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 về luận án

Biến đổi khí hậu toàn cầu đang thúc đẩy sự gia tăng bất thường về tần suất và cường độ của các hiện tượng thời tiết cực đoan, trong đó mưa lớn và mưa cực trị là nguyên nhân trực tiếp gây ra lũ quét, sạt lở đất và ngập lụt diện rộng. Luận án tiến sĩ chuyên ngành Khí tượng và Khí hậu học (Mã số: 62 44 02 22) của nghiên cứu sinh Lê Như Quân, thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS. Ngô Đức Thành và GS. Phan Văn Tân tại Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội, mang tiêu đề: "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". Công trình đại diện cho bước tiến tiên phong trong việc ứng dụng kỹ thuật hạ quy mô động lực (dynamic downscaling) bằng mô hình khí hậu khu vực thế hệ mới RegCM4 nhằm giải mã quy luật vật lý và dự phóng xu thế biến đổi của các cực trị giáng thủy tại Việt Nam.

Khoảng trống nghiên cứu (research gap) cốt lõi xuất phát từ thực tế: các mô hình hoàn lưu chung khí quyển toàn cầu (GCMs) trong các báo cáo của Ủy ban Liên chính phủ về Biến đổi Khí hậu (IPCC) như AR4 và AR5 có độ phân giải không gian thô (thường từ 100 đến 300 km), không thể mô tả chính xác các quá trình đối lưu quy mô chia cắt, tác động tương tác của địa hình phức tạp như dãy Trường Sơn và Hoàng Liên Sơn, cũng như hoàn lưu gió mùa Đông Á - Nam Á tại Việt Nam. Trong khi đó, các công trình quốc nội trước đây phần lớn dừng lại ở việc thống kê xu thế lịch sử từ chuỗi quan trắc bề mặt hạn chế, hoặc sử dụng các phiên bản mô hình khu vực cũ (RegCM3, MM5) với chuỗi thời gian ngắn, chưa chuẩn hóa theo hệ thống chỉ số quốc tế và chưa tiếp cận các kịch bản nồng độ đại diện mới (RCPs).

Nghiên cứu đặt ra hệ thống câu hỏi nghiên cứu và giả thuyết khoa học chặt chẽ:

1. Câu hỏi nghiên cứu 1 (RQ1): Mô hình khí hậu khu vực RegCM4 với sơ đồ vật lý tối ưu có khả năng tái tạo trung thực phân bố không gian, chu kỳ mùa và các chỉ số mưa lớn, mưa cực trị trên 7 vùng khí hậu của Việt Nam giai đoạn 1961–2000 hay không?
   • Giả thuyết 1 (H1): RegCM4 tích hợp sơ đồ tham số hóa đối lưu Grell với giả thiết khép kín Arakawa-Schubert (GAS) mô phỏng chính xác các đặc trưng thống kê và phân bố mưa cực trị hơn các sơ đồ đối lưu khác, nắm bắt tốt sự tương tác địa hình - hoàn lưu quy mô nhỏ.
2. Câu hỏi nghiên cứu 2 (RQ2): Mưa lớn và mưa cực trị tại Việt Nam đã biến đổi như thế nào trong nửa sau thế kỷ 20 giữa hai giai đoạn 1961–1980 và 1981–2000?
   • Giả thuyết 2 (H2): Có sự gia tăng mang ý nghĩa thống kê về cường độ và tần suất mưa cực trị ở các vĩ độ phía Nam và Trung Bộ, phản ánh sự dịch chuyển của dải hội tụ nhiệt đới và hoàn lưu gió mùa dưới tác động của nóng lên toàn cầu.
3. Câu hỏi nghiên cứu 3 (RQ3): Dưới các kịch bản phát thải khí nhà kính RCP4.5 và RCP8.5, xu thế biến đổi của các sự kiện mưa lớn trong giai đoạn giữa thế kỷ 21 (2046–2065) và cuối thế kỷ 21 (2080–2099) sẽ diễn biến ra sao trên từng phân vùng khí hậu?
   • Giả thuyết 3 (H3): Cường độ và tần suất mưa cực trị tăng phi tuyến tính theo mức độ bức xạ cưỡng bức, với mức độ gia tăng lớn nhất tập trung tại khu vực miền Trung và các tháng cao điểm mùa mưa.

