Tải bản đầy đủ (.pdf) (34 trang)

Kiến thức về biến đổi khí hậu (chương 4)

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.94 MB, 34 trang )

<span class='text_page_counter'>(1)</span><div class='page_container' data-page=1>

<b>Phƣơng pháp xây dựng kịch bản BĐKH </b>



<b>CHƢƠNG 4. PHƢƠNG PHÁP XÂY DỰNG </b>


<b>KỊCH BẢN BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU </b>



<b>4.1 Các kịch bản phát thải khí nhà kính </b>


<b>4.1.1 Khái niệm về kịch bản phát thải khí nhà kính </b>



<b>Kịch bản là hình ảnh của tƣơng lai</b>. Kịch bản khơng phải là kết quả dự đốn hay dự báo. Mỗi
kịch bản là một bức tranh tưởng tượng dựa trên những suy luận có căn cứ khoa học về sự phát
triển của tương lai có thể xảy ra.


Những hoạt động của con người trong vài thập kỷ gần đây đã làm tăng đáng kể nồng độ các
KNK trong khí quyển, từ đó làm gia tăng nhiệt độ toàn cầu. Sự phát thải KNK do hoạt động của
con người được quyết định bởi nhiều yếu tố khác nhau, như sự tăng dân số, sự phát triển kinh tế -
xã hội và tiến bộ khoa học kỹ thuật, v.v. Do đó, nó có thể có những biến động lớn trong tương
lai. Với mục đích hỗ trợ cho việc phân tích, đánh giá BĐKH và tác động của nó, tìm giải pháp
thích ứng và giảm thiểu BĐKH, các kịch bản phát thải KNK đã được ra đời. Kịch bản phát thải
là một cơng cụ hữu hiệu để phân tích ảnh hưởng của các nhân tố lên tình trạng phát thải, từ đó
đưa ra những “viễn cảnh” để lựa chọn cho tương lai. Các kịch bản phát thải KNK được xây dựng
dựa trên những thay đổi của các nhân tố như kinh tế, dân số, chính trị hay cơng nghệ.


Các kịch bản phát thải là thành tố trung tâm của bất kỳ đánh giá BĐKH nào. Phát thải KNK là
yếu tố đầu vào cơ bản của các mơ hình khí hậu để đánh giá BĐKH trong tương lai. Kết quả về
BĐKH có thể xảy ra trong tương lai, cùng với những nhân tố khác như phát triển kinh tế, tăng
dân số và điều kiện môi trường đã cung cấp những thông tin cơ bản cho phép đánh giá về những
mối đe dọa, những tác động xấu có thể xảy ra và cả những chiến lược thích ứng. Những nhân tố
hình thành kịch bản cũng đồng thời cung cấp cơ sở cho những đánh giá về chiến lược giảm thiểu
và xây dựng những chính sách để ứng phó với BĐKH.


Từ vài thập kỷ gần đây, nhiều nghiên cứu toàn cầu đã sử dụng các kịch bản như là một công cụ


để tiếp cận lượng khí CO2 và các KNK khác được phát thải trong tương lai. Một trong những
kịch bản đầu tiên cuối thập kỷ 1970s được tiến hành bởi Viện Quốc Tế về Phân tích các Hệ
thống ứng dụng () trong một nghiên cứu có tên là Năng lượng trong một
thế giới hữu hạn (Energy in a Finite World). Tiếp đó cũng đã có một số nghiên cứu khác về lĩnh
vực này. Tuy nhiên, phải đến khi các báo cáo của IPCC được cơng bố thì các kịch bản về phát
thải KNK trong tương lai mới đóng một vai trò thực sự quan trọng.


</div>
<span class='text_page_counter'>(2)</span><div class='page_container' data-page=2>

ln ln biến đổi. Tuy nhiên, để có thể so sánh mức độ tác động giữa các thành phần nhằm dự
báo khí hậu tương lai, dù các nhân tố luôn biến đổi, IPCC cũng đã quyết định đưa ra các kịch bản
phát thải KNK được xây dựng dựa trên những giả định về thế giới tương lai. 3 chuỗi kịch bản đã
được IPCC phát triển và công bố vào các năm 1990, 1992 và 2000 đã thay đổi đáng kể theo thời
gian về cách phân loại, các giả thiết cũng như các phương pháp sử dụng. Kịch bản sớm nhất là


<b>SA90</b> (1990 IPCC Scenario A), tiếp theo là bộ kịch bản <b>IS92</b> (IS92a-IS92f) được đưa ra năm
1992, và bộ các kịch bản <b>SRES</b> (<i>Special Report on Emissions Scenarios</i>) được ban hành chính
thức năm 2000.


<b>4.1.2 Kịch bản SA90 </b>



Tháng 01 năm 1989, Nhóm Làm việc Chiến lược Ứng phó RSWG (the Response Strategies
Working Group) yêu cầu một nhóm các chuyên gia Hà Lan và Mỹ chuẩn bị một tập hợp các kịch
bản phát thải tồn cầu cho các khí CO2, CH4, N2O, CFCs, NOx và CO đến năm 2100. Các kịch
bản này được hoàn thành vào tháng 12 năm 1989 và được sử dụng làm đầu vào cho các mơ hình
tồn cầu cũng như để đánh giá BĐKH tương lai (theo IPCC, 1990a và b).


Trong các kịch bản của SA90 (bao gồm 4 kịch bản A, B, C, D), dân số được giả thiết sẽ tiệm cận
10,5 tỉ người trong nửa sau của thế kỷ 21. Phát triển kinh tế được giả thiết sẽ tăng khoảng
2-3%/năm trong thập kỷ tiếp sau trong các nước OECD (Tổ chức Hợp tác và Phát triển kinh tế) và
từ 3-5% ở Đông Âu và ở các nước đang phát triển. Mức độ tăng trưởng kinh tế được giả thiết sẽ
giảm đi sau đó.



Đối với kịch bản A (<b>Scenario A</b> hay còn được gọi là kịch bản BaU – Business-as-Usual), các giả
thiết được đưa ra là năng lượng than đá được sử dụng nhiều và hiệu quả sử dụng năng lượng ít
được cải thiện. Sự quản lý mônôxit cacbon (CO) kém, phá rừng vẫn tiếp tục cho đến khi các khu
rừng nhiệt đới bị suy kiệt; phát thải khí mêtan và ơxit nitơ từ các hoạt động nông nghiệp là không
quản lý được. Nghị định thư Montreal nhằm hạn chế các khí CFCs được đưa vào thực hiện với
sự tham gia không đầy đủ từ các nước.


Trong kịch bản B (<b>Scenario B</b>), cung cấp năng lượng chuyển dịch về phía cacbon thấp. Hiệu quả


sử dụng năng lượng tăng cao. Việc quản lý CO được thực hiện chặt chẽ. Các khu rừng được bảo
toàn và Nghị định thư Montreal được thực hiện một cách toàn diện.


Trong kịch bản C (<b>Scenario C</b>), chuyển dịch theo hướng năng lượng tái tạo và năng lượng hạt


nhân được đưa ra trong nửa cuối của thế kỷ 21. Các hợp chất CFCs được ngừng sản xuất và phát
thải nông nghiệp được hạn chế.


Với kịch bản D (<b>Scenario D</b>), chuyển dịch theo hướng năng lượng tái tạo và năng lượng hạt


nhân xuất hiện từ nửa đầu thế kỷ 21 và mức phát thải đạt đến độ ổn định ở các nước công
nghiệp. Kịch bản này chỉ ra rằng mức độ quản lý nghiêm ngặt trong các nước công nghiệp kết
hợp với mức tăng trưởng trung bình trong phát thải ở các nước phát triển có thể làm ổn định
nồng độ khí quyển. Phát thải khí cácbơnic đến giữa thế kỷ 21 giảm đến 50% so với mức độ phát
thải của năm 1985.


</div>
<span class='text_page_counter'>(3)</span><div class='page_container' data-page=3>

Hai năm sau khi đưa ra các kịch bản SA90, IPCC đã đưa ra 6 kịch bản phát thải mới gọi là các


<b>kịch bản IS92</b> cho thời đoạn từ 1990 đến 2100. Các kịch bản IS92 theo nhiều khía cạnh là rất
tiến bộ. Đây là những kịch bản tồn cầu đầu tiên cung cấp các thơng tin đầy đủ về các KNK, và


là các kịch bản đầu tiên cung cấp các thông tin phát thải cho SO2.


