Nghiên cứu biến động cơ cấu sử dụng đất nông nghiệp vùng Duyên hải Nam trung bộ trong bối cảnh biến đổi khí hậu
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (9.17 MB, 234 trang )
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
-------------
MAI HẠNH NGUYÊN
NGHIÊN CỨU BIẾN ĐỘNG CƠ CẤU SỬ DỤNG
ĐẤT NÔNG NGHIỆP VÙNG DUYÊN HẢI NAM TRUNG BỘ
TRONG BỐI CẢNH BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU
LUẬN ÁN TIẾN SỸ KHOA HỌC MÔI TRƢỜNG
HÀ NỘI, 2016
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
-------------
MAI HẠNH NGUYÊN
NGHIÊN CỨU BIẾN ĐỘNG CƠ CẤU SỬ DỤNG
ĐẤT NÔNG NGHIỆP VÙNG DUYÊN HẢI NAM TRUNG BỘ
TRONG BỐI CẢNH BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU
Chuyên ngành: Khoa học môi trƣờng
Mã số: 62 44 03 01
LUẬN ÁN TIẾN SỸ KHOA HỌC MÔI TRƢỜNG
NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. PGS.TS. Trần Văn Thụy
2. TS. Võ Tử Can
HÀ NỘI, 2016
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả
nghiên cứu trong luận án là trung thực, chƣa đƣợc từng công bố trong bất kỳ công
trình, luận án nào và chƣa sử dụng để bảo vệ học vị nào.
Mọi sự giúp đỡ đã đƣợc cảm ơn và các thông tin tham khảo, trích dẫn đã
đƣợc nêu rõ nguồn gốc.
Tác giả luận án
Mai Hạnh Nguyên
LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận án, tôi đã nhận đƣợc sự
hƣớng dẫn, giúp đỡ, ủng hộ nhiệt tình của nhiều cơ quan, tổ chức, cá nhân, bạn bè
và đồng nghiệp. Nhân dịp này tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành về sự quan tâm quý
báu đó.
Trƣớc hết, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn PGS.TS Trần Văn Thụy - Trƣờng Đại
học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội và TS. Võ Tử Can - Hội Khoa
học đất Việt Nam đã trực tiếp hƣớng dẫn, tận tình chỉ bảo, cung cấp cho tôi nhiều tƣ
liệu quý, góp ý hoàn thiện Luận án.
Tôi xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo và các thầy cô giáo Trƣờng Đại học
Khoa học Tự nhiên, Phòng sau Đại học, Khoa Môi trƣờng, Bộ môn Sinh thái Môi
trƣờng đã tạo điều kiện thuận lợi, giúp đỡ và góp ý cho tôi trong quá trình nghiên
cứu và thực hiện Luận án.
Tôi xin trân trọng cảm ơn Tổng cục Quản lý đất đai; Viện Nghiên cứu quản
lý đất đai; các đơn vị có liên quan trực thuộc Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng; các Sở,
ban, ngành thuộc tỉnh/thành phố Đà Nẵng, Quảng Nam, Quảng Ngãi, Bình Định,
Phú Yên, Khánh Hòa, Ninh Thuận, Bình Thuận đã cung cấp những số liệu, tài liệu
quý báu giúp tôi hoàn thành Luận án.
Tôi xin cảm ơn PGS.TS. Mai Văn Trịnh - Viện Môi trƣờng Nông nghiệp và
KS. Nguyễn Ngọc Đĩnh - Công ty TNHH một thành viên Giải pháp và Công nghệ
GIS - VietGIS đã giúp đỡ, phối hợp nghiên cứu chuyên đề ứng dụng chƣơng trình
CROPWAT và ArcGIS làm cơ sở cho việc đánh giá, dự tính đất bị khô hạn, ngập
úng; cảm ơn ThS. Phạm Nhƣ Hách - Viện Nghiên cứu quản lý đất đai đã phối hợp,
giúp đỡ xử lý các tài liệu, số liệu, các loại bản đồ,… trong việc hoàn thiện Luận án.
Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn tới các bạn bè, đồng nghiệp, gia đình… đã
tạo điều kiện, giúp đỡ, động viên tôi trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành
Luận án. Tôi xin trân trọng cảm ơn về tất cả sự giúp đỡ quý báu đó!
Tác giả luận án
Mai Hạnh Nguyên
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN
MỤC LỤC
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
DANH MỤC BẢNG
DANH MỤC HÌNH
MỞ ĐẦU
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Một số khái niệm về vấn đề nghiên cứu
1.1.1. Khái niệm về khí hậu, biến đổi khí hậu
1.1.2. Khái niệm về diện tích đất, đất nông nghiệp, cơ cấu sử dụng
đất nông nghiệp
1.1.3. Khái niệm có liên quan đến đánh giá tác động do biến đổi khí hậu
1.2. Tình hình nghiên cứu về biến đổi khí hậu và sử dụng đất nông
nghiệp trên thế giới
1.2.1. Nhóm nghiên cứu về biến đổi khí hậu, tác động của biến đổi
khí hậu đến sử dụng đất nông nghiệp
1.2.2. Nhóm nghiên cứu về hạn hán, các chỉ số khô hạn và ứng dụng
của chƣơng trình CROPWAT
1.2.3. Nhóm nghiên cứu về đất bị ngập úng và ứng dụng của phần
mềm ArcGIS
1.2.4. Nhóm nghiên cứu về các giải pháp
1.3. Biến đổi khí hậu tác động đến cơ cấu sử dụng đất nông nghiệp và
tình hình nghiên cứu tại Việt Nam
1.3.1. Biểu hiện của biến đổi khí hậu ở Việt Nam
1.3.2. Tác động của biến đổi khí hậu đến cơ cấu sử dụng đất nông nghiệp
1.3.3. Khái quát các tài liệu có liên quan đến nội dung nghiên cứu
1.4. Khái quát đặc điểm tự nhiên, kinh tế - xã hội, những yếu tố liên
quan tới BĐKH của vùng nghiên cứu
1.4.1. Điều kiện tự nhiên
1.4.2. Thực trạng phát triển kinh tế - xã hội
1.4.3. Khái quát về tình hình quản lý đất đai
CHƢƠNG 2: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
2.1.1. Đối tƣợng nghiên cứu
2.1.2. Phạm vi nghiên cứu
2.2. Quy trình đánh giá biến động cơ cấu sử dụng đất nông nghiệp
trong bối cảnh biến đổi khí hậu
1
1
3
4
5
6
9
9
9
10
12
13
13
14
18
20
22
22
24
26
32
32
36
39
43
43
43
44
45
2.2.1. Căn cứ pháp lý và kỹ thuật
2.2.2. Nội dung quy trình
2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu
2.3.1. Phƣơng pháp điều tra, thu thập thông tin tài liệu
2.3.2. Phƣơng pháp xử lý số liệu, phân tích thống kê
2.3.3. Phƣơng pháp chuyên gia
2.3.4. Phƣơng pháp kế thừa
2.3.5. Quy trình, phƣơng pháp thành lập bản đồ dự tính đất nông
nghiệp bị khô hạn gia tăng do biến đổi khí hậu
2.3.6. Quy trình, phƣơng pháp thành lập bản đồ dự tính đất nông
nghiệp bị ngập úng gia tăng do nƣớc biển dâng
45
46
51
51
54
55
55
55
CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
67
3.1. Những biến đổi về khí hậu và cơ cấu sử dụng đất nông nghiệp của
Vùng Duyên hải Nam Trung Bộ
3.1.1. Những biến đổi về khí hậu giai đoạn 1980 - 2013
3.1.2. Biến động và thực trạng cơ cấu sử dụng đất nông nghiệp vùng
Duyên hải Nam Trung Bộ giai đoạn 1980 - 2013
3.1.3. Thực trạng sử dụng đất nông nghiệp và vấn đề khô hạn, ngập úng
3.1.4 Nhận xét chung về biến đổi về khí hậu và cơ cấu sử dụng đất
nông nghiệp của Vùng Duyên hải Nam Trung Bộ
3.2 Dự tính biến động cơ cấu diện tích đất nông nghiệp trong bối cảnh
biến đổi khí hậu (khô hạn, ngập úng)
3.2.1. Dự tính biến động diện tích đất nông nghiệp trong bối cảnh
biến đổi khí hậu (khô hạn, ngập úng)
3.2.2. Đánh giá về khả năng chuyển đổi cơ cấu sử dụng đất nông
nghiệp trong bối cảnh biến đổi khí hậu (khô hạn, ngập úng)
3.2.3. Đánh giá chung
3.3. Giải pháp thích ứng tác động của biến đổi khí hậu trong quản lý,
sử dụng đất nông nghiệp
3.3.1. Căn cứ xác định giải pháp
3.3.2. Giải pháp quản lý, sử dụng đất thích ứng với tác động của biến
đổi khí hậu
62
67
67
69
77
88
89
89
107
112
114
114
124
KẾT LUẬN
139
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN
ĐẾN LUẬN ÁN
141
TÀI LIỆU THAM KHẢO
142
PHỤ LỤC
2
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
BĐ
Bản đồ
BĐKH
Biến đổi khí hậu
BTNMT
Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng
CHN
Cây hàng năm
CLN
Cây lâu năm
CSDL
Cơ sở dữ liệu
DEM
Mô hình số hoá độ cao (Digital elevation model)
