Chương 1 TỔNG QUAN Việt Nam là quốc gia nằm trong khu vực Đông Nam châu Á, có vị trí địa lý từ 8o30’ đến 23o22’ vĩ độ Bắc và từ 102o10’ đến 109o21’ kinh độ Đông, tổng diện tích 331.212 km2 với bờ biển dài khoảng 3. Theo đánh giá của Cơ quan Quản lý thiên tai châu Á thuộc Tổ chức Khí tượng thế giới, Việt Nam là một trong những nước chịu nhiều thiên tai nhất ở châu Á. Nước ta thường chịu nhiều loại thiên tai liên quan tới yếu tố mưa như bão, lũ, lũ quét, mưa lớn, hạn hán, sạt lở đất, dông, tố, lốc.trong đó bão lũ, hạn hán là những loại thiên tai gây nhiều thiệt hại hơn cả. Điều kiện khí hậu của một khu vực đặc trưng bởi chế độ nhiệt, ẩm, mưa, gió…trong đó yếu tố mưa đóng vai trò hết sức quan trọng và có khả năng chi phối đối với các biến còn lại, căn cứ vào hiệu số của tổng lượng mưa và tổng lượng bốc hơi có thể tính toán được trữ lượng ẩm của từng khu vực.
Lượng mưa nhiều, ít có tác dụng phản ánh khả năng cung cấp ẩm cho khí quyển là cao hay thấp, mức độ ẩm trong khí quyển được trữ dưới dạng tiềm nhiệt và ẩn nhiệt biểu hiện dưới dạng không khí “ẩm” hay “khô” hoặc khí quyển “nóng” hay “lạnh”, sự biến đổi của độ ẩm trong khí quyển là tiền đề cho sự biến đổi của thời tiết và khí hậu. Biến đổi của lượng mưa theo không gian và thời gian dẫn đến hệ quả của nó gây tác động tích cực hay tiêu cực đối với mỗi khu vực, mặc dù với cùng lượng mưa giống nhau khí hậu có thể rất khác nhau nếu tần số và cường độ mưa khác nhau, hạn hán xảy ra ở nơi có lượng mưa ít và nhiệt độ cao làm trầm trọng hơn mức độ khô hạn. Mưa, lũ không những gây thiệt hại về kinh tế xã hội mà còn đe dọa tới tính mạng con người và hủy hoại môi trường sống. Dưới tác động của biến đổi khí hậu, diễn biến của các hiện tượng thời tiết, khí hậu cực đoan hết sức phức tạp; trong đó có sự thay đổi của yếu tố mưa không những về lượng, cường suất mà còn thay đổi cả về phạm vi ảnh hưởng theo không gian.
Chính vì vậy, nghiên cứu sự biến đổi của lượng mưa là một trong những bài toán thu hút được sự quan tâm của không chỉ những nhà khí tượng học mà còn của các nhà khoa học khác. 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.1 Một số công trình nghiên cứu trên thế giới Trên đất liền, số liệu mưa quan trắc được trong suốt thế kỷ 20 ghi nhận có sự biến đổi lớn xảy ra với quy mô thời gian năm và thập kỷ, một số mô hình hệ thống quy mô lớn cho thấycó sự thay đổi [23]. Nhìn chung, có sự giảm lượng mưa trong vùng cận nhiệt đới và ngoài vùng nhiệt đới rãnh gió mùa, và sự gia tăng lượng mưa trên đất liền ở các vùng vĩ độ cao, Bắc Mỹ, Âu- Á, và Argentina, đặc biệt có sự suy giảm rõ rệt ở Địa Trung Hải, phía nam Châu Á qua Châu Phi, phía bắc khu vực này mưa nhiều hơn tuyết. Mùa mưa dài hơn lên đến 3 tuần ở một số vùng vĩ độ cao phương bắc được ghi nhận trong 50 năm qua [23], thay đổi tương tự có thể được suy ra trên các đại dương từ các mô hình quy mô lớn về sự thay đổi độ mặn từ những năm 1950 -1960, so với những năm 1990 - 2000 (IPCC 2007).
