Áp dụng mô hình MIKE URBAN tính toán tiêu thoát nước khu vực nội thành hà nội

Do đó, BĐKH sẽ tác động trực tiếp hoặc gián tiếp đến nguy cơ hạn hán cả về mặt xu thế và mức độ hạn hán ở phạm vi toàn cầu, khu vực, quốc gia cũng như ở một số tiểu vùng khí hậu… BĐKH là

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

KHOA SAU ĐẠI HỌC

PHAN TRƯỜNG DUÂN

ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU ĐẾN

SỰ BIẾN ĐỔI HẠN HÁN TỈNH NINH BÌNH

LUẬN VĂN THẠC SĨ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU

Hà Nội – 2014

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

KHOA SAU ĐẠI HỌC

PHAN TRƯỜNG DUÂN

ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU ĐẾN

SỰ BIẾN ĐỔI HẠN HÁN TỈNH NINH BÌNH

LUẬN VĂN THẠC SĨ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU

Chuyên ngành: BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU

Mã số: chương trình đào tạo thí điểm

Người hướng dẫn khoa học: TS Ngô Đức Thành

Hà Nội – 2014

hoàn thành luận văn đúng thời hạn

Tôi xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành nhất đến thầy Ngô Đức Thành, các thầy cô giáo, các cán bộ Khoa Sau đại học - Đại học Quốc Gia Hà Nội, các bạn

bè, đồng nghiệp, người thân đã giúp đỡ, đóng góp ý kiến, khích lệ tôi trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn tốt nghiệp

Trong khuôn khổ một luận văn, do thời gian và điều kiện hạn chế nên không tránh khỏi những thiếu sót Vì vậy, rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo, bạn bè, đồng nghiệp

Xin trân trọng cảm ơn!

Ninh Bình, ngày 06 tháng 11 năm 2013

Tác giả

Phan Trường Duân

MỤC LỤC

Trang

MỞ ĐẦU 1

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ HẠN HÁN VÀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU 4

1.1 Tổng quan chung về khái niệm hạn 4

1.1.1 Khái niệm về hạn hán 4

1.1.2 Nguyên nhân gây ra hạn hán 5

1.1.3 Phân loại hạn hán 6

1.2 Tổng quan nghiên cứu hạn hán trên thế giới 8

1.2.1 Ở Mỹ 12

1.2.2 Ở Úc 13

1.2.3 Ở Trung Quốc 13

1.2.4 Một số nước và tổ chức khác 13

1.3 Tổng quan nghiên cứu hạn hán ở Việt Nam 14

1.3.1 Đặc điểm hạn hán trong những năm gần đây ở Việt Nam 14

1.3.2 Những nghiên cứu về hạn hán ở Việt Nam 17

1.4 Giới thiệu khu vực nghiên cứu 20

1.4.1 Vị trí địa lý 20

1.4.2 Điều kiện kinh tế - xã hội 21

1.4.3 Đặc điểm đất đai và địa hình 22

1.4.4 Đặc điểm thuỷ văn 23

1.4.5 Đặc điểm khí hậu 24

1.4.6 Tình hình hạn hán khu vực nghiên cứu 25

1.5 Những tác động tiềm tàng của BĐKH đối với các lĩnh vực của tỉnh Ninh Bình .27

1.5.1 Những tác động tiềm tàng của hạn hán đối với nông nghiệp và an ninh lương thực 28

1.5.2 Những tác động tiềm tàng của hạn hán đối với tài nguyên nước… …….28

1.5.3 Những tác động tiềm tàng của hạn hán đối với năng lượng………… 29

1.5.4 Những tác động tiềm tàng của hạn hán đối với giao thông thủy… 29

1.5.5 Những tác động tiềm tàng của hạn hán đến các hoạt động du lịch… …29

Chương 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ SỐ LIỆU 30

2.1 Phương pháp nghiên cứu 30

2.2 Tổng quan và lựa chọn các chỉ số hạn 30

2.2.1 Một vài chỉ số hạn hán 30

2.2.2 Lựa chọn chỉ số hạn 41

2.2.3 Số liệu tính toán 42

Chương 3: KẾT QUẢ PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ 44

3.1 Đánh giá mức độ và xu thế biến đổi của chỉ số chuẩn hóa giáng thủy SPI 44 3.1.1 Sự biến đổi chỉ số chuẩn hóa giáng thủy SPI năm 44

3.1.2 Sự biến đổi chuẩn hóa giáng thủy SPI vụ Đông Xuân 46

3.1.3 Sự biến đổi chuẩn hóa giáng thủy SPI vụ Hè Thu 48

3.2 Đánh giá mức độ và xu thế biến đổi của chỉ số Ped 50

3.2.1 Sự biến đổi của chỉ số Ped năm 51

3.2.2 Sự biến đổi của chỉ số Ped vụ Đông Xuân 52

3.2.3 Sự biến đổi của chỉ số Ped vụ Hè Thu 53

3.3 Đánh giá mức độ và xu thế biến đổi của chỉ số D 54

3.3.1 Kết quả tính toán 54

3.3.2 Phân tích đánh giá mức độ và xu thế biến đổi 56

3.4 Mức độ và xu thế biến đổi mực nước trên các sông trong tỉnh Ninh Bình 56 3.4.1 Xu thế biến đổi mực nước thấp nhất năm 57

3.4.2 Xu thế biến đổi mực nước trung bình năm 59

3.4.3 Xu thế biến đổi mực nước trung bình vụ đông xuân 60

3.4.4 Xu thế biến đổi mực nước trung bình vụ hè thu 62

3.5 Đánh giá tác động của biến đổi khí hậu đến sự biến đổi của hạn hán 63

3.5.1 Đánh giá tác động BĐKH nhiệt độ trung bình với chỉ số hạn Ped năm 64

3.5.2 Đánh giá tác động BĐKH nhiệt độ trung bình với chỉ số hạn SPI năm 65

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 66

1 Kết luận 66

2 Kiến nghị, đề xuất giải pháp 67

3.Những khuyến nghị ……….………… ……….68

TÀI LIỆU THAM KHẢO 70

DANH SÁCH BẢNG

Bảng 1.1 Mực nước thấp nhất ở hai sông chính đoạn chảy qua tỉnh Ninh Bình

giai đoạn (2004 ÷ 2010) 27

Bảng 2.1 Cấp hạn được xác định theo chỉ số Penman 33

Bảng 2.2 Cấp hạn được xác định theo chỉ số Palmer PDSI 36

Bảng 2.3 Cấp hạn được xác định theo chỉ số SPI 39

Bảng 2.4 Phân cấp hạn theo chỉ số Ped 39

Bảng 2.5 Phân cấp mức độ hạn 40

Bảng 2.6 Các chỉ số hạn được sử dụng và các thời đoạn tính 42

Bảng 2.7 Danh sách mạng lưới trạm khí tượng, thủy văn, đo mưa được khai thác số liệu 43

Bảng 3.1 Bảng tổng kết những năm hạn và hạn nghiêm trọng của các trạm thời kì 1980 – 2010 55

DANH SÁCH HÌNH VẼ

Hình 1.1 Sơ đồ mô tả mối quan hệ giữa các loại hạn 8 Hình 1.2 Bản đồ hành chính tỉnh Ninh Bình 21 Hình 2.1 Sơ đồ phân bố các trạm quan trắc khí tượng thủy văn trong tỉnh Ninh Bình……… 43 Hình 3.1 Biến trình lượng mưa tháng trung bình nhiều năm các trạm giai đoạn

1980 – 2010 44 Hình 3.2 Kết quả và xu thế biến đổi chỉ số SPI năm thời kỳ 1980 - 2010 45 Hình 3.3 Kết quả và xu thế biến đổi chỉ số SPI vụ Đông Xuân, thời kỳ 1980 - 2010 47 Hình 3.4 Kết quả và xu thế biến đổi chỉ số SPI vụ Hè Thu thời kỳ 1980 - 2010 49 Hình 3.5 Phân bố nhiệt độ trung bình tháng, lượng mưa tháng các trạm khí tượng Ninh Bình và Nho Quan, tỉnh Ninh Bình thời kỳ 1980 - 2010 50 Hình 3.6 Biến đổi của chỉ số Ped năm các trạm Nho Quan và Ninh Bình, tỉnh Ninh Bình thời kỳ 1980 – 2010 51 Hình 3.7 Biến đổi của chỉ số Ped vụ Đông Xuân thời kỳ 1980 - 2010 52 Hình 3.8 Biến đổi của chỉ số Ped vụ Hè Thu thời kỳ 1980 - 2010 53 Hình 3.9 Kết quả chỉ số D của các trạm, tỉnh Ninh Bình thời kỳ 1980 - 2010 56 Hình 3.10 Xu thế biến đổi mực nước thấp nhất năm của các trạm, tỉnh Ninh Bình thời kỳ 1980 - 2010 58 Hình 3.11 Xu thế biến đổi mực nước trung bình năm của các trạm, tỉnh Ninh Bình (1980 - 2010) 59 Hình 3.12 Xu thế biến đổi mực nước trung bình vụ Đông xuân các trạm, tỉnh Ninh Bình thời kỳ 1980 - 2010 61 Hình 3.13 Xu thế biến đổi mực nước trung bình vụ hè thu, tỉnh Ninh Bình thời

kỳ 1980 – 2010 62 Hình 3.14 Tương quan sự biến đổi nhiệt độ trung bình năm với chỉ số hạn Ped, tỉnh Ninh Bình thời kỳ 1980 – 2010………64 Hình 3.15 Tương quan sự biến đổi nhiệt độ trung bình năm với chỉ số hạn SPI, tỉnh Ninh Bình thời kỳ 1980 – 2010……….……… 65

MỞ ĐẦU

Hạn hán là một dạng thiên tai xảy ra thường do thiếu hụt lượng mưa đủ lớn trong một khoảng thời gian tương đối dài Trong một số trường hợp sự thiếu hụt mưa kết hợp với sự tăng cao của nhiệt độ làm quá trình bốc hơi từ bề mặt đất được đẩy mạnh Hạn hán gây nên những điều kiện bất lợi cho hoạt động sản xuất nông nghiệp, sinh hoạt của người dân… Điểm đặc trưng của hạn hán là tác động của nó thường tích lũy một cách chậm chạp trong một khoảng thời gian dài

và có thể kéo dài trong nhiều năm sau khi đợt hạn kết thúc Những đợt hạn hán

có thể xảy ra ở mọi nơi, vào bất cứ thời gian nào, đã và đang gây ra cho nhân loại những thiệt hại vô cùng to lớn Trong bối cảnh biến đổi khí hậu (BĐKH) toàn cầu, nhiệt độ được dự tính sẽ gia tăng và lượng mưa cũng biến đổi cả về lượng, thời gian và không gian Do đó, BĐKH sẽ tác động trực tiếp hoặc gián tiếp đến nguy cơ hạn hán cả về mặt xu thế và mức độ hạn hán ở phạm vi toàn cầu, khu vực, quốc gia cũng như ở một số tiểu vùng khí hậu…