DHNTB
Duyên hải Nam trung Bộ
DTTN
Diện tích tự nhiên
ET
Lƣợng bốc hơi mặt ruộng
FAO
Tổ chức Nông lƣơng Liên Hiệp Quốc (Food and Agriculture
Organization)
GDP
Tổng sản phẩm quốc nội (Gross Domestic Product)
GEF
Quỹ Môi trƣờng Toàn cầu (Global Environment Fund)
GIS
Hệ thống thông tin địa lý (Geographic Information System)
HTSDĐ
Hiện trạng sử dụng đất
KH KTTV&MT
Khoa học, Khí tƣợng thủy văn và Môi trƣờng
KHSDĐ
Kế hoạch sử dụng đất
LULUCF
Sử dụng đất, thay đổi mục đích sử dụng đất và rừng (Land
Use, Land Use Change and Forestry)
NBD
Nƣớc biển dâng
NTTS
Nuôi trồng thủy sản
PET
Bốc thoát hơi tiềm năng (Potential Evapotranspiration)
QH
Quy hoạch
RDI
Chỉ số thăm dò hạn hán (Reconnaissance Drought Index)
3
DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Mức tăng nhiệt độ và mức thay đổi lƣợng mƣa trong 50 năm qua ở
các vùng khí hậu của Việt Nam ................................................................ 23
Bảng 2.1. Dữ liệu đầu vào để thành lập bản đồ dự tính đất nông nghiệp bị khô
hạn gia tăng do biến đổi khí hậu ............................................................... 58
Bảng 2.2. Dữ liệu đầu vào để thành lập bản đồ dự tính đất nông nghiệp bị ngập
úng gia tăng do nƣớc biển dâng ................................................................. 63
Bảng 2.3. Phân loại giá trị độ cao số cho vùng DHNTB.............................................. 64
Bảng 3.1. Biến động sử dụng đất nông nghiệp vùng DHNTB từ năm 1980 2013 ............................................................................................................... 72
Bảng 3.2. Diện tích đất bị khô hạn, ngập úng theo loại sử dụng đất vùng
DHNTB năm 2013 ....................................................................................... 78
Bảng 3.3. Diện tích các loại sử dụng đất vùng DHNTB .............................................. 87
Bảng 3.4 Dự tính diện tích đất nông nghiệp bị khô hạn, ngập úng gia tăng do
BĐKH của vùng DHNTB theo loại sử dụng đất năm 2020 ................... 90
Bảng 3.5. Dự tính diện tích các loại sử dụng đất nông nghiệp bị khô hạn gia
tăng do BĐKH tại các tỉnh vùng DHNTB năm 2020 .............................. 91
Bảng 3.6. Dự tính diện tích các loại sử dụng đất nông nghiệp bị ngập úng gia
tăng do NBD của các tỉnh vùng DHNTB năm 2020 ............................ 92
Bảng 3.7 Dự tính diện tích đất nông nghiệp bị khô hạn, ngập úng gia tăng do
BĐKH Vùng DHNTB theo loại sử dụng đất năm 2030 ........................ 95
Bảng 3.8. Dự tính diện tích các loại sử dụng đất nông nghiệp bị khô hạn gia
tăng do BĐKH của các tỉnh vùng DHNTB năm 2030 ............................ 96
Bảng 3.9. Dự tính diện tích các loại sử dụng đất nông nghiệp bị ngập úng gia
tăng do NBD của các tỉnh vùng DHNTB năm 2030 ............................... 96
Bảng 3.10. Dự tính diện tích đất bị khô hạn, ngập úng gia tăng do BĐKH của
vùng DHNTB theo loại sử dụng đất năm 2050 ...................................... 100
Bảng 3.11. Dự tính diện tích các loại sử dụng đất nông nghiệp bị khô hạn gia
tăng do BĐKH của các tỉnh thuộc vùng DHNTB năm 2050 .............. 102
Bảng 3.12. Dự tính diện tích các loại sử dụng đất nông nghiệp bị ngập úng gia
tăng do NBD của các tỉnh vùng DHNTB năm 2050 ........................... 104
Bảng 3.13. Dự tính cơ cấu đất nông nghiệp trong bối cảnh BĐKH (khô hạn,
ngập úng) đến năm 2050 ........................................................................... 110
Bảng 3.14. Dự tính cơ cấu đất nông nghiệp có khả năng bị chuyển đổi trong bối
cảnh BĐKH (khô hạn, ngập úng) đến năm 2050 ................................... 110
Bảng 3.15. Giải pháp về quản lý, sử dụng đất đối với các loại sử dụng đất nông
nghiệp trong bối cảnh BĐKH ................................................................... 126
Bảng 3.16. Một số mô hình sử dụng đất nhằm giảm thiểu và thích ứng với
BĐKH .......................................................................................................... 134
4
DANH MỤC HÌNH
Hình 2.1. Bản đồ hành chính vùng DHNTB .................................................................... 43
Hình 2.2. Quy trình đánh giá biến động cơ cấu Sử dụng đất nông nghiệp trong bối
cảnh của BĐKH ............................................................................................ 48
Hình 2.3 Các bƣớc xây dựng bản đồ dự tính đất nông nghiệp bị khô hạn và ngập
úng gia tăng do tác động của BĐKH ........................................................... 51
Hình 2.4. Sơ đồ quy trình ứng dụng CROPWAT ............................................................ 57
Hình 2.5. Sơ đồ quy trình ứng dụng ArcGIS 10.2 ........................................................... 63
Hình 3.1. Biểu đồ biến động diện tích đất nông nghiệp vùng DHNTB qua các thời
kỳ 1980 - 2013 .............................................................................................. 69
Hình 3.2. Chỉ số khô hạn theo các trạm đo tại các tỉnh Duyên hải Nam Trung Bộ ...... 74
Hình 3.3. Biểu đồ hiện trạng đất sản xuất nông nghiệp bị khô hạn, ngập úng theo
tỉnh vùng DHNTB năm 2013 ....................................................................... 80
Hình 3.4. Biểu đồ hiện trạng đất lâm nghiệp bị khô hạn, ngập úng theo tỉnh của
vùng DHNTB năm 2013 .............................................................................. 83
Hình 3.5. Biểu đồ dự tính đất nông nghiệp bị khô hạn gia tăng do BĐKH theo loại
sử dụng đất vùng DHNTB .......................................................................... 101
Hình 3.6. Biểu đồ dự tính đất nông nghiệp bị khô hạn gia tăng do BĐKH theo tỉnh
vùng DHNTB .............................................................................................. 102
Hình 3.7. Biểu đồ dự tính đất nông nghiệp bị ngập úng gia tăng do NBD theo tỉnh
vùng DHNTB .............................................................................................. 105
Hình 3.8. Biểu đồ dự tính đất nông nghiệp bị ngập úng gia tăng do NBD theo loại
sử dụng đất vùng DHNTB .......................................................................... 105
Hình 3.9. Sơ đồ định hƣớng giải pháp về quản lý, sử dụng đất nông nghiệp trong
bối cảnh BĐKH .......................................................................................... .117
5
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Ngày nay, các hiểm họa và thách thức về môi trƣờng không còn giới hạn
trong phạm vi của từng quốc gia hay từng khu vực mà đã mang tính toàn cầu. Biến
đổi khí hậu (BĐKH) là một trong những thách thức lớn của thế kỷ 21, là vấn đề
đang đƣợc sự quan tâm của cả thế giới. Ở góc độ nào đó, BĐKH có thể mang lại
một số ảnh hƣởng tốt, nhƣng những tác động xấu tới điều kiện tự nhiên, đời sống
con ngƣời là không thể phủ nhận. Sự nóng lên toàn cầu và mực nƣớc biển dâng
(NBD) ảnh hƣởng không nhỏ tới khả năng sản xuất nông nghiệp, môi trƣờng, an
ninh lƣơng thực và chất lƣợng sống của con ngƣời.
