Chương 1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ THỰC TIỄN 1. Một số khái niệm về hạn hán và phân loại hạn hán 1. Khái niệm hạn hán Theo Tổ chức Khí tượng Thế giới (World Meteorological Organization - WMO) có hơn 150 khái niệm về hạn hán từ nhiều nhà khoa học với nhiều hướng tiếp cận và nghiên cứu khác nhau (WMO, 2006). Từ điển của Mỹ đã định nghĩa rằng hạn hán là một thời gian không có mưa, đặc biệt là trong suốt một vụ mùa (AHD, 1976).
Trần Thục và ctv (2008), cho rằng hạn hán là một giai đoạn thời tiết khô hạn kéo dài bất thường do thiếu hụt lượng mưa gây mất cân bằng nguồn nước, kéo dài đã gây ảnh hưởng đến nhiều lĩnh vực và môi trường khác nhau. Hạn hán là thảm họa của tự nhiên, do lượng mưa thấp hơn lượng mưa trung bình, có thể diễn ra trong một mùa hoặc kéo dài không đáp ứng được lượng nước cho nhu cầu của con người và môi trường (Sheffield và ctv, 2014; Wilhite và Glantz, 1985). Hạn hán đã gây ảnh hưởng xấu đến sự tăng trưởng cây trồng, vật nuôi, nạn đói, bệnh tật và tác động tiêu cực đến môi trường (Durrani và ctv, 2021). Tóm lại, các định nghĩa về hạn hán đều cho rằng hạn hán là do sự thiếu hụt lượng mưa trong thời gian dài đã ảnh hưởng đến kinh tế - xã hội và môi trường.
Phân loại hạn hán 1. Chỉ tiêu khô hạn và phân cấp hạn Để có cơ sở phân cấp hạn, quản lý hạn, giám sát và cảnh báo sớm về hạn hán, các tác giả đã sử dụng các phương pháp khác nhau như chỉ số khô hạn nhiệt độ–thực vật (Vegetation – Temperature Dryness Index - VTCI) (Ngô Đình Tuấn và Ngô Lê An, 2016); chỉ số khô hạn nhiệt ẩm Celia Innova ( TK) (Đặng Quốc Khánh và ctv. 2022); chỉ số khô hạn SPI, Chỉ số K, chỉ số MI và các ngưỡng giá trị của hạn hán (Lê Sâm và Nguyễn Đình Vượng, 2008) ( Phụ lục 1, Bảng 2). Ngoài ra, Nguyễn Hoàng Tuấn và Trương Thanh Cảnh (2022) sử dụng ba chỉ số gồm chỉ số lượng mưa bất thường (RAI), chỉ số chuẩn hóa lượng mưa (SPI), chỉ số ẩm (MI) để xác định phân 10 cấp hạn (hạn nặng, hạn nhẹ,.
Chỉ số hạn SI; SPI; Sa.I; SWSI; MI; K được tính toán từ lượng mưa, nhiệt độ, giờ nắng, bốc hơi của các trạm quan trắc tại khu vực nghiên cứu sẽ phân cấp hạn để phù hợp với mục tiêu nghiên cứu (Nguyễn Quang Kim, 2005). Luận án sử dụng chỉ số MI và K để phân cấp hạn nhẹ và hạn nặng. Hạn hán nhẹ thường diễn ra khi có sự thiếu hụt nguồn nước nhưng vẫn còn sự cung cấp một cách tương đối. Việc quản lý tiết kiệm nước và chuẩn bị các biện pháp dự phòng có thể giúp giảm thiểu tác động của hạn hán đối với các hoạt động nông nghiệp và sinh hoạt.
Do đó, cần sử dụng hệ thống tưới tiết kiệm nước, quản lý đất đai hiệu quả, và sử dụng các phương pháp canh tác có hiệu suất cao hơn để tối ưu hóa sự sử dụng nước. Trong khi đó, hạn hán nặng là một tình trạng cảnh báo nghiêm trọng hơn, thường xuất hiện khi nguồn cung nước giảm đáng kể hoặc hoàn toàn cạn kiệt. Trong trường hợp này, việc tiết kiệm nước trở nên cực kỳ cần thiết, và các biện pháp dự phòng phải được triển khai ngay lập tức để giữ cho hoạt động nông nghiệp và sinh hoạt cho cộng đồng không bị ảnh hưởng quá nặng nề. Các biện pháp có thể bao gồm hạn chế việc sử dụng nước, ứng dụng kỹ thuật tưới tiết kiệm nước hơn, đồng thời, cần phải có các biện pháp cấp cứu như vận chuyển nước từ các nguồn khác và phân phối nước theo ưu tiên để đảm bảo an toàn nước uống và sử dụng cho sinh hoạt cơ bản.
