Tổng quan nghiên cứu
Biến đổi khí hậu (BĐKH) và nước biển dâng đang là những thách thức lớn đối với các vùng ven biển, đặc biệt là các huyện ven biển tỉnh Nghệ An với chiều dài bờ biển 82 km. Theo dự báo, nhiệt độ trung bình năm tại Nghệ An sẽ tăng từ 0,7°C (2016-2035) lên đến 2,2°C (2080-2099), trong khi lượng mưa năm cũng tăng từ 10,2% đến 18,1% so với giai đoạn cơ sở 1986-2005. Những biến đổi này làm gia tăng nguy cơ ngập lụt, ảnh hưởng nghiêm trọng đến sử dụng đất nông nghiệp, đặc biệt là đất trồng lúa và nuôi trồng thủy sản. Mục tiêu nghiên cứu là đánh giá tác động của ngập lụt đến sử dụng đất nông nghiệp tại các huyện ven biển Nghệ An trong bối cảnh BĐKH, áp dụng kịch bản RCP4.5 do Bộ Tài nguyên và Môi trường ban hành. Phạm vi nghiên cứu bao gồm các huyện Quỳnh Lưu, Diễn Châu, Nghi Lộc, thị xã Cửa Lò và thành phố Vinh, với thời gian dự báo đến năm 2099. Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc cung cấp thông tin khoa học phục vụ quy hoạch sử dụng đất, phát triển nông nghiệp bền vững và ứng phó với thiên tai do BĐKH gây ra.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu
Khung lý thuyết áp dụng
Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình thủy văn, thủy lực để mô phỏng và dự báo ngập lụt trong bối cảnh BĐKH. Hai mô hình chính được sử dụng là MIKE 11 (mô hình thủy lực một chiều) và MIKE 21 (mô hình thủy lực hai chiều), kết hợp trong phần mềm MIKE FLOOD để mô phỏng quá trình ngập lụt và tương tác sông-biển. Các khái niệm chính bao gồm:
- Ngập lụt và tác động đến sử dụng đất: Đánh giá mức độ ngập lụt theo chiều sâu và diện tích, phân loại theo cấp độ ngập.
- Kịch bản biến đổi khí hậu RCP4.5: Dự báo biến đổi nhiệt độ, lượng mưa và mực nước biển dâng theo các giai đoạn 2016-2035, 2046-2065 và 2080-2099.
- Sử dụng đất nông nghiệp: Phân loại các loại đất như đất trồng lúa, đất nuôi trồng thủy sản, đất rừng phòng hộ, đất làm muối, đất ở đô thị và nông thôn.
- GIS và bản đồ ngập lụt: Ứng dụng GIS để chồng xếp bản đồ ngập lụt với bản đồ sử dụng đất nhằm xác định diện tích đất có nguy cơ bị ảnh hưởng.
Phương pháp nghiên cứu
Nguồn dữ liệu bao gồm số liệu khí tượng thủy văn (lượng mưa, mực nước, lưu lượng dòng chảy), số liệu địa hình (DEM, mặt cắt ngang sông), bản đồ sử dụng đất và quy hoạch phát triển kinh tế xã hội giai đoạn 2000-2015. Cỡ mẫu dữ liệu được lấy từ các trạm khí tượng thủy văn và thủy văn trên lưu vực sông Cả và các sông nhánh. Phương pháp phân tích chính là mô hình hóa thủy lực bằng phần mềm MIKE FLOOD, kết hợp với GIS để phân tích không gian và đánh giá tác động ngập lụt đến sử dụng đất. Quá trình nghiên cứu được thực hiện theo timeline từ thu thập dữ liệu, hiệu chỉnh mô hình với các trận lũ lịch sử (1978, 1988), mô phỏng kịch bản BĐKH đến phân tích kết quả và đề xuất giải pháp.
