Khu vực nghiên cứu

Ninh Thuận là một tỉnh ở khu vực Nam Trung Bộ, tiếp giáp với các tỉnh Khánh Hòa, Lâm Đồng, và Bình Thuận của Việt Nam (Figure 1). Tỉnh có diện tích tự nhiên khoảng 3.358km với bảy huyện và thành phố gồm TP. Phan Rang – Tháp Chàm, huyện Bác Ái, huyện Thuận Bắc, huyện Ninh Hải, huyện Ninh Sơn, huyện Ninh Phước, huyện Thuận Nam. Đây được xem là khu vực có điều kiện tự nhiên rất khắc nghiệt, nguy cơ thoái hóa đất và sa mạc hóa lớn nhất Việt Nam35. Đây cũng là khu vực có nguồn nước mặt khan hiếm nhất cả nước36, 37, vùng khô nhất Việt Nam, và là vùng chịu tác động mạnh của biến đổi khí hậu38. Trong những năm trở lại đây, do tác động của biến đổi khí hậu mùa khô ở Ninh Thuận có dấu hiệu kéo dài và khốc kiệt hơn, hạn hán diễn ra không chỉ ở mùa khô mà cả trong mùa mưa37. Lượng mưa trung bình năm ở đây rất thấp chỉ đạt từ 600-800 mm, mùa khô kéo dài 8-9 tháng với lượng mưa chiếm 10-30% tổng mưa cả năm35. Lịch sử nghiên cứu đã xác định được các đơt hạn hán nghiêm trọng xuất hiện trên địa bàn tỉnh Ninh Thuận ở các năm 1997, 1998, 2002, 2004, 2005 38. Năm 2003 có 2.909 ha đất ở vùng sản xuất nông nghiệp bị thiếu nước, và thiệt hai lên đến 80-100%38. Hạn hán ảnh hưởng đến 2.079 ha diện tích gieo trồng vụ Đông Xuân, ngưng sản xuất 6.100 ha vụ Đông Xuân 2014-2015, 10.229 ha vụ Hè Thu 2015, và thiệt hại trực tiếp cho trồng trọt lên đến 204 tỷ đồng36.

Dữ liệu nghiên cứu

Dữ liệu nghiên cứu được sử dụng từ hai nguồn là thứ cấp và sơ cấp. Nguồn dữ liệu thứ cấp dự trên sự kế thừa và sử dụng dữ liệu nghiên cứu về hạn khí tượng và hạn nông nghiệp của đề tài phân tích xu hướng hạn hán bằng phương pháp tiếp cận phi tham số ở Việt Nam: Trường hợp nghiên cứu tỉnh Ninh Thuận26. Nguồn dữ liệu sơ cấp lấy từ tám trạm quan trắc trên địa bàn tỉnh Ninh Thuận của Trung tâm mạng lưới Khí tượng Thủy Văn và Môi trường và báo cáo dự án xây dựng khung kế hoạch hành động ứng phó với biến đổi khí hậu và nước biển dâng tỉnh Ninh Thuận của sở Tài nguyên và Môi trường39, 40.

Đặc điểm hạn hán theo chỉ số hạn RAI

Đặc điểm và tần suất xuất hiện hạn hán

Kết quả tính toán chỉ số RAI cho thấy từ năm 1986 đến 2016 tỉnh Ninh Thuận có đến 15 lần xuất hiện hạn hán (RAI < -0,5). Dựa vào Figure 2 có thể thấy trong giai đoạn 1986-2016 tại Ninh Thuận xuất hiện ba đợt hạn kéo dài đó là giai đoạn 1986-1995, giai đoạn 2002-2005, và giai đoạn 2014-2015 (Figure 2). Bên cạnh đó, tần suất xuất hiện hạn giai đoạn 1986-2016 chi thấy chỉ có hai loại hạn xuất hiện là hạn nặng và hạn nhẹ với hạn nặng tần suất là 12,5% (4 lần xuất hiện hạn), và hạn nhẹ là 34,4% (11 lần xuất hiện hạn).

