Nghiên cứu sự biến đổi và tác động của hiện tượng hạn hán tại tỉnh gia lai luận văn ths biến đổi khí hậu (chương trình đào tạo thí điểm)

Do đó, chúng tôi đã chọn đề tài “Nghiên cứu sự biến đổi và tác động của hiện tượng hạn hán tại tỉnh Gia Lai ”, nhằm đánh giá được tình hình hạn hán của khu vực trong bối cảnh biến đổi

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

KHOA CÁC KHOA HỌC LIÊN NGÀNH

ĐÀO TUẤN LINH

NGHIÊN CỨU SỰ BIẾN ĐỔI VÀ TÁC ĐỘNG CỦA HIỆN TƢỢNG HẠN HÁN TẠI TỈNH GIA LAI

LUẬN VĂN THẠC SĨ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU

HÀ NỘI – 2018

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

KHOA CÁC KHOA HỌC LIÊN NGÀNH

ĐÀO TUẤN LINH

NGHIÊN CỨU SỰ BIẾN ĐỔI VÀ TÁC ĐỘNG CỦA HIỆN TƯỢNG HẠN HÁN TẠI TỈNH GIA LAI

Chuyên ngành: Biến đổi khí hậu

Mã số: Chương trình đào tạo thí điểm

LUẬN VĂN THẠC SĨ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU

Người hướng dẫn khoa học: GS.TSKH Nguyễn Đức Ngữ

HÀ NỘI – 2018

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan luận văn này công trình nghiên cứu do cá nhân tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của GS.TSKH Nguyễn Đức Ngữ, không sao chép các công trình nghiên cứu của người khác Số liệu và kết quả của luận văn chưa từng được công bố ở bất kì một công trình khoa học nào khác

Các thông tin thứ cấp sử dụng trong luận văn là có nguồn gốc rõ ràng, được trích dẫn đầy đủ, trung thực và đúng qui cách

Tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm về tính xác thực và nguyên bản của luận văn

Tác giả

Đào Tuấn Linh

LỜI CẢM ƠN

Luận văn thạc sĩ “Nghiên cứu sự biến đổi và tác động của hiện tượng hạn

hán tại tỉnh Gia Lai” đã được hoàn thành tại Khoa Các khoa học liên ngành – Đại

học Quốc gia Hà Nội tháng 12 năm 2017 Trong quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn, tác giả đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ của các thầy cô, bạn

bè và gia đình

Đầu tiên tác giả xin được gửi lời cảm ơn chân thành đến GS.TSKH Nguyễn Đức Ngữ đã trực tiếp hướng dẫn và giúp đỡ tác giả trong quá trình nghiên cứu và hoàn thiện luận văn

Bên cạnh đó tác giả cũng xin được gửi lời cảm ơn đến các thầy cô giáo Khoa Các khoa học liên ngành – Đại học Quốc gia Hà Nội và toàn thể các thầy cô giáo

đã giảng dạy, tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất cho tác giả trong thời gian học tập cũng như khi thực hiện luận văn

Trong khuôn khổ của một luận văn, do thời gian cũng như điều kiện hạn chế nên không tránh khỏi những thiếu sót Vì vậy, tác giả rất mong nhận được những ý kiến đóng góp quý báu của các thầy cô và các đồng nghiệp

Xin trân trọng cảm ơn !

Tác giả

Đào Tuấn Linh

MỤC LỤC

Trang

Lời cam đoan i

Lời cảm ơn ii

Mục lục iii

Danh mục từ viết tắt v

Danh mục các bảng vi

Danh mục hình vii

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 3

1.1 Cơ sở lý thuyết của vấn đề nghiên cứu 3

1.2 Tổng quan các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước 9

1.2.1 Tổng quan các nghiên cứu về hạn hán trên thế giới 9

1.2.2 Tổng quan các nghiên cứu về hạn hán tại Việt Nam 11

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 27

2.1 Đối tượng nghiên cứu 27

2.2 Nội dung nghiên cứu 27

2.3 Phương pháp nghiên cứu 27

2.3.1 Phương pháp thu thập, phân tích, xử lí tài liệu 27

2.3.2 Phương pháp lựa chọn và tính toán chỉ số hạn 28

2.4 Đặc điểm khu vực nghiên cứu 32

2.4.1 Điều kiện tự nhiên 32

2.4.2 Điều kiện kinh tế - xã hội 37

CHƯƠNG 3 SỰ BIẾN ĐỔI VÀ TÁC ĐỘNG CỦA HẠN HÁN TẠI TỈNH GIA LAI THỜI KỲ 1980 – 2016 43

3.1 Biểu hiện của biến đổi khí hậu trên địa bàn tỉnh Gia Lai 43

3.2 Kết quả tính toán chỉ số chuẩn hóa giáng thủy (SPI) 47

3.3 Kết quả tính toán chỉ số khô hạn K 52

3.3.1 Chỉ số khô hạn năm 58

3.3.2 Chỉ số khô hạn thời kỳ gió mùa Tây Nam 60

3.3.3 Chỉ số khô hạn Thời kỳ gió mùa Đông Bắc 60

3.4 Tác động của hạn hán đến sản xuất nông nghiệp tỉnh Gia Lai 63

3.4.1 Diễn biến diện tích, sản lượng và năng suất một số loài cây trồng trên địa bàn

tỉnh Gia Lai 63

3.4.2 Đánh giá tương quan giữa các chỉ số chuẩn hóa giáng thủy SPI và chỉ số khô hạn K với năng suất các loài cây trồng 65

3.4.3 Một số giải pháp phòng chống hạn hiệu quả 67

KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 69

TÀI LIỆU THAM KHẢO 72

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

3 IPCC Uỷ ban Liên chính phủ về biến đổi khí hậu

(Intergovermental Panel on Climate Change)

(Standardized Precipitaion Index)

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Diện tích lúa bị hạn, bị chết và số người thiếu nước sinh hoạt trong các vụ sản xuất năm 1998 12 Bảng 1.2 Thống kê các đợt ENSO nóng (El Nino) 16 Bảng 2.1.Danh sách trạm khí tượng lấy số liệu quan trắc trong thời kỳ 1980-2016 28 Bảng 2.2 Phân cấp hạn theo chỉ số SPI 31 Bảng 2.3 Phân cấp hạn theo chỉ số K 32 Bảng 2.4 Giá trị sản xuất nông nghiệp theo giá hiện hành phân theo ngành kinh tế 38 Bảng 2.5 Diện tích, sản lượng một số loài cây trồng chính tại tỉnh Gia Lai 39 Bảng 2.6 Năng suất lúa tại tỉnh Gia Lai 2006 – 2014 39 Bảng 2.7 Diện tích gieo trồng, diện tích thu hoạch và sản lượng một số cây lâu năm 40 Bảng 2.8 Diện tích rừng trồng hiện có theo phân loại rừng 41 Bảng 3.1 Kết quả tính toán chỉ số chuẩn hóa giáng thủy theo năm và theo mùa tại trạm

An Khê, trạm Ayunpa và trạm Pleiku 48 Bảng 3.2 Tổng hợp các năm và thời kỳ gió mùa Đông Bắc hạn tại trạm An Khê, trạm Ayunpa và trạm Pleiku 50 Bảng 3.3 Kết quả tính chỉ số khô hạn, mức độ khô hạn và tần suất theo năm và theo mùa tại trạm An Khê, thời kỳ 1980 - 2016 53 Bảng 3.4 Kết quả tính chỉ số khô hạn, mức độ khô hạn và tần suất khô hạn theo năm

và theo mùa tại trạm Ayunpa, thời kỳ 1980 - 2016 55 Bảng 3.5 Kết quả tính chỉ số khô hạn, mức độ khô hạn và tần suất khô hạn theo năm

và theo mùa tại trạm Pleiku, thời kỳ 1980 - 2016 57 Bảng 3.6 Bảng tổng hợp kết quả khô hạn theo năm và theo mùa theo chỉ số K tại trạm

An Khê, trạm Ayunpa, trạm Pleiku trong thời kỳ 1980 - 2016 58 Bảng 3.7 Tương quan giữa chỉ số chuẩn hóa giáng thủy SPI với năng suất các loài cây trồng trên địa bàn tỉnh Gia Lai giai đoạn 2005 - 2016 65 Bảng 3.8 Tương quan giữa chỉ số khô hạn K với năng suất các loài cây trồng trên địa bàn tỉnh Gia Lai giai đoạn 2005 - 2016 66

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 2.1 Bản đồ hành chính tỉnh Gia Lai 33 Hình 3.1 Xu thế biến đổi nhiệt độ trung bình năm tại a) trạm An Khê; b) trạm Ayunpa; c) trạm Pleiku thời kỳ 1980 - 2016 44 Hình 3.2 Xu thế thay đổi lƣợng mƣa và lƣợng bốc hơi tại a) trạm An Khê; b) trạm Ayunpa và c) trạm Pleiku thời kỳ 1980 - 2016 46 Hình 3.3 Diễn biến chỉ số chuẩn hóa giáng thủy tại trạm An Khê, trạm Ayunpa, trạm Pleiku thời kỳ 1980 – 2016 52 Hình 3.4 Diễn biến chỉ số khô hạn năm tại trạm An Khê, trạm Ayunpa, trạm Pleiku thời kỳ 1980 – 2016 59 Hình 3.5 Diễn biến chỉ số khô hạn thời kỳ gió mùa Tây Nam tại trạm An Khê, trạm Ayunpa, trạm Pleiku thời kỳ 1980 – 2016 60 Hình 3.6 Diễn biến chỉ số khô hạn thời kỳ gió mùa Đông Bắc tại trạm An Khê, trạm Ayunpa, trạm Pleiku thời kỳ 1980 – 2016 62 Hình 3.7 Diễn biến diện tích lúa, cà phê, hồ tiêu trên địa bàn tỉnh Gia Lai giai đoạn

2005 – 2016 64 Hình 3.8 Diễn biến sản lƣợng lúa, cà phê, hồ tiêu trên địa bàn tỉnh Gia Lai giai đoạn

2005 – 2016 64 Hình 3.9 Diễn biến năng suất lúa, cà phê, hồ tiêu trên địa bàn tỉnh Gia Lai giai đoạn

