CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Khái niệm chung 1.1 Định nghĩa hán hán HH là một hiện tượng khí hậu bình thường, mang tính quy luật. Nhưng nhiều khi HH được hiểu lầm là sự kiện hiếm thấy và ngẫu nhiên. HH xuất hiện ở tất cả các vùng khí hậu với các đặc trưng hạn rất khác nhau. HH là một dị thường tạm thời, khác với sự khô cằn ở vùng có lượng mưa thấp và là đặc tính thường xuyên của khí hậu khô và sự khan hiếm nước (D.
HH rất khác với các hiện tượng khác, bởi nó diễn ra từ từ song có thể kéo dài vài tháng đến vài năm và HH xảy ra ảnh hưởng đáng kể đến nhiều lĩnh vực. Hơn nữa, HH lại mang tính đặc trưng theo vùng, các đặc trưng của nó biến đổi đáng kể từ vùng này sang vùng khác. Chính sự phức tạp của hiện tượng này mà cho đến nay vẫn chưa có một sự thống nhất về định nghĩa hạn và phương pháp xác định HH. Từ thập kỷ 80 của thế kỷ XX đã có hơn 150 định nghĩa khác nhau về hạn [32].
Gần đây, một số tác giả cũng đưa ra các định nghĩa hạn như sau: Theo Kramer P. HH là khoảng thời gian kéo dài của lượng mưa thiếu hụt dẫn đến thiệt hại về cây trồng và mất năng suất. HH là một đặc trưng thường xuyên của khí hậu, liên quan đến sự thiếu hụt lượng mưa trong một thời kỳ dài, dẫn đến giảm nguồn nước trong các hoạt động, các cộng đồng hoặc các hệ sinh thái dưới nước [30]. Nhìn chung, các định nghĩa đều chỉ ra nhân tố ảnh hưởng chính đến HH là lượng mưa.
Do vậy, HH thường liên quan đến thời điểm mưa (sự bắt đầu đầu muộn hoặc kết thúc sớm của mùa mưa, sự xuất hiện mưa trong mối liên hệ với các giai đoạn phát triển chính của mùa màng) và hiệu quả của mưa (bao gồm cường độ mưa, 3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com số lần mưa). Bên cạnh đó, các nhân tố khí hậu khác như nhiệt độ cao, gió mạnh và độ ẩm tương đối thấp cũng là nguyên nhân gây ra HH ở nhiều khu vực trên thế giới, làm tăng tính khốc liệt của HH một cách đáng kể.2 Phân loại hạn hán Theo tác giả Nguyễn Đức Ngữ (2002), Tổ chức Khí tượng Thế giới (WMO, 1975) đã phân định HH gồm các loại sau [11, 33]: • Hạn khí tượng là sự thiếu hụt nước trong cán cân lượng mưa - lượng bốc hơi. Lượng mưa đặc trưng cho phần thu và lượng bốc hơi đặc trưng cho phần chi của cán cân nước. Do lượng bốc hơi đồng biến với cường độ bức xạ, nhiệt độ, tốc độ gió và nghịch biến với độ ẩm nên HH gia tăng khi nắng nhiều, nhiệt độ cao, gió mạnh, thời tiết khô ráo.
• Hạn nông nghiệp là sự thiếu hụt mưa dẫn tới mất cân bằng giữa hàm lượng nước thực tế trong đất và nhu cầu nước của cây trồng. Hạn nông nghiệp thực chất là hạn sinh lý được xác định bởi điều kiện nước thích hợp hoặc không thích hợp của cây trồng, hệ canh tác nông nghiệp, thảm thực vật tự nhiên,… Ngoài lượng mưa, hạn nông nghiệp chịu ảnh hưởng bởi ĐKTN và điều kiện xã hội (ĐKXH). • Hạn thuỷ văn là sự thiếu hụt dòng chảy sông suối so với trung bình nhiều năm và sự hạ thấp mực nước ở các tầng chứa nước dưới đất. Ngoài lượng mưa, hạn thủy văn chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố khác như dòng chảy mặt, nước ngầm tầng nông, nước ngầm tầng sâu… • Hạn kinh tế xã hội là nước không đủ cung cấp cho nhu cầu của các hoạt động KT-XH.
