Dự tính mực nước biển dâng do biến đổi khí hậu dựa trên các mô hình hoàn lưu chung cho khu vực biển việt nam

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
KHOA SAU ĐẠI HỌC

ĐO N TH THU H

DỰ TÍNH MỰC NƯỚC BIỂN DÂNG DO BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU
DỰA TRÊN CÁC MÔ HÌNH HO N LƯU CHUNG
CHO KHU VỰC BIỂN VIỆT NAM

LUẬN VĂN THẠC SĨ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU

H NỘI – 2016


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
KHOA SAU ĐẠI HỌC

ĐO N TH THU H

DỰ TÍNH MỰC NƯỚC BIỂN DÂNG DO BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU
DỰA TRÊN CÁC MÔ HÌNH HO N LƯU CHUNG
CHO KHU VỰC BIỂN VIỆT NAM

LUẬN VĂN THẠC SĨ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU
Chuyên ngành: BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU
Mã số: Chương trình đào tạo thí điểm

Người hướng dẫn khoa học: TS. N

HÀ NỘI – 2016

Hể


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan luận văn này là công trình nghiên cứu do tôi thực hiện dưới sự
hướng dẫn khoa học của TS Nguy n Xu n Hiển không sao ch p c c công trình
nghiên cứu của ngư i kh c N i dung luận văn c tham khảo và s d ng tài liệu thông
tin đăng tải trên c c ấn ph m tạo chí và trang we đ u đư c trích dẫn đ y đủ số liệu
s d ng đ u là c c số liệu c ngu n gốc chính thống đ ng tin cậy.
M t ph n của luận văn đã đư c công ố trong ài o Cập nhật xu thế thay đ i
của mực nước iển khu vực iển Việt Nam đăng tải trên Tạp chí Khí tư ng Thủy
văn số

vào th ng

năm

Tôi hoàn toàn chịu tr ch nhiệm v tính x c thực và nguyên ản của luận văn.

Tác

ả

Đoàn Thị Thu Hà


LỜI C M

N

Luận văn đư c hoàn thành tại Khoa Sau đại học Đại học Quốc gia Hà N i dưới
sự hướng dẫn của TS Nguy n Xu n Hiển T c giả xin ày t l ng iết ơn tới ngư i
th y đ ng th i là cấp trên tại cơ quan ngư i đã luôn tận tình quan t m hướng dẫn
trong suốt qu trình học tập c ng như công t c để hoàn thành tốt luận văn
T c giả c ng xin g i l i cảm ơn tới c c c n
giảng dạy và đào tạo tại Khoa Sau
đại học Đại học Quốc gia Hà N i đã luôn hết l ng gi p đ và tạo đi u kiện tốt nhất
cho t c giả trong suốt qu trình học tập và nghiên cứu
T c giả c ng xin g i l i cảm ơn ch n thành tới c c anh chị em ạn
đ ng
nghiệp trong Trung t m Nghiên cứu Khí tư ng Thủy văn Biển Viện Khí tư ng thủy
văn và Biến đ i khí hậu đ c iệt là ThS Lê Quốc Huy và ThS Dương Ngọc Tiến đã
luôn h tr và đ ng g p nh ng kiến qu
u trong qu trình thực hiện luận văn
Luận văn đư c hoàn thành trong khuôn kh Đ tài cấp Nhà nước Nghiên cứu
luận cứ khoa học cập nhật kịch ản iến đ i khí hậu và nước iển d ng cho Việt Nam
thu c Chương trình Khoa học và Công nghệ ph c v Chương trình m c tiêu Quốc gia
ứng ph với iến đ i khí hậu – Mã số BĐKH-43 do TS Nguy n Văn Hiệp làm chủ
nhiệm và Dự n Cập nhật kịch ản iến đ i khí hậu nước iển d ng cho Việt Nam
của B Tài nguyên và Môi trư ng do TS Mai Văn Khiêm làm chủ nhiệm Xin tr n
trọng cảm ơn
Cuối c ng t c giả xin g i l i cảm ơn s u s c nhất tới gia đình đ c iệt là m và
con g i nh ng ngư i đã luôn là ngu n đ ng lực lớn nhất để t c giả c thể hoàn thành
công t c và học tập

Hà N

th n

Đoàn Thị Thu Hà

5


M CL C
DANH M C CÁC K HIỆU VIẾT TẮT ................................................................. iii
DANH M C B NG .....................................................................................................iv
DANH M C HÌNH ....................................................................................................... v
MỞ ĐẦU......................................................................................................................... 1
CHƯ NG 1. TỔNG QUAN ......................................................................................... 4
1.1. Các kịch bả
1.2. Các đá h

ồ

á về mực ước b ể d

1.3. Các hư
1.3
ủa IP

độ khí nhà kính RCPs ...........................................................4
bì h toà cầ và kh vực ............5

há dự t h mực ước b ể d

................................................10

ph n ph p
t nh

n
n n tr
o o nh
R5
...................................................................................................................10
n ph p

1.3.2. Ph
1.3 3

ph

1.3 4 Ph

t nh

n ph p

n ph p

CHƯ NG .

n

n

n toàn ầu tron
n

n khu v

n

ã

ợ

o

o R5 ......12

................................ 13
p ụn ở V ệt Na .....16

LIỆU V PHƯ NG PHÁP NGHIÊN C U ..... 18

h ê cứ .............................................................................18

ịa
ut

n
n

I TƯ NG S

Vị tr

n

t nh

t nh

.1. Đặc đ ểm kh vực

. .S

tr

hun
nh h ởn t

ủa khu v
ao

n

.......................................................18
n

n .......................................20

h ê cứ .................................................................................................26
S

ệu th

S

ệu quan tr

3 S

ệu

ot

tr

h

v n tron khu v

t vệ t nh ho khu v

ph n t

h nh O

n V ệt Na ................26

n V ệt Na .................................27
Ms ...................................................29

4 S ệu ph n
kh n
an ủa
thành phần n
p vào

n
n
n tr n ph v toàn ầu .......................................................................................32
5 S

ệu

6 S

ệu toàn ầu

. . Phư

há

u h nh

n t nh
sun t IP

n t

h nh I

5

VM L

.................34

...................................................................35

h ê cứ .....................................................................................35

3

Ph

n ph p

s

3

Ph

n ph p

t nh

ệu ...............................................................................35
n

n
i

n

ho khu v

V ệt Na ................44


3 3 Ph

n ph p

ho khu v

t nh t nh h a h

h n ủa

n

n

n

t nh

V ệt Na ................................................................................................ 47

CHƯ NG . KẾT QU V TH O LUẬN ............................................................. 49
.1.

th b

đổ c

mực ước b ể kh vực V t N m ....................................49

3

u th

n

ủa

n

n t nh to n t s

ệu th

3

u th

n

ủa

n

n t nh to n t s

ệu vệ t nh ......................50

n

ủa

n

3

3 So s nh u th

. . K ểm
. . Ph

n t ha n u n s

h m các m hì h AOGCM vớ
b kh

c

mực ước b ể d

t

kh vực b ể V t N m .....54

Ph n

kh n

an ủa

n

n

n

33

Ph n

kh n

an ủa

n

n

n t n

34

Mứ

34
3.5. Thảo

n

n tr nh

tr

o

ãn nở nh ệt và

n

.54

n ...............................56

bì h toà kh vực b ể V t N m ........................57

p ủa
n

ệu ...................51

trắc .............................52

33

. . Mực ước b ể d

o ....................49

thành phần vào
n

n theo thờ

n

n

n ...................57

an tron th k

.......................60

ậ ...............................................................................................................62