Kết quả nghiên cứu và thảo luận
Những phát hiện chính
Gia tăng mực nước và diện tích ngập lụt: Mực nước tại các trạm hạ lưu như Bến Thủy, Chợ Tràng, Linh Cảm dự báo tăng từ 0,09 m (2016-2035) lên đến 0,38 m (2080-2099) trong trường hợp lũ 1%. Diện tích có nguy cơ ngập lụt tại các huyện ven biển tăng rõ rệt, ví dụ tại TP. Vinh, diện tích ngập có thể chiếm tới 42,85% tổng diện tích huyện vào cuối thế kỷ.
Tác động đến sử dụng đất nông nghiệp: Đất trồng lúa (LUC, LUK) tại các huyện ven biển có nguy cơ ngập lụt cao, với tỷ lệ diện tích bị ảnh hưởng tại TP. Vinh lên đến 48,31% vào năm 2080-2099. Đất nuôi trồng thủy sản nước lợ, mặn (TSL) có nguy cơ ngập gần như toàn bộ (95,97% tại TP. Vinh). Đất rừng phòng hộ và đất rừng sản xuất cũng chịu ảnh hưởng đáng kể, ví dụ tại Nghi Lộc đất rừng phòng hộ có nguy cơ ngập tới 43,37%.
Sự khác biệt giữa các kịch bản lũ: Trường hợp lũ 1% (100 năm lặp lại) cho thấy mức độ ngập lụt và tác động đến sử dụng đất cao hơn nhiều so với lũ 5% (20 năm lặp lại), phản ánh tính cực đoan và tần suất gia tăng của các hiện tượng thiên tai trong bối cảnh BĐKH.
Ảnh hưởng đến đất phi nông nghiệp và dân sinh: Các loại đất phi nông nghiệp như đất công nghiệp, đất ở đô thị và nông thôn cũng có tỷ lệ diện tích bị ngập tăng theo thời gian, gây ảnh hưởng đến phát triển kinh tế xã hội và đời sống người dân.
Thảo luận kết quả
Nguyên nhân gia tăng ngập lụt là do sự kết hợp của biến đổi khí hậu làm tăng nhiệt độ, lượng mưa và mực nước biển dâng, cùng với các hiện tượng bão, áp thấp nhiệt đới và triều cường. So sánh với các nghiên cứu trong khu vực và quốc tế, kết quả phù hợp với xu hướng gia tăng rủi ro ngập lụt do BĐKH. Việc sử dụng mô hình thủy lực MIKE FLOOD kết hợp GIS cho phép mô phỏng chi tiết và dự báo chính xác hơn về nguy cơ ngập lụt, hỗ trợ công tác quy hoạch và quản lý sử dụng đất. Dữ liệu có thể được trình bày qua các bản đồ ngập lụt theo cấp độ và biểu đồ tỷ lệ diện tích đất bị ảnh hưởng theo từng loại đất và huyện, giúp trực quan hóa tác động và hỗ trợ ra quyết định.
Đề xuất và khuyến nghị
Quy hoạch sử dụng đất hợp lý: Tích hợp yếu tố biến đổi khí hậu và nước biển dâng vào quy hoạch sử dụng đất, ưu tiên chuyển đổi các vùng đất có nguy cơ ngập cao sang các mục đích phù hợp hơn, giảm thiểu rủi ro cho sản xuất nông nghiệp.
Phát triển hệ thống cảnh báo sớm: Xây dựng và nâng cấp hệ thống cảnh báo ngập lụt, cung cấp thông tin kịp thời cho người dân và các cơ quan quản lý nhằm giảm thiểu thiệt hại.
Đa dạng hóa mùa vụ và giống cây trồng: Khuyến khích sử dụng các giống cây trồng ngắn ngày, chịu ngập và chịu mặn tốt, điều chỉnh mùa vụ phù hợp với điều kiện khí hậu biến đổi để tăng khả năng thích ứng.
Nâng cao năng lực cộng đồng và phối hợp liên ngành: Tăng cường đào tạo, nâng cao nhận thức cộng đồng về BĐKH và ngập lụt; phối hợp chặt chẽ giữa các ngành nông nghiệp, thủy lợi, môi trường và chính quyền địa phương trong công tác ứng phó.
Phát triển rừng phòng hộ và hệ sinh thái ven biển: Đẩy mạnh trồng rừng ngập mặn và rừng phòng hộ để giảm thiểu xói mòn bờ biển, chắn sóng và giảm thiểu tác động của ngập lụt.
