ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ___________________________
Nguyễn Thanh Hoa
ĐẶC ĐIỂM CỦA MỘT SỐ NHÂN TỐ QUY MÔ LỚN
TRONG ĐIỀU KIỆN HẠN HÁN Ở VIỆT NAM
LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC
Hà Nội – 2016
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN __________________________
Nguyễn Thanh Hoa
ĐẶC ĐIỂM CỦA MỘT SỐ NHÂN TỐ QUY MÔ LỚN
TRONG ĐIỀU KIỆN HẠN HÁN Ở VIỆT NAM
Chuyên ngành
: Khí tượng và Khí hậu học
Mã số
: 60440222
LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS. TS: VŨ THANH HẰNG TS. NGUYỄN ĐĂNG QUANG
Hà Nội - 2016
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan luận văn “Ảnh hƣởng của một số đặc trƣng quy mô lớn đến hạn hán ở Việt Nam” là công trình nghiên cứu do cá nhân tôi thực hiện dƣới sự
hƣớng dẫn khoa hoạc của PGS. TS. Vũ Thanh Hằng và đồng hƣớng dẫn - Tiến sĩ
Nguyễn Đăng Quang, không sao chép từ các công trình nghiên cứu của ngƣời khác.
Số liệu và kết quả của luận văn chƣa từng đƣợc công bố ở bất kỳ một công trình khoa học nào khác.
Các thông tin thứ cấp đƣợc sử dụng trong luận văn là có nguồn gốc rõ ràng,
đƣợc trích dẫn đầy đủ, trung thực và đúng quy cách.
Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về tính xác thực và nguyên bản của luận văn./.
Hà Nội, tháng năm 2016
Tác giả luận văn
Nguyễn Thanh Hoa
LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, tôi xin trân trọng cảm ơn PGS. TS. Vũ Thanh Hằng và đồng hƣớng dẫn – Tiến sĩ Nguyễn Đăng Quang đã định hƣớng nghiên cứu và các phƣơng
pháp luận cho tôi trong suốt quá trình thực hiện nghiên cứu Luận văn thạc sỹ.
Trong quá trình đƣợc nghiên cứu, học tập tại trƣờng Đại học Khoa học Tự
nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội, tôi đã có cơ hội đƣợc tiếp thu những kiến thức cơ bản và chuyên sâu về khí tƣợng khí hậu học, mà qua đó giúp tôi có đủ kiến thức
chuyên môn cũng nhƣ kinh nghiệm trong suốt quá trình học tập, tạo cho tôi niềm
say mê nghiên cứu khoa học, phục vụ hiệu quả cho quá trình nghiên cứu, thực hiện
và hoàn thành Luận văn thạc sỹ của bản thân.
Tôi xin trân trọng cảm ơn các thầy, cô giáo cùng với cán bộ Bộ môn Khí
tƣợng thủy văn hải dƣơng học, Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà
Nội đã tận tình hƣớng dẫn, giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện Luận văn.
Xin trân trọng cảm ơn các đồng chí Lãnh đạo và cán bộ của Trung tâm Dự
báo Khí tƣợng thủy văn Trung ƣơng đã tạo điều kiện và tận tình giúp đỡ tôi trong
quá trình thực hiện luận văn.
Trân trọng cảm ơn sự quan tâm giúp đỡ của bạn bè, đồng nghiệp và gia đình đã
luôn sát cánh, động viên, giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và hoàn thành luận văn.
Hà Nội, tháng năm 2016
Tác giả
Nguyễn Thanh Hoa
MỤC LỤC
Trang
MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... 1
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HẠN HÁN VÀ CÁC ĐẶC TRƢNG HOÀN LƢU QUY MÔ LỚN ẢNH HƢỞNG ĐẾN VIỆT NAM. ................................................... 2
1.1. Khái niệm hạn hán và phân loại hạn hán. ......................................................... 2
1.1.1. Khái niệm hạn hán ...................................................................................... 2
1.1.2. Phân loại hạn hán ....................................................................................... 3
1.2. Ảnh hƣởng của một số hoàn lƣu quy mô lớn đến hạn hán ở Việt Nam ........... 6
1.3. Tổng quan các công trình nghiên cứu về hạn hán .......................................... 10
1.3.1. Một số nghiên cứu trong nƣớc ................................................................. 10
1.3.2. Một số nghiên cứu trên thế giới ............................................................... 15
CHƢƠNG 2: SỐ LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .... Error! Bookmark not defined.
2.1. Phƣơng pháp nghiên cứu ................................ Error! Bookmark not defined.
2.1.1. Chỉ số chuẩn hóa lƣợng mƣa (Standardized Precipitation Index - SPI) ............................................................................ Error! Bookmark not defined.
2.1.2. Chỉ số khô (Aridity Index - AI) ................ Error! Bookmark not defined.
2.1.3. Chỉ số Ped ................................................. Error! Bookmark not defined.
2.2. Nguồn số liệu .................................................. Error! Bookmark not defined.
2.3. Phƣơng pháp và số liệu dự tính khí hậu ......... Error! Bookmark not defined.
CHƢƠNG 3: MỘT SỐ KẾT QUẢ VÀ NHẬN XÉT ............. Error! Bookmark not defined.
3.1. Tần suất hạn của các vùng khí hậu theo các chỉ sốError! Bookmark not defined.
3.1.1. Tần suất hạn cho giai đoạn 1981 – 2014 .. Error! Bookmark not defined.
3.1.2. Tần suất hạn theo tháng ............................ Error! Bookmark not defined.
3.1.3. Tần suất hạn và xu thế hạn theo tháng của các trạm đảo ................. Error! Bookmark not defined.
3.2. Đặc điểm trƣờng SST giai đoạn 1981-2010 trên khu vực Biển Đông ... Error! Bookmark not defined.
3.3. Tình hình hạn hán trong năm El Nino và LaNina điển hìnhError! Bookmark not defined.
3.3.1. ENSO và chỉ số ENSO ............................. Error! Bookmark not defined.
Bookmark not
3.3.2. Hạn hán trong kỳ El Nino 5/1997 - 5/1998Error! defined.
Bookmark not
3.3.3. Hạn hán trong kỳ La Nina 5/1988 - 5/1989Error! defined.
3.3.4. Xu thế hoạt động của áp cao cận nhiệt đới Tây Thái Bình Dƣơng trên mực 850mb ......................................................... Error! Bookmark not defined.
3.4. Dự tính về hạn hán ở các vùng khí hậu trên cả nƣớcError! Bookmark not defined.
KẾT LUẬN ............................................................... Error! Bookmark not defined.
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................ 18
Danh mục bảng
Trang
Bảng 2.1: Phân cấp hạn khí tƣợng theo chỉ số SPI ... Error! Bookmark not defined.
Bảng 2.2: Phân cấp hạn theo chỉ số AI ..................... Error! Bookmark not defined.
Bảng 2.3: Phân cấp hạn theo chỉ số J ........................ Error! Bookmark not defined.
Bảng 2.4: Phân cấp hạn theo chỉ số Ped ................... Error! Bookmark not defined.
Bảng 2.5: Cấp độ hạn theo chỉ số J, SPI và Ped ....... Error! Bookmark not defined.
Bảng 2.6: Danh sách trạm trong 7 vùng khí hậu ...... Error! Bookmark not defined.
Bảng 3.1: Tần suất (%) hạn các vùng phía bắc ......... Error! Bookmark not defined.
Bảng 3.3: Giá trị 3 chỉ số vùng B1 và B2 năm El Nino điển hình. Error! Bookmark
not defined.
Bảng 3.4: Giá trị 3 chỉ số vùng B3 và B4 năm El Nino điển hình. Error! Bookmark
not defined.
Bảng 3.5: Giá trị 3 chỉ số các vùng phía nam năm El Nino điển hình ............. Error!
Bookmark not defined.
Bảng 3.6: Giá trị 3 chỉ số vùng B1 và B2 năm La Nina điển hình Error! Bookmark
not defined.
Danh mục hình
Trang Hình 1.1: Trình tự xảy ra hạn hán và phân loại hạn hán ............................................. 5
Hình 2.1: Phân vùng khí hậu Việt Nam .................... Error! Bookmark not defined.
Hình 3.1: Tần suất hạn các vùng phía bắc ................ Error! Bookmark not defined.
Hình 3.2: Tần suất hạn các vùng phía nam ............... Error! Bookmark not defined.
Hình 3.3: Tần suất hạn theo tháng các vùng phía bắc ............. Error! Bookmark not defined.
Hình 3.4: Tần suất hạn theo tháng các vùng phía nam ............ Error! Bookmark not defined.
Hình 3.5: Tần suất hạn các tại các trạm đảo ............. Error! Bookmark not defined.
Hình 3.6: Tần suất hạn theo tháng tại các trạm đảo .. Error! Bookmark not defined.
Hình 3.7: Xu thế gia tăng nhiệt của SST giai đoạn 1901-2004 [25] ................ Error! Bookmark not defined.
