Nghiên cứu xu thế biến đổi nhiệt độ trong bối cảnh biến đổi khí hậu tại Thành phố Hồ Chí Minh - Trần Xuân Hoàng

TAÏP CHÍ KHOA HOÏC ÑAÏI HOÏC SAØI GOØN Soá 23 (48) - Thaùng 12/2016 139 Nghiên cứu xu thế biến đổi nhiệt độ trong bối cảnh biến đổi khí hậu tại Thành phố Hồ Chí Minh Trends of temperature change in the context of climate change in Ho Chi Minh City ThS. Trần Xuân Hoàng Viện Khí tượng Thủy văn Hải văn và Môi trường Tran Xuan Hoang, M.Sc. Institute of Hydrology Meteorology Oceanology and Environment TS. Lê Ngọc Tuấn Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia TP.HCM Le Ngoc Tuan, Ph.D. The University of Science – National University Ho Chi Minh City Biến đổi khí hậu (BĐKH) đã và đang diễn ra trên quy mô toàn cầu và là thách thức lớn đối với toàn nhân loại. Biểu hiện rõ ràng nhất của BĐKH là sự gia tăng nhiệt độ. Bằng phương pháp thu thập tài liệu, thống kê, xử lý số liệu, phân tích xu thế nghiên cứu thực hiện cập nhật, đánh giá diễn biến nhiệt độ tại trạm Tân Sơn Hòa - đại diện cho khu vực Tp.HCM. Kết quả nghiên cứu cho thấy nhiệt độ trung bình tại đây có xu hướng gia tăng với tốc độ khoảng 0,046 o C/năm. Nhiệt độ tối cao ổn định về xu thế nhưng lại có nhiều biến động trong những thời kỳ ngắn. Nhiệt độ tối thấp có xu thế tăng nhanh hơn so với nhiệt độ trung bình và nhiệt độ tối cao với tốc độ tăng 0,1 o C/năm. Trong 10 năm gần đây, biên độ nhiệt độ có xu thế giảm mạnh hơn, có những ngày biên độ nhiệt chỉ khoảng 1,3 o C. Kết quả nghiên cứu là cơ sở quan trọng cho các nghiên cứu đánh giá tác động của biển đổi nhiệt độ nói riêng và BĐKH nói chung đến các ngành, các lĩnh vực. Từ khóa: biến đổi khí hậu, hồi quy tuyến tính, nhiệt độ, xu thế. Abstract Climate change has been taking place on a global scale and is a big challenge for humanity. The most obvious manifestation of climate change is the increase in temperature. Using the methods of collecting and processing data, statistics, trend analysis, etc., this study updates and accesses changes in temperature at the Tan Son Hoa station, which represents Ho Chi Minh City. Results shows that the average temperature tends to increase about 0.046°C per year. The maximum temperature is steady in general trend but significantly oscillates in short periods. The minimum temperature increases 0.1°C per year, faster than mean and max temperatures do. For the last 10 years, the temperature amplitude tends to decrease more sharply. These results form an important basis for evaluating impacts of temperature evolutions in particular and of climate change in general to sectors and areas. Keywords: climate change, linear regression, temperature, trend. 