Nghiên Cứu Hạn Hán Ở Khu Vực Nam Trung Bộ Trong Điều Kiện Biến Đổi Khí Hậu

Luận án tiến sĩ nghiên cứu hus nghiên cứu hạn hán ở khu vực nam trung bộ trong điều kiện biến đổi khí hậu kết quả dự tính và, phân tích chuyên sâu, xây dựng mô hình lý thuyết, đề

• Tác giả: Trương Đức Trí
• Người hướng dẫn: PGS. Trần Quang Đức
• Trường học: Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên, Đại Học Quốc Gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Khoa học môi trường
• Đề tài: Nghiên Cứu Hạn Hán Ở Khu Vực Nam Trung Bộ Trong Điều Kiện Biến Đổi Khí Hậu, Kết Quả Dự Tính Và Giải Pháp Ứng Phó
• Loại tài liệu: Luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Phạm vi nghiên cứu
• 1.2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
• 1.3. Những đóng góp mới của luận án
• 1.4. Cấu trúc của luận án
• 1.5. Khái niệm chung
• 1.5.1. Định nghĩa hạn hán
• 1.5.2. Phân loại hạn hán
• 1.6. Tình hình hạn hán và các nghiên cứu về hạn hán trên thế giới
• 1.6.1. Tình hình hạn hán trên thế giới
• 1.6.2. Các nghiên cứu về hạn hán trên thế giới
• 1.7. Tình hình hạn hán và các nghiên cứu về hạn hán ở Việt Nam
• 1.7.1. Tình hình hạn hán ở Việt Nam
• 1.7.2. Các nghiên cứu về hạn hán ở Việt Nam
• 1.8. Tổng quan khu vực nghiên cứu
• 1.8.1. Điều kiện tự nhiên
• 1.8.2. Đặc điểm kinh tế - xã hội
• 2. CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Đối tượng nghiên cứu
• 2.2. Phương pháp
• 2.2.1. Phương pháp đánh giá sai số số liệu quan trắc
• 2.2.2. Phương pháp xác định xu thế nhiệt độ, lượng mưa, hạn hán
• 2.2.3. Phương pháp hiệu chỉnh kết quả mô hình
• 2.2.3.1. Đánh giá sai số
• 2.2.3.2. Hiệu chỉnh kết quả mô hình
• 2.2.4. Phương pháp dự tính nhiệt độ và lượng mưa
• 2.2.4.1. Mô hình khí hậu toàn cầu
• 2.2.4.2. Mô hình khí hậu khu vực
• 2.2.4.3. Kịch bản nồng độ khí nhà kính
• 2.2.5. Phương pháp đánh giá hạn hán
• 2.2.5.1. Chỉ số SPI
• 2.2.5.2. Chỉ số Ped
• 2.2.5.3. Chỉ số Palmer
• 2.2.6. Số liệu sử dụng
• 2.2.6.1. Số liệu quan trắc
• 2.2.6.2. Số liệu mô hình
• 2.2.6.3. Số liệu khác
• 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
• 3.1. Đánh giá hạn hán trong quá khứ
• 3.1.1. Lựa chọn chỉ số hạn
• 3.1.2. Số tháng hạn theo mùa và năm
• 3.1.3. Số đợt hạn và thời gian kéo dài
• 3.1.4. Mức độ khắc nghiệt của hạn hán
• 3.2. Dự tính biến đổi hạn hán theo kịch bản nồng độ khí nhà kính
• 3.2.1. Đánh giá khả năng mô phỏng hạn hán
• 3.2.2. Dự tính sự biến đổi của nhiệt độ và lượng mưa
• 3.2.2.1. Dự tính biến đổi của nhiệt độ
• 3.2.2.2. Dự tính biến đổi của lượng mưa
• 3.2.2.3. Dự tính biến đổi của hạn hán
• 3.2.2.3.1. Số tháng hạn theo mùa và năm
• 3.2.2.3.2. Số đợt hạn và thời gian kéo dài
• 3.2.2.3.3. Mức độ khắc nghiệt của hạn hán
• 3.3. Giải pháp ứng phó với hạn hán
• 3.3.1. Giải pháp tổng thể
• 3.3.2. Giải pháp ứng phó gắn với quy hoạch sử dụng đất lúa đến năm 2020 và tầm nhìn đến năm 2030
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Nghiên Cứu Hạn Hán Ở Nam Trung Bộ

Hạn hán là một trong những hiện tượng thiên nhiên gây ra nhiều tác động tiêu cực đến đời sống và sản xuất nông nghiệp, đặc biệt là ở khu vực Nam Trung Bộ. Khu vực này thường xuyên phải đối mặt với tình trạng hạn hán nghiêm trọng do điều kiện khí hậu khắc nghiệt. Nghiên cứu này nhằm làm rõ các yếu tố ảnh hưởng đến hạn hán và dự đoán xu hướng trong tương lai dưới tác động của biến đổi khí hậu.

1.1. Định Nghĩa Và Phân Loại Hạn Hán

Hạn hán được định nghĩa là tình trạng thiếu hụt nước kéo dài, ảnh hưởng đến sản xuất nông nghiệp và sinh hoạt. Phân loại hạn hán có thể dựa trên nhiều tiêu chí như nguyên nhân, mức độ nghiêm trọng và thời gian xảy ra.

1.2. Tình Hình Hạn Hán Ở Việt Nam

Việt Nam là một trong những quốc gia chịu ảnh hưởng nặng nề của hạn hán, đặc biệt là ở khu vực Nam Trung Bộ. Các đợt hạn hán đã gây thiệt hại lớn cho sản xuất nông nghiệp và đời sống của người dân.

