Đánh giá ảnh hưởng của hạn hán đến sản xuất nông nghiệp huyện phù cát, tỉnh bình định
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (4.11 MB, 104 trang )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TAO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN
LÊ THỊ THÙY
ĐÁNH GIÁ ẢNH HƢỞNG CỦA HẠN HÁN
ĐẾN SẢN XUẤT NƠNG NGHIỆP
HUYỆN PHÙ CÁT, TỈNH BÌNH ĐỊNH
LUẬN VĂN THẠC SĨ ĐỊA LÍ
Bình Định – Năm 2019
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TAO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN
LÊ THỊ THÙY
ĐÁNH GIÁ ẢNH HƢỞNG CỦA HẠN HÁN
ĐẾN SẢN XUẤT NƠNG NGHIỆP
HUYỆN PHÙ CÁT, TỈNH BÌNH ĐỊNH
Chun ngành: ĐỊA LÍ TỰ NHIÊN
Mã số
: 8 44 02 17
Ngƣời hƣớng dẫn: TS. TRƢƠNG QUANG HIỂN
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đề tài: “Đánh giá ảnh hưởng của hạn hán đến sản
xuất nông nghiệp huyện Phù Cát, tỉnh Bình Định” là cơng trình nghiên
cứu của bản thân dưới sự hướng dẫn của TS. Trương Quang Hiển.
Các kết quả trình bày trong luận văn là trung thực và chưa từng
được công bố trong bất kỳ một cơng trình nào khác. Một số kế thừa nghiên
cứu của người khác đều được trích dẫn rõ ràng, chính xác.
Tác giả luận văn
Lê Thị Thùy
LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến sự giúp đỡ,
hướng dẫn vô cùng quý báu của TS. Trương Quang Hiển, người hướng dẫn
khoa học đã hết lịng chỉ bảo tận tình và tạo điều kiện thuận lợi cho em
trong suốt quá trình thực hiện luận văn.
Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Q thầy, cơ giáo của Khoa
Địa Lí – Địa Chính (nay thuộc Khoa Tự Nhiên), Trường Đại Học Quy
Nhơn đã dìu dắt, dạy dỗ và truyền đạt những kiến thức bổ ích, cũng như tận
tình giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn này.
Em xin cảm ơn lãnh đạo, cán bộ Trung tâm khí tượng thủy văn,
UBND huyện Phù Cát, Chi Cục Thủy Lợi tỉnh Bình Định và những người
dân trên địa bàn huyện Phù Cát đã nhiệt tình giúp đỡ, cung cấp tài liệu,
thơng tin cần thiết trong q trình thực hiện đề tài.
Em xin chân thành cảm ơn gia đình, nhà trường, đồng nghiệp, bạn
bè, người thân đã động viên, khích lệ và giúp đỡ trong q trình học tập và
hoàn thành luận văn.
Mặc dù cố gắng rất nhiều, nhưng luận văn khơng tránh khỏi những
thiếu sót, hạn chế. Tác giả kính mong Hội đồng khoa học, q thầy cơ giáo,
những người quan tâm đến đề tài thông cảm, chỉ dẫn, giúp đỡ và đóng góp
ý kiến để đề tài được hồn thiện hơn.
Xin chân thành cảm ơn!
Bình Định, ngày
tháng
năm 2019
Tác giả
Lê Thị Thùy
MỤC LỤC
Trang phụ bìa
Lời cam đoan
Lời cảm ơn
Mục lục
Bảng chữ viết tắt
Danh mục bảng
Danh mục hình ảnh
MỞ ĐẦU .................................................................................................. 1
1. Lý do chọn đề tài ................................................................................... 1
2. Mục tiêu nghiên cứu .............................................................................. 1
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ......................................................... 2
4. Nội dung nghiên cứu ............................................................................. 2
5. Phương pháp nghiên cứu ....................................................................... 2
6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài ............................................... 4
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU .......................... 5
1.1. Các định nghĩa và phân loại hạn hán .................................................. 5
1.1.1. Khái niệm hạn hán ........................................................................... 5
1.1.2. Phân loại hạn hán ............................................................................ 6
1.2. Các đặc trưng của hạn hán .................................................................. 7
1.3. Các yếu tố khí tượng và vùng nghiên cứu........................................... 8
1.3.1. Chỉ số chuẩn hóa giáng thủy SPI ..................................................... 8
1.3.2. Chỉ số khô hạn PDI ......................................................................... 8
1.3.3. Quy trình xây dựng bản đồ hiện trạng hạn hán ................................ 9
1.4. Tổng quan các nghiên cứu về hạn hán trên thế giới và Việt Nam .......13
1.4.1. Trên thế giới ....................................................................................13
