[1] IPCC (1990), Contribution of Working Group 1 to the First Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, Cambridge University Press, Cambridge, U[r]
(1)Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất Môi trường, Tập 34, Số 1S (2018) 26-32
26
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 Mơi Trường Bốn mơ 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 tồn 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
1 Mở đầu
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
(2)M.V Khiêm / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN:
[1], lần thứ hai vào năm 1995 [
vào năm 2001 [3], lần thứ tư vào năm 2007 [4 lần gần báo cáo l
(AR5) năm 2013 [5] Các k BĐKH IPCC xây dựng dựa tr
hình động lực tồn cầu (GCM) có độ phân giải tương đối thơ (khoảng 100 - 600km) nên khó sử dụng trực tiếp sản phẩm mô h cho khu vực nhỏ mà cần thực b chi tiết hóa đánh giá trước sử dụng
Ở Việt Nam, có nhiều kết nghi cứu cơng bố kịch biến đổi khí hậu Năm 1994, Việt Nam đưa k
đổi khí hậu khn khổ báo cáo biến đổi khí hậu châu Á Ngân h
châu Á Năm 2003, kịch biến đổi khí hậu xây dựng công bố cho Thông báo Việt Nam cho Công
Liên Hợp Quốc biến đổi khí hậu năm [6],… Năm 2009, Bộ Tài nguyên Môi trư
công bố “Kịch biến đổi khí h
dâng cho Việt Nam” sở tổng hợp thông tin ngồi nước biến đổi khí hậu [7] Mức độ chi tiết kịch năm 2009 giới hạn cho vùng khí h
biển Việt Nam để kịp thời phục vụ Bộ, ngành địa phương thực Ch trình mục tiêu quốc gia ứng phó với biến đổi khí hậu Đến năm 2012, Bộ Tài nguyên Môi trường thực cập nhật “Kịch biến đổi khí hậu, nước biển dâng cho Việt Nam”dựa v phân tích, tính tốn mô h hậu, công cụ thống kê [8] Gần nhất, Bộ T nguyên Môi trường cập nhật “Kịch biến đổi khí hậu, nước biển dâng cho Việt Nam” sở báo cáo đánh giá lần thứ năm IPCC [9] Các kịch biến đổi khí hậu nói cung cấp thơng tin xu thế,
biến đổi nhiệt độ, lượng m
khứ dự tính khả biến đổi t lai Bên cạnh đó, số cực trị khí hậu v tượng khí hậu cực đoan đánh giá
Dựa kịch biến đổi khí hậu quốc gia, địa phương thực chi tiết hố kịch biến đổi khí hậu cấp tỉnh/th
dựa phân tích, bổ sung số liệu đo, đặc điểm
ạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất Môi trường, Tập 34, Số 1S
ào năm 1995 [2], lần thứ ba vào năm 2007 [4] báo cáo lần thứ năm ] Các kịch IPCC xây dựng dựa mơ ầu (GCM) có độ phân giải 600km) nên khó có ể sử dụng trực tiếp sản phẩm mơ hình ần thực bước
ớc sử dụng ều kết nghiên ố kịch biến đổi khí hậu đưa kịch biến ổi khí hậu khn khổ báo cáo biến ổi khí hậu châu Á Ngân hàng phát triển ịch biến đổi khí hậu ố cho Thông báo Việt Nam cho Công ước khung ợp Quốc biến đổi khí hậu năm [6],… ài nguyên Môi trường ố “Kịch biến đổi khí hậu, nước biển tổng hợp ớc biến đổi khí ậu [7] Mức độ chi tiết kịch năm ùng khí hậu dải ven ển Việt Nam để kịp thời phục vụ Bộ, ực Chương ốc gia ứng phó với biến đổi ài nguyên Môi ực cập nhật “Kịch biến đổi ớc biển dâng cho Việt Nam”dựa vào ằng mơ hình khí ần nhất, Bộ Tài ập nhật “Kịch ớc biển dâng cho Việt báo cáo đánh giá lần thứ năm IPCC [9] Các kịch biến đổi khí hậu nói ấp thơng tin xu thế, mức độ ợng mưa ự tính khả biến đổi tương ạnh đó, số cực trị khí hậu
ợc đánh giá ịch biến đổi khí hậu quốc
ực chi tiết hố ịch biến đổi khí hậu cấp tỉnh/thành phố ổ sung số liệu đo, đặc điểm
địa lý,… nhằm mục đích xây dựng kế hoạch ứng phó với biến đổi khí hậu cho ng lĩnh vực địa phương
