Hội thảo khoa học Quốc gia Khí tượng Thủy văn, Môi trường Biến đổi khí hậu lần thứ XVI NHẬN XÉT BƯỚC ĐẦU VỀ ẢNH HƯỞNG CỦA ENSO ĐẾN DÒNG CHẢY CÁC SÔNG ĐÀ, THAO VÀ LÔ Lã Thanh Hà, Trần Thanh Xuân, Văn Thị Hằng Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn Môi trường ENSO (The El Nino/ Southern Oscillation) tượng gây nên dị thường thời tiết ảnh hưởng đến dòng chảy sông suối. Tuy nhiên, ảnh hưởng ENSO đến dòng chảy sông phức tạp, tùy thuộc vào đợt ENSO mối tương tác ENSO với hoàn lưu khí điều kiện mặt đệm. Trong báo xin giới thiệu kết nghiên cứu bước đầu ảnh hưởng ENSO đến dòng chảy sông Đà, Thao Lô nhằm cung cấp sở khoa học cho dự báo vận hành liên hồ chứa hệ thống sông Hồng, đặc biệt quy trình tích nước sớm hồ chứa năm El Nino để hạn chế mức độ khan hiếm, thiếu hụt nước cung cấp cho nhu cầu đồng sông Hồng. 1. Số liệu dòng chảy ENSO 1.1. Số liệu dòng chảy Chuỗi số liệu dòng chảy để tính toán dài 50 năm, từ năm 1961 đến 2010. Số liệu dòng chảy trung bình tháng năm số năm thời kỳ số trạm chịu ảnh hưởng hồ chứa (Sơn La, Hòa Bình, Thác Bà, Tuyên Quang) hoàn nguyên thiếu số liệu thực đo tính bổ sung từ mưa theo mô hình NAM theo phương pháp tương quan từ số liệu dòng chảy trạm lân cận. 1.2. Số liệu ENSO Trong nghiên cứu này, đợt ENSO xác định theo số liệu trung bình tháng chuẩn sai nhiệt độ nước biển (SSTA) trung bình tháng khu vực 3,4 dựa liệu NOAA ERSST thời kỳ 1960 – 2009. Số liệu SSTA khu vực El Nino 3-4 lấy từ Trung tâm Quốc gia nghiên cứu Môi trường thuộc Mỹ (NCEP). Năm El Nino năm giá trị trung bình năm SSTA (SSTAn) lớn 0,50 (SSTAn, E); năm La Nina năm SSTAn  -0,50 (SSTAn,L). Theo tiêu chí trên, thời kỳ 1961 – 2009 lựa chọn 10 năm có tượng El Nino (1965, 1969, 1972, 1982, 1983, 1987, 1991, 1992, 1997, 2002) 11 năm có tượng La Nina (1964, 1970, 1971, 1973, 1974, 1975, 1988, 1989, 1999, 2000, 2008). 2. Quan hệ số đặc trưng dòng chảy với số SSTA Để nhận định mối quan hệ số đặc trưng dòng chảy: Dòng chảy năm (Qn), trung bình mùa lũ (Ql), trung bình mùa cạn (Qc) với số SSTA trung bình năm (SSTAn) năm El Nino La Nina tính toán hệ số tương quan (tuyến tính) đặc trưng dòng chảy nêu với số SSTA. Kết tính hệ số tương quan đưa bảng 1. 88 Tập 2: Thủy văn - Tài nguyên nước, Biển, Môi trường Hội thảo khoa học Quốc gia Khí tượng Thủy văn, Môi trường Biến đổi khí hậu lần thứ XVI Bảng1. Hệ số tương quan đặc trưng dòng chảy với số SSTA trung bình năm năm El Nino La Nina Năm El Nino Trạm thủy văn Sông Diện Hệ số tương quan tích lưu số SSTAn với lưu lượng trung bình vực (km2) Mùa Năm Mùa lũ cạn Năm La Nina Hệ số tương quan số SSTAn với lưu lượng trung bình Năm Mùa lũ Mùa cạn Lai Châu Đà 33800 -0.09 -0.03 -0.35 -0.19 -0.19 -0.14 Tạ Bú Đà 45900 -0.34 -0.16 -0.44 0.12 0.13 0.02 Hòa Bình Đà 51800 -0.42 -0.22 -0.31 0.24 0.24 0.05 Nậm Giàng