Tài liệu Nghiên cứu tác động của biến đổi khí hậu đến hạn hán khu vực nam trung bộ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN --------------------------------------------- Trần Chấn Nam NGHIÊN CỨU TÁC ĐỘNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU ĐẾN HẠN HÁN KHU VỰC NAM TRUNG BỘ Chuyên ngành: Khí tƣợng - Khí hậu học Mã số: 60440222 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC Hà Nội - Năm 2015 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN --------------------------------------------- Trần Chấn Nam NGHIÊN CỨU TÁC ĐỘNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU ĐẾN HẠN HÁN KHU VỰC NAM TRUNG BỘ Chuyên ngành: Khí tƣợng - Khí hậu học Mã số: 60440222 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS.MAI VĂN KHIÊM Hà Nội - Năm 2015 LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành chương trình cao học và viết luận văn này, em luôn nhận được sự hướng dẫn và giúp đỡ nhiệt tình của các thầy cô trong Khoa Khí tượng Thủy văn và Hải dương học của Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội. Trước hết, em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc đến các thầy cô trong Khoa Khí tượng Thủy văn và Hải dương học Đồng thời em xin gửi lời cảm ơn tới TS. Mai Văn Khiêm – Người đã dành rất nhiều thời gian để hướng dẫn và giúp đỡ tận tình cho em trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn này. Hà Nội, ngày i tháng 03 năm 2015 MỤC LỤC MỞ ĐẦU......................................................................................................................... 1 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN ......................................................................................... 3 1.1. Các khái niệm và đặc trưng của hạn hán .............................................................. 3 1.1.1. Các khái niệm hạn hán ...................................................................................3 1.1.2 Phân loại hạn ...................................................................................................3 1.2. Các đặc trưng của hạn hán ....................................................................................5 1.3. Tình trạng hạn hán ở Việt Nam và nguyên nhân gây ra hạn hán .........................5 1.4. Nghiên cứu về hạn hán và tác động của Biến đổi Khí hậu đến hạn hán ............10 1.4.1. Biến đổi khí hậu ở Việt Nam và khu vực Nam Trung Bộ ........................... 10 1.4.2 Nghiên cứu về hạn hán và tác động của Biến đổi Khí hậu đến hạn hán tại Việt Nam ................................................................................................................19 CHƢƠNG 2: PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ SỐ LIỆU .............................. 23 2.1 Phạm vi và nội dung nghiên cứu .........................................................................23 2.1.1 Vị trí địa lý và đặc điểm địa hình khu vực Nam Trung Bộ .......................... 23 2.1.2 Đặc điểm khí tượng thuỷ văn ........................................................................25 2.2. Phương pháp nghiên cứu ....................................................................................26 2.2.1 Một số chỉ số hạn hán ...................................................................................26 2.2.2 Lựa chọn chỉ số hạn hán................................................................................28 2.2.3 Phương pháp phân tích xu thế .......................................................................30 2.2.4 Mô hình PRECIS........................................................................................... 31 2.3 Số liệu sử dụng trong nghiên cứu ........................................................................33 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................. 35 3.1. Xu thế biến đổi của hạn hán tại Nam Trung Bộ giai đoạn 1961-2012 ...............35 3.1.1 Phân bố theo không gian ...............................................................................35 3.1.2 Phân bố theo thời gian ...................................................................................38 3.2 Dự tính biến đổi của hạn hán tại Nam Trung Bộ trong thời kỳ tương lai ...........39 3.2.1 Hạn quy mô 1 tháng ......................................................................................40 3.2.2 Hạn quy mô 3 tháng ......................................................................................44 3.2.3 Hạn quy mô 6 tháng ......................................................................................48 3.2.4 Hạn quy mô 12 tháng ....................................................................................52 KẾT LUẬN .................................................................................................................. 