phần mở đầu, kết luận và kiến nghị, tài liệu tham khảo, được bố cục thành 3 chương chính như sau: Chƣơng 1. Tổng quan v vấn đ nghi n cứu Trong chương này, luận văn sẽ khái quát sơ lược về điều kiện tự nhiên, khái niệm và nguyên nhân hạn hán, tổng quan về những công trình nghiên cứu đánh giá, giám sát hạn hán sử dụng lượng mưa vệ tinh ở trên thế giới và Việt Nam. Từ các kết quả tổng quan sẽ xác định nội dung và mục đích nghiên cứu của luận văn. Số li u và phƣơng ph p nghiên cứu Trong chương này, luận văn sẽ trình bày về cơ sở số liệu quan trắc khí tượng, đo mưa từ trạm thủy văn, đo mưa nhân dân, báo cáo liên quan đến hạn hán ở Thanh Hóa, sản phẩm lượng mưa được ước lượng từ vệ tinh, số liệu liên quan đến thảm thực vật, một số phương pháp tính toán hạn khí tượng được luận văn sử dụng và một số các phương pháp thống kê được ứng dụng trong nghiên cứu khí tượng, khí hậu.
Đ nh gi khả năng h n khí tƣợng dựa tr n lƣợng mƣa Trong chương này, luận văn sẽ trình bày 3 nội dung chính: 1) So sánh một số các chỉ số hạn khí tượng; 2) Đánh giá sai số của lượng mưa được ước lượng từ vệ tinh; 3) Đánh giá khả năng hạn khí tượng dựa trên chỉ số SPI. 2 Luan van CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Khái ni m v h n hán và nguyên nhân gây ra h n h n 1.1 Khái niệm về hạn hán Hạn là một hiện tượng khí hậu mang tính quy luật nhưng nhiều khi được hiểu lầm là sự kiện hiếm thấy và ngẫu nhiên. Hạn xuất hiện hầu như ở tất cả các vùng khí hậu với các đặc trưng rất khác nhau. Hạn là một dị thường tạm thời, khác với sự khô cằn ở vùng ít mưa và là đặc tính thường xuyên của khí hậu.
Hiện nay chưa có một định nghĩa thống nhất về hạn và các chỉ tiêu xác định hạn bởi lẽ sự xuất hiện của hạn ở các nơi trên thế giới rất khác nhau về tính chất hạn và tác động của hạn. Lấy ví dụ, trong tài liệu chính thức của WMO đã có khoảng 60 định nghĩa khô hạn khác nhau trong mối quan hệ giữa điều kiện khí tượng thuỷ văn với sản xuất nông nghiệp. Từ những năm 1980 đã có hơn 150 khái niệm khác nhau về hạn, nhưng nói chung đều thống nhất chung với khái niệm là tình trạng thiếu hụt mưa trong một thời gian tương đối dài. Hạn có thể được xác định thông qua các chỉ số hạn hán.
Tuy nhiên, đa số các tác giả đều thống nhất một quan điểm: Khô hạn là tình trạng thiếu hụt mưa (đủ lớn) trong một thời gian tương đối dài cùng với sự tăng cao của nhiệt độ trong thời gian tương ứng. Khi đó, quá trình bốc hơi từ bề mặt đất được đẩy mạnh và tạo nên những điều kiện bất lợi cho sản xuất nông nghiệp và sự sinh trưởng của cây trồng [12, 13]. Thực tế hạn hán xảy ra rất phức tạp, khái niệm về hạn phụ thuộc vào đối tượng sử dụng. Dựa vào bản chất và tác động của hạn hán mà phân ra 4 loại hạn như sau: 1) Hạn khí tượng; 2) Hạn nông nghiệp; 3) Hạn thuỷ văn; và 4) Hạn kinh tế xã hội [11, 12, 13, 19].1 minh hoạ mối quan hệ giữa các loại hạn.
