Thông tin tài liệu
Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất Môi trường, Tập 32, Số 3S (2016) 116-121 Đánh giá ảnh hưởng mực nước biển dâng biến đổi khí hậu đến mực nước triều ven biển miền Trung Vũ Công Hữu*, Nguyễn Minh Huấn, Nguyễn Thị Trang, Phùng Quốc Trung Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN, 334 Nguyễn Trãi, Hà Nội, Việt Nam Nhận ngày 08 tháng năm 2016 Ch nh s a ngày 26 tháng năm 2016; Chấp nhận đăng ngày 16 tháng 12 năm 2016 Tóm tắt: Ảnh hưởng biến đổi khí hậu thường đánh giá dựa kịch biến đổi khí hậu tương lai biểu qua biến động nhiệt độ khơng khí, lượng mưa, mực nước biển dâng tác động khác (UNEP, 2009) Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng mực nước biển dâng đến mực nước triều vùng ven biển miền Trung Mơ hình mơ thủy triều cho khu vực biển miền Trung áp dụng với kịch nước dâng Kết tính toán cho thấy dao động thủy triều biến đổi rõ nét với vùng có biên độ lớn phía bắc miền Trung Tại vùng này, mực nước biển tăng biến đổi khí hậu làm cho biên độ dao động tăng lên làm chậm pha dao động Tại vùng phía nam miền Trung, biên độ triều lại giảm Kết nghiên cứu có ý nghĩa tham khảo cho nhà nghiên cứu, quản lý kỹ thuật quan tâm đến mực nước tổng cộng tương lai địa phương miền Trung Từ khóa: Biến đổi khí hậu, nước biển dâng, thủy triều miền Trung Mở đầu Nguyên nhân gây tượng trái đất ấm lên đại đa số nhà khoa học trí việc tăng hàm lượng khí CO2 loại khí thải gây hiệu ứng nhà kính hoạt động người gây bầu khí trái đất Bên cạnh vấn đề gia tăng nhiệt độ hiệu ứng nhà kính cịn liên quan đến giai đoạn nóng lên trái đất hoạt động nội có tính chu kỳ lịch s hình thành phát triển trái đất [2] Cả hai nguyên nhân có sở thực tế chúng tác động gây tình trạng trái đất nóng lên nay, chu kỳ nóng ấm trái đất mang tính nội sinh ngoại sinh tự nhiên đẩy nhanh, trở nên nghiêm trọng tác động khí thải hiệu ứng nhà kính Biến đổi khí hậu (BĐKH) toàn cầu biểu bốn yếu tố thay đổi nhiệt độ; dâng cao mực nước biển, thay đổi lượng mưa tượng thời tiết cực đoan Trong yếu tố này, thay đổi nhiệt độ trung bình tồn cầu theo xu ngày tăng thước đo phổ biến thực trạng khí hậu tồn cầu dâng cao mực nước biển yếu tố nguy hại lâu dài [1] Biến đổi khí hậu toàn cầu Liên hiệp quốc quan tâm, thể việc đưa Nghị định thư Kyoto (1997) nhằm giảm thiểu khí thải gây hiệu ứng nhà kính đẩy nhanh tốc độ nóng lên khí hậu tồn cầu _ Tác giả liên hệ ĐT: 84-633041948 Email: vuconghuu80@gmail.com 116 Phương pháp mơ ADCIRC (Advanced Circulation Model) mơ hình số trị phát triển để giải hệ phương trình chuyển động chất lỏng trái đất quay, s dụng xấp x thủy tĩnh xấp x Boussinesq, hệ phương trình rời rạc hóa khơng gian s dụng phương pháp phần t hữu hạn, rời rạc hóa theo thời gian s dụng phương pháp sai phân hữu hạn [3] Vĩ Cho đến nay, nghiên cứu dự đoán dâng cao mực nước biển (NBD) tăng lên – 1m kỷ 21, ba yếu tố đề cập bao gồm: (i) tượng dãn nở nhiệt đại dương; (ii) tan băng Greenland Nam cực; (iii) thay đổi khả giữ nước đất liền [2] Việt Nam có bờ biển dài 3.260km, triệu km2 lãnh hải 3000 đảo