Open Access 
Abstract
In this study, the Mann-Kendall method and linear regression analysis were used to assess trends in rainfall and temperature changes in Bac Lieu province, based on daily data from the Bac Lieu meteorological station and four additional rainfall stations (Bac Lieu, Phuoc Long, Ganh Hao, and Dong Hai). The results indicated a statistically significant increasing trend in temperature, including daily average, maximum, and minimum temperatures, at the 95% confidence level. Specifically, the average daily temperature rose by approximately 0.03°C per year, the maximum temperature increased by 0.02°C per year, and the minimum temperature increased by 0.0306°C per year. This trend resulted in a narrowing gap between maximum and minimum temperatures, leading to longer periods of warmer nights. Rainfall also showed an increasing trend at all four stations. At Bac Lieu, Phuoc Long, and Dong Hai stations, rainfall increased by about 7.5 mm/year, 11.5 mm/year, and 12.8 mm/year, respectively, with statistical significance at the 95% confidence level. However, the rainfall trend at Ganh Hao station was not statistically significant. Additionally, the linear regression analysis indicated a greater rate of increase in rainfall compared to the Sen trend analysis.
Mở đầu
Theo đánh giá của Ngân hàng thế giới, khu vực Đông Nam Á nói chung và nước ta nói riêng là một trong các nước chịu ảnh hưởng lớn do biến đổi khí hậu (BĐKH) và nước biển dâng (NBD). Đối với khu vực phía nam của nước ta, đồng bằng sông Cửu Long sẽ bị ngập lụt trầm trọng nhất. Trong vài thập kỷ gần đây tác động của BĐKH khiến cho các hiện tượng cực đoan (bão, lũ) xảy ra với cường độ mạnh hơn và dẫn đến các vấn đề khác như suy giảm dòng chảy mùa kiệt gây ra hạn hán diện rộng. Các yếu tố khí tượng liên quan trực tiếp đến các hiện tượng khí hậu cực đoan là nhiệt độ và lượng mưa. Khi nhiệt độ quá cao, gây ra các đợt nắng nóng gay gắt ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống của con người và sản xuất nông công nghiệp tại địa phương, tương tự khi mưa xảy với cường độ lớn, thời gian mưa thu hẹp lại dẫn đến mùa khô kéo dài làm tình trạng thiếu nước ngọt nghiêm trọng hơn ở một số địa phương như các huyện Phước Long, Hồng Dân và thị xã Giá Rai 1 . Vì vậy, cần có những nghiên cứu để đánh giá được xu hướng biến đổi của các yếu tố khí tượng nói trên nhằm cung cấp các cơ sở khoa học cho các chương trình quốc gia ứng phó với BĐKH ở từng địa phương.
Một số nghiên cứu trước đây đã điều tra, và đánh giá tài nguyên khí hậu trên từng vùng miền ở Việt Nam. Điển hình ở miền Bắc, Tây Nguyên, Tây Bắc 2 , 3 , 4 , 5 , 6 , 7 và trên toàn bộ lãnh thổ Việt Nam 8 với chuỗi số liệu từ năm 1960-2000 của một số yếu tố nhiệt độ, mưa lấy trên 650 trạm quan trắc (trạm khí tượng và trạm đo mưa). Đối với khu vực Nam Bộ, đặc điểm khí hậu của từng vùng miền được đề cập chi tiết trong 4 . Trong thập kỷ gần đây, chuỗi số liệu được kéo dài hơn và được các nghiên cứu sử dụng để phân tích đặc điểm và xu hướng biến đổi một số yếu tố khí tượng trên một số tỉnh thuộc khu vực Nam Bộ. Các nghiên cứu trên các tỉnh Đồng Nai, thành phố Hồ Chí Minh và tỉnh Bình Phước đều chỉ ra xu hướng tăng của nhiệt độ trung bình, nhiệt độ tối cao và nhiệt độ tối thấp 9 , 10 , 11 . Trong đó nhiệt độ tối thấp có tốc độ tăng nhanh hơn so với nhiệt độ trung bình và nhiệt độ tối cao 10 . Còn nghiên cứu 12 tại tỉnh Tây Ninh chỉ ra nhiệt độ tối thấp có xu hướng tăng ít hơn so với nhiệt độ tối cao. Ngoài ra nghiên cứu 13 chỉ ra một số đặc điểm nổi bật của khí hậu tỉnh trà Vinh trong chuỗi số liệu 1978-2019. Đối với lượng mưa thường có xu hướng biến đổi tăng hoặc giảm tùy từng địa phương 11 .
