Ứng dụng công nghệ viễn thám và hệ thông tin địa lý nhằm phân vùng dự báo hạn nông nghiệp và đề xuất giải pháp ứng phó cho huyện Tương Dương, tỉnh Nghệ An (Luận văn thạc sĩ)

Ứng dụng công nghệ viễn thám và hệ thông tin địa lý nhằm phân vùng dự báo hạn nông nghiệp và đề xuất giải pháp ứng phó cho huyện Tương Dương, tỉnh Nghệ An (Luận văn thạc sĩ)Ứng dụng công nghệ viễn thám và hệ thông tin địa lý nhằm phân vùng dự báo hạn nông nghiệp và đề xuất giải pháp ứng phó cho huyện Tương Dương, tỉnh Nghệ An (Luận văn thạc sĩ)Ứng dụng công nghệ viễn thám và hệ thông tin địa lý nhằm phân vùng dự báo hạn nông nghiệp và đề xuất giải pháp ứng phó cho huyện Tương Dương, tỉnh Nghệ An (Luận văn thạc sĩ)Ứng dụng công nghệ viễn thám và hệ thông tin địa lý nhằm phân vùng dự báo hạn nông nghiệp và đề xuất giải pháp ứng phó cho huyện Tương Dương, tỉnh Nghệ An (Luận văn thạc sĩ)Ứng dụng công nghệ viễn thám và hệ thông tin địa lý nhằm phân vùng dự báo hạn nông nghiệp và đề xuất giải pháp ứng phó cho huyện Tương Dương, tỉnh Nghệ An (Luận văn thạc sĩ)Ứng dụng công nghệ viễn thám và hệ thông tin địa lý nhằm phân vùng dự báo hạn nông nghiệp và đề xuất giải pháp ứng phó cho huyện Tương Dương, tỉnh Nghệ An (Luận văn thạc sĩ)Ứng dụng công nghệ viễn thám và hệ thông tin địa lý nhằm phân vùng dự báo hạn nông nghiệp và đề xuất giải pháp ứng phó cho huyện Tương Dương, tỉnh Nghệ An (Luận văn thạc sĩ)Ứng dụng công nghệ viễn thám và hệ thông tin địa lý nhằm phân vùng dự báo hạn nông nghiệp và đề xuất giải pháp ứng phó cho huyện Tương Dương, tỉnh Nghệ An (Luận văn thạc sĩ)Ứng dụng công nghệ viễn thám và hệ thông tin địa lý nhằm phân vùng dự báo hạn nông nghiệp và đề xuất giải pháp ứng phó cho huyện Tương Dương, tỉnh Nghệ An (Luận văn thạc sĩ)Ứng dụng công nghệ viễn thám và hệ thông tin địa lý nhằm phân vùng dự báo hạn nông nghiệp và đề xuất giải pháp ứng phó cho huyện Tương Dương, tỉnh Nghệ An (Luận văn thạc sĩ)Ứng dụng công nghệ viễn thám và hệ thông tin địa lý nhằm phân vùng dự báo hạn nông nghiệp và đề xuất giải pháp ứng phó cho huyện Tương Dương, tỉnh Nghệ An (Luận văn thạc sĩ)Ứng dụng công nghệ viễn thám và hệ thông tin địa lý nhằm phân vùng dự báo hạn nông nghiệp và đề xuất giải pháp ứng phó cho huyện Tương Dương, tỉnh Nghệ An (Luận văn thạc sĩ)Ứng dụng công nghệ viễn thám và hệ thông tin địa lý nhằm phân vùng dự báo hạn nông nghiệp và đề xuất giải pháp ứng phó cho huyện Tương Dương, tỉnh Nghệ An (Luận văn thạc sĩ)Ứng dụng công nghệ viễn thám và hệ thông tin địa lý nhằm phân vùng dự báo hạn nông nghiệp và đề xuất giải pháp ứng phó cho huyện Tương Dương, tỉnh Nghệ An (Luận văn thạc sĩ)Ứng dụng công nghệ viễn thám và hệ thông tin địa lý nhằm phân vùng dự báo hạn nông nghiệp và đề xuất giải pháp ứng phó cho huyện Tương Dương, tỉnh Nghệ An (Luận văn thạc sĩ)Ứng dụng công nghệ viễn thám và hệ thông tin địa lý nhằm phân vùng dự báo hạn nông nghiệp và đề xuất giải pháp ứng phó cho huyện Tương Dương, tỉnh Nghệ An (Luận văn thạc sĩ)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI

SIHAPHON PHOSALY

NG ỤNG C NG NGH VI N TH M V H TH NG TIN Đ L NH M

PH N V NG O HẠN N NG NGHI P V Đ XUẤT GIẢI PH P NG

PH CHO HUY N TƯ NG Ư NG T NH NGH N

LUẬN VĂN THẠC SĨ

H N i - 2018

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI

SIHAPHON PHOSALY

NG ỤNG C NG NGH VI N TH M V H TH NG TIN Đ L NH M

PH N V NG O HẠN N NG NGHI P V Đ XUẤT GIẢI PH P NG

PH CHO HUY N TƯ NG Ư NG T NH NGH N

Chuy n ng nh: K thu t t i nguy n n

LỜI C M ĐO N

Tôi xin m đo n đề t i lu n văn n y l sản phẩm nghi n ứu ủ ri ng á nhân tôi Cá s liệu v kết quả trong lu n văn l ho n to n trung thự v h đ ợ i ông

b tr đây Tất ả á trí h n đ đ ợ ghi rõ nguồn g

Hà Nội, ngày 04 tháng 10 năm 2018

Tác giả luận văn

Sihaphon PHOSALY

LỜI CẢM N

S u một quá trình nghi n ứu, đến n y lu n văn thạ sĩ v i đề t i: “ ng dụng

công nghệ viễn thám v hệ thông tin địa lý nhằm phân vùng dự báo hạn nông nghiệp v đề xuất giải pháp ứng phó cho huyện Tương ương tỉnh Nghệ n”đ

đ ợ ho n th nh v i sự nỗ lự ủ bản thân v sự giúp đỡ ủ á thầy, ô giáo, bạn

bè và đồng nghiệp

Tác giả xin trân tr ng ảm ơn á thầy, cô giáo Tr ng Đại h Thuỷ lợi, Kho

K thu t t i nguy n n đ truyền đạt kiến thứ trong quá trình h t p tại

Tr ng Tá giả xin b y tỏ lòng biết ơn sâu sắ t i TS B i Th Ki n Trinh v TS Nguy n Qu ng Phi đ trự tiếp, t n tình hỉ bảo, h ng n tá giả trong su t quá trình thự hiện lu n văn

Tá giả xin hân th nh ảm ơn sự tạo điều kiện ủ Chính phủ h i n Việt

N m v L o, Đại sứ quán L o tại Việt N m, á Phòng, B n trong Tr ng Đại h Thuỷ lợi, á ơ qu n li n qu n đ tạo m i điều kiện thu n lợi để tá giả ó điều kiện

h t p, nghi n ứu, nâng o trình độ huy n môn

Cu i ng, tá giả xin hân th nh ảm ơn gi đình, bạn bè v đồng nghiệp đ luôn động vi n, giúp đỡ tá giả trong quá trình l m lu n văn

V i th i gi n v kiến thứ ó hạn, hắ hắn không tránh khỏi những khiếm khuyết, tá giả rất mong nh n đ ợ nhiều ý kiến góp ý ủ á thầy ô giáo, ủ quý

độ giả để lu n văn đ ợ ho n thiện hơn

Xin hân th nh ảm ơn!

Hà Nội, ngày 04 tháng 10 năm 2018

Tác giả luận văn

Sihaphon PHOSALY

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

1 Tính cấp thiết của đề t i 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 2

3 Đối tượng v phạm vi nghiên cứu 2

4 Cách tiếp cận v phương pháp nghiên cứu 3

4.1 Cách tiếp cận 3

4.2 Phương pháp nghiên cứu 3

5 ố cục luận văn 4

CHƯ NG 1 T NG QU N V LĨNH V C NGHI N C U V V NG NGHI N C U 5

1.1 Tổng quan về hạn hán 5

1.1.1 Khái niệm v phân loại hạn hán 5

1.1.2 Đặ tr ng ủ hạn hán v nguy n nhân gây r hạn hán 8

1.1.3 Tình trạng hạn hán ở Việt N m 10

1.1.4 Cá hỉ s hạn hán 13

1.2 Tổng quan ứng dụng công nghệ Viễn thám v Hệ thông tin địa lý trong nghiên cứuhạn hán 17

1.2.1 Tổng qu n tr n thế gi i 18

1.2.2 Tổng qu n trong n 20

1.3 Tổng quan vùng nghiên cứu 23

1.3.1 Tổng qu n về điều kiện tự nhi n, ân sinh 23

1.3.2 Đặ điểm khí h u, thuỷ văn 27

CHƯ NG 2 PHƯ NG PH P X Y NG ẢN Đ PH N V NG HẠN 31

2.1 Phương pháp nghiên cứu hạn hán 31

2.1.1 Cá yếu t tá động đến hạn hán 31

2.1.2 Ph ơng pháp nghi n ứu hạn hán 33

2.3 ữ liệu nghiên cứu 37

2.4 Tính toán các chỉ số hạn 39

2.4.1 Chỉ s NDVI 39

2.4.2 Chỉ s TVDI 45

CHƯ NG 3 Đ NH GI M C Đ HẠN H N V Đ XUẤT GIẢI PH P NG PH 54

3.1 Kết quả tính hạn nông nghiệp 54

3.2 Đề xuất giải pháp thích ứng v i hạn nông nghiệp trên địa b n huyện Tương ương 61

