Tổng quan nghiên cứu

Biến đổi khí hậu (BĐKH) đang là thách thức lớn đối với nền nông nghiệp toàn cầu, đặc biệt là sản xuất lúa nước – ngành kinh tế chủ lực của tỉnh Nam Định. Với diện tích đất trồng lúa khoảng 85.867 ha và hơn 90% dân số sống dựa vào nghề nông, tỉnh Nam Định chịu ảnh hưởng nặng nề từ các hiện tượng khí hậu cực đoan như bão, lũ, hạn hán, xâm nhập mặn và ngập úng. Nghiên cứu tập trung đánh giá tác động và tính dễ bị tổn thương (TDBTT) do BĐKH đối với sản xuất lúa nước tỉnh Nam Định trong giai đoạn hiện tại và dự báo đến năm 2020, dựa trên kịch bản biến đổi khí hậu B2 của Bộ Tài nguyên và Môi trường. Phạm vi nghiên cứu bao gồm ba vùng thủy lợi chính: Bắc Nam Định, Trung Nam Định và Nam Nam Định, với các đặc điểm địa hình, khí hậu và cơ sở hạ tầng khác biệt. Mục tiêu nghiên cứu nhằm xác định mức độ tổn thương của từng vùng, từ đó đề xuất các giải pháp thích ứng và giảm nhẹ tác động BĐKH, góp phần nâng cao năng suất và phát triển bền vững sản xuất lúa nước. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc hoạch định chính sách, quản lý tài nguyên nước và phát triển nông nghiệp thích ứng với biến đổi khí hậu tại Nam Định.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên khái niệm TDBTT của IPCC (2001), trong đó TDBTT được biểu diễn là hàm số của ba thành phần chính: độ khắc nghiệt (Exposure - E), độ nhạy cảm (Sensitivity - S) và khả năng thích ứng (Adaptive Capacity - AC). Công thức tổng quát:

$$ V = f(E, S, AC) $$

  • Độ khắc nghiệt (E): Mức độ và bản chất của các tác nhân khí hậu cực đoan như bão, lũ, hạn hán, xâm nhập mặn, nước biển dâng.
  • Độ nhạy cảm (S): Mức độ hệ thống sản xuất lúa nước bị ảnh hưởng bởi các tác nhân khí hậu, bao gồm các yếu tố như diện tích đất trồng, năng suất, cơ cấu sản xuất, lao động và khả năng đáp ứng nước.
  • Khả năng thích ứng (AC): Khả năng của hệ thống điều chỉnh để giảm thiểu tác động tiêu cực, bao gồm cơ sở hạ tầng, kinh tế và các yếu tố xã hội.

Phương pháp đánh giá TDBTT được xây dựng dựa trên mô hình trọng số cân bằng, trong đó các chỉ số phụ và thành phần được chuẩn hóa và tổng hợp để tạo thành chỉ số chính. Các chỉ số được chuẩn hóa theo công thức:

  • Nếu giá trị lớn hơn thể hiện trạng thái tốt:

$$ X'{ij} = \frac{X{ij} - \min(X_j)}{\max(X_j) - \min(X_j)} $$

  • Nếu giá trị nhỏ hơn thể hiện trạng thái tốt:

$$ X'{ij} = \frac{\max(X_j) - X{ij}}{\max(X_j) - \min(X_j)} $$

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: Số liệu khí tượng thủy văn (nhiệt độ, lượng mưa, mực nước biển, xâm nhập mặn), số liệu sản xuất nông nghiệp, cơ sở hạ tầng thủy lợi, dân số và kinh tế xã hội tỉnh Nam Định giai đoạn 2000-2011 và dự báo đến năm 2020.
  • Phân vùng nghiên cứu: Ba vùng thủy lợi chính của tỉnh Nam Định gồm Bắc Nam Định, Trung Nam Định và Nam Nam Định.
  • Phương pháp phân tích:
    • Xây dựng chỉ số dễ bị tổn thương dựa trên ba chỉ số chính E, S, AC.
    • Sử dụng mô hình thủy lực MIKE 11 và mô hình cân bằng nước MIKE BASIN để tính toán khả năng đáp ứng nhu cầu nước, xâm nhập mặn và ngập úng.
    • Áp dụng mô hình CROPWAT để tính nhu cầu nước cây trồng.
    • Chuẩn hóa và tổng hợp các chỉ số thành phần để đánh giá mức độ tổn thương.
  • Timeline nghiên cứu: Thu thập và xử lý số liệu từ năm 2000 đến 2011, dự báo và mô phỏng các kịch bản BĐKH đến năm 2020.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Ảnh hưởng của bão, lũ: Từ năm 2005 đến 2010, các cơn bão và áp thấp nhiệt đới gây mưa lớn, ngập úng diện tích lúa nước từ 18% đến 26% tùy vùng, làm giảm năng suất và gây thiệt hại nặng nề. Ví dụ, năm 2005, bão số 2 và 3 gây ngập úng diện tích lúa mới cấy, làm chết mạ và kéo dài lịch thời vụ.

