Tổng quan nghiên cứu

Lượng mưa là một yếu tố khí hậu quan trọng ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống và phát triển kinh tế xã hội. Tại thành phố Hồ Chí Minh, với dân số khoảng 9,37 triệu người và địa hình thấp, mật độ xây dựng cao, hiện tượng mưa lớn và các chỉ số cực đoan về lượng mưa ngày càng có xu hướng gia tăng, gây ra nhiều hệ lụy như ngập lụt, thiệt hại về tài sản và ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng. Nghiên cứu được thực hiện trong giai đoạn 1980-2022 nhằm nhận dạng và định lượng xu thế thay đổi tổng lượng mưa và các chỉ số cực đoan liên quan đến cường độ, tần suất và thời đoạn lượng mưa tại 15 trạm quan trắc trên địa bàn thành phố. Mục tiêu cụ thể là phân tích xu thế thay đổi tổng lượng mưa năm và theo mùa, đánh giá các yếu tố cực đoan về lượng mưa, đồng thời xây dựng bản đồ phân bố không gian các chỉ số này. Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học quan trọng hỗ trợ công tác quản lý tài nguyên nước, thiết kế hệ thống tiêu thoát nước và hoạch định chính sách ứng phó biến đổi khí hậu tại thành phố Hồ Chí Minh.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình về biến đổi khí hậu và các chỉ số cực đoan khí hậu, trong đó:

  • Lý thuyết biến đổi khí hậu toàn cầu: Nhiệt độ tăng dẫn đến sự gia tăng bốc hơi nước và thay đổi lượng mưa theo không gian và thời gian.
  • Chỉ số cực đoan khí hậu (Climate Extremes Index): Bao gồm các chỉ số như lượng mưa ngày cực đại (Rx1day), lượng mưa 5 ngày cực đại (Rx5day), chỉ số cường độ mưa (SDII), tỷ lệ lượng mưa lớn hơn phân vị 95% (R95p), số ngày mưa lớn hơn 10mm (R10mm), số ngày liên tục không mưa (CDD), số ngày liên tục có mưa (CWD), v.v.
  • Mô hình phân bố không gian IDW (Inverse Distance Weighting): Phương pháp nội suy khoảng cách nghịch đảo có trọng số để xây dựng bản đồ phân bố không gian các chỉ số lượng mưa.

Các khái niệm chính bao gồm tổng lượng mưa năm, lượng mưa theo mùa, các chỉ số cực đoan về cường độ, tần suất và thời đoạn lượng mưa.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính là số liệu lượng mưa ngày từ 15 trạm quan trắc trên địa bàn thành phố Hồ Chí Minh, thu thập từ Trung tâm Khí tượng Thủy văn Nam Bộ, với chuỗi số liệu liên tục từ năm 1980 đến 2022, đảm bảo độ dài tối thiểu 30 năm theo quy định chuẩn khí hậu.

Phương pháp phân tích bao gồm:

  • Thống kê mô tả: Tính trung vị, trung bình, biên độ biến thiên (IQR), biểu đồ hộp để mô tả đặc điểm phân bố và biến động lượng mưa.
  • Kiểm định phi tham số Mann-Kendall: Đánh giá xu thế thay đổi theo thời gian của tổng lượng mưa và các chỉ số cực đoan với mức ý nghĩa 95% hoặc 99%.
  • Ước lượng hệ số dốc Sen: Định lượng mức độ tăng hoặc giảm xu thế.
  • Phương pháp nội suy không gian IDW: Xây dựng bản đồ phân bố không gian xu thế tổng lượng mưa và các chỉ số cực đoan dựa trên dữ liệu từ các trạm quan trắc phân bố đều.

Quá trình nghiên cứu được thực hiện theo timeline từ tháng 1/2023 đến tháng 9/2023, đảm bảo thu thập, xử lý và phân tích dữ liệu đầy đủ, chính xác.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Tổng lượng mưa trung bình năm tại 15 trạm quan trắc dao động từ khoảng 1.167 mm (trạm Cần Giờ) đến 1.995 mm (trạm Phạm Văn Cội), với mức biến thiên IQR từ 200 đến 841 mm tùy khu vực. Mức độ biến thiên lớn nhất ghi nhận tại các trạm Cần Giờ, Thủ Đức và Phạm Văn Cội.