II. Vấn Đề Và Thách Thức Liên Quan Đến Hạn Hán

Hạn hán không chỉ ảnh hưởng đến sản xuất nông nghiệp mà còn tác động đến các lĩnh vực khác như kinh tế, xã hội và môi trường. Các thách thức này cần được nhận diện và giải quyết kịp thời để giảm thiểu thiệt hại.

2.1. Tác Động Của Hạn Hán Đến Nông Nghiệp

Hạn hán gây ra tình trạng thiếu nước tưới tiêu, làm giảm năng suất cây trồng và ảnh hưởng đến an ninh lương thực. Các nghiên cứu cho thấy rằng sản lượng lúa gạo ở Nam Trung Bộ giảm đáng kể trong các năm hạn hán.

2.2. Tác Động Đến Đời Sống Cộng Đồng

Hạn hán làm cho hàng triệu người dân thiếu nước sinh hoạt, dẫn đến tình trạng khan hiếm nước và gia tăng bệnh tật. Các cộng đồng nông thôn thường là những đối tượng chịu ảnh hưởng nặng nề nhất.

III. Phương Pháp Nghiên Cứu Hạn Hán Ở Nam Trung Bộ

Nghiên cứu này sử dụng nhiều phương pháp khác nhau để đánh giá tình hình hạn hán, bao gồm phân tích số liệu khí tượng, mô hình hóa khí hậu và khảo sát thực địa. Các phương pháp này giúp cung cấp cái nhìn tổng quan về tình hình hạn hán trong khu vực.

3.1. Phương Pháp Phân Tích Số Liệu Khí Tượng

Sử dụng số liệu từ các trạm khí tượng để đánh giá xu hướng nhiệt độ và lượng mưa. Phân tích này giúp xác định các yếu tố chính ảnh hưởng đến hạn hán.

3.2. Mô Hình Hóa Khí Hậu

Mô hình hóa khí hậu được sử dụng để dự đoán các kịch bản biến đổi khí hậu trong tương lai và tác động của chúng đến tình hình hạn hán. Các kịch bản này giúp đưa ra các giải pháp ứng phó hiệu quả.

IV. Kết Quả Nghiên Cứu Về Hạn Hán

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng tình hình hạn hán ở Nam Trung Bộ có xu hướng gia tăng trong bối cảnh biến đổi khí hậu. Các chỉ số hạn hán như SPI, PDSI cho thấy mức độ khắc nghiệt của hạn hán ngày càng tăng.

4.1. Đánh Giá Tình Hình Hạn Hán Trong Quá Khứ

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng các đợt hạn hán nghiêm trọng đã xảy ra trong các năm 1993, 1998 và 2005, gây thiệt hại lớn cho sản xuất nông nghiệp và đời sống người dân.

4.2. Dự Đoán Tình Hình Hạn Hán Trong Tương Lai

Dựa trên các kịch bản khí hậu, nghiên cứu dự đoán rằng tình hình hạn hán sẽ tiếp tục xấu đi, với số tháng hạn và mức độ khắc nghiệt gia tăng trong các thập kỷ tới.

V. Giải Pháp Ứng Phó Với Hạn Hán

Để giảm thiểu tác động của hạn hán, cần có các giải pháp ứng phó hiệu quả. Các giải pháp này bao gồm cải thiện quản lý nước, phát triển các giống cây trồng chịu hạn và nâng cao nhận thức cộng đồng.

5.1. Giải Pháp Quản Lý Nước

Quản lý nước hiệu quả là yếu tố quan trọng trong việc ứng phó với hạn hán. Cần có các biện pháp bảo tồn nước và sử dụng nước tiết kiệm trong nông nghiệp.

5.2. Phát Triển Giống Cây Chịu Hạn

Nghiên cứu và phát triển các giống cây trồng chịu hạn có thể giúp tăng cường khả năng chống chịu của nông nghiệp trước tình trạng hạn hán.

VI. Kết Luận Và Tương Lai Của Nghiên Cứu Hạn Hán

Nghiên cứu hạn hán ở Nam Trung Bộ là cần thiết để hiểu rõ hơn về tình hình và xu hướng biến đổi khí hậu. Các giải pháp ứng phó cần được triển khai đồng bộ để giảm thiểu tác động của hạn hán trong tương lai.

6.1. Tầm Quan Trọng Của Nghiên Cứu

Nghiên cứu này cung cấp cái nhìn tổng quan về tình hình hạn hán và các giải pháp ứng phó, góp phần vào việc xây dựng chính sách quản lý tài nguyên nước hiệu quả.

6.2. Hướng Nghiên Cứu Tương Lai

Cần tiếp tục nghiên cứu sâu hơn về các tác động của biến đổi khí hậu đến hạn hán và phát triển các công nghệ mới trong quản lý nước và nông nghiệp.

Nội dung chính

Tổng quan luận án

Luận án tiến sĩ "Nghiên cứu hạn hán ở khu vực Nam Trung Bộ trong điều kiện biến đổi khí hậu, kết quả dự tính và giải pháp ứng phó" do Trương Đức Trí thực hiện tại Khoa Môi trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội, bảo vệ năm 2016, thuộc chuyên ngành Khoa học Môi trường (mã số 62440301), dưới sự hướng dẫn của PGS. Trần Quang Đức và PGS. Lê Văn Thiện.