Hình 3.8: Chuẩn sai nhiệt độ bề mặt nƣớc biển giai đoạn 1981-1990, 1991-2000, 2001-2010.................................................................. Error! Bookmark not defined.
Hình 3.9: Chỉ số ONI giai đoạn 1950 - 2014. ........... Error! Bookmark not defined.
Hình 3.10: Hoạt động của áp cao cận nhiệt đới trong năm El Nino so với TBNN 1982-2010.................................................................. Error! Bookmark not defined.
Hình 3.11: Hoạt động của áp cao cận nhiệt đới trong năm La Nina so với TBNN 1982-2010.................................................................. Error! Bookmark not defined.
Hình 3.12 : Hoạt động ACCN Tây TBD trong giai đoạn 1981-1990, 1991-2000, 2001-2010.................................................................. Error! Bookmark not defined.
Hình 3.13: Chuẩn sai hoạt động áp cao cận nhiệt giai đoạn 1981-1990, 1991-2000, 2001-2014. ................................................................ Error! Bookmark not defined.
Hình 3.14: Tần suất hạn các vùng khí hậu theo kịch bản 2.6 .. Error! Bookmark not defined.
Hình 3.15: Xu thế hạn theo tháng kịch bản 2.6 ........ Error! Bookmark not defined.
Hình 3.16: Tần suất hạn các vùng khí hậu theo kịch bản 3.16 Error! Bookmark not defined.
Hình 3.17: Xu thế hạn theo tháng kịch bản 4.5 ........ Error! Bookmark not defined.
Hình 3.18: Tần suất hạn các vùng khí hậu theo kịch bản phát thải 8.5 ............ Error! Bookmark not defined.
Hình 3.19: Xu thế hạn theo tháng kịch bản RCP 8.5 Error! Bookmark not defined.
MỞ ĐẦU
Việt Nam có vị trí địa lý khá đặc biệt, có đƣờng bờ biển kéo dài từ Bắc vào
Nam, có vai trò quan trọng không chỉ đối với khu vực mà còn trên thế giới nói
chung. Ngoài những nguồn tài nguyên phong phú trên đất liền hay những đặc thù
kinh tế, lợi ích hàng hải từ vùng biển rộng lớn đem lại thì hàng năm chúng ta luôn
phải đối mặt và gánh chịu nhiều hiện tƣợng thiên tai bất thƣờng nhƣ bão, áp thấp
nhiệt đới, lũ lụt, hạn hán…Một trong số đó, hạn hán đƣợc coi là thiên tai lớn thứ ba
sau lũ lụt và bão. Hán hán gây ra những thiệt hại to lớn về kinh tế, đời sống và môi
trƣờng không chỉ tại Việt Nam mà còn trên toàn thế giới. Thiên tai này thƣờng rất
khó để dự báo, không có cách phòng chống nhƣ thiên tai khác mà chỉ có thể tránh
và giảm thiểu thiệt hại do hạn hán gây ra. Theo thời gian, hạn hán có mức độ càng
ngày càng nghiêm trọng với những đợt hạn kéo dài về thời gian và phạm vi ảnh
hƣởng rộng lớn. Do vậy, việc xác định nguyên nhân gây ra hạn hán, các dấu hiệu
nhận biết, cảnh báo sớm hạn hán đƣợc coi là vấn đề nghiên cứu quan trọng và có
tính cấp thiết đối với mỗi quốc gia trên thế giới.
Chính vì thế, với đề tài “Đặc điểm của một số nhân tố quy mô lớn trong điều
kiện hạn hán ở Việt Nam” tập trung nghiên cứu về một số đặc trƣng liên quan đến
hạn hán nhƣ là lƣợng mƣa, nhiệt độ bề mặt, phƣơng thức tính toán các chỉ số hạn
hán thông qua bộ số liệu quan trắc thực tế và dự tính biến đổi xu thế hạn hán trong
tƣơng lai tại Việt Nam. Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo, luận văn
đƣợc bố cục trong 3 chƣơng.
Chƣơng 1: Tổng quan về hạn hán và các đặc trƣng hoàn lƣu quy mô lớn ảnh
hƣởng đến Việt Nam. Chƣơng này giới thiệu tổng quát các định nghĩa về hạn hán,
nguyên nhân, các đặc trƣng và nghiên cứu của một số tác giả trên thế giới và Việt
Nam.
Chƣơng 2: Số liệu và phƣơng pháp nghiên cứu. Chƣơng này trình bày về các
chỉ số hạn hán sẽ đƣợc chọn để nghiên cứu về hạn hán trong luận văn và phƣơng
1
pháp tính, nguồn số liệu sử dụng.
Chƣơng 3. Một số kết quả và nhận xét. Chƣơng này đƣa ra các kết quả tính
toán chỉ số hạn hán tại các vùng khí hậu và trạm đảo Việt Nam giai đoạn 1981-2014
và ảnh hƣởng của một số hoàn lƣu quy mô lớn đến hạn hán, dự tính xu thế hạn hán
2
tƣơng lai qua các kịch bản phát thải RCP 2.6, RCP 4.5, RCP 8.5.
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HẠN HÁN VÀ CÁC ĐẶC TRƯNG HOÀN
LƯU QUY MÔ LỚN ẢNH HƯỞNG ĐẾN VIỆT NAM.
1.1. Khái niệm hạn hán và phân loại hạn hán.
1.1.1. Khái niệm hạn hán
Trên thế giới có rất nhiều khái niệm và định nghĩa về hạn hán, hạn hán có thể
hiểu chung là một hiện tƣợng khí hậu thƣờng xuyên xảy ra, là thảm họa lớn gây ảnh
hƣởng đến đời sống của nhân loại thông qua sự mất mùa, dẫn đến thiếu lƣơng thực
và kết quả là nạn đói đã diễn ra ở nhiều nơi, nhiều khu vực khác nhau. Bởi vậy, hạn
hán cũng là nguyên nhân gián tiếp dẫn đến các căn bệnh về suy dinh dƣỡng, các vấn
đề về sức khỏe… Hạn hán còn có thể hủy hoại môi trƣờng sống của các loại thực
vật, động vật, quần cƣ hoang dã, làm giảm chất lƣợng không khí… và các tác động
này có thể kéo dài, không khôi phục đƣợc. Theo các phân tích trong giai đoạn 1900-
2013, trên thế giới có tổng cộng 642 đợt hạn hán, và ngày một tăng cƣờng về tần
suất cũng nhƣ là mức độ nghiêm trọng; điển hình là các đợt hạn hán trong các năm
1972-1973, 1983-1984, 1991-1992 là những đợt nghiêm trọng và gây ảnh hƣởng
rộng nhất; ƣớc tính con số ngƣời chết lên đến 12 triệu ngƣời, gây ảnh hƣởng đến 2
tỷ ngƣời, tổng thiệt hại kinh tế ƣớc tính lên đến 135 tỷ USD.
Hạn hán là một loại hình thiên tai có những đặc thù riêng và tác động của
hạn hán thƣờng xảy ra trên một phạm vi rộng lớn, thời điểm bắt đầu cũng nhƣ kết
thúc thƣờng rất khó nhận biết. Các tác động của hạn hán thƣờng đƣợc tích tụ dần
qua một khoảng thời gian tƣơng đối dài, dao động từ vài tháng cho đến vài năm. Do
vậy, vẫn chƣa có một khái niệm chính xác nào về hạn hán đƣợc đƣa ra và chính
thức đƣợc thừa nhận. Năm 1985, Wilhite và Glant [26] đã tổng kết đƣợc hơn 150
định nghĩa đƣợc công bố về hạn hán và một trong số những định nhĩa hạn hán phổ
biến nhất đƣợc tóm tắt trong cuốn “Tate & Gustard ” (2000) cho rằng lƣợng mƣa là
nhân tố ảnh hƣởng chính gây ra hạn hán và hạn hán là kết quả của sự thiếu hụt
lƣợng mƣa tự nhiên trong một thời kỳ dài, thƣờng là mùa hoặc lâu hơn.
Theo Beran & Rodier (1985) cho rằng các đặc điểm chính của một đợt hạn
hán là giảm lƣợng nƣớc có sẵn trong một giai đoạn trên một khu vực cụ thể.
Yevjevich (1967) thì cho rằng: sự thiếu thống nhất về một định nghĩa chính xác về
2
hạn hán là một trong những trở ngại trong việc xác định hạn hán. Do đó, tác giả
H.Hisdal và L.M. Tallaksen đã đƣa ra nhận xét: Hạn hán là sự thâm hụt lƣợng mƣa
trong một thời kỳ xác định và sự thiếu hụt dòng chảy trong cả một thời kỳ sẽ gây
ảnh hƣởng nghiêm trọng đến vấn đề quản lý tài nguyên nƣớc. Điều này cũng bao
gồm cả sự ô nhiễm sông ngòi, hồ chứa hay các nguồn nƣớc sinh thái khác [19].
