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