Luận án tiến sĩ Khoa học trái đất: Nghiên cứu đánh giá và dự tính biến động của các đặc trưng gió mùa mùa hè ở khu vực Việt Nam

Chia sẻ: Phong Tỉ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:183

Thêm vào BST

Báo xấu

35
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục đích của luận án nhằm đánh giá được biến động của một số đặc trưng gió mùa mùa hè ở khu vực Việt Nam;Đưa ra được dự tính biến động của một số đặc trưng gió mùa mùa hè ở khu vực Việt Nam do tác động của biến đổi khí hậu.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận án tiến sĩ Khoa học trái đất: Nghiên cứu đánh giá và dự tính biến động của các đặc trưng gió mùa mùa hè ở khu vực Việt Nam

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG VIỆN KHOA HỌC KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN VÀ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU NGUYỄN ĐĂNG MẬU NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ VÀ DỰ TÍNH BIẾN ĐỘNG CỦA CÁC ĐẶC TRƯNG GIÓ MÙA MÙA HÈ Ở VIỆT NAM LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC TRÁI ĐẤT Hà Nội - 2018
BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG VIỆN KHOA HỌC KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN VÀ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ VÀ DỰ TÍNH BIẾN ĐỘNG CỦA CÁC ĐẶC TRƯNG GIÓ MÙA MÙA HÈ Ở VIỆT NAM Chuyên ngành: Khí tượng và khí hậu học Mã số: 62440222 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC TRÁI ĐẤT Tác giả luận án Giáo viên hướng dẫn 1 Giáo viên hướng dẫn 2 Nguyễn Đăng Mậu PGS. TS. Nguyễn Văn Thắng TS. Mai Văn Khiêm THỦ TRƯỞNG CƠ SỞ ĐÀO TẠO (Ký, đóng dấu) Hà Nội - 2018
i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu riêng của tôi. Các kết quả nghiên cứu được nêu trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tác giả Nguyễn Đăng Mậu
ii LỜI CẢM ƠN Tác giả gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới hai Thầy hướng dẫn khoa học: (1) PGS. TS. Nguyễn Văn Thắng; (2) TS. Mai Văn Khiêm. Tác giả chân thành cảm ơn GS. TS. Nguyễn Trọng Hiệu, các nhà khoa học và đồng nghiệp đã giúp đỡ và góp ý cho các nội dung của Luận án. Tác giả chân thành cảm ơn cơ sở đạo tạo và lãnh đạo cơ quan đã tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất trong suốt thời gian học tập. Đặc biệt, tác giả luôn nhận được sự động viên vô cùng quan trọng từ bố mẹ, người vợ và hai con gái, cũng như những người thân trong gia đình và bạn bè. Tác giả Nguyễn Đăng Mậu
iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................... i LỜI CẢM ƠN .................................................................................................... ii MỤC LỤC .........................................................................................................iii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ................................................................ vi DANH MỤC BẢNG BIỂU ............................................................................... ix DANH MỤC HÌNH VẼ ..................................................................................... x MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU VỀ ĐÁNH GIÁ VÀ DỰ TÍNH BIẾN ĐỘNG GIÓ MÙA MÙA HÈ ......................................................... 4 1.1. Khái quát hoạt động của gió mùa mùa hè ................................................ 4 1.2. Các nghiên cứu trên thế giới .................................................................... 8 1.2.1. Đánh giá biến động gió mùa mùa hè ................................................. 8 1.2.2. Dự tính biến động của các đặc trưng gió mùa mùa hè ..................... 19 1.3. Các nghiên cứu ở trong nước ................................................................. 