6 kịch bản phát thải từ IS92a đến IS92f, được đưa ra vào năm 1992. Các giả thiết sử dụng cho
các kịch bản IS92 đến chủ yếu từ các kết quả dự báo đã được công bố bởi các tổ chức quốc tế lớn
hoặc từ các phân tích chuyên gia. Các tiền đề cho 2 kịch bản IS92a và IS92b khá giống và cập
nhật với kịch bản SA90 được sử dụng trong báo cáo của IPCC lần thứ nhất năm 1990. IS92a
được chấp nhận rộng rãi như là một kịch bản tiêu chuẩn dùng để sử dụng cho các nghiên cứu
đánh giá tác động, mặc dù các khuyến nghị của IPCC ban đầu là cả 6 kịch bản IS92 cần được sử
dụng để biểu diễn khoảng bất định trong các phát thải. Theo kịch bản này, dân số tăng lên đến
11,3 tỉ người vào năm 2100 và tăng trưởng kinh tế đạt trung bình 2,3% một năm từ 1990 đến
2100, với việc sử dụng kết hợp giữa nguồn năng lượng truyền thống và nguồn năng lượng tái tạo.
Phát thải KNK nhiều nhất là kịch bản IS92e ở đó kết hợp mức tăng trưởng dân số trung bình,
tăng trưởng kinh tế cao, sử dụng nhiều năng lượng hóa thạch trong khi không sử dụng nguồn
năng lượng hạt nhân. Ở phía cực trị ngược lại, IS92c là kịch bản mà ở đó phát thải CO2 sẽ giảm
xuống thấp hơn mức phát thải của năm 1990. Kịch bản này giả thiết rằng dân số đầu tiên là sẽ
tăng, sau đó giảm từ giữa thế kỷ 21, khi mà kinh tế tăng trưởng chậm và có một số yếu tố hạn
chế nguồn cung năng lượng hóa thạch.


</div>
<span class='text_page_counter'>(4)</span><div class='page_container' data-page=4>

Hình 4.1 Phát thải khí CO2trong thế kỉ tới theo 6 kịch bản của IPCC 1992.


Năm 1994, IPCC đã đánh giá lại các kịch bản IS92 và cho thấy tính đột phá của chúng khi được
công bố. Các kịch bản này đã mô tả được tình hình phát thải KNK trên quy mơ tồn cầu và khu
vực. Đồng thời, bản đánh giá này cũng chỉ ra những hạn chế của các kịch bản này trong việc xác
định cường độ phát thải CO2 tính theo năng lượng cũng như chưa đề cập đến sự khác biệt đáng
kể trong thu nhập bình quân giữa các nước phát triển và đang phát triển sau một thế kỷ.


</div>
<span class='text_page_counter'>(5)</span><div class='page_container' data-page=5>

IS92 này. Bên cạnh đó, những dự án phát thải của các nước thuộc Tổ chức Hợp tác và Phát triển
Kinh tế (OECD) dẫn đến những thay đổi trong luật, hay sự sửa đổi trong đạo luật về khơng khí
sạch của Hoa Kỳ, nghị định thư lần thứ II của Châu Âu về Sunfua đều không được phản ánh
trong các kịch bản IS92. Sự tan rã của các nước Đông và Trung Âu; sự ra đời của các nước độc


lập tách ra từ Liên Bang Xô Viết cũng không hề được tính đến khi xây dựng IS92. Ngồi ra cịn
có sự phát triển của các mơ hình tổng hợp cho phép đánh giá được tác động nội tại giữa các
thành phần như năng lượng, kinh tế, thay đổi sử dụng đất, từ đó có được đánh giá tác động qua
lại giữa phát thải và các tác động khí hậu.


IPCC 1994 đã chỉ ra cần phát triển các kịch bản mới trong đó phải đạt được những bước tiến mới
như:


- Ước lượng được tình trạng phát thải trong tương lai, chi tiết cho các trường hợp sử dụng đất
khác nhau.


- Cập nhật những thơng tin mới nhất về sự thay đổi tình hình kinh tế thế giới.


- Mở rộng khoảng phát triển kinh tế - xã hội, bao gồm cả sự thu hẹp về thu nhập bình quân
giữa các nước đang phát triển và các nước công nghiệp.


- Kiểm định các xu hướng mới và đánh giá mức độ trong thay đổi về công nghệ.
- Đánh giá hậu quả của kinh tế thị trường cũng như kinh tế tư nhân.


- Phản ánh những cam kết về phát thải liên quan với Công ước khung của LHQ về BĐKH.
IPCC 1994 đã chỉ ra bốn hướng sử dụng cơ bản của các kịch bản phát thải IS92 là:


- Cung cấp đầu vào cho việc đánh giá hậu quả đối với khí hậu và mơi trường của phát thải
KNK


- Cung cấp những cơ sở tương tự với những can thiệp về chính trị để giảm phát thải KNK
- Cung cấp đầu vào cho việc định ra khả năng ứng phó và giảm thiểu cũng như chi phí cần
thiết ở các khu vực và vùng kinh tế khác nhau.


- Cung cấp cơ sở cho các cuộc thương lượng về giảm phát thải KNK.


<b>4.1.4 Kịch bản SRES </b>



</div>
<span class='text_page_counter'>(6)</span><div class='page_container' data-page=6>

kịch bản phát thải mới này dựa trên những đánh giá tổng hợp, sử dụng 6 mơ hình khác nhau và
một “q trình mở” có sự tham gia và phản hồi các ý kiến từ nhiều cá nhân, tổ chức. Bộ kịch bản
này trình bày về những phát thải liên quan đến hoạt động của con người đối với hầu hết các loại
KNK (Bảng 4.1). Các kịch bản này bao trùm các khoảng phát thải KNK rất lớn theo các tài liệu
về kịch bản đã được xuất bản. Ví dụ như đối với phát thải CO2 vào năm 2100 ở trong khoảng từ
dưới 6 cho tới hơn 40 tỷ tấn cacbon nguyên tử (GtC), tức là gần bằng mức phát thải năm 1990 và
cho tới gấp 7 lần mức phát thải này.


Bảng 4.1 Tên và cơng thức hóa học (hoặc ký hiệu) của các KNK được đề cập trong các kịch bản
phát thải


Cácbônic CO2


Mônôxit cacbon CO


Hydro clorua florua cacbon HCFCs
Hydro florua cacbon HFCs


Mêtan CH4


Ơxit nitơ N2O


Các ơxit nitơ NOx


Hợp chất hữu cơ dễ bay hơi


không chứa mê tan NMVOCs
Các hóa chất flo hóa PFCs



Điôxit sunfua SO2


Hexaflo sunfua SF6




Các kịch bản mới SRES chỉ hướng vào ba mục đích là:


- Cung cấp đầu vào cho việc đánh giá hậu quả đối với khí hậu và mơi trường của phát thải
KNK


- Cung cấp đầu vào cho việc định ra khả năng ứng phó và giảm thiểu cũng như chi phí cần
thiết ở các khu vực và vùng kinh tế khác nhau.


- Cung cấp cơ sở cho các cuộc thương lượng về giảm phát thải KNK.


Các mục đích này khơng bao gồm bất kỳ một chính sách nào cụ thể cho việc giảm phát thải
KNK. Do vậy, không thể trực tiếp sử dụng các kịch bản này cho mục đích thứ hai của kịch bản
IS92 (xem phía trên). Thay vào đó, chúng có thể sử dụng trong các trường hợp tham khảo để xây
dựng các thỏa hiệp chính trị.


</div>
<span class='text_page_counter'>(7)</span><div class='page_container' data-page=7>

- Nhóm II, bao gồm các nhà phân tích, đánh giá tác động, ảnh hưởng dựa trên sản phẩm của
nhóm I. Việc phân tích, đánh giá tác động căn cứ vào những kiến thức liên quan về thay đổi
trong kinh tế - xã hội, như tác động của BĐKH tới hệ sinh thái và con người phụ thuộc vào nhiều
nhân tố.


- Nhóm III, phân tích các phương án giảm thiểu để ứng phó với BĐKH.


Những vấn đề được quan tâm của từng nhóm sử dụng đã tạo ra nhu cầu tự nhiên mà các kịch bản


phát thải cần thỏa mãn. Ví dụ như các nhà mơ hình hóa khí hậu và những người phân tích, đánh
giá tác động cần các kịch bản ở quy mô khoảng 100 năm hoặc dài hơn do đòi hỏi về thời gian
phản ứng lại của hệ thống khí hậu. Nhưng các nhà hoạch định chính sách thì lại cần tập trung vào
quy mơ trung hạn, từ 20 đến 50 năm. Các kịch bản phát thải do vậy cần thu thập đủ các thơng tin
có hiệu quả cho các nhóm sử dụng khác nhau.


Trong việc xây dựng các kịch bản phát thải của IPCC, đồng nhất thức Kaya đóng một vai trị như
là một hạt nhân chính. Đồng nhất thức được lấy theo tên của nhà kinh tế học năng lượng Nhật
Bản Yoichi Kaya, được biểu diễn dưới dạng:


<i>F</i> = <i>P</i> × (<i>G</i> / <i>P</i>) × (<i>E</i> / <i>G</i>) × (<i>F</i> / <i>E</i>) = <i>P</i> × <i>g</i> × <i>e</i> × <i>f</i>


trong đó <i>F</i> là phát thải CO2 do hoạt động của con người, <i>P</i> là dân số, <i>G</i> là tổng sản phẩm nội địa
GDP và <i>g=(G/P)</i> là GDP theo đầu người; <i>E</i> là mức tiêu thụ năng lượng tổng cộng và <i>e=(E/G)</i> là
mật độ năng lượng tính theo GDP, nghĩa là năng lượng sử dụng cho một đơn vị GDP; <i>f=(F/E)</i> là
mật độ cacbon theo năng lượng, nghĩa là mức độ phát thải cacbon trên một đơn vị năng lượng
tiêu thụ.