BĐKH là một trong những thách thức lớn nhất đối với nhân loại trong thế

kỷ 21 BĐKH được cho là sẽ tác động nghiêm trọng đến sản xuất, đời sống và môi trường trên phạm vi toàn thế giới Các hiện tượng khí hậu cực đoan như hạn hán, lũ lụt, bão lớn… gia tăng cả về tần suất và cường độ Theo báo cáo đánh giá lần thứ 4 của Ban Liên Chính phủ về BĐKH (IPCC) đưa ra nhiều nghiên cứu cho thấy, khí hậu ấm hơn sẽ làm gia tăng nguy cơ lũ lụt và hạn hán Nguy

cơ hạn hán phụ thuộc vào nhiều yếu tố khí hậu và phi khí hậu Do vậy, hạn hán xảy ra có thể là hạn khí tượng (lượng mưa dưới mức trung bình), hạn thủy văn (hạ thấp mực nước ở các sông, hồ và nước ngầm), hạn nông nghiệp (độ ẩm đất thấp) và hạn kinh tế xã hội (do kết hợp của các loại hạn kể trên) Nguy cơ hạn hán sẽ khác nhau ở các khu vực, quốc gia và tiểu vùng khí hậu khác nhau

Theo báo cáo mới nhất của Viện phân tích rủi do Maplecroft (Maplecroft, England, 10/2010), Việt Nam đứng thứ 13/16 nước hàng đầu phải chịu tác động mạnh mẽ của hiện tượng BĐKH toàn cầu trong 30 năm tới Thực tế, trong những năm gần đây, do sự BĐKH và môi trường, con người đã và đang phải đương đầu với thiên tai hạn hán ở mức độ khắc nghiệt hơn Ở Việt Nam, trước

đây, hạn hán đã từng làm mất mùa, gây ra nạn đói trầm trọng Ngày nay, trong quá trình phát triển, mặc dù có sự quan tâm và đầu tư một hệ thống thuỷ nông khá hoàn chỉnh, nhưng hạn hán vẫn thường xuyên xảy ra và gây khó khăn rất lớn cho đời sống kinh tế - xã hội, môi sinh Nhìn chung, tần suất xuất hiện hạn hán ngày càng gia tăng, tác hại của nó đối với các ngành kinh tế quốc dân, đặc biệt là sản xuất nông, lâm, ngư nghiệp và môi trường sinh thái ngày càng lớn Theo Văn phòng đại diện của tổ chức y tế thế giới (WHO) tại Việt Nam [36], sau bão và lũ, hạn hán đứng thứ ba về tần suất xảy ra trong các thảm họa thiên nhiên ở Việt Nam Hạn hán có thể là do tác động bất lợi của thời tiết cực đoan, ngày càng xảy ra nhiều đợt hạn hán trên cả nước Những vùng chịu ảnh hưởng nhiều nhất của hạn hán là khu vực đồng bằng sông Hồng ở miền Bắc và khu vực Tây Nguyên Mặc dù ít khi gây tai nạn và thương tích, song hạn hán thường có tác động lớn đối với tình trạng sức khỏe con người do thiếu nước sạch, điều kiện

vệ sinh kém và suy dinh dưỡng Theo kịch bản BĐKH và nước biển dâng của

Bộ Tài nguyên và Môi trường, vùng đồng bằng sông Hồng được dự tính sẽ chịu tác động nặng nề của việc tăng mực nước biển, nhiệt độ tăng và thay đổi chế độ khí hậu theo mùa ngày càng sâu sắc hơn Tần suất và số lượng hạn hán trên khu vực này do vậy cũng có thể bị thay đổi mạnh mẽ trong những thập kỷ tiếp theo

Ninh Bình là một tỉnh nằm ở phía Nam vùng đồng bằng sông Hồng với diện tích 1420,76km2, Phía Bắc và Đông Bắc giáp Tỉnh Nam Định và Hà Nam; Phía Tây Nam giáp Tỉnh Thanh Hoá; Phía Tây giáp Tỉnh Hoà Bình; Phía Nam

giáp Biển Địa hình Ninh Bình khá phức tạp (miền núi, bán sơn địa, chiêm trũng

và đồng bằng ven biển), chịu ảnh hưởng trực tiếp của khí hậu Bắc bộ và Khu

bốn Mạng lưới sông ngòi chằng chịt, đan xen với chế độ thuỷ triều phức tạp bao gồm tổ hợp các dạng lũ lớn: lũ sông Hoàng Long từ Hoà Bình đổ về, lũ nội địa sông Đáy, lũ sông Hồng qua sông Đào Nam Định chuyển sang, thuỷ triều biển

Do vị trí địa lý nên Ninh Bình chịu ảnh hưởng của loại hình thời tiết, khí hậu khác nhau làm cho sản xuất nông nghiệp, công tác phòng chống thiên tai gặp nhiều khó khăn và phức tạp. Trong những năm gần đây, tình trạng hạn hán đã xảy ra liên tiếp với mức độ ngày càng khắc nghiệt và tác động bất lợi trên diện

rộng tại tỉnh Ninh Bình Nó đã gây ra những thiệt hại không chỉ cho phát triển kinh tế mà còn tác động rất bất lợi đến sự ổn định của xã hội, gây ô nhiễm môi trường, giảm chất lượng cuộc sống và hạn hán càng trở thành vấn đề thời sự của khu vực này

Như vậy, để có được những biện pháp phòng chống cũng như thích ứng với hạn hán trong tương lai một cách hiệu quả ở tỉnh Ninh Bình, cần phải tiến hành nghiên cứu đánh giá hạn hán cũng như tác động của BĐKH đến hạn hán, qua đó đề xuất các biện pháp tích cực nhằm phục vụ công tác hoạch định chiến lược phát triển kinh tế - xã hội của tỉnh Đây chính là lý do học viên chọn đề tài

luận văn là “Đánh giá tác động của biến đổi khí hậu đến sự biến đổi hạn hán tỉnh Ninh Bình”

Mục tiêu tổng quát của luận văn là ứng dụng các phương pháp tính toán chỉ số hạn trong khí tượng, thuỷ văn và nông nghiệp để tính toán và đánh giá tác động của BĐKH đến sự biến đổi hạn hán, đề xuất các giải pháp thích ứng và phòng chống hạn hán trong tương lai tại tỉnh Ninh Bình

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ HẠN HÁN VÀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU

1.1 Tổng quan chung về khái niệm hạn

độ cao và là một đặc trưng lâu dài của khí hậu So với các thảm họa tự nhiên như: tố, lốc 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

- Hạn hán có sự khởi đầu chậm, là hiện tượng từ từ, dẫn đến khó có thể xác định được sự bắt đầu và kết thúc một sự kiện hạn

- Thời gian hạn dao động từ vài tháng đến vài năm, vùng trung tâm và vùng xung quanh bị ảnh hưởng bởi hạn hán có thể thay đổi theo thời gian

Không có một chỉ thị hoặc một chỉ số hạn đơn lẻ nào có thể xác định chính xác sự bắt đầu và mức độ khắc nghiệt của sự kiện hạn cũng như các tác động tiềm năng của nó

- Phạm vi không gian của hạn hán thường lớn hơn nhiều so với các thảm họa khác, do đó các ảnh hưởng của hạn thường trải dài trên nhiều vùng địa lý lớn

- Các tác động của hạn nhìn chung không theo cấu trúc và khó định lượng Các tác động tích lũy lại và mức độ ảnh hưởng của hạn sẽ mở rộng khi các sự kiện hạn tiếp tục kéo dài từ mùa này sang mùa khác hoặc sang năm khác [33]

Mặc dù các nhân tố khí hậu (nhiệt độ cao, gió mạnh, độ ẩm tương đối thấp) thường gắn liền với hạn hán ở nhiều vùng trên thế giới và có thể làm nghiêm trọng thêm mức độ hạn, song lượng mưa vẫn là nhân tố ảnh hưởng chính gây ra hạn hán và tác giả cũng đã đưa ra một định nghĩa về hạn: “hạn hán

là kết quả của sự thiếu hụt lượng mưa tự nhiên trong một thời kỳ dài, thường là

các khoảng thời điểm (mùa hạn chính, sự khởi đầu muộn của mùa mưa, sự xuất hiện mưa trong mối liên hệ với các giai đoạn sinh trưởng chính của cây trồng)

và đặc tính của mưa (cường độ mưa, các đợt mưa) Với các thời điểm hạn xuất hiện khác nhau sẽ dẫn đến các sự kiện hạn khác nhau về tác động, phạm vi ảnh hưởng cũng như các đặc tính khí hậu của hạn khác nhau

Theo Nguyễn Đức Ngữ, Nguyễn Trọng Hiệu (2002): Hạn hán là hiện tượng lượng mưa thiếu hụt nghiêm trọng, kéo dài, làm giảm hàm lượng ẩm trong không khí và hàm lượng nước trong đất, làm suy kiệt dòng chảy sông suối,

hạ thấp mực nước ao hồ, mực nước trong các tầng chứa nước dưới đất gây ảnh hưởng xấu đến sự sinh trưởng và phát dục của cây trồng, làm mùa màng thất bát, môi trường suy thoái gây ra đói nghèo và dịch bệnh [11]

1.1.2 Nguyên nhân gây ra hạn hán

Theo Trung tâm dự báo Khí tượng Thủy văn trung ương, có nhiều nguyên nhân gây ra hạn hán nhưng trong đó có hai nguyên nhân cơ bản gây ra hạn hán

Nguyên nhân khách quan:

Do khí hậu thời tiết bất thường gây nên lượng mưa thường xuyên ít ỏi hoặc nhất thời thiếu hụt

Mưa rất ít, lượng mưa không đáng kể trong thời gian dài hầu như quanh năm, đây là tình trạng phổ biến trên các vùng khô hạn và bán khô hạn Lượng mưa trong khoảng thời gian dài đáng kể thấp hơn rõ rệt mức trung bình nhiều năm cùng kỳ Tình trạng này có thể xảy ra trên hầu khắp các vùng, kể cả vùng mưa nhiều

Mưa không ít lắm, nhưng trong một thời gian nhất định trước đó không mưa hoặc mưa chỉ đáp ứng nhu cầu tối thiểu của sản xuất và môi trường xung quanh Đây là tình trạng phổ biến trên các vùng khí hậu gió mùa, có sự khác biệt

rõ rệt về mưa giữa mùa mưa và mùa khô Bản chất và tác động của hạn hán gắn liền với định loại về hạn hán [15]

Nguyên nhân chủ quan:

Do con người gây ra, trước hết là do tình trạng phá rừng bừa bãi làm mất nguồn nước ngầm dẫn đến cạn kiệt nguồn nước; việc trồng cây không phù hợp,

vùng ít nước cũng trồng cây cần nhiều nước (như lúa) làm cho việc sử dụng nước quá nhiều, dẫn đến việc cạn kiệt nguồn nước; thêm vào đó công tác quy hoạch sử dụng nước, bố trí công trình không phù hợp, làm cho nhiều công trình không phát huy được tác dụng Vùng cần nhiều nước lại bố trí công trình nhỏ, còn vùng thiếu nước (nguồn nước tự nhiên) lại bố trí xây dựng công trình lớn Cạnh đó, chất lượng thiết kế, thi công công trình chưa được hiện đại hóa và không phù hợp Thêm nữa, hạn hán thiếu nước trong mùa khô (mùa kiệt) là do không đủ nguồn nước và thiếu những biện pháp cần thiết để đáp ứng nhu cầu sử dụng ngày càng gia tăng do sự phát triển kinh tế-xã hội ở các khu vực, các vùng chưa có quy hoạch hợp lý hoặc quy hoạch phát triển không phù hợp với mức độ phát triển nguồn nước, không hài hoà với tự nhiên, môi trường vốn vẫn tồn tại lâu nay Mức độ nghiêm trọng của hạn hán thiếu nước càng tăng cao do nguồn nước dễ bị tổn thương, suy thoái lại chịu tác động mạnh của con người [15]

1.1.3 Phân loại hạn hán

Hạn hán có thể phân loại theo nhiều cách khác nhau nhưng theo Wilhite

và Glantz (1985) đã phân loại hạn theo 4 cách tiếp cận cơ bản sau: hạn khí tượng, hạn thủy văn, hạn nông nghiệp và hạn kinh tế xã hội Ba định nghĩa đầu tiên liên quan đến phương pháp lượng hóa hạn hán như một hiện tượng vật lý Cách tiếp cận cuối cùng (thứ tư) liên quan đến nhu cầu và khả năng cung cấp nước, cũng như ảnh hưởng của sự thâm hụt nước đến các hệ thống kinh tế xã hội [32]

Hạn khí tượng được định nghĩa dựa trên mức độ khô hạn so với trung bình trong một khoảng thời gian xác định Hạn khí tượng là sự thiếu hụt nước trong cán cân mưa - bốc hơi Lượng bốc hơi đặc trưng cho phần chi và lượng mưa đặc trung cho phần thu của cán cân nước Lượng bốc hơi đồng biến với cường độ bức xạ, nhiệt độ, tốc độ gió và nghịch biến với độ ẩm không khí nên khi nắng nhiều, nhiệt độ cao, gió mạnh, thời tiết khô thì hạn tăng [32]

Hạn nông nghiệp kết nối các đặc trưng khác nhau của hạn khí tượng (hoặc hạn thủy văn) với những ảnh hưởng đến nông nghiệp tập trung vào sự thâm hụt giáng thủy, sự chênh lệch giữa bốc thoát hơi thực tế và tiềm năng, sự thiếu hụt

độ ẩm đất, giảm mức nước ngầm hoặc mực nước lưu vực Nhu cầu nước của

thực vật phụ thuộc vào điều kiện thời tiết thịnh hành, các đặc tính sinh học của từng cây cụ thể, các giai đoạn sinh trưởng và phát triển của chúng và các tính chất vật lý và sinh học của đất Hạn nông nghiệp xuất hiện khi độ ẩm đất không

đủ đáp ứng nhu cầu của một cây trồng cụ thể nào đó trong một thời điểm cụ thể Hạn nông nghiệp xuất hiện sau hạn khí tượng nhưng trước khi hạn thủy văn xuất hiện Nông nghiệp là ngành kinh tế đầu tiên bị ảnh hưởng của hạn hán [32]

Hạn thủy văn liên quan đến sự thiếu hụt nước trên bề mặt đất và dưới mặt đất (được đo lường bằng lưu lượng dòng chảy, mực nước của hồ, lưu vực và mực nước ngầm) Có một khoảng thời gian trễ giữa thiếu nước mưa và ít nước trong dòng chảy, trong sông, trên hồ, trên lưu vực, vì vậy các trị số đo thủy văn không phải là chỉ số sớm nhất về hạn hán Khi lượng giáng thủy bị giảm hoặc thiếu hụt trong một khoảng thời gian dài, sự thâm hụt này sẽ được phản ánh thông qua sự giảm sút các mức nước trên bề mặt đất hoặc dưới đất Hạn thủy văn thường xuất hiện trễ hơn hạn khí tượng và hạn nông nghiệp Nó cần thời gian thiếu mưa dài hơn để thể hiện sự thiếu hụt nước trong các thành phần của

hệ thống thủy văn, như độ ẩm đất, dòng chảy, mực nước ngầm lưu vực Vì vậy, những ảnh hưởng này không cùng pha với những tác động đối với các ngành kinh tế khác Các nhân tố khác như những thay đổi trong sử dụng đất (ví dụ nạn phá rừng ), sự suy thoái đất, và việc xây dựng đập đều ảnh hưởng đến các đặc trưng thủy văn của lưu vực (ví dụ ở thượng nguồn và hạ lưu) Các hoạt động của con người nhiều khi làm thay đổi tần suất thiếu hụt nước ngay cả khi không có

sự thay đổi về tần suất xuất hiện hạn khí tượng [32]

Hạn kinh tế xã hội thường xuất hiện khi sự thâm hụt nước vật lý bắt đầu tác động đến con người Loại hạn này khác với 3 loại hạn trên vì sự xuất hiện của nó phụ thuộc diễn biến theo thời gian và không gian của nhu cầu và khả năng cung cấp để xác định hoặc phân loại hạn hán Do sự dao động tự nhiên của khí hậu, việc cung cấp nước là dư thừa trong một số năm nhưng lại không không

đủ đáp ứng cho con người và môi trường trong những năm khác Hạn kinh tế xã hội xuất hiện khi nhu cầu về nước vượt quá khả năng cung cấp Ví dụ, hạn hán gây ra sự thâm hụt nước trầm trọng cho các nhà máy thủy điện, bắt buộc nhà

nước phải chi phí nhiều hơn để nhập khẩu xăng dầu và các giải pháp bảo đảm nhu cầu điện của quốc gia Nhu cầu các hàng hóa kinh tế đang tăng lên do dân

số tăng và mức sử dụng theo đầu người [32]

Hình 1.1 Sơ đồ mô tả mối quan hệ giữa các loại hạn (Nguồn: National Drought

Mitigation Centre, http://enso.unl.edu/ndmc/enigma/def2.htm) [34]

1.2 Tổng quan nghiên cứu hạn hán trên thế giới

Trên thế giới, có rất nhiều tác giả nghiên cứu về hạn hán Nhưng do tính phức tạp của hiện tượng này, đến nay vẫn chưa có một phương pháp chung cho các nghiên cứu về hạn hán Trong việc xác định, nhận dạng, giám sát và cảnh báo hạn hán, các tác giả thường sử dụng công cụ chính là các chỉ số hạn hán Việc theo dõi sự biến động của giá trị các chỉ số hạn hán sẽ giúp ta xác định được sự khởi đầu, thời gian kéo dài cũng như cường độ hạn Chỉ số hạn hán là hàm của các biến đơn như lượng mưa, nhiệt độ, bốc thoát hơi, dòng chảy hoặc

là tổng hợp của các biến

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 mô hình khí hậu khu vực và mô hình khí hậu toàn cầu Trong quá trình nghiên cứu hạn, việc xác định các đặc trưng của hạn là hết sức

vi mở rộng của hạn, mức độ hạn, tần suất và mối liên hệ giữa những biến đổi của hạn với khí hậu [27]

Các phân tích về hạn hán trên quy mô mô toàn cầu [21, 25], khu vực và địa phương [20, 22], 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 lên trong nghiên cứu hạn trên quy mô toàn cầu là nghiên cứu của Niko và cs (2010), 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 toàn cầu: vùng xích đạo, vùng khô hạn cực, vùng nhiệt độ

ấm, vùng tuyết, vùng địa cực [25] 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 [24] Cùng với xu thế ấm hơn trên toàn cầu giai đoạn (1980-2000), tần suất và xu thế hạn tăng lên và xảy ra nghiêm trọng hơn vào bất

cứ mùa nào trong năm, như ở Cộng hòa Séc cứ khoảng 5 năm lại xảy ra đợt hạn hán nặng trong suốt mùa đông hoặc mùa hè, với mức độ nặng và tần suất lớn nhất vào tháng IV và tháng VI (xảy ra trên toàn bộ lãnh thổ với tổng diện tích là 95%) [28], hạn xảy ra vào các tháng mùa hè ở Hy Lạp ảnh hưởng nghiêm trọng đến hoa màu và sự cung cấp nước trong thành phố [24], ở Cộng hòa Moldova,

cứ 2 năm thì lại có một đợt hạn nặng vào mùa thu [28]) Bên cạnh sự gia tăng về tần suất và mức độ hạn, thời gian kéo dài các đợt hạn cũng tăng lên đáng kể, thời gian xảy ra hạn có thể kéo vài tháng đến vài năm trong nhiều quốc gia Nghiên cứu hạn dựa trên bộ số liệu mưa và nhiệt độ tháng quan trắc với bước lưới 0,5 độ trên toàn lãnh thổ Châu Âu 35o

-70oN và 35oE-100oW, Benjamin và

cs (2002) đã chỉ ra rằng thời gian hạn hán lớn nhất trung bình trên mỗi ô lưới ở Châu Âu là 48 ± 17 tháng Tần suất hạn hán cao hơn xảy ra ở lục địa Châu Âu, thấp hơn ở bờ biển phía đông bắc Châu Âu, bờ biển Địa Trung Hải, thời gian hạn kéo dài nhất thì xảy ra ở Italya, đông bắc Pháp, đông bắc Nga, với thời gian kéo dài là 40 tháng [20] Xukai và cs (2005) chỉ ra rằng hạn hán ở phía bắc

Trung Quốc có xu thế tăng lên kể từ sau những năm 1990, đặc biệt có vài vùng hạn hán kéo dài 4-5 năm từ năm 1997 đến năm 2003 [37]

Trong những thập kỷ gần đây hạn hán đã và đang xảy ra ở nhiều nơi trên thế giới, gây nhiều thiệt hại về kinh tế, ảnh hưởng đến đời sống con người và môi trường sinh thái Theo Youlin (2007), hàng năm có khoảng 21 triệu ha đất biến thành đất không có năng suất kinh tế do hạn Trong gần 1/4 thế kỷ vừa qua,

số dân gặp rủi ro vì hạn hán trên những vùng đất khô cằn đã tăng hơn 80% Hơn 1/3 đất đai thế giới đã bị khô cằn mà trên đó có 17,7% dân số thế giới sinh sống Đồng hành với hạn hán, hoang mạc hoá và sa mạc hoá trên thế giới cũng ngày càng lan rộng từ các vùng đất khô hạn, bán khô hạn đến cả một số vùng bán ẩm ướt Diện tích hoang mạc hoá đã lên đến 39,4 triệu km2

