Tổng quan nghiên cứu

Khu vực Tây Nguyên giữ vị trí chiến lược đặc biệt quan trọng về kinh tế, sinh thái và an ninh nguồn nước của Việt Nam, song hiện đang là một trong những vùng chịu tổn thương nặng nề nhất do biến đổi khí hậu. Trong giai đoạn 1958 đến 2018, nhiệt độ trung bình trên quy mô cả nước đã gia tăng 0,89°C với tốc độ bình quân 0,15°C mỗi thập kỷ, đặc biệt trong giai đoạn 1986 đến 2018 tốc độ tăng đã chạm mức 0,22°C mỗi thập kỷ. Tại Tây Nguyên, các đợt nắng nóng kéo dài kỷ lục cùng sự biến động thất thường của lượng mưa đã làm gia tăng tần suất hạn hán khốc liệt và lũ quét cục bộ, đe dọa trực tiếp đến vùng chuyên canh cây công nghiệp giá trị cao.

Mục tiêu cốt lõi của nghiên cứu là đánh giá có hệ thống đặc điểm, xu thế biến đổi của nhiệt độ và lượng mưa trên chuỗi số liệu quan trắc cập nhật 31 năm (1991 - 2021). Đồng thời, đề tài tiến hành so sánh, định lượng mức độ tương thích giữa dao động khí hậu thực tế giai đoạn 2016 - 2021 với các kịch bản biến đổi khí hậu thời kỳ đầu thế kỷ 21 do Bộ Tài nguyên và Môi trường công bố. Phạm vi không gian nghiên cứu bao quát toàn bộ 5 tỉnh Tây Nguyên thông qua 11 trạm khí tượng bề mặt tiêu chuẩn. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của công trình thể hiện ở việc lượng hóa chi tiết các chỉ số cực đoan, cung cấp cơ sở dữ liệu tin cậy giúp các nhà quản lý địa phương tối ưu hóa quy hoạch sản xuất và nâng cao năng lực thích ứng khí hậu.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được thiết lập dựa trên nền tảng lý thuyết hoàn lưu khí quyển nhiệt đới gió mùa Đông Nam Á kết hợp quy luật biến tính do địa hình cao nguyên phức tạp. Hệ thống đánh giá dựa trên khung khoa học của Ban Liên chính phủ về Biến đổi Khí hậu (IPCC) và Kịch bản biến đổi khí hậu, nước biển dâng cho Việt Nam các phiên bản 2009, 2011, 2016 và 2020. Các kịch bản này ứng dụng các kịch bản phát thải khí nhà kính từ B1, B2 đến kịch bản nồng độ khí nhà kính đại diện RCP4.5, tích hợp kết quả từ dự án mô hình toàn cầu CMIP5 với các mô hình khu vực động lực.

Năm khái niệm chuyên ngành then chốt được vận hành trong nghiên cứu gồm: Chuẩn sai nhiệt độ (độ lệch giữa giá trị quan trắc so với trung bình thời kỳ cơ sở 1980 - 1999 hoặc 1986 - 2005 tính bằng độ C), Tỷ chuẩn lượng mưa (mức phần trăm chênh lệch lượng mưa so với thời kỳ cơ sở), Biên độ nhiệt ngày đêm (sự khác biệt giữa nhiệt độ tối cao và tối thấp), Biến suất khí hậu (tỷ số phần trăm giữa độ lệch chuẩn và giá trị trung bình) và Ngưỡng bắt đầu mùa mưa (xác định khi lượng mưa tháng đạt từ 100 mm trở lên).

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu phục vụ nghiên cứu là chuỗi số liệu quan trắc khí hậu hàng ngày trong suốt 31 năm liên tục (1991 - 2021) do Đài Khí tượng Thủy văn khu vực Tây Nguyên cung cấp, đã được kiểm tra và loại trừ triệt để sai số thô. Cỡ mẫu nghiên cứu bao gồm số liệu quan trắc toàn diện từ 11 trạm khí tượng đại diện phân bổ đồng đều trên 5 tỉnh: Đắk Tô, Kon Tum, Pleiku, An Khê, Ayun Pa, Buôn Ma Thuột, M’Đrắk, Đắk Nông, Đà Lạt, Liên Khương và Bảo Lộc. Phương pháp chọn mẫu là chọn mẫu mục đích phi xác suất dựa trên mạng lưới trạm synop quốc gia có độ dài quan trắc chuẩn hóa và độ cao biến thiên mạnh từ 159 m (Ayun Pa) đến 1509 m (Đà Lạt).

