Chương 1: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU BIẾN ĐỘNG TÀI NGUYÊN NƯỚC DƯỚI ẢNH HƯỞNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU 1. Biến đổi khí hậu Vấn đề biến đổi khí hậu (BĐKH) được nhắc đến lần đầu tiên vào năm 1896 bởi nhà khoa học người Thụy Điển Svante Arrhenius. Đến cuối những năm thập niên 90 của thế kỷ XX, lý thuyết về hiệu ứng nhà kính ra đời và Tổ chức Liên chính phủ về BĐKH của Liên Hiệp quốc (IPCC) đã được thành lập qua Chương trình Môi trường Liên Hiệp quốc và Tổ chức Khí tượng Thế giới. Theo ICCP (2007), BĐKH là sự biến đổi trạng thái của hệ thống khí hậu, có thể được nhận biết qua sự biến đổi về trung bình và sự biến động của các thuộc tính của nó, được duy trì trong một khoảng thời gian đủ dài, điển hình là hàng thập kỷ hoặc dài hơn.
BĐKH có thể do các quá trình tự nhiên bên trong hệ thống khí hậu, hoặc do những tác động từ bên ngoài, hoặc do tác động thường xuyên của con người làm thay đổi thành phần cấu tạo của khí quyển hoặc sử dụng đất. Biểu hiện của biến đổi khí hậu toàn cầu rất rõ ràng với biểu hiện là sự tăng nhiệt độ không khí và đại dương, sự tan băng diện rộng, dẫn đến sự tăng mực nước biển trung bình toàn cầu. Các quan trắc cho thấy nhiệt độ tăng trên toàn cầu và tăng nhiều hơn ở các vĩ độ cực Bắc. Trong 100 năm qua (1906 - 2005), nhiệt độ trung bình toàn cầu đã tăng khoảng 0,74oC, tốc độ tăng của nhiệt độ trong 50 năm gần đây gấp đôi so với 50 năm trước đó.
Diễn biến sai chuẩn của nhiệt độ trung bình toàn cầu được thể hiện ở hình 1. Trên phạm vi toàn cầu lượng mưa tăng lên ở các đới phía Bắc vĩ độ 30o thời kỳ 1901 - 2005 và giảm đi ở các vĩ độ nhiệt đới, kể từ giữa những năm 1970. Ở khu vực nhiệt đới, mưa giảm đi ở Nam Á và Tây Phi với trị số xu thế 7,5% cho cả thời kỳ 1901 - 2005. Ở đới vĩ độ trung bình và vĩ độ cao, lượng mưa tăng lên rõ rệt ở miền Trung Bắc Mỹ, Đông Bắc Mỹ, Bắc Âu, Bắc Á và Trung Á.
Tần số mưa lớn 9 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com tăng lên trên nhiều khu vực, kể cả những nơi lượng mưa có xu thế giảm đi (IPCC, 2007). Diễn biến chuẩn sai nhiệt độ trung bình toàn cầu Nguồn: IPCC/2007 Sự nóng lên của hệ thống khí hậu được minh chứng bởi những số liệu quan trắc ghi nhận sự tăng lên của nhiệt độ không khí và nhiệt độ nước biển trung bình toàn cầu, sự tan chảy nhanh của lớp tuyết phủ và băng, làm tăng mực nước biển trung bình toàn cầu (IPCC, 2007). Theo các nhà khoa học về biến đổi khí hậu toàn cầu và nước biển dâng, đại dương đã nóng lên đáng kể từ cuối thập kỷ 1950. Các nghiên cứu từ số liệu quan trắc toàn cầu cho thấy, mực nước biển trung bình toàn cầu trong thời kỳ 1961 - 2003 đã dâng với tốc độ 1,8 ÷ 0,5 mm/năm.
Trong đó, đóng góp do giãn nở nhiệt khoảng 0,42 ÷ 0,12 mm/năm và tan băng khoảng 0,70 ÷ 0,50 (IPCC, 2007). Nghiên cứu cập nhật năm 2009 cho rằng tốc độ dâng của mực nước biển trung bình toàn cầu khoảng 1,8 mm/năm. Biến động tài nguyên nước trên thế giới dưới ảnh hưởng BĐKH Nhiều báo cáo đã phân tích quá trình biến đổi khí hậu đến tài nguyên nước. Nash và Gleick (1991a, b, 1993) phân tích những tác động của biến đổi khí hậu trên 10 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com lưu vực Colorado sử dụng mô hình thủy văn.
