Nghiên cứu đánh giá rủi ro đa thiên tai đối với các tỉnh ven biển trung trung bộ (MULTI RISK ASSESSMENT FOR MID CENTRAL COASTAL PROVINCES ) TT

Mục tiêu nghiên cứu - Xây dựng được phương pháp đánh giá rủi ro đa thiên tai xảy ra đồng thời hoặc nối tiếp đối với bão, mưa lớn ở vùng ven biển Việt Nam.. - Đánh giá được rủi ro đa thi

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG

VIỆN KHOA HỌC KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN VÀ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU

Hà Nội, 2021

Công trình hoàn thành tại:

Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Biến đổi khí hậu

Người hướng dẫn khoa học:

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ

LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN

1 Trần Thanh Thủy, Trần Thục, Huỳnh Thị Lan Hương (2020), Đánh

giá tính dễ bị tổn thương đối với đa thiên tai ở ven biển Trung Trung

Bộ Tạp chí Khí tượng Thủy văn, 718, 72–84;

doi:10.36335/VNJHM.2020(718).72–84

2 Trần Thanh Thủy, Trần Thục, Huỳnh Thị Lan Hương, Nguyễn Xuân Hiển, Lê Văn Tuấn, Nguyễn Thành Công, (2020), Ứng dụng Copula trong xác định phân bố đồng thời đa thiên tai do bão kèm mưa lớn

và mưa sau bão Tạp chí khoa học Biến đổi khí hậu, số 14,

tr.92-102

3 Trần Thục, Huỳnh Thị Lan Hương, Trần Thanh Thủy, (2019), Phương pháp luận đánh giá đa thiên tai ven biển xảy ra đồng thời hoặc nối tiếp Tạp chí khoa học Biến đổi khí hậu, số 11, tr.25-35

4 Trần Thục, Huỳnh Thị Lan Hương, Trần Thanh Thủy, Chu Thị Thanh Hương, Nguyễn Xuân Hiển (2017), Thích ứng với biến đổi khí hậu trong mối liên hệ với giảm nhẹ rủi ro thiên tai Tạp chí khoa học Biến đổi khí hậu, số 1, tr.16-21

MỞ ĐẦU

1 Đặt vấn đề

Trung Trung Bộ là một khu vực thường xuyên chịu tác động bất lợi của thiên tai, điển hình như bão, lũ, ngập lụt, mưa lớn Lịch sử đã ghi nhận được một số cơn bão kèm mưa lớn, kết hợp mưa sau bão gây thiệt hại nặng

nề cho khu vực Cơn bão Molave đổ bộ vào Quảng Ngãi trưa ngày 28/10/2020 với sức gió cấp 11-12, thời gian lưu bão kéo dài (6 tiếng), kèm theo mưa lớn tại các tỉnh ở Trung Trung Bộ, gây ngập lụt trên diện rộng, thiệt hại hơn 10 nghìn tỷ đồng (chưa kể nhiều cơ sở hạ tầng và hàng trăm km đê điều, kênh mương, bờ sông, bờ biển bị hư hỏng, sạt lở) [5]

Đánh giá rủi ro thiên tai (RRTT) là một trong những hợp phần quan trọng của việc quản lý RRTT, nhằm giảm nhẹ và phòng chống thiên tai đang gia tăng do tác động của BĐKH Hiện nay, việc đánh giá RRTT tại Việt Nam chủ yếu tập trung đánh giá từng đơn thiên tai lẻ Tuy nhiên, thiên tai thường

có mối liên hệ mật thiết với nhau, ví dụ các hiện tượng thiên tai liên tiếp như bão nối tiếp bão, lũ chồng lũ, bão kèm mưa lớn, mưa nối tiếp sau bão Do

đó, để quản lý RRTT một cách hiệu quả trong điều kiện BĐKH, cần tiếp cận quản lý rủi ro đa thiên tai (RRĐTT) khi các thiên tai xảy ra đồng thời hoặc nối tiếp Đây là một khái niệm mới trong quản lý RRTT trên thế giới

2 Mục tiêu nghiên cứu

- Xây dựng được phương pháp đánh giá rủi ro đa thiên tai xảy ra đồng thời hoặc nối tiếp đối với bão, mưa lớn ở vùng ven biển Việt Nam

- Đánh giá được rủi ro đa thiên tai do bão, mưa lớn trong bão và mưa lớn sau bão khi chúng xảy ra đồng thời hoặc nối tiếp ở khu vực ven biển Trung Trung Bộ và tác động của BĐKH đến sự gia tăng rủi ro đa thiên tai do mưa lớn trong bão kết hợp mưa lớn sau bão