a) n khí tượng Hạn khí tượng được định nghĩa dựa trên mức độ khô hạn so với trung bình trong một khoảng thời gian xác định. Theo Nguyễn Đức Ngữ và Nguyễn Trọng Hiệu [8], hạn khí tượng là sự thiếu hụt nước trong cán cân mưa - bốc hơi và thường được xác định bởi một ngưỡng thiếu mưa trong một khoảng thời gian xác định trước (chẳng hạn như 75 phần trăm lượng mưa chuẩn) hay được xác định dựa trên mức độ khô hạn (so với "chuẩn" hoặc trung bình) và thời gian khô hạn. b) n n ng nghiệp Hạn nông nghiệp là các nhân tố của hạn khí tượng tác động đến hoạt động sản xuất nông nghiệp, gây hậu quả xấu ảnh hưởng đến mùa màng. Thiếu hụt nước 3 Luan van mưa dẫn tới mất cân bằng giữa lượng nước thực tế và nhu cầu nước của cây trồng.
Nguyên nhân chủ yếu do sự thiếu hụt lượng giáng thuỷ, sự khác nhau giữa bốc thoát hơi thực tế và tiềm năng, dẫn đến sự thiếu hụt nước trong đất, trong các lớp hồ, ao chứa nước. Sơ đồ m tả mối quan hệ giữa các lo i h n [19] c) n thuỷ văn Hạn thuỷ văn xảy ra cùng pha với hạn khí tượng và hạn nông nghiệp. Cũng là sự thiếu hụt giáng thuỷ trong một thời gian dài làm cạn kiệt nước trên các sông ngòi, dòng chảy, hồ chứa có tác động đến một số các lĩnh vực kinh tế liên quan. d) n kinh tế - xã h i Hạn kinh tế - xã hội được hiểu như là sự thiếu hụt về khả năng đáp ứng và cung cấp nước cho các hoạt động kinh tế - xã hội.
Hạn kinh tế - xã hội xuất hiện khi nhu cầu về lợi ích kinh tế vượt quá sự cung cấp nước do thời tiết gây ra sự thâm hụt nước trong tự nhiên. Nó khác với các loại hạn nêu trên vì nó xảy ra phụ thuộc vào quá trình cung cấp nước theo không gian và thời gian. e) ối quan hệ giữa các lo i h n Khi có hạn khí tượng, nông nghiệp là nhân tố chịu ảnh hưởng đầu tiên bởi nó phụ thuộc lớn đến nguồn nước do sự điều hoà của yếu tố giáng thuỷ đưa tới. Lượng nước trong đất giảm nhanh, lượng nước trong các sông hồ bị thiếu hụt.2 Nguyên nhân gây ra hạn khí tượng Có nhiều nguyên nhân gây ra hạn hán nhưng nguyên nhân đầu tiên là do thường xuyên ít mưa hoặc do nhất thời thiếu hụt.
Hạn hán thường bắt nguồn từ những trạng thái về mưa sau [12, 13]: 4 Luan van - Mưa rất ít, lượng mưa không đáng kể trong một thời gian dài. Đây là tình trạng phổ biến trên các vùng khô hạn và bán khô hạn. - Lượng mưa trong một thời gian dài thấp hơn rõ rệt so với trung bình nhiều năm. Tình trạng này có thể xảy ra trên hầu hết các vùng kể cả vùng nhiều mưa.
- Mưa không ít lắm, nhưng trong một thời gian dài nhất định trước đó không mưa hoặc lượng mưa chỉ đáp ứng yêu cầu tối thiểu của sản xuất và môi trường xung quanh. Ngoài các nguyên nhân trên, hạn khí tượng còn do bốc hơi tăng mạnh (khi lượng mây giảm, bức xạ mặt trời tăng, do đó nhiệt độ tăng). Độ ẩm không khí giảm hay tốc độ gió tăng lên cũng làm tăng lượng bốc hơi và do đó cũng góp phần gây hạn. El Nino là một trong những hiện tượng có tác động mạnh mẽ đến biến động khí hậu toàn cầu và là một trong những nguyên nhân hết sức quan trọng gây nên hạn hán, đặc biệt là hạn hán ở khu vực lân cận xích đạo Thái Bình Dương.
