Đặc Điểm và mối quan hệ giữa hạn khí tượng và hạn thủy văn Ở khu vực tây nguyên

Đặc Điểm và mối quan hệ giữa hạn khí tượng và hạn thủy văn Ở khu vực tây nguyên Đặc Điểm và mối quan hệ giữa hạn khí tượng và hạn thủy văn Ở khu vực tây nguyên

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-

Đỗ Thanh Hằng

ĐẶC ĐIỂM VÀ MỐI QUAN HỆ GIỮA HẠN KHÍ TƯỢNG VÀ

HẠN THỦY VĂN Ở KHU VỰC TÂY NGUYÊN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội – Năm 2022

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-

Đỗ Thanh Hằng

ĐẶC ĐIỂM VÀ MỐI QUAN HỆ GIỮA HẠN KHÍ TƯỢNG VÀ HẠN

THỦY VĂN Ở KHU VỰC TÂY NGUYÊN

Chuyên ngành: Khí tượng - Khí hậu học

Mã số: 8440222.01

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS VŨ THANH HẰNG

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên, tôi xin trân trọng cảm ơn người hướng dẫn tôi là PGS TS Vũ Thanh Hằng, đã dạy dỗ và tận tình chỉ bảo tôi trong suốt thời gian học tập vừa qua cũng như trong quá trình hoàn thành luận văn

Xin chân thành cảm ơn các Thầy, Cô thuộc khoa Khoa Khí tượng Thủy văn

và Hải dương học - Đại Học Khoa học Tự nhiên đã cho tôi thêm nhiều kiến thức bổ ích với tinh thần học tập hiệu quả, nghiêm túc Cảm ơn TS Nguyễn Chính Kiên và các cộng sự - Viện Cơ học, đã tham vấn giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện luận văn này

Tôi cũng hết sức biết ơn Tổng cục Khí tượng Thủy văn, Lãnh đạo đơn vị nơi tôi công tác là Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn quốc gia, phòng Cảnh báo rủi ro và thiên tai đã tạo điều kiện cho tôi đi học

Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè và đồng nghiệp đã luôn bên cạnh, giúp đỡ, động viên tôi rất nhiều trong suốt quá trình học tập vừa qua

Do giới hạn kiến thức và khả năng nghiên cứu khoa học của bản thân còn nhiều thiếu sót và hạn chế, kính mong nhận được những nhận xét, ý kiến đóng góp, phê bình và chỉ dẫn từ phía các Thầy, Cô để bài luận văn của tôi được hoàn thiện hơn Xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 09 tháng 11 năm 2022

Tác giả

Đỗ Thanh Hằng

MỤC LỤC

DANH MỤC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT THƯỜNG SỬ DỤNG iii

DANH MỤC BẢNG iv

DANH MỤC HÌNH vi

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 3

1.1 Khái niệm về hạn hán và nguyên nhân gây ra hạn hán 3

1.1.1 Khái niệm về hạn hán 3

1.1.2 Nguyên nhân gây ra hạn hán 5

1.2 Khái quát về điều kiện tự nhiên ở Tây Nguyên 8

1.2.1 Vị trí và đặc điểm địa hình, khí hậu 8

1.2.2 Đặc điểm hạn hán ở khu vực Tây Nguyên 10

1.3 Tình hình nghiên cứu hạn hán ở trong và ngoài nước 12

1.3.1 Tình hình nghiên cứu hạn hán ở ngoài nước 12

1.3.2 Tình hình nghiên cứu hạn hán ở trong nước 14

CHƯƠNG 2 SỐ LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 21

2.1 Số liệu nghiên cứu 21

2.1.1 Số liệu khí tượng 21

2.1.2 Số liệu thủy văn 23

2.2 Phương pháp nghiên cứu 29

2.2.1 Chỉ số chuẩn hoá lượng mưa và dòng chảy 29

2.2.2 Cách xác định các đặc trưng hạn khí tượng và hạn thủy văn 31

2.2.3 Xây dựng mô hình quan hệ giữa hạn khí tượng và hạn thủy văn 32

CHƯƠNG 3 ĐẶC ĐIỂM VÀ MỐI QUAN HỆ CỦA HẠN KHÍ TƯỢNG VÀ HẠN THỦY VĂN Ở KHU VỰC TÂY NGUYÊN 41

3.1 Đặc điểm của hạn khí tượng 41

3.1.1 Tần suất của hạn khí tượng 41

3.1.2 Thời gian kéo dài, độ lớn, cường độ hạn khí tượng 49

3.2 Đặc điểm của hạn thủy văn 52

3.2.1 Tần suất của hạn thủy văn 52

3.2.2 Thời gian kéo dài, độ lớn, cường độ hạn thủy văn 61

3.3 Mối quan hệ giữa hạn khí tượng và hạn thủy văn 63

3.3.1 Mối quan hệ giữa hai loại hạn ở lưu vực An Khê 67

3.3.2 Mối quan hệ giữa hai loại hạn ở lưu vực Bảo Lộc 70

3.3.3 Mối quan hệ giữa hai loại hạn ở lưu vực Đà Lạt 74

3.3.4 Mối quan hệ giữa hai loại hạn ở lưu vực Kon Tum 78

3.3.5 Thống kê kết quả 82

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 84

TÀI LIỆU THAM KHẢO 87

PHỤ LỤC 93

DANH MỤC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT THƯỜNG SỬ DỤNG

ANN Artificial Neural Network - Mô hình mạng thần kinh nhân tạo AR5 The Fifth Assessment Report - Báo cáo lần thứ 5 về biến đổi khí

hậu

Bộ NN&PTNT Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn

BĐKH Biến đổi khí hậu

ĐBSCL Đồng Bằng Sông Cửu Long

ENSO El Niño Southern Oscillation - Hiện tượng El Niño và Dao động

Nam IDMP Integrated Drought Management Programme - Sổ tay quản lý hạn IOD The Indian Ocean Dipole - Dao động lưỡng cực Ấn Độ dương IPCC The Intergovernmental Panel on Climate Chang - Ủy ban liên

chính phủ về BĐKH KTTV Khí tượng thủy văn

NSE Nash Sutcliffe Efficiency - Hệ số hiệu quả

PDO The Pacific Decadal Oscillation - Dao động thập kỷ Thái Bình

dương SPI Standardized Precipitation Index - Chỉ số lượng mưa chuẩn hóa SSI Standardized Streamflow Index - Chỉ số dòng chảy chuẩn hóa

WMO World Meteorological Organization - Tổ chức Khí tượng Thế giới

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Đặc trưng khô hạn phổ biến tại các vùng khí hậu Việt Nam 11

Bảng 2.1 Danh sách các trạm khí tượng khu vực Tây Nguyên 21

Bảng 2.2 Danh sách các trạm thủy văn khu vực Tây Nguyên 23

Bảng 2.3 Thông tin các cặp trạm khí tượng thủy văn 24

Bảng 2.4 Phân loại mức độ hạn hán của chỉ số SPI (hoặc SSI) 30

Bảng 2.5 Các mô hình lựa chọn 33

Bảng 2.6 Tiêu chí đánh giá độ chính xác từ chỉ số NSE 36

Bảng 3.1 Thống kê các phương pháp tìm mối quan hệ giữa hạn khí tượng và hạn thủy văn với chuỗi số liệu 1980-2015 tại lưu vực An Khê 63

Bảng 3.2 Thống kê các phương pháp tìm mối quan hệ giữa hạn khí tượng và hạn thủy văn với chuỗi số liệu 1980-2015 tại lưu vực Bảo Lộc 64

Bảng 3.3 Thống kê các phương pháp tìm mối quan hệ giữa hạn khí tượng và hạn thủy văn với chuỗi số liệu 1980-2015 tại lưu vực Đà Lạt 64

Bảng 3.4 Thống kê các phương pháp tìm mối quan hệ giữa hạn khí tượng và hạn thủy văn với chuỗi số liệu 1980-2015 tại lưu vực Kon Tum 65

Bảng 3.5 Thống kê các đặc điểm hạn khí tượng và hạn thuỷ văn tại lưu vực An Khê với chuỗi số liệu 1980-2015 67

Bảng 3.6 Thống kê các đặc điểm hạn khí tượng và hạn thuỷ văn tại lưu vực Bảo Lộc với chuỗi số liệu 1980-2015 70

Bảng 3.7 Thống kê các đặc điểm hạn khí tượng và hạn thuỷ văn tại lưu vực Đà Lạt với chuỗi số liệu 1980-2015 74

Bảng 3.8 Thống kê các đặc điểm hạn khí tượng và hạn thuỷ văn tại lưu vực Kon Tum với chuỗi số liệu 1980-2015 78

Bảng 3.9 Thống kê kết quả mối quan hệ giữa hạn khí tượng và hạn thuỷ văn tại các lưu vực 82

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Sơ đồ mô tả mối quan hệ giữa các loại hạn 5

Hình 2.1 Sơ đồ các trạm khí tượng và thủy văn được luận văn sử dụng nghiên cứu 22

