Nội dung

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG VIỆN KHOA HỌC KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN VÀ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU Trần Duy Hiền NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG MÔ HÌNH ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU ĐẾN MỘT SỐ LĨNH VỰC KINH TẾ - XÃ HỘI CHO THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC TRÁI ĐẤT Hà Nội - 2016 BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG VIỆN KHOA HỌC KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN VÀ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU Trần Duy Hiền NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG MÔ HÌNH ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU ĐẾN MỘT SỐ LĨNH VỰC KINH TẾ - XÃ HỘI CHO THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG Chuyên ngành: KHÍ TƯỢNG VÀ KHÍ HẬU HỌC Mã số: 62440222 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC TRÁI ĐẤT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. PGS.TS. Trần Hồng Thái 2. PGS.TS. Trần Quang Đức Hà Nội - 2016 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả trình bày trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tác giả luận án Trần Duy Hiền ii LỜI CẢM ƠN Luận án được hoàn thành tại Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Biến đổi khí hậu, dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS Trần Hồng Thái và PGS.TS Trần Quang Đức. Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới hai Thầy đã tận tình giúp đỡ và hướng dẫn trong quá trình học tập nghiên cứu và hoàn thiện luận án. Tác giả luận án xin cảm ơn Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Biến đổi khí hậu và các đơn vị trực thuộc Viện, đặc biệt là Phòng Khoa học Đào tạo và Hợp tác quốc tế và Trung tâm nghiên cứu Khí tượng Khí hậu, Vụ Khoa học Công nghệ, Bộ Tài nguyên và Môi trường đã giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất cho tác giả học tập và nghiên cứu, hoàn thành luận án. Nhân dịp này, tác giả cũng xin được bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc tới các nhà khoa học, các thầy giáo, bạn bè và đồng nghiệp đã tận tình giúp đỡ, chỉ bảo và động viên tác giả trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu, thực hiện luận án. Cuối cùng, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn đến bố mẹ và người thân trong gia đình, đặc biệt là vợ và con đã động viên, khích lệ, tạo điều kiện trong suốt quá trình học tập để tác giả hoàn thành luận án này. Tác giả luận án Trần Duy Hiền iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................ i LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................ii MỤC LỤC ................................................................................................................. iii CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU SỬ DỤNG ..................................................... v DANH MỤC BẢNG .................................................................................................. vi DANH MỤC HÌNH ................................................................................................ viii MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... 1 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU VỀ TÁC ĐỘNG CỦA BĐKH ĐẾN CÁC NGÀNH, LĨNH VỰC KINH TẾ - XÃ HỘI VÀ TÍNH DỄ BỊ TỔN THƯƠNG .................................................................................................................... 5 1.1. Tổng quan các nghiên cứu đánh giá tác động của biến đổi khí hậu........................... 5 1.1.1 Tổng quan các nghiên cứu đánh giá tác động của BĐKH ở nước ngoài ............... 5 1.1.2 Tổng quan các nghiên cứu đánh giá tác động của BĐKH ở Việt Nam ............... 12 1.2. Tổng quan các nghiên cứu đánh giá tính dễ bị tổn thương trong bối cảnh biến đổi khí hậu.................................................................................................................................. 15 1.2.1 Trên thế giới: ........................................................................................................ 16 1.2.2 Tại Việt Nam ........................................................................................................ 