Trong những năm có El Nino, lượng mưa giảm, nhiệt độ và bức xạ tăng làm bốc hơi tăng mạnh nên dễ bị hạn, nhất là vào vụ đông xuân. Đối với Việt Nam, đây là thời kỳ ít mưa nên rất dễ gây ra hạn. Hiện tượng ENSO nhìn chung tác động đến các vùng khí hậu ở nước ta, điển hình là nửa phần phía Nam, là nơi chịu ảnh hưởng mạnh của El Nino nên dễ bị hạn trong những năm El Nino hoạt động, nhất là các năm El Nino hoạt động mạnh [4]. Biến đối khí hậu: Theo Kịch bản biến đổi khí hậu năm 2016 [1], nhiệt độ có xu thế tăng ở hầu hết các trạm quan trắc, tăng nhanh trong những thập kỷ gần đây.
Trung bình cả nước, nhiệt độ trung bình năm thời kỳ 1958-2014 tăng khoảng 0,62oC. Theo số liệu quan trắc thời kỳ 1961-2014, nhiệt độ ngày cao nhất (Tx) và thấp nhất có xu thế tăng rõ rệt, với mức tăng cao nhất lên tới 1 oC/10 năm. Số ngày nóng (Tx ≥35oC) có xu thế tăng ở hầu hết các khu vực của cả nước. Trong thời kỳ 1958-2014, lượng mưa năm tính trung bình cả nước có xu thế tăng nhẹ.
Trong đó, tăng nhiều nhất vào các tháng mùa đông và mùa xuân; giảm vào các tháng mùa thu. Nhìn chung, lượng mưa năm ở các khu vực phía Bắc có xu thế giảm (từ 5,8% ÷ 12,5%/57 năm); các khu vực phía Nam có xu thế tăng (từ 6,9% ÷ 19,8%/57 năm).2 Khái quát v đi u ki n tự nhiên tỉnh Thanh Hóa a) Vị trí địa lý Tỉnh Thanh Hóa nằm ở vĩ tuyến 19°18' đến 20°40' N, kinh tuyến 104°22' đến 106°05'E. Phía bắc giáp ba tỉnh: Sơn La, Hòa Bình và Ninh Bình; phía nam và tây nam giáp tỉnh Nghệ An; phía tây giáp nước Lào với đường biên giới 192 km; phía 5 Luan van đông Thanh Hóa mở ra phần giữa của vịnh Bắc Bộ thuộc biển Đông với bờ biển dài hơn 102 km. Thanh Hóa có diện tích tự nhiên là 11.106 km² và thềm lục địa là 18.
b) ịa hình địa m o Địa hình Thanh Hóa nghiêng từ tây bắc xuống đông nam. Ở phía tây bắc, những đồi n i cao trên 1.500 m thoải dần, kéo dài và mở rộng về phía đông nam. Miền đồi n i chiếm 2/3 diện tích Thanh Hóa, nó được chia làm 3 bộ phận khác nhau bao gồm 12 huyện: Hà Trung, Như Xuân, Như Thanh, Thường Xuân, Lang Chánh, Bá Thước, Quan Hóa, Quan Sơn, Mường Lát, Cẩm Thủy, Thạch Thành và Ngọc Lặc. Vùng đồi n i phía tây có khí hậu mát, lượng mưa lớn nên có nguồn lâm sản dồi dào, lại có tiềm năng thủy điện lớn, trong đó sông Chu và các phụ lưu có nhiều điều kiện thuận lợi để xây dựng các nhà máy thủy điện.
Miền đồi n i phía Nam đồi n i thấp, đất màu mỡ thuận lợi trong việc phát triển cây công nghiệp, lâm nghiệp, cây đặc sản. Vùng đồng bằng của Thanh Hóa lớn nhất của miền Trung và thứ ba của cả nước. Đồng bằng Thanh Hóa có đầy đủ tính chất của một đồng bằng châu thổ, do phù sa các hệ thống sông Mã, sông Yên, sông Hoạt bồi đắp. Điểm đồng bằng thấp nhất so với mực nước biển là 1 m.
Vùng ven biển: Các huyện từ Nga Sơn, Hậu Lộc, Hoằng Hóa, Sầm Sơn, Quảng Xương đến Tĩnh Gia, chạy dọc theo bờ biển gồm vùng sình lầy ở Nga Sơn và các cửa sông Hoạt, sông Mã, sông Yên và sông Bạng [49]. c) hí hậu Thanh Hoá nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa. Khí hậu có 2 mùa rõ rệt, mùa nóng trùng với mùa mưa và mùa lạnh trùng với mùa khô.