2005 – 2016 65

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Biến đổi khí hậu hiện nay là một vấn đề mang tính cấp bách toàn cầu cần có

sự ứng phó cần thiết từ tất cả các quốc gia trên thế giới Những báo cáo gần đây của Ban liên chính phủ về biến đổi khí hậu (IPCC) đã cho thấy biến đổi khí hậu đã ảnh hướng lớn đến sản xuất, sinh hoạt và môi trường của nhiều nước trên thế giới Trong đó, Việt Nam là một trong những nước chịu ảnh hưởng nặng nề nhất từ các tác động của biến đổi khí hậu Sự thay đổi tần suất và cường độ của các hiện tượng cực đoan là một trong những biểu hiện chính của biến đổi khí hậu

Hạn hán là loại hình thiên tai phổ biến và diễn ra thường xuyên Ở Việt Nam, hạn hán gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến phát triển kinh tế - xã hội Trong bối cảnh biến đổi khí hậu, nhiệt độ trung bình gia tăng, bốc hơi lớn, phân bố mưa cực đoan hơn, hạn hán có nguy cơ khốc liệt hơn, ảnh hưởng lớn đến sản xuất nông nghiệp Khu vực Tây Nguyên, trong đó có tỉnh Gia Lai là một trong những vùng chịu ảnh trong khu vực Tuy nhiên, những nghiên cứu về tác động của hạn hán đến sản xuất, nhất là nông nghiệp trong những năm gần đây ở tỉnh Gia Lai còn rất hạn

chế Do đó, chúng tôi đã chọn đề tài “Nghiên cứu sự biến đổi và tác động của

hiện tượng hạn hán tại tỉnh Gia Lai ”, nhằm đánh giá được tình hình hạn hán của

khu vực trong bối cảnh biến đổi khí hậu đang xảy ra hiện nay và những ảnh hưởng của nó đến sản xuất và đời sống, đồng thời đưa ra được các kiến nghị và đề xuất cho các giải pháp thích ứng phù hợp với hoàn cảnh

Với các điều kiện và địa lý, khí hậu và kinh tế của tỉnh Gia Lai, có thể thấy hiện tượng hạn hán có tầm ảnh hưởng lớn đến đời sống sản xuất và sinh hoạt của người dân

2 Mục tiêu nghiên cứu

Đặc điểm và xu thế biến đổi của tình trạng khô hạn (hạn khí tượng) trên địa bàn tỉnh Gia Lai trong hơn 30 năm từ 1980 – 2016 dựa trên kết quả tính toán chỉ số chuẩn hóa giáng thủy SPI và chỉ số khô hạn K là cơ sở để đánh giá tác động của hiện tượng hạn hán đến xản xuất nông nghiệp nói riêng cũng như các hoạt động kinh tế - xã hội của tỉnh Gia Lai nói chung, nhằm hỗ trợ cho việc cảnh báo sớm hạn hán và đề xuất các giải pháp ứng phó hiệu quả với hạn hán trên địa bàn nghiên cứu

3 Kết cấu của luận văn

Mở đầu

Chương 1: Tổng quan

Chương 2: Đối tượng, nội dung, phương pháp nghiên cứu

Chương 3 Kết quả nghiên cứu sự biến đổi và tác động của hiện tượng hạn

hán tại tỉnh Gia Lai

Kết luận và khuyến nghị

Tài liệu tham khảo

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1 Cơ sở lý thuyết của vấn đề nghiên cứu

Khái niệm, đặc điểm của hạn hán và phân loại hạn hán

Theo định nghĩa của Nguyễn Đức Ngữ, hạn hán là hiện tượng lượng mưa thiếu hụt nghiêm trọng, kéo dài, làm giảm hàm lượng ẩm trong không khí và hàm lượng nước trong đất, làm suy kiệt dòng chảy sông, suối, hạ thấp mực nước ao hồ, mực nước trong các tầng chứa nước dưới đất gây ảnh hưởng xấu đến sinh trưởng và phát dục của cây trồng, làm mùa màng thất bát, môi trường suy thoái, gây ra đói nghèo, dịch bệnh [15]

Một cách tổng quát hạn được xác định liên quan tới một số điều kiện trung bình hạn dài (chẳng hạn như giáng thủy, cân bằng giữa giáng thủy và bốc thoát hơi Nó được phản ánh trong hầu hết các định nghĩa về hạn, một số định nghĩa ví

dụ được đưa ra dưới đây:

- Hạn là một thời kỳ dị thường của thời tiết khô kéo dài do sự thiếu hụt giáng thủy gây nên một sự mất cân bằng thủy văn nghiêm trọng và kéo theo những ý nghĩa rộng hơn là sự thiếu hụt ẩm đối với việc sử dụng nước của con người

- Đặc trưng cơ bản của hạn là sự giảm khả năng cấp nước trong một khoảng thời gian nào đó và trên một khu vực nào đó

- Hạn là một khoảng thời gian, nhìn chung khoảng từ vài tháng hoặc vài năm trong đó sự cung cấp ẩm thực tế tại một nơi nào đó thường nhỏ hơn sự cung cấp ẩm mang tính khí hậu

- Hạn là một sự thiếu hụt nghiêm trọng nguồn nước tự nhiên so với chuẩn

- Hạn là một điều kiện mà bất cứ khi nào lượng nước dùng cho các hoạt động của con người không thể được đáp ứng vì một lý do nào đó

Các định nghĩa này thường chưa rõ ràng, không đưa ra được câu trả lời định lượng về “khi nào”, “bao lâu” hoặc “khắc nghiệt như thế nào” hạn sẽ xảy ra

Đặc trưng của hạn hán

Xét riêng cho một đợt hạn thì hạn hán được đặc trưng bởi các yếu tố sau:

- Đặc trưng về không gian: Hạn có thể xảy ra trên các lãnh thổ với diện tích rất lớn có thể lên tới hàng trăm km2, điển hình như hạn lục địa có thể xảy ra trên phạm vi hàng trăm, thậm chí hàng nghìn km2, đặc biệt là các trường hợp nghiêm trọng hạn có thể trải rộng hàng triệu km2, có khi chiếm gần nửa đại lục Tuy nhiên mức độ nghiêm trọng của hạn hán không giống nhau trên các vùng địa lý và có thể trải rộng hoặc thu hẹp theo thời gian

- Đặc trưng về thời gian: Thời gian hạn hán là khoảng thời gian xảy ra hạn hán trên một địa bàn nhất định Thời gian này ngắn nhất cũng là vài tháng, hạn hán

có thể kéo dài vài năm hoặc hàng chục năm

- Đặc trưng về cường độ: Cường độ hạn hán là mức độ thiếu hụt lượng mưa hay mức độ ảnh hưởng hạn hán kết hợp với sự thiếu hụt đó Nó thường được xác định bởi sự lệch khỏi mức độ trung bình của các chỉ số khí hậu và liên quan mật thiết với thời gian xác định ảnh hưởng của hạn

Nguyên nhân gây hạn hán

Hạn hán xuất hiện khi thời tiết bất thường như nhất thời thiếu hụt lượng mưa hoặc lượng mưa nhận được thường xuyên ít ỏi Hạn hán được cho là do những nguyên nhân sau:

- Hạn hán xảy ra do mưa quá ít, lượng mưa nhận được không đáng kể trong một thời gian dài, có thể hầu như quanh năm, đây là tình trạng khá phổ biến trên các vùng khô hạn và bán khô hạn

- Hạn hán do lượng mưa trên khu vực trong một thời gian dài thấp hơn rõ rệt

so với mức nhiều năm cùng kỳ Tình trạng này có thể xảy ra cả ở nhiều vùng mưa

- Lượng mưa tuy không ít lắm, nhưng trong một thời gian nhất định trước đó không mưa hoặc lượng mưa chỉ đáp ứng nhu cầu tối thiểu của sản xuất và môi trường xung quanh Đây là tình trạng phổ biến trên các vùng khí hậu gió mùa, có sự khác biệt rõ rệt về mưa giữa mùa mưa và mùa khô Bản chất và tác động của hạn hán gắn liền với định nghĩa về hạn hán

- Hiện tượng El Nino cũng tác động rõ rệt đến tình trạng hạn hán Những năm có xảy ra hiện tượng El Nino, lượng mưa giảm, nhiệt độ bức xạ mặt trời tăng

lên, bốc hơi tăng mạnh nên dễ gây hạn hán (như Bangladet) Ở Việt Nam, năm

1998 xảy ra hiện tượng El Nino dẫn tới hạn hán nghiêm trọng ở Tây Nguyên

Bên cạnh đó, một số nguyên nhân khác từ hoạt động của con người cũng có thể gây ra tình trạng hạn hán Đầu tiên phải kể đến là do tình trạng chặt phá, đốt rừng bừa bãi làm mất nguồn nước ngầm dẫn đến cạn kiệt nguồn nước; việc lựa chọn cây trồng không phù hợp, ví dụ như vùng ít nước cũng trồng cây cần nhiều nước (như lúa) làm cho việc sử dụng nước quá nhiều, dẫn đến việc cạn kiệt nguồn nước; thêm vào đó công tác quy hoạch sử dụng nước, bố trí xây dựng công trình không phù hợp, làm cho nhiều công trình không phát huy được tác dụng Tiếp đó, thiếu nước trong mùa khô (mùa kiệt) là do không đủ nguồn nước và thiếu những biện pháp cần thiết để đáp ứng nhu cầu sử dụng ngày càng gia tăng do sự phát triển kinh tế - xã hội ở các khu vực, các vùng chưa có quy hoạch hợp lý hoặc quy hoạch phát triển không phù hợp [15]

Phân loại hạn hán

Hạn hán có thể được phân loại theo nhiều cách khác nhau Theo Tổ chức Khí tượng Thế giới (WMO) hạn hán được phân ra 4 loại: hạn khí tượng, hạn nông nghiệp, hạn thuỷ văn và hạn kinh tế xã hội

Hạn khí tượng và hạn thủy văn mô tả về hiện tượng vật lý còn hạn nông nghiệp và hạn kinh tế - xã hội mô tả những tác động của 2 loại hạn trên đến sản xuất nông nghiệp đời sống kinh tế - xã hội của con người