Việt Nam là một trong những nƣớc sẽ bị ảnh hƣởng nghiêm trọng nhất của
BĐKH và là một trong hai nƣớc có diện tích đất nông nghiệp chịu ảnh hƣởng nặng
nề nhất của mực NBD. Nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa, hàng năm phải gánh
chịu ảnh hƣởng của thiên tai và các hiện tƣợng thời tiết cực đoan, BĐKH ngày càng
đem lại những thách thức cho Việt Nam. Những năm gần đây, các hiện tƣợng thời
tiết cực đoan bắt đầu gia tăng, ngập lụt và hạn hán xảy ra bất thƣờng không theo
quy luật. Bão và lụt lội là những thảm họa thiên tai nguy hiểm nhất đối với các khu
vực ven biển Việt Nam. Sự không đồng nhất về địa hình, địa mạo, khí hậu, thổ
nhƣỡng và do ảnh hƣởng của từng loại hình phát triển kinh tế xã hội nên mức độ
ảnh hƣởng của BĐKH đƣợc xác định là khác nhau đối với từng khu vực [24], [63].
Thực tế hiện nay ở Việt Nam, quỹ đất đai có hạn về số lƣợng, đồng thời lại
đang giảm sút về chất lƣợng [25]. Với nền kinh tế chủ yếu dựa vào sản xuất nông
nghiệp, tỷ lệ nông dân nông thôn nƣớc ta chiếm khoảng gần 70% dân số cả nƣớc,
diện tích đất nông nghiệp chiếm khoảng 30% diện tích tự nhiên (DTTN) [3], đất đai
đã, đang và vẫn sẽ là công cụ sản xuất quan trọng cho nhiều ngƣời dân, đặc biệt là
những ngƣời nông dân nghèo hiện hàng ngày đang phải lệ thuộc vào các hoạt động
canh tác trên đất. Mặt khác, đất nông nghiệp ở nƣớc ta sẽ là một trong những đối
tƣợng chịu tác động nặng nề do tác động của BĐKH.
Vùng Duyên hải Nam Trung Bộ (DHNTB) bao gồm 8 tỉnh, thành phố trực
6
thuộc Trung ƣơng là: Đà Nẵng, Quảng Nam, Quảng Ngãi, Bình Định, Phú Yên,
Khánh Hoà, Ninh Thuận và Bình Thuận. Diện tích đất nông nghiệp của Vùng chiếm
trên 76% DTTN [6]. Mặc dù, đã đạt đƣợc những thành tựu nhất định nhƣng vùng
DHNTB vẫn là một trong những vùng có tỷ lệ đói nghèo cao ở Việt Nam. Cuộc sống,
thu nhập của ngƣời nông dân còn thấp và bấp bênh bởi nhiều vấn đề khó khăn,
nguyên nhân chủ yếu là do điều kiện tự nhiên, môi trƣờng, đặc biệt là những tác động
của BĐKH. Trong đó, lũ lụt và hạn hán là những loại hình thiên tai thƣờng xuyên xảy
ra, gây thiệt hại lớn đối với đời sống, sinh hoạt nói chung, ảnh hƣởng đến việc quản
lý, sử dụng đất nông nghiệp nói riêng. Cơ cấu sử dụng đất nông nghiệp của Vùng đã,
đang và dự tính sẽ chịu nhiều tác động của BĐKH.
Nhận thức đƣơ ̣c tầm quan trọng về ảnh hƣởng của BĐKH đến sự biến động
đất nông nghiệp trong sản xuất và đời sống của con ngƣời, việc đánh giá mức độ tác
động của BĐKH đối với tài nguyên đất để có thể thích ứng và giảm thiểu thiệt hại
của BĐKH là việc làm quan trọng. Chính vì vậy, việc thực hiện luận án “Nghiên
cứu biến động cơ cấu sử dụng đất nông nghiệp vùng Duyên hải Nam Trung Bộ
trong bối cảnh biến đổi khí hậu” là vô cùng cần thiết.
2. Mục tiêu nghiên cứu
- Làm rõ biến động cơ cấu sử dụng đất nông nghiệp vùng DHNTB do khô
hạn, ngập úng trong bối cảnh biến đổi khí hậu.
- Đề xuất một số giải pháp thích ứng với tác động của BĐKH trong quản lý,
sử dụng đất nông nghiệp cho vùng DHNTB.
3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
a) Ý nghĩa khoa học
- Luận án đã áp dụng thành công chƣơng trình CROPWAT tính toán lƣợng
bốc thoát hơi tiềm năng làm cơ sở để tính toán Chỉ số thăm dò hạn hán (RDI) phục vụ
việc đánh giá mức độ khô hạn và phần mềm ArcGIS để xác định diện tích bị ngập
úng gia tăng do BĐKH cho từng loại hình đất nông nghiệp cụ thể của vùng DHNTB.
- Luận án đã nghiên cứu, kết hợp đƣợc nhiều nguồn tài liệu, số liệu để đánh giá
hiện trạng, dự tính biến động cơ cấu sử dụng đất nông nghiệp (đất bị khô hạn, ngập
7
úng) và đƣa ra các giải pháp thích ứng với tác động của BĐKH cho vùng DHNTB.
b) Ý nghĩa thực tiễn
- Kết quả của luận án góp phần bổ sung cơ sở thực tiễn cho việc đánh giá
biến động cơ cấu sử dụng đất nông nghiệp trong bối cảnh BĐKH.
- Kết quả nghiên cứu của luận án là căn cứ thực tiễn cho các nhà hoạch định
chính sách, các nhà nghiên cứu nắm rõ đƣợc biến động cơ cấu sử dụng đất nông
nghiệp trong bối cảnh BĐKH (về các vấn đề khô hạn, ngập úng) của Vùng DHNTB
để từ đó có những chính sách, kế hoạch hành động.
4. Nội dung nghiên cứu
Nội dung nghiên cứu của luận án gồm 3 Chƣơng:
- Tổng quan tài liệu: Nghiên cứu một số khái niệm về vấn đề nghiên cứu;
Tình hình nghiên cứu về biến đổi khí hậu và sử dụng đất nông nghiệp trên thế giới;
Biến đổi khí hậu tác động đến cơ cấu sử dụng đất nông nghiệp và tình hình nghiên
cứu tại Việt Nam; Khái quát đặc điểm tự nhiên, kinh tế - xã hội, những yếu tố liên
quan tới BĐKH của vùng nghiên cứu
- Đối tƣợng và phƣơng pháp nghiên cứu: Đề cập đến đối tƣợng và phạm vi
nghiên cứu; Quy trình đánh giá biến động cơ cấu sử dụng đất nông nghiệp trong bối
cảnh biến đổi khí hậu; phƣơng pháp nghiên cứu.
- Kết quả nghiên cứu: Phân tích, đánh giá những biến đổi về khí hậu và cơ
cấu sử dụng đất nông nghiệp của Vùng DHNTB; Dự tính biến động cơ cấu, diện
tích đất nông nghiệp trong bối cảnh BĐKH (khô hạn, ngập úng); Đề xuất giải pháp
thích ứng tác động của biến đổi khí hậu trong quản lý, sử dụng đất nông nghiệp.