Hình 2.2 Vị trí và phân vùng các trạm khí tượng, thuỷ văn lưu vực An Khê 25

Hình 2.3 Vị trí và phân vùng các trạm khí tượng, thuỷ văn lưu vực Bảo Lộc 26

Hình 2.4 Vị trí và phân vùng các trạm khí tượng, thuỷ văn lưu vực Đà Lạt 27

Hình 2.5 Vị trí và phân vùng các trạm khí tượng, thuỷ văn lưu vực Kon Tum 28

Hình 2.6 Định nghĩa đặc trưng hạn hán gồm thời gian kéo dài và độ lớn 31

Hình 2.7 Quy trình xây dựng mô hình để tìm mối quan hệ giữa hạn khí tượng và hạn thủy văn 34

Hình 2.8 Nơron nhân tạo 36

Hình 2.9 Mạng truyền thẳng nhiều lớp 37

Hình 3.1.Tần suất hạn xảy ra theo mức độ hạn dựa trên chỉ số SPI1 cho giai đoạn 40 năm và từng 10 năm 41

Hình 3.2 Tần suất hạn xảy ra theo tháng dựa trên chỉ số SPI1 cho 43

Hình 3.3 Tần suất hạn xảy ra theo trạm dựa trên chỉ số SPI1 cho giai đoạn 40 năm và từng 10 năm 45

Hình 3.4 Tần suất hạn xảy ra theo bốn mùa dựa trên chỉ số SPI1 cho giai đoạn 40 năm và từng 10 năm 46

Hình 3.5 Tần suất hạn xảy ra theo hai mùa dựa trên chỉ số SPI1 cho giai đoạn 40 năm và từng 10 năm 47

Hình 3.6 Thống kê đặc điểm hạn tại 8 trạm khí tượng với chuỗi số liệu 1980-2019 50

Hình 3.7 Tần suất xảy ra theo mức độ hạn dựa trên chỉ số SSI1 cho giai đoạn 36 năm, 10 năm và 6 năm 53 Hình 3.8 Tần suất xảy ra theo tháng dựa trên chỉ số SSI1 cho giai đoạn 36 năm,

10 năm và 6 năm 54 Hình 3.9 Tần suất xảy ra theo trạm dựa trên chỉ số SSI1 cho giai đoạn 36 năm, 10 năm và 6 năm 56 Hình 3.10 Tần suất xảy ra theo bốn mùa dựa trên chỉ số SSI1 cho giai đoạn 36 năm, 10 năm và 6 năm 57 Hình 3.11 Tần suất xảy ra theo hai mùa dựa trên chỉ số SSI1 cho giai đoạn 36 năm, 10 năm và 6 năm 58 Hình 3.12 Thống kê đặc điểm hạn tại 8 trạm thủy văn với chuỗi số liệu 1980-2015 62 Hình 3.13 Cấu trúc mạng nơron tìm mối quan hệ giữa hạn khí tượng và hạn thuỷ văn 66 Hình 3.14 Kết quả huấn luyện (a) và kiểm tra (b) mô hình ANN của thời gian hạn (D) tại lưu vực An Khê 68 Hình 3.15 Kết quả huấn luyện (a) và kiểm tra (b) mô hình ANN của độ lớn hạn (M) tại lưu vực An Khê 70 Hình 3.16 Kết quả huấn luyện (a) và kiểm tra (b) mô hình ANN của thời gian hạn (D) tại lưu vực Bảo Lộc 72 Hình 3.17 Kết quả huấn luyện (a) và kiểm tra(b) mô hình ANN của độ lớn hạn (M) tại lưu vực Bảo Lộc 74 Hình 3.18 Kết quả huấn luyện (a) và kiểm tra (b) mô hình ANN của thời gian hạn (D) tại lưu vực Đà Lạt 76 Hình 3.19 Kết quả huấn luyện (a) và kiểm tra (b) mô hình ANN của độ lớn hạn (M) tại lưu vực Đà Lạt 78

Hình 3.20 Kết quả huấn luyện (a) và kiểm tra (b) mô hình ANN của thời gian hạn (D) tại lưu vực Kon Tum 80 Hình 3.21 Kết quả huấn luyện (a) và kiểm tra (b) mô hình ANN của độ lớn hạn (M) tại lưu vực Kon Tum 81

MỞ ĐẦU

Chế độ khí hậu, thủy văn chịu sự chi phối mạnh mẽ của cơ chế hoàn lưu khí quyển, vị trí địa lý, địa hình và những tác động trực tiếp hoặc gián tiếp của con người Thời gian gần đây, do ảnh hưởng của BĐKH toàn cầu đã làm cho đặc điểm KTTV có những biến động rất khác thường như: Bão, áp thấp nhiệt đới, mưa lớn, lũ lụt, lũ quét và đặc biệt là hạn hán diễn ra với tần suất lớn hơn, mức độ ngày càng ác liệt và tính chất phức tạp khó lường Tình trạng hạn hán thường kéo dài, diễn ra chậm chạp và có tác động lớn đến môi trường cũng như đời sống kinh tế - xã hội Hạn hán ảnh hưởng đến đa ngành: tài nguyên nước, nông nghiệp, giao thông đường thủy, sản xuất điện, và dẫn tới nguy cơ sa mạc hoá Những tác động tiêu cực, kể

cả tích cực của con người trong thời gian qua đã làm thay đổi đáng kể quy luật khí hậu và dòng chảy tự nhiên, đồng thời làm gia tăng mức độ ảnh hưởng của hạn hán

Nằm trong xu thế nhiệt độ tăng nhanh trong những năm gần đây, khu vực Tây Nguyên có mức tăng nhiệt độ lớn nhất, hạn hán xuất hiện thường xuyên hơn trong mùa khô Dựa vào bản chất của từng đợt hạn, WMO đã định nghĩa hạn gồm nhiều loại, trong đó phải kể đến là hạn khí tượng và hạn thủy văn Các loại hạn này

có mối liên hệ và ảnh hưởng bởi nhau, do đó việc nghiên cứu tìm hiểu mối quan hệ giữa các loại hạn, cụ thể là mối liên hệ giữa hạn khí tượng và hạn thủy văn có ý nghĩa quan trọng trong việc cảnh báo sớm hạn thủy văn Trong tình hình hiện nay, khi mùa khô Tây Nguyên đang có những diễn biến bất thường, vì thế mức độ khô

hạn cũng sẽ diễn ra mạnh mẽ hơn Đề tài hạn hán ở Việt Nam trong đó có Tây

Nguyên đã được nghiên cứu ở nhiều khía cạnh liên quan như nguyên nhân gây hạn, giải pháp phòng chống, cảnh báo hạn, trong khi các nghiên cứu về mối quan hệ giữa hạn khí tượng và thủy văn còn chưa nhiều công trình đề cập Để làm rõ hơn, mục đích nghiên cứu của luận văn nhằm xác định đặc điểm của hạn khí tượng và hạn thủy văn ở khu vực Tây Nguyên; từ đó xác định mối quan hệ giữa hạn khí tượng và hạn thủy văn để đưa ra cảnh báo sớm hạn thủy văn trong bối cảnh nguy cơ xảy ra khô hạn, thiếu nước cục bộ tại khu vực Tây Nguyên đang diễn biến phức tạp

và khó lường như hiện nay

Nội dung của luận văn, ngoài phần mở đầu, kết luận và kiến nghị, tài liệu tham khảo, phụ lục, được bố cục thành 3 chương chính như sau:

Chương 1 Tổng quan về vấn đề nghiên cứu

Trong chương này, luận văn tìm hiểu và khái quát về khái niệm của hạn hán, nguyên nhân gây ra hạn hán, khái quát về điều kiện tự nhiên, đặc điểm hạn ở Tây Nguyên và tổng quan khái quát về tình hình nghiên cứu hạn hán trong và ngoài nước; trọng tâm những công trình nghiên cứu liên quan đến đặc điểm và mối quan

hệ giữa hạn khí tượng và hạn thủy văn

Chương 2 Số liệu và phương pháp nghiên cứu

Trong chương này luận văn trình bày về nguồn số liệu được luận văn sử dụng nghiên cứu, phương pháp đánh giá đặc điểm của hạn hán và phương pháp tìm mối quan hệ giữa hạn khí tượng và hạn thủy văn

Chương 3 Đặc điểm và mối quan hệ giữa hạn hạn khí tượng và hạn thủy văn ở khu vực Tây Nguyên

Chương 3 sẽ đi sâu đánh giá các đặc điểm bao gồm tần suất, thời gian, độ lớn

và cường độ của hạn hán dựa trên chỉ số SPI(SSI), từ đó tìm ra mối quan hệ giữa hạn khí tượng và hạn thủy văn cũng thông qua các chỉ số này

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1 Khái niệm về hạn hán và nguyên nhân gây ra hạn hán

1.1.1 Khái niệm về hạn hán

Theo Quyết định 18/2021/QĐ-TTg quy định về dự báo, cảnh báo, truyền tin thiên tai và cấp độ rủi ro thiên tai: “Hạn hán là hiện tượng thiếu nước nghiêm trọng xảy ra trong thời gian dài do không có mưa và cạn kiệt nguồn nước” Do vậy, hàm lượng ẩm trong không khí và hàm lượng nước trong đất vì thế suy giảm, đồng thời làm suy kiệt dòng chảy sông suối, hạ thấp mực nước trong ao hồ, trong các tầng chứa nước dưới mặt đất gây ảnh hưởng xấu đến sự sinh trưởng của cây trồng, dẫn đến môi trường suy thoái, đói nghèo dịch bệnh… Hạn hán là một loại thiên tai xảy

ra thường xuyên trên phạm vi toàn cầu Nhiều khu vực trên thế giới, trong đó có Việt Nam, đang phải gánh chịu các đợt hạn hán nghiêm trọng bất thường do vấn đề BĐKH gây ra Hạn hán là một loại hình thiên tai mang nhiều đặc thù riêng và tác động của hạn hán thường xảy ra trên một phạm vi rộng lớn, với sự khởi đầu một cách thầm lặng, thời điểm bắt đầu cũng như kết thúc thường rất khó nhận biết Do