140 1. Ngày nay, bên cạnh những thành tựu to lớn về kinh tế xã hội, thành phố Hồ Chí Minh (Tp.HCM) đang phải đối mặt với nhiều vấn đề môi trường, trong đó có biến đổi khí hậu (BĐKH) như xu thế chung toàn cầu, đòi hỏi những giải pháp ứng phó tương thích và hiệu quả. Trong bài toán nghiên cứu BĐKH, cần thiết thực hiện những đánh giá chi tiết về xu thế biến đổi các yếu tố khí tượng thủy văn (nhiệt độ, lượng mưa, mực nước biển dâng) (Bộ Tài nguyên và Môi trường, 2012; IPCC AR5, 2013) - tạo cơ sở cho việc xây dựng các kịch bản BĐKH cũng như đánh giá tác động của BĐKH đến các ngành, các lĩnh vực. Nhiệt độ là một trong những yếu tố quan trọng nhất của hệ thống khí hậu - tác động đến hầu hết các yếu tố khác như bốc hơi, gió, lượng mưa... Vào cuối thế kỉ XIX, khi xem xét nhiệt độ trung bình toàn cầu, các nhà khoa học nhận thấy sự tăng nhiệt độ tại phần lớn các khu vực - qua đó hình thành khái niệm “Nóng lên toàn cầu” (Global Warming). Khi hiện tượng “Nóng lên toàn cầu” tiếp tục xảy ra trong thế kỷ XXI với phạm vi chưa từng có, dẫn tới sự biến đổi sâu sắc trong hệ thống khí hậu - từ đó khái niệm “Biến đổi khí hậu” (Climate change) được ra đời. Như vậy, có thể thấy, nhiệt độ được xem là biểu hiện trực quan, đồng thời cũng là nguyên nhân thứ cấp của các tác động liên quan đến BĐKH. Tại khu vực Tp.HCM, đã có một số nghiên cứu, đánh giá xu thế biến đổi các yếu tố khí hậu (Nguyễn Kỳ Phùng và Lê Văn Tâm, 2011; Nguyễn Kỳ Phùng, 2013) giai đoạn 1978 - 2010. Tuy nhiên, trong 5 năm gần đây (2010 - 2014), BĐKH đang có những diễn biến khá phức tạp. Do đó, để có những nhận định phù hợp với tình hình BĐKH, cần thiết cập nhật xu thế biến đổi các yếu tố khí hậu đến thời điểm hiện tại. Theo đó, nghiên cứu xu thế biến đổi nhiệt độ trong bối cảnh BĐKH tại khu vực Tp.HCM được thực hiện với mục tiêu đánh giá được xu thế biến đổi nhiệt độ trong giai đoạn 1978 – 2014 (tại trạm Tân Sơn Hòa), phục vụ các nghiên cứu đánh giá tổn thương do BĐKH tại địa phương. 2. Phươ g pháp ghiê cứu Diễn biến nhiệt độ được đánh giá qua 02 yếu tố: (1) Biến trình nhiệt độ và (2) Xu thế biến đổi nhiệt độ. Các giai đoạn được xem xét so sánh (căn cứ vào giai đoạn nền 1986-2015 của Ủy Ban Liên Chính Phủ về Biến Đổi Khí Hậu - IPCC trong bài toán BĐKH), bao gồm: (1) Giai đoạn 1986 - 2005: Giai đoạn nền cho kịch bản BĐKH trong báo cáo AR5 của IPCC (2013); (2) Giai đoạn 2005 - 2014: Giai đoạn 10 năm gần đây; (3) Giai đoạn 1978 - 2014: Giai đoạn tổng hợp. 2.1. Phương pháp thu thập tài liệu: Thu thập số liệu quan trắc nhiệt độ tại trạm Tân Sơn Hòa giai đoạn 1978-2014. Nguồn thu thập tài liệu: Đài Khí tượng Thủy văn khu vực Nam Bộ nên đảm bảo độ tin cậy của dữ liệu. 2.2. Phương pháp xử lý số liệu: Được áp dụng nhằm thống kê số liệu nhiệt độ, tính toán biến trình năm của nhiệt độ, tính toán xu thế nhiệt độ, vẽ các đồ thị biểu diễn... Phần mềm được sử dụng chính là Excel. Biên độ nhiệt độ năm được tính toán theo công thức: Biên độ nhiệt độ ngày trung bình, lớn nhất, nhỏ nhất được tính bằng công thức: 141 2.3. Phương pháp xác định xu thế: Sử dụng phương trình hồi quy tuyến tính. Xu thế biến đổi được biểu diễn theo hàm thời