Nghiên cứu đánh giá biến đổi các hiện tượng cực đoan khí hậu trên khu vực việt nam

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
KHOA KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN
-------------------o0o-------------------

Báo cáo khóa luận đại học hệ chính quy
TÊN ĐỀ TÀI
NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỔI CÁC HIỆN TƯỢNG CỰC ĐOAN
KHÍ HẬU TRÊN KHU VỰC VIỆT NAM

Ngành

: Khí tượng học

Sinh viên thực hiện : Cao Thị Quỳnh
Cán bộ hướng dẫn : ThS. Nguyễn Đăng Mậu

Hà Nội - 6/2015


TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
KHOA KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN
-------------------o0o-------------------

Báo cáo khóa luận đại học hệ chính quy
TÊN ĐỀ TÀI
NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỔI CÁC HIỆN TƯỢNG CỰC ĐOAN
KHÍ HẬU TRÊN KHU VỰC VIỆT NAM

Ngành

: Khí tượng học

Sinh viên thực hiện : Cao Thị Quỳnh
Cán bộ hướng dẫn : ThS. Nguyễn Đăng Mậu

Hà Nội - 6/2015


Khoa Khí Tượng Thủy Văn

LỜI CẢM ƠN
Đầu tiên, em xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc đến ThS. Nguyễn Đăng Mậu,
Viện Khoa học Khí tượng thủy văn và Biến đổi khí hậu, người thầy đã tận tình chỉ
bảo, định hướng khoa học và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em trong suốt quá
trình làm khóa luận. Em cảm ơn thầy về những kiến thức khoa học quý báu và
những lời khuyên, lời góp ý chân thành giúp em có thể hoàn thành tốt khóa luận
này.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô khoa Khí tượng thủy văn, Trường Đại
học Tài Nguyên và Môi Trường Hà Nội đã nhiệt tình giảng dạy và truyền đạt cho
em những kiến thức chuyên ngành trong quá trình học tập trên giảng đường.
Mặc dù đã cố gắng nhiều nhưng khóa luận này vẫn không thể tránh khỏi
những thiếu sót, em rất mong nhận được các ý kiến đóng góp của các thầy, cô và
các bạn để giúp bài khóa luận này được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 15 tháng 6 năm 2015
Sinh viên
Cao Thị Quỳnh

Sinh viên: Cao Thị Quỳnh

Lớp ĐH1K


Khoa Khí Tượng Thủy Văn

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN .................................................................................................................. 2
MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU .................................................... 3
1.1. Biểu hiện của biến đổi khí hậu.............................................................................. 3
1.1.1. Biểu hiện biến đổi khí hậu toàn cầu ................................................................ 3
1.1.2. Biến đổi khí hậu ở Việt Nam: ......................................................................... 6
1.2. Các nghiên cứu có liên quan ................................................................................. 9
1.2.1. Các nghiên cứu trên thế giới ........................................................................... 9
1.2.2. Các nghiên cứu trong nước. .......................................................................... 15
CHƯƠNG 2: SỐ LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ....................................... 19
2.1. Số liệu phục vụ nghiên cứu ................................................................................ 19
2.2. Phương pháp nghiên cứu .................................................................................... 21
2.2.1. Phương pháp xác định các chỉ số cực đoan khí hậu ....................................... 21
2.2.2. Chương trình tính toán chỉ số cực đoan khí hậu ............................................ 21
2.2.3. Phương pháp đánh giá biến đổi ..................................................................... 23
2.2.4. Đánh giá mối quan hệ giữa cực đoan khí hậu với hoạt động ENSO .............. 24
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ NHẬN XÉT ..................................................................... 26
3.1. Phân bố nhiệt độ tối cao, tối thấp và lượng mưa trong năm ................................ 26
3.2. Mức độ và xu thế biến đổi của các chỉ số cực đoan liên quan đến nhiệt độ ......... 32
3.3. Mức độ và xu thế biến đổi của các chỉ số cực đoan liên quan đến lượng mưa ..... 43
3.4. Ảnh hưởng của ENSO đến các hiện tượng cực đoan khí hậu .............................. 50
KẾT LUẬN .................................................................................................................... 54
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................. 56

