Phân cấp hạn Khoảng giá trị SPI
Bắt đầu hạn (thiếu nước) -0,5 < SPI ≤ 0,25
Hạn vừa -1,0 < SPI ≤ -0,5
Hạn nặng -1,5 < SPI ≤ -1,0
Hạn rất nặng -2,0 < SPI ≤-1,5
Hạn rất nghiêm trọng SPI ≤ -2,0
Chỉ số SPI có khả năng tính cho bất kỳ khoảng thời gian nào (3 tháng, 6 tháng, 12 tháng, 24 tháng, 48 tháng, ...) nên được các nhà nghiên cứu và hoạch định đánh giá cao về tính đa dụng của nó. Vì vậy SPI có khả năng đưa ra cảnh báo sớm về hạn, giúp ước tính được mức độ hạn và tính tốn đơn giản hơn các chỉ số hạn khác. Hạn xảy ra khi SPI âm và giá trị âm của SPI càng lớn thì mức độ hạn càng cao; hạn sẽ kết thúc khi SPI dương. Tần suất hạn theo các ngưỡng cũng được đánh giá dựa trên tỷ lệ giữa số tháng có giá trị SPI đặt ngưỡng hạn và số tháng trong năm.
2.2.3 Phương pháp phân tích xu thế
Phân tích xu thế biến đổi của hạn hán của các trạm nghiên cứu trên khu vực theo thời gian và không gian.
Tốc độ biến đổi theo thời gian được xác định theo phương pháp phân tích xu thế. Theo phương pháp này, mối quan hệ giữa yếu tố x và thời gian t được xác định dưới dạng phương trình tuyến tính:
xt = b0 +b1 t (2.1) Với b0 và b1 được ước tính theo phương pháp bình phương tổi thiểu
n t n t t t t t t x x b 1 2 1 1 ) ( ) )( ( ; b0 xb1t (2.2) Các đặc trưng thu được từ phương trình bao gồm
Tốc độ xu thế: b1. Gốc xu thế: b0.
Mức tăng hay giảm trong thời kỳ nghiên cứu. D = b1n
2.2.4 Mơ hình PRECIS
PRECIS (Providing Regional Climates for Impacts Studies) là mơ hình động lực khí hậu khu vực, cơ bản được xây dựng bởi Trung tâm Nghiên cứu Khí hậu Tồn cầu Hadley và được chạy trên máy tính cá nhân (PC) nhằm phục vụ việc xây dựng các kịch bản biến đổi khí hậu cho khu vực nhỏ. Tiền thân của mơ hình PRECIS là mơ hình HadRM3P xây dựng từ năm 1991 được phát triển, cải tiến kỹ thuật để dự báo biến đổi khí hậu.
Hệ tọa độ thẳng đứng của mơ hình PRECIS hệ tọa độ Lai (Hybrid, η) gồm 19 mực thẳng đứng (hình 2.2). Mỗi mực η, k (k = 1, ..., 19) xác định bởi sự kết hợp tuyến tính giữa độ cao địa đình và các mực khí áp được đưa ra bởi công thức:
(2.3)
Cấu trúc lưới theo phương thẳng đứng của mơ hình có đặc điểm: dày hơn ở lớp sát mặt (mực 1 - 4) và thưa hơn trong khí quyển tự do (mực 17 - 19). Các lớp sát mặt uốn lượn theo địa hình nên mơ tả rất tốt hiệu ứng địa hình đến các biến khí hậu.
Lưới ngang của mơ hình là lưới xen kẽ Arakawa B theo phương ngang, các biến vơ hướng như nhiệt độ, khí áp, độ ẩm được xác định tại tâm ô lưới ký hiệu là chữ P, cịn các thành phần gió được xác định tại các điểm nút lưới ký hiệu là W.
Mơ hình PRECIS sử dụng phép chiếu cực quay, đảm bảo cho sự ổn định mơ hình mà khơng cần tới phép lọc phi vật
Hình 2.3. Phép chiếu cực quay của mơ hình PRECIS
Hệ phương trình trong mơ hình được tính bằng phương pháp số 3 chiều. Mơ hình mơ phỏng các biến riêng biệt, khoảng cách giữa các lưới và thời gian là như nhau. Theo khơng gian, dữ liệu được tính trung bình theo ơ lưới, theo thời gian, dữ liệu được tính tốn là các giá trị tức thời. Sự thay đổi của áp suất, gió, nhiệt độ, độ ẩm và các yếu tố khác tuân theo 3 định luật bảo tồn chính: định luật bảo tồn mơ men động lượng, bảo toàn khối lượng và định luật bảo toàn năng lượng.