- Hạn khí tượng: Gắn liền với sự thiếu hụt nước trong cán cân lượng mưa, lượng bốc hơi, nhất là trong trường hợp liên tục mất mưa Ở đây lượng mưa tiêu biểu cho phần thu và lượng bốc hơi tiêu biểu cho phần chi của cán cân nước Do lượng bốc hơi đồng biến với cường độ bức xạ, nhiệt độ, tốc độ gió và nghịch biến với độ ẩm nên hạn hán gia tăng khi nắng nhiều, nhiệt độ cao, gió mạnh, thời tiết khô ráo

Bên cạnh đó, các khái niệm về hạn hán khí tượng được đưa ra ở mỗi vùng cụ thể hoàn toàn khác nhau Ở Ấn Độ, người ta xem hạn hán khí tượng xuất hiện khi lượng mưa theo mùa ở một vùng nào đó thấp hơn 75% so với lượng mưa trung

bình ở vùng đó trong một thời gian dài Ở Philipin, một địa phương được coi là sẽ

có hạn hán khí tượng khi lượng mưa thấp hơn 40% so với mức trung bình của ba tháng liên tục và được so sánh với con số thống kê về lượng mưa hàng tháng trước đây của địa phương đó

- Hạn thuỷ văn: Liên quan đến sự giảm sút dòng chảy (nước mạch, nước ngầm) xuống dưới mức xác định, đối với một thời kỳ xác định, đối với một thời kỳ xác định của giá trị trung bình nhiều năm; khái niệm đó chỉ liên quan đến số liệu về lượng nước có sẵn và cường độ khai thác có liên quan đến các hoạt động bình thường như cấp nước sinh hoạt, công nghiệp, nông nghiệp

- Hạn nông nghiệp: Gắn liền với sự thiếu hụt mưa dẫn tới mất cân bằng giữa hàm lượng nước thực tế trong đất và nhu cầu nước của cây trồng Hạn nông nghiệp thực chất là hạn sinh lý được xác định bởi điều kiện nước thích nghi hoặc không thích nghi của cây trồng, hệ canh tác nông nghiệp, thảm thực vật tự nhiên Đây là một loại hạn rất khó xác định sự ảnh hưởng riêng biệt của nó vì sự thích nghi và năng suất cây trồng ngoài lượng mưa ra còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác như

độ màu mỡ của đất, giống cây trồng, quá trình chăm sóc…

- Hạn kinh tế - xã hội: là loại hạn rất khác biệt so với 3 loại hạn trên vì nó liên quan đến nhu cầu cung cấp nước cho các hoạt động kinh tế - xã hội Hạn kinh

tế - xã hội xảy ra khi lượng nước không đủ cung cấp cho các hoạt động kinh tế - xã hội của con người Do vậy, ngoài lượng mưa đây là loại hạn phụ thuộc rất lớn vào

sự gia tăng dân số và phát triển kinh tế

Hình 1.1 Sơ đồ quá trình hạn

Nguồn: [11]

Hình 1.1 mô tả quá trình hạn, cũng như mô tả mối quan hệ giữa các loại hạn Theo đó, hạn khí tượng sẽ xảy ra trước tiên do sự thiếu hụt về lượng mưa (mưa không đáng kể hay thời gian mưa không đủ dài), đồng thời lượng thoát hơi nước gia tăng Sự thiếu hụt mưa và tăng bốc thoát hơi nước dẫn đến sự suy giảm/suy kiệt

độ ẩm đất, xảy ra hạn nông nghiệp ở những vùng không được tưới Sự suy kiệt độ

ẩm đất cũng đồng thời dẫn đến sự suy giảm lưu lượng và hạ thấp mực nước ngầm

Sự suy giảm đồng thời cả dòng mặt và dòng ngầm dẫn đến hạn thủy văn [11]

Theo nhóm chuyên gia Trung Quốc, có 3 loại hạn theo quan điểm hạn khí tượng nông nghiệp:

- Hạn khí quyển: Cường độ bốc hơi mạnh, cây thoát hơi nhiều, chưa hạn, song bộ rễ không hút đủ nước bù đắp lại lượng bốc hơi, thoát hơi, dẫn tới suy giảm nước trong cậy

- Hạn thổ nhưỡng: Hàm lượng nước trong đất ít, bộ rễ không hút được nước

từ đất để bù đắp lượng bốc hơi, thoát hơi dẫn tới mất cân bằng giữa phần thu và

phần chi của nước trong thân, ảnh hưởng đến hoạt động bình thường của cây

- Hạn sinh lý: Môi trường đất xấu đi, cản trở hoạt động sinh lý của rễ làm mất cân bằng nước trong cây

Ba loại hạn nêu trên có liên quan mật thiết đến nhau Hạn khí quyển làm cho bốc hơi từ đất và thoát hơi của cây tăng lên, dẫn đến nước trong đất bị giảm Vì vậy, hạn khí quyển kéo dài dẫn tới hạn thổ nhưỡng Ngược lại, hạn thổ nhưỡng làm trầm trọng thêm hạn khí quyển ở tầng sát mặt đất Nếu hai loại hạn này cùng xảy ra

sẽ gây thiệt hại rất lớn cho nông nghiệp và môi trường tự nhiên Mức độ nguy hiểm của hạn sinh lý cũng có liên quan đến hạn khí quyển và hạn thổ nhưỡng Khi xảy ra hạn thổ nhưỡng, hạn sinh lý càng thêm trầm trọng Trong điều kiện không có lợi về thổ nhưỡng và độ ẩm của đất, nếu hạn khí quyển xảy ra, thoát hơi của cây trồng tăng lên sẽ làm trầm trọng thêm hạn sinh lý Ngược lại, nếu không xảy ra hạn khí quyển, hạn sinh lý sẽ tương đối nhẹ Cây cối hút nước chủ yếu qua rễ cây nên đáng chú ý hơn cả vẫn là hạn thổ nhưỡng [15]

Những thiệt hại do hạn hán gây ra

Hạn hán khác với các loại thiên tai khác ở nhiều khía cạnh Điểm đặc trưng của hạn hán là thường tích lũy một cách chậm chạp trong một khoảng thời gian và có thể kéo dài nhiều năm sau khi đợt hạn kết thúc Bởi vậy việc xác định thời gian bắt đầu và kết thúc đợt hạn rất khó khăn Cũng do sự diễn biến tích lũy chậm, tác động của hạn hán thường khó nhận biết hơn và khi nhận biết được thì thiệt hại đã đáng kể

Hạn hán bao gồm hạn đất và hạn không khí có thể xảy ra đồng thời ở nhiều quốc gia trên thế giới hay ở nhiều vùng của một quốc gia trong thời gian dài ngắn khác nhau Mức độ tác động của hạn hán không những phụ thuộc vào cường độ mà còn phụ thuộc vào thời gian kéo dài của chúng, đồng thời cũng liên quan đến trình

độ phát triển kinh tế, xã hội của những vùng chịu hạn Tác hại của hạn hán thường được thể hiện:

- Giảm diện tích gieo trồng, giảm năng suất, dẫn đến giảm sản lượng cây lương thực

- Tăng giá thành và giá cả các loại lương thực, thức ăn gia súc

- Đàn gia súc không được cấp nước đầy đủ

- Nguồn nước bị suy giảm cả nước mặt và nước ngầm

- Có thể gây nạn đói do thiếu nước và lương thực

- Nạn cháy rừng có thể xảy ra do hạn hán [15]

1.2 Tổng quan các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước

1.2.1 Tổng quan các nghiên cứu về hạn hán trên thế giới

Hạn hán xảy ra ở mọi quốc gia trên thế giới, từ các nước phát triển cho đến các nước đang phát triển, từ các miền vĩ độ cao cho đến các miền vĩ độ thấp…Ở các nước thuộc miền nhiệt đới và á nhiệt đới của châu Á, hạn hán là thiên tai có tính phổ biến, gây ra những tổn thất to lớn đối với sự phát triển kinh tế -xã hội, nhất

là về nông nghiệp

Theo Tổ chức khí tượng thế giới (WMO), một vùng được coi là khô hạn khi lượng mưa cả năm không đến 250mm, và là vùng bán khô hạn khi lượng mưa cả năm không đến 500mm Các vùng khô hạn trên thế giới tập trung ở 4 châu lục: Châu Phi, châu Á, châu Úc và châu Mỹ

Các vùng khô hạn châu Phi tập trung ở dải xích đạo, từ bờ Đông Đại Tây Dương đến lục địa Tây Á Các vùng khô hạn châu Á chủ yêu bao gồm vùng khô hạn Tây Nam Á và vùng khô hạn Bắc Á

Trên 80% diện tích châu Úc thuộc vùng khô hạn Ở đây chỉ có những vùng duyên hải phía Bắc, phía Đông và phía Nam thuộc loại ẩm ướt hoặc bán ẩm ướt

Các vùng khô hạn châu Mỹ bao gồm vùng khô hạn Bắc Mỹ và vùng khô hạn Nam Mỹ Vùng khô hạn Bắc Mỹ tập trung ở phía Tây kinh tuyến 980T, khoảng giữa vĩ tuyến 160B và vĩ tuyến 500B Vùng khô hạn Nam Mỹ tập trung ở bờ tây lục địa, từ xích đạo đến vĩ tuyến 350N Ngoài ra còn một số vùng khô hạn khác ở Đông Braxin, Bắc Colombia và Venezuela [15]

Mức độ hạn hán cũng khó được xác định Nó phụ thuộc không chỉ vào thời lượng, cường độ, phạm vi địa lý của một giai đoạn hạn hán mà còn về nhu cầu cung

cấp nước từ các hoạt động của con người và cho thực vật trong khu vực Các đặc tính cùng với quy mô tác động rộng của hạn hán khiến cho việc đánh giá tác động của chúng lên kinh tế, xã hội và môi trường vô cùng khó khăn, đôi khi là không thể,

để xác định và định lượng được Mặc dù một hạn hán chỉ xảy ra trong một mùa hoặc một năm, nhưng tác động của nó lên xã hội có thể kéo dài tới nhiều năm

