Tổng quan luận án

Công trình "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" do nghiên cứu sinh Chu Thị Thu Hường thực hiện năm 2015 tại Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Biến đổi khí hậu, dưới sự hướng dẫn khoa học của GS. 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 thủy văn Trung ương). Luận án thuộc chuyên ngành Khí tượng và Khí hậu học (Mã số: 62440222).

  • Tính cấp thiết và khoảng trống nghiên cứu: Biến đổi khí hậu (BĐKH) toàn cầu với trọng tâm là sự nóng lên toàn cầu biểu hiện khác nhau ở từng vùng lãnh thổ. Do nhiệt độ trên lục địa có xu thế tăng nhanh hơn trên đại dương, các hệ thống gió mùa và các trung tâm khí áp có sự biến đổi về cường độ cũng như phạm vi hoạt động. Việt Nam nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa châu Á, chịu tác động trực tiếp của nền nhiệt gia tăng và tác động gián tiếp từ sự biến đổi hoàn lưu khí quyển đến các hiện tượng khí hậu cực đoan (ECEs). Mặc dù các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra xu thế biến đổi của một số yếu tố khí hậu, phần lớn mới chỉ dừng lại ở việc thống kê, đánh giá mức độ và xu thế tại các trạm/vùng mà chưa làm sáng tỏ mối liên hệ nhân quả định lượng giữa sự nóng lên toàn cầu, sự biến đổi của các trung tâm khí áp với các cực trị khí hậu tại Việt Nam.
  • Mục tiêu nghiên cứu:
    1. Xác định mức độ và xu thế biến đổi của một số cực trị khí hậu và hiện tượng khí hậu cực đoan ở Việt Nam.
    2. Đánh giá tác động của biến đổi khí hậu toàn cầu đến các cực trị và hiện tượng khí hậu cực đoan đó.
  • Câu hỏi và giả thuyết nghiên cứu: Luận án đặt vấn đề giải quyết câu hỏi: Những biến đổi bất thường của các hiện tượng khí hậu cực đoan ở Việt Nam có liên quan đến sự nóng lên toàn cầu hay không, và mối quan hệ đó được thể hiện thông qua sự dịch chuyển, biến đổi cường độ của các trung tâm khí áp quy mô lớn như thế nào.
  • Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
    • Đối tượng nghiên cứu: Các cực trị, cực đoan khí hậu gồm nhiệt độ cực đại tháng/năm ($TXx$), nhiệt độ cực tiểu tháng/năm ($TNn$), số ngày có nhiệt độ cực tiểu nhỏ hơn phân vị 10 ($TN10p$), số ngày có nhiệt độ cực đại lớn hơn phân vị 90 ($TX90p$), lượng mưa ngày cực đại tháng/năm ($RXx$); các hiện tượng khí hậu cực đoan (rét đậm, rét hại, nắng nóng, nắng nóng gay gắt, mưa lớn); nhiệt độ không khí bề mặt ($Ts$) và các trung tâm khí áp chính ảnh hưởng đến khu vực.
    • Phạm vi không gian: Toàn bộ lãnh thổ Việt Nam (phân chia thành 7 vùng khí hậu: B1 - Tây Bắc, B2 - Đông Bắc, B3 - Đồng bằng Bắc Bộ, B4 - Bắc Trung Bộ, N1 - Nam Trung Bộ, N2 - Tây Nguyên, N3 - Nam Bộ) và khu vực hoạt động của các trung tâm khí áp trong phạm vi tọa độ $50^\circ\text{S} - 70^\circ\text{N}$; $40^\circ\text{E} - 140^\circ\text{W}$.
    • Phạm vi thời gian: Chuỗi số liệu quan trắc khí tượng bề mặt và số liệu tái phân tích khí quyển giai đoạn 1961–2010; chuỗi chuẩn sai nhiệt độ toàn cầu giai đoạn 1880–2010; thời kỳ chuẩn tính toán phân vị là 1980–1999.

