Đặc điểm của các nhân tố quy mô lớn trong điều kiện hạn hán ở Việt Nam

• Tác giả: Nguyễn Thanh Hoa
• Người hướng dẫn: PGS. TS. Vũ Thanh Hằng
• Trường học: Đại học Quốc gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Khí tượng và Khí hậu học
• Đề tài: Đặc Điểm Của Một Số Nhân Tố Quy Mô Lớn Trong Điều Kiện Hạn Hán Ở Việt Nam
• Loại tài liệu: luận văn thạc sỹ
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HẠN HÁN VÀ CÁC ĐẶC TRƯNG HOÀN LƯU QUY MÔ LỚN ẢNH HƯỞNG ĐẾN VIỆT NAM
• 1.1. Khái niệm hạn hán và phân loại hạn hán
• 1.1.1. Khái niệm hạn hán
• 1.1.2. Phân loại hạn hán
• 1.2. Ảnh hưởng của một số hoàn lưu quy mô lớn đến hạn hán ở Việt Nam
• 1.3. Tổng quan các công trình nghiên cứu về hạn hán
• 1.3.1. Một số nghiên cứu trong nước
• 1.3.2. Một số nghiên cứu trên thế giới
• 2. CHƯƠNG 2: SỐ LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Phương pháp nghiên cứu
• 2.1.1. Chỉ số chuẩn hóa lượng mưa (Standardized Precipitation Index - SPI)
• 2.1.2. Chỉ số khô (Aridity Index - AI)
• 2.1.3. Chỉ số Ped
• 2.2. Nguồn số liệu
• 2.3. Phương pháp và số liệu dự tính khí hậu
• 3. CHƯƠNG 3: MỘT SỐ KẾT QUẢ VÀ NHẬN XÉT
• 3.1. Tần suất hạn của các vùng khí hậu theo các chỉ số
• 3.2. Tần suất hạn cho giai đoạn 1981 – 2014
• 3.3. Tần suất hạn theo tháng
• 3.4. Tần suất hạn và xu thế hạn theo tháng của các trạm đảo
• 3.5. Đặc điểm trường SST giai đoạn 1981-2010 trên khu vực Biển Đông
• 3.6. Tình hình hạn hán trong năm El Nino và La Nina điển hình
• 3.7. ENSO và chỉ số ENSO
• 3.8. Hạn hán trong kỳ El Nino 5/1997 - 5/1998
• 3.9. Hạn hán trong kỳ La Nina 5/1988 - 5/1989
• 3.10. Xu thế hoạt động của áp cao cận nhiệt đới Tây Thái Bình Dương trên mực 850mb
• 3.11. Dự tính về hạn hán ở các vùng khí hậu trên cả nước
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Đặc điểm của hạn hán ở Việt Nam

Hạn hán là một hiện tượng khí hậu nghiêm trọng, ảnh hưởng đến đời sống và sản xuất nông nghiệp ở Việt Nam. Theo các nghiên cứu, hạn hán không chỉ gây thiệt hại về kinh tế mà còn ảnh hưởng đến môi trường và sức khỏe con người. Hạn hán thường xảy ra do sự thiếu hụt lượng mưa trong một thời gian dài, dẫn đến tình trạng khô hạn kéo dài. Các vùng miền khác nhau của Việt Nam có mức độ ảnh hưởng khác nhau, với các khu vực miền Trung và miền Nam thường chịu tác động nặng nề hơn. Theo thống kê, trong giai đoạn 1981-2014, tần suất hạn hán đã gia tăng, đặc biệt trong các năm có hiện tượng El Nino. Điều này cho thấy sự cần thiết phải nghiên cứu và dự báo chính xác để có biện pháp ứng phó kịp thời.

1.1. Nguyên nhân gây ra hạn hán

Nguyên nhân chính dẫn đến hạn hán ở Việt Nam chủ yếu là do sự biến đổi khí hậu và các yếu tố tự nhiên như biến đổi khí hậu và nhân tố môi trường. Sự thay đổi trong thời tiết và khí hậu đã làm giảm lượng mưa trong các mùa mưa, dẫn đến tình trạng khô hạn. Ngoài ra, các hoạt động của con người như khai thác nước ngầm và sử dụng tài nguyên nước không bền vững cũng góp phần làm trầm trọng thêm tình trạng hạn hán. Theo các chuyên gia, việc quản lý tài nguyên nước và áp dụng các chính sách quản lý nước hiệu quả là rất cần thiết để giảm thiểu tác động của hạn hán.

