Nghiên cứu mô phỏng và dự đoán xu thế biến đổi của các sự kiện mưa lớn tại Việt Nam

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu hus nghiên cứu mô phỏng và dự tính xu thế biến đổi của các sự kiện mưa lớn trên khu vực việt nam, khảo sát thực trạng, phân tích nguyên nhân, đề xuất

• Tác giả: Lê Như Quân
• Người hướng dẫn: GS. Phan Văn Tân
• Trường học: Trường Đại học Khoa học Tự nhiên
• Chuyên ngành: Khí tượng và Khí hậu học
• Đề tài: Nghiên cứu mô phỏng và dự tính xu thế biến đổi của các sự kiện mưa lớn trên khu vực Việt Nam bằng mô hình khí hậu khu vực
• Loại tài liệu: Luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU MƯA LỚN VÀ MƯA CỰC TRỊ
• 1.1. Tác động của các hiện tượng cực đoan và mưa lớn
• 1.2. Thiệt hại do các hiện tượng cực đoan và mưa lớn
• 1.3. Sự quan tâm của cộng đồng khoa học về hiện tượng mưa lớn
• 1.4. Các nghiên cứu về mưa lớn và mưa cực trị
• 1.4.1. Nghiên cứu về mưa lớn và mưa cực trị trên thế giới
• 1.4.2. Nghiên cứu về mưa lớn, mưa cực trị ở Việt Nam
• 1.5. Những vấn đề trong nghiên cứu mưa lớn và mưa cực trị
• 2. CHƯƠNG II: THIẾT KẾ THÍ NGHIỆM, SỐ LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Thiết kế thí nghiệm mô phỏng mưa lớn và mưa cực trị
• 2.2. Quá trình phát triển của mô hình RegCM
• 2.3. Cấu hình cho mô hình RegCM4
• 2.4. Số liệu đầu vào cho RegCM4
• 2.5. Số liệu và phương pháp đánh giá
• 2.5.1. Số liệu APHRODITE
• 2.5.2. Các chỉ số mưa lớn, mưa cực trị
• 2.5.3. Phương pháp phân tích và đánh giá khả năng mô phỏng của RegCM4
• 2.6. Thí nghiệm dự tính sự biến đổi của mưa lớn, mưa cực trị
• 2.6.1. Các kịch bản phát thải SRES và RCPs
• 2.6.2. Thiết kế thí nghiệm dự tính mưa lớn, mưa cực trị
• 3. CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ ĐÁNH GIÁ
• 3.1. Khả năng mô phỏng mưa lớn, mưa cực trị của mô hình RegCM4
• 3.2. Khả năng mô phỏng mưa lớn, mưa cực trị trên các vùng khí hậu
• 3.3. Khả năng mô phỏng mưa lớn, mưa cực trị theo mùa
• 3.4. Khả năng mô phỏng sự biến đổi của các sự kiện mưa lớn, mưa cực trị
• 3.5. Khả năng mô phỏng sự biến đổi mưa lớn, mưa cực trị trên các vùng khí hậu
• 3.6. Khả năng mô phỏng sự biến đổi mưa lớn, mưa cực trị theo mùa
• 3.7. Dự tính sự biến đổi của các sự kiện mưa lớn, mưa cực trị
• 3.8. Sự biến đổi của các sự kiện mưa lớn, mưa cực trị giữa thế kỷ 21
• 3.9. Sự biến đổi của các sự kiện mưa lớn, mưa cực trị cuối thế kỷ 21
• DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu mô phỏng mưa lớn tại Việt Nam

Nghiên cứu mô phỏng và dự đoán xu thế mưa lớn tại Việt Nam là một lĩnh vực quan trọng trong khí tượng học. Mưa lớn không chỉ gây thiệt hại về kinh tế mà còn ảnh hưởng đến đời sống con người. Việc hiểu rõ về xu thế mưa lớn giúp các nhà khoa học và quản lý có những biện pháp ứng phó kịp thời. Các nghiên cứu hiện tại chủ yếu tập trung vào việc sử dụng mô hình khí hậu khu vực để dự đoán các sự kiện mưa lớn trong tương lai.

1.1. Tác động của mưa lớn đến đời sống và kinh tế

Mưa lớn gây ra nhiều thiệt hại cho nông nghiệp và cơ sở hạ tầng. Theo thống kê, thiệt hại do mưa lớn hàng năm có thể lên đến 1% GDP của Việt Nam. Các hiện tượng như lũ quét và sạt lở đất thường xảy ra ở những khu vực có địa hình dốc, gây ra thiệt hại nghiêm trọng cho người dân.

1.2. Các nghiên cứu trước đây về mưa lớn tại Việt Nam

Nhiều nghiên cứu đã được thực hiện để phân tích đặc điểm và diễn biến của mưa lớn tại Việt Nam. Các yếu tố như áp thấp nhiệt đới và bão được xem xét để hiểu rõ hơn về nguyên nhân gây ra mưa lớn. Những nghiên cứu này đã cung cấp thông tin quý giá cho việc dự đoán và ứng phó với các hiện tượng khí hậu cực đoan.

II. Vấn đề và thách thức trong nghiên cứu mưa lớn

Mặc dù có nhiều nghiên cứu về mưa lớn, nhưng vẫn còn nhiều thách thức trong việc dự đoán chính xác xu thế mưa lớn tại Việt Nam. Các mô hình khí hậu hiện tại vẫn chưa hoàn hảo và cần được cải thiện để có thể phản ánh đúng thực tế. Thêm vào đó, sự biến đổi khí hậu cũng làm cho các dự đoán trở nên khó khăn hơn.

2.1. Khó khăn trong việc thu thập dữ liệu

Việc thu thập dữ liệu khí tượng chính xác là một thách thức lớn. Nhiều khu vực ở Việt Nam thiếu trạm quan trắc, dẫn đến việc thiếu thông tin cần thiết cho các mô hình dự đoán. Điều này ảnh hưởng đến độ tin cậy của các kết quả nghiên cứu.

2.2. Tác động của biến đổi khí hậu đến mưa lớn

Biến đổi khí hậu đang diễn ra nhanh chóng và có tác động lớn đến các hiện tượng khí hậu, bao gồm cả mưa lớn. Các kịch bản phát thải khí nhà kính có thể làm thay đổi cường độ và tần suất của mưa lớn, gây khó khăn cho việc dự đoán chính xác.

III. Phương pháp mô phỏng mưa lớn hiệu quả

Để nghiên cứu và dự đoán xu thế mưa lớn, các nhà khoa học thường sử dụng mô hình khí hậu khu vực. Mô hình này cho phép mô phỏng các hiện tượng khí hậu quy mô nhỏ mà mô hình toàn cầu không thể thực hiện. Việc áp dụng các phương pháp mô phỏng hiện đại giúp cải thiện độ chính xác của các dự đoán.

