ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN -*** TRƯƠNG ĐỨC TRÍ TÁC ĐỘNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU ĐẾN HẠN HÁN KHU VỰC NAM TRUNG BỘ VIỆT NAM, KHẢ NĂNG DỰ TÍNH VÀ GIẢI PHÁP ỨNG PHĨ Chun ngành: Khoa học môi trường Mã số : 62 44 03 01 DỰ THẢO TĨM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC MƠI TRƯỜNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS TS Trần Quang Đức PGS TS Lê Văn Thiện Hà Nội - 2015 MỞ ĐẦU Đặt vấn đề Hạn hán loại hình thiên tai phổ biến diễn thường xuyên Ở Việt Nam, hạn hán gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến phát triển kinh tế - xã hội, có 36 năm hạn mức độ khác 50 năm qua Trong bối cảnh biến đổi khí hậu, nhiệt độ tăng, bốc lớn, phân bố mưa cực đoan hơn, hạn hán có nguy khốc liệt hơn, ảnh hưởng lớn đến sản xuất nông nghiệp, Nam Trung Bộ khu vực có mức độ hạn hán khắc nghiệt Các cơng trình nghiên cứu hạn hán thường sử dụng số để xác định biến đổi hạn hán Tuy nhiên, tùy điều kiện liệu, tùy mục đích nghiên cứu mà tác giả thường xem xét hạn hán khía cạnh khác Một số nghiên cứu dự tính hạn hán theo kịch phát thải khí nhà kính, song đề cập đến độ dài mùa hạn tần suất xuất hạn hán Nhằm đánh giá mức độ khắc nghiệt hạn hán khu vực Nam Trung Bộ, Luận án nghiệm, lựa chọn số hạn phù hợp, xác định biến đổi hạn hán mối quan hệ với biến đổi khí hậu thập kỷ gần đây, đồng thời phân tích số liệu mơ từ mơ hình khí hậu theo kịch phát thải khí nhà kính để dự tính biến đổi hạn hán giai đoạn đầu, giũa cuối kỷ 21 đề xuất giải pháp ứng phó Mục tiêu - Làm rõ biến đổi hạn hán khu vực Nam Trung Bộ mối quan hệ với biến đổi khí hậu thập kỷ gần - Chỉ biến đổi hạn hán khu vực Nam Trung Bộ tương lai, mối quan hệ với biến đổi khí hậu tồn cầu - Đề xuất giải pháp ứng phó với biến đổi hạn hán cho khu vực Nam Trung Bộ Đối tượng: Hạn hán, tính chất, mức độ, xu biến đổi hạn hán Phạm vi: Hạn khí tượng khu vực Nam Trung Bộ (Phú n, Khánh Hịa, Ninh Thuận Bình Thuận) Nội dung - Tổng quan tình hình hạn hán nghiên cứu hạn hán, dự tính hạn hán theo kịch phát thải khí nhà kính - Thử nghiệm, lựa chọn số hạn khí tượng phù hợp, từ xác định mức độ biến đổi hạn hán khu vực Nam Trung Bộ khứ, xu biến đổi tương lai theo kịch phát thải khí nhà kính đề xuất giải pháp ứng phó Ý nghĩa khoa học thực tiễn - Góp phần làm sáng tỏ xu biến đổi hạn hán khu vực Nam Trung Bộ khứ mối quan hệ với biến đổi khí hậu thập kỷ gần tương lai theo kịch phát thải khí nhà kính - Kết luận án góp phần giúp nhà quản lý, nhà hoạch định sách người dân địa phương chủ động xây dựng kế hoạch ứng phó với hạn hán điều kiện biến đổi khí hậu Đóng góp luận án - Chỉ tính chất, mức độ xu biến đổi hạn hán khu vực Nam Trung Bộ mối quan hệ với biến đổi khí hậu thập kỷ gần Trong số hạn Palmer lựa chọn để đánh giá định lượng mức độ hạn hán - Chỉ biến đổi hạn hán tương lai theo kịch phát thải khí nhà kính khu vực Nam Trung Bộ Cấu trúc luận án: Ngoài phần Mở đầu, Kết luận Kiến nghị, nội dung Luận án bao gồm 03 Chương CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Khái niệm hạn hán 1.1.1 Định nghĩa hạn hán: Hạn hán khác với tượng khác, diễn từ từ song kéo dài từ vài tháng đến vài năm ảnh hưởng đến nhiều lĩnh vực Chính phức tạp tượng mà chưa có thống định nghĩa hạn phương pháp xác định hạn hán Song tựu chung, định nghĩa nhân tố ảnh hưởng đến hạn hán lượng mưa; nhân nhân tố khác nhiệt độ cao, gió mạnh, độ ẩm tương đối thấp nguyên nhân gây hạn hán, làm tăng tính khốc liệt hạn hán cách đáng kể 1.1.2 Phân loại hạn hán: Hạn hán chia thành loại: hạn khí tượng, hạn nông nghiệp, hạn thuỷ văn hạn kinh tế - xã hội 1.2 Tình