Luận án tiến sĩ về hạn hán ở khu vực Nam Trung Bộ và giải pháp ứng phó với biến đổi khí hậu

Luận án tiến sĩ phân tích hạn hán ở Nam Trung Bộ dưới tác động biến đổi khí hậu, đưa ra kết quả dự tính và giải pháp ứng phó hiệu quả.

• Tác giả: Trương Đức Trí
• Người hướng dẫn: PGS. Trần Quang Đức
• Trường học: 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 Bối Cảnh Biến Đổi Khí Hậu: 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: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 1.1. Khái niệm chung
• 1.2. Định nghĩa hạn hán
• 1.3. Phân loại hạn hán
• 1.4. Tình hình hạn hán và các nghiên cứu về hạn hán trên thế giới
• 1.4.1. Tình hình hạn hán trên thế giới
• 1.4.2. Các nghiên cứu về hạn hán trên thế giới
• 1.5. Tình hình hạn hán và các nghiên cứu về hạn hán ở Việt Nam
• 1.5.1. Tình hình hạn hán ở Việt Nam
• 1.5.2. Các nghiên cứu về hạn hán ở Việt Nam
• 1.6. Tổng quan khu vực nghiên cứu
• 1.6.1. Điều kiện tự nhiên
• 1.6.2. 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. Tình hình hạn hán ở Nam Trung Bộ

Khu vực Nam Trung Bộ là một trong những vùng chịu ảnh hưởng nặng nề nhất của hạn hán tại Việt Nam. Theo các nghiên cứu, hạn hán ở đây thường xảy ra trong các tháng mùa hè và có thể kéo dài đến mùa đông. Tình hình hạn hán đã gây ra nhiều thiệt hại cho nông nghiệp, đặc biệt là trong sản xuất lúa. Các đợt hạn hán điển hình như năm 1993, 1998, và 2005 đã để lại hậu quả nghiêm trọng, làm giảm sản lượng lúa và ảnh hưởng đến đời sống của hàng triệu người dân. Đặc biệt, trong bối cảnh biến đổi khí hậu, tần suất và mức độ hạn hán có xu hướng gia tăng, đe dọa đến an ninh lương thực và phát triển bền vững của khu vực.

1.1. Tác động của hạn hán

Hạn hán không chỉ ảnh hưởng đến sản xuất nông nghiệp mà còn tác động đến hệ sinh thái và nguồn nước. Nhiều hồ chứa nước đã cạn kiệt, dẫn đến tình trạng thiếu nước sinh hoạt cho người dân. Theo báo cáo, hạn hán năm 2004-2005 đã làm cho hơn 1 triệu người thiếu nước sinh hoạt. Hơn nữa, hạn hán còn gây ra tình trạng xâm nhập mặn, làm giảm chất lượng nước ngọt, ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng và sinh kế của người dân. Việc quản lý nguồn nước và phát triển nông nghiệp bền vững trở nên cấp thiết hơn bao giờ hết.

II. Biến đổi khí hậu và hạn hán

Biến đổi khí hậu đang diễn ra với tốc độ nhanh chóng, ảnh hưởng đến hạn hán ở Nam Trung Bộ. Nhiệt độ trung bình tăng, lượng mưa phân bố không đều và biến đổi thời tiết cực đoan là những yếu tố chính dẫn đến tình trạng hạn hán gia tăng. Các kịch bản dự báo cho thấy, nếu không có biện pháp ứng phó kịp thời, tình trạng hạn hán sẽ trở nên nghiêm trọng hơn trong tương lai. Việc nghiên cứu và đánh giá tác động của biến đổi khí hậu đến hạn hán là rất cần thiết để đưa ra các giải pháp hiệu quả.

2.1. Dự báo hạn hán trong tương lai

Các mô hình khí hậu cho thấy, trong giai đoạn giữa và cuối thế kỷ 21, hạn hán ở Nam Trung Bộ có thể gia tăng cả về tần suất và mức độ. Nghiên cứu cho thấy, số tháng hạn có thể tăng lên từ 20-30% so với hiện tại. Điều này sẽ gây áp lực lớn lên sản xuất nông nghiệp và quản lý nguồn nước. Các nhà khoa học khuyến cáo cần có các chính sách và biện pháp ứng phó kịp thời để giảm thiểu tác động của hạn hán trong bối cảnh biến đổi khí hậu.

III. Giải pháp ứng phó với hạn hán

Để ứng phó với tình trạng hạn hán gia tăng, cần có một chiến lược tổng thể và đồng bộ. Các giải pháp bao gồm cải thiện quản lý nguồn nước, phát triển nông nghiệp bền vững và áp dụng công nghệ mới trong sản xuất. Việc quy hoạch sử dụng đất hợp lý cũng là một yếu tố quan trọng để giảm thiểu tác động của hạn hán. Chính sách môi trường cần được thực hiện đồng bộ với các biện pháp phát triển kinh tế để đảm bảo an ninh lương thực và bảo vệ môi trường.

3.1. Các biện pháp cụ thể

Các biện pháp cụ thể bao gồm xây dựng hệ thống tưới tiêu hiệu quả, khuyến khích sử dụng giống cây trồng chịu hạn, và nâng cao nhận thức cộng đồng về quản lý nước. Ngoài ra, cần có sự phối hợp giữa các cấp chính quyền và cộng đồng trong việc giám sát và cảnh báo sớm về tình trạng hạn hán. Việc áp dụng công nghệ thông tin trong quản lý tài nguyên nước cũng sẽ giúp nâng cao hiệu quả ứng phó với hạn hán.

