CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1 Lược sử về biến đổi khí hậu Khái nhiệm về biến đổi khí hậu theo Công ước khung của Liên hiệp quốc về biến đổi khí hậu (UNFCCC, 1992) [33]: Sự thay đổi của khí hậu được quy trực tiếp hay gián tiếp là do hoạt động của con người làm thay đổi thành phần của khí quyển toàn cầu và đóng góp thêm vào sự biến động khí hậu tự nhiên trong các thời gian có thể so sánh được. Biến đổi khí hậu xác định sự khác biệt giữa các giá trị trung bình dài hạn của một tham số hay thống kê khí hậu. Trong đó trung bình được thực hiện trong một khoảng thời gian xác định, thường là vài thập kỷ. Khí hậu trái đất đã có những thay đổi trong quá khứ với quy mô thời gian từ vài triệu năm đến vài trăm năm.
Những biến động tự nhiên có thể gây ra những biến đổi khí hậu. Trong một thời gian dài hàng chục vạn năm, những thay đổi tự nhiên của sự phân bố nhiệt từ mặt trời và những thay đổi của khí nhà kính cũng như các bụi khói trong khí quyển đã tạo ra những thời kỳ băng hà và những thời kỳ ấm lên của khí hậu trái đất. Trái đất đã trải qua thời kỳ băng hà cuối cùng khoảng 18.000 năm trước công nguyên. Trong thời kỳ này, băng bao phủ phần lớn Bắc Mỹ, Bắc Âu và Bắc Châu Á với mực nước biển thấp hơn hiện nay tới 120m.
Có nhiều bằng chứng cho thấy, khoảng 5.000 năm trước công nguyên, nhiệt độ cao hơn hiện nay. Từ thế kỷ XIV, Châu Âu trải qua một thời kỳ băng hà nhỏ, kéo dài khoảng vài trăm năm. Từ khoảng giữa thế kỷ XIX, nhờ đo đạc chính xác bằng các dụng cụ, chúng ta mới có được số liệu định lượng chi tiết về biến đổi khí hậu trong hơn một thế kỷ qua. Những số liệu có được cho thấy xu thế chung là từ cuối thế kỷ XIX đến nay, nhiệt độ trung bình toàn cầu đã tăng đáng kể.
Kết quả đo đạc và nghiên cứu hiện nay cho thấy nhiệt độ không khí trung bình toàn cầu trong thế kỷ XX đã tăng lên 0,60C và thập kỷ 90 là thập kỷ nóng nhất trong thiên niên kỷ vừa qua (IPCC, 2001) [19]. 5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.1 Sự thay đổi nhiệt độ toàn cầu 1860 - 1999 (IPCC, 2001) [19]. Đối với Châu Âu có thể điểm qua trình tự biến đổi của khí hậu trong thời cận đại có thể minh họa như sau: Trong quá trình 5.000 năm trước kỷ nguyên của chúng ta, khí hậu nóng và khô nhiều lần được thay thế bằng khí hậu ẩm và lạnh hơn. Khoảng 500 năm trước kỷ nguyên, lượng mưa tăng rất nhanh và khí hậu trở nên lạnh hơn thế kỷ trước nhiều.
Vào thế kỷ XI - XIII, khí hậu Châu Âu ôn hòa và khô hơn thời kỳ đầu kỷ nguyên, băng hà ít phát triển nhất, ở bán đảo Greenland chăn nuôi phát triển tốt. Vào thế kỷ thứ XIV - XVI khí hậu rất lạnh, băng trên biển tăng. Từ thế kỷ XVII đến giữa thế kỷ XIX khí hậu lạnh và ẩm, băng hà phát triển. Chính vào thời kỳ này, việc quan trắc khí tượng được bắt đầu ở Châu Âu.
