Tổng quan nghiên cứu

Gia Lai, một tỉnh miền núi thuộc khu vực Tây Nguyên, có diện tích tự nhiên khoảng 15,5 nghìn km² và dân số ước tính gần 1,9 triệu người năm 2023, đang phải đối mặt với những biến đổi khí hậu ngày càng phức tạp, đặc biệt là hạn hán và biến đổi lượng mưa. Theo số liệu từ giai đoạn 1961-2019, tổng lượng mưa năm và mùa mưa tại Gia Lai có xu hướng giảm với độ dốc từ khoảng 15 đến 70 mm/năm. Hạn khí tượng tại các khu vực như Ayun Pa và Pleiku trở nên nghiêm trọng hơn trong 5-10 năm gần đây, đặc biệt từ 2009 đến 2019, trong khi hạn nặng và rất nặng ít xảy ra ở An Khê. Tần suất, cường độ và phạm vi ảnh hưởng của hạn hán có xu thế gia tăng rõ rệt sau năm 2009.

Nghiên cứu nhằm mục tiêu phân tích, đánh giá chi tiết mức độ dao động, biến thiên và xu thế biến đổi của tổng lượng mưa (cả năm và theo mùa) cũng như đặc điểm hạn khí tượng (cường độ, tần suất, sự kiện, giai đoạn và quy mô) trên địa bàn tỉnh Gia Lai. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào số liệu khí tượng từ các trạm quan trắc Pleiku, Ayun Pa, An Khê và Ia Ly trong giai đoạn 1980-2019, đảm bảo tính liên tục và đại diện theo quy định của Luật Khí tượng Thủy văn. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc cung cấp cơ sở khoa học cho công tác quy hoạch phát triển kinh tế - xã hội, thích ứng và giảm thiểu tác động của biến đổi khí hậu tại địa phương.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình phân tích biến đổi khí hậu và hạn hán, trong đó:

  • Lý thuyết về hạn hán: Hạn hán được định nghĩa là hiện tượng thiếu hụt nước kéo dài, ảnh hưởng đến cân bằng lượng mưa và bốc hơi, được phân loại thành hạn khí tượng, hạn thủy văn, hạn nông nghiệp và hạn kinh tế xã hội theo Tổ chức Khí tượng Thế giới (WMO).

  • Mô hình phân tích xu thế khí hậu phi tham số: Sử dụng kiểm định Mann-Kendall để nhận dạng xu thế biến đổi của các chuỗi số liệu khí tượng, kết hợp với hệ số dốc Sen để định lượng mức độ tăng giảm của các biến số khí hậu.

  • Chỉ số hạn khí tượng SPI và SPEI: SPI (Standardized Precipitation Index) đánh giá hạn hán dựa trên lượng mưa chuẩn hóa, trong khi SPEI (Standardized Precipitation Evapotranspiration Index) bổ sung yếu tố bốc hơi, phản ánh cân bằng nước toàn diện hơn.

Các khái niệm chính bao gồm: tổng lượng mưa, xu thế biến đổi khí hậu, hạn khí tượng, chỉ số SPI, chỉ số SPEI.

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: Số liệu khí tượng thu thập từ 4 trạm quan trắc chính tại Gia Lai (Pleiku, Ayun Pa, An Khê, Ia Ly) với chuỗi dữ liệu từ 1961 đến 2019, trong đó tập trung phân tích dữ liệu từ 1980-2019 để đảm bảo tính liên tục và đại diện.

  • Phương pháp phân tích:

    • Sử dụng các chỉ số thống kê mô tả (trung bình, phương sai, hệ số biến thiên) để đánh giá mức độ dao động và biến thiên lượng mưa.

    • Áp dụng kiểm định phi tham số Mann-Kendall để nhận dạng xu thế biến đổi lượng mưa và hạn khí tượng, kết hợp với hệ số dốc Sen để định lượng độ dốc xu thế.

    • Xử lý ảnh hưởng của tự tương quan chuỗi thời gian bằng kỹ thuật Trend-Free Pre-Whitening.

    • Tính toán chỉ số hạn khí tượng SPI và SPEI theo các bước thời gian 3, 6, 9 và 12 tháng để đánh giá cường độ, tần suất, sự kiện hạn hán.

    • Sử dụng công cụ GIS và phương pháp nội suy không gian IDW (Inverse Distance Weighting) để xây dựng bản đồ phân bố không gian các đặc điểm lượng mưa và hạn khí tượng.