Theo tác giả Nguyễn Đức Ngữ và Nguyễn Trọng Hiệu (2004) hạn hán là
hiện tƣợng lƣợng mƣa thiếu hụt nghiêm trọng, kéo dài, làm giảm hàm lƣợng ẩm
trong không khí và hàm lƣợng nƣớc trong đất, làm suy kiệt dòng chảy sông suối, hạ
thấp mực nƣớc ao hồ, mực nƣớc trong các tầng chứa nƣớc dƣới đất,…. [8]
Có thể thấy là hầu hết tất cả các vùng khí hậu đều có thể gặp hạn hán kể cả
vùng mƣa nhiều, mặc dù đặc điểm giữa các vùng là khác nhau. Nguyên nhân là do
khí hậu thời tiết bất thƣờng gây nên lƣợng mƣa thƣờng xuyên ít hơn trong một thời
gian dài hoặc nhất thời thiếu hụt. Hoặc lƣợng mƣa tuy không ít lắm nhƣng chỉ đủ
đáp ứng nhu cầu tối thiểu của sản xuất và môi trƣờng xung quanh cũng gây ra hạn
hán, đây là tình trạng phổ biến trên các vùng khí hậu gió mùa, nơi có sự khác biệt
giữa mùa mƣa và mùa khô. Do lƣợng mƣa vẫn là nhân tố chính gây ra hạn hán nên
trong khuôn khổ luận văn này, tác giả sử dụng định nghĩa chung về hạn hán: “hạn
hán là kết quả của sự thiếu hụt lƣợng mƣa tự nhiên trong một thời gian dài, thƣờng
là mùa hoặc lâu hơn”. Nhƣ vậy, hạn hán là một hiện tƣợng khí hậu cực đoan đƣợc
đặc trƣng bởi lƣợng mƣa dƣới chuẩn trong một thời gian dài, xảy ra ở hầu hết mọi
nơi trên thế giới và ảnh hƣởng đến nhiều lĩnh vực kinh tế, xã hội, đặc biệt là nguồn
nƣớc và sản xuất nông nghiệp.
1.1.2. Phân loại hạn hán
Tƣơng tự các định nghĩa về hạn hán, hiện nay, cũng có nhiều cách phân loại
hạn hán. Wilhite và Glant (1985) phân hạn hán thành 4 loại dựa vào cách tiếp cận
về định nghĩa hạn hán: hạn khí tƣợng, hạn nông nghiệp, hạn thủy văn và hạn hán
kinh tế xã hội. Ba cách phân loại đầu tiên, hạn hán đƣợc coi nhƣ một hiện tƣợng vật
lý, còn riêng loại hạn hán cuối dựa vào tác động của sự thiếu hụt nƣớc đến đời sống
kinh tế xã hội.
Hạn khí tƣợng: định nghĩa khí tƣợng về hạn hán đƣợc coi là phổ biến nhất,
dựa trên mức độ khô và thời gian của thời kỳ khô hạn trên một khu vực cụ thể từ
những điều kiện khí quyển dẫn đến sự thiếu hụt lƣợng mƣa và thay đổi từ vùng này
3
đến vùng khác. Hạn khí tƣợng có thể xác định qua ngƣỡng mƣa, dựa trên số ngày
có lƣợng mƣa ít hơn một ngƣỡng xác định,ví dụ nhỏ hơn 0.1mm trong 48 giờ; hoặc
thời kỳ có nhiệt độ cao, lƣợng giáng thủy thấp, gió mạnh, độ ẩm tƣơng đối thấp
(hay còn gọi là hạn hán khí quyển); hoặc là thời kỳ có lƣợng mƣa thấp hơn so với
trung bình nhiều năm, dẫn đến sự thiếu hụt lƣợng mƣa.
Hạn nông nghiệp: là phần có ý nghĩa thiết thực và quan trọng nhất của hạn
hán. Nghiên cứu hạn nông nghiệp sẽ dẫn đến lĩnh vực vật lý đất, sinh vật, kinh tế
nông nghiệp. Nó phụ thuộc vào đặc điểm đất, địa hình và tập quán canh tác. Hạn
nông nghiệp đƣợc xác định thông qua nhiều đặc trƣng của khí tƣợng (và thủy văn)
nhƣ sự thiếu hụt giáng thủy, sự mất cân bằng của bốc thoát hơi, sự thiếu hụt nƣớc
trong đất, nƣớc bề mặt, nƣớc ngầm. Nhu cầu nƣớc của thực vật phụ thuộc vào điều
kiện khí tƣợng, đặc tính sinh vật, giai đoạn tăng trƣởng và tính chất vật lý, sinh lý
của đất. Hạn nông nghiệp là sự thiếu hụt nƣớc, không đáp ứng đƣợc nhu cầu nƣớc
của thực vật để phát triển, tăng trƣởng.
Hạn thủy văn: là sự thiếu hụt của thủy văn bề mặt và thủy văn dƣới bề mặt
(dòng chảy bề mặt, hồ chứa, nƣớc ngầm). Mặc dù, hạn hán đều bắt nguồn từ sự
thiếu hụt lƣợng mƣa, tuy nhiên hạn thủy văn xảy ra ở các hệ thống thủy văn khác
nhau. Tần suất và mức độ nghiêm trọng của hạn thủy văn thƣờng đƣợc xác định
trên một lƣu vực sông cụ thể. Nó thƣờng lệch pha so với hạn khí tƣợng và hạn nông
nghiệp, bởi vì hạn thủy văn có độ trễ do cần thời gian để sự thiếu hụt lƣợng mƣa tác
động đến những đặc tính thủy văn nhƣ độ ẩm đất, dòng chảy, mực nƣớc ngầm và hồ
chứa. Do hệ thống thủy văn (sông ngòi, hồ chứa) thƣờng đƣợc sử dụng cho nhiều
mục đích (kiểm soát lũ, tƣới tiêu, thủy điện, đƣờng thủy, môi trƣờng sống…) đã làm
phức tạp tác động của hạn thủy văn.
Hạn kinh tế xã hội: là sự liên kết khả năng cung cấp nƣớc cho hoạt động kinh
tế xã hội với hạn khí tƣợng, hạn nông nghiệp và hạn thủy văn. Nó khác với ba loại
hạn hán kể trên do nó phụ thuộc vào thời gian và không gian của cung cầu để xác
định phân loại hạn hán. Hạn kinh tế xã hội tăng mạnh khi nhu cầu về nƣớc cho các
hoạt động kinh tế vƣợt xa cung. Bộ dữ liệu cần thiết để đánh giá hạn kinh tế xã hội
gồm bốn loại: tổng số lƣợng và tốc độ tăng trƣởng của con ngƣời, động vật; nhu cầu
về nƣớc và thức ăn; mức độ nghiêm trọng của mất mùa; nhu cầu về nƣớc cho ngành
4
công nghiệp.
Hình 1.1 là sơ đồ biểu diễn sự biến đổi của khí hậu mà cụ thể là sự thiếu hụt
nƣớc hay những biến đổi về khí tƣợng dẫn đến các loại hạn hán.
Sự biến đổi khí hậu tự nhiên
Sự thiếu hụt giáng thủy (lƣợng, cƣờng độ, thời gian) Nhiệt độ cao, gió mạnh, độ ẩm thấp, bức xạ lớn, độ phủ mây thấp
g n ợ ƣ t í h k
Tăng cƣờng bốc thoát hơi
n ạ H
n a i g
Thiếu hụt nƣớc bề mặt, dòng chảy, thâm nhập nƣớc
i ờ h t
p ệ i h g n
g n ả o h K
g n ô n
n ạ H
Sự thiếu hụt nƣớc của đất
n ă v
y ủ h T
Thiếu nƣớc cho cây trồng, giảm sản lƣợng nông nghiệp
n ạ H
Thiếu hụt nƣớc bề mặt và dƣới bề mặt (dòng chảy, sông ngòi, hồ chứa, nƣớc ngầm), đất khô
H X T K n ạ H
Tác động kinh tế Tác động xã hội Tác động môi trƣờng
Hình 1.1: Trình tự xảy ra hạn hán và phân loại hạn hán. Tất cả các loại hạn hán
đều bắt nguồn từ sự thiếu hụt nước hay hạn khí tượng. (Nguồn: Trung tâm phòng
5
tránh và giảm nhẹ hạn hán quốc gia, Đại học Nebraska-Lincoln, Mỹ).
Nguyên nhân chính xảy ra hạn hán phần lớn đều bắt nguồn từ sự thiếu hụt
nghiêm trọng lƣợng giáng thủy trong một thời gian đủ dài hoặc những thay đổi về
nhiệt độ, độ ẩm, bức xạ, gió….khiến cho sự bốc thoát hơi nƣớc diễn ra mạnh mẽ và
dẫn đến sự thiếu hụt nƣớc của bề mặt, dòng chảy, hồ chứa (hạn thủy văn)… Và
lƣợng nƣớc trong đất sẽ không đủ để cung cấp cho các hoạt động sinh trƣởng, phát
triển của thực vật (hạn nông nghiệp). Tất cả những yếu tố trên gây nên những tác
động và ảnh hƣởng đến nhiều mặt của xã hội cả về kinh tế lẫn môi trƣờng.
