Ứng dụng mô hình khí hậu khu vực để dự tính diễn biến của các hiện tượng khí hậu cực đoan và tác động đến tài nguyên nước lưu vực sông đồng nai và phụ cận - Vũ Thị Vân Anh

Nội dung text: Ứng dụng mô hình khí hậu khu vực để dự tính diễn biến của các hiện tượng khí hậu cực đoan và tác động đến tài nguyên nước lưu vực sông đồng nai và phụ cận - Vũ Thị Vân Anh

1. BÀI BÁO KHOA HỌC ỨNG DỤNG MÔ HÌNH KHÍ HẬU KHU VỰC ĐỂ DỰ TÍNH DIỄN BIẾN CỦA CÁC HIỆN TƯỢNG KHÍ HẬU CỰC ĐOAN VÀ TÁC ĐỘNG ĐẾN TÀI NGUYÊN NƯỚC LƯU VỰC SÔNG ĐỒNG NAI VÀ PHỤ CẬN Vũ Thị Vân Anh1, Lê Ngọc Anh1, Trần Thục2, Nguyễn Thống1 Tóm tắt: Bài báo đã đưa ra kịch bản diễn biến của một số hiện tượng khí hậu cực đoan ảnh hưởng đến tài nguyên nước vào giữa và cuối thế kỷ 21 đối với lưu vực sông Đồng Nai và phụ cận dựa trên việc sử dụng mô hình khí hậu khu vực CCAM chi tiết hóa động lực từ 5 mô hình khí hậu toàn cầu cho 2 kịch bản RCP4.5 và RCP8.5. Kết quả cho thấy, vào giữa và cuối thế kỷ 21, nhiệt độ tối cao và tối thấp ngày đều tăng mạnh so với thời kỳ nền, nhiều nhất ở trạm Vũng Tàu. Số ngày vượt ngưỡng bách phân vị 90 của nhiệt độ tối cao trong thời kỳ nền và số ngày vượt ngưỡng 35oC tăng mạnh ở các trạm vốn có nhiệt độ trung bình cao, trong khi đó lại tăng không nhiều ở các trạm có nền nhiệt độ tương đối thấp. Số ngày vượt ngưỡng bách phân vị 90 của nhiệt độ tối thấp trong thời kỳ nền cũng tăng tương đối đồng đều trên tất cả các trạm. Về lượng mưa, lượng mưa 1 ngày và 3 ngày lớn nhất có xu hướng tăng tại tất cả các trạm. Lượng mưa 5 ngày lớn nhất tại các trạm đều có xu hướng tăng, ngoại trừ trạm Bảo Lộc và trạm Phan Rang có mức tăng giảm không rõ ràng. Bài báo cũng nhận định một số tác động của các hiện tượng này đến tài nguyên nước trên lưu vực như lũ lụt, hạn hán, xâm nhập mặn. Từ khóa: Khí hậu cực đoan, chi tiết hóa động lực, tài nguyên nước, lưu vực sông Đồng Nai và phụ cận. 1. MỞ ĐẦU1 Lưu vực sông Đồng Nai và phụ cận (LVSĐN&PC) là một lưu vực sông “nội địa” có vai trò rất quan trọng trong phát triển kinh tế - xã hội khu vực phía Nam nói riêng và quốc gia nói chung. LVSĐN&PC bao gồm 11 tỉnh/thành là Đắc Nông, Lâm Đồng, Bình Phước, Bình Dương, Đồng Nai, Tây Ninh, TP. Hồ Chí Minh (TPHCM), Long An, Ninh Thuận, Bình Thuận và Bà Rịa-Vũng Tàu, với tổng diện tích 49.643,53 km2 từ 105o45’ đến 109o15' kinh độ Đông và từ 10o20' đến 12o20’ vĩ độ Bắc, nằm Hình 1. Lưu vực sông Đồng Nai và phụ cận trong khu vực có nền khí hậu tương đối ôn hòa (SIWRP, 2011) so với cả nước (SIWRP, 2011) Tuy nhiên, những năm gần đây, LVSĐN&PC 1 đã chịu những hậu quả nặng nề do thiên tai và Trường Đại học Bách Khoa, Đại học Quốc Gia TPHCM 2 Viện khoa học Khí tượng Thủy văn và Biến đổi khí hậu các hiện tượng khí hậu cực đoan (KHCĐ), làm KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 53 (6/2016) 9
2. thay đổi chế độ thủy văn trên sông, gây ra Bảng 1. Các chỉ số khí hậu cực đoan những cực trị lũ và hạn, xâm nhập mặn ảnh được lựa chọn hưởng lớn đến đời sống con người và các hoạt Chỉ số Đơn Định nghĩa động kinh tế - xã hội. Mục tiêu của bài báo là vị đưa ra kịch bản diễn biến của một số hiện tượng TXx oC Giá trị cao nhất trong tháng KHCĐ vào giữa và cuối thế kỷ 21 và các tác của nhiệt độ tối cao ngày Tx động có thể có của chúng đến tài nguyên nước TNn oC Giá trị thấp nhất trong tháng LVSĐN&PC. của nhiệt độ tối thấp ngày Tm TX90p % Phần trăm số ngày trong năm 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU có Tx > phân vị 90% của thời 2.1 Phương pháp phân tích KHCĐ kỳ nền Theo IPCC (2012), hiện tượng khí hậu/thời TN90p % Phần trăm số ngày trong năm tiết