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................... 58 ii DANH MỤC BẢNG B ng 2 1 T ng hợp c c ch s h n ƣợc s ụng ph i n nhất ............................ 26 B ng 2 2: Phân cấp h n h n ....................................................................................... 30 B ng 2 3: Danh s ch tr m khí tƣợng lấy s liệu quan trắc trong thời kỳ qu khứ ....................................................................................................................................... 33 B ng 3 1 Tần suất xuất hiện h n quy mô 1 th ng trong c c thời kỳ (%) .............. 43 B ng 3 2 Tần suất xuất hiện h n quy mô 3 th ng trong c c thời kỳ kh c nhau (%) ....................................................................................................................................... 47 B ng 3 3 Tần suất xuất hiện h n quy mô 6 th ng trong c c thời kỳ kh c nhau(%) ....................................................................................................................................... 52 B ng 3 4 Tần suất xuất hiện h n quy mô 12 th ng trong c c thời kỳ kh c nhau (%)................................................................................................................................. 55 iii DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. Mức tăng nhiệt độ trung bình năm (0C) trong 50 năm qua ........................... 11 Hình 1.2. Mức thay đổi lượng mưa năm (%) trong 50 năm qua ................................... 11 Hình 1.3. Xu thế biến đổi chuẩn sai nhiệt độ trung bình mùa khô khu vực Nam Trung Bộ................................................................................................................................... 12 Hình 1.4. Xu thế biến đổi chuẩn sai nhiệt độ trung bình mùa mưa khu vực Nam Trung Bộ................................................................................................................................... 12 Hình 1.5. Xu thế biến đổi chuẩn sai nhiệt độ trung bình năm khu vực Nam Trung Bộ13 Hình 1.6. Xu thế biến đổi chuẩn sai lượng mưa mùa khô khu vực Nam Trung Bộ (Nguyễn Văn Thắng, 2010) ........................................................................................... 13 Hình 1.7. Xu thế biến đổi chuẩn sai lượng mưa mùa mưa khu vực Nam Trung Bộ (Nguyễn Văn Thắng, 2010) ........................................................................................... 14 Hình 1.8. Xu thế biến đổi chuẩn sai lượng mưa năm khu vực Nam Trung Bộ ............. 14 (Nguyễn Văn Thắng, 2010) ........................................................................................... 14 Hình 1.9 Kết quả tổ hợp các mô hình cho kịch bản số ngày khô hạn của IPCC (2007) trong thế kỷ 21 (Nguồn: Báo cáo AR4 của IPCC, 2007) .............................................. 16 Hình 1.10. Kết quả tổ hợp các mô hình cho kịch bản số ngày nắng nóng của IPCC (2007) trong thế kỷ 21 (IPCC, 2007) ............................................................................ 16 Hình 1.11. Kết quả dự tính các chỉ số khô hạn (CDD và SMA) trong tương lai từ 17 mô hình GCMs trong CMIP3 của IPCC (IPCC, 2012). ................................................ 17 Hình 2.1 Bản đồ khu vực Nam Trung Bộ ..................................................................... 24 Hình 2.2. Lưới ngang và lưới thẳng đứng của mô hình PRECIS .................................. 32 Hình 2.3. Phép chiếu cực quay của mô hình PRECIS .................................................. 32 Hình 3.1: Chỉ số SPI theo năm tại các trạm thuộc khu vực Nam trung Bộ trong ......... 36 thời kỳ 1961-2012 ......................................................................................................... 36 Hình 3.2.a: Hạn quy mô 1 tháng giai đoạn 1980 - 1999 ............................................... 40 Hình 3.2.b: Hạn quy mô 1 tháng giai đoạn 2020-2039 ................................................. 40 Hình 3.2.c: Hạn quy mô 1 tháng giai đoạn 2040-2059 ................................................. 