1.4.2. Ở Việt Nam .....................................................................................15
1.5. Tác động của hạn hán đến sản xuất nơng nghiệp ................................17
1.5.1. Vấn đề suy thối đất nông nghiệp ....................................................17
1.5.2. Ảnh hưởng của hạn hán đến sản xuất nông nghiệp ..........................19
1.6. Một vài chỉ số về hạn hán ...................................................................21
CHƢƠNG 2. ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ - XÃ HỘI VÀ HIỆN
TRẠNG SỬ DỤNG ĐẤT NÔNG NGHIỆP HUYỆN PHÙ CÁT, TỈNH
BÌNH ĐỊNH .............................................................................................32
2.1. Vị trí địa lí ..........................................................................................32
2.2. Điều kiện tự nhiên huyện Phù Cát ......................................................33
2.2.1. Địa hình, địa mạo ............................................................................33
2.2.2. Khí hậu, thời tiết .............................................................................34
2.2.3. Thủy văn .........................................................................................35
2.2.4. Thảm thực vật .................................................................................37
2.2.5. Thổ nhưỡng .....................................................................................37
2.2.6. Tài nguyên nước ..............................................................................38
2.3. Điều kiện kinh tế - xã hội ...................................................................40
2.3.1. Dân cư - nguồn lao động .................................................................40
2.4. Hiện trạng sử dụng đất nơng nghiệp huyện Phù Cát, tỉnh Bình Định ..42
Chƣơng 3. ĐÁNH GIÁ ẢNH HƢỞNG HẠN HÁN ĐẾN SẢN XUẤT
NƠNG NGHIỆP HUYỆN PHÙ CÁT, TỈNH BÌNH ĐỊNH ..................47
3.1. Tình hình sản xuất nơng nghiệp huyện Phù Cát giai đoạn 2010-2018.47
3.1.1. Ngành trồng trọt ..............................................................................47
3.1.2. Ngành lâm nghiệp ...........................................................................50
3.2. Tình hình hạn hán huyện Phù Cát giai đoạn 2010-2018......................51
3.2.1. Diễn biến tình hình hạn hán tại huyện Phù Cát giai đoạn 2010-2018
..................................................................................................................51
3.2.2. Nguyên nhân gây ra hạn hán tại địa phương ....................................53
3.2.3. Xác định mức độ hạn hán dựa trên yếu tố PDI ................................55
3.2.4. Xây dựng bản đồ hiện trạng hạn hán qua các năm ...........................58
3.3. Đánh giá ảnh hưởng của hạn hán đến sản xuất nông nghiệp tại huyện
Phù Cát giai đoạn 2010 - 2018 ..................................................................58
3.3.1. Cơ sở đánh giá ảnh hưởng của hạn hán............................................58
3.3.2. Ảnh hưởng của hạn hán đến sản xuất nông nghiệp tại huyện Phù Cát
giai đoạn 2010-2018 ..................................................................................64
3.4. Một số giải pháp nhằm hạn chế ảnh hưởng của hạn hán đến sản xuất
nông nghiệp tại huyện Phù Cát .................................................................71
3.4.1. Giải pháp về chính sách ...................................................................72
3.4.2. Giải pháp đối với chính quyền địa phương ......................................72
3.4.3. Giải pháp đối với công tác thủy lợi..................................................74
3.4.4. Giải pháp đối với người dân ............................................................74
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..................................................................79
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................81
PHỤ LỤC
QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (bản sao)
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Chữ viết đầy đủ
STT
Chữ viết tắt
1
Sản xuất nơng nghiệp
SXNN
2
Đơn vị tính
ĐVT
3
Nơng, lâm, thủy sản
N-L-T
4
Cơng nghiệp, tiểu thủ công nghiệp
5
Thương mại, dịch vụ
TM, DV
6
Nông, lâm, ngư nghiệp
N-L-NN
7
Công nghiệp, dịch vụ