hình hạn hán nghiên cứu hạn hán giới 1.2.1 Tình hình hạn hán giới Hạn hán coi thiên tai tự nhiên ảnh hưởng nhiều trực tiếp đến nhân loại Theo thống kê từ năm 1900, hạn hán giới làm cho 11 triệu người thiệt mạng tỷ người bị ảnh hưởng Trong báo cáo WMO, năm 2006 hạn hán xảy hầu khắp khu vực giới dự tính đến năm 2025 số người sinh sống vùng khô hạn tăng từ tỷ người lên đến đến 2,4 tỷ người, chiếm khoảng 13-20% dân số toàn cầu 1.2.2 Các nghiên cứu hạn hán giới Nghiên cứu biến đổi tần suất, mức độ thời gian kéo dài hạn hán khứ thực nhiều quốc gia Nhìn chung nghiên cứu sử dụng số hạn phổ biến số chuẩn hoá giáng thuỷ (SPI), tỷ chuẩn lượng mưa (PN), số khô hạn K, số EDI, số khô cằn J, Ped, số cải tạo hạn hán (RDI), số ẩm đồng ruộng (CMI), Palmer,… SPI, ped, PDSI, EDI Qua nghiên cứu, thử nghiệm đánh giá số hạn, nhiều nước giới thừa nhận rằng, số PDSI số số khoa học tiến Các kết nghiên cứu cho thấy, thập kỷ gần tần suất hạn, cường độ hạn có xu tăng nhiều khu vực giới, đặc biệt đợt hạn kéo dài, xu hướng hạn nặng tăng rõ rệt Các nghiên cứu hạn hán tương lai theo kịch phát thải khí nhà kính cho thấy mức độ hạn tăng lên đáng kể nhiều khu vực giới Châu Âu, Mỹ, Úc, Phi Châu Á Ngoại trừ số khu vực gió mùa Đơng Á Tây Á, hạn hán có xu giảm tần suất, cường độ thời gian kéo dài đợt hạn lượng mưa có xu hướng tăng mạnh 1.3 Tình hình hạn hán nghiên cứu hạn hán Việt Nam 1.3.1 Tình hình hạn hán Việt Nam Theo số liệu thống kê khoảng 50 năm qua, nước ta có khoảng 36 năm bị hạn, với mức độ khác Trong thập kỷ gần đây, mức độ hạn hán ngày nghiêm trọng Ở vụ đông xuân vụ hè thu năm xảy hạn, bị hạn nhẹ vừa vài khu vực Trong vụ hè thu, hạn nặng nặng diện rộng xảy thường xuyên, liên tục so với vụ đông xuân, gây thiệt hại đáng kể sản xuất nông nghiệp Nam Trung Bộ khu vực có địa hình chia cắt, độ dốc lớn, mạng lưới sơng ngịi ngắn dốc, hầu hết bắt nguồn từ vùng núi phía tây chảy Biển Đơng, khí hậu khắc nghiệt, lượng mưa năm thấp, mùa mưa ngắn, nhiệt cao, tốc độ gió xạ mặt trời lớn, khả bốc lớn nguyên nhân gây hạn hán Những năm gần đây, tác động biến đổi khí hậu, tình trạng hạn hán trở nên khốc liệt Chỉ tính riêng đợt hạn năm 2014-2015 làm cho 6.100 đất lúa Ninh Thuận khơng có nước để sản xuất, 2.000 bị hạn, trắng 501 ha, khoảng 23.000 người dân thuộc không đủ nước sinh hoạt; Khánh Hịa có 571 đất nông nghiệp phải dừng sản xuất, 600 chuyển đổi cấu trồng không đủ nước tưới gần 3.000 trồng bị thiếu nước 1.3.2 Các nghiên cứu hạn hán Việt Nam Ở Việt Nam, cơng trình thường sử dụng số hạn SPI, tỷ chuẩn lượng mưa, số khô hạn (K), Ped (Sa.I), số ẩm (A), Palmer,… để nghiên cứu biến đổi hạn hán Qua nghiên cứu cho thấy, phạm vi nước hạn hán chủ yếu xuất vào mùa đông mùa xuân Riêng Nam Trung Bộ cực Nam Trung Bộ hạn hán xảy vào mùa xuân mùa hè, khu vực Bắc Trung Bộ hạn hán xảy vào mùa hè Các nghiên cứu rằng, thập kỷ gần nhiệt độ tăng, lượng mưa biến động lớn, hạn hán có xu tăng lên, mức độ biến động số lần xuất hạn thể mạnh hai vùng khí hậu Bắc Trung Bộ Nam Trung Bộ, mức biến động vùng Tây Bắc Khi nghiên cứu biến đổi hạn hán tương lai, sở số liệu mô từ mơ hình khí hậu theo kịch phát thải khí nhà kính, nghiên cứu hạn hán có khả xuất nhiều kéo dài hầu hết vùng khí hậu Việt Nam; riêng khu vực Tây Nguyên Nam Bộ, số đợt hạn hán có khả khơng tăng thời gian hạn kéo dài Đối với Nam Trung Bộ, khu vực thường xuyên xảy hạn hán gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến đời sống nhân dân, nhiều nghiên cứu cho thấy, hạn hán có nguy xảy nhiều với mức độ khắc nghiệt tương lai, đặc biệt giai đoạn kỷ 21 Các giải pháp chủ yếu nhằm ứng phó với hạn hán khu vực