Trong khí hậu, mùa mưa/khô được tính căn cứ vào lượng mưa tháng. Ở Việt Nam, mùa mưa là mùa các tháng liên tục có lượng mưa trung bình ≥ 100mm, còn mùa khô là thời kì các tháng liên tục có lượng mưa trung bình tháng <100mm [9]. Trong từng mùa, tháng thứ nhất là tháng bắt đầu, tháng có trị số lớn nhất là tháng cao điểm và tháng cuối cùng là tháng kết th c mùa. Với quan niệm đó, mùa mưa và mùa khô ở tiểu vùng khí hậu của tỉnh Thanh Hóa được xác định theo bảng 3.1.
Bảng 3 1. t số đặc điểm của mùa mưa v mùa kh khu vực tỉnh Thanh Hóa
TT Tr m khí tƣợng Mùa mƣa Mùa khô
Bắt đầu Cao đi m Kết thúc Bắt đầu Kết thúc
1 Thanh Hóa (KT) Tháng 5 Tháng 8 và 9 Tháng 10 Tháng 11 Tháng 4 2 Yên Định (KT) Tháng 5 Tháng 8 và 9 Tháng 10 Tháng 11 Tháng 4 3 Hồi Xuân (KT) Tháng 5 Tháng 7 và 8 Tháng 10 Tháng 11 Tháng 4 4 Như Xuân (KT) Tháng 5 Tháng 8 và 9 Tháng 10 Tháng 11 Tháng 4 5 Tỉnh Gia (KT) Tháng 5 Tháng 9 và 10 Tháng 9 Tháng 10 Tháng 4 6 Bái Thượng (KT) Tháng 5 Tháng 8 và 9 Tháng 10 Tháng 11 Tháng 4 7 Sầm Sơn (KT) Tháng 5 Tháng 8 và 9 Tháng 10 Tháng 11 Tháng 4 8 Cẩm Thủy (TV) Tháng 5 Tháng 7 và 8 Tháng 10 Tháng 11 Tháng 4 9 Cụ Thôn (TV) Tháng 5 Tháng 7 và 8 Tháng 10 Tháng 11 Tháng 4 10 Cửa Đạt (TV) Tháng 5 Tháng 8 và 9 Tháng 10 Tháng 11 Tháng 4 11 Km35 (ND) Tháng 5 Tháng 8 và 9 Tháng 10 Tháng 11 Tháng 4 12 Lý Nhân (TV) Tháng 5 Tháng 8 và 9 Tháng 10 Tháng 11 Tháng 4 13 Mường Lát (TV) Tháng 5 Tháng 7 và 8 Tháng 9 Tháng 10 Tháng 4 14 Ngọc Lặc (TV) Tháng 5 Tháng 8 và 9 Tháng 10 Tháng 11 Tháng 4 15 Ngọc Trà (TV) Tháng 5 Tháng 8 và 9 Tháng 10 Tháng 11 Tháng 4
TT Tr m khí tƣợng Mùa mƣa Mùa khô Bắt đầu Cao đi m Kết thúc Bắt đầu Kết thúc
16 Thạch Quảng Tháng 5 Tháng 7 và 8 Tháng 10 Tháng 11 Tháng 4 (TV)
17 Xuân Khánh (TV) Tháng 5 Tháng 8 và 9 Tháng 10 Tháng 11 Tháng 4 18 Chuối (TV) Tháng 5 Tháng 9 và 10 Tháng 9 Tháng 10 Tháng 4 19 Bát Mọt (ND) Tháng 5 Tháng 9 và 10 Tháng 9 Tháng 10 Tháng 4 Từ bảng 3.1 ta thấy, phần đa số liệu mưa tại các trạm quan trắc mưa trên khu vực tỉnh Thanh Hóa đều có mùa khô bắt đầu từ tháng 11 và kết th c vào tháng 4, mùa mưa bắt đầu từ tháng 5 và kết th c tháng 10.
Dựa trên các chuỗi số liệu có được, việc tính toán và phân tích, đánh giá các chỉ số hạn được tiến hành theo 2 mùa; nhằm so sánh mức độ, phân bố của các chỉ số hạn hán trên khu vực tỉnh Thanh Hóa. Do các trạm khí tượng Sầm Sơn có chuỗi thời gian ngắn 22 năm (1994-2016) và các trạm thủy văn chỉ có số liệu lượng mưa, do đó trong mục này luận văn chỉ phân tích, đánh giá so sánh các chỉ số hạn khí tượng dựa trên kết quả tính toán từ 6 trạm khí tượng.
Hệ số tương quan trung bình (r) giữa SPI với 5 chỉ số hạn khí tượng tại 6 trạm khí tượng được dẫn ra trong bảng 3.2.
