Phân bố không gian và xu thế biến đổi của các đặc trưng mưa trên lãnh thổ Việt Nam

Chia sẻ: Na Na | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:112

Thêm vào BST

Báo xấu

78
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nội dung chính của luận văn: Tính toán các đặc trưng mưa của 610 trạm KTTV trên toàn lãnh thổ Việt Nam; mô tả phân bố các đặc trưng mưa theo không gian trên các vùng khí hậu; đánh giá xu thế biến đổi của các đặc trưng mưa trong những thập kỷ qua.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Phân bố không gian và xu thế biến đổi của các đặc trưng mưa trên lãnh thổ Việt Nam

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC VÀ TỰ NHIÊN  LÊ ĐẠI THẮNG TÊN ĐỀ TÀI LUẬN VĂN “PHÂN BỐ KHÔNG GIAN VÀ XU THẾ BIẾN ĐỔI CỦA CÁC ĐẶC TRƯNG MƯA TRÊN LÃNH THỔ VIỆT NAM” LUẬN VĂN THẠC SĨ KHÍ TƯỢNG Hà Nội – Năm 2014
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC VÀ TỰ NHIÊN  LÊ ĐẠI THẮNG TÊN ĐỀ TÀI LUẬN VĂN “PHÂN BỐ KHÔNG GIAN VÀ XU THẾ BIẾN ĐỔI CỦA CÁC ĐẶC TRƯNG MƯA TRÊN LÃNH THỔ VIỆT NAM” Chuyên ngành: Khí tượng và Khí hậu học Mã số: 60440222 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHÍ TƯỢNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. VŨ THANH HẰNG Hà Nội – Năm 2014
Lời cảm ơn Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban giám hiệu, Khoa Sau Đại học Trường Đại học Khoa học tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội; Khoa Khí tượng Thủy văn và Hải dương học đã giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi học tập và nghiên cứu. Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới các thầy, cô: Tiến sĩ Vũ Thanh Hằng, Giảng viên trực tiếp hướng dẫn và Giáo sư, Tiến sĩ Phan Văn Tân đã tận tình giúp đỡ tôi trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn này tại nhà trường. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến các thầy, cô giáo Bộ môn khí tượng và các bộ môn liên quan đã tận tình giảng dạy, giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu. Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám đốc, Trung tâm Thông tin và Dữ liệu khí tượng thủy văn, Trung tâm Khí tượng Thủy văn quốc gia đã hết sức hợp tác, hỗ trợ tôi trong quá trình thực hiện luận văn. Tôi xin được gửi lời cảm ơn sâu sắc tới gia đình, bạn bè, các bạn đồng nghiệp cùng tập thể anh chị em học viên lớp cao học CH11 đã động viên, ủng hộ tôi rất nhiều trong quá trình hoàn thành luận văn này. Tácgiả Lê Đại Thắng
MỤC LỤC Trang phụ bìa Mục lục Danh mục các bảng biểu và đồ thị Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt MỞ ĐẦU 1 Chương 1 – TỔNG QUAN 4 1.1 Một số công trình nghiên cứu trên thế giới 5 1.2 Một số công trình nghiên cứu ở Việt Nam 10 Chương 2 – SỐ LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Số liệu và sử lý số liệu 13 2.2 Phương pháp nghiên cứu 15 2.2.1 Tính toán đặc trưng thống kê 15 2.2.2 Tính xu thế biến đổi 17 Chương 3 – KẾT QUẢ VÀ PHÂN TÍCH 3.1 Các bản đồ phân bố và xu thế biến đổi của các đặc trưng mưa 20 3.2 Phân bố các đặc trưng mưa 20 3.2.1 Phân bố đặc trưng trung bình nhiều năm của tổng lượng mưa tháng 22 3.2.2 Phân bố các đặc trưng mưa trung bình nhiều năm 29 3.2.3 Mùa mưa trên các vùng khí hậu 42 3.3 Xu thế biến đổi của các đặc trưng mưa 44 3.3.1 Xu thế biến đổi đăc trưng trung bình nhiều năm của tổng lượng mưa 45 các tháng 3.3.2 Xu thế biến đổi các đặc trưng mưa nhiều năm 46 3.3.3 Xu thế biến đổi độ dài mùa mưa 59 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO 64 PHỤ LỤC 67
