Nghiên cứu xu thế hạn khí tượng được tiến hành trên cơ sở sử dụng phần mềm chuẩn hóa mưa chuyên dụng (SPI - Standardized Precipitation Index) được xây dựng bởi tổ chức khí tượng thế giới. Nghiên cứu được thực hiện dựa trên dữ liệu mưa đo đạc từ 13 trạm quan trắc thuộc khu vực đồng bằng sông Cửu Long giai đoạn 1984-2014 để phân tích, đánh giá và cảnh báo sớm diễn biến hạn khí tượng theo không gian và thời gian dưới tác động của biến đổi khí hậu.
Giải thưởng Sinh viên Nghiên cứu khoa học Euréka lần thứ XIX năm 2017 Kỷ yếu khoa học PHÂN TÍCH XU THẾ HẠN KHÍ TƯỢNG KHU VỰC ĐỒNG BẰNG SƠNG CỬU LONG GIAI ĐOẠN 1984 – 2014 Võ Thị Mỹ Tiên* Trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên, ĐHQG TP.HCM *Tác giả liên lạc: vothimytien10839@gmail.com TÓM TẮT Nghiên cứu xu hạn khí tượng tiến hành sở sử dụng phần mềm chuẩn hóa mưa chuyên dụng (SPI - Standardized Precipitation Index) xây dựng tổ chức khí tượng giới Nghiên cứu thực dựa liệu mưa đo đạc từ 13 trạm quan trắc thuộc khu vực đồng sông Cửu Long giai đoạn 1984-2014 để phân tích, đánh giá cảnh báo sớm diễn biến hạn khí tượng theo khơng gian thời gian tác động biến đổi khí hậu Kết phân tích xu diễn biến theo khơng gian thời gian hạn khí tượng khu vực đồng sông Cửu Long giai đoạn 2005-2014 cho thấy, biến đổi khí hậu làm thay đổi qui luật phân bố yếu tố khí tượng, điều làm ảnh hưởng xấu đến hoạt động sản xuất người dân khu vực, đặc biệt hoạt động sản xuất nông nghiệp nuôi trồng thủy hải sản Từ khóa: Hạn khí tượng, Đồng sơng Cửu Long, số mưa chuẩn hóa TREND ANALYSIS OF METEOROLOGICAL DROUGHT IN THE MEKONG DELTA FOR THE PERIOD 1984-2014 Võ Thị Mỹ Tiên* University of Science, VNU-HCM * Corresponding author: vothimytien10839@gmail.com ABSTRACT Studying meteorological trends was conducted using a Standardized Precipitation Index (SPI) which developed by the World Meteorological Organization The study was performed based on using rainfall data from 13 observation stations in the Mekong Delta in the period 19842014 The aim of this study is to analysis, assessment and early warning of meteorological drought in spatial and temporal under the impacts of climate change The analysis results of the spatial and temporal trends in the meteorological drought also show that climate change has changed the distribution of meteorological factors in the Mekong Delta This will significantly affect to people's production activities, especially agricultural production and aquaculture Keywords: Meteorological drought, Mekong Delta, Standardized Precipitation Index TỒNG QUAN Theo nhận xét Ngân hàng giới, Việt Nam năm quốc gia chịu ảnh hưởng nặng nề biến đổi khí hậu, mà số tác động chúng hạn xuất với xác suất ngày cao Trước tác động diễn biến thất thường hạn khu vực đồng sông Cửu Long (ĐBSCL) năm gần đây, việc phân tích xu diễn biến hạn có hạn khí tượng có ý nghĩa thực tiễn việc lên kế hoạch ứng phó giảm thiểu thiệt hại loại thiên tai gây hoạt động sản xuất mà đặc biệt sản xuất nông nghiệp