  2. Ảnh hưởng của hạn hán và xâm nhập mặn: Xâm nhập mặn ngày càng sâu, đặc biệt tại các cống lấy nước trên sông Hồng, sông Đáy và sông Ninh Cơ với độ mặn lên tới 14‰ vào năm 2011. Diện tích bị ảnh hưởng xâm nhập mặn năm 2010 chiếm 15% ở Trung Nam Định và 25% ở Nam Nam Định. Hạn hán cũng làm giảm diện tích lúa bị tưới nước đầy đủ.

  3. Khả năng đáp ứng nhu cầu nước năm 2020: Mô hình cân bằng nước cho thấy vào mùa kiệt, khu vực Bắc Nam Định có khả năng thiếu nước tưới, với khả năng đáp ứng chỉ khoảng 92,8%. Trung và Nam Nam Định có khả năng đáp ứng trên 100%, nhưng chưa tính đến chất lượng nước và xâm nhập mặn.

  4. Tác động của nước biển dâng và mưa lớn 5 ngày max năm 2020:

    • Với kịch bản hiện trạng thủy lợi 2010, 45% diện tích Trung Nam Định và 70% diện tích Nam Nam Định bị ảnh hưởng xâm nhập mặn; diện tích ngập úng do mưa lớn chiếm 28% ở Bắc Nam Định, 52% ở Trung Nam Định và 56% ở Nam Nam Định với thời gian ngập từ 7 đến 15 ngày.
    • Khi quy hoạch thủy lợi 2020 hoàn thành, diện tích bị ảnh hưởng xâm nhập mặn giảm còn 25% và 45% tương ứng, diện tích ngập úng giảm đáng kể, thời gian ngập chỉ còn 2-3 ngày.

  5. Chỉ số dễ bị tổn thương (V):

    • Năm 2010, khu vực Bắc Nam Định có chỉ số V thấp nhất (0.39), Trung Nam Định (0.48) và Nam Nam Định cao nhất (0.71).
    • Năm 2020 với kịch bản hiện trạng thủy lợi, chỉ số V tăng lên đáng kể, đặc biệt ở Trung Nam Định (0.72) và Nam Nam Định (0.71).
    • Khi quy hoạch thủy lợi hoàn thành, chỉ số V giảm ở Trung Nam Định (0.65) và Nam Nam Định (0.65), cho thấy hiệu quả của các giải pháp thủy lợi trong giảm nhẹ tác động BĐKH.

Thảo luận kết quả

Kết quả cho thấy BĐKH đã và đang tác động nghiêm trọng đến sản xuất lúa nước tỉnh Nam Định, đặc biệt qua các hiện tượng bão, lũ, hạn hán, xâm nhập mặn và ngập úng. Sự khác biệt về mức độ tổn thương giữa các vùng phản ánh sự đa dạng về điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội và cơ sở hạ tầng. Khu vực ven biển Nam Nam Định chịu ảnh hưởng nặng nề nhất do xâm nhập mặn sâu và ngập úng kéo dài, trong khi khu vực Bắc Nam Định ít bị tổn thương hơn nhờ vị trí địa lý và khả năng thích ứng cao. Việc sử dụng mô hình thủy lực và cân bằng nước giúp mô phỏng chính xác các kịch bản tác động, từ đó đánh giá được hiệu quả của các giải pháp quy hoạch thủy lợi. So sánh các kịch bản cho thấy việc hoàn thiện quy hoạch thủy lợi đến năm 2020 có thể giảm đáng kể diện tích bị ảnh hưởng và thời gian ngập úng, góp phần nâng cao khả năng thích ứng và giảm tổn thương cho sản xuất lúa nước. Các biểu đồ và bản đồ minh họa mức độ xâm nhập mặn, ngập úng và chỉ số tổn thương giữa các vùng sẽ giúp trực quan hóa tác động và hỗ trợ ra quyết định.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Nâng cấp và hoàn thiện hệ thống thủy lợi: Tập trung đầu tư cải tạo, nâng cấp các công trình thủy lợi, đặc biệt là các cống ngăn mặn và trạm bơm điện tại vùng Trung và Nam Nam Định nhằm giảm thiểu xâm nhập mặn và ngập úng, nâng cao khả năng cung cấp nước tưới. Thời gian thực hiện: 2020-2025. Chủ thể: Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, các công ty khai thác công trình thủy lợi.

  2. Xây dựng kế hoạch quản lý nước linh hoạt: Áp dụng mô hình thủy lực MIKE 11 để điều phối vận hành các công trình thủy lợi theo kịch bản biến đổi khí hậu, đảm bảo cân bằng nước và giảm thiểu thiệt hại do thiên tai. Thời gian: 2021-2023. Chủ thể: Trung tâm Quản lý tài nguyên nước tỉnh, Viện Nước, Tưới tiêu và Môi trường.