Danh mục các bảng số liệu và bản đồ STT Nội dung bảng biểu Số bảng, bản đồ 1 Danh sách các trạm khai thác số liệu Bảng 1 2 Đặc trưng trung bình nhiều năm của tổng lượng mưa tháng trên Bảng 2 các vùng khí hậu 3 Đặc trưng trung bình nhiều năm của các đặc trưng mưa trên các Bảng 3 vùng khí hậu 4 Xác suất tổng lượng mưa tháng ≥ 100 mm Bảng 4 5 Hệ số góc Sen tổng lượng mưa tháng tính trung bình trên các Bảng 5 vùng khí hậu 6 Hệ số góc Sen của các đặc trưng mưa trên các vùng khí hậu Bảng 6 7 Hệ số góc độ dài mùa mưa tính trung bình trên các vùng khí hậu Bảng 7 8 Bản đồ phân bố không gian tổng lượng mưa tháng Hình 3.1 – Hình 3.12 9 Bản đồ phân bố không gian đặc trưng trung bình nhiều năm Hình 3.13 – Hình 3.28 10 Bản đồ phân bố không gian số năm có tổng lượng mưa các tháng Hình 3.29 – Hình 3.40 ≥ 100 mm 11 Xu thế biến đổi của đặc trưng trung bình nhiều năm của tổng Hình 3.41 – Hình 3.52 lượng mưa tháng 12 Xu thế biến đổi trung bình nhiều năm của đặc trưng mưa Hình 3.53 – Hình 3.68 13 Xu thế biến đổi độ dài mùa mưa Hình 3.69 Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt Chữ viết tắt Ý nghĩa của chữ viết tắt AĐD Ấn Độ Dương BBC Bắc Bán Cầu C-C Phương trình Clausius - Clapeyron GDP Tổng sản phẩm quốc nội GPCP Dự án khí hậu mưa toàn cầu ENSO El nĩno - Dao động nam bán cầu ITCZ Dải hội tụ nhiệt đới IPCC Ủy ban liên chính phủ về biến đổi khí hậu KKL Không khí lạnh KKK Khối không khí
KTTV Khí tượng thuỷ văn MST Rãnh gió mùa SI Chỉ số mùa (seasonality index) SSTs Nhiệt độ bề mặt nước biển PDSI Chỉ số đo mức độ hạn hán nghiêm trọng bởi Palmer TCWV Tổng cột hơi nước TBD Thái Bình Dương R Lượng mưa RegCM3 Mô hình khí hậu khu vực XTNĐ Xoáy thuận nhiệt đới
MỞ ĐẦU Biến đổi khí hậu đang tác động đến toàn cầu, nhiệt độ bề mặt trung bình toàn cầu đã ấm lên, nhiệt độ tăng dẫn đến khả năng trữ ẩm của khí quyển tăng, với sự ấm lên toàn cầu, có dấu hiệu cho thấy rằng mưa đã thay đổi và diễn ra trên cả quy mô toàn cầu và khu vực. Những tác động của biến đổi khí hậu như nhiệt độ tăng và thay đổi về mưa là rất rõ ràng và không thể phủ nhận dẫn đến những tác động ảnh hưởng đến hệ sinh thái, đa dạng sinh học và con người. Mưa có ý nghĩa và đóng vai trò quan trọng trong các quá trình sinh học, từ lúc phôi thai, sinh trưởng và phát triển ảnh hưởng đến sức khỏe và bệnh tật. Trong số các nước bị tác động của biến đổi khí hậu thì Việt Nam là một trong số các nước trên thế giới chịu các tác động của biến đổi khí hậu lớn nhất, do điều kiện kinh tế Việt Nam chưa phát triển, năng lực tổ chức, quản lý và ứng phó còn hạn chế, nên Việt Nam là một trong những nước có khả năng dễ bị tổn thương nhất trong số các nước chịu tác động của biến đổi khí hậu (IPCC, 2007). Tác động của biến đổi khí hậu có khả năng làm suy yếu và thậm chí, làm giảm các tiến bộ đạt được trong việc cải thiện kinh tế - an sinh xã hội của Việt Nam. Thay đổi về mưa trên mỗi khu vực sẽ chi phối đến nguồn nước sẵn có cung cấp cho nhu cầu sử dụng nước sinh hoạt, tưới tiêu và nuôi trồng thủy sản ngày càng tăng đặt ra yêu cầu tích trữ, khai thác và sử dụng nước một cách hiệu quả, trong khi nguồn nước cung cấp bởi các con sông suối ngày càng khan hiếm và phụ thuộc vào phân bố lượng mưa trên