CHƢƠNG 2 : SỐ LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.2. Số liệu phục vụ nghiên cứu
Trong nghiên cứu này, các bộ số liệu chính được sử dụng bao gồm:
(1) Số liệu quan trắc lượng mưa và nhiệt độ tại các trạm khí tượng trên địa bàn tỉnh Phú Thọ: Số liệu quan trắc được cập nhật đến năm 2017. (2) Số liệu dự tính lượng mưa cho các thời kỳ trong tương lai theo kịch
bản RCP4.5 và RCP8.5 của Bộ Tài nguyên và Môi trường (2016). Các bộ số liệu trên đều được thu thập tại các trạm khí tượng sau: Việt Trì, Minh Đài và Phú Hộ (Hình 2.1). Đối với số liệu trong thế kỷ 21, kịch bản lượng
Thời kỳ cơ sở (1986-2005); (2) Thời kỳ đầu thế kỷ 21 (2020-2035); (3) Thời kỳ giữa thế kỷ 21 (2046-2065); (4) Thời kỳ cuối thế kỷ 21 (2080-2099). Cụ thể, thông tin về số liệu kịch bản được mô tả như trong Bảng 2.2.
Bảng 2.2. Các mô hình khí hậu đƣợc sử dụng trong xây dựng kịch BĐKH
( x: Không có số liệu)
TT Mô Hình Số liệu đầu vào Độ
phân giải Thời kỳ có số liệu Thời kỳ cơ sở RCP4.5 RCP6.0 RCP8.5 1 CCAM ACCESS1-0 10km 1970- 2005 2006-2099 x 2006- 2099 2 CCSM4 3 CNRM-CM5 4 GFDL-CM3 5 MPI-ESM-LR 6 NorESM1-M 7 RegCM ACCESS1-0 20km 1980- 2000 2046-2065 2080-2099 x 2046- 2065 2080- 2099 8 NorESM1-M 9 Precis HadGEM2-ES 25km 1960- 2005 2006-2099 x 2006- 2099 10 GFDL-CM3 11 CNRM-CM5 12 CLWRF NorESM1-M 30km 1980- 2005 2006-2099 x 2006- 2099 13 MRI-20km_A NCAR-SST 20km 1984- 2003 x x 2080- 2099 14 MRI-20km_B HadGEM2- SST 15 MRI-20km_C GFDL - SST 16 MRI-20km_D Tổ hợp SST
Hình 2.1. Vị trí các trạm khí tƣợng trên địa bàn tỉnh Phú Thọ đƣợc sử dụng trong nghiên cứu
2.3. Nhận xét Chƣơng 2
Nhìn chung, để thực hiện đánh giá tác động của BĐKH đến điều kiện khô hạn trên địa bàn tỉnh Phú Thọ, luận văn thực hiện như sau:
(1) Số liệu phục vụ nghiên cứu được thu thập tại 3 trạm (Việt Trì, Minh Đài và Phú Hộ) bao gồm:
- Số liệu quan trắc nhiệt độ và lượng mưa cập nhật đến năm 2017;
- Số liệu kịch bản biến đổi lượng mưa trong thế kỷ 21 của Bộ Tài nguyên và Môi trường (2016).
(2) Phương pháp xác định điều kiện khô hạn và các đặc trưng
- Chỉ số SPI được sử dụng để xác định điều kiện khô hạn ở quy mô tháng (1 tháng) và mùa (3 tháng và 6 tháng);
- Các đặc trưng được tính toán: Tần suất, thời kỳ và mức độ khắc nghiệt nhất.
(3) Phương pháp đánh giá tác động của BĐKH đến điều kiện khô hạn - Trong quá khứ: Xác định xu thế và mức độ biến đổi của chỉ số SPI; - Trong thế kỷ 21: Mức độ biến đổi của chỉ số SPI (%) ở các thời kỳ trong thế kỷ 21 so với thời kỳ cơ sở.
CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU ĐẾN ĐIỀU KIỆN KHÔ HẠN Ở TỈNH PHÚ THỌ
3.1. Đặc trƣng mùa khô hạn ở tỉnh Phú Thọ theo số liệu quan trắc
Như đã trình bày trong Chương 1, mùa ít mưa ở khu vực tỉnh Phú Thọ thường kéo dài từ tháng 10 năm trước đến tháng 4 năm sau (Nguyễn Đức Ngữ, Nguyễn Trọng Hiệu, 2004). Trong đó, mùa khô hạn nghiêm trọng nhất tập trung vào các tháng chính đông (tháng 12 năm trước đến tháng 2 năm sau). Như vậy, mùa ít mưa ỏ tỉnh Phú Thọ kéo dài trong khoảng 6 tháng; với khoảng 3 tháng cao điểm khô hạn.
Trên cơ sở số liệu quan trắc được thu thập, học viên đã tính toán các đặc trưng mùa khô hạn ứng với các mức độ nghiêm trọng khác nhau của điều kiện khô hạn. Kết quả tính toán được trình bày trong Bảng 3.1. Kết quả tính toán cho thấy, điều kiện khô hạn xảy ra hàng năm trên khu vực tỉnh Phú Thọ.
Trong thời kỳ nghiên cứu (cập nhật đến năm 2017), điều kiện khô hạn năm nào cũng xảy ra, với số tháng khô hạn dao động từ 1 tháng đến 5 tháng/năm.Trung bình nhiều năm, số tháng khô hạn trung bình ở tỉnh Phú Thọ dao động từ 2,3 tháng (Việt Trì) đến 2,5 tháng (Phú Hộ). Trong đó, theo tiêu chuẩn chỉ số SPI, chưa từng xuất hiện hạn nghiêm trọng ở địa bàn tỉnh Phú Thọ. Số tháng khô hạn ở mức vừa dao động từ 1,1 tháng (Minh Đài) đến 1,3 tháng (Phú Hộ). Số tháng khô hạn ở mức nặng dao động từ 1,2 (Việt Trì) đến 1,3 tháng (Minh Đài, Phú Hộ).
Cụ thể đặc trưng số tháng khô hạn tại các trạm như sau:
Trạm Minh Đài: Trong giai đoạn nghiên cứu, năm nào cũng xuất hiện tình trạng khô hạn. Trong đó, các năm có số tháng khô hạn nhiều nhất, khoảng 4-5 tháng: 1987, 1988, 1998, 2002, 2014 và 2017 (Bảng 3.1). Trong, hầu hết các năm xảy ra số tháng khô hạn nhiều nhất trùng với thời kỳ có hoạt động của El Nino (Hình 3.1). Các năm có số tháng khô hạn ít nhất: 1973, 1984, 1985, 1986, 1994, 1996, 2001 và 2008 (Bảng 3.1). Trong các năm có số tháng khô hạn ít nhất, hầu hết đều trùng với thời kỳ hoạt động của La Nina; riêng trường hợp
Tại trạm Phú Hộ: Trong giai đoạn 1961-2017, năm nào cũng xảy ra tình trạng khô hạn theo số liệu quan trắc tại trạm Phú Hộ. Trong đó, các năm có số tháng khô hạn nhiều nhất (4-5 tháng): 1963, 1977, 1988, 1992, 1998, 2009, 2010 và 2012 (Bảng 3.1). Tương tự như tại trạm Minh Đài, hầu hết các năm có số tháng khô hạn nhiều nhất đều trùng với thời kỳ hoạt động của El Nino (Hình 3.1). Ngược lại, các năm có số tháng khô hạn ít nhất (1 tháng): 1966, 1969, 1970, 1972, 1975, 1981, 1987, 2001, 2002 và 2011 (Bảng 3.1). Hình 3.1 cũng cho thấy, hầu hết các năm có số tháng khô hạn ít nhất đều trùng với thời kỳ hoạt động của La Nina.