Nội dung chính

Tổng quan về luận án

Biến đổi khí hậu toàn cầu đang làm thay đổi căn bản quy luật tuần hoàn thủy văn, gia tăng tần suất, cường độ và phạm vi ảnh hưởng của các hiện tượng thời tiết cực đoan. Tại Việt Nam, thống kê khí tượng giai đoạn 1961–2010 chỉ ra rằng 73,5% số năm ghi nhận thiên tai hạn hán nghiêm trọng (36/50 năm), trong đó Nam Trung Bộ là tâm điểm khốc liệt nhất với mùa khô kéo dài tới 9 tháng liên tục và lượng mưa năm thấp nhất cả nước. Luận án tiến sĩ khoa học môi trường của nghiên cứu sinh Trương Đức Trí với 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" (Mã số: 62440301, Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội, 2016; Cán bộ hướng dẫn: PGS. Trần Quang Đức, PGS. Lê Văn Thiện) là công trình tiên phong giải quyết toàn diện bài toán hạn hán đa chiều.

Khoảng trống nghiên cứu (research gap) trọng tâm nằm ở chỗ: các công trình trước đây tại Việt Nam (Nguyễn Đức Ngữ, 2004; Mai Trọng Thông, 2006; Trần Thục và cs, 2008) chủ yếu tiếp cận hạn hán đơn lẻ qua các chỉ số thiếu hụt lượng mưa (SPI) hoặc cân bằng nhiệt - ẩm giản đơn (K, Ped) mà chưa tích hợp được quá trình tích lũy ẩm nhiều tầng trong đất, bốc thoát hơi tiềm năng (PET), và đặc tính giữ ẩm cực đại của thổ nhưỡng (AWC) theo diễn tiến biến đổi khí hậu dài hạn; đồng thời thiếu các mô phỏng hạ quy mô động lực độ phân giải cao kết hợp hiệu chỉnh sai số phi tuyến tính để lồng ghép trực tiếp vào quy hoạch sử dụng đất lúa.

Công trình giải quyết 03 câu hỏi nghiên cứu cốt lõi:

1. Quy luật không gian - thời gian và mức độ khắc nghiệt của hạn hán lịch sử tại Nam Trung Bộ phản ánh tương quan thế nào với xu thế biến đổi nhiệt độ và lượng mưa? (Giả thuyết H1: Hạn hán tại cực Nam Trung Bộ chịu sự chi phối tổng hợp của thâm hụt giáng thủy và gia tăng bốc thoát hơi do nhiệt độ tăng, trong đó chỉ số tích hợp ẩm đất Palmer phản ánh chính xác hơn các chỉ số đơn biến).
2. Dưới các kịch bản nồng độ khí nhà kính đại diện (RCP4.5 và RCP8.5), các đợt hạn hán tương lai (đầu, giữa và cuối thế kỷ 21) biến đổi ra sao về tần suất, độ dài và cấp độ khắc nghiệt? (Giả thuyết H2: Biến đổi khí hậu làm gia tăng bất đối xứng lượng mưa giữa mùa mưa và mùa khô, dẫn đến sự gia tăng đột biến của các đợt hạn nặng và rất nặng kéo dài).
3. Cấu trúc không gian của hạn hán tương lai tác động như thế nào đến quỹ đất canh tác nông nghiệp, và mô hình thích ứng thủy - lâm kết hợp nào tối ưu hóa khả năng chống chịu? (Giả thuyết H3: Quy hoạch chuyển đổi đất lúa và các mô hình thủy lâm theo độ dốc địa hình có thể giảm thiểu định lượng rủi ro tổn thất mùa màng).

Nghiên cứu được định vị trên khung lý thuyết cân bằng nước khí hậu và cân bằng năng lượng bề mặt, bao phủ phạm vi không gian 4 tỉnh Nam Trung Bộ (Phú Yên, Khánh Hòa, Ninh Thuận, Bình Thuận với diện tích 21.500 km²) qua chuỗi số liệu quan trắc 1961–2010 và 3 mốc dự tính: đầu thế kỷ 21 (2016–2035), giữa thế kỷ 21 (2046–2065), cuối thế kỷ 21 (2080–2099).

Literature Review và Positioning

Các nghiên cứu hạn hán trên thế giới chia thành hai trường phái chính: trường phái đánh giá thâm hụt khí tượng đơn biến dựa trên lượng mưa chuẩn hóa (Standardized Precipitation Index - SPI của McKee et al., 1993; áp dụng bởi Bari et al., 2016 tại Iran; Onyango, 2014 tại Kenya) và trường phái cân bằng nước tích hợp phức hợp (Palmer Drought Severity Index - PDSI của Palmer, 1965; Heim, 2002; Dai et al., 2004; Cook et al., 2013). Cuộc tranh luận học thuật xoay quanh việc liệu các chỉ số đơn biến như SPI có đủ độ nhạy để nắm bắt hạn nông nghiệp và thủy văn trong bối cảnh nhiệt độ toàn cầu tăng nhanh hay không. Các tác giả ủng hộ PDSI (Burke et al., 2006; Sheffield & Wood, 2008) chỉ ra rằng việc bỏ qua biến động nhiệt độ và bốc thoát hơi tiềm năng (PET) sẽ đánh giá thấp mức độ khắc nghiệt của hạn hán. Ngược lại, những người phản biện cho rằng PDSI phụ thuộc lớn vào giả định tham số đất đai cố định và phức tạp trong chuẩn hóa khu vực.

Tại Việt Nam, các nghiên cứu của Nguyễn Trọng Hiệu (2000), Đào Xuân Học (2001), Nguyễn Quang Kim và cs (2005) tập trung vào khía cạnh quản lý công trình thủy lợi và chống sa mạc hóa cục bộ; Nguyễn Lập Dân và cs (2010), Vũ Thanh Hằng và cs (2011, 2013), Nguyễn Văn Thắng và cs (2014, 2015) bước đầu ứng dụng mô hình khu vực RegCM3, PRECIS để dự báo khí hậu cực đoan. Tuy nhiên, các công trình này tồn tại lỗ hổng: thiếu sự so sánh định lượng đa chỉ số (SPI, Ped, Z-index, PDSI) trong điều kiện thổ nhưỡng thực tế của Nam Trung Bộ và chưa giải quyết triệt để bài toán hiệu chỉnh sai số (bias correction) cho chuỗi dự tính mô hình RCM trước khi tính toán chỉ số hạn.

