Bài viết Nghiên cứu đặc điểm hạn hán khu vực Tây Nguyên tập trung phân tích mức độ hạn hán và đánh giá xu thế biến đổi của hạn hán cho vùng khí hậu Tây Nguyên giai đoạn 1985 đến 2014. Kết quả cho thấy mùa hạn kéo dài từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau với giá trị chỉ số J dao động từ 0.4 đến 30, phía bắc Tây Nguyên hạn nặng và kéo dài hơn so với trung và nam Tây Nguyên. Hạn có xu thế giảm nhẹ trong giai đoạn 1985-2014.
Hội nghị Khoa học Công nghệ lần thứ - SEMREGG 2018 NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM HẠN HÁN KHU VỰC TÂY NGUYÊN Lê Thị Thu Hằng1* Khoa Khí tượng Thủy văn Biến đổi khí hậu, Trường Đại học Tài ngun Mơi trường TP Hồ Chí Minh * Email: hangle.khituong@hcmunre.edu.vn TÓM TẮT Số liệu mưa tháng nhiệt độ trung bình tháng từ năm 1985 đến năm 2014 sử dụng để nghiên cứu đặc điểm hạn hán khu vực Tây Ngun thơng qua tính tốn số hạn SPI J Trong nghiên cứu số J dùng để xác định mức độ hạn hán, số SPI dùng để đánh giá xu biến đổi hạn hán Kết cho thấy mùa hạn kéo dài từ tháng 11 đến tháng năm sau với giá trị số J dao động từ 0.4 đến 30, phía bắc Tây Nguyên hạn nặng kéo dài so với trung nam Tây Nguyên Hạn có xu giảm nhẹ giai đoạn 1985-2014 Từ khóa: Hạn hán, Tây Nguyên, Chỉ số J, Chỉ số SPI MỞ ĐẦU Hạn hán tượng thời tiết nguy hiểm hoạt động đời sống sinh trưởng phát triển thực vật Theo tổ chức khí tượng giới hạn hán thiếu hụt kéo dài hay thiếu hụt nghiêm trọng lượng mưa [6] Hiện tượng hạn hán xem số tượng khí hậu cực đoan nhà khoa học nghiên cứu nhiều toàn giới Trên giới việc giám sát nghiên cứu hạn chủ yếu dựa số hạn ngưỡng hạn Hiện có nhiều số hạn khác phát triển ứng dụng nước giới [4] Một vài số hạn được sử dụng phổ biến kể đến số SPI McKee cộng (1993) đề xuất [3], số CZI đề xuất Trung tâm Khí tượng Quốc gia Trung Quốc (4NMCC) [2] Tổng quan số hạn tổng kết nghiên cứu Alley(1984), Smakhtin Hughes (2004) [1] Hiện nghiên cứu hạn hán Việt Nam chưa nhiều chưa thực đồng nước, nhiên kể đến nghiên cứu Nguyễn Quang Kim cộng (20032005) dự báo hạn hán vùng Nam Trung Bộ Tây Nguyên xây dựng giải pháp phòng chống [10], nghiên cứu Trần Thục (2005-2008) xây dựng đồ hạn hán mức độ thiếu nước sinh hoạt Nam Trung Bộ Tây Nguyên [16] Gần có nghiên cứu Vũ Thanh Hằng cộng (2010, 2011) phân tích điều kiện hạn hán dự tính biến đổi hạn tương lai cho khu vực Miền Trung [5, 6] Để đánh giá hạn hán Tây Nguyên nghiên cứu lựa chọn hai số hạn J SPI tính tốn dựa số liệu mưa nhiệt độ trung bình ngày để phân tích mức độ hạn hán đánh giá xu biến đổi hạn hán cho vùng khí hậu Tây Nguyên giai đoạn 1985 đến 2014 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Chỉ số hạn hán Hiện có nhiều số hạn sử dụng phổ biến giới Việt Nam số SPI, Ped, K, EDI, Tỷ chuẩn, SWSI,… Trong nghiên cứu này, số J lựa chọn để dự tính biến đổi hạn hán theo tháng, số SPI dùng để nghiên cứu biến đổi xu tuyến 609 The fourth Scientific Conference - SEMREGG 2018 tính hạn hán Chỉ số SPI có lợi tính toán đơn giản sử dụng lượng