Nậm La 6740 -0.17 -0.17 -0.06 0.18 0.14 0.12 Bản Củng Nậm Mu 2620 -0.41 -0.34 -0.33 0.07 0.08 -0.01 Nậm Mức Nậm Mức 2680 -0.10 0.20 0.16 0.14 0.22 -0.02 Lào Cai Thao 41000 0.14 0.33 -0.05 0.04 0.02 0.10 Yên Bái Thao 48000 -0.02 0.44 -0.37 0.18 0.14 0.30 Đạo Đức Lô 8298 -0.13 -0.06 0.13 0.23 0.14 0.40 Hàm Yên Lô 11900 -0.02 0.01 0.06 0.20 0.16 0.26 Ghềnh Gà Lô 29600 -0.12 0.01 0.06 0.09 0.09 0.23 Vụ quang Lô 36790 -0.04 -0.04 0.02 0.15 0.11 0.24 Chiêm hóa Gâm 16500 -0.06 0.01 0.17 0.05 0.06 -0.12 Na Hang Gâm 14972 -0.06 0.04 0.17 -0.03 0.01 -0.12 Bảo Yên Chảy 4960 0.08 -0.07 0.23 0.46 0.48 0.29 VĩnhYên Nghĩa Đô 138 0.17 0.19 -0.13 0.38 0.30 0.56 Từ bảng rút số nhận xét bước đầu đây: 1) Trong năm El Nino  Đối với dòng chảy năm : - Ở phần lớn sông (trừ sông Chảy) hệ số tương quan (R) nhỏ 0, tức quan hệ lưu lượng trung bình năm với SSTAn năm El Nino (Q n,E = f(SSTAn,E) quan nghịch biến với xu El Nino mạnh làm giảm Qn nhiều, El Nino làm giảm dòng chảy năm. - Giá trị tuyệt đối R tương đối lớn sông Đà - (0,10- 0,42), sông khác thường – 0,15; điều cho thấy, quan hệ tương quan tuyến tính Q n,E = f(SSTAn,E) không chặt tương quan tuyến tính đó, trừ số sông ra, ảnh hưởng El Nino đến dòng chảy năm không lớn.  Đối với dòng chảy mùa lũ: Tập 2: Thủy văn - Tài nguyên nước, Biển, Môi trường 89 Hội thảo khoa học Quốc gia Khí tượng Thủy văn, Môi trường Biến đổi khí hậu lần thứ XVI - Có tới số 16 trạm thủy văn, chủ yếu sông Đà (5 trạm) số trạm sông Lô, sông Chảy có R < 0; điều cho thấy, El Nino làm giảm dòng chảy mùa lũ. - Giá trị tuyệt đối R tương đối lớn dòng sông Thao (0,33-0,44), sông Đà - (0,17-0,34), tương đối nhỏ sông Lô, sông Chảy.  Đối với dòng chảy mùa cạn : - Có tới số 16 trạm thủy văn, tập trung sông Đà (5 trạm), sông Thao (2 trạm), có R < 0; R > sông Lô, sông Gâm sông Chảy; - So với hai quan nêu trên, giá trị tuyệt đối R quan hệ Qc,E = f(SSTAn,E) lớn hơn: -(0,31-0,44) sông Đà, -0,37 Yên Bái sông Thao, sông Gâm (0.17) sông Chảy Bảo Yên (0,23), dòng sông Lô tương đối nhỏ (0,02-0,13). - Tương tự Qn Qlũ, xu mức độ ảnh hưởng El Nino đến Qcạn ảnh hưởng khác sông. Trên sông Đà, Thao, Lô với R 0, trừ trạm Lai Châu (-0,19); - Phạm vi biến đổi R từ -0,19 Lai Châu đến 0,46 Bảo Yên, tương đối lớn sông Chảy (0,30-0,46), sông Đà, tương đối nhỏ sông Gâm. - Xu mức độ ảnh hưởng La Nina đến Qlũ tương tự trường hợp ảnh hưởng tới Qnăm.  Đối với dòng chảy mùa cạn : 90 - Quan hệ Qc,L = f (SSTAn,L) phần lớn trạm đồng biến với R > 0, trừ sông Gâm hai trạm Lai Châu, Nậm Mức lưu vực sông Đà có R < 0; - Phạm vi biến đổi R từ -0,14 trạm Lai Châu sông Đà đến 0,56 trạm Vĩnh Yên sông Nghĩa Đô (một nhánh sông Chảy); tương đối lớn sông Chảy (0,29 - 0,56), sau đến sông Thao, sông Lô, sông Gâm, tương đối nhỏ sông Đà. Tập 2: Thủy văn - Tài nguyên nước, Biển, Môi