K T LUẬN V KI N NGH 63

1 Kết luận 63

2 Tồn tại v Kiến nghị 64

T I LI U TH M KHẢO 66

NH MỤC H NH ẢNH

Hình : M i qu n hệ giữ á loại hạn hán 7

Hình Bản đồ hạn hán năm 99 v b năm 998 11

Hình 4 Bản đồ h nh hính tỉnh Nghệ An 22

Hình 5 Bản đồ h nh hính huyện T ơng D ơng, tỉnh Nghệ An 23

Hình 6 R ng Săng L ở huyện T ơng D ơng, Nghệ An 29

Hình 2.1 Tam giác không gian Ts/NDVI 34

Hình Quy trình th nh l p bản đồ hạn hán 35

Hình Bản đồ DEM huyện T ơng D ơng 36

Hình 4 Bản đồ hiện trạng sử ụng đất 37

Hình 2.5 Công ụ phân tí h ảnh vi n thám 40

Hình 2.6 Chứ năng tính NDVI 40

Hình 2.7 Kết quả tính NDVI ủ ảnh LANDSAT 8 40

Hình 8 Bản đồ NDVI huyện T ơng D ơng năm 5 41

Hình 9 Bản đồ NDVI huyện T ơng D ơng năm 6 42

Hình Bản đồ NDVI huyện T ơng D ơng năm 7 43

Hình 2.11 Tính bứ xạ L 47

Hình 2.12 Ảnh bứ xạ L 47

Hình 2.13 Tính nhiệt độ độ sáng TB 48

Hình 2.14 Ảnh bứ xạ L 48

Hình 2.15 Tính LST 49

Hình 2.16 Bản đồ LST năm 5 49

Hình 2.17 Bản đồ LST năm 6 50

Hình 2.18 Bản đồ LST năm 7 50

Hình 2.19 L p h m hồi quy tuyến tính 51

Hình 2.20 Tính hỉ s khô hạn nhiệt độ - thự v t TVDI 52

Hình 3.1 Bản đồ hỉ s khô hạn nhiệt độ - thự v t TVDI huyện T ơng D ơng năm 2015 54

Hình 3.2 Bản đồ hỉ s khô hạn nhiệt độ - thự v t TVDI huyện T ơng D ơng năm 2016 55

Hình 3.3 Bản đồ hỉ s khô hạn nhiệt độ - thự v t TVDI huyện T ơng D ơng năm 2017 56 Hình 4 Ng i ân x T m Qu ng, T ơng D ơng trồng r ng 58

NH MỤC ẢNG I U

Bảng Một s hỉ ti u/ hỉ s tính toán khô hạn v á ng ỡng giá tr ủ húng 13

Bảng Tình hình sử ụng đất ủ tỉnh Nghệ An đến năm 2014) 25

Bảng L ợng m trung bình tháng gi i đoạn 979- ủ huyện T ơng D ơng 27

Bảng Th nh phần ơ gi i ủ đất v sứ hứ ẩm ự đại t ơng ứng 30

Bảng Phân ấp mứ độ khô hạn theo hỉ s nhiệt độ - thự v t TVDI 34

Bảng Giá tr bứ xạ phổ ủ ải sóng đỏ, n hồng ngoại á loại ảnh LANDSAT 38

Bảng 4 Giá tr Gres le , Bres le , Lm x, Lmin 44

Bảng 5 Giá tr ML, AL đ i v i ảnh hồng ngoại nhiệt LANDSAT 8 45

Bảng 6 Giá tr K , K đ i v i ữ liệu ảnh LANDSAT 45

Bảng Kết quả tính hỉ s khô hạn nhiệt độ - thự v t TVDI huyện T ơng D ơng 53

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề t i

Hạn hán l thi n t i đ ợ xếp hạng l n thứ s u lũ lụt v b o Đó l hiện t ợng

l ợng m thiếu hụt nghi m tr ng kéo i, l m giảm h m l ợng ẩm trong không khí

v h m l ợng n trong đất, l m suy kiệt òng hảy sông su i, hạ thấp mự n o

hồ, mự n trong á tầng hứ n i đất gây r những thiệt hại to l n về môi

tr ng v kinh tế Hạn hán xảy r o biến đổi khí h u, ó thể xẩy r ở ả v ng m ít

l n v ng m nhiều, trong ả những năm m ít l n năm m nhiều, trong m khô v

ả trong m m

Trong th p kỷ 9 ủ thế kỷ tr , hạn hán đ li n tiếp xảy r ở khắp á v ng trong ả n , trong đó hạn hán nặng tr n iện rộng th ng xẩy r theo hu kỳ 5 năm lần Những năm gần đây, o hiện t ợng El Nino v nạn hặt phá r ng n n tình trạng hạn hán ng y ng trở n n nghi m tr ng Hạn hán gây ảnh h ởng t i iện tí h ây trồng khoảng t h –5 h , giảm t - % năng suất ây trồng, giảm t ,5- % sản l ợng l ơng thự Chi phí h ng hạn hán th ng rất t n kém o phải đầu t xây ựng hồ hứ , trạm bơm v i mứ bình quân t 4 -5 triệu đồng/h đất nh tá Do

v y, h n hán gây r những ảnh h ởng nghi m tr ng l m thiệt hại to l n về ng i, tiền

ủ , kinh tế x hội v môi tr ng m không ó á h phòng h ng, hỉ ó thể tránh v giảm thiểu thiệt hại

Những năm gần đây, ng v i xu thế to n ầu, tình trạng hạn hán n t ng y

ng trở n n nghi m tr ng v i n biến khó l ng o hiện t ợng El Nino l m l ợng

m giảm, việ hặt phá r ng b b i Nghi n ứu về hiện t ợng hạn hán t lâu đ thu hút đ ợ rất nhiều sự qu n tâm ủ á nh kho h trong v ngo i n Dữ liệu

qu n trắ , hủ yếu l á yếu t khí t ợng nh l ợng m , nhiệt độ không khí gần bề mặt, t độ gió, l ợng hơi n trong khí quyển, độ ẩm t ơng đ i v sự b thoát hơi

n l những thông tin đầu v o qu n tr ng để theo õi, đánh giá v đ nh l ợng mứ

độ hạn hán ũng nh á tá động ủ hạn hán đến môi tr ng sinh thái, đến uộ

s ng ủ on ng i

Gần đây, á thông tin về m , độ ẩm đất, nhiệt độ bề mặt đất, b hơi, tổng trữ

l ợng n , thảm thự v t v độ he phủ đất đ ó thể đ ợ phân tí h, tính toán t ữ liệu ảnh vi n thám (NASA; Office, 2000), t đó việ theo õi hạn hán tr n quy mô

l n, th m hí to n ầu đ ó những b tiến l n Tại Việt N m, ông nghệ vi n thám bắt đầu đ ợ áp ụng trong nghi n ứu giám sát i n biến v theo õi hạn hán tại một

s khu vự v đ thu đ ợ những kết quả tin y

Huyện T ơng D ơng, tỉnh Nghệ An nằm gần bi n gi i Việt – L o ó khí h u khắ nghiệt, l nơi th ng xuy n xảy r hạn hán Việ xem xét sự biến đổi v ự tính

hạn hán l thiết thự v khả thi Vì v y, ứng dụng công nghệ viễn thám và hệ thông

tin địa lý nhằm phân vùng, dự báo hạn nông nghiệp và đề xuất giải pháp ứng phó cho huyện Tương Dương, tỉnh Nghệ An rất ần thiết ũng nh ó ý nghĩ thự ti n

trong b i ảnh tình hình hạn hán đ ng i n biến bất th ng ở n t hiện n y

2 Mục tiêu nghiên cứu

Mụ ti u hung ủ đề t i l nâng o hiệu quả ự báo hạn hán ho huyện

T ơng D ơng, tỉnh Nghệ An, qu đó đánh giá ảnh h ởng ủ hạn hán đ i v i lĩnh vự nông nghiệp Cụ thể á mụ ti u nh s u:

 Ứng ụng ông nghệ vi n thám v hệ thông tin đ lý để tính toán v đánh giá hạn hán tại đ b n huyện T ơng D ơng, tỉnh Nghệ An

 Đề xuất giải pháp ứng phó hạn nông nghiệp ho huyện T ơng D ơng, tỉnh Nghệ An

3 Đối tượng v phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu:

 Cá đặ điểm khí t ợng nh l ợng m , ng độ bứ xạ mặt tr i, nhiệt độ bề mặt đất trung bình