5. Những đóng góp mới của luận án
- Ứng dụng thành công chƣơng trình CROPWAT và phần mềm ArcGIS làm
cơ sở cho việc dự tính biến động cơ cấu sử dụng đất nông nghiệp của vùng DHNTB
trong bối cảnh BĐKH.
- Luận án đã nghiên cứu, đánh giá hiện trạng và dự tính đƣợc biến động cơ
cấu diện tích đất nông nghiệp bị khô hạn, ngập úng trong bối cảnh BĐKH của vùng
DHNTB vào các năm 2020, 2030, 2050.
8
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Một số khái niệm về vấn đề nghiên cứu
1.1.1. Khái niệm về khí hậu, biến đổi khí hậu
- Thời tiế t : là trạng thái khí quyển tại một địa điểm nhất định đƣợc xác định
bằng tổ hợp các yếu tố: nhiệt độ, áp suất, độ ẩm, tốc độ gió, mƣa,… Thời tiết
thƣờng dễ thay đổi trong một thời gian ngắn, có thể là một buổi, một ngày hoặc vài
ngày [56].
- Khí hậu: là trung bình theo thời gian của thời tiết (thƣờng là 30 năm) [56].
- Biế n đổ i khí hậu : là sự biến đổi trạng thái của khí hậu so với trung bình
và/hoặc dao động của khí hậu duy trì trong một khoảng thời gian dài, thƣờng là vài
thập kỷ hoặc dài hơn. BĐKH có thể là do các quá trình tự nhiên bên trong hoặc các
tác động bên ngoài, hoặc do hoạt động của con ngƣời làm thay đổi thành phần của
khí quyển [56].
- Nước biển dâng: là sự dâng lên của mực nƣớc của đại dƣơng trên toàn cầu,
trong đó không bao gồm triều, nƣớc dâng do bão... NBD tại một vị trí nào đó có thể
cao hơn hoặc thấp hơn so với trung bình toàn cầu [55].
- Kịch bản khí hậu: Kịch bản khí hậu là sự thể hiện đáng tin cậy và đơn giản
khí hậu trong tƣơng lai, dựa trên một tập hợp các mối quan hệ khí hậu, đƣợc xây
dựng để sử dụng trong nghiên cứu những hệ quả có thể của biến đổi khí hậu
(BĐKH) do con ngƣời tạo ra, thƣờng đƣợc dùng nhƣ là đầu vào cho các mô hình
đánh giá tác động [75].
- Thiên tai: là hiện tƣợng tự nhiên bất thƣờng có thể gây thiệt hại về ngƣời,
tài sản, môi trƣờng, điều kiện sống và các hoạt động kinh tế - xã hội, bao gồm: bão,
áp thấp nhiệt đới, lốc, sét, mƣa lớn, lũ, lũ quét, ngập lụt, sạt lở đất do mƣa lũ hoặc
dòng chảy, sụt lún đất do mƣa lũ hoặc dòng chảy, nƣớc dâng, xâm nhập mặn, nắng
nóng, hạn hán, rét hại, mƣa đá, sƣơng muối, động đất, sóng thần và các loại thiên tai
khác (theo Luật phòng, chống thiên tai).
- Ứng phó với biến đổi khí hậu: bao gồm tất cả những hoạt động của con
9
ngƣời nhằm giảm nhẹ và thích ứng các tác động tiêu cực do BĐKH [55].
- Thích ứng với biến đổi khí hậu: là sự điều chỉnh các hệ thống tự nhiên và
con ngƣời để phù hợp với môi trƣờng mới hoặc môi trƣờng bị thay đổi. Sự thích
ứng với BĐKH là sự điều chỉnh các hệ thống tự nhiên và con ngƣời để ứng phó với
tác động thực tại hoặc tƣơng lai của khí hậu, do đó làm giảm tác hại hoặc tận dụng
những mặt có lợi [55].
- Giảm nhẹ biến đổi khí hậu: là các hoạt động nhằm giảm mức độ hoặc
cƣờng độ phát thải khí nhà kính [55].
- Thích nghi (với khí hậu): Quá trình con ngƣời và động vật trở nên thích ứng
với các điều kiện khí hậu không quen thuộc. Với nghĩa rộng hơn, nó hàm ý sự điều
chỉnh để hợp với mọi môi trƣờng vật lý và văn hóa mới, và thƣờng khó phân biệt rõ
rệt các hiện tƣợng khí hậu với các nhân tố khác [55].
1.1.2. Khái niệm về diện tích đất, đất nông nghiệp, cơ cấu sử dụng đất
nông nghiệp
- Diện tích đất: diện tích đất là toàn bộ diện tích các loại đất thuộc phạm vi
quản lý của đơn vị hành chính đó trong đƣờng địa giới hành chính xác định, đƣợc
lấy theo số liệu do cơ quan địa chính có thẩm quyền đo đạc và công bố. Đối với các
đơn vị hành chính có biển thì DTTN của đơn vị hành chính đó bao gồm diện tích
các loại đất của phần đất liền và các đảo, quần đảo trên biển tính đến đƣờng mép
nƣớc biển triều kiệt trung bình trong nhiều năm. Tổng diện tích đất tự nhiên bao
gồm nhiều loại đất khác nhau tùy theo tiêu thức phân loại. Thông thƣờng diện tích
đất đƣợc phân theo mục đích sử dụng và đối tƣợng sử dụng.
- Đất nông nghiệp: đất nông nghiệp là đất sử dụng vào mục đích sản xuất,
nghiên cứu, thí nghiệm về nông nghiệp, lâm nghiệp, nuôi trồng thuỷ sản, làm muối
và mục đích bảo vệ, phát triển rừng; bao gồm đất sản xuất nông nghiệp, đất lâm
nghiệp, đất nuôi trồng thuỷ sản, đất làm muối và đất nông nghiệp khác, cụ thể:
+ Đất sản xuất nông nghiệp: Là đất sử dụng vào mục đích sản xuất nông
nghiệp, bao gồm đất trồng CHN, đất trồng CLN.
Đất trồng cây hàng năm: là đất chuyên trồng các loại cây có thời gian sinh
10
trƣởng từ khi gieo trồng tới khi thu hoạch không quá một (01) năm; kể cả đất sử
dụng theo chế độ canh tác không thƣờng xuyên theo chu kỳ, đất cỏ tự nhiên có cải
tạo sử dụng vào mục đích chăn nuôi; bao gồm đất trồng lúa, đất cỏ dùng vào chăn
nuôi, đất trồng cây hàng năm khác.
Đất trồng cây lâu năm: là đất trồng các loại cây có thời gian sinh trƣởng trên
một năm từ khi gieo trồng tới khi thu hoạch; kể cả loại cây có thời gian sinh trƣởng
nhƣ cây hàng năm nhƣng cho thu hoạch trong nhiều năm nhƣ thanh long, chuối,
dứa, nho.
+ Đất lâm nghiệp: Là đất có rừng tự nhiên hoặc có rừng trồng đạt tiêu chuẩn
rừng theo quy định của pháp luật về bảo vệ và phát triển rừng, đất khoanh nuôi phục
hồi rừng (đất đã giao, cho thuê để khoanh nuôi, bảo vệ nhằm phục hồi rừng bằng
hình thức tự nhiên là chính), đất để trồng rừng mới (đất đã giao, cho thuê để trồng
rừng và đất có cây rừng mới trồng chƣa đạt tiêu chuẩn rừng). Đất lâm nghiệp bao
gồm đất rừng sản xuất, đất rừng phòng hộ, đất rừng đặc dụng.
+ Đất nuôi trồng thuỷ sản: Là đất đƣợc sử dụng chuyên cho mục đích nuôi,
trồng thuỷ sản, bao gồm đất nuôi trồng nƣớc lợ, mặn và đất chuyên nuôi trồng
nƣớc ngọt.
+ Đất làm muối: Là đất các ruộng muối sử dụng vào mục đích sản xuất muối.