3.1. Mô hình RegCM4 trong nghiên cứu mưa lớn

Mô hình RegCM4 là một trong những mô hình khí hậu khu vực được sử dụng phổ biến. Mô hình này có khả năng mô phỏng các hiện tượng khí hậu với độ chính xác cao, giúp các nhà nghiên cứu có được những dự đoán đáng tin cậy về mưa lớn.

3.2. Các kịch bản phát thải khí nhà kính

Việc xây dựng các kịch bản phát thải khí nhà kính là rất quan trọng trong nghiên cứu mưa lớn. Các kịch bản này giúp dự đoán sự biến đổi của mưa lớn trong tương lai, từ đó đưa ra các biện pháp ứng phó hiệu quả.

IV. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn

Kết quả từ các nghiên cứu mô phỏng mưa lớn đã chỉ ra rằng xu thế mưa lớn tại Việt Nam có sự biến đổi rõ rệt. Các mô hình khí hậu đã giúp xác định được các khu vực có nguy cơ cao về mưa lớn, từ đó hỗ trợ cho công tác quản lý thiên tai và ứng phó với biến đổi khí hậu.

4.1. Xu thế mưa lớn trong tương lai

Các nghiên cứu cho thấy xu thế mưa lớn tại Việt Nam có khả năng gia tăng cả về cường độ và tần suất trong tương lai. Điều này đòi hỏi các cơ quan chức năng cần có những biện pháp ứng phó kịp thời để giảm thiểu thiệt hại.

4.2. Ứng dụng kết quả nghiên cứu vào quản lý thiên tai

Kết quả nghiên cứu có thể được áp dụng vào công tác quản lý thiên tai, giúp các cơ quan chức năng đưa ra các quyết định chính xác hơn trong việc ứng phó với các hiện tượng mưa lớn. Việc này không chỉ giúp bảo vệ tài sản mà còn cứu sống nhiều sinh mạng.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của nghiên cứu

Nghiên cứu mô phỏng và dự đoán xu thế mưa lớn tại Việt Nam là một lĩnh vực quan trọng và cần thiết. Với sự phát triển của công nghệ và mô hình khí hậu, khả năng dự đoán mưa lớn sẽ ngày càng chính xác hơn. Tuy nhiên, cần tiếp tục đầu tư vào nghiên cứu và phát triển để cải thiện độ tin cậy của các mô hình.

5.1. Tầm quan trọng của nghiên cứu mưa lớn

Nghiên cứu mưa lớn không chỉ giúp hiểu rõ hơn về các hiện tượng khí hậu mà còn hỗ trợ cho công tác quản lý thiên tai. Điều này có ý nghĩa quan trọng trong việc bảo vệ tài sản và sinh mạng con người.

5.2. Hướng đi tương lai cho nghiên cứu khí hậu

Trong tương lai, việc áp dụng công nghệ mới và cải tiến mô hình khí hậu sẽ giúp nâng cao khả năng dự đoán mưa lớn. Các nghiên cứu cần được mở rộng để bao quát nhiều khía cạnh khác nhau của hiện tượng này.

Nội dung chính

Tổng quan luận án

Công trình "Nghiên cứu mô phỏng và dự tính xu thế biến đổi của các sự kiện mưa lớn trên khu vực Việt Nam bằng mô hình khí hậu khu vực" được thực hiện bởi nghiên cứu sinh Lê Như Quân, chuyên ngành Khí tượng và Khí hậu học (mã số: 62 44 02 22), dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS. Ngô Đức Thành cùng sự định hướng khoa học của GS. Phan Văn Tân tại Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội năm 2015. Đề tài được hoàn thành với sự hỗ trợ một phần từ Dự án “Nghiên cứu thuỷ tai do biến đổi khí hậu và xây dựng hệ thống thông tin nhiều bên tham gia nhằm giảm thiểu tính tổn thương ở Bắc Trung Bộ Việt Nam (CPIS)”, mã số 11-P04-VIE do DANIDA tài trợ.

Tính cấp thiết của đề tài bắt nguồn từ những tổn thất nghiêm trọng do hiện tượng thời tiết cực đoan gây ra đối với đời sống kinh tế - xã hội và môi trường tại Việt Nam. Trung bình hàng năm, các hiện tượng khí hậu cực đoan, đặc biệt là các sự kiện mưa lớn, lũ quét, ngập lụt và sạt lở đất, gây thiệt hại ước tính tương đương 1% tổng sản phẩm quốc nội (GDP). Khu vực miền núi phía Bắc và miền Trung chịu ảnh hưởng nặng nề bởi lũ quét và sạt lở do địa hình dốc kết hợp lưu vực hẹp; trong khi khu vực Nam Bộ và các đô thị lớn đối mặt với tình trạng ngập úng khi mưa lớn kết hợp triều cường. Khoảng trống nghiên cứu được tác giả xác định là: mặc dù các nghiên cứu trước đây đã phân tích đặc điểm hình thế thời tiết gây mưa hoặc sử dụng mô hình khí hậu toàn cầu (GCM), việc đánh giá hệ thống khả năng mô phỏng của mô hình khí hậu khu vực (RCM) đối với các sự kiện mưa lớn, mưa cực trị và dự tính xu thế biến đổi tương lai của chúng theo các kịch bản nồng độ đại diện mới (RCPs) của IPCC cho khu vực Việt Nam vẫn chưa được giải quyết một cách chi tiết và rõ ràng.

Mục tiêu nghiên cứu của luận án được xác định cụ thể gồm hai nội dung chính:

1. Đánh giá khả năng mô phỏng mưa lớn, mưa cực trị và xu thế biến đổi của các hiện tượng này bằng mô hình khí hậu khu vực RegCM4 nhằm làm sáng tỏ năng lực mô phỏng của mô hình đối với các sự kiện cực trị mưa trên khu vực Việt Nam.
2. Ứng dụng mô hình RegCM4 để dự tính sự biến đổi của các sự kiện mưa lớn và mưa cực trị trong tương lai (giữa thế kỷ 21 và cuối thế kỷ 21) theo các kịch bản phát thải mới của IPCC, cung cấp cơ sở khoa học nâng cao năng lực ứng phó với biến đổi khí hậu tại Việt Nam.

Đối tượng nghiên cứu là các sự kiện mưa lớn và mưa cực trị trên lãnh thổ Việt Nam, được định lượng thông qua hệ thống 6 chỉ số đặc trưng: lượng mưa ngày lớn nhất (Rx1d), lượng mưa 5 ngày liên tiếp lớn nhất (Rx5d), lượng mưa rất lớn vượt phân vị thứ 95 (R95p), lượng mưa cực đoan vượt phân vị thứ 99 (R99p), số ngày mưa lớn có lượng mưa từ 50 mm trở lên (R50) và số đợt mưa lớn (NHS).