1.2. Ảnh hưởng của một số hoàn lưu quy mô lớn đến hạn hán ở Việt Nam
Nhƣ đã trình bày ở trên, hạn hán xảy ra do thiếu hụt lƣợng mƣa trên một khu
vực cụ thể chịu ảnh hƣởng bởi hoàn lƣu quy mô lớn. Đối với vùng vĩ độ nhiệt đới,
hoàn lƣu Walker (hoàn lƣu vĩ hƣớng miền xích đạo) đóng vai trò chủ đạo, tác động
lên khí hậu và ảnh hƣởng trực tiếp đến lƣợng mƣa – là yếu tố chính quyết định đến
hạn hán. Đặc trƣng của hoàn lƣu Walker đƣợc thể hiện rõ trong chu trình ENSO.
ENSO là chữ viết tắt của các từ ghép El Nino Southern Oscillation (El Nino -
Dao động Nam) để nói về 2 hiện tƣợng El Nino và La Nina và có liên quan đến dao
động của khí áp giữa 2 bờ đông và tây Thái Bình Dƣơng (đƣợc gọi là Dao động
Nam) để phân biệt với dao động khí áp ở Bắc Đại Tây Dƣơng.
El Nino hiện tƣợng nóng lên dị thƣờng của nhiệt độ bề mặt nƣớc biển vùng
trung và đông Thái Bình Dƣơng. Nó tác động mạnh nhất đến khí hậu toàn cầu trong
mùa đông và đầu mùa xuân Bắc bán cầu. Giai đoạn này khu vực xích đạo tây Thái
Bình Dƣơng và khu vực phía bắc của Nam Mỹ khô hạn, khu vực chịu ảnh hƣởng
của gió mùa Ấn Độ (trong đó có Việt Nam – với tên gọi là gió mùa Tây Nam)
lƣợng mƣa thấp hơn trung bình nhiều năm, đây là một trong những nguyên nhân
chính gây ra hạn hán. Trong khi đó khu vực đông nam Nam Mỹ, Đông Phi và phía
nam nƣớc Mỹ lƣợng mƣa cao hơn trung bình. Hoạt động của bão phát triển mạnh ở
vùng đông bắc Thái Bình Dƣơng và có xu hƣớng giảm đi ở Đại Tây Dƣơng.
Ở nƣớc ta, hiệu ứng El Nino có xu hƣớng tăng cƣờng khả năng hạn trên một
6
số khu vực. Trong những năm El Nino, hoàn lƣu Walker hoạt động yếu hơn bình
thƣờng, áp lực gió đông lên bề mặt biển cũng yếu hơn khiến cho trung tâm đối lƣu
sâu dịch chuyển xa về khu vực trung tâm Thái Bình Dƣơng (vùng mƣa dịch chuyển
về phía trung tâm Thái Bình Dƣơng). Điều này khiến cho số lƣợng cơn bão trên
Biển Đông ảnh hƣởng đến nƣớc ta ít hơn trung bình nhiều năm, mùa bão kết thúc
sớm hơn, do vậy lƣợng mƣa cũng có xu hƣớng giảm, và thông thƣờng nhiệt độ
trung bình trong các tháng đều cao hơn bình thƣờng, và điều này cũng là một phần
nguyên nhân dẫn đến hạn hán ở Việt Nam.
La Nina là hiện tƣợng lạnh đi dị thƣờng của nhiệt độ bề mặt nƣớc biển ở khu
vực nói trên và có hệ quả ngƣợc lại với hiện tƣợng El Nino.
Đối với khí hậu Việt Nam, hiện tƣợng hạn hán ngoài việc bị chi phối trực
tiếp của hoàn lƣu Walker (chu trình ENSO), còn chịu ảnh hƣởng của nhiều trung
tâm tác động khác nhƣ áp cao cận nhiệt Tây Thái Bình Dƣơng, Áp thấp Ấn Miến,
Áp cao Siberi,…
Trƣớc hết, áp cao cận nhiệt đới Tây Thái Bình Dương là nhân tố hoàn lƣu
quan trọng đối với sự hình thành và biến đổi thời tiết ở Đông Nam Á, nhất là khu
vực Việt Nam. Đây là Áp cao nóng vĩnh cửu, phát triển từ mặt đất lên đến các mực
trên cao, có tâm thƣờng là đƣờng đẳng áp 1010mb xuất hiện trên biển, càng lên cao
trung tâp áp cao càng lệch về phía đất liền. Do đó dòng gió đông trên cao nằm dịch
sâu về phía lục địa so với dòng gió đông ở mặt đất. Áp cao tây Thái Bình Dƣơng
không nằm ở vị trí ổn định mà biến động theo mùa, tùy theo vị trí mà chi phối thời
tiết khu vực Đông Nam Á cũng nhƣ nƣớc ta. Trong giai đoạn mới di chuyển về phía
đất liền, áp cao có thể mang theo gió tín phong nhiều hơi ẩm, kết hợp với địa hình
hoặc hội tụ với gió mùa Tây Nam gây mƣa lớn. Nhƣng khi nằm sâu trong lục địa,
dòng giáng trong áp cao cản trở sự hình thành mây dẫn đến không có mƣa. Nếu tình
trạng này kéo dài cũng có khả năng gây hạn hán cho nƣớc ta.
Trong các tháng từ tháng 1 đến tháng 4, vị trí trục của cao áp tây Thái Bình
Dƣơng ở tƣơng đối thấp (dƣới vĩ độ 14N) và lấn sâu về phía tây (đến khoảng kinh
độ 100E) - biểu hiện bằng giá trị gió vĩ hƣớng âm và gió kinh hƣớng dƣơng. Đây là
7
thời kỳ nắng nóng và khô hạn nhất đối với khu vực Tây Nguyên và Nam Bộ. Sang
tháng 5, áp cao cận nhiệt bắt đầu nâng trục lên phía bắc và rút dần ra biển, tạo điều
kiện phát triển gió mùa tây nam. Tháng 7 và tháng 8 áp cao cận nhiệt có cƣờng độ
mạnh nhất, vị trí trục cao nhất (trên 30N) và có thể dịch chuyển xa về phía đông.
Tháng 9, tháng 10 áp cao cận nhiệt bắt đầu quá trình rút về phía nam, nhƣờng ƣu
thế cho hoàn lƣu phía bắc. Trong quá trình di chuyển, tín phong ở rìa áp cao cận
nhiệt kết hợp với gió mùa tây nam tạo thành dải hội tụ nhiệt đới gây mƣa cho các
tỉnh thành phía bắc và trung bộ nƣớc ta. Những vùng nhiễu động trong đới gió đông
từ rìa của áp cao cận nhiệt, hay những ảnh hƣởng từ hoàn lƣu xa của những vùng
xoáy thấp hình thành và tách ra từ dải hội tụ nhiệt đới, kết hợp với đới gió tây nam
hoạt động mạnh mẽ là tác nhân mang đến những trận mƣa lớn cho các tỉnh thành
phía nam. Ngoài ra, rìa phía tây nam của cao áp là dòng dẫn đƣờng cho các cơn bão
di chuyển theo. Bởi vậy trong thời kỳ này, hầu hết hạn hán đều giảm ở mọi vùng
trên cả nƣớc. Sang tháng 11, tháng 12, áp cao cận nhiệt ở vị trí thấp nhất và dịch
chuyển sâu nhất về phía tây. Khu vực Tây Nguyên, Nam Bộ bắt đầu vào mùa khô,
trong khi đó các khu vực phía Bắc chịu sự chi phối của hoàn lƣu ôn đới và cực đới.
