Nghiên cứu xây dựng bản đồ phân vùng rủi ro do mưa lớn cho khu vực đồng bằng bắc bộ

Xin chân thành cảm ơn tới đề tài NCKH cấp Bộ “Nghiên cứu xây dựng hệ thống hỗ trợ cảnh báo, dự báo chi tiết các cấp độ rủi ro thiên tai khí tượng cho khu vực Đồng bằng Bắc Bộ” và các nhà

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

Cán bộ hướng dẫn: TS Võ Văn Hoà và TS Chu Thị Thu Hường

Cán bộ chấm phản biện 1: TS Bùi Minh Tăng

Cán bộ chấm phản biện 2: TS Hoàng Lưu Thu Thủy

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại:

HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

Ngày 12 tháng 01 năm 2019

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi; các số liệu, kết quả được trình bày trong luận văn là trung thực và chưa được ai công bố trong công trình nào khác

TÁC GIẢ LUẬN VĂN

(Ký và ghi rõ họ tên)

Đặng Đình Quân

LỜI CẢM ƠN

Luận văn thạc sĩ chuyên ngành Khí tượng – Khí hậu học “Nghiên cứu xây dựng bản đồ phân vùng rủi ro do mưa lớn cho khu vực đồng bằng Bắc Bộ” đã được hoàn thành trong tháng 7 năm 2018 Trong quá trình học tập, nghiên cứi và hoàn thành luận văn, tác giả đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ từ thầy cô, gia đình và bạn bè

Trước hết, tác giả xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến TS Võ Văn Hoà và TS Chu Thị Thu Hường đã trực tiếp hướng dẫn và giúp đỡ tác giả trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn này

Xin chân thành cảm ơn tới đề tài NCKH cấp Bộ “Nghiên cứu xây dựng hệ thống hỗ trợ cảnh báo, dự báo chi tiết các cấp độ rủi ro thiên tai khí tượng cho khu vực Đồng bằng Bắc Bộ” và các nhà nghiên cứu tham gia thực hiện đề tài đã tạo điều kiện giúp đỡ về số liệu, tài liệu, phương pháp luận cho tác giả trong quá trình hoàn thành luận văn

Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Khoa Khí tượng Thuỷ văn – Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội đã giảng dạy, truyền đạt kiến thức và tạo điều kiện và hướng dẫn tác giả trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn

Xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè và các thành viên trong lớp cao học CH2B.K đã luôn động viên, giúp đỡ tác giả và tạo mọi điều kiện trong quá trình học được tốt nhất và để tác giả có thể hoàn thành luận văn này

Xin trân trọng cảm ơn!

Đặng Đình Quân

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

MỤC LỤC

TÓM TẮT LUẬN VĂN 9

DANH MỤC CÁC BẢNG 10

DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ BIỂU ĐỒ 11

MỞ ĐẦU 13

Cơ sở khoa học 13

Tính thực tiễn của luận văn 14

Mục tiêu của luận văn 16

Các nội dung chính của luận văn 16

Bố cục của luận văn 16

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU 17

1.1 Một số khái niệm cơ bản 17

1.2 Đặc điểm khu vực nghiên cứu 20

1.2.1 Điều kiện tự nhiên 20

1.2.2 Đặc điểm khí hậu 21

1.2.3 Đặc trưng mưa khu vực đồng bằng Bắc Bộ 23

1.2.4 Điều kiện kinh tế xã hội 27

1.3 Tổng quan các phương pháp nghiên cứu 27

1.3.1 Các phương pháp tính toán tần suất 27

1.3.2 Các phương pháp đánh giá rủi ro thiên tai 30

1.4 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 34

1.4.1 Tình hình nghiên cứu ngoài nước 34

1.4.2 Tình hình nghiên cứu trong nước 39

CHƯƠNG 2 MÔ TẢ SỐ LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 43

2.1 Đặt vấn đề 43

2.2 Phương pháp nghiên cứu 44

2.2.1 Chỉ số đánh giá mưa lớn 44

2.2.2 Phương pháp xây dựng bản đồ phân vùng rủi ro do mưa lớn 45

2.3 Mô tả số liệu 55

CHƯƠNG 3 MỘT SỐ KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC 57

3.1 Đánh giá về hiện tượng mưa lớn trong vài thập kỉ gần đây trên khu vực đồng bằng Bắc Bộ 57

3.2 Xây dựng bản đồ phân vùng rủi ro do mưa lớn cho khu vực đồng bằng Bắc Bộ 60

3.2.1 Xây dựng bản đồ tần suất mưa lớn cho khu vực đồng bằng Bắc Bộ 60

3.2.2 Xây dựng bản đồ cấp độ rủi ro do mưa lớn cho khu vực đồng bằng Bắc Bộ 68

KẾT LUẬN 78

MỘT SỐ KIẾN NGHỊ 80

TÀI LIỆU THAM KHẢO 81 PHỤ LỤC 1 Error! Bookmark not defined PHỤ LỤC 2 Error! Bookmark not defined

TÓM TẮT LUẬN VĂN

Họ và tên học viên: Đặng Đình Quân

Cán bộ hướng dẫn: TS Võ Văn Hoà và TS Chu Thị Thu Hường

Tên đề tài: Nghiên cứu xây dựng bản đồ phân vùng rủi ro do mưa lớn cho khu vực đồng bằng Bắc Bộ

Tóm tắt:

Luận văn đã tổng quan được tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước về bài toán xây dựng bản đồ rui ro liên quan đến mưa lớn Trên cơ sở đó, đưa ra các luận giải về sự cần thiết, mục tiêu và các luận điểm khoa học của luận văn Luận văn đã nghiên cứu và chỉ ra đặc điểm mưa lớn ở khu vực đồng bằng Bắc Bộ trong vài thập

kỷ gần đây; nghiên cứu và ứng dụng phương pháp ma trận rủi ro để xây dựng bản

đồ phân vùng rủi ro do mưa lớn trên khu vực đồng bằng Bắc Bộ Các kết quả phân vùng rủi ro do mưa lớn đã tính toán dựa trên các yếu tố như diện ảnh hưởng, cường

độ mưa, thời gian kéo dài, mức độ phơi bày, tính dễ bị tổn thương của một số thành phần kinh tế - xã hội Luận văn đã xây dựng bản đồ phân vùng rủi ro do mưa lớn chi tiết hóa được đến cấp huyện thuộc các tỉnh trên khu vực đồng bằng Bắc Bộ Tuy nhiên, kết quả nghiên cứu còn phụ thuộc nhiều vào yếu tố chủ quan do việc tính toán các nhân tố mức độ phơi bày và tính dễ bị tổn thương (dựa vào kết quả điều tra khảo sát)

Bảng P 1 Thống kê các đợt mưa lớn có lượng > 50mm/ngày trên khu vực đồng

bằng Bắc Bộ trong giai đoạn 1971 - 2015 Error! Bookmark not defined

Bảng P 2 Kết quả tính toán phân vùng hiểm hoạ do hiện tượng mưa lớn cho khu

vực đồng bằng Bắc Bộ chi tiết đến cấp huyện Error! Bookmark not defined

Bảng P 3 Kết quả tính toán phân vùng mức độ phơi bày trên hiểm hoạ cho khu vực

đồng bằng Bắc Bộ chi tiết đến cấp huyện Error! Bookmark not defined

Bảng P 4 Kết quả tính toán phân vùng tính dễ bị tổn thương do hiện tượng mưa

lớn cho khu vực đồng bằng Bắc Bộ chi tiết đến cấp huyệnError! Bookmark not defined

Bảng P 5 Kết quả tính toán phân vùng rủi ro do hiện tượng mưa lớn cho khu vực

đồng bằng Bắc Bộ chi tiết đến cấp huyện Error! Bookmark not defined

DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ BIỂU ĐỒ

Hình 1 1: Bản đồ khu vực đồng bằng Bắc Bộ 21

Hình 1 2: Mô tả phương pháp đánh giá định lượng rủi ro 31

Hình 1 3: Mô tả phương pháp phân tích cây sự kiện 31

Hình 1 4: Mô tả phương pháp tiếp cận ma trận rủi ro 32

Hình 1 5: Mô tả phương pháp tiếp cận dựa trên chỉ thị 33

Hình 1 6: Các hiện tượng và thời tiết bất thường đáng lưu ý tại Mỹ trong năm 2017 35 Hình 1 7: Cảnh báo hiện tượng thời tiết nguy hiểm từ 3 - 7 ngày tại Mỹ 36

Hình 1 8: Bản đồ xu hướng lượng mưa ngày lớn nhất từ năm 1970 - 2016 tại Úc 37

Hình 1 9: Bản đồ phân vùng rủi ro do sự thay đổi lượng mưa tại Philippines 38

Hình 1 10: Bản đồ phân vùng rủi ro từ các mối nguy hiểm tự nhiên đối với Pakistan theo cấp huyện 39

Hình 3 1: Biểu đồ tỉ lệ các ngày mưa theo lượng mưa tăng dần tại các trạm trên khu vực đồng bằng Bắc Bộ 58

Hình 3 2: Tần suất xảy ra mưa với lượng > 50 mm/24 giờ với từng tháng tại các trạm trên khu vực đồng bằng Bắc Bộ (đơn vị: %) 59

Hình 3 3: Đường tần suất lượng mưa lớn nhất tại trạm Láng (Hà Nội) 61

Hình 3 4: Bản đồ tần suất lượng mưa max 1 ngày trên khu vực đồng bằng Bắc Bộ 65

Hình 3 5: Bản đồ tần suất lượng mưa max 3 ngày trên khu vực đồng bằng Bắc Bộ 66

Hình 3 6: Bản đồ tần suất lượng mưa max 5 ngày trên khu vực đồng bằng Bắc Bộ 67

Hình 3 7: Bản đồ phân vùng cấp độ hiểm hoạ do mưa lớn trên khu vực đồng bằng Bắc

Hình 3 10: Bản đồ phân vùng rủi ro do mưa lớn trên khu vực đồng bằng Bắc Bộ 75

Hình P 1: Đường tần suất lượng mưa lớn nhất tại trạm Sơn Tây (Hà Nội) Error!