Trên đại dương, khu vực có vĩ độ thấp độ mặn cao hơn ở các vĩ độ cao ở cả hai bán cầu do được ngọt hóa (Hình 1.1 Biểu đồ theo thời gian của lượng mưa trung bình toàn cầu - Dự án mưa toàn cầu (1979-2008), (Gu và các cộng sự 2007). 5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đánh giá sự biến đổi lượng mưa theo sự biến đổi lưu lượng dòng chảy trên sông ra đại dương [13] giai đoạn 1948-2005 (xem Hình 1. Tại khoảng giữa thời gian quy mô thập kỷ, kết quả của sự biến động lớn lưu lượng dòng chảy trên lục địa liên quan tới ENSO đối với lưu lượng dòng chảy vào Thái Bình Dương, Đại Tây Dương, Ấn Độ, và các đại dương toàn cầu (ngoại trừ Bắc Băng Dương, Địa Trung Hải và Biển Đen). Đối với hầu hết các đại dương và đại dương toàn cầu, số liệu lưu lượng dòng chảy có xu hướng đi xuống nguyên nhân chính là do sự thay đổi của mưa.
Đối với khu vực lạnh, dòng chảy có xu hướng tăng lên (1948-2005) không chỉ do mưa tăng (dữ liệu không đầy đủ), đặc biệt là trên khu vực Siberia, và xu hướng giảm khu vực phía bắc ở vĩ độ cao có băng tuyết bao phủ có thể làm gia tăng dòng chảy trong các khu vực này.2 Xu thế biến đổi lưu lượng nước sông liên quan với lưu vực (Dai và các cộng sự 2009) Số liệu mưa trên đất liền toàn cầu sau năm 1950 [23] (Hình 1.3) cho thấy có sự suy giảm nhẹ trong khoảng thời gian này cùng với sự sụt giảm ít trong năm 1992, cả ở dòng chảy và lượng mưa, ngoài các yếu tố khác còn có sự liên quan của núi lửa Pinatubo phun trào vào năm 1991 [23]. Sự sụt giảm đột ngột bức xạ từ mặt trời dẫn đến sự lạnh đi của 6 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com mặt đất và đại dương, là nguyên nhân đầu tiên gây ra một sự thay đổi của mưa trên đất liền, giảm sự bay hơi toàn cầu và lượng mưa toàn cầu.3 Lưu lượng nước sông toàn cầu ra đại dương theo thời gian quan hệ với mưa trên đất liền (Trenberth & Dai 2007) Hạn hán nhìn chung trong thế kỷ 20 tăng lên [23], chỉ số đo mức độ hạn hán nghiêm trọng bởi Palmer (PDSI ), cho thấy khu vực đất rất khô trên toàn cầu (được định nghĩa là khu vực có chỉ số PDSI dưới -3.0) đã tăng hơn gấp đôi trong khoảng từ những năm 1970. Hạn hán nói chung thường mở rộng hơn trong khoảng thời gian có các sự kiện El Niño, hoặc năm sau khi núi lửa Pinatubo phun trào. Sự gia tăng hạn hán có liên quan đến việc phân bố mưa.
Trong thời kỳ dao động thập kỷ Thái Bình Dương, lượng mưa trên đại dương nhiều hơn đất liền, cùng với sự gia tăng nhiệt độ bề mặt và làm gia tăng sự bốc hơi nước. Tổng lượng mưa và các đặc trưng khác trên các khu vực thay đổi, mưa lớn đặc biệt gia tăng thường xuyên hơn và xảy ra ở nhiều nơi ngay cả khi lượng mưa trung bình không tăng [23], phần lớn sự gia tăng này xảy ra trong khoảng thời gian 3 thập kỷ cuối cùng của thế kỷ 20. Lũ lụt đã tăng lên ở một số vùng có liên quan với xoáy thuận và bão nhiệt đới. Thảm họa lũ lụt đã tăng lên trong thế kỷ 20 [23] chỉ ra có sự liên kết đặc biệt giữa mưa lớn và nhiệt độ.