24 1.3.1. Các nghiên cứu về đánh giá biến động của gió mùa mùa hè............ 24 1.3.2. Các nghiên cứu về dự tính biến động gió mùa mùa hè .................... 25 1.4. Tổng quan chỉ số gió mùa mùa hè.......................................................... 27 1.5. Nhật xét cuối Chương 1 ......................................................................... 31 CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP VÀ SỐ LIỆU NGHIÊN CỨU ........................ 33 2.1. Phương pháp nghiên cứu ....................................................................... 33 2.1.1. Phương pháp xác định chỉ số gió mùa mùa hè ................................ 33 2.1.2. Phương pháp tính toán các đặc trưng gió mùa mùa hè .................... 36 2.1.3. Tính toán biến động của các đặc trưng gió mùa mùa hè .................. 37 2.2. Số liệu sử dụng trong nghiên cứu........................................................... 42 2.2.1. Số liệu tái phân tích và quan trắc tại trạm ....................................... 42 2.2.2. Số liệu kịch bản biến đổi khí hậu được sử dụng .............................. 48 2.3. Nhận xét cuối Chương 2 ........................................................................ 49
iv CHƯƠNG 3: ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG CỦA MỘT SỐ ĐẶC TRƯNG GIÓ MÙA MÙA HÈ ................................................................................................ 51 3.1. Đề xuất chỉ số gió mùa mùa hè cho khu vực Việt Nam .......................... 51 3.1.1. Xác định yếu tố và vùng chỉ số gió mùa mùa hè ............................. 51 3.1.2. Kiểm nghiệm sự phù hợp của chỉ số VSMI..................................... 57 3.2. Biến động nội mùa của các đặc trưng gió mùa mùa hè........................... 66 3.2.1. Biến động nội mùa của các đặc trưng quy mô lớn ........................... 66 3.2.2. Diễn biến quy mô lớn trong thời kỳ bắt đầu và kết thúc gió mùa mùa hè.............................................................................................................. 72 3.2.3. Biến động nội mùa của lượng mưa theo số liệu quan trắc ............... 83 3.3. Biến động năm của một số đặc trưng gió mùa mùa hè ........................... 88 3.3.1. Mối quan hệ giữa các đặc trưng gió mùa mùa hè ............................ 88 3.3.2. Biến động năm của các đặc trưng theo chỉ số VSMI ....................... 89 3.3.3. Biến động năm của lượng mưa gió mùa mùa hè.............................. 99 3.4. Nhận xét cuối Chương 3 .......................................................................103 CHƯƠNG 4: DỰ TÍNH BIẾN ĐỘNG CỦA MỘT SỐ ĐẶC TRƯNG GIÓ MÙA MÙA HÈ .........................................................................................................105 4.1. Đánh giá mô phỏng của mô hình PRECIS đối với các đặc trưng gió mùa mùa hè ở khu vực Việt Nam ........................................................................105 4.2. Dự tính biến động của trường U850hPa ................................................115 4.2.1. Dự tính biến động vào giữa thế kỷ 21 ............................................115 4.2.2. Dự tính biến động vào cuối thế kỷ 21 ............................................118 4.3. Dự tính biến động các đặc trưng gió mùa mùa hè theo chỉ số VSMI .....121 4.3.1. Dự tính biến động của thời điểm bắt đầu gió mùa mùa hè..............121 4.3.2. Dự tính biến động của thời điểm kết thúc gió mùa mùa hè.............124 4.3.3. Dự tính biến động của độ dài mùa gió mùa mùa hè........................128 4.3.4. Dự tính biến động của số đợt gián đoạn gió mùa mùa hè ...............132 4.3.5. Dự tính biến động cường độ gió mùa mùa hè.................................134