Bookmark not defined.

Hình P 2: Đường tần suất lượng mưa lớn nhất tại trạm Hưng Yên (Hưng Yên) Error!

Bookmark not defined.

Hình P 3: Đường tần suất lượng mưa lớn nhất tại trạm Phủ Lý (Hà Nam) Error!

Bookmark not defined.

Hình P 4: Đường tần suất lượng mưa lớn nhất tại trạm Thái Bình (Thái Bình) Error!

Bookmark not defined.

Hình P 5: Đường tần suất lượng mưa lớn nhất tại trạm Nam Định (Nam Định) Error!

Bookmark not defined.

Hình P 6: Đường tần suất lượng mưa lớn nhất tại trạm Ninh Bình (Ninh Bình) Error!

Bookmark not defined.

Hình P 7: Đường tần suất lượng mưa lớn nhất tại trạm Nho Quan (Ninh Bình) Error!

Bookmark not defined.

Trong khuôn khổ dự án nâng cao năng lực thể chế và quản lý rủi ro thiên tai tại Việt Nam, đặc biệt là các rủi ro liên quan đến biến đổi khí hậu vào năm 2011 và được tài trợ bởi Chương trình phát triển Liên Hợp Quốc kết hợp với Bộ Nông nghiệp và phát triển nông thôn, Trung tâm Phòng tránh và giảm nhẹ thiên tai (DMC) đã nghiên cứu và xây dựng tài liệu kĩ thuật về quản lý rủi ro thiên tai, trong

đó đã đưa ra định nghĩa về thiên tai và rủi ro thiên tai như sau:

+ Thiên tai là “sự gián đoạn các hoạt động kinh tế, xã hội gây tổn thất về người, tài sản, môi trường và điều kiện sống so các hiểm họa tự nhiên gây ra” Hay có thể hiểu đơn giản hơn là nếu hiểm họa gây nên những ảnh hưởng nghiêm trọng đến cộng đồng, đồng thời có phạm vi ảnh hưởng nghiêm trọng, gây thiệt hại và gián đoạn cuộc sống của một cộng đồng thì lúc đó thiên tai sẽ xảy ra [1]

+ Rủi ro thiên tai là “thiệt hại do thiên tai có thể gây ra về người, tài sản, môi trường sống, các hoạt động kinh tế, xã hội tại một số cộng đồng trong một khoảng thời gian nhất định” Rủi ro thiên tai nhằm nói đến khả năng xảy ra thiên tai và phản ánh thiên tai như là những điều kiện rủi ro trong hiện tại [1]

Theo Luật Phòng, Chống thiên tai, mưa lớn cũng được coi là một dạng thiên tai; rủi ro thiên tai mà mưa lớn gây ra nhiều thiệt hại về người và của cải trên phạm

vi cả nước, trong đó có khu vực đồng bằng Bắc Bộ Vì vậy, công tác phòng, chống mưa lớn có ý nghĩa cực kì quan trọng trong sự phát triển kinh tế - xã hội trên khu vực, nơi tập trung nhiều hoạt động sản xuất nông nghiệp, nuôi trồng thủy hải sản,

du lịch, dịch vụ,… những ngành chịu tác động mạnh và chịu thiệt hại nặng nề bởi hiện tượng mưa lớn

Tại kì họp thứ 5 Quốc hội khóa XIII, nước Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam đã thông qua Luật Phòng, Chống thiên tai (Luật số 33/2013/QH13) và có hiệu lực từ ngày 01 tháng 05 năm 2014 đã nêu rõ: “Bản tin dự báo, cảnh báo thiên tai về khí tượng, thủy văn, hải văn phải bảo đảm thông tin về loại thiên tai, cường độ, cấp

độ rủi ro thiên tai, vị trí, tọa độ hiện tại và dự báo diễn biến” Do vậy, ngoài bản tin

dự báo về hiện tượng mưa lớn cần phải cung cấp thêm về cấp độ rủi ro mà thiên tai này mang lại [2]

Để triển khai Luật Phòng, Chống thiên tai, Thủ tướng Chính phủ đã ra quyết định số 44/2014/QĐ – TTg quy định chi tiết về các cấp rủi ro thiên tai, trong đó có thiên tai do mưa lớn Tuy nhiên, Quyết định này còn mang tính vĩ mô và chưa cụ thể hóa được chi tiết cho cấp tỉnh và nhỏ hơn Để cụ thể hóa được cấp độ rủi ro thiên tai do mưa lớn gây ra chi tiết cho cấp tỉnh, hoặc nhỏ hơn, cần thiết phải có nghiên cứu để chi tiết hoá các cấp độ rủi ro thiên tai [3]

Luận văn hướng tới xây dựng bản đồ phân vùng rủi ro thiên tai cho hiện tượng mưa lớn để cung cấp cơ sở khoa học một cách chi tiết hóa cấp đội rủi ro, cũng như xác định được mức độ hiểm họa mà thiên tai mưa lớn gây ra trong tương lai

 Tính thực tiễn của luận văn

Theo Luật Phòng, Chống thiên tai (Luật số 33/2013/QH13) đã quy định rõ các

đơn vị Khí tượng Thủy văn cần có trách nhiệm như sau: “Tổ chức quan trắc, thu thập và xử lý thông tin, xác định, đánh giá rủi ro thiên tai, phân vùng rủi ro thiên tai, theo dõi, giám sát thiên tai; thực hiện dự báo, cảnh báo, cung cấp kịp thời chính xác thông tin về thiên tai liên quan đến khí tượng, thủy văn, hải văn cho Ban chỉ

đạo TW …”, “Tổ chức nghiên cứu, ứng dụng tiến bộ KH&CN; HTQT trong việc dự báo, cảnh báo thiên tai, chi tiết hóa cấp độ rủi ro thiên tai” và “Pháp lệnh phòng, chống lụt, bão năm 1993; Pháp lệnh sửa đổi, bổ sung một số điều của Pháp lệnh phòng, chống lụt, bão năm 2000 hết hiệu lực kể từ ngày Luật này có hiệu lực” [2]

Trên thế giới, tại nhiều cơ quan khí tượng lớn trên thế giới như Mỹ, Nhật Bản,

Úc, Hàn Quốc, … thì việc dự báo các cấp độ rủi ro thiên tai đã được thực hiện từ nhiều năm nay Bên cạnh các thông tin cảnh báo và dự báo thiên tai, các cơ quan khí tượng trên đều cung cấp thông tin về tần xuất thiên tai xảy ra, mức độ tổn thương về con người và kinh tế - xã hội, năng lực phòng chống cũng như nguy cơ rủi ro tại địa phương chịu ảnh hưởng trực tiếp cũng như gián tiếp thiên tai ấy Các thông tin trên thường được số hóa dưới dạng các bản đồ

Tại Việt Nam, Chương trình phát triển Liên Hợp Quốc, kết hợp với Bộ Nông nghiêp và Phát triển Nông thôn, cùng Trung tâm phòng tránh và giảm nhẹ thiên tai (DMC) đã đưa ra tài liệu kỹ thuật quản lý rủi ro thiên tai và thích ứng với biến đổi khí hậu, trong khuôn khổ Dự án nâng cao năng lực thể chế về quản lý rủi ro thiên tai tại Việt Nam, đặc biệt các rủi ro liên quan đến biến đổi khí hậu đã nêu rằng: đánh giá rủi ro thiên tai là lập bản đồ rủi ro thiên tai liên quan và bao gồm đánh giá được các đặc tính của hiểm họa mà thiên tai đó gây ra như vị trí, cường độ, tần xuất và xác suất xảy ra; đồng thời phân tích các yếu tố dễ bị tổn thương về các mặt của kinh

tế - xã hội và môi trường tại địa phương chịu ảnh hưởng thiên tai đó và các phương tiện lân cận [1] Ngoài ra, cũng có đề tài nghiên cứu cấp Bộ, cấp Nhà nước nghiên cứu xây dựng về bản đồ phân vùng tai biến môi trường tự nhiên lãnh thổ Việt Nam như của GS.TS Nguyễn Trọng Yêm