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Tổng quan tài liệu trong luận án được phân tích theo hai hướng nghiên cứu chính kết hợp với hướng nghiên cứu về tương tác hoàn lưu quy mô lớn:

  • Ảnh hưởng của BĐKH đến hoàn lưu khí quyển và các trung tâm khí áp:

    • Các nghiên cứu quốc tế ghi nhận sự gia tăng nhiệt độ bề mặt toàn cầu không đồng đều (IPCC, 2007; WMO, 2007; Hansen et al., 2010). Sự chênh lệch nhiệt độ lục địa - đại dương làm thay đổi trường khí áp mặt biển ($Pmsl$). Gong & Ho (2002) chỉ ra khí áp giảm khoảng $2\text{ hPa/thập kỷ}$ ở vĩ độ cao châu Á và Bắc Cực, trong khi cường độ trung tâm Áp cao Siberia ($40^\circ - 60^\circ\text{N}$; $70^\circ - 120^\circ\text{E}$) suy yếu rõ rệt từ những năm 1970 đến 1990 với xu thế giảm tuyến tính $-1{,}78\text{ hPa/thập kỷ}$ (số liệu NCAR) và $-2{,}15\text{ hPa/thập kỷ}$ (số liệu CRU).
    • Về Áp cao cận nhiệt đới Tây Bắc Thái Bình Dương (ACTBD), He & Gong (2002) cùng Zhou et al. (2009) khẳng định đường đẳng độ cao địa thế vị ($HGT$) 587 dam trên mực 500 hPa có xu hướng mở rộng và dịch chuyển về phía tây trong giai đoạn 1980–1999. Zhou & Wang (2008) chỉ ra hoàn lưu Hadley tăng cường độ trong giai đoạn 1954–2003. Hoạt động của gió mùa mùa đông Đông Á (EAWM) và gió mùa mùa hè (EASM, ISM, WNPSM) qua các chỉ số của Jhun & Lee (2004), Trenberth & Hurrell (1994), Liu et al. (2009), Qian & Qin (2008), Wang et al. (2001) cho thấy sự biến động phức tạp và mối liên hệ với hiện tượng ENSO.
    • Ở Việt Nam, Nguyễn Viết Lành (2007) phân tích sự tăng cường của áp cao Hoa Đông và ACTBD dẫn đến tăng nhiệt độ mùa đông; Vũ Thanh Hằng et al. (2010) giải thích sự suy giảm số ngày rét đậm, rét hại do suy yếu áp cao Siberia; Trần Quang Đức (2011) chỉ ra gió mùa mùa hè bắt đầu và kết thúc sớm hơn nhưng cường độ suy yếu; các công trình của Nguyễn Đức Ngữ (2002, 2005), Phạm Thị Thanh Hương (2002), Nguyễn Thị Hiền Thuận (2005) phân tích chi tiết ảnh hưởng của pha El Niño và La Niña đến gió mùa, frông lạnh và hoàn lưu khu vực.

  • Mức độ và xu thế biến đổi của các cực trị khí hậu:

    • Báo cáo SREX của IPCC (2012), Bulygina et al. (2007), Vincent et al. (2005), Mamgain et al. (2011), Matti et al. (2009), Jiang et al. (2010) ghi nhận xu thế tăng số ngày nóng, giảm số đêm lạnh ở nhiều khu vực trên thế giới.
    • Tại Việt Nam, các nghiên cứu của Nguyễn Đức Ngữ (2008, 2009), Nguyễn Trọng Hiệu et al. (2010, 2011), Phan Văn Tân et al. (2010), Hồ Thị Minh Hà & Phan Văn Tân (2009, 2011), Ngô Đức Thành et al. (2012), Hoàng Đức Cường (2013), Bộ Tài nguyên và Môi trường (2012) đều chỉ ra: nhiệt độ trung bình ($Ttb$) tăng $0{,}5 - 0{,}7^\circ\text{C}$ trong 50 năm; nhiệt độ cực tiểu ($Tn$) tăng nhanh hơn nhiệt độ cực đại ($Tx$); số ngày nắng nóng ($SNNN$) tăng, số ngày rét đậm ($SNR$), rét hại ($SNRH$) giảm; lượng mưa ngày cực đại ($RXx$) có xu thế tăng ở miền Trung và miền Nam nhưng có sự phân hóa phức tạp ở miền Bắc.