v 4.4. Dự tính biến động lượng mưa trong mùa gió mùa mùa hè ở khu vực Tây Nguyên và Nam Bộ .....................................................................................138 4.5. Nhận xét cuối Chương 4 .......................................................................141 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .........................................................................143 1. Kết luận ...................................................................................................143 2. Kiến nghị .................................................................................................144 CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CÓ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN ......145 TÀI LIỆU THAM KHẢO ...............................................................................146 PHẦN PHỤ LỤC ............................................................................................159 Phụ lục 1: Danh sách trạm quan trắc được sử dụng trong nghiên cứu ..........159 Phụ lục 2: Kết quả tính toán chỉ số VSMI thời kỳ bắt đầu GMMH ..............161 Phụ lục 3: Kết quả tính toán chỉ số VSMI thời kỳ kết thúc GMMH .............163 Phụ lục 4: Chỉ số ONI thời kỳ 1981-2010 của CPC .....................................165
vi DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT CHỮ VIẾT TẮT Ý NGHĨA ASM Gió mùa mùa hè châu Á ÂĐD Ấn Độ Dương BĐKH Biến đổi khí hậu BCB Bán cầu Bắc BCN Bán cầu Nam CFSR Số liệu tái phân tích từ Hệ thống dự báo khí hậu CMAP Số liệu tái phân tích lượng mưa toàn cầu của CPC CMIP3 Dự án so sánh đa mô hình khí hậu pha thứ 3 CMIP5 Dự án so sánh đa mô hình khí hậu pha thứ 5 CPC Trung tâm Dự báo Khí hậu Hoa Kỳ CSGM Chỉ số gió mùa CSHL Chỉ số hoàn lưu Cv Biến suất ENSO El Niño – Dao động Nam EOF Hàm trực giao tự nhiên KNK Khí nhà kính GMMH Gió mùa mùa hè HGT Độ cao địa thế vị HMM Mô hình Markov IAV Biến động năm
vii CHỮ VIẾT TẮT Ý NGHĨA IDV Biến động thập kỷ IPCC Ban liên chính phủ về Biến đổi khí hậu ISV Biến động nội mùa ITCZ Dải hội tụ nhiệt đới JTWC Trung tâm cảnh báo bão MJO Dao động Nam MT Rãnh gió mùa MSLP Khí áp mực nước biển NCAR Trung tâm Nghiên cứu Khí quyển quốc gia Hoa Kỳ NCEP Trung tâm Dự báo Môi trường Quốc gia Hoa Kỳ nnk Những người khác OLR Bức xạ sóng dài đi ra từ đỉnh khí quyển ONI Chỉ số Nino đại dương (được tính bằng trung bình trượt mùa 3 tháng của SSTA tại khu vực Nino3.4) PENTAD Hậu (được tính bằng trung bình 5 ngày liên tiếp) PRECIS Mô hình cung cấp thông tin khí hậu khu vực phục vụ nghiên cứu tác động PRECIS- Mô hình PRECIS được chạy với số liệu đầu vào từ mô hình CNRM toàn cầu CNRM-CM3 PRECIS- Mô hình PRECIS được chạy với số liệu đầu vào từ mô hình GFDL toàn cầu GFDL-CM5 U Gió vĩ hướng
viii CHỮ VIẾT TẮT Ý NGHĨA U300hPa Gió vĩ hướng mực 300hPa U500hPa Gió vĩ hướng mực 500hPa U700hPa Gió vĩ hướng mực 700hPa U850hPa Gió vĩ hướng mực 850hPa RCP đường nồng độ khí nhà kính đại diện RI Chỉ số lượng mưa GMMH Ấn Độ SCSSM Chỉ số gió mùa mùa hè Biển Đông STD Độ lệch tiêu chuẩn SST Nhiệt độ mặt nước biển TBD Thái Bình Dương VSMI Chỉ số gió mùa mùa hè cho Việt Nam XTNĐ Xoáy thuận nhiệt đới WMO Tổ chức Khí tượng thế giới