CN, DV
8
Cụm công nghiệp
CCN
9
Giá trị sản xuất
GTSX
10
Nông nghiệp
11
Ủy ban nhân dân
12
Nông nghiệp và phát triển nông thôn
13
Đồng bằng sơng Cửu Long
ĐBSCL
14
Tổ chức khí tượng thế giới
WMO
15
Cơ quan Hàng Khơng và Vũ Trụ Hoa Kì
NASA
16
Chỉ số chuẩn hóa giáng thủy
SPI
17
Chỉ số nghèo nước
WPI
18
Chỉ số Ped
PDI
19
Chỉ số khắc nghiệt hạn theo Palmer
PDSI
20
Chỉ số hạn thực tế
EDI
21
Chỉ số khô hạn thực vật
CN, TTCN
NN
UBND
NN & PTNT
TVDI
DANH MỤC BẢNG
STT
Số hiệu
bảng
Tên bảng
Trang
1
1.1
Cấp độ khô hạn chỉ số TVDI theo phương pháp viễn thám
13
2
1.2
Phân cấp mức độ hạn theo chỉ số PDSI
22
3
1.3
Phân cấp mức độ hạn theo chỉ số SPI
23
4
1.4
Phân cấp hạn theo chỉ số PAI
24
5
1.5
Phân cấp mức độ hạn theo chỉ số PDI
25
6
1.6
Phân cấp hạn theo chỉ số J
26
7
1.7
Phân cấp hạn theo chỉ số PE
26
8
1.8
Phân cấp ngưỡng hạn theo chỉ số RAI
27
9
1.9
Phân cấp ngưỡng hạn theo chỉ số K
28
10
1.10
Phân cấp hạn theo chỉ số P
28
11
1.11
Phân cấp hạng theo tần số giáng thủy hàng năm
29
12
1.12
Phân cấp hạn khí tượng theo chỉ số EDI
29
13
2.1
Cơ cấu sử dụng đất huyện Phù Cát năm 2018
42
14
2.2
Hiện trạng sử dụng đất huyện Phù Cát năm 2010 và 2018
43
15
3.1
Sản xuất trồng trọt
47
16
3.2
Diện tích các loại rừng và hoạt động lâm sinh huyện Phù Cát
50
17
3.3
Diễn biến tình hình hạn hán giai đoạn 2010-2018
53
18
3.4
Xác định chỉ số khô hạn TVDI dựa trên hàm tương quan
57
19
3.5
So sánh mức độ khô hạn của PDI và TVDI
57
20
3.6
Mức độ khô hạn của TVDI dựa trên hàm tương quan
58
21
3.7
Mức độ hạn hán theo vùng SXNN huyện Phù Cát
62
22
3.8
Thống kê diện tích lúa bị hạn huyện Phù Cát
67
23
3.9
Đặc điểm các loài sâu bệnh hại lúa
70
DANH MỤC HÌNH ẢNH
STT
Số hiệu
hình
Tên hình
Trang
1
1.1
Quy trình xử lí ảnh viễn thám
10
2
1.2
Ảnh viễn thám MODIS chưa qua xử lí
11
3
1.3
Tương quan không gian giữa LST-NDVI
12
4
2.1
Biểu đồ cơ cấu sử dụng đất huyện Phù Cát năm 2018
43
5
2.2
Hiện trạng sử dụng đất nông nghiệp huyện Phù Cát
45
6
3.1
Diễn biến TVDI và PDI theo thời gian huyện Phù Cát
55
7
3.2
Tương quan giữa PDI và TVDI huyện Phù Cát
56
8
3.3
Đồ thị phân bố chuẩn của dữ liệu
56
9
3.4
Diễn biến lượng mưa và SPI trạm Phù Cát theo thời gian
60
10
3.5
Diễn biến chỉ số PDI, lượng mưa và nhiệt độ tại trạm Phù Cát
61
11
3.6
Sơ đồ các chuyến khảo sát thực địa trên địa bàn Phù Cát
63
12
3.7
Diện tích lúa huyện Phù Cát theo vụ
65
13
3.8
Sản lượng lúa huyện Phù Cát theo vụ
66
14
3.9
Năng suất lúa huyện Phù Cát theo vụ
67
1
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Hiện nay, biến đổi khí hậu đang là mối đe dọa đến mục tiêu phát triển
bền vững của các quốc gia. Hạn hán đã gây ra những ảnh hưởng xấu đến sản
xuất nông nghiệp; đánh giá ảnh hưởng của hạn hán đến sản xuất nông nghiệp
luôn là một trong những vấn đề quan trọng và cần thiết nhằm phục vụ tốt hơn
cho công tác dự báo của các ban ngành, phịng chống và thích ứng của người
dân được tốt hơn.
Phù Cát là huyện thuộc tỉnh Bình Định với tổng diện tích tự nhiên
68.071,1 ha năm 2018. Trong đó, diện tích một số cây trồng cạn chủ yếu vụ hè
thu: cây ngô đạt 3.241 ha, giảm 5,1%; cây đậu tương đạt 32,2 ha, giảm 26,5%;
cây vừng đạt 2.073 ha, giảm 3,6%; rau các loại đạt 4.498 ha, giảm 1,6%; cây đậu
các loại đạt 778 ha, giảm 4,6% so với cùng kỳ 2017. Do dung tích các hồ chứa
nước cũng như các hồ thuỷ lợi ở các địa phương mực nước tại các hồ chứa
xuống thấp kết hợp với thời tiết khơ nóng đã gây hạn hán, thiếu nước tưới cho
một số diện tích lúa trên địa bàn huyện. Diện tích lúa thiếu nước tưới tập trung ở
các xã: Cát Tân, Cát Trinh, Cát Tường, Cát Nhơn, Cát Hiệp, Cát Sơn... cho thấy
toàn huyện đang phải đối mặt với nhiều khó khăn và thách thức cả thời điểm
hiện tại và tương lai về mặt lâu dài. Trong những năm qua, hạn hán không chỉ
tác động đến tự nhiên, mà còn ảnh hưởng đến đời sống xã hội của người dân,
trong đó tác động mạnh đến sản xuất nông nghiệp trên địa bàn huyện. Xuất phát
từ thực tế trên, chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài “Đánh giá ảnh hưởng của
hạn hán đến sản xuất nông nghiệp huyện Phù Cát, tỉnh Bình Định” .
2. Mục tiêu nghiên cứu
- Đánh giá tình hình hạn hán và ảnh hưởng của hạn hán đến đất
trồng lúa tại huyện Phù Cát, tỉnh Bình Định;
- Đề xuất các giải pháp hạn chế với điều kiện hạn hán gây ra như
2
hiện nay, tăng khả năng thích ứng hạn cho người dân trong sản xuất nông
nghiệp.