19 1.3. Sơ lược về Thành phố ven biển Đà Nẵng ................................................................ 23 1.3.1 Điều kiện tự nhiên ................................................................................................ 23 1.3.2 Điều kiện kinh tế - xã hội ..................................................................................... 30 1.3.3 Định hướng phát triển kinh tế - xã hội ................................................................. 32 1.3.4 Kịch bản BĐKH và NBD cho thành phố Đà Nẵng .............................................. 35 CHƯƠNG 2. PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU VÀ TÍNH DỄ BỊ TỔN THƯƠNG .................................................................. 40 2.1. Mô hình đánh giá tác động và tính dễ bị tổn thương cho TP Đà Nẵng .................... 40 2.2. Phương pháp nghiên cứu biểu hiện của biến đổi khí hậu ........................................ 41 2.3. Phương pháp đánh giá tác động của biến đổi khí hậu .............................................. 43 2.3.1 Phương pháp đánh giá tác động của biến đổi khí hậu đến ngập lụt ở thành phố Đà Nẵng ..................................................................................................................................... 45 2.3.2 Phương pháp đánh giá tác động của BĐKH đến cây trồng.................................. 55 2.4. Phương pháp đánh giá tính dễ bị tổn thương ........................................................... 58 2.4.1 Lựa chọn phương pháp xây dựng chỉ số nguy cơ tổn thương .............................. 59 2.4.2 Phương pháp xây dựng bộ chỉ số tổn thương cho TP Đà Nẵng ........................... 61 CHƯƠNG 3. ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG VÀ TÍNH DỄ BỊ TỔN THƯƠNG CHO THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG DO TÁC ĐỘNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU .............. 68 3.1. Đánh giá biểu hiện của BĐKH tại thành phố Đà Nẵng ........................................... 68 3.1.1 Xu thế biến đổi nhiệt độ ....................................................................................... 68 3.1.2 Xu thế biến đổi lượng mưa ................................................................................... 72 3.1.3 Biến đổi về tần số xoáy thuận nhiệt đới ở vùng biển từ Đà Nẵng-Bình Định ..... 77 3.2. Đánh giá tác động của BĐKH đến một số ngành, lĩnh vực ở TP Đà Nẵng ............. 78 3.2.1 Lĩnh vực tài nguyên nước..................................................................................... 78 3.2.2 Đánh giá tác động của BĐKH đến nông nghiệp .................................................. 93 3.2.3 Đánh giá tác động của BĐKH đến công nghiệp và cơ sở hạ tầng ..................... 101 3.2.4 Đánh giá tác động của BĐKH đến một số lĩnh vực kinh tế xã hội khác............ 106 3.3. Đánh giá tính dễ bị tổn thương của một số lĩnh vực ở TP Đà Nẵng ...................... 112 iv 3.3.1 Chỉ số dễ bị tổn thương trong lĩnh vực xã hội .................................................... 113 3.3.2 Chỉ số dễ bị tổn thương trong lĩnh vực năng lượng và công nghiệp .................. 121 3.3.3 Chỉ số dễ bị tổn thương trong lĩnh vực giao thông và đô thị.............................. 126 3.3.4 Bộ chỉ số tổn dễ bị thương do BĐKH ở TP Đà Nẵng ........................................ 131 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ................................................................................. 135 DANH MỤC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ ....................................................... 138 TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... 139 PHỤ LỤC ................................................................................................................ 