41 Hình 3.2.d: Hạn quy mô 1 tháng giai đoạn 2060-2079 ................................................. 41 Hình 3.2.e: Hạn quy mô 1 tháng giai đoạn 2080-2099 ................................................. 42 Hình 3.3.a: Hạn quy mô 3 tháng giai đoạn 1980-1999 ................................................. 44 Hình 3.3.b: Hạn quy mô 3 tháng giai đoạn 2020-2039 ................................................. 45 Hình 3.3.c: Hạn quy mô 3 tháng giai đoạn 2040-2059 ................................................. 45 iv Hình 3.3.d: Hạn quy mô 3 tháng giai đoạn 2060-2079 ................................................. 46 Hình 3.3.e: Hạn quy mô 3 tháng giai đoạn 2080-2099 ................................................. 46 Hình 3.4.a: Hạn quy mô 6 tháng giai đoạn 1980-1999 ................................................. 48 Hình 3.4.b: Hạn quy mô 6 tháng giai đoạn 2020-2039 ................................................. 49 Hình 3.4.c: Hạn quy mô 6 tháng giai đoạn 2040-2059 ................................................. 49 Hình 3.4.d: Hạn quy mô 6 tháng giai đoạn 2060-2079 ................................................. 50 Hình 3.4.e: Hạn quy mô 6 tháng giai đoạn 2080-2099 ................................................. 50 Hình 3.5.a: Hạn quy mô 12 tháng giai đoạn 1980-1999 ............................................... 52 Hình 3.5.b: Hạn quy mô 12 tháng giai đoạn 2020-2039 ............................................... 53 Hình 3.5.c: Hạn quy mô 12 tháng giai đoạn 2040-2059 ............................................... 53 Hình 3.5.d: Hạn quy mô 12 tháng giai đoạn 2060-2079 ............................................... 54 Hình 3.5.e: Hạn quy mô 12 tháng giai đoạn 2080-2099 ............................................... 54 v MỞ ĐẦU Theo tổ chức Khí tượng thế giới WMO, hạn hán là một hiện tượng tự nhiên được coi là thiên tai. Nó gây ra những thiệt hại to lớn đến môi trường sống của con người cũng như hủy hoại các loài thực vật, động vật, làm giảm chất lượng không khí, nước, làm gia tăng nguy cơ cháy rừng. Hạn hán tác động đến các hoạt động kinh tế xã hội như giảm diện tích cây trồng, năng .suất và sản lượng cây trồng. Hạn hán là một trong những nguyên nhân gây ra đói nghèo thiếu lương thực tại các khu vực mà hiện tượng này ảnh hưởng. Thiên tai này không có cách ―phòng chống‖ mà chỉ có thể tránh và giảm thiểu thiệt hại do thiên tai gây ra. Hơn nữa, hiện tượng hạn hán đã ảnh hưởng đến rất nhiều nước trên thế giới, đặc biệt là các vùng khô hạn, bán khô hạn. Ảnh hưởng của hạn ngày càng nghiêm trọng hơn: với tần suất và thời gian kéo dài đợt hạn tăng lên, mức độ hạn khắc nghiệt, phạm vi hạn cũng mở rộng hơn nên đã gây rất nhiều khó khăn cho người dân, nghiêm trọng nhất là tình trạng thiếu điện, thiếu nước trên diện rộng. Tại Việt Nam, trong những năm gần đây, tình trạng hạn hán ngày càng trở nên nghiêm trọng hơn do hiện tượng El Nino tăng lên làm cho lượng mưa ít hơn, thêm vào đó là tác động chặt phá rừng, đốt nương làm rẫy…của con người dẫn đến hàng ngàn hecta hoa màu bị mất trắng, nhiều người dân sống trong cảnh đói nghèo. Do đó, nghiên cứu về hiện tượng hạn hán là một trong những vấn đề đã và đang thu hút được rất nhiều sự quan tâm của các nhà khoa học trên thế giới cũng như trong nước ta. Việc nghiên cứu về hạn hán trên thế giới cũng như trong nước từ bộ số liệu quan trắc sẽ giúp cho các nhà quản lý thiết lập được các khung chương trình quản lý nguồn nước thích hợp cho nông nghiệp và nhu cầu nước trong thành phố. Tuy nhiên trong xu thế nóng lên toàn cầu, sự biến đổi của hạn hán cũng hết sức phức tạp. Do đó việc dự tính nó ngày càng khó khăn hơn. Chính vì vậy, việc xem xét sự biến đổi của hạn hán ở hiện tại và trong tương lai ở Việt Nam rất có ý nghĩa, giúp cho chính phủ có kế hoạch khẩn cấp để ứng phó với tình trạng hạn hán ngay từ ban đầu nhằm giảm thiểu tối đa những thiệt hại mà nó gây ra. Đứng trước thực tế đó, tôi đã chọn đề tài nghiên cứu của luận văn là: ― Nghiên cứu t c ộng của Bi n i khí hậu n h n h n khu vực Nam Trung Bộ‖. 1 Đề tài này tập trung vào việc đánh giá mức độ, xu thế biến đổi của hạn hán trong quá khứ do tác động của biến đổi khí hậu tại khu vực Nam Trung Bộ, và ứng dụng sản phẩm mô hình PRECIS để đưa ra những dự tính về hạn hán trong các thời kỳ tương lai tại khu vực này. Các kết quả của nghiên cứu có thể hỗ trợ đắc lực cho việc đưa ra những cảnh báo hạn hán trong tương lai tại Nam Trung Bộ cũng như giúp các nhà quản lý có thể lập kế hoạch để xây dựng phát triển vùng... Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo, luận văn được bố cục trong 3 chương. Chương 1: Tổng quan về hạn hán. Chương này giới thiệu một cách tổng quát về hạn hán, nguyên nhân, các đặc trưng hạn hán và kết quả nghiên cứu của một số tác giả trên thế giới và Việt Nam. Chương 2: Phương pháp nghiên cứu và số liệu. Chương này sẽ trình bày phương pháp nghiên cứu của luận văn, nguồn số liệu sử dụng trong luận văn. Chương 3: Kết quả và thảo luận. Chương này nêu ra những kết quả của luận văn đạt được. 2 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1 1 C c kh i niệm và ặc trƣng của h n h n 1.1.1. Các khái niệm hạn hán Theo Wilhite, 2000, hạn hán là một phần tự nhiên của khí hậu mặc dù nó vẫn bị nhầm lẫn là sự kiện hiếm và ngẫu nhiên. Hạn hán khác khô hạn, khô hạn giới hạn trong các vùng có lượng mưa thấp, và là một đặc trưng thường xuyên của khí hậu nơi đó. Còn hạn hán được coi là có liên quan đến các điều kiện trung bình thời kỳ dài của sự cân bằng giữa lượng mưa và bốc thoát hơi (bốc hơi + thoát hơi) trong một khu vực cụ thể. Hạn hán cũng liên quan đến thời gian (chính vụ, sự trì hoãn sự bắt đầu mùa mưa, sự xuất hiện của các đợt mưa có liên quan đến các giai đoạn sinh trưởng của vụ mùa) và tính hiệu quả của mùa mưa (cường độ mưa, số đợt mưa). Tuy nhiên, đây chỉ là các khái niệm mà chưa đề cập đến các định nghĩa hoạt động của hạn hán. Do đó, có hai định nghĩa chính về hạn hán: khái niệm và hoạt động hạn hán. Các định nghĩa về hạn hán: Các định nghĩa hạn, được đưa ra trong công thức, giúp mọi người hiểu được khái niệm về hạn hán. Vậy hạn hán là một khoảng thời gian thiếu hụt lượng mưa gây ra những thiệt hại lớn đến mùa màng, dẫn đến giảm sản lượng cây trồng. Định nghĩa này khá quan trọng trong việc thiết lập các chính sách về hạn. Mỗi loại định nghĩa hạn sẽ giúp cho con người xác. định được sự bắt đầu, kết thúc và mức độ khắc nghiệt của một đợt hạn. Định nghĩa này thường được sử dụng để xác định các trạng thái hạn hiện tại với trạng thái trung bình thời kỳ dài, thường là 30 năm. Các loại hạn hán được đề cập ở bên dưới. 1.1.2 Phân loại hạn Trong hệ thống phân loại hạn, nhìn chung hạn được phân thành 4 loại: hạn khí tượng, hạn thủy văn, hạn nông nghiệp và hạn kinh tế xã hội (Singh. M, 2006) Hạn khí tượng (Meteorological Drought): thường được định nghĩa là sự thiếu hụt lượng giáng thủy trong suốt một khoảng thời gian nào đó. Các ngưỡng đã được chọn, (như 50 % lượng mưa chuẩn của một thời kì 6 tháng), sẽ biến đổi theo nhu cầu và ứng dụng của người sử dụng ở từng địa phương. Hạn nông nghiệp (Agricultural Drought): được định nghĩa phổ biến bởi sự thiếu hụt độ ẩm đất có giá trị đối với sự phát triển của cây trồng và cỏ dại. Mối quan hệ giữa 3 lượng mưa và lượng mưa thấm vào đất thường không được chỉ rõ. Tỷ lệ thẩm thấu lượng mưa vào trong đất sẽ phụ thuộc vào các điều kiện ẩm trước đó, độ dốc của đất, loại đất, cường độ của sự kiện mưa. Các đặc tính của đất cũng khác nhau. Ví dụ, một số loại đất có khả năng giữ nước tốt hơn nên ít bị hạn hơn. Hạn thuỷ văn (Hydrological Drought): được định nghĩa bởi sự thiếu hụt nguồn nước mặt và các nguồn nước mặt phụ so với các điều kiện trung bình tại các điểm khác nhau thông qua các mùa. Nó được lượng hóa bằng dòng chảy, tuyết, mực nước hồ, hồ chứa và nước ngầm. Hạn thủy văn cũng không chỉ ra được mối quan hệ rõ ràng giữa lượng mưa và trạng thái cung cấp nước bề mặt trong các hồ, bể chứa, tầng ngập nước, dòng suối. Hạn kinh tế-xã hội phản ánh ánh mối quan hệ giữa sự cung cấp và nhu cầu hàng hóa kinh tế (ví dụ như cung cấp nước, thủy điện), nó phụ thuộc vào lượng mưa. Sự cung cấp đó biến đổi hàng năm như là một hàm của lượng mưa và nước. Nhu cầu nước cũng dao động và thường có xu thế dương do sự tăng dân số, sự phát triển của đất nước và các nhân tố khác nữa. * Tác động của hạn hán. Hạn hán tác động nghiêm trọng đời sống kinh tế xã hội của con người, bên cạnh đó nó còn ảnh hưởng đáng kể đến môi trường sinh thái. Các tác động của hạn có thể là phân theo các lĩnh vực sau: môi trường, kinh tế và xã hội. + Các tác động môi trường là kết quả của những thiệt hại cho các loài thực vật và động vật, môi trường sống động vật hoang dã, không khí và chất lượng nước; rừng và cháy rừng, sự xuống cấp của chất lượng cảnh quan; mất đa dạng sinh học, và xói mòn đất. Một số tác động đến môi trường trong một thời kỳ ngắn có thể nhanh chóng được thiết lập lại. Tác động môi trường kéo dài trong một thời gian hoặc thậm chí có thể trở thành vĩnh viễn. Ví dụ, sự xuống cấp của chất lượng cảnh quan, bao gồm sự gia tăng xói mòn đất, có thể dẫn đến một sự mất mát vĩnh viễn của năng suất sinh học của khu vực. + Tác động kinh tế xảy ra trong lĩnh vực nông nghiệp và các lĩnh vực liên quan, bao gồm cả lâm nghiệp và thủy sản, mà phụ thuộc vào bề mặt và nước ngầm cung cấp. Ngoài thiệt hại rõ ràng về sản lượng trong cả vụ mùa và sản lượng chăn nuôi gia súc, hạn hán còn liên quan với sự gia tăng nhiễm trùng, sâu bệnh cây trồng. 