Về phương pháp phân tích, tác giả lựa chọn phương pháp ước lượng độ dốc Sen (Sen’s slope) kết hợp kiểm nghiệm phi tham số Mann-Kendall ở mức ý nghĩa thống kê 10% (alpha bằng 0,10). Lý do lựa chọn tổ hợp phương pháp này là vì chuỗi số liệu khí hậu thường không tuân theo luật phân phối chuẩn và dễ xuất hiện các giá trị cực đoan dị thường; việc tính trung vị của toàn bộ chuỗi chênh lệch theo phương pháp Sen giúp triệt tiêu hoàn toàn độ nhiễu của các ngoại lai cực trị mà phương pháp bình phương tối thiểu thông thường hay mắc phải. Bên cạnh đó, các công thức thống kê khí hậu cổ điển (phương sai, độ lệch chuẩn, biến suất) được ứng dụng để định lượng độ biến động nội tại của chế độ nhiệt - ẩm qua từng mùa.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Thứ nhất, nhiệt độ trung bình năm trên toàn khu vực Tây Nguyên thể hiện xu thế gia tăng đồng bộ và rõ nét với tốc độ bình quân đạt 0,40°C mỗi thập kỷ trong thời kỳ 1991 - 2021, toàn bộ 11/11 trạm đều thỏa mãn mức ý nghĩa 10%. Xu thế tăng phân hóa theo không gian: khu vực phía bắc tăng nhanh hơn phía nam, dẫn đầu là trạm Đắk Tô với mức tăng 0,73°C mỗi thập kỷ, trong khi An Khê tăng chậm nhất ở mức 0,26°C mỗi thập kỷ. Theo mùa, mùa thu ghi nhận tốc độ tăng mạnh nhất đạt 0,50°C mỗi thập kỷ, kế tiếp là mùa hè (0,41°C mỗi thập kỷ), mùa xuân (0,38°C mỗi thập kỷ) và mùa đông (0,33°C mỗi thập kỷ).

Thứ hai, có sự bất đối xứng sâu sắc giữa xu thế biến đổi của nhiệt độ tối thấp và nhiệt độ tối cao. Nhiệt độ tối thấp trung bình năm tăng rất mạnh trên diện rộng với tốc độ trung bình 0,48°C mỗi thập kỷ, đặc biệt tại Đắk Tô và Kon Tum chạm mức 0,71 đến 0,80°C mỗi thập kỷ. Ngược lại, nhiệt độ tối cao chỉ tăng bình quân 0,23°C mỗi thập kỷ (thấp hơn một nửa so với nhiệt độ tối thấp), riêng trạm Liên Khương thậm chí còn giảm nhẹ 0,06°C mỗi thập kỷ. Sự thay đổi trái chiều này dẫn tới hệ quả biên độ nhiệt ngày đêm tại Tây Nguyên có chiều hướng bị thu hẹp đáng kể.

Thứ ba, chế độ mưa mang tính tương phản sâu sắc theo thời gian và không gian. Mùa mưa kéo dài từ tháng 5 đến tháng 10 chiếm tới 87% đến 94% tổng lượng mưa cả năm, đạt giá trị cao nhất tại sườn đón gió tây nam như Đắk Nông (2527 mm) và Bảo Lộc (3002 mm). Ngược lại, 6 tháng mùa khô chỉ chiếm từ 6% đến 13% tổng lượng mưa, thấp nhất tại Pleiku chỉ đạt 195 mm. Đáng chú ý, độ lệch chuẩn lượng mưa mùa khô dao động mạnh từ 91 mm đến 596 mm với biến suất cao vọt từ 29,5% đến 63,3% (cao nhất tại M'Đrắk), cho thấy tính bất ổn định của thời tiết mùa khô lớn hơn gấp 2 đến 3 lần so với mùa mưa.