từng khu vực. Mưa quá nhiều trên một khu vực nhỏ sẽ sinh lũ quét gây ra thiệt hại lớn ở hầu hết các hoạt động kinh tế, trong đó ngành nông nghiệp chịu thiệt hại nặng nhất, ngược lại sự thiếu hụt bất thường của lượng mưa trên khu vực thì cũng sẽ gây hạn hán nông nghiệp. Đối với sản xuất nông nghiệp, thời gian thu hoạch và gieo trồng các loại cây sẽ khác nhau thuộc vào điều kiện khí hậu của từng khu vực, hiệu quả canh tác phụ thuộc trực tiếp và gián tiếp vào mưa của từng mùa, vì vậy những thay đổi trong điều kiện mưa có ảnh hưởng trực tiếp và ngay lập tức về hoạt động của ngành nông nghiệp cũng như về tổng sản phẩm GDP của cả nước. Thực tế trong những năm gần đây cho thấy nhiều hoạt động kinh tế cũng như xã hội đã phải đối mặt nhiều hơn với các điều kiện KTTV bất lợi, mưa, bão, lũ ảnh hưởng ngày càng nhiều đến các các lĩnh vực kinh tế cũng như đời sống. Trong khi đó, các hoạt động kinh tế xã hội ngày càng đa dạng với nhiều hoạt động khác nhau như: dầu khí, giải trí, du lịch, bảo hiểm…địa bàn của các hoạt động kinh tế xã hội cũng ngày càng mở rộng từ 1
vùng núi đến vùng biển, trong đó nhiều vùng có nguy cơ thiên tai mưa lũ tăng cao. Yếu tố khí hậu mưa ở nhiều quốc gia là nguyên nhân gián tiếp gây ảnh hưởng đến kinh tế, chính trị và xã hội, trong đó lũ lụt và hạn hán làm giảm sản lượng nông nghiệp dẫn đến tình trạng thiếu lương thực, thực phẩm được coi là nguyên nhân chính của tình trạng thiếu lương thực dẫn đến dẫn đến có khả năng tăng cao thảm họa nhân đạo nạn đói, cướp bóc, bạo loạn, bất ổn định xã hội…. Theo các nhà nghiên cứu ước tính việc giảm 10 % về lượng mưa theo mùa từ mức trung bình đến dài hạn sẽ dẫn đến giảm 4.4 % sản lượng lương thực. Do đó, kiến thức về sự phân bố và xu thế biến đổi theo không gian và thời gian của mưa là rất quan trọng trong việc lập kế hoạch thích ứng cho Việt Nam, bởi nông nghiệp không chỉ chiếm khoảng 18.4 % tổng sản phẩm quốc nội (GDP) và chiếm 47.1 % tổng số việc làm của Việt Nam. Hiểu biết sâu sắc hơn về đặc điểm và phân bố của mưa sẽ hỗ trợ quản lý nguồn nước, phát triển nông nghiệp và quản lý thiên tai và quy hoạch phát triển ở Việt Nam là rất quan trọng trong bối cảnh biến đổi khí hậu toàn cầu. Mưa là một trong những yếu tố khí hậu quan trọng, quá trình hình thành và phát triển của mưa diễn tiến rất phức tạp, do vậy phân bố không gian và thời gian của mưa có biến đổi lớn cả vềlượng và cường độ mưa. Biến đổi của mưa thu hút nhiều sự quan tâm vì tầm quan trọng của nó đối với hoạt động kinh tế như nông nghiệp, sản xuất năng lượng và cung cấp nước uống, quản lý và sử dụng tài nguyên. Nghiên cứu phân bố mưa và xu thế mưa trên cơ sở dữ liệu lịch sử là một bài toán hay không chỉ đối với các nhà khí tượng học mà còn có sự quan tâm của các nhà khoa học khác. Như vậy, bằng lý thuyết và thực nghiệm có thể thấy biến đổi của mưa là quan trọng nhất và có ảnh hưởng chủ yếu tới chế độ khí hậu của một vùng, một khu vực hoặc một miền lãnh thổ; Nghiên cứu, đánh giá phân bố không gian của các đặc trưng mưa có ý nghĩa rất quan trọng. Trước những đòi hỏi của thực tế, qua tham khảo những công trình nghiên cứu về phân bố mưa theo không gian ở trong và ngoài nước, Chúng tôi chọn đề tài “Phân bố không gian và xu thế biến đổi của các đặc trưng mưa trên lãnh thổ Việt Nam'' với hy vọng xác định chế độ mưa và phân tích, đánh giá xu thế biến đổi của đặc trưng mưa trên lãnh thổ Việt Nam góp phần vào mục tiêu phát triển kinh tế xã hội. Vì vậy, nội dung chính của luận văn này là: 2