Phạm vi nghiên cứu:

• Không gian: Lãnh thổ Việt Nam và Biển Đông, trong đó các phân tích chi tiết được thực hiện trên 7 phân vùng khí hậu riêng biệt gồm Tây Bắc (B1), Đông Bắc (B2), Đồng bằng Bắc Bộ (B3), Bắc Trung Bộ (B4), Nam Trung Bộ (N1), Tây Nguyên (N2) và Nam Bộ (N3).
• Thời gian: Thời kỳ lịch sử phục vụ kiểm nghiệm mô hình từ năm 1961 đến năm 2000 (đánh giá trung bình nhiều năm và so sánh xu thế biến đổi giữa giai đoạn 1961-1980 và giai đoạn 1981-2000); thời kỳ dự tính tương lai gồm giai đoạn giữa thế kỷ 21 (2046-2065) và giai đoạn cuối thế kỷ 21 (2080-2099).

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Các nghiên cứu mưa lớn trên thế giới bắt đầu hình thành từ các khảo sát chuỗi số liệu quan trắc trạm. Điển hình là nghiên cứu của Iwashima và Yamamoto (1993) phân tích diễn biến ba sự kiện mưa ngày lớn nhất năm tại Nhật Bản và Mỹ, tiếp nối bởi công trình của Karl và Knight (1998) về xu thế mưa lớn tại Mỹ dựa trên bộ chỉ số cực trị Karl và cộng sự (1996). Trên quy mô toàn cầu, Frich và cộng sự (2002), Alexander và cộng sự (2006) chỉ ra xu thế tăng chiếm ưu thế của mưa lớn tại nam châu Phi, đông nam Úc, châu Âu và đông Mỹ, trong khi khu vực đông Á và Siberia ghi nhận xu thế giảm. Hệ thống chỉ số cực trị được chuẩn hóa quốc tế qua hội nghị Asheville năm 1997 (Nicholls và Murray, 1999), các hội thảo của mạng lưới APN (Manton và cộng sự, 2001) và nhóm chuyên gia ETCCDI (Arblaster và Alexander, 2005; Tank và cộng sự, 2009). Ở quy mô châu lục và khu vực, xu thế biến đổi mưa cực trị được khảo sát bởi Re và Barros (2009) ở đông nam Nam Mỹ; Penalba và Robledo (2009) ở bồn địa La Plata; Aguilar và cộng sự (2009) ở tây Trung Phi; Moberg và cộng sự (2006), Klein Tank và Können (2003) ở châu Âu; Klein Tank và cộng sự (2006) ở Nam Á, Trung Á và Đông Nam Á; Haylock và Nicholls (2000) ở Úc; Fowler và Kilsby (2003) ở Anh; Zhai và cộng sự (2005), Zhang và cộng sự (2008), You và cộng sự (2010) ở Trung Quốc. Về cơ chế hoàn lưu quy mô lớn, Jones và cộng sự (2004) xác định mưa cực trị trong pha tích cực của dao động Madden-Julian (MJO) mạnh hơn 40% so với pha thụ động; Wang (2001), Wang và Zhou (2005) gắn mưa lớn nam Trung Quốc với sự suy yếu của gió mùa Đông Á; Peralta-Hernández và Barba-Martínez (2009) chỉ ra ảnh hưởng của ENSO, SOI và PDO tại Mexico; Baidya và cộng sự (2008) phân tích mối quan hệ giữa mưa lớn và độ cao địa hình.

Đối với hướng tiếp cận mô hình hóa, các mô hình khí hậu toàn cầu (GCM) được sử dụng để dự tính mưa cực trị như Hegerl và cộng sự (2004), Tebaldi và cộng sự (2006), Kharin và cộng sự (2007) theo các kịch bản SRES (B1, A1B, A2). Do GCM có độ phân giải thô không mô tả được đối lưu sâu quy mô nhỏ, các mô hình khí hậu khu vực (RCM) được triển khai: Fowler và cộng sự (2005) dùng HadRM3H cho nước Anh; Kunkel và cộng sự (2002), Bell và cộng sự (2004) dùng RegCM cho nước Mỹ; Boroneant và cộng sự (2006) dùng RegCM cho vùng núi Alps; Beniston và cộng sự (2007) sử dụng tổ hợp 9 RCMs cho châu Âu; Gu và cộng sự (2012) dùng RegCM4 lồng ghép ECHAM5 cho khu vực Đông và Nam Á theo kịch bản A1B.

Tại Việt Nam, các nghiên cứu tập trung vào đặc điểm hình thế gây mưa lớn như tương tác giữa xoáy thuận nhiệt đới, dải hội tụ nhiệt đới (ITCZ) và không khí lạnh (Lê Đình Quang, 2005; Cao Đăng Dư và Phùng Đức Chính, 2006; Lê Đình Quang và Nguyễn Ngọc Thục, 2006; Nguyễn Đức Hậu và Nguyễn Thanh Tùng, 2009; Nguyễn Khánh Vân và Đỗ Lệ Thủy, 2009). Ảnh hưởng của dòng xiết Somali được phân tích bởi Lương Tuấn Minh và Nghiêm Thị Ngọc Linh (2005); tác động của ENSO được làm rõ bởi Mai Trọng Thông và Hoàng Lưu Thu Thủy (2007), Nguyễn Khánh Vân (2007); vai trò của tín phong và cao cận nhiệt tây Thái Bình Dương được chỉ ra bởi Phạm Vũ Anh (2002). Về xu thế khí hậu và cực trị, Nguyễn Duy Chinh (2007), Nguyễn Viết Lành (2007), Trần Thục và cộng sự (2010), Nguyễn Trọng Hiệu và cộng sự (2011) ghi nhận xu thế ấm lên và sự biến động phức tạp của lượng mưa; Nguyễn Văn Thắng và Đào Thị Thúy (2009) nhận định mưa lớn có tần suất tăng nhưng thời gian ngắn lại; Vũ Thanh Hằng và cộng sự (2009) ghi nhận chỉ số Rx1d tăng tại phần lớn các vùng khí hậu (mạnh nhất tại B4 và N1); Vũ Thanh Hằng và cộng sự (2010) phân tích hoạt động bão gần bờ.