gian: ; trong đó: Y: là giá trị của hàm; t: số thứ tự năm; a0, a1: các hệ số hồi qui. Hệ số a1 cho biết hướng dốc của đường hồi quy, thể hiện xu thế biến đổi tăng hay giảm theo thời gian. Nếu a1 âm nghĩa là xu thế giảm theo thời gian và ngược lại. Các hệ số a0 và a1 tính theo công thức: ; 3. Kết quả và thảo luận 3.1. Biến đổi biến trình của nhiệt độ Biến trình năm của nhiệt độ trung bình khá tương đồng giữa các giai đoạn, cao nhất vào tháng 4 và thấp nhất vào khoảng tháng 12 và tháng 1 (Hình 1). Bên cạnh đó, xu thế tăng nhiệt độ được thể hiện khá rõ ở tất cả các giai đoạn và các tháng trong năm. Giai đoạn 1986 – 2005, sự biến đổi nhiệt độ trung bình có xu thế giống với toàn giai đoạn 1978 – 2014. Một vài điểm đáng lưu ý về biến trình của nhiệt độ trung bình qua các giai đoạn:  Nhiệt độ trung bình cao nhất (tháng 4): giai đoạn 1986 - 2005 là 29,6oC và tăng lên 29,8 oC trong 10 năm gần đây. Nhiệt độ trung bình cao nhất tăng với tốc độ khoảng 0,023 oC/năm, theo đó, trong hơn 35 năm, nhiệt độ trung bình cao nhất tăng khoảng 0,85 o C.  Nhiệt độ trung bình thấp nhất (tháng 12, 1): có nhiều biến động so với nhiệt độ trung bình cao nhất - khoảng 26,5 oC vào giai đoạn 1986 – 2005 và tăng lên 27 oC trong giai đoạn 2005 – 2014. Nhiệt độ trung bình thấp nhất tăng với tốc độ khoảng 0,04oC/năm, tương ứng 1,48 oC trong hơn 35 năm (1978 – 2014). Hình 1: Biến trình năm của nhiệt độ trung bình qua các giai đoạn tại trạm Tân Sơn Hòa - TpHCM Hình 2 và Hình 3 thể hiện biến trình nhiệt độ tối thấp và tối cao qua các giai đoạn tại trạm Tân Sơn Hòa –Tp.HCM –cho thấy những biến đổi tương đối phức tạp: 142  Về nhiệt độ tối thấp: nhiệt độ tối thấp nhỏ nhất thường xuất hiện trong tháng 12, tháng 1 và cao nhất thường xuất hiện vào tháng 4, 5, 6 (Hình 2); dao động từ khoảng 22,8oC (vào tháng 12, tháng 1 giai đoạn 1986 - 2005) đến khoảng 23,6oC (vào tháng 1 giai đoạn 2006 - 2014) – cho thấy xu hướng tăng trong thời gian gần đây.  Về nhiệt độ tối cao: Theo Hình 3, nhiệt độ tối cao cao nhất xuất hiện vào tháng 4 với giá trị khoảng 35oC cho toàn giai đoạn 1978 – 2014. Tuy nhiên, có thể thấy rằng, trong khoảng 10 năm trở lại đây (giai đoạn 2006 – 2014), nhiệt độ tối cao tăng mạnh hơn so với giai đoạn 1986 – 2005, biểu hiện rõ nhất ở các tháng cuối năm (tháng 8-12). Hình 2: Biến trình nhiệt độ tối thấp qua các giai đoạn tại trạm Tân Sơn Hòa – Tp.HCM Hình 3: Biến trình nhiệt độ tối cao qua các giai đoạn tại trạm Tân Sơn Hòa – Tp.HCM 3.2. Xu thế biến đổi nhiệt độ 3.2.1. Xu thế biến đổi nhiệt độ trung bình năm Hình 4 thể hiện xu thế biến đổi của nhiệt độ trung bình tại trạm Tân Sơn Hòa qua các giai đoạn. Theo đó, nhiệt độ trung bình trong hơn 35 năm có xu thế tăng với tốc độ khoảng 0,04oC/năm. Giai đoạn 143 1986 – 2005 có sự biến động nhiệt độ phức tạp với giá trị nhiệt độ thấp nhất khoảng 27oC (năm 1986) và cao nhất khoảng 28,5oC (năm 1998); xu thế gia tăng nhiệt