Trên thực tế, theo số liệu quan trắc trong giai đoạn 1961 – 2015, lượng mưa có

xu hướng giảm ở hầu hết các trạm thuộc khu vực đồng bằng Bắc Bộ Tuy nhiên, hiện tượng mưa lớn dị thường lại xảy ra nhiều hơn Mưa lớn thường xảy ra bất thường hơn cả về thời gian, địa điểm, cũng như tần suất và cường độ Ví dụ, lượng mưa lớn kỷ lục năm 2008 ở Hà Nội và các tỉnh lân cận, có lượng mưa quan trắc

được từ 19h ngày 30/10/2008 đến 01 giờ ngày 01/11/2008 lên tới 408mm Đợt mưa kéo dài trong 4 ngày (từ ngày 31/10/2008 đến ngày 3/11/2008), lượngng mưa phổ biến trong khoảng 300 – 500mm, một số nơi cao hơn như tại trạm Hà Đông (Hà Nội): 850mm Đặc biệt, lượng mưa ngày ở nhiều nơi trong khu vực đồng bằng Bắc

Bộ đã đạt kỷ lục mới như trạm Hà Đông (Hà Nội): 514mm (ngày 31/10), trạm Láng (Hà Nội): 597mm, trạm Nam Định (Nam Định): 559mm,… Đây cũng có thể coi là đợt mưa lớn bất thường tại khu vực vào thời kì cuối tháng 10 và đầu tháng 11 [4] [5]

Với những nghiên cứu trên thế giới và trong nước, do đó có đủ cơ sở thực tiễn

để áp dụng cho hiện tượng mưa lớn Vì vậy, “Nghiên cứu xây dựng bản đồ phân vùng rủi ro do mƣa lớn cho khu vực đồng bằng Bắc Bộ” một cách khoa học

phục vụ phát triển bền vững là việc làm hết sức cần thiết và có tính thực tiễn cao

 Mục tiêu của luận văn

- Đánh giá được tần suất, nguyên nhân và tính chất hoạt động của hiện tượng mưa lớn trong vài thập kỷ gần đây trên khu vực đồng bằng Bắc Bộ

- Lựa chọn được phương pháp xây dựng bản đồ phân vùng rủi ro do mưa lớn chi tiết đến cấp tỉnh và phù hợp cho khu vực đồng bằng Bắc Bộ dựa trên việc kết hợp số liệu quan trắc bề mặt và số liệu ước lượng mưa từ vệ tinh

 Các nội dung chính của luận văn

- Đánh giá về hiện tượng mưa lớn trong vài thập kỷ gần đây trên khu vực đồng bằng Bắc Bộ

- Xây dựng bản đồ phân vùng rủi ro do mưa lớn cho khu vực đồng bằng Bắc

Bộ

 Bố cục của luận văn

- Chương 1 Tổng quan tình hình nghiên cứu

- Chương 2 Mô tả số liệu và phương pháp nghiên cứu

- Chương 3 Một số kết quả đạt được

- Kết luận

- Một số kiến nghị

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU

1.1 Một số khái niệm cơ bản

Theo Trung tâm Phòng tránh và giảm nhẹ thiên tai (DMC) [1], một số khái niệm liên quan đến thiên tai được định nghĩa như sau:

- Thiên tai là hiện tượng tự nhiên bất thường có thể gây thiệt hại về người, tài sản, môi trường, điều kiện sống và hoạt động kinh tế - xã hội

- Rủi ro thiên tai: là thiệt hại mà thiên tai về người, tài sản, môi trường, điều kiện sống và hoạt động kinh tế - xã hội

- Cấp độ rủi ro thiên tai: là sự phân định mức độ thiệt hại do thiên tai gây ra về người, tài sản, môi trường, điều kiện sống và hoạt động kinh tế - xã hội

- Tình trạng dễ bị tổn thương: là những đặc điểm và hoàn cảnh của một cộng đồng, môi trường hoặc tài sản dễ bị ảnh hưởng của các tác động bất lợi từ thiên tai

- Năng lực phòng chống thiên tai: là tổng hợp các nguồn lực, điểm mạnh, các điều kiện và đặc tính sẵn có trong cộng đồng, tổ chức và xã hội có thể được sử dụng để đạt được mục tiêu đề ra

Mưa lớn hay mưa vừa mưa to diện rộng là quá trình mưa xảy ra mang tính hệ thống trên một hay nhiều khu vực Mưa lớn diện rộng có thể xảy ra một hay nhiều ngày, một hay nhiều trận mưa và không phân biệt được dạng mưa Căn cứ vào lượng mưa thực tế đo được 24h tại các trạm quan trắc khí tượng bề mặt, trạm do mưa trong mạng lưới quan trắc khí tượng thủy văn (KTTV) mà phân định các cấp mưa khác nhau Theo quy chế báo áp thấp nhiệt đới, bão, lũ của Trung tâm KTTV Quốc Gia Mưa lớn được chia làm 3 cấp:

- Mưa vừa: Lượng mưa đo được từ 15-50mm/24h

- Mưa to: Lượng mưa đo được từ 51-100mm/24h

- Mưa rất to: Lượng mưa đo được > 100mm/24h

Nguồn gốc của mưa lớn ở nước ta đa phần đến từ bão và áp thấp nhiệt đới, dải hội tụ nhiệt đới, đường đứt, … Đặc biệt nguy hiểm khi có sự kết hợp giữa các hình thế trên với nhau hoặc kết hợp với địa hình và gây ra mưa lớn kéo dài trên diện rộng

Hệ quả mà thiên tai mưa lớn gây ra thường là lũ lụt, lũ quét, ngập lụt và sạt lở đất, ảnh hưởng rất lớn đến đời sống của nhân dân, cũng như kinh tế, xã hội tại địa phương chịu ảnh hưởng bởi hiện tượng này

Từ ngày 15 tháng 8 năm 2015, Thủ tướng Chính phủ đã ban hành Quyết định

số 44/2014/QĐ-TTg Quy định chi tiết về cấp độ rủi ro thiên tai Trong Quyết định này, cấp độ rủi ro thiên tai do mưa lớn có 3 cấp, với cấp thấp nhất là cấp 1 và cấp cao nhất là cấp 3 và được áp dụng cho tùy từng khu vực khác nhau và trường hợp

cụ thể khác nhau, được thể hiện trong bảng 1 dưới đây

Bảng 1 1 Quy định các cấp độ rủi ro thiên tai do mưa lớn trong Quyết định số

44/2014/QĐ-TTg Lượng mưa trong

24h Thời gian kéo dài Cấp độ rủi ro thiên tai

có thể có những tác động tiêu cực đến cộng đồng, hoạt động kinh tế - xã hội,… cho từng địa phương khác nhau và với các mức độ khác nhau Như khi có ảnh hưởng trược tiếp bởi bão, thường kèm theo dông, tố, lốc, gió mạnh, mưa lớn,… Mỗi thiên tai trên đều đi kèm với nhau, diễn ra đồng thời, nhưng mỗi thiên tai này lại có các cấp độ rủi ro riêng Do đó không thể đưa ra được cấp độ rủi ro cho từng địa phương

khi có nhiều thiên tai xảy ra cùng một lúc Hiện nay, các đơn vị dự báo thường lấy cấp độ rủi ro cao nhất có thể; nhưng cách làm này đôi khi không hợp lý và chưa tính đến các yếu tố kinh tế - xã hội

Quyết định số 44/2014/QĐ-TTg được áp dụng cho từng khu vực Do đó, khi

có thiên tai xảy ra, Đài Khí tượng Thuỷ văn khu vực chỉ có thể nêu được cảnh báo thiên tai cho các vùng trong khu vực của mình, hay hầu hết tất cả các tỉnh trong khu vực sẽ có cùng một cấp độ rủi ro mà không thể chi tiết hoá cấp độ rủi ro thiên tai cho từng tỉnh trực thuộc trong Đài Khí tượng Thuỷ văn khu vực đó, hay chi tiết hơn nữa là cho đến từng huyện Để giải quyết vấn đề này, đòi hỏi các bản tin dự báo thiên tai cũng phải đưa được thông tin chi tiết cho đến từng huyện Các bản tin dự báo bắt buộc phải chi tiết hoá và định lượng hoá Mức độ chi tiết hoá của bản tin dự báo càng cao thì khả năng chi tiết hoá cấp độ rủi ro càng cao

Bên cạnh đó, việc thiếu cơ sở khoa học để hỗ trợ đưa ra quyết định về cấp độ rủi ro như thông tin tần suất xảy ra thiên tai (không gian và thời gian), bản chất của thiên tai (gồm: nguồn gốc, tính chất, xu hướng, mức độ nguy hiểm,…), mức độ rủi

ro thiên tai (độ phơi nhiễm của các yếu tố bị ảnh hưởng, khả năng chống chịu, mức