Về ứng dụng mô hình RCM tại Việt Nam, các nghiên cứu tập trung kiểm nghiệm sơ đồ tham số hóa đối lưu cho mô hình RegCM (Hoàng Đức Cường và cộng sự, 2004; Phan Văn Tân và Hồ Thị Minh Hà, 2008b; Thái Thị Thanh Minh và cộng sự, 2009; Nguyễn Quang Trung và cộng sự, 2012), điều kiện biên (Phan Văn Tân và Hồ Thị Minh Hà, 2008a), độ phân giải ngang (Đỗ Văn Mẫn và Nguyễn Đăng Mậu, 2008), nhiệt ẩm đất (Phan Văn Tân và Đinh Bá Duy, 2008), kiểm nghiệm khả năng mô phỏng (Nguyễn Viết Lành, 2008; Kiều Thị Xin và Hồ Thị Minh Hà, 2009; Đỗ Huy Dương và cộng sự, 2010b), tích hợp sơ đồ theo dõi bão (Bùi Hoàng Hải và Phan Văn Tân, 2009) và mô phỏng hiện tượng cực đoan (Đỗ Huy Dương và cộng sự, 2010a; Hồ Thị Minh Hà và cộng sự, 2011; Đỗ Huy Dương, 2014; Nguyễn Hữu Dư và cộng sự, 2014; Ngô Đức Thành và Kiều Quốc Chánh, 2014).

Khoảng trống nghiên cứu luận án lựa chọn giải quyết là thực hiện một đánh giá định lượng, toàn diện và có hệ thống về khả năng mô phỏng cả giá trị chuẩn khí hậu lẫn xu thế biến đổi của các sự kiện mưa lớn, mưa cực trị trên 7 vùng khí hậu và 4 mùa tại Việt Nam bằng mô hình RegCM4, đồng thời xây dựng kịch bản dự tính tương lai theo bộ kịch bản phát thải mới nhất RCP4.5 và RCP8.5 của IPCC AR5.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Luận án sử dụng mô hình khí hậu khu vực RegCM phiên bản 4 (RegCM4) do Trung tâm Vật lý Lý thuyết Quốc tế Abdus Salam (ICTP) phát triển. Cấu hình mô hình kế thừa các kết quả thực nghiệm tối ưu tại Việt Nam từ nghiên cứu của Phan Văn Tân và Hồ Thị Minh Hà (2008b), trong đó sơ đồ tham số hóa đối lưu tích lũy Grell kết hợp với giả thiết khép kín Arakawa-Schubert (AS) được xác định là phù hợp nhất cho mô phỏng trường mưa khu vực. Các sơ đồ vật lý khác gồm sơ đồ lớp biên hành tinh Holtslag, sơ đồ bức xạ CCM3 và mô hình bề mặt đệm BATS1e.

Hệ thống chỉ số mưa lớn và cực trị được xây dựng trên cơ sở tích hợp bộ chỉ số của ETCCDI và quy chuẩn phân cấp mưa tại Việt Nam (ngưỡng mưa lớn từ 50 mm/24h trở lên):

Ký hiệu	Tên chỉ số	Định nghĩa và đơn vị tính
Rx1d	Mưa 1 ngày lớn nhất	Lượng mưa ngày lớn nhất trong năm hoặc mùa (mm/ngày)
Rx5d	Mưa 5 ngày liên tiếp lớn nhất	Tổng lượng mưa 5 ngày liên tiếp lớn nhất trong năm hoặc mùa (mm/5 ngày)
R95p	Mưa rất lớn	Tổng lượng mưa từ các ngày có mưa vượt phân vị thứ 95 của chuỗi ngày mưa (mm)
R99p	Mưa cực đoan	Tổng lượng mưa từ các ngày có mưa vượt phân vị thứ 99 của chuỗi ngày mưa (mm)
R50	Số ngày mưa lớn	Số ngày trong năm hoặc mùa có lượng mưa đạt từ 50 mm/ngày trở lên (ngày)
NHS	Số đợt mưa lớn	Số đợt mưa lớn trong năm hoặc mùa với ngưỡng lượng mưa ngày đạt từ 50 mm (đợt)

Phương pháp thực tế của luận án là phương pháp định lượng mô hình số kết hợp thống kê khí hậu cực trị:

• Đánh giá khả năng mô phỏng: So sánh trường mô phỏng của RegCM4 với dữ liệu lưới quan trắc và số liệu trạm thông qua các đại lượng thống kê: Sai số trung bình (Mean Error - ME), Sai số tuyệt đối trung bình (Mean Absolute Error - MAE), Sai số căn bình phương trung bình (Root Mean Square Error - RMSE), Hệ số tương quan không gian ($r_{spatial}$) và Hệ số tương quan chuỗi thời gian ($r_{temporal}$).
• Đánh giá xu thế biến đổi: Tính toán sự biến đổi tương đối (%) hoặc tuyệt đối giữa hai thời kỳ lịch sử (1981-2000 so với 1961-1980); xác định tỷ lệ phần trăm ô lưới có cùng chiều hướng biến đổi giữa mô phỏng và quan trắc; kiểm định ý nghĩa thống kê của xu thế ở mức $p < 0.05$ (được biểu thị bằng dấu * trong các bảng số liệu hoặc điểm chấm trên bản đồ).
• Thiết kế thí nghiệm dự tính: Mô hình RegCM4 được tích phân dự tính tương lai cho hai thời kỳ: giữa thế kỷ 21 (2046-2065) và cuối thế kỷ 21 (2080-2099) theo hai kịch bản phát thải mới của IPCC AR5: kịch bản phát thải trung bình RCP4.5 và kịch bản phát thải cao RCP8.5.

Nguồn tư liệu và dữ liệu gồm:

• Bộ số liệu mưa ngày phân tích trên lưới APHRODITE (Asian Precipitation - Highly-Resolved Observational Data Integration Towards Evaluation of Water Resources) của Nhật Bản, được sử dụng làm chuẩn quan trắc đối chiếu trực tiếp trên ô lưới mô hình.
• Chuỗi số liệu mưa ngày quan trắc bề mặt tại mạng lưới trạm khí tượng trên toàn lãnh thổ Việt Nam (khoảng 180 trạm thuộc 7 phân vùng khí hậu) từ năm 1961 đến năm 2000.
• Dữ liệu tái phân tích khí quyển toàn cầu cung cấp điều kiện ban đầu và điều kiện biên sườn cho mô hình RegCM4 trong giai đoạn mô phỏng lịch sử.
• Dữ liệu kịch bản biến đổi khí hậu toàn cầu theo các đường nồng độ đại diện RCP4.5 và RCP8.5 cung cấp điều kiện biên cho các thí nghiệm dự tính thế kỷ 21.

Nội dung chính theo từng chương

Chương I. Tổng quan về nghiên cứu mưa lớn và mưa cực trị

Chương I trình bày tổng quan về thiệt hại kinh tế, xã hội và con người do thiên tai cực đoan gây ra trên thế giới và tại Việt Nam. Toàn cầu ghi nhận tổn thất kinh tế do thiên tai trong thập kỷ 1990 tăng gấp 8 lần so với thập kỷ 1960; tại Việt Nam từ năm 1999 đến năm 2009 trung bình mỗi năm có gần 500 người chết, 700 người bị thương và thiệt hại trên 9.000 tỷ đồng. Tác giả tổng thuật chi tiết lịch sử nghiên cứu các sự kiện cực đoan từ hội nghị Asheville (1997), các chương trình của WMO, ETCCDI và các báo cáo đánh giá của IPCC từ FAR đến AR5 cùng Báo cáo đặc biệt SREX (2012).