1. Tính toán các đặc trưng mưa của 610 trạm KTTV trên toàn lãnh thổ Việt Nam; 2. Mô tả phân bố các đặc trưng mưa theo không gian trên các vùng khí hậu; 3. Đánh giá xu thế biến đổi của các đặc trưng mưa trong những thập kỷ qua. Bố cục của luận văn bao gồm các phần sau: Mở đầu: Thực trạng và yêu cầu thực tế mang tính cấp thiết của xã hội đối với nội dung mà đề tài sẽ nghiên cứu Chương I: Tổng quan Trình bày tổng quan các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước liên quan đến phân bố không gian và thời gian mưa Chương II: Số liệu và phương pháp nghiên cứu Phân tích và tuyển chọn số liệu của 610 trạm khí tượng thủy văn, kiểm tra, thống kê và biên tập chuỗi số liệu Lựa chọn phương pháp nghiên cứu Tính toán các đặc trưng thống kê: Tổng lượng mưa tháng, năm, mùa; Số ngày có mưa trong tháng, năm, mùa; Độ dài mùa mưa… Tính toán và phân tích xu thế biến đổi của các đặc trưng mưa Chương III: Kết quả và phân tích Kết luận và kiến nghị 3
Chương 1 TỔNG QUAN Việt Nam là quốc gia nằm trong khu vực Đông Nam châu Á, có vị trí địa lý từ 8o30’ đến 23o22’ vĩ độ Bắc và từ 102o10’ đến 109o21’ kinh độ Đông, tổng diện tích 331.212 km2 với bờ biển dài khoảng 3.260 km. Theo đánh giá của Cơ quan Quản lý thiên tai châu Á thuộc Tổ chức Khí tượng thế giới, Việt Nam là một trong những nước chịu nhiều thiên tai nhất ở châu Á. Nước ta thường chịu nhiều loại thiên tai liên quan tới yếu tố mưa như bão, lũ, lũ quét, mưa lớn, hạn hán, sạt lở đất, dông, tố, lốc...trong đó bão lũ, hạn hán là những loại thiên tai gây nhiều thiệt hại hơn cả. Điều kiện khí hậu của một khu vực đặc trưng bởi chế độ nhiệt, ẩm, mưa, gió…trong đó yếu tố mưa đóng vai trò hết sức quan trọng và có khả năng chi phối đối với các biến còn lại, căn cứ vào hiệu số của tổng lượng mưa và tổng lượng bốc hơi có thể tính toán được trữ lượng ẩm của từng khu vực. Lượng mưa nhiều, ít có tác dụng phản ánh khả năng cung cấp ẩm cho khí quyển là cao hay thấp, mức độ ẩm trong khí quyển được trữ dưới dạng tiềm nhiệt và ẩn nhiệt biểu hiện dưới dạng không khí “ẩm” hay “khô” hoặc khí quyển “nóng” hay “lạnh”, sự biến đổi của độ ẩm trong khí quyển là tiền đề cho sự biến đổi của thời tiết và khí hậu. Biến đổi của lượng mưa theo không gian và thời gian dẫn đến hệ quả của nó gây tác động tích cực hay tiêu cực đối với mỗi khu vực, mặc dù với cùng lượng mưa giống nhau khí hậu có thể rất khác nhau nếu tần số và cường độ mưa khác nhau, hạn hán xảy ra ở nơi có lượng mưa ít và nhiệt độ cao làm trầm trọng hơn mức độ khô hạn. Mưa, lũ không những gây thiệt hại về kinh tế xã hội mà còn đe dọa tới tính mạng con người và hủy hoại môi trường sống. Dưới tác động của biến đổi khí hậu, diễn biến của các hiện tượng thời tiết, khí hậu cực đoan hết sức phức tạp; trong đó có sự thay đổi của yếu tố mưa không những về lượng, cường suất mà còn thay đổi cả về phạm vi ảnh hưởng theo không gian. Chính vì vậy, nghiên cứu sự biến đổi của lượng mưa là một trong những bài toán thu hút được sự quan tâm của không chỉ những nhà khí tượng học mà còn của các nhà khoa học khác. 4
