Hình 3.11 cho thấy diễn biến theo thời gian của SPI dựa trên lượng mưa trung bình từ tất cả các điểm lưới trên khu vực Thanh Hóa (hình 3.11a, b, c) và lượng mưa trung bình từ 6 trạm quan trắc khí tượng (hình 3.11 d), vùng màu xanh và vùng màu đ biểu thị thời gian ướt và khô của SPI theo các tháng trong năm cho thấy:
Một xác nhận chéo bằng cách sử dụng so sánh giữa SPI-12 tháng được tính toán từ trung bình lượng mưa 6 trạm quan trắc khí tượng (hình 3.11 e) và SPI-12 tháng tính toán từ lượng mưa trung bình tất cả điểm lưới khu vực tỉnh Thanh Hóa đã cho thấy (hình 3.11 d), kết quả biến trình của SPI-12 tính toán từ vệ tinh gần giống với biến trình của SPI-12 tháng từ 6 trạm quan trắc và khá tương tự nhau về các đợt hạn và ẩm ướt trong thời kỳ 1981-2016. Một lần nữa cho thấy mức độ phù hợp trong việc sử dụng lượng mưa vệ tinh được khai thác từ sản phẩm CHIRP để đánh giá hạn khí tượng trên khu vực tỉnh Thanh Hóa.
Ở đây, luận văn định nghĩa một sự kiện/đợt hạn (drought event) được giả định dựa trên SPI-12 tháng là một số tháng liên tục trong đó các giá trị SPI nh hơn - 1, và nếu giá trị SPI lớn hơn 0 nh hơn 2 tháng, sau đó SPI lại nh hơn -1 thì vẫn được tính là một đợt hạn khí tượng. Điều này có nghĩa là khi SPI lớn hơn 0 từ 3 tháng trở lên sẽ được coi là kết th c đợt hạn liên tục. Cần lưu ý rằng các giá trị SPI này chỉ có thể đại diện cho các điều kiện ở điều kiện trung bình của tỉnh Thanh Hóa (vì lượng mưa được tính trung bình các điểm lưới), vì vậy các giá trị cao hơn hoặc thấp hơn có thể được tìm thấy trong không gian của từng điểm lưới và trạm ở khu vực Thanh Hóa.
Kết quả cho thấy các đợt hạn khí tượng thường xuyên xảy ra ở Thanh Hóa. Các đợt hạn khí tượng điển hình được xác định là 1988-1989, 1990–1994, 1998– 1999, 2003-2004, 2004-2005 và 2015–2016, trong khi thời kỳ ẩm ướt liên tục diễn ra trong giai đoạn 1986-1987, 1994–1995 và 1996-1997, 2000-2001, 2006-2007, 2008-2009 và 2011-2013. Đợt hạn hán dài nhất được xác định trong giai đoạn 1990- 1994. Đợt hạn khí tượng ngắn hơn diễn ra trong giai đoạn 1989-1999 và giai đoạn 2015–2016 nhưng dường có cường độ hạn khí tượng khá nghiêm trọng.
Hình 3. 11 Diễn biến của chỉ số h n SPI theo quy mô th i gian gian 3 tháng (a) 6 tháng (b) 12 tháng (c) dựa tr n lượng mưa trung bình của tất cả lưới v quy mô th
Về cơ bản, giá trị SPI ở quy mô thời gian ngắn hơn (SPI-1 và SPI-3) có thể cung cấp cảnh báo sớm về hạn khí tượng. Trong hình 3.11a,b SPI-1 và SPI-3 dao động mạnh theo thời gian với ngưỡng khô và ẩm ướt xen kẽ bởi vì SPI-1 phản ánh điều kiện hạn khí tượng trong thời gian ngắn, có thể tháng này là thiếu hụt so với TBNN, nhưng tháng tiếp theo cao hơn TBNN là do có thể tháng tiếp theo trong cùng năm đó đã được bổ sung thêm đợt mưa với lượng mưa lớn, tạo nên lượng mưa tháng tiếp theo cao hơn TBNN.