Khung lý thuyết của luận án xây dựng trên nền tảng nhiệt động lực học khí quyển, lý thuyết hạ quy mô động lực, định luật Clausius-Clapeyron chi phối khả năng giữ ẩm của khí quyển, và bộ chỉ số khí hậu cực đoan của Nhóm chuyên gia về Xác định và Chỉ số hóa Biến đổi Khí hậu (ETCCDI). Đóng góp đột phá của công trình được lượng hóa cụ thể: cung cấp bộ dữ liệu dự tính cực đoan chi tiết trên lưới cho 7 vùng khí hậu, hỗ trợ chiến lược thích ứng trước các thiệt hại thiên tai vốn chiếm xấp xỉ 1% GDP hàng năm của Việt Nam. Phạm vi nghiên cứu bao quát chuỗi số liệu nền 40 năm (1961–2000), đối soát với mạng lưới 180 trạm quan trắc mặt đất và lưới APHRODITE độ phân giải $0.25^\circ \times 0.25^\circ$, kết hợp dự phóng hai giai đoạn tương lai 2046–2065 và 2080–2099.

Literature Review và Positioning

Nghiên cứu về giáng thủy cực đoan trên thế giới phát triển qua nhiều giai đoạn với các luồng tư tưởng học thuật rõ nét. Khởi đầu từ các nghiên cứu tiên phong của Iwashima và Yamamoto (1993), Karl và Knight (1998) tại Hoa Kỳ, các nhà khoa học đã chứng minh mối liên hệ giữa sự ấm lên toàn cầu và sự gia tăng các trận mưa ngày cực đại. Bước sang thế kỷ 21, các nghiên cứu toàn cầu quy mô lớn của Frich và cộng sự (2002), Alexander và cộng sự (2006) thông qua mạng lưới ETCCDI đã xác lập bức tranh tổng thể: xu thế tăng của mưa lớn chiếm ưu thế tại phần lớn các lục địa, đặc biệt ở Nam Phi, Đông Nam Úc, Tây Nga và Đông Bắc Mỹ. Tuy nhiên, các tranh biện học thuật lớn đã nổ ra xoay quanh hai trường phái đối nghịch:

• Trường phái suy giảm hoàn lưu: Một số nhà nghiên cứu như Wang (2001), Aguilar và cộng sự (2009) lập luận rằng hoàn lưu gió mùa châu Á và đối lưu xích đạo đang có xu hướng suy yếu kể từ thập niên 1970, dẫn đến sự suy giảm mưa lớn ở một số khu vực cận nhiệt đới như Bắc Trung Quốc và Tây Trung Phi.
• Trường phái tăng cường nhiệt động lực: Ngược lại, Trenberth và cộng sự (2003), Groisman và cộng sự (2005) khẳng định theo quan hệ Clausius-Clapeyron, khí quyển ấm lên làm tăng hàm lượng hơi ẩm bão hòa khoảng 7% cho mỗi $1^\circ\text{C}$ tăng nhiệt độ, thúc đẩy sự hội tụ ẩm cực đoan và gia tăng cường độ mưa cục bộ bất chấp sự biến đổi phức tạp của hoàn lưu gió mùa.

Về mặt công cụ mô hình hóa, các công trình quốc tế đã chỉ ra giới hạn của mô hình toàn cầu GCM và chuyển dịch mạnh sang mô hình khu vực RCM. Khi đối chiếu với hai nghiên cứu quốc tế điển hình:

1. Fowler và cộng sự (2005) sử dụng mô hình HadRM3H (độ phân giải 25 km) để mô phỏng giáng thủy cực đoan tại Vương quốc Anh, nhận thấy mô hình mô phỏng quá mức lượng mưa ở các sườn đón gió địa hình cao và đánh giá thấp ở vùng khuất gió.
2. Bell và cộng sự (2004) ứng dụng mô hình RegCM2.5 lồng ghép trong CCM3 cho bang California (Hoa Kỳ), phát hiện mô hình nắm bắt tốt biến trình mùa nhưng có thiên hướng mô phỏng thấp số ngày mưa lớn và mô phỏng cao cường độ mưa cực đại 1 ngày (Rx1d: quan trắc 12.1 cm so với mô hình 10.8 cm).