cực đoan là “sự xuất hiện giá trị cao hơn có Tm > phân vị 90% của (hoặc thấp hơn) giá trị ngưỡng của một yếu tố thời kỳ nền thời tiết hoặc khí hậu, gần các giới hạn trên SU35 ngày/ Số ngày trong năm có nhiệt (hay dưới) của dãy các giá trị quan trắc được năm độ cao nhất trong ngày > của yếu tố đó”. Trên thế giới, năm 1997, các 35oC chuyên gia của tổ chức Khí tượng thế giới Rx1day mm Lượng mưa 1 ngày lớn nhất (WMO) đã xây dựng bộ chỉ số cực đoan khí hậu trong năm (mức tăng tính chung (CEI) để áp dụng cho các vùng và quốc theo tỷ lệ % so thời kỳ nền) Rx3day mm Lượng mưa lớn nhất đợt mưa gia, bao gồm 27 chỉ số liên quan đến yếu tố 3 ngày liên tục trong năm nhiệt độ và lượng mưa (Klein Tank el al., 2009). (mức tăng được tính theo tỷ Tại Việt Nam, tùy từng mục tiêu nghiên cứu tại lệ % so với thời kỳ nền) các khu vực khác nhau, đã có nhiều nghiên cứu Rx5day mm Lượng mưa lớn nhất đợt mưa đưa ra các bộ chỉ số về KHCĐ. Điển hình nhất, 5 ngày liên tục trong năm SREX Việt Nam (IMHEN và UNDP, 2015) (mức tăng được tính theo tỷ đánh giá xu thế và mức độ biến đổi CĐKH dựa lệ % so với thời kỳ nền) vào 3 nhóm: (i) Cực trị thời tiết và khí hậu; (ii) CDD ngày Số ngày dài nhất liên tục Các hoàn lưu quy mô lớn ảnh hưởng đến sự trong năm có lượng mưa < xuất hiện các cực trị thời tiết và khí hậu hoặc 1mm bản thân nó là cực đoan (gió mùa, El Nino, 2.2 Thống nhất về các ký hiệu sử dụng bão, ); (iii) Tác động đến các điều kiện môi trong bài viết trường vật lý tự nhiên (hạn hán, lũ lụt, mực Bảng 2. Ý nghĩa của các đại lượng và các nước biển cực trị, ). ký hiệu được sử dụng trong bài viết Dựa trên việc phân tích các tác động của các Đại Ý nghĩa Ký Ý nghĩa hiện tượng KHCĐ đến tài nguyên nước trên lượng hiệu lưu vực, các chỉ số về cực trị nhiệt độ và mưa ở  trị trung bình * giá trị hiệu Bảng 1 được lựa chọn để nghiên cứu. Các hoàn chỉnh cuối cùng lưu quy mô lớn được xem là nguyên nhân gây  khoảng lệch *1,2,3 giá trị hiệu ra các cực trị khí hậu, và các hiện tượng như quân phương chỉnh sau bước hạn hán, lũ lụt, xâm nhập mặn là tác động của 1,2,3 các cực trị khí hậu đến tài nguyên nước trên P lượng mưa tkn thời kỳ nền T nhiệt độ tl tương lai lưu vực. 10 KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 53 (6/2016)
3. F hàm phân bố qt quan trắc CCSM4, CNRM-M5, GFDL-CM3, MPI-ESM- tích lũy LR, NorESM1-M. F-1 hàm phân bố t tháng 2.4 Phương pháp hiệu chỉnh sai số tích lũy Mô hình khí hậu khu vực (RCMs) là công cụ nghịch đảo nhằm chi tiết hóa bằng phương pháp động lực , b các tham số n ngày các quá trình quy mô dưới lưới của các mô hình của phân bố toàn cầu. Trên thực tế, dữ liệu khí hậu mô gamma phỏng từ RCMs có sai lệch đáng kể so với thực ng ngưỡng tế. Do đó, việc hiệu chỉnh sai số từ kết quả của  phân bố gamma RCMs là cần thiết (Claudia Teutschbein et al., 2012). Trên thực tế, có nhiều phương pháp hiệu 2.3 Số liệu và tài liệu chỉnh sai số từ RCMs như: nhóm phương pháp Bài báo xem xét diễn biến của các hiện tượng hiệu chỉnh giá trị trung bình đối với nhiệt độ và KHCĐ trên LVSĐN&PC dựa trên việc phân mưa (Lenderink et al., 2007); nhóm phương tích số liệu nhiệt độ tại 5 trạm đo khí tượng pháp hiệu chỉnh phương sai và giá trị trung bình (Bảo Lộc, Đà Lạt, Đồng Phú, Phan Thiết, Vũng đối với nhiệt độ và mưa (Chen et al., 2011); Tàu) và số liệu mưa tại 8 trạm đo mưa (Bảo phương pháp hiệu chỉnh tần số ngày ướt Lộc, Đà Lạt, Phan Thiết, Tây Ninh, Trị An, Tân (Schmidli et al., 2006); phương pháp bản đồ Sơn Nhất, Vũng Tàu, Phan Rang) đặc trưng cho phân vị (Quantile mapping) (Block et al., các vùng khí hậu khác nhau trong lưu vực. 