4 + Các tác động xã hội có mặt trong các thời kỳ hạn hán kéo dài và khắc nghiệt. Trong những trường hợp này, một số nguồn nước khẩn cấp sẽ được yêu cầu đưa ra để để bảo vệ sức khỏe cộng đồng. 1 2 C c ặc trƣng của h n h n Hạn hạn thường được xem xét dưới ba đặc trưng: cường độ, thời gian và sự trải rộng theo không gian hạn hán (Wilhite, 2000). - Cường độ hạn hán chính là mức độ thiếu hụt lượng mưa hay mức độ ảnh hưởng hạn hán kết hợp với sự thiếu hụt đó. Cường độ hạn hán thường được xác định bởi sự chệch khỏi mức độ trung bình của các chỉ số khí hậu và liên quan mật thiết với thời gian xác định ảnh hưởng của hạn. - Thời gian hạn hán chỉ khoảng thời gian một đợt hạn hán kéo dài. - Sự trải rộng theo không gian hạn hay chính là phạm vi hạn hán: hạn có thể xảy ra với diện tích hàng trăm km2 đến hàng triệu km2, đặc biệt là các đợt hạn nghiêm trọng có thể kéo dài mùa này sang mùa khác và ảnh hưởng trên một phạm vi rộng lớn (WMO, 1975). 1.3. Tình tr ng h n h n ở Việt Nam và nguyên nhân gây ra h n h n Nguyên nhân gây ra hạn hán Hạn hán xuất hiện khi thời tiết bất thường như nhất thời thiếu hụt lượng mưa hoặc lượng mưa nhận được thường xuyên ít ỏi. Hạn hán được cho là do những nguyên nhân sau (Nguyễn Đức Ngữ 2002): - Hạn hán xảy ra do mưa quá ít, lượng mưa nhận được không đáng kể trong một thời gian dài, có thể hầu như quanh năm, đây là tình trạng khá phổ biến trên các vùng khô hạn và bán khô hạn. - Hạn hán do lượng mưa trên khu vực trong một thời gian dài thấp hơn rõ rệt so với mức nhiều năm cùng kỳ. Tình trạng này có thể xảy ra cả ở nhiều vùng mưa. - Lượng mưa tuy không ít lắm, nhưng trong một thời gian nhất định trước đó không mưa hoặc lượng mưa chỉ đáp ứng nhu cầu tối thiểu của sản xuất và môi trường xung quanh. Đây là tình trạng phổ biến trên các vùng khí hậu gió mùa, có sự khác biệt rõ rệt về mưa giữa mùa mưa và mùa khô. Bản chất và tác động của hạn hán gắn liền với định nghĩa về hạn hán. 5 - Hiện tượng El Nino cũng tác động rõ rệt đến tình trạng hạn hán. Những năm có xảy ra hiện tượng El Nino, lượng mưa giảm, nhiệt độ bức xạ mặt trời tăng lên, bốc hơi tăng mạnh nên dễ gây hạn hán (như Bangladet). Ở Việt Nam, năm 1998 xảy ra hiện tượng El Nino dẫn tới hạn hán nghiêm trọng ở Tây Nguyên. Bên cạnh đó, một số nguyên nhân khác từ hoạt động của con người cũng có thể gây ra tình trạng hạn hán. Đầu tiên phải kể đến là do tình trạng chặt phá, đốt rừng bừa bãi làm mất nguồn nước ngầm dẫn đến cạn kiệt nguồn nước; việc lựa chọn cây trồng không phù hợp, ví dụ như vùng ít nước cũng trồng cây cần nhiều nước (như lúa) làm cho việc sử dụng nước quá nhiều, dẫn đến việc cạn kiệt nguồn nước; thêm vào đó công tác quy hoạch sử dụng nước, bố trí xây dựng công trình không phù hợp, làm cho nhiều công trình không phát huy được tác dụng.... Tiếp đó, thiếu nước trong mùa khô (mùa kiệt) là do không đủ nguồn nước và thiếu những biện pháp cần thiết để đáp ứng nhu cầu sử dụng ngày càng gia tăng do sự phát triển kinh tế - xã hội ở các khu vực, các vùng chưa có quy hoạch hợp lý hoặc quy hoạch phát triển không phù hợp. Nguyên nhân gây ra hạn hán tại Nam Trung Bộ - Địa hình đặc thù của Nam Trung Bộ là một trong những nguyên nhân gây ra hạn hán tại khu vực. Tại Nam Trung Bộ có nhiều dãy núi cao từ 1200m đến 2000m bao bọc xung quanh, tạo nên một vòng cung chắn gió từ phía Bắc qua Tây và Tây Nam. Trong khi đó vào mùa gió Đông Bắc (thường xảy ra từ tháng 9 đến tháng 2 năm sau) khi hoạt động lệch đông và lấn sâu xuống khu vực Nam Trung Bộ mang lại lượng mưa nhất định trong năm, bị các dãy núi cao ở phía Bắc chắn lại đã làm giảm đáng kể lượng mưa trong mùa mưa. Vào mùa gió mùa Tây Nam (xảy ra vào khoảng từ tháng 4 đến tháng 8), thường mang đến lượng mưa đáng kể cho khu vực Tây Nguyên và Nam Bộ, song đối với khu vực Nam Trung Bộ do có các dãy núi cao phía Nam chắn lại nên gió mùa Tây Nam không mang mưa cho khu vực này nên tại