Tại Việt Nam, các nghiên cứu của Phan Văn Tân và Hồ Thị Minh Hà (2008b), Vũ Thanh Hằng và cộng sự (2009), Trần Thục và cộng sự (2010), Đỗ Huy Dương và cộng sự (2010a), Nguyễn Trọng Hiệu và cộng sự (2011) đã ghi nhận sự phân hóa lượng mưa giữa hai miền Nam - Bắc và biến động bất thường của bão nhiệt đới. Tuy nhiên, chưa có công trình nào đánh giá toàn diện kỹ năng mô phỏng của mô hình RegCM4 đối với hệ thống chỉ số ETCCDI tích hợp (Rx1d, Rx5d, R95p, R99p, R50, NHS) và dự phóng xu thế biến đổi theo các kịch bản RCP4.5/RCP8.5 trên 7 phân vùng khí hậu đặc thù. Luận án đã định vị chính xác khoảng trống này, tạo nhịp cầu chuyển tiếp giữa lý thuyết động lực khí quyển toàn cầu và bài toán cực trị giáng thủy địa phương.

Đóng góp lý thuyết và khung phân tích

Đóng góp cho lý thuyết

Luận án đóng góp quan trọng vào lý thuyết khí hậu động lực và lý thuyết mô hình hóa giáng thủy nhiệt đới:

1. Mở rộng lý thuyết tham số hóa đối lưu nhiệt đới (Convective Parameterization Theory): Nghiên cứu kiểm chứng và mở rộng giả thuyết khép kín Arakawa-Schubert (1974) kết hợp với sơ đồ Grell (1993) trong điều kiện địa hình phức tạp và hoàn lưu gió mùa Đông Nam Á. Kết quả chứng minh sơ đồ này vượt trội hơn sơ đồ Kuo và Emanuel trong việc kiểm soát sự bất ổn định đối lưu quy mô lưới và tái tạo đúng phổ phân bố giáng thủy cực đoan.
2. Khung khái niệm phân tầng cường độ giáng thủy cực đoan: Bổ sung vào lý thuyết cực trị khí hậu thông qua việc chuẩn hóa và mở rộng khái niệm mưa lớn trong bối cảnh nhiệt đới gió mùa: "Các sự kiện được xem là mưa lớn khi lượng mưa trong 24h: 1) đạt mức 50-100 mm; 2) vượt quá giá trị R95p; và 3) vượt quá giá trị R99p". Khung này giải quyết được mâu thuẫn giữa ngưỡng giá trị tuyệt đối (gây lũ lụt mùa mưa) và ngưỡng phân vị thống kê phi tham số (gây xáo trộn sinh thái mùa khô).
3. Mô hình động lực phi tuyến của cực trị giáng thủy theo kịch bản bức xạ cưỡng bức: Xác lập mệnh đề khoa học rằng phản ứng của các chỉ số mưa cực trị (R95p, R99p, Rx5d) đối với sự gia tăng nồng độ khí nhà kính không mang tính tuyến tính đơn giản mà khuếch đại mạnh mẽ ở các phân vùng chịu ảnh hưởng trực tiếp của gió mùa Tây Nam và bão nhiệt đới (vùng B4, N1, N2).

Khung phân tích độc đáo

Khung phân tích của luận án tích hợp liên hoàn 3 trụ cột lý thuyết: (1) Lý thuyết thủy động lực học khí quyển thủy tĩnh (Hydrostatic Atmospheric Dynamics); (2) Lý thuyết thống kê giá trị cực trị (Extreme Value Theory); (3) Khung chỉ số biến đổi khí hậu ETCCDI/CLIVAR.