Thứ tư, khi so sánh dao động thực tế giai đoạn 2016 - 2021 với thời kỳ cơ sở (1980 - 1999 và 1986 - 2005), chuẩn sai nhiệt độ thực tế tại hầu hết các tỉnh đều dương và cao hơn mức dự tính trung bình trong kịch bản biến đổi khí hậu thời kỳ đầu thế kỷ 21. Xu thế cực trị nhiệt thể hiện qua giá trị kỷ lục tuyệt đối 41,5°C ghi nhận tại Ayun Pa vào ngày 9/5/2020.

Thảo luận kết quả

Tốc độ nóng lên 0,40°C mỗi thập kỷ của Tây Nguyên cao gần gấp đôi so với tốc độ gia tăng nhiệt độ bề mặt toàn cầu cùng thời kỳ (khoảng 0,15 đến 0,20°C mỗi thập kỷ theo báo cáo của IPCC). Nguyên nhân căn bản xuất phát từ sự biến động mạnh của hoàn lưu gió mùa Tây Nam và sự suy giảm độ che phủ thảm thực vật tự nhiên, kết hợp sự tăng cường hấp thụ bức xạ sóng ngắn bề mặt. Kết quả này tương đồng với các công trình nghiên cứu khí hậu cận đại ở Việt Nam, khẳng định Tây Nguyên là điểm nóng nhạy cảm nhiệt. Sự ấm lên vượt trội của ban đêm (thể hiện qua nhiệt độ tối thấp) gắn liền với hiện tượng gia tăng lượng mây thấp và biến động độ ẩm nghịch nhiệt lớp biên khí quyển.

Đối với lượng mưa, sự khác biệt địa hình chia cắt giữa sườn đông và sườn tây dãy Trường Sơn tạo nên sự dị thường lớn: các trạm sườn đông như M'Đrắk có mưa mùa khô lên tới 1116 mm, gấp 5,7 lần trạm Pleiku (195 mm) do đón gió mùa đông bắc qua biển. Để trực quan hóa tối ưu cho các phân tích này, dữ liệu chuẩn sai nhiệt và tỷ chuẩn lượng mưa nên được mô tả qua dạng biểu đồ cột kết hợp đường hồi quy xu thế Sen đa thời kỳ. Đồng thời, cấu trúc không gian của lượng mưa và nhiệt độ cực trị có thể được thể hiện qua các bản đồ phân vùng đẳng trị nội suy không gian hoặc các bảng ma trận đối chiếu mức chênh lệch giữa các tiểu vùng sinh thái.

Đề xuất và khuyến nghị

Thứ nhất, hiện đại hóa toàn diện hệ thống quan trắc và cảnh báo sớm thiên tai khí tượng thủy văn. Mục tiêu cụ thể là gia tăng tỷ lệ trạm đo mưa tự động thêm 35% trên địa bàn 5 tỉnh Tây Nguyên và rút ngắn thời gian cập nhật bản tin cảnh báo hạn hán, mưa lớn cục bộ xuống dưới 3 giờ. Thời gian thực hiện từ năm 2024 đến năm 2026. Chủ thể chịu trách nhiệm chính là Đài Khí tượng Thủy văn khu vực Tây Nguyên phối hợp cùng Tổng cục Khí tượng Thủy văn.

Thứ hai, chuyển đổi cơ cấu cây trồng và áp dụng công nghệ tưới tiết kiệm nước thích ứng với tình trạng cạn kiệt nguồn ẩm mùa khô. Mục tiêu hành động nhằm cắt giảm ít nhất 25% tổng lượng nước tưới cho hơn 600.000 ha cà phê và hồ tiêu, đồng thời duy trì độ ẩm đất trên 60% trong các tháng cao điểm hạn hán (từ tháng 1 đến tháng 3). Lộ trình triển khai liên tục từ năm 2024 đến năm 2028 dưới sự chủ trì của Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn các tỉnh Kon Tum, Gia Lai, Đắk Lắk, Đắk Nông và Lâm Đồng.

Thứ ba, tối ưu hóa quy chế vận hành điều tiết liên hồ chứa thủy điện và thủy lợi trên các lưu vực sông Sê San, Srêpôk và thượng lưu sông Ba. Mục tiêu đặt ra là duy trì dung tích hữu ích trữ nước đạt tối thiểu 80% trước khi bước vào mùa khô, đồng thời kiểm soát 100% dung tích phòng lũ an toàn trong mùa mưa nhằm tránh lũ nhân tạo. Kế hoạch rà soát thực hiện hàng năm từ năm 2024 đến năm 2030, do Bộ Công Thương, Tập đoàn Điện lực Việt Nam và Ủy ban nhân dân các tỉnh Tây Nguyên phối hợp giám sát.