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
3.1. Đối tượng nghiên cứu
- Ảnh hưởng của hạn hán đến sản xuất nông nghiệp
3.2. Phạm vi nghiên cứu
- Khơng gian: Huyện Phù Cát, tỉnh Bình Định
- Thời gian: Giai đoạn 2010 - 2018
4. Nội dung nghiên cứu
- Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội và hiện trạng sử dụng đất
huyện Phù Cát;
- Tình hình hạn hán trên địa bàn huyện Phù Cát giai đoạn 2010 - 2018;
- Đánh giá ảnh hưởng của hạn hán đến sản xuất nông nghiệp huyện
Phù Cát;
- Đề xuất các giải pháp nhằm hạn chế ảnh hưởng của hạn hán đến
sản xuất nông nghiệp trên địa bàn huyện Phù Cát.
5. Phƣơng pháp nghiên cứu
5.1. Phương pháp thu thập số liệu
a) Phương pháp thu thập số liệu thứ cấp
Thu thập số liệu thứ cấp căn cứ vào tài liệu điều tra thống kê tổng
hợp đã được lưu hành có hiệu lực của các cơ quan, ban ngành: các số liệu
về điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội huyện Phù Cát; các số liệu về khí
tượng (nhiệt độ, lượng mưa) trung bình tháng qua các năm; tình hình hạn
hán, các số liệu về hoạt động sản xuất nông nghiệp giai đoạn 2010 - 2018;
số liệu về công tác thủy lợi phục vụ sản xuất nông nghiệp.
b) Phương pháp thu thập số liệu sơ cấp
Để thực hiện đề tài này thì việc khảo sát thực địa là công việc rất
3
quan trọng, nhằm xác định khu vực nghiên cứu; quan sát; chụp ảnh; ghi
chép; khoanh vùng hạn hán để thấy được mức độ và tác động của hạn hán
đến sản xuất nông nghiệp trên địa bàn huyện Phù Cát.
Phỏng vấn nông hộ dựa trên mẫu phiếu điều tra đã được xây dựng.
Số lượng phiếu điều tra: 100 phiếu. Nội dung phỏng vấn liên quan đến tình
hình sản xuất nơng nghiệp và ảnh hưởng của hạn hán đến sản xuất nông
nghiệp
5.2. Phương pháp thu thập dữ liệu
a) Dữ liệu mưa
- Dữ liệu mưa được thu thập tại trạm Phù Cát.
- Dạng dữ liệu trung bình theo tháng và trung bình năm.
- Thời gian thu thập: Trạm Phù Cát từ năm 2010 - 2018
b) Dữ liệu nhiệt độ
- Dữ liệu nhiệt độ được thu thập tại trạm Phù Cát.
- Dạng dữ liệu trung bình theo tháng và trung bình năm.
- Thời gian thu thập: Trạm Phù Cát từ năm 2010 – 2018
5.3. Phương pháp viễn thám
Sử dụng dữ liệu ảnh vệ tinh MODIS đa thời gian từ năm 2000 – 2014,
tại trang web của NASA EOSDIS (NASA’s Earth Aeronautics and Space
Admisnistration).
5.4. Phương pháp bản đồ và hệ thống thơng tin địa lí
Là phương pháp đặc trưng nhất của địa lí, trong quá trình thực hiện đề
tài tác giả luận văn đã sử dụng ảnh vệ tinh MODIS, tính tốn, xử lí số liệu,
phân tích mối tương quan giữa các chỉ số để xây dựng bản đồ hạn hán phục
vụ cho việc đánh giá, nhằm tăng tính trực quan.
5.5. Phương pháp tham vấn chuyên gia
Tiến hành tham vấn chuyên gia bằng nhiều hình thức như trao đổi, trò
4
chuyện, nhận xét phản biện đề tài.
6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
6.1. Ý nghĩa khoa học
Đề tài đã chứng minh được cách tiếp cận công nghệ viễn thám và việc
tính tốn các chỉ số khơ hạn dựa trên các mức độ phân ngưỡng đã quy định,
xây dựng được bản đồ phân vùng hạn hán để đánh giá ảnh hưởng của hạn hán
đến sản xuất nông nghiệp trên địa bàn huyện Phù Cát.
6.2. Ý nghĩa thực tiễn
Kết quả đề tài sẽ góp phần hồn thiện phương pháp đánh giá, xác định
phân vùng hạn hán, giúp ban ngành địa phương có cách nhìn tổng quan hơn
về tình hình hạn hán hiện nay trên địa bàn huyện; có những biện pháp thực tế,
hiệu quả; định hướng cho bà con trong hoạt động sản xuất nơng nghiệp để
thích nghi với diễn biến phức tạp của hạn hán như hiện nay. Ngồi ra, luận
văn cịn được sử dụng nhiều tài liệu tham khảo hữu ích liên quan đến hạn hán.
5
Chƣơng 1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Các định nghĩa và phân loại hạn hán
1.1.1. Khái niệm hạn hán
Hạn hán theo tiếng Trung là "can hạn" hay "hạn" (âm HánViệt) nghĩa là "khô hạn" hay "hạn". Như vậy thuật ngữ "hạn" tiếng Việt bắt
nguồn từ tiếng Hán, nên nói "hạn" hay "hạn hán" đều như nhau.
