CHƯƠNG III KẾT QUẢ VÀ ĐÁNH GIÁ
3.3. Dự tính sự biến đổi của các sự kiện mưa lớn, mưa cực trị
3.3.2. Sự biến đổi của các sự kiện mưa lớn, mưa cực trị cuối thế kỷ 21
Bản đồ về sự biến đổi của các chỉ số các chỉ số mưa lớn, mưa cực trị trong thời kỳ cuối thế kỷ 21 theo kịch bản RCP4.5 và RCP8.5 được biểu diễn trên Hình 3.25,
Hình 3.26 và Hình 3.27. Chỉ số Rx1d và Rx5d (Hình 3.25) tăng rõ rệt trên khu vực ven biển vùng Đông Bắc Bộ, Đồng Bằng Bắc Bộ và phía bắc vùng Bắc Trung Bộ. Với kịch bản RCP8.5, chỉ số Rx1d và Rx5d còn thể hiện mức độ biến đổi mạnh trên khu vực Nam Trung Bộ, Tây Nguyên và Nam Bộ. Trên nhiều khu vực, mức độ biến đổi của các chỉ số Rx1d và Rx5d theo kịch bản RCP8.5 mạnh hơn đáng kể so với kịch bản RCP4.5. Trên một số khu vực phía bắc vùng Đơng Bắc Bộ, chỉ số Rx5d giảm nhẹ. Số lượng điểm lưới có ý nghĩa thống kê với kịch bản RCP8.5 nhiều hơn hẳn so với kịch bản RCP4.5. Về cơ bản sự biến đổi của chỉ số Rx1d và Rx5d trong thời kỳ này khá tương đồng với thời kỳ giữa thế kỷ 21 (Hình 3.22).
Hình 3.25. Bản đồ sự biến đổi của chỉ số Rx1d và Rx5d trong thời kỳ cuối
thế kỷ 21 theo kịch bản RCP4.5 và RCP8.5 (đơn vị: %; điểm chấm biểu thị có ý nghĩa thống kê).
Biến đổi của chỉ số Rx1d ở đây có những điểm khác biệt so với tài liệu về “Kịch bản biến đổi khí hậu và nước biển dâng cho Việt Nam” của [Bộ Tài nguyên và Môi trường, 2012]. Theo tài liệu này, sự biến đổi phổ biến của chỉ số Rx1d là tăng trên vùng Tây Bắc Bộ, Đông Bắc Bộ, Đồng Bằng Bắc Bộ và Bắc Trung Bộ. Ngược lại, chỉ số này lại giảm trên các vùng Nam Trung Bộ, Tây Nguyên và Nam Bộ. Mức độ biến đổi của các chỉ số mưa lớn, mưa cực trị cao hơn nhiều so với mưa trung bình. Đến cuối thế kỷ 21, mưa trung bình có thể tăng với mức từ 2 đến 10% còn chỉ số
Rx1d có mức độ tăng trung bình lên đến trên 50% đối với các vùng Tây Bắc Bộ, Đông Bắc Bộ và Đồng Bằng Bắc Bộ. Mức độ giảm của chỉ số Rx1d trên vùng Nam Trung Bộ, Tây Nguyên và Nam Bộ cũng khá mạnh.
Hình 3.26. Bản đồ sự biến đổi của chỉ số R95p và R99p trong thời kỳ cuối thế
kỷ 21 theo kịch bản RCP4.5 và RCP8.5 (đơn vị: %; điểm chấm biểu thị có ý nghĩa thống kê).