 Cá đặ điểm đ hình đ mạo nh độ đ hình, loại đất, độ he phủ đất

 Mứ độ hạn hán, khả năng ứng phó ủ đ ph ơng

Phạm vi nghiên cứu: Huyện T ơng D ơng, tỉnh Nghệ An

4 Cách tiếp cận v phương pháp nghiên cứu

4.1 Cách tiếp cận

 Tiếp cận theo mục tiêu: Cá v ng sản xuất nông nghiệp, v ng quy hoạ h ho

sản xuất nông nghiệp h ó nghi n ứu h y ảnh báo về nguy ơ hạn hán

 Tiếp n kết quả ủ á nghi n ứu trong v ngo i n về vấn đề hạn hán

 Tiếp cận theo mô hình: Sử ụng á mô hình Khí h u to n ầu, ông ụ xử lý

ảnh vệ tinh Er s, phần mềm GIS phân tí h không gi n Ar GIS

4.2 Phương pháp nghiên cứu

 Phương pháp kế thừa:Lu n văn sử ụng, kế th kết quả nghi n ứu, đề t i, ự

án tr n thế gi i ũng nh tại Việt N m về á vấn đề về hạn hán, ự báo, ảnh

báo hạn hán v quản lý hạn hán Kế th , sử ụng ó h n l s liệu

 Phương pháp điều tra, khảo sát thu thập số liệu: Nhằm đánh giá hiện trạng, thu

th p s liệu phụ vụ ông tá tính toán, đánh giá, xây ựng ông ụ ự báo ũng

nh đề xuất á giải pháp ứng phó

 Phương pháp thống kê phân tích: Th ng k v phân tí h á s liệu đo đạc, thu

th p đ ợ để phụ vụ tính toán phân tí h v ự báo

 Phương pháp ứng dụng mô hình: Lu n văn sử ụng á mô hình về khí h u

to n ầu, ông ụ ownlo v xử lý ảnh GEE, Er s, phần mềm Ar GIS… Những kết quả ự kiến đạt đ ợ nh s u:

 Tính toán các thông s bứ xạ, nhiệt độ bề mặt đất, độ ẩm đất… bằng ông ụ phân tí h xử lý ảnh vệ tinh;

 L p bản đồ hạn hán thông qua các phân tích không gian;

 Đánh giá tình trạng hạn nông nghiệp ho v ng nghi n ứu;

 Đề xuất giải pháp ứng phó hạn nông nghiệp ho huyện T ơng D ơng, tỉnh

5 ố cục luận văn

Lu n văn thạ sĩ đ ợ trình b y trong h ơng hính v phần Mở đầu, phần Kết lu n v Kiến ngh , ụ thể nh s u:

 Mở đầu

 Ch ơng : Tổng qu n về lĩnh vự nghi n ứu v v ng nghi n ứu

 Ch ơng : Ph ơng pháp xây ựng bản đồ hạn hán

 Ch ơng : Đánh giá mứ độ hạn hán v đề xuất giải pháp ứng phó

 Kết lu n v Kiến ngh

CHƯ NG 1 T NG QU N V LĨNH V C NGHI N C U V V NG NGHI N C U

1.1 Tổng quan về hạn hán

Hạn hán l hiện t ợng xảy r h ng năm tại Việt N m, th ng xuất hiện t tháng

t i tháng 4 năm s u Thiệt hại o hạn hán th ng đứng s u b o v lũ Thiệt hại o hạn hán gây r nghi m tr ng nhất l về sinh kế v kinh tế Trong những năm gần đây hạn hán th ng bắt đầu s m hơn v kết thú muộn hơn (Dân, 2008-2010)

1.1.1 Khái niệm và phân loại hạn hán

Hạn hán đ ng ng y ng nh n đ ợ sự qu n tâm ủ á nh kho h v i nhiều khái niệm khá nh u đ ợ đ r , tuy nhi n hầu hết đều ự v o á i n biến

hủ yếu ủ khí h u nh nhiệt độ, l ợng m , l ợng b hơi

Theo quan điểm khí t ợng, hạn hán l hiện t ợng l ợng m thiếu hụt nghi m

tr ng kéo i, l m giảm h m l ợng ẩm trong không khí v h m l ợng n trong đất,

l m ạn kiệt òng hảy sông su i, hạ thấp mự n o hồ, mự n trong á tầng

hứ n i đất, gây ảnh h ởng xấu đến sự sinh tr ởng ủ ây trồng, l m môi

tr ng suy thoái gây đói nghèo, h bệnh Nếu sắp xếp theo thứ tự loại hình thi n

t i gây thiệt hại về t i sản v sinh mạng tr n to n ầu thì hạn hán đứng thứ 4 s u lũ lụt, động đất v b o Còn ở Việt N m, hạn hán đ ợ đánh giá l thi n t i gây thiệt hại nặng nề đứng thứ s u lũ, b o v ó xu h ng xảy r g y gắt, khó kiểm soát hơn o biến đổi khí h u

Theo Tổ hứ Khí t ợng Thế gi i WMO-World Meteorological Organization), hạn hán đ ợ phân r b n loại: hạn khí t ợng Meteorologi l Drought , hạn nông nghiệp Agri ultur l Drought , hạn thuỷ văn Hy rologi l Drought v hạn kinh tế x hội So ioe onomi Drought B loại hạn đầu ti n li n qu n đến ph ơng pháp l ợng

hó hạn hán nh một hiện t ợng v t lý Loại u i ng li n qu n đến nhu ầu v khả năng ung ấp n , ũng nh ảnh h ởng ủ sự thiếu hụt n đến á hệ th ng kinh

Hạn khí tượng đ ợ đ nh nghĩ ự tr n mứ độ khô hạn so v i trung bình

trong một khoảng th i gi n xá đ nh, xảy r khi thiếu hụt n trong án ân l ợng

m , l ợng b hơi, nhất l trong tr ng hợp li n tụ mất m Ở đây l ợng m ti u biểu ho phần thu v l ợng b hơi ti u biểu ho phần hi ủ án ân n Do l ợng

b hơi đồng biến v i ng độ bứ xạ, nhiệt độ, t độ gió v ngh h biến v i độ ẩm

n n hạn hán gi tăng khi nắng nhiều, nhiệt độ o, gió mạnh, th i tiết khô ráo

Hạn nông nghiệp l hiện t ợng thiếu hụt m n t i mất ân bằng giữ h m

l ợng n thự tế trong đất v nhu ầu n ủ ây trồng trong th i gi n nhất đ nh Hạn nông nghiệp thự hất l hạn sinh lý đ ợ xá đ nh bởi điều kiện n thí h nghi hoặ không thí h nghi ủ ây trồng, hệ nh tá nông nghiệp, thảm thự v t tự nhi n Ngo i l ợng m r , hạn nông nghiệp li n qu n v i nhiều điều kiện tự nhi n

đ hình, loại đất v điều kiện x hội t i, hế độ nh tá  Hạn nông nghiệp xuất hiện s u hạn khí t ợng v tr hạn thủy văn

Hạn thủy văn li n qu n đến sự thiếu hụt nguồn n mặt Dòng hảy sông

su i, mự n á hồ, hồ hứ thấp hơn trung bình nhiều năm rõ rệt v mự n trong á tầng hứ n i đất hạ thấp Ngo i l ợng m r , hạn thuỷ văn h u ảnh

h ởng ủ nhiều yếu t khá : òng hảy mặt, n ngầm tầng nông, n ngầm tầng sâu Th ng ó độ tr về th i gi n giữ sự thiếu hụt m hoặ n ở á òng hảy khiến ho á giá tr đo đạ thủy văn không phải l hỉ s hạn s m nhất Cá nhân t khá nh th y đổi trong sử ụng đất, á ông trình thủy lợi đều ảnh h ởng đến á

đặ tr ng thủy văn ủ l u vự ng y ả khi không ó sự xuất hiện ủ hạn khí t ợng (Hisdal et al., 2000)

Hạn kinh tế xã hội ó thể đ nh nghĩ l sự thiếu hụt trong ung ấp n ho

nhu ầu ủ á hoạt động kinh tế x hội, phản ánh m i qu n hệ kinh tế giữ ung v

ầu m h ng hó l t i nguy n n Hạn kinh tế x hội phụ thuộ v o l ợng m

nh ng ó thể xảy r ng y ả khi không ó hạn khí t ợng thủy văn o nhu ầu n ủ

á ng nh kinh tế x hội tăng o (H ơng n Ho ng, ) Nguy n nhân ủ tình trạng n y l o sự thất bại trong quy hoạ h v quản lý n , ũng nh o tính nhu

ầu sử ụng v ự toán t i nguy n n tự nhi n (Hisdal et al., 2000)

Hình : M i qu n hệ giữ á loại hạn hán

(Nguồn: http://www.drought.unl.edu/whatis/concept.htm)

B loại hạn khí t ợng, nông nghiệp v thủy văn ó m i qu n hệ v i nh u,

i n r theo trình tự th i gi n hình 1.2 Hạn khí t ợng xảy r đầu ti n do các yếu t khí h u b o gồm l ợng m rất ít hoặ không ó, đồng th i nhiệt độ, gió làm gia

Tăng sự b và thoát hơi n Thẩm thấu giảm, òng hảy mặt, thẩm

thấu sâu v bổ sung nguồn n ngầm

động sản xuất nông nghiệp gây r hạn nông nghiệp Sự suy kiệt độ ẩm đất đồng th i gây suy giảm l u l ợng v hạ thấp mự n ngầm Sự thiếu hụt ả n mặt v n ngầm sau một khoảng th i gi n sẽ n đến hạn thủy văn

1.1.2 Đặc trưng của hạn hán và nguyên nhân gây ra hạn hán

Theo Wilhite (Wilhite, 2000), hạn hán l một phần tự nhi n ủ khí h u v ó những đặ tr ng ho n to n khá v i á thảm h tự nhi n khá nh động đất, núi lử , sóng thần ở á điểm s u:

 Hạn hán ó sự khởi đầu h m, l hiện t ợng t t , n đến khó ó thể xá

đ nh đ ợ sự bắt đầu v kết thú một sự kiện hạn

 Th i gi n hạn o động t v i tháng đến v i năm, v ng trung tâm v v ng xung qu nh b ảnh h ởng bởi hạn hán ó thể th y đổi theo th i gi n Không ó một hỉ ti u hoặ một hỉ s hạn đơn l n o ó thể xá đ nh hính xá sự bắt đầu v mứ độ khắ nghiệt ủ hạn ũng nh á tá động tiềm năng ủ nó

 Phạm vi không gi n ủ hạn hán th ng l n hơn nhiều so v i á thảm h khá , o đó á ảnh h ởng ủ hạn th ng trải i tr n nhiều v ng đ lý l n

 Cá tá động ủ hạn nhìn hung không theo ấu trú v khó đ nh l ợng

Cá tá động tí h lũy lại v mứ độ ảnh h ởng ủ hạn sẽ mở rộng khi á sự kiện hạn tiếp tụ kéo i t m n y s ng m khá hoặ s ng năm khá

Khi so sánh á đợt hạn hán, thông th ng đặ tr ng đ ợ sử ụng l ng

độ, th i gi n v sự trải rộng theo không gi n ủ hạn hán (Singh, 2006) C ng độ hạn hán đ ợ đ nh nghĩ l mứ độ thiếu hụt l ợng m h y mứ độ ảnh h ởng hạn hán kết hợp v i sự thiếu hụt đó Nó th ng đ ợ xá đ nh bởi sự hệ h khỏi mứ độ trung bình ủ á hỉ s khí h u v li n qu n m t thiết v i th i gi n xá đ nh ảnh h ởng

ủ hạn Th i gi n hạn hán hỉ khoảng th i gi n một đợt hạn hán kéo i, thông th ng

nó kéo i ít nhất l h i đến b tháng để hắ hắn l hạn hán, s u đó ó thể kéo dài

h ng tháng h ng năm Sự trải rộng theo không gi n ủ hạn hán đ ợ xá đ nh theo diện tí h b ảnh h ởng bởi hạn

 Nguyên nhân khách quan: Do khí h u th i tiết bất th ng gây n n l ợng m

th ng xuy n ít hoặ nhất th i thiếu hụt

 M rất ít, l ợng m không đáng kể trong th i gi n i hầu nh qu nh năm, đây l tình trạng phổ biến tr n á v ng khô hạn v bán khô hạn L ợng m trong khoảng th i gi n i đáng kể thấp hơn rõ rệt mứ trung bình nhiều năm

ng kỳ Tình trạng n y ó thể xảy r tr n hầu khắp á v ng, kể ả v ng m nhiều

 M không ít lắm, nh ng trong một th i gi n nhất đ nh tr đó không m hoặ m hỉ đáp ứng nhu ầu t i thiểu ủ sản xuất v môi tr ng xung qu nh Đây l tình trạng phổ biến tr n á v ng khí h u gió m , ó sự khá biệt rõ rệt

về m giữ m m v m khô

 Nguyên nhân chủ quan:

 Tình trạng phá r ng b b i l m mất nguồn n ngầm n đến ạn kiệt nguồn

n ; việ trồng ây không ph hợp, v ng ít n ũng trồng ây ần nhiều

n nh lú l m ho việ sử ụng n quá nhiều, n đến việ ạn kiệt nguồn n ;

 Công tá quy hoạ h sử ụng n , b trí ông trình không ph hợp, l m ho nhiều ông trình không phát huy đ ợ tá ụng V ng ần nhiều n lại b trí ông trình nhỏ, òn v ng thiếu n nguồn n tự nhi n lại b trí xây ựng ông trình l n;

 Chất l ợng thiết kế, thi ông ông trình h đ ợ hiện đại hó v không ph hợp;

 Không đủ nguồn n v thiếu những biện pháp ần thiết để đáp ứng nhu ầu

sử ụng ng y ng gi tăng o sự phát triển kinh tế-x hội ở á khu vự , các

v ng h ó quy hoạ h hợp lý hoặ quy hoạ h phát triển không ph hợp v i

mứ độ phát triển nguồn n , không h i ho v i tự nhi n, môi tr ng v n v n tồn tại lâu n y

1.1.3 Tình trạng hạn hán ở Việt Nam

Hạn hán l hiện t ợng xảy r h ng năm tại Việt N m, th ng xuất hiện t tháng

t i tháng 4 năm s u Hạn hán tá động to l n đến m i lĩnh vự môi tr ng, kinh tế,

x hội Cá tá động đến nông nghiệp b o gồm giảm năng suất ây trồng, giảm iện

tí h gieo trồng, giảm sản l ợng ây trồng, hủ yếu l sản l ợng ây l ơng thự ,l m tăng hi phí sản xuất nông nghiệp, giảm thu nh p ủ l o động nông nghiệp, tăng giá

th nh v giá ả á l ơng thự , giảm tổng giá tr sản phẩm hăn nuôi, v n h nh á ông trình thuỷ lợi thuỷ điện gặp khó khăn Tuy hạn hán ít gây thiệt hại trự tiếp về

ng i nh ng thiệt hại về kinh tế, x hội, l hết sứ phứ tạp, ó h u quả lâu i, khó khắ phụ

Hạn hán nghi m tr ng đ t ng xảy r trong quá khứ Những năm gần đây ó một s đợt hạn hán điển hình nh (Bộ):

- Năm 1992-1993:

Thiếu hụt nghi m tr ng l ợng m v o u i năm 99 gây hạn hán thiếu n

ho sản xuất v ân sinh trong năm 99 Ở Bắ Bộ v Bắ Trung Bộ, thiếu hụt m

so v i trung bình nhiều năm t i 7 %, ó nơi % t tháng 8 / 99 v t i 4

-6 % trong những tháng đầu năm 99 7 tháng đầu năm 99 , m bằng 5-40% trung bình nhiều năm , đ gây r hạn hán ng y u i vụ m năm 99 Đầu năm 99 ,

ự trữ nguồn n trong đất, sông su i v ở á hồ hứ rất ít Hạn hán thiếu n nghi m tr ng trong vụ đông xuân 99 - 99 , hè thu 99 , ở hầu hết á v ng Tổng iện tí h lú đông xuân b hạn tr n 76 h b hết tr n h Mự n tr n

á sông đều thấp hơn trung bình nhiều năm t , - ,5m Mặn xâm nh p sâu v o á

ử sông, t - km, ó lú t i km Tháng 7/ 99 , mự n á hồ hứ l n đều

ở i mứ n hết v n đ ợ tiếp tụ kh i thá h ng hạn Cá hồ hứ v v nhỏ đều ạn kiệt Hạn hán tá động mạnh nhất đến nông nghiệp á tỉnh Th nh Hoá - Bình Thu n gần / iện tí h lú vụ hè thu năm 99 b hạn, b hết 4 9 h Đồng bằng sông Cửu Long, hạn hán ít g y gắt hơn

- Năm 1997-1998:

M m năm 997 kết thú s m hơn tháng; 6 tháng đầu năm 998 l ợng m bình quân hỉ đạt t -7 % ng kỳ; v ng Tây Nguy n, Đông N m Bộ v Đồng bằng sông Cửu Long hầu nh không m v o á tháng 3-6/ 998; Trung Bộ hầu nh không

m trong tháng 6-9/ 998 Nhiệt độ á tháng đầu năm 998 đều o hơn trung bình nhiều năm t o

-3oC Cá đợt nắng nóng g y gắt xảy r li n tụ v kéo i t 5-29

ng y trong tháng , 4, 5/ 998 ở N m Bộ v tháng 6, 7, 8/ 998 ở Trung Bộ Mự n

á sông l n đều thấp hơn trung bình nhiều năm ng kỳ t ,5- ,5m Đến đầu tháng 4/ 998, á sông su i nhỏ ở Trung Bộ, Tây Nguy n, Đông N m Bộ òng hảy rất nhỏ hoặ khô hạn Một s hồ v v to n bộ hồ nhỏ đều khô ạn Nghệ An ó 579 hồ, Quảng Bình hồ, Quảng Tr 85 hồ, Mự n á hồ hứ l n v một s hồ

hứ v khá xấp xỉ mự n hết Mặn xâm nh p sâu 5 – 20 km v o nội đồng ở Miền Trung v N m Bộ Nhiều nguồn n ng t b nhi m mặn, ảnh h ởng nghi m

tr ng đến ung ấp n t i v sinh hoạt Hạn hán, thiếu n m khô 997-1998 nghi m tr ng nhất, hầu nh b o tr m ả n , gây thiệt hại nghi m tr ng: Lú đông xuân, hè thu, lú m b hạn tr n 75 h mất trắng tr n h ; ây ông nghiệp v ây ăn quả b hạn tr n 6 h b hết gần 5 h ; , triệu ng i thiếu n sinh hoạt Tổng s thiệt hại về kinh tế khoảng 5 tỷ đồng Chính phủ đ phải trợ giúp h ng hụ tỷ đồng để ung ấp n sinh hoạt ho 8 tỉnh Những thiệt hại khá h th ng k v tính toán hết đ ợ nh vấn đề kinh tế, môi tr ng, xói mòn,

s mạ hoá, thiếu ăn, suy inh ỡng, khủng hoảng tinh thần v giảm sút sứ kho ủ

h ng triệu ng i

(a) (b) Hình 1.3 Bản đồ hạn hán năm 99 v b năm 998

- Năm 2001-2005:

Cá tỉnh Phú Y n, Quảng N m, Quảng Bình, Quảng Tr l những tỉnh b hạn nghi m tr ng Cá tháng 6 v 7 hầu nh không m Trong 6 tháng đầu năm , hạn hán nghi m tr ng đ i n r ở v ng Duy n hải N m Trung Bộ, Tây Nguy n v Đông

N m Bộ gây thiệt hại về m m ng, gây háy r ng tr n iện rộng Những tháng tr

m m năm , hạn hán b o tr m hầu khắp Tây Nguy n, gây thiệt hại ho khoảng

h lú ở Kon Tum, h lú ở Gi L i v 5 h đất nh tá ở Đắk Lắ ; thiếu n ấp ho sinh hoạt ủ hộ ân Ở Miền Trung v Tây Nguy n, nắng nóng kéo i, òng hảy tr n á sông su i ở mứ thấp hơn trung bình nhiều năm ng

kỳ, một s su i ạn kiệt ho n to n; nhiều hồ i mự n hết,hết khả năng ấp

n sinh hoạt ho nhân ân, n u ng ho gi sú Hạn hán thiếu n l m gần 5

ng n ng i thiếu n sinh hoạt, 6 79 hộ thiếu đói, khoảng 8 on bò thiếu thứ ăn v tr n 89 bò, , u thiếu n u ng Theo th ng k h đầy đủ, đến

u i tháng 4 năm 5, tổng thiệt hại o hạn hán gây r ở á tỉnh N m Trung Bộ v Tây Nguy n đ l n t i tr n 7 tỷ đồng V ng ĐBSCL, thiệt hại o hạn hán, xâm

mặn t i 7 tỷ đồng Tr n sông Tiền, sông H m Luông, sông Cổ Chi n, sông H u, mặn xâm nh p sâu t 6 –8 km Ri ng sông V m Cỏ, mặn xâm nh p sâu t i mứ kỷ

v i sản l ợng nông nghiệp v ung ấp điện, gây thiệt hại tính l n đến h ng ng n

tỷ đồng Theo th ng k h đầy đủ, năm đótỉnh Nghệ Anthuộ l u vự sông Cả

ũng xảy r hạn hán tr n iện rộng, iện tí h hạn khoảng 7 20.000ha(lợi, )

Ở N m Bộ, phân tí h kết quả 8 trạm thủy văn ho thấy xu h ng xu h ng gi tăng mự n thấp nhất trong năm ở ĐBSCL, trong đó tăng nhiều hơn ở á khu vự ven biển Đông, tăng ít hơn khi v o trong nội đ Điều n y ho thấy sự gi tăng xâm

nh p mặn v o nội đ , l m ho hạn hán thiếu n ng t ở ĐBSCL L ợng n ở á sông su i th ợng nguồn vùng Đông N m Bộ ó xu h ng gi tăng trong vòng gần đây, nh ng tại hạ l u á sông, mự n thấp nhất ó xu h ng giảm

1.1.4 Các chỉ số hạn hán

Bảng Một s hỉ ti u/ hỉ s tính toán khô hạn v á ng ỡng giá tr ủ húng

TT Tên chỉ tiêu tính toán Công thức tính/ Điều kiện khí hậu

1

SI (Severity Index)

SI = (R- Rtb)/ R R: L ợng m th i đoạn tính (mm);

Rtb: L ợng m trung bình th i đoạn tính (mm)

Ng ỡng ủ hỉ ti u

0,75  1,0 Hạn nặng

: Độ lệ h huẩn l ợng m th i đoạn tính

Ng ỡng ủ hỉ ti u

> 2,0 Quá ẩm t 1,5  1,99 Rất ẩm 1,0  1,49 Ẩm v phải

Ng ỡng ủ hỉ ti u

< 0,5 Rất ẩm t 0,5  1,0 Ẩm t 1,0  3,0 Ẩm 3,0  7,0 Khô hạn

(Surface Water Supply Index)

SWSI = (aPtuyết + bPm + cP òng hảy + dPdung

Trong đó : ,b, , l á tr ng s đ i v i các

th nh phần tuyết, m , òng hảy mặt v ung tí h hồ hứ trong ân bằng n l u

vự + b + + =

P l xá suất % không v ợt quá

ủ á th nh phần ân bằng n t ơng ứng

Ng ỡng ủ hỉ ti u

≤ - 4,0 Hạn ự nặng -4  -3 Hạn rất nặng -2,9  -2 Hạn v -1,9  -1,0 Hơi khô -0,99  0,99 Gần nh bình th ng 1,0  1,9 Hơi ẩm

2,0  2,9 Ẩm v

3  4 Rất ẩm

> 4,0 Cự ẩm

6

Chỉ số khô hạn cán cân nư c

K tỷ s giữ phần thu hủ yếu

v phần hi hủ yếu ủ án ân

n

K i = E i / Ri

E i: L ợng b hơi Pi he th i đoạn tính (mm);

Ri: L ợng m th i đoạn tính (mm)

Ng ỡng á hỉ ti u

< 0,5 Rất ẩm 0,5  1,0 Ẩm 1,0  2,0 Hơi khô 2,0  4,0 Khô

> 4,0 Rất khô

Việ giám sát v quản lý hạn đ ợ ự tr n á hỉ s hạn hán v á ng ỡng hạn Ts kiris & nnk, 4 Hiện n y, rất nhiều hỉ s /hệ s hạn khá nh u đ đ ợ phát triển v ứng ụng ở á n tr n thế gi i nh : Chỉ s ẩm Iv nov 948 , Chỉ s khô Bu yko 95 , Chỉ s khô Penm n, Chỉ s gió m GMI, Chỉ s m huẩn hó SPI, Chỉ s S zonov, Chỉ s Koloskov 9 5 , Hệ s khô, Hệ s ạn, Chỉ s P lmer PDSI , Chỉ s độ ẩm ây trồng CMI , Chỉ s ấp n mặt SWSI , Chỉ s RDI (Reclamation Drought Index) Tổng qu n đầy đủ về á hỉ s hạn ó thể th m khảo trong nghi n ứu ủ Alley (Alley, 1984), Wu et al (2001), Smakhtin và Hughes

Kinh nghiệm tr n thế gi i ho thấy hầu nh không ó một hỉ s n o ó u điểm v ợt trội so v i á hỉ s khá trong m i điều kiện m mỗi hỉ s thể hiện sự

ph hợp o v i tình hình hạn hán ở những v ng ụ thể Do đó, việ áp ụng á hỉ

s /hệ s hạn phụ thuộ v o điều kiện ụ thể ủ t ng v ng ũng nh hệ th ng ơ sở ữ liệu qu n trắ s n ó ở v ng đó UN/ISRD, 7 Bảng tóm tắt một v i hỉ s khô hạn đ đ ợ sử ụng tr n thế gi i (B.M et al., 2008)v Việt N m(Hào, 2017; H ơng

and Hoàng, 2013; H ơng, ; Linh, 2014; Ngân, 2011; Vinh n H ơng, )

Cá nghi n ứu tr n thế gi i đều ho thấy, nhiệt độ bề mặt v l p phủ thự vât

l những yếu t qu n tr ng ung ấp thông tin về độ ẩm tại bề mặt đất Nhiệt độ ó thể tăng l n nh nh trong tr ng hợp bề mặt khô hạn hoặ ây trồng b thiếu n , tứ l biểu hiện ủ hạn hán Gần đây, v i sự phát triển ủ ông nghệ vi n thám, hỉ s thự

v t NDVI Norm lize ifferen e veget tion in ex xá đ nh t ảnh vệ tinh hụp bề mặt đất trở n n phổ biến trong nghi n ứu khí t ợng nông nghiệp nói hung v hạn nông nghiệp nói ri ng(West et al., 2018) Tuy nhi n, một s nghi n ứu ở Việt N m đ

hỉ r rằng NDVI không nhạy ảm lắm v i sự thiếu n ủ thự v t vì thự v t v n

x nh khi m i bắt đầu thiếu n (Hùng, 2007; H ơng, ) Để ải thiện NDVI, Huete đ phát triển hỉ s thự v t ó hiệu hỉnh ảnh h ởng ủ đất SAVI Soil Adjusted Vegetation In ex hiếm phần l n sự phân biệt m u đỏ v n hồng ngoại thông qua tán cây (R., 1988) Chỉ s n y l một k thu t biến đổi giúp giảm thiểu ảnh

h ởng ủ độ sáng đất t á hỉ s thự v t phổ li n qu n đến á b sóng hồng ngoại v hồng ngoại gần NIR :

NIR Giá tr bứ xạ ủ b sóng n hồng ngoại b n 5

Red Giá tr bứ xạ đỏ ủ b sóng nhìn thấy b n 4

Ts Giá tr nhiệt độ bề mặt qu n sát đ ợ tr n ảnh nhiệt s u khi đ ợ tính

toán v xử lý;