2009) - Các yếu tố KHCĐ trong thời kỳ nền: Bài Trong nghiên cứu này, các tác giả sử dụng báo sử dụng số liệu quan trắc mưa và nhiệt độ phương pháp hiệu chỉnh cả phương sai và giá trị tại các trạm nói trên trong giai đoạn từ 1986- trung bình đối với nhiệt độ và kết hợp hiệu 2005 làm cơ sở để từ đó phân tích diễn biến của chỉnh tần số ngày ướt đối với lượng mưa. các yếu tố KHCĐ trong tương lai. Đối với nhiệt độ, cơ sở của phương pháp hiệu - Các yếu tố KHCĐ dự tính trong tương lai: chỉnh phương sai và trị trung bình là đảm bảo Trong Báo cáo đánh giá lần thứ 5 của IPCC rằng chuỗi số liệu mô phỏng của RCMs trong (AR5), để diễn tả các kịch bản phát triển kinh tế thời kỳ nền sẽ có cùng phương sai và giá trị xã hội toàn cầu, thuật ngữ RCPs trung bình so với chuỗi số liệu quan trắc thực tế. (Representative Concentration Pathways) tạm Quá trình này được thực hiện theo các bước sau dịch là “Các đường dẫn đến nồng độ đại diện” (Chen et al., 2011): được sử dụng, tức là các con đường phát triển - Bước 1: Hiệu chỉnh trị trung bình của chuỗi kinh tế xã hội đưa đến việc trái đất tích tụ các số liệu nhiệt độ trong thời kỳ nền và mô phỏng nồng độ khí nhà kính khác nhau và nhận được tương lai: lượng bức xạ nhiệt tương ứng. Có bốn RCPs (1) được mô tả để dự tính khí hậu trái đất trong (2) tương lai đến năm 2100. Bài báo này lựa chọn kịch bản trung bình RCP4.5 (cưỡng bức bức xạ - Bước 2: Tính chênh lệch của nhiệt độ trong mặt đất nhận được ổn định ở mức khoảng 4,5 thời kỳ nền và mô phỏng tương lai sau khi được 2 W/m ) và kịch bản cao RCP8.5 (cưỡng bức bức hiệu chỉnh trị trung bình ( và ) 2 xạ mặt đất nhận được sẽ lớn hơn 8,5 W/m ). với trị trung bình theo thời đoạn tháng của Phương pháp dự tính sử dụng đầu ra từ mô hình chúng: khí hậu khu vực CCAM (mô hình được xây (3) dựng bởi Tổ chức Nghiên cứu khoa học và (4) Công nghiệp Liên Bang Úc) chi tiết hóa động lực từ 5 mô hình khí hậu toàn cầu ACCESS1-0, - Bước 3: Chênh lệch này được hiệu chỉnh KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 53 (6/2016) 11
4. phương sai bằng cách nhân với tỷ lệ giữa mưa >0,0mm) lớn hơn so với thực tế khá nhiều. phương sai của chuỗi số liệu đo đạc tại trạm Ví dụ như kết quả từ mô hình NorESM1-M đối ( và phương sai của chuỗi số liệu trong với trạm Tây Ninh từ năm 1986-2005 là 6328 ngày, trong khi thực tế chỉ có 2977 ngày. Do đó thời kỳ nền : cần phải hiệu chỉnh số ngày ướt bằng cách xác (5) định giá trị ngưỡng cho thời kỳ nền và tương lai (Png,tkn và Png,tl) bằng cách: (6) (9) - Bước 4: Cuối cùng, chênh lệch sau khi đã (10) được hiệu chỉnh phương sai sẽ được trả lại bằng Ở đây giá trị P=1,00mm được cho là giới hạn cách cộng với trị trung bình theo thời đoạn để định nghĩa ngày ướt (IPCC, 2012) tháng của chúng trong bước 1: Sau đó đối với các giá trị nhỏ hơn Png, ta sẽ (7) cho bằng 0: (8) (11) (Lưu ý: Các ký hiệu sử dụng trong công thức được trình bày ở Bảng 2) Dưới đây là kết quả sau khi hiệu chỉnh số (12) liệu nhiệt độ lớn nhất ngày trong tháng 1 mô (Lưu ý: Các ký hiệu sử dụng trong công thức phỏng bằng CCAM tại trạm Bảo Lộc trong thời kỳ 1986-2005 ứng với mô hình khí hậu được trình bày ở Bảng 2) ACCESS1-0. Có thể thấy trong thời kỳ 1986- Với phương pháp này, số ngày ướt mô phỏng 2005, nhiệt độ tối cao ngày trong tháng 1 tại tại trạm Tây Ninh từ mô hình ACCESS1-0 trong trạm Bảo Lộc mô phỏng bởi mô hình có xu thời kỳ nền đã giảm xuống còn 3077 ngày. hướng thấp hơn hẳn so với giá trị quan trắc (với - Bước 2: Hiệu chỉnh cường độ mưa: cũng o tkn = 24,10 C và tkn = 1,556 so với qt = dựa trên cơ sở tương tự như đối với nhiệt độ, giá