Tại trạm Việt Trì:Trong giai đoạn nghiên cứu 1961-2017, năm nào cũng xảy ra tình trạng khô hạn theo số liệu quan trắc tại trạm Việt Trì. Trong đó, các năm có số tháng khô hạn nhiều nhất (4 -5 tháng): 1992, 1995, 2005, 2006 và 2014 (Bảng 3.1). Ngược lại, các năm có số tháng khô hạn ít nhất (1 tháng): 1968, 1970, 1973, 1978, 1980, 1986, 1993-1994, 2000-2001, 2007 và 2011 (Bảng 3.1). Nhìn chung, các năm có số tháng khô hạn nhiều nhất thường trùng với thời kỳ hoạt động của El Nino; ngược lại, những năm có hoạt động của La Nina thường trùng với năm ít khô hạn nhất (Hình 3.1).
Như vậy có thể nhận thấy, đặc trưng số tháng khô hạn ở khu vực tỉnh Phú Thọ có mối quan hệ với hoạt động của ENSO. Trong đó, số tháng khô hạn nhiều nhất (4-5 tháng) thường trùng với thời kỳ hoạt động của El Nino. Ngược lại, số tháng khô hạn ít nhất thường trùng với thời kỳ có hoạt động của La Nina.
Hình 3.1. Diễn biến ENSO theo số liệu của Trung tâm Dự báo Khí hậu Hoa Kỳ (CPC)
Bảng 3.1. Số tháng hạn trong các năm nghiên cứu
Năm Minh Đài Phú Hộ Việt Trì
HV HN HNT Tổng HV HN HNT Tổng HV HN HNT Tổng 1961 1 1 0 2 1 1 0 2 1962 2 1 0 3 1 1 0 2 1963 3 1 0 4 1 1 0 2 1964 2 1 0 3 1 1 0 2 1965 1 2 0 3 1 1 0 2 1966 0 1 0 1 2 1 0 3 1967 2 1 0 3 2 1 0 3 1968 2 1 0 3 0 1 0 1 1969 0 1 0 1 0 2 0 2 1970 0 1 0 1 0 1 0 1 1971 1 1 0 2 1 1 0 2 1972 1 1 0 2 0 1 0 1 1 1 0 2 1973 0 1 0 1 1 1 0 2 0 1 0 1 1974 1 1 0 2 1 1 0 2 2 1 0 3 1975 0 2 0 2 0 1 0 1 2 1 0 3 1976 2 1 0 3 1 1 0 2 1 1 0 2 1977 1 1 0 2 3 1 0 4 1 2 0 3 1978 1 1 0 2 1 1 0 2 0 1 0 1 1979 2 1 0 3 1 1 0 2 2 1 0 3 1980 2 1 0 3 2 1 0 3 0 1 0 1 1981 2 1 0 3 0 1 0 1 1 1 0 2 1982 0 2 0 2 0 1 0 1 0 1 0 1 1983 0 2 0 2 1 2 0 3 1 1 0 2 1984 0 1 0 1 1 1 0 2 2 1 0 3 1985 0 1 0 1 1 1 0 2 1 1 0 2 1986 0 1 0 1 1 1 0 2 0 1 0 1 1987 4 1 0 5 0 1 0 1 2 1 0 3 1988 1 3 0 4 4 1 0 5 1 1 0 2 1989 2 1 0 3 1 1 0 2 2 1 0 3 1990 0 2 0 2 1 2 0 3 0 2 0 2 1991 1 2 0 3 2 1 0 3 1 2 0 3 1992 1 1 0 2 3 2 0 5 2 2 0 4