1.1 Một số công trình nghiên cứu trên thế giới Trên đất liền, số liệu mưa quan trắc được trong suốt thế kỷ 20 ghi nhận có sự biến đổi lớn xảy ra với quy mô thời gian năm và thập kỷ, một số mô hình hệ thống quy mô lớn cho thấycó sự thay đổi [23]. Nhìn chung, có sự giảm lượng mưa trong vùng cận nhiệt đới và ngoài vùng nhiệt đới rãnh gió mùa, và sự gia tăng lượng mưa trên đất liền ở các vùng vĩ độ cao, Bắc Mỹ, Âu- Á, và Argentina, đặc biệt có sự suy giảm rõ rệt ở Địa Trung Hải, phía nam Châu Á qua Châu Phi, phía bắc khu vực này mưa nhiều hơn tuyết. Mùa mưa dài hơn lên đến 3 tuần ở một số vùng vĩ độ cao phương bắc được ghi nhận trong 50 năm qua [23], thay đổi tương tự có thể được suy ra trên các đại dương từ các mô hình quy mô lớn về sự thay đổi độ mặn từ những năm 1950 -1960, so với những năm 1990 - 2000 (IPCC 2007). Trên đại dương, khu vực có vĩ độ thấp độ mặn cao hơn ở các vĩ độ cao ở cả hai bán cầu do được ngọt hóa (Hình 1.1). Hình 1.1 Biểu đồ theo thời gian của lượng mưa trung bình toàn cầu - Dự án mưa toàn cầu (1979-2008), (Gu và các cộng sự 2007). 5
Đánh giá sự biến đổi lượng mưa theo sự biến đổi lưu lượng dòng chảy trên sông ra đại dương [13] giai đoạn 1948-2005 (xem Hình 1.2). Tại khoảng giữa thời gian quy mô thập kỷ, kết quả của sự biến động lớn lưu lượng dòng chảy trên lục địa liên quan tới ENSO đối với lưu lượng dòng chảy vào Thái Bình Dương, Đại Tây Dương, Ấn Độ, và các đại dương toàn cầu (ngoại trừ Bắc Băng Dương, Địa Trung Hải và Biển Đen). Đối với hầu hết các đại dương và đại dương toàn cầu, số liệu lưu lượng dòng chảy có xu hướng đi xuống nguyên nhân chính là do sự thay đổi của mưa. Đối với khu vực lạnh, dòng chảy có xu hướng tăng lên (1948-2005) không chỉ do mưa tăng (dữ liệu không đầy đủ), đặc biệt là trên khu vực Siberia, và xu hướng giảm khu vực phía bắc ở vĩ độ cao có băng tuyết bao phủ có thể làm gia tăng dòng chảy trong các khu vực này. Hình 1.2 Xu thế biến đổi lưu lượng nước sông liên quan với lưu vực (Dai và các cộng sự 2009) Số liệu mưa trên đất liền toàn cầu sau năm 1950 [23] (Hình 1.3) cho thấy có sự suy giảm nhẹ trong khoảng thời gian này cùng với sự sụt giảm ít trong năm 1992, cả ở dòng chảy và lượng mưa, ngoài các yếu tố khác còn có sự liên quan của núi lửa Pinatubo phun trào vào năm 1991 [23]. Sự sụt giảm đột ngột bức xạ từ mặt trời dẫn đến sự lạnh đi của 6
mặt đất và đại dương, là nguyên nhân đầu tiên gây ra một sự thay đổi của mưa trên đất liền, giảm sự bay hơi toàn cầu và lượng mưa toàn cầu. Hình 1.3 Lưu lượng nước sông toàn cầu ra đại dương theo thời gian quan hệ với mưa trên đất liền (Trenberth & Dai 2007) Hạn hán nhìn chung trong thế kỷ 20 tăng lên [23], chỉ số đo mức độ hạn hán nghiêm trọng bởi Palmer (PDSI ), cho thấy khu vực đất rất khô trên toàn cầu (được định nghĩa là khu vực có chỉ số PDSI dưới -3.0) đã tăng hơn gấp đôi trong khoảng từ những năm 1970. Hạn hán nói chung thường mở rộng hơn trong khoảng thời gian có các sự kiện El Niño, hoặc năm sau khi núi lửa Pinatubo phun trào. Sự gia tăng hạn hán có liên quan đến việc phân bố mưa. Trong thời kỳ dao động thập kỷ Thái Bình Dương, lượng mưa trên đại dương nhiều hơn đất liền, cùng với sự gia tăng nhiệt độ bề mặt và làm gia tăng sự bốc hơi nước. Tổng lượng mưa và các đặc trưng khác trên các khu vực thay đổi, mưa lớn đặc biệt gia tăng thường xuyên hơn và xảy ra ở nhiều nơi ngay cả khi lượng mưa trung bình không tăng [23], phần lớn sự gia tăng này xảy ra trong khoảng thời gian 3 thập kỷ cuối cùng của thế kỷ 20. Lũ lụt đã tăng lên ở một số vùng có liên quan với xoáy thuận và bão nhiệt đới. Thảm họa lũ lụt đã tăng lên trong thế kỷ 20 [23] chỉ ra có sự liên kết đặc biệt giữa mưa lớn và nhiệt độ. Các nghiên cứu khác về sự biến đổi của mưa cũng cho thấy có sự thay đổi trên các khu vực khác nhau, nghiên cứu của A.Piticar, D.Ristoiu tại phía đông bắc Romania được tính toán với chuỗi số liệu 50 năm (1961-2010) bằng cách sử dụng dữ liệu mưa ngày từ 7