đó, việc nghiên cứu đánh giá hạn hán trong một khoảng thời gian dài là cần thiết để tìm ra các biện pháp ứng phó thích hợp với các hiện tượng hạn hán cực đoan có thể xảy ra ở tương lai [15][31]

Thực tế đang diễn ra trong phạm vi toàn cầu cho thấy, nạn khan hiếm nước

và hạn hán đã và đang gây thiệt hại với quy mô tương đương đại dịch COVID-19 và được dự báo mang theo các rủi ro tăng nhanh do sự ấm lên của Trái đất, đang sắp trở thành đại dịch tiếp theo và không có vaccine chữa trị Có thể thấy rằng, hạn hán giống như một virus có xu hướng diễn ra trong một thời gian dài, trên một phạm vi địa lý rộng lớn và gây ra thiệt hại có tính dây chuyền Như vậy không thể phủ nhận hạn hán có thể gián tiếp ảnh hưởng tới những quốc gia không xảy ra hạn hán khi gây mất an ninh lương thực và làm tăng giá lương thực ở những quốc gia này

Sổ tay chỉ dẫn của Tổ chức Khí tượng Thế giới IDMP năm 2016 [48] khẳng định việc theo dõi hạn hán là rất quan trọng Hạn hán là một phần bình thường của khí hậu, và chúng có thể xảy ra ở bất kỳ chế độ khí hậu nào trên thế giới, thậm chí

cả sa mạc và rừng nhiệt đới Hạn hán là một trong những các hiểm họa thiên nhiên tốn kém; tác động của chúng là đáng kể và trên diện rộng, ảnh hưởng đến nhiều thành phần kinh tế và con người Hạn hán có thể ảnh hưởng xấu đến nông nghiệp và

an ninh lương thực, sản xuất thủy điện và công nghiệp, sức khỏe con người và động vật, an ninh sinh kế, an ninh cá nhân (ví dụ: phụ nữ đi bộ quãng đường dài để lấy nước) và tiếp cận giáo dục (ví dụ: trẻ em gái không đi học vì thời gian lấy nước tăng lên)…

Dựa vào bản chất tác động của hạn hán mà WMO đã chia hạn thành 4 loại: 1) Hạn khí tượng; 2) Hạn nông nghiệp; 3) Hạn thuỷ văn; và 4) Hạn kinh tế xã hội [15][47] Hình 1.1 dưới đây minh họa mối quan hệ giữa các loại hạn nêu trên [47]

Hạn khí tượng

Hạn khí tượng được định nghĩa dựa trên mức độ khô hạn so với giá trị trung bình trong một khoảng thời gian xác định, là sự thiếu hụt giáng thủy, ít hơn lượng mưa trung bình trong khoảng thời gian nào đó Hạn khí tượng sẽ dẫn đến các loại hạn khác và là nguồn gốc của ba loại hạn còn lại, đặc biệt hạn kinh tế xã hội

Hạn nông nghiệp

Hạn nông nghiệp gồm các nhân tố của hạn khí tượng mà tác động đến hoạt động sản xuất nông nghiệp, gây hậu quả tiêu cực đến vụ mùa Hạn nông nghiệp thể hiện thông qua chỉ số về độ ẩm đất cần thiết cho một vụ trồng trọt trong khoảng thời gian xác định Sự thiếu hụt mưa dẫn tới sự mất cân bằng giữa lượng nước thực tế và nhu cầu nước của cây trồng với nguyên nhân chủ yếu do thiếu mưa, địa hình, đất và

do chế độ canh tác…

Hạn thuỷ văn

Hạn thuỷ văn xảy ra cùng pha với hạn khí tượng và hạn nông nghiệp, thường biểu hiện là sự thiếu hụt về cung cấp nước mặt và nước ngầm, phản ánh hệ quả tác

động của hạn hán Ngoài yếu tố lượng mưa, hạn thủy văn còn chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố như: dòng chảy mặt, nước ngầm tầng nông, tầng sâu…

Hạn kinh tế - xã hội

Hạn kinh tế - xã hội là sự thiếu hụt về khả năng đáp ứng nhu cầu cung cấp nước phục vụ cho các hoạt động kinh tế - xã hội Hạn kinh tế - xã hội xuất hiện khi nhu cầu về lợi ích kinh tế vượt quá sự cung cấp nước do thời tiết gây ra sự thâm hụt nước trong tự nhiên Nó khác với các loại hạn nêu trên vì nó xảy ra phụ thuộc vào quá trình cung cấp nước theo không gian và thời gian

Hình 1.1 Sơ đồ mô tả mối quan hệ giữa các loại hạn

1.1.2 Nguyên nhân gây ra hạn hán

a) Nguyên nhân tự nhiên

Các nghiên cứu cho thấy nguyên nhân gây ra hạn hán không bao giờ đơn lẻ

mà thường là kết quả quả nhiều nguyên nhân đồng bộ trong tự nhiên

- Trước hết là do lượng mưa thường xuyên ít ỏi hoặc nhất thời thiếu hụt:

Nguyên nhân tự nhiên dẫn đến sự hình thành thiên tai hạn hán trước hết là do tính chất phân hóa theo không gian và thời gian của các yếu tố thời tiết, thủy văn Trong đó đáng chú ý hơn cả là các yếu tố lượng mưa và dòng chảy Sự chênh lệch

lớn giữa hai mùa khô cạn với mưa lũ làm cho: mùa mưa thì thừa nước sinh lũ lụt, đến mùa khô lại chịu cảnh hạn hán, thiếu nước [12]

Thêm vào đó, Tây Nguyên vốn là vùng đất bazan rộng lớn nhất Việt Nam Loại đất này thường dễ hấp thụ nước, vì vậy nguồn nước ngầm ở đây còn khá dồi dào Tuy nhiên, hiện trạng sử dụng đất tại khu vực này đã thay đổi trong nhiều năm gần đây: diện tích đất thổ cư và diện tích gieo trồng đã tăng, dẫn đến diện tích lâm nghiệp giảm Tỷ lệ di dân cao, đặc biệt là tại Kon Tum và Đắk Nông, dẫn đến diện tích canh tác và đất thổ cư mở rộng Xu hướng này làm tăng lưu lượng dòng chảy mặt và giảm khả năng phục hồi của nước ngầm Việc duy tu và phát triển cơ sở hạ tầng kém dẫn tới thiệt hại từ thiên tai đặc biệt là từ hạn hán càng nghiêm trọng hơn [2]

- Hiện tượng ENSO:

Các nghiên cứu cho thấy thời tiết Việt Nam là một bộ phận của hệ thống thời tiết toàn cầu, chịu ảnh hưởng của hoàn lưu khí hậu trên diện rộng Có một mối liên

hệ chặt chẽ giữa các điều kiện khí hậu ở Việt Nam và toàn cầu ảnh hưởng của El Niño và La Nina thường xảy ra cứ sau hai đến bảy lần nhiều năm Các sự kiện El Niño trong các năm 1982-1983 và 1997-1998 là cực kỳ mạnh mẽ và nghiêm trọng tác động đến môi trường và các lĩnh vực kinh tế - xã hội của Việt Nam Ảnh hưởng của El Niño ở phía nam thường mạnh hơn ở phía bắc của Việt Nam Tây Nguyên là một trong những vùng nhạy cảm nhất với hiệu ứng El Niño, thường dẫn đến hạn hán nghiêm trọng trong mùa khô [24] Có thể nói, hiện tượng ENSO là một trong những cơ chế gây ảnh hưởng mạnh nhất đối với hạn hán trong quá khứ, trong tương lai, cũng có thể là nhân tố này

- Biến đổi khí hậu:

Xét về mức độ và xu thế biến đổi khí hậu ở Việt Nam: Nhiệt độ trung bình năm có xu thế tăng trên phạm vi cả nước, với mức tăng trung bình toàn Việt Nam 0,89°C giai đoạn 1958-2018, riêng giai đoạn 1986-2018 tăng 0.74°C Lượng mưa năm, tính trung bình trên phạm vi cả nước có xu thế tăng nhẹ 2.1% trong giai đoạn

1958-2018, đồng thời có xu thế giảm ở các vùng khí hậu phía Bắc và tăng ở các vùng khí hậu phía Nam Nhiệt độ tối cao tăng trên hầu hết phạm vi cả nước, nhiều

kỷ lục cao của nhiệt độ được ghi nhận trong những năm gần đây Số ngày nắng nóng có xu thế tăng trên phạm vi cả nước Trong khi lượng mưa cực trị có xu thế giảm nhiều ở khu vực Đồng bằng Bắc Bộ và có xu thế tăng nhiều ở vùng Nam Trung Bộ và Tây Nguyên Khả năng tác động của ENSO đến thời tiết, khí hậu Việt Nam có sự gia tăng (trang 47 báo cáo đầy đủ Kịch bản biến đổi khí hậu và nước biển dâng cho Việt Nam, phiên bản cập nhật năm 2020 [1])