mưa sử dụng nghiệp vụ dự báo cảnh báo hạn nước ta Chỉ số J số để xác định khô hạn theo tháng sử dụng lượng mưa nhiệt độ trung bình tháng 2.1.1 Chỉ số J Chỉ số khô cằn J De Martonne (1926) khai triển đưa phương pháp tính số khô cằn (J) khu vực cách sử dụng phương trình sau đây: (1) Trong đó: J số khô hạn theo tháng (mm/ C); P (mm) lượng mưa tháng; T ( C) nhiệt độ trung bình tháng o o Chỉ số phát triển số khơ cằn, sử dụng để tìm đoạn hạn hán Phân loại hạn dựa số khô cằn De Martonne đưa bảng: Bảng Các ngưỡng phân cấp hạn theo số J Giá trị J Điều kiện 5-20 20-30 30-60 Hạn nặng Hạn vừa Ẩm Hạn nặng 60 Rất ẩm 2.1.2 Chỉ số SPI Chỉ số SPI McKee cộng (1993) đưa dựa chênh lệch giáng thủy thực tế R so với trung bình nhiều năm Rtb chia cho độ lệch chuẩn σ Công thức xác định sau: (2) Chỉ số SPI tính cho khoảng thời gian khác (1 tháng, tháng, tháng, 12 tháng,…) Trong nghiên cứu SPI tính tốn dựa số liệu lượng mưa năm trạm Phân loại hạn theo số SPI dựa bảng Bảng Các ngưỡng phân cấp hạn theo số SPI Giá trị SPI -2 Điều kiện Hạn nặng -1,5 - -1,99 Hạn nặng -1,0 - -1,49 Hạn vừa -0,99 - -0,55 Hạn nhẹ -0,55 - 0,99 Bình thường 1,0-1,49 Ẩm vừa phải 1,5-1,99 Rất ẩm Quá ẩm ướt 2.2 Số liệu Số liệu lượng mưa nhiệt độ trung bình ngày từ năm 1985 đến năm 2014 sử dụng để tính tốn số hạn trình bày Số trạm đưa vào phân tích bao gồm trạm vùng Tây Nguyên là: Đắk Tô, Pleiku, Ayunpa, Buôn Ma Thuột, M‟Đrăk, Đắk Nông, Bảo Lộc Liên Khương 610 Hội nghị Khoa học Công nghệ lần thứ - SEMREGG 2018 KẾT QUẢ 3.1 Tình trạng hạn hán khu vực Tây Ngun Trong hình mơ tả kết tính số J trung bình tháng giai đoạn 1985-2014 trạm khí tượng Đắk Tơ (Kon Tum); Pleiku, Ayunpa (Gia Lai); Buôn Ma Thuột, M‟Đrăk (Đắk Lắk); Đắk Nông (Đắk Nông); Bảo Lộc, Liên Khương (Lâm Đồng) Từ bảng phân giá trị ngưỡng hạn (Bảng 1) cho thấy tháng có giá trị số J nằm 30 mm/oC tháng có hạn, ngược lại ngưỡng khơng xảy hạn Từ hình cho thấy hạn hán kéo dài từ tháng 11 đến tháng (năm sau) trùng với mùa khô Tây Nguyên, ngược lại tháng ẩm đa số trùng với mùa mưa Tây Nguyên mm/oC 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 ThángI1 Đăk Tô M'Đrăk 2II III IV V5 Pleiku Đăk Nông VI VII Ayunpa Bảo Lộc VIII IX X 10 XI 11 XII 12 BMT Liên Khương Hình Chỉ số khơ cằn J trung bình tháng giai đoạn 1985-2014 Bảng mơ tả kết số J tính trung bình tháng giai đoạn 1985 đến 2014 Rất dễ dàng nhận thấy tháng xảy hạn hán mức độ hạn (hạn vừa, hạn nặng hạn nặng) trạm dựa vào bảng phân cấp hạn theo màu Thời kỳ xảy hạn hán trạm vào mùa khô dao động từ khoảng tháng 11 đến tháng (năm sau), nhiên thời gian hạn kéo dài tháng bắt đầu kết thúc mùa hạn tương đối khác trạm Các trạm Đắk Tơ, Pleiku, Ayunpa có mùa hạn kéo dài tháng, đến trạm Buôn Ma Thuột, Liên Khương kéo dài tháng, cuối độ dài mùa hạn ngắn tháng gồm trạm M‟Đrăk, Bảo Lộc trạm Đắk Nơng Bên cạnh đó, trạm có thời gian bắt đầu kết thúc mùa hạn trạm Đắk Tô trạm Pleiku từ tháng 11 đến tháng năm sau, trạm Buôn Ma Thuột trạm Liên Khương từ tháng 12 đến tháng 3, trạm