Về mùa hè, cùng với sự tác động của áp cao cận nhiệt tây Thái Bình Dƣơng,
nƣớc ta còn chịu tác động của áp thấp nóng phía tây (hay còn gọi là áp thấp Nam
Á, áp thấp Ấn Miến). Sự hình thành áp thấp này do quá trình chuyển động biểu kiến
của mặt trời về phía bắc vào khoảng tháng 3, tháng 4 đốt nóng bề mặt khu vực phía
bắc Ấn Độ và Myanmar. Đây là áp thấp bán vĩnh cửu, hoạt động mạnh mẽ vào mùa
hè. Thời kỳ đầu tháng 4, áp thấp phía tây có thể phát triển lan sang khu vực phía bắc
Việt Nam tƣơng tác với hoàn lƣu còn sót lại của cao lạnh lục địa mùa đông, gây ra
mƣa dông cho khu vực Tây Bắc. Trong khi đó, áp thấp phía tây chƣa phát triển đủ
mạnh để đƣa dòng khí ẩm từ Ấn Độ Dƣơng tác động đến khu vực Tây Nguyên,
Nam Bộ (lúc này đang chịu khống chế của áp cao cận nhiệt tây Thái Bình Dƣơng)
nên vẫn trong mùa khô, khả năng hạn hán có thể xảy ra. Trong những điều kiện
thuận lợi, sự phát triển của áp thấp phía tây có thể dẫn tới sự hình thành áp thấp
nóng phụ xuất hiện trên khu vực bắc bộ nƣớc ta, gây ra tình trạng nắng nóng diện
rộng ở Bắc Bộ và Bắc Trung Bộ. Nếu kéo dài có thể gây thiếu hụt lƣợng mƣa dẫn
8
đến hạn hán sớm ở Bắc Trung Bộ. Từ tháng 5, áp thấp phía tây phát triển mạnh về
phía đông, hình thành một vùng áp thấp phụ phát triển trên khu vực Hoa Nam hoặc
trên khu vực Bắc Bộ Việt Nam gây kiểu thời tiết nắng nóng gay gắt trên khu vực
này. Vào những năm El Nino, áp thấp phía tây phát triển dị thƣờng, hoàn lƣu của áp
thấp chiếm trọn khu vực Đông Dƣơng, tình trạng ít mƣa kéo dài gây hạn hán diện
rộng trên lãnh thổ Việt Nam. Một hình thế gây nắng nóng điển hình cho khu vực
Trung bộ xảy ra khi hoàn lƣu áp thấp phía tây phát triển mãnh mẽ, bao trùm bán đảo
Đông Dƣơng, trong khi đó ở phía Bắc xuất hiện một front lạnh trên khu vực Hoa
Nam do sự xuất hiện của cao lạnh lục địa ngăn cản sự phát triển lên phía bắc của áp
thấp phía tây. Ngoài ra sự khống chế của cao áp cận nhiệt ở các lớp khí quyển tầng
cao 3000-5000m tạo dòng giáng làm gia tăng nhiệt độ trên khu vực Trung Bộ. Nhƣ
vậy tình trạng nắng nóng kéo dài sẽ xảy ra và nguy cơ hạn hán sẽ xuất hiện đến khi
một trong các trung tâm tác động bị phá vỡ. Thời kỳ này, khu vực Tây Nguyên và
Nam Bộ bắt đầu vào mùa mƣa do khối khí nóng ẩm vẫn còn giữ nguyên bản chất
khi thổi từ Ấn Độ Dƣơng sang, gây mƣa rào cho khu vực này. Sang tháng 8 là thời
kỳ ổn định của gió mùa mùa hạ, áp thấp phía tây không còn phát triển cực thịnh nhƣ
trƣớc nữa nên cƣờng độ nắng nóng cũng đã giảm bớt. Thêm vào đó, dải hội tụ nhiệt
đới thể hiện vai trò gây mƣa mạnh mẽ trên khu vực Bắc Bộ kết hợp với hoàn lƣu
gây mƣa do bão và áp thấp nhiệt đới. Bởi vậy, tần suất hạn hán trên khu vực Bắc Bộ
rất thấp.
Hoàn lưu cao áp lục địa Siberi ảnh hƣởng tới nƣớc ta thịnh hành trong các
tháng mùa đông cũng có thể gây ra hạn hán. Thời kỳ tháng 9-10, miền bắc nƣớc ta
xuất hiện những đợt xâm nhập lạnh có kèm theo front lạnh gây mƣa cho khu vực
này. Bản chất của đợt xâm nhập lạnh này do không khí lạnh từ áp cao lạnh tồn tại
trên cao nguyên Tây Tạng mở rộng về phía đông nam. Sự hoạt động của áp cao này
thƣờng kết hợp với áp cao Siberi vào các tháng chính đông. Vào các tháng chính
đông (tháng 11 đến tháng 1 năm sau) áp cao Siberi phát triển cực thịnh bao trùm cả
áp cao lạnh Tây Tạng và áp cao lạnh Hoa Đông tạo thành một áp cao lạnh lục địa
duy nhất của Châu Á. Khi đó không khí lạnh và khô di chuyển và ảnh hƣởng xuống
phía nam, tuy có biến tính hơn so với bản chất ban đầu nhƣng vẫn giữ đƣợc những
9
đặc trƣng cơ bản của khối khí lạnh lục địa. Khi tràn tới miền bắc Việt Nam thƣờng
kèm theo front lạnh gây mƣa. Sau khi front lạnh di chuyển xuống Bắc Trung Bộ,
miền Bắc chìm sâu trong khối khí lạnh, trời hanh khô, hầu nhƣ ít mƣa. Thời kỳ này
trùng với thời kỳ hạn hán tại Bắc Bộ. Vào những năm La Nina, áp cao Siberi phát
triển dị thƣờng, thống trị và chi phối thời tiết miền Bắc và Bắc Trung Bộ Việt Nam
có thể gây ra tình trạng hanh khô kéo dài, thiếu hụt lƣợng mƣa đến tận những tháng
cuối đông dẫn đến hạn hán nặng cho khu vực này. Bởi vậy sự phát triển hay sự yếu
đi dị thƣờng của cao áp Siberi cũng là một trong những tác nhân gây ra hạn hán cho
Bắc Bộ và Bắc Trung Bộ trong những tháng mùa đông. Những tháng cuối mùa
đông, áp cao Siberi không còn mạnh mẽ, các đợt không khí lạnh ảnh hƣởng đến
nƣớc ta ít dần, thay vào đó là sự ảnh hƣởng của khối khí ẩm đã biến tính do di
chuyển trên biển Hoa Đông gây kiểu thời tiết nồm, mƣa phùn cho Bắc Bộ.
Nhƣ vậy trên khu vực Việt Nam, cùng lúc có sự giao tranh của nhiều trung
tâm tác động theo mùa, tùy thuộc vào sự mạnh lên hay yếu đi của mỗi trung tâm tác
động mà có thể gây ra hạn hán cho các vùng nhất định. Trong chƣơng 3 luận văn sẽ
trình bày cụ thể sự ảnh hƣởng của các hệ thống này chi phối kết quả hạn hán cho
từng phân vùng khí hậu.
1.3. Tổng quan các công trình nghiên cứu về hạn hán
1.3.1. Một số nghiên cứu trong nước
Việt Nam là một trong những nƣớc chịu tác động nặng nề của biến đổi khí
hậu, làm gia tăng mức độ nghiêm trọng của hạn hán trên khắp cả nƣớc, gây nên
những tác động to lớn đến môi trƣờng, kinh tế, chính trị xã hội và sức khỏe của con
ngƣời; là nguyên nhân dẫn đến đói nghèo, bệnh tật…. Ở Việt Nam trong vòng 40
năm qua, có không ít những đợt hạn nặng và nghiêm trọng xảy ra cả ở Bắc Bộ,
Trung Bộ và Nam Bộ.
Điển hình là thiên tai hạn hán thiếu nƣớc năm 1992-1993, năm 1997-1998..
ảnh hƣởng nghiêm trọng đến sản xuất nông nghiệp. Riêng đợt hạn năm 1997-1998,
10
mùa mƣa kết thúc sớm 1 tháng và tổng lƣợng mƣa chỉ đạt 30-70% so với trung bình nhiều năm, nhiệt độ trung bình các tháng cao hơn trung bình nhiều năm từ 1-3oC.
Các đợt nắng nóng gay gắt liên tục xảy ra và kéo dài khiến cho mực nƣớc trên các
sông thấp hơn trung bình nhiều năm từ 0,5-1,5m. Dòng chảy ở các sông suối rất nhỏ
hoặc khô hạn, mực nƣớc các hồ chứa lớn và một số hồ chứa vừa xấp xỉ mực nƣớc
chết. Mặn xâm nhập sâu 15-20km vào nội đồng ở Miền Trung và Nam Bộ, nhiều
nguồn nƣớc ngọt bị nhiễm mặn, gây ảnh hƣởng nghiêm trọng đến cung cấp nƣớc
tƣới và sinh hoạt.
Trƣớc tình trạng đó, nhiều nhà khoa học đã tiến hành nghiên cứu tình hình
hạn hán trên các phân vùng khí hậu dƣới sự biến đổi của hoàn lƣu qui mô lớn, giúp
các nhà hoạch định chính sách đƣa ra giải pháp ứng phó. Trƣớc hết có thể kể đến
nghiên cứu của Vũ Thanh Hằng và cộng sự (2010, 2011) về phân tích các điều kiện
hạn hán và dự tính sự biến đổi hạn hán trong tƣơng lai cho khu vực miền Trung
[6][2]. Ngô Thị Thanh Hƣơng (2011) sử dụng kết quả mô phỏng từ mô hình khu
vực và dùng chỉ số J là chỉ số khô hạn đƣợc đƣa ra bởi De Martone (1926). Kết quả
cho thấy, theo chỉ số J thời gian hạn mô phỏng thƣờng nhẹ hơn và ngắn hơn so với
thực tế. Kết quả tính toán chỉ số Ped (chỉ số khô cằn) cũng cho thấy sự phù hợp giữa
kết quả mô phỏng hạn với thực tế ở Tây Nguyên và Nam Bộ với tỷ lệ lên đến 60-
70%, đặc biệt những năm xảy ra hiện tƣợng El Nino và năm ẩm ƣớt nhất trùng với
những năm xảy ra hiện tƣợng La Nina. Ngoài ra, tác giả cũng sử dụng các kịch bản
biến đổi khí hậu cho thấy sự phù hợp của sự biến đổi của lƣợng mƣa theo thời gian
ở các vùng khí hậu, và hạn nặng thƣờng xảy ra khi có sự giảm sút lƣợng mƣa đáng
kể và hạn nhẹ hơn khi lƣợng mƣa tăng lên so với thời kỳ chuẩn [6].