II. Tác động của hạn hán đến nông nghiệp

Hạn hán có tác động nghiêm trọng đến sản xuất nông nghiệp ở Việt Nam. Nông nghiệp là lĩnh vực chịu ảnh hưởng lớn nhất từ hạn hán, đặc biệt là trong các vùng trồng lúa và cây ăn trái. Thiếu nước tưới tiêu dẫn đến giảm năng suất cây trồng, làm tăng nguy cơ mất mùa và đói nghèo. Theo một nghiên cứu, trong những năm có hạn hán, sản lượng lúa giảm từ 20-30%, ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống của hàng triệu người nông dân. Hơn nữa, hạn hán cũng làm tăng nguy cơ thiên tai như cháy rừng và xâm nhập mặn, gây thêm khó khăn cho sản xuất nông nghiệp. Do đó, việc phát triển các biện pháp thích ứng và giảm thiểu tác động của hạn hán là rất quan trọng.

2.1. Giải pháp ứng phó với hạn hán

Để ứng phó với hạn hán, Việt Nam cần triển khai các giải pháp bền vững trong quản lý tài nguyên nước. Việc xây dựng các hệ thống tưới tiêu hiệu quả, sử dụng công nghệ tiết kiệm nước trong nông nghiệp là rất cần thiết. Ngoài ra, cần có các chính sách hỗ trợ nông dân trong việc chuyển đổi cây trồng phù hợp với điều kiện khí hậu. Các chương trình giáo dục và nâng cao nhận thức về hạn hán và biến đổi khí hậu cũng cần được đẩy mạnh để người dân có thể chủ động hơn trong việc ứng phó.

III. Chính sách và quản lý nước

Chính sách quản lý nước ở Việt Nam đóng vai trò quan trọng trong việc giảm thiểu tác động của hạn hán. Các chính sách cần được xây dựng dựa trên cơ sở khoa học và thực tiễn, nhằm đảm bảo nguồn nước cho sản xuất nông nghiệp và sinh hoạt. Việc quy hoạch và phát triển các công trình thủy lợi, hồ chứa nước là cần thiết để tích trữ nước trong mùa mưa và cung cấp nước trong mùa khô. Hơn nữa, cần có sự phối hợp giữa các cấp chính quyền và cộng đồng trong việc quản lý và sử dụng tài nguyên nước một cách hiệu quả.

3.1. Tăng cường hợp tác quốc tế

Hợp tác quốc tế trong lĩnh vực quản lý nước và ứng phó với hạn hán là rất quan trọng. Việt Nam cần tham gia vào các chương trình hợp tác khu vực và toàn cầu để chia sẻ kinh nghiệm và công nghệ trong quản lý tài nguyên nước. Việc học hỏi từ các quốc gia khác có kinh nghiệm trong ứng phó với hạn hán sẽ giúp Việt Nam xây dựng các chính sách hiệu quả hơn, đồng thời nâng cao khả năng thích ứng với biến đổi khí hậu.

Tổng quan nghiên cứu

Hạn hán là một trong những thiên tai nghiêm trọng, đứng thứ ba sau bão và lũ lụt, gây thiệt hại lớn về kinh tế, môi trường và xã hội tại Việt Nam cũng như trên toàn cầu. Theo ước tính, trong giai đoạn 1900-2013, thế giới đã trải qua khoảng 642 đợt hạn hán với mức độ ngày càng nghiêm trọng, gây thiệt hại kinh tế lên đến 135 tỷ USD và ảnh hưởng đến khoảng 2 tỷ người. Ở Việt Nam, hạn hán diễn ra phổ biến trên hầu hết các vùng khí hậu, đặc biệt nghiêm trọng trong các năm 1992-1993 và 1997-1998, với lượng mưa giảm chỉ còn 30-70% so với trung bình nhiều năm và nhiệt độ tăng từ 1-3°C. Hạn hán không chỉ làm giảm sản lượng nông nghiệp mà còn gây ra tình trạng thiếu nước sinh hoạt, xâm nhập mặn sâu vào nội đồng và suy thoái môi trường.

