Ảnh hưởng của EL NINO và biến đổi khí hậu đến lượng bốc hơi tiềm năng khu vực nam trung bộ và tây nguyên luận văn thạc sĩ phần 2

32 CHƯƠNG 2 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2 1 Nội dung nghiên cứu 2 1 1 Thu thập và tổng hợp cơ sở liệu khí tượng Khu vực Nam Trung Bộ và Tây Nguyên hiện nay có tất cả 22 trạm khí tượng Mạng lưới các trạm quan trắc được phân bổ theo địa hình và trãi đều trên toàn khu vực Nguồn thông tin, dữ liệu tại các trạm khí tượng này tương đối đầy đủ trong quá khứ, hiện tại và được cập nhật liên tục theo thời gian Vị trí các trạm khí tượng được thể hiện trong bảng 2 1 dưới đây Để xác định xu thế của.

CHƯƠNG 2.1 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Nội dung nghiên cứu 2.1.1 Thu thập tổng hợp sở liệu khí tượng Khu vực Nam Trung Bợ Tây Nguyên có tất 22 trạm khí tượng Mạng lưới trạm quan trắc phân bổ theo địa hình trãi tồn khu vực Nguồn thơng tin, liệu trạm khí tượng tương đối đầy đủ khứ, cập nhật liên tục theo thời gian Vị trí trạm khí tượng thể bảng 2.1 Để xác định xu yếu tố khí hậu ảnh hưởng El Nino BĐKH đến lượng bốc thoát tiềm khu vực NTB TN, nghiên cứu tiến hành thu thập chuỗi số liệu quan trắc dài hạn nhiệt đợ, đợ ẩm, gió, số nắng lượng mưa khu vực NTB TN từ năm 1977 đến 2018 (42 năm) Ngoài để đánh giá ảnh hưởng BĐKH đến ETo, nghiên cứu sử dụng kịch BĐKH nước biển dâng năm 2016 Bộ Tài nguyên Môi trường cho giai đoạn 2046 – 2065 32 Bảng 2.1 Tọa độ trạm khí tượng [33] STT Khu vực, tỉnh tên trạm Tam Kỳ Quảng Ngãi Ba Tơ Đà Nẵng Địa danh Vĩ độ Kinh độ Tam An, TX Tam Kỳ 15034’ 108028’ P Trần Phú, TX Quảng Ngãi 15007’ 108048’ Ba Tơ, Ba Tơ 14046’ 108044’ P Hoà Thuận, TP Đà Nẵng 16002’ 108012’ Khu vực Nam Trung Bộ Bình Định Quy Nhơn P Trần Phú, TP Quy Nhơn 13046’ 109013’ Hoài Nhơn Hoài Hảo, Hoài Nhơn 14031’ 109002’ 12013’ 109012’ 11055’ 109009’ Khánh Hoà Nha Trang Cam Ranh P Vĩnh Nguyên, TP Nha Trang Ba Ngòi, Cam Ranh Phú Yên Tuy Hoà Phường II, TX Tuy Hoà 13005’ 109017’ 10 Sơn Hồ Sơn Bình, Tây Sơn 13003’ 108059’ Bình Thuận 11 Phan Thiết Phú Trinh, TX Phan Thiết 10056’ 108006’ 12 Hàm Tân Tân An, Hàm Tân 10041’ 107046’ Khu vực Tây Nguyên Kon Tum 13 Kon Tum Quyết Tiến, Kon Tum 14020’ 108000’ 14 Đắc Tô Tân Cảnh, Đắk Tô 14039’ 107050’ Gia Lai 15 Pleiku P Trà Bá, TP Pleiku 13058’ 108001’ 16 AyunPa Ayunpa, Ayunpa 13023’ 108027’ 17 An Khê An Khê, An Khê 13057’ 108039’ Buôn Hồ, Krông Buk 12055’ 108016’ Đắc Lắc 18 Buôn Hồ Đắc Nông 33 STT 19 Khu vực, tỉnh tên trạm Đắc