Thứ tư, tích hợp kịch bản biến đổi khí hậu cập nhật vào quy hoạch phát triển kinh tế - xã hội tổng thể cấp huyện. Mục tiêu phấn đấu 100% các đồ án quy hoạch nông nghiệp và xây dựng cơ sở hạ tầng vùng cao hoàn thành việc lồng ghép bản đồ rủi ro khí hậu trước năm 2027 với biên độ tin cậy đạt trên 90%. Chủ thể tổ chức thực hiện là Sở Tài nguyên và Môi trường cùng Ủy ban nhân dân cấp huyện trên toàn địa bàn.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nhóm thứ nhất là các nhà hoạch định chính sách và cơ quan quản lý nhà nước thuộc Sở Tài nguyên và Môi trường, Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn 5 tỉnh Tây Nguyên. Lợi ích thu nhận là các số liệu định lượng chuẩn xác về chuẩn sai nhiệt và tỷ chuẩn mưa nhằm phục vụ trực tiếp cho việc xây dựng Kế hoạch hành động ứng phó biến đổi khí hậu cấp địa phương giai đoạn 2025 - 2030.

Nhóm thứ hai là các nhà khoa học, nghiên cứu sinh, giảng viên và sinh viên chuyên ngành Khí tượng học, Thủy văn học và Khoa học Môi trường. Luận văn cung cấp chuỗi số liệu thực nghiệm 31 năm (1991 - 2021) đã chuẩn hóa kèm theo quy trình phân tích xu thế Sen và kiểm định Mann-Kendall mẫu mực để sử dụng trong các đề tài nghiên cứu chuyên sâu hoặc mô phỏng khí hậu động lực.

Nhóm thứ ba là các doanh nghiệp, hợp tác xã và nông hộ sản xuất nông nghiệp công nghệ cao tại Tây Nguyên. Tài liệu giúp xác định chuẩn xác sự dịch chuyển thời gian mùa mưa (từ tháng 5 đến tháng 10) và mức biến suất lượng mưa lên tới 63,3% để chủ động điều chỉnh lịch gieo trồng, bố trí cơ cấu giống cây ngắn ngày và điều hòa hệ thống hồ chứa tưới cục bộ.

Nhóm thứ tư là các tổ chức phát triển quốc tế và tổ chức phi chính phủ hoạt động trong lĩnh vực bảo tồn sinh thái và sinh kế cộng đồng. Luận văn hỗ trợ nhận diện các vùng sinh thái nhạy cảm (như vùng khô hạn Ayun Pa với nhiệt độ chạm 41,5°C) để định hình các dự án viện trợ tài chính và tăng cường khả năng chống chịu khí hậu cho đồng bào dân tộc thiểu số.

Câu hỏi thường gặp

Phương pháp kiểm định Mann-Kendall và xu thế Sen mang lại ưu điểm gì vượt trội trong nghiên cứu khí hậu? Phương pháp ước lượng độ dốc Sen sử dụng giá trị trung vị của toàn bộ chuỗi chênh lệch N bằng n nhân n trừ 1 chia 2, kết hợp với kiểm nghiệm phi tham số Mann-Kendall ở mức ý nghĩa 10%. Cách tiếp cận này loại trừ triệt để tác động của các giá trị ngoại lai dị thường và không yêu cầu chuỗi số liệu 31 năm phải tuân theo phân phối chuẩn, đảm bảo độ tin cậy vượt bậc so với hồi quy tuyến tính.

Nhiệt độ tại khu vực Tây Nguyên biến đổi với mức độ cụ thể như thế nào trong 31 năm qua? Từ năm 1991 đến năm 2021, nhiệt độ trung bình năm tại Tây Nguyên tăng bình quân 0,40°C mỗi thập kỷ. Trong đó, nhiệt độ tối thấp tăng rất nhanh ở mức 0,48°C mỗi thập kỷ (cao nhất đạt 0,80°C mỗi thập kỷ tại Kon Tum), trong khi nhiệt độ tối cao chỉ tăng 0,23°C mỗi thập kỷ. Chênh lệch này khiến biên độ dao động nhiệt ngày đêm có xu hướng suy giảm rõ rệt.