đây là mùa khô. Lượng mưa của khu vực nhận được vào các tháng 9, 10, 11, 12 chủ yếu do hoạt động của xoáy thuận nhiệt đới và dải hội tụ nhiệt đới, tuy nhiên lượng mưa nhận được từ sự ảnh hưởng của hiện tượng này cũng là thất thường. Lượng mưa trung bình năm khu vực đồng bằng xấp xỉ 720mm, trong khi đó lượng bốc hơi tiềm năng là 1.860mm, gấp gần 2,6 lần lượng mưa năm, riêng khu vực miền núi có lượng mưa trung bình năm khoảng 1.200mm, tuy nhiên mưa chỉ tập trung chủ yếu vào các tháng 9, 10, 11, 12, phần lớn lượng nước này lại đổ ra biển, nên về mùa khô, hạn hán xảy ra thường xuyên là tất 6 yếu. Đi đôi với thiếu hụt của lượng mưa thì gió trên khu vực lại khá lớn đã gây nên hiện tượng cát bay, cát nhảy cũng là nhân tố chủ yếu gây ra hạn hán thiếu hụt nước. Diễn biến bất lợi về khí hậu thời tiết như nhiệt độ không khí tăng cao, lượng bốc hơi, số giờ nắng đều cao hơn giá trị trung bình nhiều năm và đặc biệt là sự thiếu hụt lượng mưa kéo dài trong nhiều tháng là những nguyên nhân chủ yếu gây nên hạn hán ở Nam Trung Bộ, điển hình là đợt hạn nghiêm trọng năm 2002 tại Ninh Thuận là do lượng mưa bình quân năm 2001 trong toàn tỉnh chỉ đạt 550mm, thấp hơn so với lượng mưa trung bình nhiều năm (849mm) khoảng 35%, hạn hán xảy ra năm 2005 do lượng mưa bình quân năm 2004 chỉ bằng 50% so với lượng mưa trung bình nhiều năm. Hệ quả của việc thiếu hụt lượng mưa này làm cho lượng nước chứa trong các hồđập đều thấp hơn so với thiết kế (ví dụ năm 2005, thấp hơn 50% so với thiết kế), dòng chảy cơ bản trong các sông suối cũng bị suy giảm làm cho lượng nước có thể khai thác bị cạn kiệt, đất đai khô cằn, hoang mạc hóa. Việc sử dụng nguồn nước mặt còn nhiều lãng phí như tưới tràn từ ruộng cao xuống ruộng thấp suốt ngày đêm, các hệ thống kênh nhánh nội đồng chưa được hoàn thiện và cứng hóa, Theo số liệu điều tra, hệ thống thủy lợi hiện nay chỉ mới tưới được khoảng 80% so với thiết kế. Ngoài ra còn có rất nhiều những nguyên nhân phụ khác dẫn đến việc cạn kiệt và suy giảm nguồn nước có thể kể đến như sử dụng đất thiếu quy hoạch, hoạt động sản xuất nông nghiệp không phù hợp, nạn phá rừng đầu nguồn làm nương rẫy, gây ô nhiễm các nguồn nước, quá trình đô thị hóa gia tăng dân số, gia tăng nhu cầu sử dụng nước, chăn thả gia súc tự do, pháp chế và quản lý các nguồn tài nguyên nước chưa phù hợp v.v… đã làm cho tình trạng hạn hán tại Nam Trung Bộ ngày càng nghiêm trọng. Tình trạng hạn hán trong những năm gần đây tại Việt Nam Thống kê của Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Trung ương cho thấy tại Việt Nam, hàng năm hạn hán xảy ra ở hầu khắp các vùng trên cả nước với mức độ và thời gian khác nhau, gây ra những thiệt hại to lớn đối với kinh tế, ảnh hưởng đến đời sống dân sinh. Theo thống kê của Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Trung ương trong 40 năm qua, tại khu vực Bắc Bộ đã xảy ra những năm hạn nặng vào vụ đông xuân: năm 1959, 1961, 1970, 1984, 1986, 1989, 1993, 1998 và vụ mùa 1960, 1961, 1963, 1964. Tại khu vực Trung Bộ và Nam Bộ có hạn nặng trong các năm 1983, 1987, 7 1988, 1990, 1992, 1998. Đặc biệt phải kể đến hai đợt hạn nghiêm trọng năm 19921993, 1997-1998 ảnh hưởng nghiêm trọng đến nguồn nước sản xuất nông nghiệp trên cả nước. Sự thiếu hụt nghiêm trọng lượng mưa năm 1992 đã gây hạn hán thiếu nước cho sản xuất và dân sinh trong năm 1993. Vào năm 1992, lượng mưa hàng năm thiếu hụt tới 30-70%, có nơi tới 100% so với trung bình nhiều năm từ tháng VIII đến tháng XI, tới 40- 60% năm 1993 trong 7 tháng đầu năm. Theo thống kê tổng diện tích lúa vụ đông xuân bị hạn trên các vùng trên 176.000 ha, bị chết là trên 22.000 ha. Trong vụ hè thu năm 1993, lượng mưa thiếu hụt nghiêm trọng kết hợp với nắng nóng gay gắt, bốc hơi nhiều dẫn đến hạn hán rất nghiêm trọng, dự trữ nước ngầm trong đất, trên các sông suối và ở các hồ chứa rất ít. Mực nước trên các sông lớn đều thấp hơn trung bình nhiều năm từ 0,1- 0,5m, các hồ chứa vừa và nhỏ đều cạn kiệt. Đặc biệt các tỉnh từ Thanh Hóa đến Bình Thuận, hạn hán tác động mạnh đến nông nghiệp (41,2% diện tích gieo trồng bị hạn, trong đó 24.090 ha bị chết, tại đồng bằng sông Cửu Long hạn hán ít gay gắt hơn, có 8564 ha lúa bị chết). Theo thống kê của Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Trung ương, năm 1998 hạn hán xảy ra trên cả nước là do hiện tượng El Nino 1997-1998 kéo dài 15 tháng (từ tháng IV năm 1997 đến tháng VI năm 1998) gây ra. Năm 1997 nhiệt độ bề mặt trái đất cao hơn trung bình