nuôi trồng thủy hải sản yêu cầu cấp thiết ĐBSCL đồng châu thổ nằm hạ lưu sông Mekong, có vị trí trải dài từ 8o34’ đến 110o10’ vĩ độ Bắc từ 104o25’ đến 106o48’ kinh độ Đông Diện tích tự nhiên vùng đạt 40572 km2, chiếm 12% tổng diện tích tự nhiên nước Đây vùng có nhiều điều kiện thuận lợi phát triển nông nghiệp sản xuất lúa nước lương thực ĐBSCL nằm khu vực nhiệt đới gió mùa, năm có hai mùa rõ rệt: mùa mưa mùa khô Mùa mưa kéo dài khoảng từ tháng V đến tháng X, chiếm khoảng 88-95% lượng mưa năm Mùa khô ĐBSCL kéo dài 557 Giải thưởng Sinh viên Nghiên cứu khoa học Euréka lần thứ XIX năm 2017 khoảng từ tháng XI đến tháng IV năm sau Trong có tháng liên tục ghi nhận giá trị lượng mưa thấp xuất vào tháng I-III Nhiệt độ khơng khí trung bình năm dao động khoảng 26-29oC, số nơi nhiệt độ khơng khí cao lên đến khoảng 38-40oC Cùng với thiếu hụt lượng mưa, gia tăng nhiệt độ làm tăng tác động hạn khu vực 𝑥 Kỷ yếu khoa học − 𝑥 𝑥 𝛼̂−1 𝑒 𝛽̂ 𝐺(𝑥) = ∫ 𝑔(𝑥)𝑑𝑥 = ∫ 𝛼̂ 𝑑𝑥 ̂ ̂) 0 𝛽 𝛤(𝛼 Trong đó: 𝑥̂ 𝛽̂ = 𝛼̂ 𝛼̂ = 𝑥 4𝐴 (1 + √1 + ) 4𝐴 ∑ ln(𝑥) 𝑛 Hàm phân bố gamma (1) xác định giá trị lượng mưa dương (x>0), nhiên lúc xảy mưa Do đó, để có dạng phân bố chuẩn cần phải chuyển đổi hàm phân bố xác suất tích lũy sang hàm phân bố xác suất tích lũy chuẩn giá trị x=0 phương sai Theo giá trị SPI tính theo công thức: 𝑺𝑷𝑰 = 𝜳−𝟏 [𝑮(𝒙)] Chỉ số SPI số khơng thứ ngun, SPI mang giá trị dương biểu thị cho giá trị lượng mưa mức trung bình, giá trị SPI âm biểu thị cho giá trị lượng mưa mức trung bình Theo đó, hạn khí tượng xác định giá trị SPI liên tiếp âm đạt giá trị -1 nhỏ Thời gian xảy hạn xác định khoảng thời gian từ SPI đạt giá trị âm kết thúc (xem bảng 1) Bảng Thang đo giá trị SPI 𝐴 = 𝑙𝑛(𝑥̅ ) − Hình Bản đồ khu vực ĐBSCL VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP Chỉ số chuẩn hóa mưa - SPI Chỉ số chuẩn hóa mưa (SPI - Standardized Precipitation Index) phát triển McKee cộng năm 1993 Đại học Tổng hợp bang Colorado Đây số chuẩn hóa lượng mưa sử dụng để đánh giá hạn khí tượng SPI cho phép người dùng xác định lượng mưa thiếu hụt nhiều thời gian khác (1, 3, 6, 9, 12, 24 48 tháng) dựa vào liệu mưa khứ Về bản, SPI chuyển đổi chuỗi giá trị lượng mưa phân bố chuẩn Bước việc tính tốn SPI xác định hàm phân bố xác suất tích lũy (thường sử dụng phân bố gamma) để mô tả phân bố lượng mưa chuỗi thời gian quan trắc Theo đó, hàm phân bố xác suất gamma tính theo cơng thức: 𝑥 𝛼−1 𝑒 −𝑥/𝛽 𝑔(𝑥) = ; (𝑥 > 0) (1) 𝛽 𝛼 𝛤(𝛼) Với x giá trị lượng mưa Hai tham số ước tính để xác định xác suất phân bố tích lũy giá trị lượng mưa tương ứng với thời gian khác Bằng cách lấy tích phân phương trình (1) ta thu hàm phân bố xác suất tích lũy lượng mưa: Giá trị SPI -1.0 đến -1.49 -1.5 đến -1.99 -2 Phân loại Hạn nhẹ Hạn vừa Hạn nặng KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Phân tích xu hạn khí tượng theo thời gian Kết phân tích cho thấy, xác suất xảy hạn khí tượng khu vực có phân bố khơng Xác suất xảy hạn khí tượng ứng với ba mức hạn (hạn nhẹ, hạn vừa hạn nặng) xảy 10% Riêng