Chƣơng 3 : KẾT QUẢ PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ
3.3. Đánh giá mức độ và xu thế biến đổi của chỉ số D
Qua biểu đồ phân bố lƣợng mƣa (Hình 3.1) thì tổng lƣợng mƣa thấp nhất trong năm tập trung vào ba tháng từ tháng XII năm trƣớc đến tháng IV năm sau, đây cùng là thời gian có nền nhiệt độ trung bình thấp nhất trong năm (Hình 3.5), độ ẩm thấp, khả năng xảy ra hạn hán là cao nhất trong năm. Qua phân tích các chỉ số chuẩn hóa giáng thủy (SPI) và chỉ số Ped, thấy rằng xu thế xảy ra hạn tại Ninh Bình diễn ra mạnh nhất vào vụ đông xuân (từ tháng XI năm trƣớc đến tháng IV năm sau), cho kết quả khá tƣơng đồng. Chỉ số D là chỉ số đánh giá khả năng xảy ra hạn hán thông qua sự thiếu hụt lƣợng mƣa của thời kì nào đó trong năm so với với TBNN cùng thời kì, căn cứ vào cấp độ hạn tính cho lƣợng mƣa từ 3 tháng liên tục trở lên nhỏ hơn 25-50% giá trị trung bình nhiều năm thì sẽ xảy ra hạn hán. Với những diễn biến của nhiệt độ, lƣợng mƣa trong khu vực nghiên cứu, trong đề tài này chúng tôi sử dụng lƣợng mƣa của ba tháng (từ tháng XII năm trƣớc đến tháng II năm sau) để tính chỉ số D nhằm phân tích xu thế hạn tại các khu vực trong tỉnh vào thời kì có lƣợng mƣa thấp nhất.
3.3.1. Kết quả tính toán
Từ kết quả tính toán chỉ số D của 6 trạm đo mƣa trong khu vực nghiên cứu, thống kê đƣợc số năm có sự thiếu hụt lƣợng mƣa so với TBNN trong ba tháng từ 25% đến dƣới 50% (năm bị hạn), từ trên 50% là hạn nghiêm trọng. Số năm của các trạm bị hạn nhƣ sau:
Bảng 3.1. Bảng tổng kết những năm hạn và hạn nghiêm trọng của các trạm thời kì 1980 – 2010. STT Trạm Thời kì tính Số Năm hạn Số năm hạn nghiêm trọng Năm hạn nghiêm trọng nhất Tỷ lệ % thiếu hụt lƣợng mƣa (%) Tần suất xuất hiện hạn (%) 1 Ninh Bình 1980-1990 4 2 1986 60.2 40 1991-2000 4 2 1999 61.1 40 2001-2010 5 0 2005 49.7 50 2 Gián Khẩu 1996-2000 3 1 2000 79.5 đánh giáKhông 2001-2010 2 2 2009 73.7 20 3 Nho Quan 1980-1990 3 1 1985 54.4 30 1991-2000 5 1 2000 53.2 50 2001-2010 4 1 2010 67.1 40 4 Tam Điệp 1980-1990 4 2 1982 100 40 1991-2000 5 1 2000 87.3 50 2001-2010 2 0 2001 38.4 20 5 Bến Đế 1980-1990 7 7 1986 96.3 70 1991-2000 4 0 1999 44.6 40 2001-2010 2 0 2001 47.0 20
6 Nhƣ Tân 1986-1990 3 0 1986 41.3 đánh giá Không
1991-2000 4 2 1991 76.5 40
3.3.2. Phân tích đánh giá mức độ và xu thế biến đổi
Thông qua bản tính kết quả của chỉ số tỷ số phần trăm so với lƣợng mƣa trung bình nhiều năm (D) của 3 tháng chính đông bao gồm (tháng XII, tháng I và tháng II năm sau, từ (bảng 3.1) ta thấy rằng khô hạn xảy ra hầu hết ở các khu vực trong tỉnh. Diễn biến của hạn là chậm chạp, có sự lệch pha thay đổi giữa các vùng trong tỉnh, một số năm tập trung xảy ra hạn trên toàn tỉnh là các năm 1986, 1989, 1991, 2000, 2006, 2009 (Hình 3.9, khoanh tròn đỏ). Các khu vực nhƣ TP. Ninh Bình và các vùng lân cận xu thế hạn tăng dần trong các thập kỷ gần đây. Thông qua chỉ số D phản ánh mức độ và thời gian tác động của hạn hán đến các vùng trong tỉnh là rất khác nhau, đa dạng và khó lƣờng.