Luận văn tập trung nghiên cứu đặc điểm của một số nhân tố quy mô lớn ảnh hưởng đến hạn hán ở Việt Nam, bao gồm lượng mưa, nhiệt độ bề mặt và các chỉ số hạn hán như J, SPI và Ped. Nghiên cứu sử dụng dữ liệu quan trắc thực tế giai đoạn 1981-2014 và dự báo xu thế hạn hán trong tương lai theo kịch bản phát thải RCP 2. Mục tiêu chính là phân tích tần suất, mức độ và xu thế hạn hán trên 7 vùng khí hậu Việt Nam, đồng thời đánh giá ảnh hưởng của các hoàn lưu quy mô lớn như ENSO, áp cao cận nhiệt đới Tây Thái Bình Dương và áp cao Siberi. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc dự báo, cảnh báo sớm hạn hán và đề xuất các giải pháp quản lý tài nguyên nước, giảm thiểu thiệt hại do hạn hán gây ra.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình khí hậu liên quan đến hạn hán và các nhân tố quy mô lớn ảnh hưởng đến khí hậu Việt Nam. Hai lý thuyết chính được áp dụng gồm:

• Lý thuyết về hạn hán và phân loại hạn hán: Hạn hán được định nghĩa là hiện tượng thiếu hụt lượng mưa kéo dài, gây ra sự thiếu nước trên bề mặt đất, dòng chảy sông suối và ảnh hưởng đến sinh trưởng thực vật. Hạn hán được phân loại thành hạn khí tượng, hạn nông nghiệp, hạn thủy văn và hạn kinh tế xã hội, dựa trên các đặc điểm vật lý và tác động kinh tế xã hội.

• Mô hình hoàn lưu quy mô lớn và ENSO: Hoàn lưu Walker và chu trình ENSO (El Nino - La Nina) là các nhân tố quy mô lớn chi phối lượng mưa và nhiệt độ bề mặt biển, ảnh hưởng trực tiếp đến hạn hán ở Việt Nam. ENSO tác động đến sự phân bố lượng mưa, nhiệt độ và tần suất hạn hán theo mùa và vùng miền.

Các khái niệm chính trong nghiên cứu bao gồm: chỉ số hạn hán J (De Martonne Index), chỉ số chuẩn hóa lượng mưa SPI (Standardized Precipitation Index), chỉ số khô cằn Ped, áp cao cận nhiệt đới Tây Thái Bình Dương, áp cao Siberi, và chỉ số Đại dương ONI (Oceanic Niño Index) dùng để đánh giá cường độ ENSO.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng số liệu tổng lượng mưa tháng và nhiệt độ trung bình tháng từ 55 trạm khí tượng đại diện cho 7 vùng khí hậu Việt Nam trong giai đoạn 1981-2014. Các chỉ số hạn hán J, SPI và Ped được tính toán để đánh giá tần suất, mức độ và xu thế hạn hán. Phương pháp chọn mẫu là sử dụng toàn bộ số liệu quan trắc có sẵn, đảm bảo tính đại diện cho các vùng khí hậu.

Phân tích dữ liệu được thực hiện bằng phương pháp thống kê mô tả, phân tích tương quan và so sánh giữa các chỉ số hạn hán. Ngoài ra, nghiên cứu còn sử dụng dữ liệu dự báo khí hậu từ mô hình CCSM của Trung tâm NCAR (Mỹ) theo kịch bản phát thải RCP 2 để dự báo xu thế hạn hán giai đoạn 2016-2027.

Timeline nghiên cứu bao gồm: thu thập và xử lý số liệu giai đoạn 1981-2014, phân tích các chỉ số hạn hán, đánh giá ảnh hưởng của ENSO và các hoàn lưu quy mô lớn, cuối cùng là dự báo hạn hán tương lai theo kịch bản khí hậu.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Tần suất hạn hán theo chỉ số J, SPI và Ped: Tại 4 vùng khí hậu phía Bắc, tần suất hạn hán theo chỉ số J dao động từ 40-45%, cao hơn so với SPI (35-40%) và Ped (khoảng 25%). Ở các vùng phía Nam, tần suất hạn hán cũng tương tự nhưng có xu hướng cao hơn, với chỉ số J trên 50%, SPI 35-40% và Ped khoảng 25%. Chỉ số J thường cho mức độ hạn hán nặng hơn hai chỉ số còn lại.