nhiều năm là 0,430C. Ở Việt Nam nhiệt độ trung bình tháng từ tháng X đến 1997 đến tháng VI năm 1998 thường cao hơn trung bình nhiều năm, liên tục xảy ra các đợt nắng nóng gay gắt, kéo dài nhiều ngày với nhiệt độ cao nhất tuyệt đối đạt mức 40-410C. Cùng với đó, lượng mưa cũng có những thể hiện đặc biệt, khu vực Bắc Bộ mưa rất ít trong các tháng đầu năm, mùa mưa đến muộn và tổng lượng mưa trung bình năm 1998 chỉ bằng 60-80% lượng mưa trung bình nhiều năm, tại khu vực Bắc Trung Bộ lượng mưa chỉ bằng 60-95% lượng mưa trung bình nhiều năm, còn tại Nam Trung Bộ, từ tháng I đến tháng VIII (trừ tháng V), lượng mưa thấp hơn trung bình nhiều năm, tuy nhiên các tháng còn lại lượng mưa lại cao hơn bình thường. Chính điều này khiến cho đầu năm hạn hán xảy ra nghiêm trọng, còn lũ lụt xảy ra nghiêm trọng từ tháng IX cho đến cuối năm. Tại khu vực Nam Bộ và Tây Nguyên, lượng mưa nhận được đều ít hơn trung bình nhiều năm. Tình trạng hạn hán, thiếu nước mùa khô 1997-1998 xảy ra đặc biệt nghiêm trọng, bao trùm hầu như trên tất cả các khu vực của Việt Nam, gây nên thiệt hại lớn: diện tích lúa bị hạn cả nước lên tới 254.000 ha trong đó 30.740 ha bị mất trắng vụ đông xuân, 435.320 ha bị hạn trong 8 đó 70810 ha bị chết vụ hè thu, 153.070 ha trong đó 22.690 ha bị mất trắng trong vụ mùa. Cùng với đó hàng chục nghìn ha cây công nghiệp và cây ăn quả bị hạn, gần 3 triệu người thiếu nước sinh hoạt. Vào những thời gian gần đây, hạn hán cũng xảy ra trên diện rộng và gây ra những thiệt hại nghiêm trọng cho người dân ở nhiều địa phương trên cả nước. Vào năm 2001, các địa phương như Phú Yên, Quảng Nam, Quảng Bình, Quảng Trị là những nơi xảy ra hạn nghiêm trọng. Trong các tháng VI và VII hầu như không có mưa. Chỉ tính tại Phú Yên, hạn hán đã gây thiệt hại cho 7200 ha mía, 500 ha sắn, 225 ha lúa nước và 300 ha lúa nương. Tính trong 6 tháng đầu năm 2002, hạn hán nghiêm trọng đã xảy ra tại khu vực Duyên hải Nam Trung Bộ, Tây Nguyên và Đông Nam Bộ gây ra thiệt hại lớn về mùa màng, cháy rừng xuất hiện trên diện rộng, trong đó phải kể đến cháy rừng lớn ở các khu rừng tự nhiên U Minh thượng và U Minh hạ. Vào thời kỳ các tháng trước mùa mưa trong năm 2003, hạn hán diễn ra trên hầu khắp khu vực Tây Nguyên, dẫn đến thiệt hại cho khoảng 300 ha lúa ở Kon Tum, 3000 ha lúa ở Gia Lai và 50.000 ha đất canh tác ở Đắk Lắc; tình trạng thiếu nước sinh hoạt của người dân cũng diễn ra khiến cho 100.000 hộ dân trên địa bàn lâm vào cảnh thiếu thốn nước sử dụng. Thống kê riêng tại Đắk Lắc, tổng ước tính thiệt hại vào khoảng 250 tỷ đồng. Năm 2004-2005 hạn hán thiếu nước cũng diễn ra trên diện rộng tuy nhiên không nghiêm trọng như năm 1997-1998. Trên khu vực Bắc Bộ, mực nước sông Hồng tại Hà Nội vào đầu tháng III xuống mức 1,72 m thấp nhất kể từ năm 1963 đến năm 2005. Trên khu vực Miền Trung và Tây Nguyên, nắng nóng kéo dài, lưu lượng nước trên các sông suối ở mức thấp hơn trung bình nhiều năm cùng kỳ, một số suối cạn kiệt hoàn toàn; nhiều hồ, đập không đủ khả năng cấp nước. Tại Ninh Thuận - địa phương bị hạn hán thiếu nước nghiêm trọng nhất trong khoảng 20 năm qua, nguyên nhân chủ yếu là do mưa ít, lượng mưa trong 4 tháng (từ tháng XI/2004 đến tháng II/2005) chỉ bằng khoảng 41% trung bình nhiều năm; các sông suối, ao hồ đều khô cạn, chỉ có hồ Tân Giang còn khoảng 500.000 m3 nước nhưng ở dưới mực nước chết, hồ thuỷ điện Đa Nhim - nguồn cung cấp nước chủ yếu cho Ninh Thuận, cũng chỉ đạt 1/3 dung tích so với cùng kỳ năm trước. Trên toàn Ninh Thuận có 47.220 người thiếu nước sinh hoạt. Tại Phú Yên, Thừa Thiên Huế trong năm 2011 cũng xảy ra nhiều vụ cháy rừng. 9 1 4 Nghiên cứu về h n h n và t c ộng của Bi n i Khí hậu nh nh n 1.4.1. Biến đổi khí hậu ở Việt Nam và khu vực Nam Trung Bộ Ở Việt Nam hạn hán đã được quan tâm từ rất sớm (Nguyễn Trọng Hiệu, 1995; Nguyễn Trọng Hiệu và Phạm Thị Thanh Hương, 2003). Việc nghiên cứu các đặc trưng hạn hán như thời gian xảy ra hạn và cường độ hạn cũng như xu thế biến đổi hạn ở các khu vực ở Việt Nam được trình bày khá chi tiết trong các nghiên cứu (Nguyễn Trọng Hiệu và Nguyễn Đức Ngữ, 2004; Nguyễn Văn Thắng, 2007; Phan Văn Tân, 2010; Nguyễn Trọng Hiệu và Phạm Thị Thanh Hương, 2010). Các kết quả của những nghiên cứu cho thấy hạn hán có xu thế biến đổi đáng kể theo thời gian, đặc biệt hạn hán ở Nam Trung Bộ có xu thế tăng nhẹ theo thời gian. Theo kịch bản nước biển dâng, 2009 của Bộ Tài nguyên và Môi trường, trong 50 năm qua, nhiệt độ trung bình năm tại Việt Nam đã