tăng khả trữ nước, sử dụng hiệu tài nguyên nước, chuyển đổi cấu trồng, cấu mùa vụ gieo trồng 1.4 Đặc điểm khu vực nghiên cứu 1.4.1 Điều kiện tự nhiên Địa hình tỉnh thuộc khu vực Nam Trung Bộ thấp dần từ tây sang đông (núi cao, núi thấp, đồng cồn cát ven biển), chịu chi phối khí hậu nhiệt đới gió mùa Hàng năm có hai mùa rõ rệt: mùa mưa mùa khơ Mùa mưa thường tháng IX đến tháng XII, lượng mưa chiếm khoảng 80% tổng lượng mưa năm Hệ thống sông suối phân bố tương đối đều, nhiên phần lớn sông ngắn, bắt nguồn từ dãy núi phía Tây đổ Biển Đơng Ngồi có nhiều hồ lớn, nhiên mùa khơ, dịng chảy bị suy giảm, lượng nước hầu nước chết 1.4.2 Đặc điểm kinh tế - xã hội Dân số Nam Trung Bộ 3.882.100 người, mật độ dân số khu vực đạt 183 người/km2 Nguồn lao động chủ yếu tập trung vùng nơng thơn, lao động nơng nghiệp chiếm phần lớn Lĩnh vực ưu tiên phát triển, chiếm tỷ trọng lớn lĩnh vực dịch vụ, tiếp đến công nghiệp - xây dựng sau nông - lâm thủy sản CHƯƠNG ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng nghiên cứu Hạn khí tượng: mức độ khắc nghiệt hạn hán khu vực Nam Trung Bộ khứ tương lai Giải pháp ứng phó với hạn hán lĩnh vực trồng trọt, tập trung vào trồng lúa khu vực Nam Trung Bộ bối cảnh biến đổi khí hậu 2.2 Nội dung nghiên cứu - Thử nghiệm, lựa chọn số hạn phù hợp cho khu vực nghiên cứu; - Sự biến đổi của hạn hán khứ mối quan hệ với biến đổi khí hậu; - Sự biến đổi nhiệt độ lượng mưa tương lai theo kịch nồng độ khí nhà kính; - Sự biến đổi của hạn hán tương lai mối quan hệ với biến đổi khí hậu; - Giải pháp ứng phó với hạn hán lĩnh vực trồng trọt 2.3 Phương pháp nghiên cứu 2.3.1 Phương pháp đánh giá sai số số liệu quan trắc Sai số số liệu quan trắc đánh giá thông qua việc so sánh chuẩn sai với mức độ lệch tiêu chuẩn 3 2.3.2 Phương pháp xác định xu nhiệt độ, lượng mưa, hạn hán Xu biến đổi xu nhiệt độ, lượng mưa, hạn hán xác định thông qua phương trình hồi quy tuyến tính: y = ax + b, đó: a, b hệ số hồi quy 2.3.3 Phương pháp hiệu chỉnh sai số mô hình 2.3.3.1 Đánh giá sai số Sai số số liệu mơ hình so với số liệu quan trắc đánh giá qua số thống kê sau đây: ME  - Sai số trung bình: - Sai số tuyệt đối trung bình: MAE  N N  F  O  i i 1 i 1N  Fi  0i    N  i 1  1 - Sai số bình phương trung bình: RMSE   N F iOi    i 1  N 2 Với N: độ dài chuỗi số liệu, Fi: số liệu mơ hình, Oi: số liệu quan trắc 2.3.3.2 Hiệu chỉnh sai số - Lượng mưa: hiệu chỉnh theo phương pháp Quantile-quantile: Po  hPm  Bản chất phương pháp phép biến đổi thống kê đưa chuỗi số liệu (Po) thông qua hàm ánh xạ (h) chuỗi số liệu từ mơ hình (Pm) - Nhiệt độ: hiệu chỉnh dựa giá trị trung bình phương ̅ ̅ ̅ ̅ sai: Trong đó, Tu: nhiệt độ mơ hình chưa hiệu chỉnh; To: nhiệt độ quan trắc; T*: nhiệt độ mơ hình hiệu chỉnh; ̅ ̅ σ trung bình độ lệch chuẩn nhiệt độ quan trắc, nhiệt độ mơ hình khối ngày liên tục 2.3.4 Phương pháp dự tính nhiệt độ lượng mưa Nhiệt độ lượng mưa mô từ cặp tổ hợp mơ hình khí hậu khu vực liệu toàn cầu thời kỳ sở thời kỳ tương lai theo kịch nồng độ khí nhà kính trung bình thấp (RCP4.5) kịch nồng độ khí nhà kính cao (RCP8.5) 2.3.5 Phương pháp đánh giá dự tính hạn hán Luận án tiến hàn thử nghiệm số hạn SPI, Ped, Palmer để xác định hạn hán cho khu vực Nam Trung Bộ Trên sở lựa chọn số hạn phù hợp để đánh giá hạn hán khứ dự tính biến đổi hạn hán tương lai 2.3.5.1 Chỉ số SPI Chỉ số chuẩn hóa lượng mưa: SPI  RR  Trong đó, R: Lượng mưa thực thế, R : Lượng mưa trung bình, : độ lệch chuẩn SPI dương, biểu thị điều kiện khơ hạn SPI âm, biểu thị tình trạng dư thừa ẩm 2.3.5.2 Chỉ số Ped Xác định theo công thức: Ped  T T T  RR R Trong đó, T: Nhiệt độ khơng khí trung