Hạn hán là một hiện tượng thiên tai tự nhiên, khi một khu vực phải
trải qua tình trạng thiếu nước trong một thời gian dài nhiều tháng, nhiều
năm, làm giảm thiểu lượng ẩm trong khơng khí, hàm lượng nước trong đất,
gây suy kiệt dịng chảy của sông suối… ảnh hưởng xấu đến sự sinh trưởng
của cây trồng, suy thối mơi trường dẫn tới đói nghèo và dịch bệnh. Ở
những khu vực xảy ra hạn hán, lượng nước mưa ln ở dưới mức trung
bình. Vì vậy nó sẽ tác động rất lớn đến hệ sinh thái và nơng nghiệp của
những khu vực đó, gây thiệt hại khơng nhỏ cho nền kinh tế ở đó.
Trong những năm gần đây, khí hậu trên Trái Đất biến đổi không
ngừng, thời gian xảy ra hạn hán càng kéo dài, đó cũng là một hiện tượng
bình thường và mang tính chu kì của khí hậu. Hạn hán xảy ra ở tất cả các
vùng khí hậu với đặc trưng rất khác nhau ở các địa phương khác nhau. Từ
những năm 80 của thế kỷ XX đã có rất nhiều khái niệm về hạn hán được
đưa ra, song có thể trích dẫn một số khái niệm tiêu biểu về hạn hán như
sau:
“Hạn hán là kết quả của sự thiếu hụt lượng mưa tự nhiên trong
một thời kì dài, thường là một mùa hoặc lâu hơn”(Wilhite, 2000).
“Hạn là một thời kì thời tiết khô dị thường đủ dài do thiếu mưa
và gây nên sự mất cân bằng nghiêm trọng về nước; hoặc là sự thiếu mưa
trong một thời kì dài gây nên sự thiếu nước cho nhiều hoạt động của nhóm
ngành hoặc nhóm môi trường (Trần Thục và ctv, 2008).
6
Hạn hán khác với khơ hạn và các loại hình thiên tai khác. Hạn hán
là một sự sai khác theo thời gian, rất khác với sự khô hạn. Bởi khô hạn bị
giới hạn trong những vùng lượng mưa thấp, nhiệt độ cao và là một đặc
trưng lâu dài của khí hậu (Wilhite, 2000). So với các thảm họa tự nhiên
như: xoáy, lũ lụt, động đất, sự phun trào núi lửa, và sóng thần có sự khởi
đầu nhanh chóng, có ảnh hưởng trực tiếp và có cấu trúc, thì hạn hán lại
ngược lại. Các tác động của hạn hán thường diễn ra trong thời gian tương
đối dài, tác động của hạn hán thường vơ hình và trên một phạm vi rộng lớn;
thời điểm bắt đầu và kết thúc thường khó nhận biết; vì vậy hiện nay chưa
có một khái niệm chính xác nào về hạn hán được đưa ra chính thức và được
thừa nhận.
1.1.2. Phân loại hạn hán
Hạn hán có thể phân loại theo nhiều cách khác nhau, nhưng phổ
biến nhất là phân thành bốn loại hạn cơ bản: hạn khí tượng, hạn nông
nghiệp, hạn thủy văn, hạn kinh tế - xã hội. Liên quan đến mức độ hạn hán
có thể coi hạn khí tượng, hạn thủy văn và hạn nơng nghiệp như một hiện
tượng vật lý; loại cuối cùng dùng để theo dõi ảnh hưởng của việc thiếu hụt
nước thông qua các hệ thống kinh tế - xã hội.
1.1.2.1. Hạn hán khí tượng
Hạn khí tượng (Meteorological Drought): xảy ra do sự thiếu hụt
nước trong cán cân lượng mưa, lượng bốc hơi ảnh hưởng tiêu cực tới lớp
đất bề mặt và các nguồn dự trữ nước sâu. Hạn hán khí tượng càng trầm
trọng hơn khi con người lựa chọn... cây trồng khơng thích hợp, cần nhiều
nước tưới như cây ngơ hay một số kỹ thuật nông nghiệp như độc canh trên
quy mơ lớn làm đẩy nhanh q trình bốc hơi, dẫn tới sự mất cân bằng mơi
trường.
Hạn khí tượng thường xuất hiện đầu tiên và là nguyên nhân chính
7
gây ra các loại hạn tiếp theo. Do đó, giám sát được hạn khí tượng sẽ có tác
dụng với các nhà quản lý trong việc phòng chống, giảm nhẹ hạn hán.
1.1.2.2. Hạn hán thủy văn
Hạn thuỷ văn (Hydrological Drought): hạn hán thủy văn ảnh hưởng
tới các lớp đất sâu và các nguồn dự trữ nước ở các ao, hồ, sông băng hay
băng tuyết xảy ra ngay cả khi lượng nước mưa đạt mức trung bình, thậm
chí là cao hơn mức trung bình do đất khơng thấm đủ nước hoặc do sự can
thiệp của con người.
1.1.2.3. Hạn hán nông nghiệp
Hạn nông nghiệp (Agricultural Drought): hạn nơng nghiệp xuất
hiện khi khơng có đủ độ ẩm cho đất và lượng mưa không đủ cho mùa
màng. Hạn nông nghiệp là tác động tổng hợp của hạn khí tượng và hạn
thủy văn đối với mùa màng, làm cho cây trồng không đủ độ ẩm để duy trì
sự tăng trưởng và sản lượng trung bình.