KẾT LUẬN .................................................................................................................. 66
T I LIỆU THAM KH O .......................................................................................... 68

ii


DANH M C CÁC K HIỆU VIẾT TẮT
AOGCMs

C c mô hình hoàn lưu chung khí quyển – đại dương

AR4

B o c o đ nh gi l n thứ 4 của Ban Liên chính phủ v Biến
đ i khí hậu

AR5

B o c o đ nh gi l n thứ

của Ban Liên chính phủ v Biến

đ i khí hậu
AVISO

Chương trình thu thập x l số liệu hải dương học quan tr c
từ vệ tinh

BCSD

Phương ph p đi u chỉnh đ lệch và chi tiết h a không gian

BĐKH

Biến đ i khí hậu

CA

Phương ph p x y dựng tương tự

CMIP3

Dự n Đối chứng mô hình kết h p giai đoạn

CMIP5

Dự n Đối chứng mô hình kết h p giai đoạn

CSIRO

T chức Nghiên cứu Khoa học và Công nghiệp Australia

ENSO

El Ni o - Dao đ ng Nam

FAR

B o c o đ nh gi đ u tiên của Ban Liên chính phủ v Biến
đ i khí hậu

IDW

Thuật to n n i suy theo khoảng c ch nghịch đảo c trọng số

IPCC

Ban Liên chính phủ v Biến đ i khí hậu

LLNL

Ph ng thí nghiệm Quốc gia Lawrence Livermore

NAO

Dao đ ng B c Đại T y dương

PCMDI

Chương trình Đối chứng và Ch n đo n Mô hình Khí hậu

PDO

Dao đ ng quy mô thập kỉ

RCP

Đư ng n ng đ đại diện

SLRRP

Chương trình cải tiến dự

TAR

B o c o đ nh gi l n thứ
đ i khí hậu

WOCE

Chương trình Thí nghiệm Hoàn lưu Đại dương thế giới

iii

Th i Bình Dương

o mực nước iển d ng
của Ban Liên chính phủ v Biến


DANH M C B NG
Bảng 1 Mô tả c c kịch ản n ng đ khí nhà kính RCPs .............................................5
Bảng
Mực nước iển d ng trung ình toàn c u và mức đ đ ng g p của từng
thành ph n m c ng tính chưa ch c ch n của c c dự tính trong giai đoạn 8 – 2100
so với th i kì n n (baseline) 1986Bảng

cho 4 kịch ản RCPs .......................................9

Thông tin các trạm hải văn trong khu vực Việt Nam ...................................26

Bảng
Danh s ch các mô hình AOGCMs đư c s d ng trong nghiên cứu và đ
ph n giải cho khu vực iển Việt Nam ...........................................................................30
Bảng

Tiêu chu n tin cậy của chỉ số kiểm định r ....................................................36

Bảng 4 Đ nh gi và kiểm nghiệm thống kê chu i số liệu dao đ ng mực nước biển
trung bình cho các trạm hải văn ....................................................................................37
Bảng
Các thành ph n đ ng g p vào mực nước biển d ng và phương ph p dự tính
cho khu vực Biển Đông .................................................................................................45

Bảng

Xu thế iến đ i mực nước iển trung ình tại c c trạm hải văn ...................49

Bảng
Xu thế iến đ i mực nước iển tính to n từ số liệu vệ tinh và số liệu thực đo
và hệ số tương quan gi a hai số liệu
-2013) ........................................................51
Bảng
Giá trị trung vị và khoảng tin cậy của dự tính mực nước biển dâng và các
thành ph n đóng góp vào cuối thế kỷ 21 so với th i kỳ 1986-2005 tại khu vực Biển
Đông và toàn c u (theo Bảng 13.5 trong Báo cáo AR5 của IPCC). .............................59
Bảng 4 Mực nước iển d ng trung ình toàn khu vực Biển Đông trong thế kỉ
so
với th i kì n n 8 –
theo hai kịch ản RCP 4 và RCP 8.5 ............................62

iv


DANH M C HÌNH
Hình

Mực nước iển d ng trong giai đoạn 8 so với th i kì n n 8 theo ốn kịch ản RCPs cho toàn c u ..................................................................10

Hình

Vị trí của Biển Việt Nam trong khu vực .......................................................18

Hình

Cấu tr c địa đ ng lực cm và d ng chảy lớp m t m s khu vực Biển Đông

từ số liệu vệ tinh giai đoạn

– 2010 .......................................................................23

Hình

Biến đ i trị số trung ình v đ của nhiệt đ và đ m n ...............................25

Hình

4 Trang we thu thập số liệu trực tiếp của AVISO ..........................................28

Hình

Cấu tr c tập tin số liệu theo điểm ..................................................................28

Hình

Cấu tr c tập số liệu hai chi u và a chi u .....................................................29

Hình

Thư m c chứa số liệu đư c thu thập qua giao thức FTP ..............................29

Hình 8 Số liệu ph n ố không gian của c c thành ph n đ ng g p vào mực nước iển
dâng ...............................................................................................................................32
Hình

Ph n ố không gian của thành ph n ăng trên đỉnh n i ................................ 33

Hình

Ph n ố không gian của thành ph n ăng đ ng lực ....................................33

Hình

Ph n ố không gian của thành ph n tr lư ng nước trên l c địa ................33

Hình

Số liệu đi u chỉnh đ ng t nh ăng từ mô hình ICE5G (VM2 L90) .............34

Hình

Tỷ lệ thay đ i của mực Geoid trên phạm vi toàn c u ..................................34

Hình

4 Tỷ lệ dịch chuyển

m t tr i đất theo phương th ng đứng ........................35

Hình

S d ng ph n m m Ocean Data View đọc số liệu toàn c u........................38

Hình

S d ng ph n m m Ocean Data View trích suất số liệu v ng Biển Đông .38

Hình

Số liệu mô ph ng toàn c u đư c regrid trong MatLa ...............................39

Hình

8 Định dạng tập tin đ u ra đã đư c regrid ......................................................40

Hình
Biến thiên trong đ cao m t iển trên mực Geoid trên và mực nước iển
d ng do giãn n nhiệt trung ình toàn c u dưới từ tất cả c c mô hình trước và sau
khi hiệu chỉnh loại
xu hướng hạn dài .......................................................................42
Hình
Tỷ lệ ph n ố theo không gian của c c thành ph n: Băng trên đỉnh n i Tr
lư ng nước trên l c địa C n ng khối lư ng
m t ăng Greenland C n ng
khối lư ng
m t ăng Nam cực Băng đ ng lực Greenland Băng đ ng lực
Nam Cực ........................................................................................................................43

v


Hình

Thành ph n đi u chỉnh đ ng t nh ăng ao g m: Tỷ lệ thay đ i của mực

Geoid và Tỷ lệ dịch chuyển

m t tr i đất theo phương th ng đứng ..........................44

Hình

Xu thế tăng mực nước iển tại c c trạm hải văn ...........................................50

Hình

Xu thế mực nước trung ình a Biển Đông và

Hình

Xu thế thay đ i mực nước từ số liệu vệ tinh tại khu vực iển Việt Nam ......51

Hình

4 Tương quan gi a mực nước thực đo tại c c trạm hải văn và mực nước quan

tr c từ vệ tinh giai đoạn
Hình

toàn c u từ vệ tinh ........50

– 2013 ............................................................................52

Biến trình theo th i gian của mực nước trung ình c c trạm thực đo hình

thoi đ số liệu vệ tinh v ng tr n xanh trung ình c c mô hình AOGCMs đư ng
đậm màu đ thể hiện trung ình c c mô hình và khoảng m màu x m thể hiện khoảng
tin cậy cho th i kỳ 8 -2005.....................................................................................53
Hình
Tương quan của a chu i số liệu mực nước thực đo trung ình tại c c trạm
thực đo giai đoạn 8 –
và
số liệu vệ tinh giai đoạn
với số liệu
trung ình từ c c mô hình ..............................................................................................53
Hình
Ph n ố của mực nước iển d ng do giãn n nhiệt và đ ng lực cm giai
đoạn cuối thế kỉ
so với th i kì n n 8 –
theo kịch ản RCP 4 từ m t số
mô hình AOGCMs cho khu vực iển Việt Nam ...........................................................54
Hình 8 Ph n ố của mực nước iển d ng do giãn n nhiệt và đ ng lực cm giai
đoạn cuối thế kỉ
so với th i kì n n 8 theo kịch ản RCP 8 từ m t số mô
hình AOGCMs cho khu vực iển Việt Nam .................................................................55
Hình
Mực nước iển d ng t ng c ng cm vào giai đoạn gi a thế kỉ
so với th i
kì n n theo kịch ản RCP 4 a Cận trên
Trung ình và c Cận dưới ....................56
Hình
Mực nước iển d ng t ng c ng cm giai đoạn gi a thế kỉ
so với th i kì
n n theo kịch ản RCP 8 a Cận trên
Trung ình và c Cận dưới ........................56

