Tổng quan nghiên cứu

Biến đổi khí hậu (BĐKH) đã và đang gây ra những tác động sâu rộng đến các yếu tố và hiện tượng khí hậu cực đoan trên toàn cầu, trong đó Việt Nam là một trong những quốc gia chịu ảnh hưởng nặng nề. Theo báo cáo của Bộ Tài nguyên và Môi trường (TNMT) giai đoạn 2007-2016, Việt Nam đứng thứ 5 về chỉ số rủi ro khí hậu toàn cầu và thứ 8 về chỉ số rủi ro khí hậu dài hạn. Các hiện tượng khí hậu cực đoan như nắng nóng, mưa lớn, rét đậm, hạn hán, xâm nhập mặn diễn ra ngày càng bất thường và với tần suất gia tăng trên khắp lãnh thổ Việt Nam. Ví dụ, đợt nắng nóng năm 2019 tại Hà Tĩnh ghi nhận nhiệt độ lên tới 43,4 ºC, mức cao nhất trong lịch sử quan trắc của Việt Nam.

Mục tiêu nghiên cứu nhằm xác định phân phối và tần suất lặp lại của một số yếu tố và hiện tượng khí hậu cực đoan trên toàn quốc trong giai đoạn 1961-2018, đồng thời đánh giá tác động tiềm tàng của các hiện tượng này đến các lĩnh vực kinh tế - xã hội như xây dựng, nông nghiệp và y tế. Nghiên cứu sử dụng dữ liệu quan trắc từ 95 trạm khí tượng SYNOP đại diện cho 7 vùng khí hậu chính của Việt Nam, đảm bảo tính liên tục và chất lượng dữ liệu. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc hỗ trợ dự báo, hoạch định chính sách và xây dựng các giải pháp giảm nhẹ, thích ứng với BĐKH, góp phần nâng cao khả năng chống chịu của các ngành kinh tế trước các hiện tượng khí hậu cực đoan ngày càng gia tăng.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên lý thuyết giá trị cực đoan (Extreme Value Theory - EVT) để phân tích các yếu tố và hiện tượng khí hậu cực đoan. EVT cho phép mô hình hóa phân phối xác suất của các giá trị cực trị trong chuỗi dữ liệu khí hậu, giúp ước tính tần suất và mức độ xuất hiện của các sự kiện hiếm gặp như mưa lớn, nắng nóng gay gắt, rét đậm. Hai mô hình phân phối chính được sử dụng là phân phối giá trị cực đoan suy rộng (Generalized Extreme Value distribution - GEV) và phân phối suy rộng Pareto (Generalized Pareto distribution - GP).

Ngoài ra, nghiên cứu áp dụng các chỉ số khí hậu cực đoan tiêu chuẩn của IPCC và ETCCDI, bao gồm 21 chỉ số liên quan đến nhiệt độ và lượng mưa, như TXx (nhiệt độ ngày ấm nhất), TNn (nhiệt độ đêm lạnh nhất), RX1day (lượng mưa ngày lớn nhất), SU35 (số ngày nhiệt độ cực đại trên 35ºC), cùng các chỉ số về hiện tượng rét đậm, rét hại, nắng nóng diện rộng và cục bộ. Khung lý thuyết còn bao gồm phân vùng khí hậu Việt Nam theo 7 vùng chính để phân tích không gian phân bố các hiện tượng khí hậu cực đoan.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính là bộ số liệu quan trắc khí tượng bề mặt của 181 trạm SYNOP trong giai đoạn 1961-2018, trong đó lựa chọn 95 trạm có dữ liệu liên tục, chất lượng tốt và đại diện cho các vùng khí hậu. Dữ liệu được kiểm tra và xử lý chất lượng bằng phần mềm Climpact2, loại bỏ các giá trị ngoại lai và sai số thô, đảm bảo tính đồng nhất và độ tin cậy của chuỗi số liệu.

Phân tích xu thế sử dụng phương pháp hồi quy tuyến tính và kiểm định phi tham số Mann-Kendall để đánh giá sự biến đổi theo thời gian của các chỉ số khí hậu cực đoan với mức ý nghĩa thống kê 0,05. Phương pháp phân tích tần suất lặp lại dựa trên mô hình phân phối GEV và GP, ước tính giá trị lặp lại ứng với các chu kỳ 2, 5, 10, 20 và 50 năm. Quá trình phân tích được thực hiện trên toàn bộ lãnh thổ Việt Nam và từng vùng khí hậu, nhằm xác định đặc điểm phân phối và tần suất lặp lại của các yếu tố và hiện tượng khí hậu cực đoan.