Từ nửa sau thế kỷ XIX, sự phát triển của khí hậu có chuyển biến mới, tương đối đột ngột - bắt đầu đợt nóng. Tóm lại sự biến đổi khí hậu trong thời kỳ lịch sử có đặc tính dao động theo chu kỳ, chỉ gần mới đây có những thay đổi bất thường (IPCC, 2001) [19].2 Khái niệm về yếu tố và hiện tượng khí hậu cực đoan 1.1 Khái niệm về yếu tố khí hậu cực đoan Các yếu tố khí hậu, hay biến khí quyển là các đại lượng ngẫu nhiên có tập giá trị biến đổi trong một giới hạn nào đó. Một biến khí quyển được gọi là yếu tố khí hậu cực trị nếu miền giá trị của nó thiên về một phía nào đó của tập giá trị có thể của biến khí quyển được xét. Ví dụ, nhiệt độ không khí hàng ngày (tại một địa điểm 6 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com nào đó) là một biến khí quyển.
Mỗi ngày có một giá trị nhỏ nhất (nhiệt độ cực tiểu ngày hay nhiệt độ thấp nhất ngày) và một giá trị lớn nhất (nhiệt độ cực đại ngày nhiệt độ cao nhất ngày). Tập hợp tất cả các giá trị nhiệt độ cực tiểu (cực đại) ngày được xem là tập giá trị có thể của một đại lượng ngẫu nhiên gọi là yếu tố khí hậu cực tiểu (cực đại) - gọi chung là nhiệt độ cực trị ngày. Nhiệt độ cực trị ngày là một biến khí hậu cực trị. Các biến khí hậu cực trị được xem xét thường là các đại lượng khí hậu cực đại hoặc cực tiểu.2 Khái niệm về hiện tượng cực đoan Theo Phan Văn Tân (2010) [9] hiện tượng cực đoan là những hiện tượng khí hậu thỏa mãn các điều kiện: 1) Hiếm, tức là có tần suất xuất hiện tương đối thấp trong một khoảng thời gian tương đối dài; 2) Có cường độ lớn; và 3) Khắc nghiệt, tức là có khả năng gây ra những ảnh hưởng lớn hoặc dữ dội đe dọa trực tiếp hoặc gián tiếp đế sự sống trên trái đất.
Theo Báo cáo lần thứ Tư của Tổ chức Liên chính phủ về biến đổi khí hậu (IPCC) [20], hiện tượng thời tiết cực đoan (an extreme weather event) là hiện tượng hiếm ở một nơi cụ thể vào một thời gian cụ thể trong năm. Định nghĩa “hiếm” có thể được hiểu theo nhiều cách khác nhau, nhưng hiện tượng thời tiết cực đoan được hiểu là hiện tượng có xác xuất xuất hiện nhỏ, thông thường được trọn là nhỏ hơn 10%. Theo định nghĩa này, những đặc trưng của “thời tiết cực đoan” có thể rất khác nhau giữa nơi này và nơi khác, nó phụ thuộc vào đặc điểm địa lý tự nhiên, bức xạ, địa hình. Nói cách khác hiện tượng khí hậu cực đoan là sự tổng hợp của hiện tượng thời tiết cực đoan được đặc trưng bởi trung bình và các cực trị tuyệt đối của các hiện tượng thời tiết cực đoan trên một khoảng thời gian nhất định.
Hiện tượng khí hậu cực đoan có thể xác định từ các yếu tố khí hậu. Do vậy, hiện tượng khí hậu cực đoan phần lớn không được quan trắc trực tiếp mà người ta căn cứ vào số liệu quan trắc các yếu tố khí hậu để xác định hoặc quy định một hiện tượng nào đó có xuất hiện hay không. Như vậy, cần phân biệt rõ hai khái niệm: Yếu tố khí hậu cực đoan được xác định dựa trên yếu tố khí hậu cực trị (cực đại hoặc cực tiểu) và hiện tượng khí hậu 7 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com cực đoan được xác định dựa trên tính chất khắc nghiệt và mức độ hiếm của hiện tượng. Khái niệm về yếu tố và hiện tượng khí hậu cực đoan đã được GS.