1.1.2.4. Hạn hán kinh tế - xã hội
Hạn kinh tế - xã hội (Socio_economic Drought): hạn hán không
phải lúc nào cũng là kết quả của điều kiện khí hậu tự nhiên. Nhu cầu sử
dụng nước trong sinh hoạt, trong sản xuất nông nghiệp, công nghiệp hay
các hoạt động khác của con người như xây dựng bể bơi, tưới cỏ, rửa xe ô
tô... cũng là tác nhân gây ra hạn hán. Có thể nói, hạn hán kinh tế - xã hội
xảy ra khi nhu cầu về một lợi ích kinh tế vượt quá nguồn cung do hậu quả
của sự thiếu hụt liên quan đến thời tiết trong việc cung cấp nước.
1.2. Các đặc trƣng của hạn hán
Theo (Wilhitle, 2000; singh M., 2006) khi so sánh các đợt hạn hán
với nhau, tác giả thấy rằng mỗi đợt hạn hán thường khác nhau bởi ba đặc
trưng sau đây: cường độ, thời gian, trải rộng theo không gian của hạn hán.
8
- Cường độ hạn hán được hiểu là mức độ ảnh hưởng hạn hán kết
hợp với sự thiếu hụt lượng mưa. Thường được xác định bởi sự lệch khỏi
mức độ trung bình của các chỉ số khí hậu và thời gian ảnh hưởng của hạn;
- Thời gian hạn hán là khoảng thời gian của mỗi đợt hạn, kéo dài
vài tháng, sau đó có thể kéo dài hàng tháng, hàng năm;
- Hạn hán trải rộng theo khơng gian. Có nghĩa là hạn hán có thể
xảy ra trên nhiều vùng, nhiều khu vực với diện tích hàng trăm km2 với mức
độ chưa nghiêm trọng trong thời gian tương đối ngắn. Đối với các vùng và
khu vực khác rộng lớn hơn như lục địa diện tích hạn có thể lên tới hàng
nghìn km2, có khi chiếm gần nửa đại lục (WMO, 1975) [3].
1.3. Các yếu tố khí tƣợng và vùng nghiên cứu
1.3.1. Chỉ số chuẩn hoá giáng thuỷ SPI
Chỉ số chuẩn hoá giáng thuỷ (SPI) là một chỉ số tương đối mới dựa
trên cơ sở xác suất lượng giáng thủy trong một thời gian nào đó do Mckee
T. B, Doesken N. J. và Kleist J, Đại học Tổng hợp Bang Colorado đề xuất
năm 1993.
1.3.2. Chỉ số khô hạn PDI
Các chỉ số đánh giá khô hạn trong một khoảng thời gian và không
gian xác định bao gồm hạn khí tượng, hạn thổ nhưỡng liên quan tới độ ẩm
trong đất và hạn nông nghiệp do Ped nghiên cứu và phát triển từ năm 1975
được gọi là chung là chỉ số PDI-Ped’s drought index.
Chỉ số PDI được đánh giá là bước cải thiện quan trọng khi so sánh
với chỉ số PDSI (Palmer Drought Severity Index) vốn được biết đến có
thuật tốn rất phức tạp. PDI đơn giản hơn nên dễ dàng tính tốn hơn,
phương trình tính khơng bao gồm hằng số hay hệ số nên có thể được áp
dụng cho bất cứ thời đoạn hay yếu tố nào cần quan tâm. Điểm hạn chế của
chỉ số này là sự phụ thuộc của nó vào giá trị và chất lượng của chuỗi dữ
9
liệu và bị ảnh hưởng bởi các số liệu không xác thực từ các trạm quan sát
[13].
Có khá nhiều nghiên cứu sử dụng chỉ số PDI cũng đồng thời sử
dụng các chỉ số khô hạn khác để đánh giá mức độ khô hạn trong một khu
vực vào thời đoạn khác nhau nhằm các mục đích nghiên cứu, dự báo, phác
thảo kịch bản diễn biến trong tương lai dựa vào chuỗi dữ liệu thu thập được
trong quá khứ.
1.3.3. Quy trình xây dựng bản đồ hiện trạng hạn hán
Các bước thực hiện chính bao gồm: (1) Thu thập dữ liệu, (2) Tiền
xử lý ảnh (chuyển đổi hệ tọa độ, ghép ảnh, cắt ảnh theo ranh giới khu vực
nghiên cứu), (3) Tính tốn nhiệt độ bề mặt từ sản phẩm nhiệt (MOD11A2),
(4) Tính chỉ số thực vật - TVDI từ sản phẩm phản xạ bề mặt (MOD09A1),
(5) Lọc nhiễu từ chỉ số thực vật TVDI đa thời gian, (6) Tính tốn độ ẩm bề
mặt đất (chỉ số khô hạn-thực vật TVDI).
Việc xây dựng bản đồ hiện trạng hạn hán huyện Phù Cát được thiết
lập theo sơ đồ sau:
10
Hình 1.1. Quy trình xử lí ảnh viễn thám
Sản phẩm ảnh MODIS – phản xạ bề mặt (MOD09A1) được sử dụng
để tính tốn chỉ số thực vật – TVDI, theo cơng thức [1].
Trong đó, NIR tương ứng với kênh 2 (bước sóng hồng ngoại gần), RED
tương ứng với kênh 1 (bước sóng màu đỏ).
