biến đổi khí hậu toàn cầu đến các yếu tố và hiện tượng khí hậu cực đoan ở Việt Nam, khả năng dự báo và giải pháp chiến lược ứng phó”

1.3 Tình hình nghiên cứu cực trị khí hậu và hiện tượng khí hậu cực đoan trên thế giới và Việt Nam

Do tính chất nghiêm trọng của hậu quả tác động đến các hiện tượng khí hậu cực đoan nên trong những năm gần đây đã có nhiều công trình nghiên cứu trên thế giới và cả ở trong nước cũng đã xuất hiện nhiều công trình nghiên cứu chú trọng vào bài toán khí hậu cực đoan hay các hiện tượng khí hậu cực trị trong mối quan hệ với sự biến đổi khí hậu

1.3.1 Tình hình nghiên cứu cực trị khí hậu và hiện tượng khí hậu cực đoan trên thế giới

Theo báo cáo lần thứ 4 của Ban liên Chính phủ về biến đổi khí hậu (IPCC, 2007) [20] đã nhận định rằng sự nóng lên của hệ thống khí hậu trái đất hiện nay là chưa từng có Nhiệt độ trung bình toàn cầu tăng khoảng 0,740C trong thời kỳ 1906 -

2005, tốc độ tăng của nhiệt độ trong 50 năm gần đây gần gấp đôi so với 50 năm trước đây Hai năm được công nhận có nhiệt độ trung bình toàn cầu cao nhất từ trước đến nay là 1998, 2005 Trong 12 năm gần đây, từ năm 1995-2006, có 11 năm, trừ năm 1996, là những năm nóng nhất kể từ năm 1850 Nhiệt độ trên lục địa tăng

rõ rệt và nhanh hơn hẳn so với nhiệt độ trên đại dương với thời kỳ tăng nhanh nhất

là mùa đông (tháng XII, I, II) và mùa xuân (tháng III, IV, V) Nhiệt độ cực trị cũng

có chiều hướng biến đổi tương tự như nhiệt độ trung bình trên phạm vi toàn cầu

Trên phạm vi toàn cầu lượng mưa tăng lên ở các đới phía Bắc vĩ độ 300B

khu vực nhiệt đới, mưa giảm đi ở Nam Á và Tây Phi với trị số xu thế là 7,5% cho

cả thời kỳ 1901-2005 Ở đới vĩ độ trung bình và vĩ độ cao, lượng mưa tăng lên rõ rệt ở miền Trung Bắc Mỹ, Đông Bắc Mỹ, Bắc Âu, Bắc Á và Trung Á Tần số mưa lớn tăng lên trên nhiều khu vực, kể cả những nơi lượng mưa có xu thế giảm đi (IPCC, 2007) [20]

Theo IPCC (2007) [20], xét trên qui mô toàn cầu, số ngày đông giá giảm đi ở hầu khắp các vùng vĩ độ trung bình, số ngày cực nóng (10% số ngày hoặc đêm nóng nhất) tăng lên và ngày cực lạnh (10% số ngày hoặc đêm lạnh nhất) giảm đi Nhiều bằng chứng đã chứng tỏ tần suất và thời gian hoạt động của sóng nhiệt tăng lên ở nhiều địa phương khác nhau, nhất là thời kỳ đầu của nửa cuối thế kỷ XX Tồn tại sự tương quan chặt chẽ giữa những ngày khô hạn và nền nhiệt độ mùa hè cao trên các vùng lục địa nhiệt đới Các hiện tượng mưa lớn tăng lên ở nhiều vùng lục địa từ khoảng sau năm 1950, thậm chí ở cả những nơi có tổng lượng mưa giảm Người ta

đã quan trắc thấy những trận mưa kỷ lục hiếm thấy (1 lần trong 50 năm) Hạn hán nặng hơn và kéo dài hơn đã được quan trắc thấy trên nhiều vùng khác nhau với phạm vi rộng lớn hơn, đặc biệt ở các vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới từ sau những năm 1970 Nền nhiệt độ cao và giáng thủy giảm trên các vùng lục địa là một trong những nguyên nhân của hiện tượng này

Theo kết quả nghiên cứu của Easterling và cs (2000) [15] từ những số liệu quan trắc cho thấy đã có sự gia tăng nhiệt độ trung bình toàn cầu khoảng 0,60C kể

từ đầu thế kỷ XX, và sự gia tăng này liên quan đến sự ấm lên mạnh hơn của nhiệt

độ cực tiểu ngày so với nhiệt độ cực đại ngày, dẫn đến sự thu nhỏ biên độ nhiệt độ hàng ngày Lượng mưa cũng tăng lên so với cùng thời kỳ ở các vĩ độ trung bình đến

vĩ độ cao, kết quả nghiên cứu cũng cho thấy một xu thế giảm xuống ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới Vì vậy, nếu những xu thế có thể được nhận biết thực sự đối với một số hiện tượng cực trị khí hậu nào đó, chẳng hạn như cực trị về nhiệt độ hay lượng mưa, nó sẽ bổ sung thêm vào những chứng cứ xác đáng rằng con người có thể nhận thức rõ tầm ảnh hưởng của khí hậu và tiềm ẩn hậu quả quan trọng đối với

hệ thống xã hội và tự nhiên

Alexander và cs (2006) [12] cũng đã tiến hành đánh giá nhiều khía cạnh của biến đổi khí hậu toàn cầu trong đó bao gồm những thay đổi về cường độ, tần xuất

và khoảng thời gian tồn tại của những yếu tố nhiệt độ và lượng mưa trong thế kỷ

XX Trong quá trình nghiên cứu nhóm tác giả đã sử dụng chuỗi số liệu của 200 trạm

đo nhiệt độ, 350 trạm đo mưa để phân tích thời kỳ 1901 - 2003 Chuỗi số liệu được phân chia thành các thời kỳ 50 năm và hai khoảng thời gian 25 năm: 1901-1950, 1951-1978 và 1979-2003 Để tiến hành đánh giá tác giả đã sử dụng một bộ gồm 27 chỉ số trong đó có 16 chỉ số liên quan đến nhiệt độ và 11 chỉ số liên quan đến lượng mưa Trong giai đoạn 1901 - 2003, có sự tăng lên đáng kể đối với sự phân bố cực trị nhiệt độ cực tiểu Sự tăng lên đáng kể đối với nhiệt độ vào thời gian đêm ấm là rõ ràng trong khoảng thời gian 25 năm giữa 1979 - 2003 khi so sánh với phần còn lại của thế kỷ trước Các pha lạnh của nhiệt độ cực tiểu cũng cho thấy sự thay đổi tương tự Các pha của sự phân bố nhiệt độ cực đại cũng ấm lên đáng kể Các cực trị nhiệt độ thì khác nhau đáng kể khi so sánh giữa hai thời kỳ: thời kỳ 1979 - 2003 với thời kỳ 1901 - 1950 Phân tích chuỗi số liệu từ 1951 đến năm 2003 để phân tích cho thấy rằng tất cả các chỉ số đã chỉ ra một sự biến đổi đáng kể giữa 1951-1978 và 1979-2003 Sự ấm lên là rõ ràng trong tất cả các mùa nhưng tháng ba đến tháng năm nói chung là biến đổi lớn nhất và tháng chín đến tháng mười biến đổi nhỏ nhất Cũng phân tích chuỗi số liệu này cho thấy rằng trên 70% khu vực được lấy mẫu cho thấy một sự tăng lên đáng kể đối với đêm ấm và một tỷ lệ tương tự với sự giảm đáng kể đối với đêm lạnh Các mối tương quan không gian cho lượng mưa là thấp nhưng khoảng 20% khu vực được lấy mẫu cho thấy sự gia tăng đáng kể trong tổng lượng mưa hàng năm Tóm lại, hầu hết các khu vực trên thế giới cho thấy sự phân

bố cực trị nhiệt độ cực tiểu thì ấm lên tương ứng với tốc độ của nó Cực trị nhiệt độ cực đại cũng tăng lên nhưng ở mức độ thấp hơn cực trị nhiệt độ cực tiểu Hầu hết các chỉ số mưa cho thấy một xu thế hướng tới điều kiện ẩm ướt hơn Ở quy mô khu vực và địa phương, hầu hết các công trình nghiên cứu tập trung phân tích xu thế biến đổi của các đặc trưng cực trị khí hậu trong phạm vi quốc gia và vùng lãnh thổ

hiện tượng khí hậu cực đoan, ngoài các nguồn số liệu địa phương được khai thác từ mạng lưới trạm quan trắc, các tập số liệu phân tích và tái phân tích về nhiệt độ mặt nước biển (SST) và các trường khí quyển thường được sử dụng