Tính cấp thiết và khoảng trống nghiên cứu

Tác giả xác định rằng Nam Trung Bộ là khu vực có lượng mưa ít nhất trong cả nước, với mùa khô kéo dài tới 9 tháng liên tục, và là nơi thường xảy ra hạn hán khắc nghiệt nhất trên phạm vi cả nước. Trong giai đoạn 50 năm (1961–2010), số năm bị hạn hán chiếm 73,5% tổng số năm quan trắc. Các đợt hạn điển hình gây thiệt hại nặng nề xảy ra vào các năm 1993, 1998, 2005 và 2015; riêng đợt hạn đông xuân năm 2014–2015 đã làm khoảng 6.100 ha đất lúa ở Ninh Thuận không có nước sản xuất, 571 ha đất canh tác tại Khánh Hòa phải dừng sản xuất và gần 3.000 ha cây trồng bị thiếu nước.

Tác giả chỉ ra rằng các công trình nghiên cứu về hạn hán trước đây ở Việt Nam nói chung và khu vực Nam Trung Bộ nói riêng thường chỉ xem xét từng khía cạnh riêng lẻ — mức độ thiếu hụt lượng mưa, thiếu hụt độ ẩm, hoặc thiếu hụt cán cân nước — mà chưa đánh giá một cách tổng thể về tính chất, mức độ và xu thế biến đổi của hạn hán trong mối quan hệ với biến đổi khí hậu. Ngoài ra, các giải pháp ứng phó trước đó chưa được lồng ghép với quy hoạch sử dụng đất và quy hoạch phát triển kinh tế — xã hội của địa phương.

Mục tiêu nghiên cứu

Luận án đề ra ba mục tiêu:

1. Làm rõ sự biến đổi của hạn hán ở khu vực Nam Trung Bộ trong bối cảnh biến đổi khí hậu những thập niên gần đây.
2. Chỉ ra sự biến đổi của hạn hán khu vực Nam Trung Bộ trong tương lai, trong mối quan hệ với biến đổi khí hậu toàn cầu.
3. Đề xuất các giải pháp ứng phó với sự biến đổi của hạn hán cho khu vực Nam Trung Bộ.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu là hạn khí tượng, tập trung vào mức độ khắc nghiệt của hạn hán trong bối cảnh biến đổi khí hậu, và các giải pháp ứng phó trong sản xuất nông nghiệp, trọng tâm là trồng lúa.

• Phạm vi không gian: Bốn tỉnh Nam Trung Bộ — Phú Yên, Khánh Hòa, Ninh Thuận và Bình Thuận — diện tích tự nhiên khoảng 21.500 km², giới hạn từ 10°33' đến 13°40' vĩ độ Bắc và 107°23' đến 109°30' kinh độ Đông.
• Phạm vi thời gian: Thời kỳ quá khứ 1961–2010; dự tính cho giai đoạn đầu thế kỷ 21 (2016–2035), giữa thế kỷ 21 (2046–2065) và cuối thế kỷ 21 (2080–2099).

---

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Các hướng nghiên cứu quốc tế mà tác giả điểm lại

Về phân tích hạn hán trong quá khứ: Loukas A. và cộng sự (2004) sử dụng số liệu mưa tháng của 28 trạm thời tiết Hy Lạp giai đoạn 1960–2000 để so sánh các chỉ số hạn trên các thang thời gian khác nhau. Bordi và cộng sự (2004) phân tích sự biến đổi của các đợt khô hạn và ẩm ướt ở phía đông Trung Quốc trên cơ sở chuỗi số liệu quan trắc lượng mưa tháng thời kỳ 1951–2000. Xukai Zou và cộng sự (2005) phân tích biến đổi hạn trên toàn lãnh thổ Trung Quốc theo số liệu nhiệt độ và lượng mưa tháng thời kỳ 1951–2003. Qiang Zhang và cộng sự (2009) phân tích xu thế biến đổi những tháng khô hạn trên lưu vực sông Pearl thông qua phương pháp Mann-Kendall. Koleva E. (2008) so sánh tần suất và cường độ hạn tại hai vùng đồng bằng Bulgaria qua các chỉ số PAI, Martone và Ped. Potop V. (2008) kết hợp các chỉ số SPI, CHT, Si, P để xác định hạn hán ở Moldova, kết luận SPI là chỉ số tốt nhất trong việc xác định hạn nhẹ và hạn vừa cho tất cả các mùa.

Về dự tính hạn hán tương lai: Rind và cộng sự (1990) và Wetherald, Manabe (1999) sử dụng số liệu mô phỏng từ mô hình khí hậu toàn cầu, chỉ ra rằng các lục địa thuộc Bắc Bán cầu sẽ trở nên khô hạn hơn trong thế kỷ 21. Burke và cộng sự (2006) sử dụng mô hình khí hậu toàn cầu của Trung tâm Hadley để dự tính tác động của biến đổi khí hậu đến hạn hán thông qua chỉ số PDSI, dự tính tỷ lệ diện tích bề mặt trái đất xảy ra hạn nghiêm trọng sẽ tăng từ 1% lên 30% vào cuối thế kỷ 21. Kenneth Strzepek và cộng sự (2010) sử dụng tổ hợp 22 mô hình khí hậu khu vực để dự tính hạn hán thông qua các chỉ số SPI, PDSI trong các giai đoạn 2006–2035, 2036–2065, 2066–2095. Benjamin I. Cook và cộng sự (2013) sử dụng số liệu mô phỏng từ mô hình CMIP5 để dự tính xu thế hạn thông qua chỉ số PDSI, cho thấy đến cuối thế kỷ 21 diện tích khô hạn nghiêm trọng tăng từ 23 đến 43%.