Các nghiên cứu khác về sự biến đổi của mưa cũng cho thấy có sự thay đổi trên các khu vực khác nhau, nghiên cứu của A.Ristoiu tại phía đông bắc Romania được tính toán với chuỗi số liệu 50 năm (1961-2010) bằng cách sử dụng dữ liệu mưa ngày từ 7 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 10 trạm khí tượng, với kỹ thuật Kriging Detrended mô tả phân bố không gian của mưa, sử dụng phương pháp tính độ dốc Sen để phân tích biến đổi theo thời gian của chuỗi số liệu (Hình 1.4) sau đó dùng kiểm nghiệm phi tham số Mann-Kendall. Kết quả cho thấy có sự tương phản giữa các khu vực miền núi phía tây mưa nhiều hơn và miền đông khô hơn, khu vực đông nam của khu vực phân tích có điều kiện đặc biệt khô là vào mùa Xuân và mùa Hè, phân tích chuỗi thời gian nhiều năm cho thấy xu hướng tăng của lượng mưa trong khu vực phân tích. Phân tích thời gian từng mùa cho thấy sự tăng lượng mưa trong mùa Hè và mùa Thu và giảm vào mùa Đông và mùa Xuân, tuy nhiên, hầu hết các xu hướng này là không rõ rệt.4 Phân bố không gian mùa mưa ở phía bắc Romania (1961-2010), (A.Ristoiu 2013) Nghiên cứu về mưa ở Maharashtra thuộc Ấn Độ tác giả Pulak Guhathakurta và Elizabeth Saji thu thập số liệu lượng mưa tháng của 335 trạm, có chuỗi thời gian từ 1901- 2006, sau đó dùng phương pháp hồi quy tuyến tính để xác định xu thế của chuỗi số liệu 8 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com và kiểm nghiệm phân bố thống kê Student (t-test). Mùa mưa được định nghĩa theo chỉ số SI (seasonality index) của Walsh và Lawer 1981; Kanellopoulou 2002 (Hình 1.5 Phân bố lượng mưa ở Maharashtra thuộc Ấn Độ (a.
Phân bố lượng mưa nhiều năm; b. Xu thế biến đổi lượng mưa năm) Hình 1.6 Xu thế mùa mưa ở Maharashtra thuộc Ấn Độ Kết quả phân tích cho thấy lượng mưa tháng quan sát thấy trên nhiều khu vực (quận) có xu thế giảm theo không gian và thời gian, tháng 1 (8 quận) đến tháng 5 (3 quận), xu thế giảm mạnh nhất là tháng 2 (15 quận), không có quận nào có xu thế tăng lượng mưa trong tháng 1 đến tháng 5 (ngoại trừ Latur). Xu thế tăng lượng mưa xảy ra 9 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com trong các tháng gió mùa, thể hiện rõ nhất tháng 8 và tháng 10, khu vực phía đông và phía tây rất khác so với vùng ven biển có chỉ số SI khoảng 1 và 1.2, cho thấy chế độ mưa ở đây khoảng 3 tháng hoặc ít hơn khu vực trung tâm có mùa mưa 4 tháng.2 Một số công trình nghiên cứu ở Việt Nam Khí hậu Việt Nam có bốn mùa Xuân, Hạ, Thu, Đôngvà được phân chia thành 7 vùng khí hậu, nhìn chungcó một mùa nóng mưa nhiều và một mùa tương đối lạnh, ít mưa [5]. Trên nền nhiệt độ chung đó, khí hậu của các tỉnh phía bắc (từ đèo Hải Vân trở ra Bắc) thay đổi theo bốn mùa: Xuân, Hạ, Thu, Đông.
Việt Nam chịu sự tác động mạnh của gió mùa Đông Bắc nên nhiệt độ trung bình thấp hơn nhiệt độ trung bình nhiều nước khác cùng vĩ độ ở Châu Á. So với các nước này, Việt Nam nhiệt độ về mùa đông lạnh hơn và mùa hạ ít nóng hơn. Do ảnh hưởng gió mùa, hơn nữa sự phức tạp về địa hình nên khí hậu của Việt Nam luôn luôn thay đổi trong năm, từ giữa năm này với năm khác và giữa nơi này với nơi khác (từ Bắc xuống Nam và từ thấp lên cao).