Phân loại hạn hán WMO (2006) đã phân loại hạn hán thành 4 loại theo sự đánh giá và tổng hợp của nhiều nghiên cứu trên thế giới ( Phụ lục 1, Hình 1. Đây là một loại hạn được đánh giá có một thời kỳ dài mưa ít hơn trung bình nhiều năm; (2) Hạn thủy văn: là hiện tượng suy giảm mặt nước do dòng chảy thấp, hay do sự bốc hơi của hồ chứa, hồ nước, sông. Có thể nói hạn thủy văn là khoản thời gian mà dòng chảy không đủ cung cấp nhu cầu sử dụng nước (Iglesias và ctv, 2018; Nguyễn Nam Thành và ctv, 2019); (3) Hạn nông nghiệp: là hiện tượng thiếu hụt nước tưới cho cây trồng do khí tượng hay thủy văn. Nước chiếm 35% trong thành phần cấu tạo của đất và duy trì độ ẩm của đất, nếu duy trì độ ẩm tốt thì hạn chế hiện tượng hạn nông nghiệp.
Nếu quá trình lưu giữ thất bại, độ ẩm khan hiếm 11 thì quá trình hạn hán sẽ tác động rất lớn đối với cây trồng và năng suất cây trồng; (4) Hạn kinh tế - xã hội: là sự thất bại liên kết của hệ thống quản lý tài nguyên nước với nhu cầu, vì thế hạn hán gắn liền với các nhu cầu của sự phát triển kinh tế (Brewer và Heim Jr., 2011; Abraham và ctv, 2016; Iglesias và ctv, 2018). Tác động của hạn hán Hạn hán tác động đến môi trường, hủy hoại các loài thực vật, động vật, quần cư hoang dã, làm giảm chất lượng không khí, nước, cháy rừng và xói lở đất. Các tác động này có thể kéo dài và khó khăn để khắc phục. Mức độ khô hạn có thể đe dọa sự an toàn của vật nuôi chăn thả và bãi cỏ, bởi vì thiếu nước làm tăng nồng độ nitrat và axit prussic và gây nguy hiểm cho sức khỏe của chúng.
Hạn hán đã tác động đến sự vận hành của nhà máy thuỷ điện, cạn kiệt nguồn nước sinh hoạt và điều tiết nước cho SXNN (WMO, 2006), là nguyên nhân dẫn đến đói nghèo, bệnh tật thậm chí là chiến tranh do xung đột nguồn nước (Haied và ctv, 2017). Một vấn đề khác, xâm nhập của các loài xâm lấn như cỏ dại và côn trùng, gây thiệt hại cho mùa màng và khó có thể loại bỏ khi hạn hán xuất hiện ( Phụ lục 1, Hình 2). Trên thế giới, hơn 1/3 đất đai bị hạn hán và ảnh hưởng tới 1/3 dân số, đồng thời tác động tới 50% số gia súc toàn cầu và 44% hệ thống sinh thái trồng trọt của thế giới (Ngô Thanh Sơn và ctv, 2018). Tổng quan về nghiên cứu hạn hán.1 Nghiên cứu về hạn hán trên thế giới Hạn hán được nghiên cứu, đánh giá và dự báo từ nhiều quốc gia, châu lục khác nhau.
Nghiên cứu của Garnier (2018) đã cho thấy hạn hán được nghiên cứu từ rất xa xưa ở khu vực Châu Âu và Địa Trung Hải, được ghi lại thông qua các văn bản cổ xưa và tạp chí cổ đại. Ngày nay với sự phát triển của khoa học và công nghệ nghiên cứu về hạn hán đã được phân tích chuyên sâu và trở nên phổ biến. Nghiên cứu hạn hán theo hướng định tính về sự tác động của nó đến SXNN ở Nam Phi (Archer và ctv, 2022). Nghiên cứu tại Ấn Độ bằng phương pháp thống kê mô tả những thiệt hại do hạn hán gây ra (Bandyopadhyay và ctv, 2020), tại Nga hạn hán ảnh hưởng đến an ninh lương thực và nông nghiệp (Hunt và ctv, 2021).