độ dễ bị tổn thương,…), khả năng phòng/chống thiên tai,…sẽ dẫn đến việc đưa ra quyết định cấp độ rủi ro thường mang tính chủ quan Ví dụ như khi có một cơn bão ảnh hưởng trực tiếp đến khu vực đồng bằng Bắc Bộ, việc chi tiết hoá các cấp độ rủi

ro do tác động của cơn bão và các hiện tượng khí tượng kèm theo như mưa lớn, tố, lốc, gió mạnh,… cho từng tỉnh, từng huyện là rất khó khăn nếu áp dụng theo Quyết định số 44/2014/QĐ-TTg Mặt khác, nếu chỉ xét về khí tượng học, khi một cơn bão

đổ bộ vào khu vực trọng điểm về kinh tế hoặc khu vực đông dân cư thì cấp độ rủi ro thiên tai sẽ phải cao hơn khi một cơn bão đổ bộ vào khu vực không có dân cư hoặc không có hoạt động kinh tế nào Điều này chứng minh rằng cần thiết phải sử dụng thêm các thông tin về kinh tế - xã hội trong việc xác định cấp độ rủi ro thiên tai bên cạnh thông tin dự báo về thiên tai đang xét

Để triển khai tốt Quyết định số 44/2014/QĐ-TTg của Thủ tướng chính phủ, nhất là việc chi tiết hoá các cấp độ rủi ro thiên tai ở địa phương, cần các điều kiện sau: Chi tiết hoá và định lượng hoá các bản tin dự báo theo đúng quy định và Xây dựng được cơ sở dữ liệu về tần suất xảy ra thiên tai, bản chất thiên tai, mức độ rủi

ro thiên tai, khả năng phòng/chống thiên tai,… Đây là hai điều kiện cần và đủ để chi tiết hoá cấp độ rủi ro thiên tai ở địa phương

1.2 Đặc điểm khu vực nghiên cứu

1.2.1 Điều kiện tự nhiên

a) Vị trí địa lý

Đồng bằng Bắc Bộ nằm ở phía nam miền Bắc, phía Bắc giáp với khu vực Đông Bắc, phía Tây Bắc giáp với Việt Bắc, phía Nam giáp với khu vực Tây Bắc và khu vực Bắc Trung Bộ; là khu vực rộng lớn, có địa hình thấp và khá bằng phẳng, có

độ nghiêng theo hướng Tây Bắc - Đông Nam, nằm quanh khu vực hạ lưu sông Hồng và sông Thái Bình Khu vực bao gồm các tỉnh: Hà Nội, Hà Nam, Hải Dương, Hưng Yên, Nam Định, Ninh Bình và Thái Bình Toàn khu vực có tổng diện tích là 11.383,1 km2, với dân số là 14.885.000 người (theo Tổng cục Thống kê 2011)

Vùng đồng bằng và ven biển có địa hình tương đối bằng phẳng, nhưng địa hình lại có sự chia cắt khá phức tạp, điển hình là sự chênh lệch về độ cao giữa khu vực trung tâm vùng và khu vực ven biển Vùng Châu thổ sông Hồng có diện tích không rộng, nhưng lại có nhiều sông ngòi và chảy theo nhiều hướng khác nhau, do

đó đây là khu vực có hệ thống đê điều dày đặc và có từ lâu đời nên đã chia tài nguyên đata đai thành rất nhiều ô lớn, nhỏ, những con đê, đập trở thành ranh giới giữa các ô với sông.Hằng năm, các dải đất ven sông ngày càng được bồi đắp và nâng cao dần, lòng sông lắng đọng phù sa khiến mực nước sông dâng cao vào mỗi mùa mưa và tràn ngập vào vùng đất thấp trong đê, ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống người dân

Khác với vùng đồng bằng, vùng ven biển lại được hình thành tương đối bằng phẳng với cốt đất thấp; do đó, mối đe doạ bởi lũ của các con sông cũng giảm đi, nhưng lại chịu ảnh hưởng của thuỷ triều tràn vào với mức độ không lớn và trên diện tích hẹp

Nhìn chung, điều kiện địa hình khu vực đồng bằng Bắc Bộ cơ bản thận lợi cho việc khai thác và sử dụng triệt để quỹ đất đại, xây dựng cơ sở hạ tầng, bố trí dân cư, phát triển sản xuất và chuyển đổi cơ cấu cây trồng, vật nuôi trên địa bản của khu vực Tuy nhiên, vẫn có một số vùng có địa hình hạn chế nhưng không lớn và mang tính cục bộ địa phương

Hình 1 1: Bản đồ khu vực đồng bằng Bắc Bộ

1.2.2 Đặc điểm khí hậu

Về khí hậu, khu vực đồng bằng Bắc Bộ là tiêu biểu cho khí hậu miền bắc nước

ta, với đặc điểm khí hậu có mùa đông lạnh (hơn nhiều so với các khu vực khác có cùng vĩ tuyến) với nửa đầu mùa đông tương đối lạnh khô, nửa cuối mùa đông nồm

ẩm; mùa hè thì ẩm ướt mưa nhiều, khí hậu có nhiều biến động mạnh Do có địa hình thấp và tương đối bằng phẳng của một vùng đồng bằng nhưng khí hậu đồng bằng Bắc Bộ vẫn biểu hiện mốt số nét riêng sp với các vùng miền khác

Do chênh lệch độ cao của địa hình với mực biển không nhiều, vì vậy, nền nhiệt khu vực đồng bằng Bắc Bộ tương đối đồng đều, cao hơn hẳn so với vùng núi Nhiệt độ trung bình năm trên toàn khu vực có thể đạt 23,1 – 23,5 oC, cao hơn so với vùng núi cao trung bình 400 – 500m là 1,5 – 2,5oC, với vùng núi cao tờ 1000 – 1200m thì cao hơn 5 – 6o

C Tổng nhiệt hằng năm đạt được từ 8500 – 8600oC

So với mùa hạ, nhiệt độ trung bình chệnh lệch giữa tháng nóng nhất và tháng lạnh nhất có thể lên tới 12oC Tuy nhiên, nhiệt độ trung bình của tháng lạnh nhất cũng chỉ dao động trong khoảng 15,5 – 16,3o

C, nhiệt độ thấp nhất tuyệt đối nằm trong khoảng 3 – 4oC Trên toàn khu vực, trừ khu vực trung du giáp miền núi, thì khả năng có sương muối là rất hãn hữu

Thời tiết nồm ẩm và mưa phùn là hiện tượng điển hình của khu vực đồng bằng Bắc Bộ vào nửa cuối mùa đông do có vị trí giáp biển Hằng năm có khoảng 30 – 40 ngày mưa phùn, tập trung chủ yếu vào tháng 2 và tháng 3, độ ẩm trung bình luôn trên 80%

Vào mùa hạ, do nhận được lượng ẩm từ gió mùa tây nam thổi qua vịnh Bắc

Bộ vào đất liền theo hướng Đông Nam, vì vậy mà mùa hạ ở khu vực đồng bằng Bắc

Bộ có phần dịu bớt nóng hơn so với mùa hạ ở khu vực Trung Bộ Tuy nhiên, khi áp thấp Bắc Bộ phát triển mạnh và khơi sâu xuống, hình thành gió tây khô nóng, có thể cho một số nơi trên khu vực có nhiệt độ tối cao đạt trên 40oC Hình thế thời tiết này kéo dài từ 5 – 10 ngày trên khu vực đồng bằng Bắc Bộ, nhưng trên khu vực Trung

Bộ lại có thể kéo dài 20 – 30 ngày trong cả mùa nóng

Cũng giống như các khu vực có dải ven biển khác của Bắc Bộ, đồng bằng Bắc

Bộ cũng chịu ảnh hưởng trực tiếp của bão và áp thấp nhiệt đới Từ tháng VII đến tháng X là thời kì nhiều bão nhất trong năm, trong đó tháng VII là tháng có bão nhiều nhất Tốc độ gió bão tại vùng ven biển có thể đạt đến 40 – 50 m/s, tại đất liền

có thể lên đến 30 – 35 m/s Lượng mưa có thể đạt 200 – 300mm/ngày, hay 400 – 500mm/đợt Trung bình, riêng bão và áp thấp nhiệt đới đã chiếm 25 – 30% tổng lượng mưa mùa hạ

Nhìn chung, khí hậu khu vực đồng bằng Bắc Bộ không có sự phân hoá quá đáng kể giữa nơi này và nơi khác, nhất là về nhiệt độ Đồng thời đây cũng là nơi có

mạng lưới các trạm khí tượng và các trạm thuỷ văn dày đặc và trải đều trên toàn khu vực