Đồng nhất thức Kaya rất đơn giản, và dựa trên các số liệu có được, đồng nhất thức này là một
cơng cụ để tính tốn phát thải CO2. Các kịch bản sẽ đưa ra các giả thiết về sự phát triển của 4
thành phần <i>P</i>, <i>g</i>, <i>e</i>, <i>f</i> trong tương lai. Dự tính tăng trưởng dân số được thực hiện độc lập bởi các
nghiên cứu về nhân khẩu học; xu hướng GDP theo đầu người, mật độ năng lượng theo GDP và
mật độ cacbon theo năng lượng được thực hiện bởi kinh tế thống kê và kinh tế lượng. Các dự
tính phát thải cacbon là cơ sở để dự tính nồng độ CO2và sự BĐKH trong tương lai.


<i><b>4.1.4.1 Các h</b><b>ọ</b><b> k</b><b>ị</b><b>ch b</b><b>ả</b><b>n g</b><b>ố</b><b>c c</b><b>ủ</b><b>a SRES </b></i>


</div>
<span class='text_page_counter'>(8)</span><div class='page_container' data-page=8>

Hình 4.2 Bốn họ kịch bản với các nội dung được minh họa bằng cái cây hai chiều. Hai chiều đó
là kinh tế hoặc mơi trường, tồn cầu hoặc khu vực.



Nội dung của các họ kịch bản gốc có thể được tóm tắt như sau:


<b>- Kịch bản gốc A1:</b> Mô tả một thế giới tương lai với sự phát triển kinh tế rất nhanh, dân số thế
giới tăng đạt đỉnh vào khoảng giữa thế kỷ 21 và giảm dần sau đó; các cơng nghệ mới phát triển
nhanh và hiệu quả hơn. Các đặc điểm nổi bật là sự tương đồng giữa các khu vực, sự tăng cường
giao lưu về văn hóa, xã hội, sự thu hẹp khác biệt về thu nhập giữa các vùng. Họ kịch bản A1
được phát triển thành 3 nhóm dựa trên các hướng phát triển của công nghệ trong hệ thống năng
lượng:


</div>
<span class='text_page_counter'>(9)</span><div class='page_container' data-page=9>

+ A1T: chú trọng đến việc sử dụng các nguồn năng lượng phi hoá thạch (kịch bản phát thải thấp)


<b>- Kịch bản gốc A2 </b>(kịch bản phát thải cao): Mô tả một thể giới rất không đồng nhất. Các đặc


điểm nổi bật là tính độc lập, bảo vệ các đặc điểm địa phương, dân số thế giới tiếp tục tăng, kinh
tế phát triển theo định hướng khu vực, thay đổi về công nghệ và tốc độ tăng trưởng kinh tế tính
theo đầu người chậm và riêng rẽ hơn so với các họ kịch bản khác.


<b>- Kịch bản gốc B1 </b>(phát thải thấp): Thể hiện một thế giới tương đồng với dân số thế giới đạt


đỉnh vào giữa thế kỷ 21 và giảm xuống sau đấy giống như trong họ kịch bản gốc A1, nhưng có
sự thay đổi nhanh chóng trong cấu trúc kinh tế theo hướng kinh tế dịch vụ và thông tin, giảm
cường độ tiêu hao nguyên vật liệu; phát triển các công nghệ sạch và sử dụng hiệu quả tài nguyên;
chú trọng đến các giải pháp toàn cầu về bền vững kinh tế, xã hội và môi trường.


<b>- Kịch bản gốc B2 </b>(phát thải trung bình):Mơ tả một thế giới với sự nhấn mạnh vào các giải pháp


địa phương về bền vững kinh tế, xã hội và môi trường. Dân số thế giới vẫn tăng trưởng liên tục
nhưng thấp hơn A2, phát triển kinh tế ở mức trung bình, chuyển đổi công nghệ chậm và không
đồng bộ như trong B1 và A1. Cũng hướng đến việc bảo vệ môi trường và công bằng xã hội, B2
tập trung vào quy mô địa phương và khu vực.



Để xây dựng các kịch bản phát thải, IPCC đã sử dụng các mô hình. Chính vì vậy khi nhắc đến
các kịch bản phát thải mới của IPCC, ta thường thấy chúng được gọi bằng những tên như
A1B-MARIA, A2-MESSAGE. Có thể thấy các tên gọi này gồm hai phần chính là các họ kịch bản và
mơ hình sử dụng để đưa ra kết quả. <b>Các mơ hình đƣợc sử dụng bao gồm:</b>


- AIM: Mơ hình tổng hợp Châu Á Thái Bình dương (Asian Pacific Integrated Model), Học
viện Quốc gia về nghiên cứu môi trường Nhật Bản.


- ASF: Mơ hình khí quyển ổn định (Atmospheric Stabilization Framework Model), Mỹ.
- IMAGE: Mô hình tổng hợp đánh giá hiệu ứng nhà kính (Integrated Model to Assess the
Greenhouse Effect), Hà Lan.


- MARIA: Mơ hình phân bố tài nguyên và công nghiệp đa khu vực (Multiregional Approach
for Resource and Industry Allocation), Nhật Bản.


- MESSAGE: Mơ hình chiến lược đa khả năng cung cấp năng lượng và tác động chung tới
môi trường (Model for Energy Supply Strategy Alternatives and their General Environmental
Impact), Áo.


- MiniCAM: Mơ hình đánh giá khí hậu thu nhỏ (Mini Climate Assessment Model), Mỹ.
Bên cạnh đó, Nhóm I của IPCC còn phân chia các khu vực để phát triển các kịch bản dựa trên 6
mơ hình. Có <b>4 vùng vĩ mơ chung cho các mơ hình</b>, mỗi kịch bản được tính riêng cho từng vùng
tương ứng:


</div>
<span class='text_page_counter'>(10)</span><div class='page_container' data-page=10>

- REF: Các nước cải cách kinh tế, Đông, Trung Châu Âu và các nước Liên bang Xô viết cũ.
- ASIA: Tất cả các nước đang phát triển ở Châu Á (gồm Trung Đông).


- ALM: Phần còn lại của thế giới tức là các nước đang phát triển ở Châu Phi, Mỹ Latinh,
Trung Đông.



OECD90 và REF chỉ các nước công nghiệp phát triển (IND), ASIA và ALM chỉ nhóm đang phát
triển (DEV).


<i><b>4.1.4.2 K</b><b>ế</b><b>t qu</b><b>ả</b><b> c</b><b>ủ</b><b>a k</b><b>ị</b><b>ch b</b><b>ả</b><b>n phát th</b><b>ả</b><b>i khí nhà kính </b></i>


Các bảng từ 4.2 đến 4.5 cho kết quả lượng phát thải và nồng độ phát thải của một số chất KNK
khác nhau theo các kịch bản với các mốc thời gian khác nhau đến 2100. Phát thải từ kịch bản
IS92a cũng được đưa vào để so sánh.


Bảng 4.2 Lượng phát thải CO2theo các kịch bản (tỷ tấn CO2/năm)


<b>Năm</b> <b>A1B</b> <b>A1T</b> <b>A1FI</b> <b>A2</b> <b>B1</b> <b>B2</b> <b>IS92a</b>


<b>2000</b> 7.97 7.97 7.97 7.97 7.97 7.97 8.4


<b>2010</b> 10.88 9.38 9.73 9.58 9.28 8.78 9.9


<b>2020</b> 12.64 10.26 12.73 12.25 10.63 9.05 11.4


<b>2030</b> 14.48 12.38 16.19 14.72 11.11 9.90 12.66


<b>2040</b> 15.35 12.65 19.97 16.07 11.72 10.69 13.58


<b>2050</b> 16.38 12.26 23.90 17.43 11.29 11.01 14.5


<b>2060</b> 16.00 11.38 25.69 19.16 9.74 11.49 15.22


<b>2070</b> 15.73 9.87 27.28 20.89 8.18 11.62 15.94



<b>2080</b> 15.18 8.02 28.68 23.22 6.70 12.15 17.12


<b>2090</b> 14.30 6.26 28.42 26.15 5.32 12.79 18.76


<b>2100</b> 13.49 4.32 28.24 29.09 4.23 13.32 20.3




Bảng 4.3 Lượng phát thải CH4 theo các kịch bản (triệu tấn CH4/năm)


<b>Năm</b> <b>A1B</b> <b>A1T</b> <b>A1FI</b> <b>A2</b> <b>B1</b> <b>B2</b> <b>IS92a</b>