Hình 3.9. Kết quả chỉ số D của các trạm, tỉnh Ninh Bình thời kỳ 1980 - 2010
3.4. Mức độ và xu thế biến đổi mực nước trên các sông trong tỉnh ninh Bình
Mực nƣớc thấp nhất năm thể hiện dòng chảy nhỏ nhất của năm, mực nƣớc thấp nhất cho ta thấy mức độ cạn kiệt của các dòng sông trong thời kì khô hạn, chế độ thủy văn trên các sông, suối, hồ… thể hiện diễn biến của khí hậu trong các thời kì, về mùa mƣa lƣợng nƣớc tập trung trên các lƣu vực sông dồi dào gây
Chỉ số hạn D của 3 tháng liên tục (12, 1, 2) thời kì 1980 - 2010 -150 -100 -50 0 50 100 150 200 250 300 350 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 Năm Ch ỉ s ố D Ninh Bình Nho Quan Bến Đế Nhƣ Tân Tam Điệp Gián Khẩu
ra hiện tƣợng lũ lụt trên các con sông dòng chảy lớn, mực nƣớc trên các con sông dâng cao, ngƣợc lại về mùa khô lƣợng mƣa ít, độ ẩm thấp… lƣợng dòng chảy trên các sông giảm mạnh dẫn đến cạn kiệt gây hạn hán, mực nƣớc trên các sông hạ thấp không đủ khả năng cung cấp nƣớc cho các hoạt động sản xuất cũng nhƣ sinh hoạt của con ngƣời và các sinh vật sống. Chính vì vậy phân tích xu thế biến đổi của dòng chảy kiệt trên các sông trong khu vực nghiên cứu là cơ sở để làm rõ sự tác động của BĐKH tới các dòng chảy trên sông sẽ gây ra hiện tƣợng hán hạn trên khu vực.
Trong khu vực nghiên cứu có bốn trạm thủy văn làm nhiệm vụ quan trắc mực nƣớc trên hai sông chính chảy qua tỉnh Ninh Bình, trên sông Đáy có hai trạm là thủy văn TP. Ninh Bình và vùng cửa sông Đáy, trạm thủy văn Nhƣ Tân; Sông Hoàng Long có hai trạm là trạm thủy văn Bến Đế và trạm thủy văn Gián Khẩu. Đây là hai con sông chính cung cấp nƣớc cho toàn bộ khu vực tỉnh Ninh Bình.
Những năm qua mực nƣớc thấp nhất trên các sông liên tục diễn biến năm sau thấp hơn năm trƣớc, gây rất nhiều khó khăn cho việc lấy nƣớc phục vụ sản xuất kinh tế, nông nghiệp, sinh hoạt và giao thông thủy. Những biểu hiện của việc luôn hạ thấp mực nƣớc trên các sông gắn liền với xu thế mƣa ít, dòng chảy ngày càng cạn kiệt gây ra tình trạng hạn hán diễn ra rất phức tạp, để đánh giá hạn thủy văn thƣờng phải thông qua các chỉ số hạn đƣợc tính từ số liệu dòng chảy (lƣu lƣợng trên các sông kí hiệu là Q). Do trong khu vực nghiên cứu không có số liệu quan trắc lƣu lƣợng nƣớc, các trạm thủy văn trong tỉnh chỉ quan trắc mực nƣớc trên các sông. Vì vậy, chúng tôi đánh giá hạn thủy văn thông qua xu thế diễn biến của mực nƣớc thấp nhất năm từ số liệu thống kê của các trạm, phân tích xu thế biến đổi của mực nƣớc trong năm để đánh giá đƣợc khả năng, mức độ hạn trong thời kì 1980 – 2010.