, chiếm 26,3% đất tự nhiên thế giới và trên 100 quốc gia chịu ảnh hưởng Nguy cơ đói và khát do hạn hán uy hiếp 250 triệu con người trên trái đất, kèm theo đó còn ảnh hưởng tới môi trường khí hậu chung toàn cầu (Youlin, 2007) (Nguồn: Vũ Thị Thu Lan,

Nguyễn Lập Dân (2011), Đề xuất các giải pháp phòng tránh và giảm thiểu thiên

tai lũ lụt, hạn hán tỉnh Quảng Nam, Dự án P1-08-VIE, Viện khoa học và công

nghệ Việt Nam) [37]

Hạn thường gây ảnh hưởng trên diện rộng Tuy ít khi là nguyên nhân trực tiếp gây tổn thất về nhân mạng nhưng thiệt hại do hạn gây ra rất lớn Theo số liệu của Trung tâm giảm nhẹ hạn hán quốc gia Mỹ, hàng năm hạn hán gây thiệt hại cho nền kinh tế Mỹ khoảng 6-8 tỷ USD (so với 2,41 tỷ USD do lũ và 1,2-4,8 tỷ USD do bão) Đợt hạn hán lịch sử ở Mỹ xảy ra vào năm 1988-1989 gây thiệt hại 39-40 tỷ USD, lớn hơn nhiều so với thiệt hại kỷ lục của lũ (15 - 27,6 tỷ USD, 1993) và bão (25 - 33,1 tỷ USD, 1992) Hạn cũng gây những tổn thất lớn về kinh

tế và môi sinh ở nhiều quốc gia khác như Ấn độ, Pakistan, Australia Hạn hán dưới tác động của El Nino vào năm 1997-1998 đã gây cháy rừng trên diện rộng ở Indonesia, không chỉ làm thiệt hại rất lớn về kinh tế của nước này mà còn là một thảm họa môi sinh cho nhiều nước thuộc khu vực Đông Nam Á Theo tính toán của Liên Hiệp Quốc, đến năm 2025 sẽ có 2/3 diện tích đất canh tác ở châu Phi, 1/3 diện tích đất canh tác ở châu Á và 1/5 diện tích đất canh tác ở Nam Mỹ

không còn sử dụng được Khoảng 135 triệu người có nguy cơ phải rời bỏ nhà cửa

đi kiếm sống ở nơi khác (Nguồn: Nguyễn Quang Kim, 2005, Nghiên cứu dự báo hạn hán vùng Nam Trung Bộ và Tây Nguyên và xây dựng giải pháp phòng chống, Đề tài KC.08.22) [13]

Vì vậy trên thế giới đã có rất nhiều các nghiên cứu về hạn hán Hạn hán là hiện tượng hết sức phức tạp mà sự hình thành là do cả hai nguyên nhân: tự nhiên

và con người Các yếu tố tự nhiên gây hạn như sự dao động của các dạng hoàn lưu khí quyển ở phạm vi rộng và các vùng xoáy nghịch, hoặc các hệ thống áp thấp cao, sự biến đổi khí hậu, sự thay đổi nhiệt độ mặt nước biển như El Nino và các nguyên nhân do con người như nhu cầu nước ngày càng gia tăng, phá rừng,

ô nhiễm môi trường ảnh hưởng tới nguồn nước, quản lý đất và nước kém bền vững, gây hiệu ứng nhà kính, Qua các nghiên cứu, đến nay các nước phát triển trên thế giới đã hướng đến việc quản lý hạn hán, việc giám sát và quản lý hạn được dựa trên các chỉ số hạn và các ngưỡng hạn [30] Hiện nay có rất nhiều chỉ số/hệ số hạn khác nhau đã được phát triển và ứng dụng ở các nước trên thế giới như: Chỉ số ẩm Ivanov (1948), Chỉ số khô Budyko (1950), Chỉ số khô Penman, Chỉ số gió mùa GMI, Chỉ số mưa chuẩn hóa SPI, Chỉ số Sazonov, Chỉ số Koloskov (1925), Hệ số khô, Hệ số cạn, Chỉ số Palmer (PDSI), Chỉ số độ ẩm cây trồng (CMI), Chỉ số cấp nước mặt (SWSI), Chỉ số RDI (Reclamation Drought Index) Kinh nghiệm trên thế giới cho thấy hầu như không có một chỉ

số nào có ưu điểm vượt trội so với các chỉ số khác trong mọi điều kiện Do đó, việc áp dụng các chỉ số/hệ số hạn phụ thuộc vào điều kiện cụ thể của từng vùng cũng như hệ thống cơ sở dữ liệu quan trắc sẵn có ở vùng đó [4]

Một số nước phát triển trên thế giới đã thành lập các trung tâm giám sát,

dự báo, cảnh báo hạn hán Nhiệm vụ chính của các trung tâm này là:

(1-) Theo dõi, giám sát, dự báo và cảnh báo hạn hán;

(2-) Phối hợp với các ban ngành có liên quan để đề xuất và tiến hành các hoạt động ngăn ngừa, phòng tránh và giảm nhẹ tác hại của hạn hán;

(3-) Phối hợp với các cơ quan nghiên cứu khoa học xây dựng các phương pháp dự báo và cảnh báo hạn hán

Chi tiết về các trung tâm này được mô tả dưới đây

1.2.1 Ở Mỹ

Đã thành lập Trung tâm Quốc gia về giảm nhẹ hạn hán (The National Drought Mitigation Center - NDMC) Các dạng thông tin về hạn hán được phát hành thường xuyên cho các ngành ở Mỹ, đặc biệt là cho nông nghiệp, bao gồm:

- Đánh giá các điều kiện hạn gần đây và hiện trạng hạn hán dựa trên sự phối hợp giám sát hạn hán toàn diện giữa các cơ quan của Bộ Nông nghiệp và Trung tâm Quốc gia về Giảm nhẹ hạn hán;

- Các bản đồ chỉ số hạn của Cơ quan Khí quyển Đại dương Quốc gia (NOAA) cho 6, 12 tuần trước;

- Nhận định hạn mùa về hạn hán do Trung tâm Dự báo Khí hậu thuộc NOAA (được cập nhật hàng tháng);

- Tính toán của NOAA về lượng mưa cần có đến cuối các đợt hạn hán trên toàn nước Mỹ;

- Giám sát độ ẩm đất: Hiện trạng độ ẩm đất trên các bang/các khu vực; Giám sát hạn hán của NOAA thông qua các chỉ số hạn, bao gồm: Chỉ số chuẩn hoá lượng mưa, tỷ chuẩn lượng mưa hàng tháng; Chỉ số hạn khắc nghiệt theo Palmer (cập nhật hàng tuần); Chỉ số ẩm cây trồng (cập nhật hàng tuần)

Hiện nay, đã có trên 30 bang của Mỹ lập kế hoạch phòng chống hạn hán hàng năm với 10 bước như sau: 1) Thành lập một Ban phòng chống hạn hán; 2) Xác định mục tiêu và nội dung của kế hoạch phòng chống hạn hán; 3) Tìm kiếm

sự tham gia của các đối tác và giải quyết các mâu thuẫn; 4) Kiểm kê nguồn tài nguyên và xác định các nhóm có nguy cơ chịu rủi ro; 5) Phát triển cơ cấu tổ chức và chuẩn bị kế hoạch chống hạn; 6) Xác định nhu cầu nghiên cứu và kiện toàn các thể chế; 7) Liên kết khoa học và chính sách; 8) Quảng bá kế hoạch phòng chống hạn; 9) Phổ biến kiến thức cộng đồng về hạn hán; 10) Đánh giá và điều chỉnh kế hoạch phòng chống hạn hán Tóm lại, ở 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

hiện “Chính sách quốc gia về hạn hán” năm 1992, tổ chức này đã triển khai các

công việc phân tích tình hình mưa Các sản phẩm phân tích mưa được công bố thông qua bản tin thời tiết hoặc qua trang web của tổ chức này Cũng giống như

ở Mỹ, các thông tin viễn thám được ứng dụng rộng rãi trong việc xây dựng các sản phẩm về giám sát và cảnh báo hạn hán

1.2.3 Ở Trung Quốc

Chính phủ Trung Quốc rất coi trọng việc giám sát, dự báo và đánh giá ảnh hưởng của hạn hán Trung tâm Khí hậu Quốc gia (NCC) thuộc Cục Khí tượng Trung Quốc (CMA) được thành lập từ năm 1995 đã xây dựng và vận hành một

hệ thống giám sát và cảnh báo sớm hạn hán với nhiều sản phẩm khác nhau như các bản tin hạn hán hàng tháng, hàng năm Ở Trung Quốc đã thực hiện thành công việc đánh giá phạm vi tác hại của hạn hán, đặc biệt là giám sát hạn hán và

dự báo, cảnh báo hạn hán cũng như đánh giá mức độ ảnh hưởng Việc đánh giá, giám sát và dự báo hạn hán được tiến hành với sự trợ giúp của công nghệ viễn thám, trong đó đã sử dụng số liệu về chỉ số thực vật đo từ vệ tinh VCI (Vegetation condition index) và chỉ số cung cấp nước thực vật WSVI (Water Supplying Vegetation Index) Việc sử dụng chỉ số WSVI để giám sát và dự báo hạn hán được tiến hành trên cơ sở phân tích cường độ hạn hán, phân bố không - thời gian của hạn hán

1.2.4 Một số nước và tổ chức khác

Được sự hỗ trợ tài chính của Chương trình Phát triển Liên hiệp quốc (UNDP), Tổ chức Khí tượng Thế giới cũng đã thành lập các Trung tâm Giám sát hạn ở Nairobi (Kenya), ở Harare (Zimbabwe) từ năm 1989 để cảnh báo sớm hạn

và đưa ra các giải pháp giảm nhẹ tác động của các thiên tai khí tượng đến sản xuất nông nghiệp và nguồn nước cho các nước vùng Đông và Nam Phi Nhiều nước khác như Nigeria, India, Brazil, Hungaria, Bồ Đào Nha, cũng đã có các

hệ thống cảnh báo sớm hạn hán

Hiệp hội các Quốc gia Đông Nam Á ASEAN (Association of Southeast Asian Nations) từ năm 1987 đã triển khai thử nghiệm nghiệp vụ hệ thống theo dõi hạn hán (Drought Watch System - DWS) giống như ở Úc đặt tại Kedah, Malaysia: lúc đầu chủ yếu tính toán lượng mưa tháng theo các tỷ lệ phần trăm, sau

đó đưa ra thông tin vùng “thiếu hụt lượng mưa trầm trọng” và các “đợt hạn”