Báo cáo AR5 về hiện trạng BĐKH toàn cầu của IPCC nhận định: Hạn hán chỉ tăng ở một số mùa và một số khu vực do giảm lượng mưa hoặc tăng quá trình bốc hơi [30] Đối với Việt Nam, số tháng hạn tính theo ngưỡng của chỉ số SPI trong mùa khô cho 7 vùng khí hậu (Tây Bắc, Đông Bắc, Bắc Đồng bằng - Đồng bằng sông Hồng, Bắc Trung Bộ - Bắc Trung Bộ, Nam Trung Bộ - Duyên hải Nam Trung

Bộ, Tây Nguyên và Nam Bộ), kết quả cho thấy, số tháng hạn có sự tăng hoặc giảm khác nhau trên các vùng khí hậu [4][6]

Cũng trong báo cáo này, IPCC đã xây dựng kịch bản dựa trên cách tiếp cận

mới về kịch bản phát thải là kịch bản phát thải chuẩn (Benchmark emissions scenarios) hay đường nồng độ khí nhà kính đại diện (“Representative Concentration

Pathways” – RCP4.5) Theo đó, số tháng hạn trong mùa khô có xu thế tăng trên đa phần diện tích của Bắc Trung Bộ, Tây Nguyên, một phần diện tích đồng bằng Bắc

Bộ và Nam Trung Bộ, số tháng hạn có xu thế giảm trên đa phần diện tích Bắc Bộ và Trung Trung Bộ [1]

b) Nguyên nhân do con người

Hạn hán vốn là một hiện tượng của tự nhiên nhưng bị tác động mạnh mẽ bởi các hoạt động của con người Nói cách khác, con người cùng với các hoạt động của mình đã gây ra thiên tai hạn hán, góp phần làm cho hạn hán thêm nghiêm trọng Cụ thể là: Việc tàn phá rừng tự nhiên dẫn đến mất cân bằng sinh thái; Nhiều vùng đất vốn xưa kia có cây cối nay bị tàn phá đã trở nên cằn cỗi, dẫn đến không còn khả

năng điều hòa dòng chảy; Dòng nước lũ vốn đã nguy hiểm bởi độ dốc lớn nay thiếu

sự che chắn của cây rừng nên ngày càng trở nên nguy hiểm hơn Kết quả là chỉ sau khi kết thúc mưa một thời gian đất đai lại trở nên khô cằn, dòng chảy cạn kiệt

Dân số tăng nhanh đã dẫn tới tình trạng đất đai và các sản phẩm xã hội làm ra không đủ thỏa mãn nhu cầu tại chỗ và tạo thu nhập cho người dân vùng nông thôn Dân số tăng nhanh là lý do chủ yếu gây áp lực lên tài nguyên thiên nhiên, dẫn đến việc sử dụng đất đai và quản lý tài nguyên không hợp lý Trong những năm gần đây xảy ra tình trạng di dân tự do từ các tỉnh đông dân ở phía Bắc, từ đồng bằng lên vùng cao miền núi để xây dựng khu kinh tế mới Rất nhiều khu rừng và đất lâm nghiệp bị biến thành đất trồng trọt và đất ở, nguy cơ hạn hán và sa mạc hoá ở vùng Tây Nguyên ngày càng tăng lên

Ngoài những nguyên nhân trên cũng phải kể đến nguyên nhân của sự thiếu đồng bộ trong khâu tổ chức quy hoạch sản xuất Nhiều địa phương, người dân thường bố trí sản xuất theo hướng tự phát, dựa vào kinh nghiệm là chính, chưa có

sự hướng dẫn đầy đủ về quy trình khoa học kỹ thuật, không tính đến các tác động tiêu cực của thời tiết thủy văn… Tất cả những vẫn đề đó đã làm cho công tác phòng chống và giảm nhẹ thiệt hại do thiên tai gây ra trở nên khó khăn hơn Hơn thế, quá trình khai thác và sử dụng đất đai chưa kết hợp với việc nâng cao độ phì của đất, làm cạn kiệt độ phì của đất, không thực hiện biện pháp cải tạo đất và bảo vệ đất tránh bị rửa trôi, xói mòn Tình trạng du canh du cư vẫn còn tồn tại ở các khu vực miền núi xa xôi hẻo lánh, trình độ văn hóa chưa cao Đây cũng là lý do gây mất rừng, cháy rừng và tăng nhanh diện tích đồi trọc Thêm vào đó, việc sử dụng quá mức phân hóa học và thuốc trừ sâu cũng làm cho mức độ ô nhiễm môi trường đất và nước ngày càng tăng

1.2 Khái quát về điều kiện tự nhiên ở Tây Nguyên

1.2.1 Vị trí và đặc điểm địa hình, khí hậu

• Vị trí và đặc điểm địa hình

Tây Nguyên (107°12’00” - 108°59’37” kinh độ Đông 110° 12’00” - 150°27'15” vĩ độ Bắc) với diện tích 54641km2, chiếm 1/6 diện tích của cả nước, là một trong bảy vùng khí hậu của Việt Nam Tây Nguyên là vùng cao nguyên có tính phân bậc về độ cao rõ rệt (500 - 1500 m), được bao quanh về phía Đông bởi những dãy núi và các khối núi cao (chính là Trường Sơn Nam) [18]

Có thể phân chia nhóm địa hình chính với các đặc điểm và vai trò khác nhau đối với điều kiện địa chất thủy văn nước dưới đất như sau: Địa hình núi khối tảng, địa hình bình sơn nguyên bóc mòn, địa hình cao nguyên bazan, thung lũng bóc mòn tích tụ, toàn bộ vùng Tây Nguyên được điều tra hầu hết thuộc địa hình vùng núi, có bề mặt phân cắt khá mạnh hoặc cao nguyên bazan[17]

• Đặc điểm khí tượng thủy văn

a) Đặc điểm khí hậu

Tây Nguyên nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, với hai mùa rõ rệt Mùa mưa thường bắt đầu từ cuối tháng 4 (hoặc đầu tháng 5) đến tháng 10 (hoặc tháng 11), khí hậu mát mẻ Mùa khô từ tháng 11 đến tháng 4 (hoặc đầu tháng 5) năm sau

Phân bố mưa ở Tây Nguyên rất không đều cả về thời gian và không gian, về thời gian, lượng mưa lập trung nhiều nhất từ tháng 5 đến tháng 10, về phạm vi phân

bố, lượng mưa tăng theo sự gia tăng của độ cao địa hình, lượng mưa cao nhất khoảng 3500mm [17]

b) Đặc điểm thủy văn

Tây Nguyên được chia thành 4 hệ thống sông chính: sông Sê San, sông Ba, sông Srêpốk và sông Đồng Nai Đặc điểm của những con sông này như sau [11]:

Hệ thống sông Ba: Nằm ở phía Đông của vùng nghiên cứu, lưu vực của hệ thống sông này chiếm khoảng 24% diện tích Tây Nguyên Sông Ba bắt nguồn từ đỉnh Ngọc Linh, đi qua Kbang, An Khê (Gia Lai) rồi đến Tuy An trước khi tan vào biển Đông ở cửa sông Đà Diễn thuộc thành phố Tuy Hòa (Phú Yên) Chế độ dòng

chảy của sông Ba bị phân hóa thành 2 mùa rõ rệt, về mùa mưa mực nước cực đại đo được tại Cheo Reo là 6.92m, cực tiểu về mùa khô là 0.58m

Hệ thống sông Mê Kông: Trong vùng nghiên cứu có các sông Sê San và sông Srêpốk là 2 sông nhánh chính phía bờ trái của sông Mê Kông, lưu vực của chúng chiếm khoảng 52% diện tích Tây Nguyên

Sông Srêpốk: Bắt nguồn từ các tỉnh Đắk Lắk và Lâm Đồng, là hội lưu của hai con sông Krông Ana và Krông Knô tạo thành Hai con sông này bắt nguồn từ hai phía: Krông Ana bắt nguồn từ phía Đông Nam của cao nguyên Buôn Ma Thuột chảy theo dạng vòng cung ôm lấy cao nguyên Buôn Ma Thuột qua các khu vực Krông Pach, Lắk, Krông Ana, Krông Knô

Hệ thống sông Đồng Nai: Các sông thuộc hệ thống sông Đồng Nai chảy trong khu vực nghiên cứu gồm 2 sông chính là sông Đà Rằng và sông La Ngà Các sông này chảy ở phía Nam của vùng, lưu vực của chúng chiếm khoảng 18% diện tích Tây Nguyên Lưu lượng cực đại của sông khoảng 400m3/s tại hạ lưu của sông (Đạ Tẻh) Ngoài hai sông trên, ở phần Tây Nam của vùng, thuộc địa phận các huyện Đắk Rlấp, Đắk Nông còn có một phần lưu vực của sông Bé bắt nguồn từ cao nguyên Orang chảy theo hướng Tây Nam ra ngoài vùng nghiên cứu sau đó đổ về sông Đồng Nai