gần bờ hai quần đảo xa bờ, nhiều vùng đất thấp ven biển Các khu vực hàng năm phải chịu ngập lụt nặng nề mùa mưa hạn hán, xâm nhập mặn mùa khô Việt Nam nước bị ảnh hưởng nghiêm trọng dâng cao mực nước biển, đa số ảnh hưởng tác động đến đồng sông Hồng đồng sông C u Long, phần lớn dân cư Việt Nam hoạt động kinh tế nằm vùng đồng hai sông BĐKH nước biển dâng làm trầm trọng thêm tình trạng nói trên, làm tăng diện tích ngập lụt, gây khó khăn cho nước, tăng xói lở bờ biển, nhiễm mặn nguồn nước ảnh hưởng đến sản xuất nông nghiệp nước sinh hoạt, gây rủi ro lớn cơng trình ven biển đê biển, đường giao thông, bến cảng nhà máy, đô thị khu dân cư ven biển Mực nước biển dâng nhiệt độ nước biển tăng ảnh hưởng đến hệ sinh thái biển ven biển, gây nguy rạn san hô rừng ngập mặn, ảnh hưởng tới tảng sinh học cho hoạt động khai thác nuôi trồng thủy sản ven biển Các kịch biến đổi khí hậu lựa chọn hai mức cao thấp tham khảo từ Kịch biến đổi khí hậu cho Việt Nam Bộ TN&MT công bố năm 2012 117 độ V.C Hữu nnk / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất Môi trường, Tập 32, Số 3S (2016) 116-121 Kinh độ Hình Trường độ sâu khu vực tính tốn Miền quan tâm khu vực biển miền Trung, nhiên mô hình ADCIRC thiết lập cho khu vực Biển Đơng với đặc điểm sau: Địa hình nghiên cứu thu thập từ nguồn số liệu địa hình Bộ Tư lệnh Hải quân với tỷ lệ khác nhau: 1/25.000, 1/50.000, 1/100.000, 1/200.000, 1/500.000 1/1000.000 Những khu vực khơng có số liệu bổ sung số liệu địa hình tồn cầu GEBCO30 Anh với số liệu độ sâu s dụng hệ quy chiếu mực nước biển trung bình (hình 1) Lưới tính phần t tam giác xây dựng theo phương pháp chia lưới tự động (Scalar paving density) với phần t có kích thước cạnh nhỏ 200m vùng ven bờ biển, độ lớn phần t biến đổi t lệ với vận tốc lan truyền sóng trọng lực Các điều kiện biên tương tác với khí ứng suất bề mặt thống (gió và/hoặc ứng suất phát xạ sóng) áp suất khí khơng xét tới mơ Q trình truyền triều xây dựng phương pháp mơ hình số trị dựa hệ phương trình thủy động lực phi tuyến hypecbolic với điều kiện biên hỗn hợp: điều kiện không thấm biên cứng dao động mực nước biên lỏng xác định từ số điều hịa thủy triều tồn cầu với độ phân giải thấp, 118 V.C Hữu nnk / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất Môi trường, Tập 32, Số 3S (2016) 116-121 nghiên cứu s dụng số điều hịa tồn cầu với độ phân giải 15’x15’ C Le Provost [4] mơ hình ADCIRC 2DDI (2000) s dụng để tính tốn lan truyền sóng triều Kết dao động mực nước tồn lưới tính phân tích xác định giá trị pha biên độ số điều hồ sóng triều (O1, K1, P1,Q1, M2, N2, K2, S2) lưới với độ phân giải 2’ x 2’ kinh vĩ Từ kết tính tốn mơ hình, chuỗi số liệu mực nước 365 ngày lưu giữ toàn lưới tính khu vực miền Trung phân tích phương pháp bình phương tối thiểu để xác định giá trị số điều hoà sóng triều (O1, K1, P1, Q1, M2, N2, K2, S2) Kết so sánh đối chứng cho thấy sai số trung bình biên độ sóng triều 5.8cm với hệ số tương quan R2 = 0.8249 giá trị pha 9.11o R2 = 0.8918 Kết trình bày [5] Việc hiệu ch nh mơ hình cho phép lựa chọn tham số sau: Model