Luận án Nghiên cứu tác động của biến đổi khí hậu toàn cầu đến một số cực trị khí hậu và hiện tượng khí hậu cực đoan ở Việt Nam

Nội dung tài liệu: Luận án Nghiên cứu tác động của biến đổi khí hậu toàn cầu đến một số cực trị khí hậu và hiện tượng khí hậu cực đoan ở Việt Nam

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG VIỆN KHOA HỌC KHÍ TƢỢNG THUỶ VĂN VÀ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU CHU THỊ THU HƢỜNG NGHIÊN CỨU TÁC ĐỘNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU TOÀN CẦU ĐẾN MỘT SỐ CỰC TRỊ KHÍ HẬU VÀ HIỆN TƢỢNG KHÍ HẬU CỰC ĐOAN Ở VIỆT NAM LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA LÝ HÀ NỘI, 2015
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG VIỆN KHOA HỌC KHÍ TƢỢNG THUỶ VĂN VÀ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU CHU THỊ THU HƢỜNG NGHIÊN CỨU TÁC ĐỘNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU TOÀN CẦU ĐẾN MỘT SỐ CỰC TRỊ KHÍ HẬU VÀ HIỆN TƢỢNG KHÍ HẬU CỰC ĐOAN Ở VIỆT NAM Chuyên ngành: Khí tƣợng và Khí hậu học Mã số: 62440222 LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA LÝ NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. GS. TS. Phan Văn Tân 2. TS. Hoàng Đức Cƣờng HÀ NỘI, 2015
3. i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tác giả Chu Thị Thu Hƣờng
4. ii LỜI CẢM ƠN Luận án được hoàn thành tại Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Biến đổi Khí hậu dưới sự hướng dẫn khoa học của GS. TS. Phan Văn Tân, trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội và TS. Hoàng Đức Cường, Trung tâm Dự báo khí tượng thuỷ văn Trung ương. Tác giả xin trân trọng bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới hai Thầy đã hết lòng động viên, tận tình giúp đỡ và quan tâm tới từng bước nghiên cứu của luận án. Đặc biệt, GS. TS Phan Văn Tân đã tạo điều kiện cho tác giả tham gia đề tài khoa học để phát triển năng lực nghiên cứu. Đồng thời, tác giả cũng được sử dụng nguồn số liệu và hệ thống máy tính của đề tài để thực hiện luận án. Tác giả xin trân trọng cảm ơn Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Biến đổi Khí hậu, Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội, Bộ môn Khí tượng, trường Đại học Khoa học Tự nhiên đã tạo điều kiện thuận lợi trong quá trình thực hiện luận án. Nhân dịp này, tác giả cũng xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới GS.TSKH. Nguyễn Đức Ngữ, GS.TS. Nguyễn Trọng Hiệu, GS.TS. Trần Tân Tiến, PGS.TS. Phạm Vũ Anh, PGS.TS Nguyễn Viết Lành, PGS.TS.Nguyễn Văn Thắng, PGS.TS. Nguyễn Văn Tuyên, PGS.TS Nguyễn Đăng Quế, PGS.TS. Nguyễn Minh Trường, PGS. TS. Ngô Đức Thành, PGS. TS. Vũ Thanh Hằng, TS. Trần Quang Đức, TS. Mai Văn Khiêm, TS. Bùi Minh Tăng, TS. Nguyễn Thị Hiền Thuận, TS. Dương Văn Khảm và các nhà khoa học khác cũng như các bạn bè đồng nghiệp đã góp ý chân tình và xây dựng về những nội dung nghiên cứu của luận án. Cuối cùng, tác xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới bố mẹ, những người thân yêu trong gia đình tác giả, đặc biệt là chồng và các con là những nguồn động viên tinh thần quý giá để tác giả hoàn thành luận án. Tác giả
5. iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................ i LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................ ii MỤC LỤC ................................................................................................................. iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ................................................. v DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ................................................................. viii DANH MỤC BẢNG ............................................................................................... xiv MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... 1 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ BIẾN ĐỔI CỦA CÁC CỰC TRỊ KHÍ HẬU VÀ HIỆN TƢỢNG KHÍ HẬU CỰC ĐOAN .................................................................... 5 1.1 Khái niệm .......................................................................................................... 5 1.1.1 Cực trị và cực đoan khí hậu........................................................................ 5 1.1.2 Hiện tượng khí hậu cực đoan ..................................................................... 