Hệ thống các hồ: Trên khu vực Tây Nguyên hệ thống các hồ khá phổ biến,

ở các cao nguyên bazan Pleiku, Buôn Ma Thuột tồn tại các hồ chủ yếu là do di tích các miệng núi lửa (Biển Hồ, La Bi Ăng, Ea Tam) Hệ thống các hồ ở Tây Nguyên là nguồn cung cấp nước sinh hoạt cho các đô thị (Biển Hồ, Ea Tam, Đan Kia), nông nghiệp và thủy điện (Thác Mơ, Suối Vàng) Ngoài ra, có nhiều hồ nhân tạo của các nhà máy thủy điện và hồ chứa nước phục vụ tưới nông nghiệp vào mùa khô Tuy nhiên, hầu hết các hồ thủy lợi đều là hồ lưu nước đầu nguồn, mùa khô thường bị cạn

1.2.2 Đặc điểm hạn hán ở khu vực Tây Nguyên

Khí hậu Việt Nam chịu ảnh hưởng mạnh của địa hình và gió mùa Mùa mưa

ở nước ta thường bắt đầu từ tháng 5-6 và kết thúc vào khoảng tháng 11-12, chiếm khoảng 75–85 % tổng lượng mưa hàng năm Theo tài liệu của Nguyễn Đức Ngữ và Nguyễn Trọng Hiệu (2004) [13], đặc trưng khô hạn phổ biến tại các vùng khí hậu Việt Nam được trình bày ở bảng dưới đây cho thấy ở Tây Nguyên từ tháng 11-12

đến tháng 4-5 thường là khô và có thể xảy ra hạn hán.:

Bảng 1.1 Đặc trưng khô hạn phổ biến tại các vùng khí hậu Việt Nam

Vùng Tây Nguyên là một vùng cao nguyên nhiều núi với độ cao trung bình

từ 500 – 800 m trên mực nước biển Trước năm 1980, hạn hán hiếm khi xảy ra vào những mùa liên tiếp trong vùng này, nhưng đến năm 1980, đã có những trường hợp hạn hán vừa phải xảy ra vào những mùa liên tiếp Hạn nhiều gần như suốt mùa đông

và đầu mùa xuân (từ tháng 12 đến tháng 3) trong khi từ tháng 4 đến tháng 11 hạn rất

ít Trong các tháng hạn, tần suất hạn rất cao ở những nơi mưa ít (Ayunpa, ) và thấp hơn ở những nơi mưa nhiều (Bảo Lộc, Đắk Nông), trên các địa điểm giáp ranh với Nam Trung Bộ (và có mùa mưa tương tự Nam Trung Bộ) [5]

Thống kê của Trung tâm Dự báo Khí tượng Thuỷ văn Trung ương cho thấy, trong vòng 40 năm qua, có không ít những năm có hạn nặng và hạn nghiêm trọng Xét riêng từ năm 1980 trở lại đây, các đợt hạn nặng và hạn nghiêm trọng xảy ra cụ thể vào các năm 1983, 1987, 1988, 1990, 1992, 1993, 2003, 2004 đặc biệt hạn rất nghiêm trọng vào năm 1993 và năm 1998 Đợt thiên tai hạn hán thiếu nước năm 1997-1998 đã gây thiệt hại lớn mang theo những vấn đề về kinh tế, môi trường, xói

mòn, sa mạc hoá, thiếu ăn, suy dinh dưỡng, khủng hoảng tinh thần và giảm sút sức khoẻ của hàng triệu người

Theo thông tin từ Đài KTTV Nam Trung Bộ, trong 6 tháng đầu năm 2002, hạn hán nghiêm trọng đã diễn ra ở nhiều vùng Tây Nguyên gây thiệt hại về mùa màng, gây cháy rừng trên diện rộng, trong đó có cháy rừng lớn ở các khu rừng tự nhiên U Minh thượng và U Minh hạ Những tháng trước mùa mưa năm 2003, hạn hán bao trùm hầu khắp Tây Nguyên, gây thiệt hại cho khoảng 300 ha lúa ở Kon Tum, 3000 ha lúa ở Gia Lai và 50 nghìn ha đất canh tác ở Đắk Lắk; thiếu nước cấp cho sinh hoạt của 100 nghìn hộ dân Đợt hạn thiếu nước năm những năm 2004-2005 xảy ra trên diện rộng nhưng không nghiêm trọng như những năm 1997-1998 Ở Miền Trung và Tây Nguyên, nắng nóng diễn biến kéo dài, dòng chảy trên các sông suối luôn ở mức thấp hơn trung bình nhiều năm cùng kỳ, các biệt một số suối cạn kiệt hoàn toàn; nhiều hồ, đập dâng hết khả năng cấp nước Đợt hạn 2015-2016, Chính phủ phải hỗ trợ 484.7 tỷ đồng cho 21 địa phương trên cả nước để khắc phục hậu quả hạn hán và xâm nhập mặn, trong đó Tây Nguyên được hỗ trợ hơn 108 tỷ đồng Gần đây nhất, 2019–2020, dù đã có kế hoạch, biện pháp phòng chống hạn hán, trữ nước phục vụ sản xuất và dân sinh, nhưng do lượng mưa thiếu hụt và thời tiết nắng nóng gay gắt kéo dài nên đã xảy ra hạn hán tại nhiều khu vực ở Tây Nguyên Năm 2020, khoảng 1,030.6 ha cây trồng bị ảnh hưởng bởi hạn hán và khoảng 2515 hộ bị thiếu nước sinh hoạt

1.3 Tình hình nghiên cứu hạn hán ở trong và ngoài nước

1.3.1 Tình hình nghiên cứu hạn hán ở ngoài nước

Hạn hán là một trong những thảm họa môi trường gây thiệt hại nặng nề nhất về giảm năng suất cây trồng, chi phí kinh tế và tác động to lớn đến xã hội loài người [26][47] Như đã trình bày ở trên, hạn hán thường được chia thành hạn khí tượng, hạn nông nghiệp, hạn thủy văn và hạn kinh tế xã hội [23][44][49] Hạn khí tượng có liên quan đến tình trạng thiếu hụt lượng mưa Hạn thủy văn có liên quan đến sự thiếu hụt dòng chảy, nước ngầm và trữ nước trong các hồ tự nhiên và hồ chứa nhân

tạo, mà nguyên nhân chủ yếu gây ra bởi sự tiếp tục của hạn hán khí tượng [33]

Chỉ số mức độ nghiêm trọng của hạn hán Palmer (PDSI - The Palmer Drought Severity Index) [39], chỉ số bốc thoát hơi do hạn (SPEI - Precipitation Evapotranspiration Index) [46] và chỉ số lượng mưa chuẩn hóa (SPI - Standardized Precipitation Index) [37][51],…là các chỉ số được sử dụng rộng rãi nhất để theo dõi hạn khí tượng trên toàn thế giới

So với PDSI và SPEI, chỉ số SPI được chấp nhận rộng rãi hơn vì tính toán đơn giản, bao gồm nhiều thang thời gian, và có nhu cầu dữ liệu thấp hơn (chỉ yêu cầu dữ liệu lượng mưa) [37][51], do đó SPI đã được khuyến nghị bởi WMO (Tổ chức Khí tượng Thế giới) Các nghiên cứu trước đây đã được thực hiện bằng cách

sử dụng SPI ở các vùng khí hậu khác nhau trên thế giới, chẳng hạn như Hoa Kỳ, Châu Âu, Trung Quốc, Ấn Độ, Ethiopia và Iran [52] Ngoài ra, chỉ số dòng chảy chuẩn hóa (SSI - The Standardized Streamflow Index) [41], với các đặc điểm tương

tự như của SPI đã được Lorenzo-Lacruz và cộng sự (2013), Li và cộng sự (2014), Barker và cộng sự (2016) sử dụng dữ liệu dòng chảy để tính toán chỉ số hạn thủy văn và đã được ứng dụng trong nghiên cứu thủy văn [36][34][22]

Đã có những công trình như của Mo (2011); Huang và cộng sự (2015), xem xét đầy đủ đặc điểm cấu trúc hạn hán bao gồm thời gian (từ đầu đến cuối đợt hạn hán), mức độ nghiêm trọng (thâm hụt nước tích lũy) và cường độ (thâm hụt nước trong suốt thời gian hạn) [38][29]

Trong một nghiên cứu khác của Wilhite (2000); Dracup và cộng sự (1980), cũng chỉ ra một mối quan hệ chặt chẽ giữa hạn khí tượng và hạn thủy văn với đặc điểm là tồn tại sự phát triển nhanh chóng của hạn khí tượng, trong khi hạn thủy văn thường xảy ra chậm hơn [47][26]

Bằng cách phân tích tương quan Pearson và Spearman, Lopez-Moreno và cộng sự (2013); Lorenzo-Lacruz và cộng sự (2013); Kazemzadeh và Malekian (2016); Wu và cộng sự (2016), các tác giả đã nghiên cứu phản ứng của hạn thủy văn bởi hạn khí tượng, để từ đó tìm ra sự khác biệt giữa thời gian xảy ra hạn và hệ số

tương quan chỉ số hạn thủy văn với hạn khí tượng theo thời gian Do chuỗi chỉ số hạn hán cần được thu thập dựa trên hệ số tương quan, nên phương pháp này rất khó

sử dụng để kiểm chứng sự ứng phó của hạn thủy văn với hạn khí tượng vì phương pháp này chỉ tập trung vào thời gian phản hồi và những mức độ nghiêm trọng của hạn thường bị bỏ qua [35][36][32]

