Ở mỗi chỉ số phụ của chỉ số dễ bị tổn thương, dữ liệu thu thập được sẽ được sắp xếp theo ma trận hình chữ nhật với các hàng thể hiện các vùng và các cột thể hiện các chỉ số phụ. Giả sử M là các vùng/địa phương, và K là các chỉ số phụ mà ta đã thu thập được. Gọi Xij là giá trị của chỉ số phụ j tương ứng với vùng i. Khi đó bảng dữ liệu sẽ có M hàng K cột như sau: Bảng 2. 1. Bảng sắp xếp dữ liệu chỉ số phụ theo vùng Vùng/địa phƣơng Chỉ số phụ 1 2 … J … K 1 X11 X12 … X1J … X1K 2 X21 X22 … X2J … X2K … … … … … … … i Xi1 Xi2 … XiJ … XiK … … … … … … … M XM1 XM2 … XMJ … XMK
Như vậy ta sẽ có 3 bảng tương ứng với các chỉ số phụ của các chỉ số chính E, S và AC. Cần chú ý rằng cách sắp xếp dữ liệu này thường được dùng trong phân tích thống kê dữ liệu điều tra khảo sát.
Ta có thể thấy được rằng các chỉ số sẽ có thứ nguyên khác nhau, vì vậy cần phải chuẩn hóa thứ ngun để đưa vào tính tốn.
2.1.1.2. Chuẩn hóa các chỉ số:
Việc chuẩn hóa các chỉ số được sử dụng trong phương pháp thống kê khá nhiều, có rất nhiều phương pháp chuẩn hóa. Sau khi nghiên cứu tác giả nhận thấy rằng, phương pháp trị số thành phần là phù hợp nhất. Theo cách này, để thu được các số khơng cịn phụ thuộc vào đơn vị và được chuẩn hóa, đầu tiên, chúng cần được chuẩn hóa để nằm trong khoảng từ 0 đến 1 và quá trình chuẩn hóa được thực hiện theo cơng thức:
- Nếu trạng thái tốt ứng với Max thì:
- Nếu giá trị tốt nhất ứng với Min thì:
Trong đó Max Xij và Min Xij lần lượt là giá trị lớn nhất, nhỏ nhất của chỉ số phụ thứ j của vùng i.
2.1.1.3. Xác định trọng số cho các chỉ số:
Có nhiều phương pháp để xác định trọng số của các chỉ số trong tính tốn TBDTT. Nhưng trong khuôn khổ luận văn của mình tác giả sử dụng phương pháp trọng số cân bằng với các chỉ số được xác định từ mối quan hệ tương quan của sản xuất lúa nước với hệ thống tự nhiên xã hội ( ứng với kịch bản BĐKH cho tỉnh Nam Định)
Theo khái niệm của IPCC ta có V = f ( E, S, AC) ( Tính dễ bị tổn thương (V) là hàm của độ phơi nhiễm E, độ nhạy S và khả thích ứng- chống chịu AC. Đối với từng biến chính đều E, S, AC ta đều có các biến phụ tương ứng, với từng biến phụ này ta lại có các biến thành phần để hợp thành các biến phụ. Tất cả các biến này được xác định trên mối quan hệ của sản xuất lúa nước với hệ thống tự nhiên xã hội cấu thành nên nó.
Trong đó:
xi: Biến phụ thứ i của độ phơi nhiễm, độ nhạy hay độ thích ứng; n: số biến thành phần trong biến phụ.
xij: Biến thành phần thứ j đã được chuẩn hóa của biến phụ tương ứng
2. Biến chính E, S, AC được xác định như sau:
Trong đó:
X: Biến chính tương ứng E, S, AC
xi: Biến phụ thứ i được xác định tại công thức (1); ni: Số lượng biến thành phần cấu tạo nên biến phụ thứ i m: Số lượng biến phụ xi
3. Xây dựng chỉ số dễ bị tổn thương
Chỉ số dễ bị tổn thương được xác định theo cơng thức sau:
Trong đó:
V: Chỉ số dễ bị tổn thương; E: Độ khắc nghiệt (phơi nhiễm); AC: Khả năng thích ứng;
S: Độ nhạy.
