Luận văn Đánh giá tác động của biến đổi khí hậu đến sự biến đổi hạn hán tỉnh Ninh Bình

Nội dung tài liệu: Luận văn Đánh giá tác động của biến đổi khí hậu đến sự biến đổi hạn hán tỉnh Ninh Bình

1. ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI KHOA SAU ĐẠI HỌC PHAN TRƢỜNG 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
2. ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI KHOA SAU ĐẠI HỌC PHAN TRƢỜNG 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: chƣơng trình đào tạo thí điểm Người hướng dẫn khoa học: TS. Ngô Đức Thành Hà Nội – 2014
3. LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn, đề tài: “Đánh giá tác động của biến đổi khí hậu đến sự biến đổi hạn hán tỉnh Ninh Bình”. Trong quá trình thu thập số liệu, tài liệu, nghiên cứu và thực hiện luận văn tốt nghiệp, tôi luôn đón nhận đƣợc sự giúp đỡ nhiệt tình từ các cơ quan, tổ chức, các thầy giáo, cô giáo, bạn bè đồng nghiệp, ngƣời thân. Đặc biệt với sự hƣớng dẫn trực tiếp của thầy giáo TS. Ngô Đức Thành, sự đóng góp ý kiến của NCS. Ngô Thị Thanh Hƣơng đã giúp tôi 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, ngƣời 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 đƣợc 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 Trƣờng Duân
4. MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU ............................................................................................................... 1 Chƣơng 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 1.5.6. Những tác động tiềm tàng của hạn hán đến sức khỏe con người .. 29
5. Chƣơng 2: PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ SỐ LIỆU ............................. 30 2.1. Phƣơng 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 Chƣơng 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 nƣớc 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
6. DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT BĐKH Biến đổi khí hậu ĐBSH Đồng bằng sông Hồng KHCN Khoa học công nghệ KH&CNVN Khoa học và công nghệ Việt Nam KTTV Khí tƣợng Thủy văn KT-XH Kinh tế - xã hội TBNN Trung bình nhiều năm TP Thành phố NBD Nƣớc biển dâng WHO Tổ chức y tế thế giới WMO Tổ chức khí tƣợng thế giới
7. DANH SÁCH BẢNG Bảng 1.1. Mực nƣớc thấp nhất ở hai sông chính đoạn chảy qua tỉnh Ninh Bình giai đoạn (2004 ÷ 2010) ...................................................................................... 27 Bảng 2.1. Cấp hạn đƣợc xác định theo chỉ số Penman ....................................... 33 Bảng 2.2. Cấp hạn đƣợc xác định theo chỉ số Palmer PDSI ............................... 36 Bảng 2.3. Cấp hạn đƣợc 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 đƣợc sử dụng và các thời đoạn tính ........................... 42 Bảng 2.7. Danh sách mạng lƣới trạm khí tƣợng, thủy văn, đo mƣa đƣợc 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
8. 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 tƣợng thủy văn trong tỉnh Ninh Bình ..43 Hình 3.1. Biến trình lƣợng mƣa 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, lƣợng mƣa tháng các trạm khí tƣợng 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 nƣớc thấp nhất năm của các trạm, tỉnh Ninh Bình thời kỳ 1980 - 2010 .................................................................................... 58 Hình 3.11. Xu thế biến đổi mực nƣớc trung bình năm của các trạm, tỉnh Ninh Bình (1980 - 2010) .............................................................................................. 59 Hình 3.12. Xu thế biến đổi mực nƣớc trung bình vụ Đông xuân các trạm, tỉnh Ninh Bình thời kỳ 1980 - 2010. .......................................................................... 61 Hình 3.13. Xu thế biến đổi mực nƣớc trung bình vụ hè thu, tỉnh Ninh Bình thời kỳ 1980 – 2010 .................................................................................................... 62 Hình 3.14. Tƣơng 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. Tƣơng quan sự biến đổi nhiệt độ trung bình năm với chỉ số hạn SPI, tỉnh Ninh Bình thời kỳ 1980 – 2010 . ..65
9. MỞ ĐẦU Hạn hán là một dạng thiên tai xảy ra thƣờng do thiếu hụt lƣợng mƣa đủ lớn trong một khoảng thời gian tƣơng đối dài. Trong một số trƣờng hợp sự thiếu hụt mƣa kết hợp với sự tăng cao của nhiệt độ làm quá trình bốc hơi từ bề mặt đất đƣợc đẩy mạnh. Hạn hán gây nên những điều kiện bất lợi cho hoạt động sản xuất nông nghiệp, sinh hoạt của ngƣời dân Điểm đặc trƣng của hạn hán là tác động của nó thƣờng 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 đƣợc dự tính sẽ gia tăng và lƣợng mƣa cũng biến đổi cả về lƣợng, 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 nhƣ 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 đƣợc cho là sẽ tác động nghiêm trọng đến sản xuất, đời sống và môi trƣờng trên phạm vi toàn thế giới. Các hiện tƣợng khí hậu cực đoan nhƣ hạn hán, lũ lụt, bão lớn gia tăng cả về tần suất và cƣờng độ. Theo báo cáo đánh giá lần thứ 4 của Ban Liên Chính phủ về BĐKH (IPCC) đƣa 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 tƣợng (lƣợng mƣa dƣới mức trung bình), hạn thủy văn (hạ thấp mực nƣớc ở các sông, hồ và nƣớc 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 nƣớc hàng đầu phải chịu tác động mạnh mẽ của hiện tƣợng BĐKH toàn cầu trong 30 năm tới. Thực tế, trong những năm gần đây, do sự BĐKH và môi trƣờng, con ngƣời đã và đang phải đƣơng đầu với thiên tai hạn hán ở mức độ khắc nghiệt hơn. Ở Việt Nam, trƣớc 1
10. 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 tƣ một hệ thống thuỷ nông khá hoàn chỉnh, nhƣng hạn hán vẫn thƣờng 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, ngƣ nghiệp và môi trƣờng 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 nƣớc. Những vùng chịu ảnh hƣởng 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 thƣơng tích, song hạn hán thƣờng có tác động lớn đối với tình trạng sức khỏe con ngƣời do thiếu nƣớc sạch, điều kiện vệ sinh kém và suy dinh dƣỡng. Theo kịch bản BĐKH và nƣớc biển dâng của Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng, vùng đồng bằng sông Hồng đƣợc dự tính sẽ chịu tác động nặng nề của việc tăng mực nƣớc biển, nhiệt độ tăng và thay đổi chế độ khí hậu theo mùa ngày càng sâu sắc hơn. Tần suất và số lƣợng 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 hƣởng trực tiếp của khí hậu Bắc bộ và Khu bốn. Mạng lƣới 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 hƣởng 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 2