<b>2000</b> 323 323 323 323 347 347 390


<b>2010</b> 373 362 359 370 349 349 433


<b>2020</b> 421 415 416 424 377 384 477


<b>2030</b> 466 483 489 486 385 426 529


<b>2040</b> 458 495 567 542 381 466 580


<b>2050</b> 452 500 630 598 359 504 630


<b>2060</b> 410 459 655 654 342 522 654


<b>2070</b> 373 404 677 711 324 544 678


</div>
<span class='text_page_counter'>(11)</span><div class='page_container' data-page=11>

<b>2090</b> 314 317 715 829 266 579 733



<b>2100</b> 289 274 735 889 236 597 762


Bảng 4.4 Lượng phát thải N2O theo các kịch bản (triệu tấn N/năm)


<b>Năm</b> <b>A1B</b> <b>A1T</b> <b>A1FI</b> <b>A2</b> <b>B1</b> <b>B2</b> <b>IS92a</b>


<b>2000</b> 7.0 7.0 7.0 7.0 7.0 7.0 5.5


<b>2010</b> 7.0 6.1 8.0 8.1 7.5 6.2 6.2


<b>2020</b> 7.2 6.1 9.3 9.6 8.1 6.1 7.1


<b>2030</b> 7.3 6.2 10.9 10.7 8.2 6.1 7.7


<b>2040</b> 7.4 6.2 12.8 11.3 8.3 6.2 8.0


<b>2050</b> 7.4 6.1 14.5 12.0 8.3 6.3 8.3


<b>2060</b> 7.3 6.0 15.0 12.9 7.7 6.4 8.3


<b>2070</b> 7.2 5.7 15.4 13.9 7.4 6.6 8.4


<b>2080</b> 7.1 5.6 15.7 14.8 7.0 6.7 8.5


<b>2090</b> 7.1 5.5 16.1 15.7 6.4 6.8 8.6


<b>2100</b> 7.0 5.4 16.6 16.5 5.7 6.9 8.7





Bảng 4.5 Lượng phát thải S2O theo các kịch bản (triệu tấn S/năm)


<b>Năm</b> <b>A1B</b> <b>A1T</b> <b>A1FI</b> <b>A2</b> <b>B1</b> <b>B2</b> <b>IS92a</b>


<b>2000</b> 69.0 69.0 69.0 69.0 69.0 69.0 79.0


<b>2010</b> 87.1 64.7 80.8 74.7 73.9 65.9 95.0


<b>2020</b> 100.2 59.9 86.9 99.5 74.6 61.3 111.0


<b>2030</b> 91.0 59.6 96.1 112.5 78.2 60.3 125.8


<b>2040</b> 68.9 45.9 94.0 109.0 78.5 59.0 139.4


<b>2050</b> 64.1 40.2 80.5 105.4 68.9 55.7 153.0


<b>2060</b> 46.9 34.4 56.3 89.6 55.8 53.8 151.8


<b>2070</b> 35.7 30.1 42.6 73.7 44.3 50.9 150.6


<b>2080</b> 30.7 25.2 39.4 64.7 36.1 50.0 149.4


<b>2090</b> 29.1 23.3 39.8 62.5 29.8 49.0 148.2


<b>2100</b> 27.6 20.2 40.1 60.3 24.9 47.9 147.0




Đối với mỗi kịch bản phát thải, dự tính nồng độ CO2 được tính tốn bởi các mơ hình chu trình cacbon


khác nhau. Hình 4.3 biểu diễn nồng độ của CO2 dự tính từ 2 mơ hình khác nhau là ISAM


</div>
<span class='text_page_counter'>(12)</span><div class='page_container' data-page=12>

Hình 4.3 Nồng độ CO2khí quyển được quan trắc tại Mauna Loa từ 1958 đến 2008 (đường đứt màu
đen) và dự tính bởi 6 họ kịch bản SRES. 2 mơ hình chu trình cacbon được sử dụng cho mỗi họ kịch bản
là BERN (đường liền) và ISAM (đường đứt)


<b>4.2 Xây dựng kịch bản biến đổi khí hậu tồn cầu </b>



Xây dựng kịch bản BĐKH tồn cầu, cịn gọi là dự tính BĐKH tồn cầu là việc đưa ra những
thông tin phản ánh điều kiện khí hậu trong tương lai khi sử dụng các mơ hình khí hậu chạy với
đầu vào là các kịch bản phát thải KNK.


</div>
<span class='text_page_counter'>(13)</span><div class='page_container' data-page=13>

dương khí quyển kết hợp giữa mơ hình khí quyển 3 chiều, mơ hình đại dương, mơ hình băng
biển, và mơ hình bề mặt đất. Với các mơ hình kết hợp, thơng tin về trạng thái của khí quyển và
đại dương được sử dụng để tính tốn trao đổi nhiệt lượng, độ ẩm và động lượng giữa 2 thành
phần này.


<b>4.2.1 Mơ hình khí hậu tồn cầu </b>



Mơ hình khí hậu tồn cầu GCM hiện đại có nguồn gốc từ các mơ hình tốn học được phát triển
trước hết để dự báo các hình thế thời tiết hạn vài ngày. Năm 1922, Richardson L. F. là người đầu
tiên đưa ra ý tưởng rằng thời tiết trong tương lai có thể dự báo được bằng việc tích phân số các
phương trình chuyển động của chất lỏng khi sử dụng thời tiết hiện tại như là điều kiện ban đầu.
Richardson đã cố gắng tính tốn dự báo thời tiết bằng tay khi ông đang là một lái xe cứu thương
ở Pháp trong chiến tranh Thế giới thứ I. Kết quả dự báo sai quá mức, bởi vì những điều kiện ban
đầu của ơng có chứa thành phần hội tụ gió giả tạo lớn. Dự báo bằng mơ hình số thành cơng đầu
tiên đã sử dụng các phương trình đã được đơn giản hóa rất nhiều so với những phương trình của
Richardson, trong đó nghiệm của chúng ít nhạy cảm với điều kiện ban đầu.


Dự báo thời tiết bằng phương pháp số được đề xuất như là một khả năng ứng dụng của máy tính


điện tử được John von Neumann phát triển vào cuối những năm 1940. Thành công đầu tiên của
dự báo thời tiết số sử dụng máy tính điện tử là ở Viện nghiên cứu nâng cao Princeton, New
Jersey, được thực hiện bởi một nhóm do Jule Charney lãnh đạo. Mơ hình này chỉ có một lớp khí
quyển và chỉ mô tả vùng lục địa nước Mỹ. Thí nghiệm số đầu tiên có tính đến bức xạ và sự tiêu
tán đã được xây dựng khi sử dụng một mơ hình đơn giản hai mực theo chiều thẳng đứng. Sau đó
để mơ phỏng chi tiết hơn hồn lưu chung khí quyển, người ta đã đưa vào các phương trình
chuyển động chính xác hơn, tăng độ phân giải không gian ngang và đứng, và các quá trình vật lý
điều khiển hồn lưu chung khí quyển, như bức xạ, sự giải phóng ẩn nhiệt, và tiêu tán do ma sát
được mô tả sát thực hơn. Chất lượng của những mô phỏng nhận được bằng các mơ hình khí
quyển đã dần dần được cải thiện nhờ nghiên cứu thực nghiệm chuyên sâu liên quan đến việc
cung cấp thông tin dự báo thời tiết thực tế. Cùng với sự nỗ lực để tăng chất lượng dự báo thời tiết
là sự cố gắng lớn trong việc thu thập số liệu quan trắc thời tiết tại bề mặt và tại các mực khí
quyển trên cao. Những quan trắc này có thể dùng để mơ tả trạng thái khí quyển dùng cho việc
điều chỉnh những dự báo ban đầu.


</div>
<span class='text_page_counter'>(14)</span><div class='page_container' data-page=14>

Do tầm quan trọng của đại dương đối với hệ thống khí hậu nên các nhà mơ hình hố đã bắt đầu
“ghép” mơ hình hồn lưu chung đại dương (OGCM) với mơ hình hồn lưu chung khí quyển
(AGCM) để tạo thành hệ thống mơ hình kết hợp đại dương khí quyển (AOGCM). Đến giữa
những năm 1980 các mơ hình AOGCM đã được thiết lập như một tiêu chuẩn mới đối với mơ
hình hố khí hậu. Các mơ hình AOGCM đã có thể mơ phỏng được <i>(a) </i>Thơng lượng nhiệt và ẩm
(bốc hơi) từ đại dương vào lớp biên khí quyển; <i>(b) </i>Thơng lượng nhiệt và giáng thủy từ khí quyển
vào đại dương; <i>(c) </i>Sự điều khiển gió của hoàn lưu đại dương; <i>(d) </i>Sự biến đổi độ cản gió do biến
đổi độ cao sóng và <i>(e) </i>Các quá trình quan trọng khác tại mặt phân cách khí quyển - đại dương là
kết quả của sự vận chuyển các xon khí từ các hạt nước biển và vận chuyển hóa học giữa khơng
khí và nước. Các mơ hình AOGCM đã khơng ngừng được phát triển và hồn thiện thơng qua
việc tăng độ phân giải không gian cũng như cải tiến các mô đun động lực và các sơ đồ tham số
hóa (chẳng hạn băng biển, lớp biên khí quyển, lớp xáo trộn đại dương). Nhiều quá trình rất quan
trọng đã được đưa vào trong các mơ hình, bao gồm những q trình ảnh hưởng đến các nhân tố
tác động (ví dụ xon khí bây giờ đã được mơ hình hóa trong mối tương tác với các quá trình khác
trong nhiều mơ hình).