tăng khoảng 0,50C trên phạm vi toàn lãnh thổ và lượng mưa có xu thế giảm ở phía Bắc, tăng ở phía Nam. Nhiệt độ mùa đông tăng nhanh hơn so với mùa hè và nhiệt độ vùng sâu trong đất liền tăng nhanh hơn nhiệt độ vùng ven biển và hải đảo. Lượng mưa mùa khô (tháng XI-IV) tăng lên chút ít hoặc không thay đổi đáng kể ở các vùng khí hậu phía Bắc và tăng mạnh mẽ ở các vùng khí hậu phía Nam trong 50 năm qua. Lượng mưa mùa mưa (tháng V-X) giảm từ 5 đến hơn 10% trên đa phần diện tích phía Bắc nước ta và tăng khoảng 5 đến 20% ở các vùng khí hậu phía Nam trong 50 năm qua. Xu thế diễn biến của lượng mưa năm tương tự như lượng mưa mùa mưa, tăng ở các vùng khí hậu phía Nam và giảm ở các vùng khí hậu phía Bắc. Khu vực Nam Trung Bộ có lượng mưa mùa khô, mùa mưa và lượng mưa năm tăng mạnh nhất so với các vùng khác ở nước ta, nhiều nơi đến 20% trong 50 năm qua. Trên khu vực biển Đông số lượng xoáy thuận nhiệt đới hoạt động có xu hướng tăng nhẹ, trong khi đó số cơn ảnh hưởng hoặc đổ bộ vào đất liền Việt Nam không có xu hướng biến đổi rõ ràng. Các cơn bão và áp thấp nhiệt đới đổ bộ vào Việt Nam có xu hướng lùi dần về phía Nam lãnh thổ đất nước; các cơn bão rất mạnh có xu hướng gia tăng về số lượng; mùa bão có dấu hiệu kết thúc muộn hơn trong thời gian gần đây. Tuy nhiên, mức độ ảnh hưởng của bão đến Việt Nam có xu hướng mạnh lên. Hiện tượng hạn hán, tính cả hạn tháng và hạn mùa có xu thế tăng lên nhưng với mức độ không đồng đều giữa các vùng và giữa các trạm trong từng vùng khí hậu. Hiện tượng nắng nóng có dấu hiệu gia tăng rõ rệt ở nhiều vùng trong cả nước, đặc biệt là ở Trung Bộ và Nam Bộ. 10 24°N 24°N Trung quèc Trung quèc 22°N 22°N 20°N 20°N L L µ µ 18°N 18°N o o Q§. Hoµng Sa 16°N Q§. Hoµng Sa 16°N Th¸i Lan Th¸i Lan 2°C 14°N 40% 14°N 1°C 20% C¨m pu chia C¨m pu chia 0.5°C 12°N 12°N 0°C 0% -0.5°C 10°N -1°C a ng S Tr-ê Q§. 8°N 102°E -20% 10°N 104°E 106°E 108°E 110°E 112°E -2°C TrQ§. 8°N 114°E 102°E 0 Hình 1.1. Mức tăng nhiệt độ trung bình năm ( C) trong 50 năm qua (Kịch bản BĐKH Bộ tài nguyên và môi trường, 2012) 104°E 106°E 108°E ên g 110°E Sa 112°E Hình 1.2. Mức thay đổi lượng mưa năm (%) trong 50 năm qua (Kịch bản BĐKH Bộ tài nguyên và môi trường, 2012) Từ Hình 1.1 cho thấy nhiệt độ trung bình năm có xu thế tăng trên toàn bộ khu vực Nam Trung Bộ. Trong đó, tăng nhanh hơn ở các tỉnh cực Nam (Ninh Thuận và Bình Thuận), với tốc độ tăng khoảng 0,5 đến 10C trong 50 năm; các tỉnh phía Bắc (Phú Yên và Khánh Hòa) có tốc độ tăng chậm hơn, với tốc độ tăng trong khoảng từ 0 đến 0,50C trong 50 năm [1]. Các Hình 1.3 đến Hình 1.4 biểu diễn xu thế biến đổi của chuẩn sai nhiệt độ (độ lệch so với trung bình 1970-2000) vào mùa khô, mùa mưa và trung bình năm trên khu vực Nam Trung Bộ. Kết quả tính toán cho thấy, nhiệt độ trung bình các tháng mùa khô, mùa mưa và trung bình năm đều có xu thế tăng lên. Điểm đáng chú ý là chuẩn sai nhiệt độ cao nhất đều năm trong những năm gần đây (kể từ giữa thập niên 1990 đến 2010). Trong đó, năm 1998 là năm có chuẩn sai nhiệt độ mùa khô và trung bình năm cao nhất, trùng với năm có El Nino mạnh kỷ lục. Nhìn chung, nhiệt độ các tháng mùa khô có xu thế tăng nhanh hơn các tháng mùa hè (Hình 1.3, 1.4 và 1.5). 11 -40% 114°E Hình 1.3. Xu thế biến đổi chuẩn sai nhiệt độ trung bình mùa khô khu vực Nam Trung Bộ (Nguyễn Văn Thắng, 2010) Hình 1.4. Xu thế biến đổi chuẩn sai nhiệt độ trung bình mùa mưa khu vực Nam Trung Bộ (Nguyễn Văn Thắng, 2010) 12 Hình 1.5. Xu thế biến đổi chuẩn sai nhiệt độ trung bình năm khu vực Nam Trung Bộ (Nguyễn Văn Thắng, 2010) Đối với lượng mưa, lượng mưa trung bình năm có xu thế tăng trên toàn bộ khu vực Nam Trung Bộ, với tốc độ tăng khoảng từ 0 đến trên 40%, tăng nhanh nhất là khu vực Phú Yên - Khánh Hòa. Lượng mưa trung bình mùa mưa, mùa khô và lượng mưa năm đều có xu thế tăng trong những năm qua trên khu vực Nam Trung Bộ (Hình 1.6, 3.7. 3.8). Đặc biệt, trong những năm gần đây, chuẩn sai của lượng mưa mùa khô đều lớn hơn 0, trừ một số năm (1998, 2005, 2010) có liên quan đến hoạt động của El Nino (Hình 1.6). Như vậy, với sự gia tăng của lượng mưa trong mùa mưa có thể sẽ ảnh hưởng đến điều kiện hạn hán trong mùa khô trên khu vực, ở đây có thể làm giảm đi mức độ nghiêm trọng hoặc thời gian hạn hán. Tuy nhiên, trong những năm El Nino hoạt động, lượng mưa mùa khô lại giảm đáng kể, dẫn đến mức độ hạn càng nghiêm trọng hơn. Hình 1.6. Xu thế biến đổi chuẩn sai lượng mưa mùa khô khu vực Nam Trung Bộ (Nguyễn Văn Thắng, 2010) 13