Các nghiên cứu trong nước mà tác giả điểm lại

Nguyễn Đức Ngữ và cộng sự (2004) về đặc điểm hạn và phân vùng hạn ở Việt Nam. Mai Trọng Thông (2006) sử dụng chỉ số khô hạn K và chỉ số Sa.I để đánh giá mức độ hạn ở vùng Đông Bắc và Đồng bằng Bắc Bộ giai đoạn 1975–2004. Phan Văn Tân và cộng sự (2010) sử dụng phương pháp thống kê để đánh giá biến đổi hạn hán cho 7 vùng khí hậu Việt Nam. Nguyễn Văn Thắng và cộng sự (2010) dự tính hạn hán tăng lên trong suốt thế kỷ 21, tốc độ tăng tương đối cao ở Nam Trung Bộ và Tây Nguyên. Vũ Thanh Hằng và cộng sự (2013) so sánh bốn chỉ số hạn (SPI, CZI, EDI và PN), kết luận SPI và CZI có sự phù hợp tương đối lớn ở tất cả các vùng khí hậu của Việt Nam. Vũ Thanh Hằng và cộng sự (2011) sử dụng kết quả mô hình khí hậu khu vực RegCM3 và các chỉ số hạn J, Ped để dự tính hạn hán ở Miền Trung thời kỳ 2011–2050. Trương Đức Trí và cộng sự (2013) sử dụng các chỉ số J, K, SPI và Ped để đánh giá xu thế hạn hán khu vực Nam Trung Bộ thời kỳ 1961–2012. Trương Đức Trí và cộng sự (2014) sử dụng số liệu mô phỏng từ mô hình PRECIS với độ phân giải ngang 25 × 25 km để dự tính hạn hán ở Nam Trung Bộ. Nguyễn Văn Thắng, Trương Đức Trí và cộng sự (2014) xác định chỉ tiêu hạn cho vùng Nam Trung Bộ, kết luận chỉ số SPI, chỉ số ẩm (A) và chỉ số tỷ chuẩn lượng mưa (TC) mô tả khá tốt điều kiện khô/hạn.

Khoảng trống luận án lựa chọn giải quyết

Không có công trình nào trước đó đánh giá đồng thời và tổng thể ba khía cạnh: (1) mức độ khắc nghiệt của hạn hán trong quá khứ trên cơ sở chỉ số tích hợp cân bằng nước, (2) dự tính hạn hán trong tương lai theo các kịch bản nồng độ khí nhà kính (RCP), và (3) đề xuất giải pháp ứng phó gắn với quy hoạch sử dụng đất và quy hoạch phát triển kinh tế — xã hội địa phương. Luận án lựa chọn chỉ số Palmer (PDSI) để lấp khoảng trống về định lượng tổng thể cân bằng nước, kết hợp với tổ hợp nhiều mô hình khí hậu toàn cầu và khu vực.

---

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết và khái niệm

Tác giả áp dụng khung phân loại hạn hán của Tổ chức Khí tượng Thế giới (WMO, 1975) theo Nguyễn Đức Ngữ (2002), phân thành bốn loại: hạn khí tượng, hạn nông nghiệp, hạn thủy văn và hạn kinh tế — xã hội. Mối quan hệ nhân quả giữa bốn loại hạn (sơ đồ ISDR, 2009) là nền tảng lý thuyết để lựa chọn đối tượng nghiên cứu — hạn khí tượng — làm tiền đề cho các loại hạn còn lại.

Các chỉ số hạn được xem xét và lựa chọn

Bốn chỉ số hạn được đánh giá so sánh:

Chỉ số	Yếu tố đầu vào chính	Phân cấp hạn
SPI (Chỉ số chuẩn hóa lượng mưa)	Lượng mưa	Theo ngưỡng SPI
Ped (Chỉ số Ped)	Mưa, nhiệt độ	Theo ngưỡng Ped
PDSI (Chỉ số hạn tích lũy Palmer)	Mưa, nhiệt độ, độ ẩm đất (AWC)	Theo ngưỡng PDSI
Chỉ số Z (dị thường độ ẩm)	Mưa, nhiệt độ, đặc tính đất	Theo ngưỡng Z

Sau khi so sánh, chỉ số Palmer (PDSI) được lựa chọn để đánh giá định lượng mức độ hạn hán vì tích hợp đồng thời lượng mưa, nhiệt độ, bốc thoát hơi tiềm năng (PET), bốc thoát hơi thực tế (ET), sức giữ ẩm cực đại của đất (AWC), lượng nước nạp lại cho đất (R), lượng nước mất đi từ đất (L) và lượng nước chảy tràn (RO), cho phép phát hiện thời gian bắt đầu, kết thúc, thời gian kéo dài và cường độ đợt hạn.

Phương pháp định lượng

• Đánh giá sai số số liệu quan trắc: so sánh chuẩn sai với mức độ lệch tiêu chuẩn 3σ; nếu không vượt 3σ thì dữ liệu nằm trong giới hạn cho phép.
• Xác định xu thế: phương trình hồi quy tuyến tính một biến y = ax + b; hệ số a dương biểu thị xu thế tăng, hệ số a âm biểu thị xu thế giảm.
• Đánh giá sai số mô hình: ba chỉ số thống kê: sai số trung bình (ME), sai số tuyệt đối trung bình (MAE), sai số căn bình phương trung bình (RMSE).
• Hiệu chỉnh nhiệt độ: dựa vào giá trị trung bình và phương sai theo công thức chuẩn hóa bằng trung bình và độ lệch chuẩn trong khối 5 ngày.
• Hiệu chỉnh lượng mưa: phương pháp Quantile-quantile, sử dụng 15 năm đầu để xây dựng hàm ánh xạ, 5 năm sau để kiểm tra.
• Dự tính nhiệt độ và lượng mưa: chi tiết hóa động lực (dynamical downscaling) kết hợp mô hình khí hậu toàn cầu (GCM) với mô hình khí hậu khu vực (RCM).