  • Khoảng trống luận án lựa chọn giải quyết: Phần lớn các nghiên cứu trong nước trước đó mới dừng lại ở việc thống kê chuỗi số liệu quan trắc trạm bề mặt để xác định xu thế biến đổi của các yếu tố cực trị, chưa làm rõ cơ chế tương quan không gian và định lượng giữa sự gia tăng nhiệt độ toàn cầu ($Ts$), sự biến đổi hoàn lưu của các trung tâm khí áp chính (Áp cao Siberia, ACTBD, Áp thấp Nam Á) với các cực trị khí hậu và ECEs trên từng vùng khí hậu của Việt Nam.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Cơ sở lý thuyết và các khái niệm cực trị, cực đoan khí hậu

Luận án phân biệt rõ hai khái niệm:

  • Đại lượng khí hậu cực trị: Đại lượng ngẫu nhiên có tập giá trị là các giá trị cực trị địa phương của biến khí quyển trong một quy mô thời gian xác định (ngày, tháng, năm).
    • Nhiệt độ cực tiểu tháng: $TNn = \min{Tn_1, Tn_2, \dots, Tn_n}$
    • Nhiệt độ cực tiểu tuyệt đối: $TN = \min{TNn_1, TNn_2, \dots, TNn_m}$
    • Nhiệt độ cực đại tháng: $TXx = \max{Tx_1, Tx_2, \dots, Tx_n}$
    • Nhiệt độ cực đại tuyệt đối: $TX = \max{TXx_1, TXx_2, \dots, TX_m}$
    • Lượng mưa ngày cực đại tháng: $RXx = \max{R_1, R_2, \dots, R_n}$
    • Lượng mưa ngày cực đại tuyệt đối: $Rx = \max{RXx_1, RXx_2, \dots, RX_m}$
  • Giá trị khí hậu cực đoan (cực đoan khí hậu): Trị số ngưỡng xác định dựa trên hàm phân bố xác suất hoặc phân vị thống kê ($x_q = x[F(x) = q]$). Chuỗi số liệu sắp xếp tăng dần $x_1 \le x_2 \le \dots \le x_n$, tính $p_i = 100(i - 0{,}5)/n$, tìm vị trí $j = [nq/100 + 0{,}5]$ và phần lẻ $f = nq/100 + 0{,}5 - j$ để xác định phân vị $x_q = (1-f)x_k + f x_{k+1}$.
  • Ngưỡng xác định các hiện tượng khí hậu cực đoan tại Việt Nam:
    • Rét đậm (RĐ): Nhiệt độ trung bình ngày $Ttb \le 15^\circ\text{C}$.
    • Rét hại (RH): Nhiệt độ trung bình ngày $Ttb \le 13^\circ\text{C}$.
    • Nắng nóng (NN): Nhiệt độ cực đại ngày $Tx \ge 35^\circ\text{C}$.
    • Nắng nóng gay gắt (NNGG): Nhiệt độ cực đại ngày $Tx \ge 37^\circ\text{C}$.
    • Mưa lớn (ML): Lượng mưa ngày $R \ge 50\text{ mm}$ (hoặc ngưỡng $R \ge 100\text{ mm}$).
Nhóm chỉ số / Hiện tượng Ký hiệu Định nghĩa / Đơn vị
Cực trị nhiệt độ $TXx$, $TNn$ Nhiệt độ cực đại, cực tiểu tháng/năm ($^\circ\text{C}$)
Cực đoan nhiệt độ theo phân vị $TX90p$, $TN10p$ Số ngày có $Tx > \text{phân vị } 90$, $Tn < \text{phân vị } 10$ (ngày)
Hiện tượng nhiệt độ cực đoan $SNNN$, $NNGG$ Số ngày nắng nóng ($Tx \ge 35^\circ\text{C}$), nắng nóng gay gắt ($Tx \ge 37^\circ\text{C}$)
Hiện tượng lạnh cực đoan $SNR$, $SNRH$ Số ngày rét đậm ($Ttb \le 15^\circ\text{C}$), rét hại ($Ttb \le 13^\circ\text{C}$)
Cực trị và cực đoan lượng mưa $RXx$, $Rx$, $SNML$ Lượng mưa ngày cực đại tháng/tuyệt đối ($\text{mm}$), số ngày mưa lớn $\ge 50\text{ mm}$

Phương pháp nghiên cứu

Luận án sử dụng các phương pháp phân tích định lượng thống kê chuyên ngành:

  1. Phương pháp xác định đặc trưng thống kê: Tính toán giá trị trung bình, chuẩn sai, giá trị lớn nhất, nhỏ nhất, các phân vị $5%$, $10%$, $90%$, $95%$ cho từng trạm, từng vùng khí hậu theo tháng, mùa và năm đối với thời kỳ cơ sở 1980–1999.
  2. Phương pháp phân tích xu thế: Xác định độ dốc xu thế biến đổi tuyến tính (đơn vị: $^\circ\text{C/thập kỷ}$, $\text{ngày/thập kỷ}$, $\text{mm/thập kỷ}$) cho các chuỗi số liệu 1961–2010.
  3. Phương pháp phân tích các trung tâm khí áp: Xác định vị trí tâm, cường độ, đường bao đẳng trị đặc trưng (như đường 1016 hPa, 1020 hPa ở mực mặt biển; đường 586–587 dam ở mực 500 hPa; đường 316 dam ở mực 700 hPa; đường 152 dam ở mực 850 hPa) qua các thập kỷ.
  4. Phương pháp phân tích ảnh hưởng của BĐKH toàn cầu: Thiết lập ma trận hệ số tương quan ($r$) giữa chuỗi nhiệt độ bề mặt toàn cầu ($Ts$), nhiệt độ các vùng chỉ số đại dương/khu vực ($V1, V2, V3$) và trường khí áp/địa thế vị ($Pmsl, HGT$) với các biến cực trị khí hậu Việt Nam; kiểm định mức ý nghĩa thống kê của hệ số tương quan theo tiêu chuẩn kiểm nghiệm thống kê (Phạm Thị Thanh Hương et al., 2012).

Nguồn tư liệu và dữ liệu

  • Số liệu trạm quan trắc mặt đất: Tập số liệu hàng ngày ($Tx, Tn, Ttb, R$) tại 69 trạm khí tượng đại diện cho 7 vùng khí hậu Việt Nam giai đoạn 1961–2010 (các trạm phía Nam chủ yếu từ năm 1976–2010), được kế thừa và bổ sung từ Đề tài cấp Nhà nước mã số KC08.29/06-10 do GS. Phan Văn Tân làm chủ nhiệm. Số liệu đã được kiểm tra, xử lý sai số thô và sai số hệ thống.
  • Số liệu tái phân tích khí quyển: Bộ số liệu tái phân tích trung bình tháng của NCEP/NCAR giai đoạn 1961–2010 có độ phân giải không gian $2{,}0^\circ \times 2{,}0^\circ$ kinh - vĩ trên toàn cầu cho các trường: khí áp mặt biển ($Pmsl$), nhiệt độ bề mặt ($Ts$), độ cao địa thế vị ($HGT$) và gió kinh hướng, vĩ hướng ($U, V$) tại các mực 1000, 850, 700, 500, 300, 200 hPa.
  • Số liệu chỉ số khí hậu toàn cầu: Chuỗi chuẩn sai nhiệt độ không khí bề mặt trung bình toàn cầu và các khu vực giai đoạn 1880–2010 từ Cục Quản lý Khí quyển và Đại dương Quốc gia Hoa Kỳ (NOAA).

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan về biến đổi của các cực trị khí hậu và hiện tượng khí hậu cực đoan

Chương 1 hệ thống hóa cơ sở lý luận về cực trị và cực đoan khí hậu, đồng thời tổng hợp các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước liên quan đến hai vấn đề cốt lõi:

  • Mối liên hệ giữa BĐKH toàn cầu với sự thay đổi của các hệ thống hoàn lưu quy mô lớn như hoàn lưu Hadley, gió mùa Đông Á, dao động Bắc Cực ($AO$), dao động Nam ($SO/ENSO$) và các trung tâm khí áp thường trực/bán thường trực (Áp cao Siberia, Áp cao Tây Bắc Thái Bình Dương, Áp thấp Aleut, Áp thấp Nam Á).
  • Xu thế biến đổi của các chỉ số cực trị nhiệt độ, lượng mưa, tốc độ gió và các hiện tượng thời tiết cực đoan (nắng nóng, rét đậm, rét hại, mưa lớn, bão) trên thế giới, khu vực châu Á và lãnh thổ Việt Nam. Chương 1 làm nổi bật khoảng trống: các nghiên cứu tại Việt Nam chưa gắn kết định lượng các thay đổi cực trị với sự dịch chuyển hoàn lưu quy mô hành tinh.