Tóm lại, khu vực đồng bằng Bắc Bộ có khí hậu tập trung những nét điển hình của tiểu khí hậu nhiệt đới gió mùa, đặc biệt có mùa đông lạnh, cuối mùa đông thường rất ẩm ướt với hiện tượng mưa phùn đặc sắc; có mùa hạ nóng và mưa nhiều;

sự chênh lệch nhiệt độ giữa các mùa và các tháng trong năm tương đối lớn; tổng số giờ nắng trong năm tương đối cao; độ ẩm không khí trung bình rất cao; là điều kiện thuận lợi cho cây trồng, vậy nuôi sinh trưởng và phát triển quanh năm Tuy nhiên,

do sự phân bố không đồng đều trong năm nên gây một phần trở ngại đến đời sống

và sản xuất cho con người nơi đây Nhìn chung, đây là vùng khí hậu điều hoà, không xảy ra nhiệt độ quá thấp trong mùa đông như khu vực miền núi, hay không

có thời tiết khô nóng như khu vực miền trung

1.2.3 Đặc trưng mưa khu vực đồng bằng Bắc Bộ

Đồng bằng Bắc Bộ có lượng mưa phân bố khá đồng đều trên đại bộ phận khu vực, với lượng mưa trung bình năm vào khoảng 1610 – 1900mm Tổng số ngày mưa năm trong khoảng 130 – 140 ngày Mùa mưa kéo dài từ tháng V đến tháng X

và tập trung tới 85% lượng mưa toàn năm Lượng mưa tăng dần từ đầu mùa đến giữa mùa, đạt cực đại vào tháng VIII, với lượng mưa trung bình trong tháng này khoảng 300 – 350 mm trong 16 – 18 ngày mưa Lượng mưa cực đại trong 24h có thể lên đến 300 – 400 mm ở đồng bằng và 400 – 500 mm ở ven biển Những năm mưa nhiều nhất có lượng có thể trên 2500 mm, còn những năm ít mưa nhất có lượng có thể dưới 1000 mm

Trong các tháng VI, tháng VII và tháng IX, tổng số ngày mưa tử 12 – 15 ngày, với lượng mưa trung bình khoảng 250 – 300mm Trung bình, trong cả mùa mưa có khoảng 5 – 7 ngày có lượng mưa từ 50mm trở lên, trong đó với lượng trên 100mm thì có từ 1 – 2 ngày

Lượng mưa cực đại trong 24 giờ ở những tháng này có thể lên đến 400 – 500mm ở vùng ven biển, còn trong vùng đồng bằng và trung du thì có thể lên đến

300 – 400mm Tuy nhiên, vẫn có những trường hợp vượt những giá trị này Đa số, những trường hợp mưa lớn nhất này thường xảy ra khi chịu ảnh hưởng bởi bão và

áp thấp nhiệt đới

Các tháng còn lại, từ tháng XI đến tháng IV là các tháng mưa ít Những tháng đầu đông mưa ít nhất; trung bình mỗi tháng có khoảng 6 – 8 ngày mưa nhỏ Nhưng

có những năm có 15 – 20 ngày không có mưa Tháng I là tháng có lượng mưa ít nhất trong năm, với 5 – 7 ngày mưa và tổng lượng mưa trong khoảng 15 – 20mm Những tháng cuối đông có lượng mưa tăng không nhiều so với những tháng đầu đông, trung bình khoảng 20 – 40mm/tháng, nhưng số ngày mưa lăng lên rõ rệt với 10 – 15 ngày/tháng, chưa kể có những ngày có mưa phùn không quan trắc được lượng mưa

Chênh lệch lượng mưa giữa năm cực đại và cực tiểu trên 1500mm Những năm nhiều mưa nhất có lượng vượt qua 2500mm, nhưng những năm ít mưa nhất thì lượng mưa đo được lại không quá 1000mm

Những tháng mùa mưa có lượng mưa trung bình trong khoảng 250 – 350mm/tháng, lượng mưa tháng nhiều nhất có thể trên 500 – 800mm, lượng mưa tháng ít nhất không quá 40 – 50mm, ít hơn 10 – 15 lần lượng mưa tháng cực đại Những tháng trong mùa ít mưa có lượng trung bình khoảng 20 – 40mm/tháng, năm mưa nhiều thì có lượng xấu xỉ 100mm, còn những năm mưa ít thì chỉ có lượng

3 – 5mm, đôi khi không có mưa

Nguyên nhân gây mưa lớn ở khu vực đồng bằng Bắc Bộ thường do: bão và áp thấp nhệt đới, bão kết hợp với không khí lạnh và xoáy thấp tồn tại trên khu vực vịnh Bắc Bộ, dải hội tụ nhiệt đới (ITCZ), áp thấp nóng phía tây bị nén bởi áp cao phía bắc phát triển hết hợp với sự xâm lấn của áp thấp trên khu vực vịnh Bắc Bộ và áp cao Thái Bình Dương, đường đứt kết hợp với rãnh áp thấp nóng phía tây bị nén và xoáy thuận tầng cao

Hình thế thời tiết gây mưa lớn chủ yếu cho khu vực đồng bằng Bắc Bộ là do bão và áp thấp nhiệt đới Thời kì hoạt động thịnh hành của bão và áp thấp nhiệt đới trên khu vực là từ tháng 7 đến tháng 10, trong đó tháng 8 là tháng có nhiều bão nhất, gây gió mạnh và mưa lớn Mưa do bão và áp thấp nhiệt đới thường kéo dài từ

2 – 4 ngày với lượng mưa tập trung chủ yếu trong 1 – 2 ngày Lượng mưa lớn nhất trong 24 giờ ở vùng ảnh hưởng của bão trong khoàng 200 – 300 mm và toàn đợt là

300 – 400 mm, đôi khi có khu vực có thể lên đến 500 – 600 mm

Dải hội tụ nhiệt đới (ITCZ) là nguyên nhân gây mưa lớn thứ hai sau bão và áp thấp nhiệt đới Dải hội tụ nhiệt đới là dải hội tụ trong rãnh xích đạo, ở vùng nhiệt

đới thường là dải hội tụ của gió đông, đông đông bắc và gió tây nam Thời tiết ở dải hội tụ tập trung trong một dải hẹp và dọc theo đường hội tụ, thường gây mưa rào và mưa dông Đường hội tụ mạnh thường có tố, dông mạnh,… Thông thường, khu vực chịu ảnh hưởng của dải hội tụ nhiệt đới có sự hội tụ rõ rệt về hướng gió và tốc độ gió và có thời tiết xấu, ở những nơi phân kì có thời tiết tốt hơn Dải hội tụ nhiệt đới thường hoạt động và ảnh hưởng trực tiếp đến khu vực đồng bằng Bắc Bộ trong tháng 7 và tháng 8, thường tồn tại ở 2 dạng:

1) Hoạt động dạng đơn thuần: Khi dải hội tụ nhiệt đới đi qua khu vực đồng bằng Bắc Bộ, mỗi khi lưỡi áp cao Tây Bắc Thái Bình Dương mạnh lên và lấn về phía tây, đới gió đông – đông nam ở phía bắc ITCZ mạnh lên, thường gây mưa rào

và dông diện rộng, có nơi mưa vừa – mưa to và xảy ra chủ yếu ở phía bắc đường hội tụ Diễn biến mưa thường bắt đầu từ vùng ven biển, sau đó lan dần về phía tây Thời gian mưa chủ yếu xảy ra vào đêm và rạng sáng với lượng mưa trung bình khoảng 20 – 30 mm, có nơi lên đến 50 – 70 mm và mưa kéo dài từ 2 – 3 ngày Khi ảnh hưởng của lưỡi áp cao Thái Bình Dương suy yếu và lùi về phía đong, tốc độ gió đông – đông nam cũng giảm dần, mưa cũng sẽ giảm dần, chỉ còn mưa rào nhẹ mang tính cục bộ ở ven biển đồng bằng [6]

2) Dải hội tụ nhiệt đới hoạt động và đồng thời xuất hiện các nhiễu động xoáy thuận ở vịnh Bắc Bộ hoặc phía đông đảo Hải Nam: Khi lưỡi áp cao Thái Bình Dương mạnh lên và lấn về phía tây, nhiễu động theo dòng gió đông dày và mạnh ở tầng trên cao, di chuyển về phía tây và ảnh hưởng đến khu vực Bắc Bộ, gây quá trình mưa vừa, mưa to diện rộng từ đông sang tây, kéo dài từ 2 – 3 ngày với lượng mưa bổ biến là 30 – 50 mm/24 giờ, có nơi đạt từ 50 – 100mm/24 giờ Đôi khi cũng

có trường hợp khi xoáy thuận sát nhập vào vùng áp thấp Ấn – Miến, trên vịnh Bắc

Bộ hoặc vùng phía đông đảo Hải Nam, trên dải hội tụ nhiệt đới lại xuất hiện một xoáy thuận khác; đồng thời, lưỡi áp cao Thái Bình Dương phát triển mạnh về phía tây, xoáy thuận đó tiếp tục di chuyển về phía tây và đi vào khu vực Bắc Bộ, một đợt mưa vừa – mưa to mới sẽ xảy ra tiếp trên khu vực Bắc Bộ nói chung và khu vực đồng bằng Bắc Bộ nói riêng [6]