độ của giai đoạn này là 0,046 oC/năm. Trong 10 năm trở lại đây, nhiệt độ có xu hướng tăng nhanh hơn và mức chênh lệch nhiệt độ trung bình năm cao nhất là 0,7oC (27,9oC năm 2008 và 28,6 oC năm 2012). Hình 4: Xu thế biến đổi nhiệt độ trung bình năm tại trạm Tân Sơn Hòa – TpHCM 3.2.2. Xu thế biến đổi nhiệt độ cao nhất Nhiệt độ tối cao tại trạm Tân Sơn Hòa từ năm 1978 – 2014 biến đổi không đáng kể - tăng 0,025 oC/năm (Hình 5); tuy nhiên ghi nhận sự gia tăng nhiệt độ khá rõ nét khi xét một số giai đoạn thành phần. (i) Giai đoạn 1986 – 2005 có sự biến động nhiệt độ lớn nhất trong toàn bộ chuỗi dữ liệu. Nhiệt độ cao nhất rơi vào năm 1998 (39,3 o C) – cũng là giá trị cao nhất trong giai đoạn 1978 – 2014, giảm xuống thấp nhất vào năm 1999 (35,9oC) và tăng mạnh trở lại đến năm 2001 (38,5oC). Tốc độ tăng nhiệt độ tối cao trong giai đoạn này ước khoảng 0,057oC/năm. (ii) Trong 10 năm gần đây (giai đoạn 2005 – 2014), nhiệt độ tiếp tục có xu hướng tăng với hệ số góc tương đối lớn. Hình 5: Xu thế biến đổi nhiệt độ tối cao tại trạm Tân Sơn Hòa – Tp.HCM 144 3.2.3. Xu thế biến đổi nhiệt độ thấp nhất Nhiệt độ tối thấp trong giai đoạn 1978 – 2014 tăng/giảm theo chu kỳ 1 hoặc 2 năm. Nhìn chung trong toàn bộ giai đoạn, nhiệt độ tối thấp tăng khá nhanh với tốc độ khoảng 0,11oC/năm. Một số giai đoạn thành phần cũng có tốc độ gia tăng tương tự. Hình 6: Xu thế biến đổi nhiệt độ tối thấp tại trạm Tân Sơn Hòa – TpHCM 3.2.4. Xu thế biến đổi biên độ nhiệt độ Trong toàn bộ giai đoạn tính toán (1978 – 2014), biên độ nhiệt độ có xu hướng giảm với tốc độ 0,067oC/năm (Hình 7) – tức biên độ nhiệt độ giảm khoảng 2,4 oC trong vòng 35 năm. Biên độ nhiệt độ năm cao nhất vào năm 1995 (20,75oC) và thấp nhất vào năm 2012 (13,75oC). Biên độ nhiệt độ ngày trung bình trong toàn giai đoạn 1978 – 2014 biến đổi không đáng kể, dao động trong khoảng 7,83oC (năm 1984) và 8,85oC (năm 2002), mức tăng trung bình khoảng 0,004 oC/năm (Hình 8). Giai đoạn 1986 – 2005 tốc độ tăng nhiệt độ trung bình khoảng 0,03 oC/năm và có xu hướng ổn định hơn trong giai đoạn 2005 – 2014. Để đánh giá tính cực đoan trong biên độ ngày, nghiên cứu thực hiện đánh giá về biên độ ngày lớn nhất và biên độ ngày nhỏ nhất. Hình 9 thể hiện xu thế biến đổi nhiệt độ ngày lớn nhất tại trạm Tân Sơn Hòa qua các giai đoạn, dao động từ khoảng 11,6oC (năm 2012) đến khoảng 14,2oC (năm 1995) và có xu thế giảm với tốc độ khoảng 0,04 oC/năm. Biên độ nhiệt ngày nhỏ nhất tại trạm Tân Sơn Hòa khá thấp, thấp nhất có thể xuống 1,3oC (năm 1983) và cao nhất cũng chỉ khoảng 4,9 oC (năm 2004). Biên độ nhiệt độ ngày thấp nhất trong giai đoạn 1978 – 2014 tương đối ổn định (tăng 0,008 oC/năm); trong 10 năm gần đây, mức tăng diễn ra nhanh hơn (Hình 10). 