Sinh viên: Cao Thị Quỳnh

Lớp ĐH1K


Khoa Khí Tượng Thủy Văn

DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
BĐKH

Biến đổi khí hậu

IPCC

Integovernmental Panel on Climate Change – Ban liên chính
phủ về biến đổi khí hậu

nnk

Những người khác

SSTA

Chuẩn sai nhiệt độ mặt nước biển

SST

Nhiệt độ mặt nước biển

Ttb

Nhiệt độ không khí trung bình ngày

Tx

Nhiệt độ cực đại

Tn

Nhiệt độ cực tiểu

Rd

Lượng mưa ngày

Sinh viên: Cao Thị Quỳnh

Lớp ĐH1K


Khoa Khí Tượng Thủy Văn

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1. Các chỉ số cực đoan khí hậu .................................................................. 11
Bảng 2.1: Danh sách mạng lưới trạm khí tượng được khai thác số liệu .................. 19
Bảng 2.2: Các chỉ số cực đoan khí hậu được đề xuất nghiên cứu ........................... 20

Sinh viên: Cao Thị Quỳnh

Lớp ĐH1K

Khoa Khí Tượng Thủy Văn

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1: Thay đổi của nhiệt độ, mực nước biển và lớp tuyết phủ ở Bắc Bán Cầu
trung bình toàn cầu (IPCC, AR4 2007) .................................................................... 4
Hình 1.2: Diễn biến lượng mưa năm ở các vùng khác nhau trên thế giới ................. 5
Hình 1.3. Diễn biến chuẩn sai nhiệt độ và diện tích băng ......................................... 6
Hình 1.4: Mức tăng nhiệt độ trung bình năm (ºC) trong 50 năm qua (1961-2010).... 8
Hình 1.5: Mức thay đổi lượng mưa năm (%) trong 50 năm qua (1961-2010) ........... 9
Hình 1.6: Dự báo xu thế biến đổi của nhiệt độ bề mặt toàn cầu.............................. 13
Hình 1.7: Kết quả dự tính biến đổi các chỉ số cực đoan của IPCC (AR4, 2007) ..... 14
Hình 1.8. Kết quả dự tính biến đổi các chỉ số cực đoan khí hậu của IPCC .............15
Hình 2.1. Cửa sổ làm việc trên nền ngôn ngữ lập trình R ....................................... 23
Hình 2.2. Thực hiện tính toán chỉ số cực đoan cho Việt Nam ................................. 23
Hình 2.3. Diễn biến của ENSO trong thời kỳ 1961 – 2010..................................... 25
Hình 3.1: Phân bố nhiệt độ tối cao ngày (TXx) trong các tháng tại 7 trạm khí tượng
được nghiên cứu. ................................................................................................... 27
Hình 3.2: Phân bố nhiệt độ tối thấp ngày (TNn) trong các tháng tại 7 trạm khí tượng
được nghiên cứu. ................................................................................................... 29
Hình 3.3: Phân bố lượng mưa ngày (mm/ngày) trong các tháng tháng tại 7 trạm khí
tượng được nghiên cứu. ......................................................................................... 31
Hình 3.4: Xu thế biến đổi của TXx trung bình năm trong 50 năm .......................... 33
Hình 3.5: Gía trị trung bình của TXx ở từng trạm quan trắc trong vòng 50 năm . 33
(1961-2010) ........................................................................................................... 33
Hình 3.6: Hệ số góc và sai số hệ số góc của TXx ở từng trạm quan trắc ................ 33
Hình 3.7: Xu thế biến đổi của TNn trung bình năm trong 50 năm .......................... 35
Hình 3.8: Gía trị trung bình của TNn ở từng trạm quan trắc trong vòng 50 năm . 35