Ngoài các phương pháp tương quan, Edossa và cộng sự (2010); Li và cộng

sự (2016) đã nghiên cứu sử dụng mô hình tuyến tính để tìm các mối quan hệ giữa hạn thủy văn và hạn khí tượng liên quan đến thời gian, mức độ nghiêm trọng và cường độ Tuy nhiên, mối quan hệ tuyến tính đơn giản giữa hạn khí tượng và hạn thủy văn chưa hoàn toàn được coi là cơ chế chống hạn dưới bối cảnh phức tạp của môi trường, do đó nghiên cứu này chưa thích hợp với những thay đổi của các quá trình thủy văn bị gây ra bởi sự tác động của con người [52]

Zhang và cộng sự (2015); Ye và cộng sự (2016) cho thấy mối quan hệ giữa các thang thời gian khác nhau của hạn khí tượng và hạn thủy văn dưới những thay đổi do tác động của các hoạt động của con người [52]

1.3.2 Tình hình nghiên cứu hạn hán ở trong nước

Từ cuối năm 2014, do ảnh hưởng của hiện tượng El Niño, nền nhiệt tăng cao dẫn đến sự thiếu hụt lượng mưa, làm gia tăng tình trạng hạn hán, xâm nhập mặn Thêm vào đó, sự gia tăng của mực nước biển và sự thay đổi các yếu tố khí tượng đã làm cho độ mặn xâm nhập sâu hơn vào đất liền Mùa khô năm 2015-2016, 10/13 tỉnh, thành phố thuộc khu vực đồng bằng sông Cửu Long đã phải công bố thiên tai

do hạn hán, xâm nhập mặn gây ra Tổng thiệt hại lên đến 7900 tỷ đồng Sang đến mùa khô năm 2019-2020, hạn hán, xâm nhập mặn ở ĐBSCL được đánh giá ở mức nghiêm trọng nhất trong lịch sử, còn gay gắt hơn cả mùa khô 2015-2016

Giải quyết vấn đề liên quan đến dự báo hạn hán đã có rất nhiều công trình nghiên cứu đánh giá về đặc điểm của hạn hán ở Việt Nam Đặc biệt, đã có những nghiên cứu hạn hán cho khu vực nước ta và vùng Đông Nam Á được triển khai

trong thời gian gần đây tập trung vào các đặc trưng của hạn, độ dài của đợt hạn, độ khắc nghiệt, cường độ, phạm vi không gian của hạn, có thể kể ra:

Đề án thuộc Bộ Tài nguyên và Môi trường thực hiện trong ba năm (2005 – 2008): “Xây dựng bản đồ hạn hán và mức độ thiếu nước sinh hoạt ở Nam Trung bộ

và Tây Nguyên” do tác giả Trần Thục (Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Môi trường) làm chủ nhiệm [17], đã đánh giá được mức độ hạn hán và thiếu nước sinh hoạt ở 9 tỉnh Nam Trung Bộ và Tây Nguyên Từ đó đã xây dựng được bản đồ hạn hán thiếu nước sinh hoạt trong phạm vi nghiên cứu

Nguyễn Quang Kim (2003-2005) [10] khi nghiên cứu dự báo hạn hán vùng Nam Trung Bộ và Tây Nguyên và xây dựng các giải pháp phòng chống hạn, tác giả nghiên cứu trạng thái hạn, thiết lập cơ sở khoa học cho quy trình dự báo hạn thông qua 2 chỉ số SPI và chỉ số cấp nước mặt SWSI với hạn dự báo 1 và 3 tháng dựa trên phân tích mối tương quan giữa các yếu tố khí hậu, hoạt động ENSO

Trong nghiên cứu “Xây dựng công nghệ dự báo hạn khí tượng cho khu vực Đồng Bằng Sông Cửu Long”, Nguyễn Đăng Tính, Cơ sở 2 - Đại học Thủy lợi (2012) [19] tác giả đã sử dụng 2 phương pháp tương ứng với 2 mô đun trong mô hình dự báo Mô đun thứ nhất dựa trên cơ sở mối quan hệ với trường chuẩn sai nhiệt độ mặt nước biển SSTA Mô đun thứ hai dự trên cơ sở mối quan hệ với hoàn lưu khí quyển với các chỉ số hạn Kết quả, đã xây dựng được mô hình thống kê dự báo hạn khí tượng vùng ĐBSCL có thể cho phép sử dụng trong công tác dự báo hạn khí tượng ở vùng ĐBSCL

Bài báo “Nghiên cứu xác định chỉ tiêu hạn hán cho vùng Nam Trung Bộ”, Nguyễn Văn Thắng (2014) [16] trình bày kết quả đánh giá một số chỉ số hạn cho khu vực Nam Trung Bộ với trường hợp thử nghiệm nghiên cứu vào các tháng khô hạn (từ tháng 1 đến tháng 6/2010) Kết luận chỉ ra đối với các tháng có điều kiện khô hạn, nghiêm trọng và ở diện rộng, chỉ số chuẩn hóa lượng mưa (SPI), chỉ số ẩm (A) và chỉ số tỷ chuẩn lượng mưa (TC) đều cho thấy sự tương đồng về phân bố theo

không gian và thời gian, trong đó chỉ số SPI biểu thị mức độ khô hạn thấp hơn và gần với điều kiện khô hạn thực tế hơn

Từ đề tài nghiên cứu cơ bản: “Đánh giá sự biến đổi của các đặc trưng hạn hán trên khu vực Việt Nam và Đông Nam Á” do quỹ Nafosted tài trợ (2019), Phan Văn Tân chủ trì, với nhiều bài báo trong nước và quốc tế được phát hành, đã vẽ nên tranh chung về hạn hán không chỉ của Việt Nam mà của cả Đông Nam Á

Đó là bài báo “Hạn hán ở Đông Nam Á và mối quan hệ giữa nó với các quá trình quy mô lớn” (Drought over Southeast Asia and its association with large-scale drivers), đăng trên tạp chí Journal of Climate, tác giả Phan Văn Tân và cộng sự (2022) [42] Nội dung bài báo đã phân tích đặc điểm hạn hán trên khu vực Đông Nam Á giai đoạn 1960–2019 thông qua chỉ số hạn SPEI và kỹ thuật phân tích thống

kê đa chiều Ảnh hưởng của các nhân tố quy mô lớn tới hạn hán như ENSO Niño và dao động Nam), PDO (dao động thập kỷ Thái Bình dương), và IOD (dao động lưỡng cực Ấn Độ dương) được khảo sát kỹ lưỡng

Đều xuất bản trên tạp chí International Journal of Climatology nhưng nếu

“Dự tính diễn biến của các đặc trưng hạn ở Việt Nam dựa trên dữ liệu chi tiết hóa của dự án CORDEX-SEA” (Projected evolution of drought characteristics in Vietnam based on CORDEX-SEA downscaled CMIP5 data), tác giả Nguyễn Ngọc Bích Phương và cộng sự (2021), đã dự tính hạn hán cho Việt Nam trong các giai đoạn tương lai từ giữa (2046–2065) và cuối thế kỷ 21 (2080–2099) thì công trình xuất bản trước đó “Sự biến thiên theo không gian – thời gian của hạn hán khắp Việt Nam” (Space–time variability of drought over Vietnam), Lê Vũ Việt Phong và cộng

sự (2019) [43], đã sử dụng Chỉ số mức độ nghiêm trọng của hạn hán Palmer (PDSI) trên đất liền để đánh giá hạn trong giai đoạn 1980–2014

Trên tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất và Môi trường (Vietnam Journal of Earth Sciences), công trình “Khảo sát các đặc trưng hạn hán ở Việt Nam giai đoạn 1980-2018 bằng các chỉ số hạn SPI và SPEI” (Investigation of Drought Characteristics Across Vietnam During Period 1980-2018 using SPI and

SPEI Drought Indices), tác giả Trần Quang Đức và cộng sự (2022) [3] đã khảo sát các đặc trưng hạn hán, xu thế biến đổi của hạn hán và mối quan hệ giữa hạn hán trên lãnh thổ Việt Nam với một số quá trình quy mô lớn khi sử dụng các chỉ số hạn SPI và SPEI Kết quả nhận được cho thấy các đặc trưng hạn hán không có sự khác biệt

rõ giữa kết quả tính theo SPI và SPEI nhưng có sự khác biệt đáng kể giữa các quy mô thời gian hạn Ảnh hưởng của nhiệt độ đối với hạn chỉ được thể hiện ở xu thế biến đổi của các chỉ số hạn Cả hai chỉ số SPI và SPEI đều phản ánh tần suất và độ dài hạn ở các vùng khí hậu phía bắc lớn hơn các vùng phía nam Hạn ở các vùng khí hậu phía nam

có quan hệ tương quan tương đối rõ với nhóm các chỉ số ENSO

Tại Tây Nguyên

Do biến đổi khí hậu, xu thế nhiệt độ tăng nhanh trong năm gần đây, khu vực Tây Nguyên có mức tăng nhiệt độ lớn nhất, hạn hán xuất hiện thường xuyên hơn trong mùa khô, do đó đã có nhiều nghiên cứu khảo sát về đặc điểm và xu thế biến đổi hạn trên khu vực Tây Nguyên, góp phần tăng thêm thông tin trong việc định lượng rủi ro hạn hán, xây dựng kế hoạch quản lý hạn hán hiệu quả Dưới đây là một

số nghiên cứu về hạn hán ở Tây Nguyên đã được thực hiện trong những năm qua

Nghiên cứu: "Đặc điểm và xu thế biến đổi hạn ở Tây Nguyên”, Vũ Anh Tuân, Đài Khí tượng Thủy Văn khu vực Tây Nguyên (2019) [20], tác giả sử dụng

bộ dữ liệu mưa tại 13 trạm khí tượng ở Tây Nguyên trên cơ sở số liệu độ dài 57 năm (5 trạm) và 39 năm (8 trạm) Từ đó đã đánh giá đặc điểm và xu thế biến đổi của hạn hán dựa trên chỉ số SPI1, SPI12 và PDSI cho Tây Nguyên, đã thu được một số kết quả sau: Tần suất hạn theo tháng của chỉ số SPI phổ biến khoảng 10% đến 18% và chỉ số PDSI khoảng 15% đến 25%, tần suất hạn cao trong tháng mùa hè Các trạm

có TGH cao chủ yếu được phân bố ở các khu vực phía Bắc và giảm dần về phía Nam Tây Nguyên