2. Tần suất hạn hán theo tháng: Ở các vùng phía Bắc, hạn hán tập trung chủ yếu vào các tháng mùa đông (tháng 11 đến tháng 3 năm sau) với tần suất trên 80% theo chỉ số J. Các tháng mùa mưa (tháng 5-9) hạn hán gần như không xuất hiện. Ở vùng Bắc Trung Bộ (B4), hạn hán xuất hiện mạnh vào các tháng mùa hè (tháng 2-4 và tháng 6-7). Ở phía Nam, hạn hán tập trung vào mùa khô (tháng 11 đến tháng 4) với tần suất hạn hán theo chỉ số J đạt 80-100% trong các tháng đầu năm.

3. Ảnh hưởng của ENSO: Các năm El Nino điển hình như 1997-1998 có mức độ hạn hán cao hơn rõ rệt, với lượng mưa giảm 30-70% so với trung bình nhiều năm và nhiệt độ tăng 1-3°C. ENSO làm tăng khả năng xảy ra hạn hán ở các vùng Nam Trung Bộ, Tây Nguyên và Nam Bộ, trong khi La Nina có xu hướng giảm hạn hán. Chỉ số ONI cho thấy các đợt El Nino mạnh có giá trị trên 1.5, tương ứng với các năm hạn hán nghiêm trọng.

4. Xu thế biến đổi khí hậu và nhiệt độ bề mặt biển: Nhiệt độ bề mặt nước biển Biển Đông có xu hướng gia tăng trong giai đoạn 1991-2010, phù hợp với xu thế tăng nhiệt toàn cầu. Sự gia tăng này làm tăng cường bốc hơi, góp phần làm gia tăng hạn hán ở Việt Nam.

Thảo luận kết quả

Kết quả cho thấy chỉ số J có khả năng phân biệt rõ ràng hơn các mức độ hạn hán so với SPI và Ped, đặc biệt trong việc xác định thời điểm bắt đầu hạn hán. Tần suất hạn hán cao vào mùa khô và mùa đông phù hợp với đặc điểm khí hậu gió mùa của Việt Nam, khi áp cao cận nhiệt đới Tây Thái Bình Dương và áp cao Siberi chi phối thời tiết, gây khô hạn và nhiệt độ cao.

Ảnh hưởng của ENSO được khẳng định là nhân tố quan trọng gây ra các đợt hạn hán nghiêm trọng, đặc biệt trong các năm El Nino mạnh. So sánh với các nghiên cứu trong nước và quốc tế, kết quả phù hợp với xu hướng gia tăng tần suất và cường độ hạn hán do biến đổi khí hậu và các hiện tượng khí quyển đại quy mô.

Dữ liệu có thể được trình bày qua các biểu đồ tần suất hạn hán theo tháng, bảng so sánh tần suất hạn hán theo chỉ số và bản đồ phân bố hạn hán theo vùng khí hậu, giúp minh họa rõ ràng sự khác biệt về mức độ và thời gian hạn hán giữa các vùng.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Xây dựng hệ thống cảnh báo sớm hạn hán dựa trên chỉ số J và SPI: Tăng cường ứng dụng các chỉ số hạn hán trong dự báo để cảnh báo kịp thời, giảm thiểu thiệt hại cho nông nghiệp và sinh hoạt. Thời gian thực hiện: trong 1-2 năm. Chủ thể: Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Trung ương.

2. Phát triển các giải pháp quản lý tài nguyên nước hiệu quả: Tăng cường tích trữ nước, cải thiện hệ thống tưới tiêu, đặc biệt tại các vùng Tây Nguyên, Nam Bộ và Bắc Trung Bộ có tần suất hạn hán cao. Thời gian: 3-5 năm. Chủ thể: Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, các địa phương.

3. Nâng cao nhận thức cộng đồng và đào tạo kỹ năng ứng phó hạn hán: Tổ chức các chương trình đào tạo, tuyên truyền về hạn hán và biện pháp phòng tránh cho người dân, đặc biệt ở các vùng chịu ảnh hưởng nặng. Thời gian: liên tục. Chủ thể: Sở Nông nghiệp, các tổ chức xã hội.