So sánh với các nghiên cứu quốc tế:

• So với nghiên cứu của Kenneth Strzepek et al. (2010) tại Hoa Kỳ và Burak Sen et al. (2012) tại Thổ Nhĩ Kỳ (vốn chỉ sử dụng tổ hợp mô hình toàn cầu GCM hoặc RCM đơn lẻ độ phân giải 20 km), luận án của Trương Đức Trí đã kết hợp hệ thống tổ hợp đa mô hình toàn cầu (ACCESS1-0, CCSM4, CNRM-CM5, GFDL-CM3, MPI-ESM-LR, NorESM1-M) được chi tiết hóa động lực qua 3 mô hình khí hậu khu vực có độ phân giải cao (PRECIS, CCAM, clWRF).
• So với nghiên cứu của Potop (2008) tại Moldova và Loukas et al. (2004, 2008) tại Hy Lạp về độ nhạy của chỉ số hạn theo thang thời gian, luận án đã mở rộng mô hình PDSI hai tầng đất có hiệu chỉnh hệ số thủy lý thổ nhưỡng (AWC) chi tiết cho từng loại đất cát, đất phù sa, đất xám và đất đỏ vàng ven biển nhiệt đới.

Đóng góp lý thuyết và khung phân tích

Đóng góp cho lý thuyết

Luận án kế thừa và phát triển lý thuyết cân bằng nước của Thornthwaite-Mather và Palmer (1965) trong điều kiện khí hậu nhiệt đới gió mùa khô hạn cực đoan. Công trình chứng minh rằng chỉ số dị thường độ ẩm Z (Z-index) và chỉ số hạn tích lũy PDSI phản ánh chuẩn xác quy luật suy kiệt độ ẩm tầng đất sâu hơn so với chỉ số chuẩn hóa giáng thủy SPI. Bằng chứng định lượng từ thực nghiệm chỉ ra: tại Nam Trung Bộ, trong các năm xảy ra hiện tượng El Niño điển hình (1993, 2004–2005, 2014–2015), mặc dù chỉ số SPI đơn thuần chỉ ghi nhận hạn vừa do một vài trận mưa cục bộ ngắt quãng, nhưng PDSI và Z-index ghi nhận hạn nặng và đặc biệt nặng kéo dài 6–9 tháng liên tiếp do nhiệt độ cao làm bốc thoát hơi tiềm năng (PET) vượt ngưỡng cung cấp của lượng ẩm tích lũy tầng đất mặt ($S_s$) và tầng đất sâu ($S_u$).

Khung lý thuyết thiết lập 03 mệnh đề khoa học:

• Mệnh đề 1 (Proposition 1): Cường độ hạn hán nhiệt đới là hàm phi tuyến của sự kết hợp giữa dị thường âm giáng thủy và dị thường dương nhiệt độ thông qua cán cân bức xạ nhiệt - ẩm.
• Mệnh đề 2 (Proposition 2): Khả năng giữ ẩm cực đại của đất (AWC) đóng vai trò bộ đệm giảm chấn sinh thái; khi AWC bị suy kiệt vượt ngưỡng giới hạn dưới, hạn khí tượng lập tức chuyển hóa thành hạn nông nghiệp với độ trễ pha gần bằng không.
• Mệnh đề 3 (Proposition 3): Dưới tác động của cưỡng bức bức xạ gia tăng trong các kịch bản RCP, động lực biến đổi hạn hán không chỉ phụ thuộc vào tổng lượng mưa năm mà phụ thuộc chủ yếu vào sự kéo dài chu kỳ không mưa trong mùa khô kết hợp với đỉnh nhiệt cực đại.

Khung phân tích độc đáo

Khung phân tích của luận án tích hợp liên ngành giữa: (1) Lý thuyết hoàn lưu khí quyển - đại dương quy mô lớn, (2) Động lực học vi khí hậu và truyền nhiệt ẩm bề mặt, (3) Thủy lý thổ nhưỡng học (Soil Physics).

Mô hình phân tích vận hành dựa trên việc chia tầng đất thành 2 lớp chức năng: lớp mặt ($S_s = 25\text{ mm}$) và lớp dưới ($S_u = \text{AWC} - S_s$), trong đó AWC được xác định thực nghiệm riêng biệt cho từng tiểu vùng thổ nhưỡng Nam Trung Bộ. Các thông lượng bốc thoát hơi thực tế ($ET$), tiềm năng bổ cập ($PR$), tiềm năng tổn thất ($PL$) và dòng chảy tràn tiềm năng ($PRO$) được tính toán lặp theo từng bước thời gian tháng để xác định lượng mưa cần thiết theo phương diện khí hậu ($\hat{P}$), từ đó xác định độ lệch dị thường ẩm $D = P - \hat{P}$ và chuẩn hóa thành chỉ số $Z = K \cdot D$.

Điều kiện biên xác định: Khung phân tích áp dụng cho vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa có mùa khô kéo dài đặc thù (vĩ độ $10^\circ33' - 13^\circ40'\text{N}$), địa hình đồi núi dốc phân cắt mạnh nghiêng nhanh ra dải đồng bằng ven biển hẹp, nơi các hệ thống sông ngắn dốc có dung tích điều tiết tự nhiên thấp.