Chương này điểm lại có hệ thống các nghiên cứu mưa lớn bằng số liệu quan trắc và mô hình số trị trên thế giới và trong nước. Qua đó, tác giả chỉ ra các rào cản kỹ thuật trong nghiên cứu mưa cực trị: chất lượng và sự thiếu hụt chuỗi số liệu trạm, tính bất đồng nhất mạng lưới, vấn đề mất mát thông tin cực trị địa phương khi lưới hóa số liệu, và đặc biệt là độ nhạy của mô hình khí hậu đối với các sơ đồ tham số hóa đối lưu nhiệt đới. Nhằm chứng minh cơ sở lựa chọn mô hình cho luận án, tác giả dẫn chứng kết quả thử nghiệm 4 sơ đồ tham số hóa đối lưu của Phan Văn Tân và Hồ Thị Minh Hà (2008b):

Chỉ số đánh giá	Reg+Eman	Reg+GAS	Reg+GFC	Reg+Kuo
Hệ số tương quan	0,64	0,61	0,61	0,60
ME (mm)	168,14	76,51	97,64	15,53
MAE (mm)	184,59	121,45	128,03	124,71
TBF/TBO	2,05	1,48	1,61	1,10
Acc	0,18	0,22	0,19	0,19
HK	0,07	0,09	0,07	0,05
HSS	0,07	0,08	0,07	0,04

Kết quả này khẳng định sơ đồ Grell với giả thiết khép kín Arakawa-Schubert (Reg+GAS) cho chất lượng mô phỏng tổng thể cân bằng nhất giữa sai số định lượng và kỹ năng phân bố không gian tại Việt Nam.

Chương II. Thiết kế thí nghiệm, số liệu và phương pháp nghiên cứu

Chương II mô tả chi tiết quá trình phát triển của mô hình RegCM từ các phiên bản đầu đến RegCM4 với những nâng cấp về động lực học, quá trình vật lý bề mặt và khả năng tính toán song song. Cấu hình chi tiết của RegCM4 trong luận án được thiết lập phù hợp với lãnh thổ Việt Nam và Biển Đông. Chương này trình bày quy trình xử lý dữ liệu quan trắc lưới APHRODITE và tập số liệu tại mạng lưới trạm quan trắc bề mặt, đồng thời luận giải ưu điểm của việc sử dụng dữ liệu APHRODITE trong việc so sánh trực tiếp với lưới mô hình mà không cần bước nội suy phức tạp.

Tác giả thiết lập công thức toán học tính toán 6 chỉ số mưa lớn và cực trị (Rx1d, Rx5d, R95p, R99p, R50, NHS), cùng hệ thống công thức thống kê đánh giá sai số giữa mô phỏng và quan trắc gồm ME, MAE, RMSE, hệ số tương quan không gian và thời gian. Thiết kế thí nghiệm dự tính mưa lớn được xây dựng dựa trên sự chuyển đổi từ kịch bản SRES sang bộ kịch bản RCPs (Representative Concentration Pathways) của IPCC AR5, cụ thể gồm kịch bản RCP4.5 và RCP8.5 cho hai giai đoạn tương lai: 2046-2065 và 2080-2099.

Chương III. Kết quả và đánh giá

Chương III là chương thực nghiệm trọng tâm, được kết cấu thành ba phần lớn:

1. Đánh giá khả năng mô phỏng chuẩn khí hậu (1961-2000) của RegCM4: Tác giả so sánh trường không gian và giá trị trung bình của 6 chỉ số mưa lớn giữa mô hình RegCM4 với số liệu trạm và APHRODITE trên 7 phân vùng khí hậu và theo 4 mùa trong năm. Kết quả cho thấy mô hình tái hiện được hoàn lưu gió mùa và quy luật phân bố không gian của các tâm mưa lớn tại khu vực Trung Bộ và vùng núi phía Bắc. Tuy nhiên, sai số hệ thống xuất hiện ở một số khu vực địa hình phức tạp: mô hình có xu hướng tính toán quá lượng mưa cực trị (Rx1d, Rx5d) ở vùng núi đón gió và tính toán thấp hơn quan trắc ở một số vùng khuất gió. Mức độ sai số được định lượng chi tiết qua các bảng thống kê ME, MAE, RMSE và hệ số tương quan không gian giữa mô phỏng và quan trắc cho từng chỉ số theo vùng và mùa.
2. Đánh giá khả năng mô phỏng xu thế biến đổi lịch sử: Khảo sát sự biến đổi của các chỉ số giữa thời kỳ 1981-2000 so với thời kỳ 1961-1980. Số liệu quan trắc ghi nhận xu thế tăng của mưa lớn tại các vùng khí hậu phía Nam và ven biển Trung Bộ, trong khi mô hình RegCM4 nắm bắt được chiều hướng biến đổi này trên phần lớn lãnh thổ. Tác giả lượng hóa mức độ tương đồng thông qua bảng tỷ lệ ô lưới có cùng chiều biến đổi (%) và hệ số tương quan thời gian giữa mô phỏng và quan trắc trên 7 phân vùng khí hậu và theo các mùa.
3. Dự tính sự biến đổi mưa lớn, mưa cực trị thế kỷ 21: Phân tích kết quả tích phân mô hình cho hai giai đoạn 2046-2065 (giữa thế kỷ) và 2080-2099 (cuối thế kỷ) theo kịch bản RCP4.5 và RCP8.5. Kết quả dự tính chỉ ra xu thế gia tăng về cường độ và tần suất của các sự kiện mưa lớn trên phạm vi cả nước. Cường độ mưa cực trị (Rx1d, Rx5d) và lượng mưa rất lớn (R95p, R99p) tăng rõ rệt hơn ở các giai đoạn cuối thế kỷ và theo kịch bản phát thải cao RCP8.5, đặc biệt tập trung tại khu vực miền Trung và miền Nam trong các tháng mùa mưa chính.

Kết quả và những đóng góp mới

Luận án tự nêu các đóng góp mới về mặt lý luận khoa học và thực tiễn:

• Đã tính toán và xác lập hệ thống các chỉ số đặc trưng cho tần suất và cường độ của mưa lớn, mưa cực trị (Rx1d, Rx5d, R95p, R99p, R50, NHS); sử dụng đồng bộ các chỉ số thống kê đánh giá (ME, MAE, RMSE, hệ số tương quan không gian, hệ số tương quan thời gian, tỷ lệ ô lưới đồng thuận xu thế) làm rõ định lượng khả năng mô phỏng của mô hình khí hậu khu vực RegCM4 đối với mưa lớn, mưa cực trị và xu thế biến đổi của chúng trên 7 phân vùng khí hậu và theo các mùa tại Việt Nam.
• Đã dự tính và phân tích xu thế biến đổi của các sự kiện mưa lớn, mưa cực trị trong thế kỷ 21 cho khu vực Việt Nam theo hai giai đoạn (giữa thế kỷ 2046-2065 và cuối thế kỷ 2080-2099) với các kịch bản nồng độ đại diện mới RCP4.5 và RCP8.5, cung cấp các dẫn liệu khoa học về tính bất định và độ tin cậy phục vụ các nghiên cứu sử dụng sản phẩm mô hình số trị trong đánh giá biến đổi khí hậu.