  3. Tăng cường đào tạo và nâng cao nhận thức cho nông dân: Triển khai các chương trình đào tạo kỹ thuật canh tác thích ứng với biến đổi khí hậu, sử dụng giống lúa chịu mặn, chịu úng, đồng thời nâng cao nhận thức về quản lý nguồn nước và phòng chống thiên tai. Thời gian: liên tục. Chủ thể: Trung tâm Khuyến nông, các tổ chức phi chính phủ.

  4. Phát triển hệ thống cảnh báo sớm và giám sát: Xây dựng hệ thống cảnh báo sớm về bão, lũ, xâm nhập mặn và ngập úng, kết hợp với giám sát thực địa để kịp thời ứng phó, giảm thiểu thiệt hại cho sản xuất lúa nước. Thời gian: 2021-2024. Chủ thể: Sở Tài nguyên và Môi trường, Trung tâm Khí tượng Thủy văn tỉnh.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Nhà quản lý và hoạch định chính sách: Giúp hiểu rõ tác động của BĐKH đến sản xuất lúa nước, từ đó xây dựng các chính sách, quy hoạch phát triển nông nghiệp bền vững và thích ứng với biến đổi khí hậu.

  2. Các công ty khai thác công trình thủy lợi: Cung cấp cơ sở khoa học để nâng cấp, vận hành hệ thống thủy lợi hiệu quả, giảm thiểu tác động của thiên tai và biến đổi khí hậu.

  3. Nông dân và tổ chức khuyến nông: Hỗ trợ áp dụng các biện pháp canh tác thích ứng, lựa chọn giống lúa phù hợp, quản lý nguồn nước và phòng chống thiên tai.

  4. Các nhà nghiên cứu và học viên: Là tài liệu tham khảo về phương pháp đánh giá tác động và tính dễ bị tổn thương do biến đổi khí hậu trong lĩnh vực nông nghiệp, đặc biệt là sản xuất lúa nước.

Câu hỏi thường gặp

  1. Biến đổi khí hậu ảnh hưởng như thế nào đến sản xuất lúa nước ở Nam Định?
    BĐKH làm tăng tần suất và cường độ các hiện tượng cực đoan như bão, lũ, hạn hán, xâm nhập mặn và ngập úng, gây thiệt hại diện tích lúa, giảm năng suất và làm thay đổi lịch thời vụ.

  2. Phương pháp đánh giá tính dễ bị tổn thương được áp dụng trong nghiên cứu là gì?
    Nghiên cứu sử dụng phương pháp chỉ số trọng số cân bằng dựa trên khung lý thuyết của IPCC, kết hợp ba chỉ số chính: độ khắc nghiệt, độ nhạy cảm và khả năng thích ứng.

  3. Tại sao cần phân vùng thủy lợi để đánh giá tác động BĐKH?
    Phân vùng thủy lợi giúp phản ánh đặc điểm địa hình, khí hậu, cơ sở hạ tầng và điều kiện sản xuất khác nhau, từ đó đánh giá chính xác mức độ tổn thương và đề xuất giải pháp phù hợp cho từng vùng.

  4. Quy hoạch thủy lợi năm 2020 có tác động như thế nào đến giảm nhẹ tác động BĐKH?
    Hoàn thành quy hoạch thủy lợi giúp nâng cấp hệ thống công trình, giảm diện tích bị xâm nhập mặn và ngập úng, rút ngắn thời gian ngập úng, nâng cao khả năng thích ứng và giảm tổn thương cho sản xuất lúa nước.

  5. Làm thế nào để nông dân thích ứng với biến đổi khí hậu trong sản xuất lúa nước?
    Nông dân cần áp dụng kỹ thuật canh tác thích ứng, sử dụng giống lúa chịu mặn, chịu úng, quản lý nguồn nước hiệu quả, đồng thời tham gia các chương trình đào tạo và nhận thức về biến đổi khí hậu.

Kết luận

  • Biến đổi khí hậu đã và đang tác động nghiêm trọng đến sản xuất lúa nước tỉnh Nam Định, đặc biệt qua các hiện tượng bão, lũ, hạn hán, xâm nhập mặn và ngập úng.
  • Khu vực Trung và Nam Nam Định chịu tổn thương nặng nề nhất do đặc điểm địa lý và cơ sở hạ tầng kém phát triển.
  • Việc hoàn thiện quy hoạch thủy lợi đến năm 2020 có thể giảm đáng kể diện tích bị ảnh hưởng và thời gian ngập úng, nâng cao khả năng thích ứng.
  • Phương pháp đánh giá chỉ số dễ bị tổn thương dựa trên khung IPCC giúp xác định chính xác mức độ tổn thương từng vùng, hỗ trợ hoạch định chính sách và giải pháp thích ứng.
  • Cần tiếp tục nghiên cứu, đầu tư nâng cấp hệ thống thủy lợi, đào tạo nông dân và phát triển hệ thống cảnh báo sớm để giảm thiểu tác động của biến đổi khí hậu trong tương lai.

Hành động tiếp theo: Các nhà quản lý và chuyên gia cần áp dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng kế hoạch thích ứng cụ thể, đồng thời tăng cường hợp tác nghiên cứu và truyền thông nâng cao nhận thức cộng đồng.