Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất Môi trường, Tập 34, Số 1S (2018) 26-32 Xây dựng kịch biến đổi khí hậu cho Thành phố Hồ Chí Minh Mai Văn Khiêm* Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn Biến đổi khí hậu, 23/62 Nguyễn Chí Thanh, Đống Đa, Hà Nội Nhận ngày 30 tháng 11 năm 2018 Chỉnh sửa ngày 10 tháng 12 năm 2018; Chấp nhận đăng ngày 25 tháng 12 năm 2018 Tóm tắt: Bài báo trình bày kết nghiên cứu xây dựng kịch biến đổi khí hậu cho khu vực Thành phố Hồ Chí Minh dựa kịch BĐKH Việt Nam công bố năm 2016 Bộ Tài Nguyên Môi Trường Bốn mô hình khí hậu khu vực độ phân giải cao bao gồm CCAM, clWRF, PRECIS, RegCM áp dụng để tính tốn chi tiết hóa kết mơ hình khí hậu toàn cầu Kết cho thấy, nhiệt độ trung bình năm Thành phố Hồ Chí Minh tương lai có xu tăng lên so với thời kỳ sở 1986 - 2005, mức tăng phụ thuộc vào kịch RCP Đến cuối kỷ, nhiệt độ trung bình năm Thành phố Hồ Chí Minh có mức tăng khoảng 1,7÷1,9°C theo kịch RCP4.5 3,2÷3,6°C theo kịch RCP8.5 Trong đó, lượng mưa năm Thành phố Hồ Chí Minh có xu tăng hầu hết thời kỳ theo hai kịch RCP Đến cuối kỷ, lượng mưa năm Thành phố Hồ Chí Minh tăng phổ biến từ 15 đến 25% theo kịch RCP4.5 20-25% theo kịch RCP8.5 Lượng mưa năm khu vực ven biển tăng nhiều so với khu vực sâu đất liền Từ khóa: Kịch biến đổi khí hậu, Thành phố Hồ Chí Minh Mở đầu trọng, đầu vào cho mơ hình đánh giá tác động, từ xây dựng kế hoạch ứng phó với BĐKH Điều khoản 4.1 4.8 Công ước khung Liên Hợp quốc BĐKH (UNFCCC) quy định tất thành viên buộc phải đánh giá tổn hại BĐKH chuẩn bị thông báo quốc gia Trước hết đánh giá tổn hại thông qua ước lượng tác động BĐKH xây dựng dựa kịch khí hậu tương lai Cho nay, IPCC thực lần xây dựng cập nhật kịch BĐKH thông qua lần báo cáo đánh giá biến đổi khí hậu: Lần thứ vào năm 1990 Theo Ban liên Chính phủ biến đổi khí hậu (IPCC), kịch biến đổi khí hậu (BĐKH) giả định có sở khoa học tính tin cậy tiến triển tương lai mối quan hệ phát triển kinh tế - xã hội, phát thải khí nhà kính (KNK), BĐKH mực nước biển dâng Kịch BĐKH sở khoa học quan Tác giả liên hệ ĐT.: 84-902222041 Email: maikhiem77@gmail.com https://doi.org/10.25073/2588-1094/vnuees.4332 26 M.V Khiêm / Tạp ạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất Môi trường, ờng, Tập 34, Số 1S (2018) 26-32 [1], lần thứ hai vào năm 1995 [2], [ lần thứ ba vào năm 2001 [3], lần thứ tư vào năm 2007 [4] [4 lần gần làà báo cáo lần l thứ năm (AR5) năm 2013 [5] ] Các kịch k BĐKH IPCC xây dựng dựa tr mơ hình động lực tồn cầu ầu (GCM) có độ phân giải tương đối thơ (khoảng 100 - 600km) nên khó có thểể sử dụng trực tiếp sản phẩm mơ hình h cho khu vực nhỏ mà cần ần thực bước b chi tiết hóa đánh giá trước ớc sử dụng Ở Việt Nam, có nhiều ều kết nghiên nghi cứu công bố ố kịch biến đổi khí hậu Năm 1994, Việt Nam đưa kịch k biến đổi ổi khí hậu khn khổ báo cáo biến đổi ổi khí hậu châu Á Ngân hàng h phát triển châu Á Năm 2003, kịch ịch biến đổi khí hậu xây dựng cơng bố ố cho Thông báo Việt Nam cho Công ước khung Liên Hợp ợp Quốc biến đổi khí hậu năm [6],… Năm 2009, Bộ Tài ài nguyên Môi trường trư công bốố “Kịch biến đổi khí hậu, h nước biển dâng cho Việt Nam” sở tổng hợp thông tin ngồi nước ớc biến đổi khí hậu ậu [7] Mức độ chi tiết kịch năm 2009 giới hạn cho vùng ùng khí hậu h dải ven biển ển Việt Nam để kịp thời phục vụ Bộ, ngành địa phương thực ực Chương Ch trình mục tiêu quốc ốc gia ứng phó với biến đổi khí hậu Đến năm 2012, Bộ Tài ài nguyên Môi trường thực ực cập nhật “Kịch biến đổi khí hậu, nước ớc biển dâng cho Việt Nam”dựa vào v phân tích, tính tốn ằng mơ hình h khí hậu, cơng cụ thống kê [8] Gần ần nhất, Bộ Tài T nguyên Môi trường cập ập nhật “Kịch biến đổi khí hậu, nước ớc biển dâng cho Việt Nam” sở báo cáo đánh giá lần thứ năm IPCC [9] Các kịch biến đổi khí hậu nói cung cấp ấp thông tin xu thế, mức độ biến đổi nhiệt độ, lượng ợng mưa m khứ dự ự tính khả biến đổi tương t lai Bên cạnh ạnh đó, số cực trị khí hậu v tượng khí hậu cực đoan ợc đánh giá Dựa kịch ịch biến đổi khí hậu quốc gia, địa phương thực ực chi tiết hoá kịch ịch biến đổi khí hậu cấp tỉnh/thành tỉnh/th phố dựa phân tích, bổ ổ sung số liệu đo, đặc điểm 27 địa ịa lý,… nhằm mục đích xây dựng kế hoạch ứng phó với biến đổi khí hậu cho ng ngành, lĩnh vực địa phương Bài báo trình bày kkết chi tiết hóa kịch ịch BĐKH cho TPHCM dựa tr kịch BĐKH nước ớc biến dâng năm 2016 Việt Nam Tính chưa ắc chắn kịch nhiệt độ, lượng mưa ũng đđược phân tích, đánh giá Kết nghiên cứu làà ssở quan trọng để cập nhật kế hoạch hành động ộng ứng phó với biến đổi khí hậu cho Thành phốố Hồ Chí Minh II Phương pháp sốố liệu Phương pháp Phương pháp chi tiết ết hóa động lực đđược sử dụng ụng để xây dựng kịch BĐKH độ phân giải cao cho TPHCM Bốn ốn mơ hhình khí hậu khu vực ợc áp dụng bao gồm: CCAM, RegCM, PRECIS clWRF Mỗi ỗi mơ hhình có phương án tính tốn khác ddựa kết tính tốn từ mơ hình ình tồn ccầu IPCC, 2013 (hình 1) Độộ phân giải ngang mơ hình CCAM, RegCM,, PRECIS clWRF làà 10km x 10km, 20km x 20km, 25 25km x 25km, 30km x 30km Chi ti tiết mơ hình ợc mô tả báo cáo cập nhật kịch biến đổi khí hậu vàà nư nước biển dâng năm 2016 [9] Hình Sơ đồồ chi tiết hóa động lực độ phân giải cao cao M.V Khiêm / Tạp ạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất Môi trường, ờng, Tập 34, Số 1S (2018) 26-32 28 Sự thay đổi nhiệt độ vàà mưa đư so sánh với thời kỳ sở 1986 - 2005, c giai đoạn IPCC dùng ùng báo cáo lần l thứ năm (AR5, 2013) [5] Đối với nhiệt độ: ∆ ∗ = − ∗ (1) Đối với lượng mưa: ∗ ∆ = ∗ ∗ ∗ 100 (2) Trong đó: Tfuture biến ến đổi nhiệt độ tương lai so với thời kỳ sở s (oC), T*future o * nhiệt độ tương lai ( C), T 1986-2005 nhiệt độ 1986 trung bình thời kỳ sở (oC); Rfuture biến đổi lượng mưa ưa tương lai so với v thời kỳ sở (%), R*future lượng ợng mưa m tương lai (mm), R*1986-2005 lượng mưa ưa trung bình b thời kỳ sở (mm) Mơ hình khí hậu ậu động lực có ưu điểm mơ tốt q trình vật lý vàà hóa học h khí quyển, nhiên khó phản ản ánh đ yếu tố địa phương mơ hình ều tồn sai số hệệ thống định Để khắc phục điều này, n phương pháp hiệu ệu chỉnh thống kê k áp dụng ụng cho biến nhiệt độ trung bình b ngày lượng mưa ngày ại trạm đ thực sau: Hiệu chỉnh lượng mưa Phương pháp hiệu ệu chỉnh