Bài báo trình bày k hóa kịch BĐKH cho TPHCM dựa tr
bản BĐKH nước biến dâng năm 2016 Việt Nam Tính chưa chắn kịch nhiệt độ, lượng mưa đ
giá Kết nghiên cứu s
cập nhật kế hoạch hành động ứng phó với biến đổi khí hậu cho Thành phố Hồ Chí Minh
II Phương pháp số liệu 1 Phương pháp
Phương pháp chi tiết hóa động lực đ dụng để xây dựng kịch BĐKH độ phân giải cao cho TPHCM Bốn mô h
được áp dụng bao gồm:
PRECIS clWRF Mỗi mơ h phương án tính tốn khác d tính tốn từ mơ hình tồn c
2013 (hình 1) Độ phân giải ngang mơ hình CCAM, RegCM, PRECIS
lượt 10km x 10km, 20km x 20km, 25 25km, 30km x 30km Chi ti
được mô tả báo cáo cập nhật kịch biến đổi khí hậu nư
2016 [9]
Hình Sơ đồ chi tiết hóa động lực độ phân giải cao
ờng, Tập 34, Số 1S (2018) 26-32 27
ịa lý,… nhằm mục đích xây dựng kế hoạch ứng phó với biến đổi khí hậu cho ngành, Bài báo trình bày kết chi tiết ịch BĐKH cho TPHCM dựa kịch ớc biến dâng năm 2016 ắc chắn kịch ũng phân tích, đánh sở quan trọng để ộng ứng phó với biến ố Hồ Chí Minh
ố liệu
ết hóa động lực sử ụng để xây dựng kịch BĐKH độ phân giải ốn mơ hình khí hậu khu vực ợc áp dụng bao gồm: CCAM, RegCM, ỗi mô hình có phương án tính tốn khác dựa kết ình tồn cầu IPCC, ộ phân giải ngang mô , PRECIS clWRF lần 10km x 10km, 20km x 20km, 25km x 25km, 30km x 30km Chi tiết mơ hình ợc mô tả báo cáo cập nhật kịch nước biển dâng năm
(3)M.V Khiêm / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN:
28
Sự thay đổi nhiệt độ mưa đư sánh với thời kỳ sở 1986 - 2005, c giai đoạn IPCC dùng báo cáo l thứ năm (AR5, 2013) [5]
Đối với nhiệt độ:
∆ = ∗ − ∗
Đối với lượng mưa:
∆ = ∗ ∗ ∗
Trong đó: Tfuture biến đổi nhiệt độ tương lai so với thời kỳ s
là nhiệt độ tương lai (oC), T*1986 trung bình thời kỳ sở (
biến đổi lượng mưa tương lai so v thời kỳ sở (%), R*future lượng m lai (mm), R*1986-2005 lượng mưa trung b thời kỳ sở (mm)
Mơ hình khí hậu động lực có tốt q trình vật lý hóa h khí quyển, nhiên khó phản ánh đ
yếu tố địa phương mơ hình tồn sai số hệ thống định Để khắc phục điều n phương pháp hiệu chỉnh thống k
dụng cho biến nhiệt độ trung b lượng mưa ngày trạm đ sau:
Hiệu chỉnh lượng mưa
Phương pháp hiệu chỉnh phân vị (Quantile Mapping) sử dụng để điều chỉnh kết tính tốn lượng mưa 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
với số liệu quan trắc phân vị 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 đối chuỗi nhiệt độ quan trắc nhiệt độ tính tốn từ mơ hình cho thời kỳ sở giai đoạn tương lai
ạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất Môi trường, Tập 34, Số 1S
à mưa so 2005, ùng báo cáo lần
(1)
∗ 100 (2) ến đổi nhiệt độ
ơ sở (oC), T*future 1986-2005 nhiệt độ (oC); Rfuture ưa tương lai so với ợng mưa tương ưa trung bình ậu động lực có ưu điểm mơ hóa học ản ánh ều tồn sai số ệ thống định Để khắc phục điều này, ệu chỉnh thống kê áp ụng cho biến nhiệt độ trung bình ngày ại trạm thực
ệu chỉnh phân vị (Quantile ợc sử dụng để điều chỉnh kết ưa ngày từ mơ hình dựa số liệu quan trắc q khứ trạm khí Đối với phân vị chuỗi 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]
Phương pháp hiệu chỉnh dựa ngưỡng phân vị áp dụng nhiệt độ
ư sau:
Xây dựng hàm phân bố lũy tích chuỗi nhiệt độ quan trắc nhiệt độ tính tốn từ mơ hình cho thời kỳ sở
Hình Minh họa phân bố luỹ tích m (màu đỏ: quan trắc, màu xanh: mơ hình) - Tại phân vị, hiệu chỉnh
tốn từ mơ hình dựa nhiệt độ quan trắc ứng với phân vị Hàm chuyển xác định sau:
= + ∆
Trong đó: i = phân vị thứ i chuỗi số liệu nhiệt độ quan trắc tính tốn t
O = nhiệt độ quan trắc, P = sau hiệu chỉnh, ∆ = ̅
tương ứng nhiệt độ trung bình chưa hiệu chỉnh giai đoạn tương lai thời kỳ sở ∆′ = − − ∆, với
nhiệt độ chưa hiệu chỉnh mơ hình giai đoạn tương lai thời kỳ sở m
thứ i
= Trong đó: đ
của chuỗi số liệu quan trắc mơ hình th sở tương ứng
Kết kịch biến đổi khí hậu đ tốn điểm trạm khí t
Thành phố Hồ Chí Minh m
để lập đồ phân bố không gian 2 Số liệu
Số liệu sử dụng bao gồm: (i) Số liệu tính tốn từ mơ hình khí h
RegCM, PRECIS clWRF 2100; (ii) Số liệu quan trắc mưa ngày trạm khí t
Mạc Đĩnh Chi, Nhà Bè thời kỳ 1980 sử dụng để hiệu chỉnh kết mô h
ờng, Tập 34, Số 1S (2018) 26-32
ọa phân bố luỹ tích mưa àu xanh: mơ hình) hiệu chỉnh nhiệt độ tính tốn từ mơ hình dựa nhiệt độ quan trắc ứng Hàm chuyển xác định
+ ∆′ (3)
phân vị thứ i chuỗi số liệu nhiệt độ quan trắc tính tốn từ mơ hình, = nhiệt độ từ mơ hình ̅ − ̅ với ̅ ̅ tương ứng nhiệt độ trung bình chưa hiệu chỉnh giai đoạn tương lai thời kỳ sở, nhiệt độ chưa hiệu chỉnh mơ hình giai đoạn tương lai thời kỳ sở phân vị
(4)
là độ lệch tiêu chuẩn c mơ hình thời kỳ ết kịch biến đổi khí hậu tính ại điểm trạm khí tượng địa bàn số tỉnh phụ cận ể lập đồ phân bố không gian
ợc sử dụng bao gồm: (i) Số liệu khí hậu khu vực CCAM, clWRF thời kỳ 1986-ố liệu quan trắc nhiệt độ, lượng
(4)M.V Khiêm / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất Môi trường, Tập 34, Số 1S (2018) 26-32 29
RCP4.5 - Giữa kỷ RCP4.5 - Cuối kỷ
RCP8.5 - Giữa kỷ RCP8.5 - Cuối kỷ Hình Biến đổi nhiệt độ trung bình năm (oC) TPHCM theo kịch RCP 4.5 RCP8.5
III Kết thảo luận
1 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
(5)M.V Khiêm / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất Môi trường, Tập 34, Số 1S (2018) 26-32
30
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)
2 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
(6)M.V Khiêm / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất Môi trường, Tập 34, Số 1S (2018) 26-32 31
thế 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)
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)
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
2016-2035
0,7 (0,4÷1,2)
0,9 (0,5÷1,3)
16,7 (11,4÷21,3)
14,7 (10,0÷19,3)
2046-2065 1,5 (1,0÷2,1)
2,0 (1,4÷2,8)
18,8 (10,5÷28,6)
20,7 (14,6÷27,0)
2080-2099 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
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
(7)M.V Khiêm / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất Môi trường, Tập 34, Số 1S (2018) 26-32
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
Tài liệu tham khảo
[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
Intergovernmental Panel on Climate Change, Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom; New York, NY, USA, p 996
[5] Bộ Tài nguyên Môi trường (2003), Thông báo lân thứ Việt Nam cho Công ước khung Liên Hợp Quốc Biến đổi khí hậu
[6] Bộ Tài ngun Mơi trường (2009), Kịch Biến đổi khí hậu, nước biển dâng cho Việt Nam [7] Bộ Tài nguyên Môi trường (2012), Kịch Biến
đổi khí hậu, nước biển dâng cho Việt Nam [8] Bộ Tài nguyên Môi trường (2016), Kịch Biến
đổi khí hậu, nước biển dâng cho Việt Nam [9] 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 [10] 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 [11] 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