144 v CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU SỬ DỤNG ACCCRN ATNĐ APF BCĐ BĐKH CARE CCCO DANIDA DSSAT ĐDSH EEA FAO GCMs IPCC KTTV KT-XH NBD MT NOAA NCAP LCCP TBNN TP V2R UBND UKCIP UNFCCC WB : Asian Cities Climate Change Resilience Network/Mạng lưới các thành phố châu Á có khả năng chống chịu với BĐKH : Áp thấp nhiệt đới : Adaptation Policy Framework/ Khung chính sách thích ứng (APF) của UNDP : Ban chỉ đạo : Biến đổi khí hậu : Tổ chức Nhân đạo và Hỗ trợ phát triển quốc tế : Văn phòng thuộc BCĐ ứng phó BĐKH và NBD TP Đà Nẵng : Development Agency Danish International Development Association/ Cơ quan phát triển quốc tế Đan Mạch : A Decision Support System for Agrotechnology Transfer/hệ thống hỗ trợ ra quyết định chuyển giao công nghệ trong nông nghiệp : Đa dạng sinh học : European Environmental Agency/ Tổ chức môi trường Châu Âu : Food and Agriculture Organization of the United Nation /Tổ chức Nông lượng thế giới : Global circulation model/ Mô hình hoàn lưu toàn cầu : Intergovernmental Panel on Climate Change/Ban Liên chính phủ về biến đổi khí hậu : Khí tượng Thủy văn : Kinh tế - Xã hội : Nước biển dâng : Môi trường : National Oceanic and Atmospheric Administration/ Cơ quan Biển và Khí quyển quốc gia của Mĩ : Chương trình hỗ trợ nghiên cứu khí hậu Hà Lan : London Climate Change Partnership/ Đối tác BĐKH Luân Đôn : Trung bình nhiều năm : Thành phố : Practical Action’s Vulnerability to Resilience/ Tính dễ bị tổn thương của các hành động thực tế trước khả năng chống chịu : Ủy ban Nhân dân : United Kingdom Climate Impacts Programme/Chương trình tác động khí hậu của UK : United Nations Framework Convention on Climate Change /Công ước khung của Liên hợp quốc về Biến đổi khí hậu : World Bank/Ngân hàng thế giới vi DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Hướng dẫn các thành phần trong quá trình nghiên cứu đánh giá tính dễ bị tổn thương .................................................................................................................................. 17 Bảng 1.2. So sánh các cách đánh giá tính dễ bị tổn thương của các tổ chức khác nhau ..... 18 Bảng 1.3: Mạng lưới trạm khí tượng, thủy văn và đo mưa đang hoạt động thuộc Thành phố Đà Nẵng ........................................................................................................................ 30 Bảng 1.4. GDP và Tăng trưởng kinh tế giai đoạn 2000-2010 ............................................. 32 Bảng 1.5. Mức tăng nhiệt độ (oC) trung bình so với thời kỳ 1980-1999 theo kịch bản phát thải cao(A2), trung bình (B2) và thấp (B1) tại Đà Nẵng ..................................................... 35 Bảng 1.6. Mức thay đổi (%) lượng mưa so với thời kỳ 1980-1999 theo kịch bản phát thải cao(A2), trung bình (B2) và thấp (B1) tại Đà Nẵng ............................................................ 36 Bảng 1.7. Mức độ biến đổi các cực đoan nhiệt độ ở khu vực Đà Nẵng .............................. 38 Bảng 1.8. Mức độ biến đổi các chỉ số cực đoan lượng mưa ở khu vực Đà Nẵng ............... 38 Bảng 1.9. Mức thay đổi lượng mưa 5 ngày lớn nhất (%) trong thế kỷ 21 so với thời kỳ 1980-1999 theo kịch bản trung bình .................................................................................... 39 Bảng 1.10. Mực nước biển dâng theo kịch bản trung bình B2 ............................................ 39 Bảng 2.1. Bộ thông số mô hình NAM ở các lưu vực của sông Thu Bồn – Vu Gia............. 49 Bảng 2.2. Kết quả kiểm định và hiệu chỉnh mô hình NAM cho lưu vực sông Thu Bồn Vu Gia tại các trạm thủy văn chính ........................................................................................... 49 Bảng 2.3. Thông số cơ bản của các lưu vực gia nhập khu giữa........................................... 51 Bảng 2.4. Kết quả mô phỏng lũ từ 31/10 ÷ 11/11/1999 tại các trạm thủy văn .................... 53 Bảng 2.5. Kết quả mô phỏng lũ từ 01/11 ÷ 07/11/1996 tại các trạm thủy văn ................... 54 Bảng 2.6. Phân cấp trạng thái dễ bị tổn thương ................................................................... 67 Bảng 3.1: Trị số trung bình, độ lệch tiêu chuẩn (S, mm) và biến suất (Sr %) lượng mưa trạm Đà Nẵng. ...................................................................................................................... 73 Bảng 3.2: Một số đặc trưng về biến đổi của tần số XTNĐ đoạn bờ biển từ ĐN-BĐ .......... 77 Bảng 3.3. Tỉ lệ diện tích các quận/huyện có nguy cơ ngập lụt theo các thời kỳ ................. 86 Bảng 3.4. Tỉ lệ diện tích các quận/huyện bị ảnh hưởng xâm nhập mặn đến sử dụng đất nông nghiệp theo các thời kỳ (%) ........................................................................................ 91 Bảng 3.5. Thiệt hại về nông nghiệp do bão, lũ gây ra ở TP Đà Nẵng (CCCO)................... 