Do tính phức tạp của hiện tượng này, đến nay vẫn chưa có một phương pháp chung cho các nghiên cứu về hạn hán Trong việc xác định, nhận dạng, giám sát và cảnh báo hạn hán, các tác giả thường sử dụng công cụ chính là các chỉ số hạn hán Việc theo dõi sự biến động của giá trị các chỉ số hạn hán sẽ giúp ta xác định được

sự khởi đầu, thời gian kéo dài cũng như cường độ hạn Chỉ số hạn hán là hàm của các biến đơn như lượng mưa, nhiệt độ, bốc thoát hơi, dòng chảy hoặc là tổng hợp của các biến

Trong các cố gắng để định nghĩa hạn hán, rất nhiều chỉ số/hệ số hạn khác nhau đã được phát triển và ứng dụng ở các nước trên thế giới: Chỉ số ẩm Lang (1915), Chỉ số ẩk Koppen (1918), Chỉ số ẩm De Martonne (1926), Chỉ số ẩm Reidel (1928), Chỉ số ẩm Selianiniv (1948), Chỉ số ẩm Thornwaite (1948), Chỉ số

ẩm Ivanov (1948), Chỉ số khô Budyko (1950); Chỉ số Penma,; Chỉ số gió mùa GMI; chỉ số mưa chuẩn hóa SPI; Chỉ số Sazonov; Chỉ số Kiloskov (1925); Hệ số khô; Hệ số cạn; Chỉ số Palmer (PDSI); Chỉ số độ ẩm cây trồng (CMI); Chỉ số cấp nước mặt SWSI

Các chỉ số này tổng hợp một hoặc một số trong các dữ liệu và mưa, nhiệt độ,

độ ẩm, dòng chảy mặt và các chỉ thị về điều kiện cấp nước khác

Kinh nghiệm trên thế giới cho thấy hầu như không có một chỉ số nào có ưu điểm vượt trội so với các chỉ số khác trong mọi điều kiện Tuy nhiên, một số chỉ số

đã thể hiện sự phù hợp cao với tình hình hạn hán ở những vùng cụ thể Ví dụ, chỉ

số Palmer đã và đang được Bộ Nông nghiệp Mỹ sử dụng rộng rãi để xác định sự cần thiết và mức trợ cấp khẩn cấp cho các vùng chịu tác động của hạn hán Tuy nhiên, chỉ số này cũng chỉ phù hợp tốt với các vùng rộng lớn có điều kiện địa hình, địa mạo đồng nhất

Việc áp dụng thành công hay không một chỉ số hạn nào đó còn phụ thuộc

vào cơ sở dữ liệu quan trắc sẵn có Một chỉ số hạn dù được đánh giá là tốt đến mấy cũng không khả dụng nếu thiếu dữ liệu quan trắc cần thiết

A.Singleton cũng đã từng nhận định: “Mỗi chỉ số đều có ưu điểm, nhược điểm khác nhau, và mỗi nước đều sử dụng các chỉ số phù hợp với điều kiện nước mình Việc xác định hạn hán bằng các chỉ số hạn không chỉ áp dụng với bộ số liệu quan trắc mà còn áp dụng với bộ số liệu là sản phẩm của mô hình khí hậu khu vực

và mô hình khí hậu toàn cầu Trong quá trình nghiên cứu hạn, việc xác định các đặc trưng của hạn là hết sức cần thiết, như xác định: sự khởi đầu và kết thúc hạn, thời gian kéo dài hạn, phạm vi mở rộng của hạn,mức độ hạn, tần suất và mối liên hệ giữa những biến đổi của hạn với khí hậu” [34]

Đối với Việt Nam, trên cơ sở dữ liệu quan trắc hiện có, cần phân tích, đánh giá để lựa chọn những chỉ số hạn phù hợp, phản ánh diễn biến hạn thực tế Những chỉ số này sẽ là cơ sở quan trọng để thiết lập hệ thống đánh giá, giám sát và cảnh báo hạn Bên cạnh đó cũng cần phân tích, đánh giá những chỉ số hạn tổng hợp được thừa nhận rộng rãi trên thế giới để thiết lập hệ thống quan trắc số liệu bổ sung nhằm

có thể áp dụng những chỉ số này trong tương lai, từng nước nâng cao chất lượng của hệ thống giám sát, cảnh báo và dự báo hạn ở nước ta [11]

1.2.2 Tổng quan các nghiên cứu về hạn hán tại Việt Nam

1.2.2.1 Tác động của hạn hán đối với sản xuất nông nghiệp ở Việt Nam

Ở Việt Nam, hạn hán là một thiên tai thường xuyên xảy ra ở một vài vùng ít mưa

và hay xảy ra vào thời kỳ gió mùa Đông Bắc tại nhiều vùng khác nhau Những năm qua, Nhà nước đã ưu tiên thực hiện nhiều giải pháp phòng chống hạn hán nhờ đó đã giảm thiểu thiệt hại do hạn hán gây ra Tuy nhiên, tình hình hạn hán diễn biến ngày càng phức tạp, đặc biệt do biến đổi khí hậu toàn cầu sẽ làm thiên tai hạn hán gay gắt hơn

Có thể nêu các ví dụ điển hình về thiệt hại do hạn hán gây ra những năm gần đây như sau:

Hạn năm 1992, hạn nặng ở miền Trung và đồng bằng Nam Bộ đã làm cho 6.000ha rừng đặc dụng ở Quảng Nam - Đà Nẵng bị cháy, 300.000ha lúa hè thu ở Nam Bộ bị hại, mất trắng 10.000 ha Ước tính thiệt hại trên 50 tỷ đồng;

Hạn hè thu năm 1993 ở Bắc Trung Bộ, do lượng mưa thiếu hụt suốt trong 7 -

8 tháng, đặc biệt là các tháng VI, VII, VIII, với nhiệt độ cao (38 – 40oC), nắng nóng gay gắt, hạn đã xảy ra hết sức nghiêm trọng Đồng ruộng bị nứt nẻ, lúa bị chết, hầu hết các hồ đập bị cạn nước, ngay cả nước sinh hoạt cũng khó khăn Đó là đợt hạn hiếm thấy trong vòng 50 - 60 năm gần đây ở khu vực này, làm cho trên 26.000ha lúa không cấy được hoặc bị chết và trên 35.000ha hạn nặng, 500ha rừng bị cháy Thiệt hại ước tính trên 42 tỷ đồng;

Hạn Đông Xuân 1994 - 1995, hạn xảy ra gay gắt ở một số tỉnh thuộc cao nguyên Trung Bộ, trong đó, Đắk Lắk đã bị hạn chưa từng thấy trong 50 năm qua ảnh hưởng rất lớn đến cây trồng, đặc biệt là cà phê - nguồn kinh tế lớn của nhân dân địa phương, nước sinh hoạt hàng ngày cũng bị thiếu nghiêm trọng Thiệt hại cho sản xuất khoảng 600 tỷ đồng;

Hạn đông xuân 1995 - 1996, hạn cũng đã xảy ra ở nhiều nơi trên phạm vi toàn quốc Ở trung du, miền núi Bắc Bộ diện tích bị hạn là 13.380 ha, ở đồng bằng Bắc Bộ

là 100.000 ha Hạn xảy ra nghiêm trọng ở các tỉnh thuộc khu vực Tây Nguyên;

Đặc biệt hạn trầm trọng trên diện rộng vào đông xuân 1997 - 1998 với ảnh hưởng của El Nino hoạt động mạnh từ tháng 5/1997 đến tháng 4/1998 làm cho nhiều nước trên thế giới bị hạn hán nghiêm trọng, gây tổn thất lớn cho nền kinh tế và sự phát triển của xã hội Chỉ tính riêng thiệt hại về vật chất trong nông nghiệp ở Việt Nam đã tới con số 5.000 tỷ đồng;

Bảng 1.1 Diện tích lúa bị hạn, bị chết và số người thiếu nước sinh hoạt trong

các vụ sản xuất năm 1998

Diện tích lúa (ha) Số người

thiếu nước sinh hoạt

Năm 2002 là một năm hạn hán nghiêm trọng trên cả nước, nhất là ở vùng Bắc Trung Bộ, Nam Trung Bộ và Tây Nguyên Từ đầu năm mưa rất ít, mãi đến tháng 8 vẫn tiếp tục nắng nóng, ít mưa trên các tỉnh ven biển Trung Bộ từ Quảng Bình đến Bình Thuận và trên 2 tỉnh Tây Nguyên là Gia Lai và Đắk Lắc, làm cho hầu hết các hồ nước ở khu vực này bị khô kiệt;

Những tháng trước thời kỳ gió mùa Tây Nam năm 2003, hạn hán bao trùm hầu khắp Tây Nguyên, gây thiệt hại cho khoảng 300 ha lúa ở Kon Tum, 3.000 ha lúa ở Gia Lai và 50.000 ha đất canh tác ở Đắk Lắc; thiếu nước cấp cho sinh hoạt của 100.000 hộ dân Hạn hán còn tạo điều kiện để một số loại sâu bệnh phát triển trong điều kiện thiếu nước và khi cây trồng giảm sức đề kháng làm giảm năng suất

và chất lượng nông sản Bên cạnh đó, trong điều kiện khô hạn cũng phát sinh nhiều loại côn trùng phá hoại mùa màng như châu chấu…

Bên cạnh trồng trọt, chăn nuôi cũng bị ảnh hưởng đáng kể bởi hạn hán Nguồn thức ăn, nước uống không cung cấp đủ và chất lượng nước không đảm bảo làm vật nuôi chậm lớn, bệnh tật và giảm sức sản xuất của vật nuôi Nếu tình trạng hạn hán gay gắt xảy ra, các dòng sông, suối trở nên khô cạn, các cánh đồng cỏ khô héo sẽ làm gia súc ăn cỏ như bò, trâu, ngựa… bị thiếu thức ăn, nước uống và có thể chết hàng loạt

