Nghiên cứu tác động của biến đổi khí hậu đến hạn hán khu vực nam trung bộ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Trần Chấn Nam NGHIÊN CỨU TÁC ĐỘNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU ĐẾN HẠN HÁN KHU VỰC NAM TRUNG BỘ Chuyên ngành: Khí tƣợng - Khí hậu học Mã số: 60440222 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC Hà Nội - Năm 2015 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Trần Chấn Nam NGHIÊN CỨU TÁC ĐỘNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU ĐẾN HẠN HÁN KHU VỰC NAM TRUNG BỘ Chuyên ngành: Khí tƣợng - Khí hậu học Mã số: 60440222 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS.MAI VĂN KHIÊM Hà Nội - Năm 2015 LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành chương trình cao học viết luận văn này, em nhận hướng dẫn giúp đỡ nhiệt tình thầy cô Khoa Khí tượng Thủy văn Hải dương học Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội Trước hết, em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành sâu sắc đến thầy cô Khoa Khí tượng Thủy văn Hải dương học Đồng thời em xin gửi lời cảm ơn tới TS Mai Văn Khiêm – Người dành nhiều thời gian để hướng dẫn giúp đỡ tận tình cho em suốt trình nghiên cứu hoàn thành luận văn Hà Nội, ngày i tháng 03 năm 2015 MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Các khái niệm đặc trưng hạn hán 1.1.1 Các khái niệm hạn hán 1.1.2 Phân loại hạn 1.2 Các đặc trưng hạn hán 1.3 Tình trạng hạn hán Việt Nam nguyên nhân gây hạn hán 1.4 Nghiên cứu hạn hán tác động Biến đổi Khí hậu đến hạn hán 10 1.4.1 Biến đổi khí hậu Việt Nam khu vực Nam Trung Bộ 10 1.4.2 Nghiên cứu hạn hán tác động Biến đổi Khí hậu đến hạn hán Việt Nam 19 CHƢƠNG 2: PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ SỐ LIỆU 23 2.1 Phạm vi nội dung nghiên cứu 23 2.1.1 Vị trí địa lý đặc điểm địa hình khu vực Nam Trung Bộ 23 2.1.2 Đặc điểm khí tượng thuỷ văn 25 2.2 Phương pháp nghiên cứu 26 2.2.1 Một số số hạn hán 26 2.2.2 Lựa chọn số hạn hán 28 2.2.3 Phương pháp phân tích xu .30 2.2.4 Mô hình PRECIS 31 2.3 Số liệu sử dụng nghiên cứu 33 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 35 3.1 Xu biến đổi hạn hán Nam Trung Bộ giai đoạn 1961-2012 .35 3.1.1 Phân bố theo không gian .35 3.1.2 Phân bố theo thời gian 38 3.2 Dự tính biến đổi hạn hán Nam Trung Bộ thời kỳ tương lai 39 3.2.1 Hạn quy mô tháng 40 3.2.2 Hạn quy mô tháng 44 3.2.3 Hạn quy mô tháng 48 3.2.4 Hạn quy mô 12 tháng 52 KẾT LUẬN 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO 58 ii DANH MỤC BẢNG B ng T ng hợp c c ch s h n ƣợc s ụng ph i n 26 B ng 2: Phân cấp h n h n 30 B ng 3: Danh s ch tr m khí tƣợng lấy s liệu quan trắc thời kỳ qu khứ 33 B ng Tần suất xuất h n quy mô th ng c c thời kỳ (%) 43 B ng Tần suất xuất h n quy mô th ng c c thời kỳ kh c (%) 47 B ng 3 Tần suất xuất h n quy mô th ng c c thời kỳ kh c nhau(%) 52 B ng Tần suất xuất h n quy mô 12 th ng c c thời kỳ kh c (%) 55 iii DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Mức tăng nhiệt độ trung bình năm (0C) 50 năm qua 11 Hình 1.2 Mức thay đổi lượng mưa năm (%) 50 năm qua 11 Hình 1.3 Xu biến đổi chuẩn sai nhiệt độ trung bình mùa khô khu