Khi quy mô thời gian tăng lên (3, 6 và 12 tháng), biên độ của các giá trị SPI và tần số biến thiên trong chuỗi thời gian giảm. Khi quy mô thời gian tăng và đạt đến thời gian tích lũy 12 tháng (hình 3.11 c), sự tách biệt giữa ngưỡng khô và ẩm ướt sẽ trở thành rõ ràng hơn, có thể có ý nghĩa phát hiện dấu hiệu tốt về thời kỳ hạn khí tượng kéo dài hơn. Do các giá trị SPI ở các thang thời gian dài hơn được tích lũy từ các giá trị SPI với thời gian ngắn hơn, có thể âm hoặc dương, các giá trị SPI ở các thang đo thời gian dài hơn có xu hướng nghiêng về 0, trừ khi xảy ra hạn hán hoặc lũ lụt bất thường.
Có thể áp dụng chuỗi thời gian của các giá trị SPI theo phân bố không gian để đánh giá phạm vi hạn khí tượng trên khu vực tỉnh Thanh Hóa (dựa trên giá trị SPI theo các ô pixel có độ phân giải khoảng 5 km của số liệu mưa CHIRP để đánh giá diện tích bị hạn khí tượng). Kết quả tính toán phần trăm (% so với diện tích của tỉnh Thanh Hóa) diện tích hạn khí tượng được thể hiện ở hình 3.12 cho quy mô thời gian khác nhau (3, 6, và 12 tháng) cho thấy rõ kết quả diễn biến theo thời gian thể hiện nổi bật các đợt hạn hán điển hình và phù hợp với diễn biến của chỉ số SPI.
Theo thời gian và mức độ hạn khí tượng, có hai đợt hạn có thời gian, cường độ mạnh nhất từ trong thời kỳ 1981-2016 đó là: hạn hán năm 9/1991–4/1994 là hạn khí tượng kéo dài nhất trong thời gian hạn hán khoảng 32 tháng với mức độ hạn hán lớn nhất khoảng 41.1 với cường độ là 1.7/tháng và diện tích hạn tối đa của ngưỡng hạn nặng và rất hạn khoảng 100% (% so với diện tích của tỉnh Thanh Hóa). Hạn khí tượng giai đoạn 2015–2016 cũng khá nghiêm trọng với thời gian hạn khoảng 15 tháng, mức độ hạn khoảng 25.6, cường độ hạn khoảng 1.7/tháng và diện tích hạn hán tối đa của ngưỡng hạn nặng và rất hạn khoảng 85.3%. Trong các đợt hạn hán còn lại, hạn khí tượng thời gian từ 4/1998-9/1999 cũng là một đợt hạn khí tượng mạnh, với TGH khoảng 10 tháng, cường độ hạn 1.6/tháng và diện tích hạn hán tối đa của ngưỡng cực rất hạn khoảng 56%, cũng cần lưu ý rằng hạn hán năm 1988- 1989 và 1998-1999 là không dài nhưng nghiêm trọng với các giá trị SPI âm lớn trong thời gian ngắn. Tuy nhiên, giá trị SPI ở quy mô thời gian 12 tháng nh hơn so với đợt 1991-1994 và 2015-2016 (bảng 3.4).
Hình 3. 12. Diễn biến của diện tích h n (% so với tổng diện tích) theo các khoảng th i gian gian 3 tháng (a) 6 tháng (b) 12 tháng (c)
Bảng 3.4. Các đặc trưng của sự kiện h n khí tượng điển hình từ 1981-2016 t i quy m th i gian lượng mưa 12 tháng
Đợt h n (sự TGH Cƣờng Di n tích h n cao nhất (DA) của
KH MDH đ h n ngƣỡng rất nặng (SPI<-1.5) ki n) (tháng) (Ie) Th ng/năm xảy ra DA (%) D1 9/1988-5/1989 5 5,8 1,2 9/88 50,5 D2 9/1991–4/1994 32 41,1 1,7 3/92 100 D3 4/1998-9/1999 10 15,5 1,6 3/99 56,0 D4 7/2002-8/2003 8 9,5 1,2 0 2.9 D5 7/2004-6/2005 7 8,5 1,2 0 20.6 D6 1/2015-6/2016 15 25,6 1,7 12/2015 85,3 46