145 Hình 7: Xu thế biến đổi biên độ nhiệt độ năm tại trạm Tân Sơn Hòa – Tp.HCM Hình 8: Xu thế biến đổi biên độ nhiệt độ ngày trung bình tại trạm Tân Sơn Hòa – Tp.HCM Hình 9: Xu thế biến đổi biên độ nhiệt độ ngày lớn nhất tại trạm Tân Sơn Hòa – Tp.HCM 146 Hình 10: Xu thế biến đổi biên độ nhiệt độ ngày nhỏ nhất tại trạm Tân Sơn Hòa – Tp.HCM 3.2.5. Diễn biến số ngày xuất hiện nhiệt độ cực đoan Ngày xuất hiện nhiệt độ cực đoan là những ngày có nhiệt độ quá nóng hoặc quá lạnh, có khả năng ảnh hưởng đến sức khỏe cũng như sản xuất. Với đặc trưng nhiệt độ tại Tp. HCM, nhiệt độ thấp nhất ghi nhận được là 16,4 oC (ngày 25/12/1999), theo đó, nghiên cứu tiến hành thống kê các ngày có số liệu nhiệt độ cực đoan trên 35oC. Kết quả được thống kê và trình bày trong Hình 11. Trong khoảng hơn 35 năm tại trạm Tân Sơn Hòa luôn xuất hiện những ngày có nhiệt độ trên 35 o C, nhiều nhất là năm 1998 với khoảng 125 ngày, ít nhất là năm 1989 với chỉ 9 ngày. Ngoài ra có thể nhận thấy số ngày xuất hiện nhiệt độ trên 35oC có xu hướng tăng, đặc biệt là giai đoạn 1998 đến nay. Hình 11: Số ngày xuất hiện nhiệt độ trên 35oC qua các năm (1978-2014) tại trạm Tân Sơn Hòa, Tp.HCM 147 Nhìn chung, nhiệt độ khu vực Tp.HCM có xu hướng tăng, đặc biệt là nhiệt độ tối thấp trong khi biên độ nhiệt độ có xu hướng giảm cả về biên độ năm lẫn biên độ ngày. Kết quả các phân tích số liệu các giai đoạn cho thấy nhiệt độ trong 10 năm gần đây có dấu hiệu tăng nhanh và biên độ giảm mạnh. 4. Kết luận Nghiên cứu đã tổng hợp được chuỗi số liệu nhiệt độ 38 năm (từ năm 1978 - 2014) tại trạm Tân Sơn Hòa với đầy đủ các đặc trưng như: nhiệt độ trung bình, nhiệt độ tối cao, nhiệt độ tối thấp - được thu thập tại Đài Khí tượng Thủy văn khu vực Đông Nam Bộ. Chuỗi số liệu dài, độ tin cậy cao sẽ đảm bảo cho mức độ phù hợp và cập nhật trong các kết quả nghiên cứu. Bằng các phương pháp thu thập, tổng hợp, phân tích, xử lý số liệu, nghiên cứu đã đánh giá diễn biến nhiệt độ khu vực TpHCM trong giai đoạn 1978 - 2014. Theo đó, nhiệt độ trung bình tại trạm Tân Sơn Hòa tăng qua các hầu hết các giai đoạn; giai đoạn sau có xu hướng tăng cao hơn giai đoạn trước đó. Từ 1979-2014, tốc độ tăng nhiệt độ trung bình ở thành phố khoảng 0,046 oC/năm, đặc biệt trong 10 năm trở lại đây. Nhiệt độ trung bình tháng cao nhất vào tháng 4 và thấp nhất vào tháng 12, tháng 1. Công trình này cung cấp kết quả hữu ích phục vụ các nghiên cứu về tác động của nhiệt độ nói riêng và BĐKH nói chung đến các ngành, các lĩnh vực tại địa phương. ÀI LIỆU HAM KHẢO 1. Bộ Tài nguyên và Môi trường, Kịch bản Biến đổi khí hậu và Nước biển dâng Việt Nam, 2012. 2. Nguyễn Kỳ Phùng và Lê Văn Tâm, Xây dựng mô hình tính toán một số thông số dưới tác động của BĐKH phục vụ quy hoạch sử dụng đất, giao thông, tài nguyên nước và hạ tầng cơ sở cho TP.HCM, Sở Khoa học và Công nghệ Tp.HCM, 2011. 3. Nguyễn Kỳ Phùng, Xây dựng tập bản đồ khí tượng thủy văn TP.HCM, Sở Khoa học và Công nghệ TP.HCM, 2013. 4. IPCC AR5 - Climate change 2013 - The physical science basis, 2013. Ngày nhận bài: 21/4/2016 Biên tập xong: 15/12/2016 Duyệt đăng: 20/12/2016