Trong nghiên cứu này, mơ hình PRECIS được chạy với độ phân giải ngang 25x25km theo kịch bản A1B cho 5 phương án khác nhau (Q0, Q3, Q10, Q11 và Q13). Mỗi phương án là một thành phần khác nhau của mơ hình tồn cầu ứng với kịch bản phát thải trung bình A1B.
- Q0: Là phương án chạy đầu vào từ sản phẩm mơ hình HadCM3 khơng qua xử lý hiệu chỉnh;
- Q3: Là phương án chạy đầu vào từ sản phẩm mơ hình HadCM3. Trong đó sản phẩm dự tính từ HadCM3 qua xử lý hiệu chỉnh;
- Q10: Là phương án chạy đầu vào từ sản phẩm mơ hình HadCM3 với kết quả dự tính khí hậu tồn cầu thiên khơ;
- Q11: Là phương án chạy đầu vào từ sản phẩm mơ hình HadCM3 với kết quả dự tính tồn cầu thiên ẩm;
- Q13: Là phương án chạy đầu vào từ sản phẩm mơ hình HadCM3 với dự tính biến đổi của nhiệt độ là nhiều nhất.
Mơ hình PRECIS đã được ứng dụng rộng rãi trên thế giới để xây dựng kịch bản biến đổi khí hậu cho từng khu vực và từng quốc gia, cụ thể như sau:
Trước hết là tại Anh quốc, đặc biệt tại trung tâm Hadley và đại học READING; Liên hợp quốc: xây dựng kịch bản biến đổi khí hậu độ phân giả cao sử dụng PRECIS cho một số khu vực và quốc gia trên thế giới;
Ứng dụng mơ hình PRECIS nhằm xây dựng kịch bản biến đổi khí hậu cho các quốc gia thuộc khu vực Đông Nam Á trong khuôn khổ chương trình SEASTART;
Ứng dụng mơ hình PRECIS nhằm đánh giá ảnh hưởng của biến đổi khí hậu cho tài nguyên nước lưu vực sông Mê-Kong;
Ứng dụng mơ hình PRECIS ở Uganda và vùng lân cận với độ phân giải cao 0.22x0.22km;
Ứng dụng mơ hình PRECIS nhằm xây dựng kịch bản biến đổi khí hậu cho khu vực CARIBE;
Ứng dụng mơ hình PRECIS nhằm xây dựng kịch bản biến đổi khí hậu cho Ecuador;
Ứng dụng mơ hình PRECIS với độ phân giải cao 0.22x0.22 cho Hy lạp;
Ứng dụng mơ hình PRECIS với độ phân giải cao 0.22x0.22 cho Ấn độ và vùng lân cận tại IITM;
Ứng dụng mơ hình PRECIS xây dựng kịch bản biến đổi khí hậu độ phân giả cao;
Đánh giá mơ hình khí hậu khu vực PRECIS tại đại học Montreal Canada; Ứng dụng mơ hình PRECIS xây dựng kịch bản biến đổi cho Tây Bắc Hoa Kỳ; Ứng dụng mơ hình PRECIS xây dựng kịch bản biến đổi cho cộng hịa Síp; Thử nghiệm mơ hình khí hậu khu vực PRECIS tại đại học Đài Loan;
Ứng dụng mơ hình PRECIS xây dựng kịch bản biến đổi cho Brazil và Mỹ La tinh;
Ứng dụng mơ hình PRECIS xây dựng kịch bản biến đổi cho Trung quốc; Ứng dụng mơ hình PRECIS xây dựng kịch bản biến đổi cho Balan; Ứng dụng mơ hình PRECIS xây dựng kịch bản biến đổi cho Bangladesh; Argentina, Niger, Bangladesh, Malaysia, Saudi Arabia, West Africa…
2.3 S liệu dụng trong nghiên cứu
Số liệu được sử dụng cho nghiên cứu quá trình phân tích hiện trạng hạn khí tượng ở Nam Trung Bộ bao gồm: (1) số liệu lượng mưa năm thời kỳ 1961 – 2012 của các trạm sau đây (Bảng 2.3). (2) Số liệu mơ phỏng và dự tính bằng mơ hình khí hậu khu vực PRECIS (Providing Regional Climates for Impacts Studies) (Được cung cấp từ nguồn: Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Biến đổi khí hậu, 2014).