+ Đất nông nghiệp khác: Là đất tại nông thôn sử dụng để xây dựng nhà kính
hoặc các loại nhà khác phục vụ mục đích trồng trọt kể cả các hình thức trồng trọt
không trực tiếp trên đất; xây dựng chuồng trại chăn nuôi gia súc, gia cầm và các loại
động vật khác đƣợc pháp luật cho phép; xây dựng trạm, trại nghiên cứu thí nghiệm
nông nghiệp, lâm nghiệp, diêm nghiệp, thủy sản, xây dựng cơ sở ƣơm tạo cây giống,
con giống; xây dựng kho, nhà của hộ gia đình, cá nhân để chứa nông sản, thuốc bảo vệ
thực vật, phân bón, máy móc, công cụ sản xuất nông nghiệp.
- Sử dụng đất nông nghiệp: sử dụng đất nông nghiệp là hành vi lấy đất kết
hợp sức lao động, vốn, để sản xuất nông nghiệp tạo ra lợi ích, tùy vào mức độ phát
triển kinh tế, xã hội, ý thức của loài ngƣời về môi trƣờng sinh thái đƣợc nâng cao,
11
phạm vi sử dụng đất nông nghiệp đƣợc mở rộng ra các mặt sản xuất, sinh hoạt, sinh
thái [43].
- Cơ cấu sử dụng đất (cơ cấu diện tích đất theo mục đích sử dụng): là tỷ
trọng diện tích của phần đất có cùng mục đích sử dụng trong tổng DTTN của đơn vị
hành chính, bao gồm tỷ trọng đất nông nghiệp, đất phi nông nghiệp và đất chƣa sử
dụng chiếm trong tổng DTTN [2].
Cơ cấu sử dụng đất nông nghiệp: Trong phạm vi nghiên cứu của luận án,
đƣợc hiểu là tỷ trọng đất sản xuất nông nghiệp (đất trồng CHN, đất trồng CLN),
đất lâm nghiệp, đất NTTS, đất làm muối, đất nông nghiệp khác chiếm trong tổng
diện tích đất nông nghiệp.
1.1.3. Khái niệm có liên quan đến đánh giá tác động do biến đổi khí hậu
- Đánh giá tác động do biế n đổ i khí hậu
: là nghiên cứu xác định các ảnh
hƣởng của BĐKH lên môi trƣờng và các hoạt động kinh tế xã hội của địa phƣơng.
Ngoài các ảnh hƣởng bất lợi còn có thể có các ảnh hƣởng có lợi. Đánh giá tác động
của BĐKH cũng bao gồm việc xác định và đánh giá các giải pháp thích ứng với
BĐKH [56].
- Đất bị khô hạn: Khô hạn bắt nguồn từ trạng thái lƣợng mƣa không đủ cho
khoảng thời gian kéo dài, dẫn đến hiện tƣợng không đủ nƣớc phục vụ cho sản xuất
và đời sống sinh hoạt cũng nhƣ môi trƣờng sinh thái. Khô hạn có quan hệ mật thiết
với các nhân tố khí hậu cơ bản nhƣ lƣợng mƣa, nhiệt độ [25].
Trong phạm vi của luận án, đất bị khô hạn là những diện tích đất có Chỉ số
thăm dò hạn hán (RDI) từ -1,0 trở xuống.
- Đất bị ngập úng: Trong phạm vi nghiên cứu luận án, đất bị ngập úng là
diện tích đất bị ngập nƣớc trong một khoảng thời gian kéo dài ở một vùng lãnh thổ
nào đó do mƣa, lũ, NBD.
- Bốc thoát hơi tiềm năng: là lƣợng nƣớc bốc hơi từ bề mặt có lớp cỏ dày đặc, cao
đồng đều (8 - 15 cm), sinh trƣởng tốt và nguồn cung cấp nƣớc không hạn chế [83].
- Chỉ số thăm dò hạn hán: là tỷ số giữa lƣợng mƣa (P) và lƣợng bốc thoát hơi
tiềm năng (PET) [90].
12
1.2. Tình hình nghiên cứu về biến đổi khí hậu và sử dụng đất nông nghiệp trên
thế giới
1.2.1. Nhóm nghiên cứu về biến đổi khí hậu, tác động của biến đổi khí hậu
đến sử dụng đất nông nghiệp
Báo cáo đánh giá lần thứ hai (1995), lần thứ ba (2001) và lần thứ tƣ (2007)
của IPCC đã dự báo rằng mực nƣớc biển sẽ tăng lên khoảng 1m vào cuối thế kỷ 21
nhƣ là hệ quả của sự nóng lên toàn cầu. Sự thay đổi khí hậu có khả năng làm suy
yếu đáng kể các nỗ lực quản lý bền vững đất nông nghiệp. Các tác động chính của
BĐKH đến quản lý, sử dụng đất nông nghiệp bao gồm làm tăng cƣờng độ các chu
kỳ hạn hán, lũ lụt; gia tăng cƣờng độ gió và nƣớc, thay đổi phân bố mƣa cả về
không gian và thời gian, dịch bệnh nông nghiệp lan rộng... là mối quan tâm lớn
trong quản lý, sử dụng đất nông nghiệp [75].
Một số nghiên cứu kinh tế về tác động của BĐKH của Samuel Franhauser,
Sanchez, Joel B. Smith, Richard S.J.Tol (1997, 2000), Stern (2007), và Mendelsohn
(2005) chỉ ra rằng: (i) các lĩnh vực dễ bị tổn thƣơng trƣớc tác động của BĐKH là
nông nghiệp, lâm nghiệp, du lịch, tài nguyên biển, tài nguyên nƣớc; (ii) một số quốc
gia, đặc biệt là các nƣớc đang phát triển, sẽ bị tổn thƣơng nhiều hơn trƣớc tác động
của BĐKH do tỷ trọng của hai ngành nông nghiệp và lâm nghiệp - hai ngành dễ bị
tổn thƣơng nhất trƣớc tác động của BĐKH ở các nƣớc đang phát triển là khá cao
trong cơ cấu kinh tế; (iii) BĐKH sẽ làm giảm phúc lợi xã hội, từ đó làm giảm chất
lƣợng cuộc sống của con ngƣời. Mặc dù vẫn còn những điểm khác biệt về các kết quả
ƣớc tính và dự báo thiệt hại do BĐKH gây ra, các nghiên cứu đều cho rằng BĐKH sẽ
tác động nghiêm trọng đến sản xuất, đời sống và môi trƣờng trên phạm vi toàn cầu, từ
đó làm giảm tốc độ tăng trƣởng kinh tế và làm chậm lại tiến trình đạt đƣợc các mục
tiêu phát triển Thiên niên kỷ ở các nƣớc chịu tác động của BĐKH, đặc biệt là ở các
nƣớc đang phát triển chịu những tác động nặng nề nhất của BĐKH. Do đó, các chính
sách ứng phó với BĐKH của các nƣớc trên thế giới đều tập trung vào việc chuyển đổi
sang một nền kinh tế phát thải ít cacbon cũng nhƣ đảm bảo một xã hội thích ứng hiệu
quả trƣớc những tác động của BĐKH [69], [70], [79], [84], [85], [86], [87], [89].
13
Sự gia tăng của nhiệt độ sẽ ảnh hƣởng bất lợi đến sản lƣợng lƣơng thực của
thế giới và Ấn Độ là nƣớc chịu ảnh hƣởng nặng nề nhất. Sản lƣợng cây trồng của
Ấn Độ có thể giảm tới 30% vào cuối thập kỷ này [78], [83].
Tại Canada, nhiều nghiên cứu về tác động của BĐKH đều dự báo các khu
vực của nƣớc này sẽ ấm lên trong vòng 60 năm nữa. Sự thay đổi về khí hậu có thể
gây ảnh hƣởng cả tích cực và tiêu cực đến nông nghiệp. Nhiệt độ ấm lên có thể làm
cho nông nghiệp ở một số vùng nhất định kéo dài thời gian canh tác với mùa đông
ngắn và bớt lạnh. BĐKH có thể làm cải thiện chất lƣợng đất thông qua việc tăng
cƣờng hấp thụ cacbon và giảm phát thải khí nhà kính bằng cách thay đổi sử dụng
đất từ trồng cây ngắn ngày sang cây trồng dài ngày và đất chăn thả. Mặt khác
BĐKH cũng có những tác động tiêu cực đáng kể do sự gia tăng cƣờng độ và mật độ
các trận bão lớn và hạn hán. Hạn hán có xu hƣớng gia tăng dƣới tác động của
BĐKH, đặc biệt ở những vùng bán khô hạn. Đợt hạn hán nghiêm trọng vào năm
2001, 2002 và lũ lụt vào năm 2010, 2011 có ảnh hƣởng đến nhiều diện tích đất nông
nghiệp, làm giảm 50% sản lƣợng nông nghiệp [64].