Nông Địa danh Vĩ độ Kinh độ Gia Nghĩa, Đắc Nông 12000’ 107041’ Lâm Đồng 20 Đà Lạt Phường I, Đà Lạt 11057’ 108027’ 21 Liên Khương Liên Nghĩa, Đức Trọng 11045’ 108023’ 22 Bảo Lộc TX Bảo Lợc 11032’ 107049’ 2.1.2 Tính tốn bốc tiềm Nghiên cứu sử dụng phương pháp Penman - Monteith để tính lượng bốc tiềm cơng thức sử dụng phổ biến phần mềm mô suất trồng CropWat, AquaCrop việc tính tốn phức tạp so với công thức cũ Tại Việt Nam, phương pháp Penman – Monteith nêu tiêu chuẩn quốc gia TCVN 9168:2012 Cơng trình thủy lợi – Hệ số tưới tiêu – Phương pháp xác định hệ số tưới lúa Lượng bốc tiềm tính cho giai đoạn 1977-2018 đến giai đoạn 2046-2065 2.1.3 Xác định vai trị yếu tố khí tượng đến thay đổi biến động ETo Các kết tính ETo xem xét đến thay đổi yếu tố khí tượng nhiệt đợ, đợ ẩm, số nắng tốc đợ gió sở việc đánh giá vai trò yếu tố khí tượng đến thay đổi biến đợng ETo Cơng thức tính ETo gồm phần thành phần xạ (the radiative component) thành phần khí đợng học (the aerodynamic component) Thơng thường đánh đợ nhạy biến khí tượng đánh giá dựa thay đổi hai thành phần giá trị biến khí tương thay đổi Trong nghiên cứu để xác định mức đợ đóng góp mợt biến khí tượng bất kỳ đến xu biến động ETo thực sau:  Thay giá trị biến lại giá trị trung bình 34  Tiến hành tính ETo;  Xác định xu mức biến động Eto;  So sánh mức biến động xu ETo vừa tính với kết khơng có thay 2.1.4 Xác định ảnh hưởng El Nino Biến đổi khí hậu đến lượng bốc thoát tiềm khu vực Nam Trung Bộ Tây Nguyên - Việc xác định xu mức đợ biến đổi yếu tố khí hậu dựa số liệu quan trắc dài hạn nhiệt đợ, đợ ẩm, gió, số nắng lượng mưa Có tất 22 trạm khí tượng đưa vào phân tích đánh giá, trạm có số liệu tương đối đầy đủ, phạm vi phân bố trạm trải khu vực NTB TN Các năm thiếu số bổ sung phương pháp hồi quy tuyến tính bước sở trạm có đủ số liệu Để có chuỗi số liệu đủ lớn, ổn định, nghiên cứu tiến hành thu thập kết thực đo yếu tố khí tượng khu vực NTB TN từ năm 1977 đến 2018 (42 năm) Trên sở đó, mợt hàm số (phương trình hồi quy) tạo lập để phản ánh biến động tượng thời tiết qua thời gian - Ảnh hưởng BĐKH đến lượng bốc tiềm khu vực NTB TN theo kịch với mức phát thải trung bình RCP4.5 kịch với mức phát thải cao RCP8.5 mốc thời gian 2046 – 2065 tính thay đổi số ETo mốc thời gian tương lai (2046 – 2065) so với số ETo giai đoạn chuẩn (1977 – 2018) - Để xác định mức ảnh hưởng ENSO đến ETo thông qua biến khí tượng giá trị ETo tính thay liệu độ ẩm tương đối, số nắng tốc đợ gió giá trị trung bình