1.3 Tổng quan nghiên cứu hạn hán ở Việt Nam

1.3.1 Đặc điểm hạn hán trong những năm gần đây ở Việt Nam

Theo Trung tâm Khí tượng Thủy văn Quốc gia trong vòng 40 năm qua, có không ít những năm hạn nặng và hạn nghiêm trọng Ở Bắc Bộ những năm xảy ra hạn nặng vào vụ đông xuân là 1959,1961, 1970, 1984, 1986, 1989, 1993, 1998

và vào vụ hè là: 1960, 1961, 1963, 1964 Trung Bộ và Nam Bộ có hạn trong các năm 1983, 1987, 1988, 1990, 1992, 1993, 2003, 2004 đặc biệt hạn rất nghiêm trọng vào năm 1993 và năm 1998 [15]

Một số đợt hạn điển hình :

Đợt hạn hán thiếu nước năm 1992-1993: Thiếu hụt nghiêm trọng lượng

mưa vào cuối năm 1992 gây hạn hán thiếu nước cho sản xuất và dân sinh trong năm 1993 Ở Bắc Bộ và Bắc Trung Bộ, thiếu hụt mưa so với TBNN tới 30-70%,

có nơi 100% từ tháng 8-11/1992 và tới 40-60% trong những tháng đầu năm

1993 (7 tháng đầu năm 1993, mưa bằng 25-40% TBNN), đã gây ra hạn hán ngay cuối vụ mùa năm 1992 Đầu năm 1993, dự trữ nguồn nước trong đất, sông suối và ở các hồ chứa rất ít Hạn hán thiếu nước nghiêm trọng trong vụ đông xuân 1992-1993, hè thu 1993, ở hầu hết các vùng Tổng diện tích lúa đông xuân

bị hạn trên 176.000ha (bị chết trên 22.000ha)

Mực nước trên các sông đều thấp hơn TBNN từ 0,1-0,5m Mặn xâm nhập sâu vào các cửa sông, từ 10-20km, có lúc tới 30km Tháng 7/1993, mực nước các

hồ chứa lớn đều ở dưới mức nước chết vẫn được tiếp tục khai thác chống hạn

Các hồ chứa vừa và nhỏ đều cạn kiệt

Hạn hán tác động mạnh nhất đến nông nghiệp các tỉnh Thanh Hoá - Bình Thuận (gần 1/2 diện tích lúa vụ hè thu năm 1993 bị hạn, bị chết 24.093 ha Đồng bằng sông Cửu Long, hạn hán ít gay gắt hơn [15]

Đợt hạn hán thiếu nước năm 1997-1998: Mùa mưa năm 1997 kết thúc

sớm hơn 1 tháng; 6 tháng đầu năm 1998 lượng mưa bình quân chỉ đạt từ 30-70% cùng kỳ; vùng Tây Nguyên, Đông Nam Bộ và Đồng bằng sông Cửu Long hầu như không mưa vào các tháng 3-6/1998; Trung Bộ hầu như không mưa trong tháng 6-9/1998 Nhiệt độ các tháng đầu năm 1998 đều cao hơn TBNN từ 1-3 độ

C Các đợt nắng nóng gay gắt xảy ra liên tục và kéo dài từ 15-29 ngày trong tháng 3, 4, 5/1998 ở Nam Bộ và tháng 6, 7, 8/1998 ở Trung Bộ Mực nước các sông lớn đều thấp hơn TBNN cùng kỳ từ 0,5-1,5m Đến đầu tháng 4/1998, các sông suối nhỏ ở Trung Bộ, Tây Nguyên, Đông Nam Bộ dòng chảy rất nhỏ hoặc khô hạn Một số hồ vừa và toàn bộ hồ nhỏ đều khô cạn (Nghệ An có 579 hồ, Quảng Bình 110 hồ, Quảng Trị 85 hồ, ) Mực nước các hồ chứa lớn và một số

hồ chứa vừa khác xấp xỉ mực nước chết Mặn xâm nhập sâu 15-20km vào nội đồng ở Miền Trung và Nam Bộ Nhiều nguồn nước ngọt bị nhiễm mặn, ảnh hưởng nghiêm trọng đến cung cấp nước tưới và sinh hoạt

Hạn hán, thiếu nước mùa khô 1997-1998 nghiêm trọng nhất, hầu như bao trùm cả nước, gây thiệt hại nghiêm trọng: Lúa đông xuân, hè thu, lúa mùa bị hạn trên 750.000ha (mất trắng trên 120.000ha); cây công nghiệp và cây ăn quả bị hạn trên 236.000ha (bị chết gần 51.000ha); 3,1 triệu người thiếu nước sinh hoạt Tổng số thiệt hại về kinh tế khoảng 5.000 tỷ đồng Chính phủ đã phải trợ giúp hàng chục tỷ đồng để cung cấp nước sinh hoạt cho 18 tỉnh Những thiệt hại khác chưa thống kê và tính toán hết được như vấn đề kinh tế, môi trường, xói mòn, sa mạc hoá, thiếu ăn, suy dinh dưỡng, khủng hoảng tinh thần và giảm sút sức khoẻ của hàng triệu người [15]

Năm 2001, các tỉnh Phú Yên, Quảng Nam, Quảng Bình, Quảng Trị là

những tỉnh bị hạn nghiêm trọng Các tháng 6 và 7 hầu như không mưa Chỉ riêng

ở Phú Yên, hạn hán đã gây thiệt hại cho 7200 ha mía, 500 ha sắn, 225 ha lúa

nước và 300 ha lúa nương [15]

Trong 6 tháng đầu năm 2002, hạn hán nghiêm trọng đã diễn ra ở vùng

Duyên hải Nam Trung Bộ, Tây Nguyên và Đông Nam Bộ gây thiệt hại về mùa màng, gây cháy rừng trên diện rộng, trong đó có cháy rừng lớn ở các khu rừng tự nhiên U Minh thượng và U Minh hạ [15]

Những tháng trước mùa mưa năm 2003, hạn hán bao trùm hầu khắp

Tây Nguyên, gây thiệt hại cho khoảng 300 ha lúa ở Kon Tum, 3000 ha lúa ở Gia Lai và 50.000 ha đất canh tác ở Đắk Lắc; thiếu nước cấp cho sinh hoạt của 100.000 hộ dân Chỉ tính riêng cho Đắk Lắc, tổng thiệt hại ước tính khoảng 250

tỷ đồng [15]

Hạn hán thiếu nước năm 2004-2005: xảy ra trên diện rộng nhưng không

nghiêm trọng như năm 1997-1998 Ở Bắc Bộ, mực nước sông Hồng tại Hà Nội vào đầu tháng 3 xuống mức 1,72 m thấp nhất kể từ năm 1963 đến năm 2005 Ở Miền Trung và Tây Nguyên, nắng nóng kéo dài, dòng chảy trên các sông suối ở mức thấp hơn trung bình nhiều năm cùng kỳ, một số suối cạn kiệt hoàn toàn; nhiều hồ, đập dâng hết khả năng cấp nước

Ninh Thuận là địa phương bị hạn hán thiếu nước khốc liệt nhất trong vòng

20 năm qua, chủ yếu do mưa ít, lượng mưa trong 4 tháng (từ tháng 11/2004 đến tháng 2/2005) chỉ bằng khoảng 41% TBNN; các sông suối, ao hồ đều khô cạn, chỉ có hồ Tân Giang còn khoảng 500.000 m3 nước nhưng ở dưới mực nước chết,

hồ thuỷ điện Đa Nhim - nguồn cung cấp nước chủ yếu cho Ninh Thuận, cũng chỉ còn 1/3 dung tích so với cùng kỳ năm trước Toàn tỉnh có 47.220 người thiếu nước sinh hoạt

Tại Bình Thuận, tháng 11/2004 đến 2/2005 hầu như không mưa Mực nước trên các triền sông gần như cạn kiệt, lượng dòng chảy còn lại rất nhỏ; sông Dinh, sông Lòng Thương bị cạn khô Mực nước các hồ trong tỉnh đều thấp hơn mực nước chết từ 1,70 đến 2,2 m Toàn bộ lượng nước còn lại trong các hồ chứa không đáp ứng đủ nhu cầu cấp nước sinh hoạt cho nhân dân, nước uống cho gia súc Hạn hán thiếu nước làm gần 50 ngàn người thiếu nước sinh hoạt, 16.790 hộ thiếu đói, khoảng 123.800 con bò thiếu thức ăn và trên 89.000 bò, dê, cừu thiếu

nước uống [15]

1.3.2 Những nghiên cứu về hạn hán ở Việt Nam

Ở Việt Nam, những nghiên cứu về hạn hán cũng đã được tiến hành đến từng vùng khí hậu, tỉnh, địa phương Nguyễn Trọng Hiệu (1995) 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 toán 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 Hạn mùa đông tần suất cao hơn hạn mùa hè và tần suất hạn mùa đông có thể lên đến 100% ở một số nơi thuộc Tây Nguyên và Nam Bộ [8] Nguyễn Trọng Hiệu, Phạm Thị Thanh Hương (2003), 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 (1961-2000) để nghiên cứu tính chất, mức độ hạn và phân vùng hạn ở Việt Nam Dựa trên các kết quả tính toán, tác giả 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 khô khác nhau: vùng Tây Bắc xảy ra hạn cả trong mùa đông và mùa xuân; vùng Đông Bắc xảy

ra hạn trong mùa đông; vùng Đồng bằng Bắc bộ xảy ra hạn trong mùa đông; vùng Bắc Trung Bộ xảy ra hạn vào nửa cuối mùa đông; vùng Nam Trung Bộ xảy ra hạn vào cuối mùa đông và kéo dài đến giữa mùa hè; vùng Cực Nam Trung Bộ, vùng Tây Nguyên và vùng Nam Bộ xảy ra hạn nặng trong cả mùa đông và mùa xuân Tác giả đưa ra kết luận, hạn chỉ xảy ra vào các tháng mùa đông, mùa xuân, mùa hè và không có tình trạng hạn vào các tháng mùa thu [9]

Mai Trọng Thông (2006) đánh giá mức độ khô hạn của vùng Đông Bắc và Đồng bằng Bắc bộ thời kỳ (1975-2004) và cho thấy kết quả tính toán khá phù hợp với điều kiện khí hậu thực tế ở hai khu vực này [5] Cùng năm 2008, một số nghiên cứu khác về hạn hán cũng thu được những kết quả đáng kể trong việc ứng dụng sản xuất nông nghiệp, quản lý nguồn nước [4, 10]

Đối với Việt Nam, nơi có tiềm năng nguồn nước phong phú nhưng do tính chất phân mùa sâu sắc nên thường xuyên xuất hiện khô hạn Cũng như việc nghiên cứu trên thế giới, nghiên cứu về hạn hán ở Việt Nam chủ yếu tập trung đến hạn khí tượng, hạn thủy văn và hạn nông nghiệp Các đề tài nghiên cứu hạn

hán ở Việt Nam đã được triển khai trong 10 năm trở lại đây, chủ yếu tập trung vào 2 vấn đề chính:

1) Nghiên cứu cơ bản về hạn hán và tác động tới dân sinh, kinh tế, xã hội 2) Các giải pháp, phòng chống và giảm nhẹ hạn hán bao gồm:

- Giải pháp công trình xây dựng các công trình thu trữ, điều tiết nước;

- Các giải pháp phi công trình nghiên cứu xây dựng các hệ thống dự báo, cảnh báo sớm, các giải pháp về thể chế chính sách giảm nhẹ hạn hán, sử dụng tài nguyên nước hiệu quả, hợp lý

Đã có nhiều đề tài, đề án Nhà nước tập trung vào nghiên cứu hạn hán bao gồm:

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 Đào

Xuân Học - Trường Đại học Thuỷ lợi làm chủ nhiệm thực hiện từ năm 1999 –

2001 Đề tài đã đánh giá tình hình hạn hán và ảnh hưởng của hạn hán tới 7 vùng kinh tế của Việt Nam, phân tích xác định nguyên nhân gây ra hạn hán, phân loại

và phân cấp hạn Dựa trên các nguyên nhân gây hạn hán, đề tài đã đưa ra các biện pháp phòng chống và giảm nhẹ hạn hán [1]

Đề tài cấp Nhà nước: “Nghiên cứu ứng dụng các giải pháp KHCN phòng chống hạn hán phục vụ phát triển nông nghiệp bền vững ở các tỉnh miền Trung”, 2007 - 2009 do Lê Trung Tuân, Viện Nước, Tưới tiêu và Môi

trường, Viện Khoa học Thuỷ lợi Việt Nam làm chủ nhiệm, với mục tiêu nghiên cứu ứng dụng các giải pháp phòng chống hạn cho các tỉnh miền Trung Các giải pháp đề xuất ứng dụng được chia thành 3 nhóm: (i) Thu trữ nước, bảo vệ đất và giữ ẩm; (ii) Quản lý vận hành công trình thuỷ lợi trong điều kiện hạn hán, chế

độ tưới và (iii) Kỹ thuật tưới tiết kiệm nước [3]

Đề tài cấp Nhà nước:“Nghiên cứu dự báo hạn hán vùng Nam Trung Bộ

và Tây Nguyên và xây dựng các giải pháp phòng chống”, mã số KC.08.22,

thực hiện năm 2003 - 2005, do Nguyễn Quang Kim, trường Đại học thủy lợi (cơ

sở 2) làm chủ nhiệm đã nghiên cứu hiện trạng hạn hán, thiết lập cơ sở khoa học cho quy trình dự báo hạn, cơ sở dữ liệu khu vực nghiên cứu để lập trình các phần mềm tính toán chỉ số hạn và phần mềm dự báo hạn khí tượng và thủy văn

Việc dự báo hạn được dựa trên nguyên tắc phân tích mối tương quan giữa các yếu

tố khí hậu, các hoạt động ENSO và các điều kiện thực tế vùng nghiên cứu [13]

Dự án “Xây dựng bản đồ hạn hán và mức độ thiếu nước sinh hoạt ở Nam Trung bộ và Tây Nguyên” do Trần Thục (Viện Khoa học Khí tượng Thủy

văn và Môi trường) làm chủ nhiệm, thực hiện trong ba năm, từ 2005 - 2008, đã đánh giá được mức độ hạn hán và thiếu nước sinh hoạt ở 9 tỉnh Nam Trung Bộ

và Tây Nguyên [14] Trên cơ sở đó đã xây dựng được bản đồ hạn hán thiếu nước sinh hoạt trong vùng nghiên cứu Tuy nhiên, ở đây cũng chỉ xét đến hạn khí tượng, hạn thủy văn và hạn nông nghiệp

Đề tài “Nghiên cứu và xây dựng công nghệ dự báo và cảnh báo sớm hạn hán ở Việt Nam” được Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Môi trường

thực hiện từ năm 2005 – 2007, chủ nhiệm Nguyễn Văn Thắng đã đánh giá được mức độ hạn hán ở các vùng khí hậu và chọn được các chỉ tiêu xác định hạn hán phù hợp với từng vùng khí hậu ở Việt Nam, đồng thời xây dựng được công nghệ dự báo và cảnh báo sớm hạn hán cho các vùng khí hậu ở Việt Nam bằng các số liệu khí tượng thuỷ văn và các tư liệu viễn thám để phục vụ phát triển kinh tế xã hội, trọng tâm là sản xuất nông nghiệp và quản lý tài nguyên nước trong cả nước [12]

Đề tài KHCN trọng điểm cấp Nhà nước, KC 08-23/06-10: “Nghiên cứu

cơ sở khoa học quản lý hạn hán và sa mạc hóa để xây dựng hệ thống quản lý,

đề xuất các giải pháp chiến lược và tổng thể giảm thiểu tác hại: nghiên cứu điển hình cho đồng bằng sông Hồng và Nam Trung Bộ” do Viện Địa Lý, Viện

KH&CNVN thực hiện 2008 - 2010, chủ nhiệm Nguyễn Lập Dân, đã xây dựng

hệ thống quản lý hạn hán vùng đồng bằng sông Hồng và hệ thống quản lý sa mạc hoá vùng Nam Trung Bộ và đề xuất các giải pháp chiến lược và tổng thể quản lý hạn Quốc Gia, phòng ngừa, ngăn chặn và phục hồi các vùng hoang mạc hóa, sa mạc hoá, sử dụng hiệu quả tài nguyên nước góp phần ổn định sản xuất, phát triển bền vững KT – XH [7]

Hầu hết các công trình nghiên cứu từ trước tới nay ở nước ta về hạn hán trên toàn lãnh thổ Việt Nam nói chung và khu vực đồng bằng sông Hồng nói

riêng phần lớn tập trung lĩnh vực quy hoạch, nhưng đều là các quy hoạch đơn ngành chưa đảm bảo đầy đủ yêu cầu về mặt tổng hợp Điều này còn thể hiện rõ qua chức năng, nhiệm vụ của ban Quản lý quy hoạch lưu vực sông Hồng (trực thuộc Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn), tập trung chủ yếu trong công tác quản lý quy hoạch và sử dụng, bảo vệ nguồn nước có hiệu quả và xây dựng chiến lược phát triển thủy lợi trong giai đoạn 2010 – 2020 Để giảm nhẹ thiệt hại

do hạn hán gây ra, chúng ta đã thực thi các giải pháp công trình, phi công trình, các giải pháp về chính sách, tổ chức, thể chế và xã hội Tuy nhiên, trước tác động của biến đổi khí hậu, mặc dù tổng lượng mưa năm chỉ thay đổi không đáng

kể, nhưng sự phân bố theo không gian và thời gian lại thay đổi rất lớn, mùa khô

sẽ dài hơn trong khi mùa mưa ngắn lại và tập trung vào những trận mưa cường

độ lớn hơn vì vậy hạn hán đều có nguy cơ cao hơn Bên cạnh đó, những thay đổi với tốc độ nhanh về kinh tế, xã hội và môi trường, những thách thức trước hạn hán ngày càng gay gắt Những thách thức nêu trên đang là nguy cơ mất cân bằng cung - cầu về nguồn nước Nguy cơ thiếu nước, hạn hán, nhất là trong mùa khô ở toàn lãnh thổ Việt nam nói chung và ở khu vực đồng bằng sông nói riêng đang diễn biến gay gắt Vì vậy, việc đánh giá thực trạng hạn hán và xác định các chỉ số hạn phù hợp cho khu vực đồng bằng sông Hồng, nhằm dự báo nguy cơ hạn hán ở đây trong tương lai là hết sức cần thiết, mang ý nghĩa thực tế cao nhằm giảm thiểu nguy cơ hạn hán và thiệt hại do hạn hán gây ra, phục vụ ngày càng hiệu quả hơn cho sản xuất, đời sống và môi trường

1.4 Giới thiệu khu vực nghiên cứu

1.4.1 Vị trí địa lý

Ninh Bình là tỉnh nằm ở cực Nam của đồng bằng sông Hồng Phía Bắc giáp các tỉnh Hà Nam và Hòa Bình Phía Tây giáp tỉnh Thanh Hóa Phía Đông giáp Nam Định Phía Nam giáp biển Đông Tọa độ địa lí của Ninh Bình là

xã Tam Điệp và 6 huyện: Nho Quan, Gia Viễn, Hoa Lư, Yên Mô, Yên Khánh và Kim Sơn; có 124 xã và 23 phường, thị trấn Trung tâm tỉnh là thành phố Ninh Bình cách thủ đô Hà Nội 93 km Vị trí của vùng là nơi hội tụ đầu mối giao lưu phát triển kinh tế, văn hoá, xã hội từ lâu đời của phía nam vùng đồng bằng Bắc

bộ thông qua hệ thống đường bộ, đường sắt, đường biển, tỏa đi khắp các miền, các vùng lãnh thổ trong cả nước

Hình 1.2 Bản đồ hành chính tỉnh Ninh Bình (Nguồn: Sở Kế hoạch và đầu tư Ninh Bình, 5/2009, Báo cáo quy hoạch tổng thể phát triển kinh tế - xã hội tỉnh

Ninh Bình đến năm 2020) [17]

1.4.2 Điều kiện kinh tế - xã hội

Giai đoạn 2001-2005, Ninh Bình có mức tăng trưởng kinh tế đạt 11,9%/năm, gấp 1,24 lần giai đoạn 1996-2000, cao hơn mức bình quân chung cả nước (7,5%) và có bước cải thiện rõ rệt về chất lượng tăng trưởng Trong 3 năm (2006, 2008, 2010) tăng trưởng bình quân đạt 18,73%/năm Tăng trưởng bình quân của giá trị sản xuất các ngành đạt cao: nông lâm nghiệp thuỷ sản đạt 4,1%; công nghiệp - xây dựng đạt 23,88% và dịch vụ đạt 16,27%

Cơ cấu kinh tế của Ninh Bình đã và đang chuyển dịch theo hướng tiến bộ, đặc biệt trong ba năm gần đây, tỷ trọng nông - lâm - thuỷ sản giảm nhanh (năm

2000 là 43,6% đến 2010 còn 22,4%) trong khi công nghiệp - xây dựng tăng lên mạnh (26,18% năm 2000 đến năm 2010 đạt 43,7%) Tỷ trọng dịch vụ tăng nhưng chưa tương xứng với tiềm năng (từ 30,2% năm 2000 lên 33,9% năm 2010) [7]