Về mối quan hệ giữa các loại hạn [31], hạn khí tượng xảy ra trước tiên do không mưa hoặc mưa không đáng kể trong thời gian đủ dài, kết hợp với sự thay đổi của các đặc trưng khí hậu như số giờ nắng nhiều, nhiệt độ cao, tốc độ gió lớn, độ ẩm tương đối thấp,… dẫn đến bốc thoát hơi nước gia tăng. Sự thiếu hụt mưa và gia tăng bốc hơi sẽ dẫn đến sự suy giảm độ ẩm đất, xảy ra hạn nông nghiệp. Sự suy kiệt độ ẩm đất cũng đồng thời dẫn đến sự suy giảm nước ngầm làm giảm lưu lượng và hạ 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com thấp mực nước ngầm. Sự suy giảm đồng thời cả dòng chảy mặt và dòng chảy ngầm dẫn đến hạn thủy văn (Hình 1.1 Sơ đồ mô tả mối quan hệ giữa các loại hạn (Nguồn: WMO)[31] HH có tác động to lớn đến môi trường, kinh tế, chính trị, xã hội và sức khỏe con người.
HH làm giảm năng suất cây trồng, giảm diện tích gieo trồng, giảm sản lượng cây trồng, tăng chi phí sản suất nông nghiệp, giảm thu nhập của lao động nông nghiệp, tăng giá thành và giá cả lương thực, các nhà máy thủy điện gặp nhiều khó khăn trong quá trình vận hành. Chính vì vậy, công tác nghiên cứu dự báo, cảnh báo HH luôn luôn được quan tâm và đầu tư tại nhiều quốc gia trên thế giới cũng như ở Việt Nam. Dự báo, cảnh báo HH giúp các cơ quan quản lý cũng như người sản xuất chủ động điều chỉnh kế hoạch sản xuất, nhằm tăng khả năng chống chịu của hệ thống trong điều kiện HH, điều chỉnh hợp lý việc dùng nước và tăng cường tiết kiệm nước. Một số công thức tính toán các chỉ số hạn hán trên Thế giới và ở Việt Nam Dưới đây là một vài chỉ số hạn thường dùng trên Thế giới, đã áp dụng ở Việt Nam và khu vực Nam Trung Bộ.
5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.1: Các chỉ số hạn thường dùng trên thế giới [9] STT Tên chỉ tiêu tính toán Công thức tính/Điều kiện khí hậu SI = ∑(R- Rtb)/ ∑R 1 SI (Severity Index) R : Lượng mưa thời đoạn tính; Rtb: Lượng mưa trung bình thời đoạn tính 0,75 – 1,0 Hạn nặng 0,50 – 0,74 Hạn vừa Ngưỡng của chỉ tiêu 0,25 – 0,49 Hạn nhẹ 0,0 – 0,24 Không hạn SPI = (R - Rtb)/ Chỉ số chuẩn hóa lượng mưa R: Lượng mưa thời đoạn tính 2 SPI (Standardized Rtb : Lượng mưa trung bình thời đoạn tính Precipitation Index) : Độ lệch chuẩn lượng mưa thời đoạn tính >2 Quá ẩm ướt 1,5 – 1,99 Rất ẩm 1,0 – 1,49 Ẩm vừa phải Ngưỡng của chỉ tiêu (-0,99) – 0,99 Gần trung bình (-0,1) – (-1,49) Hơi khô hạn (-1,5) – (-1,99) Hạn nặng ≤ (-2) Hạn cực nặng H = PET/R 3 Chỉ số khô Penman PET: Bốc thoát hơi tiềm năng thời đoạn tính R: Lượng mưa thời đoạn tính < 0,5 Rất ẩm ướt 0,5 - 1,0 Ẩm ướt Ngưỡng của chỉ tiêu 1,0 - 3,0 Ẩm 3,0 - 7,0 Khô hạn > 7,0 Hạn 4 Chỉ số Sazonov (SA.Ii = (Ti/Ti) - (Ri/Ri) 6 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com STT Tên chỉ tiêu tính toán Công thức tính/Điều kiện khí hậu T: Chuẩn sai nhiệt độ thời kỳ i T: Độ lệch chuẩn nhiệt độ thời kỳ i R: Chuẩn sai lượng mưa thời kỳ i R: Độ lệch chuẩn lượng mưa thời kỳ i < -2 Úng ngập < -1 Dư thừa nước Ngưỡng của