Sự biến đổi của chỉ số R95p và R99p trong thời kỳ cuối thế kỷ 21 theo các kịch bản RCP4.5 và RCP8.5 biểu diễn trên Hình 3.26 cho thấy phân bố không gian của hai chỉ số này khá tương đồng với chỉ số Rx1d và Rx5d. Khu vực chỉ số R95p và R99p tăng mạnh chủ yếu tập trung ở khu vực ven biển vùng Đơng Bắc Bộ, Đồng Bằng Bắc Bộ và phía bắc vùng Bắc Trung Bộ. Với kịch bản RCP8.5, phân bố không gian của những khu vực tăng mạnh được mở rộng hơn so với kịch bản RCP4.5. Số lượng ơ lưới có ý nghĩa thống kê trải hầu như tồn bộ Việt Nam đặc biệt là đối với kịch bản RCP8.5. So với chỉ số Rx1d và Rx5d thì chỉ số R95p và R99p có mức độ biến đổi thấp hơn. Mức độ biến đổi của Rx1d và Rx5d có những khu vực lên đến 80% và 120% còn đối với chỉ số R95p và R99p thì chỉ khoảng 30%. Điều này chứng tỏ, cường độ của các trận mưa lớn, mưa cực trị có thể tăng lên rất mạnh trong tương lai. Kết quả này khá tương đồng với kết quả trong tài liệu của [Bộ Tài nguyên và Môi trường, 2012]. Tài liệu này cho rằng “ở
những khu vực khác nhau lại có thể xuất hiện lượng mưa ngày dị thường với lượng mưa gấp đôi kỷ lục hiện nay”. Mức độ biến đổi mạnh nhất của các chỉ số này có thể lên đến 126% trên vùng Tây Bắc Bộ, 108% trên vùng Đồng Bằng Bắc Bộ và đạt 87% trên vùng Đơng Bắc Bộ.
Hình 3.27. Bản đồ sự biến đổi của chỉ số R50 và NHS trong thời kỳ cuối thế kỷ
21 theo kịch bản RCP4.5 và RCP8.5 (đơn vị: ngày với R50 và đợt với NHS; điểm chấm biểu thị có ý nghĩa thống kê).
Bản đồ về sự biến đổi của chỉ số R50 và NHS cuối thế kỷ 21 theo kịch bản RCP4.5 và RCP8.5 được biểu diễn trên Hình 3.27. Kết quả cho thấy, chỉ số R50 và NHS cũng tăng mạnh trên các khu vực ven biển vùng Đông Bắc Bộ, Đồng Bằng Bắc Bộ và phía bắc vùng Bắc Trung Bộ giống với các chỉ số trên. Mức độ tăng của R50 và NHS với kịch bản RCP8.5 lớn hớn so với kịch bản RCP4.5. Với kịch bản RCP4.5, số lượng ơ lưới có ý nghĩa thống kê phân bố rất thưa thớt trên khu vực Việt Nam. Ngược lại theo kịch bản RCP8.5, các ơ lưới có ý nghĩa thống kê được phân bố trên hầu khắp các vùng thuộc lãnh thổ Việt Nam .
a. Sự biến đổi của các sự kiện mưa lớn, mưa cực trị trên các vùng khí hậu
Sự biến đổi của các chỉ số mưa lớn, mưa cực trị trên các vùng khí hậu trong thời kỳ cuối thế kỷ 21 với kịch bản RCP4.5 và RCP8.5 được thể hiện trên Bảng 3.22 và Bảng 3.23. Kết quả dự tính sự biến đổi của các chỉ số trên các vùng khí hậu
cho thấy mưa lớn, mưa cực trị đều tăng lên và với mức độ tăng khác nhau. Ở cả hai kịch bản, hầu hết các chỉ số mưa lớn, mưa cực trị có mức độ tăng lớn nhất là trên vùng Bắc Trung Bộ. Mức độ biến đổi của các chỉ số mưa lớn, mưa cực trị trên vùng Tây Bắc Bộ và Đông Bắc Bộ yếu hơn so với các vùng khác. Sự biến đổi của hầu hết chỉ số mưa lớn, mưa cực trị trên các vùng khí hậu đều thể hiện ý nghĩa thống kê cao. Biến đổi có ý nghĩa thống kê thấp đối với một vài chỉ số thuộc vùng Tây Bắc Bộ và Đông Bắc Bộ. Mức độ biến đổi của chỉ số Rx1d trên các vùng Tây Bắc Bộ, Đông Bắc Bộ và Đồng Bằng Bắc Bộ trong Bảng 3.22 và Bảng 3.23 thấp hơn đáng kể so với kết quả trình bày trong tài liệu của [Bộ Tài nguyên và Môi trường, 2012].
Bảng 3.22. Sự biến đổi của các chỉ số mưa lớn, mưa cực trị trong thời kỳ cuối
thế kỷ 21 với kịch bản RCP4.5 trên các phân vùng khí hậu.