3.4.1. Xu thế biến đổi mực nước thấp nhất năm
Từ kết quả thống kê mực nƣớc thấp nhất năm của các trạm thủy văn trong tỉnh ta vẽ đƣợc diễn biến của chúng, xác định xu thế biến đổi tuyến tính của giá trị mực nƣớc nhỏ nhất năm từ 1980 - 2010.
Hình 3.10. Xu thế biến đổi mực nƣớc thấp nhất năm của các trạm, tỉnh Ninh Bình thời kỳ 1980 - 2010
Từ kết quả thống kê (Hình 3.10), ta thấy rất rõ xu thế giảm mạnh của mực nƣớc thấp nhất năm trên các sông tại các trạm quan trắc Ninh Bình, Bến Đế, Gián Khẩu có xu thế ngày càng thấp hơn, điều này phản ánh lƣợng mƣa trên lƣu vực giảm, lƣợng nƣớc cung cấp cho các con sông từ trên thƣợng nguồn đổ về giảm. Trên sông Hoàng Long mức độ giảm (hệ số góc a = -0.281 ở Bến Đế đến - 0.3222 ở Gián Khẩu) nhỏ hơn trên sông Đáy (hệ số góc a = -0.5722 ở trạm Ninh Bình) do lƣợng mƣa khu vực thƣợng nguồn của sông Bôi cung cấp nƣớc cho sông Hoàng Long lớn hơn khu vực đồng bằng. Tuy nhiên đối với vùng cửa sông ven biển nhƣ trạm thủy văn Nhƣ Tân thì lại có xu thế biến đổi theo chiều ngƣợc lại, xu thế tăng lên (hệ số góc a = 0.0754). Đây là trạm quan trắc vùng cửa sông ảnh hƣởng của thủy triều rất mạnh, điều này phản ánh mực nƣớc thủy triều trong
những năm qua đã có xu thế tăng lên do ảnh hƣởng tác động của BĐKH nƣớc biển dâng (NBD).
Kết luận: Tác động của sự thay đổi khí hậu đã làm cho xu thế hạn hán có chiều hƣớng gia tăng, điều đó thể hiện mực nƣớc trên các sông trong lục địa ngày càng hạ thấp, gây khó khăn cho việc sản xuất và giao thông thủy cũng nhƣ sinh hoạt của ngƣời dân, mặt khác vùng ven biển do tác động của BĐKH nƣớc biển dâng làm gia tăng xâm nhập mặn vào sâu trong đất liền, gây hoang hóa đất, thu hẹp diện tích đất sản xuất nông nghiệp.
3.4.2. Xu thế biến đổi mực nước trung bình năm
Mực nƣớc trung bình năm thể hiện lƣợng dòng chảy trong năm, nó phản ánh mức độ duy trì dòng chảy trong một năm, tổng lƣợng dòng chảy trong năm đó. Sự biến đổi của mực nƣớc trung bình năm trong một thời kì nào đó nó chỉ ra mức độ thay đổi dòng chảy, nguồn cung cấp nƣớc, sự cung cấp lƣợng mƣa trên khu vực. Thông qua dòng chảy trung bình năm sẽ đánh giá đƣợc sự tác động của các yếu tố khí hậu đến khu vực đánh giá.