vực Nam Trung Bộ 12 Hình 1.4 Xu biến đổi chuẩn sai nhiệt độ trung bình mùa mưa khu vực Nam Trung Bộ 12 Hình 1.5 Xu biến đổi chuẩn sai nhiệt độ trung bình năm khu vực Nam Trung Bộ13 Hình 1.6 Xu biến đổi chuẩn sai lượng mưa mùa khô khu vực Nam Trung Bộ (Nguyễn Văn Thắng, 2010) 13 Hình 1.7 Xu biến đổi chuẩn sai lượng mưa mùa mưa khu vực Nam Trung Bộ (Nguyễn Văn Thắng, 2010) 14 Hình 1.8 Xu biến đổi chuẩn sai lượng mưa năm khu vực Nam Trung Bộ 14 (Nguyễn Văn Thắng, 2010) 14 Hình 1.9 Kết tổ hợp mô hình cho kịch số ngày khô hạn IPCC (2007) kỷ 21 (Nguồn: Báo cáo AR4 IPCC, 2007) 16 Hình 1.10 Kết tổ hợp mô hình cho kịch số ngày nắng nóng IPCC (2007) kỷ 21 (IPCC, 2007) 16 Hình 1.11 Kết dự tính số khô hạn (CDD SMA) tương lai từ 17 mô hình GCMs CMIP3 IPCC (IPCC, 2012) 17 Hình 2.1 Bản đồ khu vực Nam Trung Bộ 24 Hình 2.2 Lưới ngang lưới thẳng đứng mô hình PRECIS 32 Hình 2.3 Phép chiếu cực quay mô hình PRECIS 32 Hình 3.1: Chỉ số SPI theo năm trạm thuộc khu vực Nam trung Bộ 36 thời kỳ 1961-2012 36 Hình 3.2.a: Hạn quy mô tháng giai đoạn 1980 - 1999 40 Hình 3.2.b: Hạn quy mô tháng giai đoạn 2020-2039 40 Hình 3.2.c: Hạn quy mô tháng giai đoạn 2040-2059 41 Hình 3.2.d: Hạn quy mô tháng giai đoạn 2060-2079 41 Hình 3.2.e: Hạn quy mô tháng giai đoạn 2080-2099 42 Hình 3.3.a: Hạn quy mô tháng giai đoạn 1980-1999 44 Hình 3.3.b: Hạn quy mô tháng giai đoạn 2020-2039 45 Hình 3.3.c: Hạn quy mô tháng giai đoạn 2040-2059 45 iv Hình 3.3.d: Hạn quy mô tháng giai đoạn 2060-2079 46 Hình 3.3.e: Hạn quy mô tháng giai đoạn 2080-2099 46 Hình 3.4.a: Hạn quy mô tháng giai đoạn 1980-1999 48 Hình 3.4.b: Hạn quy mô tháng giai đoạn 2020-2039 49 Hình 3.4.c: Hạn quy mô tháng giai đoạn 2040-2059 49 Hình 3.4.d: Hạn quy mô tháng giai đoạn 2060-2079 50 Hình 3.4.e: Hạn quy mô tháng giai đoạn 2080-2099 50 Hình 3.5.a: Hạn quy mô 12 tháng giai đoạn 1980-1999 52 Hình 3.5.b: Hạn quy mô 12 tháng giai đoạn 2020-2039 53 Hình 3.5.c: Hạn quy mô 12 tháng giai đoạn 2040-2059 53 Hình 3.5.d: Hạn quy mô 12 tháng giai đoạn 2060-2079 54 Hình 3.5.e: Hạn quy mô 12 tháng giai đoạn 2080-2099 54 v MỞ ĐẦU Theo tổ chức Khí tượng giới WMO, hạn hán tượng tự nhiên coi thiên tai Nó gây thiệt hại to lớn đến môi trường sống người hủy hoại loài thực vật, động vật, làm giảm chất lượng không khí, nước, làm gia tăng nguy cháy rừng Hạn hán tác động đến hoạt động kinh tế xã hội giảm diện tích trồng, suất sản lượng trồng Hạn hán nguyên nhân gây đói nghèo thiếu lương thực khu vực mà tượng ảnh hưởng Thiên tai cách ―phòng chống‖ mà tránh giảm thiểu thiệt hại thiên tai gây Hơn nữa, tượng hạn hán ảnh hưởng đến nhiều nước giới, đặc biệt vùng khô hạn, bán khô hạn Ảnh hưởng hạn ngày nghiêm trọng hơn: với tần suất thời gian kéo dài đợt hạn tăng lên, mức độ hạn khắc nghiệt, phạm vi hạn mở rộng nên gây nhiều khó khăn cho người dân, nghiêm trọng tình trạng thiếu điện, thiếu nước diện rộng Tại Việt Nam, năm gần đây, tình trạng hạn hán ngày trở nên nghiêm trọng tượng El Nino tăng lên làm cho lượng mưa hơn, thêm vào tác động chặt phá rừng, đốt nương làm rẫy…của người dẫn đến hàng ngàn hecta hoa màu bị trắng, nhiều người dân sống cảnh đói nghèo Do