CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Tổng quan chung về tác động của BĐKH đến các lưu vực sông Trong hầu hết các tuyên bố, thỏa thuận ở cả bình diện quốc tế và quốc gia, BĐKH được coi là một trong những thách thức lớn nhất của con người trong thế kỷ 21. BĐKH đã và đang gây ra những tác động bất lợi đến mọi mặt đời sống xã hội, môi trường và hệ sinh thái. Đối với Việt Nam, Ngân hàng Phát triển Châu Á, Ngân hàng Thế giới đều xếp Việt Nam vào nhóm các nước có nguy cơ cao dễ bị tổn thương do BĐKH và nước biển dâng.
Các lĩnh vực bị tác động nhiều nhất đó là nguồn tài nguyên nước, nông nghiệp, hệ thống cơ sở hạ tầng do gia tăng tai biến thiên tai như bão, lũ, v.v… Cho đến nay, đã có khá nhiều nghiên cứu đánh giá tác động của BĐKH đến nguồn tài nguyên nước, chế độ dòng chảy, cực trị mưa lũ, v.v… ở nhiều cấp độ từ phạm vi khu vực đến phạm vi lưu vực sông. Các nghiên cứu điển hình ở bình diện quốc tế và trong nước được tổng quan sau đây: 1. Tình hình nghiên cứu về biến đổi các đặc trưng thủy văn, dòng chảy của lưu vực sông trong bối cảnh BĐKH 1. Các nghiên cứu trên thế giới Các nghiên cứu điển hình đánh giá tác động cuả BĐKH đến chế độ dòng chảy, chế độ thủy văn trước hết phải kể đến các Báo cáo chuyên ngành của Ban Liên chính phủ về BĐKH (IPCC) các thời kỳ 2007 và 2013 [1], [2].
Đây là các báo báo có tính chất bản lề, làm cơ sở để hoạch định các chính sách phát triển cũng như hỗ trợ quá trình ra quyết định, chiến lược thích ứng với BĐKH ở phạm vi toàn cầu. Các báo cáo của IPCC đã tập trung làm rõ các tác động của BĐKH ở quy mô khu vực (ví dụ: khu vực Châu Nam Á, Đông Nam Á, Nam Mỹ v.v…) hay ở phạm vi các lưu vực sông lớn chảy qua nhiều quốc gia (ví dụ: sông Mê-kông, sông Trường Giang, sông Amazon, v. IPCC đã đánh giá được các biến đổi đáng kể về các đặc trưng thủy văn, chế độ dòng chảy cho các khu vực này và có nhận định chung là cơ chế dòng chảy sẽ 5 càng trở nên khác biệt với xu thế gia tăng dòng chảy lũ trong mùa mưa và, ngược lại, tình trạng hạn hán có xu hướng trầm trọng hơn trong mùa khô. Đánh giá tác động của BĐKH đến các đặc trưng thủy văn, chế độ dòng chảy ở phạm vi lưu vực sông cũng được tiến hành song song với các nghiên cứu của IPCC.
Trong số đó phải kể đến các nghiên cứu tiêu biểu như sau : Nghiên cứu của Jason và nnk [7] về đánh giá tác động của BĐKH đến chế độ thủy văn ở lưu vực sông Churchill-Nelson, Canada. Bằng cách sử dụng phép thử Mann- Kendall, nghiên cứu đã xác định được mức độ ảnh hưởng của khí hậu đến lưu vực sông và sử dụng để nâng cao nhận thức trong tương lai đối với các chiến lược quy hoạch và quản lý hệ thống tài nguyên nước. Nghiên cứu của Menzel và Burger [8] về xây dựng kịch bản BĐKH và tác động đến dòng chảy cho lưu vực sông Mudle, CHLB Đức. Phương pháp chi tiết hóa thống kê đã được sử dụng để hiệu chỉnh các kết quả mô phỏng bởi mô hình khí hậu (ECHAM4/OPYC3) sau đó sử dụng làm đầu vào cho mô hình thủy văn để mô phỏng dòng chảy.
