CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan về hạn hán 1.2 Định nghĩa và phân loại hạn hán Hạn hán là một hiện tượng thường xuyên tái diễn của khí hậu. Hạn hán thường được kết hợp với thiếu mưa và được định nghĩa như là một sự kiện khí tượng mà xuất phát từ sự thiếu hụt lượng mưa trong một khoảng thời gian dài so với một số điều kiện trung bình dài hạn. Sự xuất hiện và tác động của hạn hán được dự kiến sẽ tăng trong tương lai như biến đổi khí hậu có thể làm thay đổi tần suất, cường độ và mức độ của hạn hán (IPCC, 2012:13) thêm vào áp lực tăng trưởng dân số và đô thị hóa. Đặc biệt ở vùng đất khô hạn hoặc bán khô hạn sẽ bị ảnh hưởng nhiều nhất như các nguồn nước có sẵn ở mức thấp trong điều kiện bình thường, nhu cầu thường là gần hoặc vượt quá khả năng thích ứng của tự nhiên và xã hội để đối phó với tình hình hạn hán (Dai, 2011 trong Van Loon 2013: 4).
Hạn hán là một sự sai khác theo thời gian, rất khác với sự khô hạn. Bởi khô hạn bị giới hạn trong những vùng lượng mưa thấp, nhiệt độ cao và là một đặc trưng lâu dài của khí hậu (Whitle, 2003). Hơn nữa, hạn là một trong các thảm họa tự nhiên như: xoáy, lũ lụt, động đất, sự phun trào núi lửa, và sóng thần, nhưng hầu hết các thảm họa tự nhiên này đều là các sự kiện có sự khởi đầu nhanh chóng, và có ảnh hưởng trực tiếp và có cấu trúc, thì hạn hán lại ngược lại. Hạn hán khác với các thảm họa khác theo các khía cạnh quan trọng sau: (Wilhite, 2003) - Không tồn tại một định nghĩa chung về hạn hán - Hạn hán có sự khởi đầu chậm, là hiện tượng từ từ, dẫn đến khó có thể xác định được sự bắt đầu và kết thúc một sự kiện hạn.
- Thời gian hạn dao động từ vài tháng đến vài năm, vùng trung tâm và vùng xung quanh bị ảnh hưởng bởi hạn hán có thể thay đổi theo thời gian. - Không có một chỉ thị hoặc một chỉ số hạn đơn lẻ nào có thể xác định chính xác sự bắt đầu và mức độ khắc nghiệt của sự kiện hạn cũng như các tác động tiềm năng của 3 nó, nhưng với sự kết nhiều chỉ số lại có hiệu quả hơn. - Phạm vi không gian của hạn hán thường lớn hơn nhiều so với các thảm họa khác, do đó các ảnh hưởng của hạn thường trải dài trên nhiều vùng địa lý lớn Các tác động của hạn nhìn chung không theo cấu trúc và khó định lượng. Các tác động tích lũy lại và mức độ ảnh hưởng của hạn sẽ mở rộng khi các sự kiện hạn tiếp tục kéo dài từ mùa này sang mùa khác hoặc sang năm khác Mặt khác, hạn hán ảnh hưởng đến nhiều lĩnh vực kinh tế và xã hội nên các định nghĩa về hạn sẽ được đưa ra theo nhiều cách tiếp cận khác nhau: như các ngưỡng sử dụng, theo mục đích sử dụng, khu vực, địa phương… Hơn nữa, hạn xảy ra với tần suất thay đổi gần như ở tất cả các vùng trên toàn cầu, các tác động của hạn đến nhiều lĩnh vực cũng khác nhau theo không gian và thời gian.