đó, nghiên cứu tượng hạn hán vấn đề thu hút nhiều quan tâm nhà khoa học giới nước ta Việc nghiên cứu hạn hán giới nước từ số liệu quan trắc giúp cho nhà quản lý thiết lập khung chương trình quản lý nguồn nước thích hợp cho nông nghiệp nhu cầu nước thành phố Tuy nhiên xu nóng lên toàn cầu, biến đổi hạn hán phức tạp Do việc dự tính ngày khó khăn Chính vậy, việc xem xét biến đổi hạn hán tương lai Việt Nam có ý nghĩa, giúp cho phủ có kế hoạch khẩn cấp để ứng phó với tình trạng hạn hán từ ban đầu nhằm giảm thiểu tối đa thiệt hại mà gây Đứng trước thực tế đó, chọn đề tài nghiên cứu luận văn là: ― Nghiên cứu t c ộng Bi n i khí hậu n h n h n khu vực Nam Trung Bộ‖ Đề tài tập trung vào việc đánh giá mức độ, xu biến đổi hạn hán khứ tác động biến đổi khí hậu khu vực Nam Trung Bộ, ứng dụng sản phẩm mô hình PRECIS để đưa dự tính hạn hán thời kỳ tương lai khu vực Các kết nghiên cứu hỗ trợ đắc lực cho việc đưa cảnh báo hạn hán tương lai Nam Trung Bộ giúp nhà quản lý lập kế hoạch để xây dựng phát triển vùng Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo, luận văn bố cục chương Chương 1: Tổng quan hạn hán Chương giới thiệu cách tổng quát hạn hán, nguyên nhân, đặc trưng hạn hán kết nghiên cứu số tác giả giới Việt Nam Chương 2: Phương pháp nghiên cứu số liệu Chương trình bày phương pháp nghiên cứu luận văn, nguồn số liệu sử dụng luận văn Chương 3: Kết thảo luận Chương nêu kết luận văn đạt CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1 C c kh i niệm ặc trƣng h n h n 1.1.1 Các khái niệm hạn hán Theo Wilhite, 2000, hạn hán phần tự nhiên khí hậu bị nhầm lẫn kiện ngẫu nhiên Hạn hán khác khô hạn, khô hạn giới hạn vùng có lượng mưa thấp, đặc trưng thường xuyên khí hậu nơi Còn hạn hán coi có liên quan đến điều kiện trung bình thời kỳ dài cân lượng mưa bốc thoát (bốc + thoát hơi) khu vực cụ thể Hạn hán liên quan đến thời gian (chính vụ, trì hoãn bắt đầu mùa mưa, xuất đợt mưa có liên quan đến giai đoạn sinh trưởng vụ mùa) tính hiệu mùa mưa (cường độ mưa, số đợt mưa) Tuy nhiên, khái niệm mà chưa đề cập đến định nghĩa hoạt động hạn hán Do đó, có hai định nghĩa hạn hán: khái niệm hoạt động hạn hán Các định nghĩa hạn hán: Các định nghĩa hạn, đưa công thức, giúp người hiểu khái niệm hạn hán Vậy hạn hán khoảng thời gian thiếu hụt lượng mưa gây thiệt hại lớn đến mùa màng, dẫn đến giảm sản lượng trồng Định nghĩa quan trọng việc thiết lập sách hạn Mỗi loại định nghĩa hạn giúp cho người xác định bắt đầu, kết thúc mức độ khắc nghiệt đợt hạn Định nghĩa thường sử dụng để xác định trạng thái hạn với trạng thái trung bình thời kỳ dài, thường 30 năm Các loại hạn hán đề cập bên 1.1.2 Phân loại hạn Trong hệ thống phân loại hạn, nhìn chung hạn phân thành loại: hạn khí tượng, hạn thủy văn, hạn nông nghiệp hạn kinh tế xã hội (Singh M, 2006) Hạn khí tượng (Meteorological Drought): thường định nghĩa thiếu hụt lượng giáng thủy suốt khoảng thời gian Các ngưỡng chọn, (như 50 % lượng mưa chuẩn thời kì tháng), biến đổi theo nhu cầu ứng dụng người sử dụng địa phương Hạn nông nghiệp (Agricultural Drought): định nghĩa phổ biến thiếu hụt độ ẩm đất có giá trị phát triển trồng cỏ dại Mối quan hệ