Bảng 3.2. ệ số tương quan tuyến tính (rtt) giữa các chỉ số h n khí tượng được tính trung bình 6 tr m khí tượng khu vực Thanh óa (n=56)
r Th ng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 K và SPI -0,44 -0,49 -0,53 -0,69 -0,70 -0,62 -0,65 -0,66 -0,54 -0,41 -0,32 -0,31 SPI và SE 0,99 0,98 0,99 0,99 0,99 0,99 0,99 0,99 0,99 0,99 0,99 0,99 SPI và Pt -0,45 -0,63 -0,64 -0,70 -0,75 -0,68 -0,64 -0,74 -0,59 -0,42 -0,34 -0,32 SPI và PN 0,99 0,99 0,99 0,99 0,99 0,99 0,99 0,99 0,99 0,99 0,99 0,99 SPI và Sa.I -0,74 -0,71 -0,70 -0,69 -0,82 -0,85 -0,86 -0,84 -0,80 -0,75 -0,61 -0,66
Từ bảng 3.2 ta thấy, mối tương quan tuyến tính của chỉ số SPI với 5 chỉ số K, SE, Pt, PN và Sa.I khá cao, từ trị tuyệt đối 0,31 đến 0,99 cho cả 6 trạm khí tượng khu vực tỉnh Thanh Hóa. So sánh độ lớn của hệ số tương quan giữa chỉ số SPI với 5
chỉ số hạn khí tượng và hệ số tương quan được thể hiện trong bảng 2.10 thì hầu hết các hệ số tương quan giữa chỉ số chỉ số SPI với 5 chỉ số hạn khí tượng đều có độ tin cậy trên 95% và phần đa đạt trên 99%; hệ số tương quan giữa chỉ số SPI với 5 chỉ số hạn khí tượng có trị tuyệt đối nh nhất là 0,31 cao hơn r trong bảng 2.10 có trị số là 0,273 với là 5% và n-2=54.
Hệ số tương quan cũng có sự khác biệt trong biến trình năm; hệ số tương quan trong các tháng mùa khô (tháng 11 đến tháng 4) thấp hơn so với trong mùa mưa (tháng 5 đến tháng 10). Mối quan hệ giữa SPI và SE, cũng như giữa SPI và PN có hệ số tương quan tuyến tính khá cao trong cả 12 tháng (r=0,99), trong khi đó hệ số tương quan tuyến tính giữa K với SPI, Pt với SPI và SPI với Sa.I dao động từ - 0,34 đến -0,86 (dấu - biểu thị mối quan hệ nghịch biến chỉ thị giá trị của SPI thấp là hạn, trong khi đó giá trị của K, Pt và Sa.I cao là hạn). Điều này cho thấy việc xác định các điều kiện ẩm hay hạn tại 6 trạm của SPI, SE và PN là khá đồng nhất.
Hình 3.1 biểu diễn giản đồ tụ điểm của chỉ số SPI và các chỉ số hạn khí tượng khác nhau trong tháng 1 (mùa khô) và tháng 7 (mùa mưa) cho 6 trạm khí tượng thời kỳ 1965-2016 (312 điểm) đã cho thấy, giá trị của hệ số tương quan tuyến tính giữa SPI với chỉ số K và chỉ số Pt thấp hơn hệ số tương quan phi tuyến (r=0,76 đến 0,89). Điều này đã cho thấy mối quan hệ giữa SPI với chỉ số K và chỉ số Pt phù hợp với kiểu quan hệ phi tuyến hàm Logarit hơn kiểu quan hệ tuyến tính.
Thông qua hệ số tương quan tuyến tính và phi tuyến tính đã cho thấy về sự đồng nhất tương đối của các chỉ số hạn khí tượng. Để so sánh các chỉ số hạn được rõ hơn, luận văn biểu diễn tần suất xuất hiện các ngưỡng khô và ẩm trong thời kỳ 1965-2016 của 6 chỉ số hạn khí tượng theo phân ngưỡng hạn của ch ng. Kết quả được thể hiện ở các từ hình 3.2 đến hình 3.8 đã cho thấy:
- Đối với chi số K, trong các tháng mùa khô, tần suất xuất hiện ở tất cả các ngưỡng khô và ẩm trên cả 6 trạm khí tượng, trong đó tần xuất hiện chiếm ưu thế ở các ngưỡng khô và cao nhất ở ngưỡng rất khô. Vùng Yên Định có tần suất xuất hiện ngưỡng rất khô cao nhất chiếm 37.4% và nh nhất vùng Tĩnh Gia chiếm 11%. Trong các tháng mùa mưa, tần suất xuất hiện ở điều kiện ẩm chiếm ưu thế hơn cả, trong đó tần xuất xuất hiện ngưỡng rất ẩm lớn nhất ở vùng Hồi Xuân chiếm 83,3%
và nh nhất ở vùng Tĩnh Gia chiếm 50,9%. Nhìn chung, phân bố tần suất xuất hiện các ngưỡng khô và ướt của chỉ số K thể hiện khá rõ nét trong mùa khô và mưa trên khu vực tỉnh Thanh Hóa (hình 3.2).