Phương pháp nghiên cứu tiên tiến

Thiết kế nghiên cứu

Nghiên cứu theo trường phái thực chứng hậu kỳ (post-positivism) kết hợp chặt chẽ giữa thống kê khí hậu thực nghiệm (empirical statistical analysis) và mô hình hóa số trị động lực học khí quyển (deterministic atmospheric numerical modeling). Thiết kế nghiên cứu đa tầng bao gồm: quan trắc vi khí hậu bề mặt trạm $\rightarrow$ lưới hóa không gian $\rightarrow$ mô hình hoàn lưu chung toàn cầu (GCMs) $\rightarrow$ mô hình hạ quy mô động lực khu vực (RCMs) $\rightarrow$ mô hình toán thủy văn thổ nhưỡng $\rightarrow$ bản đồ hóa GIS và hoạch định không gian sử dụng đất.

Cỡ mẫu quan trắc bao gồm chuỗi số liệu quan trắc khí tượng bề mặt đầy đủ, liên tục từ 1961 đến 2010 (50 năm) tại hệ thống các trạm đại diện: Tuy Hòa (Phú Yên), Nha Trang, Cam Ranh (Khánh Hòa), Phan Rang (Ninh Thuận), Phan Thiết, Hàm Tân (Bình Thuận). Bộ dữ liệu mô hình toàn cầu gồm 6 GCMs thuộc Dự án CMIP5 (ACCESS1-0, CCSM4, CNRM-CM5, GFDL-CM3, MPI-ESM-LR, NorESM1-M) truyền biên cho 3 mô hình khu vực PRECIS, CCAM, clWRF.

Quy trình nghiên cứu rigorous

Quy trình xử lý và kiểm soát chất lượng dữ liệu được chuẩn hóa nghiêm ngặt:

• Đánh giá sai số số liệu quan trắc qua tiêu chuẩn $3\sigma$ ($|x_i - \bar{x}| \le 3\sigma$); toàn bộ chuỗi số liệu nhiệt độ tối cao, tối thấp và lượng mưa tháng đều vượt qua kiểm định tính đồng nhất và tính đại diện không gian.
• Phân tích xu thế lịch sử bằng phương pháp hồi quy tuyến tính một biến kết hợp kiểm định phi tham số Mann-Kendall.
• Kỹ thuật nội suy không gian 4 ô lưới gần nhất (bilinear interpolation) để đưa kết quả mô phỏng RCM về tọa độ thực tế của từng trạm khí tượng.
• Phương pháp hiệu chỉnh sai số (Bias Correction):
  • Đối với nhiệt độ: Áp dụng phương pháp hiệu chỉnh theo giá trị trung bình và phương sai (Mean and Variance Scaling) theo khối 5 ngày: $$\overline{T}^* = \overline{T}_o + \frac{\sigma_o}{\sigma_u} (T_u - \overline{T}_u)$$
  • Đối với lượng mưa: Áp dụng phương pháp hàm phân bố tích lũy phân vị (Quantile-Quantile empirical mapping): $$P_o = F_o^{-1} (F_m(P_m))$$ Sử dụng 15 năm đầu (1986–2000) của thời kỳ cơ sở để thiết lập hàm chuyển đổi phân vị và 5 năm sau (2001–2005) để kiểm định độc lập.

Data và phân tích

Độ chính xác của mô hình trước và sau hiệu chỉnh được lượng hóa qua 3 chỉ số sai số thống kê: Sai số trung bình ($ME$), Sai số tuyệt đối trung bình ($MAE$), và Sai số căn bình phương trung bình ($RMSE$). Kết quả sau hiệu chỉnh Quantile-Quantile cho thấy sai số mô phỏng lượng mưa giảm rõ rệt: $RMSE$ giảm từ mức $85\text{ mm/tháng}$ xuống dưới $18\text{ mm/tháng}$; đối với nhiệt độ, sai số $ME$ tiệm cận $0,1^\circ\text{C}$ so với số liệu quan trắc thực tế thời kỳ cơ sở 1986–2005.

Bảng thông số thủy lý thổ nhưỡng (AWC) được xác định chính xác cho 4 tỉnh: Phú Yên đạt $150\text{ mm}$, Khánh Hòa $120\text{ mm}$, Ninh Thuận $100\text{ mm}$, và Bình Thuận $110\text{ mm}$, phản ánh rõ tính chất khô cằn và khả năng trữ ẩm kém của các nhóm đất cát và đất xói mòn trơ sỏi đá vùng cực Nam Trung Bộ.

Phát hiện đột phá và implications

Những phát hiện then chốt

Luận án mang lại 5 phát hiện cốt lõi với độ tin cậy thống kê cao:

1. Tính quy luật của hạn hán lịch sử: Trong giai đoạn 1961–2010, hạn hán xuất hiện chủ yếu từ tháng I đến tháng VIII, tập trung cao độ vào các tháng mùa khô. Hai tỉnh cực Nam Trung Bộ (Ninh Thuận và Bình Thuận) có tỷ lệ số tháng hạn trong năm lên tới 60–75%, cao gấp 1,5 lần so với Phú Yên và Khánh Hòa.
2. Xu thế gia tăng nhiệt độ và phân hóa giáng thủy cực đoan: Nhiệt độ trung bình toàn khu vực có xu thế tăng mạnh với mức tăng $0,15 - 0,25^\circ\text{C}$ mỗi thập kỷ ($p < 0,01$). Lượng mưa mùa mưa có xu thế tăng nhẹ (3–8%), nhưng lượng mưa mùa khô giảm sâu (10–25%), làm trầm trọng thêm mức độ căng thẳng nước sinh học.
3. Tính ưu việt vượt trội của chỉ số PDSI và Z-index: So sánh các đợt hạn lịch sử (1993, 2003–2005), chỉ số PDSI tái hiện chính xác 100% các đợt hạn gay gắt diện rộng, đồng thời phản ánh đúng độ trễ phục hồi của tầng nước ngầm và độ ẩm đất sau mùa mưa nghèo nước.
4. Dự tính gia tăng khốc liệt của hạn hán thế kỷ 21 theo các kịch bản RCP:
   • Theo kịch bản RCP4.5: Nhiệt độ trung bình năm tăng $1,2 - 1,6^\circ\text{C}$ vào cuối thế kỷ 21; số tháng hạn nặng tăng từ 15% đến 25%; số đợt hạn kéo dài trên 6 tháng có xu hướng tăng tại Ninh Thuận và Bình Thuận.
   • Theo kịch bản RCP8.5 (phát thải cao): Nhiệt độ trung bình năm tăng vọt $2,8 - 3,5^\circ\text{C}$ vào giai đoạn 2080–2099; lượng mưa mùa khô giảm tới 30–45%; số tháng hạn nặng và đặc biệt nặng gia tăng đột biến từ 35% đến 52% tổng số tháng trong năm; hiện tượng "hạn chồng hạn" (hạn kéo dài liên tục 12–18 tháng) xuất hiện với tần suất 3–4 năm một lần.
5. Sự dịch chuyển không gian của các tâm hạn: Vùng tâm hạn nghiêm trọng có xu thế mở rộng không gian từ dải hẹp Ninh Phước - Thuận Nam (Ninh Thuận) và Tuy Phong - Bắc Bình (Bình Thuận) lan rộng lên phía Bắc hướng về đồng bằng Cam Ranh, Diên Khánh (Khánh Hòa) và Tuy Hòa (Phú Yên).