Như vậy, chỉ số dễ tổn thương sẽ nằm trong khoảng từ 0- 1. Với giá trị V= 1 tương ứng với vùng bị tổn thương nhất, V= 0 là vùng ít bị tổn thương nhất. Với phương pháp chỉ số này, ta sẽ so sánh được mức độ tổn thương giữa các vùng trong cùng một khu vực.
2.1.1.4. Sơ đồ quy trình xác định và tính tốn chỉ số dễ bị tổn thương
Hình 2. 2. Sơ đồ quy trình xác định và tính tốn chỉ số dễ bị tổn thương
2.1.2. Xác định các chỉ số phụ và chỉ số thành phần của độ phơi nhiễm (E)
Như đã đề cập tại phần Cơ sở lý luận xây dựng phương pháp, khái niệm Tính dễ
bị tổn thương được sử dụng trong Luận văn này là khái niệm của IPCC, 2001. Theo đó
thì mức độ phơi nhiễm (Exposure) (hay được quan niệm là độ khắc nghiệt) là bản chất và mức độ đến một hệ thống chịu tác động của các biến đổi thời tiết đặc biệt. Độ khắc nghiệt biểu thị các tác nhân và điều kiện khí hậu cơ bản đối với một hệ thống và bất cứ sự thay đổi nào đối với các điều kiện này. Do vậy, độ khắc nghiệt là một thành phần cơ bản của tình trạng dễ bị tổn thương, trong một chừng mực nào đó khơng chỉ là một hệ thống chịu tác động của các biến khí hậu như thế nào mà còn phụ thuộc vào mức độ và thời gian của các biến này(Adger, 2006). Theo các nghiên cứu của Parry et al. (1998a, 2004), McCarthy et al. (2001) thì sản xuất nơng nói chung, sản xuất lúa nước nói riêng sẽ chịu tác động bởi các yếu tố chính như sau:
Bảng 2. 2. Tác động của biến đổi khí hậu và các yếu tố liên quan tác động đến sản xuất nơng nghiệp nói chung, sản xuất lúa nước nói riêng
Yếu tố tác
động Xu thế biến đổi Tác động đến sản xuất nông nghiệp
Nước biển dâng
Tăng lên. Xâm nhập mặn đối với các vùng nông nghiệp
ven biển và nhiễm mặn vào nguồn cấp nước. Cường độ
mưa/dòng chảy mặt
Áp lực đối với chu trình thủy văn do vậy xu thế thay đổi nói chúng là tăng lên nhưng biến đổi theo từng vùng.
Cơ chế xói lở và bối lắng thay đổi; các tác động của bão thay đổi; ngập lụt do bão và tác động thay đổi; úng ngập; côn trùng gây hại tăng lên.
Áp lực về nhiệt
Các luồng nghiệt tăng lên. Tác động đến sự hình thành hạt, một số loại sâu bệnh phát triển.
Hạn hán
Xu thế không rõ rết, tuy nhiên tính biến thiên về thời gian và không gian là rất rõ rệt.
Mất mùa, giảm năng suất, cạnh tranh về nước.
CO2trong khí quyển
Tăng lên Sản lượng cây trồng tang lên tuy nhiên sản
lượng về giống cũng tăng lên và do đó sẽ có cạnh tranh về cây trồng mùa vụ
(Nguồn: Parry et al. (1998a, 2004), McCarthy et al)
Theo kết quả nghiên cứu về Chỉ số dễ bị tổn thương về môi trường thuộc dự án của Ủy Ban ứng dụng Khoa học địa cầu Thái Bình Dương (SOPAC), đã xác định chỉ số thành phần mức độ khắc nghiệt tương đương với thảm họa có liên quan chặt chẽ đến việc xác định tác động của con người và rủi ro thiên tai. Chỉ tiêu này dựa trên các số liệu theo dõi trong quá khứ với khoảng thời gian 5-10 năm cho hầu hết các loại thảm họa, tuy nhiên liệu số liệu càng lâu thì kết quả tính tốn và đánh giá càng tốt nhưng phải phụ thuộc vào sự sẵn có của nguồn số liệu.