Kết quả cho thấy gia tăng nhiệt độ cùng với xu thế giảm lượng mưa ở khu vực nghiên cứu sẽ dẫn đến suy giảm khá mạnh dòng chảy trong 100 năm tới. Nghiên cứu cũng được xem là một đóng góp quan trọng cho các nghiên cứu về tác động của BĐKH đến dòng chảy. Đồng thời, nó cũng chỉ ra được những thiếu sót hiện tại và những hạn chế của mô hình khí hậu. Takara và nnk [9] đã phân tích tác động tiềm tàng của BĐKH đối với nguồn tài nguyên nước khu vực Tokyo ở lưu vực sông Tone sử dụng kết quả mô phỏng khí hậu bởi mô hình có độ phân giải siêu cao (ô lưới 20 km), phiên bản MRI-AGCM3.1S của Viện nghiên cứu khí tượng (MRI), Cơ quan khí tượng thuỷ văn Nhật Bản (JMA).
Các tác giả mới chỉ phân tích cho hai giai đoạn khí hậu 1979-1998 và 2075-2094 để xác định thay đổi về lượng mưa ở lưu vực, kết quả cho thấy lượng mưa hàng năm dự kiến sẽ tăng 4,2% trong tương lai; nhưng chỉ số hạn hán lại cho thấy tình trạng hạn hán sẽ trở nên khá nghiêm trọng. Tiếp sau đó, Tachikawa và nnk [10] đã đánh giá tác động của BĐKH đối với dòng chảy các lưu vực sông ở Nhật Bản cũng dựa trên mô phỏng khí hậu bởi mô hình có 6 độ phân giải siêu cao cho các thời kỳ khí hậu hiện tại (1979-2003), tương lai gần (2015-2039) và tương lai (2075-2099). Kết quả nghiên cứu cho thấy rõ biến động của dòng chảy theo cả không gian và thời gian, đặc biệt biến động mạnh ở thời kỳ khí hậu tương lai. Tương tự với nghiên cứu của Tachikawa và nnk [10], Sato và nnk [11] cũng áp dụng đánh giá tác động của BĐKH đến một số lưu vực sông ở Nhật Bản sử dụng mô hình khí hậu có độ phân giải siêu cao, nhưng phân tích cho hai thời kỳ: khí hậu hiện tại (1980-1999) và khí hậu trong tương lai (2080-2099).
Điểm khác chủ yếu của nghiên cứu này đó là so sánh kết quả mô phỏng dòng chảy dựa trên các phiên bản khác nhau của mô hình khí hậu. Nghiên cứu cho thấy phiên bản mới nhất (MRI-AGCM3.2S) cho kết quả mô phỏng thủy văn tốt hơn so với phiên bản trước đó (MRI- AGCM3. Ngay cả khi lượng lượng mưa không thay đổi nhiều trong tương lai, dòng chảy vẫn sẽ thay đổi đáng kể khi nhiệt độ không khí tăng và sự bốc hơi nước tăng lên. Miền Bắc Nhật Bản được dự báo sẽ chịu tác động nặng nề hơn các khu vực còn lại.
Nghiên cứu của Cheiw và nnk [12] về mô hình hóa dòng chảy ứng với các kịch bản về BĐKH cho lưu vực sông ở Australia. Nghiên cứu đã chỉ ra sự thay đổi lượng mưa là yếu tố chính tác động đến dòng chảy. Đối với các lưu vực ở khu vực ôn đới, tỷ lệ thay đổi về dòng chảy có thể gấp 2 lần thay đổi về lượng mưa; trong khi ở các lưu vực với hệ số dòng chảy thấp, tỷ lệ này có thể lên đến hơn 4 lần. Nghiên cứu cũng cho thấy tác động của BĐKH đến sự bốc hơi là tương đối nhỏ so với sự thay đổi về dòng chảy.