Kiến nghị và giải pháp đề xuất từ kết quả nghiên cứu:

• Đề xuất ứng dụng kết quả dự tính của mô hình RegCM4 làm nguồn số liệu tham khảo phục vụ công tác cập nhật kịch bản biến đổi khí hậu quốc gia do Bộ Tài nguyên và Môi trường chủ trì.
• Kiến nghị các cơ quan chuyên môn và chính quyền địa phương sử dụng thông tin dự tính xu thế gia tăng của các chỉ số cường độ mưa cực trị (Rx1d, Rx5d) và tần suất mưa lớn (R50, NHS) để rà soát quy chuẩn thiết kế công trình tiêu thoát nước đô thị, hồ chứa thủy lợi, thủy điện và lập bản đồ phân vùng rủi ro lũ quét, sạt lở đất tại các vùng trọng điểm miền núi phía Bắc và miền Trung.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Văn bản luận án chỉ ra các hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp sau đây:

• Hạn chế về số liệu: Chuỗi số liệu quan trắc trạm tại miền Nam Việt Nam bị khuyết thiếu nhiều trong giai đoạn trước năm 1975, ảnh hưởng đến độ dài chuỗi số liệu đồng nhất; việc sử dụng số liệu mưa phân tích trên ô lưới (APHRODITE) mặc dù thuận tiện cho so sánh mô hình nhưng làm suy giảm một phần tính chất cực trị cục bộ do hiệu ứng làm nhẵn không gian.
• Hạn chế về mô hình: Mô hình RegCM4 vẫn thể hiện những sai số hệ thống nhất định đối với các quá trình đối lưu nhiệt đới quy mô sâu; nghiên cứu mới chỉ tiến hành với một mô hình khu vực đơn lẻ kết hợp điều kiện biên từ một mô hình toàn cầu, chưa triệt tiêu được tính bất định phát sinh từ cấu trúc mô hình.
• Hướng nghiên cứu tiếp: Cần triển khai các thí nghiệm mô phỏng tổ hợp đa mô hình khí hậu khu vực (multi-RCM ensemble) kết hợp nhiều kịch bản biên toàn cầu khác nhau; đồng thời tăng độ phân giải ngang của mô hình nhằm mô tả chi tiết hơn ảnh hưởng của địa hình phức tạp và hoàn lưu đối lưu địa phương tại Việt Nam.

Giá trị tham khảo

Luận án là tài liệu tham khảo chuyên khảo hữu ích cho:

• Nghiên cứu sinh, học viên cao học, giảng viên thuộc các chuyên ngành Khí tượng học, Khí hậu học, Thủy văn học và Biến đổi khí hậu: Phần thiết kế thí nghiệm mô hình RegCM4, phương pháp xử lý dữ liệu APHRODITE và hệ thống chỉ số kiểm nghiệm cực trị trong Chương II cung cấp quy trình nghiên cứu chuẩn mực trong mô hình hóa khí hậu khu vực.
• Các chuyên gia và cơ quan hoạch định chính sách phòng chống thiên tai (Văn phòng Ban chỉ đạo Phòng chống thiên tai, Cục Quản lý đê điều và Phòng chống thiên tai, Viện Quy hoạch Thủy lợi): Phần kết quả mô phỏng và dự tính chi tiết cho 7 vùng khí hậu theo các mốc giữa và cuối thế kỷ 21 trong Chương III cung cấp căn cứ định lượng phục vụ xây dựng chiến lược thích ứng và thiết kế công trình hạ tầng.

Câu hỏi thường gặp

1. Luận án sử dụng những chỉ số nào để định lượng các sự kiện mưa lớn và mưa cực trị? Luận án sử dụng 6 chỉ số gồm: lượng mưa ngày lớn nhất (Rx1d), lượng mưa 5 ngày liên tiếp lớn nhất (Rx5d), lượng mưa rất lớn vượt phân vị thứ 95 (R95p), lượng mưa cực đoan vượt phân vị thứ 99 (R99p), số ngày mưa lớn có lượng mưa từ 50 mm/ngày trở lên (R50) và số đợt mưa lớn có lượng mưa ngày từ 50 mm trở lên (NHS).

2. Cấu hình tham số hóa đối lưu nào của mô hình RegCM được chứng minh là phù hợp nhất cho khu vực Việt Nam? Dựa trên kết quả kiểm nghiệm của Phan Văn Tân và Hồ Thị Minh Hà (2008b) được dẫn trong Chương I, sơ đồ tham số hóa đối lưu Grell kết hợp với giả thiết khép kín Arakawa-Schubert (GAS) cho kết quả tối ưu nhất với hệ số tương quan 0,61, sai số trung bình ME là 76,51 mm, sai số tuyệt đối trung bình MAE là 121,45 mm và các chỉ số kỹ năng Acc (0,22), HK (0,09), HSS (0,08) cao nhất trong 4 sơ đồ được thử nghiệm.

3. Bộ số liệu quan trắc nào được chọn làm chuẩn đối chiếu lưới với mô hình RegCM4? Luận án sử dụng bộ số liệu quan trắc mưa ngày phân tích trên ô lưới APHRODITE của Nhật Bản. Bộ số liệu này có độ phân giải cao và đã qua kiểm soát chất lượng chặt chẽ từ mạng lưới trạm đo bề mặt, cho phép so sánh trực tiếp với kết quả dạng lưới của mô hình mà không cần thao tác nội suy trung gian.

4. Các kịch bản biến đổi khí hậu nào được áp dụng trong phần dự tính tương lai của luận án? Luận án áp dụng bộ kịch bản phát thải mới "Đường nồng độ đại diện" (RCPs) thuộc Báo cáo đánh giá thứ năm (AR5) của IPCC, cụ thể gồm kịch bản phát thải trung bình RCP4.5 và kịch bản phát thải cao RCP8.5 cho hai mốc thời gian: giữa thế kỷ 21 (2046-2065) và cuối thế kỷ 21 (2080-2099).