Thời gian nghiên cứu tập trung vào giai đoạn 1961-2018, phù hợp với độ dài chuỗi số liệu quan trắc và đảm bảo tính đại diện cho xu thế biến đổi khí hậu hiện nay.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Xu thế biến đổi các yếu tố khí hậu cực đoan: Nhiệt độ cực đại ngày (TXx) và nhiệt độ cực tiểu đêm (TNn) có xu hướng tăng rõ rệt với tốc độ khoảng 0,2-0,4 ºC mỗi thập kỷ, trong khi khoảng dao động nhiệt độ trong ngày (DTR) có xu hướng giảm nhẹ. Số ngày nắng nóng (SU35) tăng trung bình 3-5 ngày mỗi thập kỷ, đặc biệt ở vùng Bắc Trung Bộ và Nam Bộ.

  2. Phân phối xác suất các hiện tượng cực đoan: Các chỉ số như lượng mưa ngày lớn nhất (RX1day), lượng mưa 5 ngày liên tiếp lớn nhất (RX5day) và số ngày mưa lớn trên 50 mm (R50mm) tuân theo phân phối GEV với tham số hình dạng dương, cho thấy xu hướng gia tăng cường độ mưa cực đoan. Tần suất lặp lại các sự kiện mưa lớn có xu hướng rút ngắn, ví dụ giá trị lặp lại của RX1day giảm từ khoảng 20 năm xuống còn khoảng 10-15 năm tại một số trạm miền Bắc.

  3. Tần suất lặp lại các hiện tượng rét đậm, rét hại và nắng nóng: Số ngày rét đậm diện rộng (SNRDDR) giảm trung bình 1-2 ngày mỗi thập kỷ, trong khi số ngày nắng nóng gay gắt cục bộ (SNGGCB) tăng khoảng 2-3 ngày mỗi thập kỷ. Chu kỳ lặp lại của các hiện tượng nắng nóng gay gắt rút ngắn từ 20 năm xuống còn khoảng 10 năm, phản ánh sự gia tăng tần suất các đợt nắng nóng cực đoan.

  4. Ảnh hưởng không gian và thời gian: Các hiện tượng khí hậu cực đoan phân bố không đồng đều theo vùng khí hậu, với Bắc Trung Bộ và Nam Bộ là những khu vực chịu ảnh hưởng nặng nề nhất về nắng nóng và mưa lớn, trong khi Tây Bắc Bộ và Đông Bắc Bộ có xu hướng giảm các hiện tượng rét đậm, rét hại.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của các xu thế biến đổi này là do tác động của BĐKH toàn cầu, phù hợp với các kết quả nghiên cứu quốc tế và trong nước. Việc tăng nhiệt độ cực đại và cực tiểu phù hợp với báo cáo AR5 và AR6 của IPCC, đồng thời sự gia tăng tần suất mưa lớn và nắng nóng cũng phản ánh xu hướng nóng lên toàn cầu. So sánh với các nghiên cứu trước đây tại Việt Nam, kết quả này mở rộng phạm vi phân tích trên toàn quốc và cập nhật đến năm 2018, đồng thời bổ sung phân tích tần suất lặp lại theo các chu kỳ khác nhau.

Dữ liệu có thể được trình bày qua các biểu đồ xu thế nhiệt độ, lượng mưa theo vùng khí hậu, bảng giá trị lặp lại các chỉ số cực đoan theo chu kỳ, giúp minh họa rõ ràng sự biến đổi và phân bố không gian của các hiện tượng khí hậu cực đoan. Kết quả này có ý nghĩa quan trọng trong việc dự báo rủi ro thiên tai, thiết kế công trình và hoạch định chính sách thích ứng với BĐKH.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Tăng cường hệ thống quan trắc khí tượng: Nâng cấp và mở rộng mạng lưới trạm quan trắc khí tượng để thu thập dữ liệu liên tục, chính xác, đặc biệt tại các vùng khí hậu nhạy cảm như Bắc Trung Bộ và Đồng bằng sông Cửu Long. Thời gian thực hiện: 3-5 năm; chủ thể: Tổng cục Khí tượng Thủy văn.

  2. Áp dụng kết quả nghiên cứu vào thiết kế công trình: Sử dụng các giá trị lặp lại của các yếu tố khí hậu cực đoan để cập nhật tiêu chuẩn thiết kế xây dựng, hạ tầng giao thông, hệ thống thủy lợi nhằm tăng khả năng chống chịu với mưa lớn, nắng nóng và rét đậm. Thời gian: 2-4 năm; chủ thể: Bộ Xây dựng, Bộ Giao thông Vận tải.

  3. Phát triển chính sách thích ứng nông nghiệp: Xây dựng các giải pháp tưới tiêu, chọn giống cây trồng chịu hạn, chịu nhiệt dựa trên phân tích tần suất và phân bố các hiện tượng khí hậu cực đoan, giảm thiểu thiệt hại do hạn hán và mưa lớn. Thời gian: 3 năm; chủ thể: Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn.