o 27,52 C và qt = 1,668). Sau khi hiệu chỉnh, tkn trị lượng mưa mô phỏng trong thời kỳ nền sau = qt và tkn = qt. khi hiệu chỉnh (P*) được tính theo giá trị chưa Đối với lượng mưa ngày, quá trình hiệu được hiệu chỉnh (P) bằng công thức (Leander et chỉnh được tiến hành dựa trên 2 bước: al., 2007): (13) Để tìm a và b, ngoài phương pháp sử dụng C) o ( thuật toán tìm ẩn số của hàm (Root-finding háng 1 háng algorithm), ta có thể tính toán bằng cách giả t định giá trị lượng mưa mô phỏng sau khi hiệu * * chỉnh tại 2 phân vị khác nhau ( Pp1 và Pp2 ) bằng TB TX trong TB TX ị với giá trị quan trắc tương ứng (Pp1,qt và Pp2,qt). Tr Hay: b b aP = Pp1,qt và aP = Pp2,qt (14) Hình 2. Giá trị trung bình của nhiệt độ tối cao p1 p2 tháng 1 tại trạm Bảo Lộc trong thời kỳ 1986-2005 Từ đó ta rút ra: mô phỏng bằng CCAM từ mô hình khí hậu ACCESS1-0 trước và sau khi hiệu chỉnh b = và a = (15) - Bước 1: Hiệu chỉnh tần số ngày ướt: Từ kết Việc lựa chọn p1 và p2 sao cho P* gần với quả mô hình, có thể thấy số ngày ướt (lượng qt và P* gần với qt. 12 KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 53 (6/2016)
5. thấp nhất, với kịch bản RCP4.5 là trạm Bảo Lộc, còn với RCP8.5là trạm Đồng Phú và Vũng Tàu. Như vậy mức tăng phân bố không rõ ràng theo không gian. Còn theo thời gian, mức tăng lớn nhất diễn ra vào tháng 11,12 tại tất cả các trạm, mức tăng thấp nhất vào khoảng tháng 2,3 tại hầu hết các trạm. - TX90P và SU35: % số ngày vượt ngưỡng bách phân vị 90 của nhiệt độ tối cao trong thời Hình 3. Lượng mưa trung bình các tháng trong kỳ nền tăng mạnh ở tất cả các trạm, nhiều nhất ở năm tại trạm Tây Ninh trong thời kỳ 1986-2005 trạm Vũng Tàu, cụ thể 24,8-37,1% ở giữa thế kỷ mô phỏng bằng CCAM từ mô hình khí hậu và 35,5-72% ở cuối thế kỷ. Số ngày vượt NorESM1-M trước và sau khi hiệu chỉnh ngưỡng 35oC tăng mạnh ở các trạm vốn có nhiệt độ trung bình cao, điển hình là trạm Đồng Hình 3 là lượng mưa trung bình các tháng Phú tăng cao nhất 117,9 ngày/năm vào giữa thế trong năm từ 1986-2005 từ mô hình khí hậu kỷ và cao nhất 165 ngày/năm vào cuối thế kỷ, NorESM1-M trước và sau khi hiệu chỉnh so với trong khi tăng không nhiều ở các trạm có nền giá trị quan trắc tại trạm Tây Ninh với kết quả nhiệt độ tương đối thấp. như sau: qt = 5,16; tkn = 5,79; * = 5,17 và qt - TN90P: % số ngày vượt ngưỡng bách = 13,10; tkn = 14,71; * = 13,46 phân vị 90 của nhiệt độ tối thấp trong thời kỳ 3. KẾT QUẢ nền cũng tăng tương đối đồng đều trên tất cả 3.1 Sự biến đổi của các yếu tố KHCĐ liên các trạm. quan đến nhiệt độ 3.2 Sự biến đổi của các yếu tố KHCĐ liên LVSĐN&PC thuộc miền Đông Nam Bộ, quan đến lượng mưa nhiệt độ trung bình hàng năm cao và khá ổn Lượng mưa trung bình trên toàn định (21,3-27,60C). Tháng III, IV và V nóng LVSĐN&PC xấp xỉ 1.950 mm, thuộc loại trung nhất, nhiệt độ trung bình 22,9-29,10C. Tháng I bình so với cả nước, tuy nhiên phân bố không lạnh nhất, nhiệt độ trung bình 19,4-26,50C. Do đồng đều theo không gian và thời gian. Về thời ảnh hưởng địa hình nên có sự triết giảm nhiệt độ gian, tính chung toàn lưu vực, mùa mưa kéo dài theo độ cao (SIWRP, 2011). 