5. Năng lực mô phỏng của RegCM4 đối với mưa cực trị tại Việt Nam có những đặc điểm gì? Mô hình RegCM4 nắm bắt tốt hình thế không gian và chuỗi biến trình năm của mưa lớn, nhận diện đúng các trung tâm mưa lớn tại miền Trung và vùng núi phía Bắc. Tuy nhiên, mô hình có sai số hệ thống tại các khu vực địa hình chia cắt phức tạp: có xu hướng tính toán quá lượng mưa tại sườn đón gió và tính toán thấp hơn tại sườn khuất gió.

Kết luận

Luận án tiến sĩ của tác giả Lê Như Quân là công trình nghiên cứu định lượng hoàn chỉnh về việc ứng dụng mô hình khí hậu khu vực RegCM4 để mô phỏng và dự tính xu thế biến đổi của các sự kiện mưa lớn, mưa cực trị tại Việt Nam. Bằng việc tích hợp hệ thống 6 chỉ số cực trị theo chuẩn quốc tế và quy chuẩn quốc gia, nghiên cứu đã đánh giá khách quan năng lực mô phỏng chuẩn khí hậu thời kỳ 1961-2000 cũng như xu thế biến đổi lịch sử giữa hai giai đoạn 1961-1980 và 1981-2000 trên 7 phân vùng khí hậu và theo 4 mùa. Đồng thời, các kết quả dự tính chi tiết cho các giai đoạn 2046-2065 và 2080-2099 theo hai kịch bản RCP4.5 và RCP8.5 cung cấp những cơ sở khoa học quan trọng phục vụ công tác quy hoạch, quản lý rủi ro thiên tai và cập nhật kịch bản biến đổi khí hậu tại Việt Nam.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU MƯA LỚN VÀ MƯA CỰC TRỊ 1. Tác động của các hiện tượng cực đoan và mưa lớn Qua bốn bản báo cáo đánh giá chính thức của Uỷ ban Liên Chính phủ về Biến đổi khí hậu (IPCC): Báo cáo lần thứ nhất (FAR) công bố năm 1990, báo cáo lần thứ hai (SAR) công bố năm 1995, báo cáo lần thứ ba (TAR) công bố năm 2001 và báo cáo lần thứ tư (AR4) công bố năm 2007, có thể thấy biến đổi khí hậu có những diễn biến phức tạp đặc biệt là các hiện tượng khí hậu cực đoan như mưa lớn, bão, dông mạnh. Hiện tại, báo cáo lần thứ năm (AR5) của IPCC đã được hoàn thành, đây là báo cáo toàn diện nhất về biến đổi khí hậu kể từ khi AR4 được công bố.

AR5 nhấn mạnh nhiều hơn vào việc đánh giá các khía cạnh kinh tế - xã hội của biến đổi khí hậu và những tác động của nó đối với phát triển bền vững. AR5 được hoàn thành với sự đóng góp không nhỏ từ nhóm nghiên cứu thứ nhất của IPCC, báo cáo này đã được công bố bởi [Thomas Stocker và cộng sự, 2013]. Bản báo cáo của nhóm nghiên cứu thứ nhất cung cấp các bằng chứng khoa học về những biến đổi của khí hậu trong tương lai dựa trên bộ kịch bản phát thải toàn cầu mới là “Đường nồng độ đại diện” (Representative Concentration Pathway - RCP). Bộ kịch bản phát thải RCPs có một số nét khác biệt cơ bản so với bộ kịch bản phát thải cũ, SRES (Special Report on Emission Scenarios), đã được công bố trong báo cáo chuyên đề về các kịch bản phát thải của IPCC vào năm 2000.

RCPs có những kịch bản ngắn hạn (đến năm 2035) với độ chi tiết cao và những kịch bản dài hạn (tới năm 2300) với mức chi tiết thấp hơn, phù hợp hơn với những nghiên cứu biến đổi khí hậu dài hạn. Đồng thời các kịch bản RCPs có tính đến chính sách khí hậu cũng như thích ứng với biến đổi khí hậu. Những diễn biến bất thường của các hiện tượng khí hậu cực đoan đặc biệt là hiện tượng mưa lớn, mưa cực trị bắt đầu được cộng đồng khoa học quan tâm nghiên cứu từ khi IPCC công bố FAR. Tuy nhiên, theo đánh giá của [Penalba và Robledo, 2009] thì số lượng nghiên cứu về các hiện tượng cực đoan và mưa lớn thời kỳ này chưa nhiều và chưa có những đánh giá sâu về diễn biến trong tương lai của các hiện 17 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] tượng cực đoan.

Tần suất xuất hiện của hiện tượng mưa lớn, mưa cực trị tương đối thấp nhưng lại có tác động mạnh tới con người, kinh tế - xã hội và môi trường. Do vậy, trong thời gian gần đây mối quan tâm của cộng đồng khoa học đến hiện tượng mưa lớn ngày càng tăng, số lượng các công trình nghiên cứu về hiện tượng này ngày càng nhiều. Thiệt hại do các hiện tượng cực đoan và mưa lớn Thiệt hại kinh tế liên quan đến các hiện tượng khí hậu cực đoan có thể được chia thành chi phí cho tác động trực tiếp hay gián tiếp đến con người, xã hội, hệ sinh thái và các chi phí để thích ứng với những biến đổi của các hiện tượng này. Từ năm 1960 đến 2011 ở nước Mỹ trung bình mỗi năm các hiện tượng cực đoan gây thiệt hại khoảng 13 tỷ đô la trong đó 10,5 tỷ đô la thiệt hại về tài sản và 2,5 tỷ đô la thiệt hại trong nông nghiệp.

Ngoài thiệt hại về kinh tế, các hiện tượng này còn làm khoảng 600 người thiệt mạng và hơn 4.000 người bị thương mỗi năm. Số liệu từ cổng thông tin điện tử của Văn phòng thường trực Ban chỉ đạo phòng chống lụt bão trung ương Việt Nam cho thấy từ năm 1999 đến năm 2009 trung bình hàng năm có gần 500 người thiệt mạng, 700 người bị thương và 60 người mất tích do thiên tai. Tổn thất về kinh tế mỗi năm ước tính hơn 9.000 tỷ đồng tương đương với khoảng 1% tổng sản phẩm quốc nội (GDP) (Hình 1. Như vậy, thiệt hại do thiên tai gây ra đối với con người và xã hội là rất lớn, đặc biệt là từ các hiện tượng liên quan đến mưa lớn như: lũ lụt, bão, dông mạnh, sạt lở, sét.

Theo số liệu của Viện nghiên cứu thảm họa và tính tổn thương cho thấy thiệt hại do các hiên tượng này chiếm hơn 60% tổng thiệt hại do các loại hình thiên tai gây ra [Hazrds and Vulnerability Research Institute, 2011]. Không những thế, chi phí sẽ tăng lên đáng kể khi tính đến sự biến đổi của các hiện tượng cực đoan trong tương lai. [Fowler và cộng sự, 2005] cho biết hàng năm chính phủ nước Anh phải dành hơn 300 triệu bảng cho việc chống lũ. Số tiền này có thể sẽ tăng thêm 200 triệu bảng khi tính đến sự biến đổi của khí hậu trong tương lai.