Đắk Nông trạm Bảo Lộc từ tháng 12 đến tháng Còn lại, trạm Ayunpa có mùa hạn kéo dài từ tháng 12 đến tháng năm sau trạm M‟Đrăk có mùa hạn ngắn từ tháng đến tháng Như vậy, mùa hạn trạm Tây Nguyên thường kéo dài từ đến tháng nhiên thời điểm bắt đầu kết thúc mùa hạn không giống trạm Mùa hạn đến sớm trạm Đắk Tô, Pleiku vào tháng 11 muộn trạm M‟Đrăk xảy vào tháng (năm sau), mùa hạn kết thúc sớm trạm Đắk Nông, Bảo Lộc tháng muộn trạm Ayunpa vào tháng 611 The fourth Scientific Conference - SEMREGG 2018 Bảng Kết số khơ cằn J trung bình tháng trạm giai đoạn 1985-2014 (Đơn vị:mm/oC) Chỉ số khô cằn J TB theo tháng giai đoạn 1985-2014 Các trạm khí tượng 10 11 12 Đắk Tô 1,2 3,3 15,7 33,3 71,5 78,8 111,8 133,6 105,7 56 24,4 5,1 Pleiku 0,4 2,4 11 31,8 82,3 108,3 146,3 167,9 137,2 80,9 27,1 4,5 Ayunpa 0,8 1,2 17,5 49,2 35,4 41,8 53,6 76,4 72,2 51 9,9 BMT 1,9 1,7 11,3 31,6 82,2 85,4 91,8 110,9 119,4 71,5 36,5 8,7 M'Đrăk 22 8,5 15,2 33,2 63,9 38,1 39,2 46,7 77,1 138,5 187,3 99,5 Đắk Nông 5,8 14,7 40,2 63,8 98,3 112 149,5 160,3 157,2 90,1 30,7 Bảo Lộc 22,4 22,7 52 82,7 94,9 114,2 149,8 176,1 148,6 135,9 69,9 30 Liên Khương 2,1 5,5 21,7 50,1 74,8 68,6 71 67,1 103,2 86,2 36,6 11,3 *Chú thích: Điều kiện phân bảng theo Bảng (Đơn vị: mm/oC) Hạn nặng Hạn nặng 5< J 20 Hạn vừa 20< J 30 Ẩm 30< J 60 Rất ẩm J Hạn vừa Hạn nặng Hạn cực nặng Tháng 3 2 2 1 1 Đăk Tô Pleiku 3 Ayunpa BMT M'Đrăk Đăk Nơng Bảo Lộc Liên Trạm Khương Hình Số tháng hạn mức độ hạn hán trạm khu vực Tây Nguyên Kết hợp bảng hình cho thấy tượng hạn nặng hạn nặng xảy 7/8 trạm ngoại trừ trạm Bảo Lộc Các trạm phía bắc Tây Ngun có cường độ hạn hán xảy nặng trạm phía nam Cụ thể trạm Đắk Tơ, Pleiku, Ayunpa Bn Mê Thuột có đến tháng xảy hạn nặng hạn nặng với giá trị số J dao động từ 0,4 đến mm/oC Trong trạm từ M‟Đrắk tới Liên Khương có khoảng từ đến tháng xảy hạn nặng trạm 612 Hội nghị Khoa học Công nghệ lần thứ - SEMREGG 2018 Liên Khương có tháng xảy hạn nặng Riêng trạm Bảo Lộc xảy tượng hạn vừa với giá trị số J từ 22,4 đến 30 mm/oC Các tháng lại xảy hạn vừa không hạn Hiện tượng hạn nặng thường xảy vào tháng đến tháng trạm phía bắc Các trạm phía nam tháng xảy hạn nặng nhiều tháng Nhìn chung trạm Tây Nguyên xảy hạn nặng đến hạn nặng trừ trạm Bảo Lộc (Lâm Đồng) xảy với mức hạn nhẹ, mức độ hạn (hạn vừa, hạn nặng hạn nặng) thường kéo dài từ đến tháng Mức độ hạn lớn xảy vào tháng mùa hạn giảm dần vào tháng đầu cuối mùa hạn 3.2 Xu hạn hán Tây Nguyên giai đoạn 1985-2014 Để xem xét xu biến đổi (xu tăng/giảm) tượng hạn hán theo thời gian, ta sử dụng hệ số A1 phương trình hồi quy tuyến tính biến biểu diễn mối liên hệ giá trị số SPI trạm khoảng thời gian nghiên cứu Chỉ số SPI tính theo cơng thức mục 2.1 sử dụng số liệu tổng lượng mưa năm cho trạm Tây Nguyên giai đoạn 1985 đến 2014 Dựa bảng phân cấp hạn theo số SPI (Bảng 2) cho thấy tượng hạn hán xảy giá trị SPI nhỏ - 0,55, ngược lại giá trị SPI lớn - 0,55 không xảy hạn Như xu tuyến tính SPI giảm khả xảy hạn hán tăng ngược lại Các