Chương 2: Số liệu và phương pháp nghiên cứu

Chương 2 trình bày chi tiết về:

  • Quy trình thu thập, xử lý và chuẩn hóa chuỗi số liệu quan trắc tại 69 trạm khí tượng trên 7 vùng khí hậu Việt Nam giai đoạn 1961–2010.
  • Khai thác nguồn dữ liệu tái phân tích toàn cầu NCEP/NCAR độ phân giải $2{,}0^\circ \times 2{,}0^\circ$ và dữ liệu chỉ số nhiệt độ bề mặt từ NOAA.
  • Các thuật toán xác định phân vị thống kê, công thức tính toán các giá trị cực trị tháng/năm ($TXx, TNn, RXx, Rx$), các chỉ số phân vị ($TX90p, TN10p$) và các tiêu chí phân loại hiện tượng cực đoan ($NN, NNGG, RĐ, RH, ML$).
  • Phương pháp phân tích trường khí áp synop, xác định tọa độ và cường độ các trung tâm khí áp theo thập kỷ; phương pháp tính toán hệ số tương quan không gian và tương quan chuỗi thời gian giữa các trường động lực học khí quyển với các cực trị khí hậu.

Chương 3: Biến đổi của một số trung tâm khí áp, cực trị khí hậu và hiện tượng khí hậu cực đoan ở Việt Nam

Chương 3 tập trung phân tích thực trạng diễn biến của các hệ thống khí áp và các yếu tố cực đoan tại Việt Nam trong giai đoạn 1961–2010:

  • Biến đổi các trung tâm khí áp:
    • Áp cao Siberia: Cường độ trong mùa đông suy giảm rõ nét; phạm vi đường đẳng áp 1016 hPa trung bình thập kỷ có xu hướng thu hẹp dần lên phía bắc.
    • Áp cao Thái Bình Dương (ACTBD): Cường độ có xu thế gia tăng; đường đẳng độ cao địa thế vị 586–586 dam ở mực 500 hPa và đường đẳng áp 1020 hPa ở mực mặt biển mở rộng và dịch chuyển mạnh về phía tây trong các tháng mùa hè.
  • Biến đổi cực trị và hiện tượng cực đoan tại Việt Nam:
    • Nhiệt độ cực tiểu ($TNn, TN10p$): $TNn$ có xu thế tăng mạnh trên phạm vi cả nước; số ngày có nhiệt độ cực tiểu thấp hơn phân vị 10 ($TN10p$) giảm rõ rệt.
    • Nhiệt độ cực đại ($TXx, TX90p$): $TXx$ có xu thế tăng nhẹ ở hầu hết các vùng; số ngày có nhiệt độ cực đại vượt phân vị 90 ($TX90p$) tăng lên.
    • Hiện tượng nắng nóng ($SNNN, NNGG$): Số ngày nắng nóng và nắng nóng gay gắt tăng ở hầu hết các vùng khí hậu, tập trung cao nhất tại vùng Bắc Trung Bộ (B4) và Tây Bắc (B1). Chuẩn sai $SNNN$ các thập kỷ gần đây có xu thế dương áp đảo.
    • Hiện tượng rét đậm, rét hại ($SNR, SNRH$): Số ngày rét đậm và rét hại trung bình năm có xu thế giảm mạnh ở cả 4 vùng khí hậu phía Bắc (B1, B2, B3, B4) với xu thế giảm rõ rệt theo từng thập kỷ.
    • Lượng mưa cực đại ($RXx$) và số ngày mưa lớn ($SNML$): $RXx$ và số ngày mưa lớn $\ge 50\text{ mm}$, $\ge 100\text{ mm}$ có xu thế tăng ở khu vực Trung Bộ (B4, N1) và Tây Nguyên (N2), trong khi tại các vùng phía Bắc có sự biến động phức tạp và phân hóa giữa các trạm.

Chương 4: Mối quan hệ giữa biến đổi khí hậu toàn cầu và một số cực trị khí hậu, hiện tượng khí hậu cực đoan ở Việt Nam

Chương 4 thiết lập các mối liên hệ định lượng giữa các yếu tố quy mô lớn với các cực trị khí hậu tại Việt Nam:

  • Ảnh hưởng của nhiệt độ bề mặt toàn cầu ($Ts$ toàn cầu): Thiết lập ma trận tương quan giữa chuỗi chuẩn sai nhiệt độ toàn cầu với $TXx$, $TNn$, $SNNN$, $SNR$ trên 7 vùng khí hậu. Tương quan dương có ý nghĩa thống kê xuất hiện phổ biến giữa $Ts$ toàn cầu với $TXx, TNn, SNNN$, trong khi tương quan âm chặt chẽ xuất hiện với số ngày rét đậm ($SNR$).
  • Ảnh hưởng của nhiệt độ bề mặt theo khu vực: Phân tích ảnh hưởng của nhiệt độ tại 3 khu vực xác định:
    • Vùng V1 ($0^\circ - 15^\circ\text{N}$; $100^\circ - 120^\circ\text{E}$ - Biển Đông và lân cận).
    • Vùng V2 ($10^\circ\text{S} - 10^\circ\text{N}$; $60^\circ - 100^\circ\text{E}$ - Bắc Ấn Độ Dương).
    • Vùng V3 ($15^\circ - 40^\circ\text{N}$; $100^\circ - 120^\circ\text{E}$ - Đông Á/Nam Trung Quốc).
    • Nhiệt độ bề mặt vùng V1 và V2 có tương quan thuận rõ rệt với $TXx$ và $SNNN$ tại miền Trung và Nam Bộ; nhiệt độ vùng V3 có mối tương quan nghịch chặt chẽ với $SNR$ và tương quan thuận với $TNn$ ở miền Bắc.
  • Ảnh hưởng của trường khí áp và độ cao địa thế vị:
    • Tương quan giữa trường khí áp mặt biển ($Pmsl$), trường $HGT$ các mực 850, 700, 500 hPa tại các vùng V4, V5, V6, V7, V8, V9, V10 với các cực trị nhiệt độ và mưa.
    • Sự tăng cao của $HGT$ mực 500 hPa khu vực Tây Bắc Thái Bình Dương liên quan trực tiếp đến sự gia tăng $TXx$ và số ngày nắng nóng vùng B4. Sự biến đổi của $Pmsl$ vùng lục địa Á - Âu (khu vực Siberia - V9) chi phối trực tiếp đến $TNn$ và số ngày rét đậm vùng B2, B3 trong tháng 1 và tháng 2.

Kết quả và những đóng góp mới

  • Những đóng góp mới của luận án:
    1. Xác định được sự biến đổi về cường độ và phạm vi hoạt động của các trung tâm khí áp chính có vai trò quan trọng đối với điều kiện thời tiết và sự hình thành khí hậu Việt Nam (sự suy yếu của Áp cao Siberia, sự tăng cường và lấn tây của Áp cao cận nhiệt đới Tây Bắc Thái Bình Dương).
    2. Xác định mối liên hệ định lượng giữa sự biến đổi của một số cực trị khí hậu và hiện tượng khí hậu cực đoan trên các vùng khí hậu Việt Nam với sự nóng lên toàn cầu và nền nhiệt độ bề mặt các vùng biển lân cận.
    3. Đưa ra được các lý giải mang tính vật lý - hoàn lưu về tác động của BĐKH toàn cầu đến sự gia tăng các hiện tượng nắng nóng, suy giảm các đợt rét đậm rét hại và sự phân hóa lượng mưa cực đại tại Việt Nam.
  • Kiến nghị và giải pháp đề xuất:
    • Đưa các chỉ số biến đổi hoàn lưu của các trung tâm khí áp lớn (như $HGT$ 586 dam mực 500 hPa, $Pmsl$ vùng Siberia) vào các mô hình thống kê và mô hình số trị phục vụ dự báo khí hậu mùa, dự báo sớm các đợt nắng nóng gay gắt và rét đậm, rét hại diện rộng.
    • Ứng dụng các kết quả định lượng về xu thế cực trị khí hậu để cập nhật các kịch bản BĐKH và nước biển dâng chi tiết cho 7 vùng khí hậu của Việt Nam.
    • Cung cấp cơ sở khoa học phục vụ công tác quy hoạch phát triển kinh tế - xã hội, thiết kế công trình thủy lợi, giao thông và xây dựng các phương án phòng tránh, giảm nhẹ rủi ro thiên tai khí tượng.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế:
    • Chuỗi số liệu quan trắc tại một số trạm khí tượng phía Nam (như Đà Nẵng, Trà My, Quảng Ngãi, Ba Tơ, Phú Quý, Ayunpa, Đắk Nông, Bảo Lộc, Phú Quốc, Cần Thơ, Trường Sa, Côn Đảo) chỉ bắt đầu đồng bộ từ sau năm 1975/1976, gây ra sự chênh lệch về độ dài chuỗi thống kê so với các trạm phía Bắc (bắt đầu từ 1961).
    • Nguồn số liệu tái phân tích NCEP/NCAR sử dụng độ phân giải $2{,}0^\circ \times 2{,}0^\circ$, còn tương đối thô để mô tả chi tiết các tương tác hoàn lưu vi mô tại các khu vực có địa hình chia cắt phức tạp.
  • Hướng nghiên cứu tiếp:
    • Ứng dụng các bộ số liệu tái phân tích khí quyển thế hệ mới có độ phân giải không gian và thời gian cao hơn (như ERA-Interim, ERA5, NCEP-CFSR).
    • Kết hợp phương pháp thống kê tương quan với các mô hình động lực học khí hậu khu vực (RCMs) để mô phỏng, dự tính chi tiết sự thay đổi của các cực trị khí hậu Việt Nam trong tương lai theo các kịch bản phát thải mới của IPCC.