Đối tượng nên tham khảo luận văn
Cơ quan quản lý nhà nước về tài nguyên và môi trường: Sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng chính sách, quy hoạch sử dụng đất và kế hoạch ứng phó với BĐKH.
Ngành nông nghiệp và thủy sản: Áp dụng các giải pháp thích ứng trong sản xuất, lựa chọn giống cây trồng và mùa vụ phù hợp với điều kiện biến đổi khí hậu.
Các nhà nghiên cứu và học giả: Tham khảo phương pháp mô hình hóa thủy lực kết hợp GIS trong nghiên cứu tác động ngập lụt và biến đổi sử dụng đất.
Cộng đồng dân cư và tổ chức phi chính phủ: Nâng cao nhận thức, tham gia các chương trình thích ứng và giảm thiểu rủi ro thiên tai.
Câu hỏi thường gặp
Ngập lụt do biến đổi khí hậu ảnh hưởng thế nào đến sản xuất nông nghiệp tại Nghệ An?
Ngập lụt làm giảm diện tích đất trồng lúa và nuôi trồng thủy sản, gây thiệt hại năng suất và thu nhập của nông dân. Ví dụ, đất nuôi trồng thủy sản nước lợ tại TP. Vinh có nguy cơ ngập tới gần 96% vào cuối thế kỷ.Mô hình MIKE FLOOD có ưu điểm gì trong nghiên cứu này?
MIKE FLOOD kết hợp mô hình thủy lực một chiều và hai chiều, cho phép mô phỏng chi tiết quá trình ngập lụt và tương tác sông-biển, giúp dự báo chính xác và xây dựng bản đồ ngập lụt phục vụ quản lý rủi ro.Kịch bản RCP4.5 được sử dụng trong nghiên cứu có ý nghĩa gì?
RCP4.5 là kịch bản trung bình của BĐKH, dự báo mức tăng nhiệt độ và lượng mưa vừa phải, giúp đánh giá tác động ngập lụt trong điều kiện biến đổi khí hậu có kiểm soát.Các giải pháp ứng phó ngập lụt nào được đề xuất?
Bao gồm quy hoạch sử dụng đất hợp lý, phát triển hệ thống cảnh báo sớm, đa dạng hóa mùa vụ và giống cây trồng, nâng cao năng lực cộng đồng và phát triển rừng phòng hộ ven biển.Tại sao cần kết hợp GIS trong nghiên cứu này?
GIS giúp phân tích không gian, chồng xếp bản đồ ngập lụt với bản đồ sử dụng đất, từ đó xác định chính xác diện tích và loại đất bị ảnh hưởng, hỗ trợ ra quyết định quản lý hiệu quả.
Kết luận
- Luận văn đã hoàn thành mục tiêu đánh giá tác động ngập lụt đến sử dụng đất nông nghiệp tại 5 huyện ven biển Nghệ An theo kịch bản BĐKH RCP4.5 đến năm 2099.
- Mực nước và diện tích ngập lụt dự báo tăng rõ rệt, đặc biệt trong trường hợp lũ 1%, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến đất trồng lúa, nuôi trồng thủy sản và đất rừng.
- Các huyện ven biển như TP. Vinh, Diễn Châu, Quỳnh Lưu và Nghi Lộc là những khu vực chịu tác động nặng nề nhất.
- Đề xuất các giải pháp ứng phó bao gồm quy hoạch sử dụng đất, cảnh báo sớm, đa dạng hóa mùa vụ và nâng cao năng lực cộng đồng.
- Nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học quan trọng cho công tác quy hoạch, quản lý tài nguyên đất và phát triển nông nghiệp bền vững trong bối cảnh biến đổi khí hậu.
Hành động tiếp theo: Khuyến khích các cơ quan chức năng áp dụng kết quả nghiên cứu vào quy hoạch và chính sách phát triển; tiếp tục nghiên cứu mở rộng với các kịch bản BĐKH khác để so sánh và hoàn thiện giải pháp ứng phó.