Hình 3.9: Hệ số góc và sai số hệ số góc của TNn ở từng trạm quan trắc ................ 35
Hình 3.10: Xu thế biến đổi của SU35 trung bình năm trong 50 năm ...................... 37
Hình 3.11: Gía trị trung bình của SU35 ở từng trạm quan trắc trong vòng 50 năm
.............................................................................................................................. 37
Hình 3.12: Hệ số góc và sai số hệ số góc của SU35 ở từng trạm quan trắc ............. 37
Hình 3.13: Xu thế biến đổi của FD15 trung bình năm trong 50 năm ...................... 39
Hình 3.14: Gía trị trung bình của FD15 ở từng trạm quan trắc trong 50 năm....... 39
Hình 3.15: Hệ số góc và sai số hệ số góc của FD15 ở từng trạm quan trắc ............. 39
Hình 1.16: Xu thế biến đổi của TX90p trung bình năm trong 50 năm ................... 41
Hình 3.17: Gía trị trung bình của TX90p ở từng trạm quan trắc trong vòng 50 năm
.............................................................................................................................. 41
Hình 3.18: Hệ số góc và sai số hệ số góc của TX90p ở từng trạm quan trắc .......... 41
Hình 3.19: Xu thế biến đổi của TN10p trung bình năm trong 50 năm .................... 42
Hình 3.20: Gía trị trung bình của TN10p ở từng trạm quan trắc trong 50 năm .... 42
Hình 3.21: Hệ số góc và sai số hệ số góc của TN10p ở từng trạm quan trắc .......... 42
Hình 3.22: Xu thế biến đổi của DTR trung bình năm trong 50 năm ....................... 43
Hình 3.23: Gía trị trung bình của DTR ở từng trạm quan trắc trong 50 năm .......... 43
Hình 3.24: Hệ số góc và sai số hệ số góc của DTR ở từng trạm quan trắc .............. 43

Sinh viên: Cao Thị Quỳnh

Lớp ĐH1K


Khoa Khí Tượng Thủy Văn

Hình 3.25: Xu thế biến đổi của RX1 day trung bình năm trong 50 năm ................. 44
Hình 3.26: Gía trị trung bình của RX1 day ở từng trạm quan trắc trong vòng 50
năm ....................................................................................................................... 45
Hình 3.27: Hệ số góc và sai số hệ số góc của RX1 day ở từng trạm quan trắc........ 45

Hình 3.28: Xu thế biến đổi của RX5 day trung bình năm trong 50 năm ................. 46
Hình 3.29: Gía trị trung bình của RX5 day ở từng trạm quan trắc trong vòng 50
năm ....................................................................................................................... 47
Hình 3.30: Hệ số góc và sai số hệ số góc của RX5 day ở từng trạm quan trắc........ 47
Hình 3.31: Xu thế biến đổi của R50mm trung bình năm trong 50 năm................... 48
Hình 3.32: Gía trị trung bình của R50mm ở từng trạm quan trắc trong vòng 50
năm ....................................................................................................................... 49
Hình 3.33: Hệ số góc và sai số hệ số góc của R50mm ở từng trạm quan trắc ......... 49
Hình 3.34: Xu thế biến đổi của CDD trung bình năm trong 50 năm ....................... 50
Hình 3.35: Gía trị trung bình của CDD ở từng trạm quan trắc trong 50 năm ..... 50
Hình 3.36: Hệ số góc và sai số hệ số góc của CDD ở từng trạm quan trắc ............. 50
Hình 3.37: Ảnh hưởng của ENSO đến nhiệt độ ở 7 trạm nghiên cứu. .................... 52
Hình 3.38: Ảnh hưởng của ENSO đến lượng mưa cực đoan ở 7 trạm nghiên cứu .. 53