Mô hình sử dụng

Mô hình khí hậu toàn cầu: ACCESS1-0 (Úc), CNRM-CM5 (Pháp), GFDL-CM3 (Mỹ), MPI-ESM-LR (Đức), NorESM (Na Uy).

Mô hình khí hậu khu vực: PRECIS (Vương quốc Anh), CCAM (Úc — độ phân giải cao), clWRF (Mỹ).

Kịch bản nồng độ khí nhà kính: RCP4.5 (phát thải trung bình) và RCP8.5 (phát thải cao) theo Báo cáo lần thứ 5 của IPCC (AR5).

Nguồn dữ liệu

• Số liệu quan trắc khí tượng tại các trạm trong khu vực Nam Trung Bộ (Phú Yên, Khánh Hòa, Ninh Thuận, Bình Thuận), thời kỳ 1961–2010.
• Số liệu mô phỏng từ các mô hình khí hậu toàn cầu và khu vực, thời kỳ cơ sở 1986–2005 và giai đoạn dự tính đến năm 2099.
• Số liệu sức giữ ẩm cực đại của đất (AWC) từ bản đồ thổ nhưỡng khu vực.
• Số liệu thống kê diện tích trồng lúa từ Tổng cục Thống kê (2015).

---

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1 — Tổng quan tài liệu và khu vực nghiên cứu

Chương này gồm bốn phần: định nghĩa và phân loại hạn hán; tình hình và các nghiên cứu về hạn hán trên thế giới; tình hình và các nghiên cứu về hạn hán ở Việt Nam; tổng quan khu vực nghiên cứu.

Về tình hình hạn hán trên thế giới, tác giả dẫn số liệu: từ năm 1900 đến 2010, hạn hán toàn cầu làm hơn 11 triệu người thiệt mạng và hơn 2 tỷ người bị ảnh hưởng; tại Mỹ thiệt hại bình quân 6–8 tỷ USD/năm, riêng năm 1988 khoảng 40 tỷ USD; hạn năm 1984–1985 ở Sudan làm chết khoảng 500.000 người; tại Trung Quốc, hạn năm 1994–1995 mỗi năm gây tổn thất 25 triệu tấn lương thực. Theo WMO (2012), đến năm 2025 số người sinh sống tại vùng khô hạn sẽ tăng từ 1 tỷ lên 2,4 tỷ người, chiếm 13–20% dân số toàn cầu.

Về tình hình hạn hán ở Việt Nam trong 50 năm (1961–2010), 36 năm bị hạn hán chiếm 73,5%, trong đó hạn vụ đông xuân 13 năm, vụ mùa 11 năm, vụ hè thu 12 năm. Các đợt hạn lớn ở Việt Nam được thống kê theo từng vùng khí hậu, với nhận định Nam Trung Bộ là khu vực có mức độ hạn khắc nghiệt nhất.

Về điều kiện tự nhiên — kinh tế xã hội khu vực nghiên cứu, tác giả trình bày địa hình, đặc điểm khí tượng thủy văn, tài nguyên nước và thổ nhưỡng của bốn tỉnh. Diện tích trồng lúa toàn khu vực trong giai đoạn 2005–2014 gần như không thay đổi ở Phú Yên, Khánh Hòa, nhưng có xu thế tăng ở Ninh Thuận và Bình Thuận theo Bảng 1.1 (số liệu Tổng cục Thống kê, 2015).

Chương 2 — Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu

Chương này trình bày đối tượng nghiên cứu (hạn khí tượng), năm nội dung nghiên cứu chính, và toàn bộ hệ phương pháp: đánh giá sai số số liệu quan trắc, xác định xu thế, hiệu chỉnh kết quả mô hình, dự tính nhiệt độ và lượng mưa, đánh giá hạn hán qua các chỉ số. Tác giả mô tả nguyên lý của từng mô hình khí hậu toàn cầu và khu vực, và lý do lựa chọn hai kịch bản RCP4.5 và RCP8.5.

Kết quả nghiên cứu — Phần 1: Đánh giá hạn hán trong quá khứ

Tác giả so sánh bốn chỉ số hạn cho ba đợt hạn điển hình: năm 1993, giai đoạn 1999–2001, và giai đoạn 2003–2005. Kết quả tính toán từ Bảng 3.2 (năm 1993), Bảng 3.3 (2003–2005) và Bảng 3.4 (1999–2001) cho phép lựa chọn chỉ số Palmer là chỉ số phù hợp nhất. Các kết quả phân tích gồm: tỷ lệ số tháng hạn theo mùa và năm (Bảng 3.5), số đợt hạn và thời gian kéo dài đợt hạn (Bảng 3.6), xu thế biến đổi của hạn nhẹ, hạn nặng và hạn rất nặng (Bảng 3.7), tổng số tháng hạn nặng và rất nặng theo mùa (Bảng 3.8).

Diễn biến chỉ số PDSI và chỉ số Z được phân tích theo từng tỉnh — Phú Yên, Khánh Hòa, Ninh Thuận, Bình Thuận — trong thời kỳ 1986–2005 (Hình 3.13 đến 3.24). Bảng 3.1 thống kê các đợt hạn và không hạn điển hình ở khu vực Nam Trung Bộ thời kỳ 1986–2005. Bảng 3.22 và 3.23 tổng hợp số đợt hạn và số tháng hạn theo các mức hạn trong thời kỳ cơ sở.