Tuy nhiên, các nhà khoa học trên thế giới đã chỉ ra rằng sự tăng lên của các cực trị nhiệt độ là khác nhau giữa các vùng, các khu vực và phân bố không đồng nhất trên trái đất Kattenberg và cs (1996) [22] đã kết luận rằng xu thế ấm lên sẽ dẫn đến làm tăng những hiện tượng liên quan đến nhiệt độ cao trong thời kỳ mùa hè và làm giảm những hiện tượng liên quan đến nhiệt độ thấp trong những ngày mùa đông Tuy nhiên, sự tăng lên của các cực trị nhiệt độ là khác nhau đối với từng khu vực Trong những nghiên cứu gần đây, Bonsal và cs (2001) [13] đã chỉ ra rằng kể từ năm 1900, nhiệt độ trung bình hàng năm trên miền nam Canada đã tăng trung bình 0,90C, với sự ấm lên lớn nhất trong mùa đông và đầu mùa xuân Mỗi mùa đều có sự gia tăng lớn hơn đối với nhiệt độ cực tiểu nhưng lại trái ngược với nhiệt độ cực đại,

do đó kết quả là giảm đáng kể biên độ nhiệt độ hàng ngày Những khác biệt theo mùa trong biến đổi khí hậu của cực trị nhiệt độ đã được Founda và cs (2004) [17] nghiên cứu và chỉ ra rằng trong 105 năm (1897-2001) nhiệt độ không khí bề mặt của trạm quan trắc quốc gia Athens thể hiện xu thế tăng những năm ấm hơn trong

đó thời kỳ mùa hè và mùa xuân thì ấm lên nhiều hơn so với thời kỳ mùa đông (nhiệt

độ trung bình mùa hè và mùa đông đã được quan trắc thấy tăng tương ứng là 1,230C

và 0,340C)

Aguilar và cs (2005) [11] đã nghiên cứu sự thay đổi cực trị nhiệt độ và lượng mưa tại khu vực Trung Mỹ và miền Nam Bắc Mỹ Trong quá trình nghiên cứu các nhà khoa học đã sử dụng chuỗi số liệu của gần 200 trạm khí tượng ở Guatemala, qua đó lựa chọn được 105 trạm đo mưa và 48 trạm đo nhiệt độ, tập trung vào giai đoạn 1961 - 2003 Trong nghiên cứu này đã sử dụng một bộ chỉ số bao gồm 11 chỉ

số nhiệt độ và 10 chỉ số mưa Các phân tích đối với nhiệt độ và lượng mưa cho thấy

có sự thay đổi cực trị của các giá trị trong suốt 40 năm qua ở khu vực này Kết quả phân tích các chuỗi số liệu theo thời gian hàng năm đối với các chỉ số nhiệt độ cho thấy những thay đổi của cực trị nhiệt độ giai đoạn 1961-2003 phản ánh sự ấm lên

của khu vực tương ứng với sự ấm lên chung của toàn cầu Tỷ lệ phần trăm hàng năm của số ngày ấm và đêm ấm đã tăng lên đáng kể tương ứng 2,5%/mỗi thập kỷ và 1,7%/mỗi thập kỷ Ngược lại, số ngày lạnh và đêm lạnh có sự giảm tương ứng -2,2%/mỗi thập kỷ và -2,4%/mỗi thập kỷ Xu thế đối với các chỉ số này có biểu hiện giống nhau cho mỗi mùa nhưng độ lớn của sự thay đổi là lớn hơn trong mùa mưa (JJA và SON) đối với mùa khô (DJF và MAM) Các cực trị nhiệt độ đang tăng ở mức đáng kể 0,20C-0,30C/một thập kỷ Các giá trị cao hơn tương ứng với cực trị nhiệt độ cực đại hàng ngày Tổng lượng mưa trung bình hàng năm của khu vực thì không có xu thế rõ ràng Giá trị cực đại của lượng mưa trong 1 ngày cho thấy có xu thế tăng lên đáng kể 11 mm trong giai đoạn 1963 - 2003 Chỉ riêng mùa mưa (JJA) thì lượng mưa 1 ngày cực đại có xu thế tăng lên đáng kể với 1,7mm/1 thập kỷ Còn đối với lượng mưa cực đại 5 ngày thì không có xu thế rõ ràng

Sự thay đổi cực trị khí hậu tại khu vực miền Trung và miền Nam Châu Á cũng đã được Klein Tank và cs (2006) [23] nghiên cứu dựa trên chuỗi số liệu ngày của nhiệt độ và lượng mưa quan trắc từ 116 trạm khí tượng tại 13 nước trong khu vực Phân tích sự thay đổi trong giai đoạn 1961 - 2000 cho thấy có sự giảm bớt số đêm lạnh và sự tăng lên số đêm ấm, điều này phản ánh sự ấm lên chung trong khu vực Đối với xu thế vào ban đêm, số đêm ấm tăng 6,86 ngày/1 thập kỷ và số đêm lạnh giảm 5,7 ngày/1 thập kỷ Đối với xu thế vào ban ngày, số ngày lạnh và số ngày

ấm có xu thế giống như xu thế vào ban đêm nhưng có sự thấp hơn rõ rệt, số ngày lạnh giảm 2,6 ngày/1 thập kỷ và số ngày ấm tăng 4,72 ngày/1 thập kỷ Ngược lại với cực trị nhiệt độ, ý nghĩa của sự thay đổi đối với cực trị lượng mưa giai đoạn 1961-2000 là thấp Không có xu thế rõ ràng được thấy trong bất kỳ tiểu vùng nào của khu vực

Phân tích số liệu nhiệt độ trung bình và cực trị trung bình trong ngày, Toreti

và Desiato (2008) [32] đã sử dụng số liệu từ 49 trạm quan trắc ở Italia trong giai đoạn 1961-2004 Kết quả cho thấy, xu thế âm xảy ra trong thời kỳ từ 1961-1981; ngược lại, xu thế dương xảy ra rõ rệt trong thời kỳ 1981-2004, còn biên độ nhiệt độ

không gian và thời gian của nhiệt độ trung bình và cực trị ngày Bulygina và cs (2007) [14] đã sử dụng số liệu nhiệt độ ngày từ trên 530 trạm ở Nga trong thời gian

từ năm 1951-2005 Nghiên cứu cho thấy, tổng số ngày trong từng mùa có nhiệt độ cực đại cao hơn phân vị thứ 95 đã tăng lên, còn số ngày có nhiệt độ cực tiểu nhỏ hơn phân vị thứ 5 đã giảm trên hầu hết các vùng của Nga Số ngày có nhiệt độ cao

dị thường cũng có xu thế giảm Nhưng ở một số vùng riêng biệt, số ngày có biên độ dao động nhiệt độ ngày lớn lại có xu thế tăng lên

Manton và cs (2001) [25] đã xem xét xu thế cực trị nhiệt độ và lượng mưa ngày từ năm 1961 đến năm 1998 cho khu vực Đông Nam Á và Nam Thái Bình Dương Trong nghiên cứu, tác giả đã sử dụng số liệu chất lượng tốt từ 91 trạm ở 15 quốc gia, trong đó có trạm Phủ Liễn của Việt Nam Kết quả cho thấy, hàng năm có

sự gia tăng đáng kể số ngày nóng và đêm ấm, cùng với đó hàng năm có sự giảm đáng kể số ngày mát và đêm lạnh Những xu thế cực trị nhiệt độ cho thấy có sự tương đối ổn định trong khu vực, xu thế cực trị lượng mưa cho thấy có sự ổn định thấp hơn so với cực trị nhiệt độ Số ngày mưa (ngày mưa có lượng mưa từ 2mm trở lên) nhìn chung đã giảm đáng kể ở khu vực Đông Nam Á, phía tây và trung tâm Nam Thái Bình Dương, nhưng lại gia tăng đáng kể ở phía bắc quần đảo Polynesia thuộc Pháp, ở Fiji, và một số trạm thuộc Úc

Phân tích số liệu giáng thủy ngày ở các nước khu vực Đông Nam Á trong thời kỳ từ 1950 đến 2000, Endo và cs (2009) [16] đã chỉ ra rằng số ngày ẩm ướt (ngày có giáng thủy trên 1mm) có xu thế giảm ở hầu hết trên các nước này, trong khi đó cường độ giáng thủy trung bình của những ngày ẩm ướt lại có xu thế tăng lên Mưa lớn tăng lên ở phía nam Việt Nam, phía bắc Myanma, ở đảo Visayas và Luzon của Philipin trong khi đó lại giảm ở phía bắc Việt Nam Số ngày khô liên tiếp cực đại năm có xu thế giảm ở những khu vực bị ảnh hưởng bởi giáng thủy trong thời kỳ gió mùa mùa đông Sự giảm hiện tượng mưa trong thời kỳ mùa khô cũng được tìm thấy ở Myanma

Từ năm 1910 đến năm 2005, nhiệt độ hàng năm trung bình trên lục địa của Australia đã tăng khoảng 0,890C, chủ yếu là vào mùa đông và mùa xuân (Lga,