93 Bảng 3.6. Tỷ lệ diện tích sử dụng đất nông nghiệp bị ngập qua các thời kỳ ở TP Đà Nẵng ............................................................................................................................................. 94 Bảng 3.7. Kết quả mô phỏng năng suất lúa vụ Đông – Xuân trong tương lai ở Đà Nẵng .. 96 Bảng 3.8. Kết quả mô phỏng năng suất lúa vụ Hè – Thu trong tương lai ở Đà Nẵng ........ 96 Bảng 3.9. Kết quả mô phỏng năng suất ngô ở Thành phố Đà Nẵng trong tương lai ........... 97 Bảng 3.10. Tỷ lệ diện tích sử dụng đất nông thôn bị ngập qua các thời kỳ ở Đà Nẵng .... 100 Bảng 3.11. Tỷ lệ diện tích đất công nghiệp bị ngập qua các thời kỳ ở TP Đà Nẵng ......... 101 Bảng 3.12. Tỷ lệ diện tích sử dụng đất đô thị bị ngập qua các thời kỳ ở TP Đà Nẵng ..... 103 Bảng 3.13. Thống kê thiệt hại do thiên tai trong giao thông ở TP Đà Nẵng (1998 - 2013) ........................................................................................................................................... 104 Bảng 3.14. Tỷ lệ % chiều dài các loại đường bị ngập ứng với thời kỳ nền ....................... 104 Bảng 3.15. Tỷ lệ diện tích sử dụng đất lâm nghiệp bị ngập qua các thời kỳ ở TP Đà Nẵng ........................................................................................................................................... 107 Bảng 3.16. Tổng hợp thiệt hại về người do bão, lũ gây ra ở TP Đà Nẵng từ 1998 đến 2013 (CCCO) .............................................................................................................................. 109 Bảng 3.17. Các chỉ số tác động (E) của lĩnh vực xã hội tại Đà Nẵng – giai đoạn nền ...... 113 Bảng 3.18. Các chỉ số độ nhạy (S) của lĩnh vực xã hội tại Đà Nẵng – giai đoạn nền ....... 114 vii Bảng 3.19. Bảng các chỉ số năng lực thích ứng của lĩnh vực xã hội– giai đoạn nền ......... 116 Bảng 3.20. Giá trị các trọng số tính toán chỉ số dễ bị tổn thương trong lĩnh vực xã hội ... 117 Bảng 3.21. Chỉ số dễ bị tổn thương các giai đoạn trong lĩnh vực xã hội ........................... 118 Bảng 3.22. Chỉ số độ nhạy (S) của lĩnh vực công nghiệp và năng lượng trong các giai đoạn ........................................................................................................................................... 121 Bảng 3.23. Các chỉ số về khả năng ứng phó trong giai đoạn nền cho lĩnh vực công nghiệp và năng lượng .................................................................................................................... 122 Bảng 3.24. Bảng giá trị các trọng số trong chỉ số tác động và khả năng ứng phó trong lĩnh vực công nghiệp & năng lượng.......................................................................................... 123 Bảng 3.25. Chỉ số dễ bị tổn thương cho lĩnh vực công nghiệp & năng lượng .................. 123 Bảng 3.26. Bảng các chỉ số độ nhay (S) trong lĩnh vực giao thông và đô thị– giai đoạn nền ........................................................................................................................................... 126 Bảng 3.27. Bảng chỉ số ứng phó (A) trong lĩnh vực giao thông & đô thị ......................... 127 Bảng 3.28. Giá trị các trọng số trong lĩnh vực giao thông & đô thị .................................. 128 Bảng 3.29. Chỉ số dễ bị tổn thương trong lĩnh vực giao thông & đô thị qua các giai đoạn ........................................................................................................................................... 128 Bảng 3.30. Bảng chỉ số dễ bị tổn thương theo từng lĩnh vực tại TP Đà Nẵng .................. 131 Bảng 3.31. Chỉ số và phân cấp mức dễ bị tổn thương ở Đà Nẵng qua các giai đoạn ........ 133 viii DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. Bản đồ hành chính Thành phố Đà Nẵng .............................................................. 24 Hình 1.2. Địa hình Thành phố Đà Nẵng khu vực nghiên cứu ............................................. 25 Hình 1.3. Biến trình nhiệt độ (oC) và lượng mưa (mm) tháng tại trạm Đà Nẵng theo số liệu quan trắc thời kỳ 1961-2012 ................................................................................................ 27 Hình 1.4. Biến trình tổng số giờ nắng tháng (giờ) tại trạm Đà Nẵng theo số liệu quan trắc thời kỳ 1961-2012 ................................................................................................................ 