Hình
Mực nước iển d ng t ng c ng cm giai đoạn cuối thế kỉ
so với th i kì
n n 8 –
theo kịch ản RCP 4 a Cận trên
Trung ình và c Cận dưới ...57
Hình
Mực nước iển d ng t ng c ng cm giai đoạn cuối thế kỉ
so với th i kì
n n 8 –
theo kịch ản RCP 8 a Cận trên
Trung ình và c Cận dưới ...57
Hình
Mực nước iển d ng trung ình toàn khu vực iển Việt Nam mức đ đ ng
g p của từng thành ph n cm c c đư ng li n đậm n t và tính chưa ch c ch n của c c
dự tính c c khoảng m so với th i kì n n 8 theo kịch ản RCP 4 ...........58

vi


Hình

4 Mực nước iển d ng trung ình toàn khu vực iển Việt Nam mức đ đ ng

g p của từng thành ph n cm c c đư ng li n đậm n t và tính chưa ch c ch n của c c
dự tính c c khoảng m so với th i kì n n 8 theo kịch ản RCP 8 ...........58
Hình
thế kỉ

Mực nước iển d ng t ng c ng trung ình toàn khu vực Biển Đông trong

so với th i kì n n

8 –

đư ng màu đ đậm và khoảng tin cậy

đư ng m màu x m tính to n từ c c mô hình kết h p với c c thành ph n kh c theo
kịch ản RCP 4.5 ...........................................................................................................60
Hình
thế kỉ

Mực nước iển d ng t ng c ng trung ình toàn khu vực Biển Đông trong
so với th i kì n n 8 –
đư ng màu đ đậm và khoảng tin cậy

đư ng m màu x m tính to n từ c c mô hình kết h p với c c thành ph n kh c theo
kịch ản RCP 8 ...........................................................................................................61
Hình
Mực nước iển d ng trung ình toàn khu vực Biển Đông trong thế kỉ
so
với th i kì n n 8 –
c c đư ng đậm n t và khoảng tin cậy c c khoảng m
theo hai kịch ản RCP 4

và RCP 8.5 ..........................................................................61

vii


MỞ ĐẦU

Trong m t vài thập kỉ g n đ y mực nước iển d ng g n với sự n ng lên toàn
c u ngày càng c nh ng iểu hiện r ràng hơn Đ y là m t trong nh ng hệ quả của
iến đ i khí hậu BĐKH và c khả năng g y thiệt hại rất lớn tới kinh tế xã h i Mực
nước iển d ng trung ình toàn c u c nguyên nh n chủ yếu là do sự giãn n vì hấp
thu nhiệt của đại dương và sự tan chảy ăng trên đất li n Tuy nhiên nhi u nghiên cứu
đã chỉ ra r ng c c iến đ i mang tính địa phương ảnh hư ng mạnh tới dao đ ng mực
nước iển khu vực làm tăng ho c giảm tốc đ d ng mực nước iển [15], [17], [81],
ng
r ng c c khu vực kh c nhau không phải đối m t với c ng m t mức đ rủi ro do
mực nước iển dâng Đi u này cho thấy t m quan trọng của c c qu trình vật l di n ra
tại khu vực trong xu thế dao đ ng mực nước iển và t c đ ng ti m tàng của mực nước
iển d ng đối với c c

iển thấp và hải đảo

Biển Việt Nam hay c n gọi là Biển Đông là iển n a kín lớn nhất n m v phía
Tây B c Th i Bình Dương Nhi u nghiên cứu từ trước tới nay đã chỉ ra nh ng thay đ i
đ ng kể trong xu thế dao đ ng của mực nước iển khu vực Tỷ lệ d ng của mực nước
biển trung ình tính to n dựa trên số liệu quan tr c từ vệ tinh Biển Đông là 4,7
mm năm cho giai đoạn

-2009 [7] và 4

mm năm cho giai đoạn

-2013 [8]

con số này tương đối cao hơn so với tỷ lệ d ng trung ình toàn c u trong c ng th i kỳ
là
± 4 mm năm [60], [49] Sự kh c iệt này c thể t ngu n từ nh ng ảnh hư ng

đ ng kể của c c dao đ ng dài hạn như El Ni o - Dao đ ng Nam (ENSO) và Dao đ ng
quy mô thập kỉ Th i Bình Dương PDO [10]. Đi u này cho thấy c c d liệu vệ tinh
chủ yếu phản nh sự thay đ i liên m a và trong thập kỷ chứ chưa h n là xu hướng dài
hạn vì th i gian quan tr c tương đối ng n
năm Dựa trên chu i số liệu dao đ ng
mực nước iển thực đo trong qu khứ tỷ lệ d ng của mực nước iển trong khu vực chỉ
vào khoảng ~
mm năm trong th i gian
tương đ ng với tỷ lệ d ng trung
ình toàn c u [22].
Trong ối cảnh đ năm
B Tài nguyên và Môi trư ng đã công ố ản
cập nhật kịch ản iến đ i khí hậu nước iển d ng cho Việt Nam trên cơ s phiên ản
công ố năm
[2], [3] Cả hai phiên ản này đ u đư c tính to n s d ng phương
ph p chi tiết h a thống kê trên cơ s kịch ản nước iển d ng toàn c u đư c công ố
i Ban Liên chính phủ v Biến đ i khí hậu IPCC) C c kết quả từ sau B o c o đ nh
giá l n thứ 4 của IPCC (AR4) [37] đã cho thấy trong nh ng thập kỉ g n đ y mực nước
iển vẫn tiếp t c d ng Theo l trình của Chương trình m c tiêu Quốc gia ứng ph với
Biến đ i khí hậu, vào năm
Việt Nam sẽ tiếp t c cập nhật kịch ản nước iển
d ng để ph c v cho c c địa phương và B
c c giải ph p ứng ph với nước iển d ng.

ngành trong đ nh gi t c đ ng và đ xuất

1


Nhìn chung ngoài c c công ố chính thức của B Tài nguyên và môi trư ng

h u hết c c nghiên cứu trong nước hiện nay đ u chỉ tập trung vào xu thế dao đ ng mực
nước của khu vực iển Việt Nam trong qu khứ mà ít quan t m tới dự tính mực nước
iển d ng cho tương lai Thêm vào đ trong B o c o đ nh gi l n thứ (AR5), IPCC
đã chính thức đưa ra m t

kịch ản mới – kịch ản n ng đ khí nhà kính (RCP-

Representative Concentration Pathways), đư c ph t triển

i m t nh m mô hình kh c

nhau dựa trên lư ng ức xạ m t đất nhận đư c tương ứng với n ng đ khí nhà kính
[38] Sự thay đ i sang c c kịch ản khí nhà kính mang nhi u ưu điểm hơn đ i h i c n
phải cập nhật c c d liệu đ u vào trong c c nghiên cứu v dự tính mực nước iển d ng
trong tương lai.
Chính vì vậy đ tài D tính m c nước i n d ng do i n

i kh h u d a

tr n c c
h nh ho n ưu chung cho khu v c i n i t Na
sẽ p d ng c c
nghiên cứu mới nhất ao g m s d ng kết quả đ u ra từ
mô hình hoàn lưu chung
khí quyển – đại dương AOGCMs (thu c
mô hình đư c ph t triển trong khuôn kh
Dự n Đối chứng mô hình kết h p giai đoạn – CMIP5) [79] nh m dự tính mực nước
iển d ng ti m năng trong thế kỉ
khu vực Biển Đông Đ tài c
ngh a khoa học