Năm Minh Đài Phú Hộ Việt Trì HV HN HNT Tổng HV HN HNT Tổng HV HN HNT Tổng 1994 0 1 0 1 1 1 0 2 0 1 0 1 1995 1 1 0 2 2 1 0 3 2 2 0 4 1996 0 1 0 1 2 1 0 3 1 1 0 2 1997 0 2 0 2 1 1 0 2 1 2 0 3 1998 2 2 0 4 3 1 0 4 0 2 0 2 1999 2 1 0 3 1 1 0 2 2 1 0 3 2000 1 1 0 2 1 2 0 3 0 1 0 1 2001 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 2002 3 1 0 4 0 1 0 1 2 1 0 3 2003 1 1 0 2 1 1 0 2 1 1 0 2 2004 2 1 0 3 3 1 0 4 2 1 0 3 2005 1 1 0 2 2 1 0 3 3 1 0 4 2006 2 1 0 3 1 1 0 2 4 1 0 5 2007 1 1 0 2 1 1 0 2 0 1 0 1 2008 0 1 0 1 1 1 0 2 1 1 0 2 2009 2 1 0 3 2 2 0 4 1 1 0 2 2010 1 1 0 2 3 1 0 4 1 1 0 2 2011 0 2 0 2 0 1 0 1 0 1 0 1 2012 1 1 0 2 3 2 0 5 1 1 0 2 2013 2 1 0 3 2 1 0 3 1 1 0 2 2014 2 2 0 4 1 1 0 2 3 1 0 4 2015 2 1 0 3 1 1 0 2 1 1 0 2 2016 1 2 0 3 1 2 0 3 1 1 0 2 2017 2 2 0 4 1 1 0 2 2 1 0 3 TBNN 1.1 1.3 0.0 2.4 1.3 1.2 0.0 2.5 1.2 1.2 0.0 2.3
HV: khô hạn vừa; HN: khô hạn nặng, HNT: khô hạn nghiêm trọng
3.2. Xu thế biến đổi khí hậu theo số liệu quan trắc ở tỉnh Phú Thọ
3.2.1. Xu thế biến đổi khí hậu ở khu vực tỉnh Phú Thọ
a) Xu thế biến đổi nhiệt độ
Hình 3.2-Hình 3.7 trình bày kết quả đánh giá xu thế biến đổi của nhiệt độ (thông qua chuẩn sai nhiệt độ). Kết quả nghiên cứu cho thấy, nhiệt độ tại các trạm trên địa bàn tỉnh Phú Thọ đều có xu thế gia tăng trong những năm qua. Trong đó, nhiệt độ trung bình năm tăng nhanh nhất tại trạm Minh Đài, với mức
tăng khoảng 0,02oC/năm; sau đó đến trạm Việt Trì, với mức tăng khoảng 0,018oC/năm. Nhiệt độ trung bình tăng nhanh nhất vào tháng X; tăng nhiều nhất tại các trạm Minh Đài, với mức tăng 0,025oC/năm.
Cụ thể, xu thế biến đổi tại các trạm như sau:
Tại trạm Minh Đài (Hình 3.2—Hình 3.3):
Nhìn chung, nhiệt độ trung bình tháng X có xu thế tăng nhanh hơn rõ ràng so với các tháng khác; thấp nhất vào tháng VII. Xu thế tăng nhiệt độ chỉ thỏa mãn độ tin cậy đối với nhiệt độ trung bình năm và tháng X. Cụ thể như sau:
- Nhiệt độ trung bình năm: Nhiệt độ trung bình năm có xu thế tăng khá rõ ràng, với mức tăng khoảng 0,02oC/năm (tương ứng mức tăng 0,8o
C trong 46 năm qua). Kết quả tính toán cũng cho thấy, hệ số tương quan bội là 0.1912 (tương ứng hệ số tương quan là 0,437), thỏa mãn mức độ tin cậy (Hình 3.2).
- Nhiệt độ trung bình tháng I(Hình 3.3a): Nhiệt độ trung bình tháng I tăng, với mức tăng khoảng 0,0214oC (tương ứng mức tăng 0,94o
C trong 46 năm quan trắc gần đây). Tuy nhiên, xu thế biến đổi của nhiệt độ trung bình tháng I không thỏa mãn độ tin cậy (hệ số tương quan đạt 0,1). Điều này có thể là do nhiệt độ trung bình các tháng mùa đông có sự biến động mạnh trong những năm qua.