trường Hội thảo khoa học Quốc gia Khí tượng Thủy văn, Môi trường Biến đổi khí hậu lần thứ XVI Từ phân tích cho thấy, quan hệ số đặc trưng dòng chảy với số SSTA trung bình năm khác nhau, sông, chí triền sông đợt El Nino La Nina. Nhìn chung, mức độ tương quan tuyến tính không cao với R thường 0,5 với sai số quân phương lớn. Tuy nhiên, El Nino có xu làm giảm dòng chảy La Nina có xu làm tăng dòng chảy phần lớn sông. 3. Ảnh hưởng ENSO đến dòng chảy Mức độ ảnh hưởng ENSO đến dòng chảy sông suối đánh giá chênh lệch đặc trưng dòng chảy năm El Nino, La Nina với giá trị trung bình tất năm trung tính (không có tượng ENSO) ENSO yếu (chỉ số SSTAn nhỏ  0,5). 3.1.Chênh lệch dòng chảy năm El Nino so với dòng chảy trung bình năm trung tính Từ kết tính tỷ số đặc trưng dòng chảy năm El Nino La Nina so với giá trị trung bình năm trung tính ENSO yếu trạm thủy văn rút số nhận xét đây: 1) Dòng chảy năm :  Tỷ số trung bình (tỷ số lưu lượng trung bình năm El Nino so với lưu lượng trung bình năm trung tính ENSO yếu – Ktb) nhỏ với phạm vi từ -0,2% trạm Hàm Yên đến -11,6% trạm Nậm Mức, phần lớn -3,5% giá trị trung bình Qn,tt;  Số năm có Ktb < (tức lưu lượng trung bình năm năm El Nino (Qn,E) nhỏ lưu lượng trung bình năm trung tính (Qn,tt)) khoảng 40-70% tổng số năm El Nino (10 năm), phần lớn khoảng 60-70%; điều cho thấy, tất năm El Nino có Qn,E thiên nhỏ so với lưu lượng trung bình năm năm trung tính (Qn,tb,tt) mà lớn ảnh hưởng đợt El Nino giai đoạn phát triển chúng đến dòng chảy sông khác nhau;  Tỷ lệ lớn (Kmax) khoảng 14-33%, thường xuất vào năm 1991, 2002, vài trạm xuất vào năm 1997 hay 1972;  Tỷ lệ nhỏ (Kmin) khoảng -(10-30)%, thường xuất vào năm 1992, 1987. 2) Dòng chảy mùa lũ:  Tỷ số trung bình nhỏ (Ktb < 0) hầu hết trạm thủy văn với phạm vi biến đổi –(1-6,8)% ;  Trong trạm, số năm có tỷ số nhỏ thường chiếm 50-80% tổng số năm;  Tỷ số Kmax khoảng (11-37,5)%, thường xuất vào năm 1991 sông Đà, sông Lô (1997, 2002) 1972 sông Chảy; Tập 2: Thủy văn - Tài nguyên nước, Biển, Môi trường 91 Hội thảo khoa học Quốc gia Khí tượng Thủy văn, Môi trường Biến đổi khí hậu lần thứ XVI  Tỷ số Kmin biến đổi phạm vi –(17-40)%, thường xuất vào năm 1992 sông Đà, sông Thao, sông Lô, hay năm 1965 sông Lô, năm 1987 sông Chảy. 3) Dòng chảy mùa cạn :  Tỷ số Ktb biến đổi phạm vi -14,2% đến 7,7%, phần lớn trạm lớn 0, trừ trạm Bản Củng, Nậm Mức Bảo Yên nhỏ (- (1,8-14,2%));  Số năm có tỷ số nhỏ trạm chiểm khoảng 40-80% tổng số năm;  Tỷ số Kmax biến đổi phạm vi 19-80%, lớn trạm Nậm Mức (76,9%), thường xuất vào hai năm 1983, 2002;  Tỷ số Kmin biến đổi phạm vi – (13 – 42%), lớn trạm Nậm Mức (-42,3%), thường xuất vào năm 1969, 1991,1992 4) Dòng chảy ba tháng I-IV:  Tỷ số trung bình biến đổi phạm vi từ -14,1% đến 10,6%, có 60% tổng số trạm có Ktb < 0; có tới 30-60% tổng số năm có