Sự phân bố lượng mưa giữa hai mùa tại Tây Nguyên tạo ra những thách thức gì? Mùa mưa kéo dài từ tháng 5 đến tháng 10 chiếm áp đảo từ 87% đến 94% tổng lượng nước năm (đạt trên 2500 mm tại Bảo Lộc, Đắk Nông). Ngược lại, mùa khô chỉ chiếm từ 6% đến 13% lượng mưa cả năm với biến suất biến động cực lớn từ 29,5% đến 63,3%. Thực tế này gây ra tình trạng thiếu nước tưới khốc liệt vào mùa khô và nguy cơ xói mòn, sạt lở cao trong mùa mưa.

Các kịch bản biến đổi khí hậu của Bộ Tài nguyên và Môi trường được đối chiếu ra sao trong luận văn? Luận văn đã tiến hành so sánh số liệu nhiệt ẩm thực tế giai đoạn 2016 - 2021 với các kịch bản năm 2009, 2011 và 2016 dựa trên các thời kỳ cơ sở 1980 - 1999 và 1986 - 2005. Kết quả phân tích chuẩn sai nhiệt độ cho thấy mức độ ấm lên thực tế tại 5 tỉnh Tây Nguyên diễn ra nhanh và có biên độ dao động mạnh hơn so với giá trị tính toán trung bình của các mô hình kịch bản.

Kết quả nghiên cứu đóng góp gì cho công tác thích ứng khí hậu tại địa phương? Luận văn cung cấp bức tranh định lượng chi tiết cho 11 trạm khí tượng bao quát 5 tỉnh Tây Nguyên, làm rõ sự khác biệt vi khí hậu giữa thung lũng sâu (Ayun Pa) và cao nguyên núi cao (Đà Lạt). Đây là căn cứ kỹ thuật trực tiếp để các sở, ban ngành điều chỉnh lịch mùa vụ nông nghiệp và thiết kế các công trình thủy lợi thích ứng bền vững.

Kết luận

  • Nhiệt độ trung bình toàn vùng Tây Nguyên gia tăng vững chắc với tốc độ trung bình 0,40°C mỗi thập kỷ trong giai đoạn 1991 - 2021, đạt mức tăng cao nhất vào mùa thu với 0,50°C mỗi thập kỷ.
  • Nhiệt độ tối thấp tăng nhanh vượt trội với 0,48°C mỗi thập kỷ, cao gấp đôi tốc độ gia tăng của nhiệt độ tối cao (0,23°C mỗi thập kỷ), trực tiếp thu hẹp biên độ nhiệt ngày đêm.
  • Chế độ lượng mưa phân hóa cực đoan sâu sắc khi mùa mưa chiếm từ 87% đến 94% tổng lượng mưa năm, trong khi mùa khô chỉ chiếm từ 6% đến 13% và có biến suất bất ổn định lên tới 63,3%.
  • Dao động nhiệt ẩm thực tế giai đoạn 2016 - 2021 so với thời kỳ chuẩn cho thấy xu thế nóng lên và các hiện tượng thời tiết cực đoan đang diễn ra với cường độ khốc liệt hơn tính toán kịch bản phát thải trung bình.
  • Nghiên cứu đã xây dựng thành công bộ cơ sở dữ liệu vi khí hậu tin cậy từ 11 trạm quan trắc trên địa bàn 5 tỉnh Tây Nguyên phục vụ đắc lực cho công tác quản trị rủi ro thiên tai.

Đóng góp lớn nhất của luận văn là làm sáng tỏ quy luật biến động khí hậu thực tế và kiểm chứng mức độ phù hợp của kịch bản quốc gia trên địa bàn Tây Nguyên. Kế hoạch tiếp theo cần tiếp tục cập nhật chuỗi số liệu quan trắc hướng tới mốc năm 2030 và tích hợp mô hình khí hậu khu vực độ phân giải cao dưới 10 km. Các cơ quan quản lý và đơn vị sản xuất hãy chủ động áp dụng ngay các luận cứ này vào việc điều chỉnh quy hoạch vùng và xây dựng phương án thích ứng bền vững.