Mở đầu

Khí hậu đặc trưng bởi các giá trị trung bình thống kê và các cực trị đo được hoặc quan trắc được của các yếu tố và hiện tượng thời tiết trong một khoảng thời gian đủ dài, thường là hàng chục năm. Khí hậu là thành phần quan trọng của hệ sinh thái và là cơ sở quyết định cho sự phát triển KT-XH mỗi địa phương. Nghiên cứu đặc điểm khí hậu địa phương, nắm rõ quy luật và xu thế biến đổi khí hậu (BĐKH) nhằm góp phần khai thác và sử dụng hợp lý tài nguyên khí hậu [1-5].

Ninh Thuận là tỉnh thuộc khu vực Nam Trung Bộ, do đặc thù về địa lý và địa hình, Ninh Thuận thường xuyên chịu ảnh hưởng của thiên tai và BĐKH. Trong những thập kỷ gần đây, Ninh Thuận chịu tác động lớn của các hiện tượng thời tiết cực đoan như hạn hán, hoang mạc hóa, khô nóng, bão, mưa lớn gây lũ, ngập lụt. Để có những nhận định phù hợp với tình hình BĐKH hiện nay, việc đánh giá đặc điểm khí hậu và khí hậu cực đoan của các yếu tố khí hậu đến thời điểm hiện tại giúp có cái nhìn khách quan về những diễn biến khí hậu đang diễn ra trong quá khứ. Thông qua đánh giá đặc điểm khí hậu và khí hậu cực đoan của các yếu tố khí hậu có thể đánh giá được mức độ tác động của các yếu tố khí hậu và BĐKH đến các ngành, lĩnh vực và khu vực từ đó có kế hoạch ứng phó cụ thể và phù hợp.

Phương pháp và phạm vi nghiên cứu

Khu vực nghiên cứu

Khí hậu tỉnh Ninh Thuận là khí hậu nhiệt đới gió mùa với 2 mùa rõ rệt là mùa khô và mùa mưa, tương ứng với hai thời kỳ gió mùa Tây Nam và gió mùa Đông Bắc. Mùa khô bắt đầu từ tháng 1 và kết thúc vào tháng 8, mùa mưa bắt đầu từ tháng 9 và kết thúc vào tháng 12. Thủy văn Ninh Thuận cũng có 2 mùa là mùa kiệt và mùa lũ, tương ứng với mùa khô và mùa mưa của khí hậu [6 –8].

Phương pháp nghiên cứu

Phướng pháp xác định điều kiện khô hạn

Chỉ số chuẩn hóa giáng thủy (SPI) được sử dụng để xác định điều kiện khô hạn trên khu vực nghiên cứu. SPI là một dạng chỉ số được xây dựng dựa trên cơ sở tính toán hàm phân bố chuẩn của lượng mưa. SPI được xác định như công thức (1).

SPI= R- R                                                                             

Trong đó:

R (mm): lượng mưa;

R (mm): lượng mưa trung bình;

            : độ lệch tiêu chuẩn.

SPI là một chỉ số không thứ nguyên mô tả điều kiện khô hạn xảy ra khi nhỏ hơn 0. Ngược lại, điều kiện ẩm ướt xảy ra khi SPI lớn hơn 0. SPI càng âm, điều kiện khô hạn càng khắc nghiệt. Trong nghiên cứu này, mức độ khắc nghiệt nhất của điều kiện khô hạn được xác định thông qua giá trị âm nhỏ nhất của chỉ số SPI (gọi là SPI-Min).

Phương pháp thống kê đặc điểm và đánh giá xu thế khí hậu

Tính toán giá trị trung bình của chuỗi số liệu:

Phương pháp hồi quy xu thế được đề cập là phân tích hàm hồi quy giữa biến phụ thuộc x và biến thời gian t, x = f(t). Nếu f(t) là một hàm tuyến tính thì được gọi là có xu thế biến đổi tuyến tính. Để nghiên cứu xu thế biến đổi tuyến tính ta thành lập phương trình hồi quy: x(t) = at + b

Trong đó x: giá trị của hàm, t: biến thời gian, a, b: hệ số hồi quy, hệ số a cho biết hướng dốc của đường hồi quy (xu thế biến đổi tăng hay giảm theo thời gian).