- Nhiệt độ trung bình tháng IV (Hình 3.3b): Nhiệt độ trung bình tháng IV có xu thế tăng trong những năm qua, với mức tăng khoảng 0,021oC/năm (tương ứng 0,92o
C/46 năm). Xu thế biến đổi của nhiệt độ trung bình tháng IV cũng không thỏa mãn độ tin cậy (hệ số tương quan đạt 0.23).
- Nhiệt độ trung bình tháng VII (Hình 3.3c): Nhiệt độ trung bình tháng VII tại trạm Minh Đài có xu thế tăng nhẹ trong những năm qua, với mức tăng khoảng 0,0087oC/năm (tương ứng mức tăng 0,38o
C/46 năm). Tuy nhiên xu thế biến đổi của nhiệt độ tháng VII cũng không thỏa mãn độ tin cậy (hệ số tương quan 0,22).
- Nhiệt độ trung bình tháng X (Hình 3.3d): Nhiệt độ trung bình tháng X tại trạm Minh Đài tăng khá rõ ràng so với các tháng khác, với mức tăng khoảng
0,025oC/năm (tương ứng 1,1o
C/46 năm). Xu thế tăng của nhiệt độ trung bình tháng X thỏa mãn độ tin cậy, với hệ số tương quan đạt giá trị 0,37.
Hình 3.2. Xu thế chuẩn sai nhiệt độ trung bình năm (o
C) tại trạm Minh Đài
(a) (b)
(c)
(d)
Hình 3.3. Xu thế chuẩn sai nhiệt độ (oC) các tháng chính mùa tại trạm Minh Đài: (a) Tháng I; (b) Tháng IV; (c) Tháng VII; (d) Tháng X
Tại trạm Phú Hộ (Hình 3.4 - Hình 3.5):
Nhiệt độ trung bình năm và các tháng tại trạm Phú Hộ đều có xu thế tăng trong những năm qua (1961-2016). Trong đó, nhiệt độ tăng nhanh nhất vào tháng X, với mức tăng khoảng 0,0169oC/năm và xu thế biến đổi nhiệt độ của tháng VII là không rõ ràng. Xu thế biến đổi của nhiệt độ thỏa mãn độ tin cậy đối với nhiệt độ trung bình năm và tháng X.
- Nhiệt độ trung bình năm (Hình 3.4): Nhiệt độ trung bình năm có xu thế tăng, với mức tăng khoảng 0,012oC/năm (tương ứng khoảng 0,69o
C/57 năm). Xu thế biến đổi của nhiệt độ trung bình năm thỏa mãn độ tin cậy, với hệ số tương quan đạt 0,47.
- Nhiệt độ trung bình tháng I (Hình 3.5a): Nhiệt độ trung bình tháng I có xu thế tăng, với mức tăng khoảng 0,0118oC/năm (tương ứng 0,66oC/57 năm). Xu thế tăng nhiệt độ này không thỏa mãn độ tin cậy, với hệ số tương quan đạt 0,13.
- Nhiệt độ trung bình tháng IV (Hình 3.5b): Nhiệt độ trung bình tháng IV có xu thế tăng, với mức tăng khoảng 0,0143oC/năm (tương ứng 0,8o
C/57 năm). Xu thế tăng nhiệt độ này không thỏa mãn độ tin cậy, với hệ số tương quan đạt 0,22.
- Nhiệt độ trung bình tháng VII (Hình 3.5c): Nhiệt độ trung bình tháng VII tại trạm Phú Hộ không có xu thế rõ ràng.
- Nhiệt độ trung bình tháng X (Hình 3.5d): Nhiệt độ trung bình tháng X có xu thế tăng, với mức tăng khoảng 0,0169oC/năm (tương ứng 0,94oC/57 năm). Xu thế tăng nhiệt độ tháng X thỏa mãn độ tin cậy, với hệ số tương quan đạt 0,36.