3 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu: Thiên tai và rủi ro đa thiên tai gió mạnh trong bão, mưa lớn trong bão mưa lớn sau bão khi chúng xảy ra đồng thời hoặc nối

tiếp ở vùng ven biển

- Phạm vi nghiên cứu:

+ Phạm vi không gian: Khu vực đất liền của các tỉnh ven biển Trung Trung Bộ, bao gồm 6 tỉnh Quảng Bình, Quảng Trị, Đà Nẵng, Thừa Thiên - Huế, Quảng Nam và Quảng Ngãi

Phạm vi thời gian: Theo số liệu số lượng bão/ATNĐ ảnh hưởng khu vực Trung Trung Bộ từ 1961-2020, số liệu quan trắc tốc độ gió trong bão, lượng mưa trong bão và lượng mưa sau bão của giai đoạn 1961-2018, số liệu kịch bản BĐKHvà số liệu thống kê kinh tế - xã hội năm 2018

4 Câu hỏi nghiên cứu và luận điểm bảo vệ của luận án

4.1 Câu hỏi nghiên cứu

- Phương pháp nào có thể áp dụng hiệu quả để đánh giá rủi ro đa thiên tai xảy ra đồng thời hoặc nối tiếp ở khu vực ven biển?

- Mức độ rủi ro ở khu vực ven biển Trung Trung Bộ sẽ gia tăng như thế nào trong điều kiện các thiên tai xảy ra đồng thời hoặc nối tiếp?

- Biến đổi khí hậu có tác động thế nào đến việc gia tăng rủi ro đa thiên tai?

4.2 Luận điểm bảo vệ của luận án

RRĐTT có thể được đánh giá qua việc xem xét tổ hợp khả năng xảy

ra của đơn hiểm họa chủ đạo và khả năng xảy ra đồng thời hoặc nối tiếp của các hiểm họa khác (đa hiểm họa) và tổ hợp của tính dễ bị tổn thương đối với từng đơn hiểm họa và sự gia tăng (đa tổn thương) khi chịu tác động của các hiểm họa xảy ra đồng thời hoặc nối tiếp

Các loại hình thiên tai xảy ra đồng thời hoặc nối tiếp sẽ làm gia tăng tác động đến các tỉnh ven biển Trung Trung Bộ

BĐKH làm gia tăng mưa cực đoan, RRTT và RRĐTT

5 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp thu thập, phân tích tổng hợp, điều tra thực tế và phương pháp chuyên gia được sử dụng để xây dựng phương pháp và chuẩn bị số liệu

- Phương pháp toán thống kê được sử dụng để xác định xác suất vượt ngưỡng của thiên tai đơn và đa thiên tai

- Phương pháp đánh giá rủi ro thiên tai của UNISDR và IPCC được áp dụng để đánh giá rủi ro

6 Đóng góp mới của Luận án

- Luận án đã hoàn thiện được phương pháp đánh giá rủi ro đa thiên tai trong trường hợp các hiểm họa xảy ra đồng thời hoặc nối tiếp, áp dụng cho khu vực ven biển Trung Trung Bộ

- Luận án vận dụng được phương pháp đã xây dựng vào việc đánh giá RRĐTT do các hiểm họa gió mạnh trong bão, mưa lớn xảy ra đồng thời với gió mạnh trong bão và mưa lớn xảy ra nối tiếp theo bão Luận án cũng đánh giá tác động của BĐKH đến sự gia tăng mưa lớn cực đoan, RRTT và RRĐTT

ở khu vực ven biển Trung Trung Bộ Từ đó đưa ra kiến nghị nhằm nâng cao hiệu quả phòng tránh và GNRRTT cho khu vực ven biển Trung Trung Bộ

7 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

b) Ý nghĩa thực tiễn

Kết quả nghiên cứu đã cung cấp cho các nhà quản lý thiên tai ở Trung ương và địa phương công cụ và kết quả đánh giá mức độ rủi ro khi bão và mưa lớn xảy ra đồng thời hoặc nối tiếp nhau, tác động của BĐKH đến mưa cực đoan, RRTT và RRĐTT ở các tỉnh ven biển Trung Trung Bộ, phục vụ trực tiếp cho công tác quy hoạch, chỉ đạo, lãnh đạo, quản lý và GNRRTT, phát triển kinh tế - xã hội ở các tỉnh ven biển Trung Trung Bộ trong điều kiện biến đổi khí hậu