quan trọng trong đ nh gi c c t c đ ng của BĐKH đối với khu vực Việt Nam làm cơ
s cho việc tính to n mức đ ngập l t do nước iển d ng c c khu vực ven iển
M c tiêu chính của luận văn ao g m: 1) Đ nh gi xu thế iến đ i của mực
nước iển khu vực Việt Nam trong qu khứ dựa trên số liệu thực đo tại c c trạm hải
văn trong khu vực và số liệu quan tr c từ vệ tinh 2) ng d ng kết quả từ c c mô hình
AOGCMs tính to n mực nước iển d ng do giãn n nhiệt và đ ng lực c ng như mực
nước iển d ng t ng c ng ph n ố theo không gian trên toàn v ng iển Việt Nam 3)
Dự tính mực nước iển d ng trung ình toàn khu vực iển Đông và đ nh gi mức đ
đ ng g p của c c thành ph n vào mực nước iển d ng trong thế kỉ
theo hai kịch
ản n ng đ khí nhà kính RCP 4 và RCP 8
Để đạt đư c c c m c tiêu trên, nh ng n i dung công việc c n thực hiện ao
g m: T ng quan tình hình nghiên cứu liên quan đến mực nước iển d ng ao g m
c c phương ph p và kết quả dự tính mực nước iển d ng đã đư c công ố trên thế
giới trong khu vực và Việt Nam
X y dựng
cơ s d liệu ao g m c c số liệu
quan tr c mực nước iển từ c c trạm thực đo và từ vệ tinh số liệu mô ph ng mực
nước iển từ c c mô hình AOGCMs số liệu v tỷ lệ ph n ố không gian của c c thành
ph n đ ng g p vào mực nước iển d ng số liệu v thành ph n đi u chỉnh đ ng t nh
ăng và số liệu
sung của IPCC
Kiểm nghiệm chu i số liệu quan tr c và kiểm
nghiệm sự ph h p của c c mô hình AOGCMs đối với khu vực Việt Nam 4 Đ nh gi
xu thế iến đ i của mực nước iển khu vực Việt Nam trong qu khứ và
Dự tính

2

mực nước iển d ng cho khu vực iển Việt Nam trong tương lai so với th i kì n n
1986 –

theo hai kịch ản RCP 4

và RCP 8

Ngoài ph n m đ u tài liệu tham khảo và ph l c luận văn đư c ố c c thành
a chương ao g m:
Chương

T ng quan Trình ày c c kết quả đ nh gi v mực nước iển d ng toàn c u

và khu vực trong qu khứ c ng như tương lai T ng h p và nhận định v c c phương
ph p đã đư c s d ng để dự tính mực nước iển d ng cho toàn c u c ng như khu vực
và m t số phương ph p đã đư c p d ng Việt Nam
Chương

Đối tư ng số liệu và phương ph p nghiên cứu. Giới thiệu c c đ c điểm

chính của khu vực nghiên cứu c c yếu tố ảnh hư ng tới mực nước iển d ng khu vực
Giới thiệu c c ngu n số liệu đư c s d ng để dự tính mực nước iển d ng Trình ày
và ph n tích m t c ch tu n tự và h p l v c ch tiếp cận và c c phương ph p x l số
liệu phương ph p dự tính mực nước iển d ng đư c s d ng trong nghiên cứu
Chương Kết quả và thảo luận Trình ày c c kết quả chính mà nghiên cứu đạt đư c
ao g m: Xu thế iến đ i của dao đ ng mực nước Kiểm nghiệm c c mô hình hoàn
lưu chung AOGCMs với số liệu quan tr c Ph n ố không gian của mực nước iển
d ng và mực nước iển d ng trung ình toàn khu vực iển Việt Nam.

3

CHƯ NG 1. TỔNG QUAN
1.1. Các kịch bả

ồ

độ khí nhà kính RCPs

Nhi u nghiên cứu đã chỉ ra r ng BĐKH c liên hệ ch t chẽ với mức đ ph t
thải khí nhà kính qua đ gi n tiếp phản nh mối liên hệ với tốc đ ph t triển kinh tế –
xã h i Di n iến của lư ng khí nhà kính trong tương lai đư c thể hiện

ng các kịch

ản n ng đ kh c nhau dựa trên các giả định v sự ph t triển kinh tế - xã h i. C c cơ
s để x c định c c kịch ản khí nhà kính ao g m: 1) Sự ph t triển kinh tế quy mô
toàn c u
D n số thế giới và mức đ tiêu d ng
Chu n mực cu c sống và lối
sống 4 Tiêu th năng lư ng và tài nguyên năng lư ng
Chuyển giao công nghệ
Thay đ i s d ng đất...
Từ B o c o đ nh gi l n thứ nhất (FAR) đư c đưa ra vào năm

tới B o c o

đ nh gi l n thứ năm AR5) đư c đưa ra vào năm
IPCC đã liên t c cập nhật c c
kịch ản khí nhà kính dựa trên c c nghiên cứu kh c nhau Từ sau B o c o đ nh gi l n

thứ 4 AR4) vào năm
đứng trước c c hiểu iết mới v c c qu trình vật l c ng
như sự cải tiến trong phương ph p quan tr c và tính to n nhi u nhà khoa học đã đi s u
nghiên cứu để ph t triển m t hệ thống kịch ản mới c tính ch c ch n hơn làm cơ s
cho các đ nh giá v BĐKH và nước iển d ng trong tương lai (IPCC, 2007). Sự c n
thiết phải cập nhật m t hệ thống kịch ản mới thể hiện qua c c yêu c u: 1) M r ng
phạm vi ao hàm của n ng đ khí nhà kính; 2) Tăng số lư ng iến làm đ u vào cho
các mô hình; 3) L ng gh p c c vấn đ giảm nh và thích ứng với BĐKH; 4) Mô tả sâu
s c và toàn diện hơn.
Chính vì vậy trong Báo cáo AR của IPCC thuật ng RCPs Representative
Concentration Pathways), tạm dịch là Đư ng n ng đ đại diện đư c đưa ra để di n
tả c c kịch ản ph t triển kinh tế xã h i toàn c u trong tương lai, dẫn đến việc tr i đất
tích t khí nhà kính với c c n ng đ kh c nhau và nhận đư c lư ng ức xạ nhiệt tương
ứng Trong Báo cáo AR kịch ản ph t thải khí nhà kính (SRES) đã đư c thay thế i
kịch ản n ng đ khí nhà kính RCPs) c c kịch ản RCP đư c đ t tên theo cư ng đ
ức xạ cư ng ức sẽ đạt đến vào năm 2100, c thể như RCP
RCP 4 ph t thải
thấp RCP
ph t thải trung ình RCP 8 ph t thải cao C c thông số đư c hàm
chứa trong c c kịch ản này sẽ là đ u vào cho c c mô hình kết h p khí quyển – đại
dương toàn c u và khu vực.
Hệ thống kịch ản mới đư c x y dựng dựa trên kết quả h p t c gi a các nhóm
nghiên cứu mô hình tích h p IAM khác nhau trong đ m i kịch ản khí n ng đ nhà
kính (RCP) đư c ph t triển i m t nh m chuyên iệt. Đ c điểm tiến
quan trọng
nhất của

kịch ản RCPs so với c c kịch ản SRES trước đ là không cố định c c

4

giả định liên quan đến c c vấn đ kinh tế - xã h i như sự gia tăng d n số tăng trư ng
kinh tế, cải tiến công nghệ, thay đ i s d ng đất.. Nhi u giả định v ph t triển kinh tế
xã h i trong tương lai khác nhau đ u c thể dẫn đến cùng m t cư ng đ ức xạ cư ng
ức Cư ng đ ức xạ cư ng ức c thể xem là thước đo mức đ ảnh hư ng của m t
yếu tố tới sự thay đ i c n
đư c đo

ng năng lư ng vào/ra trong hệ thống khí quyển tr i đất và

ng Watts cho m i m t vuông W m² Bảng
n

Kịch
bả
RCPs

1 M t

kị h

M tả và các đặc trư
ồ

độ kh

nn n
c

.

kh nhà k nh R Ps

kịch bả

hà k h

M hì h đá h á t ch
hợ (I te r ted
assessment model - IAM)

Bức xạ cư ng ức đạt cực đại ~ W m2
RCP 2.6 (tương đương ~ 490 ppm CO2) trước năm
và sau đ giảm d n

IMAGE

Bức xạ cư ng ức n định không vư t quá
RCP 4.5 4,5 W/m2 (tương đương ~ 650 ppm CO2)
vào năm

GCAM

RCP 6.0 Bức xạ cư ng ức n định không vư t quá
6 W/m2 (tương đương ~ 850 ppm CO2)
vào năm

AIM

Bức xạ cư ng ức tăng đến 8 W m
RCP 8.5 (tương đương ~ 1370 ppm CO2) vào năm
2100.