Trong khu vực Đông Nam Á, một số nghiên cứu tiêu biểu về tác động của BĐKH đến cơ chế dòng chảy cũng đã được thực hiện, có thể kể đến những nghiên cứu tiêu biểu sau: Kiem và nnk [13] nghiên cứu ảnh hưởng của BĐKH đến tài nguyên nước lưu vực sông Mê-Kông. Các tác giả dựa vào mô phỏng khí hậu cho lưu vực sông Mê Công trong tương lai (2080-2099) sử dụng mô hình khí hậu phiên bản MRI-AGCM3.1S và dự báo mưa bình quân lưu vực tăng khoảng 4.2%; nhiệt độ tăng khoảng 2. Đánh 7 giá về tác động của BĐKH cho thấy tất cả các tiểu vùng sông Mê-Kông sẽ gia tăng số ngày ẩm ướt, cường độ và tần suất của các sự kiện cực đoan cũng sẽ tăng lên làm tăng nguy cơ lũ lụt, nhưng có khả năng hạn hán sẽ giảm. Ảnh hưởng của BĐKH đối với dòng chảy sông ở lưu vực sông Chao Phraya ở Thái Lan được phân tích bằng cách phương pháp kết hợp dữ liệu dự báo mưa trong tương lai và mô hình dòng chảy phân tán.
Bộ dữ liệu được sử dụng là mô hình khí hậu MRI-AGCM3.1S cho các giai đoạn khí hậu hiện tại (1979-2003), tương lai gần (2015- 2039), và tương lai (2075-2099). Các kết quả chính về dự báo dòng chảy như sau: Biến đổi rõ ràng về lưu lượng lũ, kiệt và biến động mạnh nhất ở giai đoạn khí hậu tương lai. Một nghiên cứu khá điển hình của Dương và nnk [17] đã xác định biến động dòng chảy cho toàn bộ bán đảo Đông Dương ở các giai đoạn khí hậu hiện nay (1979- 2008), khí hậu tương lai gần (2015-2044), và khí hậu tương lai (2075-2104). Số liệu sử dụng là mô hình khí hậu có độ phân giải siêu cao phiên bản (MRI-AGCM3.
Đánh giá biến động dòng chảy trong khu vực bán đảo Đông Dương do tác động của BĐKH được phân tích bằng cách so sánh mô phỏng dòng chảy ở các giai đoạn khí hậu khác nhau. Kết quả cho thấy sự thay đổi của dòng chảy trung bình, lớn nhất và nhỏ nhất nhiều năm, mức độ thay đổi khác nhau theo vị trí. Các khu vực được dự báo có biến động lớn về dòng chảy gồm có: lưu vực sông Irrawaddy (Myanma), lưu vực sông Hồng và một phần của lưu vực sông Mê Kông. Các nghiên cứu ở Việt Nam Tiếp nhận các kiến thức mới về BĐKH và tác động của BĐKH, Việt Nam luôn xác định là một trong các quốc gia trên thế giới chịu tác động nhiều nhất của BĐKH đã chủ động có những tiếp cận và thực hiện nhiều chương trình nghiên cứu nhằm đưa ra các giải pháp giảm nhẹ và ứng phó với BĐKH trên các quy mô khác nhau.
Các nghiên cứu đã tập trung đánh giá tác động của BĐKH đến cơ chế dòng chảy, đặc trưng thủy văn cho các lưu vực sông chính như: Cũng ở lưu vực sông Mê-Kông, Raghavan và nnk [14] đã đánh giá biến động dòng chảy cho thượng nguồn sông Sê San. Nghiên cứu đã sử dụng mô hình khí hậu khu 8 vực với độ phân giải 30 km để ước lượng các yếu tố khí tượng sau đó được sử dụng làm đầu vào cho mô hình thủy văn để xác định dòng chảy trong điều kiện khí hậu thay đổi theo kịch bản phát thải khí nhà kính A2 trong tương lai. Các lưu vực sông Dakbla và Poko đã được xem xét đánh giá. Nghiên cứu chỉ xét các giai đoạn khí hậu 1991-2000, được sử dụng làm cơ sở và giai đoạn khí hậu 2091-2100, được chọn cho tương lai.
Kết quả mô phỏng dòng chảy (trung bình tháng) trong tương lai chỉ ra rằng, đối với cả hai lưu vực sông Dakbla và Poko, dòng chảy có xu thế tăng lên, đặc biệt là trong mùa mưa. Lưu vực sông Dakbla cho thấy sự gia tăng đáng kể dòng chảy khi so sánh với lưu vực sông Poko. Nam và nnk [4] đã thực hiện đánh giá tác động của BĐKH cho thượng nguồn sông Thu Bồn. Nghiên cứu đã xác định sơ bộ về biến đổi dòng chảy trong các giai đoạn trung hạn và dài hạn do BĐKH gây ra.