type: 2DDI; Cold start; Coriolis option variable; Finite amplitude terms; Wetting/drying; Advective terms; Time derivative terms; Solver type Iterative JCG; Wave continuity: 0.01; Lateral viscosity: 6.8 m2/s; friction coefficient: 0.0025 Các tham số lựa chọn kết tính tốn hiệu ch nh kiểm chứng kết mơ hình giá trị mực nước trạm hải văn ven bờ Để đánh giá tác động trình dâng cao mực nước biến đổi khí hậu tồn cầu đến biến đổi mực nước thủy triều, nghiên cứu s dụng kịch nước biển dâng hai trường hợp nước dâng cực tiểu cực đại tương ứng với kịch phát thải cao phát thải thấp Bộ TN&MT năm 2012 xây dựng cho vùng biển Việt Nam Mơ hình ADCIRC 2DDI s dụng để tính tốn lan truyền sóng triều với hai kịch nước biển dâng cho Biển Đông kịch phát thải thấp (kịch B1 – mực nước trung bình dâng thêm 0.5m) kịch phát thải cao nhóm kịch phát thải cao (kịch A1FI- mực nước trung bình dâng thêm 1.0m) Sự gia tăng mực nước nước biển đươc xét tương ứng với gia tăng độ sâu biển Kết dao động mực nước toàn lưới tính phân tích để xác định thay đổi giá trị pha biên độ tác động tượng dâng cao mực nước biển trung bình làm thay đổi độ sâu khu vực tính tốn tương ứng với kịch phát thải khí nhà kính lựa chọn để xây dựng kịch nước biển dâng cho Việt Nam Kết nghiên cứu Kết tính tốn cho thấy dao động thủy triều biến đổi rõ nét với vùng có biên độ lớn phía bắc miền Trung (tính từ trạm Sơn Trà phía bắc) Ở vùng biên độ lớn mực nước biển tăng biến đổi khí hậu làm cho biên độ dao động tăng lên làm chậm pha dao động Tại vùng phía nam miền Trung (tính từ trạm Sơn Trà phía nam), biên độ triều thu hẹp lại không tuân theo quy luật biến đổi ảnh hưởng hệ số ma sát Tại khu vực Quy Nhơn lên phía bắc, mực nước cực đại dâng cao lên mực nước biển trung bình dâng cao biến đổi khí hậu Tại khu vực từ Quy Nhơn xuống phía nam, mực nước cực đại hạ thấp mức độ biến đổi tuyệt đối nhỏ so với khu vực phía bắc Tại khu vực Sơn Trà lên phía bắc, mực nước cực tiểu hạ thấp mực nước biển trung bình dâng cao biến đổi khí hậu Hình So sánh mực nước cao V.C Hữu nnk / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất Môi trường, Tập 32, Số 3S (2016) 116-121 Hình So sánh mực nước thấp phương án trạm Tại khu vực Sơn Trà xuống phía nam, mực nước cực tiểu dâng cao mức độ biến đổi nhỏ so với khu vực phía bắc mực nước biển trung bình dâng cao biến đổi khí hậu Như vậy, dao động thủy triều biến đổi rõ nét với vùng có biên độ lớn phía bắc miền Trung (từ trạm Sơn Trà phía bắc) Ở vùng biên độ lớn mực nước biển tăng biến đổi khí hậu làm cho biên độ dao động thủy triều tăng lên làm chậm pha dao động Tại vùng phía nam miền Trung (tính từ trạm Sơn Trà phía nam), biên độ triều suy giảm không tuân theo quy luật biến đổi tương ứng Các sóng bán nhật triều M2, S2, N2, K2 nhạy cảm tác động NBD Tại phía Nam Đà Nẵng, biên độ sóng triều có xu tăng Ngược lại, sóng nhật triều K1, O1, P1, Q1 không nhạy cảm với NBD khu vực phía nam Đà Nẵng nhạy cảm khu vực phía bắc Đà Nẵng Trong điều kiện nước biển dâng, điểm vô triều khu vực Thuận An có xu dịch chuyển lên phía bắc, dịch