phân vị (Quantile Mapping) ợc sử dụng để điều chỉnh kết tính tốn lượng mưa ưa ngày từ mơ hình dựa số liệu quan trắc khứ trạm khí tượng thủy văn Đối với phân vị chuỗi kết từ mơ hình, hàm chuyển riêng biệt xây dựng để loại bỏ sai số từ mơ hình cho lượng mưa tính tốn từ mơ hình phù hợp với số liệu quan trắc phân vị [10] Hiệu chỉnh nhiệt độ Phương pháp hiệu chỉnh dựa ngưỡng phân vị áp dụng nhiệt độ [11] mơ tả tóm tắt sau: - Xây dựng hàm phân bố lũy tích chuỗi nhiệt độ quan trắc nhiệt độ tính tốn từ mơ hình cho thời kỳ sở giai đoạn tương lai Hình Minh họa ọa phân bố luỹ tích m mưa (màu đỏ: quan trắc, màu àu xanh: mô hình) hình) - Tại phân vị, hiệu chỉnh nhiệt độ tính tốn từ mơ hình dựa nhiệt độ quan trắc ứng với phân vị Hàm chuyển xác định sau: = + ∆ + ∆′ (3) Trong đó: i = phân vị thứ i chuỗi số liệu nhiệt độ quan trắc tính tốn ttừ mơ hình, O = nhiệt độ quan trắc, P = nhiệt độ từ mơ hình sau hiệu chỉnh, ∆ = ̅ − ̅ với ̅ ̅ tương ứng nhiệt độ trung bình chưa hiệu chỉnh giai đoạn tương lai thời kỳ sở sở, ∆′ = − − ∆, với nhiệt độ chưa hiệu chỉnh mơ hình giai đoạn tương lai thời kỳ sở m phân vị thứ i = (4) Trong đó: đđộ lệch tiêu chuẩn chuỗi số liệu quan trắcc mô hình th thời kỳ sở tương ứng Kết ết kịch biến đổi khí hậu đđược tính tốn ại điểm trạm khí ttượng địa bàn Thành phố Hồ Chí Minh vàà m số tỉnh phụ cận đểể lập đồ phân bố không gian Số liệu Số liệu ợc sử dụng bao gồm: (i) Số liệu tính tốn từ mơ hình khí hhậu khu vực CCAM, RegCM, PRECIS clWRF thời kỳ 19862100; (ii) Sốố liệu quan trắc nhiệt độ, lượng mưa ngày trạm khí ttượng Tân Sơn Hòa, Mạc Đĩnh Chi, Nhà Bè thời ời kỳ 1980 1980-2010 sử dụng để hiệu chỉnh kết mơ hhình M.V Khiêm / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất Môi trường, Tập 34, Số 1S (2018) 26-32 RCP4.5 - Giữa kỷ RCP4.5 - Cuối kỷ RCP8.5 - Giữa kỷ RCP8.5 - Cuối kỷ 29 Hình Biến đổi nhiệt độ trung bình năm (oC) TPHCM theo kịch RCP 4.5 RCP8.5 III Kết thảo luận Kịch biến đổi khí hậu cho Thành phố Hồ Chí Minh Nhiệt độ trung bình: Theo kịch RCP4.5, vào đầu kỷ 21, nhiệt độ trung bình năm TPHCM tăng 0,6 ÷ 0,7°C so với thời kỳ sở; kỷ có mức tăng khoảng 1,3 ÷ 1,5°C; đến cuối kỷ tăng 1,7 ÷ 1,9°C Theo kịch RCP8.5, vào đầu kỷ tăng 0,8 ÷ 0,9°C; kỷ tăng phổ biến 1,8 ÷ 2,0°C; vàđến cuối kỷ mức tăng lên đến 3,2 ÷ 3,6°C Khu vực tây bắc thành phố có mức tăng cao so với khu vực đơng nam (hình 3) 30 M.V Khiêm / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất Môi trường, Tập 34, Số 1S (2018) 26-32 RCP4.5 - Giữa kỷ RCP4.5 - Cuối kỷ RCP8.5 - Giữa kỷ RCP8.5 - Cuối kỷ Hình Biến đổi lượng mưa năm Thành phố Hồ Chí Minh theo kịch RCP4.5 RCP8.5 Lượng mưa: Theo kịch RCP4.5, lượng mưa năm vào đầu kỷ tăng khoảng ÷ 20% so với thời kỳ sở; kỷ tăng 10 ÷ 20%; đến cuối kỷ tăng phổ biến 15 ÷ 25% Ở khu vực phía đơng nam, lượng mưa tăng nhiều so với khu vực phía tây bắc Theo kịch RCP8.5, mức tăng có khác biệt so với kịch RCP4.5, vào đầu kỷ, tăng ÷ 10%; kỷ tăng 15 ÷ 20%; đến cuối kỷ tăng 20 ÷ 25%, tăng nhiều phía đơng nam TPHCM (hình 4) Mức độ chưa chắn kịch biến đổi khí hậu Mức độ chưa chắn kịch BĐKH xác định theo