ix DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1. Tổng hợp các chỉ số GMMH cho khu vực gió mùa châu Á – TBD... 28 Bảng 2.1. Kết quả xác định mùa hè El Nino thời kỳ 1981-2010 ....................... 44 Bảng 2.2. Kết quả xác định mùa hè La Nina thời kỳ 1981-2010 ....................... 45 Bảng 2.3. Kết quả xác định mùa hè trung gian của ENSO (trung gian - pha ấm; trung gian - pha lạnh) ....................................................................................... 46 Bảng 2.4. Kết quả xác định mùa hè ENSO thời kỳ 1981-2004 ......................... 46 Bảng 2.5. Số liệu dự tính khí hậu bằng mô hình PRECIS ................................. 49 Bảng 3.1. Lượng mưa GMMH (mm/ngày) và chỉ số Cv (%) thời kỳ 1981-2010 tại các trạm thuộc khu vực Tây Nguyên ........................................................... 84 Bảng 3.2. Lượng mưa mùa GMMH (mm/ngày) và chỉ số Cv (%) thời kỳ 1981- 2010 tại các trạm thuộc khu vực Nam Bộ ......................................................... 87 Bảng 3.3. Ma trận hệ số tương quan giữa các đặc trưng GMMH ...................... 88 Bảng 3.4. STD của đặc trưng GMMH thời kỳ 1981-2010 và các thập kỷ ........ 99 Bảng 4.1. Kết quả tính toán các đặc trưng thống kê giữa số liệu lương mưa mô phỏng và số liệu quan trắc ...............................................................................115 Bảng 4.2. Kết quả dự tính biến đổi lượng mưa vào giữa và cuối thế kỷ 21 so với thời kỳ cơ sở ở các vùng khí hậu .....................................................................139 Bảng 4.3. Kết quả dự tính biến đổi chỉ số STD của lượng mưa vào giữa và cuối thế kỷ 21 so với thời kỳ cơ sở ở các vùng khí hậu ...........................................141
x DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1. Sơ đồ phân định vùng có gió mùa (Nguồn: Ramage C, 1971) [94] ..... 5 Hình 1.2. Sơ đồ phân các khu vực gió mùa mùa hè trong hệ thống gió mùa mùa hè châu Á - TBD: Đông Á, Ấn Độ và Tây Bắc TBD . ........................................ 5 Hình 1.3. Biểu đồ Hovmoeller mô tả diễn biến của dải mây đối lưu trên khu vực (a) 80oE - 90oE (Ấn Độ) và (b) 125oE-135oE (Đông Á). Khoảng cách giữa các đường contour là 0,02. Vùng đổ màu sáng và màu đen lần lượt tương ứng với phần mây 0,02 -0,06 và lớn hơn 0,06 .............................................................. 13 Hình 1.5. Diễn biến độ lệch của một số đặc trưng so với trung bình mùa: a) Lượng mưa (mm/ngày, đổ màu), gió mức 850hPa (m/s, mũi tên); b) Độ cao z500 (m, đổ màu) và gió mức 200hPa (m/s, mũi tên). Trong đó: “0 ngày” là thời điểm bùng phát mưa GMMH; “-12,5 ngày”, “+12,5 ngày” và “+25 ngày” lần lượt tương ứng với trước 12,5 ngày, sau 12,5 và sau 25 ngày so với thời điểm bắt đầu bùng phát mưa GMMH ................................................................................................... 15 Hình 1.6. Biến động nội mùa (trước hoạt động, hoạt động và sau hoạt động) của GMMH Ấn Độ được xác định thông qua lượng mưa ngày (mm). Đường thẳng - liền nét là lượng mưa trong mùa GMMH trung bình nhiều năm ở các vùng khí hậu Ấn Độ ....................................................................................................... 16 Hình 1.7. Phân bố vĩ hướng-thời gian của lượng mưa CMAP cho các khu vực (a) 120o-125oE, (b) 125o-130oE, và (c)130o-140oE; và biểu đồ lượng mưa các khu vực tương ứng (d) Đài Loan (20oN-25oN, 120oE–125oE), (e) Hà Quốc (35oN-40o N, 125oE-130oE), và (f ) Nhật Bản (32,5oN- 40oN, 130oE-140oE). Các pha khác nhau của gió mùa mùa hè ở các khu vực được xác định bởi hoạt động (active), gián đoạn (break) và hoạt động lại (revival). Khoảng cách các đường đẳng trị mưa là 1mm/ngày, các vùng tô màu là vùng có lượng mưa lớn hơn 5mm/ngày ......... 18 Hình 1.8. Dự tính biến đổi (%) của chỉ số STD (ký hiệu là std) lượng mưa GMMH vào nửa cuối thế kỷ 21 (2050-2100) so với nửa đầu thế kỷ 20 (1900-1950) theo kịch bản RCP8.5 (đỏ), RCP6.0 (cảm), RCP4.5 (xanh lá cây), RCP2.6 (xanh lam) ......................................................................................................................... 22