Khả năng mơ phỏng khí hậu tồn cầu trên các quy mô từ mùa đến nhiều năm của GCM đã được
nhiều nghiên cứu chứng minh. GCM cũng có thể dự báo mùa sự hoạt động của xốy thuận nhiệt
đới trên Đại Tây Dương thông qua việc dự báo khu vực phát triển chính của chúng. Hiện nay,
nhiều GCM đang được nghiên cứu ứng dụng trong mơ phỏng khí hậu q khứ và dự tính khí hậu
tương lai theo các kịch bản BĐKH, như CCSM (Community Climate System Model), ECHAM
(European Centre Hamburg Model),... Theo kết quả tổng hợp trong Báo cáo lần thứ 4 của IPCC,
cho đến nay các mơ hình đã đạt được những tiến bộ vượt bậc trong mô phỏng nhiều khía cạnh
của khí hậu trung bình hiện tại. Các mơ phỏng giáng thủy, khí áp mực biển và nhiệt độ bề mặt
nhìn chung đã được cải thiện mặc dù vẫn còn một số khiếm khuyết, nhất là đối với giáng thủy
vùng nhiệt đới. Đối với giáng thủy, các mơ hình nói chung vẫn cho mơ phỏng thấp hơn thực tế
trong hầu hết các sự kiện cực đoan. Việc mơ phỏng xốy thuận ngoại nhiệt đới cũng đã có nhiều
tiến bộ. Một số mơ hình đã được sử dụng để dự tính sự biến đổi của xốy thuận nhiệt đới. Kết
quả cho thấy chúng có thể mô phỏng khá thành công tần suất và sự phân bố của xoáy thuận nhiệt
đới quan trắc. Các mơ hình cũng đã mơ phỏng được các dạng chủ đạo của biến động khí hậu
ngoại nhiệt đới, như NAM/SAM (the Northern and Southern hemisphere Annular Modes), PNA
(Pacific/North American), PDO (Pacific Decadal Oscillation). Mặc dù vậy, các mô hình vẫn
chưa tái tạo được một số đặc điểm của các dạng biến động này. Hiện tại đã có một số mơ hình có
thể mơ phỏng nhiều đặc tính quan trọng của ENSO (El Nino/Southern Oscillation), nhưng mơ
phỏng dao động Madden-Julian nói chung vẫn cịn chưa tốt.


Đối với <b>bài tốn dự tính BĐKH</b>, từ các kịch bản phát thải KNK, những thông tin phản ánh điều
kiện khí hậu trong tương lai sẽ được xác định khi chạy các mơ hình khí hậu tồn cầu với hàm
lượng KNK dự tính của khí quyển. Các kịch bản BĐKH tồn cầu sau đó được xây dựng dựa trên
những kết quả dự tính này. Nói chung các mơ hình khác nhau đưa ra những sản phẩm dự tính
khơng giống nhau do tính bất định ln ln tiềm ẩn trong các mơ hình. Theo Báo cáo lần thứ 4
của IPCC, kết quả từ các mơ hình GCM khi mơ phỏng khí hậu tồn cầu đã cho thấy nhiệt độ và
lượng mưa trung bình trên từng khu vực có sai số mang tính hệ thống so với quan trắc. Nhiệt độ
mơ phỏng thấp hơn cịn giáng thủy lại mạnh hơn so với thực tế trên tất cả các khu vực trong hầu
hết các mùa. Sai số mơ phỏng nhiệt độ trung bình năm biến thiên từ -2.5o



</div>
<span class='text_page_counter'>(15)</span><div class='page_container' data-page=15>

dao động từ 6 đến 7o<sub>C, ngoại trừ trên khu vực Đông Nam Á, sai số này giảm còn 3.6</sub>o<sub>C. Đối với </sub>
lượng mưa, sai số lớn hơn ở Bắc Á và Đông Á và rất lớn ở cao ngun Tây Tạng. Các mơ hình
GCM trong trường hợp này rõ ràng là có vấn đề khi mơ phỏng điều kiện khí hậu khu vực cao
ngun Tây Tạng vì khơng mơ tả được hiệu ứng của địa hình phức tạp ở đây cũng như quá trình
hồi tiếp albedo do sự mở rộng tuyết trên đỉnh núi.


Trong mỗi mơ hình đơn lẻ ln tồn tại những điểm mạnh và những điểm yếu khiến cho “khơng
một mơ hình nào được xem là tốt nhất và việc sử dụng kết quả từ nhiều mô hình là quan trọng”.
Nếu hiểu các sai số mơ phỏng trong các mơ hình khác nhau là độc lập, trung bình của các mơ
hình có thể được kỳ vọng sẽ tốt hơn mỗi thành phần riêng lẻ, do vậy sẽ cung cấp một dự tính “tốt
nhất”. Một số kết quả nghiên cứu đã chỉ ra điều này, cho các dự báo mùa và cho cả việc tái tạo
điều kiện khí hậu hiện tại từ các mơ phỏng, dự tính khí hậu hạn dài. Bởi vậy, để giảm bớt tính bất
định, với cùng một kịch bản phát thải, sản phẩm dự tính của nhiều mơ hình khác nhau được sử
dụng để xây dựng các kịch bản BĐKH. Việc sử dụng tổ hợp các mơ hình tồn cầu chạy ở các
trung tâm mơ hình hóa khác nhau đã được triển khai cho các dự tính/dự báo khí hậu ở các quy
mơ thời gian từ mùa đến nhiều năm và thế kỷ. Một trong những dự án quan trọng nhất trong vấn
đề này có thể kể đến là dự án so sánh đa mô hình khí hậu (CMIP), thu thập dữ liệu đầu ra của 25
mơ hình/phiên bản mơ hình tồn cầu nhằm phục vụ cho Báo cáo đánh giá lần thứ 4 thực hiện bởi
nhóm làm việc thứ nhất của IPCC. Hiện nay, dự án CMIP5 đang được tiến hành, tiếp nối dự án
CMIP3 với mục tiêu phục vụ Báo cáo đánh giá lần thứ 5 của IPCC dự kiến xuất bản vào tháng 9
năm 2013.


<b>4.2.2 Một số kết quả dự tính BĐKH tồn cầu từ IPCC </b>



Nói chung các mơ hình khác nhau đưa ra những sản phẩm dự tính khơng giống nhau do tính bất
định ln ln tiềm ẩn trong các mơ hình. Bởi vậy, để giảm bớt tính bất định, với cùng một kịch
bản phát thải, sản phẩm dự tính của nhiều mơ hình khác nhau được sử dụng để xây dựng các kịch
bản BĐKH. Dựa trên nguyên tắc đó, IPCC đã tổng hợp, phân tích và đưa ra các kịch bản BĐKH
tồn cầu và đã cơng bố trong Báo cáo lần thứ 4, năm 2007. Dưới đây là một số kết quả về xu


hướng BĐKH toàn cầu với các kịch bản khác nhau của một số yếu tố khí hậu cơ bản.


<b>Nhiệt độ:</b>Với các kịch bản khơng tính đến việc chủ động giảm phát thải, các mơ hình đều cho
thấy nhiệt độ trung bình bề mặt tiếp tục tăng lên trong thế kỷ 21, chủ yếu là do sự tăng nồng độ
KNK nhân tạo. Phân tích sản phẩm của các mơ hình tồn cầu với các kịch bản phát thải B1, A1B
và A2 cho thấy nhiệt độ trung bình của giai đoạn 2011-2030 sẽ cao hơn nhiệt độ trung bình của
giai đoạn 1980-1999 khoảng từ 0,64º đến 0,69º.


Từ giữa thế kỷ 21 (2046-2065), việc lựa chọn kịch bản phát thải trở nên quan trọng do có sự
khác biệt đáng kể về sự tăng nhiệt độ trung bình bề mặt giữa các kịch bản: 1,3ºC, 1,7ºC, và
1,8ºC tương ứng với B1, A1B và A2. Sự ấm lên của bề mặt đi kèm với khoảng bất định của giai
đoạn 2090-2099 so với giai đoạn 1980-1999 là B1: 1,8°C (1,1 đến 2,9°C), B2: 2,4°C (1,4 đến
3,8°C), A1B: 2,8°C (1,7 đến 4,4°C), A1T: 2,4°C (1,4 đến 3,8°C), A2: 3,4°C (2,0 đến 5,4°C) và
A1FI: 4,0°C (2,4 đến 6,4°C).


</div>
<span class='text_page_counter'>(16)</span><div class='page_container' data-page=16>

độ tăng nhanh hơn so với nhiệt độ cao nhất ngày, dẫn tới việc giảm biên độ biến trình ngày của
nhiệt độ. Ở những vùng vĩ độ cao và trung bình số ngày đơng giá sẽ ít hơn.