1.4.3 Đặc điểm đất đai và địa hình

Ninh Bình được thành tạo từ 3 dãy địa hình: đồng bằng, trung du và miền núi xếp lớp chạy theo hướng Tây Bắc - Đông Nam trên nền phù sa hệ thống sông Hồng; các loại đá cát, bột kết của điệp Cò Nòi và đá vôi của điệp Đồng Giao Đặc điểm này sẽ quyết định tính địa động lực, địa hóa, địa vật lý và tính tổ chức đối với lãnh thổ sau này

Vùng đồi núi và bán sơn địa: Vùng này nằm ở phía tây và Tây Nam của tỉnh, bao gồm các khu vực phía Tây Nam huyện Nho Quan và thị xã Tam Điệp, phía tây huyện Gia Viễn, phía Tây Nam huyện Hoa Lư và Tây Nam huyện Yên

Mô Diện tích toàn vùng này khoảng 35.000 ha, chiếm 24% diện tích tự nhiên toàn tỉnh Độ cao trung bình từ 90-120m Đặc biệt khu vực núi đá có độ cao trên 200m

Vùng đồng bằng: Bao gồm thành phố Ninh Bình, huyện Yên Khánh, huyện Kim Sơn và diện tích còn lại của các huyện khác trong tỉnh, diện tính khoảng 101 nghìn ha, chiếm 71,1% diện tích tự nhiên toàn tỉnh, là nơi tập trung dân cư đông đúc nhất tỉnh, chiếm khoảng 90% dân số toàn tỉnh Vùng này độ cao trung bình từ 0,9÷1,2m, đất đai chủ yếu là đất phù sa được bồi và không được bồi

Vùng ven biển: Vùng này thuộc diện tích của 4 xã ven biển huyện Kim Sơn là: Kim Trung, Kim Hải, Kim Đông, Kim Tân, diện tích khoảng 6.000 ha, chiếm 4,2% diện tích tự nhiên toàn tỉnh Đất đai ở đây còn nhiễm mặn nhiều do mới bồi tụ nên đang trong thời kỳ cải tạo, vì vậy chủ yếu phù hợp với việc trồng rừng phòng hộ (sú, vẹt), trồng cói, trồng một vụ lúa và nuôi trồng thuỷ hải sản

1.4.4 Đặc điểm thuỷ văn

Ninh Bình có mạng lưới sông ngòi dày đặc, sông ngòi phân bố tương đối đều, các sông lớn và vừa thường tập trung ở phía Đông và Nam, mật độ sông suối trong tỉnh khoảng 0,6 - 0,9 km/km2 Toàn tỉnh có 811,2 km chiều dài sông suối và 2367,5 km kênh mương Tỉnh Ninh Bình có hai hệ thống sông lớn là sông Hoàng Long và sông Đáy

Sông Hoàng Long: Nằm trong vùng chuyển tiếp từ vùng đồng bằng lên

miền núi Gồm ba chi lưu chính là sông Bôi, sông Đập và sông Lạng Trong đó sông Bôi đóng vai trò chủ yếu có diện tích lưu vực lớn nhất, nhiều suối nhánh nhất, lượng dòng chảy nhiều nhất; sông Lạng là chi lưu thứ hai; nhỏ nhất là sông Đập Dòng chảy trên sông Hoàng Long chia làm hai mùa rõ rệt, một mùa lũ và một mùa kiệt Sự khác biệt giữa mùa lũ và mùa kiệt tương đối nghiêm trọng do sông có độ dốc lớn, lưu vực không có vùng chuyển tiếp độ cao từ miền núi xuống đồng bằng, lưu vực có ba sông hình rẻ quạt, lớp đất mặt không dày và thực vật thưa thớt lại bị phá hoại nhiều làm giảm khả năng giữ nước Mùa lũ chịu ảnh hưởng rất lớn của bão, áp thấp nhiệt đới và dải hội tụ nhiệt đới, tập trung vào các tháng VIII, IX, X

Sông Đáy: là chi lưu của sông Hồng chảy từ Thượng Cốc ra biển qua cửa

Đáy, từ Thượng Cốc đến Gián Khẩu sông chảy theo hướng Bắc – Nam, từ Gián Khẩu đến Tam Tòa theo hướng Tây Bắc – Đông Nam, sau đó theo hướng Bắc – Nam chảy ra biển Chiều dài sông khoảng 100km Chế độ dòng chảy của sông Đáy ngoài sự phụ thuộc vào tình hình mưa trong lưu vực, phần dòng chảy trên các nhánh sông Hoàng Long và sông Đào còn phụ thuộc vào việc đóng mở đập Đáy (Hà Tây)

Sông ngòi ở tỉnh Ninh Bình phân bố tương đối đồng đều Sông ngòi ở đây vừa có tác dụng dẫn nước có phù sa màu mỡ cung cấp cho ruộng đồng vừa có tác dụng tiêu nước vào mùa mưa úng lụt Hiện nay các sự cố về hạn hán vẫn chưa khắc phục được triệt để,vì các hệ thống công trình thuỷ lợi chỉ đáp ứng được mức tưới khoảng 27190 ha (Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn Ninh Bình 2009 Báo cáo hệ thống công trình thuỷ lợi tỉnh Ninh Bình) [16]

1.4.5 Đặc điểm khí hậu

Ninh Bình nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa do vậy khí hậu có sự phân hóa rõ rệt về nhiệt độ qua các mùa trong năm Mùa đông lạnh, mùa hè nóng ẩm và mưa nhiều Mùa đông thường bắt đầu từ cuối tháng 11, đầu tháng

12 và kết thúc vào tháng 3 năm sau Mùa hè thường bắt đầu từ cuối tháng 4, đầu tháng 5 và kết thúc vào cuối tháng 10 Nhiệt độ trung bình năm 23,6 oC, tổng tích nhiệt cả năm khoảng 8500 o

Chế độ ẩm ở Ninh Bình có thể phân ra bốn thời kỳ Thời kỳ đầu mùa đông (tháng X - I ) đây là thời kỳ khô hạn nhất trong năm Vùng ven biển độ ẩm trung bình khoảng 70%, vùng xa biển 65% Thời kỳ cuối mùa đông (tháng I - III) ứng với mùa mưa phùn ẩm ướt, độ ẩm trung bình từ 85 - 90%, độ ẩm thấp nhất trung bình đạt trên 70% ở vùng đồng bằng và 80% ở vùng ven biển Đầu mùa hè (tháng V - VII ) là thời kỳ tương đối khô, độ ẩm trung bình chỉ từ 65 - 70% ở vùng ven biển có cao hơn chút ít Độ ẩm trung bình thấp nhất từ 40 - 45% ở vùng xa biển và từ 45 - 50% ở vùng ven biển Độ ẩm thấp nhất tuyệt đối dưới 30% ở vùng xa biển và từ 30 - 40% ở vùng ven biển Thời kỳ cuối mùa hè

(tháng VIII - X) thường có độ ẩm tương đối trung bình cao nhất từ 85 - 90%, độ

Lượng bốc hơi trung bình hàng năm ở Ninh Bình vào khoảng 1000mm

Về mùa hè bốc hơi lớn hơn về mùa đông Lượng bốc hơi tháng lớn nhất là tháng VII chiếm tới 12% lượng bốc hơi năm Lượng bốc hơi bình quân tháng nhỏ nhất vào các tháng II và tháng III chiếm khoảng 4,6% lượng bốc hơi năm [2]

1.4.6 Tình hình hạn hán khu vực nghiên cứu

Theo số liệu thống kê các đợt hạn ảnh hưởng đến sản xuất nông nghiệp của Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn tỉnh Ninh Bình từ năm 1980 trở lại đây có các đợt hạn điển hình như sau:

+ Hạn vụ đông xuân các năm 1986, 1987, 1988, 1991, 1992, 2004, 2005; + Hạn vụ mùa trong các năm 1987, 1990, 2005, 2006

Các năm kể trên diện tích bị hạn vụ sản xuất đông xuân từ 8.000 đến 12.000 ha và diện tích mất trắng từ 500 - 1000 ha Có thể thấy rằng diện tích lúa

bị hạn hai vụ đông xuân và hè thu chênh lệch không nhiều và xu thế diễn biến theo các năm cũng tương đối đồng nhất, tuy nhiên năm 1986 và từ 1994 đến

1999 diện tích bị hạn vụ đông xuân lớn hơn đáng kể so với vụ mùa và cơ bản không còn tính chất tương đồng Hạn lớn xuất hiện ở cả hai vụ trong 7 năm liên tục từ 1982 đến 1988 Các năm có hạn vụ đông xuân trên diện rộng khác là 1994

và 1998, từ 2004 đến 2006

Tỷ lệ diện tích hạn trên diện tích gieo cấy của cả hai vụ đông xuân và mùa đều lớn liên tục trong các năm từ 1981 đến 1989 (từ 15% - 32.2% đối với vụ đông xuân và từ 13.6% - 22.3% đối với vụ mùa) Trong các năm từ 1990 đến

1999, tỷ lệ này cũng khá lớn, hầu hết trên 10% đối với vụ đông xuân và 5% - 12% trong vụ mùa Năm hạn điển hình trên toàn quốc là năm 1998, ở tỉnh Ninh Bình trong năm đó tỷ lệ diện tích hạn vụ đông xuân lên đến 14.2%

Từ năm 2003 trở lại đây hạn hán đã liên tục xảy ra trên diện rộng ở đồng bằng sông Hồng (ĐBSH) nói chung và tỉnh Ninh Bình nói riêng Sự biến đổi của khí hậu và quá trình vận hành không hợp lý của các hồ chứa dẫn đến nguồn nước các sông hạ lưu luôn trong tình trạng thiếu nước Trong khi đó nhu cầu sử dụng nước cho sinh hoạt, công nghiệp, nông nghiệp của khu vực ĐBSH nói chung và tỉnh Ninh Bình nói riêng vẫn không ngừng tăng lên khiến nguồn nước ngày càng cạn kiệt Năm 2003, do mực nước xuống thấp gây hạn nặng và đã có khoảng 5.907 ha (12%) diện tích lúa Đông Xuân gieo cấy ở tỉnh Ninh Bình bị mất mùa

Theo báo cáo của Sở Nông nghiệp và phát triển Nông thôn Ninh Bình, năm 2004 hạn hán được đánh giá là khốc liệt nhất trong 40 năm trở về trước, mặc dù đã được cảnh báo về vấn đề hạn hán và triển khai nhiều biện pháp khắc phục nhưng diện tích hạn vụ đông xuân ở ĐBSH vẫn lên tới 233.400 ha, trong