Phương pháp tiếp cận phân tích mới nằm ở việc đồng bộ hóa dữ liệu mô phỏng dạng lưới với dữ liệu quan trắc phân tích trên ô lưới APHRODITE ($0.25^\circ$) kết hợp kiểm định chéo với 180 trạm quan trắc mặt đất. Điều kiện biên của khung phân tích được xác định tường minh: miền tính bao phủ toàn bộ lãnh thổ Việt Nam và Biển Đông, giới hạn thời gian tích phân 40 năm quá khứ và hai chu kỳ 20 năm tương lai, loại trừ các nhiễu động số học tại vùng đệm biên (buffer zone).

Phương pháp nghiên cứu tiên tiến

Thiết kế nghiên cứu

Nghiên cứu vận hành theo thế giới quan thực chứng (positivism) nghiêm ngặt, sử dụng mô hình hóa số trị kết hợp phân tích thống kê định lượng nâng cao:

• Hệ hình nghiên cứu (Paradigm): Tiếp cận định lượng dựa trên định luật bảo toàn khối lượng, động lượng, nhiệt động lực học và ẩm trong khí quyển.
• Thiết kế đa tầng (Multi-level Design): Tích hợp quy mô toàn cầu (GCM/Tái phân tích) $\rightarrow$ quy mô khu vực (RCM độ phân giải cao) $\rightarrow$ quy mô phân vùng địa phương (7 vùng khí hậu: Tây Bắc - B1, Đông Bắc - B2, Đồng bằng Bắc Bộ - B3, Bắc Trung Bộ - B4, Nam Trung Bộ - N1, Tây Nguyên - N2, Nam Bộ - N3).
• Mẫu dữ liệu chuẩn xác: Bộ số liệu tái phân tích ERA-40/NCEP cung cấp điều kiện ban đầu và biên; chuỗi quan trắc 40 năm lịch sử (1961–2000); số liệu lưới hóa APHRODITE; dữ liệu đầu ra mô hình ECHAM5 cho các kịch bản phát thải RCP4.5 và RCP8.5.

Quy trình nghiên cứu rigorous

Quy trình nghiên cứu áp dụng các tiêu chuẩn kiểm soát chất lượng khắt khe:

1. Chiến lược chọn mẫu và làm sạch số liệu: Loại bỏ triệt để các sai số phi đồng nhất của chuỗi trạm quan trắc mặt đất thông qua 3 tiêu chí: so sánh với giá trị khí hậu chuẩn, kiểm tra tính liên tục theo chuỗi thời gian lân cận, và tương quan không gian với các trạm phụ cận.
2. Quy trình tam giác hóa dữ liệu (Data Triangulation): Đối soát chéo 3 nguồn dữ liệu độc lập: (1) Số liệu trạm thực tế; (2) Bộ dữ liệu lưới APHRODITE; (3) Kết quả mô phỏng từ mô hình RegCM4.
3. Độ tin cậy và độ giá trị (Validity & Reliability): Kiểm tra độ nhạy của các sơ đồ vật lý: Grell + Arakawa-Schubert (GAS), Grell + Fritch-Chappell (GFC), Emanuel (Eman), và Kuo. Kết quả đánh giá trên tổng lượng mưa tháng của Phan Văn Tân và Hồ Thị Minh Hà (2008b) làm cơ sở cấu hình cho luận án cho thấy: sơ đồ GAS đạt độ tương quan không gian $r = 0.61$, sai số trung bình $\text{ME} = 76.51\text{ mm}$, sai số tuyệt đối trung bình $\text{MAE} = 121.45\text{ mm}$ và tỷ số $\text{TBF/TBO} = 1.48$, vượt trội về tính cân bằng so với sơ đồ Emanuel ($\text{ME} = 168.14\text{ mm}$, $\text{TBF/TBO} = 2.05$).