Do đó, hạn hán được xem là một trong những thiên tai khắc nghiệt nhất trên thế giới, gây thiệt 12 hại hàng năm từ 6 - 8 tỷ đô la (Wilhite, 2000). Theo thống kê của tổ chức Oxfam cho rằng ở Châu Phi phải đối mặt với nạn đói vì hạn hán, ảnh hưởng đến hơn 10 triệu người (Bahta và ctv, 2016), và một lượng lớn dân số trên thế giới sẽ chịu cảnh đói khát (WMO, 2006). Trong hơn 30 năm trở lại đây, hạn đã tác động đến cuộc sống của 1,3 tỷ người và 53 tỷ đô của vùng châu Á – Thái Bình Dương. Điển hình bang California (Mỹ) đã trải qua đợt hạn hán tồi tệ nhất trong lịch sử trong giai đoạn 2012–2015.
Những tác động bất lợi của hạn đã ảnh hưởng đến nông nghiệp, nông thôn thiếu nước sản xuất và gây cháy rừng (Swain, 2015). Hạn hán xuất hiện ở Ấn Độ không chỉ gây căng thẳng về nguồn nước mà còn ảnh hưởng đến tình hình SXNN và một số lĩnh vực khác. Mặc dù, chính phủ đã xây dựng nhiều CLTU với hạn hán để giảm thiệt hại nhưng sự tái diễn của hạn ba năm một lần là một thách thức lớn (Bandyopadhyay và ctv, 2020). Argentina (Nam Mỹ) hạn hán đã ảnh hưởng 6,5 triệu ha thiếu nước sản xuất, 550.000 người và 7.825 trang trại không đủ nước để tưới tiêu và sinh hoạt (Abraham và ctv, 2016).
Nghiên cứu hạn hán ở Việt Nam Nghiên cứu về hạn hán ở Việt Nam được thực hiện cấp quốc gia, vùng, địa phương. Các nghiên cứu chủ yếu tập trung vào hai khía cạnh của hạn hán đó là (1) nghiên cứu những đặc điểm cơ bản của hạn và tác động của hạn hán đến tự nhiên, kinh tế và xã hội; (2) xây dựng mô hình quản lý hạn gắn với thích ứng cũng như giảm nhẹ tác động của hạn đến tự nhiên, kinh tế và xã hội (Bùi Thị Thanh Hương, 2015). Tuy nhiên, nghiên cứu về TDBTT do tác động của hạn hán còn hạn chế. Nghiên cứu về nguyên nhân, diễn biến và mức độ hạn để phòng tránh và giảm nhẹ thiệt hại cũng như đề xuất chính sách, giải pháp phù với điều kiện sinh hoạt và sản xuất của người dân (Ngô Thanh Sơn và ctv, 2018).
Lê Trung Tuân (2009) đã đề xuất ba giải pháp giữ nước và độ ẩm, quản lý hồ thủy lợi trong mùa hạn và kỹ thuật tưới tiết kiệm nước trong điều kiện hạn hán. Ngoài ra, nghiên cứu xây dựng được hệ thống quản lý hạn ở Đồng bằng sông Hồng và sa mạc hóa ở Nam Trung Bộ (giai đoạn 2008 – 2010) cũng đề xuất các giải pháp, chiến lược tổng thể quản lý, phòng ngừa, hạn chế sự xâm lấn của hoang mạc hóa cũng như phục hồi các 13 vùng bị sa mạc hóa. Một nghiên cứu khác, tác giả đã xây dựng được hai mô hình quản lý hạn và phòng chống hoang mạc hóa, sa mạc ở Hà Nam và Ninh Thuận (Nguyễn Lập Dân, 2010). Tại Quảng Nam, nghiên cứu tình hình hạn hán đất trồng lúa hè thu (Huỳnh Thanh Chương và ctv, 2015) bằng công nghệ viễn thám và GIS.
Kết quả cho thấy 850,65 ha đất trồng lúa đã bị chuyển đổi sang mục đích khác do hạn hán, huyện Đại Lộc sẽ có 142,55 ha đất lúa bị nguy cơ hạn hán cao trong tương lai.