8 Bố cục của Luận án

Ngoài phần mở đầu, kết luận và kiến nghị, nội dung của Luận án gồm bốn chương sau:

Chương 1 Tổng quan các nghiên cứu về rủi ro đa thiên tai

Chương 2 Hiện trạng và xu thế biến đổi của một số thiên tai ở vùng ven

biển Trung Trung Bộ

Chương 3 Phương pháp đánh giá rủi ro đa thiên tai và số liệu sử dụng trong

luận án

Chương 4 Đánh giá rủi ro đa thiên tai đối với khu vực Trung Trung Bộ CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU VỀ RỦI RO ĐA

THIÊN TAI 1.1 Một số khái niệm về rủi ro đa thiên tai

Đa hiểm họa bao gồm các hiểm họa xảy ra trong một khu vực và quan

hệ giữa chúng bao gồm cả việc xảy ra đồng thời hoặc nối tiếp [76] Xác định

đa hiểm họa là việc xác định cường độ, XSXH hiểm họa đơn và mức độ gia tăng hiểm họa khi có các hiểm họa khác xảy ra đồng thời hoặc nối tiếp Mức

độ phơi bày là các yếu tố trong khu vực nghiên cứu có thể chịu ảnh hưởng khi tiếp xúc với đa hiểm họa Đánh giá đa tổn thương là xem xét xu hướng hoặc khuynh hướng của một cộng đồng, hệ thống, hoặc tài sản bị ảnh hưởng bất lợi bởi các thiên tai nhất định và sự gia tăng TDBTT khi chịu tác động của các thiên tai xảy ra đồng thời hoặc nối tiếp [66], [42] theo thời gian

1.2 Các nghiên cứu trên thế giới về rủi ro đa thiên tai

Tùy thuộc vào quy mô đánh giá khác nhau, các công cụ được xây dựng theo các cách tiếp cận khác nhau Ở quy mô rộng lớn, phương pháp đánh giá RRĐTT chủ yếu dựa vào các chỉ số đơn giản [54], ở quy mô nhỏ hơn có thể đánh giá chi tiết các thiên tai, mức độ phơi bày, TDBTT hoặc thiệt hại [14], [19], [45], [60]

1.3 Các nghiên cứu ở Việt Nam về rủi ro đa thiên tai

Các nghiên cứu về đánh giá rủi ro thiên tai ở Việt Nam hiện nay chủ yếu đánh giá rủi ro của từng thiên tai đơn, dựa vào việc ứng dụng các phương pháp luận, công cụ đã được xây dựng trên thế giới

CHƯƠNG 2 HIỆN TRẠNG VÀ XU THẾ BIẾN ĐỔI CỦA MỘT SỐ THIÊN TAI Ở VÙNG VEN BIỂN TRUNG TRUNG BỘ

2.1 Tổng quan về khu vực ven biển Trung Trung Bộ

Khu vực Trung Trung Bộ trải dài từ 14o32’ đến 18o05’ vĩ độ Bắc và nằm trong khoảng từ 105o37’ đến 109o04’ kinh độ Đông, bao gồm 5 tỉnh và

1 thành phố Thu nhập bình quân của người dân ở vùng ven biển Trung Trung

Bộ dao động từ 1,6 triệu VNĐ/người/tháng đến 4,6 triệu VNĐ/người/tháng,

số cơ sở y tế/xã của các huyện dao động từ 2 đến 168 cở sở, tỷ lệ người dân tham gia bảo hiểm y tế trên 81% Về giao thông, tổng chiều dài đường bộ là 11.551 km, mật độ đường bộ dao động từ 0,02 km/km2 đến 2,2 km/km2 Số lượng các điểm sơ tán tại các quận/huyện ở Trung Trung Bộ dao động từ 20 điểm đến 145 điểm

2.2 Biến đổi khí hậu ở vùng ven biển Trung Trung Bộ

Theo kịch bản RCP4.5, lượng mưa trung bình năm có xu thế tăng, mức tăng có thể lên tới 70% Theo kịch bản RCP8.5, vào cuối thế kỷ, bão và áp thấp nhiệt đới hoạt động và ảnh hưởng đến Việt Nam có khả năng giảm về tần suất, số lượng bão yếu và trung bình có xu thế giảm trong khi số lượng bão mạnh đến rất mạnh có xu thế tăng [4]