Bên cạnh đó, đặc điểm và diễn biến hạn ở Ninh Thuận theo tháng trong giai đoạn 1986-2016 đã được tính toán và thể hiện ở Table 1 và Figure 3. Dựa trên kết quả tính toán chỉ số RAI theo tháng, nghiên cứu đã tính toán được tần suất xuất hiện hạn hán ở các khu vực trong năm. Kết quả đã chỉ ra được trong năm từ tháng 1 đến tháng 12 hạn hán có thể xảy ra trong năm với tần suất khác nhau (Table 1). Nhìn chung, các tháng mùa khô tần suất xuất hiện hạn cao nhất là các tháng 1, 2, và tháng 10 của mùa mưa. Trong mùa khô ở Ninh Thuận thì tần suất xuất hiện hạn dao động từ 3,3-6,9%, trong khi các tháng mùa mưa tần suất xuất hiện hạn từ 3,1-5,3%. Kết quả phân bố theo khu vực thì toàn tỉnh khu vực nào cũng có nguy cơ xuất hiện hạn hán trong đó Ba Tháp là khu vực có tần suất xuất hiện nhiều nhất trung bình năm là 5,4%, tiếp đến là Nhị Hà và Quán Thẻ (5,3%) (Figure 3).

Xu thế biến đổi hạn hán

Trên cơ sở các trị RAI đã tính, nghiên cứu đã phân tích xu thế biến đổi hạn giai đoạn 1986-2016 ở khu vực Ninh Thuận (Figure 4). Có thể thấy được giá trị RAI đang có xu thế tăng với với ý nghĩa thống kê đạt yêu cầu (p-value =0,004). Với giá trị đó, có thể thấy được hạn đang có xu hướng giảm trong giai đoạn nghiên cứu. Bên cạnh đó, thông qua giá trị Theil-Sen cho thấy xu thế tăng giá trị RAI trung bình năm là 0,10 với ý nghĩa này thấy được với 10 năm thì giá trị RAI tăng lên 1,0 và những vùng ít hạn có thể trờ thành vùng không còn hạn trong tương lai.

Cùng với đó, xét xu thế biến đổi hạn tại các khu vực tỉnh Ninh Thuận đã cho thấy có xu hướng tăng và giảm ở một số khu vực (Table 2). Kết quả kiểm tra xu thế các khu vực cho thấy đa phần các khu vực ở Ninh Thuận đang có xu hướng tăng và hai khu vực có xu hướng giảm. Các khu vực có xu hướng tăng là Ba Tháp, Nhị Hà, Phan Rang, Quán Thẻ, Tân Mỹ và Sông Pha. Trong xu thế tăng, khu vực Sông Pha được xem là khu vực có xu thế tăng nhiều nhất với độ đốc Theil-Sen đo được là tăng trung bình hàng năm 0,16 và thấp nhất là khu vực Nhị Hà với độ dốc là 0,01. Trên thực tế, xu hướng hạn ở Sông Pha có xu hướng giảm là do đây là khu vực có lượng mưa cao nhất tỉnh Ninh Thuận với tổng mưa ghi nhận hàng năm trên 2000 mm. Bên cạnh đó, kết quả xu thế cho thấy hạn hán đang có xu hướng tăng ở Cà Ná và Nha Hố với mức tăng giá trị RAI hàng năm từ 0,04 đến 0,07.

Đặc điểm hạn hán theo chỉ số hạn SPI

Đặc điểm và tần suất xuất hiện hạn hán

Diễn biến hạn ở Ninh Thuận theo chỉ số SPI giai đoạn 1986-2016 cho thấy trong giai đoạn này hạn có nguy cơ xuất hiện với cường độ cũng như tần suất khác nhau (Figure 5). Dựa vào Figure 5 có thể thấy sự phân bố hạn ở Ninh Thuận theo năm có sự khác biệt rất lớn. Cụ thể, trong 30 năm, hạn có nguy cơ xuất hiện 26 lần trong đó có các giai đoạn hạn kéo dài như giai đoạn 1986-1997, giai đoạn 2001-2007, và 2011-2015. Trong đó, thời điểm hạn cực đại diễn ra vào năm 1988 với chỉ số SPI đạt -1,65 và đây là thời điểm xuất hiện hạn nặng duy nhất trong giai đoạn 1986-2016.