2009) [24] Nhiệt độ cực tiểu đã tăng lên đến 30% nhanh hơn so với nhiệt độ cực đại, đặc biệt là ở nửa phía bắc của lục địa Qua cùng thời kỳ, nhiệt độ cực đại ở phía nam Australia đã tăng khoảng 0,960C, nhiệt độ cực tiểu tăng khoảng 1,130C và trung bình tăng khoảng 0,960C Kể từ năm 1950, nhiệt độ trung bình phía nam Australia tăng khoảng 0,20C/1 thập kỷ Lượng mưa trên khắp nước Australia đã tăng nhẹ Đối với những vùng, ở đó lượng mưa đã tăng lên (phía tây bắc Australia)

có mưa nhiều hơn trong mùa hè hơn là mùa đông, có thể kết quả của sự tăng lên này

là do những hiện tượng mưa lớn và số ngày mưa, và những ảnh hưởng từ ô nhiễm xon khí trong khí quyển từ phía đông nam Châu Á Tuy nhiên, kể từ năm 1976 tần xuất và cường độ của hiện tượng El Niño cũng đã tăng lên và dẫn đến giảm lượng mưa dọc theo bờ biển phía đông của lục địa, chủ yếu là vào mùa hè và mùa thu

Mark New và cs (2005) [26] đã nghiên cứu và đưa ra những bằng chứng về

xu thế cực trị nhiệt độ ngày của 14 quốc gia trên khu vực miền Nam và Tây Phi trong giai đoạn 1961 - 2000 Giai đoạn này, trong khu vực đã xuất hiện số ngày và đêm lạnh cực trị giảm tương ứng là -3,7 và -6,0 ngày trên mỗi thập kỷ So với cùng thời kỳ, sự xuất hiện số ngày và đêm nóng cực trị tăng tương ứng là 8,2 và 8,6 ngày trên mỗi thập kỷ

Wei Ke và Chen Wen (2009) [35] đã nghiên cứu xu thế biến đổi của nhiệt độ cao cực trị trên phạm vi toàn Trung Quốc trong mùa hè Tác giả đã sử dụng bộ số liệu nhiệt độ không khí ngày cực đại từ 300 trạm trên lãnh thổ Trung Quốc trong giai đoạn 1958-2008, sự phân bố khí hậu của số ngày có nhiệt độ cao cực trị (nhiệt

độ cực đại cao hơn 350C) được tập trung nghiên cứu với xu thế dài hạn Kết quả cho thấy có xu thế giảm đáng kể ở trung tâm Trung Quốc và xu thế tăng lên ở miền Bắc

và miền Nam Trung Quốc Sự sụt giảm số ngày có nhiệt độ cao cực trị ở trung tâm Trung Quốc xảy ra chủ yếu trong giai đoạn đầu trước những năm 1980 và sự gia tăng đáng kể số ngày có nhiệt độ cao cực trị tại hầu hết các trạm là sau năm 1980 Tác giả còn cho rằng có khả năng tăng vọt số ngày có nhiệt độ cao cực trị tại hầu hết các trạm trên toàn Trung Quốc từ giữa những năm 1990, đặc biệt là ở miền

Qiang Zhang và cs (2009) [31] đã sử dụng bộ số liệu nhiệt độ cực đại/cực tiểu ngày để đánh giá sự biến đổi của nhiệt độ cực trị vùng Viễn Tây Trung Quốc giai đoạn 1960-2004 Kết quả nghiên cứu cho thấy: nhiệt độ cực thiểu có xu hướng tăng mạnh hơn so với nhiệt độ cực đại theo mùa; nhiều trạm cho thấy xu thế tăng lên đáng kể cả tần xuất và cường độ đối với nhiệt độ cực tiểu so với sự biến đổi của nhiệt độ cực đại; theo mùa nhiều trạm có xu thế giảm đáng kể dị thường nhiệt độ cực trị trong mùa hè và mùa đông hơn vào mùa xuân và mùa thu Nhiệt độ cực tiểu trung bình có xu thế tăng mạnh hơn nhiệt độ cực đại trong vùng; quá trình ấm lên ở vùng Viễn Tây Trung Quốc được đặc trưng chủ yếu bằng sự tăng lên đáng kể nhiệt

Trong 50 năm qua (1958 - 2007), nhiệt độ trung bình năm ở Việt Nam tăng lên khoảng từ 0,50C đến 0,70C, Nhiệt độ mùa đông tăng nhanh hơn nhiệt độ mùa hè

và nhiệt độ ở các vùng khí hậu phía Bắc tăng nhanh hơn các vùng khí hậu phía Nam Nhiệt độ trung bình năm của 4 thập kỷ gần đây (1961 - 2000) cao hơn trung bình năm của 3 thập kỷ trước đó (1931- 1960) Nhiệt độ trung bình năm của thập kỷ

1991 - 2000 ở Hà Nội, Đà Nẵng, thành phố Hồ Chí Minh đều cao hơn trung bình của thập kỷ 1931 - 1940 lần lượt là 0,80C; 0,40C và 0,60C Năm 2007, nhiệt độ trung bình năm ở cả 3 nơi trên đều cao hơn trung bình của thập kỷ 1931 - 1940 là 0,80C - 1,30C và cao hơn thập kỷ 1991 - 2000 là 0,40C - 0,50C (Bộ TNMT, 2008) [1]

Vào mùa đông, nhiệt độ tăng nhanh hơn cả là ở Tây Bắc Bộ, Đông Bắc Bộ, Đồng Bằng Bắc Bộ, Bắc Trung Bộ (khoảng 1,30C - 1,50C/50 năm) Nam Trung Bộ, Tây Nguyên và Nam Bộ có nhiệt độ tháng 1 tăng chậm hơn so với các vùng khí hậu phía Bắc (khoảng 0,60C - 0,90C/50 năm) Tính trung bình cho cả nước, nhiệt độ

mùa đông ở nước ta đã tăng lên 1,20C/50 năm Nhiệt độ tháng 7 tăng khoảng 0,30C

- 0,50C/50 năm trên tất cả các vùng khí hậu ở nước ta Nhiệt độ trung bình tăng 0,50C - 0,60C/50 năm ở Tây Bắc, Đông Bắc Bộ, Đồng bằng Bắc Bộ, Bắc Trung Bộ, Tây Nguyên và Nam Bộ còn mức tăng nhiệt độ trung bình năm ở Nam Trung Bộ thấp hơn, chỉ vào khoảng 0,30C/50 năm (BTNMT, 2012) [2]

Mức thay đổi nhiệt độ cực đại trên toàn Việt Nam nhìn chung dao động trong khoảng từ -30C đến 30C Mức thay đổi nhiệt độ cực tiểu chủ yếu dao động trong khoảng -50C đến 50C Xu thế chung của nhiệt độ cực đại và cực tiểu là tăng, tốc độ tăng của nhiệt độ cực tiểu nhanh hơn so với nhiệt độ cực đại, phù hợp với xu thế chung của biến đổi khí hậu toàn cầu (BTNMT, 2012) [2]

Nguyễn Viết Lành (2007) [8] đã phân tích các trung tâm khí áp ảnh hưởng đến Việt Nam để giải thích sự tăng lên của nhiệt độ trung bình trên một số trạm đặc trưng trong thời kỳ 1961-2000, kết quả cho thấy nhiệt độ trung bình trong thời kỳ này đã tăng lên từ 0,40C - 0,60C, nhưng xu thế tăng rõ rệt nhất xảy ra trong thập kỷ cuối và trong mùa đông, đặc biệt là trong tháng 1, mà nguyên nhân là do sự mạnh lên của cao áp Thái Bình Dương trong thời kỳ này

Phân tích số ngày nắng nóng trong từng thời kỳ trên lãnh thổ Việt Nam, Nguyễn Đức Ngữ (2009) [7] cho rằng, số ngày nắng nóng trong thập kỷ 1991 -

2000 nhiều hơn so với các thập kỷ trước, đặc biệt ở Trung Bộ và Nam Bộ

Lượng mưa mùa khô (tháng XI-IV) tăng lên chút ít hoặc thay đổi không đáng kể ở các vùng khí hậu phía Bắc và tăng mạnh mẽ ở các vùng khí hậu phía Nam Lượng mưa mùa mưa (tháng V-X) giảm từ 5 đến hơn 10% trên đa phần diện tích phía Bắc nước ta và tăng khoảng 5 đến 20% ở các vùng khí hậu phía Nam Xu thế diễn biến của lượng mưa năm tương tự như lượng mưa mùa mưa, tăng ở các vùng khí hậu phía Nam và giảm ở các vùng khí hậu phía Bắc Khu vực Nam Trung

Bộ có lượng mưa mùa khô, mùa mưa và lượng mưa năm tăng mạnh nhất so với các vùng khác ở nước ta, nhiều nơi đến 20% trong 50 năm qua (Bộ TNMT, 2012) [2]

Lượng mưa ngày cực đại tăng lên ở hầu hết các vùng khí hậu, nhất là trong

biến động mạnh xảy ra ở khu vực miền Trung Tồn tại mối tương quan khá rõ giữa

sự nóng lên toàn cầu và nhiệt độ bề mặt biển khu vực Đông xích đạo Thái Bình Dương với xu thế biến đổi của số ngày mưa lớn trên các vùng khí hậu phía Nam (Bộ TNMT, 2012) [2]

Số đợt không khí lạnh ảnh hưởng tới Việt Nam giảm đi rõ rệt trong hai thập

kỷ qua Tuy nhiên, các biểu hiện dị thường lại thường xuyên xuất hiện mà gần đây nhất là đợt không khí lạnh gây rét đậm, rét hại kéo dài 38 ngày trong tháng 1 và tháng 2 năm 2008 ở Bắc Bộ (Bộ TNMT, 2008) [1]