thời đoạn nghiên cứu phân chia thành hai giai đoạn từ 1985 đến 1999 từ 2000 đến 2014 suốt thời kỳ Hình mơ tả xu tuyến tính số SPI qua giai đoạn trạm vùng khí hậu Tây Nguyên Các trạm khí tượng xếp theo thứ tự từ Bắc đến Nam Tây Nguyên Nhìn chung giá trị hệ số A1 cho trạm Tây Nguyên có giá trị không lớn dao động từ - 0,14 đến 0,09 cho thấy mức độ biến đổi hạn hán giai đoạn 1985 đến 1999 khơng nhiều Trong trạm phía bắc từ Đắk Tô Buôn Mê Thuột giá trị hệ số A1 nhỏ khoảng từ - 0,05 đến 0,06 Trong trạm từ M‟Đrăk Liên Khương có hệ số A1 có giá trị lớn nằm khoảng từ - 0,14 đến 0,09, điều cho thấy xu biến đổi hạn hán trạm phía bắc nhỏ trạm phía nam 0.15 0.1 Hệ số A1 0.05 Trạm -0.05 1985-1999 -0.1 2000-2014 -0.15 1985-2014 -0.2 Đăk Tô Pleiku Ayunpa BMT M'Đrắk Đăk Nơng Bảo lộc Liên Khương Hình Xu tuyến tính số SPI qua giai đoạn trạm vùng khí hậu Tây Nguyên Từ năm 1985 đến 1999 nhìn chung số SPI trạm có xu tăng, thể qua hệ số A1 đạt giá trị dương từ 0,025 đến 0,09 ngoại trừ hai trạm Đắk Tô Pleiku có giá trị hệ số A1 âm Trong trạm có hai trạm M‟Đrăk Đắk Nơng có hệ số A1 lớn với giá trị 0,09 Trạm có hệ số A1 nhỏ trạm Pleiku với giá trị - 0,025 613 The fourth Scientific Conference - SEMREGG 2018 Đối với giai đoạn từ năm 2000 đến 2014, ta thấy xu ngược lại xu giảm số SPI hầu hết trạm ngoại trừ trạm Pleiku Ayunpa Giá trị hệ số A1 lớn cho thấy mức độ biến động mạnh tượng hạn hán, cụ thể trạm Bảo Lộc có giá trị A1 âm - 0,14, sau tới trạm Đắk Nơng có giá trị - 0,12 Các trạm lại giá trị A1 dao động từ khoảng - 0,05 đến 0.05 Xét chung cho thời đoạn dài từ 1985 đến năm 2014 xu thể không rõ nét Tại hầu hết trạm SPI có xu tăng nhẹ ngoại trừ trạm Đắk Tô trạm Ayunpa Giá trị hệ số A1 khoảng từ - 0,005 đến 0,05 Giá trị cho thấy mức độ biến đổi hạn hán trạm Tây ngun cho thời đoạn nhỏ Hình mơ tả kết số SPI cho tồn vùng khí hậu Tây Nguyên Chỉ số SPI sử dụng số liệu tổng lượng mưa năm trạm Tây Nguyên giai đoạn 1985 đến 2014 Giá trị SPI nhỏ vào năm 1987 đến 1989, 1993 đến 1995, 2004, 2010 Xét tồn giai đoạn 1985 đến 2014, SPI có xu tăng hay tượng hạn hán có xu giảm với hệ số A1 có giá trị 0,017 3.5 2.5 Chỉ số SPI 1.5 y = 0,017x - 0,263 0.5 1985 1987 1989 1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 2007 2009 2011 2013 -0.5 -1 -1.5 -2 Hình Chỉ số SPI cho vùng khí hậu Tây Nguyên giai đoạn 1985-2014 KẾT LUẬN Các tháng mùa hạn khu vực Tây Nguyên trùng vào mùa khô Tây Nguyên tháng 11-4 năm sau Tuy nhiên thời điểm bắt đầu kết thúc mùa hạn không giống trạm Mùa hạn đến sớm trạm Đắk Tô, Pleiku vào tháng 11 muộn trạm M‟Đrăk xảy vào tháng 1, mùa hạn kết thúc sớm trạm Đắk Nông, Bảo Lộc tháng muộn trạm Ayunpa vào tháng Mùa hạn kéo dài dao động từ đến tháng phần lớn trạm có từ đến tháng xảy hạn hán nặng nặng trừ trạm Bảo Lộc (Lâm Đồng), mức độ hạn lớn thường rơi vào tháng mùa giảm dần vào tháng lại Mức độ hạn hán giảm dần từ phía bắc đến nam Tây Nguyên Xu tuyến tính hạn giảm hầu hết trạm từ năm 1985 đến năm 1999 ngoại trừ hai trạm Đắk Tô