kết tính tốn tất phương án tính Đối với nhiệt độ, mức độ chưa chắn đánh giá theo phân vị 10 (cận dưới) phân vị 90 (cận trên) Theo kịch RCP4.5, khoảng biến đổi nhiệt độ bình năm TPHCM vào đầu kỷ, kỷ, cuối M.V Khiêm / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất Môi trường, Tập 34, Số 1S (2018) 26-32 kỷ tương ứng 0,4 ÷ 1,2oC; 1,0°C ÷ 2,1oC; 1,2°C ÷ 2,7oC Theo kịch RCP8.5, khoảng biến đổi tương ứng 0,5 ÷ 1,3oC; 1,4 ÷ 2,8oC; 2,8 ÷ 4,7oC (hình 5, bảng 1) Đối với lượng mưa năm, mức độ chưa chắn đánh giá theo phân vị 20 (cận dưới) phân vị 80 (cận trên) Theo kịch RCP4.5, khoảng biến đổi lượng mưa năm TPHCM vào đầu kỷ, giửa kỷ cuối kỷ tương ứng 11,4 ÷ 21,3%; 10,5% ÷ 28,6%; 6,7% ÷ 37,5% Theo kịch RCP8.5, khoảng biến đổi tương ứng 10 ÷ 19,3%; 14,6% ÷ 27% 13,2 ÷ 33,9% (hình 6, bảng 1) 31 Bảng Biến đổi nhiệt độ năm (oC) lượng mưa năm (%) so với thời kỳ sở (Giá trị ngoặc đơn khoảng biến đổi quanh giá trị trung bình với cận 10% cận 90% với nhiệt độ; cận 20% cận 80% với lượng mưa) Thời kì Nhiệt độ Lượng mưa RCP4.5 RCP8.5 RCP4.5 RCP8.5 20162035 0,7 (0,4÷1,2) 0,9 (0,5÷1,3) 16,7 (11,4÷21,3) 14,7 (10,0÷19,3) 20462065 1,5 (1,0÷2,1) 2,0 (1,4÷2,8) 18,8 (10,5÷28,6) 20,7 (14,6÷27,0) 20802099 1,9 (1,2÷2,7) 3,5 (2,8÷4,7) 22,7 (6,7÷37,5) 23,4 (13,2÷33,9) IV Kết luận Hình Mức độ chưa chắn kịch nhiệt độ (oC) trung bình năm (vùng màu xanh, màu đỏ khoảng dao động thay đổi nhiệt độ từ phân vị 10 đến 90 tương ứng với kịch RCP4.5 RCP8.5) Hình Mức độ chưa chắn kịch lượng mưa năm (vùng màu xanh dương, xanh khoảng dao động thay đổi lượng mưa năm từ phân vị 20 đến phân vị 80 tương ứng với kịch RCP4.5 RCP8.5) Kết nghiên cứu chi tiết hóa kịch BĐKH khu vực TPHCM cho thấy: Nhiệt độ trung bình năm TPHCM tương lai có xu tăng lên so với thời kỳ sở 1986 - 2005, mức tăng phụ thuộc vào kịch RCP Đến cuối kỷ, nhiệt độ trung bình năm TPHCM có mức tăng khoảng 1,7÷1,9°C theo kịch RCP4.5 3,2÷3,6°C theo kịch RCP8.5 Lượng mưa năm TPHCM có xu tăng hầu hết thời kỳ theo hai kịch RCP Đến cuối kỷ, lượng mưa năm TPHCM tăng phổ biến từ 15 đến 25% theo kịch RCP4.5 20-25% theo kịch RCP8.5 Lượng mưa năm khu vực ven biển tăng nhiều so với khu vực sâu đất liền Qua phân tích tính chưa chắn kịch BĐKH, thấy kết dự tính nhiệt độ lượng mưa TPHCM có dải biến đổi lớn, đặc biệt lượng mưa Vì thế, sử dụng kịch BĐKH để đánh giá tác động BĐKH, cần phân tích khả xảy tương lai biến khí hậu, tham vấn thêm ý kiến chuyên gia để xác định giá trị phù hợp 32 M.V Khiêm / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất Môi trường, Tập 34, Số 1S (2018) 26-32 Lời cảm ơn Nghiên cứu thực hoàn thành nhờ hỗ trợ Đề tài “Nghiên cứu khả đáp ứng hệ thống nước địa bàn thành phố Hồ Chí Minh điều kiện biến đổi khí hậu” Tác giả xin chân thành cảm ơn [5] [6] [7] Tài liệu tham khảo [8] [1] IPCC (1990), Contribution of Working Group to the First Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom; New York, NY, USA, p 365 [2] IPCC (1995), Contribution of Working Group I to the Second Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom; New York, NY, USA, p 588 [3] IPCC (2001), Contribution