Các nghiên cứu trên thế giới cũng chỉ ra đặc điểm khí hậu từng vùng miền chịu ảnh hưởng của BĐKH. Về lượng mưa, các trận mưa cực đoan có thể gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến đời sống của con người. Sự gia tăng nồng độ khí nhà kính trong khí quyển và hậu quả là hiện tượng ấm lên toàn cầu dự kiến sẽ gây ra những thay đổi đáng kể trong cấu trúc lượng mưa (ví dụ, lượng, cực trị và sự biến thiên theo vị trí địa lý). Cụ thể, nghiên cứu của Seth Westra và các cộng sự 2013 đã chỉ ra lượng mưa ngày cực đại năm có xu hướng tăng trong 2/3 số trạm khảo sát trên toàn cầu 14 . Còn trong nghiên cứu của Eric M. Masereka và các cộng sự 2018 15 , chỉ ra khi lượng mưa ngày trên 100 mm được xác định là các sự kiện gây ra các nguy cơ lũ lụt dẫn đến thảm họa lũ lụt ở Nelspruit và các vùng phụ cận, tương tự những đợt mưa có cường độ > 100mm/ngày được coi là các hiện tượng cực đoan gây ra các thảm họa lũ lụt. Năm 2006, nghiên cứu của M. Taylor và các cộng sự 16 , chỉ ra trong thế kỷ 20, cường độ mưa trên toàn cầu có xu hướng tăng nhẹ trên lục địạ, còn diện mưa có xu hướng tăng lên rõ rệt. Trong khi đó, nghiên cứu 17 thì chỉ ra sự xuất hiện của hiện tượng cực đoan có thể đến bất kỳ thời điểm nào trong năm.
Đối với nhiệt độ, các kết quả trên thế giới cũng chỉ xu hướng tăng của nhiệt độ trung bình năm 18 . Tại Thái Lan 19 số ngày có nhiệt độ tối cao trên 35 o C và nhiệt độ tối thấp cao đều có xu hướng tăng lên. Nghiên cứu của Xu và các cộng sự năm 2015 thì chỉ ra nhiệt độ cực đại và cực tiểu của không khí có sự biến đổi theo thời gian và không gian 20 . Ở Italia, nghiên cứu của Toreti A và Desiato F 21 đã chỉ ra khoảng cách giữa giá trị cực đại của nhiệt độ và giá trị cực tiểu của nhiệt độ trung bình trong ngày được nới rộng trong giai đoạn 1961-2004. Ngoài ra, nghiên cứu của Dulamsuren Dashkhuu và cs 2015 22 đã chỉ ra số ngày hè có xu hướng tăng rõ rệt, còn số ngày sương giá có xu hướng giảm.
Như vậy với sự thay đổi về vị trí địa lý cùng với sự nóng lên của trái đất, tác động của con người, và quá trình đô thị hóa nhanh có thể làm thay đổi xu hướng biến đổi một số yếu tố khí tượng trong từng vùng miền, thậm chí từ tỉnh này qua tỉnh khác. Trong khi đó, xu hướng biến đổi nhiệt độ và lượng mưa tại tỉnh Bạc Liêu lại chưa được nghiên cứu nào đề cập tới. Vì vậy sự biến đổi của nhiệt độ và lượng mưa là một trong những thông tin thiết yếu cần phải đánh giá khi thực hiện quá trình quy hoạch hay định hướng phát triển kinh tế của tỉnh.
Phương pháp nghiên cứu
Số liệu
Bộ cơ sở dữ liệu được đánh giá bao gồm: nhiệt độ không khí 2 m trung bình ngày, nhiệt độ tối cao trung bình, nhiệt độ tối thấp trung bình và lượng mưa ngày. Nghiên cứu sử dụng số liệu tại các trạm với thông tin vị trí, thời gian đo đạc được liệt kê trong Table 1 và minh họa trong Figure 1 .
Figure 1 . Vị trí các trạm khí tượng, trạm thủy văn và trạm đo mưa trên khu vực tỉnh Bạc Liêu
Phương pháp thống kê
Kết quả nghiên cứu
Đặc điểm nhiệt độ và mưa tại tỉnh Bạc Liêu
Tỉnh Bạc Liêu mang những nét đặc sắc của miền khí hậu khu vực nhiệt đới gió mùa. Về đặc điểm khí hậu nói chung, Bạc Liêu có nhiệt độ cao với biên độ dao động trong năm nhỏ, lượng mưa lớn, mùa mưa biến đổi theo thời gian. Tuy nhiên, khí hậu tỉnh Bạc Liêu cũng có những nét đặc sắc riêng của địa phương, thể hiện thông qua đặc điểm của nhiệt độ và mưa tại đây.