Hệ thống mô phỏng mô hình là hệ thống cấp nước toàn bộ các dòng sông (Nash và Gleick, 1991a, b, 1993). Các tác giả đánh giá nhiệt độ và lượng mưa qua các kịch bản giả định cũng như các kịch bản cân bằng GCM (Global Climate Model) có sẵn tại thời điểm đó. Quá trình chạy GCM đã được thực hiện cũng như với một trong những mô hình đầu tiên sử dụng đầu vào là khí nhà kính. Dòng chảy của sông được nhận thấy rất nhạy cảm với lượng mưa và nhiệt độ.
Các biến nhạy cảm nhất với những thay đổi trong dòng chảy đã được tìm thấy là độ mặn, thủy điện, hồ chứa.[22] Một đánh giá toàn diện của hệ thống hồ chứa lưu vực đã được thực hiện cho sông Colorado. Phân tích tập trung vào một kịch bản của hạn hán lâu dài, chứ không phải là một kịch bản biến đổi khí hậu. Quá trình phân tích cũng thấy được việc hạn hán xảy ra gây thiệt hại cho hệ sinh thái, thủy điện và người sử dụng nước ở đầu nguồn mặc dù có hạ tầng đầy đủ. Một nghiên cứu có liên quan cũng thấy rằng việc tái phân bổ nước thông qua tăng thêm lưu lượng nước để giảm bớt thiệt hại hạn hán gây ra.R và CS (2000) đã phân tích và phát hiện những cực đoan của nhiệt độ, lượng mưa, hạn hán, bão và xoáy thuận nhiệt đới ở các vùng khác nhau qua các số liệu quan trắc được thuộc lãnh thổ Hòa Kỳ thông qua việc khảo sát các chỉ số khí hậu cực đoan.
Xu thế của chuỗi số liệu nhiệt độ và lượng mưa cực trị thời kỳ 1961 - 1998 cho khu vực Đông Nam Á và Nam Thái Bình Dương đã được Manton và CS (2001) phân tích và đánh giá. Việc chọn số liệu giai đoạn 38 năm này là để tối ưu hóa số liệu sẵn có giữa các vùng trong khu vực. Sử dụng số liệu chất lượng tốt từ 91 trạm của 15 nước, tác giả đã phát hiện được sự tăng đáng kể của số ngày nóng và đêm ấm trong năm, và sự giảm đáng kể số ngày lạnh trong năm. Xu thế này trong chuỗi số liệu nhiệt độ cực trị là khá ổn định trong khu vực.
Số ngày mưa (với ít nhất 2mm/ ngày) giảm đáng kể trên toàn Đông Nam Á, Tây và trung tâm Nam Thái Bình Dương, nhưng mức tăng ở bắc quần đảo Pholynesia thuộc Pháp ở Fiji, và ở một vài trạm thuộc Australia. 11 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Dự án Climate, Hydrochemistry and Economics of Surface-water Systems (CHESS), nghiên cứu ảnh hưởng của BĐKH đến chất lượng nước của một số lưu vực sông ở Châu Âu với mục đích cung cấp thông tin phục vụ quản lý lưu vực sông trong tương lai. Dự án sử dụng mô hình SWAT (Soil Water assessment Tool) và QUESTOR (Quality Evaluation and Simulation Tool for River – systems) để mô phỏng dòng chảy và chất lượng nước cho năm lưu vực sông Vantaa ở Phần Lan, sông Ouse ở Vương quốc Anh, sông Dender ở Bỉ, sông Enza ở Italia và sông Pinios ở Hy Lạp. Chuỗi số liệu KTTV trong khoảng thời gian 1961 - 1990 được sử dụng để thiết lập mô hình cơ sở.
Các kịch bản BĐKH cho các năm 2020, 2050, 2080 xây dựng từ các mô hình GCM (General Circulation Models) đã được nghiên cứu và so sánh với mô hình cơ sở. Kết quả cho thấy: BĐKH làm thay đổi chế độ dòng chảy, dẫn đến làm thay đổi chất lượng nước. BĐKH làm dòng chảy nhỏ nhất nhỏ hơn nữa. BĐKH làm làm tăng các sự kiện bão, gió, đặc biệt vào mùa hè và tăng cường độ mưa, gây ngập lụt, xói mòn bề mặt, chất lơ lửng và ảnh hưởng đến hệ thống tiêu thoát nước thải, có thể tạo ra sự hòa trộn nước thải chưa qua xử lý vào môi trường.