Theo nghiên cứu của Ngân hàng Thế giới và Ngân hàng Phát triển Châu Á,
sự thay đổi khí hậu có ảnh hƣởng rất lớn đến việc quản lý, sử dụng đất nông nghiệp,
đặc biệt ở các khu vực nhiệt đới và cận nhiệt đới. Những ảnh hƣởng này sẽ không
phân bố đều và cũng không chỉ là những ảnh hƣởng tiêu cực. Sự thay đổi khí hậu
hoặc trực tiếp ảnh hƣởng tới chức năng của đất, thủy học lƣu vực sông và các mô
hình thảm thực vật, hoặc gián tiếp thúc đẩy sự thay đổi các tập quán.
1.2.2. Nhóm nghiên cứu về hạn hán, các chỉ số khô hạn và ứng dụng của
chương trình CROPWAT
Trên thế giới, chƣa có một định nghĩa thống nhất về khô hạn và các chỉ tiêu
xác định hạn do sự xuất hiện của hạn ở các nơi trên thế giới rất khác nhau về tính
chất hạn và tác động. Trong tài liệu về hạn hán của Tổ chức khí tƣợng thế giới
(WMO), có tới khoảng 60 định nghĩa khác nhau về điều kiện khô hạn dựa trên mối
quan hệ giữa các điều kiện khí tƣợng thủy văn. Từ năm 1980, đã có tới hơn 150
khái niệm khác nhau về hạn. Tuy nhiên, tựu chung các định nghĩa đều đƣợc đƣa ra
14
dựa trên tình trạng thiếu hụt mƣa trong một thời gian tƣơng đối dài.
Hạn hán là một trong những yếu tố giới hạn quan trọng nhất và ngày càng trở
nên nghiêm trọng đối với sản xuất nông nghiệp. Hạn hán thƣờng xảy ra do một hoặc
nhiều nhân tố, bao gồm sự thiếu hụt mƣa, lƣợng bốc hơi lớn và việc khai thác quá mức
nguồn tài nguyên nƣớc. Theo WMO hạn hán đƣợc phân ra 4 loại [80], [95]: hạn khí
tƣợng, hạn nông nghiệp, hạn thủy văn, hạn kinh tế - xã hội.
Loại hạn đƣợc nghiên cứu trong phạm vi luận án là hạn khí tƣợng, là một
thời kỳ (theo tháng hoặc năm) có lƣợng mƣa thấp hơn mức bình thƣờng, gây ra sự
thiếu hụt trong cân bằng lƣợng mƣa và lƣợng bốc hơi. Trong đó lƣợng mƣa đặc
trƣng cho lƣợng nƣớc đến, lƣợng bốc hơi đặc trƣng cho lƣợng nƣớc đi. Lƣợng bốc
hơi càng cao càng làm hạn hán gia tăng.
Hạn khí tƣợng xảy ra đầu tiên với các trị số đo yếu tố khí hậu bao gồm lƣợng
mƣa, nhiệt độ, gió, độ ẩm không khí. Hạn khí tƣợng làm giảm lƣợng nƣớc trong đất
gây ra hạn nông nghiệp. Thực vật bị ức chế sinh trƣởng và phát triển do thiếu nƣớc
trong đất, làm giảm năng suất ảnh hƣởng hoạt động sản xuất nông nghiệp. Hạn thủy
văn xuất hiện sau hạn khí tƣợng và hạn nông nghiệp do nó cần một khoảng thời gian
để xảy ra tiến trình thiếu hụt nƣớc mặt và nƣớc ngầm.
Hạn hán thƣờng có xu hƣớng xuất hiện theo chu kỳ và có thể dự đoán
trƣớc. Chính vì vậy, việc ghi chép lại các đợt hạn hán xảy ra trong lịch sử rất hữu
ích vì nó giúp cho quá trình dự báo chính xác hơn. Vấn đề hình thành và theo dõi
hạn hán cần phải dựa vào các thông tin: thời kỳ khô hạn bất thƣờng; tần suất các
đợt gió tăng; số lƣợng bão cát tăng (nguyên nhân do đất mất độ ẩm); nhiệt độ
không khí thấp và nhiệt độ ban ngày tăng; các nguồn cung cấp nƣớc giảm và lƣu
lƣợng các dòng chảy cũng giảm; ở những vùng thƣờng xảy ra hạn hán, lƣợng
mƣa thấp hơn lƣợng mƣa trung bình ở vùng đó.
Việc đánh giá tác động do hạn hán là rất khó thực hiện bởi vì nó không có
phƣơng pháp cụ thể nào để xác định đầy đủ, rõ ràng về định lƣợng và tác động của hạn
hán. Hiện nay để đánh giá diễn biến hạn hán, trên thế giới đã sử dụng nhiều loại chỉ số
để xác định các đặc tính khô hạn, nhƣ cƣờng độ hoặc mức độ khô hạn, thời gian và
15
diện tích hạn. Các chỉ số cho từng loại hạn có thể kể đến nhƣ: chỉ số hạn khí tƣợng gồm
tỷ chuẩn lƣợng mƣa (PN), thập phân vị (decile), chỉ số chuẩn hóa lƣợng mƣa (SPI), chỉ
số khắc nghiệt của hạn hán (PDSI); chỉ số hạn nông nghiệp gồm chỉ số ẩm cây trồng
(CMI); chỉ số thăm dò hạn hán (RDI); chỉ số cung cấp nƣớc mặt (SWSI)...
Chỉ số thăm dò hạn hán (RDI) đã đƣợc sử dụng trong một vài nghiên cứu,
chủ yếu là về các đặc tính và giám sát khô hạn. Sự khắc nghiệt của hạn hán có thể
đƣợc đánh giá thông qua việc tính toán chỉ số khô hạn ở dạng chuẩn (RDIst).
Phƣơng pháp này đƣợc sử dụng phổ biến tại các vùng khô hạn và bán khô hạn (D.
Tigkas, H. Vangelis, G. Tsakiris, I. Nalbantis, D. Pangalou, E. Kanellou, C.
Domenikiotis, A. Blanta, E. Hondronikou, N.R. Dalezios, Allen, R. G., L. S.
Pereira, D. Raes, M. Smith) [66], [76], [91], [92], [93], [94].
Tại Mỹ: Tập trung vào 3 hoạt động bắt buộc của kế hoạch phòng chống hạn
hán là: 1) Giám sát và cảnh báo sớm; 2) Đánh giá nguy cơ rủi ro và tác động; 3)
Giảm nhẹ và ứng phó với hạn hán. Giám sát hạn hán của Ủy ban Đại dƣơng và Khí
quyển quốc gia (NOAA) thông qua các chỉ số hạn, bao gồm: Chỉ số chuẩn hoá
lƣợng mƣa; Chỉ số hạn khắc nghiệt theo Palmer (cập nhật hàng tuần); Chỉ số ẩm cây
trồng (cập nhật hàng tuần) [96].
Tại Quốc đảo Síp: có khí hậu điển hình của khu vực Địa Trung hải. Hạn hán
xảy ra phổ biến và có tác động mạnh tới kinh tế, đời sống xã hội và môi trƣờng.
Trong thời kỳ 1971 - 2008, Síp đã phải trải qua 9 trận hạn hán khí tƣợng với các
trận hạn nghiêm trọng vào các năm 1971 - 1974, 1981 - 1984, 1989 - 1991, 1993 1994, 1995 - 2000, và 2004 - 2008. Để đánh giá và giám sát hạn hán, Chỉ số thăm
dò hạn hán (RDI) đã đƣợc sử dụng để đánh giá tình hình khô hạn cho toàn bộ diện
tích của Quốc đảo [73].