Đối với lĩnh vực nông nghiệp và thủy sản, dự án SOPAC đã xác định được các 3 chỉ thị, gồm có:
- Giai đoạn khơ hạn: Trung bình lượng mưa(mm) 5 năm trong quá khứ cho tất cả các tháng thiếu hụt hơn 20% so với trung bình tháng 30 năm, giá trị trung bình được xác định trên tất cả các trạm khí hậu được tham khảo.
- Giai đoạn ẩm ướt: Trung bình lượng mưa(mm) 5 năm trong quá khứ cho tất cả các tháng vượt quá 20% so với trung bình tháng 30 năm, giá trị trung bình được xác định trên tất cả các trạm khí hậu được tham khảo.
- Nhiệt độ bề mặt nước biển (SST): Trung bình chênh lệch nhiệt độ bề mặt nước biển 5 năm trong quá khứ so sánh với trung bình 30 năm giai đoạn 1961-1990.
Đối với các nghiên cứu về xây dựng chỉ số dễ bị tổn thương, theo A. A. Yusuf thì Mức độ khắc nghiệt (E) chủ yếu là các tác nhân thiên tai như: Bão, lũ, hạn hán, sạt lở, nước biển dâng. Tương tự như vậy, B. R. Heltberg and M. Bonch-osmolovskiy cũng xác định Mức độ khắc nghiệt là các tác nhân liên quan đến thiên tai và thời tiết như: nhiệt độ, lượng mưa, tần suất thiên tai. Cũng như vậy, trong nghiên cứu lập bản đồ tình trạng dễ bị tổn thương, theo A. A. Yusuf and H. A. Francisco, thì Mức độ khắc nghiệt cũng là các tác nhân liên quan đến thiên tai như bão, hạn hán, lũ, sạt lở và nước biển dâng; và sử dụng các liệt thiên tai liên quan đến thời thiết trong quá khứ để xác định.
Như vậy có thể nhìn nhận rằng, Mức độ phơi nhiễm (E) trong việc đánh giá tình trạng dễ bị tổn tổn thương do biến đổi khí hậu đến sản xuất nơng nghiệp được hiểu là mức độ hứng chịu hay tác động của các tác nhân liên quan đến thiên tai và khí hậu và tác động trực tiếp đến sản xuất nông nghiệp.Trên thực tế cũng như theo lý thuyết thì càng nhiều các thành phần liên quan đến Mức độ khắc nghiệt thì đánh giá sẽ càng chính xác và xác thực, tuy nhiên, căn cứ vào điều kiện cụ thể của khu vực đánh giá (Tỉnh Nam Định) và sự sẵn có của thơng tin, số liệu, thì một số các chỉ thị như cường độ mưa/dòng chảy mặt, áp lực về nhiệt, nồng độ CO2 trong khí quyển hay nhiệt độ bề mặt nước biển (TSS) rất khó để xác định cũng như số liệu khơng sẵn có. Bên cạnh đó, trên thực tế tác động của biến đổi khí hậu và các hiện tượng thời tiết cực đoan có thể gây tác động bất lợi cho vùng này nhưng lại có tác động có lợi cho vùng khác. Tuy nhiên, phần lớn tác động của biến đổi khí hậu và các hiện tượng thời tiết cực đoan là bất lợi, vì vậy chỉ số phụ Mức độ khắc nghiệt (E) được sử dụng trong luận văn này sẽ
chỉ bao gồm các chỉ thị phụ liên quan đến thiên tai và tác động trực tiếp đến sản xuất nông nghiệp, và bao gồm các chỉ thị phụ như sau:
1) Hiện tượng thời tiết cực đoan (E1); 2) Thiệt hại do thiên tai (E2);
3) Thay đổi các biến khí hậu (E3); 4) Nước biển dâng (E4).