BĐKH làm tăng nhiệt độ nước trong sông hồ. Biến đổi khí hậu ở Việt Nam Ở Việt Nam, xu thế biến đổi khí hậu của nhiệt độ và lượng mưa khác nhau trên các vùng trong 50 năm qua. Nhiệt độ trung bình năm tăng khoảng 0,5oC trên phạm vi cả nước và lượng mưa năm có xu hướng giảm ở nửa phần phía Bắc, tăng ở phía Nam lãnh thổ.[1] Nhiệt độ tháng I (tháng đặc trưng cho mùa đông), nhiệt độ VII (tháng đặc trưng cho mùa hè) và nhiệt độ trung bình năm tăng trên phạm vi cả nước trong 50 năm qua. Nhiệt độ vào mùa đông tăng nhanh hơn so với vào mùa hè và nhiệt độ vùng sâu trong đất liền tăng nhanh hơn nhiệt độ vùng ven biển và hải đảo.
Vào mùa đông, nhiệt độ tăng nhanh hơn cả là Tây Bắc bộ, Đông Bắc bộ, đồng bằng Bắc bộ, Bắc Trung bộ (khoảng 1,3 - 1,5oC/50 năm), Nam Trung bộ, Tây Nguyên và Nam bộ có nhiệt độ tháng I tăng chậm hơn so với các vùng khí hậu phía Bắc (khoảng 0,6 - 12 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Tính trung bình cho cả nước, nhiệt độ mùa đông ở nước ta đã tăng lên 1,2oC trong 50 năm qua. Nhiệt độ tháng VII tăng khoảng 0,3 - 0,5oC/50 năm trên tất cả các vùng khí hậu của nước ta. Nhiệt độ trung bình năm tăng 0,5 - 0,6oC/50 năm ở Tây Bắc, Đông Bắc bộ, đồng bằng Bắc bộ, Bắc Trung bộ, Tây Nguyên và Nam bộ, mức tăng nhiệt độ năm ở Nam Trung bộ thấp hơn, chỉ vào khoảng 0,3oC/50 năm.
Xu thế chung của nhiệt độ là tăng trên hầu hết các khu vực, tuy nhiên, có những khu vực nhỏ thuộc vùng ven biển Trung Bộ và Nam Bộ như Thừa Thiên Huế, Quảng Ngãi, Tiền Giang có xu hướng giảm nhiệt độ. Đáng lưu ý là ở những nơi này, lượng mưa tăng trong cả hai mùa: Mùa khô và mùa mưa. Mức thay đổi nhiệt độ cực đại trên toàn Việt Nam nhìn chung dao động trong khoảng từ -3oC - 3oC. Mức thay đổi nhiệt độ cực tiểu chủ yếu dao động trong khoảng -5oC - 5oC.
Xu thế chung của nhiệt độ cực đại và cực tiểu là tăng, tốc độ tăng của nhiệt độ cực tiểu nhanh hơn so với nhiệt độ cực đại, phù hợp với xu thế chung của biến đổi khí hậu toàn cầu. Lượng mưa mùa khô (tháng XI - IV) tăng lên chút ít hoặc không thay đổi đáng kể ở các vùng khí hậu phía Bắc và tăng mạnh mẽ ở các vùng khí hậu phía Nam trong 50 năm qua. Lượng mưa mùa mưa (tháng V - X) giảm từ 5 đến trên 10% trên đa phần diện tích phía Bắc nước ta và tăng khoảng 5 đến 20% ở các vùng khí hậu phía Nam trong 50 năm qua. Xu thế diễn biến của lượng mưa năm hoàn toàn tương tự như lượng mưa mùa mưa, tăng ở các vùng khí hậu phía Nam và giảm ở các vùng khí hậu phía Bắc.
Khu vực Nam Trung bộ có lượng mưa mùa khô, mùa mưa và lượng mưa năm tăng mạnh nhất so với các vùng khác ở nước ta, nhiều nơi đến 20% trong 50 năm qua. Lượng mưa ngày cực đại tăng lên ở hầu hết các vùng khí hậu, nhất là trong những năm gần đây.