Data và phân tích

Phân tích số liệu sử dụng hệ thống công thức toán học và thống kê chuyên sâu:

• Các chỉ số cực trị cốt lõi:
  • Rx1d & Rx5d: Lượng mưa cực đại 1 ngày và 5 ngày liên tiếp trong năm/mùa ($\text{mm}$).
  • R95p & R99p: Tổng lượng mưa tích lũy từ các ngày có mưa vượt phân vị thứ 95 và 99 của thời kỳ chuẩn ($\text{mm}$).
  • R50: Số ngày có lượng mưa ngày $R \ge 50\text{ mm}$ (ngày).
  • NHS: Số đợt mưa lớn diện rộng kéo dài liên tục (đợt).
• Hệ thống chỉ số đánh giá kỹ năng mô hình: $$\text{ME} = \frac{1}{N}\sum_{i=1}^{N}(M_i - O_i)$$ $$\text{MAE} = \frac{1}{N}\sum_{i=1}^{N}|M_i - O_i|$$ $$\text{RMSE} = \sqrt{\frac{1}{N}\sum_{i=1}^{N}(M_i - O_i)^2}$$ Trong đó $M_i$ là giá trị mô phỏng của mô hình, $O_i$ là giá trị quan trắc thực tế tại ô lưới/trạm thứ $i$.
• Kiểm định ý nghĩa thống kê: Sử dụng kiểm định phi tham số Mann-Kendall và kiểm định t-Student ở mức ý nghĩa $\alpha = 0.05$ ($p < 0.05$) để xác định độ tin cậy của xu thế biến đổi không gian và thời gian. Phân tích được thực hiện trên nền tảng phần mềm chuyên dụng xử lý khí hậu CDO (Climate Data Operators), NCL (NCAR Command Language) và các thuật toán Fortran tối ưu hóa.

Phát hiện đột phá và implications

Những phát hiện then chốt

1. Năng lực tái tạo quy luật không gian và chu kỳ mùa của RegCM4: Mô hình RegCM4 mô phỏng thành công tâm mưa lớn tại khu vực miền Trung (B4, N1) và sườn đón gió Tây Nguyên (N2), nắm bắt chính xác pha dịch chuyển mùa mưa từ Bắc vào Nam. Tuy nhiên, mô hình bộc lộ sai số hệ thống: có xu thế mô phỏng thấp (underestimation) cường độ tại các tâm mưa cực đoan có địa hình núi cao chia cắt mạnh, nhưng lại mô phỏng rất tốt chỉ số Rx5d và NHS trên diện rộng.
2. Sự phân hóa xu thế lịch sử rõ rệt giữa hai giai đoạn 1961–1980 và 1981–2000: Kết quả phân tích dữ liệu quan trắc và mô hình ghi nhận xu thế tăng mạnh của các chỉ số mưa cực trị tại khu vực Nam Trung Bộ (N1) và Nam Bộ (N3) với mức tăng từ 10% đến 25% đối với R95p và R99p ($p < 0.05$). Ngược lại, các tỉnh Bắc Bộ (B1, B2) thể hiện xu thế giảm nhẹ hoặc không đồng nhất về số ngày mưa lớn R50.
3. Phát hiện nghịch lý về sự tập trung cường độ cực đoan: Dù tổng lượng mưa năm tại một số vùng phía Bắc có xu hướng giảm hoặc không đổi, cường độ các trận mưa cực đại 1 ngày (Rx1d) lại tăng cục bộ. Điều này khẳng định hiện tượng mưa tại Việt Nam đang diễn biến theo chiều hướng "ngắn hơn về thời gian nhưng khốc liệt hơn về cường độ".
4. Dự phóng gia tăng đột biến của mưa cực trị trong thế kỷ 21:
   • Giai đoạn giữa thế kỷ (2046–2065): Theo kịch bản RCP4.5, các chỉ số Rx1d, Rx5d và R95p tăng phổ biến từ 10% đến 20% trên hầu hết các phân vùng. Theo kịch bản RCP8.5, mức tăng đạt từ 15% đến 35%, đặc biệt tập trung vào mùa hè và mùa thu tại Trung Bộ.
   • Giai đoạn cuối thế kỷ (2080–2099): Sự gia tăng đạt mức khốc liệt dưới kịch bản RCP8.5, chỉ số R99p (mưa cực kỳ ẩm) có thể tăng trên 40% tại các phân vùng B4 và N1; số đợt mưa lớn diện rộng (NHS) gia tăng cả về độ dài lẫn tần suất xuất hiện.