10 trạm khí tượng, với kỹ thuật Kriging Detrended mô tả phân bố không gian của mưa, sử dụng phương pháp tính độ dốc Sen để phân tích biến đổi theo thời gian của chuỗi số liệu (Hình 1.4) sau đó dùng kiểm nghiệm phi tham số Mann-Kendall. Kết quả cho thấy có sự tương phản giữa các khu vực miền núi phía tây mưa nhiều hơn và miền đông khô hơn, khu vực đông nam của khu vực phân tích có điều kiện đặc biệt khô là vào mùa Xuân và mùa Hè, phân tích chuỗi thời gian nhiều năm cho thấy xu hướng tăng của lượng mưa trong khu vực phân tích. Phân tích thời gian từng mùa cho thấy sự tăng lượng mưa trong mùa Hè và mùa Thu và giảm vào mùa Đông và mùa Xuân, tuy nhiên, hầu hết các xu hướng này là không rõ rệt. Hình 1.4 Phân bố không gian mùa mưa ở phía bắc Romania (1961-2010), (A.Piticar, D.Ristoiu 2013) Nghiên cứu về mưa ở Maharashtra thuộc Ấn Độ tác giả Pulak Guhathakurta và Elizabeth Saji thu thập số liệu lượng mưa tháng của 335 trạm, có chuỗi thời gian từ 1901- 2006, sau đó dùng phương pháp hồi quy tuyến tính để xác định xu thế của chuỗi số liệu 8
và kiểm nghiệm phân bố thống kê Student (t-test). Mùa mưa được định nghĩa theo chỉ số SI (seasonality index) của Walsh và Lawer 1981; Kanellopoulou 2002 (Hình 1.5 a và b). a) b) Hình 1.5 Phân bố lượng mưa ở Maharashtra thuộc Ấn Độ (a. Phân bố lượng mưa nhiều năm; b. Xu thế biến đổi lượng mưa năm) Hình 1.6 Xu thế mùa mưa ở Maharashtra thuộc Ấn Độ Kết quả phân tích cho thấy lượng mưa tháng quan sát thấy trên nhiều khu vực (quận) có xu thế giảm theo không gian và thời gian, tháng 1 (8 quận) đến tháng 5 (3 quận), xu thế giảm mạnh nhất là tháng 2 (15 quận), không có quận nào có xu thế tăng lượng mưa trong tháng 1 đến tháng 5 (ngoại trừ Latur). Xu thế tăng lượng mưa xảy ra 9
trong các tháng gió mùa, thể hiện rõ nhất tháng 8 và tháng 10, khu vực phía đông và phía tây rất khác so với vùng ven biển có chỉ số SI khoảng 1 và 1.2, cho thấy chế độ mưa ở đây khoảng 3 tháng hoặc ít hơn khu vực trung tâm có mùa mưa 4 tháng. 1.2 Một số công trình nghiên cứu ở Việt Nam Khí hậu Việt Nam có bốn mùa Xuân, Hạ, Thu, Đôngvà được phân chia thành 7 vùng khí hậu, nhìn chungcó một mùa nóng mưa nhiều và một mùa tương đối lạnh, ít mưa [5]. Trên nền nhiệt độ chung đó, khí hậu của các tỉnh phía bắc (từ đèo Hải Vân trở ra Bắc) thay đổi theo bốn mùa: Xuân, Hạ, Thu, Đông. Việt Nam chịu sự tác động mạnh của gió mùa Đông Bắc nên nhiệt độ trung bình thấp hơn nhiệt độ trung bình nhiều nước khác cùng vĩ độ ở Châu Á. So với các nước này, Việt Nam nhiệt độ về mùa đông lạnh hơn và mùa hạ ít nóng hơn. Do ảnh hưởng gió mùa, hơn nữa sự phức tạp về địa hình nên khí hậu của Việt Nam luôn luôn thay đổi trong năm, từ giữa năm này với năm khác và giữa nơi này với nơi khác (từ Bắc xuống Nam và từ thấp lên cao). Những năm gần đây cùng với sự biến đổi biến đổi khí hậu toàn cầu, thời tiết và kèm theo là các hiện tượng thủy văn ở nước ta ngày càng biến động phức tạp hơn, không theo