"Đợt hạn đông xuân năm 2014 - 2015 đã làm cho nhiều hồ chứa gần như cạn nước, khoảng 6.100 ha đất lúa của Ninh Thuận không có nước để sản xuất; 571 ha đất canh tác tại Khánh Hòa dừng sản xuất, 600 ha đất lúa phải chuyển đổi cơ cấu cây trồng do không đủ nước tưới và 2.998 ha cây trồng bị hạn" (Trích xuất dẫn chứng thực địa từ luận án).

Implications đa chiều

• Về mặt học thuật và phương pháp luận: Luận án cung cấp bộ công cụ chuẩn hóa phương pháp tính toán PDSI tùy biến cho vùng nhiệt đới gió mùa ven biển và quy trình hiệu chỉnh sai số Quantile-Quantile cho mô hình CCAM, clWRF, có thể chuyển giao áp dụng cho các lưu vực sông khô hạn khác như Tây Nguyên, Tây Bắc, Đồng bằng sông Cửu Long.
• Về mặt quy hoạch nông nghiệp thực tiễn: Cung cấp cơ sở khoa học để tái cơ cấu ngành trồng trọt: cắt giảm 1.700 ha đất trồng lúa kém hiệu quả tại Ninh Thuận sang cây trồng chịu hạn (nho, táo, thanh long, neem, trôm); giảm đất lúa Khánh Hòa xuống 21.000 ha; duy trì diện tích lúa chuyên canh có hệ thống thủy lợi tiếp nước tại Phú Yên (24.000 ha).
• Về mặt chính sách quản trị tài nguyên: Đề xuất cơ chế điều tiết liên hồ chứa thủy lợi - thủy điện trên lưu vực sông Ba, sông Cái Nha Trang, sông Dinh Phan Rang và sông La Ngà; ban hành khung cảnh báo sớm hạn hán trước 3–6 tháng dựa trên dự báo tổ hợp động lực RCM.

Limitations và Future Research

Mặc dù đạt được những kết quả đột phá, luận án thẳng thắn ghi nhận một số hạn chế mang tính điều kiện biên:

1. Hằng số vật lý thổ nhưỡng: Giá trị AWC hiện tại được xác định dựa trên bản đồ phân loại đất tổng quát tỷ lệ 1/200.000, chưa phản ánh được tính phi đồng nhất vi mô của từng tiểu khoảnh đất canh tác và sự biến động dung trọng đất do thâm canh phân bón hóa học.
2. Độ phân giải ngang của mô hình khí hậu: Độ phân giải mô hình RCM đạt mức $25 \times 25\text{ km}$ hoặc $10 \times 10\text{ km}$, tuy vượt bậc so với GCM ($200\text{ km}$) nhưng vẫn chưa mô tả chi tiết hoàn toàn ảnh hưởng cục bộ của vi địa hình các thung lũng hẹp và hiệu ứng phơn (foehn) địa phương ven sườn đông dãy Trường Sơn.
3. Động thái thảm phủ và sử dụng đất tương lai: Kịch bản dự tính khí hậu giả định lớp phủ thực vật bề mặt tương đối ổn định, chưa mô phỏng động lực tương tác 2 chiều (feedbacks) giữa quá trình mất rừng/đô thị hóa với vi khí hậu bề mặt.

Chương trình nghiên cứu tiếp nối (Future Research Agenda) cần tập trung:

• Mở rộng chi tiết hóa động lực xuống độ phân giải siêu cao ($1 - 3\text{ km}$) bằng mô hình WRF đối lưu phân giải trực tiếp (convection-permitting modeling).
• Ứng dụng công nghệ viễn thám vi sóng (SMAP, Sentinel-1) và mô hình thủy văn phân bố hoàn toàn (SWAT, VIC) để hiệu chuẩn liên tục trường độ ẩm đất thực tế theo thời gian thực.
• Nghiên cứu mô hình kinh tế sinh thái định lượng lượng giá tổn thất phi thị trường (non-market loss and damage) do hoang mạc hóa tại cực Nam Trung Bộ.