Tsmin Nhiệt độ bề mặt ự tiểu đ ợ xá đ nh bởi đ ng rì t Ts max l nhiệt

độ bề mặt ự đại ứng v i giá tr NDVI ri ng biệt

Nh v y, để tính toán đ ợ TVDI, t ần xá đ nh giá tr nhiệt độ bứ xạ bề mặt

v giá tr nhiệt độ ự tiểu ũng nh ần phải xá đ nh đ ng rì khô

Tsmax = a + b*NDVI

Đ ng rì khô n y đ ợ xá đ nh thông qu h m t ơng qu n tuyến tính giữ nhiệt độ bề mặt ự đại v NDVI Nh v y giá tr TVDI ủ á điểm ảnh sẽ nằm trong khoảng không gi n ủ t m giá [Ts, NDVI] v đạt giá tr bằng ứng v i đ ng

ằn đ tăng hơn 8 % Hơn / đất đ i thế gi i đ b khô ằn m tr n đó ó 7,7% ân

s thế gi i sinh s ng Đồng h nh v i hạn hán, ho ng mạ hoá v s mạ hoá tr n thế

gi i ũng ng y ng l n rộng t á v ng đất khô hạn, bán khô hạn đến ả một s

v ng bán ẩm t Diện tí h ho ng mạ hoá đ l n đến 9,4 triệu km , hiếm 6, % đất tự nhi n thế gi i v tr n qu gi h u ảnh h ởng Nguy ơ đói v khát o hạn hán uy hiếp 5 triệu on ng i tr n trái đất, kèm theo đó òn ảnh h ởng t i môi

tr ng khí h u hung to n ầu (lin and Qui, 2007)

Hạn th ng gây ảnh h ởng tr n iện rộng Tuy ít khi l nguy n nhân trự tiếp

Trung tâm giảm nhẹ hạn hán qu gi M , h ng năm hạn hán gây thiệt hại ho nền kinh tế M khoảng 6 - 8 tỷ USD so v i ,4 tỷ USD o lũ v , - 4,8 tỷ USD o

b o Đợt hạn hán l h sử ở M xảy r v o năm 988 - 989 gây thiệt hại 9 - 4 tỷ USD, l n hơn nhiều so v i thiệt hại kỷ lụ ủ lũ 5 - 7,6 tỷ USD, 99 v b o 5

- , tỷ USD, 99 Hạn ũng gây những tổn thất l n về kinh tế v môi sinh ở nhiều

qu gi khá nh Ấn độ, P kist n, Austr li Hạn hán i tá động ủ El Nino

v o năm 997- 998 đ gây háy r ng tr n iện rộng ở In onesi , không hỉ l m thiệt hại rất l n về kinh tế ủ n n y m òn l một thảm h môi sinh ho nhiều n thuộ khu vự Đông N m Á Theo tính toán ủ Li n Hiệp Qu , đến năm 5 sẽ ó / iện tí h đất nh tá ở hâu Phi, / iện tí h đất nh tá ở hâu Á v /5 iện

tí h đất nh tá ở N m M không còn sử ụng đ ợ Khoảng 5 triệu ng i ó nguy

ơ phải r i bỏ nh ử đi kiếm s ng ở nơi khá Qu á nghi n ứu, đến n y những

n phát triển tr n thế gi i đ h ng đến việ th nh l p á trung tâm giám sát, ự báo, ảnh báo hạn hán để quản lý hạn hán

1.2.1 Tổng quan trên thế giới

Vấn đề nghi n ứu, ự báo v ự tính trong nghi n ứu biến đổi khí h u hạn hán hiện n y đ ợ thự hiện ở hầu khắp á qu gi tr n thế gi i, tuy nhi n o tính phứ tạp trong bản hất ủ hiện t ợng n y n n h ó một ph ơng pháp th ng nhất

n o trong nghi n ứu hạn hán Cho đến n y, á h tiếp n v n hủ yếu ự v o á hỉ

s hạn hán Chỉ s hạn hán th ng l h m ủ á biến nh l ợng m , nhiệt độ, độ

b hơi v một s biến thủy văn khá , trong đó biến l ợng m l nhân t hính liên

qu n đến sự khởi đầu ủ hạn hán v th i gi n kéo i

Nổi b t l n trong nghi n ứu hạn tr n quy mô to n ầu l nghi n ứu ủ (Wanders et al., 2010) Trong báo cáo, tá giả đ phân tí h u điểm, nh ợ điểm ủ

8 hỉ s hạn hán b o gồm ả hỉ s hạn khí t ợng, hỉ s hạn thủy văn, hỉ s độ ẩm, rồi lự h n r á hỉ s thí h hợp để áp ụng phân tí h á đặ tr ng ủ hạn hán trong năm v ng khí h u khá nh u tr n to n ầu: v ng xích đạo, v ng khô hạn ự ,

v ng nhiệt độ ấm, v ng tuyết, v ng đ ự Ngo i r , phải kể đến á nghi n ứu về việ ứng ụng vi m thám v GIS đánh giá nguy ơ hạn hán nh : “Ứng ụng vi n thám

v GIS đánh giá hiểm h hạn hán tại v ng nghi n ứu Guj r ” nghi n ứu ủ

(Chopra, 2006), “Đánh giá v ng rủi ro hạn tại Đông Bắ Thái L n bằng việ sử ụng

ữ liệu vi n thám v GIS” nghi n ứu ủ (C et al., 2001)…

Cá nghi n ứu ứng ụng hỉ s SAVI ũng nh so sánh SAVI v i NDVI đ

đ ợ tiến h nh v i s liệu r i rạ h y huỗi s liệu i theo th i gi n đ đ ợ tiến

h nh ho thấy hỉ s SAVI phản ánh hạn t t hơn NDVI (Elhag and Bahrawi, 2017; V and Mandla, 2017; Villarreal et al., 2016) Tuy v y, SAVI v n tiếp tụ đ ợ ải tiến

th m th nh SATVI để đem đến hiệu quả o hơn trong đánh giá hạn nông nghiệp (V and Mandla, 2017)

Gần đây, hỉ s TVDI đ trở n n quen thuộ v phổ biến trong hầu hết á nghi n ứu hạn tr n khắp thế gi i (Chen et al., 2015; Gao et al., 2011; Hùng, 2014; Meng et al., 2010; Rahimzadeh-Bajgiran et al., 2012; Sha et al., 2017) Cá nghi n ứu

sử ụng nhiều loại t liệu ảnh vi n thám khá nh u nh MODIS, á òng ảnh LANDSAT v gần đây l SENTINEL- Kết quả nghi n ứu đều ho thấy tính ph hợp, hiệu quả v hính xá ủ hỉ s TVDI đ i v i nghi n ứu hạn hán nói hung v hạn nông nghiệp nói ri ng

Ở Lào, có thể kể đến một số nghiên cứu về hạn hán như sau:

Dr Mayphou MAHACHALEUN (2014) tiến h nh đánh giá hạn hán sử ụng

SPISPI để phân tí h hạn hán ở á th i điểm khá nh u, kết quả ho thấy hạn hán ủ tất ả á nhóm xảy r ở L o trong ả b n th i kỳ Hạn hán ở mứ độ trung bình

th ng xảy r trong tất ả á khoảng th i gi n nh ng hạn hán nghi m tr ng v ự kỳ

ít phổ biến; tr tr ng hợp hạn hán nghi m tr ng v o m khô đ xảy r nhiều lần

Ở L o, hạn hán đ gây r thiệt hại l n đến 4 triệu đô l trong năm 988 v triệu đô l trong v o năm 989 Vì phần l n ân s L o s ng ở nông thôn v phụ thuộ phần l n v o nông nghiệp, h b tổn th ơng nhất khi có hạn hán Trong những năm gần đây, thi n t i o h u quả ủ những bất th ng về khí h u đ n đến hạn hán v

lũ lụt

Tá động hạn hán ó thể đ ợ hi th nh b loại khá nh u hạn hán l h sử;

xảy r trong quá khứ v ó thể không xảy r trong những năm gần đây Tá động hạn hán hiện tại l tá động v xảy r trong v i năm gần đây v không thự sự xảy r trong quá khứ Cá tá động hạn hán gần đây, đặ biệt l nếu húng ó li n qu n đến hạn hán nghi m tr ng đến hạn hán, n n đ ợ tr ng s nặng hơn tá động ủ hạn hán

l h sử, trong hầu hết á tr ng hợp V tá động hạn hán tiềm ẩn l tá động hính gây thiệt hại đáng kể ho sản phẩm nông nghiệp hoặ thu nh p ủ á hộ gi đình chính

Theo s liệu th ng k ủ Cụ Khí t ợng Thuỷ văn DMH , t 995 đến 5, điều kiện hạn hán đ ợ đặ tr ng bởi sự gi tăng nhiệt độ o v không đều Đặ biệt, nhiệt độ o đ trải qu trong năm 996 đ gây r sự xuất hiện hạn hán tại á khu vự

ụ thể ủ đất n Năm 998, hạn hán đ rất nghiêm tr ng và trong m khô nhiệt

độ o bất th ng Năm , một tr n hạn hán trầm tr ng xảy r m không thể quy

ho El Nino, nh ng đ ợ ho l o ảnh h ởng ủ biến đổi khí h u trong khu vự ũng nh tr n thế gi i

Một s báo áo nói rằng tỉnh S v nn khet có khả năng b hạn hán nghi m tr ng

o o khả năng thí h ứng thấp, b tổn th ơng Ngo i r , Kh mmu n v Salavane

ó tính b tổn th ơng nghi m tr ng vì khả năng thí h nghi thấp so v i tá động tiềm năng,trong khi Borikham và Champasack có mứ nghi m tr ng trung bình, hắ hắn rằng hạn hán đ không xảy r th ng xuy n v không đồng đều so v i á tỉnh khá