Hình 3.4. Xu thế chuẩn sai nhiệt độ trung bình năm (o
C) tại trạm Phú Hộ
(a) (b)
(c) (d)
Hình 3.5. Xu thế chuẩn sai nhiệt độ (o
C) các tháng chính mùa thời kỳ 1961- 2016 tại trạm Phú Hộ: (a) Tháng I; (b) Tháng IV; (c) Tháng VII; (d) Tháng
Tại trạm Việt Trì (Hình 3.6 - Hình 3.7):
Nhiệt độ trung bình năm và các tháng tại trạm Việt Trì đều có xu thế tăng trong những năm qua (1961-2016). Trong đó, nhiệt độ tăng nhanh nhất vào tháng X, với mức tăng khoảng 0,0169oC/năm và xu thế biến đổi nhiệt độ của tháng VII là không rõ ràng. Xu thế biến đổi của nhiệt độ thỏa mãn độ tin cậy đối với nhiệt độ trung bình năm và tháng X.
- Nhiệt độ trung bình năm (Hình 3.6): Nhiệt độ trung bình năm có xu thế tăng, với mức tăng khoảng 0,0182oC/năm (tương ứng khoảng 1,01o
C/57 năm). Xu thế biến đổi của nhiệt độ trung bình năm thỏa mãn độ tin cậy, với hệ số tương quan đạt 0,58.
- Nhiệt độ trung bình tháng I (Hình 3.7a): Nhiệt độ trung bình tháng I có xu thế tăng, với mức tăng khoảng 0,0138oC/năm (tương ứng 0,77oC/57 năm). Xu thế tăng nhiệt độ này không thỏa mãn độ tin cậy, với hệ số tương quan đạt 0,15.
- Nhiệt độ trung bình tháng IV (Hình 3.7b): Nhiệt độ trung bình tháng IV có xu thế tăng, với mức tăng khoảng 0,022oC/năm (tương ứng 1,2o
C/57 năm). Xu thế tăng nhiệt độ tháng IV thỏa mãn độ tin cậy, với hệ số tương quan đạt 0,33.
- Nhiệt độ trung bình tháng VII (Hình 3.7c): Nhiệt độ trung bình tháng VII có xu thế tăng nhẹ, với mức tăng khoảng 0,084oC/năm (tương ứng 0,47oC/57 năm). Xu thế tăng nhiệt độ tháng IV không thỏa mãn độ tin cậy, với hệ số tương quan đạt 0,25.
- Nhiệt độ trung bình tháng X (Hình 3.7d): Nhiệt độ trung bình tháng X có xu thế tăng, với mức tăng khoảng 0,0273oC/năm (tương ứng 1,5oC/57 năm). Xu thế tăng nhiệt độ tháng X thỏa mãn độ tin cậy, với hệ số tương quan đạt 0,52.
Hình 3.6. Xu thếchuẩn sai nhiệt độ trung bình năm (o
C) tại trạm Việt Trì
(a) (b)
(c) (d)
Hình 3.7. Xu thếchuẩn sai nhiệt độ (o
C) các tháng chính mùatại trạm Việt Trì: (a) Tháng I; (b) Tháng IV; (c) Tháng VII; (d) Tháng X
Như vậy có thể nhận thấy, cùng với xu thế ấm lên toàn cầu và gia tăng nhiệt ở Việt Nam, nhiệt độ tại các trạm trên khu vực tỉnh Phú Thọ cũng có xu thế gia tăng trong những năm qua. Trong đó, nhiệt độ tăng nhanh nhất tại trạm Minh Đài, với tốc độ tăng khoảng 0,02oC/năm. So với mức tăng của nhiệt độ
2016), mức tăng nhiệt độ tại các trạm trên địa bàn tỉnh Phú Thọ là cao hơn đáng kể. Điều này cũng phù hợp với quy luật gia tăng nhiệt độ đã được đề cập đến trong báo cáo của Bộ TNMT (2016), tăng nhiều hơn ở các trạm sâu trong lục