Hạn hán, bao gồm hạn tháng và hạn mùa có xu thế tăng lên nhưng với mức

độ không đồng đều giữa các vùng và các trạm trong từng vùng khí hậu Hiện tượng nắng nóng có dấu hiệu gia tăng rõ rệt ở nhiều vùng trong cả nước, đặc biệt là ở Trung Bộ và Nam Bộ (Bộ TNMT, 2012) [2]

Để xác định mức độ và xu thế biến đổi của nắng nóng Chu Thị Thu Hường

và cs (2010) [3] đã sử dụng số liệu nhiệt độ cực đại ngày tại 57 trạm quan trắc trên 7 vùng khí hậu Việt Nam Kết quả chỉ ra rằng, nắng nóng thường xuất hiện từ tháng 3 đến tháng 9 (ở các vùng từ Tây Bắc đến Nam Trung Bộ) và từ tháng 2 đến tháng 6 (ở vùng Tây Nguyên và Đồng Bằng Nam Bộ) Trong khi đó, nắng nóng gay gắt thường bắt đầu sau và kết thúc trước nắng nóng khoảng 1 tháng ở hầu hết các vùng khí hậu Trên lãnh thổ Việt Nam, nắng nóng xảy ra nhiều nhất ở vùng Bắc Trung

Bộ và có xu hướng giảm dần về phía bắc và phía nam của lãnh thổ Nắng nóng (Nắng nóng gay gắt) thường có biến động mạnh hơn ở những trạm và trong những tháng có số ngày Nắng nóng (Nắng nóng gay gắt) lớn Nắng nóng có xu thế tăng ở hầu hết các trạm trong thời kỳ 1961-2007 và tăng nhanh hơn trong thời kỳ 1991-

2007 ở các trạm thuộc vùng Đông Bắc, Đồng Bằng Bắc Bộ và Bắc Trung Bộ nhưng lại giảm xuống ở một số trạm thuộc vùng Tây Bắc, Tây Nguyên và Đồng Bằng Nam Bộ

Chu Thị Thu Hường và cs (2012) [4] cũng đã phân tích mối quan hệ giữa bức xạ sóng dài (OLR) với hiện tượng rét đậm và nắng nóng trên lãnh thổ Việt Nam Tác giả đã sử dụng chuỗi số liệu tái phân tích OLR của NCEP/NCAR thời kỳ

1961-2009 và chuỗi số liệu quan trắc nhiệt độ trung bình (Ttb) và nhiệt độ cực đại ngày tại 67 trạm trên lãnh thổ Việt Nam thời kỳ 1961-2007 Kết quả phân tích cho thấy, OLR biến đổi rất lớn vào lượng mây và nhiệt độ không khí bề mặt Vùng có lượng mưa càng lớn hoặc nhiệt độ không khí bề mặt càng nhỏ hoặc thỏa mãn cả hai thì OLR sẽ càng nhỏ và ngược lại Trong những năm El Nino, OLR thường lớn hơn trong các năm La Nina hay năm không có ENSO Hơn nữa, OLR càng lớn thì số ngày nắng nóng càng cao, số ngày rét đậm sẽ càng thấp và ngược lại Do đó trong các năm El Nino hoặc năm sau thời kỳ này, số ngày nắng nóng tăng mạnh (có thể tăng lên đến 2 lần so với trung bình), số ngày rét đậm lại giảm mạnh Ngược lại, số ngày nắng nóng giảm đi, số ngày rét đậm lại tăng lên rõ rệt trong các năm La Nina

Dựa trên số liệu nhiệt độ cực tiểu và cực đại ngày thu thập tại 58 trạm quan trắc khí tượng, Hồ Thị Minh Hà và cs (2009) [5] đã phân tích xu thế và mức độ biến đổi của nhiệt độ cực trị tuyệt đối bao gồm nhiệt độ cực tiểu và nhiệt độ cực đại của từng tháng trên 7 vùng khí hậu Việt Nam trong thời kỳ từ năm 1961 đến năm 2007 Kết quả nhận được cho thấy nhiệt độ cực tiểu tháng của Việt Nam tăng lên trung bình gần 0,90C/thập kỷ, nhanh hơn nhiều so với tốc độ ấm lên của nhiệt độ trung bình toàn cầu, trong khi nhiệt độ cực đại tháng giảm nhẹ khoảng 0,10C/thập kỷ Mức độ và xu thế biến đổi của nhiệt độ cực tiểu và nhiệt độ cực đại không đồng nhất trên toàn Việt Nam, khu vực biến đổi nhiều nhất là Tây Bắc Bộ Sự biến đổi của nhiệt độ cực trị, nhất là sự tăng nhanh của nhiệt độ cực tiểu tháng là nguyên nhân dẫn tới giảm số đợt rét đậm và tăng số đợt nắng nóng, hạn hán ở Việt Nam

Vũ Thanh Hằng và cs (2010) [10] trong nghiên cứu của mình đã sử dụng số liệu nhiệt độ trung bình ngày tại trạm ở các vùng khí hậu Việt Nam trong giai đoạn 1961-2007 Bộ số liệu này được sử dụng để xem xét sự biến đổi của hiện tượng rét đậm, rét hại Kết quả cho thấy số ngày rét đậm, rét hại ở hầu hết các trạm đều có xu thế giảm rõ rệt Sự biến đổi của hiện tượng này bị ảnh hưởng bởi sự tăng lên của nhiệt độ trung bình ở các vùng khí hậu cũng như sự thay đổi về vị trí và cường độ của áp cao lạnh lục địa Siberia

Ngô Đức Thành và cs (2012) [6] đã sử dụng phương pháp kiểm nghiệm phi tham số Mann-Kendall và phương pháp ước lượng xu thế của Sen để đánh giá xu thế biến đổi của 7 yếu tố khí tượng trên lãnh thổ Việt Nam, giai đoạn 1961-2007 Kết quả cho thấy nhiệt độ tăng rõ rệt trên toàn Việt Nam, trong đó nhiệt độ cực tiểu tăng nhanh hơn nhiệt độ cực đại ngày, đặc biệt trên khu vực Nam Trung Bộ và Tây Nguyên Lượng mưa giảm ở phía Bắc vĩ tuyến 17 và tăng lên ở phía Nam Tốc độ gió cực đại ngày thể hiện xu thể giảm khá rõ, đặc biệt là ở khu vực Nam Trung Bộ

Sự biến đổi của độ ẩm tương đối cực tiểu ngày không thể hiện rõ qui luật, trong khi

đó lượng bốc hơi tiềm năng có xu thế biến đổi rõ rệt, với mức tăng, giảm phụ thuộc vào từng vùng cụ thể

Phan Văn Tân và cs (2010) [9] đã ứng dụng mô hình khí hậu khu vực (RegCM, REMO và MM5CL) để dự tính điều kiện khí hậu cực đoan ở Việt Nam trong nửa đầu thế kỷ 21 Các yếu tố khí hậu cực trị và hiện tượng khí hậu cực đoan được lấy theo IPCC và cũng như các chỉ tiêu của Việt Nam cho thời kỳ 2000-2050 theo hai kịch bản A1B và A2 Các tác giả đã đưa ra các nhận định về dự tính cực trị khí hậu theo kịch bản phát thải A1B Cụ thể, chuẩn sai của mưa lớn (R50) có xu thế tăng nhẹ được dự tính tại vùng khí hậu B1 (0,1 ngày), ổn định tại B1 và B3, và giảm nhẹ tại N1 (-0,1 ngày) và B4-N2 (tương ứng là -0,4; -0,3 và -0,1 ngày) Chuẩn sai

về số ngày mưa lớn cục bộ theo chỉ tiêu của Việt Nam được dự tính xu thế giảm mạnh tại hầu hết các vùng khí hậu ngoại trừ vùng N2 tăng nhẹ (2%) Vùng N3 có

xu thế giảm mạnh nhất là -65% và vùng B3 giảm ít nhất (-18%) Các vùng B1-B2, B4-N1 có biên độ giảm Chuẩn sai của số ngày mưa lớn cục bộ trung bình trong 50 năm tương ứng là -47,1%, -46,1%, -3,4% và -25,4% Chuẩn sai của số đợt mưa lớn cục bộ có xu thế giảm tại tất cả các vùng khí hậu trong đó vùng N3 giảm mạnh nhất (-66,7%) và vùng N2 giảm ít nhất (-6,7%) Các vùng B1-N1 có biên độ giảm Chuẩn sai của số đợt mưa lớn cục bộ tương ứng là -47,2%; -43,7%; -16,8%; -34,8%

và -28,6%

Như vậy, qua tổng quan các nghiên cứu trong và ngoài nước về bài toán đánh giá tác động của biến đổi khí hậu đến cực trị và hiện tượng khí hậu cực đoan

có thể nhận thấy một số điểm sau: Nghiên cứu xác định mức độ, tính chất và xu thế biến đổi của các yếu tố và hiện tượng khí hậu cực đoan dựa trên các chuỗi số liệu quan trắc từ mạng lưới trạm khí tượng hoặc số liệu phân tích hoặc tái phân tích Ở đây chuỗi số liệu quan trắc hàng ngày là nền tảng Độ dài các chuỗi số liệu phụ thuộc vào khả năng sẵn có của từng nơi Phương pháp được ứng dụng chủ yếu là công cụ thống kê Kết quả nhận được chính là những bằng chứng về sự biến đổi của các yếu tố, hiện tượng khí hậu cực đoan và mối liên hệ giữa nó với sự biến đổi khí hậu toàn cầu

