Trong bối cảnh đó, lưu vực sông Phó Đáy—một bộ phận quan trọng của Bắc Bộ—giữ vai trò như “mạch máu” cung cấp nước cho sinh hoạt, nông nghiệp và công nghiệp của Phú Thọ, Vĩnh Phúc (cũ), Tuyên Quang và Thái Nguyên. Tuy nhiên, nguy cơ ngập lụt ở khu vực này đang có chiều hướng gia tăng do sự tác động đồng thời của biến đổi khí hậu, thay đổi sử dụng đất và quá trình đô thị hóa nhanh, khiến yêu cầu nghiên cứu cơ sở khoa học về đặc điểm ngập lụt và khả năng tổn thương trở nên cấp thiết nhằm bảo vệ cộng đồng, giảm thiểu thiệt hại kinh tế và nâng cao hiệu quả thích ứng (IPCC, 2014; IPCC, 2021; Trần Thạc, 2017).

Trên thế giới, nhiều hướng tiếp cận đã được triển khai thông qua các mô hình thủy văn–thủy lực nhằm lượng hóa rủi ro ngập lụt dưới các điều kiện khí hậu khác nhau. Các nghiên cứu như Đặng Hoàng Lam và cộng sự (2006) dùng MIKE 11 cho lưu vực sông Mekong để mô phỏng dòng chảy và đặc trưng ngập; Cerri (2017) kết hợp GIS và HEC-RAS tại sông Mulde (Đức) nhằm tạo dữ liệu hỗ trợ quản lý rủi ro chi tiết. Bên cạnh đó, Rainfall–Runoff Inundation (RRI) (Sayama và cộng sự, 2012) đã chứng minh tiềm năng tích hợp mô phỏng quá trình mưa–dòng chảy và ngập lụt thủy lực tại lưu vực sông Chao Phraya (Thái Lan). Song song, WRF (Skamarock và cộng sự, 2008) cung cấp thông tin khí tượng có độ phân giải cao, phục vụ mô phỏng và đánh giá tác động ngập lụt cho cả hiện tại lẫn tương lai trong các kịch bản phát thải.

Ở Việt Nam, nghiên cứu về ngập lụt đã có những kết quả đáng ghi nhận, chẳng hạn Tran & Taniguchi (2018) ứng dụng RRI cho lưu vực sông Cảu–Thạch–Lạc; các kết quả cho thấy liên hệ rõ giữa biến thiên lượng mưa và nguy cơ ngập úng. Một số nghiên cứu khác cũng ghi nhận khả năng gia tăng ngập lụt trong tương lai ở lưu vực sông Mã (Trần Anh và cộng sự, 2019) và các nghiên cứu dựa trên HEC-HMS kết hợp GIS cho quy hoạch phòng chống lũ ở Bến Hải (Trần Thị Thu Thảo và cộng sự, 2021). Tuy vậy, đối với lưu vực sông Phó Đáy, khoảng trống vẫn tồn tại khi các nghiên cứu hiện có chủ yếu dừng ở mức đánh giá thủy văn cơ bản hoặc tác động của sử dụng đất, trong khi chưa phân tích toàn diện nguy cơ ngập lụt trong bối cảnh biến đổi khí hậu dài hạn; đặc biệt, việc áp dụng đồng thời RRI và WRF còn hạn chế, làm giảm khả năng dự báo chính xác phạm vi–độ sâu ngập và xây dựng kịch bản ứng phó. Vì vậy, nghiên cứu này tập trung tích hợp WRF và RRI để đánh giá biến động lượng mưa, dòng chảy và ngập lụt tại lưu vực Phó Đáy vào cuối thế kỷ XXI theo kịch bản phát thải lớn nhất SSP5-8.5, sử dụng dữ liệu quan trắc (56 trạm), tái phân tích JRA-25/JCDAS, và các GCM thuộc CMIP6 như EC-Earth3 và HadGEM3-GC31-MM. Kết quả kiểm định WRF giai đoạn 2003–2022 và mô phỏng RRI cho trận lũ năm 2019 cho thấy độ tin cậy cao; đồng thời, giai đoạn 2080–2099 ghi nhận lượng mưa mùa hè (JJA) tăng đáng kể, tập trung chủ yếu ở thượng nguồn phía bắc và đông bắc lưu vực, kéo theo lưu lượng và đỉnh lũ tăng rõ rệt—đặc biệt ở hạ lưu, vì vậy ngập lụt không chỉ xảy ra thường xuyên hơn mà còn nghiêm trọng hơn, với độ sâu/ngưỡng ngập mở rộng, nhất là khi tổ hợp điều kiện cực đoan được đặt trong bối cảnh biến đổi khí hậu.