Tổng quan nghiên cứu

Thành phố Hồ Chí Minh, với diện tích tự nhiên khoảng 2.095 km² và dân số hơn 9,8 triệu người, là trung tâm kinh tế, văn hóa và xã hội lớn nhất Việt Nam. Lượng mưa trung bình hàng năm tại đây dao động từ 1.300 mm đến hơn 2.200 mm, phân bố không đồng đều theo không gian, với các khu vực như huyện Cần Giờ, Nhà Bè và quận 7 có lượng mưa thấp, trong khi các huyện Củ Chi, Hóc Môn và Thành phố Thủ Đức ghi nhận lượng mưa cao nhất. Biến đổi khí hậu toàn cầu đã và đang tác động rõ nét đến đặc điểm lượng mưa tại thành phố, gây ra những thách thức lớn trong quản lý tài nguyên nước và phòng chống ngập lụt đô thị.

Nghiên cứu được thực hiện từ tháng 2 đến tháng 9 năm 2023 nhằm đánh giá đặc điểm phân bố không gian tổng lượng mưa tại Thành phố Hồ Chí Minh theo các kịch bản biến đổi khí hậu cập nhật từ mô hình khí hậu toàn cầu CMIP6. Mục tiêu chính là xây dựng bản đồ phân bố tổng lượng mưa trong các giai đoạn ngắn hạn (2021-2040), trung hạn (2041-2060), dài hạn (2061-2080) và cuối thế kỷ (2081-2100), đồng thời đề xuất các giải pháp thích ứng phù hợp. Kết quả nghiên cứu không chỉ cung cấp cơ sở khoa học cho công tác quy hoạch và quản lý tài nguyên nước mà còn góp phần giảm thiểu tác động tiêu cực của biến đổi khí hậu đến phát triển kinh tế - xã hội của thành phố.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên hai khung lý thuyết chính: lý thuyết biến đổi khí hậu và mô hình phân bố không gian lượng mưa. Lý thuyết biến đổi khí hậu được xây dựng dựa trên các kịch bản phát thải khí nhà kính và các kịch bản chia sẻ kinh tế - xã hội (SSPs) do IPCC phát triển, trong đó SSP1-2.6, SSP2-4.5 và SSP5-8.5 là các kịch bản tiêu biểu thể hiện các mức độ phát thải khác nhau. Mô hình phân bố không gian lượng mưa sử dụng phương pháp nội suy không gian Inverse Distance Weight (IDW), cho phép xác định giá trị lượng mưa tại các điểm chưa quan trắc dựa trên dữ liệu từ các trạm quan trắc lân cận.

Các khái niệm chuyên ngành được áp dụng bao gồm:

  • Tổng lượng mưa năm (Annual Total Rainfall)
  • Kịch bản biến đổi khí hậu (Climate Change Scenarios)
  • Mô hình khí hậu toàn cầu (Global Climate Models - GCMs)
  • Nội suy không gian (Spatial Interpolation)
  • Phân bố không gian (Spatial Distribution)

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính được sử dụng là bộ dữ liệu khí hậu WorldClim2, bao gồm dữ liệu lượng mưa hàng tháng được nội suy với độ phân giải không gian khoảng 1 km², thu thập từ khoảng 9.000 trạm quan trắc trên toàn cầu. Dữ liệu lượng mưa trong giai đoạn nền (1970-2000) và các kịch bản biến đổi khí hậu tương lai (2021-2100) được trích xuất từ 13 mô hình khí hậu toàn cầu thuộc dự án CMIP6.

Phương pháp phân tích bao gồm:

  • Phân tích thống kê mô tả để đánh giá xu hướng và mức độ biến đổi tổng lượng mưa theo từng giai đoạn.
  • Xây dựng bản đồ phân bố không gian tổng lượng mưa bằng phương pháp nội suy IDW trên phần mềm ArcGIS 10.8.
  • So sánh sự thay đổi lượng mưa giữa các kịch bản SSPs và giai đoạn nền.
  • Đánh giá mức độ tin cậy của mô hình thông qua các chỉ số thống kê và kiểm định.

Cỡ mẫu dữ liệu bao gồm toàn bộ các trạm quan trắc trong khu vực Thành phố Hồ Chí Minh và vùng lân cận, được lựa chọn dựa trên độ phủ và chất lượng dữ liệu. Timeline nghiên cứu kéo dài từ tháng 2 đến tháng 9 năm 2023, bao gồm thu thập dữ liệu, xử lý, phân tích và xây dựng bản đồ.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Phân bố không gian tổng lượng mưa năm giai đoạn nền (1970-2000):
    Tổng lượng mưa năm tại Thành phố Hồ Chí Minh dao động từ khoảng 1.300 mm đến 2.200 mm. Các khu vực như huyện Cần Giờ, Nhà Bè và quận 7 có lượng mưa thấp nhất, trong khi huyện Củ Chi, Hóc Môn và Thành phố Thủ Đức có lượng mưa cao nhất, đạt từ 2.000 mm đến 2.200 mm.