Vào các tháng giao mùa, từ mùa đông sang mùa hè và ngược lại, không khí lạnh là một trong những nguyên nhân gây nên mưa lớn cho khu vực đồng bằng Bắc

Bộ nói riêng và toàn khu vực miền Bắc nước ta nói chung Cụ thể, vào các tháng 4, tháng 5 và đầu tháng 6, khi toàn bộ mặt đệm đang nóng dần lên thì một bộ phận nhỏ

không khí lạnh từ phía bắc di chuyển xuống, hình thành front tĩnh trên khu vực Trung Quốc Đồng thời, ở trên mực 500mb, có một rãnh lạnh rìa tây bắc của áp cao Tây Thái Bình Dương hoạt động tăng cường, bình lưu nóng theo rìa phía tây của áp cao di chuyển lên phía bắc khiến các đường đẳng nhiệt ở khu vực tồn tại front tĩnh dày xít hơn, hay cường độ của front mạnh hơn Khi ở mực trên cao, áp cao Thái Bình Dương dịch chuyển lùi về phía đông và ở dưới mặt đất, khối không khí lạnh tiếp tục tăng cường, tạo điều kiện cho front tĩnh này di chuyển xuống phía nam và ảnh hưởng đến khu vực miền Bắc nước ta Hình thế thời tiết này gây mưa rào và dông trên diện rộng, đôi khi xuất hiện tố, lốc và mưa đá Đôi khi là mưa rào và dông trên diện rộng với lượng là mưa vừa – mưa to [6] Đối với các tháng chuyển tiếp từ mùa hè sang mùa đông, không khí lạnh thường kết hợp với bão và áp thấp nhiệt đới, gây mưa lớn trên khu vực đồng bằng Bắc Bộ, thường kéo dài 2 – 3 ngày

Một nguyên nhân khác gây nên mưa lớn cho khu vực đồng bằng Bắc Bộ là áp thấp nóng phía tây Mặc dù áp thấp nóng phía tây thường gây nên nắng nóng cho miền Bắc nước ta nói chung và khu vực đồng bằng nói riêng; tuy nhiên khi kết thúc quá trình khô nóng, thời tiết dần chuyển sang quá trình khác, có thể gây mưa vừa – mưa to do chịu tác động bị nén bởi áp cao phía bắc phát triển mạnh, kết hợp với sự xâm lấn của áp thấp trên khu vực vịnh Bắc Bộ và áp cao Thái Bình Dương, hoặc kết hợp với đường đứt làm áp thấp bị nén và đầy lên

Có thể nói, các nguyên nhân gây nên hiện tượng mưa lớn trên khu vực đồng bằng Bắc Bộ đều từ những hiện tượng thời tiết đặc trưng tồn tại trên khu vực từ tháng 4 đến tháng 10, cũng trùng với các tháng mùa mưa của khu vực này

Theo số liệu quan trắc trong giai đoạn 1971 – 2015, lượng mưa có xu hướng giảm ở hầu hết các trạm thuộc khu vực đồng bằng Bắc Bộ Tuy nhiên, hiện tượng mưa lớn dị thường lại xảy ra nhiều hơn Mưa lớn thường xảy ra bất thường hơn cả

về thời gian, địa điểm, cũng như tần suất và cường độ Ví dụ, lượng mưa lớn kỷ lục năm 2008 ở Hà Nội và các tỉnh lân cận, có lượng mưa quan trắc được từ 19h ngày 30/10/2008 đến 01 giờ ngày 01/11/2008 lên tới 408mm Đợt mưa kéo dài trong 4 ngày (từ ngày 31/10/2008 đến ngày 3/11/2008), lương mưa phổ biến trong khoảng

300 – 500mm, một số nơi cao hơn như tại trạm Hà Đông (Hà Nội): 850mm Đặc biệt, lượng mưa ngày ở nhiều nơi trong khu vực đồng bằng Bắc Bộ đã đạt kỷ lục mới như trạm Hà Đông (Hà Nội): 514mm (ngày 31/10), trạm Láng (Hà Nội):

597mm, trạm Nam Định (Nam Định): 559mm,… Đây cũng có thể coi là đợt mưa lớn bất thường tại khu vực vào thời kì cuối tháng 10 và đầu tháng 11 [4] [5]

1.2.4 Điều kiện kinh tế xã hội

Khu vực đồng bằng Bắc Bộ trong những năm gần đây đã có nhiều bước phát triển mạnh mẽ Nhiều khu công nghiệp, cơ sở công nghiệp đã được hình thành và phát triển, cũng như được mở rộng với quy mô lớn hơn và đa dạng nhiều ngành nghề Các làng nghề thủ công nghiệp cũng được khôi phục và phát triển, góp phần giải quyết công ăn việc làm, cũng như nâng cao đời sống của người dân, góp phần tích cực vào công cuộc công nghiệp hoá, hiện đại hoá nông nghiệp, nông thôn Ngoài ra, những lợi ích về kinh tế do sự phát triển công nghiệp mang lại cũng rất lớn, nhưng cũng gây nên tác hại đến môi trường lại không nhỏ Hiện nay, môi trường đất, nước và không khí ở các khu công nghiệp trong khu vực đang bị ô nhiễm ở mức đáng báo động Tại các làng nghề, tình trạng ô nhiễm môi trường còn nghiêm trọng hơn, không chỉ gây nguy hại đến con người mà còn ảnh hưởng gây suy giảm hệ sinh thái xung quanh vùng và đến các thế hệ mai sau

1.3 Tổng quan các phương pháp nghiên cứu

1.3.1 Các phương pháp tính toán tần suất

Việc tính toán tần suất xảy ra mưa lớn sẽ cho biết được khả năng xảy ra cũng như cường độ của hiện tượng thiên tai này tại khu vực đang xét Điều này có thể phân tích được thông qua biểu đồ tần suất; cụ thể là đường tần suất kinh nghiệm và đường tần suất lý luận

a) Đường tần suất kinh nghiệm

Đường tần suất kinh nghiệm là đường được vẽ từ số liệu quan trắc được tại một trạm hay một khu vực cụ thể Các bước vẽ đường tần suất kinh nghiệm như sau:

- Bước 1: sắp xếp chuỗi số liệu mưa đã có theo thứ tự giảm dần

- Bước 2: tính toán tần suất kinh nghiệm theo các công thức sau:

+ Công thức số trung bình (Hazen):

% 100 n

5 , 0 m

3,0m

m

P3





Trong thực tế thì công thức số kì vọng trên là phù hợp nhất là do:

+ Với những năm mưa nhiều (P < 50%) thì cùng 1 giá trị X cho kết quả tính tần suất theo ba công thức trên P3 > P2 > P1 và P3 an toàn hơn P2, P1

+ Với những năm mưa ít (P < 50%) thì cùng một giá trị X cho kết quả P3 < P2 < P1

và P3 an toàn hơn P2, P1

+ Vì công thức số kì vọng cho kết quả an toàn nên chọn công thức này để tính tần suất kinh nghiệm

- Bước 3: chấm các điểm tần suất kinh nghiệm lên giấy tần suất

- Bước 4: nối các điểm tần suất kinh nghiệm bằng đường cong trơn ta được đường tần suất kinh nghiệm

b) Đường tần suất lý luận

Có 3 phương pháp xây dựng đường tần suất lý luận là phương pháp mômen, phương pháp thích hợp, phương pháp 3 điểm của lecxâyep; ứng với mỗi phương pháp đều có những ưu nhược điểm riêng

* Phương pháp mômen:

Cơ sở của phương pháp này là các đặc trưng thống kê X, Cv, Cs được tính từ chuỗi tài liệu thực đo X1, X2, Xn bằng các đặc trưng thống kê tương ứng của tổng thể:

-Trị số trung bình của chuỗi: 



1 i i

X.n

1X

- Hệ số biến đổi:

1n

)1K(C

n

1 i

2 i

n

1 i

3 i

S

C)

3n(

)1K(C

* Phương pháp thích hợp:

Cơ sở của phương pháp này là có thể thay đổi các đặc trưng thống kê trong chừng mực nào đó sao cho mô hình xác suất giả thiết (đường tần suất lý luận) thích hợp với chuỗi số liệu thực đo, cụ thể ở đây là số liệu quan trắc

Phương pháp thích hợp đã khắc phục được nhược điểm của phương pháp mômen là xử lí được điểm đột xuất, đường tần suất lý luận phù hợp với các điểm kinh nghiệm

Nhược điểm của phương pháp này là tính toán khá phức tạp vì nhiều khi để có được đường tần suất lý luận phù hợp với các điểm kinh nghiệm Do đó phải thay đổi và điều chỉnh các thông số X, Cv, Cs nhiều lần Mặt khác, việc đánh giá tính phù hợp giữa đường tần suất kinh nghiệm và đường tần suất lý luận còn phụ thuộc vào chủ quan của người vẽ

* Phương pháp 3 điểm của Alecxâyep:

Cơ sở của phương pháp 3 điểm: là coi đường tần suất kinh nghiệm là thích hợp, chọn 3 điểm trên đó rồi tính các thông số X, CV, CS thông qua 3 điểm đó

Ưu điểm của phương pháp này là tính toán đơn giản, khắc phục được nhược điểm của phương pháp thích hợp là không phải thử dần CV,X và nhất là CS

Tuy nhiên, phương pháp này có nhược điểm là do phải hiệu chỉnh tổng hợp hóa theo chủ quan của người vẽ nên các giá trị tính toán không chỉ khác với kết quả tính theo phương pháp mômen mà còn khác giữa những người tính toán Ngoài ra, nếu chuỗi số liệu ngắn và có sự phân bố không đồng nhất thì sẽ không xác định được một quy luật rõ rệt

Luận văn sẽ sử dụng phương pháp thích hợp để vẽ đường tần suất lý luận vì đây là phương pháp cho đường tần suất lý luận thích hợp nhất với chuỗi số liệu quan trắc được sử dụng trong bài viết này.