Tại Hy Lạp: Việc giám sát hạn hán là rất quan trọng nhằm có thể đƣa ra dự
báo khả năng hạn hán và có sự chuẩn bị tốt hơn để giảm nhẹ thiệt hại gây ra do hạn
hán (Wilhite và cộng sự 2005; Bordi và Sutere, 2007). Hệ thống giám sát dựa vào
một loạt các tính toán giá trị RDI theo mùa (3 tháng, 4 tháng,... 12 tháng) của thời
kỳ tham khảo 1955 - 2002 cho từng khu vực đã đƣợc sử dụng nhƣ một quy trình
16
chuẩn. Lƣợng mƣa và lƣợng bốc thoát hơi tiềm năng (PET) trong thời kỳ giám sát
đƣợc sử dụng để tính toán giá trị ban đầu α3, α4, ..... α12 và tính Chỉ số thăm dò hạn
hán chuẩn (RDIst). Hai kịch bản hạn hán đƣợc xây dựng cho năm 2050 - 2080, một
kịch bản dựa trên việc phân tích xu hƣớng dữ liệu RDI và một dựa trên các dự đoán
thay đổi khí hậu của các mô hình khí hậu tùy biến [91].
Tại Đài Loan, vị trí thí nghiệm đƣợc đặt tại Trạm đo HsuehChia ở phía Nam
Đài Loan, ở vị trí 23o13B, 120o11N và 4 m so với mực nƣớc biển. Trạm đo này
đƣợc xây dựng để trực tiếp ghi lại thƣờng xuyên nhiệt độ không khí, và tốc độ gió
từ năm 1964 đến 1999. Dữ liệu đầu vào bao gồm độ che phủ, dữ liệu khí tƣợng và
thổ nhƣỡng. Trong đó, dữ liệu khí tƣợng gồm nhiệt độ cao nhất và thấp nhất, tốc độ
gió, số giờ nắng và lƣợng mƣa. Phƣơng trình Penman Monteith đƣợc sử dụng để
tính toán lƣợng bốc thoát hơi tiềm năng [88].
Nghiên cứu ở Nicaragua cho thấy BĐKH có ảnh hƣởng đến năng suất cây
trồng do sự thay đổi về lƣợng bốc hơi và lƣợng mƣa ở các khu vực nông nghiệp.
Diện tích đất nông nghiệp là nguồn cung cấp lƣơng thực chính cho ngƣời dân, phần
lớn diện tích đất này phụ thuộc vào nƣớc mƣa và hệ thống thủy lợi. Các nghiên cứu
mới đây về đánh giá tác động của BĐKH đến đất canh tác đã đƣợc các nhà khoa
học rất quan tâm. Dữ liệu về thời tiết đƣợc quan trắc theo 3 vùng khí hậu chính:
vùng đất thấp ẩm ƣớt, vùng đất cao miền trung mát mẻ hơn và vùng đất thấp ở
Caribbean. Dữ liệu về thời tiết từ năm 1970 - 2000 (thời kỳ nền) đƣợc sử dụng là
đầu vào cho CROPWAT để phân tích lƣợng bốc hơi thực tế và tiềm năng có ảnh
hƣởng đến năng suất cây trồng. Ngoài ra, các dự báo về thời tiết cho năm 2030 2099 trong một loạt các kịch bản cũng đƣợc nhập vào CROPWAT để tính toán sự
thay đổi từ dữ liệu của thời kỳ nền. Bản đồ biến thiên mang tính không gian của cả
lƣợng bốc hơi thực tế và tiềm năng, cũng nhƣ sản lƣợng mùa màng đƣợc tạo ra.
Những bản đồ này cho phép chúng ta đƣa ra những biện pháp thích ứng phù hợp và
cách thức quản lý tốt nhất cho ngƣời dân trong bối cảnh BĐKH xảy ra [91].
Tổ chức Nông lƣơng Liên hợp quốc (FAO), năm 1990 đã sử dụng chƣơng
trình CROPWAT để tính toán nhu cầu nƣớc cho cây trồng và lập kế hoạch tƣới dựa
17
trên dữ liệu đƣợc cung cấp bởi ngƣời sử dụng. CROPWAT dùng trong window là
một chƣơng trình sử dụng các phƣơng pháp Penman - Monteith của FAO (1992) để
tính toán lƣợng bốc hơi mặt ruộng tham khảo. Những tính toán này đƣợc sử dụng để
tính nhu cầu nƣớc của cây trồng và kế hoạch tƣới [76].
Để tính toán lƣợng bốc thoát hơi tiềm năng, CROPWAT cần dữ liệu về sự
bốc thoát hơi nƣớc ETo. CROPWAT chấp nhận ngƣời sử dụng hoặc nhập các giá
trị ETo đƣợc đo đạc, hoặc nhập các giá trị về nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ gió và số giờ
nắng để CROPWAT tính ETo từ công thức Penman - Monteith. Dữ liệu mƣa cũng
cần thiết nhƣ một dữ liệu đầu vào để tính toán lƣợng bốc thoát hơi tiềm năng.
Chƣơng trình CROPWAT đƣợc thiết lập bởi 8 môđun khác nhau, bao gồm 5
môđun dữ liệu đầu vào và 3 môđun tính toán. Các môđun dữ liệu đầu vào của
CROPWAT: Khí hậu/PET cho các số liệu PET đo đạc đƣợc hoặc các dữ liệu khí
hậu để tính toán PET theo Penman-Monteith, số liệu đầu vào về lƣợng mƣa và tính
toán ảnh hƣởng của mƣa; cây trồng cạn hay lúa nƣớc cho dữ liệu đầu vào về cây
trồng và ngày gieo trồng; số liệu đầu vào về đất; kiểu cây trồng, dữ liệu đầu vào về
kiểu cây trồng để tính toán nguồn cung cấp tổng hợp.
Theo kết quả nghiên cứu nhiều năm của các nhà khoa học trong nƣớc và trên
thế giới đã khẳng định công thức Penman - Monteith xác định nhu cầu nƣớc của cây
trồng dựa trên cơ sở mối quan hệ giữa bốc thoát hơi và nhiều yếu tố khí hậu là cho
kết quả phù hợp nhất. Công thức này đƣợc sử dụng nhiều trên thế giới.
1.2.3. Nhóm nghiên cứu về đất bị ngập úng và ứng dụng của phần mềm
ArcGIS
Việc mực NBD 1 - 3 m vào thế kỷ này có thể coi là một thực tế, nếu băng ở
các cực thế giới bị tan chảy, mực nƣớc biển có thể tăng lên 5 m. Việt Nam là một
trong 5 nƣớc chịu ảnh hƣởng nặng nề nhất của BĐKH. Nếu mực NBD cao thêm 1
mét so với hiện nay, sẽ ảnh hƣởng đến 11% dân số, 16% DTTN và 7% diện tích đất
nông nghiệp [32], [63].
Các nghiên cứu gần đây về NBD của thế giới: Trung tâm Thủy triều Quốc gia
Australia (www.cmar.csiro.au); Ủy ban Mực nƣớc biển thuộc Hội đồng Nghiên cứu
18
Môi trƣờng tự nhiên, Vƣơng quốc Anh ( Hệ thống quan
trắc mực nƣớc biển toàn cầu (); Trung tâm mực nƣớc
biển của trƣờng đại học Hawaii ( đã chỉ ra rằng,
hầu hết những vùng đất ngập nƣớc ở Việt Nam sẽ chịu tác động của NBD. Việt Nam
là một trong những nƣớc Đông Nam Á có diện tích đất nông nghiệp chịu tác động
nặng nề nhất của mực NBD.
Các nghiên cứu của Viện nghiên cứu Chính sách Nông nghiệp quốc tế và
nhiều chuyên gia quốc tế cho thấy BĐKH làm tăng mực nƣớc biển, do sự gia tăng
nhiệt độ toàn cầu, đã gây ra những hậu quả tiêu cực. Sự gia tăng mực nƣớc biển có
thể gây ngập úng, ảnh hƣởng đến sản xuất nông nghiệp ở các vùng đồng bằng ven
biển. Tác động phức tạp của BĐKH toàn cầu và hiện tƣợng khí hậu quy mô lớn nhƣ
LaNina, Elnino có khả năng tăng cƣờng [74].