Giá trị tham khảo

  • Đối tượng thụ hưởng:
    • Nghiên cứu sinh, học viên cao học, sinh viên: Chuyên ngành Khí tượng học, Khí hậu học, Thủy văn, Biến đổi khí hậu, Địa lý tự nhiên.
    • Giảng viên, nhà khoa học: Làm tài liệu tham khảo chuyên sâu về phương pháp luận xử lý chuỗi số liệu cực trị khí hậu, phân tích trường synop và kỹ thuật đánh giá tương quan hoàn lưu khí quyển.
    • Cơ quan dự báo và quản lý nhà nước: Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Quốc gia, Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Biến đổi khí hậu, Cục Biến đổi khí hậu, các cơ quan ban ngành phụ trách quy hoạch thích ứng BĐKH và phòng chống thiên tai.
  • Nội dung đáng tham khảo nhất:
    • Khung phương pháp chuẩn xác định các chỉ số cực trị theo ngưỡng tuyệt đối và ngưỡng phân vị thống kê ($TN10, TX90, RX95$).
    • Bản đồ phân bố không gian và chuỗi số liệu xu thế biến đổi của 69 trạm khí tượng tại 7 vùng khí hậu Việt Nam giai đoạn 1961–2010.
    • Bộ bản đồ phân tích tương quan giữa các trường khí áp ($Pmsl$), địa thế vị ($HGT$) với các cực trị thời tiết tại Việt Nam.

Câu hỏi thường gặp

1. Luận án xác định các hiện tượng thời tiết cực đoan nhiệt độ và mưa ở Việt Nam dựa trên những tiêu chí nào?

Luận án áp dụng các tiêu chí cụ thể:

  • Hiện tượng rét đậm khi nhiệt độ trung bình ngày $Ttb \le 15^\circ\text{C}$; rét hại khi $Ttb \le 13^\circ\text{C}$.
  • Hiện tượng nắng nóng khi nhiệt độ cực đại ngày $Tx \ge 35^\circ\text{C}$; nắng nóng gay gắt khi $Tx \ge 37^\circ\text{C}$.
  • Hiện tượng mưa lớn khi lượng mưa tích lũy trong 24 giờ $R \ge 50\text{ mm}$ (hoặc ngưỡng mở rộng $R \ge 100\text{ mm}$).
  • Các chỉ số cực đoan theo phân vị gồm: $TX90p$ (số ngày có $Tx$ lớn hơn phân vị 90) và $TN10p$ (số ngày có $Tn$ nhỏ hơn phân vị 10), được xác định dựa trên thời kỳ chuẩn 1980–1999.

2. Sự biến đổi của Áp cao Siberia trong giai đoạn nghiên cứu được ghi nhận như thế nào và tác động gì đến miền Bắc Việt Nam?

Cường độ trung tâm Áp cao Siberia trong mùa đông (tháng 1, 2, 3) suy yếu rõ rệt từ những năm 1970 đến 1990 với xu thế giảm tuyến tính từ $-1{,}78\text{ hPa/thập kỷ}$ (theo số liệu NCAR) đến $-2{,}15\text{ hPa/thập kỷ}$ (theo số liệu CRU). Cùng với đó, đường đẳng áp 1016 hPa trung bình có xu hướng thu hẹp phạm vi hoạt động về phía bắc. Sự suy giảm cường độ này tương quan thuận với sự gia tăng nhiệt độ cực tiểu ($TNn$) và dẫn đến sự sụt giảm rõ rệt của số ngày rét đậm ($SNR$), số ngày rét hại ($SNRH$) tại 4 vùng khí hậu phía Bắc (B1, B2, B3, B4).