7 tháng (V-XI) với lượng mưa chiếm 81,8- - TXx: Mức tăng nhiệt độ tối cao tháng lớn 96,3% tổng lượng mưa năm. nhất ở trạm Bảo Lộc, cụ thể, tương ứng với kịch Trước hết là các cực trị mưa gây lũ. Lũ ở bản RCP4.5 và RCP8.5, mức tăng trung bình LVSĐN&PC phụ thuộc vào cường độ và lượng 2,44-2,59oC ở giữa thế kỷ và 2,54-4,71oC ở cuối mưa lớn nhất ngày/nhóm ngày. Cụ thể lưu thế kỷ. Mức tăng thấp nhất ở trạm Phan Thiết, lượng đỉnh lũ chủ yếu được quyết định bởi cụ thể 0,93-1,35oC ở giữa thế kỷ và 1,32-3,08oC lượng mưa 1 ngày max (Rx1day) đối với lưu ở cuối thế kỷ. Như vậy có thể thấy mức tăng vực nhỏ dưới 500 km2 và lượng mưa 3-5 ngày nhiệt độ tối cao trong tháng có sự phân bố theo max (Rx3day, Rx5day) đối với lưu vực trên độ cao, đồng thời cũng chính là sự phân bố theo 1.000 km2. nhiệt độ trung bình, tức trạm có nhiệt độ trung - Rx1day: Có xu hướng tăng tại tất cả các bình cao thì mức tăng thấp và ngược lại. Sự trạm, mức tăng nhiều hơn ở giữa thế kỷ so với phân bố mức tăng theo các tháng trong năm cuối thế kỷ và tương đối khác nhau giữa các không rõ ràng. trạm. Các trạm Trị An, Vũng Tàu tăng nhiều, ở - TNn: Mức tăng nhiệt độ tối thấp tháng lớn mức 40,19-55,97% vào giữa thế kỷ và 30,69- nhất ở trạm Đà Lạt, cụ thể 1,71-2,32oC ở giữa 44,07% vào cuối thế kỷ. Trạm Đà Lạt có mức thế kỷ và 2,14-4,22oC ở cuối thế kỷ. Mức tăng thay đổi thấp nhất, tăng giảm không rõ ràng ở KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 53 (6/2016) 13
6. giữa thế kỷ và tăng 3,06-7,71% vào cuối thế kỷ. 30,49-43,61% ở giữa thế kỷ và 34,45-44,07% ở - Rx3day: Tăng tại tất cả các trạm, mức tăng cuối thế kỷ. Trạm Bảo Lộc có mức tăng ít nhất, mạnh hơn ở cuối thế kỷ. Tương tự như Rx1day, từ 4,69-12,62% ở giữa thế kỷ và 10,34-11,55% trạm Vũng Tàu có mức tăng mạnh nhất,cụ thể từ ở cuối thế kỷ. Hình 4. Khoảng dao động tương lai của TXx trong tháng 3 theo kịch bản RCP 4.5 (hình trái) và RCP 8.5 (hình phải) tại trạm Đồng Phú Hình5. Khoảng dao động tương lai của TNn trong tháng 1 theo kịch bản RCP 4.5 (hình trái) và RCP 8.5 (hình phải) tại trạm Đà Lạt Bảng 3. Cực đoan nhiệt độ trong tương lai so với thời kỳ nền, RCP4.5 (phía trên) và RCP8.5 (phía dưới) Giữa thê kỷ (2046-2065) Cuối thê kỷ (2086-2099) RCP4.5 TXx TX90P SU35 TNn TN90P TXx TX90P SU35 TNn TN90P (oC) (%) (ngày/năm) (oC) (%) (oC) (%) (ngày/năm) (oC) (%) Bảo Lộc 2,44 30,7 4,59 1,11 30,85 2,54 32,1 1,97 1,51 38,97 Đà Lạt 1,66 23,7 0 1,71 28,90 2,22 33,9 0 2,14 38,08 Đồng Phú 1,88 16,5 83,00 1,12 27,20 2,38 24,3 114,34 1,53 37,68 Phan Thiết 0,93 18,5 17,61 1,22 27,24 1,32 27,2 28,79 1,63 37,41 Vũng Tàu 1,08 24,8 7,68 1,14 19,07 1,47 35,5 13,76 1,57 28,11 RCP8.5 Bảo Lộc 2,59 33,4 1,24 1,70 41,64 4,71 61,8 24,23 3,69 66,56 Đà Lạt 2,23 33,8 0 2,32 41,39 4,24 61,0 0,76 4,22 69,00 Đồng Phú 2,48 25,9 117,87 1,62 39,48 4,48 53,8 165,19 3,46 70,08 Phan Thiết 1,35 28,3 32,77 1,71 40,09 3,08 61,4 96,41 3,46 71,65 Vũng Tàu 1,52 37,1 15,90 1,66 30,00 3,17 72,0 70,18 3,21 67,93 Bảng 4. Thay đổi các yếu tố cực đoan mưa tương lai so với thời kỳ nền, RCP4.5 (phía trên) và RCP8.5 (phía dưới) RCP4.5 Giữa thê kỷ (2046-2065) Cuối thê kỷ (2086-2099) Rx1day Rx3day Rx5day CDD Rx1day Rx3day Rx5day CDD (%) (%) (%) (ngày) (%) (%) (%) (ngày) Bảo Lộc 15,75 4,69 -0,43 -14,50 20,85 11,55 4,78 -14,31 Đà Lạt -0,88 28,13 24,56 -17,14 3,06 31,34 25,12 -16,53 Phan Rang 9,04 10,42 -0,19 -35,87 16,14 16,95 7,36 -37,21 14 KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 53 (6/2016)
7. Phan Thiết 15,98 12,63 8,78 -69,08 17,56 16,13 14,23 -67,41 Tân Sơn Nhất 37,90 24,59 20,89 -40,63 38,24 22,47 14,78 -38,73 Tây Ninh 17,68 18,24 10,17 -48,92 29,82 28,46 18,56 -49,09 Trị An 49,03 35,27 27,63 -67,43 42,01 30,69 23,20 -65,68 Vũng Tàu 42,49 30,49 25,58 -79,43 38,66 34,45 30,95 -77,63 RCP8.5 Bảo Lộc 17,90 12,62 3,96 -14,21 18,89 10,34 5,72 -17,72 Đà Lạt 2,01 27,86 24,15 -17,02 7,71 30,69 26,69 -19,77 Phan Rang 18,72 16,92 4,67 -37,19 17,39 20,67 11,19 -33,79 Phan Thiết 17,97 14,70 12,65 -69,18 59,01 46,78 40,90 -73,32 Tân Sơn Nhất 40,03 29,43 21,23 -40,80 63,95 45,10 34,22 -43,05 Tây