Hình 3.11. Xu thế biến đổi mực nƣớc trung bình năm của các trạm, tỉnh Ninh Bình (1980 - 2010)
Từ (Hình vẽ 3.11) ta thấy xu thế của biến đổi mực nƣớc trung bình năm có sự khác biệt so với biến đổi của mực nƣớc thấp nhất năm, đối với mực nƣớc thấp nhất năm thì trên sông Đáy xu thế tuyến tính giảm hơn so với sông Hoàng Long, ngƣợc lại đối với mực nƣớc bình quân trên sông Hoàng Long lại có xu thế giảm hơn so với sông Đáy. Hệ số góc của xu thế tuyến tính trên sông Hoàng Long (từ a = -0.497 ở Gián Khẩu đến a = -0.7613 tại Bến Đế), trên sông Đáy (a = -0.2343 tại Ninh Bình) mức độ giảm nhỏ hơn. Điều này chỉ rằng sự thiếu hụt dòng chảy trên sông Đáy diễn ra trong thời gian ngắn tập trung và gay gắt hơn, trên sông Hoàng Long là sự thiếu hụt có thời gian dài hơn nhƣng không cạn kiệt gay gắt mà diễn ra từ từ, chậm hơn. Qua đó, có thể kết luận rằng sự thiếu hụt nƣớc khu vực vùng núi của tỉnh diễn ra trong thời gian ngắn nhƣng gay gắt, khu vực đồng bằng hạn hạn có xu thế kéo dài hơn nhƣng không diễn ra gay gắt nhƣ vùng núi. Dòng chảy của các sông ở sâu trong lục địa chịu sự chi phối của các yếu tố khí hậu nhƣ lƣợng mƣa, nhiệt độ, bốc hơi …lƣợng dòng chảy từ thƣợng nguồn cung cấp. Đối với trạm vùng ven biển Nhƣ Tân xu thế mực nƣớc trung bình nhiều năm ngày càng tăng. Điều này phản ánh sự tác động rõ nét của mực nƣớc biển dâng làm cho mực nƣớc triều đƣợc nâng cao lên, đỉnh triều cao hơn và chân triều cũng nâng lên, do mực nƣớc chân, đỉnh triều dâng cao hơn nên mực nƣớc trung bình tại trạm ngày càng tăng lên, xâm nhập mặn ngày càng vào sâu trong đất liền gây hoang hóa đất đai, nhiễm mặn, chua phèn thu hẹp đất canh tác trồng lúa và sản xuất nông nghiệp, nuôi trồng thủy sản vùng ven biển.
3.4.3. Xu thế biến đổi mực nước trung bình vụ đông xuân
Vụ đông xuân là thời gian thiếu hụt lƣợng giáng thủy trong năm (Hình 3.1), kéo theo đó là lƣợng dòng chảy trên các sông hạ thấp. Kết qủa vụ đông xuân trong khu vực nghiên cứu đƣợc thể hiện ở hình vẽ sau:
Hình 3.12. Xu thế biến đổi mực nƣớc trung bình vụ Đông xuân các trạm, tỉnh Ninh Bình thời kỳ 1980 - 2010.
Vụ đông xuân mức độ biến đổi của mực nƣớc trung bình vùng trên sông Hoàng Long tại Bến Đế có xu thế giảm mạnh nhất (a = -0.2839), tại trạm Gián Khẩu và trạm Ninh Bình trên sông Đáy có giảm nhƣng rất ít, tại trạm Nhƣ Tân ven biển lại có xu thế tăng lên (Hình 3.12).
Nhƣ vậy, đối với vụ đông xuân xu thế dòng chảy trung bình vụ trên sông Đáy (a = -0.0185) trong những năm qua giảm nhỏ và tƣơng đối ổn định, trên sông Hoàng Long mức độ giảm lớn hơn (a = -0.2839). Vùng ven biển tại trạm Nhƣ Tân mực nƣớc trung bình vụ đông xuân tăng mạnh, đây là thời kỳ ảnh hƣởng triều mạnh nhất trong năm (từ tháng XII đến tháng II), đã thể hiện rất rõ sự tăng lên của mực nƣớc biển trong những năm gần đây mà nguyên nhân đƣợc đánh giá bởi tác động của BĐKH làm cho NBD kéo theo mực nƣớc triều dâng cao trong những năm gần đây.