xi Hình 1.8. Dự tính biến động IAV của chỉ số GMMH (%) trong thời kỳ 2051-2099 so với thời kỳ 1951-1999 theo kịch bản RCP8.5 trong các năm có cường độ GMMH mạnh và yếu (mạnh - màu xanh; yếu - màu đỏ) từ 4 phương án mô hình và phương án tổ hợp (B4MMM) ..................................................................... 23 Hình 2.2. Minh họa biến động IAV và biến đổi khí hậu: Biến động khí hậu được tính ở quy mô thời gian ngắn (năm đến thập kỷ); dao động khí hậu được tính từ biến động khí hậu nhưng ở quy mô thời gian dài hơn (thập kỷ đến nhiều thập kỷ); biến đổi khí hậu là xu thế dịch chuyển của điều kiện khí hậu ở quy mô thời gian dài (nhiều thập kỷ đến hàng thế kỷ) ................................................................ 38 Hình 2.3. Vị trí của 70 trạm quan trắc được sử dụng trong nghiên cứu ............. 47 Hình 3.1. Kết quả tính toán trung bình giai đoạn 1981-2010 của giá trị trung bình kinh hướng (100oE -110oE) và phân bố vĩ hướng-thời gian từ số liệu CFSR: a) U850hPa (m/s); b) OLR (W/m2) ....................................................................... 53 Hình 3.2. Kết quả tính toán các thành phần véc tơ riêng (Mode) của U580hPa mùa hè (tháng 5-tháng 9) thời kỳ 1981-2010 từ số liệu CFSR: a) Mode1; b) Mode2 56 Hình 3.3. Trường gió (m/s) mực 850hPa trung bình mùa GMMH (tháng 5 - tháng 9) thời kỳ 1981-2010 theo số liệu CFSR. Vùng ô vuông màu đỏ là vùng đề tính chỉ số GMMH (5o N -15oN; 100oE -110oE) ....................................................... 57 Hình 3.4. Hệ số tương quan giữa chỉ số VSMI với U850hPa trung bình mùa GMMH (tháng 5-tháng 9) thời kỳ 1981-2010. Vùng đổ màu là vùng có hệ số tương quan vượt 95% độ tin cậy theo kiểm nghiệm t-test ................................. 59 Hình 3.5. Hệ số tương quan giữa chỉ số VSMI với U700hPa trung bình mùa GMMH (tháng 5-tháng 9) thời kỳ 1981-2010. Vùng đổ màu là vùng có hệ số tương quan vượt 95% độ tin cậy theo kiểm nghiệm t-test ................................. 59 Hình 3.6. Hệ số tương quan giữa chỉ số VSMI với U500hPa trung bình mùa GMMH (tháng 5-tháng 9) thời kỳ 1981-2010. Vùng đổ màu là vùng có hệ số tương quan vượt 95% độ tin cậy theo kiểm nghiệm t-test ................................. 60
xii Hình 3.7. Hệ số tương quan giữa chỉ số VSMI với U300hPa trung bình mùa GMMH (tháng 5-tháng 9) thời kỳ 1981-2010. Vùng đổ màu là vùng có hệ số tương quan vượt 95% độ tin cậy theo kiểm nghiệm t-test ................................. 60 Hình 3.8. Hệ số tương qua giữa các chỉ số GMMH với lượng mưa quan trắc thời kỳ 1981-2010 trung bình hậu (pentad) trong các tháng mùa hè (tháng 5 - tháng 9): (a) Chỉ số VSMI; (b) Chỉ số SCSSM; (c) CSHL. Giá trị hệ số tương quan lớn hơn 0,1 (tô màu) thỏa mãn độ tin cậy thống kê 95%................................................ 64 Hình 3.9. Diễn biến cường độ GMMH trung bình hậu (m/s) ở khu vực Việt Nam (chỉ số VSMI trung bình hậu) thời kỳ 1981-2010 theo số liệu CFSR................ 67 Hình 3.10. Chuẩn sai trường gió mực 850hPa (m/s) so với trung bình mùa trong giai đoạn 1981-2010 theo số liệu CFSR: (a) tháng 5, (b) tháng 6, (c) tháng 7, (d) tháng 8, (e) tháng 9 và (f) tháng 10................................................................... 70 Hình 3.11. Chuẩn sai của trường HGT mực 850hPa (gpm) so với trung bình mùa trong giai đoạn 1981-2010 theo số liệu CFSR: (a) tháng 6, (b) tháng 7, (c) tháng 8 và (d) tháng 9 ................................................................................................ 72 Hình 3.12. Diễn biến trường gió mực 850hPa tại các thời điểm trong quá trình bắt đầu GMMH ở Việt Nam: (a) Hậu trước bắt đầu (pentad-1); (b) Hậu bắt đầu (Pentad 0); (c) Hậu sau bắt đầu (pentad+1)....................................................... 