8 1.1.3 Chỉ số khí hậu cực đoan ............................................................................. 9 1.2 Biến đổi khí hậu và hoàn lƣu khí quyển .......................................................... 10 1.3 Biến đổi khí hậu và một số cực trị khí hậu, hiện tƣợng khí hậu cực đoan ...... 20 CHƢƠNG 2: SỐ LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................... 32 2.1 Số liệu .............................................................................................................. 32 2.1.1 Số liệu quan trắc từ mạng lưới trạm trên lãnh thổ Việt Nam ................... 32 2.1.2 Số liệu tái phân tích .................................................................................. 33 2.2 Phƣơng pháp nghiên cứu ................................................................................. 33 2.2.1 Phương pháp xác định các đặc trưng thống kê ........................................ 33 2.2.2 Phƣơng pháp phân tích xu thế .................................................................. 34 2.2.3 Phương pháp phân tích các trung tâm khí áp .......................................... 37 2.2.4 Phương pháp phân tích ảnh hưởng của BĐKH toàn cầu......................... 40 CHƢƠNG 3: BIẾN ĐỔI CỦA MỘT SỐ TRUNG T M KHÍ ÁP, CỰC TRỊ KHÍ HẬU VÀ HIỆN TƢỢNG KHÍ HẬU CỰC ĐOAN Ở VIỆT NAM ....................................... 44 3.1 Sự biến đổi của nhiệt độ không khí bề mặt ..................................................... 44 3.2 Sự biến đổi của các trung tâm khí áp chính ảnh hƣởng đến Việt Nam ........... 47
6. iv 3.2.1 Về cường độ .............................................................................................. 47 3.2.2 Về phạm vi hoạt động ............................................................................... 52 3.3 Sự biến đổi của một số cực trị, cực đoan khí hậu............................................ 62 3.3.1 Nhiệt độ cực tiểu ....................................................................................... 62 3.3.3 Lượng mưa ngày cực đại .......................................................................... 68 3.4 Sự biến đổi của một số hiện tƣợng khí hậu cực đoan ..................................... 72 3.4.1 Hiện tượng nắng nóng và nắng nóng gay gắt .......................................... 72 3.4.2 Hiện tượng rét đậm và rét hại .................................................................. 77 3.4.3 Hiện tượng mưa lớn .................................................................................. 80 CHƢƠNG 4: MỐI QUAN HỆ GIỮA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU TOÀN CẦU VÀ MỘT SỐ CỰC TRỊ KHÍ HẬU, HIỆN TƢỢNG KHÍ HẬU CỰC ĐOAN Ở VIỆT NAM 86 4.1 Ảnh hƣởng của nhiệt độ không khí bề mặt trung bình toàn cầu ..................... 86 4.2 Ảnh hƣởng của nhiệt độ không khí bề mặt trên khu vực ................................ 89 4.3 Ảnh hƣởng của các trung tâm khí áp ............................................................... 96 KẾT LUẬN ............................................................................................................. 112 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ ............................................... 116 CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN .................................................... 116 TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... 117 PHỤ LỤC ................................................................................................................ 124
7. v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ACTBD Áp cao Thái Bình Dƣơng AO Dao động cực B1 Khí hậu Tây Bắc B2 Khí hậu Đông Bắc B3 Khí hậu Đồng bằng Bắc Bộ B4 Khí hậu Bắc Trung Bộ BĐKH Biến đổi khí hậu BBC/NBC Bắc Bán cầu/Nam Bán cầu cs cộng sự ĐLC Độ lệch chuẩn EASM Gió mùa mùa hè Đông Á EAWM Gió mùa mùa đông Đông Á ECE Hiện tƣợng khí hậu cực đoan ECEs Các hiện tƣợng khí hậu cực đoan EN/LN El Nino/La Nina HSTQ Hệ số tƣơng quan HGT Độ cao địa thế vị IPCC Integovernmental Panel on Climate Change - Ban liên chính phủ về biến đổi khí hậu ITCZ Dải hội tụ nhiệt đới ISM Gió mùa mùa hè Ấn Độ N1 Khí hậu Nam Trung Bộ N2 Khí hậu Tây Nguyên N3 Khí hậu Nam Bộ