tháng IV tháng XII, xác suất xảy hạn nhẹ (HNh) đạt 10% Xác suất xảy hạn vừa (HV) hạn nặng (HN) có xu hướng gia tăng vào tháng cuối mùa mưa Trong đó, xác suất xảy hạn vừa khu vực chủ yếu xuất vào tháng VI, VII, VIII Trong tháng mùa khô từ tháng I-III, 558 Giải thưởng Sinh viên Nghiên cứu khoa học Euréka lần thứ XIX năm 2017 xác suất xảy hạn khí tượng ứng với ba mức hạn (xem hình 2) Điều cho thấy, diễn biến thời tiết ĐBSCL Kỷ yếu khoa học diễn phức tạp, xảy mùa khơ, lượng thiếu hụt ẩm cịn xảy mùa mưa 50 SPI1-HN SPI1-HV SPI1-HNh Xác suất (%) 40 30 20 10 I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Thời gian (tháng) Hình Xác suất xảy hạn khí tượng ĐBSCL giai đoạn 1984-2014 Bảng Giá trị SPI1 nhỏ trạm giai đoạn 1984-2014 Trạm I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Bạc Liêu 0.00 0.78 0.16 -1.15 -2.15 -1.87 -1.33 -2.20 -1.63 -1.33 -2.02 -1.53 Cần Thơ -0.49 0.32 0.00 -1.86 -2.21 -1.99 -1.73 -1.97 -1.83 -2.57 -2.42 -1.53 Châu Đốc -0.40 0.32 -0.49 -1.86 -2.90 -1.98 -1.67 -1.94 -2.55 -2.07 -1.75 -1.15 Cà Mau 0.06 -0.08 -0.40 -1.86 -2.28 -1.92 -2.39 -1.83 -2.04 -2.32 -1.87 -1.32 Mỹ Tho -0.32 0.58 0.00 -1.01 -2.35 -1.91 -1.70 -2.28 -2.61 -1.52 -2.60 -1.32 Vĩnh Long -0.32 0.49 -0.08 -1.15 -3.34 -1.92 -2.79 -3.35 -2.32 -3.58 -1.81 -1.53 Rạch Giá -0.58 0.08 -0.58 -1.32 -2.73 -2.04 -2.22 -2.02 -2.27 -2.39 -1.86 -1.32 Ba Tri 0.08 0.58 0.40 -1.01 -3.55 -2.09 -1.90 -2.07 -2.21 -2.09 -2.26 -0.89 Sóc Trăng -0.24 0.40 -0.32 -1.32 -2.13 -1.87 -1.96 -2.28 -1.92 -2.47 -1.59 -1.86 Cao Lãnh 0.23 -0.57 0.43 -0.18 -1.89 -2.61 -2.91 -1.82 -1.92 -1.98 -1.63 -2.27 Vị Thanh 0.13 0.31 -0.31 -1.82 -2.86 -1.91 -2.28 -2.29 -2.15 -1.82 -2.34 -1.48 Mộc Hóa -0.65 0.20 -0.46 - -3.11 -2.33 -1.70 -2.37 -2.14 -1.68 -1.99 -1.52 1.99 Càng Long 0.04 0.49 -0.13 - -2.12 -1.74 -2.52 -2.49 -2.54 -2.42 -1.82 -1.48 1.82 Mức độ dị thường hạn khí tượng khu Long xảy vào tháng X; SPI nhỏ đạt vực ĐBSCL xác định thông qua giá 3.55 trạm Ba Tri xảy vào tháng V Các trị SPI nhỏ Giá trị SPI âm cho giá trị mức hạn nghiêm trọng, thấy mức độ hạn xảy khu vực điều cho thấy tình trạng thiếu hụt lượng nghiêm trọng Bảng thể giá trị SPI1 mưa dị nhỏ theo tháng trạm đo Kết thường xảy tháng mùa cho thấy, giá trị SPI1 nhỏ mưa trạm đo khu vực xuất chủ yếu Phân tích xu hạn khí tượng theo khơng khoảng từ tháng V đến tháng XI Vào tháng gian V, khoảng thời gian chuyển giao mùa Để đánh giá dịch chuyển hạn khí khơ mùa mưa, hầu hết trạm đo tượng theo khơng gian, khoảng thời gian tính khu vực có giá trị SPI1-2.0 Tại trạm Rạch SPI6 lựa chọn Bởi SPI6 cho thấy Giá từ tháng V- X giá trị SPI1 nhỏ biến động lượng mưa theo mùa nhỏ -2.0 Giá trị SPI1 nhỏ Đây khoảng thời gian thích hợp thường phạm vi tồn vùng đạt -3.58 trạm Vĩnh lựa chọn phân tích đặc điểm 559 Giải thưởng Sinh viên Nghiên cứu khoa học Euréka lần thứ XIX năm 2017 diễn biến khí hậu thời gian dài Nhìn chung, hạn khí tượng khu vực ĐBSCL ba giai đoạn xuất chủ yếu mức hạn nhẹ hạn vừa Giai đoạn 1985-1994 (xem hình 3a) hạn