Trong vấn đề nghiên cứu mô phỏng các yếu tố và hiện tượng khí hậu cực đoan bằng các mô hình số, các mô hình toàn cầu (GCM) nói chung cũng như các

mô hình khu vực (RCM) được ứng dụng để tái tạo lại khí hậu hiện tại (trong những thập kỷ gần đây Các trường khí hậu sau khi được tái tạo bằng mô hình sẽ là cơ sở

để xác định các yếu tố và hiện tượng khí hậu cức đoan theo các kỹ thuật khác nhau Mục đích của những nghiên cứu này là nhằm đánh giá năng lực của các mô hình

Việc dự tính khí hậu tương lai và xây dựng các kịch bản biến đổi khí hậu nói chung, các yếu tố và hiện tượng khí hậu cực đoan nói riêng, dựa trên các kịch bản phát thải khí nhà kính là một trong những bài toán được các nhà khoa học và quản

lý quan tâm đặc biệt bởi tầm quan trọng của nó trong việc cung cấp thông tin cho vấn đề đánh giá biến đổi khí hậu, tác động của biến đổi khí hậu và xây dựng chiến lược, kế hoạch hành động ứng phó với BĐKH

Từ những vấn đề nêu trên, trong luận văn đã tiến hành so sánh kết quả mô phỏng mô hình CCAM cho các vùng khí hậu Việt Nam thời kỳ 1980-1999 Sử dụng

mô hình CCAM để đánh giá bước đầu sự biến đổi của một số yếu tố và hiện tượng cực trị: Tx35, Tm15, R50 và Rx5day cho 3 thời kỳ tương lai gần (2011-2040), giữa thế kỷ (2041-2070), cuối thế kỷ (2071-2100) Việc đành giá và mô phỏng cho tương lai sẽ được trình bày trong các chương tiếp theo của luận văn

CHƯƠNG 2 NGUỒN SỐ LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Nguồn số liệu

Xuất phát từ việc lựa chọn các yếu tố và hiện tượng khí hậu cực đoan trong khuôn khổ nghiên cứu của đề tài, số liệu sử dụng trong luận văn là số liệu quan trắc hàng ngày của các yếu tố nhiệt độ cực tiểu (Tm), nhiệt độ cực đại (Tx), nhiệt độ trung bình (Ttb) và lượng mưa cực đại (Rx) Nguồn số liệu được được khai thác từ mạng lưới trạm quan trắc khí tượng trên toàn lãnh thổ Việt Nam, độ dài chuỗi số liệu được chọn là

20 năm, từ năm 1980-1999 Căn cứ vào thực tế và để đảm bảo khối lượng công việc trong khuôn khổ của luận văn, với khoảng 170 trạm quan trắc khí tượng, khí hậu trên toàn quốc chỉ nên lựa chọn những trạm điển hình mang tính đại diện sao cho chúng phân bố khá đồng đều trên 7 vùng khí hậu Cụ thể danh sách trạm được lựa chọn trình bày trong bảng 2.1

Bảng 2.1 Danh sách trạm khí tượng được khai thác số liệu

cao Vùng Tây Bắc (B1)

Vùng Đông Bắc (B2)

4 Ninh Bình 105.983 20.250 2.0 11 Hải Dương 106.300 20.950 2.2

Vùng Bắc Trung Bộ (B4)

1 Thanh Hóa 105.783 19.750 5.0 8 Tuyên Hóa 106.017 17.883 27.1

3 Quảng Ngãi 108.800 15.117 7.2 9 Phan Rang 108.983 11.583 6.5

4 Vũng Tàu 107.083 10.367 4.0 9 Tân Sơn Hòa 106.667 10.817 9.0

2.2 Phương pháp nghiên cứu

2.2.1 Sơ lược về mô hình CCAM và miền tính cho Việt Nam

Công cụ được sử dụng để thực hiện trong luận văn này là mô hình bảo giác lập phương CCAM (Conformal-Cubic Atmospheric Model) CCAM được phát triển tại CSIRO, Úc CCAM có thể chạy như một mô hình toàn cầu; đầu ra của nó

có thể được sử dụng làm điều kiện biên và điều kiện ban đầu cho CCAM khi được cấu hình cho một khu vực nào đó Khi đó CCAM lại đóng vai trò là một mô hình khu vực

Sự phát triển của CCAM bắt đầu mạnh mẽ từ năm 1994, khi mà McGregor được biết về lưới bảo giác tại hội thảo tưởng niệm Andre Robert tổ chức tại Montreal vào tháng 10 Sau đó McGregor (2005) [27] đã thử nghiệm phương pháp

semi-Lagrangian cho lưới bảo giác lập phương Mô hình với các phương trình nguyên thủy đầy đủ sau đó được phát triển (McGregor và Dix, 2001) [28] Các phát triển về động lực mô hình và các tham số hóa vật lý hiện vẫn được tiếp tục, bao gồm cả việc mô phỏng theo dõi khí hậu, và các mô phỏng khí hậu khu vực

Mô hình CCAM có một số khác biệt cơ bản với những mô hình khí hậu khu vực và toàn cầu hiện tại Các mô hình khí hậu toàn cầu hiện nay thường sử dụng lưới dưới dạng kinh - vĩ độ bởi ưu điểm của loại lưới này là đơn giản và thống nhất với nhiều loại số liệu quan trắc cũng như số liệu dự báo từ các mô hình khác Bên cạnh đó, việc áp dụng các hệ phương trình, cũng như tham số hóa cũng dễ thực hiện hơn, thậm chí có thể áp dụng các tham số có sẵn từ các mô hình khác nhau Tuy nhiên, nhược điểm của các mô hình sử dụng lưới dạng này xuất hiện khi tính toán ở hai cực Có thể dễ dàng nhận thấy, từ xích đạo về cực, khoảng cách giữa hai kinh tuyến liên tiếp giảm dần (từ 112 km tại xích đạo, về 0 km tại cực) Điều này dẫn đến khi tính toán cho các miền tính gần cực, mô hình sẽ yêu cầu độ phân giải cao hơn, bước thời gian và thời gian tính toán lớn hơn hoặc sử dụng một phương pháp xử lý đặc biệt (IPCC, 2007) [20]

Để giải quyết vấn đề trên, một số phương pháp khác nhau đã được đề xuất Năm 1972, Sadourny đã đưa ra một dạng lưới dựa trên các phép chiếu từ khối lập phương lên hình cầu và đưa ra các phương trình nước nông tương ứng cho dạng lưới này Ở đây, Sadourny chiếu từ các mặt của khối lập phương về tâm hình cầu, tức là, ông đặt sáu mặt hình vuông giống nhau, có sẵn các đường ô lưới trực giao cách đều và các mặt này tiếp tuyến với hình cầu, sao cho tạo thành một khối lập phương bao quanh hình cầu, tâm của mặt trên và mặt dưới lần lượt trùng với hai cực của Trái Đất, sau đó chiếu các ô lưới trên các mặt đó theo hướng về tâm Trái Đất, cắt tại bề mặt Trái Đất (Hình 2.1)

Hình 2.1 Minh họa cho phép chiếu từ mặt lập phương về mặt cầu

Tuy nhiên, Sadoury cũng phát hiện các vấn đề gây nhiễu khi ông thêm vào các sai phân hữu hạn bậc thấp gần các biên của mỗi mặt Năm 1996, McGregor cho

ra đời một lưới tương tự và đã chứng minh rằng phương pháp bán Lagrange của ông cho phép giải quyết các vấn đề của Sadourny đối với thành phần bình lưu ngang Dạng lưới này có đặc điểm là mặc dù khi ở trên mặt lập phương, các đường lưới trực giao với nhau, nhưng khi chiếu lên mặt cầu thì tính trực giao bị mất đi Điều này tạo nên khó khăn cho các mục đích tính toán về bình lưu, nhưng hệ các phương trình nguyên thủy đầy đủ lại đơn giản hơn Năm 1996, Rančić và các đồng nghiệp

đã tìm ra giải pháp cho vấn đề này Họ đã sử dụng một phép chiếu tương tự của Sadourny (1972) từ các mặt của khối lập phương lên mặt cầu Sau đó, bằng trung bình của một ánh xạ bảo toàn góc và một phép chiếu lập thể, họ đã tạo ra một bộ các đường lưới trên mỗi mặt của mặt cầu trực giao với nhau ngoại trừ ở các đỉnh nơi chúng cắt nhau một góc bằng 1200 Lưới này được gọi là lưới bảo giác lập phương (Conformal-Cubic)