Pleiku Trong giai đoạn 2000 đến 2014 cho thấy xu tăng trạm trừ trạm Pleiku Ayunpa Nếu xét chung cho tồn Tây Ngun số SPI có xu tăng tương ứng với hạn có xu giảm toàn giai đoạn 614 Hội nghị Khoa học Công nghệ lần thứ - SEMREGG 2018 TÀI LIỆU THAM KHẢO Alley W M - The palmer drought severity index: limitations and assumptions, Journal of Climate and Applied Meteorology 23 (1984) 1100 Ju X S., Yang X W., Chen L J., Wang Y M - Research on determination of indices and division of regional flood/drought grades in China, Quartely Journal of applied Meteorology (1) (1997) 26 McKee T B., Doesken N J., Kleist J - The relationaship of drought frought frequency and duration to time scales, Proceedings of the Eighth Conference on Applied Climatology, American Meteorologial Society: Boston, 179-184 (1993) Vũ Thanh Hằng - So sánh vài số hạn hán vùng khí hậu Việt nam, Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên Công nghệ, Tập 29 (2S) (2013) 51-57 Vũ Thanh Hằng, Nguyễn Thi Trang - An analysis of drought conditions in Central Vietnam during 1961 - 2007, VNU Journal of Sciences, Earth Sciences 26 (2010) 75 Vũ Thanh Hằng, Ngô Thị Thanh Hương, Nguyễn Quang Trung, Trịnh Tuấn Long - Dự tính biến đổi hạn hán Miền Trung thời kỳ 2011-2050 sử dụng kết mơ hình khu vực RegCM3, Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên Công nghệ 27 (3S) (2011) 21 WMO - International Meteorological Vocabulary, Geneva, 1992, Vol 182 RESEARCH CHARACTERISTICS OF DROUGHT IN HIGHLANDS VIETNAM Lê Thị Thu Hằng1,*, Bùi Thị Tuyết1 Department of Meteorology, Hydrology and Climate Change, Ho Chi Minh University of Natural Resources and Environment * Email: hangle.khituong@hcmunre.edu.vn ABSTRACT Daily rainfall data and mean daily temperature from 1985 to 2014 were used to study drought characteristics in the Central Highlands region of Vietnam using SPI and J index indicators In this study, the J is used to determine the degree of drought, and the SPI is used to evaluate the drought's changing trends The results show that the drought season lasts from November to April of the following year, but the start and end of the drought season are different in the stations Additionally, droughts occur mainly in the northern provinces of the Central Highlands There is a slight downward trend in the period 1985-2014 Keywords: Drought, Central Highlands, J, SPI 615 ... vùng khí hậu Tây Nguyên giai đoạn 1985-2014 KẾT LUẬN Các tháng mùa hạn khu vực Tây Nguyên trùng vào mùa khô Tây Nguyên tháng 11-4 năm sau Tuy nhiên thời điểm bắt đầu kết thúc mùa hạn không giống... trạm phía nam tháng xảy hạn nặng nhiều tháng Nhìn chung trạm Tây Nguyên xảy hạn nặng đến hạn nặng trừ trạm Bảo Lộc (Lâm Đồng) xảy với mức hạn nhẹ, mức độ hạn (hạn vừa, hạn nặng hạn nặng) thường... dài từ đến tháng Mức độ hạn lớn xảy vào tháng mùa hạn giảm dần vào tháng đầu cuối mùa hạn 3.2 Xu hạn hán Tây Nguyên giai đoạn 1985-2014 Để xem xét xu biến đổi (xu tăng/giảm) tượng hạn hán theo thời