Hình 4.4 Nhiệt độ trung bình bề mặt (so với giai đoạn 1980-1999) cho các kịch bản phát thải A2,
A1B, và B1 trong thế kỷ 20 và trong tương lai [IPCC, 2007]


<b>Mƣa:</b>Các mơ hình hiện tại cho thấy rằng lượng mưa nhìn chung tăng lên ở những nơi mưa nhiều
thuộc các vùng nhiệt đới (ví dụ, khu vực gió mùa) đặc biệt là vùng nhiệt đới Thái Bình dương;
vùng cận nhiệt đới có xu hướng giảm mưa, trong khi mưa lại nhiều lên ở các vùng vĩ độ cao. Đó
là kết quả của việc tăng cường chu trình nước tồn cầu. Giá trị trung bình tồn cầu của hơi nước,
bốc hơi và lượng mưa đều có xu hướng tăng.


</div>
<span class='text_page_counter'>(17)</span><div class='page_container' data-page=17>

Hình 4.5 Biến đổi từ trung bình các mơ hình với (a) Lượng mưa (mm/ngày), (b) độ ẩm đất (%),
(c) dòng chảy (runoff, mm/ngày) và (d) bốc hơi (mm/ngày). Những vùng có dấu chấm là nơi có
đến 80% mơ hình có cùng dấu. Biến đổi này là trung bình năm của kịch bản SRES A1B cho giai


đoạn 2080-2099 tương ứng với 1980-1999 [IPCC, 2007]


<b>ENSO:</b>Tất cả các mơ hình đều chỉ ra dao động nhiều năm của hiện tượng ENSO, tuy nhiên chưa


có dấu hiệu thống nhất giữa các mơ hình về cường độ cũng như tần suất xuất hiện các sự kiện
ENSO trong thể kỷ 21.


</div>
<span class='text_page_counter'>(18)</span><div class='page_container' data-page=18>

lượng xốy thuận nhiệt đới tồn cầu có thể giảm đi, nhưng kết quả này có độ tin cậy kém. Những
mơ hình gần đây đã khơng mơ phỏng được đầy đủ sự tăng lên rõ rệt của tỷ lệ các cơn bão cực
mạnh từ năm 1970 đến nay trên một số khu vực.


<b>Mực nƣớc biển:</b>Mực nước biển trung bình hiện tại (1980-1999) và cuối thế kỷ 21 (2090-2099)
dự kiến sẽ tăng tương ứng với các kịch bản phát thải là: B1 từ 0,18 đến 0,38m, B2 từ 0,20 đến
0,43m<i>, </i>A1B từ 0,21 đến 0,48m, A1T từ 0,20 đến 0,45m<i>, </i>A2 từ 0,23 đến 0,51m, và A1FI từ 0,26
đến 0,59m. Trong tất cả các kịch bản, tốc độ tăng trung bình của thế kỷ 21 dường như vượt quá
tốc độ tăng trung bình của giai đoạn 1961-2003 (1,8 ± 0,5 mm/năm). Với kịch bản A1B, tốc độ
trung bình dự tính mực nước biển dâng giai đoạn 2090 – 2099 là 3,8 mm/năm. Sự giãn nở vì
nhiệt là nguyên nhân chủ yếu (chiếm đến 70-72%) làm cho nước biển dâng trong tất cả các kịch
bản. Ngoài ra, sự tan băng cũng là một phần nguyên nhân của nước biển dâng.


</div>
<span class='text_page_counter'>(19)</span><div class='page_container' data-page=19>

<b>4.3 Xây dựng kịch bản biến đổi khí hậu quy mơ khu vực </b>


Các mơ hình hồn lưu chung kết hợp đại dương khí quyển là các cơng cụ chính để nắm bắt các
biểu hiện của hệ thống khí hậu tồn cầu. Bởi tính phức tạp cũng như nhu cầu chạy toàn cầu cho
thời gian dài, độ phân giải của các AOGCM hiện tại nằm trong khoảng từ 400 đến 125 km. Độ
phân giải này là thô, không đủ chi tiết cho việc phân tích, đánh giá BĐKH và tác động của nó ở
quy mơ khu vực. Vì vậy, để xây dựng các kịch bản BĐKH cho từng khu vực, từng quốc gia và
vùng lãnh thổ cần phải<i><b>hạ thấp quy mô</b></i> sản phẩm của các mơ hình tồn cầu, nghĩa là tạo ra các
thông tin ở quy mô dưới lưới của AOGCM. Có hai cách tiếp cận chính là hạ thấp quy mô là
phương pháp <i><b>thống kê</b></i> và phương pháp <i><b>động lực</b></i>. Ngồi ra cịn có một cách tiếp cận ít được sử
dụng hơn là <i><b>nội suy trực tiếp</b></i> từ đầu ra của AOGCM.


<b>4.3.1 Nội suy đơn giản từ ơ lƣới của mơ hình tồn cầu </b>



Đầu ra của các AOGCM thường là dữ liệu trên lưới phân giải thô. Để nhận được các thông tin ở
độ phân giải thấp hơn, một trong những phương pháp đơn giản nhất là nội suy đơn giản. Có 2
cách thường được sử dụng là:


- Sử dụng thông tin trực tiếp trên ô lưới của mơ hình


- Nội suy xuống một lưới tinh hơn sử dụng kỹ thuật đơn giản


Cách tiếp cận đầu tiên sử dụng giá trị ở điểm lưới gần nhất. Điểm lưới gần nhất là điểm lưới có
khoảng cách ngắn nhất đến điểm địa phương đang xem xét, hoặc điểm lưới có cùng độ cao và
đặc điểm khí hậu. Cách tiếp cận này có một số nhược điểm chính như sau:


- Thiếu hụt độ tin cậy trong các kết quả BĐKH ở quy mơ khu vực từ đầu ra mơ hình tồn
cầu, dẫn đến quy mô không gian của khu vực xem xét phải chiếm ít nhất 4 hoặc nhiều hơn ơ lưới
của AOGCM;


- Các vị trí gần nhau nhưng lại nằm trong 2 ô lưới khác nhau mặc dù có thể có đặc điểm khí
hậu rất gần nhau trong thời kỳ chuẩn nhưng lại sẽ rất khác nhau theo các kịch bản trong tương
lai;


</div>
<span class='text_page_counter'>(20)</span><div class='page_container' data-page=20>

Hình 4.7 Minh họa về phương pháp nội suy đơn giản

<b>4.3.2 Phƣơng pháp hạ thấp quy mô thống kê </b>



</div>
<span class='text_page_counter'>(21)</span><div class='page_container' data-page=21>

và do đó các q trình hồi tiếp của khu vực sẽ khơng được tính đến. Ngồi ra, phương pháp này
cũng địi hỏi phải có một nguồn số liệu đủ dài để có thể xây dựng được các quan hệ thống kê.
Đối với phương pháp hạ quy mô thống kê, có 3 kỹ thuật chính là: phân loại thời tiết (weather
classification), mơ hình hồi quy (regression models) và nguồn sinh thời tiết (WG -weather


generator).


Kỹ thuật “phân loại thời tiết” nhóm các ngày vào trong một số hữu hạn các dạng thời tiết dựa
trên tính tương đồng về đặc điểm synop. Yếu tố dự báo sẽ được tính dựa trên trạng thái thời tiết
thịnh hành và được nhân bản trong điều kiện khí hậu thay đổi bằng cách lấy mẫu lại hoặc sử
dụng các hàm hồi quy.


Các mơ hình hồi quy là các công cụ đơn giản biểu diễn các quan hệ tuyến tính và phi tuyến giữa
các yếu tố dự báo và các trường khí quyển quy mơ lớn. Các kỹ thuật hay dùng là hồi quy đa biến,
phân tích tương quan chính tắc, và mạng thần kinh nhân tạo, một dạng gần giống hồi quy phi
tuyến.


“Nguồn sinh thời tiết” WG là kỹ thuật nhân bản các thơng tin thống kê của các biến khí hậu địa
phương (ví dụ như giá trị trung bình và phương sai). Kỹ thuật này dựa trên việc biểu diễn xuất
hiện của mưa thơng qua các q trình Markov cho các ngày ẩm ướt/khô hoặc các đợt chuyển
tiếp. Các biến phụ thuộc như số ngày ẩm ướt, nhiệt độ và bức xạ mặt trời thường được mô phỏng
dựa trên sự xuất hiện của mưa (ví dụ như các ngày khơ trong mùa hè bình qn có nhiều nắng
hơn các ngày ẩm ướt). Kỹ thuật WG sử dụng cho hạ quy mô thống kê bằng cách gắn kết các
tham số của WG vào các nhân tố dự báo quy mô lớn, trạng thái thời tiết hoặc đặc điểm mưa.
Sau khi được hiệu chỉnh, các mơ hình hạ quy mơ thống kê có thể biểu diễn được rất tốt các đặc
điểm thống kê của trạng thái khí hậu địa phương. Các kịch bản BĐKH quy mơ khu vực từ đó có
thể được tạo ra bằng cách áp dụng các mơ hình hạ quy mô này. Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng
nhiệt độ và lượng mưa địa phương tạo bởi phương pháp hạ quy mô thống kê khác biệt đáng kể
và cho các cấu trúc không gian mịn hơn so với các sản phẩm được nội suy trực tiếp từ mô hình
tồn cầu.