Như vậy để có được một định nghĩa chung nhất về hạn hán thì rất khó. Theo Wilhite (2003), tác giả cho rằng mặc dù các nhân tố khí hậu (nhiệt độ cao, gió mạnh, độ ẩm tương đối thấp) thường gắn liền với hạn hán ở nhiều vùng trên thế giới và có thể làm nghiêm trọng thêm mức độ hạn, song lượng mưa vẫn là nhân tố ảnh hưởng chính gây ra hạn hán và tác giả cũng đã đưa ra một định nghĩa về hạn: “hạn hán là kết quả của sự thiếu hụt lượng mưa tự nhiên trên một thời kỳ dài, thường là một mùa hoặc lâu hơn”. Chính vì vậy mà hạn hán thường được gắn liền với các khoảng thời điểm (mùa hạn chính, sự khởi đầu muộn của mùa mưa, sự xuất hiện mưa trong mối liên hệ với các giai đoạn sinh trưởng chính của cây trồng) và đặc tính của mưa (cường độ mưa, các đợt mưa). Với các thời điểm hạn xuất hiện hạn khác nhau sẽ dẫn đến các sự kiện hạn khác nhau về tác động, phạm vi ảnh hưởng cũng như các đặc tính khí hậu của hạn khác nhau.
Do đó, việc quản lý tác động hạn hán trong tương lai thông qua việc tăng khả năng thích ứng của các cộng đồng địa phương sẽ rất quan trọng. Mỗi quá trình hạn hán gắn liền với không gian và thời gian khác nhau. So với lũ lụt, hạn hán phát triển chậm và rất khó để phát hiện và có nhiều tác động trong bất cứ khu vực nào. Hạn hán thường được xác định theo hạn khí tượng nông nghiệp, thủy văn và kinh tế xã hội (Mishra và Singh, 2010) (Hình 1).
4 Sự biến đổi khí hậu tự nhiên Thiếu hụt lượng mưa Nhiệt độ trên cao, gió trên cao, độ Hạn khí tượng (tổng lượng, cường độ, thời gian) ẩm tương đối thấp, ánh sáng mặt trời lớn, độ che phủ mây thấp Giảm sự lọc, dòng chảy, sự thấm Gia tăng sự bốc thoát hơi nước sâu và gia nhập nước ngầm Hạn nông nghiệp Thiếu hụt nước dưới đất Căng thẳng kế hoạch về nước, giảm sinh khối và năng suất Hạn thủy văn Suy giảm dòng chảy tới hồ chứa, hồ, ao, đầm lầy và môi trường tự nhiên Tác động kinh tế Tác động xã hội Tác động môi trường Hình 1: Sơ đồ phân loại các quá trình hạn hán (Nguồn: Trung tâm giảm nhẹ hạn hán quốc gia, đại học Nebraska-Lincoln, U. Hạn hán có thể phân loại theo nhiều cách khác nhau, nhưng phổ biến nhất là phân thành bốn loại hạn cơ bản: hạn khí tượng, hạn nông nghiệp, hạn thủy văn, hạn kinh tế xã hội. Hạn khí tượng (Meteorological Drought): Thường là một biểu hiện về sự chênh lệch (thiếu hụt) lượng mưa (giáng thủy) trong suốt một khoảng thời gian nào đó Các ngưỡng đã được chọn, (như 50 % lượng mưa chuẩn của thời kì 6 tháng) sẽ biến đổi theo nhu cầu và ứng dụng của người sử dụng ở từng địa phương. Những trị số đo khí tượng là những chỉ số đầu tiên của hạn hán.
Hạn nông nghiệp (Agricultural Drought): Hạn nông nghiệp thường xảy ra ở nơi độ ẩm đất không đáp ứng đủ nhu cầu của một cây trồng cụ thể ở thời gian nhất định và cũng ảnh hưởng đến vật nuôi và các hoạt động nông nghiệp khác. Mối quan hệ giữa lượng mưa và lượng mưa thấm vào đất thường không được chỉ rõ. Sự thẩm thấu lượng mưa vào trong đất sẽ phụ thuộc vào các điều kiện ẩm trước đó, độ dốc của đất, loại đất, cường độ của sự kiện mưa. Các đặc tính của đất cũng biến đổi.
5 Ví dụ, một số loại đất có khả năng giữ nước tốt hơn, nên nó giữ cho các loại đất đó ít bị hạn hơn. Hạn thuỷ văn (Hydrological Drought): Hạn thủy văn liên quan đến sự thiếu hụt nguồn nước mặt và các nguồn nước mặt phụ. Nó được lượng hóa bằng dòng chảy, tuyết, mực nước hồ, hồ chứa và nước ngầm. Thường có sự trễ thời gian giữa sự thiếu hụt mưa, tuyết, hoặc ít nước trong dòng chảy, hồ, hồ chứa, làm cho các giá trị đo đạc của thủy văn không phải là chỉ số hạn sớm nhất.