Xu thế tăng giảm của x theo t được đánh giá trên cơ sở xét dấu và độ lớn của hệ số góc a. Dấu của hệ số a xác định xu thế tăng (khi a > 0) hoặc giảm (khi a < 0), còn trị tuyệt đối của a cho biết mức độ tăng giảm của dữ liệu theo biến đổi của thời gian t.

Các hệ số a, b được xác định theo công thức:

x, t: trung bình số học của x và t.

Số liệu sử dụng

Số liệu sử dụng trong nghiên cứu này là chuỗi số liệu nhiệt độ (trung bình, tối cao, tối thấp) và lượng mưa (trung bình), gió, độ ẩm, bốc hơi, bão và áp thấp nhiệt đới quan trắc tại trạm Phan Rang, tỉnh Ninh Thuận trong giai đoạn từ năm 1993-2019.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Đánh giá đặc điểm khí hậu Ninh Thuận

Nằm trong khu vực nội chí tuyến gió mùa, khí hậu tỉnh Ninh Thuận mang những đặc điểm chung của khí hậu nhiệt đới gió mùa, ngoài ra do vị trí địa lý, tính chất địa hình, nên khí hậu Ninh Thuận mang cả tính chất vùng khí hậu Nam Trung Bộ. Nhiệt độ cao, nắng và lượng mưa thấp so với cả nước, không có mùa đông lạnh. Khí hậu cơ bản chia thành hai mùa rõ rệt, mùa khô bắt đầu từ tháng 01 đến tháng 8 và mùa mưa bắt đầu từ tháng 9 đến tháng 12.

Nằm trong khu vực nội chí tuyến, với nguồn bức xạ Mặt Trời dồi dào, nên tỉnh Ninh Thuận có tổng nhiệt hàng năm tương đối cao, dao động từ 9774 -10180oC. Nhiệt độ trung bình năm tại tỉnh Ninh Thuận dao động từ 24,6 - 27,2oC và có sự phân hóa mạnh theo địa hình. Vùng đồng bằng ven biển và trung du nhiệt độ cao hơn dao động trong khoảng 27,1oC đến 27,2oC, càng đi sâu về vùng núi phía Tây nhiệt độ càng giảm. Ngoài ra, nhiệt độ cũng biến động mạnh theo từng tháng, như ta thấy nhiệt độ trung bình tăng dần từ tháng 1 đạt cực đại vào tháng 5, 6 sau đó giảm chậm vào tháng 7, 8. Tháng 9, nhiệt độ bắt đầu giảm nhanh và đạt cực tiểu vào tháng 1. Nhiệt độ không khí tối cao trung bình năm tại tỉnh Ninh Thuận dao động từ 33,3 - 35,3oC. Tại Phan Rang, nhiệt độ tối cao trung bình luôn duy trì từ 30,9 - 36,4oC. Tại Nha Hố, nền nhiệt độ tối cao trung bình tháng luôn cao hơn khoảng 0,1 - 1,3oC so với Phan Rang. Nhiệt độ tối thấp trung bình năm tại tỉnh Ninh Thuận dao động từ 19,0 - 21,8oC và sự chênh lệch giữa các nơi trong tỉnh không nhiều. Nhiệt độ trung bình hằng năm tại trạm Phan Rang (Ninh Thuận) là 27,2oC. Trong đó, tháng 1 có nhiệt độ trung bình thấp nhất với giá trị là 24,9oC. Tháng 5 và tháng 6 có nhiệt độ trung bình cao nhất với giá trị là 28,9oC. Nhiệt độ trung bình từ năm 1993-2019 có xu hướng tăng, với tốc độ 0,012oC/năm. Năm 1998 và 2019 nhiệt độ có giá trị cao nhất vào khoảng 27,7oC. Năm 1997 nhiệt độ có giá trị thấp nhất là 26,7oC.