3. Áp cao cận nhiệt đới Tây Bắc Thái Bình Dương (ACTBD) thay đổi ra sao và ảnh hưởng như thế nào đến cực trị nhiệt độ ở Việt Nam?

Qua các thập kỷ, ACTBD có xu thế mạnh lên, mở rộng quy mô và dịch chuyển về phía tây. Thể hiện rõ nhất là sự dịch chuyển của đường đẳng độ cao địa thế vị 586–587 dam trên mực 500 hPa và đường đẳng áp 1020 hPa trên mực mặt biển trong các tháng mùa hè. Sự lấn tây của rìa tây Áp cao Thái Bình Dương (RTBD) kết hợp với hoàn lưu gió mùa tạo điều kiện cho hiệu ứng phơn và bức xạ gia tăng, làm gia tăng nhiệt độ cực đại tháng ($TXx$), số ngày nắng nóng ($SNNN$) và nắng nóng gay gắt ($NNGG$), đặc biệt rõ rệt tại vùng Bắc Trung Bộ (B4) và Tây Nguyên (N2).

4. Luận án ghi nhận sự khác biệt nào giữa xu thế biến đổi của nhiệt độ cực tiểu ($Tn$) và nhiệt độ cực đại ($Tx$) tại Việt Nam?

Trong giai đoạn 1961–2010, nhiệt độ cực tiểu ($Tn, TNn$) có tốc độ tăng nhanh và rõ nét hơn so với nhiệt độ cực đại ($Tx, TXx$) ở hầu hết các vùng khí hậu. Sự gia tăng mạnh mẽ của nhiệt độ cực tiểu dẫn đến xu thế giảm của biên độ nhiệt độ ngày, đồng thời làm số ngày có nhiệt độ cực tiểu thấp ($TN10p$) giảm mạnh. Trong khi đó, nhiệt độ cực đại ($Tx$) tăng chậm hơn hoặc ít biến đổi ở một số khu vực có nền nhiệt cao sẵn có, nhưng các chỉ số về tần suất xuất hiện nắng nóng ($SNNN$) vẫn có xu thế gia tăng.

5. Những vùng chỉ số nhiệt độ và khí áp nào được thiết lập để đánh giá tương quan với khí hậu Việt Nam?

Luận án khoanh vùng các khu vực khí quyển và đại dương trọng điểm:

  • Các vùng nhiệt độ bề mặt: Vùng V1 ($0^\circ - 15^\circ\text{N}$; $100^\circ - 120^\circ\text{E}$), Vùng V2 ($10^\circ\text{S} - 10^\circ\text{N}$; $60^\circ - 100^\circ\text{E}$), Vùng V3 ($15^\circ - 40^\circ\text{N}$; $100^\circ - 120^\circ\text{E}$).
  • Các vùng trường khí áp mặt biển và địa thế vị: Vùng Áp cao Siberia (V9: $40^\circ - 60^\circ\text{N}$; $70^\circ - 120^\circ\text{E}$), vùng rìa tây Thái Bình Dương (V4, V5, V6, V7, V8 ở các mực 850, 700, 500 hPa) và vùng đối lưu quy mô lớn V10 để tính toán tương quan trực tiếp với chuỗi số liệu $TXx, TNn, SNNN, SNR, RXx$ trên từng vùng khí hậu Việt Nam.

Kết luận

Luận án tiến sĩ của tác giả Chu Thị Thu Hường đã thực hiện phân tích định lượng toàn diện về thực trạng và xu thế biến đổi của các cực trị khí hậu và hiện tượng khí hậu cực đoan trên 7 vùng khí hậu Việt Nam giai đoạn 1961–2010 dựa trên chuỗi số liệu quan trắc 69 trạm và số liệu tái phân tích toàn cầu NCEP/NCAR. Công trình đã làm sáng tỏ mối liên hệ nhân quả mang tính hoàn lưu khí quyển giữa sự nóng lên toàn cầu với sự suy yếu của Áp cao Siberia và sự lấn tây của Áp cao cận nhiệt đới Tây Bắc Thái Bình Dương, qua đó lý giải sự suy giảm của các đợt rét đậm rét hại và sự gia tăng của các đợt nắng nóng gay gắt tại Việt Nam. Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học xác thực cho công tác nâng cao chất lượng dự báo khí hậu mùa, cập nhật kịch bản biến đổi khí hậu và xây dựng các chính sách phòng tránh, giảm nhẹ rủi ro thiên tai.