  2. Lượng mưa trong mùa mưa chiếm khoảng 85% tổng lượng mưa cả năm, với giá trị trung vị từ 1.053 mm (Cần Giờ) đến 1.900 mm (Phạm Văn Cội). Biến thiên mùa mưa cũng cao nhất tại các trạm tương tự như tổng lượng mưa năm.

  3. Xu thế thay đổi tổng lượng mưa: 11/14 trạm (78,57%) ghi nhận xu thế tăng tổng lượng mưa năm với mức tăng từ 0,5 đến 16,1 mm/năm. Lượng mưa ngày cực đại tại 10/14 trạm cũng có xu thế tăng từ 0,1 đến 1,8 mm/năm.

  4. Các chỉ số cực đoan về lượng mưa như Rx1day, Rx5day, R95p, R99p, R10mm, R20mm đều có xu thế tăng trên phần lớn diện tích thành phố, đặc biệt tại các khu vực có lượng mưa thấp như Hóc Môn, Thủ Đức và Cần Giờ, với mức tăng cao nhất tại huyện Cần Giờ.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân xu thế tăng lượng mưa và các chỉ số cực đoan có thể liên quan đến sự gia tăng nhiệt độ trung bình và biến đổi khí hậu toàn cầu, làm tăng cường độ bốc hơi và sự hình thành mây mưa. Đặc điểm địa hình thấp, ảnh hưởng của chế độ bán nhật triều và mật độ xây dựng cao tại thành phố Hồ Chí Minh làm gia tăng tính nhạy cảm với các hiện tượng mưa lớn và ngập lụt.

So sánh với các nghiên cứu trong khu vực Đông Nam Á và Việt Nam, kết quả tương đồng với xu thế tăng lượng mưa và các chỉ số cực đoan tại miền Nam Việt Nam và các vùng lân cận. Sự phân bố không đồng đều của lượng mưa và xu thế tăng cao hơn ở các khu vực có lượng mưa thấp phản ánh sự ảnh hưởng của các yếu tố địa hình và khí hậu vi mô.

Dữ liệu có thể được trình bày qua các biểu đồ hộp thể hiện phân bố lượng mưa và các chỉ số cực đoan tại từng trạm, cùng bản đồ phân bố không gian xu thế lượng mưa và các chỉ số cực đoan được xây dựng bằng phương pháp IDW, giúp minh họa rõ nét sự biến đổi theo không gian và thời gian.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Tăng cường hệ thống quan trắc và giám sát lượng mưa: Nâng cấp và mở rộng mạng lưới trạm quan trắc để thu thập dữ liệu liên tục, chính xác, phục vụ phân tích xu thế và dự báo mưa cực đoan. Chủ thể thực hiện: Trung tâm Quan trắc Tài nguyên và Môi trường TP.HCM, trong vòng 1-2 năm.

  2. Xây dựng và cải tiến hệ thống tiêu thoát nước đô thị: Thiết kế hệ thống tiêu thoát nước phù hợp với xu thế tăng lượng mưa và mưa cực đoan, đặc biệt tại các khu vực có xu thế tăng cao như huyện Cần Giờ, Thủ Đức và Hóc Môn. Chủ thể thực hiện: Sở Xây dựng TP.HCM, trong 3-5 năm.

  3. Phát triển các giải pháp quản lý rủi ro thiên tai và ngập lụt: Áp dụng các biện pháp cảnh báo sớm, quy hoạch đô thị thích ứng với biến đổi khí hậu, giảm thiểu thiệt hại do mưa lớn và ngập lụt. Chủ thể thực hiện: Ban chỉ huy Phòng chống thiên tai và Tìm kiếm cứu nạn TP.HCM, trong 1-3 năm.

  4. Nâng cao nhận thức cộng đồng và đào tạo chuyên môn: Tổ chức các chương trình đào tạo, tuyên truyền về biến đổi khí hậu, tác động của mưa cực đoan và cách ứng phó hiệu quả. Chủ thể thực hiện: Sở Giáo dục và Đào tạo, các tổ chức xã hội, liên tục hàng năm.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Nhà quản lý và hoạch định chính sách: Sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng các chính sách quản lý tài nguyên nước, quy hoạch đô thị và phòng chống thiên tai phù hợp với xu thế biến đổi lượng mưa.