tháng tương ứng 2.1.5 Đề xuất giải pháp thích ứng với tác động từ El Nino Biến đổi khí hậu khu vực NTB TN Tổng hợp, nghiên cứu đề xuất giải pháp thích ứng với tình hình ngày có nhiều tượng khí hậu cực đoan ảnh hưởng từ biến đổi khí hậu El 35 Nino khu vực NTB TN Các nợi dung hoạt đợng thích ứng cần triển khai theo lĩnh vực vùng/miền/địa phương 2.2 Phương pháp nghiên cứu 2.2.1 Phương pháp thu thập số liệu Nguồn liệu quan trắc khí tượng trạm quan trắc sử dụng từ đề tài luận văn lấy Dự án 2.21 giám sát hạn hán cho Việt Nam, dự án khuôn khổ hợp tác song phương Việt Nam Chính phủ WallonieBruxelles giai đoạn 2019-2021, trường Đại học cơng nghiệp đối tác phía Việt Nam Nghiên cứu tiến hành thu thập chuỗi số liệu quan trắc dài hạn nhiệt đợ, đợ ẩm, gió, số nắng lượng mưa khu vực NTB TN từ năm 1977 đến 2018 (42 năm) Ngoài để đánh giá ảnh hưởng BĐKH đến ETo, nghiên cứu sử dụng kịch BĐKH nước biển dâng năm 2016 Bộ Tài nguyên Môi trường cho giai đoạn 2046 – 2065 2.2.2 Phương pháp xác định lượng bốc thoát tiềm (CROPWAT) Phương pháp xác định lượng bốc thoát tiềm ET0 sử dụng nghiên cứu phương pháp Penman – Monteith viết sau: 𝐄𝐓𝟎 = 𝟗𝟎𝟎 𝐮 (𝒆 − 𝒆𝒂 ) 𝐓+𝟐𝟕𝟑 𝟐 𝒔 𝟎,𝟒𝟖∆(𝑹𝒏 −𝐆)+ 𝜸 (2.1) ∆+ 𝜸(𝟏+𝟎,𝟑𝐮𝟐 ) Trong đó: - ET0 lượng bốc thoát tiềm (mm/ngày) - ∆ độ nghiêng đường quan hệ nhiệt độ áp suất nước bão hòa (kPa/0C) - R n xạ tổng cộng đến bề mặt ngang (MJ/m2 ngày) - G dòng nhiệt đất (MJ/m2 ngày) 36 - γ số ẩm (kPa/0C) - T nhiệt đợ trung bình mực m (0C) - u2 tốc đợ gió mực m (m/s) - es áp suất nước bão hòa, ea áp suất nước thực tế (kPa)  Hệ số ∆ tính sau: ∆= 𝟒𝟎𝟗𝟖𝒆𝒔 (2.2) (𝐓+𝟐𝟕𝟑)𝟐 Trong công thức, áp suất nước bão hịa 𝑒𝑠 tính theo nhiệt đợ sau: 𝑒𝑠 = 0,611exp ( 17,27T T+273 ) (2.3)  Đại lượng R n tính theo cơng thức: R n = R ns − R nL (2.4) Trong đó: R ns phần xạ Mặt trời giữ lại sau phản xạ mặt đất trồng trọt, đơn vị MJ/m2.ngày; R nL phát xạ bề mặt, đơn vị MJ/m2.ngày  Thành phần R ns biểu thức tính sau: n R ns = 0,77 (0,19 + 0,38 ) R a (2.5) N Trong công thức: n số nắng thực tế, N số nắng cực đại, R a cường độ xạ tới mặt ngang giới hạn khí  Giá trị R a N tính tốn sau: R a = 37,6𝑑𝑟 (𝑊𝑠 𝑠𝑖𝑛𝜓 𝑠𝑖𝑛𝛿 + 𝑐𝑜𝑠𝜓 𝑠𝑖𝑛𝑊𝑠 ) N = 7,64𝑊𝑠 Với: 37 (2.6) 𝑊𝑠 (𝑟𝑎𝑑) = arccos(−𝑡𝑎𝑛𝜓 𝑡𝑎𝑛𝛿) (2.7) 𝛿 = 0,409𝑠𝑖𝑛(0,0172J – 1,39) 𝑑𝑟 = + 0,033cos(0,0172J) Trong cơng thức 𝜓 vĩ độ địa lý (rad); dr hệ số hiệu chỉnh theo khoảng cách Mặt trời Trái đất; δ đợ xích vĩ Mặt trời (rad) J ngày theo thứ tự năm  Thành phần R nL cơng thức tính sau: )4 R nL = 118(T + 273 10 −9 ∗ n N (0,34−0,044√𝑒𝑎 )(0,1+0,9 ) 59,7−0,055T (2.8)  Trong công thức (2-8), thông lượng nhiệt đất G theo ngày xác định công thức: G = 0,38(Ti – Ti-1) (2.9) với Ti, Ti-1 nhiệt đợ khơng khí ngày i ngày thứ i-1 Nếu tính G theo nhiệt đợ bình qn tháng thì: G = 0,14(tm – tm-1) (2.10) với tm, tm-1 nhiệt đợ bình quân tháng thứ m m-1  Hằng số 𝛾 cơng thức (2-8) tính sau: 𝛾 = 0,00163 P (2.11) 2,501−2,361.10−3T với P áp suất độ cao z (m), đơn vị kPa tính sau: P = 101,3( 293−0,0065𝑧 5,26 293 ) (2.12)  Tốc đợ gió mực m tính theo tốc đợ gió trung bình 10 m (𝑢10 ) sau: 38 𝑢2 = 0,77𝑢10 (2.13)  Áp suất nước thực tế nhiệt độ không khí tính theo đợ ẩm tương đối H (%) áp suất nước bão hòa sau: 𝑒𝑎 = 𝑒𝑠 H (2.14) 100 Trong đề tài nghiên cứu này, mơ hình CROPWAT version 8.0 sử dụng để tính tốn số liệu Chương trình CROPWAT đời vào năm 1992, Tổ chức Lương thực giới (FAO) xây dựng để tính tốn lập kế hoạch tưới dựa liệu cung cấp người sử dụng Những liệu nhập trực tiếp vào CROPWAT nhập vào từ chương trình khác [34] Để tính ETo từ cơng thức Penman-Monteith, CROPWAT chấp nhận người sử dụng nhập giá trị ETo đo đạc, nhập giá trị nhiệt đợ, đợ ẩm, tốc đợ gió số nắng [34] Hình 2.1 Giao diện làm việc mơ hình CROPWAT 39 2.2.3 Phương pháp xác định độ dốc đường xu (Kiểm định phi tham số Mann-Kendall xu Sen) Xu Sen sử dụng để xác định độ dốc đường xu yếu tố nhiệt độ, độ ẩm, số nắng, gió ETo giai đoạn 1977-2018 Kiểm định MannKendall nhằm xác định mức độ tin cậy xu yếu tố này.Kiểm định MannKendall công cụ ước tính đợ dốc Sen sử dụng nhiều đánh giá biến đổi khí hậu có ETo Kiểm định phi tham số MannKendall nhằm xác định xu một chuỗi số liệu xếp theo trình tự thời gian Xu Sen tính giá trị trung vị xu điểm quan trắc nên phương pháp tránh xu giả tạo một vài giá trị cực trị cục bợ gây Do so với sử dụng phương pháp tính tốn xu tuyến tính bình phương tối thiểu thơng thường, phương pháp ưu điểm Một ưu điểm phương pháp không cần quan tâm việc tập mẫu tuân theo luật phân bố Các cơng thức tính tốn với phương pháp mô tả ngắn gọn Giả sử có chuỗi trình tự thời gian (x1, x2, …,xn) với xi biểu diễn số liệu thời điểm i Giá trị thống kê Mann-Kendall (S) định nghĩa: n 1 n S   sign(x j  x k ) (2.15) k 1 j k 1  x j  x k   sign( x j  x k )   x j  x k   x  x  j k  (2.16) 40    Z  0    S 1 Var (S) S 1 Var (S) S  S  (2.17) S  với Var(S) phương sai S, tính sau: Var (S)  g [n( n  1)( 2n  5)   t p (1  t p )( 2t p  5)] 18 p 1 (2.18) Trong công thức, g số nhóm có giá trị liệu giống