74 Hình 3.13. Diễn biến trường gió OLR (W/m2) tại các thời điểm trong quá trình bắt đầu GMMH ở Việt Nam: (a) Hậu trước bắt đầu (pentad-1); (b) Hậu bắt đầu (Pentad 0); (c) Hậu sau bắt đầu (pentad+1)....................................................... 76 Hình 3.14. Nhiệt độ (K) và trường gió (m/s) mực 300hPa trung bình trong giai đoạn 1981-2010 tương ứng với các pentad trong giai đoạn bắt đầu GMMH: (a) Hậu trước bắt đầu (pentad-1); (b) Hậu bắt đầu (Pentad 0); (c) Hậu sau bắt đầu (pentad+1) ........................................................................................................ 77 Hình 3.15. Diễn biến trường gió mực 850hPa tại các thời điểm trong quá trình kết thúc GMMH ở Việt Nam: (a) Hậu trước kết thúc (pentad-1); (b) Hậu kết thúc (Pentad0); (c) Hậu sau kết thúc (pentad+1) ...................................................... 80
xiii Hình 3.16. Diễn biến trường gió OLR (W/m2) tại các thời điểm trong quá trình bắt đầu GMMH ở Việt Nam: (a) Hậu trước kết thúc (pentad-1); (b) Hậu kết thúc (Pentad0); (c) Hậu sau kết thúc (pentad+1) ...................................................... 81 Hình 3.17. Nhiệt độ và trường gió mực 300hPa trung bình 1981-2010 trong giai đoạn kết thúc GMMH: (a) Hậu trước kết thúc (pentad-1); (b) Hậu kết thúc (Pentad0); (c) Hậu sau kết thúc (pentad+1) ...................................................... 82 Hình 3.18. Diễn biến lượng mưa quy mô hậu (mm/ngày) và chuẩn sai lượng mưa (mm/ngày) so với trung bình mùa GMMH ở khu vực Tây Nguyên .................. 85 Hình 3.19. Diễn biến lượng mưa quy mô hậu (mm/ngày) và độ lệch lượng mưa (mm/ngày) so với trung bình mùa GMMH ở khu vực Nam Bộ ........................ 87 Hình 3.20. Diễn biến chuẩn sai của thời điểm bắt đầu GMMH (hậu) so với trung bình trong thời kỳ 1981-2010 trong các pha ENSO .......................................... 91 Hình 3.21. Diễn biến chuẩn sai của thời điểm kết thúc GMMH (hậu) so với trung bình trong thời kỳ 1981-2010 trong các pha ENSO .......................................... 92 Hình 3.22. Diễn biến chuẩn sai của độ dài mùa GMMH (hậu) so với trung bình trong thời kỳ 1981-2010 trong các pha ENSO .................................................. 93 Hình 3.23. Diễn biến số đợt gián đoạn GMMH (đợt) thời kỳ 1981-2010 trong các pha ENSO ........................................................................................................ 94 Hình 3.24. Diễn biến chuẩn sai của cường độ GMMH (m/s) so với trung bình trong thời kỳ 1981-2010 trong các pha ENSO .................................................. 95 Hình 3.25. Khác biệt giữa năm gió mùa mạnh với năm gió mùa yếu ở mực 850hPa: (a) Trường hoàn lưu gió (m/s), (b) Trường HGT (gpm).................................... 97 Hình 4.1. Biểu đồ Hovmoller trường U850 hPa (m/s) khu vực 100oE -110oE trung bình thời kỳ 1986-2005 ở quy mô hậu: (a) PRECIS-CNRM; (b) PRECIS-GFDL; (c) CFSR .........................................................................................................107 Hình 4.2. Kết quả tính toán biến trình năm của chỉ số VSMI ở quy mô hậu trung bình thời kỳ 1986-2010: (a) PRECIS-CNRM; (b) PRECIS-GFDL; (c) CFSR .108 Hình 4.3. Kết quả tính toán trung bình kinh hướng (100oE-110oE) phân bố vĩ hưỡng (5oN -24oN) và thời gian (tháng 1-tháng 12) của trường gió (m/s) mực