Cũng giống như hạn nông nghiệp, hạn thủy văn không chỉ ra được mối quan hệ rõ ràng giữa lượng mưa và trạng thái cung cấp nước bề mặt trong các hồ, bể chứa, tầng ngập nước, dòng suối. Bởi vì các thành phần của hệ thống thủy văn rất hữu ích cho những mục tiêu cạnh tranh và phức tạp, như sự tưới tiêu, tái tạo lại, ngành du lịch, kiểm soát lũ lụt, vận chuyển, sản xuất năng lượng thủy nhiệt điện, cung cấp nước trong nhà, bảo vệ các loài vật nguy hiểm và việc quản lý và bảo tồn môi trường và xã hội. Hạn kinh tế-xã hội khác hoàn toàn với các loại hạn khác. Bởi nó phản ánh ánh mối quan hệ giữa sự cung cấp và nhu cầu hàng hóa kinh tế (ví dụ như cung cấp nước, thủy điện), nó phụ thuộc vào lượng mưa.
Sự cung cấp đó biến đổi hàng năm như là một hàm của lượng mưa và nước. Nhu cầu nước cũng dao động và thường có xu thế dương do sự tăng dân số, sự phát triển của đất nước và các nhân tố khác nữa.2 Các đặc trưng và nguyên nhân gây ra hạn hán Theo (Whitle, 2003, M. Singh, 2006) khi so sánh các đợt hạn hán với nhau, tác giả thấy rằng mỗi đợt hạn hán thường khác nhau bởi được bởi ba đặc trưng sau đây: cường độ, thời gian, sự trải rộng theo không gian của hạn hán. - Cường độ hạn hán được định nghĩa là mức độ thiếu hụt lượng mưa hay mức độ ảnh hưởng hạn hán kết hợp với sự thiếu hụt đó.
Nó thường được xác định bởi sự trệch khỏi mức độ trung bình của các chỉ số khí hậu và liên quan mật thiết với thời gian xác định ảnh hưởng của hạn. - Thời gian hạn hán chỉ khoảng thời gian một đợt hạn hán kéo dài, thông thường nó kéo dài ít nhất là hai đến ba tháng để chắc chắn là hạn hán, sau đó có thể kéo dài hàng tháng hàng năm. 6 - Hạn hán còn có sự khác nhau theo không gian. Hạn có thể xảy ra trên nhiều vùng với diện tích hàng trăm km2 nhưng với mức độ gần như không nghiêm trọng và thời gian tương đối ngắn.
Hạn lục địa có thể trải rộng trên nhiều vùng với diện tích hàng trăm, hàng nghìn km2, đặc biệt là các trường hợp nghiêm trọng hạn có thể trải rộng hàng triệu km2, có khi chiếm gần nửa đại lục (WMO, 1975). Diện tích bị ảnh hưởng bởi hạn hán có thể tăng dần lên khi hạn nghiêm trọng xảy ra và các vùng hạn hán có cường độ hạn cực đại cũng sẽ thay đổi từ mùa này sang mùa khác. Theo Nguyễn Đức Ngữ (2002), hạn hán xảy ra do thời tiết bất thường gây nên lượng mưa thường xuyên ít ỏi hoặc nhất thời thiếu hụt lượng mưa. Thường hạn hán bắt nguồn từ các nguyên nhân sau Hạn hán do mưa quá ít, lượng mưa không đáng kể trong một thời gian dài, hầu như quanh năm, đây là tình trạng khá phổ biến trên các vùng khô hạn và bán khô hạn.
Hạn hán do lượng mưa trong một thời gian dài thấp hơn rõ rệt so với mức nhiều năm cùng kỳ. Tình trạng này có thể xảy ra cả ở nhiều vùng mưa. Mưa không ít lắm, nhưng trong một thời gian nhất định trước đó không mưa hoặc mưa chỉ đáp ứng nhu cầu tối thiểu của sản xuất và môi trường xung quanh.