+----------------------------------------------------------------------------------------------------+
|               BẢNG TỔNG HỢP DỰ TÍNH BIẾN ĐỔI MƯA CỰC TRỊ TRÊN 7 VÙNG KHÍ HẬU                       |
+-------------------+-----------------------------------+--------------------------------------------+
| Phân vùng Khí hậu | Giữa Thế kỷ 21 (2046-2065, RCP8.5)| Cuối Thế kỷ 21 (2080-2099, RCP8.5)         |
+-------------------+-----------------------------------+--------------------------------------------+
| Tây Bắc (B1)      | Rx1d tăng 10-15%, R50 tăng 2-4 ng | Rx1d tăng 20-25%, R95p tăng >25%           |
| Đông Bắc (B2)     | Rx5d tăng 12-18%, NHS tăng nhẹ    | Rx5d tăng >20%, R99p tăng đột biến         |
| ĐB Bắc Bộ (B3)    | R95p tăng 15-20%, phân hóa mùa    | R95p tăng 25-30%, mưa cực đoan đô thị      |
| Bắc Trung Bộ (B4) | Rx1d tăng 20-30%, R99p tăng >25%  | Rx1d tăng >35%, nguy cơ lũ quét đặc biệt cao|
| Nam Trung Bộ (N1) | R95p tăng 20-35%, Rx5d tăng mạnh  | R95p tăng >40%, đợt mưa kéo dài (NHS tăng) |
| Tây Nguyên (N2)   | Rx1d tăng 15-25%, tập trung mùa hè| Rx1d tăng 25-30%, sạt lở đất sườn tây      |
| Nam Bộ (N3)       | R50 tăng 4-7 ngày, triều cường ép | R50 tăng >8 ngày, R99p tăng mạnh           |
+-------------------+-----------------------------------+--------------------------------------------+

Implications đa chiều

• Đóng góp lý thuyết: Cung cấp bằng chứng thực nghiệm khẳng định sự tương tác phi tuyến giữa cơ chế nhiệt động lực học Clausius-Clapeyron và động lực học gió mùa trong việc định hình các cực trị giáng thủy quy mô địa phương.
• Đổi mới phương pháp: Xác lập quy trình chuẩn về việc sử dụng tập chỉ số ETCCDI kết hợp dữ liệu lưới APHRODITE để đánh giá và hiệu chỉnh sai số mô hình khí hậu khu vực cho các quốc gia Đông Nam Á.
• Ứng dụng thực tiễn: Cung cấp thông số đầu vào chính xác (biên độ mưa thiết kế, tần suất mưa lũ 50 năm, 100 năm) phục vụ quy hoạch hạ tầng công trình thủy điện, hồ chứa, hệ thống thoát nước đô thị.
• Khuyến nghị chính sách: Đề xuất lộ trình nâng cấp hệ thống cảnh báo sớm lũ quét tại miền núi phía Bắc và miền Trung; điều chỉnh quy hoạch sản xuất nông nghiệp tránh các đỉnh cực đoan mới của chỉ số Rx5d và R99p.

Limitations và Future Research

Nghiên cứu nhìn nhận khách quan các giới hạn khoa học nội tại:

1. Hiệu ứng phân giải địa hình: Độ phân giải không gian của mô hình khu vực (dù đã cải thiện so với GCM) vẫn chưa thể giải quyết trọn vẹn các quá trình đối lưu quy mô mây dông địa phương ($< 4\text{ km}$) tại các khe hẹp đứt gãy sườn núi dốc.
2. Sự phụ thuộc vào điều kiện biên GCM: Sai số hệ thống từ mô hình toàn cầu ECHAM5 truyền qua biên vào mô hình RegCM4 có thể làm gia tăng độ bất định trong dự phóng cực trị dài hạn.
3. Số lượng mô hình đơn lẻ: Luận án tập trung phân tích sâu trên mô hình RegCM4, chưa triển khai tổ hợp đa mô hình (multi-model ensemble) để triệt tiêu hoàn toàn sai số cấu trúc vật lý.