Kết quả nghiên cứu — Phần 2: Dự tính biến đổi hạn hán theo kịch bản nồng độ khí nhà kính

Tác giả trước tiên đánh giá khả năng mô phỏng của mô hình: Bảng 3.9 trình bày kết quả mô phỏng hạn hán từ số liệu chưa hiệu chỉnh và đã hiệu chỉnh so với thực tế; Hình 3.31 và 3.32 minh họa kết quả mô phỏng nhiệt độ, lượng mưa và hạn năm 1993, năm 2000.

Về dự tính nhiệt độ, Bảng 3.10 đến 3.15 trình bày mức thay đổi nhiệt độ trung bình tháng, mùa và năm (°C) theo cả hai kịch bản RCP4.5 và RCP8.5 cho ba giai đoạn đầu, giữa và cuối thế kỷ 21.

Về dự tính lượng mưa, Bảng 3.16 đến 3.21 trình bày mức thay đổi lượng mưa trung bình tháng, mùa và năm (%) theo hai kịch bản và ba giai đoạn tương ứng.

Về dự tính hạn hán tương lai: mức thay đổi số tháng hạn (%) theo mùa và năm được trình bày trong Bảng 3.24 đến 3.29; mức thay đổi số đợt hạn và thời gian kéo dài đợt hạn trong Bảng 3.30 và 3.31; mức thay đổi mức độ hạn trong Bảng 3.32 đến 3.37. Hình 3.41 và 3.42 thể hiện mức thay đổi số tháng hạn theo kịch bản RCP4.5 và RCP8.5; Hình 3.43 và 3.44 thể hiện thay đổi số đợt hạn và thời gian kéo dài đợt hạn.

Kết quả nghiên cứu — Phần 3: Giải pháp ứng phó với hạn hán

Tác giả đề xuất hai nhóm giải pháp: giải pháp tổng thể và giải pháp ứng phó gắn với quy hoạch sử dụng đất lúa đến năm 2020, tầm nhìn đến năm 2030. Hình 3.45 là bản đồ mức thay đổi số tháng hạn giai đoạn 2016–2035 và vùng quy hoạch trồng lúa đến 2020, làm căn cứ không gian cho giải pháp. Các mô hình thủy lâm trên vùng đất dốc lớn và đồi trọc, trên sườn đất dốc 5–20%, và trên vùng đồng bằng đồi cát, cồn cát ven biển được mô tả trong Hình 3.46, 3.47 và 3.48.

---

Kết quả và những đóng góp mới

Theo phần "Những đóng góp mới của luận án," tác giả xác định hai đóng góp chính:

1. Đóng góp về lý luận và phương pháp: Đánh giá được tính chất, mức độ và xu thế biến đổi của hạn hán khu vực Nam Trung Bộ trong bối cảnh biến đổi khí hậu những thập niên gần đây. Trong đó, chỉ số Palmer được lựa chọn và xác nhận là phù hợp để đánh giá định lượng mức độ hạn hán cho khu vực, tích hợp toàn bộ các thành phần cân bằng nước bao gồm cả khả năng giữ ẩm trong đất và quá trình tích lũy ẩm theo thời gian — khía cạnh mà các nghiên cứu trước chưa xét đến.

2. Đóng góp về thực tiễn: Nhận diện và dự tính được sự biến đổi của hiện tượng hạn hán trong tương lai theo các kịch bản nồng độ khí nhà kính (RCP4.5 và RCP8.5) ở khu vực Nam Trung Bộ, sử dụng tổ hợp các mô hình khí hậu toàn cầu và khu vực với phương pháp hiệu chỉnh số liệu mô hình.

Kiến nghị và giải pháp đề xuất

Luận án đề xuất giải pháp ứng phó gắn với quy hoạch sử dụng đất lúa đến năm 2020 và tầm nhìn đến năm 2030, bao gồm các mô hình thủy lâm tại các dạng địa hình khác nhau: vùng đất dốc lớn và đồi trọc, sườn đất dốc 5–20%, và vùng đồng bằng đồi cát, cồn cát ven biển. Kết quả dự tính hạn hán được kỳ vọng hỗ trợ các nhà quản lý và hoạch định chính sách trong giám sát, cảnh báo hạn và xây dựng kế hoạch ứng phó chủ động.

---

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Văn bản không trình bày riêng một phần về hạn chế. Dựa trên phạm vi nghiên cứu được xác định, một số giới hạn có thể nhận thấy từ nội dung:

• Phạm vi không gian giới hạn ở bốn tỉnh Nam Trung Bộ (Phú Yên, Khánh Hòa, Ninh Thuận, Bình Thuận), không bao gồm các tỉnh còn lại trong khu vực Trung Bộ hay Tây Nguyên.
• Đối tượng nghiên cứu tập trung vào hạn khí tượng; hạn thủy văn và hạn nông nghiệp không được phân tích độc lập.
• Giải pháp ứng phó được đề xuất chủ yếu tập trung vào sản xuất lúa, trong khi khu vực còn có nhiều cây trồng chủ lực khác (mía, thanh long, cao su, cây trôm).
• Kịch bản dự tính sử dụng RCP4.5 và RCP8.5; các kịch bản RCP2.6 và RCP6.0 không được xem xét.