Tác động và ảnh hưởng

• Tác động học thuật (Academic Impact): Công trình tạo bước đột phá trong nghiên cứu khí hậu ứng dụng tại Việt Nam, mở ra phương pháp luận chuẩn xác cho các nghiên cứu sinh và học viên cao học chuyên ngành Khoa học Môi trường, Biến đổi Khí hậu và Khí tượng Thủy văn. Bộ dữ liệu dự tính khí hậu chi tiết hóa động lực của luận án là nguồn tài liệu tham khảo cốt lõi cho các báo cáo đánh giá khí hậu quốc gia và thông báo quốc gia (National Communications) gửi UNFCCC.
• Chuyển đổi kinh tế - ngành (Industry Transformation): Trực tiếp định hình lại chiến lược chuyển đổi cơ cấu cây trồng nông nghiệp tại các tỉnh Ninh Thuận, Bình Thuận. Ngành nông nghiệp chuyển dịch mạnh mẽ từ tư duy "chống hạn bị động" sang "thích ứng chủ động" bằng nông nghiệp công nghệ cao, tưới tiết kiệm nước nhỏ giọt (drip irrigation), và phát triển các chuỗi giá trị cây chịu hạn.
• Ảnh hưởng chính sách công (Policy Influence): Cung cấp luận cứ khoa học trực tiếp cho Bộ Tài nguyên và Môi trường, Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, và UBND 4 tỉnh Nam Trung Bộ trong việc phê duyệt Quy hoạch sử dụng đất giai đoạn 2016–2020, tầm nhìn 2030 và Kế hoạch hành động ứng phó với biến đổi khí hậu cấp tỉnh.
• Lợi ích xã hội và môi trường: Giảm thiểu nguy cơ thiếu đói và thiếu nước sinh hoạt cho hơn 3,1 triệu người dân vùng duyên hải Nam Trung Bộ; phục hồi các hệ sinh thái rừng phòng hộ đầu nguồn và vành đai xanh chống cát bay, ngăn chặn quá trình hoang mạc hóa bán khô hạn.

Đối tượng hưởng lợi

• Nghiên cứu sinh & Giới học thuật: Tiếp cận quy trình phương pháp luận mẫu mực về xử lý sai số mô hình khí hậu RCM, tính toán chỉ số PDSI hai tầng đất và khung lý thuyết đánh giá cực đoan khí hậu đa chiều.
• Các nhà hoạch định chính sách cấp Bộ & Tỉnh: Sở Nông nghiệp và PTNT, Sở Tài nguyên và Môi trường tại Phú Yên, Khánh Hòa, Ninh Thuận, Bình Thuận có được bản đồ phân vùng rủi ro hạn hán định lượng làm căn cứ cấp phép hồ chứa, quy hoạch thủy lợi và giao đất lâm nghiệp.
• Kỹ sư nông nghiệp & Khuyến nông: Ứng dụng trực tiếp các mô hình thủy lâm thích ứng theo độ dốc:
  • Đất dốc lớn và đồi trọc: Trồng rừng đầu nguồn kết hợp hào giữ nước đồng mức.
  • Sườn dốc $5% - 20%$: Mô hình nông lâm kết hợp luân canh cây công nghiệp chịu hạn và cỏ chống xói mòn.
  • Đồng bằng cát ven biển: Xây dựng đai rừng chắn gió, chắn cát kết hợp hồ trữ nước ngầm nhân tạo tầng nông.
• Cộng đồng dân cư địa phương: Chủ động nắm bắt lịch thời vụ, giảm thiểu thiệt hại mất trắng lúa vụ hè thu và đông xuân, bảo vệ nguồn nước ngọt sinh hoạt bền vững.

Câu hỏi chuyên sâu

1. Đóng góp lý thuyết độc đáo nhất của luận án là gì và đã mở rộng lý thuyết nào? Trả lời: Luận án đã mở rộng Lý thuyết Chỉ số Khắc nghiệt Hạn hán Palmer (PDSI, 1965) bằng cách bản địa hóa các thông số cân bằng nước nhiệt đới gió mùa thông qua việc xác định chính xác sức giữ ẩm cực đại của thổ nhưỡng (AWC) cho 10 nhóm đất chính vùng Nam Trung Bộ, khắc phục triệt để nhược điểm xem nhẹ yếu tố nhiệt độ của chỉ số SPI và tính phi tích lũy của chỉ số Ped.

2. Đột phá phương pháp luận so với các nghiên cứu trước đây thể hiện ở điểm nào? Trả lời: Luận án là công trình đầu tiên tại Việt Nam kết hợp đồng bộ chuỗi mô hình tổ hợp 6 GCMs CMIP5 với 3 mô hình khu vực (PRECIS, CCAM, clWRF) và áp dụng kỹ thuật hiệu chỉnh phân vị Quantile-Quantile cho lượng mưa và Mean-Variance cho nhiệt độ. Điều này giúp loại bỏ độ lệch mô hình mang tính hệ thống ($RMSE$ giảm từ $85\text{ mm}$ xuống dưới $18\text{ mm}$), mang lại độ tin cậy vượt trội cho các ước tính hạn hán tương lai.

3. Phát hiện nào gây bất ngờ nhất và bằng chứng số liệu đi kèm? Trả lời: Phát hiện về sự gia tăng bất đối xứng cực đoan giữa mùa mưa và mùa khô: Trong khi lượng mưa năm có xu hướng không đổi hoặc tăng nhẹ do mưa bão tập trung vào cuối năm, thì hạn hán trong mùa khô lại khốc liệt hơn gấp nhiều lần. Đến cuối thế kỷ 21 theo kịch bản RCP8.5, số tháng hạn nặng và rất nặng tại cực Nam Trung Bộ tăng thêm từ 35% đến 52%, và thời gian kéo dài trung bình của một đợt hạn tăng từ 3,8 tháng lên 7,2 tháng liên tục.

4. Quy trình lặp lại nghiên cứu (Replication Protocol) có được cung cấp chi tiết không? Trả lời: Có. Luận án cung cấp đầy đủ hệ phương trình toán học chi tiết (công thức tính sai số $ME$, $MAE$, $RMSE$, phương trình hiệu chỉnh nhiệt độ trung bình/phương sai, phương trình phân vị $Q-Q$, hệ phương trình cân bằng ẩm nhiều tầng của Palmer), danh mục tọa độ trạm quan trắc, bảng thông số AWC thổ nhưỡng, danh mục các mô hình GCM/RCM và các ngưỡng phân cấp hạn định lượng.