Xu thế mưa một ngày lớn nhất và tần số bão được đánh giá bằng phương trình hồi quy tuyến tính với mức ý nghĩa 5% Kết quả cho thấy, trong giai đoạn 1961-2018, mưa trong bão có xu thế tăng tại 06 trong tổng số 80 điểm/trạm, trong đó, trạm thủy văn Mai Hóa (Quảng Bình) có xu thế tăng cao nhất (Hình 2.9) Đối với mưa sau bão, 100% các điểm/trạm đo mưa không có xu thế rõ ràng Số lượng bão ảnh hưởng đến các tỉnh ở Trung Trung

Bộ có xu thế giảm (Hình 2.17), gió mạnh trong bão cũng có xu thế giảm từ

0,14 đến 0,27 m/s/năm ở các trạm Đồng Hới, Ba Đồn, Khe Sanh, Đông Hà

và Huế

Hình 2.9 Mức độ thay đổi mưa lớn trong bão giai đoạn 1961-2017

Hình 2.17 Xu thế tần số bão ảnh hưởng các tỉnh Trung Trung Bộ

CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ RỦI RO ĐA THIÊN TAI

VÀ SỐ LIỆU SỬ DỤNG TRONG LUẬN ÁN

3.1 Rủi ro thiên tai và quy trình đánh giá rủi ro đa thiên tai

Hình 3.1 Quy trình đánh giá rủi ro đa thiên tai

3.2 Số liệu sử dụng trong Luận án và phương pháp xử lý số liệu

Bảng 3.1 Nguồn số liệu bão, mưa

1 Đường đi của bão,

thời gian đổ bộ của

bão, thời gian bão

bày

B8: Đánh giá RRĐTT

B7: Đánh giá đa tổn thương

B2: Xác định các thiên tai nghiên B1: Xác định mục đích, phạm

-Xác định bộ chỉ số đánh giá mức độ

phơi bày -Chuẩn hóa số liệu -Xác định trọng số

-Đánh giá mức độ

phơi bày

-Đánh giá quan hệ giữa TDBTT gây bởi

các đơn thiên tai

-Xác định trọng số về mức độ gia tăng

xảy ra hiểm họa

STT Số liệu Nguồn số liệu

0,250x0,250) và giai đoạn 1981-2017 (độ phân giải 0,10x0,10) [54], [55]

3 Mưa ngày lớn nhất

trong và sau bão

- Số liệu quan trắc của 15 trạm khí tượng thuộc Trung Trung Bộ và 7 trạm thuộc các khu vực lân cận

- Số liệu quan trắc của 22 trạm thủy văn thuộc Trung Trung Bộ và 08 trạm thuộc khu vực lân cận

- Số liệu quan trắc của 20 điểm đo mưa thuộc Trung Trung Bộ và 08 điểm thuộc khu vực lân cận

Số liệu nội, ngoại suy về từng huyện

Ghi chú:Mưa trong bão được xác định là lượng mưa ghi nhận được tại trạm khi nằm trong bán kính 500 km kể từ tâm bão; mưa sau bão là lượng mưa trong vòng 7 ngày kể từ khi bão tan

Số liệu về mức độ phơi bày và tính dễ bị tổn thương được thu thập từ kết quả điều tra, khảo sát thực địa, dữ liệu bản đồ và từ các niên giám thống

kê cấp huyện, các báo cáo về thiên tai khu vực nghiên cứu Ngoài ra, để đánh giá tình hình KTXH của khu vực nghiên cứu, các báo cáo tình hình phát triển KTXH năm 2019 được thu thập, phân tích

3.3 Phương pháp luận đánh giá rủi ro đa thiên tai

3.3.1 Xác định mục đích và phạm vi nghiên cứu

Để phục vụ cho công tác phòng chống và giảm nhẹ thiên tai trong dài hạn, phạm vi nghiên cứu đánh giá RRĐTT được áp dụng cho các tỉnh ven biển Trung Trung Bộ (bao gồm 06 tỉnh từ Quảng Bình đến Quảng Ngãi) 3.3.2 Xác định các thiên tai để nghiên cứu

Các thiên tai được lựa chọn để đánh giá RRĐTT phải là những thiên tai đại diện cho khu vực nghiên cứu