  • Timeline nghiên cứu: Thu thập và xử lý số liệu trong giai đoạn 2023-2024, phân tích dữ liệu và xây dựng bản đồ trong quý 1-2 năm 2024, hoàn thiện báo cáo và luận văn vào tháng 7 năm 2024.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Xu hướng giảm tổng lượng mưa: Tổng lượng mưa năm và mùa mưa tại Gia Lai có xu hướng giảm ở tất cả các tiểu vùng khí hậu, với độ dốc xu thế ước tính từ 15 đến 70 mm/năm. Ví dụ, tại trạm Pleiku, lượng mưa trung bình năm giảm khoảng 30 mm/năm trong giai đoạn 1980-2019.

  2. Tăng cường độ và tần suất hạn khí tượng: Chỉ số SPI và SPEI cho thấy hạn khí tượng tại Ayun Pa và Pleiku trở nên nghiêm trọng hơn trong 5-10 năm gần đây, đặc biệt từ 2009 đến 2019. Tần suất hạn nặng và rất nặng tăng lên khoảng 20% so với giai đoạn trước đó.

  3. Phân bố không gian hạn hán không đồng đều: Hạn nặng và rất nặng xảy ra rất ít ở An Khê, trong khi các khu vực phía Đông và Nam tỉnh có xu hướng hạn hán gia tăng về cường độ và phạm vi ảnh hưởng.

  4. Gia tăng tần suất và quy mô hạn hán sau năm 2009: Tần suất các sự kiện hạn hán tăng khoảng 15%, cường độ trung bình của các sự kiện hạn cũng tăng lên, kéo dài trung bình từ 3 đến 6 tháng, với quy mô ảnh hưởng mở rộng trên diện tích lớn hơn.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của xu thế giảm lượng mưa và gia tăng hạn hán được cho là do biến đổi khí hậu toàn cầu và các yếu tố địa phương như thay đổi địa hình, tác động của gió mùa và sự suy giảm độ che phủ rừng. Kết quả này phù hợp với các nghiên cứu trước đây về biến đổi khí hậu tại Tây Nguyên và các khu vực lân cận, đồng thời phản ánh thực trạng thiệt hại kinh tế - xã hội do hạn hán gây ra tại Gia Lai, như thiệt hại ước tính 372,8 tỷ đồng năm 2015 và 188 tỷ đồng năm 2019.

Dữ liệu có thể được trình bày qua các biểu đồ đường thể hiện xu thế lượng mưa năm và mùa, biểu đồ hộp mô tả biến thiên lượng mưa tại các trạm, cùng các bản đồ phân bố không gian chỉ số SPI và SPEI để minh họa sự phân bố và mức độ hạn hán trên địa bàn tỉnh. So sánh với các nghiên cứu quốc tế, phương pháp sử dụng kiểm định Mann-Kendall và chỉ số SPI/SPEI được đánh giá là phù hợp và hiệu quả trong việc đánh giá xu thế hạn hán tại các vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa như Gia Lai.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Tăng cường hệ thống quan trắc khí tượng và thủy văn: Nâng cấp và mở rộng mạng lưới trạm quan trắc để thu thập dữ liệu chính xác, liên tục, phục vụ công tác dự báo và cảnh báo hạn hán. Chủ thể thực hiện: Sở Tài nguyên và Môi trường Gia Lai, trong vòng 2 năm tới.

  2. Xây dựng và triển khai kế hoạch quản lý nguồn nước hiệu quả: Tập trung quy hoạch, bảo vệ và trữ nước, đặc biệt tại các vùng dễ bị hạn hán như Ayun Pa và Pleiku, nhằm giảm thiểu thiệt hại cho sản xuất nông nghiệp. Chủ thể thực hiện: UBND tỉnh Gia Lai phối hợp với các ngành liên quan, thực hiện trong 3-5 năm.

  3. Phát triển mô hình dự báo hạn hán dựa trên chỉ số SPI và SPEI: Áp dụng công nghệ GIS và phân tích dữ liệu lớn để dự báo sớm các sự kiện hạn hán, hỗ trợ ra quyết định kịp thời. Chủ thể thực hiện: Viện nghiên cứu công nghệ Sinh học và Môi trường, trong 1-2 năm.

  4. Tuyên truyền, nâng cao nhận thức cộng đồng và đào tạo kỹ năng ứng phó hạn hán: Tổ chức các chương trình đào tạo, tập huấn cho người dân và cán bộ địa phương về quản lý rủi ro thiên tai và thích ứng với biến đổi khí hậu. Chủ thể thực hiện: Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, các tổ chức xã hội, trong vòng 3 năm.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Cơ quan quản lý nhà nước về tài nguyên và môi trường: Sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng chính sách, quy hoạch phát triển bền vững và quản lý rủi ro thiên tai tại Gia Lai.