Chương trình nghiên cứu 10 năm tiếp theo được đề xuất gồm:

• Tích hợp mô hình khí hậu khu vực độ phân giải siêu cao không thủy tĩnh (Convection-Permitting Models - CPM, $< 3\text{ km}$) như WRF hoặc RegCM5.
• Mở rộng hệ thống dự báo tổ hợp đa mô hình kết hợp phương pháp học máy (Machine Learning/AI) để hiệu chỉnh sai số thống kê (statistical bias correction) theo phân vị phi tham số (Quantile Mapping).
• Nghiên cứu tương tác ghép nối chi tiết Khí quyển - Đại dương - Thủy văn (Coupled Regional Ocean-Atmosphere-Hydrological Modeling) phục vụ mô phỏng ngập lụt đồng thời do mưa lũ và triều cường.

Tác động và ảnh hưởng

• Tác động học thuật: Cung cấp tài liệu tham khảo nền tảng cho các công trình nghiên cứu biến đổi khí hậu tại Việt Nam, mở ra hàng chục nhánh nghiên cứu tiếp biến về thủy văn cực đoan, xói mòn đất và mô hình hóa ngập lụt.
• Tái thiết ngành kinh tế: Định hình lại các tiêu chuẩn kỹ thuật xây dựng và quy hoạch xây dựng dân dụng, giao thông, đê điều thích ứng với các đỉnh cực trị Rx1d và Rx5d mới.
• Ảnh hưởng chính sách quốc gia: Trở thành nguồn dữ liệu khoa học tin cậy đóng góp trực tiếp vào việc cập nhật Kịch bản Biến đổi Khí hậu và Nước biển dâng cho Việt Nam do Bộ Tài nguyên và Môi trường ban hành.
• Lợi ích xã hội và quốc tế: Giảm thiểu thiệt hại về tính mạng và tài sản cho cộng đồng dân cư dễ bị tổn thương tại dải ven biển miền Trung và miền núi phía Bắc; đóng góp số liệu quan trọng cho các chương trình đánh giá khí hậu khu vực Đông Nam Á (CORDEX-SEA).

Đối tượng hưởng lợi

• Nghiên cứu sinh và Giảng viên Khí tượng Thủy văn: Tiếp cận quy trình phương pháp luận chuẩn mực về hạ quy mô động lực và hệ thống chỉ số ETCCDI.
• Nhà quy hoạch đô thị và Kỹ sư công trình thủy lợi: Nhận được các giá trị định lượng về xu thế mưa 1 ngày, 5 ngày cực đại để tính toán dung tích thoát lũ hồ chứa và khẩu độ cống đô thị.
• Các nhà hoạch định chính sách cấp Quốc gia và Địa phương: Có căn cứ khoa học vững chắc để phân bổ ngân sách phòng chống thiên tai và phê duyệt các dự án đầu tư công trình thích ứng biến đổi khí hậu.
• Doanh nghiệp R&D Nông nghiệp và Bảo hiểm thiên tai: Xây dựng các gói bảo hiểm chỉ số thời tiết và cơ cấu lại lịch mùa vụ cây trồng phù hợp với sự dịch chuyển của các đợt mưa lớn diện rộng.

Câu hỏi chuyên sâu

1. Đóng góp lý thuyết độc đáo nhất của công trình là gì? Đó là việc kiểm chứng và xác lập tính phù hợp vượt trội của lý thuyết tham số hóa đối lưu Grell tích hợp giả thiết khép kín Arakawa-Schubert (GAS) trong mô hình RegCM4 đối với việc mô phỏng các quá trình mưa cực trị nhiệt đới gió mùa tại địa hình phức tạp Việt Nam.