Bảng 2.2 Bước thời gian tích phân của CCAM

Độ phân giải nhỏ nhất của lưới Time step (sec)

Trên khu vực Việt Nam, miền tính và độ cao địa hình của mô hình CCAM được thể hiện trong hình 2.2 Cấu hình của mô hình trong các thí nghiệm trong luận văn này như sau: Theo chiều thẳng đứng mô hình gồm 18 mực σ với đỉnh tại mực

50 mb Miền tính mô hình gồm 121x121 điểm (theo hai chiều đông-tây và nam-bắc tương ứng) với tâm tại điểm có tọa độ 11.50N và 1080E Miền tính trải rộng từ 0 đến

300N và từ 90 đến 1200E Độ phân giải ngang là 25 km (0.25 độ) Mô hình được tích phân cho 2 kịch bản từ 00Z ngày 01 tháng 01 năm 2000 đến 23Z ngày 31 tháng

12 năm 2100 Ngoài ra, mô hình cũng thực hiện mô phỏng cho giai đoạn 1980-1999

để làm thời kỳ chuẩn (baseline) phục vụ cho mục đích so sánh

Hình 2.2 Miền tính và độ cao địa hình của CCAM

2.2.2 Sơ lược về kịch bản phát thải khí nhà kính A1B và A2

Trong luận văn này sẽ phân tích đánh giá kết quả dự tính đến năm 2100 từ đầu ra của mô hình CCAM theo 2 kịch bản phát thải khí nhà kính A1B và A2 Những hoạt động của con người trong vài thập kỷ gần đây đã làm tăng đáng kể nồng độ các khí nhà kính trong khí quyển, từ đó làm gia tăng nhiệt độ toàn cầu Sự phát thải khí nhà kính do hoạt động của con người được quyết định bởi nhiều yếu tố khác nhau, như sự tăng dân số, sự phát triển kinh tế - xã hội và tiến bộ khoa học kỹ thuật, v.v Do đó, nó có thể có những biến động lớn trong tương lai Với mục đích

hỗ trợ cho việc phân tích, đánh giá BĐKH và tác động của nó, tìm giải pháp thích ứng và giảm thiểu BĐKH, các kịch bản phát thải đã được ra đời Kịch bản phát thải

là một công cụ hữu hiệu để phân tích ảnh hưởng của các nhân tố lên tình trạng phát thải, từ đó đưa ra những “viễn cảnh” để lựa chọn cho tương lai

Như đã nói ở trên, trong luận văn này sẽ phân tích 2 kịch bản A1B và A2, của SRES (Special Report on Emissions Scenarios) Các kịch bản phát thải SRES gồm một tập 40 kịch bản phản ánh khá đa dạng khả năng phát thải khí nhà kính có thể xảy ra trong thế kỷ XXI và được tổ chức thành bốn họ kịch bản gốc: A1, A2,

cách thức sử dụng năng lượng cùng với những đặc điểm riêng như khả năng xây dựng và tương tác văn hóa, xã hội của các vùng trên thế giới Kịch bản gốc A1 mô

tả một thế giới tương lai với sự phát triển kinh tế rất nhanh, dân số thế giới tăng đạt đỉnh vào khoảng giữa thế kỷ 21 và giảm dần sau đó; các công nghệ mới phát triển nhanh và hiệu quả hơn Các đặc điểm nổi bật là sự tương đồng giữa các khu vực, sự tăng cường giao lưu về văn hóa, xã hội, sự thu hẹp khác biệt về thu nhập giữa các vùng Họ kịch bản A1 được phát triển thành 3 nhóm dựa trên các hướng phát triển của công nghệ trong hệ thống năng lượng.Trong đó, A1B là kịch bản cân bằng giữa các nguồn năng lượng (kịch bản phát thải trung bình) Trong khi đó, kịch bản gốc A2 (kịch bản phát thải cao) mô tả một thế giới rất không đồng nhất Các đặc điểm nổi bật là tính độc lập, bảo vệ các đặc điểm địa phương, dân số thế giới tiếp tục tăng, kinh tế phát triển theo định hướng khu vực, thay đổi về công nghệ và tốc độ tăng trưởng kinh tế tính theo đầu người chậm và riêng rẽ hơn so với các họ kịch bản khác

2.3 Lựa chọn yếu tố và hiện tượng khí hậu cực đoan trong phạm vi nghiên cứu của luận văn

Tại cuộc họp lần thứ 3 của IPCC vào năm 1998 (Houghton và cs, 2001) [18], Trung tâm Hadley đã thành lập một nhóm chuyên gia để đề xuất ra 27 chỉ số khí hậu cơ bản nên sử dụng trong nghiên cứu các cực trị khí hậu và BĐKH (Peterson và

cs, 2001) [30] Nói chung, 27 chỉ số này đã bao hàm ý nghĩa cực trị của các hiện tượng khí hậu cực đoan liên quan chủ yếu đến nhiệt độ và lượng mưa và có thể ứng dụng cho cả vùng nhiệt đới và ngoại nhiệt đới Trong phạm vi nghiên cứu của luận văn, tác giả đã lựa chọn một số chỉ số có thể xem là phù hợp với điều kiện thực tế ở Việt Nam để nghiên cứu sự biến đổi liên quan đến nhiệt độ và lượng mưa Các chỉ

số được xác định cho từng ô lưới mô hình Việc tính toán các chỉ số này sẽ được áp dụng tại từng điểm lưới

Ở Việt Nam, rét đậm, rét hại là hiện tượng thời tiết thường xảy ra vào những tháng mùa đông ở các vùng khí hậu phía bắc Sự xuất hiện rét đậm, rét hại có ảnh hưởng xấu đến sản xuất nông nghiệp và sức khỏe cộng đồng, đặc biệt đối với trẻ em

và người cao tuổi Thực tế cho thấy do hiện tượng rét đậm, rét hại mà nhiều năm việc gieo trồng bị đình trệ, thậm chí gây thiệt hại lớn, gia súc gia cầm bị chết hàng loạt do không kịp phòng chống, học sinh phải nghỉ học giữa chừng,…

Theo chỉ tiêu hiện đang được áp dụng tại Trung tâm dự báo khí tượng thủy văn trung ương, hiện tượng rét đậm, rét hại được xác định dựa trên nhiệt độ trung bình ngày (Ttb):

- Nếu Ttb ≤ 150C: Có rét đậm xuất hiện

- Nếu Ttb ≤ 130C: Có rét hại xuất hiện

Hiện tượng rét đậm, rét hại có thể kéo dài nhiều ngày, thành đợt, và có thể xuất hiện trên diện rộng Theo tiêu chuẩn hiện tại ở Trung tâm dự báo khí tượng thủy văn trung ương, khi xét cho một khu vực nào đó một đợt rét đậm (rét hại) được xem là xuất hiện nếu có từ một nửa số trạm trở lên trong khu vực đó có Ttb ≤150C (Ttb ≤130C), và xuất hiện từ hai ngày trở lên Một chuỗi ngày rét đậm có xen kẽ một ngày chưa đạt tiêu chuẩn rét đậm, nhưng trong ngày đó một nửa số trạm có Ttb xấp xỉ 150C (130C) vẫn được xem là một đợt rét đậm (rét hại) liên tục

Nắng nóng là hiện tượng thời tiết thường xảy ra về mùa hè trên hầu khắp mọi vùng khí hậu Việt Nam Cũng tương tự như rét đậm, rét hại, hiện tượng nắng nóng xuất hiện có tác động xấu tới sản xuất và đời sống

Theo chỉ tiêu hiện đang áp dụng tại Trung tâm dự báo khí tượng thủy văn trung ương, một đợt nắng nóng xuất hiện trên một khu vực nào đó nếu một nửa số trạm trở lên trong khu vực đó có Tx  350C và RH ≤ 55%, và xuất hiện từ hai ngày trở lên Một chuỗi ngày nắng nóng có xen kẽ một ngày chưa đạt tiêu chuẩn nắng nóng, nhưng trong ngày đó có ít nhất một nửa số trạm có Tx xấp xỉ 350C và RH ≤ 55% vẫn được xem là một đợt nắng nóng liên tục Nếu trong khu vực có nắng nóng xuất hiện mà ít nhất một phần ba số trạm có Tx  370C và RH ≤ 45%, (hoặc Tx 

390C) thì được xem là có nắng nóng gay gắt (hoặc đặc biệt gay gắt) Trong luận văn này, hiện tượng nắng nóng được xác định dựa trên chỉ tiêu Tx > 350C

Đặc trưng về mưa rất đa dạng như địa điểm mưa, thời điểm xuất hiện, thời

đoan người ta thường quan tâm đến cường độ mưa, được đặc trưng bởi hiện tượng mưa lớn Khái niệm mưa lớn cũng là một khái niệm tương đối Ở Việt Nam khi mưa đạt đến cường độ 25mm/ngày được xem là mưa vừa và 50mm/ngày thì được xem là mưa lớn các chỉ số này được ứng dụng tại Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Trung ương Trong trường hợp ở đây, khi mưa lớn được xem xét như là yếu tố khí hậu cực đoan thì biến lượng mưa ngày cực đại (Rx) sẽ là cơ sở để xác định