Vùng Rx1d (%) Rx5d (%) R95p (%) R99p (%) R50 (ngày) NHS (đợt) TBB 10,457* 16,764 4,435* 7,061* 0,554 0,472 ĐBB 14,237* 24,888* 7,295* 11,860* 1,224* 0,845* ĐBBB 32,245* 83,718* 17,923* 30,063* 2,566* 1,463* BTB 35,926* 87,515* 18,402* 28,074* 3,596* 2,223* NTB 27,622* 49,731* 11,761* 18,902* 2,270* 1,585* TN 26,106* 26,774* 6,859* 9,450* 0,604* 0,512* NB 30,404* 24,316* 4,932* 7,341* 0,275* 0,227* So sánh về mức độ biến đổi của các chỉ số mưa lớn, mưa cực trị trên các vùng khí hậu giữa kịch bản RCP8.5 và RCP4.5 cho thấy trên các vùng Đông Bắc Bộ và Đồng Bằng Bắc Bộ mức độ biến đổi của các chỉ số mưa lớn, mưa cực trị theo kịch bản RCP8.5 thấp hơn so với RCP4.5. Ngược lại, trên các vùng Bắc Trung Bộ, Nam Trung Bộ, Tây Nguyên và Nam Bộ, mức độ biến đổi của các chỉ số mưa lớn, mưa cực trị theo kịch bản RCP8.5 lớn hơn so với RCP4.5. Theo cả hai kịch bản RCP4.5 và RCP8.5, vùng Đồng Bằng Bắc Bộ và Bắc Trung Bộ là những vùng có mức độ biến đổi của các chỉ số mưa lớn, mưa cực trị mạnh hơn so với các vùng khác. Vùng có
mức độ biến đổi thấp là vùng Tây Bắc Bộ và Đông Bắc Bộ. Sự chênh lệch tương đối về mức độ biến đổi của các chỉ số mưa lớn, mưa cực trị theo kịch bản RCP8.5 so với RCP4.5 rất lớn trên vùng Nam Trung Bộ, Tây Nguyên và Nam Bộ. Trên vùng Đông Bắc Bộ và Đồng Bằng Bắc Bộ, mực độ biến đổi của các chỉ số mưa lớn, mưa cực trị theo kịch bản RCP8.5 khá đồng nhất với kịch bản RCP4.5 (Phụ lục 4).
Bảng 3.23. Sự biến đổi của các chỉ số mưa lớn, mưa cực trị trong thời kỳ cuối
thế kỷ 21 với kịch bản RCP8.5 trên các phân vùng khí hậu.
Vùng Rx1d (%) Rx5d (%) R95p (%) R99p (%) R50 (ngày) NHS (đợt) TBB 11,017* 18,546 5,488* 6,893* 0,802* 0,684* ĐBB 13,817* 21,415 7,506* 10,477* 1,175* 0,812* ĐBBB 31,072* 86,550* 17,888* 23,909* 2,459* 1,412* BTB 47,455* 109,477* 23,585* 39,060* 5,002* 3,138* NTB 49,868* 82,609* 18,886* 31,012* 4,472* 3,061* TN 55,544* 52,383* 13,190* 19,251* 1,475* 1,265* NB 71,963* 42,837* 9,424* 18,229* 0,690* 0,600*
b. Sự biến đổi của các sự kiện mưa lớn, mưa cực trị theo các mùa trong năm
Sự biến đổi của các chỉ số mưa lớn, mưa cực trị theo các mùa trong năm với các kịch bản RCP4.5 được biểu diễn trên Bảng 3.24 và kịch bản RCP8.5 biểu diễn trên Bảng 3.25. Kết quả dự tính cho thấy hầu hết các chỉ số mưa lớn, mưa cực trị tăng trong mùa đông, mùa hè và mùa thu. Với kịch bản RCP4.5, các chỉ số mưa lớn, mưa cực trị trong mùa xuân giảm nhẹ. Kịch bản RCP4.5 và RCP8.5 đều cho thấy các chỉ số mưa lớn, mưa cực trị có mức độ biến đổi mạnh trong mùa thu và mùa hè. Mức độ biến đổi của các chỉ số mưa lớn, mưa cực trị trong mùa đông và mùa thu thấp hơn nhiều so với mùa thu và mùa hè. Các chỉ số mưa lớn, mưa cực trị có ý nghĩa thống kê cao trong mùa thu và mùa hè và có mức ý nghĩa thống kê thấp trong mùa đông và mùa xuân.