qui luật truyền thống (mùa mưa bão có xu thế xuất hiện sớm và kết thúc muộn hơn, tần suất mưa bão và áp thấp nhiệt đới đổ bộ vào Nam Bộ có xu hướng tăng lên). Hiện tượng ENSO tuy xảy ra ở vùng nhiệt đới xích đạo Thái Bình Dương bởi sự tương tác giữa khí quyển và đại dương đã gây ra sự biến động của các đặc trưng mưa trên khu vực Nam Bộ [9]. Thiên tai nghiêm trọng với những biểu hiện bất thường xảy ra ngày càng nhiều hơn ở nhiều vùng trên cả nước, nguyên nhân mưa lớn, lũ lụt đặc biệt lớn xảy ra ở Miền Trung bởi nhiều hình thế thời tiết [11], một trong những hình thế thời tiết gây mưa lớn diện rộng ở Việt Nam đó là front Mei-yu [10]. Các nhà khoa học đang tập trung nghiên cứu biến đổi khí hậu thông qua việc phân tích đánh giá xu thế và mức độ biến đổi của một số yếu tố, hiện tượng khí hậu dựa vào hệ số góc của phương trình hồi quy tuyến tính [2], đây là phương pháp bình phương tối thiểu rất phổ biến. Ngoài ra, còn có một số phương pháp khác là xác định hệ số góc Sen 10
[19], và kiểm nghiệm phi tham số Mann-Kendal [16] cũng được ứng dụng và đem lại hiệu quả cao và rất đáng tin cậy [6] . Các kết quả của các công trình nghiên cứu cũng cho thấy tổng lượng mưa tháng, năm trên nhiều vùng có sự thay đổi lớn, cường độ mưa có xu thế tăng, trong khi độ dài ngày mưa, mùa mưa có xu hướng giảm. Mưa lớn có xu hướng tăng ở Nam Bộ trong khi giảm ở Bắc Bộ [2]. Dự báo xu thế biến đổi của sự kiện mưa lớn bằng mô hình RegCM3 cho thấy: Biến đổi của lượng mưa ngày lớn trong thời kỳ 2011-2030 có sự giảm đi trên hầu khắp lãnh thổ Việt Nam và tăng lên trong giai đoạn 2031-2050. Mặc dù có sự tăng giảm xem kẽ giữa các vùng nhưng xu thế tăng vẫn chiếm ưu thế [6]. Nghiên cứu có liên quan đến yếu tố mưa, từ trước đến nay khi sử dụng nguồn số liệu lịch sử do nhiều nguyên nhân khác nhau như cơ sở dữ liệu mưa chưa được số hoá, chất lượng dữ liệu chưa được kiểm chứng…đa phần các nghiên cứu sử dụng nguồn số liệu mưa được khai thác từ các nguồn số liệu toàn cầu và nguồn số liệu đo mưa của 58 trạm khí tượng phân bố trên 7 vùng khí hậu của Việt Nam [3], với mục tiêu xây dựng bộ cơ sở dữ liệu mưa ngày phục vụ công tác nghiên cứu khoa học. Các nhà khí tượng học của Việt Nam đã sử dụng bộ số liệu mưa toàn cầu GPCP và số liệu đo tại các trạm quan trắc của Việt Nam sử dụng phương pháp nội suy Cresssman đã tạo được bộ số liệu mưa ngày trên lưới 1oX 1o kinh vĩ, giai đoạn 10/1996-12/2007, gọi là VnGP_1 deg [1]. Các công trình nghiên cứu ở nước ta trước đây sử dụng nguồn dữ liệu mưa có kết quả bị hạn chế, do chưa tiếp cận được nguồn số liệu mưa đầy đủ nên sử dụng nguồn số liệu mưa của một số trạm khí tượng nhất định (
việc tăng thêm số lượng, mật độ các trạm và khai thác chuỗi số liệu dài hơn đảm bảo cho kết quả nghiên cứu được khách quan và tin cậy. Để đáp ứng các yêu cầu kinh tế xã hội nói trên, cần giải một bài toán đặt từ trước tới nay chưa ai làm là: nghiên cứu phân bố một cách chi tiết các đặc trưng lượng mưa và xu thế biến đổi nhằm nâng cao hiểu biết và làm tiền đề cho các nghiên cứu khác là hết sức cần thiết và mang tính cấp bách, việc nghiên cứu có sử dụng số liệu của nhiều trạm (610 trạm) có thời gian dài (gần 50 năm) sẽ cho thấy bức tranh toàn cảnh về phân bố và xu thế biến đổi của các đặc trưng mưa một cách chi tiết hơn. 12