  2. Thay đổi tổng lượng mưa theo các kịch bản biến đổi khí hậu:

    • Giai đoạn ngắn hạn (2021-2040) theo kịch bản SSP1-2.6 ghi nhận mức tăng tổng lượng mưa trung bình khoảng 5-10% so với giai đoạn nền.
    • Giai đoạn trung hạn (2041-2060) và dài hạn (2061-2080) theo kịch bản SSP2-4.5 và SSP5-8.5 cho thấy mức tăng có thể lên đến 15-25%, đặc biệt tại các khu vực trung tâm và phía Bắc thành phố.
    • Giai đoạn cuối thế kỷ (2081-2100) dự báo lượng mưa tăng mạnh nhất, với mức tăng từ 20% đến 30% tùy theo kịch bản phát thải.

  3. Biến động theo mùa và không gian:
    Lượng mưa tập trung chủ yếu vào mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 11, với hai tháng 6 và 9 có lượng mưa cao nhất. Sự gia tăng lượng mưa theo kịch bản biến đổi khí hậu có xu hướng tập trung ở các khu vực có địa hình cao hơn như huyện Củ Chi và Hóc Môn, trong khi các khu vực ven biển như Cần Giờ có mức tăng thấp hơn.

  4. Mức độ biến thiên và bất định:
    Kết quả phân tích cho thấy sự biến thiên lượng mưa năm tại các trạm quan trắc có mức độ cao, với sự chênh lệch từ 650 đến 900 mm trong 40 năm gần đây. Tính bất định trong dự báo chủ yếu đến từ sự khác biệt giữa các mô hình khí hậu toàn cầu, nhấn mạnh cần sử dụng đa mô hình để tăng độ tin cậy.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của sự thay đổi tổng lượng mưa là do tác động của biến đổi khí hậu toàn cầu, thể hiện qua các kịch bản phát thải khí nhà kính khác nhau. Sự gia tăng nhiệt độ trung bình làm thay đổi chu trình thủy văn, dẫn đến lượng mưa tăng và phân bố không đồng đều theo không gian. Kết quả này phù hợp với các nghiên cứu quốc tế và trong nước về xu hướng biến đổi khí hậu và lượng mưa, như báo cáo của IPCC và các nghiên cứu tại khu vực Đông Nam Bộ.

Việc sử dụng phương pháp nội suy IDW cho phép mô hình hóa chi tiết phân bố lượng mưa không gian với độ chính xác cao, hỗ trợ việc xây dựng bản đồ chuyên đề phục vụ quy hoạch và quản lý tài nguyên nước. Biểu đồ và bảng số liệu minh họa sự thay đổi lượng mưa theo từng kịch bản và giai đoạn giúp trực quan hóa xu hướng và mức độ biến đổi, từ đó làm cơ sở cho các quyết định quản lý.

Ý nghĩa của kết quả nghiên cứu là cung cấp thông tin khoa học cập nhật, giúp các cơ quan quản lý và hoạch định chính sách có cơ sở để xây dựng các giải pháp thích ứng hiệu quả, giảm thiểu rủi ro thiên tai liên quan đến lượng mưa và ngập lụt tại Thành phố Hồ Chí Minh.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Tăng cường hệ thống quan trắc và dự báo khí tượng thủy văn:
    Đầu tư nâng cấp mạng lưới trạm quan trắc và ứng dụng công nghệ GIS, viễn thám để theo dõi biến đổi lượng mưa theo thời gian thực, nâng cao khả năng dự báo và cảnh báo sớm ngập lụt. Chủ thể thực hiện: Sở Tài nguyên và Môi trường, Trung tâm Khí tượng Thủy văn. Thời gian: 2024-2026.

  2. Xây dựng và cập nhật bản đồ phân bố lượng mưa chi tiết:
    Sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng bản đồ phân bố lượng mưa theo các kịch bản biến đổi khí hậu, làm cơ sở cho quy hoạch đô thị và quản lý tài nguyên nước. Chủ thể thực hiện: UBND Thành phố, Viện nghiên cứu môi trường. Thời gian: 2024-2025.

  3. Phát triển hệ thống thoát nước và công trình chống ngập:
    Thiết kế và cải tạo hệ thống thoát nước phù hợp với dự báo lượng mưa tăng, đặc biệt tại các khu vực có nguy cơ ngập cao như quận trung tâm và các huyện ngoại thành. Chủ thể thực hiện: Ban Quản lý dự án đầu tư xây dựng, Sở Xây dựng. Thời gian: 2024-2030.