bình, R: Tổng lượng mưa, T ,  T , R,  R : giá trị trung bình độ lệch chuẩn nhiệt độ lượng mưa Khi → PDSI = (1-Pe) × X3 + Pe × X2 Nếu Pe< Pe > → PDSI = X3 Một đợt hạn bắt đầu PDSI ≤ - 0.5 kết thúc PDSI ≥+0.5 Giá trị PDSI Mức độ hạn Giá trị PDSI Mức độ hạn -0.49  +0.49: Bình thường -2.99  -2.00: Hạn vừa -0.99  -0.50: Chớm hạn -3.99  -3.00: Hạn nặng -1.99  -1.00: Hạn nhẹ  -4.00: Hạn nặng 2.4 Số liệu sử dụng 2.4.1 Số liệu quan trắc: Số liệu nhiệt độ khơng khí tối cao, tối thấp trung bình tháng lượng mưa tháng từ trạm quan trắc khí tượng khu vực Nam Trung Bộ thời kỳ 1961 - 2010 2.4.2 Số liệu mơ hình: Bộ số liệu nhiệt độ, lượng mưa mô từ cặp tổ hợp mơ hình khí hậu khu vực liệu toàn cầu thời kỳ sở, tương lai theo kịch nồng độ khí nhà kính trung bình thấp (RCP4.5) cao (RCP8.5) 2.4.3 Số liệu khác + Số liệu sức giữ ẩm tối đa loại đất khu vực Nam Trung Bộ; + Các đợt hạn thực tế vụ đông xuân hè thu khu vực Nam Trung Bộ 30 năm (1977-2006); + Bản đồ quy hoạch sử dụng đất đến năm 2020 tỉnh khu vực Nam Trung Bộ; + Thông tin, liệu kinh tế xã hội tỉnh khu vực Nam Trung Bộ 11 CHƯƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 3.1 Đánh giá hạn hán khứ 3.1.1 Lựa chọn số hạn Trên sở số liệu đợt hạn thực tế vụ đông xuân hè thu khu vực Nam Trung Bộ, Luận án lựa chọn đợt hạn khơng hạn điển hình (Bảng 3.1) để so sánh với mức độ hạn xác định số SPI, Ped, Palmer (Z PDSI) Bảng 3.1 Đợt hạn khơng hạn điển hình khu vực Nam Trung Bộ giai đoạn 1986-2005 Năm Vụ đông xuân Vụ hè thu 1993 Hạn nặng Hạn nặng 1999 Hạn nhẹ Không hạn 2000 Không hạn Không hạn 2001 Không hạn Không hạn 2003 Hạn vừa Hạn vừa 2004 Hạn vừa Hạn nặng 2005 Hạn nặng Hạn vừa Kết cho thấy, đợt hạn nặng, hạn nặng, hạn nhẹ không hạn, số Palmer (PDSI Z) cho kết phù hợp với thực tế (chỉ số PDSI phản ánh thời gian bắt đầu, kết thúc đợt hạn; số Z phản ánh mức độ khắc nghiệt hạn hán theo thời gian), tiếp đến số Ped sau số SPI Do vậy, Luận án lựa chọn số Palmer để xác định biến đổi hạn hán khứ tương lai khu vực Nam Trung Bộ 3.1.2 Số tháng hạn theo mùa năm Trong giai đoạn 1961-2010, tỷ lệ số tháng xảy hạn hán so 12 với tổng số tháng giai đoạn hầu hết tỉnh 50%, ngoại trừ Ninh Thuận cao hơn, đạt 63% Trong đó, số tháng hạn mùa khô so với tổng số tháng hạn chiếm tỷ lệ cao, đạt từ 61 đến 73% Tỷ lệ số tháng hạn mùa mưa thấp, chiếm khoảng 30% so với tổng số tháng xảy hạn (Bảng 3.2) Bảng 3.2 Tỷ lệ số tháng hạn theo mùa năm (%) khu vực Nam Trung Bộ thời kỳ 1961-2010 Tên trạm Tỷ lệ Tỷ lệ Tổng số tháng hạn tháng hạn tháng hạn Giai đoạn giai đoạn mùa mùa Tổng số Tỷ lệ (%) khơ (%) mưa (%) Tuy Hồ 1961-2010 288 48 73 27 Sơn Hoà 1977-2010 191 47 65 35 Nha Trang 1961-2010 285 48 67 33 Cam Ranh 1981-2010 170 47 68 32 Phan Rang 1993-2010 135 63 67 33 Phan Thiết 1961-2010 268 45 63 37 Hàm Tân 1979-2010 161 42 61 39 3.1.3 Số đợt hạn thời gian kéo dài Tổng số đợt hạn thời gian kéo dài đợt hạn thời kỳ khứ khu vực Nam Trung Bộ có khác rõ rệt tỉnh Trong giai đoạn 1961-2010, tổng số đợt hạn tỉnh dao động 28-35 đợt (Bảng 3.3) Trung bình thời gian kéo dài đợt hạn 10 tháng, đợt hạn có thời gian kéo dài (30-35 tháng) xảy phía bắc tỉnh Tuy Hồ, phía nam tỉnh Khánh Hồ, Ninh Thuận phía bắc tỉnh Bình Thuận đợt hạn có thời gian kéo dài xảy phía nam 13 tỉnh Phú Yên Bình Thuận Khi so sánh số đợt hạn nửa đầu nửa cuối giai đoạn cho thấy, số đợt hạn có xu giảm rõ rệt toàn khu vực Bảng 3.3 Số đợt hạn thời gian kéo dài đợt hạn khu vực Nam Trung Bộ Giai đoạn Tổng số đợt hạn Số tháng trung bình đợt hạn Đợt hạn dài (tháng) Tuy Hoà 1961-2010 30 10 31 Sơn Hoà 1977-2010 26 18 Nha Trang 1961-2010 35 8,5 26 Cam Ranh 1981-2010 16 