khí tượng phân bố tập trung tỉnh Cần Thơ, Tiền Giang, Bến Tre, Vĩnh Long, Trà Vinh Trong giai đoạn 1995-2004 (xem hình 3b), hạn khí tượng lại có xu hướng dịch chuyển lên tỉnh phía Bắc khu vực nghiên cứu có gia tăng cường độ hạn, tập trung phân bố tỉnh Đồng Tháp, Long An, Tiền Giang khu vực tứ giác Long Xuyên Giai đoạn Kỷ yếu khoa học 2005-2014 (xem hình 3c), hạn khí tượng có xu hướng dịch chuyển phía Nam Hầu hết tỉnh ven biển Cà Mau, Bạc Liêu, Sóc Trăng, Trà Vinh, Bến Tre xuất hạn mức hạn vừa Ngoài ra, kết phân tích từ nghiên cứu cho thấy hoạt động El-Nino chi phối đến cường độ phạm vi ảnh hưởng hạn khí tượng Theo đó, vào năm El-Nino hoạt động mạnh cường độ phạm vi ảnh hưởng hạn khí tượng tăng lên a) b) c) Hình Bản đồ phân bố khơng gian hạn khí tượng giai đoạn a) 1985-1994; b) 1995-2004; c) 2005-2014 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ Phân tích đánh giá hạn khí tượng khu vực ĐBSCL giai đoạn 1984-2014 cung cấp nhìn tổng quan chi tiết xu biến đổi hạn khí tượng khu vực Qua kết phân tích rút số nhận định sau: Có dị thường hạn khí tượng xảy khu vực nghiên cứu Hạn khí tượng xuất tháng mùa khô tháng mùa mưa Phân bố tập trung vào tháng từ tháng V đến tháng XI Điều cho thấy, diễn biến phức tạp khí hậu ĐBSCL Trong năm gần hạn khí tượng khơng cịn xuất khu vực trung tâm khu vực ĐBSCL mà có xu hướng xuất dịch chuyển xuống tỉnh ven biển Cà Mau, Sóc Trăng, Bạc Liêu Sự dịch chuyển theo không gian hạn ảnh hưởng đáng kể đến hoạt động sản xuất người dân, đặc biệt hoạt động sản xuất nông nghiệp nuôi trồng thủy hải sản dễ bị tổn thương với thay đổi yếu tố khí tượng Trong tương lai, đề tài nghiên cứu tiến hành phân tích thêm vài số hạn khác để có nhìn tổng thể hơn, dự báo khả xảy hạn khí tượng cho khu vực Qua đó, đề xuất số hạn phù hợp để áp dụng dự báo, cảnh báo sớm hạn khí tượng cho khu vực ĐBSCL hướng đến dự báo cho lãnh thổ Việt Nam TÀI LIỆU THAM KHẢO KWAK, J (2016), Assessment of meteorological drought in Korea under climate change, Hindawi, 1-10 RIVERA, A AND PENALBA, O C (2014), Trends and spatial patterns of drought affected area in Southern South America, Journal Climate, 265-267 RAHMAT, S N., JAYASURIYA, N AND BHUIYAN, M (2015), Assessing droughts using meteorological drought indices in Victoria, Australia, Hydrology Research, 463-466 560 ... 1995-2004; c) 2005 -2014 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ Phân tích đánh giá hạn khí tượng khu vực ĐBSCL giai đoạn 1984- 2014 cung cấp nhìn tổng quan chi tiết xu biến đổi hạn khí tượng khu vực Qua kết phân tích rút số... -2 Phân loại Hạn nhẹ Hạn vừa Hạn nặng KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Phân tích xu hạn khí tượng theo thời gian Kết phân tích cho thấy, xác suất xảy hạn khí tượng khu vực có phân bố khơng Xác suất xảy hạn. .. mức hạn nhẹ hạn vừa Giai đoạn 1985-1994 (xem hình 3a) hạn khí tượng phân bố tập trung tỉnh Cần Thơ, Tiền Giang, Bến Tre, Vĩnh Long, Trà Vinh Trong giai đoạn 1995-2004 (xem hình 3b), hạn khí tượng