Lượng mưa trung bình nhiều năm của tỉnh Ninh Thuận phân bố có sự phân hóa mạnh theo không gian, do có sự ảnh hưởng của địa hình. Chênh lệch lượng mưa giữa vùng mưa nhiều nhất và vùng mưa ít nhất trong tỉnh là từ 300 - 500 mm,… Lượng mưa tỉnh Ninh Thuận có phân hóa mạnh theo thời gian trong năm, với biến trình mưa năm gồm 2 cực đại và 2 cực tiểu. Cực đại chính xuất hiện vào tháng 10, tháng 11 trùng với thời gian cao điểm của mùa mưa; cực đại phụ thường xuất hiện vào tháng 5, trùng với thời kỳ xuất hiện mưa lũ tiểu mãn của khu vực. Thời kỳ mùa mưa bắt đầu từ tháng 9 đến tháng 11 hàng năm, trong khi đó mùa khô bắt đầu từ tháng 1 - 8 hàng năm. Trong giai doạn 1993-2019, lượng mưa trung bình tại Phan Rang là 923,8 mm. Lượng mưa đạt cao nhất vào tháng 10 (189,0 mm). Tháng 2 có lượng mưa thấp nhất (3,2 mm). Xu thế tổng lượng mưa từ năm 1993-2019 có xu hướng tăng, với tốc độ xu thế 4,4 mm/năm. Năm 2010, lượng mưa có giá trị cao nhất là 1781,0 mm. Năm 2014 lượng mưa có giá trị thấp nhất là 509,0 mm .

Ninh Thuận nằm trong vùng khí hậu gió mùa với hai hướng gió chính Đông Bắc và Tây Nam. Gió mùa Đông Bắc thổi từ tháng 10 đến tháng 3 năm sau, thời kỳ thịnh hành nhất là tháng 11, tháng 12. Gió mùa Tây Nam thổi từ tháng 5 đến tháng 8, thời kỳ thịnh hành vào tháng 6, tháng 7, tháng 8. Tháng 4, tháng 5 là thời kỳ gió giao mùa chuyển dần từ Đông Bắc, sang Đông Nam và Tây Nam. Tháng 9 gió chuyển dần từ Tây Nam sang Đông Bắc, thịnh hành nhất là gió Đông hoặc Đông Nam. Tốc độ gió trung bình trên đất liền là 2,6 m/s. Gió mùa Đông Bắc có thể đạt tốc độ cực đại 35 m/s trong mùa bão.

Độ ẩm tương đối trung bình năm ở tỉnh Ninh Thuận dao động từ 74 - 79%, những nơi nào gần biển hoặc lượng mưa phong phú thì độ ẩm tương đối thường lớn. Độ ẩm trung bình năm Nha Hố cao hơn so với Phan Rang 1% và các tháng trong năm đều cao hơn 1 đến 3%. Độ ẩm tương đối thấp nhất ở tất cả các tháng trong năm đều dưới 50%, trong đó thấp nhất ở Phan Rang là 21% và Nha Hố là 20%. Số ngày xảy ra độ ẩm tương đối thấp nhất dưới 55% hàng năm trung bình 193 - 194 ngày, trong đó mùa mưa xảy ra từ 7 - 20 ngày, còn lại là mùa khô.

Tổng lượng bốc hơi năm ở Ninh Thuận khá cao. Hàng năm tổng lượng bốc hơi đạt từ 1295,8 - 2210,1 mm, phân bố khá đều theo các tháng. Các tháng mùa khô từ tháng 12 năm nay đến tháng 8 năm sau dao động từ 109,5 - 193,2 mm, trong đó tháng có tổng lượng bốc hơi cao nhất ở Phan Rang là tháng 1 đạt 193,2 mm, Nha Hố đạt 126,1 mm. Sang các tháng mùa mưa tổng lượng bốc hơi giảm rõ rệt, dao động từ 71,4 - 130,0 mm và tháng có tổng lượng bốc hơi nhỏ nhất là tháng 10 dao động từ 71,4 - 110,0 mm, thời gian này trùng với thời gian mùa mưa chính vụ ở tỉnh Ninh Thuận. Tổng lượng bốc hơi ngày tỉnh Ninh Thuận theo trung bình năm dao động từ 3,5 -5,1 mm, chênh lệch giữa các nơi không nhiều.