Hạn hán thiếu nước năm 2004 - 2005 xảy ra trên diện rộng nhưng không nghiêm trọng như năm 1997-1998 Ở Bắc Bộ, mực nước sông Hồng tại Hà Nội vào đầu tháng 3 xuống mức 1,72 m thấp nhất kể từ năm 1963 đến năm 2005 Ở Miền Trung và Tây Nguyên, nắng nóng kéo dài, dòng chảy trên các sông suối ở mức thấp hơn trung bình nhiều năm cùng kỳ, một số suối cạn kiệt hoàn toàn; nhiều hồ, đập dâng hết khả năng cấp nước

Trong năm 2006, từ những tháng đầu năm cho đến những tháng cuối năm,

do lượng mưa bị thiếu hụt so với trung bình nhiều năm nên tại nhiều nơi tình trạng thiếu nước dẫn đến khô hạn rồi hạn hán cục bộ xảy ra liên tục, rải rác ở một số tỉnh trong cả nước

Năm 2011, ước diện tích gieo trồng toàn tỉnh là 469.351 ha đạt 101,2% kế hoạch đề ra nhưng tổng sản lượng lương thực lại không đạt kế hoạch Nguyên nhân

do ảnh hưởng của đợt hạn hán trong vụ Đông Xuân làm giảm năng suất cũng như sản lượng của một số loại cây trồng, đặt biệt là cây lúa

Tình hình thời tiết vụ Mùa: vụ Mùa 2011, tình hình thời tiết tương đối thuận lợi, đầu vụ và giữa vụ đã có xuất hiện những cơn mưa với lượng mưa trung bình, phân bố đều thuận lợi cho việc xuống giống và sinh trưởng, phát triển của hầu hết các loại cây trồng

Thời tiết vụ Đông Xuân năm 2011 khá phức tạp, không phù hợp với quy luật nhiều năm, nhiệt độ xuống thấp và kéo dài Ngoài ra do lượng mưa năm

2010 ít, nhất là các huyện phía Tây, lượng mưa chỉ đạt 60-70 % so với TBNN dẫn đến lượng nước phục vụ cho nông nghiệp và thuỷ điện thiếu hụt nhiều, đồng thời hạn hán xảy ra gay gắt, tập trung chủ yếu trên địa bàn 13 huyện và thành phố phía tây tỉnh làm ảnh hưởng đến diện tích, năng suất, sản lượng các loại cây trồng trên t oàn tỉnh Trong đợt hạn hán vụ Đông Xuân năm 2011 đã có 17.929,0

ha cây trồng các loại bị ảnh hưởng Trong đó: Lúa nước bị hạn 6.133,3 ha, diện tích mất trắng 4.224,3 ha; cà phê 9.760 ha; tiêu 1.817,7 ha; rau màu mất trắng và giảm năng suất 218,0 ha

Ước tính thiệt hại khoảng 263,5 tỷ đồng; Cụ thể: Diện tích cây lúa bị thiệt hại là 20,3 tỷ đồng; Diện tích cây tiêu thiệt hại là 36,3 tỷ đồng; Diện tích cà phê thiệt hại là 206,1 tỷ đồng; Diện tích rau màu thiệt hại 0,8 tỷ đồng

Năm 2014: Tổng diện tích bị hạn trong vụ Mùa 2014 là 9461,7 ha trong đó diện tích mất trắng: 8.968,4 ha, diện tích giảm năng suất từ 30% đến 70% là 493,3

ha, ước giá trị thiệt hại do hạn hán gây ra là 25,369 tỷ đồng

Năm 2015: Diện tích cây trồng bị thiệt hại là 12.803,81 ha, Ứơc tính giá trị thiệt hại khoảng 176,68 tỷ đồng, trong đó:

- Thiệt hại trong vụ Đông Xuân 2014-2015 là 9.845,19 ha cây trồng Ước tính giá trị thiệt hại khoảng 141,213 tỷ đồng

- Thiệt hại trong vụ Mùa 2015 là 2.958,62 ha cây trồng Ước giá trị thiệt hại khoảng 35,468 tỷ đồng

- Ước thiệt hại khoảng 841,24 tỷ đồng

Sản xuất vụ Đông Xuân 2015-2016 trong điều kiện nắng nóng kéo dài, nền nhiệt độ tăng cao, thiếu hụt về lượng mưa và dòng chảy trên sông suối trong năm

2015 và các tháng đầu năm 2016 do ảnh hưởng của hiện tượng El Nino có cường

độ mạnh và thời gian kéo dài kỷ lục trong 60 năm qua, từ tháng 01 đến đầu tháng 4 năm 2016 hầu hết các địa phương trong tỉnh không mưa, dẫn đến tình trạng khô hạn và thiếu nước vụ Đông Xuân xảy ra càng gay gắt Tình trạng hạn hán, thiếu nước xảy ra nghiêm trọng trên địa bàn tỉnh Tính đến ngày 30/5/2016 tổng diện tích cây trồng bị hạn trên địa bàn tỉnh là: 30.556,1 ha, trong đó:

- Lúa thuần bị hạn 6.229,7 ha (mất trắng 4.121,1 ha, giảm năng suất từ 30% - 70% là 2.096,9 ha, giảm năng suất dưới 30% là 11,7 ha); Lúa lai bị hạn 110,9 ha (mất trắng 71 ha, giảm năng suất từ 30% - 70% l à 39,9 ha)

- Ngô, rau và cây hàng năm các loại bị hạn 11.467,8 ha, trong đó mất trắng 963,1

ha, giảm năng suất từ 30% - 70% là 10.373,0 ha, giảm năng suất dưới 30% là 131,7 ha

- Diện tích cây công nghiệp lâu năm 12.747,7 ha, trong đó:

+ Cà phê 10.573,3 ha (mất trắng 855,3 ha, giảm năng suất từ 30-70% là 7.935,4 ha, giảm năng suất dưới 30% là 1.782,6 ha;

+ Hồ tiêu bị hạn 2.076,9 ha (mất trắng 308,7 ha, giảm năng suất từ 30-70%

là 1.678,3 ha, giảm năng suất dưới 30% là 89,9 ha);

+ Diện tích cây điều bị hạn 97,5 (giảm năng suất từ 30-70%)

- Thiếu nước sinh hoạt là 9.164 hộ, cụ thể:

Chư Sê 1.648 hộ; Krông Pa 2.185 hộ, Ia Pa 320 hộ; KBang 581 hộ; Đak Pơ 1.043 hộ; Chư Pưh 1.953 hộ; Kông Chro 233 hộ; Chư Prông 168 hộ; Mang Yang 1.033 hộ

1.2.2.2 Các nghiên cứu về hạn hán ở Việt Nam

Nghiên cứu về hạn hán, hoang mạc hóa nói chung và tác động của hạn hán đến sản xuất nông nghiệp ở Việt Nam đã xuất hiện trong nhiều công trình nghiên cứu của các nhà Khí hậu học, khí tượng nông nghiệp từ khá sớm Trong đó, có thể

kể đến các công trình Phân bố hạn hán và tác động của chúng đến Việt Nam của

Nguyễn Trọng Hiệu và cộng sự [8]

Nguyễn Đức Ngữ với công trình Tìm hiểu về hạn hán và hoang mạc hóa đã

tổng quan các đặc trưng chung về hạn hán, hoang mạc và sa mạc hóa Tác giả cũng giới thiệu nhiều phương pháp xác định hạn, trong đó bao gồm phương pháp xác định hạn theo chỉ số, tương ứng với các chỉ tiêu hạn khí tượng, hạn nông nghiệp, hạn thủy văn; các tác động của hạn hán trên thế giới và Việt Nam; các giải pháp phòng, chống hạn và ngăn ngừa hoang mạc hóa cũng được tác giả đề cập trong công trình này

Trong nghiên cứu của Nguyễn Đức Ngữ, hạn hán bao gồm hạn tháng và hạn mùa đang có xu thế tăng lên nhưng với mức độ không đồng đều giữa các vùng và các trạm trong từng vùng khí hậu Hầu hết những năm hạn nặng trên diện rộng đều gắn liền với hiện tượng ElNino [15]

Bảng 1.2 Thống kê các đợt ENSO nóng (El Nino)

Bắt đầu

Tháng Kết thúc

Thời gian kéo dài

Giá trị cực đại của ONI ( o C)

chỉ số khô hạn phổ biến đã phân định được các thời kỳ gió mùa Đông Bắc, ẩm chung cho cả nước Theo các tác giả, để nghiên cứu tính chất, mức độ hạn ở Việt Nam, hai chỉ tiêu được đánh giá thích hợp nhất là chỉ số khô hạn tháng và năm và tần suất hạn tháng Chỉ số khô hạn tháng và năm vừa có khả năng phản ánh cán cân thu chi về nước trong các tháng cũng như trong cả năm, vừa là cơ sở của việc phân định các thời kỳ gió mùa Đông Bắc, ẩm trên từng khu vực và trên phạm vi cả nước Tần suất hạn tháng vừa phản ánh khả năng xảy ra hạn hán trong mỗi một tháng, vừa thể hiện được mức độ khô, ẩm trong các mùa Cũng theo nghiên cứu này, trên lãnh thổ Việt Nam hình thành 8 khu vực có thời kỳ gió mùa Đông Bắc hạn khác nhau:

Tây Bắc: Hạn nặng trong mùa đông và hạn nhẹ trong mùa xuân

Đông Bắc: Hạn nặng trong mùa đông

Đồng bằng Bắc Bộ: Hạn nặng trong mùa đông

Bắc Trung Bộ: Hạn nặng trong mùa hè

Nam Trung Bộ: Hạn nặng trong mùa xuân và mùa hè

Cực Nam Trung Bộ: Hạn rất nặng vào mùa đông, mùa xuân

Tây Nguyên: Hạn rất nặng vào mùa đông, mùa xuân

Nam Bộ: Hạn rất nặng vào mùa đông, mùa xuân

Trên mỗi khu vực khô hạn, các địa phương có các cấp hạn khác nhau Tuy nhiên, cấp độ hạn nặng nhất được xác định là xảy ra ở một số nơi thuộc Nam Trung