3.4.4. Xu thế biến đổi mực nước trung bình vụ hè thu
Đây là thời gian tập trung các tháng có lƣợng mƣa lớn trong năm, dòng chảy trên các sông lớn, là thời gian tích lũy nƣớc cho các hồ chứa, các công trình thủy lợi, thủy điện, thủy sản. Dòng chảy của sông Đáy qua khu vực Ninh Bình sẽ đƣợc tiếp nhận nguồn nƣớc từ thƣợng nguồn đổ về lƣợng dòng chảy do mƣa trên lƣu vực rộng lớn, một phần chảy vào từ sông Hồng qua sông Đào. Sông Hoàng Long dòng chảy tập trung chủ yếu từ lƣợng mƣa trên lƣu vực vùng núi phía tây nam tỉnh và tỉnh Hòa Bình qua sông Bôi đổ về. Đánh giá mức độ và xu thế biến đổi của mực nƣớc vụ hè thu trên các sông sẽ cho thấy mức độ giảm lƣợng dòng chảy trên các con sông, chế độ dòng chảy trên các sông là hệ quả của khí hậu, khi có lƣợng mƣa nhiều thì lƣợng dòng chảy trên các sông tăng mạnh và ngƣợc lại thời gian ít mƣa dòng chảy giảm. Sự thay đổi của dòng chảy trong vụ hè thu phản ánh rõ nét nhất tình hình mƣa tại khu vực nghiên cứu và trên lƣu vực của các con sông. Diễn biến mực nƣớc trung bình ngày càng tăng thể hiện mức độ khô hạn trên khu vực ít có khả năng xảy ra và ngƣợc lại.
Kết quả tính toán mực nƣớc trung bình vụ hè thu, xu thế diễn biến (Hình 3.13) cho thấy sự biến đổi của dòng chảy có xu thế giảm mạnh hơn so với vụ đông xuân, thời kì có xu thế mực nƣớc bình quân giảm mạnh nhất là từ năm 2003 - 2010. Điều này cho những năm gần đây dòng chảy trên các sông chảy qua địa bàn tỉnh Ninh Bình có xu thế giảm mạnh, dòng chảy ngày càng cạn kiệt, đây là hệ quả của việc thiếu hụt lƣợng mƣa, lƣợng mƣa tập trung trong thời gian ngắn, gây ra lũ lụt, nhƣng ngay sau đó thì lại kéo dài thời gian không mƣa dẫn tới dòng chảy trên các sông trong thời kì này vừa có lũ lớn, vừa có mực nƣớc thấp kéo dài, thời gian dòng chảy nhỏ kéo dài hơn làm cho hạ thấp mực nƣớc ngầm dẫn đến mực nƣớc trung bình giảm hẳn.
Qua kết quả trên cho thấy mực nƣớc trung bình vụ hè thu đối với sông Hoàng Long có lƣu vực nhỏ và chịu chi phối bởi lƣợng mƣa trên khu vực vùng núi có dòng chảy trung bình năm giảm mạnh hơn so với dòng chảy trung bình vụ trên sông Đáy. Phân tích xu thế biến đổi của mực nƣớc trung bình vụ hè thu cho thấy, mặc dù là vụ có lƣợng mƣa lớn trong năm chiếm tới 80% tổng lƣợng mƣa năm nhƣng sự phân bố lƣợng mƣa trong vụ không đều dẫn đến trong vụ hè thu vẫn có thời gian mƣa ít hoặc không mƣa dài ngày, gây hạn hán cục bộ.
Vùng ven biển Ninh Bình chịu ảnh hƣởng trực tiếp của thủy triều, xu thế mực nƣớc trung bình vụ hè thu vẫn tăng, đây là thời gian ảnh hƣởng của thủy triều không mạnh và mực nƣớc tại trạm ảnh hƣởng của nƣớc trên thƣợng lƣu đổ ra biển, mực nƣớc trung bình của cả hai trạm thƣợng nguồn đều giảm mạnh, trong khi đó mực nƣớc trung bình tại trạm vẫn có xu thế tăng, điều này chứng tỏ rằng tác động của thủy triều tuy không phải là thời gian diễn ra mạnh nhƣng vẫn là tác nhân chủ yếu làm cho mực nƣớc tại trạm tăng lên.
3.5. Đánh giá tác động của biến đổi khí hậu đến sự biến đổi của hạn hán.
Đánh giá xu thế biến đổi hạn hán tại Ninh Bình do chịu tác động của BĐKH, ta xây dựng tƣơng quan giữa sự biến đổi của nhiệt độ trung bình năm với chỉ số hạn hán đã đƣợc tính toán (chỉ số SPI, chỉ số Ped), mức độ tƣơng quan giữa chỉ số hạn SPI và chỉ số Ped với nhiệt độ trung năm của chuỗi số liệu