Ninh 22,45 23,28 14,12 -51,44 48,64 38,74 25,57 -54,28 Trị An 40,19 28,32 21,81 -67,83 45,19 31,67 26,03 -71,48 Vũng Tàu 55,97 43,61 38,88 -81,50 56,83 44,07 40,62 -81,24 Hình 6. Mức thay đổi Rx1day theo các tháng trong năm giữa và cuối thế kỷ theo kịch bản RCP4.5 (hình bên trái) và RCP8.5 (hình bên phải) so với thời kỳ nền tại trạm Bảo Lộc - Rx5day: Ngoài trạm Bảo Lộc và trạm Phan 4. TÁC ĐỘNG CỦA CÁC HIỆN TƯỢNG Rang có mức tăng giảm không rõ ràng, các trạm KHCĐ ĐẾN TÀI NGUYÊN NƯỚC Ở khác đều có xu hướng tăng. Tương tự, trạm LVSĐN&PC Vũng Tàu có mức tăng nhiều nhất, 25,58- Sự biến động của nhiệt độ và mưa trên 38,88% ở giữa thế kỷ và 30,95-40,62% ở cuối LVSĐN&PC kéo theo những thay đổi của các thế kỷ. loại hình thiên tai liên quan đến tài nguyên nước Mức tăng các cực trị mưa gây lũ chủ yếu cả về tần số xuất hiện và cường độ. Dưới đây là diễn ra vào các tháng mùa mưa. Vì vậy lũ có một số tác động có thể có của các hiện tượng nguy cơ gia tăng cả về cường độ cũng như tần KHCĐ đến tài nguyên nước trên lưu vực. suất trên lưu vực. 4.1 Tác động của các hiện tượng KHCĐ Đối với cực trị mưa gây khô hạn là số ngày đến lũ tối đa không mưa CDD, nói chung trên Trên LVSĐN&PC, khả năng xảy ra lưu LVSĐN&PC, tháng khô hạn nhất thường vào lượng bình quân ngày lớn nhất ở các tiểu lưu tháng I, II, khu vực khô hạn nhất là ven biển vực và tần số xuất hiện đỉnh lũ lớn nhất được Nam Trung Bộ. Theo dự tính tương lai, tại tất cả cho thấy là có mối tương quan về mặt thời gian các trạm, CDD đều có xu hướng giảm, đặc biệt (SIWRP, 2011). Điều này chứng tỏ diễn biến vùng khô hạn Phan Rang và Phan Thiết giảm ở dòng chảy trên các sông không chỉ có liên quan mức khá cao (Phan Rang giảm 33,79-37,21 chặt chẽ mà còn rất nhạy với diễn biến mưa ngày/năm, Phan Thiết giảm 67,41-73,32 trong lưu vực. Theo kết quả nghiên cứu mưa đã ngày/năm). Mức giảm chủ yếu diễn ra vào các nói ở trên, mưa 1, 3, 5 ngày lớn nhất đều có xu tháng khô hạn. thế gia tăng. Chính vì vậy các khu vực thuộc KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 53 (6/2016) 15
8. thượng nguồn sông Đồng Nai, sông La Ngà, Theo kết quả kịch bản về các hiện tượng sông Vàm Cỏ sẽ có những trận mưa lớn hơn KHCĐ đã đưa ra ở trên cho thấy, lượng mưa có những trận mưa đã xảy ra trong quá khứ. Như xu hướng gia tăng và số ngày khô hạn có xu vậy có nhiều khả năng sẽ xuất hiện các trận lũ hướng giảm, đặc biệt vào các tháng mùa khô. lớn ở các khu vực: Cát Tiên, Tà Lài (tỉnh Lâm Do đó tình trạng khô hạn có thể giảm trong Đồng), Phú Điền (tỉnh Đồng Nai); Võ Xu, Tánh tương lai. Tuy nhiên các nghiên cứu trước đây Linh, Đức Linh (tỉnh Bình Thuận). đã cảnh báo về tình trạng thiếu hụt mưa nghiêm 4.2 Tác động của các hiện tượng KHCĐ trọng xảy ra trong những năm El Nino (Nguyễn đến lũ quét Đức Ngữ, 2007). Hơn nữa sự gia tăng của các Ở LVSĐN&PC, vào đầu mùa mưa, thường cực trị liên quan đến nhiệt độ đưa ra sự báo bị ảnh hưởng của dải hội tụ nhiệt đới kết hợp động về tình trạng hạn hán kinh tế xã hội xảy ra với hoạt động của gió mùa Tây Nam có cường trên khu vực này. độ mạnh cho mưa lớn kéo dài 2-3 ngày, với 4.4 Tác động của các hiện tượng KHCĐ tổng lượng mưa trận rất lớn có thể từ 200-300 đến xâm nhập mặn mm, thậm chí còn lớn hơn nữa, khi đó khả Tình hình xâm nhập mặn ở vùng hạ lưu năng gây ra lũ lớn và lũ quét rất đáng kể. Các LVSĐN&PC rất nhạy cảm với việc khai thác tỉnh đã xảy ra lũ quét gồm Ninh Thuận, Bình nguồn nước cả ở thượng và hạ lưu và tình hình Thuận, Đắk Nông, Lâm Đồng (Cao Đăng Dư mưa tại chỗ, trong đó thay đổi lưu lượng từ và nnk, 2000). thượng lưu theo mùa đã quyết định ranh mặn Theo dự tính về lượng mưa vào giữa và cuối trên các triền sông. Những khu vực thường thế kỷ cho thấy, lượng mưa lớn nhất 1 ngày và 3 xuyên bị ảnh hưởng mặn trong mùa khô gồm có ngày ở những nơi đã từng xảy ra lũ quét (các các huyện Duyên Hải, Nhà Bè, Bình Chánh và trạm Phan Rang, Phan Thiết, Đà Lạt) đều có xu Thủ Đức (TP Hồ Chí Minh), Cần Giuộc, Bến hướng tăng. Điều này cảnh báo hiện tượng lũ Lức (Long An), Long Thành (Đồng Nai) và quét ở những nơi này sẽ gia tăng. Châu Thành (Bà Rịa-Vũng Tàu). 