MESSAGE

Ngoài ra, tác đ ng của n ng đ của c c khí nhà kính trong khí quyển như CO2,
CH4, NH3, NOx… và các sol khí khác (như sulfate và mu i than trong giai đoạn 1850
- 2100 c ng đư c tính đến. Nhìn chung phạm vi của c c kịch ản RCPs ao g m toàn
c c kịch ản ph t thải khí nhà kính, trong đi u kiện có và không có các chính sách
khí hậu.
1.2. Các đá h

á về mực ước b ể d

tr

bì h toà cầ và kh vực

B ng c ch s d ng nhi u phương ph p quan tr c kh c nhau c c iến đ ng của
mực nước iển trên phạm vi toàn c u trong nhi u thế kỉ đã đư c ghi nhận. Kết quả
phân tích các iến đ ng dài hạn c ng như ng n hạn của mực nước iển đư c quan tr c
đã đưa đến các hiểu iết v đ nhạy với khí hậu của mực nước iển trong qu khứ,
nh ng thay đ i của mực nước iển trong hiện tại c ng như nh ng thay đ i c thể dự
o trước trong tương lai [27], [45], [46], [48], [71], [72].

5


Hiện nay hai ngu n số liệu quan tr c mực nước iển chủ yếu vẫn là số liệu từ

c c trạm đo tri u (in-situ) từ nh ng năm đ u thế kỉ
và số liệu từ c c vệ tinh đo cao
(altimetry) từ nh ng năm đ u thập kỉ
Mực nước iển d ng trung ình toàn c u
ước tính từ số liệu thực đo [21], [22], [25], [33], [40], [42], [70] cho thấy xu thế dâng
trung ình toàn c u là khoảng 1,7 ± 0,2 mm năm trong giai đoạn
nước iển d ng t ng c ng tương ứng là 0,19 ± 0,2 m. Nh ng

-

với mực

ng chứng này c ng với

c c ng chứng v tốc đ thay đ i mực nước iển cho thấy tỷ lệ d ng của mực nước
iển trung ình toàn c u c xu hướng tăng trong hai thế kỉ vừa qua và từ đ u nh ng
năm
, tỷ lệ d ng này c dấu hiệu đã gia tốc Gia tốc này nhạy cảm với đ dài của
th i gian ph n tích do c nh ng iến thiên t n suất thấp ch ng hạn các iến thiên đa
thập kỉ đã đư c ghi nhận trong c c số liệu thực đo tại trạm [20]). Theo kết quả đã công
ố trong nghiên cứu của Church và White [22] đ lớn của gia tốc là ,009 ± 0,005
mm năm2 trong giai đoạn 88 -2009 khi không tính đến thành ph n dao đ ng chu kì
năm
Từ đ u nh ng năm
các vệ tinh với đ chính x c cao đã t đ u cung cấp
số liệu quan tr c mực nước iển trên quy mô toàn c u (±66o) với đ ph n giải th i gian
xấp xỉ 10 ngày. M c d trong chu i số liệu trung ình năm đư c đưa ra i c c vệ tinh
đo cao khác nhau luôn t n tại mức đ chênh lệch nh [54] xu thế mực nước iển d ng
trung ình toàn c u dài hạn (trên
năm) vẫn c sự thống nhất cao. Từ kết quả phân

tích các ngu n số liệu vệ tinh đo cao khác nhau, có tính đến mức hiệu chỉnh
~ mm năm do hiện tư ng m r ng thủy vực đại dương toàn c u liên quan đến đi u
chỉnh đ ng t nh ăng [64] tốc đ d ng của mực nước iển trung ình toàn c u lên tới
3,2 ± 0,4 mm năm tính riêng trong giai đoạn
-2012. Đ chính x c của kết quả
phân tích đư c đ nh gi dựa trên việc t ng h p tất cả c c ngu n sai số ảnh hư ng đến
phương ph p quan tr c từ vệ tinh [11] c ng với việc so s nh gi a các trạm đo tri u
khác nhau [12], [60] Xu thế mực nước iển d ng trung ình toàn c u từ năm
cao
hơn so với tốc đ trung ình trong thế kỉ
và tốc đ dâng mực nước iển trung ình
toàn c u gi a giai đoạn
đến
tương ứng với tốc đ d ng trong giai đoạn từ
năm 1993 đến nay Tốc đ dâng cao hơn c ng đư c nhận thấy khi phân tích số liệu từ
các trạm đo tri u trong cùng giai đoạn nhưng nếu chỉ dựa trên c c số liệu quan tr c thì
chưa thể đưa ra kết luận r ng mực nước iển d ng đã gia tốc trong th i gian g n đ y
vì c n xem x t đến nh ng iến thiên quy mô đa thập kỉ của mực nước iển đã đư c
phản nh trước đ y Mức đ gia tăng nhanh hơn của mực nước iển d ng trung ình
toàn c u từ năm
đến nay có thể c mối liên hệ với hiện tư ng La Nina trong năm
2011 [14].
Theo nhận định dựa trên c c ng chứng khoa học, thành ph n quan trọng nhất
đ ng g p vào sự gia tăng của mực nước iển là qu trình giãn n nhiệt do sự hấp thu
6


nhiệt của đại dương trên quy mô toàn c u. Các

ng chứng đư c thu thập đư c từ

nhi u ngu n s d ng c c phương pháp kh c nhau ao g m: (1) ngu n số liệu v iến
thiên đ s u đại dương theo th i gian mang tính hệ thống cho thấy sự m r ng của đại
dương trong qu khứ [30], (2) ngu n số liệu v nhiệt đ đ m n và d ng chảy iển
của dự n Argo Hệ thống trạm phao quan tr c nhiệt đ , đ m n và d ng chảy iển
theo th i gian thực) g n đ y với đ

ao phủ g n như toàn c u ngoại trừ c c khu vực

ao phủ i ăng và c c iên tới đ s u .000 m từ đ u nh ng năm
, và (3)
ngu n số liệu v mức đ đ ng g p của t ng s u đại dương cung cấp i c c tàu khảo
sát và tàu vi n dương đư c lưu tr trong cơ s d liệu thu c Chương trình Thí nghiệm
Hoàn lưu Đại dương thế giới World Ocean Circulation Experiment – WOCE) [43],
[44], [47], [67].
Nhi u nghiên cứu trong giai đoạn g n đ y đã d n kh ng định thành ph n quan
trọng thứ hai đ ng g p vào mực nước iển d ng trung ình toàn c u là ăng trên đỉnh
núi [55]. Băng trên đỉnh n i trong đ m t ph n nh là c c n i ăng iển c mức đ
iến đ ng tương đối lớn theo quy mô th i gian hàng thập kỉ theo đ nh gi từ c c số
liệu quan tr c dựa trên c c phương ph p ph n tích c ng như kiểm kê đã đư c cải tiến
m t c ch toàn diện hơn trên phạm vi toàn c u M c d theo giả thiết lư ng ăng trên
đỉnh n i tan chảy do sự ấm lên của khí quyển c thể đ ng g p tương đối đ ng kể vào
mực nước iển d ng tuy nhiên d ng chảy đư c hình thành do ăng tan d ng chảy
trong sông h và d ng chảy ng m chịu t c đ ng kh lớn từ việc ngăn ch n d ng chảy
của đất trong khi t c đ ng này lại chưa đư c ph n tích và đ nh gi m t c ch đ y đủ.
Theo các ước tính mức đ đ ng g p của ăng trên đỉnh n i vào mực nước iển dâng
trung bình toàn c u là khoảng 0,71 ± 0,08 mm năm
Các đ nh gi dựa trên việc ph n tích chu i số liệu quan tr c c ng chỉ ra r ng,
trong
năm từ năm

tới
tốc đ đ ng g p trung ình vào mực nước iển
d ng trung ình toàn c u của ăng Greenland rất c khả năng đã gia tăng từ ,09
mm năm lên đến , mm năm trong khi Nam Cực con số này đã tăng từ 0,08
mm năm lên đến ,4 mm năm Tính trung ình trong cả giai đoạn
-2010, tốc đ
đ ng g p t ng c ng của ăng hai khu vực này là 0,60 [0,4 đến , 8] mm năm
Trong khi đ kết quả mô ph ng từ nhi u mô hình khác nhau đ u cho thấy c hiện
tư ng ấm lên tại Nam Cực và hệ quả tất yếu là gia tăng lư ng gi ng thuỷ Mối quan hệ
gi a c c đại lư ng này thể hiện mức đ tin cậy khá cao dựa trên các quá trình vật l và
c c ng chứng thu thập từ l i ăng [50], [78], [83].
Tr lư ng nước trên l c địa ( ao g m nước trong môi trư ng tự nhiên như
sông h đất ngập nước và các khu vực đất chưa ão h a nước t ng chứa nước và
tuyết tại c c v đ và đ cao lớn và trong c c ể chứa nh n tạo như h đập và giếng