3.3.3 Xác định mức độ hiểm họa

1) Xác định chỉ số đánh giá hiểm họa

Mỗi hiểm họa có một hoặc một số các yếu tố đặc trưng phản ảnh mức

độ nguy hiểm hay nguy cơ ảnh hưởng của chúng đến khu vực nghiên cứu Dựa trên các nghiên cứu sẵn có, xác định chỉ số đánh giá hiểm họa Luận án lựa chọn tốc độ gió lớn nhất trong bão trên đất liền làm chỉ số đại diện cho bão (GM), lượng mưa một ngày lớn nhất được lựa chọn làm chỉ số đại diện cho thiên tai mưa lớn

2) Xác định xác suất xuất hiện vượt ngưỡng của hiểm họa

Trong nghiên cứu này, hàm phân bố xác suất được sử dụng để xác định XSXHVN của thiên tai đơn gồm bão, mưa lớn trong bão và mưa lớn sau bão 3.3.4 Xác định mức độ đa hiểm họa

1) Xác định khả năng xảy ra đa hiểm họa

Coi Hg là tập hợp các hiểm họa đơn xem xét, αg là ngưỡng độ lớn của hiểm họa đơn thứ g, khi đó XSXH đồng thời các hiểm họa được xác định theo công thức (3.9) [82]:

𝑀𝑃 = 𝑃 ∩ (𝐻𝑔 > 𝛼𝑔) = 1 − 𝐹 ∪ (𝐻𝑔≤ 𝛼𝑔) (3.9) Trong đó: MP: Xác suất xuất hiện đồng thời đa hiểm họa có độ lớn vượt ngưỡng αg, có giá trị từ 0-1; Hg: Tập hợp các hiểm họa tác động đến đơn vị nghiên cứu; αg: Ngưỡng độ lớn của đơn hiểm họa thứ g; n: Số thiên tai được xem xét; F: xác suất xuất hiện của các đơn hiểm họa có độ lớn đến ngưỡng αg Trong trường hợp có 2 thiên tai, triển khai công thức (3.9) ta có

MP = 1- F(H1)-F(H2)+F(H1∩H2); trường hợp có 3 thiên tai, triển khai công thức 2.12 ta có MP = 1-F(H1)-F(H2) - F(H3)+F(H1∩ H2)+F(H2∩ H3) + F(H1∩H3) + F(H1∩H2∩H3)…

Phân phối đồng thời của các đơn hiểm họa F(H1∩H2); F(H2∩H3); F(H1∩H2∩H3)…được xác định theo hàm Copula

2) Xác định mức độ hiểm họa gia tăng

HIểm họa gia tăng được xác định bằng xác suất xuất hiện đồng thời của từng cặp hiểm họa (Δhgk) Tổng các Δhgk (∆H) thể hiện mức độ hiểm họa gia tăng tổng cộng trong hệ thống

3) Xác định đa hiểm họa

Đa hiểm họa bao gồm đơn hiểm họa và hiểm họa tăng thêm khi có sự xuất hiện đồng thời hoặc nối tiếp của các hiểm họa khác, được xác định bằng công thức:

Trong đó, MH: Chỉ số đa hiểm họa; H: Chỉ số đơn hiểm họa; ∆H: Mức độ gia tăng đa hiểm họa trong hệ thống

3.3.5 Đánh giá mức độ phơi bày trước thiên tai

Luận án đã đề xuất bộ chỉ số đánh giá mức độ phơi bày gồm 04 bộ chỉ

số về con người, cơ sở hạ tầng, nông nghiệp và thương mại-dịch vụ Các chỉ

số được chuẩn hóa để đưa về cùng thứ nguyên và cùng độ lớn theo chuẩn hóa Min-Max sau đó được xác định trọng số theo phương pháp không cân bằng do Iyengar và Sudarshan đề xuất năm 1982 Chỉ số mức độ phơi bày được xác định bằng trung bình cộng có trọng số của các chỉ số cấp 1 Mỗi chị thị cấp một được xác định bằng trung bình cộng có trọng số của các chỉ

số cấp 2

3.3.6 Đánh giá tính dễ bị tổn thương đối với thiên tai đơn

Luận án đã đề xuất bộ chỉ số đánh giá mức độ TDBTT gồm 03 bộ chỉ

số đánh giá mức độ nhạy cảm và 04 bộ chỉ số đánh giá nguồn lực Các chỉ

số được lựa chọn bao trùm các khía cạnh về kinh tế, xã hội, vật lý và môi trường

3.3.7 Đánh giá đa tổn thương

Phương pháp ma trận được kế thừa và phát triển từ [47] và [68] được

sử dụng để đánh giá tương tác của TDBTT gây bởi các thiên tai đơn khi chúng xảy ra đồng thời hoặc nối tiếp tại từng huyện