<b>4.3.3 Các mơ hình GCM khí quyển phân giải cao </b>



Các mơ hình GCM chỉ với thành phần khí quyển (AGCMs) bao gồm các sơ đồ tương tác bề mặt
đất giống như trong một mơ hình kết hợp AOGCM nhưng chỉ yêu cầu các thông tin về nhiệ độ


bề mặt biển SST và băng biển như là điều kiện biên dưới. Do quy mô thời gian gắn với các q
trình khí quyển và bề mặt đất là ngắn hơn so với các quá trình trong đại dương, các mơ hình
AGCMs này có thể chạy với độ phân giải không gian cao cho một khoảng thời gian tương đối
ngắn (khoảng vài thập kỷ). Các thông tin về SST và băng biển dùng để chạy mơ hình có thể
nhận được từ các quan trắc hoặc từ các AOGCMs.


</div>
<span class='text_page_counter'>(22)</span><div class='page_container' data-page=22>

trong đó một ví dụ tiêu biểu là mơ hình bảo giác lập phương CCAM của Úc, hiện đang được
chạy tại Bộ mơn Khí tượng, Đại học Khoa học Tự nhiên. Các mơ hình VRGCM, thơng qua
những phép co dãn cho phép có những tăng cường phân giải cho một số khu vực nhất định trong
khi vẫn giữ được tương tác của khí quyển tồn cầu và số điểm lưới tính tốn khơng bị tăng lên.
Cùng với sự phát triển của năng lực tính tốn và cơng nghệ, trong tương lai, các mơ hình tồn
cầu hứa hẹn sẽ đạt đến mức độ chi tiết theo quy mô khu vực.


<b>4.3.4 Hạ thấp quy mô động lực bằng mơ hình khí hậu khu vực </b>



Mặc dù các GCM đã đạt được những tiến bộ vượt bậc trong việc tái tạo khí hậu quá khứ và dự
tính khí hậu tương lai nhưng chúng vẫn chưa thể mơ phỏng tốt khí hậu cho từng khu vực do hầu
hết các GCM đều có độ phân giải thấp tính đến thời điểm hiện tại, khơng đủ để có thể mơ tả các
đặc trưng khu vực như khí hậu gió mùa, địa hình và hệ sinh thái phức tạp, đặc biệt là tác động
mạnh mẽ của con người. Do đó, từ những năm đầu thập kỷ 90 của thế kỷ 20, các mơ hình khu
vực hạn chế (LAM) đã được áp dụng vào nghiên cứu khí hậu khu vực thông qua kỹ thuật “lồng
ghép” một chiều, trong đó các điều kiện ban đầu (IC) và điều kiện biên xung quanh (LBC) cần
để chạy LAM được cung cấp bởi số liệu tái phân tích tồn cầu hoặc từ sản phẩm của GCM. Đó
là các mơ hình khí hậu khu vực (RCM). Phương pháp lồng ghép RCM vào GCM thường được
gọi là hạ thấp quy mơ động lực, hay chi tiết hóa động lực (Hình 4.8, 4.9).


</div>
<span class='text_page_counter'>(23)</span><div class='page_container' data-page=23>

Hình 4.8 Minh hoạ về phương pháp hạ quy mô động lực sử dụng RCM


</div>
<span class='text_page_counter'>(24)</span><div class='page_container' data-page=24></div>
<span class='text_page_counter'>(25)</span><div class='page_container' data-page=25>

Hình 4.9 Lưới 1,4°×1,4° đầu ra của mơ hình tồn cầu CCSM và lưới 0,3°×0,3° kết quả hạ quy
mơ động lực từ CCSM sử dụng mơ hình khu vực RegCM. Khu vực được hiển thị là đồng bằng


sông Hồng


Bảng 4.6 So sánh một số đặc điểm của 2 phương pháp hạ quy mô: thống kê và động lực


<b>Hạ quy mô thống kê</b> <b>Hạ quy mô động lực</b>


Các biến đầu ra khơng phải lúc nào
cũng mang tính thống nhất vật lý


Mang tính thống nhất giữa các biến
địa phương/khu vực


Địi hỏi tài ngun tính tốn ít, do đó
có thể tổ hợp hoặc thực hiện nhiều
thử nghiệm khác nhau


Địi hỏi tài ngun tính tốn cao, do
đó chỉ có thể tiến hành một số ít thử
nghiệm


Đầu ra có các đặc điểm thống kê
tương tự với các quan trắc được sử
dụng


Đầu ra trên lưới với các đặc điểm
thống kê phụ thuộc vào quy mô ô
lưới


Phân giải thời gian phụ thuộc vào
phương pháp sử dụng, thường từ


tháng đến ngày


Phân giải thời gian cao
Thơng tin khí hậu địa phương (quy


mô điểm) được dẫn xuất từ đầu ra
của GCM; có thể đưa ra các biến
khơng có trong đầu ra của mơ hình


Thơng tin khí hậu với độ phân giải
cao (10-60 km) được dẫn xuất từ đầu
ra của GCM sử dụng RCM



Đòi hỏi những nỗ lực trong việc thu
thập dữ liệu và triển khai phương
pháp hạ quy mơ;


Địi hỏi chuỗi dữ liệu quan trắc
tương đối dài


Đòi hỏi những nỗ lực trong việc sử
dụng được các đầu ra của GCM làm
điều kiện biên cho mơ hình khí hậu
khu vực


Các yếu tố dự báo thể hiện tốt trong
quá khứ khi so sánh với quan trắc có
thể sẽ khơng có chất lượng tương tự
như vậy trong tương lai.



Các sơ đồ tham số hóa có thể khơng
cịn thích hợp cho tương lai




</div>
<span class='text_page_counter'>(26)</span><div class='page_container' data-page=26>

Sau khi được thẩm định kỹ năng qua mơ phỏng khí hậu tại từng khu vực, trong từng mùa, các
mơ hình RCM có thể được ứng dụng để dự báo khí hậu khu vực với IC và LBC lấy từ các trường
dự báo/dự tính của các GCM. Sai số dự báo/dự tính của RCM trong trường hợp này có thể bao
gồm sai số của chính mơ hình (khả năng của mơ hình) và sai số của GCM


</div>
<span class='text_page_counter'>(27)</span><div class='page_container' data-page=27></div>
<span class='text_page_counter'>(28)</span><div class='page_container' data-page=28>

Tương tự như các mơ hình khu vực dự báo thời tiết, các mơ hình khí hậu khu vực cũng sử dụng
các trường toàn cầu làm điều kiện ban đầu và điều kiện biên phụ thuộc thời gian. Tuy nhiên, <b>sự </b>
<b>khác biệt cơ bản</b> giữa hai loại mơ hình này là trong khi điều kiện ban đầu có ý nghĩa quyết định
đến độ chính xác dự báo của các mơ hình thời tiết thì đối với các mơ hình khí hậu đó là vai trị
của điều kiện biên.


Thơng thường RCM cập nhật điều kiện biên xung quanh từ các trường toàn cầu được cung cấp
sau từng khoảng thời gian cách nhau 6h. Vai trị điều khiển của trường tồn cầu được thực hiện
thông qua việc “truyền thông tin” qua vùng đệm là dải biên ngồi của miền tính mơ hình vào
phía trong. Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng, ngồi kỹ năng vốn có được xác định bởi động lực
học và vật lý của mơ hình, độ chính xác mơ phỏng của RCM có liên quan mật thiết với việc lựa
chọn miền tính. Kích thước miền càng nhỏ, ảnh hưởng của LBC đến kết quả mô phỏng càng lớn.
Ngược lại, khi miền tính có kích thước lớn, càng xa biên vào phía trong miền tính kết quả mô
phỏng chủ yếu phụ thuộc vào kỹ năng của mơ hình; thời gian tích phân càng dài sự thích ứng của
mơ hình đối với tác động của điều kiện biên càng giảm, dẫn đến sự không phù hợp giữa mơ
phỏng của mơ hình và tác động qui mô lớn từ điều kiện biên truyền vào. Do đó, cần lựa chọn
miền tính sao cho kích thước không quá lớn nhưng vẫn bảo đảm sao cho những tác động địa
phương được thể hiện khi tăng độ phân giải đồng thời vai trò điều khiển của trường tồn cầu
thơng qua điều kiện biên vẫn phát huy tác dụng. Ngồi ra, vị trí miền tính cịn phụ thuộc vào


nguồn số liệu đầu vào. Một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng do sự khiếm khuyết số liệu trên các
vùng đại dương nhiệt đới, việc mở rộng miền tính về phía vĩ độ thấp có thể làm giảm độ chính
xác mơ phỏng của RCM do chất lượng của trường tồn cầu kém. Vị trí của miền tính đi qua các
khu vực có địa hình phức tạp cũng có thể gây ra nhiễu và ảnh hưởng xấu tới kết quả mô phỏng
do sự không phù hợp giữa giá trị trường trên lưới độ phân giải thô của GCM và giá trị nội suy về
lưới độ phân giải tinh hơn của RCM. Ở những nơi có địa hình cao, sai số mơ phỏng còn được
sinh ra do việc “ngoại suy” các biến bề mặt của các trường điều khiển. Nói chung cần phải tránh
việc đặt biên trên những khu vực có địa hình phức tạp.