nhau, số phần tử tḥc nhóm thứ p Z có phân bố chuẩn chuẩn hoá N(0,1) Do Z ∈ N(0,1) nên việc Kiểm định chuỗi có xu hay khơng trở nên đơn giản Trong kiểm tra, giả thuyết rỗng bị bác bỏ, hay nói cách khác khơng có xu hướng tập liệu, tùy tḥc vào việc thống kê Z tính tốn lớn hay nhỏ giá trị tới hạn Z (Zcrit) thu từ bảng phân phối chuẩn Để xác định độ lớn xu thế, sử dụng cách ước lượng Sen (Sen’s slope) Độ lớn xu () xác định trung vị dãy gồm n(n-1)/2 phần tử { (xj – xk)/(j – k), với k = 1, 2, …, n-1; j>k} Với định nghĩa vậy,  có dấu với Z Trong nghiên cứu này, độ lớn xu đánh giá qua mức ý nghĩa từ 0.1 đến 0.001 tương ứng với độ tin cậy Cl từ 90% đến 90.9% Độ dốc Sen phương pháp thường sử dụng để định lượng xu tuyến tính quan trọng chuỗi thời gian [10] Đợ đốc (Q) tính theo cơng thức: Q= 𝑥′𝑖−𝑥𝑖 (2.19) 𝑖′−𝑖 41 Trong đó: Q độ dốc hai điểm xi xi′ (i=1,2,3 n); xi′ liệu đo lường thời điểm i’ ; xi liệu đo lường thời điểm i; i’ thời gian sau thời gian i Ước tính đợ dốc Sen đơn đợ dốc trung bình (Q’), thi theo công thức: 𝑄 [ 𝑁+1 ] , 𝑁 = {2𝑘 + 1, ∀𝑘 ∈ 𝑍} Q’={𝑄[𝑁+1]=𝑄[𝑁+2] (2.20) , 𝑁 = {2𝑘, ∀𝑘 ∈ 𝑍} Nếu Q’ mang giá trị dương giá trị độ dốc Sen cho thấy xu hướng tăng giá trị âm cho thấy xu hướng giảm 2.2.4 Phương pháp kiểm định, thống kê (t-Test) Phân tích phương sai sử dụng để kiểm định có hay khơng khác biệt xu ETo tiểu vùng khí hậu MNVN Phương pháp sử dụng để kiểm định khác biệt ETo pha nóng pha lạnh theo tiểu vùng khí hậu Kiểm định t (t-Test) sử dụng để đánh giá mức độ tin cậy khác giá trị trung bình ETo pha ENSO (Pha ENSO viết tắt pha El Nino La Nina) 2.2.5 Phương pháp phân tích khơng gian Phương pháp phân tích khơng gian đề tài sử dụng phần mềm ArcMap để thành lập đồ bốc hơi, biến đợng bốc hoạt động ENSO, xu ETo biến đổi khí hậu Các đồ cho phép xác định vùng có mức đợ biến động biến đổi xu ETo cao, cần ưu tiên việc lập kế hoạch thích nghi 42 ... định xu mức biến động Eto;  So sánh mức biến đợng xu ETo vừa tính với kết khơng có thay 2. 1.4 Xác định ảnh hưởng El Nino Biến đổi khí hậu đến lượng bốc tiềm khu vực Nam Trung Bộ Tây Nguyên -... từ El Nino Biến đổi khí hậu khu vực NTB TN Tổng hợp, nghiên cứu đề xuất giải pháp thích ứng với tình hình ngày có nhiều tượng khí hậu cực đoan ảnh hưởng từ biến đổi khí hậu El 35 Nino khu vực. .. tượng khu vực NTB TN từ năm 1977 đến 20 18 ( 42 năm) Trên sở đó, mợt hàm số (phương trình hồi quy) tạo lập để phản ánh biến động tượng thời tiết qua thời gian - Ảnh hưởng BĐKH đến lượng bốc tiềm khu