Ktb < 0;  Tỷ số Kmax biến đổi phạm vi từ 18,6% trạm Nậm Giàng đến 128,7% trạm Bảo Yên, phần lớn 30-80%, lớn sông Lô, Gâm, Chảy (50130%), tương đối nhỏ sông Đà (20-30%, xuất vào năm 2002 sông Đà, năm 1997 sông Thao, Lô, Gâm, Chảy;  Tỷ số Kmin từ -13% trạm Yên Bái đến -65,3% trạm Bảo Yên, xảy vào năm 1969 sông Lô, Gâm, năm 1991 sông Đà sông Thao. 3.2. Chênh lệch dòng chảy năm La Nina so với dòng chảy trung bình năm trung tính 1) Dòng chảy năm :  Ở hầu hết trạm có Ktb > với phạm vi biến đổi 4-15%, nhiên, số năm La Nina trạm có 18-45% tổng số năm (11 năm) có Qn,L < Qn,tb,tt;  Tỷ số Kmax biến đổi phạm vi 25-80%, xuất vào năm 2008, 1971;  Tỷ số Kmin biến đổi phạm vi – (6-30)%, xuất vào năm 1989 sông Đà, sông Lô hay năm 2000 sông khác; 2) Dòng chảy mùa lũ :  Tỷ số Ktb biến đổi phạm vi 4,5-18,6%, phần nhiều 10%;  Tỷ số Kmax thường khoảng 44-95%, xuất vào năm 1971, 2008 1974;  Tỷ số Kmin biến đổi phạm vi 0,8-17%, xuất vào năm 1989 sông Đà, sông Thao hay năm 1988 sông Lô, Gâm,Chảy. 3) Dòng chảy mùa cạn : 92 Tập 2: Thủy văn - Tài nguyên nước, Biển, Môi trường Hội thảo khoa học Quốc gia Khí tượng Thủy văn, Môi trường Biến đổi khí hậu lần thứ XVI  Tỷ số Ktb biến đổi phạm vi 0,8-17%, có tới 30-45% tổng số năm La Nina trạm có Qn,L nhỏ Qn,trung tính, riêng trạm Nậm Mức có tới 72,7 % tổng số năm;  Tỷ số Kmax biến đổi phạm vi 27-78%, xảy vào năm 1999, 2008, số sông xuất vào năm 1964, 1973, 1974,  Tỷ số Kmin biến đổi phạm vi – (10-40%), xảy vào năm 1989, 2000. 3.3. Chênh lệch dòng chảy năm El Nino so với năm La Nina Kết tính toán tỷ số chênh lệch lưu lượng trung bình năm trung bình năm El Nino (10 năm) so với lưu lượng trung bình năm trung bình năm La Nina (11 năm) trạm thủy văn nghiên cứu cho thấy:  Tỷ số trung bình đặc trưng Qn Ql sông nhỏ khoảng -(514)% Qn –(7-18,5%) Ql, tương đối lớn sông: Nậm Mức, Thao, dòng sông Lô (-(10-14%), tương đối nhỏ sông Đà sông khác;  Đối với dòng chảy mùa cạn: Chỉ có số trạm sông Thao (Lào Cai, Yên Bái) số nhánh sông Đà (như Bản Củng, Nậm Mức,), sông Nghĩa Đô (Vĩnh Yên) có tỷ số nhỏ khoảng –(5-15%), trạm khác lớn (Qc,E > Qc,L);  Đối với dòng chảy tháng: - Các tháng V, VI,VII, IX có Qth, E < Qth,L, với tỷ số chênh lệch –(7-45%) vào tháng V, - (16-38,5%) vào tháng VI –( 10-28%) vào tháng IX, tương đối lớn sông Đà, sau đến sông Thao sông Lô sông khác; - Các tháng I,II, III phần lớn trạm Qth, E > Qth,L hầu hết trạm, trừ hai trạm Nậm Mức Vĩnh Yên; - Tháng IV: Qth, E < Qth,L sông Đà sông Nghĩa Đô, sông khác có Qth, E > Qth,L; - Tháng VIII, trừ sông Thao sông khác có Qth, E > Qth,L; - Tháng X: Trừ sông Đà ra, sông khác có Qth, E > Qth,L;; - Tháng XI :Trừ sông Đà sông Thao có Qth, E < Qth,L, sông khác Qth, E > Qth,L;; - Tháng XII: Sông Thao sông Nậm Mức có Qth, E < Qth,L, , sông khác Qth, E > Qth,L, Như vậy, chênh