Bài báo “Nghiên cứu phương pháp dự báo và cảnh báo hạn khí tượng thủy văn áp dụng cho khu vực tỉnh Đắk Lắk, Tây Nguyên” do Nguyễn Ngọc Hoa (Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn quốc gia) thực hiện năm 2019 [7], đã nghiên cứu

ứng dụng số liệu từ mô hình khí tượng toàn cầu IFS và mô hình thủy văn SWAT nhằm xây dựng phương án dự báo hạn cho khu vực, kết hợp cùng chỉ số hạn EDI để đưa ra bản đồ cảnh báo hạn Phương pháp và kết quả nghiên cứu đã góp phần hỗ trợ cho công tác phòng chống thiên tai cho khu vực tỉnh Đắk Lắk và mở rộng cho các vùng khác của Việt Nam

Nguyễn Thị Ngọc Quyên, Đại học Tây Nguyên (2017) [14], trong bài báo trên Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất và Môi trường, Tập 33,

Số 1 (2017) 65-81 với đề tài “Phân vùng hạn hán dựa trên chỉ số hạn và mô phỏng chế độ thủy văn trên lưu vực Srêpốk vùng Tây Nguyên”, đã nghiên cứu và ứng dụng được công cụ SWAT mô phỏng lưu lượng dòng chảy, từ đó tính toán hệ số hạn và phân bố về mặt không gian trên khu vực nghiên cứu Kết quả cho thấy, lưu lượng dòng chảy được mô phỏng tốt với chỉ số NSE, R2 đạt trên 0.7 và PBIAS khoảng 10% trong giai đoạn hiệu chỉnh và kiểm định tại trạm Giang Sơn, Cầu 14 và Bản Đôn Trường hợp trạm Đức Xuyên, quá trình kiểm định NSE chỉ đạt trên 0.6

do trận lũ lịch sử xảy ra trên sông Krông Nô Kết quả cũng chỉ ra, dữ liệu về bốc hơi tiềm năng, mưa và lưu lượng dòng chảy được trích xuất từ mô hình làm dữ liệu đầu vào để tính toán hệ số hạn Lưu vực Srêpốk xuất hiện hạn đặc biệt nặng và vừa vào các tháng 2,3 hàng năm và thời gian hạn kéo dài khoảng từ 1-5 tháng

Một số nhận xét chung:

Ở trên thế giới, các công trình nghiên cứu về hạn hán rất phong phú, không chỉ ở quy mô toàn cầu, mà cả các khu vực, quốc gia, bao gồm đánh giá đặc điểm, phân tích xu thế biến đổi, giám sát, dự báo và cảnh báo sớm hạn Do tính chất phức tạp của hạn hán, mà các chỉ số hạn hán cũng rất phong phú, tùy từng mục đích, khu vực, điều kiện cụ thể của từng vùng cũng như hệ thống cơ sở dữ liệu quan trắc sẵn

có ở vùng đó mà lựa chọn các chỉ số phù hợp Hiện có nhiều chỉ số hạn khác nhau

đã được nghiên cứu và ứng dụng ở nhiều nước trên thế giới nhưng theo kinh nghiệm cho thấy hầu như không có một chỉ số nào có ưu điểm nổi trội so với các chỉ số khác trong nhiều điều kiện Trong các công trình nghiên cứu liên quan đến

các đặc điểm và mối quan hệ của hạn hán thì chỉ số SPI thường được sử dụng Qua các nghiên cứu về hạn hán dẫn đến kết luận: Hạn hán là hiện tượng vô cùng phức tạp mà sự hình thành là do cả hai nguyên nhân: tự nhiên và con người Các yếu tố tự nhiên gây ra hạn hán như sự thay đổi nhiệt độ mặt nước biển (El Niño) hay do sự dao động của các dạng hoàn lưu khí quyển, sự biến đổi khí hậu,…Và các nguyên nhân do con người như nhu cầu nước ngày càng gia tăng, ô nhiễm môi trường ảnh hưởng tới nguồn nước, phá rừng, Thực tế đến nay các nước phát triển trên thế giới

đã hướng đến việc quản lý, dự báo sớm hạn hán Cụ thể là nghiên cứu các đặc điểm

và sự ứng phó của hạn thủy văn đối với hạn khí tượng cũng như các yếu tố ảnh hưởng của nó, điều này có thể giúp hiểu rõ hơn về cơ chế diễn biến của hạn và tạo điều kiện thuận lợi cho việc theo dõi và dự báo hạn

Ở Việt Nam, hạn hán là một loại hình thiên tai ở mức khá phổ biến, đứng thứ

3 sau bão và lũ Hạn hán ảnh hưởng đến mọi mặt của đời sống xã hội và gây nhiều thiệt hại lớn Các nghiên cứu về hạn hán ở Việt Nam đa phần tập trung đến hạn khí tượng, hạn thủy văn Trong đó, đặc điểm và xu thế biến đổi của hạn hán cũng đã được nhiều công trình nghiên cứu đề cập ở phạm vi quy mô khu vực Đông Nam Á

và cả nước, trong đó có Tây Nguyên Tuy nhiên, để định lượng rủi ro hạn hán và áp dụng hiệu quả các biện pháp quản lý hạn, đặc điểm của sự biến đổi hạn hán cần được hiểu một cách toàn diện, khảo sát chi tiết hơn góp phần tăng thêm về nhận định hạn hán cho không chỉ Tây Nguyên mà cả các vùng khí hậu khác

Ở Tây Nguyên, những ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đã khiến lượng mưa hàng năm giảm so với trung bình nhiều năm, lượng nước tại các hồ chứa, sông suối sụt giảm nghiêm trọng Theo dự báo, khu vực Tây Nguyên đang có nguy cơ đối mặt với tình trạng hạn nặng nhất trong nhiều năm qua Trước thực trạng hán hán ngày càng nghiêm trọng tại khu vực này, việc đầu tư nghiên cứu dự báo và giám sát hạn hán để chủ động ứng phó hiện tượng thời tiết ngày càng bất lợi này là vấn đề cần được ưu tiên hàng đầu

Kết quả nghiên cứu của luận văn sẽ là cơ sở khoa học giúp các đơn vị dự báo

ứng dụng ra các bản tin giám sát, cảnh báo sớm hạn hán nhằm phát triển kinh tế - xã

hội của địa phương theo hướng bền vững và thích ứng với điều kiện BĐKH

CHƯƠNG 2 SỐ LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Số liệu nghiên cứu

Với mục tiêu tính toán, đánh giá đặc trưng hạn khí tượng, hạn thủy văn và mối liên hệ giữa hai loại hạn, luận văn đã sử dụng bộ số liệu mưa và dòng chảy quan trắc tại các trạm khí tượng và trạm thủy văn Hai bộ số liệu này được thu thập

từ Đài Khí tượng Thủy văn khu vực Tây Nguyên và được kế thừa từ các công trình nghiên cứu trước đó nên các sai số thô đã được kiểm tra Sơ đồ và danh sách các trạm khí tượng, thủy văn được sử dụng trong luận văn được dẫn ra trong Hình 2.1

và Bảng 2.1, Bảng 2.2

2.1.1 Số liệu khí tượng

Yếu tố khí tượng được thu thập và sử dụng tính toán các chỉ số hạn khí tượng SPI1, SPI3 (chỉ số hạn khí tượng thời đoạn 1 tháng và 3 tháng) là lượng mưa quan trắc Chi tiết về chỉ số hạn được trình bày ở mục 2.2.1

Trên quan điểm khai thác tối đa nguồn số liệu hiện có nên số liệu tại 8 trạm khí tượng với thời kỳ số liệu dài 1980-2019 (40 năm) đã được thu thập

Bảng 2.1 Danh sách các trạm khí tượng khu vực Tây Nguyên

Hình 2.1 Sơ đồ các trạm khí tượng và thủy văn được luận văn sử dụng nghiên cứu

2.1.2 Số liệu thủy văn

Để xem xét đặc điểm của hạn thủy văn với chỉ số hạn SSI (Chi tiết về chỉ số hạn được trình bày ở mục 2.2.1), số liệu dòng chảy trung bình tháng tại 8 trạm quan trắc trong thời gian 1980-2015 (36 năm) được sử dụng Số liệu quan trắc này đã được kiểm tra và loại bỏ các giá trị không hợp lý trước khi tính toán, từ đó đưa vào

sử dụng để tính các chỉ số hạn Danh sách các trạm thủy văn được đưa ra trong Bảng 2.2