12 30 Phan Rang 1993-2010 11 32 Phan Thiết 1961-2010 28 10 35 Hàm Tân 1979-2010 23 24 Tên trạm 3.1.4 Mức độ khắc nghiệt hạn hán Trong giai đoạn 1961-2010, tháng xảy hạn nặng hạn nặng chiếm 80% số tháng hạn Trong hạn nặng nặng xảy chủ yếu mùa khô, chiếm 60 - 75% Về xu thế, hạn nhẹ có xu giảm tồn khu vực ngoại trừ phía Nam tỉnh Bình Thuận; hạn nặng có xu giảm tỉnh Phú n, phía bắc tỉnh Khánh Hồ tăng vùng cịn lại; hạn nặng có xu tăng toàn khu vực, ngoại trừ Khánh Hòa (Bảng 3.4) Kết đánh giá xu biến đổi nhiệt độ lượng mưa giai đoạn 1961-2010 khu vực Nam Trung Bộ cho thấy nhiệt độ trung bình năm tăng khoảng 1,1oC, lượng mưa năm, lượng mưa mùa mưa lượng mưa mùa khơ có xu tăng, song tăng mạnh 14 tỉnh phía bắc (Phú n, Khánh Hịa), có xu giảm tỉnh phía nam (Ninh Thuận Bình Thuận) So sánh với mức độ khắc nghiệt hạn hán cho thấy lượng mưa tháng có xu hướng giảm mức độ khắc nghiệt hạn hán có xu hướng tăng, thể rõ nét hai tỉnh Ninh Thuận Bình Thuận Đối với hai tỉnh Phú Yên Khánh Hòa, thể rõ nét tháng mùa khô Bảng 3.4 Xu biến đổi mức độ hạn khu vực Nam Trung Bộ Tên trạm Giai đoạn Xu biến đổi Hạn nhẹ Hạn nặng Hạn nặng Tuy Hoà 1961-2010 Giảm Giảm Tăng Sơn Hoà 1977-2010 Giảm Giảm Tăng Nha Trang 1961-2010 Giảm Giảm Giảm Cam Ranh 1981-2010 Giảm Tăng Giảm Phan Rang 1993-2010 Giảm Tăng Tăng Phan Thiết 1961-2010 Giảm Tăng Tăng Hàm Tân 1979-2010 Tăng Tăng Tăng 3.2 Dự tính biến đổi hạn hán theo kịch nồng độ khí nhà kính 3.2.1 Đánh giá khả mơ hạn hán Để mơ hạn hán giai đoạn đầu, cuối kỷ 21 theo kịch nồng độ khí nhà kính Luận án tiến hành đánh giá sai số mô hình, tiếp hiệu chỉnh số liệu phát sai số Từ phương pháp đánh giá sai số mơ hình nêu Chương 2, kết đánh giá sai số cho thấy: - Số liệu mô nhiệt độ mùa khô, mùa mưa 15 năm mơ hình thấp so với số liệu quan trắc (giá trị ME âm) Trong đó, giá trị tuyệt đối ME năm nhỏ phía nam tỉnh Bình Thuận (1,1oC) lớn tỉnh Ninh Thuận (2oC) Các giá trị tuyệt đối ME mùa khô lớn mùa mưa Các sai số MAE, RMSE năm, mùa khô, mùa mưa lớn Ninh Thuận (2oC) nhỏ phía nam tỉnh Bình Thuận (1,6oC) - Số liệu mơ lượng mưa mùa khô, mùa mưa năm cao so với số liệu quan trắc (giá trị ME dương) Ngoại trừ lượng mưa mùa mưa Phú Yên thấp so với lượng mưa quan trắc (giá trị ME âm) Trong đó, giá trị tuyệt đối ME năm nhỏ phía nam tỉnh Bình Thuận (504,1mm) lớn tỉnh Ninh Thuận (1822mm) Các sai số MAE, RMSE mùa khô mùa mưa lớn tỉnh Ninh Thuận nhỏ phía nam tỉnh Bình Thuận Bằng số hạn lựa chọn (PDSI), Luận án tiến hành hành mô hạn hán cho thời kỳ sở (1986-2005) thông qua số liệu nhiệt độ lượng mưa từ mô hình hiệu chỉnh so sánh với kết mô hạn hán từ số liệu mô hình chưa hiệu chỉnh Kết so sánh cho thấy, với số liệu chưa hiệu chỉnh, kết mô nắm bắt 5/14 đợt Trong đó, với số liệu hiệu chỉnh, kết mô nắm bắt 13/14 đợt (Bảng 3.5) Từ kết so sánh nêu trên, với kết hiệu chỉnh số liệu mơ hình, kết mơ hạn hán phù hợp với thực tế hạn hán xảy khu vực Đây khoa học quan trọng để Luận án sử dụng số liệu nhiệt độ lượng mưa từ mơ hình hiệu chỉnh để dự tính hạn hán giai đoạn đầu, cuối kỷ 21 với kịch nồng độ khí nhà kính RCP4.5 RCP8.5 16 Bảng 3.5 Kết mô hạn hán số liệu chưa hiệu chỉnh hiệu chỉnh so với thực tế Năm 1993 1999 2000 2001 2003 2004 2005 Chưa Đã hiệu chỉnh hiệu chỉnh Đông Xuân Không hạn Hạn Hạn Hè Thu Hạn Hạn Hạn Đông Xuân Không hạn Không hạn Hạn Hè Thu Không hạn Không hạn Không hạn Đông Xuân Hạn Không hạn Không hạn Hè Thu Hạn Không hạn Không hạn Đông Xuân Hạn Không hạn Không hạn Hè Thu Không hạn Không hạn Không hạn Đông Xuân Không hạn Hạn Hạn Hè Thu Không hạn Hạn Hạn Đông Xuân Không hạn Hạn Hạn Hè Thu Hạn Hạn Hạn Đông Xuân Không hạn Hạn