Bảng 3.24. Sự biến đổi của các chỉ số mưa lớn, mưa cực trị theo các mùa trong năm trên lãnh thổ Việt Nam thời kỳ cuối thế kỷ 21 với kịch bản RCP4.5
Mùa Rx1d (%) Rx5d (%) R95p (%) R99p (%) R50 (ngày) NHS (đợt) Đông 1,373 -0,047 2,000* 3,125 0,049 0,027 Xuân -3,521 -4,214 -0,486 -1,145 -0,099 -0,045 Hè 30,902* 38,656* 12,516* 17,469* 0,853* 0,570* Thu 38,537* 38,713* 13,528* 25,639* 0,615* 0,389* Diễn biến theo mùa sự biến đổi của các chỉ số mưa lớn, mưa cực trị với kịch bản RCP8.5 khá giống với kịch bản RCP4.5. Mức độ biến đổi của các chỉ số mưa lớn, mưa cực trị trong mùa hè và mùa thu lớn hơn đáng kể so với mùa đông và mùa xuân. Các chỉ số mưa lớn, mưa cực trị trong mùa hè và mùa thu có ý nghĩa thống kê cao. Ngược lại hầu hết các chỉ số mưa lớn, mưa cực trị trong mùa đông và mùa xuân có mức ý nghĩa thống kê thấp. Trong mùa đông, mùa hè và mùa thu hầu hết các chỉ số mưa lớn, mưa cực trị với kịch bản RCP8.5 có mức độ biến đổi cao hơn so với kịch bản RCP4.5. Ngược lại, mức độ biến đổi của các chỉ số mưa lớn, mưa cực trị trong mùa xuân với kịch bản RCP8.5 thấp hơn so với kịch bản RCP4.5. Độ chênh lệch tương đối giữa mức độ biến đổi của các chỉ số mưa lớn, mưa cực trị với kịch bản RCP8.5 so với kịch bản RCP4.5 lớn nhất trong mùa đông và mùa xuân (Phụ lục 4).
Bảng 3.25. Sự biến đổi của các chỉ số mưa lớn, mưa cực trị theo các mùa trên
lãnh thổ Việt Nam trong thời kỳ cuối thế kỷ 21 với kịch bản RCP8.5
Mùa Rx1d (%) Rx5d (%) R95p (%) R99p (%) R50 (ngày) NHS (đợt) Đông 9,008 3,842 4,952* 5,997 0,128* 0,073* Xuân 3,223 0,871 0,681 5,847 -0,059 -0,029 Hè 47,010* 55,998* 17,025* 21,427* 1,259* 0,875* Thu 48,073* 44,567* 15,563* 26,337* 0,785* 0,541*
Tài liệu của [Bộ Tài nguyên và Môi trường, 2012] cho thấy sự biến đổi của lượng mưa năm trên khu vực Việt Nam là giảm trong mùa khô và tăng trong mùa mưa. Kết quả của luận án chưa thể hiện chính xác diễn biến mưa như trên do sự thay đổi theo mùa của sự biến đổi mưa lớn có thể có diễn biến khác so với lượng mưa năm. Mơ hình RegCM4 với kịch bản RCP4.5 và RCP8.5 được [Seok-Geun Oh và cộng sự, 2014] sử dụng để dự tính xu thế biến đổi mưa trong thời kỳ giữa thế kỷ 21 cho khu vực Đông Á, Bắc và Nam Trung Quốc, Hàn Quốc, Nhật Bản, Mông Cổ và Ấn Độ cho thấy mưa có xu thế tăng trên các khu vực này mức độ tăng trong mùa hè lớn hơn so với các mùa còn lại. Mưa trên khu vực Hàn Quốc được dự tính tăng mạnh hơn so với các khu vực khác (44% với RCP4.5 và 24% với RCP8.5). Xu thế tăng của mưa lớn trong nghiên cứu này tăng cả về cường độ và tần suất mặc dù mưa trung bình có xu thế giảm. Như vậy, kết quả của luận án cho thấy mức độ tăng của mưa lớn trên khu vực Việt Nam khá tương đồng với một số khu vực xung quanh. Việc chọn kịch bản phát thải, mơ hình khí hậu khu vực, số liệu đầu vào, thiết kế thí nghiệm có thể ảnh hưởng khá lớn đến kết quả dự tính.