lệch dòng chảy trung bình năm El Nino so với năm La Nina khác sông tháng năm dòng sông, dẫn đến khác đặc trưng dòng chảy năm, mùa lũ mùa cạn. Nguyên nhân ảnh hưởng ENSO đến dòng chảy khác giai đoạn ENSO, đợt ENSO với cường độ độ dài khác tương tác ENSO với yếu tố khí hậu, đặc biệt mưa lưu vực sông. Tập 2: Thủy văn - Tài nguyên nước, Biển, Môi trường 93 Hội thảo khoa học Quốc gia Khí tượng Thủy văn, Môi trường Biến đổi khí hậu lần thứ XVI 4. Phân phối dòng chảy năm ENSO Dưới xem xét ảnh hưởng ENSO đến phân phối dòng chảy thập niên, chủ yếu xem xét thời gian xuất mùa lũ, tỷ lệ dòng chảy mùa lũ, mùa cạn ba tháng liên tục nhỏ (Q3th,min) so với tổng lượng dòng chảy năm. Từ kết tính toán rút số nhận xét sau: 1) Đối với dòng chảy mùa lũ :  Nhìn chung, thời gian xuất mùa lũ năm El Nino La Nina sai lệch lớn, mùa lũ năm El Nino có xu xuất muộn ngắn so với năm La Nina, điển mùa lũ năm 1997 kéo dài tháng sông Thao (trạm Yên Bái) sông Lô, Gâm, Chảy; năm La Nina mùa lũ có xu xuất sớm kéo dài so với năm El Nino;  Tỷ lệ dòng chảy mùa lũ so với dòng chảy năm năm năm El Nino có xu nhỏ so với năm La Nina. 2) Đối với dòng chảy ba tháng liên tục nhỏ nhất:  Thời gian xuất Q3th,min năm El Nino, thời gian xuất Q3th,min có xu thể muộn so với năm La Nina, thường vào tháng III-V hay II-IV, năm La Nina lại có xu xuất sớm hơn, thường vào tháng I-III hay II-IV;  Tỷ lệ Q3th, so với dòng chảy năm năm El Nino có xu lớn so với năm La Nina; điều tổng lượng dòng chảy năm năm El Nino giảm năm La Nina tăng lên tác động ENSO.  Nhìn chung, so với năm La Nina đặc trưng dòng chảy năm El Nino nhỏ hơn, nhiên, dòng chảy năm El Nino lớn hơn, thí dụ đặc trưng dòng chảy mùa cạn ba tháng dòng chảy liên tục nhỏ sông Lô, Gâm Chảy lớn so với năm La Nina. 5. Nhận xét chung Từ kết tính toán phân tích nêu đưa số nhận định ban đầu đây: 1. Quan hệ đặc trưng dòng chảy với số SSTAn phức tạp khác năm El Nino La Nina, đặc trưng dòng chảy sông; nhìn chung, mối quan hệ chặt chẽ, hệ số tương quan thường nhỏ 0,5, với sai số quân phương trung bình cao. Điều cho thấy, mức độ ảnh hưởng ENSO đến dòng chảy lưu vực sông Thao, Đà Lô không lớn. 2. So sánh đặc trưng dòng chảy năm El Nino, La Nina với giá trị trung bình năm trung tính ENSO yếu cho thấy, giá trị trung bình năm El Nino đặc trưng Qn Ql nhỏ giá trị trung bình Qtt. Nếu xét năm dòng chảy tất năm El Nino nhỏ giá trị trung bình Qtt, mà lớn hay nhỏ với mức độ khác nhau. Giá trị dòng chảy trung bình năm La Nina lớn giá trị trung bình 94 Tập 2: Thủy văn - Tài nguyên nước, Biển, Môi trường Hội thảo khoa học Quốc gia Khí tượng Thủy văn, Môi trường Biến đổi khí hậu lần thứ XVI Qtt với mức độ khác đặc trưng dòng chảy sông, mức độ thiên lớn tới 15-95% thường xuất vào năm 1997, 1983, 1991, 2002, mức độ thiên nhỏ nhiều tới -(10-40)%, thường xuất vào năm 1987, 1969, 1991. 