Chương 2 SỐ LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Số liệu và xử lý số liệu Để đảm bảo kết quả nghiên cứu của luận văn được tốt nhất, yêu cầu được đặt ra là không những phải khai thác nguồn số liệu đủ lớn cả về quy mô về không gian và thời gian; mà còn phải đảm bảo tính chính xác và tin cậy đối với nguồn số liệu sử dụng để tính toán và phân tích. Số liệu khai thác là lượng mưa ngày (tổng lượng mưa tính từ 19 giờ hôm trước đến 19 giờ hôm sau) có nguồn gốc từ Trung tâm Tư liệu KTTV, với quy mô khai thác: 610 trạm quan trắc trên toàn mạng lưới của Việt Nam; Bao gồm 3 loại trạm có đo mưa sau: Trạm khí tượng bề mặt (174 trạm), Trạm thủy văn (132 trạm) và Trạm đo mưa nhân dân (304 trạm), danh sách các trạm khí tượng thủy văn khai thác số liệu mưa trong bảng 1. Sau khi thống kê, chuỗi thời gian khai thác số liệu của các trạm được mô tả như trong Hình 2.1 dưới đây. Hình 2.1 Biều đồ thống kê thời gian khai thác số liệu mưa ngày (màu xanh) của các trạm trên các vùng khí hậu Số liệu lượng mưa ngày khai thác được lựa chọn đảm bảo dựa trên nguyên tắc là những trạm điển hình cho khu vực, có khoảng cách phân bố đồng đều trên bảy vùng khí hậu và độ dài chuỗi tương đối đồng nhất (Hình 2.1). Với quy mô và khối lượng số liệu rất lớn đã nêu ở trên, hy vọng kết quả nghiên cứu sẽ mô tả chi tiết hơn phân bố không gian và xu thế biến đổi của các đặc trưng mưa. Độ dài chuỗi số liệu: đối với các trạm khí 13
tượng thuỷ văn khu vực Bắc Bộ có thời gian khai thác số liệu khoảng 50 năm (1960- 2010); đối với các trạm khí tượng thuỷ văn khu vực Miền Trung và Nam Bộ có thời gian khai thác số liệu hơn 30 năm (1976-2010). Cơ sở dữ liệu là tập hợp hệ thống thông tin có cấu trúc và luôn ẩn chứa các sai số hoặc khuyết thiếu số liệu, do vậy trước khi sử dụng số liệu để nghiên cứu cần phải được kiểm tra, xử lý số liệu ban đầu để đảm bảo chắc chắn rằng các tập số liệu được sử dụng là hoàn toàn đáng tin cậy. Số liệu mưa của 170 trạm khí tượng được đo bằng Vũ kế (2-4 lần/ngày) và được hiệu chỉnh số liệu bằng giản đồ mưa tự ghi trên máy Vũ ký theo Quy phạm. Bên cạnh đó còn có sự kiểm tra quan hệ vật lý với các hiện tượng thời khác như hiện tượng hiện tại, hiện tượng đã qua, loại mây gây mưa, cường độ mưa… Số liệu của 305 trạm đo mưa và 129 trạm thuỷ văn thường được đo 2 lần/ngày. Trường hợp đặc biệt trên lưu vực sông có mưa lớn, tần suất đo mưa có thể tăng lên 1h đo 1 lần. Các số liệu này được kiểm tra trên cơ sở hiện tượng thời tiết, tương quan mưa rào dòng chảy (tương quan giữa lượng mưa với mực nước sông và lưu lượng) và tương quan theo không gian giữa các trạm đo mưa. Thiết bị đo mưa là Vũ lượng kế được bảo dưỡng thường xuyên và kiểm định đúng thời hạn như Quy phạm quy định. Số liệu được dùng trong Luận văn này đã được tính toán, kiểm tra, kiểm soát và phúc thẩm qua 3 cấp: cấp trạm, cấp Đài KTTV khu vực và cấp Trung ương (Trung tâm mạng lưới khí tượng thủy văn và môi trường). Số liệu được nhập vào cơ sở dữ liệu máy tính bằng phần mềm chuyên ngành và đều qua các bước kiểm tra, nghiệm thu và so sánh nên đảm bảo loại bỏ được các sai sót chủ quan của con người. Nguyên tắc sử dụng số liệu: 1. Sử dụng số liệu thực đo tổng lượng mưa ngày (lượng mưa tích luỹ 24 giờ), nếu trong chuỗi số liệu có khoảng thời gian nào có số liệu bị khuyết (máy hỏng, không quan trắc) thì không được bổ khuyết mà đánh dấu và thay thế bằng giá trị -99.0 và không sử lý khi tính toán. 14