1.3.2 Các phương pháp đánh giá rủi ro thiên tai

Việc lực chọn phương pháp đánh giá rủi ro thiên tai phụ thuộc vào mục đích, quy mô, đặc tính của số liệu và dự liệu có được Có 4 phương pháp phổ biến để xác định rủi ro thiên tai như sau:

- Phương pháp định lượng rủi ro: phương pháp này thường được sử dụng trong trường hợp tất cả các thành phần rủi ro được xác định cụ thể theo không gian với kịch bản hiểm hoạ và các yếu tố chịu rủi ro cho trước Mức độ rủi ro có thể được phân tích theo công thức:

∑ {∫

Trong đó:

bản hiểm hoạ là một hiện tượng tai biến xảy ra với cường độ và tần suất bất kì)

hoạ bất kỳ

kịch bản hiểm hoạ bất kì (như số người, số công trình, diện tích đất, giá trị tính bằng tiền, )

V(ER|HS): là mức độ dễ bị tổn thương của yếu tố chịu rủi ro, tương ứng với cường độ của một kịch bản hiểm hoạ xác định

Hình 1 2: Mô tả phương pháp đánh giá định lượng rủi ro

- Phương pháp phân tích cây sự kiện: được sử dụng để phân tich xác xuất sự liên hợp, sự kiện được liên kết với nhau và được đặc trưng bởi xác xuất xuất xuất hiện sự kiện đó Một cây sự kiện là một hệ thống được áp dụng để phân tích tất cả

sự kết hợp (cũng như xác xuất xuất hiện kết hợp đó) của các thông số ảnh hưởng đến hệ thống dựa trên phân tích trên Trong đó, tất cả các sự kiện phân tích được kết nối (hay liên kết) với nhau bằng các nút Các trạng thái của hệ thống đều được xem xét tại mỗi nút và mỗi nhánh lại được đặc trưng bởi một giá trị xác xuất Do đó, phương pháp phân tích cây sự kiện là phương pháp tối ưu nhất để đánh giá rủi ro đa thiên tai; nhưng lại không thích hợp để đánh giá rủi ro cho một hiện tượng thiên tai

cụ thể

Hình 1 3: Mô tả phương pháp phân tích cây sự kiện

- Phương pháp tiếp cận ma trận rủi ro: là phương pháp định tính, được sử dụng khi dữ liệu không có đủ để đánh giá định lượng hoặc có mức độ không chắc chắn Các ma trận rủi ro giúp phân loại rủi ro dựa trên kiến thức chuyên môn và có dữ

liệu định lượng rới hạn Ma trận rủi ro được tạo thành với các cột là tần suất của sự kiện hiểm hoạ và các hàng là tác động (hay thiệt hại) của sự kiện và được phân theo cấp độ phù hợp Việc sử dụng các cấp độ thay cho việc sử dụng các giá trị cố định giúp cho phép đánh giá linh hoạt hơn, cũng như có thể kể hợp với các ý kiến của chuyên gia Phương pháp ma trận rủi ro cho thấy được những tác động và hệ quả của các biện pháp giảm thiếu rủi ro và có thể đưa ra được khuôn khổ để đánh giá rủi

ro đó Tuy nhiên, phương pháp này có mức độ tin cậy phụ thuộc nhiều vào khả năng của nhóm chuyên gia tham vấn

Hình 1 4: Mô tả phương pháp tiếp cận ma trận rủi ro

- Phương pháp tiếp cận dựa trên chỉ thị: cũng là một phương pháp định tính, thường được sử dụng trong trường hợp thiếu số liệu để xác định số lượng các thành phần; ví dụ như tần suất, cường độ hiểm hoạ và tính dễ bị tổn thương hoặc tính toán một số thành phần khác nhau của tính dễ bị tổn thương mà không phải kết hợp với các phương pháp định lượng, như tính dễ bị tổn thương của xã hội, môi trường và năng lực thích ứng Phương pháp này tính toán mức độ rủi ro và tính dễ bị tổn thương dựa trên việc lựa chọn chỉ số một cách định lượng để có thể so sánh giữa các khu vực khác nhau hoặc các cộng đồng khác nhau Việc đánh giá rủi ro thiên tai được chia thành các chỉ thị khác nhau, như đánh giá về mức độ hiểm hoạ, mức độ phơi bày, tính dễ bị tổn thương và năng lực thích ứng Các yếu tố này được phân thành các mục, dưới các mục là các mục tiêu phụ và các chỉ thị Cơ sở dữ liệu của mỗi chỉ thị được thu thập ở một quy mô không gian khác nhau (như theo đơn vị hành chính); sau đó các chị thị được chuẩn hoá và đánh giá Kết quả có được là mức

độ hiểm hoạ, mức độ phơi bày, tính dễ bị tổn thương và năng lực thích ứng được đánh giá với điểm từ 0 đến 1 Phương pháp này có thể được thực hiện ở các quy mô

khác nhau, từ các cộng động địa phương, hay quy mô rộng lớn hơn như thành phố hoặc quy mô trên một quốc gia

Hình 1 5: Mô tả phương pháp tiếp cận dựa trên chỉ thị

Theo IPCC, rủi ro thiên tai được tính theo công thức:

Từ công thức trên, quy ước các biến H, E và V như sau:

- H: là hiểm hoạ H phụ thuộc vào tần suất xảy ra (P), tần xuất xảy ra thiên tai trong tương lai (F), cường độ (I) và phạm vi ảnh hưởng (EA) H được tính theo công thức:

sự kiện, đây là phương pháp phù hợp để đánh giá rủi ro đa thiên tai Điểm hạn chế của phương pháp này là chưa phù hợp để có thể đánh ra rủi ro cho một thiện tượng thiên tai cụ thể Phương pháp tiếp cận ma trận rủi ro cho thấy ưu điểm là phép đánh

giá linh hoạt hơn, thấy được những tác động và hệ quả của các biện pháp giảm thiểu rủi ro và có thể đưa ra được khuôn khổ để đánh giá rủi ro đó Nhược điểm của phương pháp này là mức độ tin cậy phụ thuộc nhiều vào khả năng của nhóm chuyên gia tư vấn tham gia đánh giá Phương pháp tiếp cận dựa trên chỉ thị tuy rất phù hợp trong trường hợp thiếu số liệu để xác định các thành phần mà không phải kết hợp các phương pháp định lượng và có thể được thực hiện ở nhiều quy mô khác nhau, nhưng do được thu thập ở các quy mô không gian khác nhau nên rất dễ có sai số trong quá trình chuẩn hoá và đánh giá số liệu Với số liệu và dữ liệu hiện có chưa được đầy đủ; ví dụ như số liệu lượng mưa ngày từ các trạm quan trắc bề mặt với mật độ trạm không quá dày Hay như số liệu về kinh tế - xã hội cũng có thể tồn tại

sai số do chủ quan của người thống kê tại địa phương Vì vậy, sử dụng công thức tính toán rủi ro thiên tai của IPCC theo phương pháp ma trận rủi ro trên khu vực đồng bằng Bắc Bộ là phù hợp nhất

1.4 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước

1.4.1 Tình hình nghiên cứu ngoài nước

Tại các nước phát triển trên thế giới, việc nghiên cứu và tìm hiểu về các hiện tượng Khí tượng Thuỷ văn nguy hiểm và đặc biệt nguy hiểm rất được quan tâm và

có được nhiều thành tựu, cũng như nhiều lợi ích về kinh tế - xã hội Các thông tin này đều được thông báo rộng rãi và được đăng tải rộng rãi trên các website của các trung tâm khí tượng nước sở tại dưới nhiều hình thức bao gồm: các bản tin, các bảng số liệu và các dạng bản đồ