  4. Thúc đẩy các giải pháp phi công trình:
    Khuyến khích trồng rừng phòng hộ, bảo vệ và phục hồi hệ sinh thái ngập mặn tại huyện Cần Giờ, đồng thời nâng cao nhận thức cộng đồng về biến đổi khí hậu và quản lý nước bền vững. Chủ thể thực hiện: Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, các tổ chức xã hội. Thời gian: 2024-2028.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Cơ quan quản lý nhà nước về tài nguyên và môi trường:
    Sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng chính sách, quy hoạch phát triển bền vững, quản lý rủi ro thiên tai và thích ứng với biến đổi khí hậu.

  2. Các nhà quy hoạch đô thị và phát triển hạ tầng:
    Áp dụng bản đồ phân bố lượng mưa và dự báo biến đổi khí hậu để thiết kế hệ thống thoát nước, công trình chống ngập phù hợp với điều kiện thực tế.

  3. Các tổ chức nghiên cứu và đào tạo:
    Tham khảo phương pháp luận, dữ liệu và kết quả nghiên cứu để phát triển các đề tài khoa học, giảng dạy và đào tạo chuyên sâu về biến đổi khí hậu và quản lý tài nguyên nước.

  4. Doanh nghiệp và nhà đầu tư trong lĩnh vực xây dựng và môi trường:
    Đánh giá rủi ro liên quan đến biến đổi khí hậu trong các dự án đầu tư, từ đó đưa ra các giải pháp kỹ thuật và quản lý phù hợp nhằm giảm thiểu thiệt hại.

Câu hỏi thường gặp

  1. Tại sao cần nghiên cứu phân bố không gian tổng lượng mưa tại Thành phố Hồ Chí Minh?
    Lượng mưa ảnh hưởng trực tiếp đến quản lý nước, phòng chống ngập lụt và phát triển đô thị. Nghiên cứu giúp hiểu rõ biến đổi lượng mưa theo không gian và thời gian, từ đó xây dựng các giải pháp thích ứng hiệu quả.

  2. Các kịch bản biến đổi khí hậu SSPs có ý nghĩa gì trong nghiên cứu này?
    SSPs thể hiện các kịch bản phát thải khí nhà kính và phát triển kinh tế xã hội khác nhau, giúp dự báo các mức độ biến đổi khí hậu và lượng mưa tương lai, phục vụ cho việc lập kế hoạch dài hạn.

  3. Phương pháp nội suy IDW có ưu điểm gì?
    IDW cho phép ước lượng giá trị tại các điểm chưa quan trắc dựa trên dữ liệu lân cận, phù hợp với dữ liệu lượng mưa phân bố không đều, giúp xây dựng bản đồ phân bố không gian chính xác.

  4. Lượng mưa tại các khu vực trong thành phố có sự khác biệt như thế nào?
    Các khu vực trung tâm và phía Bắc thành phố có lượng mưa cao hơn (2.000-2.200 mm), trong khi các khu vực ven biển như Cần Giờ, Nhà Bè có lượng mưa thấp hơn (1.300-1.400 mm).

  5. Giải pháp nào được đề xuất để ứng phó với biến đổi lượng mưa?
    Bao gồm nâng cấp hệ thống quan trắc, xây dựng bản đồ phân bố lượng mưa, cải tạo hệ thống thoát nước, phát triển các giải pháp phi công trình như trồng rừng phòng hộ và nâng cao nhận thức cộng đồng.

Kết luận

  • Đã đánh giá và xây dựng thành công bản đồ phân bố không gian tổng lượng mưa tại Thành phố Hồ Chí Minh theo các kịch bản biến đổi khí hậu CMIP6 trong giai đoạn 2021-2100.
  • Phát hiện lượng mưa có xu hướng tăng rõ rệt, đặc biệt tại các khu vực trung tâm và phía Bắc thành phố, với mức tăng từ 5% đến 30% tùy kịch bản và giai đoạn.
  • Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học quan trọng cho công tác quy hoạch, quản lý tài nguyên nước và phòng chống ngập lụt.
  • Đề xuất các giải pháp kỹ thuật và phi công trình nhằm thích ứng với biến đổi lượng mưa, góp phần phát triển bền vững Thành phố Hồ Chí Minh.
  • Khuyến nghị tiếp tục cập nhật dữ liệu, mở rộng nghiên cứu và tăng cường hợp tác đa ngành để nâng cao hiệu quả quản lý biến đổi khí hậu.

Hành động tiếp theo: Các cơ quan quản lý và nhà nghiên cứu cần phối hợp triển khai các giải pháp đề xuất, đồng thời tiếp tục theo dõi, cập nhật dữ liệu để điều chỉnh chính sách phù hợp với diễn biến thực tế.