xiv 850hPa trung bình 1986-2005: (a) PRECIS-CNRM; (b) PRECIS-GFDL; (c) PRECIS - Tổ hợp; (d) CFSR ...........................................................................110 Hình 4.4. Kết quả tính toán trung bình kinh hướng (100oE-110oE) phân bố vĩ hưỡng (5oN -24oN) và thời gian (tháng 1-tháng 12) của chỉ số STD trường gió (m/s) mực 850hPa trung bình 1986-2005: (a) PRECIS-CNRM; (b) PRECIS- GFDL; (c) PRECIS-Tổ hợp; (d) CFSR ............................................................111 Hình 4.5. Chênh lệch giữa mô phỏng bằng PRECIS với số liệu quan trắc (tháng 5-tháng 9) thời kỳ 1986-2005: (a) Lượng mưa (mm/ngày); (b) chỉ số STD (mm/ngày) .......................................................................................................113 Hình 4.6. Hệ số tương quan giữa chuối số liệu của lượng mưa quy mô hậu trung bình thời kỳ 1986-2005 diễn ra trong mùa GMMH theo các phương án mô hình PRECIS với số liệu quan trắc ..........................................................................113 Hình 4.7. Diễn biến lượng mưa (mm/ngày) quy mô hậu trung bình thời kỳ 1986- 2005 trong các phương án mô phỏng PRECIS (PRECIS-CNRM và PRECIS- GFDL) với số liệu quan trắc thực tế ở 7 vùng khí hậu .....................................114 Hình 4.8. Mức độ biến đổi chỉ số STD (%) của U850hPa trung bình mùa GMMH vào giữa thế kỷ 21 so với thời kỳ cơ sở theo kịch bản RCP4.5: (a) PRECIS- CNRM; (b) PRECIS-GFDL; (c) Tổ hợp trung bình .........................................117 Hình 4.9. Mức độ biến đổi chỉ số STD (%) của U850hPa trung bình mùa GMMH vào giữa thế kỷ 21 so với thời kỳ cơ sở theo kịch bản RCP8.5: (a) PRECIS- CNRM; (b) PRECIS-GFDL; (c) Tổ hợp các dự tính........................................118 Hình 4.10. Mức độ biến đổi chỉ số STD (%) của U850hPa trung bình mùa GMMH vào cuối thế kỷ 21 so với thời kỳ cơ sở theo kịch bản RCP4.5: (a) PRECIS- CNRM; (b) PRECIS-GFDL; (c) Tổ hợp các dự tính........................................120 Hình 4.11. Mức độ biến đổi chỉ số STD (%) của U850hPa trung bình mùa GMMH vào cuối thế kỷ 21 so với thời kỳ cơ sở theo kịch bản RCP8.5: (a) PRECIS- CNRM; (b) PRECIS-GFDL; (c) Tổ hợp các dự tính........................................121
xv Hình 4.12. Mức biến đổi của thời điểm bắt đầu GMMH (hậu) ở các thời kỳ trong tương lai so với thời kỳ cơ sở theo các kịch bản (RCP4.5 và RCP8.5) và phương án tổ hợp trung bình: a) 2046-2065; b) 2080-2099 ..........................................123 Hình 4.13. Tương tự như Hình 4.5 nhưng đối với chỉ số STD (%) của thời điểm bắt đầu GMMH: a) 2046-2065; b) 2080-2099 .................................................124 Hình 4.14. Mức biến đổi của thời điểm kết thúc GMMH (hậu) ở các thời kỳ trong tương lai so với thời kỳ cơ sở theo các kịch bản (RCP4.5 và RCP8.5) và phương án tổ hợp trung bình: a) 2046-2065; b) 2080-2099 ..........................................126 Hình 4.15. Tương tự như Hình 4.7 nhưng đối với chỉ số STD (%) của thời điểm kết thúc GMMH: a) 2046-2065; b) 2080-2099 ................................................128 Hình 4.16. Mức biến đổi của độ dài mùa GMMH (hậu) ở các thời kỳ trong tương lai so với thời kỳ cơ sở theo các kịch bản (RCP4.5 và RCP8.5) và phương án tổ hợp trung bình: a) 2046-2065; b) 2080-2099 ...................................................130 Hình 4.17. Tương tự như Hình 4.9 nhưng đối với chỉ số STD (%) của độ dài mùa GMMH: a) 2046-2065; b) 2080-2099 .............................................................131 Hình 4.18. Mức biến đổi của số đợt gián đoạn GMMH (hậu) ở các thời kỳ trong tương lai so với thời kỳ cơ sở theo các kịch bản (RCP4.5 và RCP8.5) và phương án tổ hợp trung bình: a) 2046-2065; b) 2080-2099 ..........................................133 Hình 4.19. Tương tự như Hình 4.11 nhưng đối với chỉ số STD (%) của số đợt gián đoạn GMMH: a) 2046-2065; b) 2080-2099 .....................................................134 Hình 4.20. Mức biến đổi của cường độ GMMH (hậu) ở các thời kỳ trong tương lai so với thời kỳ cơ sở theo các kịch bản (RCP4.5 và RCP8.5) và phương án tổ hợp trung bình: a) 2046-2065; b) 2080-2099 ...................................................136 Hình 4.21. Tương tự như Hình 4.13 nhưng đối với chỉ số STD (%) của cường độ GMMH: a) 2046-2065; b) 2080-2099 .............................................................137