5. Chương trình nghị sự nghiên cứu 10 năm tới được phác thảo như thế nào? Trả lời: Tập trung vào 3 hướng chính: (1) Tích hợp mô hình đối lưu phân giải siêu cao ($1\text{ km}$) kết hợp đồng hóa dữ liệu viễn thám thời gian thực; (2) Đánh giá tác động tương hỗ giữa suy thoái đất ngầm do xâm nhập mặn với hạn sinh lý cây trồng; (3) Phát triển hệ thống tự động cảnh báo sớm rủi ro hạn tích hợp trí tuệ nhân tạo phục vụ điều hành liên hồ chứa thông minh.

Kết luận

1. Công trình đã làm sáng tỏ toàn diện bản chất, quy luật không gian - thời gian và xu thế biến đổi của hạn hán tại 4 tỉnh Nam Trung Bộ trong giai đoạn 1961–2010, khẳng định hạn hán diễn ra quanh năm với tâm điểm khốc liệt nhất thuộc hai tỉnh Ninh Thuận và Bình Thuận.
2. Xác lập cơ sở khoa học chứng minh chỉ số PDSI và Z-index là công cụ tối ưu nhất để phản ánh hạn hán tích lũy trong điều kiện biến đổi nhiệt độ và suy kiệt ẩm đất tại dải duyên hải nhiệt đới Nam Trung Bộ.
3. Dự tính định lượng chính xác sự biến đổi khí hậu tương lai qua tổ hợp mô hình chi tiết hóa động lực RCMs, chỉ ra nguy cơ gia tăng nghiêm trọng của các đợt hạn nặng và hạn đặc biệt kéo dài dưới kịch bản RCP8.5 vào cuối thế kỷ 21.
4. Đề xuất hệ thống giải pháp công trình và phi công trình đồng bộ, trọng tâm là bản đồ hóa vùng hạn tương lai chồng xếp với quy hoạch sử dụng đất lúa đến năm 2020 và tầm nhìn 2030, thúc đẩy chuyển đổi cơ cấu cây trồng thích ứng thông minh.
5. Thiết kế các mô hình thủy - lâm kết hợp phân tầng theo 3 cấp độ dốc địa hình đặc thù (đất dốc lớn đồi trọc, đất dốc sườn $5%-20%$, và cồn cát ven biển), tạo nền tảng vững chắc để phục hồi sinh thái và ngăn chặn bền vững quá trình hoang mạc hóa vùng Nam Trung Bộ.

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.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 z 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. - Hạn thuỷ văn là sự thiếu hụt dòng chảy sông suối so với trung bình nhiều năm và sự hạ thấp mực nƣớc ở các tầng chứa nƣớc dƣới đất. Ngoài lƣợng mƣa, hạn thủy văn chịu ảnh hƣởng bởi nhiều yếu tố khác nhƣ dòng chảy mặt, nƣớc ngầm tầng nông, nƣớc ngầm tầng sâu,… - Hạn kinh tế - xã hội là nƣớc không đủ cung cấp cho nhu cầu của các hoạt động kinh tế - xã hội. Về mối quan hệ giữa các loại hạn [96], hạn khí tƣợng xảy ra trƣớc tiên do không mƣa hoặc mƣa không đáng kể trong thời gian đủ dài, kết hợp với sự thay đổi của các đặc trƣng khí hậu nhƣ số giờ nắng nhiều, nhiệt độ cao, tốc độ gió lớn, độ ẩm tƣơng đối thấp,… dẫn đến bốc thoát hơi nƣớc gia tăng.

Sự thiếu hụt mƣa và gia tăng bốc hơi sẽ dẫn đến sự suy giảm/suy kiệt độ ẩm đất, xảy ra hạn nông nghiệp. Sự suy kiệt độ ẩm đất cũng đồng thời dẫn đến sự suy giảm nƣớc ngầm làm giảm lƣu lƣợng và hạ thấp mực nƣớc ngầm. Sự suy giảm đồng thời cả dòng chảy mặt và dòng chảy ngầm dẫn đến hạn thủy văn (Hình 1.1 Mối quan hệ giữa các loại hạn (ISDR, 2009) 1.2 Tình hình hạn hán và các nghiên cứu về hạn hán trên thế giới 1.1 Tình hình hạn hán trên thế giới Hạn hán đƣợc coi là thiên tai tự nhiên ảnh hƣởng nhiều và trực tiếp đến nhân loại. Theo thống kê, kể từ năm 1900 - 2010, hạn hán trên thế giới đã làm cho hơn 11 triệu ngƣời thiệt mạng và hơn 2 tỷ ngƣời bị ảnh hƣởng [96].

Ở Châu Phi, hạn hán năm 1974 đã dẫn đến đói kém và suy dinh dƣỡng của 150 triệu ngƣời, làm chết trên 300. Đợt hạn ở Sudan trong năm 1984 - 1985 làm chết khoảng 500. Lƣợng mƣa mùa mƣa không đáng kể trong các năm 2004, 2005 ở các nƣớc nhƣ Sômali, Kênia, Êtiôpi, Đông Bắc Tandania và Djibôti gây thiệt hại đáng kể về sản lƣợng ngũ cốc ở các quốc gia này. Những đợt hạn khủng khiếp xảy ra vào năm 2009 và 2011, bao trùm phần phía Bắc Châu Phi và Kenya, sản lƣợng lúa mì giảm nghiêm trọng nhất trong lịch sử chỉ đạt 45% so với năm có điều kiện tốt nhất.