1.2.2 Tổng quan trong nước

Ở Việt N m, những nghi n ứu về hạn hán o ảnh h ởng ủ biến đổi khí h u

đ đ ợ thự hiện đến t ng v ng khí h u, tỉnh, đ ph ơng nh :

- Đề t i ấp Nh n : “Nghi n ứu á giải pháp giảm nhẹ thi n t i hạn hán ở

á tỉnh Duy n hải Miền trung t H tĩnh đến Bình Thu n” 999- o GS TS Đ o Xuân H - tr ng Đại h Thủy lợi l m hủ nhiệm, đ đánh giá tình hình hạn hán, nguyên nhân và ảnh h ởng ủ hạn hán t i 7 v ng kinh tế ủ Việt N m, t đó đ đ

r một s biện pháp phòng h ng v giảm nhẹ hạn (H , 999-2001)

- Đề t i ấp Nh n : “Nghi n ứu ự báo hạn hán v ng N m Trung Bộ v Tây Nguy n v xây ựng á giải pháp phòng h ng”, - 5, o GS TS Nguy n Quang Kim- tr ng Đại h Thủy lợi l m hủ nhiệm, đ nghi n ứu hiện trạng hạn hán v thiết l p ơ sở kho h ho quy trình ự báo hạn Việ ự báo hạn đ ợ ự trên nguy n tắ phân tí h m i t ơng qu n giữ á yếu t khí h u, á hoạt động ENSO El Nino Southern Os ill tion v á điều kiện thự tế v ng nghi n ứu (Kim, 2003-2005)

- Đề t i “Nghi n ứu v xây ựng ông nghệ ự báo v ảnh báo s m hạn hán ở Việt N m” 5- 7 o Nguy n Văn Thắng, Viện kho h khí t ợng Thủy văn v Môi tr ng l m hủ nhiệm đ đánh giá đ ợ mứ độ hạn hán ở á v ng khí h u v

h n đ ợ á hỉ ti u xá đ nh hạn hán ph hợp v i t ng v ng khí h u ở Việt N m, đồng th i xây ựng đ ợ ông nghệ ự báo v ảnh báo s m hạn hán ho á v ng khí

h u ở Việt N m để phụ vụ phát triển kinh tế x hội, tr ng tâm l sản xuất nông nghiệp v quản lý t i nguy n n trong ả n (Thắng, 5-2007)

- Dự án “Xây ựng bản đồ hạn hán v mứ độ thiếu n sinh hoạt ở N m Trung bộ v Tây Nguy n” 5- 8 o Trần Thụ , Viện kho h khí t ợng Thủy văn v Môi tr ng l m hủ nhiệm, đ đánh giá đ ợ mứ độ hạn hán v thiếu n sinh hoạt ở 9 tỉnh N m Trung Bộ v Tây Nguy n Tr n ơ sở đó đ xây ựng đ ợ bản

đồ hạn hán thiếu n sinh hoạt trong v ng nghi n ứu (Thụ , 5-2008)

- Đề t i ấp Nh n 7-2009 do Lê Trung Tuân – Viện N , T i ti u v Môi tr ng, Viện Kho h Thủy lợi Việt N m l m hủ nhiệm, v i mụ ti u nghi n

ứu ứng ụng á giải pháp phòng h ng hạn ho á tỉnh miền Trung hi th nh nhóm i Thu trữ n , bảo vệ đất v giữ ẩm; ii Quản lý v n h nh ông trình thủy lợi trong điều kiện hạn hán, hế độ t i v iii K thu t t i tiết kiệm n (Tuân, 2007-2009)

- Đề t i tr ng điểm ấp Nh n : “Nghi n ứu ơ sở kho h quản lý hạn hán

v s mạ hó để xây ựng hệ th ng quản lý, đề xuất á giải pháp hiến l ợ v tổng thể giảm thiểu tá hại: nghi n ứu đến hình ho đồng bằng sông Hồng v N m Trung

Nam hủ nhiệm, đ xây ựng hệ th ng quản lý hạn hán v ng đồng bằng sông Hồng v

hệ th ng quản lý s mạ hó v ng N m Trung Bộ v đề xuất á giải pháp hiến l ợ

và tổng thể quản lý hạn Qu gi , phòng ng hặn v phụ hồi á v ng ho ng mạ

hó , s mạ hó , sử ụng hiệu quả t i nguy n n góp phần ổn đ nh sản xuất, phát triển bền vững kinh tế - x hội (Dân, 2008-2010)

- Đề t i ấp Nh n : “Nghi n ứu tá động ủ biến đổi khí h u to n ầu đến

á yếu t v hiện t ợng khí h u ự đo n ở Việt N m, khả năng ự báo v giải pháp hiến l ợ ứng phó” m s KC 8 9/ 6- , o Ph n Văn Tân l m hủ nhiệm đề t i đ nghi n ứu hiện trạng hạn hán v á hiện t ợng khí h u ự đo n, thiết l p ơ sở kho h ho quy trình ự báo hạn, v n ụng á mô hình ự báo khu vự để ự báo ảnh báo hạn hán ũng nh á hiện t ợng khí h u ự đo n(Tân, 2010)

Hạn hán th ng xảy r tr n iện rộng, o v y việ qu n trắ v nghi n ứu bằng á ph ơng pháp truyền th ng gặp rất nhiều khó khăn v hi phí l n Dữ liệu

vi n thám ung ấp thông tin về bề mặt Trái đất ở á k nh phổ khá nh u v độ phủ

tr m rộng đ đ ợ sử ụng hiệu quả trong qu n trắ độ ẩm đất v tình trạng sứ khỏe

l p phủ thự v t Tr n thế gi i, việ ứng ụng ữ liệu vi n thám hồng ngo i nhiệt trong nghi n ứu v giám sát hạn hán đ đạt đ ợ những kết quả qu n tr ng (H and Y., 2001; Hùng, 2014; K et al., 2012)

Ở Việt N m, một s nghi n ứu đ sử ụng ảnh nhiệt MODIS, NOAA/AVHRR trong xá đ nh độ ẩm đất ự tr n m i qu n hệ giữ nhiệt độ bềmặt v á loại hình

l p phủ (H and Y., 2001) Tuy nhiên, độ phân giải không gi n ủ ảnh MODIS, NOAA/AVHRR l rất thấp, độ hính xá không o v không tí h hợp ho á nghi n

ứu hi tiết Ảnh hồng ngoại nhiệt LANDSAT v i độ phân giải không gi n m

TM , 6 m ETM+ , m LANDSAT 8 ung ấp thông tin rõ r ng hơn về sự th y đổi nhiệt độ mặt đất so v i ảnh MODIS, NOAA/AVHRR, o v y ó thể đ ợ sử ụng hiệu quả trong nghi n ứu tình trạng khô hạn bề mặt Trái Đất Các nghi n ứu hạn gần đây đều ự tr n hỉ s NDVI, SAVI v nhất l hỉ s khô hạn nhiệt độ - thự v t TVDI tính t nhiều nguồn ữ liệu ảnh nhiệt LANDSAT TM, ETM+, LANDSAT 8(Ánh et al., 2017; Hào, 2017; Hiền, ; Hùng, 2007; Hùng, 2014; Hùng and Hoài,

2015; Linh, 2014; Ng n Ph ơng, 7; Ngân, 2011) đ thu đ ợ những kết quả tin

y

1.3 Tổng quan vùng nghiên cứu

1.3.1 Tổng quan về điều kiện tự nhiên, dân sinh

Tỉnh Nghệ An l tỉnh l n nhất ả n , nằm ở trung tâm khu vự Bắ Trung

Bộ, ân s đứng thứ t ả n v i hơn triệu ng i, l qu h ơng ủ Chủ t h Hồ Chí Minh v rất nhiều nh nhân khá Nơi đây hội tụ đầy đủ á tuyến gi o thông

đ ng bộ, đ ng sắt, đ ng h ng không, đ ng biển, đ ng thuỷ nội đ ; ó điều kiện

tự nhi n phong phú, đ ạng

Hình 1.4 Bản đồ h nh hính tỉnh Nghệ An

T ơng D ơng l huyện miền núi v ng o nằm ở phí Tây N m tỉnh Nghệ An,

á h th nh ph Vinh gần km v ử khẩu Nặm Cắn 9 km, l huyện ó iện tí h

tự nhi n rộng nhất trong á huyện ủ Việt N m v i đ hình phứ tạp, núi non hiểm trở, gi o thông đi lại khó khăn, khí h u v th i tiết vô ng khắ nghiệt

Hình 1.5 Bản đồ h nh hính huyện T ơng D ơng, tỉnh Nghệ An

1.3.1.1 Vị trí địa lý

Huyện T ơng D ơng nằm ở phí Tây Nam tỉnh Nghệ An, á h th nh ph Vinh gần km, phí Đông giáp huyện Quỳ Châu, phí Đông Bắ giáp huyện Quế Phong, Đông N m giáp huyện Con Cuông, phí Tây giáp huyện Kỳ Sơn, phí Bắ v N m giáp L o v i toạ độ ụ thể nh s u:

 Vĩ độ: T 8o58’48” đến 9o4 ’ 7”

 Kinh độ: T 4o 5’ ” đến 4o57’ ”