7


ng m) c ng phản h i với iến đ i và iến thiên khí hậu và có thể làm gia tăng tốc đ
dâng mực nước iển C c dự tính v sự thay đ i tr lư ng nước trên l c địa liên quan
đến c c iến đ ng của khí hậu trong m t vài thập kỉ vừa qua chủ yếu dựa vào c c mô
hình thủy văn quy mô toàn c u do sự hạn chế của chu i số liệu quan tr c [57]. Trong
quá trình phân tích, đ nh gi mối quan hệ gi a sự thay đ i tr lư ng nước trên l c địa
và khí hậu Milly và c ng sự [56] và Ngo-Duc và c ng sự [61] đã không tìm ra xu thế
dài hạn nào liên quan trực tiếp đến khí hậu trong iến đ ng của t ng tr lư ng nước,
nhưng ghi nhận nh ng dao đ ng quy mô năm và thập kỉ tương đương với xấp xỉ vài
mm mực nước iển G n đ y nhi u nghiên cứu đã chỉ ra mối liên hệ gi a iến thiên
năm của mực nước iển d ng trung ình toàn c u quan tr c với hiện tư ng ENSO
thông qua c c chỉ số kh c nhau [60] c ng như mối liên hệ gi a nh ng iến đ ng do
ENSO với sự thay đ i tr lư ng nước trên l c địa đ c iệt là tại c c khu vực v đ

thấp [51].
C thể thấy, hiện nay mực nước iển d ng trung ình toàn c u đư c ước tính
cao hơn so với trong c c đ nh gi trước đ y của IPCC dựa trên c c ng chứng: Thứ
nhất sự thống nhất tương đối cao trong c c đ nh gi trên cơ s kết h p gi a số liệu
quan tr c và kết quả tính to n c c thành ph n đ ng g p vào sự gia tăng mực nước iển
trung ình toàn c u trong giai đoạn từ đ u nh ng năm
tới nay. Mức đ đ ng g p
của tất cả c c thành ph n này c thể đư c ước tính từ số liệu quan tr c cho giai đoạn từ
sau năm
trong khi việc kết h p cả số liệu quan tr c và tính to n mô hình đư c p
d ng cho c c giai đoạn trước đ Thứ hai khi so s nh đ u ra từ c c mô hình và số liệu
quan tr c hệ số tương quan là kh cao và có cùng phạm vi không ch c ch n Hai ước
cải tiến trên đã g p ph n n ng cao mức đ tin cậy của c c kết quả ước tính mực nước
iển trong thế kỉ
Thành ph n núi ăng iển c ti m năng đ ng g p tương đối lớn
vào mực nước iển d ng trung ình toàn c u do nh ng đi u chỉnh v m t đ ng lực
nhưng vẫn tương đối nh tại th i điểm hiện tại
Năm
kịch ản nước iển d ng toàn c u đư c dự tính trong khuôn kh
B o c o AR của IPCC trên cơ s ph n tích c c kết quả của nhi u nh m nghiên cứu
đ c lập kh c nhau, tuy nhiên chủ yếu đ u dựa trên việc tính to n c c thành ph n riêng
rẽ đ ng g p vào mực nước iển dâng trung ình toàn c u [38], ao g m: (1 Giãn n
nhiệt (thermosteric); (2 Băng trên đỉnh n i (glarciers); (3) Cân ng khối lư ng
m t surface mass alance - SMB) ăng tại Nam Cực và Greenland 4 Băng đ ng lực
(dynamic ice sheet - DIS) tại Nam Cực và Greenland; (5) Tr lư ng nước trên l c địa
(land water storage). Kết quả dự tính mực nước iển d ng trung ình toàn c u t ng
c ng trong thế kỉ
và mức đ đ ng g p của từng thành ph n theo công ố của IPCC
đư c đưa ra trong Bảng

2.

8


n

2. M

n

n

n trun

thành phần
n t nh h a h
so v thờ k n n (baseline) 1986Thà h hầ

nh toàn ầu và ứ

h n ủa
5 ho 4 kị h

n

p ủa t n

t nh tron
a o n

n R Ps. N u n IP

8 – 2100
3

RCP2.6

RCP4.5

RCP6.0

RCP8.5

0,14 [0,10
đến 0,18]

0,19 [0,14
đến 0,23]

0,19 [0,15
đến 0,24]

0,27 [0,21
đến 0,33]

0,10 [0,04

0,12 [0,06

0,12 [0,06

0,16 [0,09

đến 0,16]

đến 0,19]

đến 0,19]

đến 0,23]

Cân b ng khối lư ng
b m t Greenland

0,03 [0,01
đến 0,07]

0,04 [0,01
đến 0,09]

0,04 [0,01
đến 0,09]

0,07 [0,03
đến 0,16]

Cân b ng khối lư ng
b m t ăng
Nam
Cực

-0,02 [-0,04
đến -0,00]

-0,02 [-0,05
đến -0,01]

-0,02 [-0,05
đến -0,01]

-0,04 [-0,07
đến -0,01]

0,04 [0,01
đến 0,06]

0,04 [0,01
đến 0,06]

0,04 [0,01
đến 0,06]

0,05 [0,02
đến 0,07]

0,07 [-0,01

0,07 [-0,01

0,07 [-0,01

0,07 [-0,01

đến 0,16]

đến 0,16]

đến 0,16]

đến 0,16]

Tr lư ng nước trên
l c địa

0,04 [-0,01
đến 0,09]

0,04 [-0,01
đến 0,09]

0,04 [-0,01
đến 0,09]

0,04 [-0,01
đến 0,09]

Mực ước biển dâng
tổ cộ

0,40 [-0,01

đ n 0,09]

0,47 [0,32
đ n 0,63]

0,48 [0,33
đ n 0,63]

0,63 [0,45
đ n 0,82]

Giãn n nhiệt

Băng trên đỉnh núi

Băng đ ng
Greenland

lực

Băng đ ng lực

Nam

Cực

Thêm vào đ

trước đ y trong c c nghiên cứu đ nh gi v xu thế iến đ i của

mực nước iển c ng như dự tính mực nước iển d ng trong tương lai sự thay đ i của
mực nước iển thư ng đư c coi là đ ng nhất trên phạm vi toàn c u, m c d c c trạm
quan tr c mực nước trên đại dương cho thấy c sự kh c iệt tương đối r rệt v xu thế
dâng, rút tại m i địa phương, và như vậy kết quả dự tính iến đ i mực nước iển
trong tương lai tại từng khu vực c thể chênh lệnh đ ng kể so với mực nước iển d ng
trung ình toàn c u Hiện nay nhi u nghiên cứu đã chỉ ra r ng mực nước iển d ng
không đ ng nhất gi a c c thủy vực c thể là do ảnh hư ng của c c qu trình thủy đ ng
lực học liên quan đến ình lưu nước hoàn lưu gi và mật đ nước iển khu vực [12],
[24] Mực nước iển d ng trung ình tại m t số thủy vực thậm chí c thể lớn gấp a
l n mực nước iển d ng trung ình toàn c u [58], [86].

9


Chính vì vậy, Báo cáo AR5 c ng đưa ra c c kết quả dự tính mực nước biển
dâng phân bố theo không gian. Theo công bố của IPCC, hơn % diện tích các khu
vực ven biển trên toàn thế giới sẽ có mực nước biển dâng ngư ng trung bình, tuy
nhiên, m t số khu vực sẽ có mực nước biển d ng cao hơn ho c thấp hơn X t trên
phạm vi toàn c u, mực nước biển sẽ dâng trên 95% diện tích của đại dương [38]. Sự
khác biệt v m t địa l này, theo nhận định của IPCC, có thể là kết quả của sự s t lún
địa chất của khu vực sự thay đ i của chu trình thủy văn lực trọng trư ng ho c các quá
trình dao đ ng tự nhiên.