Tóm lại, các yếu tố và hiện tượng cực đoan được lựa chọn trong phạm vi nghiên cứu của luận văn:

- Nhiệt độ cực đại ngày (Tx);

- Nhiệt độ cực tiểu ngày (Tm);

- Số ngày trong tháng có nhiệt độ cực đại lớn hơn 350C (Tx35);

- Số ngày trong tháng có nhiệt độ cực tiểu nhỏ hơn 150C (Tm15);

- Lượng mưa 5 ngày liên tiếp cao nhất tháng (Rx5day);

- Số ngày trong tháng có lượng mưa ngày lớn hơn 50mm (R50)

CHƯƠNG 3 ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ MÔ PHỎNG CỦA MÔ HÌNH CCAM

CHO THỜI KỲ CHUẨN 1980-1999 Mục đích của chương này là đánh giá khả năng mô phỏng của mô hình CCAM cho khu vực Việt Nam trong thời kỳ chuẩn 1980-1999 Đầu ra của mô hình được nội suy về mạng lưới trạm và so sánh với số liệu quan trắc tại trạm và trên lưới Hai yếu tố khí hậu cơ bản được chú trọng xem xét đến là nhiệt độ và lượng mưa

3.1 So sánh với số liệu tái phân tích và phân tích

3.1.1 Đánh giá trường gió, nhiệt với số liệu ERA-40 và số liệu CCAM-toàn cầu

Như chúng ta đã biết, công việc dự báo thời tiết và nghiên cứu khí hậu không thể không có số liệu Tuy nhiên, có nhiều loại số liệu từ nhiều nguồn khác nhau như

số liệu vệ tinh, số liệu từ bóng thám không, số liệu radar, số liệu quan trắc từ các trạm bề mặt, số liệu từ tàu thủy và các nguồn số liệu khác Chúng được phân bố không đồng nhất trên toàn cầu đồng thời bản thân các số liệu này cũng ẩn chứa các loại sai số; và để phục vụ tốt cho công tác dự báo cũng như nghiên cứu các nhà khoa học đã tìm cách xử lý, làm trơn các số liệu này sao cho phù hợp với mọi khu vực trên toàn cầu Bộ số liệu tái phân tích ERA-40 (Uppala và cs 2005) [34] là một trong số các bộ số liệu đã được xử lý và có thể sử dụng làm đầu vào chuẩn cho các

mô hình trong công tác dự báo nghiệp vụ cũng như dùng để so sánh, kiểm tra, đánh giá với các bộ số liệu khác

Do đó, trong phần này tác giả tập trung phân tích và đánh giá trường gió, nhiệt với số liệu tái phân tích ERA-40 và số liệu CCAM toàn cầu và khu vực theo các mùa,

cụ thể như sau:

Để các đánh giá tập trung hơn, miền phân tích được lựa chọn trong giới hạn

từ 1000E đến 1200E và 50N đến 250N tại mực 850 mb Giới hạn của miền này bao quát khu vực Việt Nam và mở rộng về phía đông để đánh giá được tác động của các

hệ thống khí áp phần rìa áp cao Tây Bắc Thái Bình Dương

Trên các hình vẽ, trường gió được thể hiện dưới dạng véc tơ, với véc tơ đơn

vị là 10m/s Trong khi đó, trường nhiệt được hiển thị dưới dạng thang màu Đối với mỗi hình có 3 hình riêng biệt, trong hình trên cùng mô phỏng số liệu tái phân tích ERA-40, hình dưới bên trái là mô phỏng số liệu toàn cầu từ mô hình CCAM, hình dưới bên phải là mô phỏng số liệu chi tiết hóa động lực từ mô hình CCAM

Đối với mùa đông (Hình 3.1) trường nhiệt được hiển thị với thang bảng màu có giá trị từ 279 đến 2930K (tương ứng khoảng từ 6 đến 200C) Về cơ bản, các sản phẩm GCM-CCAM và RCM-CCAM có phân bố theo không gian của trường nhiệt độ và gió mực 850 mb khá phù hợp với số liệu tái phân tích ERA-40 Tuy nhiên, tồn tại một chút sai số về mặt giá trị trong các mô phỏng của CCAM Cụ thể: tác động của rìa áp cao phía bắc được thể hiện rõ trong GCM và RCM tuy nhiên sự lấn xuống của hệ thống áp cao không sâu như trong số liệu tái phân tích Điều này dẫn đến trên khu vực biển đông trong trường hợp của GCM và RCM thì gió đông là chủ đạo trong khi đó gió đông bắc lại là hướng gió chính theo số liệu của ERA-40 Tốc độ gió được mô phỏng khá tốt bởi CCAM, với tốc độ gió trong khoảng 8 đến 10m/s Nếu xét riêng cho khu vực Việt Nam thì CCAM mô phỏng tốt cả về hướng và tốc độ gió, đặc biệt ta có thể nhận thấy trên các khu vực Tây Nguyên, Nam Trung Bộ và Nam Bộ (với gió đông bắc là chủ đạo, phù hợp với số liệu quan trắc) Mặt khác, trường nhiệt cho thấy một số khác biệt đáng lưu ý với sự mô phỏng thiên dương của CCAM so với ERA-40 (khoảng 2 đến 30C) Có thể nhận thấy CCAM cho mô phỏng thiên dương cao ở phía bắc miền phân tích (khoảng 30C) trong khi sai khác này thấp hơn ở phía nam miền tính (chỉ khoảng 10C), khu vực gần xích đạo Bên cạnh đó, trên khu vực đất liền trên bán đảo Đông dương (tập chung trong vùng lãnh thổ của Thái Lan, Lào và Campuchia), đối với CCAM (cả trường hợp GCM và RCM) đều cho một vùng mô phỏng thiên dương cao hơn hẳn so với ERA-40 (khoảng hơn 30C) Sự khác biệt này có thể do sự chi tiết hóa địa hình của CCAM tuy nhiên cần có các nghiên cứu sâu hơn trước khi đi đến kết luận cụ thể

Hình 3.1 Nhiệt độ và trường gió mực 850mb trung bình các tháng mùa đông (DJF) giai đoạn 1980-1999 cho bởi số liệu tái phân tích ERA-40 (hình trên), số liệu toàn cầu từ mô hình CCAM (hình dưới bên trái) và số liệu chi tiết hoá động lực từ

CCAM (hình dưới bên phải)

Đối với mùa xuân (Hình 3.2) thì cách hiển thị đối với trường gió không có gì thay đổi so với hình 3.1 nhưng thang màu của trường nhiệt thay đổi từ 286 đến 3000K (tương ứng khoảng từ 13 đến 270C)

Sự sai khác của trường gió mô phỏng có thể nhận thấy rõ nét hơn so với mùa đông đặc biệt là trên khu vực đất liền Trong khi trên khu vực biển đông hướng gió và tốc độ gió được tái tạo tốt thì trên khu vực đất liền (phía tây bắc miền tính) lại cho sai khác lớn về hướng gió Gió tây và tây tây nam lấn át trên khu vực này trong mô phỏng của CCAM trong khi ERA-40 đa phần là gió nam và tây nam Tốc độ gió cũng lớn hơn khoảng 2 đến 3 m/s Trong trường hợp này, khi chi tiết hóa bởi CCAM-RCM sự khác biệt về trường gió so với quan trắc có phần nhỏ hơn so với CCAM-GCM Cũng trên khu vực này, trường nhiệt cho thấy sự khác biệt khá lớn (khoảng hơn 30C) đặc biệt là

(phận lục địa phía nam của Trung Quốc) Đến đây khi kết hợp cả trường gió và trường nhiệt giường như mô phỏng của CCAM trong cả hai trường hợp đều cho thấy có sự tác động một phần của rãnh áp thấp Nam Á lấn sâu hơn về phía đông, điều này không được nhận thấy trong số liệu quan trắc Tuy nhiên, từ khu vực Tây Nguyên, Nam Trung Bộ trở xuống thì CCAM mô phỏng khá tốt cho cả trường nhiệt lẫn trường gió (với chênh lệch khoảng 1 đến 20C và 1 đến 2 m/s) so với số liệu tái phân tích ERA-40

Hình 3.2 Nhiệt độ và trường gió mực 850mb trung bình các tháng mùa xuân (MAM) giai đoạn 1980-1999 cho bởi số liệu tái phân tích ERA-40 (hình trên), số liệu toàn cầu từ mô hình CCAM (hình dưới bên trái) và số liệu chi tiết hoá động lực

từ CCAM (hình dưới bên phải)

Đối với mùa hè (Hình 3.3) thì cách hiển thị đối với trường gió cũng không có gì thay đổi so với mùa đông và mùa xuân nhưng thang màu của trường nhiệt thay đổi từ

290 đến 2970K (tương ứng khoảng từ 17 đến 240C)

Đặc biệt, nhìn một cách tổng quát ta có thể thấy sự mô phỏng của CCAM trong mùa hè cho cả hai trường hợp (GCM và RCM) là tốt hơn cả so với các mùa Trường nhiệt và trường gió được mô phỏng rất phù hợp khi so sánh với số liệu tái phân tích