Theo ước tính từ Công ước khung của Liên hợp quốc về biến đổi khí hậu năm 2007 thì tới năm 2030, chi phí cho việc ứng phó với sự biến đổi của các hiện tượng cực đoan trong đó có mưa lớn khoảng từ 48 đến 171 tỷ 18 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] đô la/năm đối với các nước phát triển và từ 28 đến 67 tỷ đô la/năm đối với các nước đang phát triển (theo giá đô la năm 2005). Trung bình toàn cầu, thiệt hại kinh tế do hiện tượng cực đoan khí hậu và mưa lớn (Hình 1.1, a) có xu thế tăng lên và có biến động lớn giữa các năm. Tổng thiệt hại ở các nước phát triển cao hơn so với các nước đang phát triển. Châu Mỹ chịu thiệt hại lớn nhất về kinh tế khoảng 54,6% tổng thiệt hại toàn cầu, tiếp đó là Châu Á 27,5% và Châu Âu là 15,9%.

Châu Phi gánh chịu 0,6% trong tổng thiệt hại về kinh tế toàn cầu do thiên tai gây ra. Tuy nhiên, số người thiệt mạng do thiên tai và thiệt hại được tính theo tỷ lệ với GDP thì con số này ở các nước đang phát triển cao hơn so với các nước phát triển. Trong thời kỳ 1970-2008, trên 95% người chết do thảm họa tự nhiên là ở các nước đang phát triển. Thống kê trong thời kỳ 2001 đến 2006, tỷ lệ giữa thiệt hại kinh tế do thiên tai với GDP ở các nước thu nhập trung bình là khoảng 1%.

Trong khi đó, tỷ lệ này là khoảng 0,3% GDP với các nước thu nhập thấp và dưới 0,1% GDP đối với các nước thu nhập cao, các nước phát triển. Trong thời kỳ từ năm 2000 đến 2008, Châu á được ghi nhận là khu vực có số lượng thiên tai xảy ra nhiều nhất. Thiệt hại vật chất trung bình hàng năm trong thập kỷ 90 do các hiện tượng khí hậu và thời tiết cực đoan gây ra tăng gấp 8 lần so với thập kỷ 60. [Field và cộng sự, 2012] Tỷ USD (a) (b) Tổng thiệt hại Bảo hiểm thiệt hại Hình 1.

Thiệt hại kinh tế do thiên tai, (a) Trung bình toàn cầu [Field và cộng sự, 2012], (b) Việt Nam (www.vn) 19 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Một trong những hệ quả của các sự kiện mưa lớn gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến con người và môi trường là hiện tượng lũ lụt và sạt lở đất. [Kunkel và cộng sự, 1999] cho rằng những năm gần đây các sự kiện mưa lớn là nguyên nhân của nhiều trận lũ gây những thiệt hại nghiêm trọng cho khu vực Bắc Mỹ. Trận lũ năm 1993 ở thượng lưu của lưu vực sông Mississippi được đánh giá là trận lũ có sức tàn phá mạnh nhất, gây thiệt hại khoảng 14 tỷ đô la. Nhiều trận lũ nghiêm trọng khác liên quan đến mưa lớn như ở California và Nevada vào tháng 1 năm 1997, ở Quebec vào tháng 7 năm 1996… [Jones và cộng sự, 2004] thống kê được riêng trong năm 2002 có 49 người thiệt mạng, 88 người bị thương, thiệt hại về tài sản và cây trồng là hơn 737,5 triệu đô la do lũ lụt tại 50 tiểu bang của Mỹ.

Tại Trung Quốc, các trận lũ năm 1998 gây thiệt hại về kinh tế lên đến 36 tỷ đô la và ảnh hưởng đến hơn 3.000 người ở lưu vực sông Dương Tử thuộc phía nam Trung Quốc và một vài sông ở phía bắc Trung Quốc. Tại Việt Nam, theo Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Quốc gia trong 16 năm từ năm 1990-2005 đã xảy ra gần 300 trận lũ quét gây nên những tổn thất vô cùng lớn: trên 950 người bị thiệt mạng, hơn 600 người bị thương, ảnh hưởng đến gần 200.000 ha diện tích đất nông nghiệp và gây thiệt hại gần 2. Những trận lũ quét năm 1990 gây thiệt hại lớn nhất lên đến gần 300 tỷ đồng. Mưa lớn là một trong những hiện tượng nguy hiểm đôi khi kèm theo sét, mưa đá, gió mạnh, khi kết hợp với địa hình dốc thường kéo theo lũ quét.

Hiện tượng lũ quét có xu hướng xuất hiện ngày càng nhiều, nhiều trận lũ xảy ra liên tiếp, dồn dập, và có sức tàn phá lớn. Như vậy, ngoài những tác động trực tiếp mưa lớn còn gây ra những ảnh hưởng gián tiếp đến xã hội, con người và nền kinh tế. [Mason và cộng sự, 1999] cho rằng những ảnh hưởng lâu dài của sự gia tăng về cường độ và tần suất của các sự kiện mưa lớn tới lũ lụt cần được nghiên cứu nghiêm túc. Chi phí cho việc thích ứng với sự biến đổi của khí hậu và các hiện tượng cực đoan trong đó có mưa lớn là không nhỏ.

Chỉ xét trên khía cạnh thiệt hại kinh tế có thể thấy các hiện tượng cực đoan và mưa lớn gây thiệt hại nặng nề cho nền kinh tế toàn cầu đặc biệt là những nước đang phát triển như Việt Nam do khả năng ứng 20 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] phó thấp, năng lực dự báo và dự tính còn hạn chế. Do vậy, các nghiên cứu dự tính sự biến đổi trong tương lai của các hiện tượng cực đoan, đặc biệt là hiện tượng mưa lớn, là rất cần thiết. Đề tài “Nghiên cứu mô phỏng và dự tính xu thế biến đổi của các sự kiện mưa lớn trên khu vực Việt Nam bằng mô hình khí hậu khu vực” được đặt ra sẽ cung cấp những thông tin cần thiết và góp phần nâng cao năng lực dự tính sự biến đổi của mưa lớn, mưa cực trị trong tương lai cho Việt Nam. Sự quan tâm của cộng đồng khoa học về hiện tượng mưa lớn Trên thế giới, nhiều hội thảo, hội nghị được tổ chức, nhiều công trình nghiên cứu được thực hiện về những hiện tượng cực đoan và mưa lớn.

Một trong những hội nghị đầu tiên về hiện tượng khí hậu cực đoan là hội nghị được tổ chức tại Asheville, bắc Carolina, Mỹ vào năm 1997.