Sản phẩm ảnh MODIS nhiệt bề mặt được chuyển đổi từ độ Kelvin
(oK) về 0C theo công thức [2].
LST = (MODIS-LST*scale factor) – 273.15
11
Trong đó, scale factor = 0.02* ( oC = 273.15oK)
Nhằm mục đích xác định độ ẩm bề mặt đất, biểu đồ tán xạ của các
phần tử ảnh giữa nhiệt độ bề mặt - LST và TVDI được xác định, thông qua
biểu đồ này thông tin về mối liên hệ giữa độ ẩm và thực vật được thiết lập.
Trong không gian [LST, TVDI], độ dốc của đường hồi quy liên quan đến
mức bay hơi của bề mặt, và độ ẩm trung bình của bề mặt đất (Hình 3.6). Vị
trí của các phần tử ảnh trong không gian [LST, TVDI) bị ảnh hưởng bởi
nhiều yếu tố như nhiệt độ, lớp phủ thực vật, độ bốc hơi…Trong mối quan
hệ ràng buộc với các điều kiện khí hậu, thì nhiệt độ bề mặt – LST sẽ nhỏ
nhất tại những bề mặt có độ bay hơi cực đại, tạo nên đường đáy trong tam
giác, hay còn gọi là “đường biên ướt”. Ngược lại, tại bề mặt có độ bốc hơi
cực tiểu do bề mặt khơ (bao gồm cả vùng có lớp phủ thực vật và vùng
khơng có thực vật), tạo nên đường chéo – “đường biên khơ” trong tam giác
khơng gian [4].
Hình 1.2. Ảnh viễn thám MODIS chƣa xử lí
12
Hình 1.3. Tƣơng quan khơng gian giữa LST-NDVI (Sandholt et al., 2002)
Để lượng hóa quan hệ giữa chỉ số thực vật (TVDI) và nhiệt độ bề
mặt (LST), chỉ số khô hạn thực vật TVDI được tính tốn theo cơng thức
[3], công thức này được thiết lập và chứng minh bởi Sandholt (2002).
Trong đó, LST là nhiệt độ bề mặt tại tất cả các phân tử ảnh được sử
dụng để tính toán, LSTmin là nhiệt độ bề mặt cực tiểu, LSTmax là nhiệt đồ bề
mặt cực đại, được quan sát cho mỗi khoảng nhỏ giá trị NDVI. LSTmax được
tính theo cơng thức (LSTmax = a + b*NDVI).
Chỉ số TVDI có khoảng giá trị từ 0-1, khoảng giá trị này có thể biểu diễn
thông tin độ ẩm bề mặt đất theo các cấp độ:
13
Bảng 1.1. Cấp độ khô hạn chỉ số TVDI theo phƣơng pháp viễn thám
0 0.2
Rất ẩm
0.2 0.4
Ẩm
0.4 0.6
Trung bình
0.6 0.8
Khơ
0.8 1
Rất khơ
1.4. Tổng quan các nghiên cứu về hạn hán trên thế giới và Việt Nam
1.4.1. Trên thế giới
“Cuộc chiến về nước” chưa bao giờ là kết thúc. Khi tình trạng thiếu
nước là biểu hiện nghiêm trọng của hạn hán, đây được coi là “sát thủ thầm
lặng-(silent killer)” như hiện nay. Trên thế giới, có rất nhiều tác giả nghiên
cứu về hạn hán với nhiều phương pháp nghiên cứu hoặc đánh giá khác
nhau. Nhưng nhìn chung họ đều sử dụng công cụ về các chỉ số hạn hán. Sự
khởi đầu, thời gian kéo dài hay cường độ hạn hán thể hiện sự biến động của
giá trị các chỉ số hạn hán. Chỉ số hạn hán là quá trình tổng hợp bởi các yếu
tố như lượng mưa, nhiệt độ, bốc thốt hơi, dịng chảy... Trong Địa lí có thể
coi đây là quy luật thể hiện mối quan hệ nhân quả; khi lượng mưa giảm,
nhiệt độ cao khả năng bốc hơi nhanh, dịng chảy cạn kiệt thì mức độ hạn
hán càng trở nên nghiêm trọng. Mỗi chỉ số đều có ưu điểm, nhược điểm
khác nhau và mỗi nước đều sử dụng các chỉ số phù hợp với điều kiện nước
mình. Việc xác định hạn hán bằng các chỉ số hạn không chỉ áp dụng với bộ
số liệu quan trắc mà còn áp dụng với bộ số liệu là sản phẩm của mơ hình
khí hậu khu vực và mơ hình khí hậu tồn cầu. Trong q trình nghiên cứu
hạn, việc xác định các đặc trưng của hạn là hết sức cần thiết, như xác định:
sự khởi đầu và kết thúc hạn, thời gian kéo dài hạn, phạm vi mở rộng của
hạn, mức độ hạn, tần suất và mối liên hệ giữa những biến đổi của hạn với
khí hậu (Piechota và Dracup, 1996).