  2. Chuyên gia và nhà nghiên cứu khí hậu, môi trường: Tham khảo phương pháp luận và kết quả phân tích xu thế lượng mưa, chỉ số cực đoan để phát triển các nghiên cứu tiếp theo hoặc ứng dụng trong các dự án liên quan.

  3. Kỹ sư xây dựng và quy hoạch đô thị: Áp dụng dữ liệu và bản đồ phân bố không gian lượng mưa để thiết kế hệ thống hạ tầng, tiêu thoát nước, giảm thiểu rủi ro ngập lụt.

  4. Cộng đồng dân cư và tổ chức xã hội: Nâng cao nhận thức về tác động của mưa lớn và ngập lụt, từ đó chủ động trong việc phòng tránh và ứng phó với các hiện tượng thời tiết cực đoan.

Câu hỏi thường gặp

  1. Tại sao cần nghiên cứu xu thế lượng mưa và các chỉ số cực đoan tại TP.HCM?
    Lượng mưa và các hiện tượng mưa cực đoan ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống, kinh tế và môi trường. Nghiên cứu giúp hiểu rõ diễn biến, từ đó hỗ trợ quản lý tài nguyên nước và phòng chống thiên tai hiệu quả.

  2. Phương pháp Mann-Kendall và hệ số dốc Sen có ưu điểm gì trong phân tích xu thế?
    Hai phương pháp này không bị ảnh hưởng bởi dữ liệu ngoại lai, không yêu cầu phân phối dữ liệu cụ thể, phù hợp với các chuỗi số liệu khí hậu có biến động lớn và bất thường.

  3. Các chỉ số cực đoan lượng mưa được lựa chọn dựa trên tiêu chí nào?
    Chỉ số được chọn dựa trên tính phổ biến, khả năng phản ánh các khía cạnh cường độ, tần suất và thời đoạn của lượng mưa, phù hợp với đặc điểm khí hậu và mục tiêu nghiên cứu tại TP.HCM.

  4. Phương pháp nội suy IDW có hạn chế gì?
    IDW có thể không chính xác khi mật độ trạm quan trắc thấp hoặc phân bố không đều, vì trọng số tập trung vào các điểm gần nhất, có thể làm sai lệch kết quả phân bố không gian.

  5. Làm thế nào để ứng dụng kết quả nghiên cứu vào thực tiễn?
    Kết quả cung cấp dữ liệu khoa học cho việc thiết kế hệ thống tiêu thoát nước, quy hoạch đô thị, cảnh báo thiên tai và xây dựng chính sách thích ứng biến đổi khí hậu tại TP.HCM.

Kết luận

  • Tổng lượng mưa trung bình năm tại TP.HCM dao động từ khoảng 1.167 mm đến 1.995 mm, với lượng mưa mùa mưa chiếm khoảng 85%.
  • Xu thế tăng tổng lượng mưa và các chỉ số cực đoan được ghi nhận tại phần lớn các trạm quan trắc, đặc biệt tại các khu vực có lượng mưa thấp như huyện Cần Giờ.
  • Các chỉ số cực đoan như lượng mưa ngày cực đại, số ngày mưa lớn đều có xu thế tăng, làm gia tăng nguy cơ ngập lụt và thiệt hại kinh tế.
  • Phương pháp Mann-Kendall, hệ số dốc Sen và nội suy IDW là công cụ hiệu quả để đánh giá xu thế và phân bố không gian lượng mưa.
  • Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học quan trọng cho công tác quản lý tài nguyên nước, quy hoạch đô thị và phòng chống thiên tai tại TP.HCM trong bối cảnh biến đổi khí hậu.

Tiếp theo, cần triển khai các giải pháp quản lý và thích ứng dựa trên kết quả nghiên cứu, đồng thời mở rộng mạng lưới quan trắc để nâng cao độ chính xác và hiệu quả ứng phó với các hiện tượng mưa cực đoan. Đề nghị các cơ quan chức năng và nhà nghiên cứu tiếp tục phối hợp để phát triển các nghiên cứu chuyên sâu hơn, góp phần bảo vệ môi trường và phát triển bền vững thành phố.