4.3 Những tác động của các hiện tượng Mặc dù lượng mưa trên lưu vực này có xu KHCĐ đến hạn hán hướng gia tăng, tuy nhiên cùng với sự dâng cao Ở LVSĐN&PC, tình trạng hạn hán và cạn của mực nước biển và xu hướng tăng của các kiệt dòng chảy xảy ra nghiêm trọng trong những cực trị khí hậu liên quan đến nhiệt độ hiện năm gần đây. Các khu vực có mức độ hạn hán tượng xâm nhập mặn vẫn có thể diễn ra ở vùng khác nhau được trình bày ở Bảng 5. hạ lưu sông. Đặc biệt, do sự cạn kiệt dòng chảy trong những năm El Nino, nguy cơ xảy ra xâm Bảng 5. Khu vực có mức độ hạn khác nhau nhập mặn trong những năm này sẽ xảy ra (SIWRP, 2011) nghiêm trọng hơn. Tỷ lệ giữa lượng 5. KẾT LUẬN Mức độ bốc hơi và lượng Trong bài báo này, các tác giả đã đưa ra kịch Khu vực hạn mưa cùng thời bản diễn biến của một số hiện tượng KHCĐ ảnh kỳ (lần) hưởng đến tài nguyên nước vào giữa và cuối thế Nghiêm kỷ 21 trên LVSĐN&PC bằng phương pháp sử Ven biển Đông 9,4-11,3 trọng dụng mô hình khí hậu khu vực CCAM chi tiết hóa động lực từ 5 mô hình khí hậu toàn cầu Xuân Lộc, Phước tương ứng với 2 kịch bản BĐKH RCP4.5 và Cao Long, Tây Ninh, 3,7-5,9 RCP8.5 theo Báo cáo đánh giá lần thứ 5 của Biên Hòa IPCC (AR5). Kết quả này đã khẳng định lại và Trung Bảo Lộc, Liên 0,8-1,6 cụ thể hóa cho kết quả về diễn biến của nhiệt độ bình Khương, Đà Lạt cực trị và lượng mưa cực trị trong Kịch bản 16 KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 53 (6/2016)
9. BĐKH và nước biển dâng 2012 của Bộ Tài trong khi Rx5day, ngoài trạm Bảo Lộc và trạm nguyên và Môi trường. Cụ thể, nhiệt độ tối cao Phan Rang có mức tăng giảm không rõ ràng, các và tối thấp ngày vào giữa và cuối thế kỷ 21 đều trạm khác đều có xu hướng tăng. Bài báo cũng tăng mạnh so với thời kỳ nền ở tất cả các trạm, đưa ra những tác động có thể có của các hiện nhiều nhất ở trạm Vũng Tàu. Số ngày vượt tượng KHCĐ đến tài nguyên nước trên lưu vực ngưỡng bách phân vị 90 của nhiệt độ tối cao như lũ, hạn hán và xâm nhập mặn. trong thời kỳ nền và số ngày vượt ngưỡng 35oC Bài báo là tiền đề cho những nghiên cứu sâu tăng mạnh ở các trạm vốn có nhiệt độ trung bình hơn về tác động của các hiện tượng khí hậu cực cao, điển hình là trạm Đồng Phú trong khi đó đoan đến sự biến đổi tài nguyên nước trên nhiệt độ lại tăng không nhiều ở các trạm có nền LVSĐN&PC, nhằm giúp cho các nhà hoạch định nhiệt độ tương đối thấp. Số ngày vượt ngưỡng chính sách, các nhà nghiên cứu khoa học và cộng bách phân vị 90 của nhiệt độ tối thấp trong thời đồng ở các cấp khác nhau có những thông tin cần kỳ nền cũng tăng tương đối đồng đều trên tất cả thiết để để định hướng, điều phối và phân bổ các trạm. Về lượng mưa, Rx1day và Rx3day có nguồn lực trong trình lập kế hoạch phát triển kinh xu hướng tăng tại tất cả các trạm, mức tăng tế xã hội của địa phương và có những biện pháp nhiều hơn ở giữa thế kỷ so với cuối thế kỷ, phù hợp nhất trong thích ứng với BĐKH. TÀI LIỆU THAM KHẢO Cao Đăng Dư, Lê Bắc Huỳnh, (2000). “Lũ quét – Nguyên nhân và cách phòng tránh”, NXB Nông nghiệp, Hà Nội. IMHEN và UNDP, (2015). “Báo cáo đặc biệt của Việt Nam