KẾT LUẬN
Từ những kết quả nghiên cứu của luận án về mơ phỏng và dự tính sự biến đổi của các sự kiện mưa lớn, mưa cực trị trên khu vực Việt Nam bằng mơ hình khí hậu khu vực có thể rút ra một số kết luận như sau:
1. Kết quả mô phỏng mưa lớn, mưa cực trị của mơ hình RegCM4 trên khu vực Việt Nam cho thấy mơ hình có xu thế mơ phỏng giá trị các chỉ số mưa lớn, mưa cực trị thấp hơn so với số liệu APHRODITE và số liệu trạm. Tuy vậy, mơ hình cũng đã nắm bắt được những nét cơ bản về phân bố không gian và sự thay đổi theo mùa của các chỉ số mưa lớn, mưa cực trị. Theo khơng gian, mơ hình mơ phỏng tương đối tốt trên các vùng Tây Bắc Bộ, Nam Trung Bộ và Nam Bộ. Trên các vùng này hệ số tương quan khơng gian (Cs) có giá trị khá cao như chỉ số Rx5d vùng Tây Bắc Bộ có Cs ≈ 0,8 và chỉ số R95p trên vùng Nam Trung Bộ có Cs ≈ 0,7. Ngồi ra, sai số trung bình (ME) giữa mơ phỏng và quan trắc trên các vùng này cũng khá thấp như trên vùng Tây Bắc Bộ, ME của chỉ số Rx5d chỉ khoảng -0,6 mm. Trên các vùng Đông Bắc Bộ, Đồng Bằng Bắc Bộ và Tây Nguyên, các chỉ số mưa lớn, mưa cực trị được mô phỏng chưa tốt. Hệ số tương quan giữa quan trắc và mô phỏng của các chỉ số mưa lớn, mưa cực trị trên các vùng này khá thấp, sai số trung bình cũng khá lớn. Mơ hình cũng đã tái tạo khá hợp lý những thay đổi theo mùa của các chỉ số mưa lớn, mưa cực trị. Trong mùa xn, mơ hình mơ phỏng tốt về độ lớn các chỉ số nhưng chưa tốt về phân bố không gian. Ngược lại, trong mùa hè và mùa thu mơ hình mơ phỏng tương đối tốt về phân bố không gian nhưng chưa tốt về độ lớn chỉ số. Kết quả mô phỏng các chỉ số mưa lớn, mưa cực trị trong mùa đơng có hệ số tương quan lớn hơn và sai số nhỏ hơn so với các mùa khác trong năm. Như vậy, mơ hình RegCM4 đã thể hiện tương đối tốt khả năng mô phỏng mưa lớn, mưa cực trị. Tuy nhiên, kết quả mô phỏng vẫn tồn tại sai số so với quan trắc. Điều này có thể do mơ hình chưa nắm bắt tốt được mưa lớn, mưa cực trị gây nên bởi hồn lưu gió mùa hay hồn lưu bão mà đây là một trong những ngun nhân chính hình thành mưa lớn, mưa cực trị ở Việt Nam. Ngoài ra, chất lượng của số liệu đầu vào, độ phân giải ngang của mơ
hình, sơ đồ tham số hóa đối lưu… cũng là những nguyên nhân ảnh hưởng không nhỏ đến chất lượng mơ phỏng của mơ hình.
2. Mơ hình RegCM4 mơ phỏng mức độ biến đổi mưa lớn, mưa cực trị thấp hơn so với quan trắc. Mơ hình cịn hạn chế khi mơ phỏng sự biến đổi của mưa lớn, mưa cực trị trên một số khu vực phía bắc Việt Nam. Mơ hình chưa thực sự nắm bắt được những thay đổi của mưa lớn, mưa cực trị theo mùa. Sự biến đổi của các chỉ số mưa lớn, mưa cực trị được mơ hình mơ phỏng khá tốt trên các vùng Bắc Trung Bộ, Nam Trung Bộ, Tây Nguyên và Nam Bộ. Tỷ lệ ô lưới mà quan trắc và mơ phỏng có cùng sự biến đổi trên các vùng này là khá cao như chỉ số R50 trên vùng Nam Trung Bộ có tỷ lệ ơ lưới có cùng sự biến đổi (P) lên đến trên 80%. Ngược lại, mơ hình mơ phỏng chưa tốt đối với các vùng Tây Bắc Bộ, Đông Bắc Bộ và Đồng Bằng Bắc Bộ,