Hạn Hè Thu Hạn Hạn Hạn Vụ Thực tế 3.2.2 Dự tính biến đổi nhiệt độ lượng mưa 3.2.2.1 Dự tính biến đổi nhiệt độ Kết cho thấy, nhiệt độ trung bình năm tăng dần theo giai đoạn kịch RCP4.5 RCP8.5, đó: - Theo kịch RCP4.5, nhiệt độ trung bình năm tăng 0,4 C, 1,2oC 1,6oC vào giai đoạn đầu, cuối kỷ o 21 so với thời kỳ sở (1986-2005) Trong đó, nhiệt độ tỉnh phía nam tăng cao nhiệt độ tỉnh phía bắc khu vực - Theo kịch RCP8.5, nhiệt độ trung bình có mức độ tăng 17 nhanh kịch RCP4.5 Đến cuối kỷ, nhiệt độ trung bình năm tăng đến 3.1oC 3.2.2.2 Dự tính biến đổi lượng mưa Kết dự tính cho thấy, lượng mưa có xu tăng mùa mưa, giảm mùa khơ, đó: - Theo kịch RCP4.5, vào đầu kỷ 21, lượng mưa năm tăng 8,9%, lượng mưa mùa mưa tăng 17,7%, lượng mưa mùa khơ giảm 6,8% hầu hết tỉnh thuộc khu vực Nam Trung Bộ, ngoại trừ Bình Thuận Giai đoạn kỷ, lượng mưa năm tăng 9,2%, lượng mưa mùa mưa tăng 22,1%; lượng mưa mùa khô giảm 13,8% Giai đoạn cuối kỷ, lượng mưa năm tăng 9,2%, lượng mưa mùa mưa tăng 28,5%, riêng lượng mưa mùa khô giảm 21,5% đại phận khu vực, ngoại trừ Bình Thuận - Theo kịch RCP8.5, lượng mưa năm lượng mưa mùa mưacó xu tăng tồn khu vực theo theo thời gian, với mức tăng đầu kỷ 9,8%, kỷ 10,2% cuối kỷ 13% Lượng mưa mùa khô giai đoạn giảm so với thời kỳ sở giảm mạnh vào cuối kỷ, giảm mạnh khu vực Phú n Khánh Hồ 3.2.3 Dự tính biến đổi hạn hán 3.2.3.1 Số tháng hạn theo mùa năm Theo kịch RCP4.5, số tháng hạn năm tính trung bình tồn khu vực tăng 11%, 41% 44% theo giai đoạn đầu, cuối kỷ 21, số tháng hạn tăng nhiều vào thời kỳ mùa mưa Theo kịch RCP8.5, số tháng hạn năm tính trung bình tồn khu vực tăng 25%, 55% 57% theo giai đoạn đầu, cuối kỷ 21 Tương tự kịch 18 RCP4.5, số tháng hạn tăng nhiều vào thời kỳ mùa mưa 3.2.3.2 Số đợt hạn thời gian kéo dài Theo kịch RCP4.5, số đợt hạn có xu tăng tỉnh Phú Yên, Khánh Hòa giai đoạn đầu, cuối kỷ 21 có xu giảm tỉnh Ninh Thuận, Bình Thuận, đặc biệt cuối kỷ 21 Về thời gian kéo dài đợt hạn, khơng có tăng, giảm rõ rệt tỉnh Phú Yên, Khánh Hòa giai đoạn đầu, cuối kỷ 21 có xu tăng tỉnh Ninh Thuận, Bình Thuận, đặc biệt cuối kỷ 21 Theo kịch RCP8.5: Xu biến đổi số đợt hạn thời gian kéo đợt hạn tương tự kịch RCP4.5, nhiên mức thay đổi lớn 3.2.3.3 Mức độ khắc nghiệt hạn hán Theo kịch RCP4.5, số tháng hạn tăng toàn khu vực, giai đoạn đầu, cuối kỷ 21, 0,7; 2,5 2,7 tháng, số tháng hạn tăng chủ yếu đợt hạn nặng, đợt hạn nhẹ hạn nặng, số tháng hạn giảm Ninh Thuận tỉnh có số tháng hạn số tháng hạn nặng tăng cao giai đoạn Theo kịch RCP8.5, xu biến đổi số tháng hạn tương tự kịch RCP4.5, nhiên mức độ tăng lớn hơn, 1,6; 3,4 3,5 tháng đầu, cuối kỷ 21 Ninh Thuận tỉnh có số tháng hạn số tháng hạn nặng tăng cao 3.3 Giải pháp ứng phó với hạn hán 3.3.1 Giải pháp ứng phó tổng thể (i) Tăng khả giữ nước, giải pháp quan trọng nhằm đảm bảo an toàn nước cho sản xuất, dân sinh môi trường; 19 (ii) Nâng cao hiệu sử dụng nước; (iii) Chuyển đổi cấu, mùa vụ trồng; (iv) Sử dụng nước tiết kiệm hiệu quả; (v) Trồng, phục hồi rừng đầu nguồn loại trồng, thảm thực vật có sức chống chịu cao với hạn hán; (vi) Rà soát, điều chỉnh chiến lược, quy hoạch, kế hoạch phát triển kinh tế xã hội khu vực địa phương điều kiện hạn hán khắc nghiệt 3.3.2 Giải pháp ứng phó gắn với quy hoạch sử dụng đất lúa đến năm 2020 tầm nhìn đến năm 2030 Kết hợp đồ thay đổi mức độ hạn giai đoạn đầu kỷ 21 (2016-2025) đồ quy hoạch sử dụng đất lúa đến năm 2020, giải pháp ứng phó với hạn hán đến năm 2020 tầm nhìn đến năm 2030 khu vực Nam Trung Bộ, đặc biệt Ninh Thuận Bình Thuận, hai tỉnh có nguy hạn hán khốc liệt nhất, bao gồm: - Tăng khả trữ nước thông qua: (i) xây dựng, nâng cấp