H nh 1. M n
19865 theo

n n tron
a o n 8 -2100 so v thờ k n n
n kị h n RCPs ho toàn ầu. N u n IP
3

Nhìn chung, c c phương ph p dự tính mực nước biển dâng hiện vẫn đang đư c
tiếp t c nghiên cứu và cải tiến. Cùng với sự m r ng của các hiểu biết v nh ng quá
trình vật lý liên kết, sự gia tăng nhiệt đ , cơ chế tan ăng , các kết quả dự tính đang
d n có mức đ ch c ch n cao hơn.
1.3. Các hư

há dự tính mực ước b ể d

1.3.1. C c phương ph p d tính m c nước bi n d ng trước Báo cáo
của IPCC

nh gi AR5

Mực nước iển d ng là m t trong nh ng vấn đ trọng t m của c c đ nh gi v
BĐKH trong m t vài thập kỉ g n đ y Từ sau B o c o đ nh gi l n thứ nhất của IPCC
v BĐKH (FAR) [35] nhi u nghiên cứu đã tập trung tìm hiểu và ph t triển c c
phương ph p dự tính mực nước iển d ng dựa trên c c cơ s l thuyết và thực nghiệm
10


kh c nhau
Trong m t nghiên cứu v t n suất nước iển d ng thông qua ph n tích mối
quan hệ gi a sự ấm lên toàn c u và tỷ lệ d ng của mực nước iển trên cơ s c c kết
quả dự tính mực nước iển d ng toàn c u trong tương lai đư c công ố trong B o c o
FAR của IPCC và số liệu quan tr c mực nước iển trong qu khứ tại địa phương, Titus
và Narayanan [79] đ xuất công thức ước tính mực nước iển d ng cho khu vực dựa
trên xu thế dao đ ng mực nước iển.
Rahmstorf (2007) [69] s d ng phương ph p n thực nghiệm để dự tính mực
nước iển d ng dựa trên việc so s nh c c dự tính đư c công ố trong B o c o đ nh gi

l n thứ
nhiệt đ

(TAR) của IPCC [36] với c c d liệu thực tế C c yếu tố đư c so s nh g m
mực nước iển d ng và n ng đ khí cac onic trong khí quyển Công thức

n thực nghiệm đư c Rahmstorf x y dựng dựa trên hàm tương quan gi a mức đ gia
tăng của nhiệt đ với xu thế dao đ ng mực nước iển từ sau th i kì công nghiệp đã
cho thấy m t tỷ lệ d ng n định mức 4 mm năm ºC Khi p d ng cho c c kịch ản
gia tăng nhiệt đ do BĐKH trong tương lai theo dự tính của IPCC công thức này cho
kết quả là mực nước iển tăng lên trong năm 2100 là 0,5 - 4 m so với mực nước iển
trung ình năm
Ngoài ra, ứng d ng kết quả mô ph ng từ c c mô hình toàn c u để dự tính mực
nước iển d ng c ng là m t trong nh ng hướng đi thu h t c c nhà khoa học Potter và
Savonis [66] đã s d ng Chương trình cải tiến dự o mực nước iển d ng SLRRP
để dự o mực nước iển d ng theo các kịch ản đư c tham khảo từ B o c o TAR của
IPCC [36] Mô hình t ng h p SLRRP cho ph p ngư i d ng lựa chọn khu vực dựa trên
m t t h p từ vị trí của c c trạm đo thủy tri u c c mô hình toàn c u và c c kịch ản
BĐKH để đưa ra c c đ thị và số liệu v iến đ i mực nước iển trong tương lai
M t phương ph p kh c đư c s d ng là phương ph p thống kê Cayan và c ng
sự [16] đã lựa chọn mô hình khí hậu và
kịch ản ph t thải khí nhà kính đư c s
d ng trong Báo cáo AR4 kết h p áp d ng hai phương ph p chi tiết h a thống kê:
phương ph p x y dựng tương tự Constructed analogues - CA) và phương ph p đi u
chỉnh đ lệch và chi tiết h a không gian Bias correction followed by spatial
disaggregation- BCSD để đưa ra kịch ản BĐKH và nước iển d ng trong tương lai
cho khu vực California [16].
Nghiên cứu của Grinsted và đ ng sự [32] s d ng m t phương trình phi tuyến
ốn tham số để x c định mối liên hệ gi a nhiệt đ và mực nước iển toàn c u trong
năm trong đ dự tính xác suất của c c tham số trong phương trình ng c ch s

d ng nghịch đảo Monte Carlo cho ph p hình dung c c kịch ản mực nước iển d ng
trong qu khứ và tương lai
11


Yin và đ ng sự [87] c ng s d ng c c mô hình khí hậu đã đư c lựa chọn trong
B o c o AR4 [37] để nghiên cứu ảnh hư ng của hoàn lưu nghịch kinh tuyến Đại Tây
Dương đến dao đ ng mực nước iển Kết quả cho thấy đối với kịch ản lư ng ph t
thải khí nhà kính cao mực nước iển dâng chỉ do giãn n nhiệt của c c đại dương đến
năm

quanh Boston New York và Washington DC c thể đạt đến

và 44 cm

tương ứng.
Nhìn chung c c phương ph p dự tính mực nước iển d ng đư c ph t triển
trong giai đoạn trước B o c o AR của IPCC đ u chủ yếu tập trung vào đ nh gi mực
nước iển d ng trung ình toàn c u và dự tính mực nước iển d ng khu vực dựa trên
mối quan hệ thống kê gi a số liệu quan tr c dao đ ng mực nước khu vực trong qu
khứ và iến đ i mực nước trung ình toàn c u trong tương lai
1.3.2. Phương ph p d tính m c nước bi n dâng toàn cầu trong Báo cáo AR5
Mực nước iển d ng trung ình toàn c u đư c công ố trong B o c o AR5 [38]
đư c dự tính dựa trên kết quả mô ph ng từ c c mô hình AOGCMs kết h p với c c
ng chứng địa chất của Tr i đất trong qu khứ Mực nước iển d ng t ng c ng đư c
dự tính trên cơ s tính to n c c thành ph n kh c nhau ao g m: i Giãn n nhiệt ii
Băng trên đỉnh n i iii Băng tại Nam Cực và Greenland với
khối lư ng

thành ph n là c n

ng

m t và ăng đ ng lực; (iv) Tr lư ng nước trên l c địa.

C c mô hình AOGCMs c c c thành ph n đại diện cho đại dương khí quyển
đất và ăng quyển kết h p mô ph ng thay đ i đ cao
m t iển tương đối so với
mực Geoid từ c c t c đ ng tự nhiên như hoạt đ ng phun trào n i l a và thay đ i ức
xạ m t tr i và do gia tăng khí nhà kính do hoạt đ ng của con ngư i c ng như gia tăng
sol khí. C c mô hình AOGCMs c ng c nh ng iến thiên khí hậu đư c tạo ra
ên
trong ao g m c c chế đ như El Nino- Dao Đ ng Phía Nam ENSO Dao đ ng thập
kỉ Th i Bình Dương PDO Dao đ ng B c Đại Tây dương NAO và c c dao đ ng
kh c t c đ ng lên mực nước iển [85], [88]. Thành ph n mực nước iển d ng do giãn
n nhiệt đư c dự tính trực tiếp từ kết quả mô ph ng của 21 mô hình AOGCMs:
ACCESS1-0; ACCESS1-3; CCSM4; CNRM-CM5; CSIRO-Mk3-6-0; CanESM2;
GFDL-CM3; GFDL-ES-M2G; GFDL-ESM2M; HadGEM2-ES; IPSL-CM5A-LR;
IPSL-CM5A-MR; MIROC-ESM; MIROC-ESM-CHEM; MIROC5; MPI-ESM-LR;
MPI-ESM-MR; MRI- CGCM3; NorESM1-M; NorESM1-ME; INMCM4.
Thành ph n đ ng g p vào mực nước iển d ng từ ăng trên đỉnh n i đư c dự
tính từ hàm thực nghiệm gi a chu i số liệu iến đ ng ăng với sự thay đ i v nhiệt đ
không khí và gi ng thủy tại m t số vị trí đư c quan tr c trong qu khứ để tính to n
khối lư ng ăng trên đỉnh n i sẽ thay đ i trong tương lai khi c sự thay đ i của nhiệt
đ (đư c mô ph ng trong c c mô hình AOGCMs trong Dự n CMIP ) sau đ đư c
12


ứng d ng m r ng cho ăng trên đỉnh n i tại c c l c địa trên phạm vi toàn c u [41],
[52], [53], [68], [75].