Ayunpa năm 1993 và 1998 cho thấy, năm 1993 tỉnh Gia Lai có hạn vừa trong vụ Đông Xuân và vụ Mùa Năm 1998 có hạn nặng vụ Đông Xuân và đặc biệt nặng vụ Mùa Các tác giả đánh giá rằng diễn biến chỉ số SPI khá phù hợp với thực tế hạn trong 2 năm hạn điển hình Năm 1997, cũng là năm có thiệt hại đáng kể do hạn, tại trạm Ayunpa, chỉ số SPI1T(6) = -2,03 (mức rất nặng), SPI2T(7) = -1,58 (mức nặng) Tại trạm Pleiku SPIAT(6) = -1,28 (mức hạn nhẹ)

Dựa trên kết quả phân tích so sánh chỉ số SPI của các trạm mưa với diện biến hạn thực tế (thông qua diện tích lúa hạn các vụ) tại các tỉnh Nam Trung Bộ và Tây Nguyên, nghiên cứu chỉ ra rằng:

+ Về tổng thể chỉ số SPI phản ánh khá sát diễn biến hạn thực tế tại các tỉnh trong khu vực nhất là những năm có hạn nặng

+ Có sự không phù hợp giữa SPI và thống kê diện tích hạn ở một số tỉnh trong một số năm (thường là hạn nhẹ và trung bình) Đây là một hạn chế của SPI, tuy nhiên sự không phù hợp là không thể tránh khỏi do: i) tính phức tạp về địa hình cảu khu vực Nam Trung Bộ và Tây Nguyên, ii) Diện tích hạn được thống kê cho toàn tỉnh trong đó mỗi tỉnh chỉ có một trạm khí tượng, những trạm này không đủ đại diện cho điều kiện khí tượng của tỉnh, đặc biệt là với một yếu tố khí tượng biến động rất mạnh như mưa

+ Có thể dùng chỉ số SPI để giám sát hạn ở khu vực Nam Trung Bộ và Tây Nguyên Trong tương lai để tăng mức độ tin cậy cần: i) Đảm bảo tính liên tục và độ chính xác của số liệu quan trắc khí tượng; ii) phát triển thêm phần mềm tính toán chỉ số SPI theo thời đoạn tuần nhằm xác định được các giai đoạn hạn tăng cường và iii) tăng mức độ chi tiết của số liệu điều tra hạn nông nghiệp cũng như các tác động khác [11]

Vũ Thanh Hằng, Trần Thị Thu Hà, với nghiên cứu “ So sánh một vài chỉ số hạn hán ở các vùng khí hậu Việt Nam” đã sử dụng số liệu lượng mưa ngày từ 1980

đến 2007 để tính toán bốn chỉ số hạn SPI (Standard Precipitation Index), CZI (China - Z Index), EDI(Effective Drought Index) và PN (Percent of normal) cho 7 vùng khí hậu Việt Nam Kết quả tính toán cho thấy chỉ số SPI và chỉ số CZI có sự tương quan chặt chẽ với hệ số rất cao là R2 = 0,9905 Điều này có nghĩa là việc xác

định các điều kiện ẩm hay hạn tại các trạm của 2 chỉ số này là đồng nhất, đặc biệt phù hợp rõ rệt với các giá trị âm Phân tích tần suất xuất hiện của các ngưỡng theo chỉ số SPI, CZI và EDI đều cho thấy điều kiện bình thường chiếm ưu thế ở các vùng khí hậu, không vùng nào xảy ra hạn nặng, tuy nhiên mức độ hạn nặng tăng dần khi đi về phía Nam trong giai đoạn xem xét Khác biệt với 3 chỉ số trên, chỉ số

PN không xác định được điều kiện rất ẩm và cực kỳ ẩm ướt ở cả 7 vùng khí hậu, tình trạng hạn hán xuất hiện ở tất cả các cấp độ, trong đó hạn rất nặng có thể xảy ra với tần suất lớn ở tất cả các vùng [7]

Nhiều tác giả với các công trình nghiên cứu về biến động của hạn hán trong

bối cảnh BĐKH ở các khu vực khác nhau trên lãnh thổ Việt Nam như: Nghiên cứu biến động của thiên tai (lũ lụt và hạn hán) ở tỉnh Quảng Nam trong bối cảnh biến đổi khí hậu của tác giả Vũ Thị Thu Lan và Hoàng Thanh Sơn; Nghiên cứu lựa chọn công thức tính chỉ số khô hạn và áp dụng vào việc tính tần suất khô hạn năm

ở Ninh Thuận của Lê Sâm và Nguyễn Đình Vượng; công trình nghiên cứu Xây dựng bản đồ hạn hán đồng bằng sông Cửu Long trong bối cảnh BĐKH của Trần Văn Tỷ và cộng sự; Nghiên cứu ảnh hưởng của hoang mạc hóa đến sản xuất nông nghiệp ở tỉnh Bình Thuận trong bối cảnh BĐKH của Bùi Thu Hương [12],[20],[29],[10]

Trương Đức Trí và cộng sự với kết quả nghiên cứu Dự tính chỉ số hạn hán ở khu vực Nam Trung Bộ bằng mô hình Precis trên tạp chí KTTV số 644, tháng

8/2014, cho thấy: Ở Việt Nam, NTB là một trong những vùng thường xuyên chịu ảnh hưởng của hạn hán Nghiên cứu đã khảo sát đặc điểm của hạn hán trong tương lai theo các quy mô thời gian khác nhau 1,3,6,12 tháng dựa trên kết quả dự tính khí hậu của mô hình PRECIS Kết quả này có thể hỗ trợ các bộ, ngành, địa phương xây dựng kế hoạch ứng phó với biến đổi khí hậu [28]

Một số công trình nghiên cứu hạn hán tại khu vực Tây Nguyên

Nguyễn Đức Ngữ với công trình Khí hậu Tây Nguyên với 8 chương, trình

bày các kết quả nghiên cứu rất chi tiết về điều kiện khí hậu khu vực Tây Nguyên, bao gồm: Sự hình thành khí hậu Tây Nguyên thông qua việc phân tích vai trò của các nhân tố tạo thành khí hậu; Đặc điểm, quy luật phân bố, diễn biến của các yếu tố

khí hậu, mối quan hệ giữa các yếu tố với điều kiện địa hình; Kết quả phân vùng khí hậu, là cơ sở để đánh giá điều kiện và tài nguyên khí hậu các vùng ở Tây Nguyên [14]

Theo tác giả, khí hậu Tây Nguyên được hình thành dưới tác động của các yếu tố: bức xạ Mặt Trời, hoàn lưu khí quyển và hoàn cảnh địa lý Ở đây, vị trí địa

lý và độ cao có vai trò quan trọng nhất trong sự tác động qua lại với điều kiện bức

xạ và hoàn lưu khí quyển, tạo thành một kiểu khí hậu có thể coi là đặc sắc của khí hậu nhiệt đới gió mùa nước ta – khí hậu nhiệt đới gió mùa cao nguyên

+ Chế độ BXMT: Nằm trong khoảng vĩ độ từ 110 đến 150 Bắc, hằng năm địa phận Tây Nguyên có khả năng tiếp nhận một lượng BXMT dồi dào do độ cao Mặt Trời trong năm lớn và ít thay đổi Tổng lượng năm của bức xạ tổng cộng khi trời không có mây có thể đạt 235 – 240 kcal/cm2 Tổng lượng bức xạ trong năm lớn và tổng lượng bức xạ trong các tháng chênh lệch nhau không nhiều là cơ sở để có nền nhiệt độ cao và ít biến đổi trong năm Tuy nhiên, do ảnh hưởng của độ cao địa lý nên nhiệt độ ở Tây Nguyên bị hạ thấp đáng kể Ở những vùng cao 500 – 800m, nhiệt độ trung bình năm thấp hơn ở vùng đồng bằng cùng vĩ độ 3 -50C và những vùng cao trên 800m trên 50C Sự chênh lệch nhiệt độ giữa vùng thấp và vùng cao như trên, trong điều kiện biên độ nhiệt năm nhỏ (dưới 50C) là rất đáng kể và có ý nghĩa

+ Chế độ hoàn lưu khí quyển vừa mang đặc điểm chung của đới – hoàn lưu tín phong, vừa mang đặc điểm của khu vực – hoàn lưu gió mùa, trong đó, mùa hạ hoàn toàn thuộc các hệ thống nhiệt đới (tín phong và gió mùa xích đạo), mùa đông lại chi phối bởi cả hệ thống nhiệt đới (tín phong) và hệ thống cực đới (gió mùa cực đới) Sự biến đổi mùa của các yếu tố khí hậu và thời tiết do gió mùa gây ra là hệ quả quan trọng nhất của hoàn lưu khí quyển đối với khí hậu Tây Nguyên

+ Hoàn cảnh địa lý, địa hình:

Tính chất cao nguyên (mặt đệm bằng phẳng, rộng và độ cao của nó) làm cho cán cân bức xạ mặt đất bị giảm (trung bình 10 – 15% so với đồng bằng lân cận) làm nền nhiệt độ bị hạ thấp tương đối so với vùng thấp cùng vĩ độ Ngoài ra, ảnh hưởng của cao nguyên còn làm giảm biên độ năm và tăng biên độ ngày của nhiệt độ

Hướng của cao nguyên gần như Bắc – Nam nên hai sườn chính là sườn Đông và sườn Tây đối lập về phương diện đón gió và khuất gió đối với gió mùa Đông Nam và gió mùa mùa Hạ Hệ quả tác động của gió mùa đối với hai sườn là sự lệch pha và biến trình nhiệt, mưa - ẩm và nhiều đặc trưng khí hậu khác giữa vùng Đông và Tây Trường Sơn

Phân hóa khí hậu quan trọng nhất là phân hóa giữa vùng phía Đông và phía Tây Trường Sơn do tác động của hoàn lưu gió mùa đối với hai sườn của cao nguyên có mặt hướng đối lập, thể hiện rõ nhất trong biến trình năm của các yếu tố khí hậu trước hết là mưa, ẩm Phân hóa khí hậu theo độ cao địa lý thể hiện chủ yếu

về lượng các đặc trưng trung bình của các yếu tố bức xạ, nhiệt, mưa và các đặc trưng phức tạp của chúng

Nguyễn Lập Dân và cộng sự đã công bố công trình nghiên cứu về hạn hán

và hoang mạc hóa lãnh thổ Tây Nguyên gắn với kịch bản BĐKH Trong nghiên

cứu này, các tác giả đã xác định thực trạng hạn hán, phân bố không gian và diễn biến hạn lãnh thổ Tây Nguyên và xây dựng Kịch bản hạn cho Tây Nguyên dựa trên

cơ sở kịch bản BĐKH, NBD tương ứng với phát thải khí nhà kính ở mức trung bình (B2) với 9 cấp độ hạn (từ cấp độ 0 đến cấp độ 8) dự kiến được phân chia:

Năm 2020:

Vào năm 2020, so với thời kỳ 1980 - 1999 hạn cao hơn 0,2 - 0,7 cấp (ít nhất 0,33 cấp, nhiều nhất 0,61 cấp), cấp hạn phổ biến là 3-4 ở bắc Tây Nguyên, trung Tây Nguyên (4,1 ở Kon Tum, 4,0 ở Pleiku, 3,9 Buôn Ma Thuột) cá biệt có vùng lên đến cấp 5 (Ayunpa: 5,1) Trong khi đó, hạn phổ biến là cấp 2 ở nam Tây Nguyên (2,2 ở Đắk Nông, 2,3 ở Đà Lạt, cá biệt chỉ cấp 1 ở nam Lâm Đồng (Bảo Lộc, 1,3)

Năm 2050:

Vào năm 2050, hạn cao hơn so với thời kỳ 1980 - 1999 phổ biến 1 - 2 cấp (ít nhất là 1,2 cấp, nhiều nhất là 1,87 cấp), cấp hạn phổ biến là cấp 4 ở bắc Tây Nguyên (4,9 ở Kon Tum, 4,7 ở Gia Lai), cấp 5 ở trung Tây Nguyên (5,0 ở Buôn

Ma Thuột), cá biệt cấp 6 ở Ayunpa (6,0) Trong khi đó, cấp hạn phổ biến ở nam

Tây Nguyên là 3 (Đắk Nông: 3,1; Đà Lạt: 3,2), cá biệt cấp 2 ở Bảo Lộc (2,7)

Năm 2100:

Vào năm 2100, hạn cao hơn so với thời kỳ 1980 - 1999, khoảng 2,3 - 3,5 cấp (2,33

- 3,49) Cấp hạn ở bắc Tây Nguyên, trung Tây Nguyên phổ biến là cấp 6, cá biệt ở Ayunpa lên đến cấp 7 (7,6) Trong khi đó, cấp hạn phổ biến ở nam Tây Nguyên (kể cả nam Lâm Đồng là 4, Đắk Nông là 4,2, Đà Lạt: 4,4, Bảo Lộc: 4,3) [5]

Nguyễn Văn Liêm và cộng sự đã công bố kết quả đánh giá đặc trưng hạn một số điểm trên khu vực Nam Trung Bộ và Tây Nguyên theo chỉ số Palmer,

Nghiên cứu đánh giá khả năng sử dụng chỉ số Palmer về mức độ khắc nghiệt hạn trong việc nhận định diễn biến hạn một số điểm ở Nam Trung Bộ và Tây Nguyên Với chuỗi số liệu 1981 – 2005, đã phát hiện được những đợt hạn kéo dài, và cả những đợt hạn xảy ra trong thời kỳ gió mùa Tây Nam (mùa sinh trưởng), gây thiệt hại không nhỏ cho sản xuất nông nghiệp của vùng [12]

Trương Đức Trí và cộng sự với đề tài Đánh giá khả năng sử dụng các chỉ số hạn phục vụ giám sát và dự báo hạn hán khu vực Tây Nguyên Kết quả thử nghiệm

đánh giá khả năng nắm bắt điều kiện khô hạn bằng chỉ số chuẩn hóa giáng thủy (SPI), chỉ số khô hạn (K) và chỉ số tỉ chuẩn (TC) trên khu vực Tây Nguyên Kết quả nghiên cứu cho thấy, chỉ số SPI và TC vẫn còn nhiều điểm chưa thực sự phù

hợp với thực tế, trong khi chỉ số K có mức độ ổn định và phản ánh điều kiện khô/hạn phù hợp hơn Điều này có thể lý giải do chỉ số SPI và TC chỉ tính toán điều kiện khô hạn do lượng mưa còn chỉ số K có tính đến cả tác động của lượng bốc hơi đến điều kiện khô hạn [29]

Đào Khôi Nguyên và cộng sự đã có đánh giá tác động của BĐKH đến hạn hán trên địa bàn tỉnh Đak Nông bằng mô hình SDSM và chỉ số hạn SPEI: Đánh giá tác động của hạn hán lên hạn khí tượng trên địa bàn tỉnh Dak Nông được tính toán bằng chỉ số chuẩn hóa lượng mưa – bốc hơi SPEI và kịch bản BDKH cho nhiệt độ

và lượng mưa được xây dựng dựa vào kết quả chi tiết hóa thống kê SDSM 5.1 và

so sánh với hạn khí tượng hiện tại Kết quả nghiên cứu cho thấy lượng mưa năm có

xu hướng giảm 9,5 – 24,3% và nhiệt độ có xu hướng tăng từ 0,4 – 2,40C cho cả 2 kịch bản A2 và B2 Với sự thay đổi lượng mưa và nhiệt độ như trên thì cường độ

và tần suất hạn hán cực đoan sẽ tăng lên trong tương lai [18]

Lê Văn Hương và Phí Thị Thu Hoàng nghiên cứu về chỉ tiêu hạn kinh tế -

xã hội qua công trình “ Đánh giá tính dễ bị tổn thương do hạn hán đối với sự phát triển kinh tế - xã hội Tây Nguyên thông qua chỉ số nhạy cảm kinh tế - xã hội” Các

tác giả đã sử dụng chỉ số nhạy cảm hạn kinh tế xã hội (SDI) xác định mức độ nhạy cảm của mỗi quốc gia hoặc vùng đối với hạn kinh tế xã hội Chỉ số này được tính toán dựa trên xem xét đóng góp GDP từ các lĩnh vực phi nông nghiệp, tỷ lệ lao động nông nghiệp và đa dạng cây trồng [10]

Trương Hồng với nghiên cứu về ảnh hưởng của biến đối khí hậu đến sản xuất nông nghiệp vùng Tây Nguyên và đề xuất một số giải pháp thích ứng đã xác định một số tác động của BĐKH đến SXNN của vùng như: BĐKH không chỉ là tăng nhiệt độ, tăng hàm lượng CO2, mà còn làm thay đổi quy luật thời tiết, từ đó ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất, chất lượng sản phẩm của cây trồng Tác động của BĐKH gây ra nhiều hậu quả khác nhau Mưa lũ xuất hiện nhiều làm tăng nguy

cơ ngập lụt đối với các vùng đất canh tác cây lương thực mức độ rủi ro trong sản xuất cao hơn Bên cạnh đó, những đợt hạn hán trầm trọng kéo dài cũng đe dọa các ngành sản xuất nông – lâm nghiệp, ảnh hưởng trực tiếp tới năng suất, sản lượng của hầu hết các loại cây công nghiệp chủ lực của Tây Nguyên như cà phê,

cao su, điều, hồ tiêu Biến động của yếu tố nhiệt ẩm và các yếu tố khí hậu thời tiết khác cũng khiến năng suất, sản lượng của cây trồng và vật nuôi bị giảm; sức đề kháng của vật nuôi kém đi, đồng thời tạo môi trường thuận lợi cho các tác nhân gây bệnh phát triển bùng phát, gây ra nhiều loại dịch bệnh trên gia súc, gia cầm như bệnh cúm gia cầm, bệnh dịch heo tai xanh Mưa lũ lớn, hạn hán và nắng nóng làm cho đất đai bị rửa trôi, cằn cỗi, tình trạng sa mạc hóa diễn ra nhanh hơn Rừng mất dần, hệ sinh thái rừng, kiểu rừng thay đổi, tăng nguy cơ tiệt chủng của động thực vật, mất đi những nguồn gen quí hiếm

Trong nghiên cứu của mình, tác giả cũng chỉ ra rằng sự nóng lên do bức xạ nhiệt tăng thì nhu cầu nước của cây cũng tăng lên, vì vậy yêu cầu về lượng nước

tưới sẽ tăng trong bối cảnh nguồn tài nguyên nước ngày càng cạn kiệt sẽ là thách thức cho sản xuất nông nghiệp trong thời gian tới Chí phí đầu tư để thu được một đơn vị sản phẩm tăng, đồng nghĩa với thu nhập giảm và đời sống của người nông

dân càng khó khăn hơn [9]

Võ Văn Phú với công trình “Nghiên cứu ứng phó với Biến đổi khí hậu cho ngành Nông nghiệp Gia Lai đến năm 2020 và tầm nhìn đến năm 2030” đã xác định

các tác động của BĐKH đến sản xuất nông nghiệp tỉnh Gia Lai như sau:

BĐKH làm thay đổi lịch mùa vụ

Lịch thời vụ trên địa bàn tỉnh đang có dấu hiệu chuyển dịch, mức độ thay đổi tùy thuộc vào từng năm, từng địa phương và từng nhóm cây trồng khác nhau Sự chuyển mùa vụ kéo theo việc gieo trồng, chăm sóc cũng như thu hoạch bị thay đổi theo rõ rệt

Trên địa bàn toàn tỉnh chủ yếu sản xuất 2 vụ chính: vụ Đông Xuân và vụ Mùa Nhiều năm trở lại đây, thời vụ gieo trồng vụ mùa thường trễ lịch 10 - 20 ngày Điển hình như năm 2009, nắng hạn kéo dài, mưa đến muộn nên hầu hết diện tích lúa đến tháng 7 mới gieo trồng được

BĐKH làm thay đổi cơ cấu cây trồng

BĐKH gây tác động tiêu cực đến quá trình sản xuất nông nghiệp, đồng thời cũng tạo nên sự thay đổi tích cực trong chuyển dịch cơ cấu cây trồng theo hướng

thích nghi hơn Quá trình chuyển đổi biểu hiện khá rõ đối với nhóm cây ngắn ngày như: tăng diện tích trồng sắn, mía và giảm diện tích lạc, thuốc lá;… tăng diện tích trồng lúa nước và giảm diện tích lúa rẫy; Các cây chịu hạn - năng suất cao được đưa vào trồng và dần thay thế các cây trồng bản địa - năng suất thấp

BĐKH làm gia tăng tình hình dịch bệnh trên cây trồng

Sự thay đổi thất thường của thời tiết (nóng - ẩm; biên độ dao động nhiệt ngày - đêm, giữa thời kỳ gió mùa Tây Nam - thời kỳ gió mùa Đông Bắc) không chỉ tác động trực tiếp lên cây trồng mà còn tạo điều kiện thuận lợi cho nhiều loài sâu hại, dịch bệnh phát sinh, phát triển nhanh và khó dự báo gây ảnh hưởng đến diện tích, năng suất, sản lượng Rệp sáp hại cà phê đã thành dịch vào những năm 2000 -

2003, bệnh vàng lá do tuyến trùng và nấm đối với cà phê (2000 - 2004), ve sầu hại

rễ cà phê (2007 - 2009), bệnh chết nhanh, chết chậm cây tiêu (2005 - nay), rầy nâu hại lúa, bọ xít muỗi hại điều, ca cao đã làm thiệt hại đến năng suất và chất lượng sản phẩm đáng kể

Trên cơ sở phân tích biểu hiện và tác động của BĐKH đến sản xuất nông nghiệp của Tỉnh, tác giả đã đề xuất các giải pháp nhằm phát triển nông nghiệp bền vững thích ứng với BĐKH, bao gồm: i) Nhóm giải pháp về chuyển đổi cơ cấu cây trồng; ii) Nhóm giải pháp sử dụng các giống cây trồng theo hướng thích ứng với BĐKH; iii) Nhóm giải pháp về công trình cho nền công nghiệp; iv) Xây dựng hệ thống cảnh báo, dự báo nông nghiệp Trong nghiên cứu này, trên cơ sở dữ liệu thu thập về các điều kiện khí hậu cũng như các diễn biến thời tiết bất thường ở tỉnh Gia Lai, tác giả đã xây dựng được hệ thống bản đồ số hóa về BĐKH tỉnh Gia Lai đến năm 2020 và tầm nhìn đến năm 2030 Đây là những cơ sở dữ liệu quan trọng để có thể giúp người dân, các nhà quản lý, doanh nghiệp, nhà khoa học đưa ra các dự báo kịp thời để giảm thiểu các thiệt hại từ thiên nhiên, phát triển nông nghiệp bền vững

Cũng tương tự như các nghiên cứu thế giới, các nhà khoa học ở Việt Nam cũng cho rằng mỗi phương pháp xác định hạn đều có những ưu điểm, khuyết điểm và địa bàn áp dụng thích hợp Do đó, các chỉ số hạn được lựa chọn để tính toán phải thể hiện được đặc trưng nhất diễn biến hiện tượng hạn hán tại khu vực nghiên cứu

Tổng quan các công trình nghiên cứu về hạn hán ở Việt Nam cho thấy, Tây Nguyên được xác định là một trong những khu vực có cấp hạn nặng nhất cả nước, tuy nhiên các nghiên cứu về sự biến đổi và tác động của hạn hán đến sản xuất nông nghiệp cho từng tỉnh thuộc khu vực này, trong đó có tỉnh Gia Lai còn hạn chế Do

đó, đề tài “Nghiên cứu sự biến đổi và tác động của hiện tượng hạn hán tại tỉnh

Gia Lai” mang tính cấp thiết, có cả ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là sự biến đổi của hiện tượng hạn hán trên địa bàn tỉnh Gia Lai thông qua hai chỉ số: Chỉ số chuẩn hóa giáng thủy (SPI) và chỉ

số khô hạn K

2.2 Nội dung nghiên cứu

- Phân tích xu thế biến đổi của một số yếu tố khí hậu tại tỉnh Gia Lai thời kỳ

2.3 Phương pháp nghiên cứu

2.3.1 Phương pháp thu thập, phân tích, xử lí tài liệu

Thu thập, phân tích, xử lý tài liệu là công việc quan trọng trong quá trình nghiên cứu, đánh giá Trên cơ sở mục đích của đề tài, tác giả đã xác định các tài liệu, số liệu cần thu thập tại khu vực nghiên cứu như:

- Điều kiện tự nhiên, kinh tế, xã hội

- Các số liệu quan trắc từ các trạm khí tượng trên địa bàn tỉnh trong khoảng thời gian đủ dài để đảm bảo độ tin cậy của kết quả nghiên cứu

Các tài liệu, số liệu được thu thập từ nhiều nguồn:

- Các báo cáo tổng kết của UBND tỉnh Gia Lai

- Số liệu quan trắc khí tượng của từng trạm theo năm

- Các đề án, quy hoạch phát triển kinh tế, xã hội của tỉnh

- Các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước có liên quan đến vấn đề nghiên cứu…

Bảng 2.1 Danh sách trạm khí tượng lấy số liệu quan trắc

trong thời kỳ 1980- 2016

2.3.2 Phương pháp lựa chọn và tính toán chỉ số hạn

Lựa chọn chỉ số hạn:

Việc áp dụng các chỉ số hạn phụ thuộc vào điều kiện từng vùng, hệ thống cơ

sở dữ liệu quan trắc sẵn có trong vùng đó và mục tiêu đánh giá loại hạn hán (hạn khí tượng, hạn thủy văn, hạn nông nghiệp) cụ thể của từng bài toán

Chỉ số hạn phục vụ tính toán, dự báo được lựa chọn dựa vào một số tiêu chí như sau:

- Thể hiện được tính khắc nghiệt của hạn hán, đặc biệt là sự gia tăng cường

độ hạn hán khi thời gian thiếu hụt mưa dài;

- Có mối quan hệ đáng tin cậy với các đặc trưng yếu tố khí hậu trong kịch bản BĐKH;

- Có thể tính toán được trong hoàn cảnh số liệu của nước ta nói chung và của địa bàn nghiên cứu nói riêng;

- Kết quả thống kê hạn theo chỉ số được chọn phù hợp với các năm hạn thực

tế trong lịch sử

Với các tiêu chí nêu trên, đề tài đã lựa chọn chỉ số chuẩn hóa giáng thủy SPI

(Standardized Precipitation Index) và chỉ số khô hạn K để tính toán và phân tích xu

thế biến đổi của hạn khí tượng trên địa bàn tỉnh Gia Lai trong thời kỳ 1980 – 2016

Để phản ánh đặc điểm và xu thế khô hạn theo các thời đoạn trong năm cũng như diễn biến hạn giữa các khu vực khác nhau trên địa bàn nghiên cứu, chỉ số chuẩn hóa giáng thủy SPI và chỉ số khô hạn K được tính toán theo năm và theo mùa, sử dụng các dữ liệu quan trắc lượng mưa và lượng bốc hơi được quan trắc từ

ba trạm khí tượng: Trạm An Khê, trạm Ayunpa, trạm Pleiku trong thời kỳ nghiên cứu từ 1980 – 2016

Phương pháp tính toán chỉ số hạn

* Chỉ số chuẩn hóa giáng thủy SPI (Standardized Precipitation Index): Do

McKee và cộng sự đề xuất năm 1993 được sử dụng để đánh giá đặc điểm và sự biến đổi của hạn hán khu vực nghiên cứu Chỉ số SPI được tính bằng công thức:

Với R là lượng mưa thực tế; R là lượng mưa trung bình nhiều năm (thời đoạn tính); là độ lệch tiêu chuẩn

Chỉ số SPI là một chỉ số không thứ nguyên Do sự phân bố của giáng thủy đối với các quy mô nhỏ hơn một năm không phải là một phân bố chuẩn, vì vậy, để tính toán chi tiết ta làm như sau:

Trước tiên, phải hiệu chỉnh sự phân bố giáng thủy tới một hàm phân bố mật

độ xác suất chuẩn Gamma Phân bố Gamma được xác định bằng hàm mật độ tần số hay tần suất

Trong đó các tham số và của hàm mật độ xác suất Gamma ước lượng cho mỗi trạm và mỗi quy mô thời gian (3 tháng, 6 tháng, 12 tháng )và cho mỗi tuần của năm Các chỉ số và được ước lượng tối ưu như sau:

Với

Cho t = x/ , khi đó phương trình trở thành

Ta thấy rằng, đối với x = 0 và phân bố giáng thủy có thể chứa cả số 0 thì xác suất tích lũy trở thành

Với q là xác suất tại điểm giáng thủy = 0

Cuối cùng, xác suất tích lũy được biến đổi tới biến ngẫu nhiên chuẩn hóa Z với giá trị trung bình bằng 0 và phương sai bằng 1, Z chính là giá trị của SPI:

d3 = 00,001308

Chỉ số SPI được tính toán dựa trên xác suất của lượng mưa quan trắc cho các khoảng thời gian khác nhau (theo năm, theo mùa hay quy mô 1,3,6,12 tháng) Do SPI có thể ước tính được cho những quy mô thời gian khác nhau, có thể cung cấp sớm cảnh báo của hạn hán và giúp đánh giá hạn khắc nghiệt và nó cũng dễ tính toán hơn các chỉ số khác SPI tính toán cho bất kỳ vùng nào dựa vào bản ghi giáng thủy dài hạn cho một thời kỳ yêu cầu Giá trị của SPI mang dấu âm chỉ ra hạn hán, còn mang giá trị dương chỉ ra tình trạng thừa ẩm Theo Tổ chức Khí tượng thế giới (WMO), thì trạng khô hạn hay ẩm ướt được phân cấp theo chỉ số SPI như sau:

Bảng 2.2 Phân cấp hạn theo chỉ số SPI

K là chỉ số xác định hạn thông dụng ở Việt Nam, được tính theo công thức:

Trong đó: E là một số đo khả năng về lượng bốc hơi, được sử dụng như một đặc trưng phản ánh phần chi chủ yếu của cán cân nước, và là nhân tố chủ yếu của tình trạng hạn hán

R: Lượng mưa tháng hoặc năm R được coi như phần thu chủ yếu của cán cân nước, nhân tố giải trừ và giảm nhẹ hạn hán