Theo Vũ Thị Hƣơng và các cộng sự [7] việc phân tích đặc trƣng theo thời
gian của hạn khí tƣợng cũng nhƣ phân tích các nhân tố gây ra hạn hán có một ý
nghĩa hết sức quan trọng trong sản xuất nông nghiệp và quản lý tài nguyên nƣớc
cũng nhƣ trong dự báo hạn hán, giảm nhẹ thiệt hại do hạn hán gây ra. Tác giả đã
dựa vào bộ số liệu đƣợc cung cấp bởi NCEP để xác định thời kỳ ENSO (El Nino và
La Nina), tính toán chỉ số SPI cho các trạm khu vực Đồng Tháp Mƣời và phân tích
11
mối tƣơng quan của ENSO với chỉ số SPI. Kết quả cho thấy hiện tƣợng ENSO có
ảnh hƣởng lớn đến giá trị của các chỉ số hạn, mặc dù vào các thời gian khác nhau thì
mức độ khác nhau. Khi xảy ra hiện tƣợng El Nino thì khả năng xảy ra hạn hán cao.
Nguyễn Đức Hậu và Phạm Đức Thi (2002) sử dụng chỉ số Sa.I (chỉ tiêu
Sazonov về dự báo hạn dài của tình trạng hạn hán trong một thời gian nào đó) làm
đối tƣợng cần đƣợc xác định để dự báo hạn; chuẩn sai nhiệt độ mặt nƣớc biển (SST)
làm nhân tố dự báo cho giá trị Sa.I. Bộ số liệu tổng lƣợng mƣa tháng và nhiệt độ
trung bình tháng đƣợc lấy từ 25 trạm đặc trƣng cho 7 vùng khí hậu Việt Nam từ
năm 1960 đến năm 2000, bộ số liệu đầy đủ và đã đƣợc chỉnh lý. Bộ số liệu SST
cũng đƣợc lấy cùng với chuỗi thời gian trên có độ tin cậy cao nhờ sự hỗ trợ của vệ
tinh nhân tạo, tại 4 khu vực đặc trƣng cho hoạt động của ENSO. Từ mối quan hệ
tƣơng quan giữa hai trị số Sa.I với SST thông qua ngƣỡng thời gian 1, 2 và 3 tháng;
cho thấy, hệ số tƣơng quan các khu vực có trị số tƣơng đối cao. Hệ số tƣơng quan
giữa SST các khu vực với trị số Sa.I có xu hƣớng cao dần từ bắc xuống nam, điều
đó chứng tỏ quá trình tƣơng tác biển – khí quyển ảnh hƣởng tới trị số Sa.I ở các
vùng phía nam rõ rệt hơn các vùng phía bắc [3].
Nguyễn Trọng Hiệu và cộng sự [5] dựa trên số liệu mƣa của 70 trạm khí
tƣợng thời kỳ 1960-2009 và số liệu ENSO, phân tích hiệu ứng ENSO với hạn hán
cho thấy tiềm năng hạn hán tính bằng tần suất vào khoảng 20-60%. Nói chung trên
lãnh thổ Việt Nam, tồn tại hiệu ứng dƣơng về hạn của hiện tƣợng El Nino và hiệu
ứng âm đối với La Nina. Tuy nhiên hiệu ứng này thể hiện rất khác nhau ở các vùng
khí hậu có mùa mƣa khác nhau, cụ thể là cả hiệu ứng dƣơng về hạn trong các đợt El
Nino và hiệu ứng âm về hạn trong các đợt La Nina thể hiện rõ rệt trên 3 vùng khí
hậu phía Nam: Nam Trung Bộ, Tây Nguyên và Nam Bộ; trong khi ở 3 vùng khí hậu
phía Bắc: Tây Bắc, Đông Bắc và Đồng bằng Bắc Bộ chỉ xuất hiện hiệu ứng dƣơng
về hạn của El Nino và trên vùng khí hậu Bắc Trung Bộ chỉ xuất hiện hiệu ứng âm
về hạn của La Nina.
Theo Trần Thục và cộng sự (2008) trong 20 năm (1983-2005) ở nƣớc ta có 7
năm hạn nặng rất đƣợc chú ý, đó là 1983, 1988, 1993, 1998, 2003-2005, những năm
12
đó đều có liên quan đến hoạt động El Nino. Đối với hạn thủy văn, kết quả cũng cho
tƣơng đồng với hạn khí tƣợng, do ảnh hƣởng của El Nino, năm 1998 và 2005 là
năm xảy ra hạn trên diện rộng, đặc biệt năm 2005 là năm có tỷ số thiếu hụt lớn nhất
trong kỳ quan trắc tại các trạm thủy văn. Thời gian thiếu hụt dòng chảy lớn nhất có
thể đạt tới 100-125 ngày, liên tiếp xảy ra trong vài tháng từ cuối mùa cạn năm
trƣớc đến hết mùa cạn năm sau trong những năm có El Nino mạnh. Thời đoạn thiếu
hụt dòng chảy lớn nhất trên các sông thƣờng xảy ra vào năm El Nino mạnh [11] .
Để đánh giá ảnh hƣởng của ENSO đến sự thâm hụt lƣợng mƣa ở các tỉnh ven
biển miền Trung và Tây Nguyên, GS. Nguyễn Đức Ngữ (2005) đã lựa chọn 7 địa
điểm tiêu biểu trong vùng để phân tích. Kết quả cho thấy hầu hết các đợt El Nino
gây ra thâm hụt lƣợng mƣa toàn đợt trên khu vực với mức hụt trung bình 20-25%
lƣợng mƣa trung bình nhiều năm cùng thời kỳ, trong khi chỉ khoảng một nửa số đợt
La Nina gây ra thâm hụt lƣợng mƣa toàn đợt với độ hụt trung bình 18-20%. Hiện
tƣợng ENSO không những gây ra tình trạng thâm hụt lƣợng mƣa toàn đợt, nhất là
El Nino, dẫn đến hạn hán kéo dài mà phổ biến hơn tình trạng thâm hụt lƣợng mƣa
liên tục kéo dài một thời đoạn, trung bình khoảng 4-5 tháng, đôi khi 8-10 tháng,
thậm chí hơn nữa. Ảnh hƣởng của ENSO đến hạn hán ở khu vực Nam Trung Bộ lớn
hơn khu vực Bắc Trung Bộ, ở Bắc Tây Nguyên lớn hơn ở Nam Tây Nguyên [9].
Nhƣ đã biết, một loại hạn hán cũng đƣợc quan tâm là hạn hán thủy văn, đƣợc
đặc trƣng bởi chế độ dòng chảy, mực nƣớc. Theo Nguyễn Viết Thi (1998) ảnh
hƣởng của ENSO đến đỉnh lũ năm các sông chính trên hệ thống sông Hồng là rất
rõ ràng. Khả năng xuất hiện lũ lớn (trên trung bình nhiều năm) của những năm
có hiện tƣợng ENSO là rất đáng lƣu ý đối với công tác phòng trành lũ lụt, giảm
nhẹ thiên tai [10].
Theo Lê Văn Ánh (2000) ở Việt Nam, việc nghiên cứu và đánh giá hiện
tƣợng ENSO ảnh hƣởng đến chế độ dòng chảy sông ngòi nhƣ hạn hán, lũ lụt còn rất
ít và chƣa mang tính chất nghiên cứu hệ thống, kết quả còn nhiều hạn chế. Sự ảnh
hƣởng ENSO đến những đặc trƣng dòng chảy năm cực đoan trên các hệ thống sông
chính Việt Nam thì thấy rằng hiện tƣợng ENSO ảnh hƣởng khá rõ nét đến đỉnh lũ
13
lịch sử trên các sông Bắc Bộ, khu vực Tây Nguyên và Đông Nam Bộ. Ngƣợc lại,
đỉnh lũ lịch sử các sông khu vực Bắc Trung Bộ và đồng bằng Nam Bộ không chịu
ảnh hƣởng của hiện tƣợng ENSO. Đỉnh lũ lịch sử các sông thuộc các khu vực khác
không chịu ảnh hƣởng rõ nét của ENSO. Những năm La Nina có nhiều khả năng
xuất hiện năm nƣớc lớn và nƣớc lớn đặc biệt. Ngƣợc lại, những năm El Nino lại có
nhiều khả năng xuất hiện năm nƣớc bé (kiệt) [1].