  2. Các nhà nghiên cứu và học giả trong lĩnh vực khí tượng, môi trường và biến đổi khí hậu: Tham khảo phương pháp luận và kết quả phân tích xu thế khí hậu, hạn hán để phát triển các nghiên cứu tiếp theo.

  3. Người làm công tác quy hoạch phát triển kinh tế - xã hội địa phương: Áp dụng dữ liệu và phân tích để lồng ghép yếu tố khí hậu vào kế hoạch phát triển, giảm thiểu tác động tiêu cực của hạn hán.

  4. Nông dân và cộng đồng địa phương: Nắm bắt thông tin về xu thế hạn hán và lượng mưa để điều chỉnh phương thức sản xuất, tăng cường khả năng thích ứng với biến đổi khí hậu.

Câu hỏi thường gặp

  1. Chỉ số SPI và SPEI khác nhau như thế nào trong đánh giá hạn hán?
    SPI chỉ dựa trên lượng mưa chuẩn hóa, trong khi SPEI bổ sung yếu tố bốc hơi, phản ánh cân bằng nước toàn diện hơn. SPEI phù hợp hơn khi đánh giá tác động của nhiệt độ và bốc hơi trong điều kiện biến đổi khí hậu.

  2. Tại sao sử dụng phương pháp kiểm định Mann-Kendall trong phân tích xu thế?
    Phương pháp Mann-Kendall là kiểm định phi tham số, không yêu cầu dữ liệu phải phân phối chuẩn, ít bị ảnh hưởng bởi dữ liệu ngoại lai, phù hợp với chuỗi số liệu khí tượng có biến động lớn.

  3. Xu thế giảm lượng mưa có ảnh hưởng như thế nào đến kinh tế Gia Lai?
    Giảm lượng mưa làm tăng nguy cơ hạn hán, ảnh hưởng trực tiếp đến sản xuất nông nghiệp, gây thiệt hại hàng trăm tỷ đồng và ảnh hưởng đến đời sống người dân, đặc biệt trong các vụ mùa.

  4. Làm thế nào để dự báo sớm hạn hán tại Gia Lai?
    Sử dụng các chỉ số hạn khí tượng như SPI và SPEI kết hợp với công nghệ GIS và mô hình dự báo khí hậu giúp nhận diện sớm các sự kiện hạn hán, từ đó có biện pháp ứng phó kịp thời.

  5. Phân bố hạn hán tại Gia Lai có đồng đều không?
    Không đồng đều; hạn hán nghiêm trọng tập trung tại các khu vực như Ayun Pa và Pleiku, trong khi An Khê ít bị ảnh hưởng hơn, do sự khác biệt về địa hình, khí hậu và các yếu tố môi trường khác.

Kết luận

  • Tổng lượng mưa năm và mùa mưa tại Gia Lai có xu hướng giảm với độ dốc từ 15-70 mm/năm, ảnh hưởng đến cân bằng nước và sản xuất nông nghiệp.
  • Hạn khí tượng tại các khu vực Ayun Pa và Pleiku trở nên nghiêm trọng hơn trong 5-10 năm gần đây, với tần suất và cường độ hạn hán gia tăng rõ rệt.
  • Phân bố hạn hán không đồng đều trên địa bàn tỉnh, hạn nặng ít xảy ra ở An Khê nhưng gia tăng tại các vùng khác.
  • Phương pháp kiểm định Mann-Kendall và chỉ số SPI, SPEI là công cụ hiệu quả để đánh giá xu thế và đặc điểm hạn khí tượng tại Gia Lai.
  • Nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học quan trọng cho công tác quy hoạch, quản lý tài nguyên nước và thích ứng biến đổi khí hậu tại địa phương.

Next steps: Triển khai các giải pháp quản lý nguồn nước, nâng cấp hệ thống quan trắc, phát triển mô hình dự báo hạn hán và tăng cường đào tạo cộng đồng.

Call-to-action: Các cơ quan quản lý và nhà nghiên cứu cần phối hợp chặt chẽ để ứng dụng kết quả nghiên cứu vào thực tiễn, góp phần phát triển bền vững tỉnh Gia Lai trong bối cảnh biến đổi khí hậu ngày càng phức tạp.