- Đối với chi sổ SE cũng gần tương tự như chỉ số K, trong các tháng mùa khô, tần suất xuất hiện ở các ngưỡng khô và ẩm, trong đó tần suất xuất hiện chiếm
ưu thế ở các ngưỡng khô, cao nhất ở ngưỡng rất khô. Vùng Hồi Xuân và Yên Định có tần suất xuất hiện ngưỡng rất khô chiếm cao nhất 48,4% và 45,4%, vùng Tỉnh Gia có tần suất xuất hiện nh nhất chiếm khoảng 18,6%. Trong các tháng mùa mưa, tần suất xuất hiện ở điều kiện rất ẩm chiếm ưu thế hơn cả, trong khi đó các ngưỡng còn lại có xuất hiện nhưng với tần suất khá thấp khoảng từ 2% đến 8%. Cũng như chỉ số K, chỉ số SE có tần suất xuất hiện ngưỡng hạn cao trong mùa khô và ngưỡng ẩm cao trong mùa mưa (hình 3.3).
Hình 3. 2. Phân bố tần suất xuất hiện ngưỡng ẩm kh của chỉ số h n K
Hình 3. 3. Phân bố tần suất xuất hiện ngưỡng ẩm kh của của chỉ số SE
Hình 3.4 thể hiện phân bố tần suất xuất hiện các ngưỡng ẩm, khô của chỉ số Pt cho thấy: Nhìn chung, chỉ số hạn Pt có phân bố tần suất xuất hiện ngưỡng khô, ẩm gần tương tự với 2 chỉ số K và SE. Tuy nhiên, chỉ số Pt có tần suất xuất hiện ngưỡng hơi khô khoảng 36% đến 38.9% chiếm ưu thế và ít có sự khác biệt giữa các trạm, trong khi đó chỉ số hạn K và SE có tần suất xuất hiện ngưỡng rất khô chiếm ưu thế. Trong các tháng mùa mưa, tần suất xuất hiện ở điều kiện ẩm chiếm ưu thế hơn cả, trong khi đó các ngưỡng khô và rất khô có xuất hiện nhưng với tần suất thấp khoảng từ 0,3% đến 7,5%.
Có thể nói trong các chỉ số hạn khí tượng, chỉ số SPI là chỉ số được sử dụng phổ biến nhất ở cả trên thế giới và Việt Nam. Tần suất xuất hiện của SPI ở điều kiện bình thường chiếm ưu thế khoảng từ 58,2% đến 63,1% trong các tháng mùa khô, từ 67,6% đến 71,9% trong tháng mùa mưa. Nhìn chung, ngưỡng ẩm và khô hạn đều xuất hiện trong cả mùa khô và mưa. Hạn nặng xuất hiện với tần suất khoảng từ 7.5% đến 10% trong mùa khô và khoảng 6,7% đến 7,1% trong tháng mùa mưa (hình 3.5).
Hình 3. 4. Phân bố tần suất xuất hiện ngưỡng ẩm kh của chỉ số h n Pt
Hình 3. 5. Phân bố tần suất xuất hiện ngưỡng ẩm kh của chỉ số h n SPI
Hình 3.6 cho thấy, nhìn chung hình dáng phân bố tần suất xuất hiện các ngưỡng khô, ẩm của chỉ số hạn PN khá giống với phân bố của chỉ số Pt. Trong cả 2 mùa, mùa khô và mưa, chỉ số PN đều có phân bố tần suất xuất hiện các ngưỡng ẩm, khô. Một sự trái ngược với các chỉ số khác là tần suất xuất hiện của ngưỡng ẩm ướt chiếm ưu thế, sau đó mới đến ngưỡng hạn rất nặng.
Hình 3. 6. Phân bố tần suất xuất hiện ngưỡng ẩm kh của chỉ số P
có kết quả gần tương tự với chỉ số SPI. Trong cả hai mùa khô và mưa, phân bố tần suất xuất hiện các ngưỡng ẩm và khô của chỉ số hạn Sa.I gần tương tự nhau và xuất hiện trên hầu hết các ngưỡng. Tuy nhiên, ngưỡng hơi khô chiếm ưu thế trên cả 6 trạm khí tượng. Nhìn chung, ở ngưỡng rất khô và khô trong cả hai mùa khô và mưa có tần suất xuất hiện khoảng từ 3,5% đến 21,8%.
Để có thể diễn tả thêm về các chỉ số hạn, hình 3.8 thể hiện diễn biến của 4 chỉ số hạn khí tượng cùng với chỉ số SPI cho năm hạn điển hình 2015-2016 (năm El Nino mạnh) tại trạm khí tượng Yên Định đã cho thấy về khả năng phản ánh hạn khí tượng của 5 chỉ số này là khá tương tự nhau trong các giai đoạn khô hạn và ẩm ướt, có giá trị tối thiểu vào tháng 4 năm 2015 và tháng 2 năm 2016.
Hình 3. 7. Phân bố tần suất xuất hiện ngưỡng ẩm kh của chỉ số Sa.I
Hình 3. 8. Diễn biến của các chỉ số h n khí tượng năm h n cực đoan 2015-2016 t i tr m khí tượng Y n ịnh