Cùng với đó, xem xét tần suất xuất hiện hạn hán tại các khu vực trong tỉnh Ninh Thuận có thể thấy hạn xuất hiện ở hầu hết các tháng trong năm (Table 3, Figure 6). Kết quả cho thấy hạn xuất hiện từ tháng 1 đến 12, đặc biệt trong mùa mưa các khu vực ở Ninh Thuận cũng có sự xuất hiện của hạn hán. Trong đó, khu vực Nha Hố có tần suất xuất hiện 8,1% của tháng đầu màu mưa (tháng 9). Bên cạnh đó, xét các tháng mùa khô hạn xuất hiện dao động 6,4-8,7%. Xét phân bố theo khu vực, mặc dù Sông Pha có lượng mưa cao nhất Ninh Thuận nhưng theo tính toán khu vực này có tần suất xuất hiện hạn nhiều nhất trong khu vực với trung bình 8,0%, đứng thứ hai là khu vực Cà Ná với tần suất trung bình 7,5%.

Xu thế biển đổi hạn hán

Trên cơ sở giá trị SPI đã tính, nghiên cứu đã kiểm tra xu thế biến đổi giá trị SPI và kết quả cho thấy trong giai đoạn nghiên cứu chỉ số SPI đang có xu hướng tăng (Figure 7). Kết quả kiểm định cho thấy giá trị kiểm tra Mann-Kendall dương (3,81) đồng nghĩa với hạn hán đang có xu hướng giảm. Chỉ số SPI tăng với độ dốc Theil-Sen là 0,08/năm và trung bình 10 năm giá trị SPI tăng lên 0,8 (Figure 7). Bên cạnh giá trị SPI năm đang có xu thế tăng nhưng phân bố theo khu vực thì có sự biến động tăng và giảm khác nhau. Kết quả kiểm định phi tham số các khu vực ở Ninh Thuận giai đoạn 1986-2016 cho thấy trong các vực chỉ có hai khu vực giảm là Nha Hố và Cà Ná (Table 4). Tại khu vực Nha Hố và Cà Ná, kết quả kiểm tra ghi nhận được giá trị lần lượt là -0,66 và -1,12 và xu thế giảm hàng năm cho hai khu vực là -0,02. Kết quả này có thể dự báo được trung bình 10 năm hai khu vực này chỉ số SPI giảm xuống thêm 0,2 đồng nghĩa với cường độ hạn có thể gia tăng. Với các trạm đang có xu hướng tăng thì khu vực Sông Pha có xu thế tăng nhiều nhất với trung bình 10 năm là 0,9 và thấp nhất là khu vực Nhị Hà với giá trị tăng là 0,1 (Table 4).

Đặc điểm hạn hán theo chỉ số hạn MI

Đặc điểm và tần suất xuất hiện hạn hán

Kết quả phân tích giai đoạn 1986-2016 có đến 5 lần xuất hiện hạng đáng kể, 24 lần hạn nặng và 2 lần hạn nghiêm trọng (Figure 8). Trong các loại hạn thì hạn nặng xuất hiện nhiều nhất với tần suất 77% trong đó có các năm diễn ra liên tục từ năm 1989 đến 1997, 2001 đến 2007, và 2011 đến 2015. Hạn đáng kể xuất vào các năm 1998, 2000, 2008, 2010 với chỉ số ẩm lần lượt là 0.96, 0.89, 0.96, và 0.84. Hạn nghiêm trọng chỉ xuất hiện vào hai năm 1988, 2004 với giá trị ẩm lần lượt là là 0,39 và 0,37. Trên thực tế, thời điểm xuất hiện hạn nghiêm trong cũng là thời điểm mà lượng mưa thực tế ở Ninh Thuận rất thấp với năm 1988 tổng lượng mưa khoảng 580 mm và năm 2004 tổng lượng mưa vào khoảng 570 mm.