chỉ tiêu < 1,0 Không khô hạn ≥ 1,0 Khô hạn ≥ 2,0 Hạn nặng Chỉ số cấp nước mặt SWSI SWSI = (aPtuyết + bPmưa + cPdòng chảy + 5 (Surface Water Supply Index) dPdung tích hồ chứa – 50)/12 ≤ (- 4,0) Hạn cực nặng (-4) – (-3) Hạn rất nặng (-2,9) – (-2) Hạn vừa (-1,9) – (-1,0) Hơi khô Ngưỡng của chỉ tiêu (-0,99) – 0,99 Gần như bình thường 1,0 – 1,9 Hơi ẩm 2,0 – 2,9 Ẩm vừa 3-4 Rất ẩm > 4,0 Cực ẩm Chỉ số khô hạn cán cân nước K Ki = Ei/Ri (Tỉ số giữa phần thu chủ yếu và 6 Ei: Lượng bốc hơi Piche thời đoạn tính phần chi chủ yếu của cán cân Ri: Lượng mưa thời đoạn tính nước) < 0,5 Rất ẩm Ngưỡng các chỉ tiêu 0,5 - 1,0 Ẩm 7 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com STT Tên chỉ tiêu tính toán Công thức tính/Điều kiện khí hậu 1,0 - 2,0 Hơi khô 2,0 - 4,0 Khô > 4,0 Rất khô MI = X/PET 7 Chỉ số ẩm MI X: Lượng mưa PET: Lượng bốc thoát hơi tiềm năng MI < 0.8 Nhẹ Ngưỡng các chỉ tiêu 0. Tổng quan về tình hình hạn hán và các nghiên cứu về hạn hán 1.1 Tình hình hạn hán và các nghiên cứu về hạn hán trên thế giới - Tình hình HH trên thế giới Trong những thập kỷ gần đây HH đã xảy ra nhiều nơi trên thế giới, gây nhiều thiệt hại về kinh tế, ảnh hưởng tới đời sống con người và môi trường sinh thái. Hàng năm có khoảng 21 triệu ha đất biến thành đất không có năng suất kinh tế do HH. Trong gần 1/4 thế kỉ vừa qua, số dân gặp rủi ro vì HH trên những vùng đất khô cằn đã tăng hơn 80%.
Hơn 1/3 đất đai thế giới đã bị khô cằn mà trên đó có 17,7% dân số thế giới sinh sống. Đồng hành với HH, hoang mạc hóa (HMH) và sa mạc hóa (SMH) trên thế giới cũng ngày càng lan rộng từ các vùng đất khô hạn, bán khô hạn đến cả một số vùng bán ẩm ướt. Diện tích HMH đã lên đến 39,4 triệu km2, chiếm 26,3% đất tự nhiên thế giới và có trên 100 quốc gia đang chịu ảnh hưởng. Nguy cơ đói khát do HH uy hiếp 250 triệu con người trên trái đất, kèm theo đó nó còn ảnh hưởng tới môi trường khí hậu chung toàn cầu.
Theo số liệu của Trung tâm giảm nhẹ HH quốc gia Mỹ, hàng năm HH gây thiệt hại cho nền kinh tế Mỹ khoảng 6-8 tỷ USD (so với 2,41 tỷ USD do lũ và 1,2 - 4,8 tỷ USD do bão). Đợt HH lịch sử ở Mỹ xảy ra vào năm 1988 - 1989 gây thiệt hại 39 - 40 tỷ USD, lớn hơn nhiều so với thiệt 8 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com hại kỷ lục của lũ (15 - 27,6 tỷ USD, 1993) và bão (25 - 33,1 tỷ USD, 1992). Hạn cũng gây những tổn thất lớn về kinh tế và môi sinh ở nhiều quốc gia khác như Ấn Độ, Pakistan, Australia. Hạn dưới tác động của El Nino vào năm 1997 - 1998 đã gây cháy rừng trên diện rộng ở Indonesia, không chỉ làm thiệt hại rất lớn về kinh tế của nước này mà còn là một thảm họa môi sinh cho nhiều nước thuộc khu vực Đông Nam Á [26].
Theo tính toán của Liên Hiệp Quốc, đến năm 2025 sẽ có 2/3 diện tích đất canh tác ở châu Phi, 1/3 diện tích đất canh tác ở châu Á và 1/5 diện tích đất canh tác ở Nam Mỹ không còn sử dụng được. Khoảng 135 triệu người có nguy cơ phải rời bỏ nhà cửa đi kiếm sống ở nơi khác [26].