27 Hình 1.5. Mức tăng nhiệt độ trung bình năm (a, kịch bản B2), số ngày nắng nóng (b, A1B), nhiệt độ tối cao (c, A1B), nhiệt độ tối thấp (d, A1B) vào giữa thế kỷ (2050s)......................... 37 Hình 1.6. Mức thay đổi lượng mưa trung bình năm (a, B2), số ngày mưa lớn (b, A1B), lượng mưa một ngày lớn nhất (c, A1B), số ngày khô hạn (d, A1B) vào giữa thế kỷ (2050s) ......................... 37 Hình 2.1. Mô hình đánh giá tác động và tính dễ bị tổn thương cho TP Đà Nẵng ............... 41 Hình 2.2. Đồ thị hàm tuyến tính .......................................................................................... 42 Hình 2.3. Tổng hợp các phương pháp đánh giá tác động của BĐKH ................................. 44 Hình 2.4. Sơ đồ khối đánh giá tác động của BĐKH đến ngập lụt và xâm nhập mặn .......... 46 Hình 2.5: Cấu trúc mô hình NAM ....................................................................................... 47 Hình 2.6. Mạng tính toán thủy lực mùa lũ trên sông Vu Gia – Thu Bồn – Cu Đê trong mô hình Mike 11 ........................................................................................................................ 52 Hình 2.7. Kết quả mô phỏng quá trình mực nước lũ tại trạm Ái Nghĩa .............................. 53 Hình 2.8. Kết quả mô phỏng quá trình mực nước lũ tại trạm Câu Lâu ............................... 54 Hình 2.9. Kết quả mô phỏng quá trình mực nước lũ tại trạm Ái Nghĩa .............................. 55 Hình 2.10. Kết quả mô phỏng quá trình mực nước lũ tại trạm Câu Lâu ............................. 55 Hình 2.11. Quan hệ giữa năng suất mô phỏng và năng suất quan trắc giống lúa HT1 vụ Đông – Xuân tại Đà Nẵng.................................................................................................... 57 Hình 2.12. Quan hệ giữa năng suất mô phỏng và năng suất quan trắc giống lúa HT1 vụ Hè - Thu tại Đà Nẵng ................................................................................................................ 57 Hình 2.13. Quan hệ giữa năng suất mô phỏng và năng suất quan trắc giống ngô LVN25 vụ Hè - Thu tại Đà Nẵng ........................................................................................................... 58 Hình 2.14. Phương pháp xây dựng bản đồ chỉ số tổn thương ............................................. 59 Hình 3.1. Độ lệch tiêu chuẩn (S) và biến suất (Sr) của nhiệt độ thời kỳ 1961-2010 tại trạm Đà Nẵng ............................................................................................................................... 69 Hình 3.2. Đặc trưng nhiệt độ trung bình năm các thập kỷ tại trạm Đà Nẵng ...................... 69 Hình 3.3. Xu thế diễn biến và Sr (thời kỳ 1961-1992 màu cam; thời kỳ 1993-2012 màu đỏ) của chuẩn sai nhiệt độ tháng I (a), tháng VII (b) và trung bình năm (c).............................. 70 Hình 3.4. Xu thế biến đổi của Txx (a), Tx90P (b), SU35 (c) và SU37 (d) tại trạm Đà Nẵng ............................................................................................................................................. 71 Hình 3.5. Xu thế biến đổi của Tnn (a) và Tn10P (b) tại trạm Đà Nẵng ............................. 72 Hình 3.6 Lượng mưa trung bình trong các thập kỷ ............................................................. 73 Hình 3.7 Xu thế biến đổi của lượng mưa các tháng I, IV, VII, X (a,b,c,d) và lượng mưa năm (e) trạm Đà Nẵng ......................................................................................................... 75 Hình 3.8 Xu thế biến đổi của số ngày mưa lớn năm (lượng mưa ≥50mm) tại Đà Nẵng ..... 76 Hình 3.9 Xu thế biến đổi của lượng mưa 1 ngày lớn nhất tại Đà Nẵng .............................. 76 Hình 3.10 Xu thế biến đổi của lượng mưa 5 ngày lớn nhất tại Đà Nẵng ............................ 77 Hình 3.11 Xu thế biến đổi của XTNĐ_ĐN-BĐ .................................................................. 78 Hình 3.12. Bản đồ nguy cơ ngập lụt do BĐKH & NBD trong các thời kỳ ......................... 82 Hình 3.13. Bản đồ nguy cơ ngập ứng với các cấp mực nước biển dâng ở TP Đà Nẵng: a) 50cm; b) 60cm; c) 70cm; d) 80cm; e) 90cm; f) 100cm ....................................................... 85