Trong khoảng thời gian 2000 - 2010, hạn xảy ra liên tiếp ở nhiều nƣớc, trong đó tại Bunrađi, Djibôti, Êtiôpi, Kenya, Xômali và Cộng hòa Tandania có khoảng 11 triệu ngƣời bị thiếu lƣơng thực [96]. Ở Châu Mỹ, nhiều quốc gia thƣờng xuyên phải đối mặt với hạn hán. Hạn hán năm 1988 - 1989 ở Uruguay đã làm giảm khả năng sản xuất điện do sự phụ thuộc vào dòng chảy. Ở phía Nam của Braxin, hạn hán năm 2004 - 2005 làm thiệt hại 17 z nghiêm trọng đến sản lƣợng ngũ cốc và đậu tƣơng, đặc biệt là ở vùng Riô Đờ Gian Nê Rô, nơi sản xuất lƣơng thực lớn nhất của nƣớc này; năm 2006 hạn hán ở khu vực này đã làm thiệt hại 11% diện tích đậu tƣơng; đợt hạn hán đầu năm 2012 xảy ra ở vùng Đông Bắc Braxin đƣợc xem là đợt hạn hán nghiêm trọng nhất trong vòng nửa thế kỷ qua, hạn hán đã tác động đến cuộc sống ngƣời dân tại trên 1.000 thị trấn ở quốc gia lớn nhất Nam Mỹ này.

Tại Mỹ, quốc gia có nền sản xuất công nghiệp, nông nghiệp và dịch vụ phát triển hàng đầu thế giới, song trong những năm bị hạn hán, thiệt hại về kinh tế ở nƣớc này cũng rất nghiêm trọng. Theo thống kê, mức thiệt hại bình quân hàng năm do hạn hán gây ra là lớn nhất, ƣớc tính từ 6 - 8 tỷ USD [77]. Đặc biệt, thiệt hại về kinh tế do hạn hán năm 1988 ƣớc tính khoảng 40 tỷ USD. Tính trong 10 năm (1980 -1989), hạn hán tại quốc gia này đã làm chết hàng ngàn ngƣời.

Tại Bang Texas, hạn năm 1996 đã gây thiệt hại khoảng 5 tỉ USD trong lĩnh vực nông nghiệp. Đợt nắng nóng năm 2006 gây hạn hán ở nhiều nơi, riêng tại bang California làm chết 140 ngƣời. Hạn hán năm 2011 bao phủ các bang ở phía Nam, trong đó các khu vực nhƣ Texas, Oklahoma và New Mexico bị ảnh hƣởng nặng nề nhất. Năm 2012 và 2013, hạn hán tiếp tục xảy ra trên quy mô lớn, đã đẩy giá lƣơng thực tăng cao, ƣớc tính giá bán lẻ thực phẩm tăng khoảng 4%, Trong đó đợt hạn xảy ra trong 6 tháng đầu năm 2012 bao trùm 55% diện tích nƣớc Mỹ là đợt hạn hán tồi tệ nhất kể từ năm 1956 [24].

Tại Châu Âu, đợt hạn năm 2004 - 2005, lƣợng mƣa chỉ đạt một nửa so với trung bình nhiều năm, đặc biệt ở các quốc gia nhƣ Anh, Pháp, Tây Ban Nha và Bồ Đào Nha. Tại nƣớc Nga, hạn hán năm 2010 xảy ra trên quy mô lớn, gây thiệt hại nghiêm trọng đến môi trƣờng, kinh tế và sức khỏe con ngƣời. Ở Moldova, trong những năm gần đây, đặc biệt là năm 2012, hạn hán và các hiện tƣợng thời tiết cực đoan đã trở nên phổ biến hơn gây ảnh hƣởng nghiêm trọng đến trồng trọt, chăn nuôi và sinh kế của ngƣời dân [84]. Tại Úc, hạn hán xảy ra liên tục từ giữa 2002 đến 2010, chỉ tính riêng năm 2006, sản lƣợng lúa mì tại quốc gia này chỉ đạt 46% so với trung bình thời kỳ 1961- 2010 [60].

Châu Á là một trong những khu vực thƣờng xuyên chịu ảnh hƣởng của hạn hán trên thế giới. Tại Ấn Độ, năm 1987 xảy ra hạn hán thảm khốc dẫn đến nạn đói 18 z lan rộng, Chính phủ Ấn Độ đã ban hành quy chế quản lý hạn hán và Luật phòng chống, giảm nhẹ thiên tai hạn hán. Tại Nhật Bản, năm 1994 hạn nặng xảy ra trên 1/3 lãnh thổ, nhiều vùng phải vận chuyển nƣớc từ xa đến. Tại Inđônêsia, hạn hán năm 1982 - 1983 xảy ra đồng thời với hiện tƣợng El Nino đã làm cho 420.000 ha lúa bị thiếu nƣớc, trong đó khoảng 158.000 ha lúa bị mất trắng và 3,7 ha rừng bị cháy trụi.

Trong các năm 1997 - 1998, nhiều nƣớc ở khu vực Đông Nam Á hầu nhƣ không có mƣa, nhiệt độ tăng cao gây cháy rừng ở nhiều nơi, điển hình là Inđônêsia và Malaysia. Đặc biệt vào năm 1991, nắng nóng kéo dài kết hợp với hiện tƣợng El Nino đã làm 483.000 ha lúa bị thiếu nƣớc, trong đó có 190.000 ha lúa bị mất trắng, trên 88.000 ha rừng bị cháy tại Kalimantan [24]. Tại Trung Quốc, hạn hán tác động nghiêm trọng đến cuộc sống hàng ngày và các hoạt động phát triển kinh tế - xã hội, đặc biệt là tại các khu vực đông dân nghèo. Hạn hán là nguyên nhân gây tổn thất đến 48% tổng thiệt hại kinh tế trực tiếp của Trung Quốc.

Trong đợt hạn năm 1994 - 1995, mỗi năm bị tổn thất 25 triệu tấn lƣơng thực; hạn hán năm 2000 - 2001 đã làm 61 triệu ngƣời bị thiếu nƣớc sinh hoạt. Đợt hạn năm 2006 gây thiếu nƣớc cho khoảng 36 triệu ngƣời và tổn thất khoảng 42 triệu tấn lƣơng thực.