1 MỞ ĐẦU  Tính cấp thiết của đề tài Lãnh thổ Việt Nam nằm trong khu vực giao tranh của các hệ thống gió mùa mùa hè Châu Á -TBD [112]. Do vậy, biến động của GMMH ở khu vực Việt Nam có mối quan hệ với biến động của các hệ thống GMMH này. Trong các tháng mùa hè, đường dòng chủ yếu ở gần mặt đất là Tây Nam ở phía Nam và Nam hoặc Đông Nam ở phía Bắc lãnh thổ Việt Nam. Các luồng không khí thịnh hành là không khí xích đạo, nhiệt đới, xuất phát từ áp cao bán cầu Nam (BCN) và không khí nhiệt đới biển xuất phát từ rìa Tây Nam của áp cao Bắc TBD [16]. Bên cạnh đó, đới gió Tây có nguồn gốc từ áp thấp nóng Nam Á [16] và ngoại nhiệt đới [112] cũng ảnh hưởng đến khu vực phía Bắc trong các tháng trước và trong mùa hè. Do ảnh hưởng của điều kiện địa hình núi cao ở phía Bắc và dãy Trường Sơn, điều kiện khí hậu và tác động của GMMH có sự phân hóa rõ rệt theo không gian. Bên cạnh đó, El Nino - Dao động Nam (ENSO) cũng được coi là nguyên nhân chính gây ra sự biến động hàng năm của gió mùa ở Việt Nam [16, 26]. GMMH là nhân tố chính chi phối điều kiện thời tiết, khí hậu và các hiện tượng cực đoan trong các tháng mùa hè. Sự biến động của GMMH có ảnh hưởng đến các hoạt động sản xuất kinh tế - xã hội và sinh hoạt của người dân. Đặc biệt trong bối cảnh nóng lên toàn cầu, vấn đề nghiên cứu dự tính biến động của các đặc trưng GMMH có ý nghĩa quan trọng phục vụ công tác ứng phó với biến đổi khí hậu (BĐKH). Xuất phát từ những thực tiễn khoa học trên, nghiên cứu sinh (NCS) lựa chọn thực hiện đề tài nghiên cứu luận án “Nghiên cứu đánh giá và dự tính biến động của các đặc trưng gió mùa mùa hè ở khu vực Việt Nam”.  Mục tiêu của luận án: (1) Đánh giá được biến động của một số đặc trưng gió mùa mùa hè ở khu vực Việt Nam; (2) Đưa ra được dự tính biến động của một số đặc trưng gió mùa mùa hè ở khu vực Việt Nam do tác động của biến đổi khí hậu.
2  Đối tượng và phạm vi nghiên cứu: - Đối tượng nghiên cứu: + Chỉ số gió mùa mùa hè; + Biến động của một số đặc trưng gió mùa mùa hè ở khu vực Việt Nam; - Phạm vị nghiên cứu: + Khảo sát đề xuất chỉ số GMMH: Các tính toán và khảo sát số liệu được thực hiện trên phạm vi không gian 60oE - 160oE và từ 15oS - 40oS; + Tính toán và dự tính biến động được thực hiện trong phạm vi không gian của chỉ số VSMI: 100oE-110o E và 5oN -15oN; + Tính toán biến động lượng mưa gió mùa mùa hè được thực hiện ở khu vực Tây Nguyên và Nam Bộ.  Những đóng góp mới của luận án (1) Luận án đã đề xuất được chỉ số gió mùa mùa hè VSMI đặc trưng bởi trường gió mực 850hPa (U850hPa) trung bình khu vực 5oN -15oN và 100o E- 110oE. Chỉ số VSMI phản ánh tốt hoàn lưu quy mô lớn, cũng như hệ quả mưa của GMMH trên lãnh thổ Việt Nam. (2) Đánh giá được sự biến động nội mùa (ISV) và biến động năm (IAV) của các đặc trưng GMMH. Biến động ISV của GMMH có dạng 35-85 ngày với hai lần đạt cực đại về cường độ vào hậu thứ 36 và 40. Các đặc trưng GMMH có biến động IAV và biến động trong các pha ENSO. Trong các mùa hè El Nino, thời điểm bắt đầu thường đến muộn, kết thúc sớm, số đợt gián đoạn ít hơn và cường độ mạnh hơn trung bình nhiều năm. Ngược lại trong mùa hè La Nina, thời điểm bắt đầu đến sớm, kết thúc muộn, số đợt gián đoạn nhiều hơn và cường độ yếu hơn trung bình nhiều năm. (3) Bước đầu, các kết quả dự tính biến động IAV của GMMH vào giữa (2046-2065) và cuối thế kỷ 21 (2080-2099) từ mô hình PRECIS đã được thực hiện. Biến động IAV của thời điểm bắt đầu được dự tính giảm nhẹ vào giữa và cuối thế kỷ 21. Ngược lại, các đặc trưng khác (thời điểm kết thúc, độ dải mùa, số