of Working Group I to the Third Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom; New York, NY, USA, p 881 [4] IPCC (2007), Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the [9] [10] [11] Intergovernmental Panel on Climate Change, Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom; New York, NY, USA, p 996 Bộ Tài nguyên Môi trường (2003), Thông báo lân thứ Việt Nam cho Công ước khung Liên Hợp Quốc Biến đổi khí hậu Bộ Tài nguyên Môi trường (2009), Kịch Biến đổi khí hậu, nước biển dâng cho Việt Nam Bộ Tài ngun Mơi trường (2012), Kịch Biến đổi khí hậu, nước biển dâng cho Việt Nam Bộ Tài nguyên Môi trường (2016), Kịch Biến đổi khí hậu, nước biển dâng cho Việt Nam IPCC (2013), Climate Change 2013: The Physical Science Basis Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change Mishra, K., B and Herath, S (2014) Assessment of Future Floods in the Bagmati River Basin of Nepal Using Bias-Corrected Daily GCM Precipitation Data, J Hydrol Eng., 10.1061 /(ASCE) HE.1943-5584.0001090, 05014027 Amengual A, Homar V, Romero R, Alonso S, Ramis C (2012),A statistical adjustment of regional climate model outputs to local scales: application to Platja de Palma, Spain J Clim 25:939-957 Contructing Climate Change Scenarios for Ho Chi Minh City Mai Van Khiem Viet Nam Institute of Meteorology Hydrology and Climate Change, 23/62 Nguyen Chi Thanh, Dong Da, Ha Noi Abstract: This article presents the results of constructing climate change scenarios for Ho Chi Minh City (HCMC) based on the climate change scenarios of Vietnam published in 2016 by the Ministry of Natural Resources and Environment Four high-resolution regional climate models including CCAM, clWRF, PRECIS, and RegCM were used to downscale the results of global climate models The results show that the annual average temperature in HCMC tends to increase in the future compared to the baseline period 1986 - 2005, the increase depends on each RCP scenario By the end of the century, the annual average temperature in HCMC has an increase of about 1.7÷1.9°C under the RCP4.5 scenario and 3.2÷3.6°C under RCP8.5 Meanwhile, annual rainfall in HCMC tends to increase in most periods under both of RCP scenarios By the end of the century, annual rainfall in HCMC increases from 15% to 25% in the RCP4.5 and 20-25% in the RCP8.5 scenarios, respectively Annual rainfall in coastal areas increaseslarger than in inland areas Keywords: Climate change scenarios, Ho Chi Minh City ... bố ố kịch biến đổi khí hậu Năm 1994, Việt Nam đưa kịch k biến đổi ổi khí hậu khn khổ báo cáo biến đổi ổi khí hậu châu Á Ngân hàng h phát triển châu Á Năm 2003, kịch ịch biến đổi khí hậu xây dựng. .. khả biến đổi tương t lai Bên cạnh ạnh đó, số cực trị khí hậu v tượng khí hậu cực đoan ợc đánh giá Dựa kịch ịch biến đổi khí hậu quốc gia, địa phương thực ực chi tiết hoá kịch ịch biến đổi khí hậu. .. Nam cho Công ước khung Liên Hợp Quốc Biến đổi khí hậu Bộ Tài ngun Mơi trường (2009), Kịch Biến đổi khí hậu, nước biển dâng cho Việt Nam Bộ Tài nguyên Môi trường (2012), Kịch Biến đổi khí hậu,