Tổng số giờ nắng năm ở Ninh Thuận dao động khoảng 2480 - 2807 giờ, trung bình hàng tháng có 207 - 234 giờ nắng. Mùa khô số giờ nắng cao hơn mùa mưa, tổng số giờ nắng chủ yếu trên 200 giờ/tháng kéo dài từ tháng 1 đến hết tháng 8 hàng năm. Trong đó, bốn tháng có nhiều nắng nhất là các tháng 2, 3, 4, 5 với số giờ nắng đạt từ 227 - 276 giờ/tháng, tức là có khoảng 7,3 - 9,1 giờ nắng/ngày. Thời kỳ có tương đối ít nắng trong năm là các tháng mùa mưa, từ tháng 9 đến tháng 12 hàng năm, chủ yếu đạt dưới 200 giờ nắng/tháng. Tháng có số giờ nắng thấp nhất là tháng 10, 11 (trùng hợp với chuyển động biểu kiến của mặt trời, ngoài ra đây cũng là thời kỳ có không khí lạnh hoạt động mạnh, trời nhiều mây) chỉ có khoảng 167 - 197 giờ nắng, tức là có khoảng 5,4 - 6,7 giờ nắng/ngày. Tháng có số giờ nắng thấp nhất là tháng 10, 11 (trùng hợp với chuyển động biểu kiến của mặt trời, ngoài ra đây cũng là thời kỳ có không khí lạnh hoạt động mạnh, trời nhiều mây) chỉ có khoảng 167 - 197 giờ nắng, tức là có khoảng 5,4 - 6,7 giờ nắng/ngày.

Đánh giá diễn biến khí hậu cực đoan tỉnh Ninh Thuận

Do tác động của BĐKH, cho nên số lượng cơn bão ảnh hưởng tới Ninh Thuận ngày một nhiều hơn; xuất hiện trái với quy luật trung bình nhiều năm (TBNN). Trong tương lai, tần suất bão mạnh (Vmax>70 m/s) ở khu vực Biển Đông có xu thế tăng 30÷40%. Vào cuối thế kỷ, cường độ của xoáy thuận nhiệt đới (XTNĐ) có thể tăng 5÷10% (IPCC, 2013). Theo sơ đồ phân vùng bão thì Ninh Thuận nằm trong vùng VI với cấp gió đạt 14-15, cấp gió giật >16. Riêng tỉnh Ninh Thuận chịu ảnh hưởng bởi 17 cơn bão trực tiếp trong giai đoạn 1993-2019. Điển hình như cơn bão số 1/2012 xuất hiện ngay giữa mùa khô hạn, có hoàn lưu kết hợp với không khí lạnh tăng cường gây ra đợt mưa to đến rất to cho khu vực tỉnh Ninh Thuận, lượng mưa phổ biến từ 200 đến 250 mm. Một số cơ bão điển hình: (i) Cơn bão gây mưa lớn nhất ở Ninh Thuận: Bão số 11 (tên quốc tế là bão MIRINAE) hoạt động từ ngày 25/10-2/11/2009. Bão đã gây mưa lớn ở Ninh Thuận vào các ngày 2-3/11/2009; hoặc cơn bão số 8 (tên quốc tế là FAITH) hoạt động từ ngày 11/12 đến 14/12/1998; (ii) Bão gây lũ lớn ở Ninh Thuận: Bão PEIPAH hoạt động từ ngày 1 - 10/11/2007 gây mưa lớn ở Ninh Thuận vào ngày 10/11/2007.

Hình 3. Tần suất xuất hiện bão giữa các tháng tại Ninh Thuận trong giai đoạn 1993-2019

Có thể thấy, bão và áp thấp nhiệt đới (ATNĐ) ảnh hưởng đến tỉnh Ninh Thuận chủ yếu tập trung từ cuối tháng 10 đến tháng 12, cao nhất vào tháng 11 với tần suất 47,1%. Tuy nhiên, vẫn có các cơn bão xuất hiện trái mùa trong thời gian gần đây vào tháng 4 và 5 với tần suất 5,9%. Bên cạnh đó, việc xuất hiện liên tiếp 3 cơn bão ảnh hưởng trực tiếp đến Ninh Thuận vào tháng 11 năm 2017 cũng chính là dấu hiệu cho tác động của BĐKH đến bão, áp thấp nhiệt đới.

Để đánh giá tình trạng hạn hán tại khu vực cần kết hợp nhiều yếu tố để đưa ra kết luận. Trong nghiên cứu này chỉ sử dụng chỉ số hạn khí tượng và mối tương quan với lượng mưa năm để đưa ra khả năng hạn khí tượng diễn ra tại một thời điểm nhất định. Chỉ số hạn SPI 1 và SPI 3 cho trạm Phan Rang từ năm 1993-2019 (Bảng 1) cho thấy, khả năng hạn khí tượng tại khu vực này có thể xảy ra bất kì thời điểm nào trong năm ngay cả mùa mưa. Đối với mức độ hạn nhẹ SPI 1 xuất hiện với tần suất 6,5% và SPI 3 xuất hiện với tần suất 7,8%. Đối với mức độ hạn vừa SPI 1 và SPI 3 có tần suất xuất hiện rất thấp và bằng nhau với 0,6%.