---

Giá trị tham khảo

Luận án có giá trị tham khảo cho các đối tượng sau:

• Nghiên cứu sinh và giảng viên trong các chuyên ngành Khoa học Môi trường, Khí hậu học, Khí tượng — Thủy văn và Địa lý môi trường, đặc biệt về phương pháp lựa chọn chỉ số hạn, kỹ thuật hiệu chỉnh Quantile-quantile cho số liệu mô hình, và cách đánh giá sai số mô hình (ME, MAE, RMSE).
• Nhà nghiên cứu biến đổi khí hậu quan tâm đến chi tiết hóa động lực (PRECIS, CCAM, clWRF) và cách sử dụng kịch bản RCP trong dự tính các cực đoan khí hậu.
• Cán bộ quản lý, hoạch định chính sách thuộc Bộ Tài nguyên và Môi trường, Cục Khí tượng Thủy văn và Biến đổi khí hậu, và các Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn tại Phú Yên, Khánh Hòa, Ninh Thuận, Bình Thuận — đặc biệt các phần về dự tính số tháng hạn và số đợt hạn theo mùa cho ba giai đoạn thế kỷ 21, và bản đồ quy hoạch sử dụng đất lúa gắn với dự tính hạn (Hình 3.45).
• Cán bộ nghiên cứu về nông nghiệp trong bối cảnh biến đổi khí hậu, đặc biệt phần giải pháp thủy lâm kết hợp ở các dạng địa hình khác nhau.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao tác giả chọn chỉ số Palmer (PDSI) thay vì chỉ số SPI vốn phổ biến hơn trong các nghiên cứu về hạn hán?

Chỉ số SPI chỉ sử dụng yếu tố lượng mưa, trong khi chỉ số Palmer tích hợp đồng thời lượng mưa, nhiệt độ, bốc thoát hơi tiềm năng, sức giữ ẩm cực đại của đất và quá trình tích lũy ẩm theo thời gian. Nguyễn Văn Thắng, Trương Đức Trí và cộng sự (2014) đã chỉ ra rằng khi dùng chỉ số SPI (chỉ có sự tham gia của yếu tố mưa), hạn có xu thế giảm nhẹ, nhưng khi dùng chỉ số Ped (có mưa và nhiệt) thì xu thế hạn và mức độ hạn lại tăng lên ở hầu hết các tỉnh. Chỉ số Palmer được xác nhận là phù hợp hơn cho khu vực Nam Trung Bộ do khả năng phát hiện thời gian bắt đầu, kết thúc và cường độ của từng đợt hạn.

2. Khu vực nào trong Nam Trung Bộ bị hạn hán khắc nghiệt nhất và vào thời điểm nào trong năm?

Hai tỉnh cực Nam Trung Bộ là Ninh Thuận và Bình Thuận có mức độ hạn nghiêm trọng nhất. Hạn xảy ra ở cực Nam Trung Bộ trong suốt thời gian từ tháng I đến tháng VIII, nhất là ở các trung tâm mưa ít như Ninh Thuận. Trong khu vực nghiên cứu, 9 tháng mỗi năm có nhiệt độ trung bình trên 25°C, và các tháng I, II hầu như không có mưa tại Ninh Thuận và Bình Thuận.

3. Theo kịch bản RCP8.5, hạn hán ở Nam Trung Bộ sẽ thay đổi như thế nào vào cuối thế kỷ 21 so với thời kỳ cơ sở 1986–2005?

Mức thay đổi số tháng hạn (%) theo mùa và năm được trình bày trong Bảng 3.29 (giai đoạn cuối thế kỷ 21, kịch bản RCP8.5); mức thay đổi số đợt hạn và thời gian kéo dài đợt hạn trong Bảng 3.31; và mức thay đổi mức độ hạn trong Bảng 3.37. Nội dung cụ thể của các bảng này nằm ở phần kết quả nghiên cứu của luận án.

4. Các mô hình khí hậu khu vực nào đã được sử dụng để dự tính và quy trình hiệu chỉnh số liệu mô hình diễn ra như thế nào?

Ba mô hình khí hậu khu vực được sử dụng: PRECIS (Vương quốc Anh), CCAM (Úc) và clWRF (Mỹ). Số liệu mô phỏng nhiệt độ và lượng mưa trong thời kỳ cơ sở 1986–2005 được nội suy về vị trí trạm theo nguyên tắc lấy giá trị trung bình của 4 ô lưới gần nhất. Hiệu chỉnh nhiệt độ dựa vào giá trị trung bình và phương sai trong khối 5 ngày. Hiệu chỉnh lượng mưa áp dụng phương pháp Quantile-quantile: 15 năm đầu để xây dựng hàm ánh xạ, 5 năm sau để kiểm tra. Kết quả hiệu chỉnh được so sánh trong Bảng 3.9 và Hình 3.31, 3.32.

5. Đợt hạn năm 2014–2015 gây thiệt hại cụ thể như thế nào tại khu vực nghiên cứu?

Theo số liệu được trích dẫn trong luận án: tại Ninh Thuận, khoảng 6.100 ha đất lúa không có nước để sản xuất, hơn 2.000 ha đất bị hạn, trong đó mất trắng 501 ha, khoảng 23.000 người dân thuộc các huyện Bác Ái, Ninh Sơn, Thuận Nam, Ninh Hải không đủ nước sinh hoạt; tại Khánh Hòa, 571 ha đất nông nghiệp phải dừng sản xuất, 600 ha chuyển đổi cơ cấu cây trồng do không đủ nước tưới, và gần 3.000 ha cây trồng bị thiếu nước.