Sinh viên: Cao Thị Quỳnh

Lớp ĐH1K


Khoa Khí Tượng Thủy Văn

MỞ ĐẦU
Trong nghiên cứu biến đổi khí hậu, thông thường các nghiên cứu tập trung
vào hai biến chính là nhiệt độ và lượng mưa. Tuy nhiên, một trong những biểu hiện
rõ ràng nhất ảnh hưởng của khí hậu đến môi trường, xã hội và con người là các hiện
tượng cực đoan khí hậu. Do vậy, trong đánh giá biến đổi khí hậu sẽ phản ánh đầy đủ
hơn nếu xem xét đến các hiện tượng cực đoan khí hậu. Tuy nhiên, một trong những
khó khăn của việc đánh giá các hiện tượng cực đoan khí hậu đó là số liệu không đầy
đủ, hoặc số liệu thiếu tính tin cậy; ngoài ra, nhiều hiện tượng cực đoan khí hậu phải
tính toán thông qua các chỉ số.

Để xác định các hiện tượng cực đoan khí hậu, Tổ chức Khí tượng Thế giới
(WMO, 2009) đã công bố tài liệu Hướng dẫn đánh giá cực đoan trong biến đổi khí
hậu phục vụ thích ứng”. Trong tài liệu này, WMO đã công bố 27 chỉ số chung cho
quy mô toàn cầu mô tả 27 hiện tượng cực đoan khí hậu khác nhau. Tuy nhiên, trong
tài liệu này, WMO cũng khuyến cáo đối với mỗi vùng khí hậu khác nhau, cần phải
xây dựng các chỉ tiêu và chỉ số khác nhau phù hợp với điều kiện khí hậu ở khu vực
đó.
Từ thực tiễn đó và trong khuôn khổ nghiên cứu của khóa luận tốt nghiệp đại
học, sinh viên lựa chọn khóa luận tốt nghiệp với tiêu đề “Nghiên cứu đánh giá biến
đổi các hiện tượng cực đoan khí hậu trên khu vực Việt Nam”. Mục tiêu chính của
khóa luận bao gồm:
(1) Tìm hiểu được các chỉ số phản ánh các hiện tượng cực đoan khí hậu đã
được công bố của WMO và đã được sử dụng ở Việt Nam;
(2) Thử nghiệm tính toán và đánh giá được xu thế, mức độ biến đổi của các
chỉ số cực đoan khí hậu; cũng như, đưa ra được một số nhận định ảnh hưởng của
ENSO đến các chỉ số này tại một số trạm được lựa chọn nghiên cứu.
Để đạt được các mục tiêu nghiên cứu nêu trên, sinh viên tập trung nghiên
cứu các kết quả nghiên cứu trên thế giới và ở Việt Nam. Trong đó, tập trung tìm
hiểu bộ chỉ số cực đoan của WMO đã công bố và các chỉ số cực đoan khí hậu đã
được đề xuất ở Việt Nam. Trên cơ sở đó, sinh viên tiến hành lựa chọn tính toán một
số chỉ số cho các trạm nghiên cứu; đánh giá mức độ và xu thế biến đổi của các chỉ
Sinh viên: Cao Thị Quỳnh

1

Lớp ĐH1K


Khoa Khí Tượng Thủy Văn

số này. Ngoài ra, dựa trên số liệu các pha của ENSO do Trung tâm Dự báo Khí hậu
(CPC), Hoa Kỳ cung cấp, sinh viên lựa chọn một số năm ENSO để đánh giá ảnh
hưởng đến hiện tượng cực đoan khí hậu. Toàn bộ các kết quả nghiên cứu của khóa
luận được sinh viên trình bày trong các phần chính sau:
Chương 1. Tổng quan vấn đề nghiên cứu
Chương 2. Số liệu và phương pháp nghiên cứu
Chương 3. Kết quả và nhận xét
Kết luận và kiến nghị.

Sinh viên: Cao Thị Quỳnh

2

Lớp ĐH1K