chuyển điểm vô triều tác động NBD quán với thay đổi bước sóng sóng triều cộng hưởng vùng thềm lục địa, thủy triều sóng nước nơng lan truyền với vận tốc C = (gh)1/2, độ sâu (h) tăng lên mô với kịch nước biển dâng, sóng thủy triều lan truyền nhanh khu vực Do tần số sóng (f) giữ nguyên nên bước sóng tăng theo t lệ với h1/2, với biến động nhỏ vị trí điểm vô triều cho thấy biến động lớn biên độ thủy triều Sự biến động vận tốc pha sóng triều gây biến động chậm pha kết tính tốn mơ Do NBD, tỷ lệ ảnh hưởng sóng bán nhật triều dao động mực nước ngày tăng, khuynh hướng bán nhật triều hóa chế độ triều diễn dẫn đến thay đổi chế độ triều Hiện tượng tiêu tán lượng thủy triều ma sát phụ thuộc vào độ sâu ảnh hưởng tới động lực thủy triều, đặc biệt vùng nước nông, so sánh biến động biên độ sóng triều từ kết tính tốn tương ứng với kịch NBD cho thấy biến động lớn biên độ vùng nước nơng có biến động độ sâu NBD Sự biến động tăng lên nhỏ bước sóng thủy triều phát sinh độ sâu tăng lên ảnh hưởng tới đặc điểm thủy triều vùng c a sơng vùng vũng vịnh, có nhiều c a sông vũng vịnh khu vực với độ dài đặc trưng (L) gần với độ lớn ¼ độ dài sóng triều bị cộng hưởng dao động, vận tốc sóng triều tăng lên với NBD, đặc trưng độ dài vũng vịnh không thay đổi, chu kỳ dao động có xu tiến gần tới chu kỳ tạo tượng cộng hưởng 1Bảng Mực nước lớn nhỏ phương án trạng (HT) phương án A1FI với mực nước biển dâng 1m Tên trạm Hiện trạng 119 Mực nước biển dâng 1m Cực tiểu (m) Cực đại (m) Cực tiểu (m) Cực đại (m) Cồn Cỏ -0.770 0.827 -0.865 0.938 Thuận An Sơn Trà -0.604 -0.666 0.700 0.539 -0.681 -0.655 0.787 0.587 Quy Nhơn -1.033 0.760 -0.990 0.748 Nha Trang -1.064 0.764 -1.020 0.757 120 V.C Hữu nnk / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất Môi trường, Tập 32, Số 3S (2016) 116-121 Các kết đánh giá ảnh hưởng biến đổi khí hậu mực nước vùng ven bờ miền Trung có tính đến tác động NBD tương lai với thủy triều mơ hình số cho thấy phụ thuộc độ xác mơ thủy triều với địa hình đáy biển, u cầu lưới tính tốn cần phải có độ phân giải mịn ¼ độ kinh vĩ Đánh giá đầy đủ tác động NBD quan trọng biến động biên độ thủy triều có quan hệ mật thiết với độ lớn mực nước cực trị khu vực trực tiếp tác động tăng giảm biên độ sóng triều, gián tiếp thơng qua tương tác sóng triều nước dâng bão, biến động mực nước cực trị ảnh hưởng đến mực nước thiết kế tương ứng dạng cơng trình bảo vệ bờ phịng tránh lũ lụt Kết luận Biến đổi khí hậu khiến cho mực nước biển trung bình có xu tăng lên Sự gia tăng mực nước nước biển đươc xét tương ứng với gia tăng độ sâu biển Mơ hình ADCIRC 2DDI cho phép đánh giá tốt biến động dao động thủy triều, phân triều mực nước biển dâng Kết mơ hình phân bố theo thời gian không gian mực nước triều Các kết nghiên cứu có ý nghĩa tham thảo nghiên cứu biến đổi khí hậu ảnh hưởng đến dao động thủy triều cho địa phương ý nghĩa tham khảo cho việc nghiên cứu mực nước tổng hợp theo kịch biến đổi khí hậu Lời cảm ơn Nghiên cứu tài trợ Trường Đại học Khoa học Tự nhiên đề tài mã số TN.16-21 đề tài QGTĐ.13.09 Các tác giả xin cảm ơn tài trợ Tài liệu tham khảo [1] Bộ TN-MT (2012) Kịch biến đổi khí hậu, nước biển dâng cho Việt Nam [2] IPCC, 2007 Climate Change 2007: Impacts, Adaptation and Vulnerability Contribution of Working Group II to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Parry, Martin L., Canziani, Osvaldo F., Palutikof, Jean P., van der Linden, Paul J., and Hanson, Clair E (eds.)] Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom, 1000 pp [3] R.A Luettich, JR and J.J Westerink A (Parallel) Advanced Circulation Model for Oceanic, Coastal and Estuaries Waters, University of Notre Dame, 2000 [4] C Le Provost, M.L Genco,F Lyard, P.Vincent, P.Cenceill, Spectroscopy of the world ocean tides from a hydrodynamic finite element model, Journal of Geophysical Research 99 (C12), 24,777-24,797(1994) [5] Nguyễn Minh Huấn Xây dựng liệu số điều hòa thủy triều phân bố không gian vùng biển miền Trung Việt Nam Tạp chí ĐHQG: Khoa học Tự nhiên Công nghệ, Tập 31, số 3S (2015), 157-166 V.C Hữu nnk / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất Môi trường, Tập 32, Số 3S (2016) 116-121 121 Assessing the Impact of Mean Sea Level Rise Caused by Climate Change on the Tidal Water Level of Coastal Central Vietnam Vu Cong Huu, Nguyen Minh Huan, Nguyen Thi Trang, Phung Quoc Trung VNU University of Science, 334 Nguyen Trai, Hanoi, Vietnam Abstract: The impacts of climate change is often accessed based on climatic variation scenarios in the future and is expressed as the fluctuations of air temperature, precipitation, mean sea level rise and other climate impacts (UNEP, 2009) This research evaluated the effect of mean sea level rise on tidal water level along the Central Vietnam sea region Tidal simulation model has been applied for the scenario of mean sea level rise causing by climate change Calculation results shown that tidal oscillation is clearly affected on large amplitude in north subareas of Central Vietnam In these subareas, mean sea level rise due to climate change makes the increasing on the tidal level amplitude and delaying of oscillation phase but in the south subarea of Central Vietnam the tidal amplitude decreased The research results should have meaningful reference for researchers, managers and technicians when interesting in the total water level in the future at the coastal locals of Central Vietnam Keywords: Climate change, waer level rise, tide of Central Vietnam ... mô hình giá trị mực nước trạm hải văn ven bờ Để đánh giá tác động q trình dâng cao mực nước biến đổi khí hậu toàn cầu đến biến đổi mực nước thủy triều, nghiên cứu s dụng kịch nước biển dâng hai... sóng triều nước dâng bão, biến động mực nước cực trị ảnh hưởng đến mực nước thiết kế tương ứng dạng cơng trình bảo vệ bờ phịng tránh lũ lụt Kết luận Biến đổi khí hậu khiến cho mực nước biển trung. .. độ triều thu hẹp lại không tuân theo quy luật biến đổi ảnh hưởng hệ số ma sát Tại khu vực Quy Nhơn lên phía bắc, mực nước cực đại dâng cao lên mực nước biển trung bình dâng cao biến đổi khí hậu
Ngày đăng: 17/03/2021, 20:14
Xem thêm:
