Đặc điểm của một số nhân tố quy mô lớn trong điều kiện hạn hán ở Việt Nam

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN _ Nguyễn Thanh Hoa ĐẶC ĐIỂM CỦA MỘT SỐ NHÂN TỐ QUY MÔ LỚN TRONG ĐIỀU KIỆN HẠN HÁN Ở VIỆT NAM LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC Hà Nội – 2016 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Nguyễn Thanh Hoa ĐẶC ĐIỂM CỦA MỘT SỐ NHÂN TỐ QUY MÔ LỚN TRONG ĐIỀU KIỆN HẠN HÁN Ở VIỆT NAM Chuyên ngành : Khí tượng Khí hậu học Mã số : 60440222 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS: VŨ THANH HẰNG TS NGUYỄN ĐĂNG QUANG Hà Nội - 2016 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn “Ảnh hƣởng số đặc trƣng quy mô lớn đến hạn hán Việt Nam” công trình nghiên cứu cá nhân tơi thực dƣới hƣớng dẫn khoa hoạc PGS TS Vũ Thanh Hằng đồng hƣớng dẫn - Tiến sĩ Nguyễn Đăng Quang, khơng chép từ cơng trình nghiên cứu ngƣời khác Số liệu kết luận văn chƣa đƣợc công bố cơng trình khoa học khác Các thơng tin thứ cấp đƣợc sử dụng luận văn có nguồn gốc rõ ràng, đƣợc trích dẫn đầy đủ, trung thực quy cách Tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm tính xác thực nguyên luận văn./ Hà Nội, tháng năm 2016 Tác giả luận văn Nguyễn Thanh Hoa LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, xin trân trọng cảm ơn PGS TS Vũ Thanh Hằng đồng hƣớng dẫn – Tiến sĩ Nguyễn Đăng Quang định hƣớng nghiên cứu phƣơng pháp luận cho tơi suốt q trình thực nghiên cứu Luận văn thạc sỹ Trong trình đƣợc nghiên cứu, học tập trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội, tơi có hội đƣợc tiếp thu kiến thức chuyên sâu khí tƣợng khí hậu học, mà qua giúp tơi có đủ kiến thức chun mơn nhƣ kinh nghiệm suốt trình học tập, tạo cho niềm say mê nghiên cứu khoa học, phục vụ hiệu cho trình nghiên cứu, thực hoàn thành Luận văn thạc sỹ thân Tôi xin trân trọng cảm ơn thầy, cô giáo với cán Bộ mơn Khí tƣợng thủy văn hải dƣơng học, Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội tận tình hƣớng dẫn, giúp đỡ tơi q trình thực Luận văn Xin trân trọng cảm ơn đồng chí Lãnh đạo cán Trung tâm Dự báo Khí tƣợng thủy văn Trung ƣơng tạo điều kiện tận tình giúp đỡ tơi q trình thực luận văn Trân trọng cảm ơn quan tâm giúp đỡ bạn bè, đồng nghiệp gia đình ln sát cánh, động viên, giúp đỡ tơi q trình học tập hoàn thành luận văn Hà Nội, tháng năm 2016 Tác giả Nguyễn Thanh Hoa MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HẠN HÁN VÀ CÁC ĐẶC TRƢNG HOÀN LƢU QUY MÔ LỚN ẢNH HƢỞNG ĐẾN VIỆT NAM 1.1 Khái niệm hạn hán phân loại hạn hán .2 1.1.1 Khái niệm hạn hán 1.1.2 Phân loại hạn hán .3 1.2 Ảnh hƣởng số hồn lƣu quy mơ lớn đến hạn hán Việt Nam 1.3 Tổng quan cơng trình nghiên cứu hạn hán 10 1.3.1 Một số nghiên cứu nƣớc 10 1.3.2 Một số nghiên cứu giới .15 CHƢƠNG 2: SỐ LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Error! Bookmark not defined 2.1 Phƣơng pháp nghiên cứu Error! Bookmark not defined 2.1.1 Chỉ số chuẩn hóa lƣợng mƣa (Standardized Precipitation Index - SPI) Error! Bookmark not defined 2.1.2 Chỉ số khô (Aridity Index - AI) Error! Bookmark not defined 2.1.3 Chỉ số Ped Error! Bookmark not defined 2.2 Nguồn số liệu Error! Bookmark not defined 2.3 Phƣơng pháp số liệu dự tính khí hậu Error! Bookmark not defined CHƢƠNG 3: MỘT SỐ KẾT QUẢ VÀ NHẬN XÉT .Error! Bookmark not defined 3.1 Tần suất hạn vùng khí hậu theo sốError! defined Bookmark not 3.1.1 Tần suất hạn cho giai đoạn 1981 – 2014 Error! Bookmark not defined 3.1.2 Tần suất hạn theo tháng Error! Bookmark not defined 3.1.3 Tần suất hạn xu hạn theo tháng trạm đảo Error! Bookmark not defined 3.2 Đặc điểm trƣờng SST giai đoạn 1981-2010 khu vực Biển Đông Error! Bookmark not defined 3.3 Tình hình hạn hán năm El Nino LaNina điển hìnhError! Bookmark not defined 3.3.1 ENSO số ENSO Error! Bookmark not defined 3.3.2 Hạn hán kỳ El Nino 5/1997 - 5/1998Error! defined Bookmark not 3.3.3 Hạn hán kỳ La Nina 5/1988 - 5/1989Error! defined Bookmark not 3.3.4 Xu hoạt động áp cao cận nhiệt đới Tây Thái Bình Dƣơng mực 850mb Error! Bookmark not defined 3.4 Dự tính hạn hán vùng khí hậu nƣớcError! Bookmark not defined KẾT LUẬN Error! Bookmark not defined TÀI LIỆU THAM KHẢO 18 Danh mục bảng Trang Bảng 2.1: Phân cấp hạn khí tƣợng theo số SPI Error! Bookmark not defined Bảng 2.2: Phân cấp hạn theo số AI Error! Bookmark not defined Bảng 2.3: Phân cấp hạn theo số J Error! Bookmark not defined Bảng 2.4: Phân cấp hạn theo số Ped Error! Bookmark not defined Bảng 2.5: Cấp độ hạn theo số J, SPI Ped Error! Bookmark not defined Bảng 2.6: Danh sách trạm vùng khí hậu Error! Bookmark not defined Bảng 3.1: Tần suất (%) hạn vùng phía bắc Error! Bookmark not defined Bảng 3.3: Giá trị số vùng B1 B2 năm El Nino điển hình Error! Bookmark not defined Bảng 3.4: Giá trị số vùng B3 B4 năm El Nino điển hình Error! Bookmark not defined Bảng 3.5: Giá trị số vùng phía nam năm El Nino điển hình Error! Bookmark not defined Bảng 3.6: Giá trị số vùng B1 B2 năm La Nina điển hình Error! Bookmark not defined Danh mục hình Trang Hình 1.1: Trình tự xảy hạn hán phân loại hạn hán Hình 2.1: Phân vùng khí hậu Việt Nam Error! Bookmark not defined Hình 3.1: Tần suất hạn vùng phía bắc Error! Bookmark not defined Hình 3.2: Tần suất hạn vùng phía nam Error! Bookmark not defined Hình 3.3: Tần suất hạn theo tháng vùng phía bắc .Error! Bookmark not defined Hình 3.4: Tần suất hạn theo tháng vùng phía nam Error! Bookmark not defined Hình 3.5: Tần suất hạn trạm đảo Error! Bookmark not defined Hình 3.6: Tần suất hạn theo tháng trạm đảo Error! Bookmark not defined Hình 3.7: Xu gia tăng nhiệt SST giai đoạn 1901-2004 [25] Error! Bookmark not defined Hình 3.8: Chuẩn sai nhiệt độ bề mặt nƣớc biển giai đoạn 1981-1990, 1991-2000, 2001-2010 Error! Bookmark not defined Hình 3.9: Chỉ số ONI giai đoạn 1950 - 2014 Error! Bookmark not defined Hình 3.10: Hoạt động áp cao cận nhiệt đới năm El Nino so với TBNN 1982-2010 Error! Bookmark not defined Hình 3.11: Hoạt động áp cao cận nhiệt đới năm La Nina so với TBNN 1982-2010 Error! Bookmark not defined Hình 3.12 : Hoạt động ACCN Tây TBD giai đoạn 1981-1990, 1991-2000, 2001-2010 Error! Bookmark not defined Hình 3.13: Chuẩn sai hoạt động áp cao cận nhiệt giai đoạn 1981-1990, 1991-2000, 2001-2014 Error! Bookmark not defined Hình 3.14: Tần suất hạn vùng khí hậu theo kịch 2.6 Error! Bookmark not defined Hình 3.15: Xu hạn theo tháng kịch 2.6 Error! Bookmark not defined Hình 3.16: Tần suất hạn vùng khí hậu theo kịch 3.16 Error! Bookmark not defined Hình 3.17: Xu hạn theo tháng kịch 4.5 Error! Bookmark not defined Nguyên nhân xảy hạn hán phần lớn bắt nguồn từ thiếu hụt nghiêm trọng lƣợng giáng thủy thời gian đủ dài thay đổi nhiệt độ, độ ẩm, xạ, gió….khiến cho bốc nƣớc diễn mạnh mẽ dẫn đến thiếu hụt nƣớc bề mặt, dòng chảy, hồ chứa (hạn thủy văn)… Và lƣợng nƣớc đất không đủ để cung cấp cho hoạt động sinh trƣởng, phát triển thực vật (hạn nông nghiệp) Tất yếu tố gây nên tác động ảnh hƣởng đến nhiều mặt xã hội kinh tế lẫn mơi trƣờng 1.2 Ảnh hưởng số hồn lưu quy mô lớn đến hạn hán Việt Nam Nhƣ trình bày trên, hạn hán xảy thiếu hụt lƣợng mƣa khu vực cụ thể chịu ảnh hƣởng hồn lƣu quy mơ lớn Đối với vùng vĩ độ nhiệt đới, hoàn lƣu Walker (hồn lƣu vĩ hƣớng miền xích đạo) đóng vai trị chủ đạo, tác động lên khí hậu ảnh hƣởng trực tiếp đến lƣợng mƣa – yếu tố định đến hạn hán Đặc trƣng hoàn lƣu Walker đƣợc thể rõ chu trình ENSO ENSO chữ viết tắt từ ghép El Nino Southern Oscillation (El Nino Dao động Nam) để nói tƣợng El Nino La Nina có liên quan đến dao động khí áp bờ đơng tây Thái Bình Dƣơng (đƣợc gọi Dao động Nam) để phân biệt với dao động khí áp Bắc Đại Tây Dƣơng El Nino tƣợng nóng lên dị thƣờng nhiệt độ bề mặt nƣớc biển vùng trung đơng Thái Bình Dƣơng Nó tác động mạnh đến khí hậu tồn cầu mùa đông đầu mùa xuân Bắc bán cầu Giai đoạn khu vực xích đạo tây Thái Bình Dƣơng khu vực phía bắc Nam Mỹ khơ hạn, khu vực chịu ảnh hƣởng gió mùa Ấn Độ (trong có Việt Nam – với tên gọi gió mùa Tây Nam) lƣợng mƣa thấp trung bình nhiều năm, nguyên nhân gây hạn hán Trong khu vực đơng nam Nam Mỹ, Đơng Phi phía nam nƣớc Mỹ lƣợng mƣa cao trung bình Hoạt động bão phát triển mạnh vùng đơng bắc Thái Bình Dƣơng có xu hƣớng giảm Đại Tây Dƣơng Ở nƣớc ta, hiệu ứng El Nino có xu hƣớng tăng cƣờng khả hạn số khu vực Trong năm El Nino, hoàn lƣu Walker hoạt động yếu bình thƣờng, áp lực gió đơng lên bề mặt biển yếu khiến cho trung tâm đối lƣu sâu dịch chuyển xa khu vực trung tâm Thái Bình Dƣơng (vùng mƣa dịch chuyển phía trung tâm Thái Bình Dƣơng) Điều khiến cho số lƣợng bão Biển Đông ảnh hƣởng đến nƣớc ta trung bình nhiều năm, mùa bão kết thúc sớm hơn, lƣợng mƣa có xu hƣớng giảm, thơng thƣờng nhiệt độ trung bình tháng cao bình thƣờng, điều phần nguyên nhân dẫn đến hạn hán Việt Nam La Nina tƣợng lạnh dị thƣờng nhiệt độ bề mặt nƣớc biển khu vực nói có hệ ngƣợc lại với tƣợng El Nino Đối với khí hậu Việt Nam, tƣợng hạn hán việc bị chi phối trực tiếp hồn lƣu Walker (chu trình ENSO), cịn chịu ảnh hƣởng nhiều trung tâm tác động khác nhƣ áp cao cận nhiệt Tây Thái Bình Dƣơng, Áp thấp Ấn Miến, Áp cao Siberi,… Trƣớc hết, áp cao cận nhiệt đới Tây Thái Bình Dương nhân tố hồn lƣu quan trọng hình thành biến đổi thời tiết Đông Nam Á, khu vực Việt Nam Đây Áp cao nóng vĩnh cửu, phát triển từ mặt đất lên đến mực cao, có tâm thƣờng đƣờng đẳng áp 1010mb xuất biển, lên cao trung tâp áp cao lệch phía đất liền Do dịng gió đơng cao nằm dịch sâu phía lục địa so với dịng gió đơng mặt đất Áp cao tây Thái Bình Dƣơng khơng nằm vị trí ổn định mà biến động theo mùa, tùy theo vị trí mà chi phối thời tiết khu vực Đông Nam Á nhƣ nƣớc ta Trong giai đoạn di chuyển phía đất liền, áp cao mang theo gió tín phong nhiều ẩm, kết hợp với địa hình hội tụ với gió mùa Tây Nam gây mƣa lớn Nhƣng nằm sâu lục địa, dòng giáng áp cao cản trở hình thành mây dẫn đến khơng có mƣa Nếu tình trạng kéo dài có khả gây hạn hán cho nƣớc ta Trong tháng từ tháng đến tháng 4, vị trí trục cao áp tây Thái Bình Dƣơng tƣơng đối thấp (dƣới vĩ độ 14N) lấn sâu phía tây (đến khoảng kinh độ 100E) - biểu giá trị gió vĩ hƣớng âm gió kinh hƣớng dƣơng Đây thời kỳ nắng nóng khô hạn khu vực Tây Nguyên Nam Bộ Sang tháng 5, áp cao cận nhiệt bắt đầu nâng trục lên phía bắc rút dần biển, tạo điều kiện phát triển gió mùa tây nam Tháng tháng áp cao cận nhiệt có cƣờng độ mạnh nhất, vị trí trục cao (trên 30N) dịch chuyển xa phía đơng Tháng 9, tháng 10 áp cao cận nhiệt bắt đầu q trình rút phía nam, nhƣờng ƣu cho hồn lƣu phía bắc Trong q trình di chuyển, tín phong rìa áp cao cận nhiệt kết hợp với gió mùa tây nam tạo thành dải hội tụ nhiệt đới gây mƣa cho tỉnh thành phía bắc trung nƣớc ta Những vùng nhiễu động đới gió đơng từ rìa áp cao cận nhiệt, hay ảnh hƣởng từ hoàn lƣu xa vùng xốy thấp hình thành tách từ dải hội tụ nhiệt đới, kết hợp với đới gió tây nam hoạt động mạnh mẽ tác nhân mang đến trận mƣa lớn cho tỉnh thành phía nam Ngồi ra, rìa phía tây nam cao áp dòng dẫn đƣờng cho bão di chuyển theo Bởi thời kỳ này, hầu hết hạn hán giảm vùng nƣớc Sang tháng 11, tháng 12, áp cao cận nhiệt vị trí thấp dịch chuyển sâu phía tây Khu vực Tây Nguyên, Nam Bộ bắt đầu vào mùa khơ, khu vực phía Bắc chịu chi phối hồn lƣu ơn đới cực đới Về mùa hè, với tác động áp cao cận nhiệt tây Thái Bình Dƣơng, nƣớc ta cịn chịu tác động áp thấp nóng phía tây (hay gọi áp thấp Nam Á, áp thấp Ấn Miến) Sự hình thành áp thấp trình chuyển động biểu kiến mặt trời phía bắc vào khoảng tháng 3, tháng đốt nóng bề mặt khu vực phía bắc Ấn Độ Myanmar Đây áp thấp bán vĩnh cửu, hoạt động mạnh mẽ vào mùa hè Thời kỳ đầu tháng 4, áp thấp phía tây phát triển lan sang khu vực phía bắc Việt Nam tƣơng tác với hồn lƣu cịn sót lại cao lạnh lục địa mùa đơng, gây mƣa dông cho khu vực Tây Bắc Trong đó, áp thấp phía tây chƣa phát triển đủ mạnh để đƣa dịng khí ẩm từ Ấn Độ Dƣơng tác động đến khu vực Tây Nguyên, Nam Bộ (lúc chịu khống chế áp cao cận nhiệt tây Thái Bình Dƣơng) nên mùa khơ, khả hạn hán xảy Trong điều kiện thuận lợi, phát triển áp thấp phía tây dẫn tới hình thành áp thấp nóng phụ xuất khu vực bắc nƣớc ta, gây tình trạng nắng nóng diện rộng Bắc Bộ Bắc Trung Bộ Nếu kéo dài gây thiếu hụt lƣợng mƣa dẫn đến hạn hán sớm Bắc Trung Bộ Từ tháng 5, áp thấp phía tây phát triển mạnh phía đơng, hình thành vùng áp thấp phụ phát triển khu vực Hoa Nam khu vực Bắc Bộ Việt Nam gây kiểu thời tiết nắng nóng gay gắt khu vực Vào năm El Nino, áp thấp phía tây phát triển dị thƣờng, hồn lƣu áp thấp chiếm trọn khu vực Đơng Dƣơng, tình trạng mƣa kéo dài gây hạn hán diện rộng lãnh thổ Việt Nam Một hình gây nắng nóng điển hình cho khu vực Trung xảy hồn lƣu áp thấp phía tây phát triển mãnh mẽ, bao trùm bán đảo Đơng Dƣơng, phía Bắc xuất front lạnh khu vực Hoa Nam xuất cao lạnh lục địa ngăn cản phát triển lên phía bắc áp thấp phía tây Ngồi khống chế cao áp cận nhiệt lớp khí tầng cao 3000-5000m tạo dòng giáng làm gia tăng nhiệt độ khu vực Trung Bộ Nhƣ tình trạng nắng nóng kéo dài xảy nguy hạn hán xuất đến trung tâm tác động bị phá vỡ Thời kỳ này, khu vực Tây Nguyên Nam Bộ bắt đầu vào mùa mƣa khối khí nóng ẩm cịn giữ ngun chất thổi từ Ấn Độ Dƣơng sang, gây mƣa rào cho khu vực Sang tháng thời kỳ ổn định gió mùa mùa hạ, áp thấp phía tây khơng cịn phát triển cực thịnh nhƣ trƣớc nên cƣờng độ nắng nóng giảm bớt Thêm vào đó, dải hội tụ nhiệt đới thể vai trò gây mƣa mạnh mẽ khu vực Bắc Bộ kết hợp với hoàn lƣu gây mƣa bão áp thấp nhiệt đới Bởi vậy, tần suất hạn hán khu vực Bắc Bộ thấp Hoàn lưu cao áp lục địa Siberi ảnh hƣởng tới nƣớc ta thịnh hành tháng mùa đơng gây hạn hán Thời kỳ tháng 9-10, miền bắc nƣớc ta xuất đợt xâm nhập lạnh có kèm theo front lạnh gây mƣa cho khu vực Bản chất đợt xâm nhập lạnh không khí lạnh từ áp cao lạnh tồn cao ngun Tây Tạng mở rộng phía đơng nam Sự hoạt động áp cao thƣờng kết hợp với áp cao Siberi vào tháng đơng Vào tháng đơng (tháng 11 đến tháng năm sau) áp cao Siberi phát triển cực thịnh bao trùm áp cao lạnh Tây Tạng áp cao lạnh Hoa Đông tạo thành áp cao lạnh lục địa Châu Á Khi khơng khí lạnh khơ di chuyển ảnh hƣởng xuống phía nam, có biến tính so với chất ban đầu nhƣng giữ đƣợc đặc trƣng khối khí lạnh lục địa Khi tràn tới miền bắc Việt Nam thƣờng kèm theo front lạnh gây mƣa Sau front lạnh di chuyển xuống Bắc Trung Bộ, miền Bắc chìm sâu khối khí lạnh, trời hanh khơ, hầu nhƣ mƣa Thời kỳ trùng với thời kỳ hạn hán Bắc Bộ Vào năm La Nina, áp cao Siberi phát triển dị thƣờng, thống trị chi phối thời tiết miền Bắc Bắc Trung Bộ Việt Nam gây tình trạng hanh khô kéo dài, thiếu hụt lƣợng mƣa đến tận tháng cuối đông dẫn đến hạn hán nặng cho khu vực Bởi phát triển hay yếu dị thƣờng cao áp Siberi tác nhân gây hạn hán cho Bắc Bộ Bắc Trung Bộ tháng mùa đông Những tháng cuối mùa đông, áp cao Siberi không cịn mạnh mẽ, đợt khơng khí lạnh ảnh hƣởng đến nƣớc ta dần, thay vào ảnh hƣởng khối khí ẩm biến tính di chuyển biển Hoa Đông gây kiểu thời tiết nồm, mƣa phùn cho Bắc Bộ Nhƣ khu vực Việt Nam, lúc có giao tranh nhiều trung tâm tác động theo mùa, tùy thuộc vào mạnh lên hay yếu trung tâm tác động mà gây hạn hán cho vùng định Trong chƣơng luận văn trình bày cụ thể ảnh hƣởng hệ thống chi phối kết hạn hán cho phân vùng khí hậu 1.3 Tổng quan cơng trình nghiên cứu hạn hán 1.3.1 Một số nghiên cứu nước Việt Nam nƣớc chịu tác động nặng nề biến đổi khí hậu, làm gia tăng mức độ nghiêm trọng hạn hán khắp nƣớc, gây nên tác động to lớn đến mơi trƣờng, kinh tế, trị xã hội sức khỏe ngƣời; nguyên nhân dẫn đến đói nghèo, bệnh tật… Ở Việt Nam vịng 40 năm qua, có khơng đợt hạn nặng nghiêm trọng xảy Bắc Bộ, Trung Bộ Nam Bộ Điển hình thiên tai hạn hán thiếu nƣớc năm 1992-1993, năm 1997-1998 ảnh hƣởng nghiêm trọng đến sản xuất nông nghiệp Riêng đợt hạn năm 1997-1998, mùa mƣa kết thúc sớm tháng tổng lƣợng mƣa đạt 30-70% so với trung bình nhiều năm, nhiệt độ trung bình tháng cao trung bình nhiều năm từ 1-3oC 10 Các đợt nắng nóng gay gắt liên tục xảy kéo dài khiến cho mực nƣớc sơng thấp trung bình nhiều năm từ 0,5-1,5m Dịng chảy sơng suối nhỏ khô hạn, mực nƣớc hồ chứa lớn số hồ chứa vừa xấp xỉ mực nƣớc chết Mặn xâm nhập sâu 15-20km vào nội đồng Miền Trung Nam Bộ, nhiều nguồn nƣớc bị nhiễm mặn, gây ảnh hƣởng nghiêm trọng đến cung cấp nƣớc tƣới sinh hoạt Trƣớc tình trạng đó, nhiều nhà khoa học tiến hành nghiên cứu tình hình hạn hán phân vùng khí hậu dƣới biến đổi hồn lƣu qui mơ lớn, giúp nhà hoạch định sách đƣa giải pháp ứng phó Trƣớc hết kể đến nghiên cứu Vũ Thanh Hằng cộng (2010, 2011) phân tích điều kiện hạn hán dự tính biến đổi hạn hán tƣơng lai cho khu vực miền Trung [6][2] Ngô Thị Thanh Hƣơng (2011) sử dụng kết mơ từ mơ hình khu vực dùng số J số khô hạn đƣợc đƣa De Martone (1926) Kết cho thấy, theo số J thời gian hạn mô thƣờng nhẹ ngắn so với thực tế Kết tính tốn số Ped (chỉ số khơ cằn) cho thấy phù hợp kết mô hạn với thực tế Tây Nguyên Nam Bộ với tỷ lệ lên đến 6070%, đặc biệt năm xảy tƣợng El Nino năm ẩm ƣớt trùng với năm xảy tƣợng La Nina Ngoài ra, tác giả sử dụng kịch biến đổi khí hậu cho thấy phù hợp biến đổi lƣợng mƣa theo thời gian vùng khí hậu, hạn nặng thƣờng xảy có giảm sút lƣợng mƣa đáng kể hạn nhẹ lƣợng mƣa tăng lên so với thời kỳ chuẩn [6] Theo Vũ Thị Hƣơng cộng [7] việc phân tích đặc trƣng theo thời gian hạn khí tƣợng nhƣ phân tích nhân tố gây hạn hán có ý nghĩa quan trọng sản xuất nông nghiệp quản lý tài nguyên nƣớc nhƣ dự báo hạn hán, giảm nhẹ thiệt hại hạn hán gây Tác giả dựa vào số liệu đƣợc cung cấp NCEP để xác định thời kỳ ENSO (El Nino La Nina), tính tốn số SPI cho trạm khu vực Đồng Tháp Mƣời phân tích mối tƣơng quan ENSO với số SPI Kết cho thấy tƣợng ENSO có 11 ảnh hƣởng lớn đến giá trị số hạn, vào thời gian khác mức độ khác Khi xảy tƣợng El Nino khả xảy hạn hán cao Nguyễn Đức Hậu Phạm Đức Thi (2002) sử dụng số Sa.I (chỉ tiêu Sazonov dự báo hạn dài tình trạng hạn hán thời gian đó) làm đối tƣợng cần đƣợc xác định để dự báo hạn; chuẩn sai nhiệt độ mặt nƣớc biển (SST) làm nhân tố dự báo cho giá trị Sa.I Bộ số liệu tổng lƣợng mƣa tháng nhiệt độ trung bình tháng đƣợc lấy từ 25 trạm đặc trƣng cho vùng khí hậu Việt Nam từ năm 1960 đến năm 2000, số liệu đầy đủ đƣợc chỉnh lý Bộ số liệu SST đƣợc lấy với chuỗi thời gian có độ tin cậy cao nhờ hỗ trợ vệ tinh nhân tạo, khu vực đặc trƣng cho hoạt động ENSO Từ mối quan hệ tƣơng quan hai trị số Sa.I với SST thông qua ngƣỡng thời gian 1, tháng; cho thấy, hệ số tƣơng quan khu vực có trị số tƣơng đối cao Hệ số tƣơng quan SST khu vực với trị số Sa.I có xu hƣớng cao dần từ bắc xuống nam, điều chứng tỏ q trình tƣơng tác biển – khí ảnh hƣởng tới trị số Sa.I vùng phía nam rõ rệt vùng phía bắc [3] Nguyễn Trọng Hiệu cộng [5] dựa số liệu mƣa 70 trạm khí tƣợng thời kỳ 1960-2009 số liệu ENSO, phân tích hiệu ứng ENSO với hạn hán cho thấy tiềm hạn hán tính tần suất vào khoảng 20-60% Nói chung lãnh thổ Việt Nam, tồn hiệu ứng dƣơng hạn tƣợng El Nino hiệu ứng âm La Nina Tuy nhiên hiệu ứng thể khác vùng khí hậu có mùa mƣa khác nhau, cụ thể hiệu ứng dƣơng hạn đợt El Nino hiệu ứng âm hạn đợt La Nina thể rõ rệt vùng khí hậu phía Nam: Nam Trung Bộ, Tây Nguyên Nam Bộ; vùng khí hậu phía Bắc: Tây Bắc, Đơng Bắc Đồng Bắc Bộ xuất hiệu ứng dƣơng hạn El Nino vùng khí hậu Bắc Trung Bộ xuất hiệu ứng âm hạn La Nina Theo Trần Thục cộng (2008) 20 năm (1983-2005) nƣớc ta có năm hạn nặng đƣợc ý, 1983, 1988, 1993, 1998, 2003-2005, năm có liên quan đến hoạt động El Nino Đối với hạn thủy văn, kết cho 12 tƣơng đồng với hạn khí tƣợng, ảnh hƣởng El Nino, năm 1998 2005 năm xảy hạn diện rộng, đặc biệt năm 2005 năm có tỷ số thiếu hụt lớn kỳ quan trắc trạm thủy văn Thời gian thiếu hụt dòng chảy lớn đạt tới 100-125 ngày, liên tiếp xảy vài tháng từ cuối mùa cạn năm trƣớc đến hết mùa cạn năm sau năm có El Nino mạnh Thời đoạn thiếu hụt dịng chảy lớn sông thƣờng xảy vào năm El Nino mạnh [11] Để đánh giá ảnh hƣởng ENSO đến thâm hụt lƣợng mƣa tỉnh ven biển miền Trung Tây Nguyên, GS Nguyễn Đức Ngữ (2005) lựa chọn địa điểm tiêu biểu vùng để phân tích Kết cho thấy hầu hết đợt El Nino gây thâm hụt lƣợng mƣa toàn đợt khu vực với mức hụt trung bình 20-25% lƣợng mƣa trung bình nhiều năm thời kỳ, khoảng nửa số đợt La Nina gây thâm hụt lƣợng mƣa toàn đợt với độ hụt trung bình 18-20% Hiện tƣợng ENSO khơng gây tình trạng thâm hụt lƣợng mƣa tồn đợt, El Nino, dẫn đến hạn hán kéo dài mà phổ biến tình trạng thâm hụt lƣợng mƣa liên tục kéo dài thời đoạn, trung bình khoảng 4-5 tháng, đơi 8-10 tháng, chí Ảnh hƣởng ENSO đến hạn hán khu vực Nam Trung Bộ lớn khu vực Bắc Trung Bộ, Bắc Tây Nguyên lớn Nam Tây Nguyên [9] Nhƣ biết, loại hạn hán đƣợc quan tâm hạn hán thủy văn, đƣợc đặc trƣng chế độ dòng chảy, mực nƣớc Theo Nguyễn Viết Thi (1998) ảnh hƣởng ENSO đến đỉnh lũ năm sơng hệ thống sơng Hồng rõ ràng Khả xuất lũ lớn (trên trung bình nhiều năm) năm có tƣợng ENSO đáng lƣu ý công tác phòng trành lũ lụt, giảm nhẹ thiên tai [10] Theo Lê Văn Ánh (2000) Việt Nam, việc nghiên cứu đánh giá tƣợng ENSO ảnh hƣởng đến chế độ dịng chảy sơng ngịi nhƣ hạn hán, lũ lụt cịn chƣa mang tính chất nghiên cứu hệ thống, kết nhiều hạn chế Sự ảnh hƣởng ENSO đến đặc trƣng dòng chảy năm cực đoan hệ thống sơng Việt Nam thấy tƣợng ENSO ảnh hƣởng rõ nét đến đỉnh lũ lịch sử sông Bắc Bộ, khu vực Tây Nguyên Đông Nam Bộ Ngƣợc lại, 13 đỉnh lũ lịch sử sông khu vực Bắc Trung Bộ đồng Nam Bộ không chịu ảnh hƣởng tƣợng ENSO Đỉnh lũ lịch sử sông thuộc khu vực khác không chịu ảnh hƣởng rõ nét ENSO Những năm La Nina có nhiều khả xuất năm nƣớc lớn nƣớc lớn đặc biệt Ngƣợc lại, năm El Nino lại có nhiều khả xuất năm nƣớc bé (kiệt) [1] Hiện tƣợng El Nino khống chế hình thời tiết quy mô lớn (kể mƣa) quy mô thời gian 2-5 năm Do cần xem xét hiệu ứng El Nino dịng chảy sơng ngịi để nhận thức tốt biến động tài nguyên nƣớc Sự tƣơng quan tổng lƣợng dòng chảy năm số SOI trung bình năm đƣợc tính toán cho thời gian trễ khác Trong nghiên cứu: “Ảnh hƣởng El Nino đến tài nguyên nƣớc” Đoàn Văn Tƣớc (1999) cho thấy tƣơng quan dƣơng có nghĩa dịng chảy sơng thấp, có xu hƣớng khô hạn thời kỳ El Nino Sự tƣơng quan lớn quan sát đƣợc chủ yếu Nam Mỹ, Australia Nam Phi Tây Nam Mỹ có tƣơng quan âm, phần cịn lại Bắc Mỹ có tƣơng quan dƣơng Ở châu Á, tƣơng quan âm xảy phía tây, tiếp giáp với châu Âu, cịn Ấn Độ Trung Quốc có tƣơng quan dƣơng [12] Nghiên cứu Vũ Thanh Hằng cộng (2013) xu hạn đặc trƣng khí tƣợng cho vùng khí hậu Việt Nam giai đoạn 1961-2007 sử dụng số J, SPI Ped cho thấy xác suất hạn tập trung cao độ từ tháng 11 đến tháng Điều phù hợp với mùa khô hầu hết khu vực tần suất xảy hạn cao nhất, lên đến 90% tập trung khu vực Tây Nguyên Nam Bộ Việt nam Và khu vực Trung Bộ, số cho thấy ngày nắng nóng hạn hán xảy thƣờng xuyên giai đoạn từ tháng đến tháng 9, kinh nghiệm cho thấy tháng khu vực chịu ảnh hƣởng hiệu ứng gió foehn Trong nghiên cứu này, xác suất xảy hạn hán số Ped nhỏ so với hai số J SPI Đối với số J, ngoại trừ khu vực Trung Bộ, khả xuất hạn tháng mùa mƣa thấp, có tháng chí cịn khơng xảy hạn hán Tuy nhiên, số Ped SPI, hạn hán xuất tháng mùa mƣa [17] 14 Ngoài ra, nghiên cứu Nguyễn Đăng Quang cộng (2013) dao động nhiệt độ toàn quốc thời kỳ 1971-2010 cho thấy thời đoạn 40 năm vừa qua, nhiệt độ trung bình tồn quốc gia tăng mạnh kỳ El Nino mạnh, cụ thể vào năm 1987-1988, 1997-1998 2009-2010 Kết phù hợp với nghiên cứu tƣơng tự thực cho khu vực giới Nghiên cứu rằng, hệ số tƣơng quan số SST vùng Nino 3.4 nhiệt độ bề mặt khu vực khí hậu Việt Nam đạt cao độ trễ thời gian hai chuỗi số liệu đƣợc xác định tháng Nói cách khác, sau tƣợng El Nino bắt đầu xuất hoạt động trung tâm Thái Bình Dƣơng, khoảng tháng sau nhiệt độ Việt nam đạt giá trị tăng mạnh Các khu vực khí hậu phía nam có tƣơng quan với Nino 3.4 cao khu vực phía bắc Cũng nghiên cứu nói trên, Nguyễn Đăng Quang cộng tìm hiểu mối liên hệ mạnh lên hoàn lƣu Hadley gia tăng nhiệt độ mùa đông vĩ độ cận nhiệt đới Thành phần kinh hƣớng gió phân kỳ mùa đơng mực 200hPa gia tăng cách rõ ràng ba số liệu kiểm nghiệm (NCEP/NCAR, ECMWF JCDAS) Nhƣ vậy, gia tăng dịng giáng hồn lƣu Hadley mùa đơng thời kỳ 30 năm gần đƣợc xem lý giải hợp lý gia tăng nhiệt độ mùa đông tỉnh miền bắc nói riêng tồn nƣớc ta nói chung thập niên gần [15] 1.3.2 Một số nghiên cứu giới Trên giới có nhiều nghiên cứu mô tả mối quan hệ hạn hán ENSO, Janicot (1996) phân tích mối tƣơng quan hạn hán Sahel với ENSO chứng minh ENSO góp phần vào hạn hán Biến thiên lƣợng mƣa Sahel kỷ 20 khơng có mối liên hệ với trƣờng SST vùng biển Đại Tây Dƣơng mà cịn có liên hệ với trƣờng SST toàn cầu Sự liên hệ đặc biệt mạnh quy mô thời gian dài 10 ngày: thời kỳ khô mùa mƣa Sahel năm 50 đƣợc liên hệ với thời kỳ ấm lên SST vùng phía nam xích đạo Ấn Độ Dƣơng thời kỳ lạnh SST vùng phía bắc đại dƣơng Nhƣ ENSO tác động tới hạn hán Sahel mùa hè bắc bán cầu [20] 15 Còn theo Manish cộng (2014) [23] dự báo hạn hán dựa mơ hình tồn cầu cho kết hạn hán khác không chắn cho toàn lục địa châu Phi, nhiên kết cho thấy hạn hán xảy cao vùng trung nam châu Phi Mặc dù mơ hình đƣợc cải thiện đáng kể, nhƣng tính chất phức tạp phụ thuộc vào nhiều yếu tố vật lý ENSO, SST, albedo đất khí làm tăng thêm khó khăn cho việc theo dõi dự báo hạn hán E Baltas (2007) [16] khảo sát số đặc trƣng khí hậu, có số khơ cằn J xem xét tình hình hạn hán khu vực phía bắc Hy Lạp giai đoạn 1965-1995 từ số liệu quan trắc mƣa nhiệt độ 15 trạm khí tƣợng Nghiên cứu giá trị J tăng dần từ phía đơng sang phía tây tƣơng ứng với hạn hán giảm từ phía đơng sang phía tây Điều phù hợp với khí hậu sƣờn tây đón gió có nhiều mƣa so với sƣờn phía đơng Hrnjak nnk (2014) [18] khảo sát tình hình hạn hán Vojvodina (Serbia) sử dụng số khô cằn De Martonne index (chỉ số J) thời đoạn 1949-2006 từ số liệu quan trắc mƣa, nhiệt độ 10 trạm khí tƣợng Chỉ số J đƣợc xác định theo thời đoạn tháng, năm, mùa tƣơng ứng xuất hai, bốn năm loại khí hậu (trong tổng số bảy loại khí hậu theo định nghĩa De Martonne) Trong thời đoạn năm, vùng khí hậu ẩm ƣớt bán ẩm xuất vùng nghiên cứu Đối với thời đoạn mùa, mùa đông ngày ẩm mùa hè xu khô chủ đạo Chỉ số hạn hán Ped đƣợc tác giả V Potop nnk (2008) [24] sử dụng khí nghiên cứu tình hình khí hậu Moldova số liệu gồm 18 trạm quan trắc giai đoạn 1945-2006 Nghiên cứu nhằm mục đích khảo sát hạn hán theo mùa xuân, mùa hạ mùa thu; tần suất, khoảng thời gian xuất xu hạn hán tác động khô hạn Kết gia tăng xu hƣớng, tần suất cƣờng độ hạn hán thể rõ sau năm 1980 Thời kỳ hạn xuất phát từ năm 1950-1960 đạt đỉnh điểm thập kỷ 1981-1990 1991-2000 Thập kỷ có hạn hán thấp năm năm 70 kỷ 20 Trong 20 năm cuối 11 trƣờng hợp hạn hán có đến trƣờng hợp có cƣờng độ cực trị 16 J Bartholy (2013) [21] dự tính hạn hán cho khu vực Hungary thời kỳ 2071-2100 có so sánh với thời kỳ 1961-1990 từ kịch biến đổi khí hậu A2, A1B B2 từ mơ hình Precis độ phân giải 25km Các số hạn đƣợc tác giả sử dụng bao gồm PI, SAI, LRI, MAI (De Martonne Index - Chỉ số J), TAI, PDI (Pedey Index - Chỉ số Ped) FAI Các số mùa hè xu hƣớng ngày khô mùa đông lại ẩm Riêng số Ped thể gia tăng lớn biến đổi hạn năm Trái với thời kỳ chuẩn, hạn vừa đƣợc dự tính xảy nhiều thời đoạn 2071-2100 mùa hè, mùa xuân mùa thu Shien-Tsung Chen cộng (2013) [14] sử dụng số SPI số ENSO cho vùng Nino để dự báo hạn hán cho khu vực nam Đài Loan Tác giả sử dụng mơ hình dự báo xác suất hạn hán cách sử dụng số ENSO dựa vào nhiệt độ bề mặt nƣớc biển (SST), hạn khí tƣợng dựa vào số SPI dễ áp dụng đƣợc sử dụng rộng rãi để theo dõi dự báo hạn hán Mơ hình thiết lập ma trận SST số SPI đƣợc xây dựng để dự báo hạn hán từ trƣớc tháng bƣớc đầu cho kết tƣơng đối tốt xác suất hạn hán miền Nam Đài Loan Xem xét ảnh hƣởng dị thƣờng áp suất khí đƣợc xem nhƣ yếu tố dự báo đến hạn hán nam châu Phi, D Manasta cộng (2008) [22] cho thấy chế độ khí hậu chi phối lƣợng mƣa theo mùa toàn miền nam trung châu Phi có liên quan chặt chẽ đến tƣợng El Nino Do El Nino xích đạo Thái Bình Dƣơng đƣợc sử dụng rộng rãi để dự báo hạn hán khu vực El Nino ảnh hƣởng đến thâm hụt lƣợng mƣa phía đơng nam châu Phi, mà tín hiệu sớm dị thƣờng áp suất mực biển Darwin đƣợc chứng minh có ảnh hƣởng tới hạn hán vùng 17 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Lê Văn Ánh (9/2000), “Khảo sát mối quan hệ tƣợng ENSO với dịng chảy sơng Việt Nam”, Tạp chí Khí tượng thủy văn, tr 1520 Vũ Thanh Hằng cộng (2011), “Dự tính biến đổi hạn hán Miền Trung thời kỳ 2011-2050 sử dụng kết mơ hình khí hậu khu vực RegCM3”, Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên Công nghệ 27, Số 3S (2011), tr 21-31 Nguyễn Đức Hậu, Phạm Đức Thi (2002), “Xây dựng mơ hình dự báo hạn vùng Việt Nam từ mối quan hệ nhiệt độ mặt nƣớc biển với số Sa.I”, Tạp chí Khí tượng thủy văn, tr 19-36 số 9(501) Nguyễn Trọng Hiệu, Nguyễn Văn Thắng, Phạm Thị Thanh Hƣơng (10/2010), “Tác động biến đổi khí hậu đến hạn hán vùng khí hậu Việt Nam”, Tạp chí Khí tượng thủy văn, tr 21-25 Nguyễn Trọng Hiệu, Vũ Văn Thăng, Phạm Thị Thanh Hƣơng, Nguyễn Thị Lan (11/2014), “Thử nghiệm sơ hiệu ứng ENSO tiềm hạn hán Việt Nam”, Tạp chí Khí tượng thủy văn, tr 1-4 Ngô Thị Thanh Hƣơng (2011), “Dự tính biến đổi hạn hán Việt Nam từ sản phẩm mơ hình khí hậu khu vực”, Luận văn Thạc sỹ Vũ Thị Hƣơng, Nguyễn Thái Sơn, Vũ Hải Sơn (12/2014), “Ảnh hƣởng ENSO tới hạn khí tƣợng Đồng Tháp Mƣời”, Tạp chí Khí tượng thủy văn, tr 7-10 Nguyễn Đức Ngữ, Nguyễn Trọng Hiệu (2004), Khí hậu tài nguyên khí hâu, NXB Nông nghiệp, Hà Nội Nguyễn Đức Ngữ (2005), “ENSO hạn hán tỉnh ven biển miền Trung Tây Nguyên”, Tạp chí Khí tượng thủy văn, tr 1-15 số 530 tháng 18 10 Nguyễn Viết Thi (1998), “Ảnh hưởng ENSO hoạt động mặt trời đến đỉnh lũ năm sơng hệ thống sơng Hồng”, Tạp chí Khí tƣợng thủy văn.7-11 số tháng 456-tháng 12 11 Trần Thục (2008), Báo cáo tổng kết đề án: “Xây dựng đồ hạn hán mức độ thiếu nước sinh hoạt Nam Trung Bộ Tây Nguyên”, Viện KTTV, Bộ Tài nguyên Mơi trƣờng 12 Đồn Văn Tƣớc (9/1999), “Ảnh hƣởng El Nino đến tài nguyên nƣớc”, Thông tin khoa học Khí tượng thủy văn, tr 15-17 Tiếng Anh 13 Cancelliere A., G Di Mauro, Bonaccorso B and Rossi G (2006), “Drought forecasting using the standardized Precipitation Index”, DOI 10.1007/s11269-006-9062-y 14 Chen Tsung Shien, Tao Chang Yang, Chen Min Kuo and Chih Hao (2013), “Probabilistic Drought Forecasting in Southern Taiwan Using El NinoSouthern Oscillation Index”, DOI: 10.3319/TAO.2013.06.04.01(Hy) 15 Dang-Quang Nguyen and nnk (2013), “Variations of surface temperature and rainfall in Vietnam from 1971 to 2010”, DOI: 10.1002/joc.3684 16 E Baltas, 2007, “Spatial distribution of climatic indices in northern Greece”, Meteorological application, Wiley InterScience , Vol 14, pp.69-78 17 Hang Vu-Thanh, Thanh Ngo-Duc, Tan Phan-Van (2013), “Evolution of meteorological drought characteristics in Vietnam during 1961-2007 period”, Theor Appl Climatol, DOI: 10.1007/s00704-013-1073-z 18 Hrnjak, Ivana, 2014, “Aridity in Vojvodina, Serbia”, http://adsabs.harvard.edu/abs/2014ThApC.115 323H 19 Hisdal H and Tallaksen L.M (12/2000), Drought Event Definition, Department of Geophysics University of Oslo, Oslo, Norway 19 20 Janicot Serge, Moron Vincent and Fontaine Bernard (1996), “Sahel Droughts and ENSO dynamic”, pp 515-518, Geophysical Reserch Letters 21 J Bathorly, R Pongracz, and B Holl osi, 2013, “Analysis ò projected drought hazards for Hungary”, Adv Geosci., 35, 61-66, 2013 22 Manasta Desmond & Chingomobe Wisemen (2008), “The Superior Influence of the Darwin sea level pressure anomalies over ENSO as a simple drought predictor for southern Affrica”, Theoretical and applied climatology, DOI:10.1007/s00704-007-0315-3 23 Manish I., Maskey S., Mussa F.E.F and Trambaure P (2014), “A review of droughts on the African continent a geospatial and long-term perspective”, pp 3635-3649, DOI: 10.5194/hess-18-3635-2014 24 Potop V., Soukup J (2008), “Spatiotemporal characteristics of dryness and drought in the Republic of Moldova”, Theor Appl Climatol, DOI 10.1007/s00704-008-0041-5, Springer-Verlag 25 Schubert, S., D Gutzler, H L Wang, A G Dai, T Delworth, C Deser, K Findell, R Fu, W Higgins, and M Hoerling (2009), “A US CLIVAR project to assess and compare the responses of global climate models to droughtrelated SST forcing patterns: Overview and results”, J Clim., 22(19), 52515272, DOI: 10.1175/2009JCLI306.1 26 Wilhite D.A & Glant H.M (1985), “Understanding the Drought Phenomenon the Role of Definitions”, pp 111-120 20