hồ chứa hệ thống cơng trình thủy lợi; (ii) đầu tư xây dựng hệ thống thủy lâm kết hợp - Chuyển dịch cấu trồng cấu mùa vụ, giảm diện tích trồng lúa hiệu không chủ động nguồn nước để chuyển sang trồng loại có giá trị kinh tế, thích nghi với mơi trường tự nhiên, có khả chịu hạn tốt điều, nho, long, trồng cỏ phục vụ chăn ni bị, dê, cừu - Quy hoạch sản xuất nông nghiệp, chăn nuôi dựa khả đáp ứng nguồn nước; đồng thời cần có kế hoạch chuyển đổi sang tập đồn trồng phù hợp với quy luật di chuyển từ vành đai vĩ độ thấp đến vành đai vĩ độ cao - Tuyên truyền, nâng cao ý thức, trách nhiệm cấp, ngành, doanh nghiệp người dân việc quản lý, khai thác, sử dụng hiệu quả, tiết kiệm nguồn nước 20 KẾT LUẬN Trên sở chuỗi số liệu nhiệt độ lượng mưa trạm quan trắc khí tượng, số liệu khảo sát sức giữ ẩm tối đa đất, số liệu mô nhiệt độ lượng mưa từ mơ hình khí hậu khu vực, luận án phân tích xu biến đổi nhiệt độ lượng mưa khứ tương lai; lựa chọn số hạn phù hợp để xác định biến đổi hạn hán khứ, tiến hành hiệu chỉnh số liệu mơ từ mơ hình theo kịch nồng độ khí nhà kính để dự tính mức độ biến đổi hạn hán tương lai cho khu vực Nam Trung Bộ Các kết nhận là: 1) Kết phân tích xu biến đổi nhiệt độ lượng mưa khu vực Nam Trung Bộ phù hợp với xu biến đổi khí hậu tồn cầu, khu vực Việt Nam, đó: - Giai đoạn 1961-2010: Nhiệt độ trung bình năm tăng khoảng 1,1 C, lượng mưa năm, lượng mưa mùa mưa lượng mưa mùa khơ o có xu tăng, song tăng mạnh tỉnh phía bắc (Phú Yên, Khánh Hịa), có xu giảm tỉnh phía nam (Ninh Thuận Bình Thuận) - Giai đoạn đầu, cuối kỷ 21: Nhiệt độ trung bình năm tăng theo thời gian kịch RCP4.5 RCP8.5 Đến cuối kỷ 21, nhiệt độ tăng khoảng 1,6oC kịch RCP4.5 tăng đến 3,1oC kịch RCP8.5; Lượng mưa năm tăng tồn khu vực, tăng chủ yếu mùa mưa Đến cuối kỷ 21, kịch RCP4.5 tăng 28% tăng đến 36% kịch RCP8.5 Tuy nhiên, lượng mưa có xu giảm mùa khô, giảm đến 28% vào cuối kỷ 21 kịch RCP8.5 2) Qua thử nghiệm số hạn, Luận án lựa chọn 21 số Palmer để đánh giá biến đổi hạn hán khu vực Nam Trung Bộ với hai số thành phần Chỉ số Z phản ánh mức độ khắc nghiệt hạn hán số PDSI phản ánh thời gian bắt đầu kết thúc đợt hạn 3) Kết xác định đợt hạn khứ cho thấy, số đợt hạn có xu hướng giảm đại phận khu vực, song chủ yếu giảm số đợt hạn nhẹ Hạn nặng có xu tăng nhẹ hạn nặng có xu tăng mạnh, thể rõ nét tỉnh Ninh Thuận Bình Thuận 4) Mơ hạn hán số liệu hiệu chỉnh thời kỳ sở cho kết phù hợp với tính toán từ số liệu quan trắc, đồng thời phù hợp với đợt hạn xảy thực tế, sử dụng số liệu chưa hiệu chỉnh cho kết chưa phù hợp 5) Từ số liệu nhiệt độ lượng mưa mơ hình hiệu chỉnh, sử dụng để dự tính biến đổi hạn hán cho thời kỳ tương lai cho thấy: - Số tháng hạn theo mùa năm: tăng theo thời gian kịch RCP4.5 RCP8.5, số tháng hạn tăng nhiều vào thời kỳ mùa mưa - Số đợt hạn thời gian kéo dài đợt hạn: tăng tỉnh Phú Yên, Khánh Hòa giai đoạn đầu, cuối kỷ 21 giảm tỉnh Ninh Thuận, Bình Thuận, đặc biệt cuối kỷ 21, kịch RCP4.5 RCP8.5 - Mức độ khắc nghiệt hạn hán: số tháng hạn nặng tăng toàn khu vực, giai đoạn đầu, cuối kỷ 21, Ninh Thuận tỉnh có số tháng hạn nặng tăng cao 6) Kết hợp đồ mức độ hạn giai đoạn đầu kỷ 21 (2016-2025) đồ quy hoạch sử dụng đất lúa đến năm 2020 22 tỉnh thuộc khu vực Nam Trung Bộ, giải pháp ứng phó với hạn hán đến năm 2020 tầm nhìn đến năm 2030 khu vực Nam Trung Bộ, đặc biệt Ninh Thuận Bình Thuận, hai tỉnh có nguy hạn hán khốc liệt nhất, bao gồm: - Tăng khả trữ nước thông qua (i) xây dựng, nâng cấp hồ chứa hệ thống cơng trình thủy lợi (ii) đầu tư xây dựng hệ thống thủy lâm kết hợp; - Chuyển dịch cấu trồng cấu mùa vụ, giảm diện tích trồng lúa hiệu khơng chủ động nguồn