  4. Nâng cao nhận thức và chuẩn bị y tế cộng đồng: Tăng cường công tác dự báo, cảnh báo sớm các đợt nắng nóng gay gắt và rét đậm, đồng thời xây dựng kế hoạch ứng phó y tế nhằm giảm thiểu tác động đến sức khỏe cộng đồng. Thời gian: 1-2 năm; chủ thể: Bộ Y tế, các địa phương.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Nhà hoạch định chính sách: Giúp xây dựng các chính sách thích ứng với biến đổi khí hậu dựa trên dữ liệu khoa học về phân phối và tần suất lặp lại các hiện tượng khí hậu cực đoan, từ đó giảm thiểu rủi ro thiên tai.

  2. Chuyên gia khí tượng thủy văn: Cung cấp cơ sở dữ liệu và phương pháp phân tích hiện đại để nâng cao chất lượng dự báo và cảnh báo các hiện tượng khí hậu cực đoan.

  3. Kỹ sư xây dựng và quy hoạch đô thị: Hỗ trợ trong việc thiết kế công trình và quy hoạch đô thị phù hợp với các điều kiện khí hậu cực đoan, đảm bảo an toàn và bền vững.

  4. Người làm trong lĩnh vực nông nghiệp và y tế: Giúp hiểu rõ tác động của các hiện tượng khí hậu cực đoan đến sản xuất nông nghiệp và sức khỏe cộng đồng, từ đó xây dựng các biện pháp phòng tránh và ứng phó hiệu quả.

Câu hỏi thường gặp

  1. Tại sao cần nghiên cứu phân phối và tần suất lặp lại của các hiện tượng khí hậu cực đoan?
    Việc này giúp dự báo chính xác khả năng xuất hiện các sự kiện cực đoan, từ đó hỗ trợ thiết kế công trình, hoạch định chính sách và xây dựng các giải pháp thích ứng hiệu quả, giảm thiểu thiệt hại do thiên tai.

  2. Phương pháp nào được sử dụng để phân tích các hiện tượng khí hậu cực đoan?
    Luận văn sử dụng lý thuyết giá trị cực đoan (EVT) với các mô hình phân phối GEV và GP, kết hợp kiểm định xu thế tuyến tính và phi tham số Mann-Kendall để đánh giá biến đổi theo thời gian.

  3. Dữ liệu nghiên cứu được thu thập từ đâu và có đảm bảo chất lượng không?
    Dữ liệu được thu thập từ 181 trạm khí tượng SYNOP của Tổng cục Khí tượng Thủy văn, trong đó lựa chọn 95 trạm có dữ liệu liên tục và chất lượng tốt, được kiểm tra và xử lý bằng phần mềm Climpact2.

  4. Các hiện tượng khí hậu cực đoan nào được nghiên cứu trong luận văn?
    Nghiên cứu tập trung vào các yếu tố nhiệt độ (nhiệt độ cực đại, cực tiểu), lượng mưa (mưa ngày lớn nhất, mưa 5 ngày liên tiếp), cùng các hiện tượng rét đậm, rét hại, nắng nóng và nắng nóng gay gắt.

  5. Kết quả nghiên cứu có thể ứng dụng như thế nào trong thực tế?
    Kết quả giúp các nhà quản lý, kỹ sư và chuyên gia xây dựng các giải pháp thiết kế công trình, quy hoạch đô thị, phát triển nông nghiệp và y tế phù hợp với điều kiện khí hậu cực đoan, nâng cao khả năng chống chịu và giảm thiểu rủi ro thiên tai.

Kết luận

  • Xác định được phân phối và tần suất lặp lại của 21 chỉ số khí hậu cực đoan trên toàn lãnh thổ Việt Nam giai đoạn 1961-2018, sử dụng mô hình phân phối GEV và GP.
  • Phát hiện xu thế tăng nhiệt độ cực đại, cực tiểu và số ngày nắng nóng, đồng thời giảm số ngày rét đậm, rét hại với ý nghĩa thống kê cao.
  • Tần suất lặp lại các hiện tượng mưa lớn và nắng nóng gay gắt có xu hướng rút ngắn, làm tăng nguy cơ thiên tai và ảnh hưởng đến các lĩnh vực kinh tế - xã hội.
  • Đề xuất các giải pháp nâng cấp hệ thống quan trắc, cập nhật tiêu chuẩn thiết kế công trình, phát triển chính sách thích ứng nông nghiệp và y tế cộng đồng.
  • Khuyến nghị các nhà hoạch định chính sách, chuyên gia khí tượng, kỹ sư xây dựng và người làm trong lĩnh vực nông nghiệp, y tế tham khảo kết quả để ứng dụng hiệu quả trong thực tiễn.

Tiếp theo, cần triển khai các nghiên cứu chuyên sâu hơn về tác động kinh tế - xã hội của các hiện tượng khí hậu cực đoan và phát triển các mô hình dự báo đa ngành nhằm nâng cao khả năng ứng phó với biến đổi khí hậu tại Việt Nam. Đề nghị các cơ quan chức năng phối hợp triển khai các khuyến nghị nhằm tăng cường khả năng chống chịu và phát triển bền vững trong bối cảnh khí hậu ngày càng biến động.