Băng Greenland và Nam Cực đ ng g p vào mực nước iển d ng toàn c u
thông qua hai thành ph n: c n ng khối lư ng
m t ăng và ăng đ ng lực Thành
ph n c n

ng khối lư ng

m t ăng

Greenland đư c tính to n thông qua hàm ậc

a theo nghiên cứu của Fettweis và c ng sự [29] thể hiện mối quan hệ gi a dị thư ng
của c n ng khối lư ng
m t ăng với sự thay đ i nhiệt đ
m t Trong khi đ
thành ph n c n ng khối lư ng m t ăng Nam Cực đư c giả định sẽ gia tăng l y
tiến dựa trên nghiên cứu của Gregory và Huy rechts [31] do ảnh hư ng của sự vận
chuyển hơi nước khi nhiệt đ không khí ấm hơn dẫn tới làm giảm mực nước iển
trung bình Thành ph n ăng đ ng lực thể hiện sự thay đ i vận tốc ăng di n ra theo
quy mô thập kỉ chủ yếu là do nh ng iến đ ng trong lớp ăng gi p ranh dẫn tới xả
nước vào đại dương Thành ph n này đư c tính to n ng c ch so s nh tỷ lệ gi a sự
s t giảm khối lư ng ăng giai đoạn
–
với giai đoạn
Gi trị lớn nhất
và nh nhất vào năm
đư c ước tính riêng cho từng dải ăng và m t hàm ậc hai
theo th i gian đư c x y dựng dựa trên giả thiết r ng tỷ lệ thay đ i là tuyến tính theo
th i gian và mật đ x c suất ph n ố đ u gi a hai cực trị
Thay đ i tr lư ng nước trên l c địa c liên quan đến việc x y dựng c c h

chứa đập nh n tạo và suy giảm ngu n nước ng m c ng đ ng g p đ ng kể vào mực
nước iển d ng Thành ph n này đư c dự tính tương tự như thành ph n ăng đ ng lực
dựa trên nghiên cứu của Wada và c ng sự [84], trong đ lư ng nước ngọt mất đi và
lư ng đư c
sung đư c tính to n s d ng hai kịch ản kinh tế - xã h i kh c nhau
g n với sự gia tăng d n số
Nhìn chung phương ph p dự tính mực nước iển d ng c ng với c c hướng dẫn
c thể k m theo trong B o c o AR của IPCC tương đối thuận tiện cho việc triển khai
hoàn toàn c thể p d ng để dự tính mực nước iển d ng cho khu vực khi kết h p với
m t số đ c trưng mang tính địa phương
1.3.3. C c phương ph p d tính m c nước bi n dâng khu v c
Ngoài nh ng nghiên cứu v dự tính mực nước iển d ng trung ình toàn c u
nhi u nghiên cứu hiện nay đã tập trung tìm hiểu nguyên nh n c thể g y ra sự kh c
iệt gi a c c thủy vực và dự tính mực nước iển d ng theo khu vực Nghiên cứu của
Church và White [23] nhận định sự kh c iệt gi a mực nước iển d ng khu vực so
với trung bình toàn c u c nguyên nh n từ sự thay đ i đ ng lực gi a c c khu vực do
hiện tư ng ình lưu nước hoàn lưu nhiệt muối và hoàn lưu gi Nh ng qu trình mang
tính khu vực này c ng đã đư c mô ph ng trong c c mô hình AOGCMs Mực nước
iển d ng tại c c địa phương đư c dự tính ng c ch kết h p gi a mực nước iển d ng
13


đ ng lực của khu vực sự thay đ i ph n ố khối lư ng ăng đ ng t nh và mực nước
iển d ng do giãn n nhiệt trung ình toàn c u [23] Trong đ mực nước iển d ng
đ ng lực và mực nước iển d ng do giãn n nhiệt trung ình toàn c u đư c tính to n
từ đ u ra của c c mô hình AOGCMs sự thay đ i ph n ố khối lư ng ăng đ ng t nh
đư c dự tính s d ng thuật to n ph giả lập (pseudo-spectrum algorithm) Nghiên cứu
của Church và White [23] c ng chỉ ra r ng mực nước iển d ng tại c c địa phương
c ng chịu ảnh hư ng của sự t i ph n ố c c khối nước đại dương do nh ng thay đ i
trong ăng quyển

các khu vực tiếp gi p với v ng ăng tan ví d như Greenland và
Tây B c Băng Dương mực nước iển d ng c xu hướng giảm c n nh ng v ng có
khoảng c ch xa hơn ảnh hư ng của hiện tư ng này c thể khiến cho mực nước iển
d ng khu vực lớn hơn tới

% so với mực nước iển d ng trung ình toàn c u.

C ng trong c ng năm 2011, Slangen và c ng sự [74], [75] dự tính mực nước
iển d ng cho từng khu vực trên phạm vi toàn c u dựa trên việc t ng h p c c thành
ph n đ ng g p vào mực nước iển d ng kh c nhau theo kịch ản ph t thải B
A B A Thành ph n giãn n nhiệt đư c dự tính từ kết quả mô ph ng của c c mô
hình trong Dự n đối chứng mô hình kết h p giai đoạn
CMIP3) thành ph n ăng
trên đỉnh n i đư c dự tính dựa trên phương ph p tính thể tích nước khu vực thành
ph n ăng Greenland và Nam Cực đư c dự tính dựa trên c c công ố trong o c o
AR4. C c ảnh hư ng của hiện tư ng đi u chỉnh đ ng t nh ăng đư c đ nh gi dựa trên
kết quả từ mô hình ICE- G VM của Peltier
[ ] Kết quả tính to n mực nước
iển d ng ph n ố theo khu vực cho thấy mức đ đ ng g p lớn nhất vào qu trình
d ng lên của mực nước iển là từ thành ph n giãn n nhiệt và ăng tan trên đỉnh n i
trong đ thành ph n giãn n nhiệt cho thấy sự ph n h a mạnh v m t không gian Kết
quả nghiên cứu đã cho thấy đư c sự kh c iệt của xu thế iến đ i mực nước iển gi a
c c khu vực trong tương lai C ch tiếp cận này c ng đã đư c s d ng trong c c nghiên
cứu tiếp theo trong dự tính thay đ i mực nước iển theo quy mô khu vực. C ch tiếp
cận của Church và White c ng với Slangen và c ng sự đã đư c IPCC s d ng để dự
tính xu thế iến đ i của mực nước iển trong khuôn kh Báo cáo AR5 [38].
Tiếp t c cải tiến phương ph p đã đư c s d ng trong B o c o AR , Slangen và
c ng sự [76] m r ng nghiên cứu cho c c thành ph n kh c đ ng g p vào mực nước
iển d ng trên cơ s kết quả mô ph ng từ c c mô hình AOGCMs trong Dự n CMIP
Ảnh hư ng của khí quyển lớp

m t g y ra nh ng sự thay đ i trong hoàn lưu khí
quyển và lư ng ốc hơi đư c dự tính dựa trên phương ph p của Stammer và
Huttemann [77] Thành ph n ăng trên đỉnh n i đư c tính to n từ số liệu mô ph ng
nhiệt đ và lư ng gi ng thủy tại c c khu vực ị ăng ao phủ sau đ p d ng m r ng
trên quy mô toàn c u Thành ph n c n ng khối lư ng
m t ăng Greenland và
Nam Cực đư c đ nh gi dựa trên mối quan hệ với nhiệt đ
m t s d ng phương
14