To n bộ huyện nằm trong v ng đ hình ó độ o trung bình t 65 – 75m so

v i mự n biển, đ hình phứ tạp, núi non hiểm trở, gi o thông đi lại khó khăn

Qu lộ 7A hạy ng ng qu huyện l tuyến gi o thông huyết mạ h Ngo i r , sông Lam ũng l một tuyến gi o thông đ ng thuỷ tr ng yếu bởi một s x v ng sâu hỉ đi lại bằng đ ng sông Hiện n y, tỉnh lộ 487 n i liền qu lộ 7A v qu lộ 48 đ rút ngắn h nh trình t T ơng D ơng đến á huyện lân n v ng Tây Bắ Nghệ An

1.3.1.2 Đặc điểm địa hình

T ơng D ơng l một huyện miền núi ủ tỉnh Nghệ An, gần bi n gi i v i CHDCND L o ó đ hình hết sứ phứ tạp gồm nhiều núi o tạo th nh nhiều thung lũng nhỏ hẹp Đ hình b hi ắt mạnh bởi sông hính l N m Nơn, N m Mộ, sông

Cả v ng hạ l u òn đ ợ g i l sông L m ũng nh á khe su i l n nhỏ tạo n n nhiều l p gợn sóng o ần Về tổng thể, đồi núi tạo th nh mái nghi ng l n về phí sông Cả v thấp ần về phí hạ l u

Do đ hình ó độ l n v ít thự v t he phủ, lại th ng xuy n hứng h u nắng nóng xen kẽ á tr n b o, áp thấp nhiệt đ i kèm theo m l n l m ho đất đ i b xói mòn v thoái hó , ảnh h ởng nghi m tr ng đến qu đất sản xuất nông nghiệp ủ huyện

1.3.1.3 Diện tích, dân sinh

Huyện T ơng D ơng ó diện tích tự nhiên là 281,129.37 ha (chiếm 17% diện tích toàn tỉnh), đây l huyện ó iện tí h tự nhi n rộng nhất trong á huyện ủ Việt

N m, gấp hơn lần tỉnh Bắ Ninh v gần gấp đôi tỉnh Thái Bình

Ở đây t p trung đông đồng b o ân tộ thiểu s ,v i tổng ân s khoảng 76,

ng i, gồm hủ yếu l ng i ân tộ Thái hiếm 7 %, ng i Mông hiếm 4 6%,

ng i Khơ mú hiếm 8 %, ng i Kinh hiếm 7%, òn lại l ng i T ypo ng,

ở đu v á ân tộ khá theo s liệu điều tr ân s v nh ở năm 9

Dân phân b hủ yếu t p trung theo qu lộ 7A, đặ biệt l th trấn Hò Bình M t độ ân s trung bình l 7 ng i/km² Cơ ấu ân s tr , nguồn l o động

ồi o nh ng trình độ ân trí không o n n hủ yếu l l o động phổ thông, l o động

ó trình độ k thu t v t y nghề ít Nghề nghiệp hủ yếu ở đ ph ơng l sản xuất nông nghiệp, tuy nhi n năng suất h o v việ áp ụng kho h k thu t v o sản xuất

trình, ự án phát triển kinh tế hộ, đ i s ng nhân ân T ơng D ơng đ không ng ng

đ ợ ải thiện

1.3.1.4 Đất đai, thổ nhưỡng

Theo phân loại đất ủ Tổ hứ L ơng thự v Nông nghiệp Li n Hiệp

Qu FAO , huyện T ơng D ơng ó á nhóm đất hủ yếu s u:

- Đất v ng đỏ tr n đá mắ -ma a-xít (Fa)

- Đất đen tr n sản phẩm bổi tụ bon t (Rdv)

Diện tí h đất nông nghiệp chỉ có 901,09ha (chiếm 0,32% diện tích tự nhiên của huyện), còn lại l đất lâm nghiệp và các loại đất khác

Bảng 2 Tình hình sử ụng đất ủ tỉnh Nghệ An đến năm 2014)

1.3.2 Đặc điểm khí hậu, thuỷ văn

T ơng D ơng h u ảnh h ởng trự tiếp ủ v ng khí h u Tây N m Nghệ An,

m ng đặ điểm khí h u nhiệt đ i gió m v i m rõ rệt trong năm: t tháng 4 đến tháng l m hạ nóng, ẩm, m nhiều v t tháng đến tháng năm s u l m đông lạnh, ít m

l ợng m t – 540 mm/tháng, s ng y m 5 - 9 ng y/tháng, m n y th ng kèm theo gió b o M khô t tháng đến tháng 4 năm s u, l ợng m hỉ hiếm 5

- % l ợng m ả năm, tháng khô hạn nhất l tháng , ; l ợng m hỉ đạt 7 - 60 mm/tháng Về không gi n, khu vự th ợng nguồn sông Cả t Cử R o trở l n, m

m hỉ trong tháng 8, 9, v i l ợng m bình quân năm hỉ đạt 5 mm Khu

vự hạ l u sông Cả t Cử R o trở xu ng, m m bắt đầu t tháng 7, kết thú v o tháng 9, l ợng m bình quân nhiềunăm tr n mm Ri ng khu vự Cử R o, xã

Xá L ợng h u ảnh h ởng một phần gió Tây N m gió L o xuất hiện t tháng 4 đến tháng 8, gây khô, nóng, đ ợ đánh giá l nơi nóng nhất Đông D ơng

Bảng 3 L ợng m trung bình tháng gi i đoạn 979- ủ huyện T ơng D ơng

L ợng m

(mm) 39,0 40,3 59,9 133,0 343,8 303,8 332,0 383,9 297,6 197,4 65,7 35,6

c) Độ ẩm không khí:

Đây l v ng ó độ ẩm thấp nhất Tr s độ ẩm t ơng đ i trung bình năm t i đ

t 8 - 9 %, h nh lệ h giữ độ ẩm trung bình tháng ẩm nhất v tháng khô nhất t i 8

- 9% L ợng b hơi t 7 - 94 mm/năm

d) Chế độ gió:

T ơng D ơng ũng nh á huyện khá ủ Nghệ An h u ảnh h ởng ủ h i loại gió hủ yếu: gió m Đông Bắ v gió phơn Tây N m Gió m Đông Bắ th ng xuất hiện v o m Đông t tháng đến tháng 4 năm s u, bình quân mỗi năm ó khoảng đợt gió m Đông Bắ , m ng theo không khí lạnh, khô l m ho nhiệt độ giảm xu ng 5 - 10oC so v i nhiệt độ trung bình năm

Gió phơn Tây N m l một loại hình th i tiết đặ tr ng ho m hạ ủ v ng

Bắ Trung Bộ Loại gió n y th ng xuất hiện v o tháng 5 đến tháng 8 h ng năm, s

ng y khô nóng trung bình hằng năm là 20 - 7 ng y Gió Tây N m gây r khí h u khô, nóng v hạn hán, ảnh h ởng không t t đến sản xuất v đ i s ng sinh hoạt ủ nhân

ân tr n phạm vi to n tỉnh

Nhìn hung, khí h u T ơng D ơng ó phần khắ nghiệt, đặ biệt l b o v gió Tây N m gây trở ngại không nhỏ cho sự phát triển hung, nhất l sản xuất nông nghiệp

n khá ồi o nh ng khu vự sông nhỏ, điều kiện đ hình n n việ kh i thá

sử ụng nguồn n sông ho sản xuất v đ i s ng gặp nhiều khó khăn

1.3.2.3 Tài nguyên nước và tài nguyên rừng

Huyện T ơng D ơng l nơi khởi nguồn của dòng Sông Cả, nằm trong khu dữ trữ sinh quyển l n nhất Đông N m Á, ó hệ th ng sông, su i khá y đặ Trong điều kiện khan hiếm nguồn điện hiện n y, T ơng D ơng l điểm đến của các công trình thủy điện có quy mô v a và nhỏ, đó l Bản Vẽ (320 MW), Khe B (100 MW), Yên Thắng, Xóng Con (10 MW)

Sông Cả là một con sông liên qu c gia, bắt nguồn t dãy núi cao thuộc tỉnh Xiêng Khoảng (Xiang khou ng b n L o ó đỉnh núi 2.000 m, chảy theo h ng Tây Bắc – Đông N m v o Việt N m, đổ ra biển tại cửa Hội Dòng chính sông Cả dài khoảng 5 4 km, trong đó phần chảy trên lãnh thổ Việt Nam dài 360 km Phần th ợng

l u lòng sông ắt sâu v o đ a hình tạo thành lòng hẹp, sâu, do sông d c nên ít bãi bồi Phần hạ l u sông mở rộng có nhiều bồn trũng nh Hữu Th nh Ch ơng, v ng N m

Đ n- Đức Th Tổng diện tí h l u vực 27.200 km2

trong đó iện tích thuộc lãnh thổ Việt Nam là 20.136 km2

Sông Cả không ó phân l u, to n bộ l ợng n c về m lũ v m kiệt dều

đ ợc chảy ra biển tại Cửa Hội Các sông nhánh l n nh sông Hiếu, sông Giăng, sông

L đều đổ v o đoạn trung hạ l u sông Cả Những sông n y đều bắt nguồn t vùng có

l ợng m năm l n đạt t 2.000 ÷ 2.4 mm đ bổ sung nguồn n đáng kể cho sông