Trên cơ sở tính toán tần suất xuất hiện hạn theo chỉ số MI trong giai đoạn 1986-2016 nghiên cứu đã đánh giá được nguy cơ xuất hiện hạn hán trên địa bàn tỉnh Ninh Thuận (Table 5). Cụ thể, có thể thấy hạn xuất hiện ở hầu hết các tháng trong năm với tần suất không quá 9%. Nhìn chung hạn xuất hiện ở Ninh Thuận tập trung vào các tháng mùa khô từ tháng 12 đến 9 năm sau với đỉnh điểm từ tháng 1 đến tháng 9 (Table 5, Figure 9). Các tháng mùa mưa vẫn có sự xuất hiện của hạn hán nhưng tần suất thấp dao động từ 6,7-8,1%. Xét về phân bố theo khu vực thì khu vực Sông Pha là khu vực xuất hiện ít nhất mặc dù từ tháng 1 đến tháng 4 tần suất trung bình là 8,5%. Bên cạnh đó, khu vực Cà Ná là khu vực được ghi nhận xuất hiện hạn nhiều nhất với trung bình trong năm là 7,7%.

Xu thế biến đổi hạn hán

Nhìn chung, cùng với chỉ số RAI và SPI thì xu thế biến đổi chí số MI cũng đang có xu hướng tăng (Figure 10). Kết quả kiểm định Figure 10 cho thấy giá trị kiểm tra đạt ý nghĩa thống kê rất cao với p-value < 0,001. Kết quả độ dốc Theil-Sen cho thấy trung bình hàng năm chỉ số MI tăng thêm 0,01 đồng nghĩa với hạn hán có thể giảm ở những vùng ngưỡng hạn hoặc giảm cường độ tác động. Xét xu thế biến đổi ở các khu vực trong tỉnh nhìn chung tất cả các khu vực đang có xu hướng tăng (Table 6). Xét về mức tăng thì khu vực Sông Pha có xu hướng tăng cao hơn các khu vực khác thông qua kết quả kiểm định Theil-Sen. Theo đó, giá trị tăng hàng năm ở khu vực Sông Pha là 0,03/năm trong khi các khu vực khác mức tăng hàng năm là 0,01/năm. Tuy nhiên, xét trạm Tân Mỹ thì có xu hướng tăng, giá trị Mann – Kendall dương nhưng về độ dốc Theil-Sen rất thấp gần như bằng 0.

Đánh giá tương quan giữa các chỉ số RAI, SPI, và MI

Để cũng cố cũng như độ tin cây nghiên cứu tiến hành đánh giá tương quan giữa các chỉ số RAI, SPI và MI với giá trị mưa. Đây là đánh giá rất có ý nghĩa giúp thấy được mối quan hệ giữa lượng mưa với các giá trị và từ đó có cái nhìn cũng như cách đánh giá hạn hán ở Ninh Thuận đa dạng hơn. Kết quả chạy mô hình tương quan Spearman's rho cho thấy các chỉ số với lượng mưa có mức tương quan rất cao (Figure 11, Table 7). Kết quả tương quan lượng mưa với RAI là 0,92, với MI là 0,94, với SPI là 1,0. Thông qua đánh giá tương quan có thể thấy khi lượng mưa xuống thấp thì có sự xuất hiện hạn hán và khi lượng mưa tăng cao thì hạn hạn giảm (Figure 11).

Mặc dù nghiên cứu sử dụng ba chỉ số hạn khác nhau để đánh giá hạn hán cho khu vực Ninh Thuận nhưng thông qua kết quả tương quan thì có nét tương đồng rất cao. Kết quả tính toán tương quan theo Spearman's rho đã phản ảnh được mối quan hệ của các chỉ số ở mức cao > 0,8. Trong đó, xét từng giá trị thì SPI có mối tương quan rất tốt với các chỉ số, với RAI là 0,92 và với MI là 0,94 (Table 4, Figure 12). Bên cạnh đó, để đánh giá độ tin cậy của các chỉ số RAI, SPI và MI nghiên cứu tiến hành đánh giá độ tin cậy (reliability tatistics) của các chỉ số. Kết quả Table 8 cho thấy ba chỉ số có độ tin cậy tốt với giá trị Cronbach’s Alpha đạt 0,78 và 0,97.