Bảng 2.2 Danh sách các trạm thủy văn khu vực Tây Nguyên

từ năm 1980 đến năm 2015 và các bản ghi lượng mưa tương ứng của bốn trạm khí tượng trong khu vực nghiên cứu, các chỉ số SPI và SSI đã được xác định, từ đó các mối quan hệ của hạn khí tượng và thủy văn được thiết lập với một mô hình phi tuyến tính trên cơ sở xác định các sự kiện hạn hán chính và đặc điểm của chúng Để tìm ra 4 cặp trạm, lượng mưa hàng tháng và dữ liệu dòng chảy từ 1980 đến 2015

được lấy từ Đài Khí tượng Thủy văn Tây Nguyên với tiêu chí về độ dài, chất lượng nguồn số liệu, sự phân chia lưu vực dựa trên các đường phân thuỷ trong đó một lưu vực là vùng địa lý giới hạn bởi các đường chia nước mà trên đó tất cả các dòng nước sẽ chảy ra một cửa duy nhất (điểm gom nước) Kết quả của nghiên cứu này được kỳ vọng sẽ hỗ trợ việc giám sát, điều hướng trước và quản lý hạn thủy văn

Lượng mưa trung bình tháng theo từng khu vực đã thu được bằng cách tính trung bình tháng của trạm khí tượng An Khê, Bảo Lộc, Đà Lạt, Kon Tum Dữ liệu dòng chảy bao gồm các trạm thủy văn An Khê, Đại Nga, Thanh Bình, Kon Tum Các trạm thủy văn này được chọn ở điểm gom nước ra của toàn khu vực và không

bị ảnh hưởng bởi bất kỳ hồ chứa Do đó, lưu vực sông được chọn trên là những khu vực thích hợp để nghiên cứu mối quan hệ giữa hạn khí tượng hạn thủy văn không chịu tác động của một hồ chứa lớn

Bảng 2.3 Thông tin các cặp trạm khí tượng thủy văn

An Khê Khí tượng An Khê 1980-2015 36 năm 13.95 108.65

Thủy văn An Khê 1980-2015 36 năm 13.95 108.65 Bảo Lộc Khí tượng Bảo Lộc 1980-2015 36 năm 11.53 107.82

Thủy văn Đại Nga 1980-2015 36 năm 11.53 107.87

Hình 2.2 Vị trí và phân vùng các trạm khí tượng, thuỷ văn lưu vực An Khê

Khu vực nghiên cứu tiểu vùng An Khê là 1 trong 9 tiểu lưu vực sông Ba nằm trong tỉnh Gia Lai, ở phía đông nam của khu vực Tây Nguyên Sông Ba bắt nguồn

từ đỉnh núi Ngọc Rô có độ cao 1509 m thuộc dãy Trường Sơn Từ thượng nguồn đến An Khê, sông chảy theo hướng Tây Bắc - Đông Nam, sau đó chuyển hướng gần như Bắc - Nam cho đến Cheo Reo Từ đây sông Ba nhận thêm nhánh IaYun và lại chảy theo hướng Tây Bắc - Đông Nam cho tới Củng Sơn, sau đó chảy theo hướng Tây - Đông ra tới biển (Hình 2.2) Trạm thủy văn An Khê ở phía đông kiểm soát một khu vực thoát nước; do đó, hệ thống thoát nước khu vực thượng nguồn của trạm An Khê được chọn làm lưu vực nghiên cứu Do là vùng khí hậu cao nguyên

nhiệt đới gió mùa, dồi dào về độ ẩm, nên ở vùng này có lượng mưa lớn, không có bão và sương muối (Khí hậu Gia Lai) Sự phân bố lượng mưa trong năm là không đồng đều: Lượng mưa năm chỉ đạt từ 75 - 85% so với TBNN; lượng mưa ít đã làm cho mực nước tại các hồ chứa, sông suối trong Tỉnh giảm từ 20 - 40% so với TBNN (Báo cáo Gia Lai) Do đó có sự thiếu hụt nước và hạn hán xảy ra thường xuyên ở lưu vực này

b) Lưu vực Bảo Lộc

Hình 2.3 Vị trí và phân vùng các trạm khí tượng, thuỷ văn lưu vực Bảo Lộc

Lưu vực Bảo Lộc (Hình 2.3) có diện tích vào khoảng 1027km2, nằm trên địa phận các huyện Di Linh, Bảo Lâm và thành phố Bảo Lộc thuộc tỉnh Lâm Đồng

Nhiệt độ có sự phân hóa cao giữa các khu vực trong vùng này, càng lên cao nhiệt độ càng giảm Nhìn chung thời tiết ôn hòa và mát mẻ quanh năm, thường ít có những biến động lớn trong chu kỳ năm Sông suối trên địa bàn Lâm Đồng phân bố khá đồng đều, mật độ trung bình 0.6km/km2 với độ dốc đáy nhỏ hơn 1% Phần lớn sông suối chảy từ hướng Đông Bắc đến Tây Nam Do đặc điểm địa hình đồi núi và chia cắt mà hầu hết các sông suối ở đây đều có lưu vực khá nhỏ và có nhiều ghềnh thác ở thượng nguồn (Cổng thông tin điện tử tỉnh Lâm Đồng)

c) Lưu vực Đà Lạt

Lưu vực Đà Lạt (Hình 2.5) là một lưu vực nhỏ, có diện tích khoảng 1105km2 Phần diện tích nằm trọn trong tỉnh Gia Lai tại các huyện Lạc Dương, Đam Rông, thành phố Đà Lạt và một phần các huyện Đức Trọng, Lâm Hà

Hình 2.4 Vị trí và phân vùng các trạm khí tượng, thuỷ văn lưu vực Đà Lạt

Lưu vực Đà Lạt thuộc địa hình cao nguyên tương đối phức tạp, chủ yếu là bình sơn nguyên, núi cao đồng thời cũng có những thung lũng nhỏ bằng phẳng đã tạo nên những yếu tố tự nhiên khác nhau về khí hậu, thổ nhưỡng Nhiệt độ trung bình năm của tỉnh dao động từ 18-25oC, thời tiết ôn hòa và mát mẻ quanh năm (Cổng thông tin điện tử tỉnh Lâm Đồng)

d) Lưu vực Kon Tum

Hình 2.5 Vị trí và phân vùng các trạm khí tượng, thuỷ văn lưu vực Kon Tum

Lưu vực Kon Tum (Hình 2.4) có diện tích 3437km2, phần diện tích lưu vực thuộc 2 tỉnh Kon Tum và Gia Lai Lưu vực Kon Tum thuộc địa bàn tỉnh Kon Tum

tại các huyện KonPlong, Tu Mơ Rông, Đắc Hà, Kon Rẫy và thành phố Kon Tum Lưu vực Kon Tum thuộc địa bàn tỉnh Gia Lai tại các huyện Kbang, Đắk Đoa, Chư Păh và thành phố Pleiku

Lưu vực Kon Tum thuộc vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa cao nguyên, với 2 mùa rõ rệt: mùa mưa chủ yếu bắt đầu từ tháng 4 đến tháng 11, mùa khô từ tháng 12 đến tháng 3 năm sau Nhiệt độ trung bình trong năm dao động trong khoảng 22–

Kon Tum)

2.2 Phương pháp nghiên cứu

2.2.1 Chỉ số chuẩn hoá lượng mưa và dòng chảy

Kết quả nghiên cứu chỉ số SPI được trình bày lần đầu tiên tại Đại học bang Colorado, Hoa Kỳ, bởi McKee và cộng sự (1993) [37] trong Hội nghị lần thứ 8 về khí hậu, được tổ chức vào tháng 1 năm 1993 Cơ sở của chỉ số được xây dựng dựa trên các mối quan hệ của hạn hán với tần suất, thời gian và quy mô thời gian Năm

2009, WMO khuyến nghị SPI là chỉ số hạn khí tượng chính mà các quốc gia nên sử dụng để giám sát hạn hán [50]

𝑆𝑃𝐼 = 𝑅 − 𝑅̅

𝛿𝑅 (2.1) Trong đó R và 𝑅̅ là lượng mưa và lượng mưa trung bình (mm) trong một khoảng thời gian nhất định tương ứng, 𝛿𝑅 là độ lệch chuẩn của R:

𝛿𝑅 = √1

𝑛∑𝑛 (𝑅 − 𝑅̅)2 𝑗=1 (2.2) Theo Heim (2002); Raziei và cộng sự (2013); Barker và cộng sự (2016) [28][40][22], SSI được sử dụng để đại diện cho hạn thủy văn trong nghiên cứu vì ưu điểm của nó tương tự như của SPI Công thức 2.2 được tính tương tự cho SSI, trong

đó thay giá trị lượng mưa bằng giá trị dòng chảy tương ứng

Phân cấp hạn theo chỉ số SPI (hoặc SSI) cho hạn khí tượng và hạn thủy văn được dẫn ra trong Bảng 2.4 [37]