2. Đổi mới phương pháp luận so với các nghiên cứu quốc tế trước đây như thế nào? So với Fowler và cộng sự (2005) (chỉ dùng HadRM3H cho địa hình ôn đới Anh) và Bell và cộng sự (2004) (dùng RegCM2.5 cho California với ngưỡng mưa cố định 2.54 cm), luận án đã tích hợp đồng bộ bộ chỉ số ETCCDI phân vị phi tham số (R95p, R99p) cùng dữ liệu lưới APHRODITE $0.25^\circ$, khắc phục triệt để sai số do mạng lưới trạm quan trắc không đồng đều tại các vùng núi cao hiểm trở.

3. Phát hiện bất ngờ nhất từ dữ liệu thực nghiệm là gì? Sự nghịch biến giữa tổng lượng mưa và cường độ mưa cực trị: tại một số khu vực thuộc Bắc Bộ, tổng lượng mưa và số ngày mưa có xu thế giảm nhẹ nhưng cường độ mưa cực đại 1 ngày (Rx1d) và 5 ngày (Rx5d) lại tăng với độ biến động lớn, chứng minh thời tiết đang chuyển dịch sang trạng thái cực đoan hóa cục bộ.

4. Nghiên cứu có cung cấp giao thức tái lập (Replication Protocol) hoàn chỉnh không? Có. Toàn bộ cấu hình miền tính mô hình RegCM4 (tâm lưới, độ phân giải ngang, các mức áp suất thẳng đứng), sơ đồ vật lý (đối lưu GAS, bức xạ Kiehl, bề mặt BATS), các chỉ số thống kê (ME, MAE, RMSE, Pearson correlation) và nguồn dữ liệu đầu vào (ERA-40, ECHAM5, APHRODITE) đều được chuẩn hóa chi tiết từng bước.

5. Lộ trình nghiên cứu 10 năm tiếp theo được định hình ra sao? Chuyển đổi từ mô hình thủy tĩnh RegCM4 sang mô hình không thủy tĩnh phân giải siêu cao phân giải mây đối lưu trực tiếp (CPM $< 3\text{ km}$), tích hợp kỹ thuật đồng hóa dữ liệu vệ tinh/radar và xây dựng hệ thống dự báo tổ hợp đa mô hình kết hợp AI để triệt tiêu sai số hệ thống.

Kết luận

1. Khẳng định năng lực mô phỏng: Mô hình khí hậu khu vực RegCM4 cấu hình sơ đồ đối lưu Grell + Arakawa-Schubert có khả năng tái tạo xuất sắc phân bố không gian và chu kỳ mùa của mưa lớn và mưa cực trị tại Việt Nam giai đoạn 1961–2000.
2. Làm rõ bức tranh biến đổi lịch sử: Xác lập xu thế gia tăng có ý nghĩa thống kê của các chỉ số cực trị (R95p, R99p, Rx1d) tại Trung Bộ và Nam Bộ trong giai đoạn 1981–2000 so với 1961–1980.
3. Cung cấp dự tính cực đoan chi tiết thế kỷ 21: Lượng hóa mức tăng từ 15% đến trên 40% của các chỉ số giáng thủy nguy hiểm theo các kịch bản RCP4.5 và RCP8.5 cho hai giai đoạn 2046–2065 và 2080–2099 trên 7 phân vùng khí hậu.
4. Đóng góp phương pháp luận chuẩn hóa: Tiên phong áp dụng trọn vẹn khung chỉ số ETCCDI kết hợp dữ liệu lưới hóa chất lượng cao APHRODITE vào nghiên cứu khí hậu cực đoan tại Việt Nam.
5. Mở ra các hướng nghiên cứu liên ngành: Thiết lập nền tảng vững chắc cho mô hình hóa thủy văn, dự báo nguy cơ sạt lở đất, quy hoạch hạ tầng thích ứng và quản trị rủi ro thiên tai quốc gia.
6. Giá trị thực tiễn và chuyển giao: Cung cấp luận cứ khoa học định lượng phục vụ trực tiếp công tác xây dựng kịch bản biến đổi khí hậu quốc gia và chiến lược phòng chống thiên tai giảm nhẹ thiệt hại kinh tế - xã hội.

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.