3. So sánh giá trị trung bình năm El Nino với năm La Nina cho thấy, đặc trưng dòng chảy trung bình năm El Nino nhỏ giá trị trung bình năm La Nina, riêng Qc Q3thmin số trạm có tượng ngược lại. 4. Nhìn chung, mùa lũ năm El Nino có xu xuất muộn ngắn so với năm La Nina, tỷ lệ dòng chảy mùa lũ so với dòng chảy năm năm năm El Nino có xu nhỏ so với năm La Nina; thời gian xuất Q3th,min năm El Nino có xu thể muộn so với năm La Nina, thường vào tháng III-V hay II-IV. 5. Mức độ ảnh hưởng ENSO đến dòng chảy khác đặc trưng dòng chảy sông, tùy thuộc vào cường độ, thời gian giai đoạn đợt El Nino La Nina. Nhìn chung, đợt El Nino mạnh có xu làm giảm dòng chảy, đợt La Nina mạnh làm tăng dòng chảy so với năm bình thường tượng ENSO. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Lưu Lê nnk (2011), “Nghiên cứu ảnh hưởng giai đoạn phát triển suy thoái ENSO đến lượng mưa mùa hè tỉnh Vân Nam”, Tạp chí Khí tượng nhiệt đới, Trường Đại học Vân Nam, kỳ 2, tập 27, tháng năm 2011. 2. Trần Thanh Xuân nnk, “Ảnh hưởng ENSO đến yếu tố thủy văn tài nguyên nước Việt Nam”, Báo cáo tổng kết đề tài nhánh đề tài nghiên cứu khoa học độc lập cấp Nhà nước:”Tác động ENSO đến thời tiết, khí hậu, môi trường kinh tế xã hội Việt Nam”, Hà Nội, 2002. INITIAL COMMENTS ON THE INFLUENCE OF ENSO TO THE FLOW OF DA RIVER, THAO RIVER AND LO RIVER La Thanh Ha, Tran Thanh Xuan, Van Thi Hang Viiet Nam Institute of meteorology, Hydrology and Environment ENSO is a phenomenon caused weather anomalies and affected flows of rivers and streams. However, the impact of ENSO to the river flow is very complex, depending on ENSO phases as well as the interaction between ENSO and other atmospheric circulation and the buffer conditions. This article would like to introduce initial studies on the impact of ENSO to the flow of Da river, Thao river and Lo river in order to provide scientific basis for forecasting and inter-reservoir operation in Red River system, especially for the rules of extracted volume of water early in the reservoir in El Niño years to limit the degree of scarcity, shortage of water supply needs in Red River Delta. Tập 2: Thủy văn - Tài nguyên nước, Biển, Môi trường 95 . có xu thế làm giảm dòng chảy còn La Nina thì có xu thế làm tăng dòng chảy ở phần lớn các sông. 3. Ảnh hưởng của ENSO đến dòng chảy Mức độ ảnh hưởng của ENSO đến dòng chảy sông suối có thể được. tiết và do đó ảnh hưởng đến dòng chảy sông suối. Tuy nhiên, sự ảnh hưởng của ENSO đến dòng chảy sông là rất phức tạp, tùy thuộc vào từng đợt ENSO cũng như mối tương tác giữa ENSO với các hoàn. thường vào các tháng III-V hay II-IV. 5. Mức độ ảnh hưởng của ENSO đến dòng chảy là khác nhau giữa các đặc trưng dòng chảy và giữa các sông, tùy thuộc vào cường độ, thời gian của các giai đoạn của