14
Các phân tích về hạn hán trên quy mơ mơ toàn cầu (Meshcherskaya
A. V. và cs, 1996; Dai và cs, 2004; Niko Wanders và cs, 2010), khu vực và
địa phương (Benjamin Lloyd-Hughes và cs 2002; Hayes, 1999) thông qua
các chỉ số hạn dựa trên số liệu mưa, nhiệt độ và độ ẩm quan trắc trong quá
khứ cho thấy số đợt hạn, thời gian kéo dài hạn, cũng như tần suất và mức
độ của nó ở một số nơi đã tăng lên đáng kể. Nổi bật trong nghiên cứu hạn
trên quy mơ tồn cầu là nghiên cứu của Niko Wanders và cs (2010). Trong
bài, tác giả đã phân tích ưu điểm, nhược điểm của 18 chỉ số hạn hán bao
gồm cả chỉ số hạn khí tượng, chỉ số hạn thủy văn, chỉ số độ ẩm, rồi lựa
chọn ra các chỉ số thích hợp để áp dụng phân tích các đặc trưng của hạn
hán trong năm vùng khí hậu khác nhau trên tồn cầu: vùng xích đạo, vùng
khơ hạn cực, vùng nhiệt độ ấm, vùng tuyết, vùng địa cực. Nhiều nghiên
cứu cho thấy sự giảm lượng mưa đáng kể đi kèm với sự tăng nhiệt độ sẽ
làm tăng quá trình bốc hơi, gây ra hạn hán nghiêm trọng hơn
(Meshcherskaya A.V. và cs, 1996; Loukas A. và Vasiliades L., 2004). Báo
cáo của WMO đặc biệt nhấn mạnh một số hiện tượng có hậu quả nặng nề
như: hạn hán ở Đông Phi năm 2010 - 2012 khiến khoảng 258.000 trường
hợp tử vong và hạn hán năm 2013 - 2015 ở miền Nam Châu Phi; gần đây là
cơng trình nghiên cứu của NASA về ảnh hưởng của hạn hán đến rừng mưa
Amazon. NASA thực hiện ba chuyến bay khảo sát để tính tốn số lượng
cây và cành chết trong ba năm tại một vùng rừng cố định. Những hình ảnh
3D về rừng Amazon ở Braxin cho thấy tác động của hạn hán đến nơi này,
họ so sánh kết quả thu được trong hai năm bình thường là 2013 - 2014 với
năm 2016 thời điểm hạn hán do hiện tượng El Nino, họ phát hiện ra số
cành cây chết tăng 65% trong năm hạn hán xảy ra. Số cây và cành cây chết
năm 2013 - 2014 làm thay đổi 1,8% vòm cây trong vùng nghiên cứu. Khi
mở rộng ra tồn bộ Amazon, điều đó tương đương với mất đi vòm cây trên
15
diện tích khoảng 98.420km2. Việc hiểu ảnh hưởng của hạn hán kéo dài đến
rừng nhiệt đới giúp con người nắm rõ hơn điều gì có thể xảy ra với lượng
cacbon tích trữ tại đây trong tương lai.
Có thể nói bên cạnh việc nghiên cứu hạn hán thông qua các chỉ số
hạn hán thì hiện nay các nhà khoa học đã đo lường được thiệt hại của hạn
hán nhờ vào vệ tinh của NASA, công việc này mang lại kết quả dự báo
chính xác hơn về tình trạng hạn trên quy mô địa phương và thế giới.
1.4.2. Ở Việt Nam
Ở Việt Nam, hạn hán xảy ra ở vùng này hay vùng khác với mức độ
và thời gian khác nhau, gây ra những thiệt hại to lớn đối với kinh tế - xã
hội, đặc biệt là nguồn nước và sản xuất nông nghiệp. Các nghiên cứu của
các tác giả, năm 1995, Nguyễn Trọng Hiệu đã nghiên cứu sự phân bố hạn
hán và tác động của hạn hán ở các vùng khí hậu Việt Nam. Các kết quả
tính tốn cho thấy, hạn mùa đông chủ yếu ở khu vực Bắc Bộ, Nam Bộ, Tây
Nguyên, hạn mùa hè thịnh thành ở Bắc Trung Bộ và Nam Trung Bộ. Với
tần suất hạn mùa đông cao hơn hạn mùa hè, một số nơi thuộc Tây Nguyên
và Nam Bộ có thể lên đến 100%.
Bằng việc sử dụng các số liệu lượng mưa và lượng bốc hơi của
khoảng 160 trạm khí tượng bề mặt với thời gian quan trắc phổ biến (19612000) để nghiên cứu tính chất, mức độ hạn và phân vùng hạn ở Việt Nam.
Dựa trên các kết quả tính tốn, tác giả Nguyễn Trọng Hiệu đã chia hạn hán
thành 5 loại: từ khô hạn đến ít khô hạn nhất và phân chia Việt Nam thành 8
vùng có mùa khơ khác nhau trong cả nước. Sau đó tác giả đưa ra kết luận,
hạn chỉ xảy ra vào các tháng mùa đông, mùa xuân, mùa hè và khơng có
tình trạng hạn vào các tháng mùa thu.
Đề tài cấp nhà nước: “Nghiên cứu các giải pháp giảm nhẹ thiên tai
hạn hán ở các tỉnh Duyên hải Miền Trung từ Hà Tĩnh đến Bình Thuận”, do