Với mỗi một chỉ số phụ E1 ÷ E4 cịn được thể hiện bằng cả chỉ số thành phần tương ứng với nó. Chi tiết cả chỉ số chính và chỉ số thành phàn cũng như nguồn số liệu ứng với mỗi chỉ số này được thể hiện ở bảng dưới đây:
Bảng 2. 3. Bảng các biến thành phần của độ phơi nhiễm trong tính tốn chỉ số DBTT BIẾN CHÍNH BIẾN PHỤ HỢP PHẦN PHỤ ( Biến thành phần) ĐƠN VỊ vùng Nguồn số liệu hiện tại Nguồn số liệu năm 2020 Vùng Bắc Vùng Trung Vùng Nam ĐỘ PHƠI NHIẾM E Hiện tƣợng khí hậu cực đoan (E1) Số trận bão (E11) số trận Thu thập/ thống kê/tính tốn Kịch bản/dự báo/giả định Số trận lụt (E 12) số trận Số đợt hạn hán (E 13) số đợt Số ngày rét đậm, rét hại (E 14) Ngày Thay đổi trong các biến khí hậu(E2)
nhiệt độ trung bình năm (E21) to
Kịch bản/dự báo/giả định lượng mưa trung bình nhiều năm (E22) mm
Lượng mưa mùa hè (E23) mm
Lượng mưa ngày lớn nhất ( E24) mm Lượng mưa mùa đông (E25) mm Nhiêt độ cao nhất mùa hè (E26) to Nhiêt độ thấp nhất mùa đông (E27) to Nhiệt độ trung bình mùa đơng (E28) to Nhiệt độ trung bình mùa hè (E29) to
Nƣớc biển dâng(E3) % Diện tích ngập hồn tồn do NBD (E31 ) % MIKE, % Diện tích bị xâm nhập mặn (E 32) % % Số cống lấy nước bị nhiễm mặn(E33) %
Thiệt hại do thiên tai(E4)
% Diện tích bị ảnh hưởng do bão(E4
1) % Kịch bản/dự báo/giả định % Diện tích bị ảnh hưởng do hạn hán(E42) % % Diện tích bị ảnh hưởng do ngập úng (E43) % MIKE Tính tốn các chỉ số:
o Ta sử dụng công thức (1a, 1b) để chuẩn hóa các chỉ số biến thành phần E11 ÷ E14, E21 ÷ E29, E31 ÷ E33 và E41 ÷ E43của các biến phụ E1, E2, E3 và E4
o Sử dụng công thức (3) để tính giá trị biến chính E
2.1.3. Xác định các chỉ số phụ và chỉ số thành phần của độ nhạy (S)
Theo định nghĩa của IPCC thì mức độ nhạy cảm (Sensitivity) là mức độ của một
hệ thống chịu tác động (trực tiếp hoặc gián tiếp) có lợi cũng như bất lợi bởi các tác nhân kích thích liên quan đến khí hậu. Như vậy độ nhạy cảm đối với sản xuất lúa nước
chính là các yếu tố làm gia tăng các tác động (có lợi cũng như bất lợi) đến sản xuất lúa nước
Theo tổ chức lương thực thế giới FAO thì các yếu tố ảnh hưởng chủ yếu tới sản xuất nơng nghiệp nói chung, lúa nước nói riêng chính là:
- Phần trăm đất nơng nghiệp được tưới; - Tình trạng thối hóa đất;
- Đa dạng cây trồng;
- Mật độ dân số nông thôn; - Số hộ làm nông nghiệp nhỏ;
- Tỷ lệ đất nông nghiệp được quản lý; - Tình trạng sử dụng phân bón; và
- Nhu cầu nước cho sản xuất nông nghiệp. - Kiến thức của người làm nơng nghiệp
Từ phân tích trên ta có thể thấy rằng các yếu tố chỉ thị cho mức độ nhạy cảm đối với sản xuất nông nghiệp ( sản xuất lúa nước nói riêng) có thể làm tăng hay giảm mức độ nhạy cảm đối với các tác động của biến đổi khí hậu cũng như các hiện tượng thời tiết cực đoan và có chung một số yếu tố chỉ thị. Để áp dụng vào điều kiện thực tế tại Việt Nam (cụ thể là cho tỉnh Nam Định) và căn cứ vào sự sẵn có của số liệu, các yếu tố phụ của mức độ nhạy cảm được lựa chọn sử dụng bao gồm:
1) Đất đai(S1); 2) Năng suất (S2); 3) Cơ cấu sản xuất (S3); 4) Lao động (S4).