về Quản lý rủi ro thiên tai và hiện tượng cực đoan nhằm thúc đẩy thích ứng với biến đổi khí hậu (SREXVN)” [Trần Thục, Koos Neefjes, Tạ Thị Thanh Hương, Nguyễn Văn Thắng, Mai Trọng Nhuận, Lê Quang Trí, Lê Đình Thành, Huỳnh Thị Lan Hương, Võ Thanh Sơn, Nguyễn Thị Hiền Thuận, Lê Nguyên Tường], Hà Nội. Nguyễn Đức Ngữ, (2007). “Tác động của ENSO đến thời tiết, khí hậu, môi trường và KTXH ở Việt Nam”, Báo cáo Hội thảo chuyên đề về Đa dạng sinh học và Biến đổi khí hậu: Mối liên quan tới Đói nghèo và Phát triển bền vững. Hà Nội. Viện quy hoạch thủy lợi Miền Nam (SIWRP), (2011). “Dự án Quy hoạch tổng thể thủy lợi vùng Đông Nam bộ thích ứng với biến đổi khí hậu, nước biển dâng”, Báo cáo đặc điểm khí tượng thủy văn. Tiếng Anh: Block, P.J., Souza Filho, F.A., Sun, L., Kwon, H.H., (2009). A streamflow forecasting framework using multiple climate and hydrological models 1. J. Am. Water Resour. As. 45 (4), 828–843. Available at: Claudia Teutschbein, Jan Seibert: Bias correction of regional climate model simulations for hydrological climate-change impact studies: Review and evaluation of different methods. Journal of Hydrology 456–457 (2012) 12–29. Klein Tank, A. M. G., Zwiers, F. W. and Zhang, X., (2009). Guidelines on Analysis of Extremes in a Changing Climate in Support of Informed Decisions for Adaptation. Climate data and monitoring WCDMP-No. 72, WMO-TD No. 1500, 56pp. Lenderink, G., Buishand, A., Van Deursen,W., (2007). Estimates of future discharges of the river Rhine using two scenario methodologies: direct versus delta approach. Hydrol. Earth Syst. Sci. 11 (3), 1145–1159. Chen, J., Brissette, F.P., Leconte, R., (2011). Uncertainty of downscaling method in quantifying the impact of climate change on hydrology. J. Hydrol. 401 (3–4), 190–202. Available at: KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 53 (6/2016) 17
10. Schmidli, J., Frei, C., Vidale, P.L., (2006). Downscaling from GCM precipitation: a benchmark for dynamical and statistical downscaling methods. Int. J. Climatol. 26 (5), 679–689. Available at: Abstract: APPLICATION OF REGIONAL CLIMATE MODEL TO PROJECT EXTREME CLIMATIC EVENTS AND THEIR IMPACTS ON WATER RESOURCES IN THE DONG NAI RIVER BASIN AND VICINITY AREAS This paper gives the projection of development of extreme temperature and rainfall in the middle and the end of 21th century and their potential impacts on water resources in the Dong Nai river basin and vicinity areas by using Regional Climate Model (RCM) CCAM to dynamical downscale from 5 Global Climate Models (GCMs) for scenarios RCP8.5 and RCP4.5. The result shows asignificant rise of daily maximum and minimum temperature compared with the based period, especially in Vung Tau station. Number of days with maximum temperature above the 90th percentile and 35°C tends to increase, higher rate in higher average temperature stations. Number of days with minimum temperature exceeding 90th percentile also increases evenly across all stations. Although maximum 1-day, 3-day, 5-day precipitation at all other stations are in the upward trend, the changes in Bao Loc and Phan Rang station are unclear. It is supposed that this projection of extreme temperature and rainfall in the future will lead to sometypes of natural disasters related to water resources in this area, such as floods, droughts, saltwater intrusion. Keywords: Extreme climatic events, dynamical downscaling, water resources, Dong Nai river basin. BBT nhận bài: 14/3/2016 Phản biện xong: 29/4/2016 18 KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 53 (6/2016)