Hiện tƣợng El Nino khống chế các hình thế thời tiết quy mô lớn (kể cả mƣa)
trên quy mô thời gian 2-5 năm. Do đó cần xem xét hiệu ứng của El Nino đối với
dòng chảy sông ngòi để nhận thức tốt hơn sự biến động của tài nguyên nƣớc. Sự
tƣơng quan giữa tổng lƣợng dòng chảy năm và chỉ số SOI trung bình năm đƣợc tính
toán cho các thời gian trễ khác nhau. Trong nghiên cứu: “Ảnh hƣởng của El Nino
đến tài nguyên nƣớc” của Đoàn Văn Tƣớc (1999) đã cho thấy sự tƣơng quan dƣơng
có nghĩa là dòng chảy sông thấp, có xu hƣớng khô hạn trong thời kỳ El Nino. Sự
tƣơng quan lớn nhất quan sát đƣợc chủ yếu ở Nam Mỹ, Australia và Nam Phi. Tây
Nam Mỹ có tƣơng quan âm, phần còn lại của Bắc Mỹ có tƣơng quan dƣơng. Ở châu
Á, tƣơng quan âm xảy ra ở phía tây, tiếp giáp với châu Âu, còn ở Ấn Độ và Trung
Quốc có tƣơng quan dƣơng [12].
Nghiên cứu của Vũ Thanh Hằng và các cộng sự (2013) về xu thế hạn của
các đặc trƣng khí tƣợng cho 7 vùng khí hậu ở Việt Nam trong giai đoạn 1961-2007
sử dụng 3 chỉ số J, SPI và Ped đã cho thấy xác suất hạn tập trung cao độ từ tháng 11
đến tháng 3. Điều này phù hợp với mùa khô ở hầu hết các khu vực và tần suất xảy
ra hạn cao nhất, lên đến 90% tập trung tại khu vực Tây Nguyên và Nam Bộ của Việt
nam. Và đối với khu vực Trung Bộ, các chỉ số cũng cho thấy những ngày nắng
nóng và hạn hán xảy ra thƣờng xuyên hơn trong giai đoạn từ tháng 5 đến tháng 9,
kinh nghiệm cũng cho thấy những tháng này khu vực chịu ảnh hƣởng bởi hiệu ứng
gió foehn. Trong nghiên cứu này, xác suất xảy ra hạn hán của chỉ số Ped là nhỏ hơn
so với hai chỉ số J và SPI. Đối với chỉ số J, ngoại trừ khu vực Trung Bộ, khả năng
xuất hiện hạn trong các tháng mùa mƣa là rất thấp, có những tháng thậm chí còn
không xảy ra hạn hán. Tuy nhiên, đối với chỉ số Ped và SPI, hạn hán vẫn có thể xuất
14
hiện ngay cả trong chính những tháng mùa mƣa [17].
Ngoài ra, nghiên cứu của Nguyễn Đăng Quang và các cộng sự (2013) về dao
động nhiệt độ toàn quốc thời kỳ 1971-2010 đã cho thấy trong thời đoạn 40 năm vừa
qua, nhiệt độ trung bình toàn quốc gia tăng mạnh trong những kỳ El Nino mạnh, cụ
thể là vào các năm 1987-1988, 1997-1998 và 2009-2010. Kết quả này phù hợp với
các nghiên cứu tƣơng tự và thực hiện cho các khu vực trên thế giới. Nghiên cứu
cũng chỉ ra rằng, hệ số tƣơng quan giữa chỉ số SST vùng Nino 3.4 và nhiệt độ bề
mặt từng khu vực khí hậu tại Việt Nam đạt cao nhất khi độ trễ về thời gian giữa hai
chuỗi số liệu đƣợc xác định là 4 tháng. Nói một cách khác, sau khi hiện tƣợng El
Nino bắt đầu xuất hiện và hoạt động ở trung tâm Thái Bình Dƣơng, khoảng 4 tháng
sau đó nhiệt độ tại Việt nam mới đạt giá trị tăng mạnh nhất. Các khu vực khí hậu
phía nam có tƣơng quan với Nino 3.4 cao hơn các khu vực phía bắc. Cũng trong
nghiên cứu nói trên, Nguyễn Đăng Quang và các cộng sự cũng đã tìm hiểu mối liên
hệ giữa sự mạnh lên của hoàn lƣu Hadley và gia tăng nhiệt độ mùa đông ở các vĩ độ
cận nhiệt đới. Thành phần kinh hƣớng của gió phân kỳ trong mùa đông tại mực
200hPa đã gia tăng một cách rõ ràng trong cả ba bộ số liệu kiểm nghiệm
(NCEP/NCAR, ECMWF và JCDAS). Nhƣ vậy, sự gia tăng dòng giáng của hoàn
lƣu Hadley trong mùa đông thời kỳ 30 năm gần đây có thể đƣợc xem là một lý giải
hợp lý đối với sự gia tăng nhiệt độ mùa đông ở các tỉnh miền bắc nói riêng và toàn
nƣớc ta nói chung trong những thập niên gần đây [15].
1.3.2. Một số nghiên cứu trên thế giới
Trên thế giới cũng có nhiều nghiên cứu mô tả mối quan hệ giữa hạn hán và
ENSO, Janicot (1996) đã phân tích mối tƣơng quan giữa hạn hán ở Sahel với ENSO
và chứng minh ENSO đã góp phần vào hạn hán ở đây. Biến thiên lƣợng mƣa ở
Sahel trong thế kỷ 20 không những có mối liên hệ với trƣờng SST vùng biển Đại
Tây Dƣơng mà còn có liên hệ với trƣờng SST toàn cầu. Sự liên hệ này đặc biệt
mạnh ở quy mô thời gian dài hơn 10 ngày: thời kỳ khô trong mùa mƣa ở Sahel
những năm 50 đƣợc liên hệ với thời kỳ ấm lên của SST vùng phía nam và xích đạo
Ấn Độ Dƣơng và thời kỳ lạnh của SST vùng phía bắc các đại dƣơng. Nhƣ vậy
15
ENSO tác động tới hạn hán ở Sahel trong mùa hè bắc bán cầu [20].
Còn theo Manish và các cộng sự (2014) [23] dự báo hạn hán dựa trên mô
hình toàn cầu cho kết quả hạn hán khác nhau và không chắc chắn cho toàn lục địa
châu Phi, tuy nhiên kết quả cho thấy hạn hán xảy ra cao ở vùng trung và nam châu
Phi. Mặc dù mô hình đã đƣợc cải thiện đáng kể, nhƣng do tính chất phức tạp và phụ
thuộc vào nhiều yếu tố vật lý của ENSO, SST, albedo của đất và khí quyển làm tăng
thêm khó khăn cho việc theo dõi và dự báo hạn hán.
E. Baltas (2007) [16] khảo sát các chỉ số đặc trƣng khí hậu, trong đó có chỉ
số khô cằn J xem xét tình hình hạn hán trên khu vực phía bắc Hy Lạp giai đoạn
1965-1995 từ số liệu quan trắc mƣa và nhiệt độ của 15 trạm khí tƣợng. Nghiên cứu
chỉ ra rằng các giá trị J tăng dần từ phía đông sang phía tây tƣơng ứng với hạn hán
giảm khi đi từ phía đông sang phía tây. Điều này phù hợp với khí hậu khi sƣờn tây
đón gió và có nhiều mƣa hơn so với sƣờn phía đông.
Hrnjak và nnk (2014) [18] khảo sát tình hình hạn hán tại Vojvodina (Serbia)
sử dụng chỉ số khô cằn De Martonne index (chỉ số J) trong thời đoạn 1949-2006 từ
số liệu quan trắc mƣa, nhiệt độ của 10 trạm khí tƣợng. Chỉ số J đƣợc xác định theo
các thời đoạn tháng, năm, và mùa tƣơng ứng xuất hiện hai, bốn và năm loại khí hậu
(trong tổng số bảy loại khí hậu theo định nghĩa của De Martonne). Trong thời đoạn
năm, các vùng khí hậu ẩm ƣớt và bán ẩm cũng xuất hiện trên vùng nghiên cứu. Đối
với thời đoạn mùa, mùa đông càng ngày càng ẩm trong khi mùa hè xu thế khô hơn
là chủ đạo.
Chỉ số hạn hán Ped đƣợc tác giả V. Potop và nnk (2008) [24] sử dụng khí
nghiên cứu tình hình khí hậu tại Moldova trên bộ số liệu gồm 18 trạm quan trắc giai
đoạn 1945-2006. Nghiên cứu nhằm 3 mục đích là khảo sát hạn hán theo mùa xuân,
mùa hạ và mùa thu; tần suất, khoảng thời gian xuất hiện và xu thế hạn hán và các
tác động của khô hạn. Kết quả chỉ ra sự gia tăng xu hƣớng, tần suất và cƣờng độ
hạn hán thể hiện rõ nhất sau năm 1980. Thời kỳ hạn xuất phát từ năm 1950-1960 và
đạt đỉnh điểm trong thập kỷ 1981-1990 và 1991-2000. Thập kỷ có hạn hán thấp là
năm những năm 70 của thế kỷ 20. Trong 20 năm cuối đã chỉ ra 11 trƣờng hợp hạn
16
hán trong đó có đến 9 trƣờng hợp có cƣờng độ cực trị.