đó Ninh Bình bị hạn 10.941 ha (chiếm 26% diện tích gieo cấy) Năm 2005, lượng dòng chảy trên sông Hồng thiếu hụt so với mức trung bình trong nhiều năm từ 30 - 40% vào những tháng đầu mùa khô, dẫn tới toàn bộ hệ thống các sông suối trong ĐBSH cũng bị thiếu hụt trong đó có tỉnh Ninh Bình Vào thời điểm tháng 2 năm 2006, mực nước sông Hồng đo được tại Hà Nội đã tụt xuống còn 1,66m, mực nước tại Gián Khẩu trên sông Hoàng Long tụt xuống rất thấp, thấp hơn nhiều so với mực nước cần thiết để vận hành các trạm bơm tưới (+2,5), kết quả là 9.923 ha lúa đông xuân bị hạn, 2.115 ha phải chuyển đổi sang cây trồng có nhu cầu nước ít hơn Năm 2009, tỉnh Ninh Bình ước tính có khoảng

5000 ha đất sản xuất nông nghiệp thiếu nước và gần 2 nghìn ha phải chuyển sang các giống cây trồng chịu hạn Mùa khô năm 2010, các đơn vị chủ động lắp đặt nhiều trạm bơm nước ven sông Đáy và sông Hoàng Long nhưng không thể vận hành do nước thấp dưới mức cho phép, dẫn đến hàng nghìn ha đất canh tác thiếu nước trầm trọng, giao thông thủy bị ngưng trệ

Theo số liệu quan trắc tại các trạm thủy văn trên các sông trong tỉnh Ninh Bình, nhận thấy mực nước ngày càng bị suy kiệt, nhiều đoạn sông có hiện tượng

bị đứt dòng trong mùa kiệt

Bảng 1.1 Mực nước thấp nhất ở hai sông chính đoạn chảy qua tỉnh Ninh

Bình giai đoạn (2004 ÷ 2010)

Trạm Gián Khẩu (mét)

Sông Đáy Trạm Ninh Bình (mét)

Ghi chú: Mực nước so với cao trình mốc 0 lục địa (mực nước trung bình

nhiều năm của Hòn Dáu)

Hạn hán được coi là một hiện tượng khí tượng thủy văn nguy hiểm ảnh hưởng lớn đến đời sống, kinh tế - xã hội, sinh thái môi trường…và đặc biệt là ảnh hưởng trực tiếp đến sản xuất nông nghiệp Trong những năm gần đây, các huyện trong tỉnh Ninh Bình liên tục phải đối mặt với hạn hán, thiếu nước nghiệm trọng và tình trạng này sẽ càng ngày càng gia tăng trong những năm tới

1.5 Những tác động tiềm tàng của BĐKH đối với các lĩnh vực của tỉnh Ninh Bình

Theo kết quả của “Dự án Dự tính khí hậu tương lai với độ phân giải cao cho Việt Nam” là kết quả hợp tác giữa Tổ chức Nghiên cứu Khoa học và Công nghiệp Liên bang Úc, Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Môi trường - Bộ Tài nguyên và Môi trường và Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội cho thấy khu vực Đồng Bằng Bắc Bộ trong đó có tỉnh Ninh Bình:

+ Nhiệt độ tăng

+ Lượng mưa năm ít biến đổi

+ Số đợt nắng nóng tăng nhẹ và kéo dài hơn

+ Hạn hán xuất hiện nhiều hơn

+ Cực trị mưa giảm

bị ngập mặn do nước biển dâng, nếu không có các biện pháp ứng phó thích hợp

1.5.2 Những tác động tiềm tàng của hạn hán đối với tài nguyên nước

Kết quả đánh giá cho toàn cầu của Ủy ban liên chính phủ về biến đổi khí hậu (IPCC) và những nghiên cứu sơ bộ ban đầu của các nhà khoa học Việt Nam, tác động tiềm tàng của BĐKH đối với nước ta là nghiêm trọng, trong đó tài nguyên nước được đánh giá là sẽ chịu ảnh hưởng nghiêm trọng do tác động của hạn hán trong tương lai Tài nguyên nước đang chịu thêm nguy cơ suy giảm do hạn hán ngày một tăng ở một số vùng, mùa Khó khăn này sẽ ảnh hưởng đến nông nghiệp, cung cấp nước ở nông thôn, thành thị và sản xuất điện

Chế độ mưa thay đổi có thể gây lũ lụt nghiêm trọng vào mùa mưa, và hạn hán vào mùa khô, gây khó khăn cho việc cấp nước và tăng mâu thuẫn trong sử dụng nước Trên các sông lớn như sông Hồng và sông Cửu Long, xu hướng giảm nhiều hơn đối với dòng chảy năm và dòng chảy kiệt; xu thế tăng nhiều hơn đối với dòng chảy lũ

1.5.3 Những tác động tiềm tàng của hạn hán đối với năng lượng

Hạn hán làm cho dòng chảy các sông lớn có công trình thủy điện cũng giảm mạnh, lượng nước dùng cho các nhà máy phát điện bị thiếu hụt nghiêm trọng, sản lượng điện giảm, chi phí cho vận hành các nhà máy tăng lên đáng kể

1.5.4 Những tác động tiềm tàng của hạn hán đối với giao thông thủy

Hạn hán làm suy giảm dòng chảy trên các sông suối gây ra cạn kiệt mực nước trên các con sông, làm tê liệt các hoạt động giao thông thủy, các cửa sông lớn có nguy cơ bị tắc nghẽn dòng chảy lưu thông khiến tầu bè không đi lại được,

gây tổn thất lớn về tài chính chi phí cho công tác nạo vét, khơi thông luồng lạch

về mùa cạn

1.5.5 Những tác động tiềm tàng của hạn hán đến các hoạt động du lịch

Đối với khu vực nghiên cứu Ninh Bình, du lịch là một trong những ngành kinh tế mũi nhọn, trong đó phần lớn các hoạt động du lịch tại tỉnh Ninh Bình là

đi bằng thuyền trên các con suối dẫn vào các hang động, hạn hán trong tương lai

sẽ gây ra cạn kiệt dòng dẫn sẽ ảnh hưởng nghiêm trọng đến các hoạt động du lịch thế mạnh của tỉnh nếu không có những ứng phó kịp thời và hợp lý

1.5.6 Những tác động tiềm tàng của hạn hán đến sức khỏe con người

Hạn hán, mưa lớn và sạt lở đất v.v gia tăng về cường độ và tần số làm tăng số người bị thiệt mạng và ảnh hưởng gián tiếp đến sức khỏe thông qua ô nhiễm môi trường, suy dinh dưỡng, bệnh tật hoặc do những đổ vỡ của kế hoạch dân số, kinh tế – xã hội, cơ hội việc làm và thu nhập Những đối tượng dễ bị tổn thương nhất là những nông dân nghèo, các dân tộc thiểu số ở miền núi, người già, trẻ em và phụ nữ

Với những tác động tiềm tàng của BĐKH sẽ làm cho mức độ hạn hán tại khu vực nghiên cứu ngày càng gia tăng, điều này dẫn đến việc tác động nghiêm trọng đến các ngành, các lĩnh vực sản xuất và đời sống người dân

Hạn hán có tác động to lớn đến môi trường, kinh tế, chính trị, xã hội và sức khỏe con người Hạn hán làm giảm năng suất cây trồng, giảm diện tích gieo trồng, giảm sản lượng cây trồng, tăng chi phí sản suất nông nghiệp, giảm thu nhập của lao động nông nghiệp, tăng giá thành và giá cả lương thực, các nhà máy thủy điện gặp nhiều khó khăn trong quá trình vận hành, Chính vì vậy, công tác nghiên cứu dự báo, cảnh báo hạn hán luôn luôn được quan tâm và đầu

tư tại nhiều quốc gia trên thế giới cũng như ở Việt Nam Dự báo, cảnh báo hạn hán giúp các cơ quan quản lý cũng như người sản xuất chủ động điều chỉnh kế hoạch sản xuất, nhằm tăng khả năng chống chịu của hệ thống trong điều kiện hạn hán, điều chỉnh hợp lý việc dùng nước và tăng cường tiết kiệm nước

Chương 2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ SỐ LIỆU

2.1 Phương pháp nghiên cứu

Nguyên nhân đầu tiên và đóng vai trò chủ đạo gây ra hạn hán là do sự thiếu hụt lượng mưa trong một thời gian đủ dài Ngoài ra độ ẩm không khí giảm hay tốc độ gió tăng lên làm tăng lượng bốc hơi cũng góp phần gây hạn

Phương pháp nghiên cứu hạn hán, chính là việc phân tích và lựa chọn được các chỉ số hạn phản ánh sát nhất diễn biến thực tế hạn hán ở Ninh Bình

Thông qua các bộ số liệu thực đo (lượng mưa, nhiệt độ, bốc hơi, độ ẩm…) tại các trạm khí tượng, thủy văn để tính các chỉ số hạn phù hợp

2.2 Tổng quan và lựa chọn các chỉ số hạn

2.2.1 Một vài chỉ số hạn hán

Theo Tallaksen và cs (2000) [30], thuật ngữ “định nghĩa sự kiện hạn hán”

và “chỉ số hạn hán” vẫn còn chưa rõ ràng Chỉ số hạn hán thường là một con số đặc trưng cho trạng thái chung của hạn hán tại một thời điểm đo được Còn định nghĩa một sự kiện hạn hán được áp dụng để lựa chọn các sự kiện hạn hán trong một chuỗi thời gian bao gồm sự bắt đầu và kết thúc của các đợt hạn hán

Chỉ số hạn, ký hiệu là Ht, là một trị số hoặc một hàm phản ánh tương quan

so sánh giữa phần chi chủ yếu (Ct) và phần thu chủ yếu (Tt) của cán cân nước vào thời gian t (05 ngày, 10 ngày, tháng, mùa, vụ, năm, )

(1)

Ct: Phần chi chủ yếu của cán cân nước vào thời gian t

Tt: Phần thu chủ yếu của cán cân nước vào thời gian t

Đối nghịch với chỉ số hạn là chỉ số ẩm At được xác định như sau:

(2) Chỉ số hạn hay chỉ số ẩm mới chỉ là công cụ trắc lượng mức độ hạn Có hạn hay không có hạn phụ thuộc vào cách thức phân định các khoảng giá trị tương ứng với các cấp hạn

t

t t T

C

t

t t C T

Thông thường phần thu Tt là lượng mưa; Ct là hàm của một, hai hay nhiều yếu tố khí tượng

Việc dự tính hạn hán dựa trên các chỉ số hạn hán được trình bày chi tiết trong (WMO, 1975 [35]; Richard, 2002 [31]) Tuy nhiên, mỗi chỉ số hạn hán đều được lựa chọn sao cho phù hợp với khu vực nghiên cứu và mục đích nghiên cứu Dưới đây là một số chỉ số đã được dùng phổ biến trên thế giới

T

R

120 5

T

R A

T

R A

R N A

 T t

t t

R A

07.1



P: Cán cân bức xạ

Rt: Lượng mưa

2.2.1.10 Chỉ số khô Penman

(12) PET là khả năng bốc hơi tính theo phương pháp Penman (mm)

Rt: Lượng mưa

t

t t

T

R A

1,0



)100()25(0018

t t

r T

R A

R PET