Đặc điểm nhiệt độ và mưa tại tỉnh Bạc Liêu
Tỉnh Bạc Liêu mang những nét đặc sắc của miền khí hậu khu vực nhiệt đới gió mùa. Về đặc điểm khí hậu nói chung, Bạc Liêu có nhiệt độ cao với biên độ dao động trong năm nhỏ, lượng mưa lớn, mùa mưa biến đổi theo thời gian. Tuy nhiên, khí hậu tỉnh Bạc Liêu cũng có những nét đặc sắc riêng của địa phương, thể hiện thông qua đặc điểm của nhiệt độ và mưa tại đây.
Đặc điểm nhiệt độ và mưa tại tỉnh Bạc Liêu
Tỉnh Bạc Liêu mang những nét đặc sắc của miền khí hậu khu vực nhiệt đới gió mùa. Về đặc điểm khí hậu nói chung, Bạc Liêu có nhiệt độ cao với biên độ dao động trong năm nhỏ, lượng mưa lớn, mùa mưa biến đổi theo thời gian. Tuy nhiên, khí hậu tỉnh Bạc Liêu cũng có những nét đặc sắc riêng của địa phương, thể hiện thông qua đặc điểm của nhiệt độ và mưa tại đây.
Đánh giá xu hướng biến đổi nhiệt độ và mưa trên tỉnh Bạc Liêu
Trong phần này, nghiên cứu áp dụng phương pháp Mann-Kendall để kiểm định xu thế biến đổi nhiệt độ và lượng mưa tại tỉnh Bạc Liêu với mức tin cậy thống kê 95%. Và sử dụng xu hướng Sen để xác định độ lớn của xu hướng. Ngoài ra, nghiên cứu cũng sử dụng phân tích hồi quy tuyến tính để đánh giá xu hướng biến đổi của nhiệt độ và lượng mưa trên địa bàn tỉnh Bạc Liêu.
Đánh giá xu hướng biến đổi nhiệt độ và mưa trên tỉnh Bạc Liêu
Trong phần này, nghiên cứu áp dụng phương pháp Mann-Kendall để kiểm định xu thế biến đổi nhiệt độ và lượng mưa tại tỉnh Bạc Liêu với mức tin cậy thống kê 95%. Và sử dụng xu hướng Sen để xác định độ lớn của xu hướng. Ngoài ra, nghiên cứu cũng sử dụng phân tích hồi quy tuyến tính để đánh giá xu hướng biến đổi của nhiệt độ và lượng mưa trên địa bàn tỉnh Bạc Liêu.
Đánh giá xu hướng biến đổi nhiệt độ và mưa trên tỉnh Bạc Liêu
Trong phần này, nghiên cứu áp dụng phương pháp Mann-Kendall để kiểm định xu thế biến đổi nhiệt độ và lượng mưa tại tỉnh Bạc Liêu với mức tin cậy thống kê 95%. Và sử dụng xu hướng Sen để xác định độ lớn của xu hướng. Ngoài ra, nghiên cứu cũng sử dụng phân tích hồi quy tuyến tính để đánh giá xu hướng biến đổi của nhiệt độ và lượng mưa trên địa bàn tỉnh Bạc Liêu.
Kết luận
Sau khi phân tích các kết quả tính toán và đánh giá xu hướng biến đổi của nhiệt độ và mưa tại tỉnh Bạc Liêu, nghiên cứu rút ra một số kết luận sau:
Nhiệt độ tại tỉnh Bạc Liêu có xu hướng tăng theo thời gian, với tốc độ tăng khoảng 0.306 o C/thập kỷ đối với xu hướng của Tmtb, 0.2 o C/thập kỷ đối với xu hướng của Txtb và khoảng 0.29 o C/thập kỷ đối với xu hướng của Ttb. Như vậy, Tmtb tăng nhanh hơn Txtb khoảng 0.106 o C/thập kỷ, cho thấy khoảng cách giữa 2 cực trị nhiệt độ (tối cao và tối thấp) này bị thu hẹp tại Bạc Liêu. Các kết quả đánh giá xu hướng tăng của nhiệt độ tại tỉnh Bạc Liêu đảm bảo độ tin cậy thống kê 95%, hay các xu hướng biến đổi của nhiệt độ được chỉ ra trong nghiên cứu là đáng tin cậy.
Lượng mưa năm tại các trạm thuộc khu vực tỉnh Bạc Liêu cũng có xu hướng tăng theo thời gian khi đánh giá bằng xu hướng Sen và phương pháp phân tích hồi quy tuyến tính. Trong đó, trạm Bạc Liêu, trạm Phước Long và trạm Đông Hải có xu hướng tăng đảm bảo mức tin cậy thống kê 95%, chỉ có xu thế biến đổi lượng mưa tại trạm Gành Hào không thỏa mãn mức tin cậy thống kê 95%. Ngoài ra, độ lớn xu hướng xác định bởi xu hướng Sen có giá trị lần lượt là 12.8 mm/năm tại trạm Đông Hải, 11.5 mm/năm tại trạm Phước Long và 7.5 mm/năm tại trạm Bạc Liêu. Độ lớn xu hướng này nhỏ hơn độ lớn xu hướng khi đánh giá bằng phương pháp phân tích hồi quy tuyến tính.