Áp thấp nóng phía tây được chi tiết hóa cao bởi CCAM, với trường gió tây và tây nam thịnh hành trong miền phân tích Tốc độ gió mô phỏng của CCAM có phần lớn hơn so với ERA-40, khoảng 2 đến 3 m/s Sự mô phỏng thiên dương của CCAM vẫn được nhận thấy trong trường nhiệt Đáng chú ý là khu vực miền Trung của Việt Nam CCAM-RCM cho mô phỏng thiên dương cao hơn rõ nét so với CCAM-GCM cũng như số liệu tái phân tích Điều này có thể do sự chi tiết hóa về địa hình trong CCAM-RCM, dẫn đến tăng hiệu ứng phơn phía đông của dãy Trường Sơn

Hình 3.3 Nhiệt độ và trường gió mực 850mb trung bình các tháng mùa hè (JJA)giai đoạn 1980-1999 cho bởi số liệu tái phân tích ERA-40 (hình trên), số liệu toàn cầu từ

mô hình CCAM (hình dưới bên trái) và số liệu chi tiết hoá động lực từ CCAM (hình

dưới bên phải)

Đối với mùa thu (Hình 3.4) thì cách hiển thị đối với trường gió cũng không có

gì thay đổi so với các mùa nhưng thang màu của trường nhiệt thay đổi từ 286 đến

2940K (tương ứng khoảng từ 13 đến 210C)

Hình 3.4 Nhiệt độ và trường gió mực 850mb trung bình các tháng mùa thu (SON)giai đoạn 1980-1999 cho bởi số liệu tái phân tích ERA-40 (hình trên), số liệu toàn cầu từ mô hình CCAM (hình dưới bên trái) và số liệu chi tiết hoá động lực từ

CCAM (hình dưới bên phải)

Trong mùa thu, sự khác biệt về diện của trường gió và trường nhiệt mô phỏng bởi CCAM so với ERA-40 có sự tương đồng so với mùa đông Cụ thể là sự lấn sâu của

hệ thống áp cao ở phía bắc không thể hiện rõ nét trong mô phỏng của CCAM Điều này được thể hiện qua trường gió đông yếu trong mô phỏng của CCAM so với trường gió đông bắc khá mạnh của ERA-40 ở phía bắc miền tính Vị trí trung bình của hệ thống áp cao trên biển đông cũng bị sai khác, có thể nhận thấy qua khác biệt của trường dòng trên khu vực này Tuy nhiên, nếu chỉ xét trên khu vực Việt Nam sự khác biệt về trường gió lại khá lớn Trường gió đông và đông bắc là chủ đạo trên khu vực miền bắc Việt Nam của ERA-40 không được tái tạo tốt mà thay vào đó là trường gió nam khá yếu do CCAM mô phỏng Sự khác biệt này có thể chấp nhận được do địa hình Việt Nam trải dài theo hướng bắc - nam lại nằm trong khu vực có sự giao tranh của nhiều hệ thống khí áp, đặc biệt trong mùa chuyển tiếp như mùa thu Cũng như mùa đông, trường nhiệt

cho sự mô phỏng thiên dương rõ nét trên khu vực đất liền (phía tây và tây bắc miền tính) CCAM-RCM cho mô phỏng thiên dương thấp hơn so với CCAM-GCM Mặt khác có khác biệt đáng chú ý là sự mô phỏng thiên âm của CCAM trên khu vực biển đông (phía đông và đông bắc miền tính) Sai số chỉ trong khoảng 1 đến 20C

Như vậy, qua phân tích cho các mùa ta nhận thấy rằng CCAM mô phỏng khá tốt trường gió và trường nhiệt cho cả miền tính cũng như cho khu vực Việt Nam tại mực 850 mb Nhìn chung, trong cả hai trường hợp (toàn cầu và khu vực) CCAM mô phỏng thiên dương trường nhiệt với sai số khoảng 2 đến 30C Sự chênh lệch trên khu vực Việt Nam rõ nét hơn trong các mùa đông và mùa xuân, trong đó mùa hè được mô phỏng tốt hơn cả Trường gió được tái tạo khá tốt với tốc độ gió chênh lệch không đáng

kể Tuy sự mô phỏng các hệ thống khí áp có sự sai khác đôi chút về vị trí và cường độ dẫn đến sai lệch về trường gió trên khu vực Việt Nam

3.1.2 So sánh với số liệu phân tích mưa và nhiệt APHRODITE

APHRODITE là dự án “Tích hợp đồng bộ dữ liệu mưa nghiệp vụ Châu Á hướng đến mục tiêu đánh giá tài nguyên nước” được hỗ trợ bởi Môi trường nghiên cứu

và Quỹ Phát triển Công nghệ của Bộ Môi trường Nhật Bản Mục tiêu của dự án là xây dựng bộ số liệu mưa ngày trên lưới với quy mô dài hạn từ số liệu quan trắc cho khu vực Châu Á Dự án APHRODITE đã phát triển các bộ dữ liệu về lượng mưa hàng ngày với độ phân giải 0.250 và 0.50 kinh vĩ cho khu vực Châu Á trong giai đoạn 1951-2007 (APHRO_MA/ME/RU_V1003R1) Các bộ số liệu chủ yếu được tạo ra từ nguồn số liệu thu thập được từ mạng lưới các trạm quan trắc bề mặt và các máy đo mưa Bên cạnh đó, dự án cũng đang phát triển và đưa ra bộ số liệu mưa ngày với độ phân giải 0.050 cho Nhật Bản (APHRO_JP_V1003R1) cho giai đoạn 1901-2008 Đây là phiên bản số liệu đầu vào được sử dụng để nghiên cứu mức độ biến đổi khí hậu, đặc biệt là với các hiện tượng cực đoan

a) Đối với trường nhiệt:

Việc đánh giá trường nhiệt được thực hiện cho giai đoạn 1980-1999, sử dụng

số liệu phân tích APHRODITE và kết quả mô phỏng của mô hình CCAM Kết quả mô

phỏng được chia ra đánh giá cho nhiệt độ trung bình năm và nhiệt độ trung bình của các mùa (Hình 3.5 và 3.6)

Tiến hành so sánh nhiệt độ trung bình năm của APHRODITE và CCAM (Hình 3.5a và 3.6a) cho thấy mô hình CCAM cho kết quả mô phỏng thiên cao hơn trên các khu vực phía Bắc, đặc biệt là trên khu vực Đồng Bằng Bắc Bộ và Bắc Trung Bộ

Từ khu vực Nam Trung Bộ trở vào mô hình CCAM đã tái tạo trường nhiệt khá phù hợp với số liệu APHRODITE, đặc biệt là khu vực Nam Bộ Mức độ sai số nhỏ khoảng 1-20C

Đối với mùa xuân (Hình 3.5b và 3.6b) cho thấy có sự sai số đáng kể của nhiệt

độ giữa số liệu APHRODITE và CCAM Có sự trái ngược về xu thế sai số giữa miền Bắc và miền Nam Trên khu vực miền Bắc (từ Bắc Trung Bộ trở ra) mô hình có xu hướng mô phỏng cao hơn so với APHRODITE, mức độ chênh lệch về nhiệt độ cũng đáng kể, đặc biệt là trên khu vực Đồng Bằng Bắc Bộ và Bắc Trung Bộ (khoảng 4-60C) Trái ngược với miền Bắc, mô phỏng của CCAM lại cho kết quả thấp hơn so với số liệu quan trắc trên khu vực phía Nam (từ Nam Trung Bộ trở vào), mức độ chênh lệch khoảng 2-30C

Đối với mùa hè (Hình 3.5c và 3.6b) cho thấy mô hình CCAM đã mô phỏng rất phù hợp sự phân bố của trường nhiệt độ trên tất cả các khu vực Mức độ chênh lệch giữa kết quả mô phỏng của mô hình và số liệu quan trắc là rất nhỏ Đối với mùa thu (Hình 3.5d và 3.6d) thì mô hình cũng tái tạo khá tốt trường nhiệt trên hầu hết các khu vực, mức độ chênh lệch giữa CCAM và APHRODITE khoảng 1-20C Vào mùa đông, mô hình đã tái tạo được khu vực nhiệt độ thấp (dưới 200C) trên khu vực phía Bắc của Việt Nam Đồng thời sự trái ngược về xu thế sai số giữa miền Bắc và miền Nam cũng xảy ra đối với mùa đông (Hình 3.5e và 3.6e), vào mùa này mô hình lại cho mô phỏng cao hơn trên khu vực miền Bắc và thấp hơn trên khu vực miền Nam Mức độ chênh lệch giữa mô hình và số liệu quan trắc trên cả 2 miền khoảng 1-20C

Nhìn chung, nhiệt độ trung bình năm đã được mô hình mô phỏng khá phù hợp với số liệu quan trắc Mùa hè và mùa thu, mô hình tái tạo khá phù hợp trường nhiệt trên hầu hết các khu vực Trong mùa xuân và mùa đông nhiệt độ mô phỏng sai lệch nhiều