---

Kết luận

Luận án của Trương Đức Trí (2016) là nghiên cứu định lượng về hạn hán khí tượng ở khu vực Nam Trung Bộ trong bối cảnh biến đổi khí hậu, áp dụng tổ hợp ba mô hình khí hậu khu vực (PRECIS, CCAM, clWRF) theo hai kịch bản phát thải (RCP4.5 và RCP8.5). Chỉ số Palmer (PDSI) được lựa chọn sau khi so sánh hệ thống bốn chỉ số hạn, và toàn bộ quy trình từ đánh giá sai số, hiệu chỉnh mô hình đến dự tính hạn hán được thực hiện nhất quán cho ba giai đoạn: đầu, giữa và cuối thế kỷ 21. Luận án lấp được khoảng trống trong nghiên cứu hạn hán tại Nam Trung Bộ về đánh giá tổng thể cân bằng nước và dự tính đa kịch bản, đồng thời gắn kết kết quả dự tính với quy hoạch sử dụng đất lúa đến năm 2020 và tầm nhìn đến năm 2030 — điểm mà các công trình trước chưa thực hiện.

Trích đoạn nội dung tài liệu

phần Mở đầu, Kết luận và Kiến nghị, nội dung chính của Luận án bao gồm 03 Chƣơng, trong đó: Chƣơng 1. Đối tƣợng, nội dung và phƣơng pháp nghiên cứu. Kết quả nghiên cứu. 14 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] CHƢƠNG 1.1 Khái niệm chung 1.1 Định nghĩa hạn hán Hạn hán là một hiện tƣợng khí hậu bình thƣờng, mang tính quy luật.

Nhƣng nhiều khi hạn hán đƣợc hiểu lầm là sự kiện hiếm thấy và ngẫu nhiên. Hạn hán xuất hiện ở tất cả các vùng khí hậu với các đặc trƣng hạn rất khác nhau. Hạn hán là một dị thƣờng tạm thời, khác với sự khô cằn ở vùng có lƣợng mƣa thấp và là đặc tính thƣờng xuyên của khí hậu khô và sự khan hiếm nƣớc [99]. Hạn hán rất khác với các hiện tƣợng khác, bởi nó diễn ra từ từ song có thể kéo dài vài tháng đến vài năm, và hạn hán xảy ra ảnh hƣởng đáng kể đến nhiều lĩnh vực.

Hơn nữa hạn hán lại mang tính đặc trƣng theo vùng, các đặc trƣng của nó biến đổi đáng kể từ vùng này sang vùng khác. Chính sự phức tạp của hiện tƣợng này mà cho đến nay vẫn chƣa có một sự thống nhất về định nghĩa hạn và phƣơng pháp xác định hạn hán. Từ thập kỷ 80 của thế kỷ 20 đã có hơn 150 định nghĩa khác nhau về hạn [99]. Gần đây, một số tác giả cũng đƣa ra các định nghĩa hạn nhƣ sau: Theo Kramer P.

Hạn hán là khoảng thời gian kéo dài của lƣợng mƣa thiếu hụt dẫn đến thiệt hại về cây trồng và mất năng suất. Hạn là sự thiếu hụt lƣợng mƣa trong một thời kỳ dài thƣờng là một mùa hoặc lâu hơn, dẫn đến sự thiếu hụt nƣớc cho các hoạt động, nhóm hoặc các lĩnh vực môi trƣờng. Hạn hán là một đặc trƣng thƣờng xuyên của khí hậu, liên quan đến sự thiếu hụt lƣợng mƣa trong một thời kỳ dài, dẫn đến giảm nguồn nƣớc trong các hoạt động, các cộng đồng hoặc các hệ sinh thái dƣới nƣớc [95]. Nhìn chung, các định nghĩa đều chỉ ra nhân tố ảnh hƣởng chính đến hạn hán là lƣợng mƣa.

Do vậy, hạn hán thƣờng liên quan đến thời điểm mƣa (sự bắt đầu đầu muộn hoặc kết thúc sớm của mùa mƣa, sự xuất hiện mƣa trong mối liên hệ với các 15 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] giai đoạn phát triển chính của mùa màng) và hiệu quả của mƣa (bao gồm cƣờng độ mƣa, số lần mƣa). Bên cạnh đó, các nhân nhân tố khí hậu khác nhƣ nhiệt độ cao, gió mạnh, và độ ẩm tƣơng đối thấp cũng là nguyên nhân gây ra hạn hán ở nhiều khu vực trên thế giới, làm tăng tính khốc liệt của hạn hán một cách đáng kể.2 Phân loại hạn hán Theo tác giả Nguyễn Đức Ngữ (2002), Tổ chức Khí tƣợng Thế giới (WMO, 1975) đã phân định hạn hán gồm các loại sau [13, 103]: - Hạn khí tƣợng là sự thiếu hụt nƣớc trong cán cân lƣợng mƣa - lƣợng bốc hơi. Lƣợng mƣa đặc trƣng cho phần thu và lƣợng bốc hơi đặc trƣng cho phần chi của cán cân nƣớc. Do lƣợng bốc hơi đồng biến với cƣờng độ bức xạ, nhiệt độ, tốc độ gió và nghịch biến với độ ẩm nên hạn hán gia tăng khi nắng nhiều, nhiệt độ cao, gió mạnh, thời tiết khô ráo.

- Hạn nông nghiệp là sự thiếu hụt mƣa dẫn tới mất cân bằng giữa hàm lƣợng nƣớc thực tế trong đất và nhu cầu nƣớc của cây trồng. Hạn nông nghiệp thực chất là hạn sinh lý đƣợc xác định bởi điều kiện nƣớc thích nghi hoặc không thích nghi của cây trồng, hệ canh tác nông nghiệp, thảm thực vật tự nhiên,… Ngoài lƣợng mƣa, hạn nông nghiệp chịu ảnh hƣởng bởi điều kiện tự nhiên và điều kiện xã hội.