TS Phan Văn Tân và cs (2010) [9] trình bày rất chi tiết trong Báo cáo tổng kết Đề tài cấp Nhà nước, mã số KC08.29/06-10 “Nghiên cứu tác động của biến đổi khí hậu toàn cầu đến các yếu tố và hiện tượng khí hậu cực đoan ở Việt Nam, khả năng dự báo và giải pháp chiến lược ứng phó”.3 Tình hình nghiên cứu cực trị khí hậu và hiện tượng khí hậu cực đoan trên thế giới và Việt Nam Do tính chất nghiêm trọng của hậu quả tác động đến các hiện tượng khí hậu cực đoan nên trong những năm gần đây đã có nhiều công trình nghiên cứu trên thế giới và cả ở trong nước cũng đã xuất hiện nhiều công trình nghiên cứu chú trọng vào bài toán khí hậu cực đoan hay các hiện tượng khí hậu cực trị trong mối quan hệ với sự biến đổi khí hậu.1 Tình hình nghiên cứu cực trị khí hậu và hiện tượng khí hậu cực đoan trên thế giới Theo báo cáo lần thứ 4 của Ban liên Chính phủ về biến đổi khí hậu (IPCC, 2007) [20] đã nhận định rằng sự nóng lên của hệ thống khí hậu trái đất hiện nay là chưa từng có. Nhiệt độ trung bình toàn cầu tăng khoảng 0,740C trong thời kỳ 1906 - 2005, tốc độ tăng của nhiệt độ trong 50 năm gần đây gần gấp đôi so với 50 năm trước đây. Hai năm được công nhận có nhiệt độ trung bình toàn cầu cao nhất từ trước đến nay là 1998, 2005. Trong 12 năm gần đây, từ năm 1995-2006, có 11 năm, trừ năm 1996, là những năm nóng nhất kể từ năm 1850.
Nhiệt độ trên lục địa tăng rõ rệt và nhanh hơn hẳn so với nhiệt độ trên đại dương với thời kỳ tăng nhanh nhất là mùa đông (tháng XII, I, II) và mùa xuân (tháng III, IV, V). Nhiệt độ cực trị cũng có chiều hướng biến đổi tương tự như nhiệt độ trung bình trên phạm vi toàn cầu. Trên phạm vi toàn cầu lượng mưa tăng lên ở các đới phía Bắc vĩ độ 300B thời kỳ 1901-2005 và giảm đi ở các vĩ độ nhiệt đới, kể từ giữa những năm 1970. Ở 8 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com khu vực nhiệt đới, mưa giảm đi ở Nam Á và Tây Phi với trị số xu thế là 7,5% cho cả thời kỳ 1901-2005.
Ở đới vĩ độ trung bình và vĩ độ cao, lượng mưa tăng lên rõ rệt ở miền Trung Bắc Mỹ, Đông Bắc Mỹ, Bắc Âu, Bắc Á và Trung Á. Tần số mưa lớn tăng lên trên nhiều khu vực, kể cả những nơi lượng mưa có xu thế giảm đi (IPCC, 2007) [20]. Theo IPCC (2007) [20], xét trên qui mô toàn cầu, số ngày đông giá giảm đi ở hầu khắp các vùng vĩ độ trung bình, số ngày cực nóng (10% số ngày hoặc đêm nóng nhất) tăng lên và ngày cực lạnh (10% số ngày hoặc đêm lạnh nhất) giảm đi. Nhiều bằng chứng đã chứng tỏ tần suất và thời gian hoạt động của sóng nhiệt tăng lên ở nhiều địa phương khác nhau, nhất là thời kỳ đầu của nửa cuối thế kỷ XX.
Tồn tại sự tương quan chặt chẽ giữa những ngày khô hạn và nền nhiệt độ mùa hè cao trên các vùng lục địa nhiệt đới. Các hiện tượng mưa lớn tăng lên ở nhiều vùng lục địa từ khoảng sau năm 1950, thậm chí ở cả những nơi có tổng lượng mưa giảm. Người ta đã quan trắc thấy những trận mưa kỷ lục hiếm thấy (1 lần trong 50 năm). Hạn hán nặng hơn và kéo dài hơn đã được quan trắc thấy trên nhiều vùng khác nhau với phạm vi rộng lớn hơn, đặc biệt ở các vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới từ sau những năm 1970.
Nền nhiệt độ cao và giáng thủy giảm trên các vùng lục địa là một trong những nguyên nhân của hiện tượng này.