4. Nghiên cứu và ứng dụng công nghệ mô hình khí hậu và dự báo hạn hán: Đầu tư nghiên cứu nâng cao chất lượng mô hình dự báo hạn hán, tích hợp dữ liệu vệ tinh và mô hình khí hậu toàn cầu. Thời gian: 5 năm trở lên. Chủ thể: Các viện nghiên cứu, trường đại học.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Nhà hoạch định chính sách: Sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng các chính sách quản lý tài nguyên nước, phòng chống thiên tai và phát triển nông nghiệp bền vững.

2. Các nhà nghiên cứu khí tượng và khí hậu: Tham khảo phương pháp tính toán chỉ số hạn hán, phân tích ảnh hưởng của các hoàn lưu quy mô lớn và xu thế biến đổi khí hậu tại Việt Nam.

3. Cơ quan dự báo khí tượng thủy văn: Áp dụng các chỉ số hạn hán và mô hình dự báo để nâng cao hiệu quả cảnh báo sớm và quản lý rủi ro thiên tai.

4. Người dân và cộng đồng nông thôn: Nắm bắt thông tin về đặc điểm hạn hán, thời gian và mức độ ảnh hưởng để chủ động ứng phó, bảo vệ sản xuất và sinh hoạt.

Câu hỏi thường gặp

1. Hạn hán được định nghĩa như thế nào trong nghiên cứu này?
   Hạn hán được định nghĩa là hiện tượng thiếu hụt lượng mưa tự nhiên kéo dài trong một thời gian dài, thường là một mùa hoặc lâu hơn, dẫn đến thiếu nước trên đất, dòng chảy và ảnh hưởng đến sinh trưởng thực vật.

2. Các chỉ số hạn hán J, SPI và Ped khác nhau như thế nào?
   Chỉ số J dựa trên tỷ lệ lượng mưa và nhiệt độ, phản ánh mức độ khô hạn tổng thể; SPI chỉ dựa trên lượng mưa chuẩn hóa, dùng để theo dõi hạn hán theo thời gian; Ped kết hợp độ lệch nhiệt độ và lượng mưa, phản ánh điều kiện khí hậu khô hay ẩm.

3. ENSO ảnh hưởng như thế nào đến hạn hán ở Việt Nam?
   El Nino làm giảm lượng mưa, tăng nhiệt độ, gây hạn hán nghiêm trọng ở nhiều vùng, đặc biệt Nam Trung Bộ và Tây Nguyên. La Nina có xu hướng ngược lại, làm giảm hạn hán.

4. Tại sao chỉ số J thường cho kết quả hạn hán nặng hơn SPI và Ped?
   Chỉ số J nhạy với sự thay đổi nhiệt độ và lượng mưa hàng năm, giúp phát hiện sớm thời điểm bắt đầu hạn hán và phân loại mức độ hạn rõ ràng hơn.

5. Làm thế nào để ứng dụng kết quả nghiên cứu vào thực tiễn?
   Kết quả có thể dùng để xây dựng hệ thống cảnh báo sớm, quản lý tài nguyên nước, đào tạo cộng đồng và phát triển các chính sách ứng phó hạn hán hiệu quả.

Kết luận

• Hạn hán ở Việt Nam có tần suất và mức độ ngày càng gia tăng, đặc biệt trong các năm El Nino mạnh.
• Chỉ số hạn hán J, SPI và Ped đều có giá trị trong đánh giá hạn hán, trong đó chỉ số J cho kết quả phân loại hạn rõ ràng và nhạy hơn.
• ENSO và các hoàn lưu quy mô lớn như áp cao cận nhiệt đới Tây Thái Bình Dương, áp cao Siberi là những nhân tố chính chi phối hạn hán tại Việt Nam.
• Nhiệt độ bề mặt biển Biển Đông có xu hướng tăng, góp phần làm gia tăng hạn hán trong tương lai.
• Cần triển khai hệ thống cảnh báo sớm, quản lý tài nguyên nước và nâng cao nhận thức cộng đồng để giảm thiểu thiệt hại do hạn hán gây ra.

Tiếp theo, nghiên cứu sẽ tập trung vào phát triển mô hình dự báo hạn hán chính xác hơn và đề xuất các giải pháp ứng phó phù hợp với từng vùng khí hậu. Đề nghị các cơ quan chức năng và nhà nghiên cứu phối hợp triển khai các khuyến nghị nhằm nâng cao hiệu quả quản lý hạn hán tại Việt Nam.