Trung tâm số liệu Khí hậu Quốc gia (NCDC) thuộc Tổ chức Khí quyển và Đại dương Mỹ (NO ) đã xây dựng trang thông tin điện tử (website) giới thiệu về các hiện tượng thời tiết nguy hiểm Trên các website này đều giới thiệu các định, nghĩa, các khái niệm và thông tin thống kê về các hiện tượng thời tiết nguy hiểm tại Mỹ Tại đây, người sử dụng có thể truy cập và khai thác nhiều nguồn số liệu thống kê khác nhau của các hiện tượng thời tiết nguy hiểm về các hiện tượng thời tiết nguy hiểm đã xảy ra, các bản đồ phân bố theo không gian và thời gian Ngoài ra, các website cũng cung cấp cho biết về thông tin thiệt hại về người và của cải từng bang của nước Mỹ, hay tần suất xảy ra của các hiện tượng này Việc cung cấp đầy đủ thông tin này giúp các cơ quan phòng/chống thiên tai, hay các nhà quản lý khu vực khi đưa ra quyết định cuối cùng sau khi biết được khả năng xảy ra hiện tượng thời

tiết nguy hiểm và mức độ rủi ro của khu vực mình quản lý Như ở hình 2 là bản đồ

dự báo cảnh báo các hiện tượng nguy hiểm xảy ra từ 3 – 7 ngày trên khu vực nước

Mỹ, bao gồm cảnh báo về mưa lớn và nhiệt độ quá cao Tuy việc đưa ra quyết định cuối cùng còn phụ thuộc rất nhiều vào các số liệu thống kê như mật độ và phân bố dân số trong khu vực, hệ thống cơ sở hạ tầng, các hoạt động kinh tế - xã hội,… nhưng những thông tin mà NCDC cung cấp không thể thiếu trong việc hỗ trợ đưa ra quyết định khi có thiên tai xảy ra Mặt khác, cũng từ những thông tin này mà các bản tin dự báo thiên tai tại Mỹ không những cũng cấp các thông tin dự báo chi tiết

về hiện tượng, mà còn cung cấp thêm về cấp độ rủi ro do hiện tượng thiên tai này gây ra nếu như ảnh hưởng trực tiếp tới khu vực đó [7] [8] [9]

Hình 1 6: Các hiện tượng và thời tiết bất thường đáng lưu ý tại Mỹ trong năm 2017

Là một nước đi đầu về khoa học kỹ thuật, trong đó có cả lĩnh vực ứng dụng công nghệ GIS, Mỹ đã xây dựng nên các công cụ cho phép chồng nhiều thông tin khác nhau trong công tác phòng/chống thiên tai, trợ giúp cho các dự báo viên trong công tác dự báo thời tiết, hay cơ quan chức năng rất nhiều trong việc đưa ra quyết

định khi có thiên tai xảy ra Do vậy, các thông tin về thiên tai, các biện pháp phòng/chống thiên tai luôn được cập nhật đến người dân kịp thời nhất nhằm mục đích giảm thiểu thiệt hạn đến con người và tài sản tại khu vực đang chịu ảnh hưởng bởi thiên tại đó

Hình 1 7: Cảnh báo hiện tượng thời tiết nguy hiểm từ 3 - 7 ngày tại Mỹ

Cũng giống như Trung tâm số liệu Khí hậu Quốc gia Mỹ, Cơ quan khí tượng

Úc cũng có trang thông tin cung cấp về các hiện tượng thời tiết nguy hiểm dưới dạng bản đồ hoặc các bảng số liệu Ngoài các thông tin về thống kê khí hậu về các hiện tượng thiên tai tại Úc và các cùng lân cận nhắm phục vụ mục đích nghiên cứu, website này còn được sử dụng trong nghiệp vụ dự báo, đặc biệt là việc dự báo, xác định mức độ rủi ro khi xảy ra hiện tượng thiên tai [10]

Hình 1 8: Bản đồ xu hướng lượng mưa ngày lớn nhất từ năm 1970 - 2016 tại Úc

(với điều kiện lượng mưa ngày ≥ 30mm)

Dựa vào cán cân nước hằng năm, DeLong và các cộng sự (2011) đã làm nên

bộ công cụ đánh giá được rủi ro do hạn hán tại khu vực British Columbia nhằm mục đích xây dựng bản đồ rủi ro do hạn hán phục vụ công tác quản lý rừng và ứng phó với biến đổi khí hậu Công cụ này đã cung cấp các ước tính về nguy cơ xảy ra hạn hán ở thời điểm hiện tại và dự báo cho khí hậu tương lai cho các năm 2020, 2050 và

2080 với 3 mức độ là: thấp, trung bình và cao Kết quả đạt được cho thấy bộ công

cụ đã hỗ trợ xây dựng được bản đồ rủi ro hạn hán cho khu vực thông qua các giá trị tính toán độ ẩm tuyệt đối của đất và tương đối thống nhất với các giá trị tham vấn từ

ý kiến của các chuyên gia [11]

Hay tại Philippines, trong khuôn khổ dự án “Xây dựng bản đồ tính dễ bị tổn thương đối với thiên tai môi trường”, với đứng đầu là Fr.Jose Ramon T Villarin và các cộng sự với mục tiêu xác định các khu vực có khả năng dễ bị tổn thương và rủi

ro gây ra bởi các hiện tượng thiên tai và được thể hiện thông qua dạng bản đồ Bộ bản đồ bao gồm 4 chủ đề chính: Khí hậu/ thời tiết, địa vật lý, sinh thái học và tác động của con người hoặc con người và sự phát triển; được phân loại thành các mục: nguy hiểm, phơi bày và rủi ro Bộ bản đồ sau khi được phổ biến và tạo thành công

cụ chính sách, quyết định quan trọng trong việc quản lý và thích ứng với thiên tai tốt hơn [12]

Hình 1 9: Bản đồ phân vùng rủi ro do sự thay đổi lượng mưa tại Philippines

Trong năm 2012, Lubna Rafiq và Thomas Blaschke (2012) đã nghiên cứu và đánh giá rủi ro do thiên tai và tính dễ bị tổn thương ở Pakistan dựa trên cơ sở tần suất và mức độ nghiêm trọng của chúng Thông qua phân tích bằng công cụ GIS, các tác giả đã tạo ra các bản đồ đánh giá rủi ro thiên tai thông qua các số liệu về: hạn hán, ngập lụt, bão và sóng thần, dữ liệu khảo sát về kinh tế - xã hội và số liệu điều tra dân số; với các mức độ bao gồm: rất thấp, thấp, trung bình và cao Với độ chi tiết đến các huyện ở Pakitstan, bộ bản đồ đã giúp chính quyền tại đây, cũng như các tổ chức phi chính phủ đưa ra các quyết định về: quyết định mức độ chấp nhận rủi ro, mức độ cần được bảo về ở từng khu vực và các biện pháp giúp giảm thiểu hậu quả mà các thiên tai trên gây ra [13]

Hình 1 10: Bản đồ phân vùng rủi ro từ các mối nguy hiểm tự nhiên đối với

Pakistan theo cấp huyện

Nhìn chung, tại nhiều cơ quan khí tượng lớn trên thế giới như Mỹ, Úc,… hay tại các cơ quan khí tượng ở khu vực Đông Nam Á như Philippines, việc dự báo các cấp độ rủi ro thiên tai đã có từ rất lâu Các thông tin về tần suất xảy ra thiên tai, mức

độ tổn thương về con người, tài sản và kinh tế - xã hội của các khu vực sẽ chịu ảnh hưởng bởi hiện tượng thiên tai trực tiếp hoặc gián tiếp đều được số hoá dưới dạng các bản đồ và được sử dụng chồng lên các bản đồ cảnh báo và dự báo thiên tai; giúp

cơ quan khí tượng ở nước sở tại đưa ra được các quyết định về cấp độ rủi ro thiên tai; hay giúp các nhà quản lý đưa ra những quyết định và được ban hành kịp thời các biện pháp phòng/chống khi có hiện tượng thiên tai xảy ra Với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, các mô hình thống kê hiện tại đã và đang được sử dụng để trợ giúp trong việc lọc các thông tin và đưa ra được các tư vấn về mặt khoa học trước khi đưa ra quyết định cuối cùng

1.4.2 Tình hình nghiên cứu trong nước

Là một trong những quốc gia chịu ảnh hưởng nặng nề bởi thiên tai và biến đổi khí hậu, trong đó, mưa lớn là một trong những loại thiên tai thường xuyên và nguy hiểm nhất Đặc biệt, trong những năm gần đây, các thiên tai nói chung mang tính cực đoan đều có xu hướng xuất hiện nhiều hơn và gây ảnh hưởng và thiệt hại về con người và kinh tế - xã hội trên toàn quốc nói chung và khu vực đồng bằng Bắc Bộ nói riêng Vì vậy, công tác cảnh báo sớm và dự báo sớm các thiên tai có nguồn gốc