Bảng 1. Tần suất xuất hiện hạn khí tượng tại trạm Phan Rang trong giai đoạn 1980 – 2019

Lượng mưa năm tại Phan Rang tăng dần từ tháng 8 và kết thúc vào tháng 12 tuy nhiên chỉ số hạn hán SPI 1 trên biểu đồ cũng cho thấy khả năng hạn khí tượng xảy ra cao nhất vào tháng 6 và tháng 8 điều này cho thấy hạn khí tượng có thể xảy ra ở bất kì thời điểm nào trong năm kể cả mùa mưa nếu tại thời điểm đó lượng mưa giảm so với các năm trước.

Kết luận

Nhiệt độ trung bình hằng năm tại trạm Phan Rang là 27,20C. Trong đó, tháng 1 có nhiệt độ trung bình thấp nhất với giá trị là 24,90C. Tháng 5 và tháng 6 có nhiệt độ trung bình cao nhất với giá trị là 28,90C. Nhiệt độ trung bình từ năm 1993-2019 có xu hướng tăng, với tốc độ 0,0120C/năm. Trong giai doạn 1993-2019, lượng mưa trung bình tại Phan Rang là 923,8 mm. Lượng mưa đạt cao nhất vào tháng 10 (189,0 mm). Tháng 2 có lượng mưa thấp nhất (3,2 mm). Bão và ATNĐ thường ảnh hưởng đến tỉnh Ninh Thuận chủ yếu tập trung từ cuối tháng 10 đến tháng 12, cao nhất vào tháng 11 với tần suất 47,1%. Tỉnh Ninh Thuận chịu ảnh hưởng bởi 17 cơn bão trực tiếp trong giai đoạn 1993-2019.

Lời cảm ơn: Để thực hiện nghiên cứu này, tác giả xin trân trọng cảm ơn nhiệm vụ “Đánh giá khí hậu tỉnh Ninh Thuận” đã hỗ trợ thực hiện.

Tài liệu tham khảo

1. Bộ TN&MT. Kịch bản BĐKH và nước biển dâng cho Việt Nam. Nhà xuất bản Tài nguyên - Môi trường và Bản đồ Việt Nam, 2016;

2. Hồng, N.V., Mi, N.T.C. Xu thế biến đổi của các yếu tố khí hậu và kịch bản BĐKH tỉnh Ninh Thuận. Tạp chí KTTV số 2021, 727(44-55);

3. Phân viện Khoa học KTTV&BĐKH. Xây dựng, cập nhật kế hoạch hành động ứng phó với BĐKH giai đoạn 2021-2030, tầm nhìn 2050 và đánh giá khí hậu tỉnh Ninh Thuận. Sở TNMT Ninh Thuận, 2020;

4. Tuấn, B.Đ. Đặc điểm KTTV tỉnh Ninh Thuận. Phân viện Khoa học KTTV&MT phía Nam, 2004;

5. Sở TNMT tỉnh Ninh Thuận. Báo cáo Hiện trạng Môi trường tỉnh Ninh Thuận 05 năm giai đoạn 2011-2015. Ninh Thuận, 2015;

6. Van den Hurk, B.; Siegmund, P.; Tank, A.K. Climate Change scenarios for the 21st Century - A Netherlands perspective. Scientific Report WR2014-01, KNMI, De Bilt, The Netherlands, 2014;

7. IPCC. Climate Change: The Scientific Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA. 2007;

8. IPCC Fifth Assessment Report: Climate Change 2013 - The Physical Science Basis. Cambridge University Press, Cambridge, UK, 2013, 1535 pp;

9. IPCC. The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, 2007;

10.  IPCC. The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, 2013.

TS. NGUYỄN VĂN HỒNG

Viện Khoa học Khí tượng thủy văn và Biến đổi khí hậu.

PGS. TS. HUỲNH THỊ LAN HƯƠNG, ThS. NGUYỄN QUANG HUY

Vụ Hợp tác Quốc tế, Bộ Tài nguyên và Môi trường