nước để chuyển sang trồng loại có giá trị kinh tế, thích nghi với mơi trường tự nhiên, có khả chịu hạn tốt điều, nho, long, trồng cỏ phục vụ chăn ni bị, dê, cừu - Quy hoạch sản xuất nông nghiệp, chăn nuôi dựa khả đáp ứng nguồn nước; đồng thời cần có kế hoạch chuyển đổi sang tập đoàn trồng phù hợp với quy luật di chuyển từ vành đai vĩ độ thấp đến vành đai vĩ độ cao - Tuyên truyền, nâng cao ý thức, trách nhiệm cấp, ngành, doanh nghiệp người dân việc quản lý, khai thác, sử dụng hiệu quả, tiết kiệm nguồn nước 23 KIẾN NGHỊ 1) Palmer số hạn phù hợp lựa chọn để đánh giá mức độ hạn hán khứ dự tính mức thay đổi hạn hán tương lai khu vực Nam Trung Bộ Cần tiếp tục xác định sức giữ ẩm tối đa loại đất cho tiểu vùng sinh thái khác để đưa số trở thành công cụ giám sát cảnh báo hạn hán cho tỉnh thuộc khu vực Nam Trung Bộ cần có lộ trình nhân rộng tỉnh khu vực Bắc Trung Bộ, Trung Trung Bộ Tây Nguyên 2) Để chiến lược, quy hoạch, kế hoạch phát triển kinh tế xã hội khu vực Nam Trung Bộ mang tính khả thi cao, cần tích hợp yếu tố biến đổi khí hậu, hạn hán vào chiến lược, quy hoạch, kế hoạch phát triển, đặc biệt quy hoạch sản xuất nông nghiệp bối cảnh hạn hán khốc liệt 3) Để giải pháp ứng phó với hạn hán có tính khả thi cao, địi hỏi nguồn lực đầu tư lớn Do bên cạnh đầu tư từ ngân sách, cần có sách thu hút đầu tư từ khu vực tư nhân có chế tài xử phạt đủ mạnh tổ chức, cá nhân việc (i) khai thác, sử dụng không hiệu nguồn nước; (ii) làm suy giảm chất lượng nước, gây ô nhiễm mơi trường nước 4) Nghiên cứu mơ hình “Tổ chức quản lý giám sát hạn hán khu vực”, trọng tâm khu vực thường xuyên bị hạn hán Nam Trung Bộ, Bắc Trung Bộ, Trung Trung Bộ, Tây Nguyên Đồng Sông Cửu Long, nhằm (i) quản lý thống việc khai thác, sử dụng nguồn nước; (ii) xây dựng tổ chức triển khai quy hoạch phịng chống hạn hán; phịng, chống, nhiễm môi trường nước phục hồi nguồn nước bị nhiễm tồn khu vực 24 DANH MỤC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ Trương Đức Trí, Ngô Thị Thanh Hương, 2013 Nghiên cứu biến đổi hạn hán khu vực Nam Trung Bộ thời kỳ 19612012 Tạp chí Khoa học Đại học Quốc gia Hà Nội Tập 29, Số 2S, 214-222 Nguyễn Văn Thắng, Mai Văn Khiêm, Nguyễn Đăng Mậu, Trương Đức Trí, 2014 Nghiên cứu xác định tiêu hạn cho vùng Nam Trung Bộ Tạp chí Khí tượng Thủy văn, số 639, 4955 Trương Đức Trí, Mai Văn Khiêm, Nguyễn Đăng Mậu, Hà Trường Minh, Đào Thị Thúy, 2014 Dự tính hạn hán khu vực Nam Trung Bộ mơ hình PRECIS Tạp chí Khí tượng Thủy văn, số 644, 05-08 Trương Đức Trí, Nguyễn Đăng Mậu, Mai Văn Khiêm, 2015 Xu biến đổi lượng mưa khu vực Nam Trung Bộ thời kỳ 1961-2010 Tạp chí Tài nguyên Môi trường, số 217, 18-20 Trương Đức Trí, Nguyễn Văn Hiệp, 2015 Áp dụng kịch nồng độ khí nhà kính xây dựng, cập nhật kịch biến đổi khí hậu Việt Nam Tạp chí Tài ngun Mơi trường, số 229, 13-15 Trương Đức Trí, Bùi Anh Tuấn, Lê văn Thiện, 2015 Xây dựng hệ thống thủy lâm kết hợp, giải pháp đa mục tiêu nhằm ứng phó với hạn hán Ninh Thuận Tạp chí Tài ngun Mơi trường, số 230, 22-24 25 ... biến đổi khí hậu tồn cầu - Đề xuất giải pháp ứng phó với biến đổi hạn hán cho khu vực Nam Trung Bộ Đối tượng: Hạn hán, tính chất, mức độ, xu biến đổi hạn hán Phạm vi: Hạn khí tượng khu vực Nam Trung. .. giải pháp ứng phó Mục tiêu - Làm rõ biến đổi hạn hán khu vực Nam Trung Bộ mối quan hệ với biến đổi khí hậu thập kỷ gần - Chỉ biến đổi hạn hán khu vực Nam Trung Bộ tương lai, mối quan hệ với biến. .. phương chủ động xây dựng kế hoạch ứng phó với hạn hán điều kiện biến đổi khí hậu Đóng góp luận án - Chỉ tính chất, mức độ xu biến đổi hạn hán khu vực Nam Trung Bộ mối quan hệ với biến đổi khí hậu thập