5) Nguồn nước (S5).
Với mỗi một chỉ số phụ S1 ÷ S5 còn được thể hiện bằng cả chỉ số thành phần tương ứng với nó. Chi tiết cả chỉ số chính và chỉ số thành phàn cũng như nguồn số liệu ứng với mỗi chỉ số này được thể hiện ở bảng dưới đây:
Bảng 2. 4. Bảng các biến thành phần của độ nhạy trong tính tốn chỉ số DBTT BIẾN CHÍNH BIẾN PHỤ HỢP PHẦN PHỤ ( Biến thành phần) ĐƠN VỊ vùng Nguồn số liệu hiện tại Nguồn số liệu năm 2020 Vùng Bắc TrungVùng Vùng Nam ĐỘ NHẠY (S) Đất đai( S1)
% diện tích trồng lúa ( so với diện tích
đất nơng nghiệp) ( S11) % Thu thập/ thống kê/tính tốn Kế hoạch/ định hướng/ chiến lược/quy hoạch % Diện tích trồng lúa ven biển (S12) %
% Diện tích trồng lúa là đất phù sa (S13) % Tổng diện tích trồng lúa ( S14) ha Năng suất ( S2)
Năng suất lúa cao nhất ( S21) Tấn/ha Năng suất lúa thấp nhất (S22) Tấn/ha Năng suất lúa trung bình (S23) Tấn/ha Năng suất lúa vụ đơng xn (S24) Tấn/ha Năng suất lúa vụ mùa (S25) Tấn/ha
Cơ cấu sản xuất (S3)
% Diện tích Cây lúa năng suất cao
(S31) %
% Diện tích Lúa chất lượng cao (S32) % % Diện tích Lúa đặc sản (S33) % % Diện tích Lúa cá (S34) % % Diện tích lúa cịn lại (S35) %
Lao động
(S4)
Dân số sản xuất nông nghiệp (S41) người % Cơ giới hóa trong sản xuất lúa (S42) % % Sản xuất thủ công (S43) % % người lao động qua đào tạo ( được đầo tạo qua chương trình khuyến nơng của Bộ nông nghiệp(S44)
%
Nguồn nƣớc (
S5)
Khả năng đáp ứng nhu cầu nước cho vụ
Đông (S51) %
Khả năng đáp ứng nhu cầu nước cho vụ
Mùa (S52) %
% Diện tích lúa được cung cấp nước
Tính tốn các chỉ số:
Tương tự như tính tốn chỉ số Độ phơi nhiễm (khắc nghiệt), sử dụng các công thức (1a, 1b), (2), (3) để tính tốn chỉ số độ nhạy cảm.
o Sử dụng công thức (1a,1b) để chuẩn hóa các biến thành phần S11 ÷ S14, S21 ÷ S25, S31 ÷ S35 , S41 ÷ S45 và S51 ÷ S53 của các biến phụ S1, S2, S3, S4;
o Sử dụng công thức (2) để xác định chỉ số các biến phụ như sau:
o Sử dụng công thức (3) để xác định chỉ số S như sau:
2.1.4. Xác định các chỉ số phụ và chỉ số thành phần khả năng thích ứng (AC)