Tại Romania, vấn đề ngập úng xảy ra khá thƣờng xuyên, hàng năm gây rất
nhiều thiệt hại về ngƣời và của. Để có thể đƣa ra bản đồ ảnh hƣởng của ngập úng
cần phải tạo ra cơ sở dữ liệu bao gồm: đặc tính địa hình; dữ liệu thu thập từ điều tra
thực địa; đặc điểm thủy văn; điều kiện khí tƣợng;... các dữ liệu đƣợc xử lý bằng
phần mềm ArcGIS [65].
Tại Mexico, việc ứng dụng phần mềm ArcGIS để đánh giá vấn đề ngập úng
đã đƣợc tiến hành nghiên cứu tại vùng Ensanada. Để xác định các khu vực ngập,
DEM đƣợc sử dụng nhƣ là một dữ liệu đầu vào. Ngoài ra cũng cần các dữ liệu về
mô hình thủy lực, thông tin về các kiểu sử dụng đất, thông tin về lƣợng mƣa [68].
Bên cạnh đó, việc ứng dụng hệ thống thông tin địa lý (GIS) trong nghiên cứu
biến đổi khí hậu cũng đƣợc chú trọng nghiên cứu. ArcGIS là một bộ tích hợp các
sản phẩm phần mềm với mục tiêu xây dựng một hệ thông tin địa lý hoàn chỉnh.
ArcGIS có thể thực hiện các chức năng về GIS trên máy trạm, máy chủ, dịch vụ
Web hay thiết bị di động. Với các kỹ thuật này cho phép ngƣời dùng có đƣợc các
công cụ quản lý một hệ thống GIS phức tạp. ArcGIS bao gồm:
- Desktop GIS: ArcView, ArcEditor, ArcInfo và các phần mềm riêng
- Server GIS: ArcGIS Server, ArcIMS, ArcSDE
19
- Embedded GIS: ArcGIS Engine
- Mobile GIS: ArcPad, ArcGIS Engine
ArcGIS (với phiên bản gần đây là ArcGIS 10.2) bao gồm những công cụ
rất mạnh để quản lý, cập nhật, phân tích thông tin và xuất bản tạo nên một hệ
thống thông tin địa lý (GIS) hoàn chỉnh. ArcGIS Destop là một bộ phần mềm
ứng dụng gồm: ArcMap, ArcCatalog, ArcToolbox, ModelBuilder, ArcScene và
ArcGlobe. Khi sử dụng các ứng dụng này đồng thời, ngƣời sử dụng có thể thực
hiện đƣợc các bài toán ứng dụng GIS bất kỳ, từ đơn giản đến phức tạp, bao gồm
cả thành lập bản đồ, phân tích địa lý, chỉnh sửa và biên tập dữ liệu, quản lý dữ
liệu, hiển thị và xử lý dữ liệu. Phần mềm ArcGIS Desktop đƣợc cung cấp cho
ngƣời dùng ở 1 trong 3 cấp bậc với mức độ chuyên sâu khác nhau là ArcView,
ArcEditor, ArcInfo. ArcGIS đƣợc sử dụng rộng rãi, đặc biệt nhất là trong đánh
giá các vấn đề liên quan đến thiên tai nhƣ xác định phạm vi và thông tin chi tiết
về khu vực, diện tích bị ảnh hƣởng từ thiên tai (lũ lụt, hạn hán,...)
1.2.4. Nhóm nghiên cứu về các giải pháp
Những thay đổi về nhiệt độ, lƣợng mƣa, mực NBD làm cho vấn đề đất bị khô
hạn, ngập úng,... ngày càng gia tăng. Đối với vấn đề khô hạn và ngập úng, hàng loạt
các biện pháp đã đƣợc các nhà khoa học và các nƣớc đề xuất và áp dụng nhƣ: dự
báo và giám sát khô hạn và ngập úng; xây dựng chiến lƣợc phòng chống khô hạn và
ngập úng trên phạm vi quốc gia, vùng và địa phƣơng; quản lý rủi ro khô hạn và
ngập úng; các biện pháp công trình và phi công trình; các biện pháp nâng cao năng
lực và nhận thức cộng đồng trong việc ứng phó với khô hạn và ngập úng... Chiến
lƣợc ngắn hạn và dài hạn ứng phó với khô hạn và ngập úng thƣờng đề cập đến các
giải pháp: dự báo hạn và hệ thống giám sát khô hạn và ngập úng; tăng khả năng
cung cấp nƣớc (phát triển các công trình cấp nƣớc, công trình thu trữ nƣớc); tăng
hiệu quả sử dụng nƣớc (giảm tổn thất, sử dụng nƣớc tiết kiệm, tái sử dụng nƣớc,
trồng các loại cây có giá trị thu nhập/m3 nƣớc cao...); hỗ trợ cộng đồng giảm thiểu
thiệt hại do khô hạn và ngập úng. Các biện pháp phòng khô hạn và ngập úng: (i) ổn
định đất cát và chống xói mòn do gió; (ii) bảo vệ đất và nƣớc; (iii) quản lý các hoạt
20
động canh tác nông nghiệp; (iv) bảo vệ thảm phủ thực vật bao gồm các loại cỏ và
cây bụi; (v) cải tạo các vùng đất bị ngập úng hoặc xâm nhập mặn.
Ở Canada đã áp dụng các biện pháp nhƣ tăng lƣợng chất hữu cơ đầu vào cho
đất, đa dạng hóa cây trồng, thay đổi thời vụ sản xuất, hoạt động canh tác, sử dụng
các hệ thống nhân tạo để nâng cao khả năng sử dụng và cung cấp nƣớc, chống xói
mòn [77].
Ở Zimbabwe, nhiều giải pháp cũng đã đƣợc áp dụng cho đất nông nghiệp.
Nhiều vùng đất sản xuất nông nghiệp bị hạn đƣợc chuyển sang phát triển du lịch
sinh thái, trồng các loại cây khác hoặc giống cây trồng chịu hạn cao và ít sâu
bệnh. Việc canh tác đơn thuần một loại cây, con có nhiều khả năng bị tổn hại do
BĐKH và dịch bệnh đƣợc chuyển sang hệ canh tác đa dạng hơn, giúp cho nông
dân ứng phó tốt hơn với BĐKH. Ở những vùng nhiệt độ cao, khả năng bốc hơi
lớn, việc xây dựng các hồ đập, tăng cƣờng các hệ thống thủy lợi (tƣới) đi đôi với
thay thế thiết kế đồng ruộng và các thiết bị đƣợc đầu tƣ sử dụng có hiệu quả rõ
rệt, nâng cao khả năng cung cấp nƣớc. Ngoài ra, thông qua các chính sách của
chính phủ để hạn chế các tác động của BĐKH đến việc sử dụng đất nông nghiệp;
ứng phó với BĐKH dựa trên các kiến thức bản địa, tuyên truyền, nâng cao nhận
thức về nông nghiệp sinh thái cho ngƣời dân, đặc biệt là cho phụ nữ [67], [71].
Nghiên cứu gần đây của Oxfam ở tỉnh Ninh Thuận cho thấy nông dân đã
phải trải qua nhiều đợt khô hạn do hiện nay lƣợng mƣa chỉ tập trung vào một mùa
nhất định. Tuy nhiên ngƣời dân đã rất sáng tạo trong việc đƣa ra những biện pháp
ứng phó với sự thay đổi thời tiết. Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng nếu chính quyền địa
phƣơng và các tổ chức có những biện pháp thích hợp thì việc gia tăng nhiệt độ sẽ
không trở thành thảm họa [81], [82].
Để ứng phó với việc NBD dâng cao, tại nhiều quốc gia, nhiều giải pháp thích
ứng đã đƣợc nghiên cứu, triển khai ví dụ nhƣ tăng cƣờng, gia cố các hệ thống đê kè,
trồng rừng ngập mặn, xây dựng hệ thống bơm giảm ngập, chuẩn bị các bản đồ xác
định những điểm dễ bị tổn thƣơng, di chuyển các cơ sở NTTS và cơ sở hạ tầng ven
biển… Nhìn chung, tuỳ theo mức độ phát triển kinh tế và tình hình thực tế khác nhau
21