Độ phân giải của mơ hình cũng rất quan trọng khi thiết lập thử nghiệm mô phỏng khí hậu khu
vực. Lựa chọn độ phân giải khác nhau có thể dẫn đến việc điều chỉnh hiệu ứng của các tác động
vật lý và các tham số hố khác nhau. Khi tăng độ phân giải có thể biểu diễn tốt hơn chu trình
thuỷ văn do địa hình được mơ tả chi tiết hơn. Độ phân giải cao có thể cải thiện khả năng biểu
diễn các hệ thống xoáy thuận và xoáy thẳng đứng, nhưng có thể sinh nhiễu và do đó đơi khi làm
tăng sai số mơ phỏng một vài khía cạnh khí hậu của mơ hình. Chính vì vậy, trong q trình thử
nghiệm cần lựa chọn các độ phân giải khác nhau để biểu diễn các q trình có qui mơ khác nhau.
Nói chung khơng có một sự lựa chọn duy nhất về độ phân giải cho mọi miền địa lý. Tác động
của sự thay đổi độ phân giải thẳng đứng đối với kết quả mơ phỏng khí hậu khu vực của các RCM
hầu như chưa được đề cập nhiều và cho đến nay cũng chưa có kết luận rõ ràng.


</div>
<span class='text_page_counter'>(29)</span><div class='page_container' data-page=29>

1995], “Báo cáo tổng kết đề tài KC08.29/06-10: Nghiên cứu tác động của BĐKH tồn cầu đến
các yếu tố và hiện tượng khí hậu cực đoan ở Việt Nam, khả năng dự báo và giải pháp chiến lược
ứng phó” do GS. TS. Phan Văn Tânchủ trì [<i>Phan Văn Tân, 2010</i>].


<b>4.3.5 Một số kết quả dự tính BĐKH quy mơ khu vực từ IPCC </b>



Tổng hợp kết quả về các kịch bản BĐKH được xây dựng (đa số với kịch bản phát thải trung bình
A1B) ở qui mơ khu vực, Báo cáo lần thứ 4 của IPCC đã có một số nhận định chính như sau (xem
thêm Hình 4.11 và 4.12):



<b>Với các khu vực nói chung trên trái đất</b>, rất nhiều khả năng tất cả các khu vực đều ấm lên
trong thế kỷ 21.


Tại<b>châu Phi, </b>ấm lên trên toàn châu lục với tốc độ nhanh hơn tốc độ trung bình của tồn cầu vào


tất cả các mùa, trong đó khu vực cận nhiệt đới khơ ấm lên nhiều hơn so với khu vực nhiệt đới
ẩm. Lượng mưa trung bình năm dường như giảm trên vùng Địa Trung Hải thuộc Châu Phi và
phía Nam Sahara. Mưa ở Nam Phi giảm chủ yếu vào mùa đông và bờ phía Tây. Có nhiều dấu
hiệu cho thấy lượng mưa trung bình năm ở Đơng Phi tăng.


Nhiệt độ trung bình <b>Châu Âu</b> dường như tăng nhanh hơn tốc độ trung bình tồn cầu. Theo mùa,
Bắc Âu vào mùa đông và Địa Trung Hải vào mùa hè nhiệt độ tăng nhiều nhất. Nhiệt độ tối thấp
mùa đông ở Bắc Âu dường như tăng nhiều hơn so với trung bình. Nhiệt độ tối cao mùa hè tăng
nhiều hơn ở Nam và Trung Âu. Lượng mưa năm cũng dường như tăng ở khắp Bắc Âu và giảm ở
hầu hết khu vực Địa Trung Hải. Tại Trung Âu, lượng mưa tăng vào mùa đông và giảm vào mùa
hè. Các hiện tượng cực đoan mưa ngày dường như tăng ở Bắc Âu. Số lượng ngày mưa trong năm
dường như giảm ở khu vực Địa Trung Hải. Nguy cơ về hạn hán mùa hè có xu hướng tăng ở
Trung Âu và ở khu vực Địa Trung Hải. Độ dài của mùa tuyết bị rút ngắn và lượng tuyết cũng có
xu hướng giảm ở hầu hết các khu vực của châu Âu.


Tại<b>Bắc Mỹ</b>, ấm lên với tốc độ lớn hơn tốc độ trung bình tồn cầu ở hầu hết các khu vực. Theo
mùa, sự ấm lên dường như mạnh nhất trong mùa đông ở các vùng phía Bắc và trong mùa hè ở
phía Tây Nam. Nhiệt độ tối thấp mùa đông dường như tăng nhiều hơn trung bình ở Bắc của Bắc
Mỹ. Nhiệt độ tối cao mùa hè dường như tăng nhiều hơn trung bình ở phía Tây Nam. Lượng mưa
trung bình năm có xu hướng tăng ở Canada và Đơng Bắc Hoa Kỳ, và dường như giảm ở vùng
Tây Nam. Phía Nam của Canada, lượng mưa dường như tăng vào mùa đông và mùa xuân nhưng
giảm vào mùa hè. Độ dài mùa tuyết và lượng tuyết có xu hướng giảm ở hầu hết khu vực Bắc Mỹ
ngoại trừ bắc Canada.


<b>Trung và Nam Mỹ </b>có tốcđộ ấm lên trung bình khu vực dường như lớn hơn tốc độ ấm lên toàn


cầu ngoại trừ Nam của Nam Mỹ (nơi tốc độ ấm lên tương đương tốc độ trung bình tồn cầu).
Lượng mưa trung bình năm dường như giảm ở hầu hết khu vực Trung Mỹ và ở phía nam dãy
Andes. Mưa mùa đơng ở Tierra del Fuego (giữa Chile và Achentina) và mưa mùa hè ở Đông
Nam của Nam Mỹ dường như tăng lên.


<b>Châu Úc và New Zealand </b>có tốc độ ấm lên dường như lớn hơn các đại dương xung quanh,


</div>
<span class='text_page_counter'>(30)</span><div class='page_container' data-page=30>

đông, với tốc độ ấm lên ở Đảo Nam (South Island) của New Zealand dường như nhỏ hơn tốc độ
ấm lên trung binh toàn cầu. Lượng mưa có xu hướng giảm ở Nam và Tây Nam châu Úc vào mùa
đông và dường như giảm ở Nam châu Úc vào mùa xuân. Ở Tây của Đảo Nam của New Zealand,
lượng mưa dường như tăng lên. Sự thay đổi của lượng mưa ở Bắc và Trung Úc là không rõ ràng.
Tần suất các ngày nhiệt độ cao cực đoan ở Úc và New Zealand có xu hướng tăng. Tần suất của
hiện tượng lạnh cực đoan có xu hướng giảm. Các sự kiện mưa cực đoan tăng, ngoại trừ những
vùng có lượng mưa trung bình giảm rõ rệt (Nam Úc mùa đông và mùa xuân). Nguy cơ xảy ra
hạn hán ở các khu vực phía Nam châu Úc cũng tăng lên.


Trong thế kỷ 21, <b>Bắc Cực</b> có xu hướng ấm lên nhanh hơn so với tốc độ trung bình tồn cầu.
Lượng mưa năm có xu hướng tăng lên rõ rệt. Lượng mưa tăng nhiều nhất vào mùa đơng và ít
nhất trong mùa hè. Băng ở Bắc Cực có xu hướng giảm cả về độ phủ lẫn độ dày. Tại <b>Nam Cực</b>


cũng có xu hướng ấm lên và lượng mưa tăng trên lục địa. Ngồi ra chưa có những kết luận rõ
ràng về việc thay đổi tần suất của các sự kiện mưa và nhiệt cực đoan tại vùng cực.


</div>
<span class='text_page_counter'>(31)</span><div class='page_container' data-page=31></div>
<span class='text_page_counter'>(32)</span><div class='page_container' data-page=32></div>
<span class='text_page_counter'>(33)</span><div class='page_container' data-page=33></div>
<span class='text_page_counter'>(34)</span><div class='page_container' data-page=34>



</div>

<!--links-->

Việt nam với việc thực hiện điều ước quốc tế về biến đổi khí hậu, hướng tới hoàn thiện các quy định pháp luật về cơ chế phát triển sạch và xuất khẩu chứng nhận giảm phát thải khí nhà kính
  • 17
  • 1
  • 0
  • ×