J. Bartholy (2013) [21] đã dự tính hạn hán cho khu vực Hungary thời kỳ
2071-2100 có so sánh với thời kỳ 1961-1990 từ các kịch bản biến đổi khí hậu A2,
A1B và B2 từ mô hình Precis độ phân giải 25km. Các chỉ số hạn đƣợc tác giả sử
dụng bao gồm PI, SAI, LRI, MAI (De Martonne Index - Chỉ số J), TAI, PDI (Pedey
Index - Chỉ số Ped) và FAI. Các chỉ số đều chỉ ra rằng về mùa hè xu hƣớng ngày
càng khô hơn trong khi mùa đông lại ẩm hơn. Riêng chỉ số Ped thể hiện sự gia tăng
lớn đối với biến đổi hạn trong năm. Trái với thời kỳ chuẩn, hạn vừa đƣợc dự tính
xảy ra nhiều hơn trong thời đoạn 2071-2100 đối với mùa hè, mùa xuân và mùa thu.
Shien-Tsung Chen và các cộng sự (2013) [14] sử dụng chỉ số SPI và các chỉ
số ENSO cho 4 vùng Nino để dự báo hạn hán cho khu vực nam Đài Loan. Tác giả
đã sử dụng mô hình dự báo xác suất hạn hán bằng cách sử dụng chỉ số ENSO dựa
vào nhiệt độ bề mặt nƣớc biển (SST), hạn khí tƣợng dựa vào chỉ số SPI vì dễ áp
dụng và đƣợc sử dụng rộng rãi để theo dõi và dự báo hạn hán. Mô hình thiết lập ma
trận giữa SST và chỉ số SPI đƣợc xây dựng để dự báo hạn hán từ trƣớc đó một
tháng và bƣớc đầu cho những kết quả tƣơng đối tốt về xác suất hạn hán ở miền Nam
Đài Loan.
Xem xét ảnh hƣởng của dị thƣờng áp suất khí quyển đƣợc xem nhƣ là một
yếu tố dự báo đến hạn hán ở nam châu Phi, D. Manasta và các cộng sự (2008) [22]
cho thấy chế độ khí hậu chi phối lƣợng mƣa theo mùa trên toàn miền nam và trung
châu Phi có liên quan chặt chẽ đến hiện tƣợng El Nino. Do đó El Nino ở xích đạo
Thái Bình Dƣơng đƣợc sử dụng rộng rãi để dự báo hạn hán ở khu vực này. El Nino
ảnh hƣởng đến thâm hụt lƣợng mƣa ở phía đông nam châu Phi, mà tín hiệu sớm
nhất là dị thƣờng áp suất mực biển tại Darwin đƣợc chứng minh là có ảnh hƣởng tới
17
hạn hán ở vùng này.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt
1. Lê Văn Ánh (9/2000), “Khảo sát mối quan hệ giữa hiện tƣợng ENSO với
dòng chảy các sông chính của Việt Nam”, Tạp chí Khí tượng thủy văn, tr. 15-
20
2. Vũ Thanh Hằng và các cộng sự (2011), “Dự tính sự biến đổi của hạn hán ở
Miền Trung thời kỳ 2011-2050 sử dụng kết quả của mô hình khí hậu khu vực
RegCM3”, Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ
27, Số 3S (2011), tr. 21-31.
3. Nguyễn Đức Hậu, Phạm Đức Thi (2002), “Xây dựng mô hình dự báo hạn ở 7
vùng Việt Nam từ mối quan hệ giữa nhiệt độ mặt nƣớc biển với chỉ số Sa.I”,
Tạp chí Khí tượng thủy văn, tr. 19-36 số 9(501)
4. Nguyễn Trọng Hiệu, Nguyễn Văn Thắng, Phạm Thị Thanh Hƣơng
(10/2010), “Tác động của biến đổi khí hậu đến hạn hán trên các vùng khí hậu
ở Việt Nam”, Tạp chí Khí tượng thủy văn, tr. 21-25.
5. Nguyễn Trọng Hiệu, Vũ Văn Thăng, Phạm Thị Thanh Hƣơng, Nguyễn Thị
Lan (11/2014), “Thử nghiệm sơ bộ về hiệu ứng ENSO đối với tiềm năng hạn
hán ở Việt Nam”, Tạp chí Khí tượng thủy văn, tr. 1-4.
6. Ngô Thị Thanh Hƣơng (2011), “Dự tính sự biến đổi của hạn hán ở Việt Nam
từ sản phẩm của mô hình khí hậu khu vực”, Luận văn Thạc sỹ.
7. Vũ Thị Hƣơng, Nguyễn Thái Sơn, Vũ Hải Sơn (12/2014), “Ảnh hƣởng của
ENSO tới hạn khí tƣợng ở Đồng Tháp Mƣời”, Tạp chí Khí tượng thủy văn,
tr. 7-10.
8. Nguyễn Đức Ngữ, Nguyễn Trọng Hiệu (2004), Khí hậu và tài nguyên khí
hâu, NXB Nông nghiệp, Hà Nội.
9. Nguyễn Đức Ngữ (2005), “ENSO và hạn hán ở các tỉnh ven biển miền Trung
18
và Tây Nguyên”, Tạp chí Khí tượng thủy văn, tr. 1-15 số 530 tháng 2.
10. Nguyễn Viết Thi (1998), “Ảnh hưởng của ENSO và hoạt động của mặt trời
đến đỉnh lũ năm các sông chính trên hệ thống sông Hồng”, Tạp chí Khí
tƣợng thủy văn.7-11 số tháng 456-tháng 12.
11. Trần Thục (2008), Báo cáo tổng kết đề án: “Xây dựng bản đồ hạn hán và
mức độ thiếu nước sinh hoạt ở Nam Trung Bộ và Tây Nguyên”, Viện KTTV,
Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng.
12. Đoàn Văn Tƣớc (9/1999), “Ảnh hƣởng của El Nino đến tài nguyên nƣớc”,
Thông tin khoa học Khí tượng thủy văn, tr 15-17.
Tiếng Anh
13. Cancelliere A., G. Di Mauro, Bonaccorso B. and Rossi G. (2006), “Drought
forecasting using the standardized Precipitation Index”, DOI
10.1007/s11269-006-9062-y.
14. Chen Tsung Shien, Tao Chang Yang, Chen Min Kuo and Chih Hao (2013),
“Probabilistic Drought Forecasting in Southern Taiwan Using El Nino-
Southern Oscillation Index”, DOI: 10.3319/TAO.2013.06.04.01(Hy).
15. Dang-Quang Nguyen and nnk (2013), “Variations of surface temperature and
rainfall in Vietnam from 1971 to 2010”, DOI: 10.1002/joc.3684.
16. E. Baltas, 2007, “Spatial distribution of climatic indices in northern Greece”,
Meteorological application, Wiley InterScience , Vol. 14, pp.69-78.
17. Hang Vu-Thanh, Thanh Ngo-Duc, Tan Phan-Van (2013), “Evolution of
meteorological drought characteristics in Vietnam during 1961-2007 period”,
Theor Appl Climatol, DOI: 10.1007/s00704-013-1073-z.
18. Hrnjak, Ivana, 2014, “Aridity in Vojvodina, Serbia”,
http://adsabs.harvard.edu/abs/2014ThApC.115..323H..
19. Hisdal H. and Tallaksen L.M. (12/2000), Drought Event Definition,
19
Department of Geophysics University of Oslo, Oslo, Norway.
20. Janicot Serge, Moron Vincent and Fontaine Bernard (1996), “Sahel Droughts
and ENSO dynamic”, pp. 515-518, Geophysical Reserch Letters.
21. J. Bathorly, R. Pongracz, and B. Holl osi, 2013, “Analysis ò projected
drought hazards for Hungary”, Adv. Geosci., 35, 61-66, 2013.
22. Manasta Desmond & Chingomobe Wisemen (2008), “The Superior
Influence of the Darwin sea level pressure anomalies over ENSO as a simple
drought predictor for southern Affrica”, Theoretical and applied climatology,
DOI:10.1007/s00704-007-0315-3.
23. Manish I., Maskey S., Mussa F.E.F and Trambaure P. (2014), “A review of
droughts on the African continent a geospatial and long-term perspective”,
pp. 3635-3649, DOI: 10.5194/hess-18-3635-2014.
24. Potop V., Soukup. J (2008), “Spatiotemporal characteristics of dryness and drought in the Republic of Moldova”, Theor Appl Climatol, DOI 10.1007/s00704-008-0041-5, Springer-Verlag.
25. Schubert, S., D. Gutzler, H. L. Wang, A. G. Dai, T. Delworth, C. Deser, K.
Findell, R. Fu, W. Higgins, and M. Hoerling (2009), “A US CLIVAR project
to assess and compare the responses of global climate models to drought-
related SST forcing patterns: Overview and results”, J. Clim., 22(19), 5251-
5272, DOI: 10.1175/2009JCLI306.1.
26. Wilhite D.A. & Glant H.M. (1985), “Understanding the Drought
20
Phenomenon the Role of Definitions”, pp. 111-120.