8. vi NAOI Dao động bắc Đại Tây Dƣơng NOAA National Oceanographical and Atmospheric Administration – Cục quản lý Khí quyển – Đại dƣơng Quốc Gia NCEP National Center for Environmental Prediction – Trung tâm Quốc gia về Dự báo Môi Trƣờng NN/NNGG Nắng nóng/ Nắng nóng gay gắt OLR Bức xạ sóng dài tại giới hạn trên của khí quyển Pmsl Khí áp mặt biển RĐ/RH Rét đậm/ Rét hại U Độ ẩm tƣơng đối R Lƣợng mƣa ngày Rx Lƣợng mƣa ngày cực đại tuyệt đối RXx Lƣợng mƣa ngày cực đại tháng/năm RX95 Lƣợng mƣa ngày bằng phân vị thứ 95 RTBD Rìa phía Tây áp cao Thái Bình Dƣơng RTXD Rãnh thấp xích đạo SM Gió mùa mùa hè SNNN Số ngày nắng nóng SNRĐ Số ngày rét đậm SNRH Số ngày rét hại SSTA Chuẩn sai nhiệt độ mặt nƣớc biển SST Nhiệt độ mặt nƣớc biển SO Dao động Nam Ts Nhiệt độ không khí bề mặt Ttb Nhiệt độ không khí trung bình ngày Tx Nhiệt độ cực đại ngày
9. vii TXx Nhiệt độ cực đại tháng/năm TX Nhiệt độ cực đại tuyệt đối TX90 Nhiệt độ cực đại ngày bằng phân vị thứ 90 TX90p Số ngày có nhiệt độ cực đại lớn hơn phân vị thứ 90 TX95p Số ngày có nhiệt độ cực đại lớn hơn phân vị thứ 95 Tn Nhiệt độ cực tiểu ngày TNn Nhiệt độ cực tiểu tháng/năm TN Nhiệt độ cực tiểu tuyệt đối TN10 Nhiệt độ cực tiểu ngày bằng phân vị thứ 10 TN5p Số ngày có nhiệt độ cực tiểu nhỏ hơn phân vị thứ 5 TN10p Số ngày có nhiệt độ cực tiểu nhỏ hơn phân vị thứ 10 Vx Tốc độ gió cực đại ngày Vxx Tốc độ gió cực đại tháng/năm WM Gió mùa mùa đông WNPSM Gió mùa mùa hè Tây bắc Thái Bình Dƣơng WMO Tổ chức Khí tƣợng thế giới XTNĐ Xoáy thuận nhiệt đới
10. viii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1 Chuẩn sai của Ts trung bình trong từng thập kỷ so với thời kỳ 1951-1980 (Nguồn: Hansen J và cs, 2010 [37]) .......................................................................... 11 Hình 1.2 Cƣờng độ trung bình của áp cao Siberia trong mùa đông (tháng 1, 2 và 3) trong thời kỳ 1922-1999 trên 2 bộ số liệu CRU (a) và NCAR (b) (Nguồn: Gong D.Y và cs, 2002 [36])........................................................................................................ 12 Hình 1.3 Đƣờng đẳng HGT 587 dam trên mực 500 hPa trong thời kỳ 1958-1979 (trái) và 1980-1999 (phải). Đƣờng màu xanh thể hiện cho 5 năm hoạt động yếu nhất và đƣờng màu đỏ thể hiện cho 5 năm hoạt động mạnh nhất (Nguồn: HeXueZhao và cs, 2002 [39]). ........................................................................................................... 13 Hình 1.4 Thời gian mở đầu SM trong thời kỳ 1948-2002 (Đơn vị: tuần) (Nguồn: Peng Liu và cs, 2009 [47]). ....................................................................................... 16 Hình 1.5 Vị trí của đƣờng đẳng áp 1015 hPa qua từng thời kỳ (Nguồn: Ho Thi- Minh-Ha và cs, 2011 [39]) ..................................................................................... 18 Hình 1.6 Giá trị ngƣỡng phân vị thứ 95 của Tx (trong mùa hè) (a) và phân vị thứ 5 của Tn (trong mùa đông) (b). Trong đó, R1, R2, , R7 là các vùng từ B1, B2, đến N3 của Việt Nam (Nguồn: Ho Thi-Minh-Ha và cs, 2011 [39]). .......................... 25 Hình 3.1 Xu thế biến đổi của chuẩn sai Ts trung bình toàn cầu và trên các vùng trong từng mùa thời kỳ 1880-2010. Đơn vị của hệ số Sen (0C/thập kỷ). .................. 45 Hình 3.2 Xu thế biến đổi của chuẩn sai Ts trung bình toàn cầu và trên các vùng trong từng mùa thời kỳ 1961-2010. Đơn vị của hệ số Sen (0C/thập kỷ). .................. 45 Hình 3.3 Sơ đồ biểu diễn mối quan hệ giữa sự biến đổi của Ts toàn cầu với các trung tâm khí áp và các cực trị khí hậu, hiện tƣợng khí hậu cực đoan ..................... 46 Hình 3.4 Xu thế biến đổi cƣờng độ của một số trung tâm khí áp hoạt động trong thời kỳ mùa đông, giai đoạn 1961-2010. Đơn vị của hệ số Sen (0C/thập kỷ). ................. 48 Hình 3.5 Xu thế biến đổi của Ts trung bình vùng trung tâm Siberia (400N - 600N, 70 – 1200E). .................................................................................................................... 48 Hình 3.6 Xu thế biến đổi cƣờng độ của một số trung tâm khí áp hoạt động trong thời kỳ mùa hè, giai đoạn 1961-2010. Đơn vị của hệ số Sen (0C/thập kỷ). ..................... 50