Trong nghiên cứu tiếp theo, nhóm nghiên cứu sẽ áp dụng phương pháp phân tích xu hướng phi tuyến để thấy được các biến động phi tuyến trong các giai đoạn dao động 10 năm, 20 năm, ….
LỜI CÁM ƠN
Các kết quả trong nghiên cứu này được tài trợ từ kinh phí của nhiệm vụ khoa học: “XÂY DỰNG KẾ HOẠCH HÀNH ĐỘNG ỨNG PHÓ VỚI BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU GIAI ĐOẠN 2023-2030, TẦM NHÌN ĐẾN NĂM 2050 VÀ ĐÁNH GIÁ KHÍ HẬU TỈNH BẠC LIÊU” của Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Bạc Liêu.
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
BĐKH: Biến đổi khí hậu
NBD: Nước biển dâng
XNM: Xâm nhập mặn
HQTT: Hồi quy tuyến tính
Ttb: Nhiệt độ trung bình năm
Txtb: Nhiệt độ tối cao trung bình năm
Tmtb: Nhiệt độ tối thấp trung bình năm
Rn: Lượng mưa năm
XUNG ĐỘT LỢI ÍCH
Nhóm tác giả cam đoan rằng không có xung đột lợi ích trong công bố bài báo “Ứng dụng phương pháp Mann-Kendall kiểm định xu hướng biến đổi lượng mưa và nhiệt độ tỉnh Bạc Liêu 1980-2022”.
ĐÓNG GÓP CỦA TÁC GIẢ
Tác giả Tôn Thất Lãng, Phạm Thị Minh, Nguyễn Thị Phương Chi, Nguyễn Văn Tín cùng thực hiện các bước và các thử nghiệm kết quả của nghiên cứu này.
References
- Sở Khoa học và Công nghệ tỉnh Bạc Liêu. Báo cáo nhiệm vụ: Xây dựng kế hoạch hành động ứng phó Biến đổi khí hậu giai đoạn 2023-2030, tầm nhìn đến năm 2050 và đánh giá khí hậu tỉnh Bạc Liêu. 2023. . ;:. Google Scholar
- Xiển N, Toàn PN, Đắc PT. Đặc điểm khí hậu miền Bắc Việt Nam. Nhà xuất bản Khoa học; 1968. . ;:. Google Scholar
- Cương ĐĐ. Khí hậu Việt Nam. Sài Gòn: Khai Trí; 1968. . ;:. Google Scholar
- Toàn PN, Đắc PT. Đặc điểm khí hậu Việt Nam. NXB Khoa học và Kỹ thuật Hà Nội; 1992. p. 219–223. . ;:. Google Scholar
- Đắc PT. Khí hậu Hà Tây. NXB Hà Tây; 1971. p. 199. . ;:. Google Scholar
- Ngữ NĐ. Khí hậu Tây Nguyên. Viện KTTV xuất bản, Hà Nội; 1985. . ;:. Google Scholar
- Hiệu NT. Khí hậu Tây Bắc. Viện KTTV xuất bản; 1980. . ;:. Google Scholar
- Ngữ NĐ, Hiệu NT. Khí hậu và tài nguyên khí hậu Việt Nam. NXB Nông nghiệp, Hà Nội; 2004. . ;:. Google Scholar
- Nguyễn Kỳ Phùng, Lê Thị Phụng, Huỳnh Lưu Trùng Phùng, Trần Xuân Hoàng, Lê Ngọc Tuấn. Xu hướng biến đổi một số yếu tố khí tượng thủy văn tại tỉnh Đồng Nai. 2017. . ;:. Google Scholar
- Trần Xuân Hoàng, Lê Ngọc Tuấn. Nghiên cứu xu hướng biến đổi nhiệt độ trong bối cảnh biến đổi khí hậu tại Thành phố Hồ Chí Minh. Tạp chí Khoa học Đại học Sài Gòn. 2016;23(48). . ;:. Google Scholar
- Nam LH, Tín NV, Toàn HC, Hoàng TT, Long PT. Đánh giá xu hướng và xây dựng kịch bản biến đổi khí hậu cho tỉnh Bình Phước. Tạp chí Khí tượng Thủy văn. 2020;717:32-43. . ;:. Google Scholar
- Lê Ngọc Tuấn, Nguyễn Văn Tín, Trần Tuấn Hoàng, Phạm Thanh Long, Nguyễn Kỳ Phùng. Xây dựng kịch bản biến đổi nhiệt độ trong bối cảnh biến đổi khí hậu cho khu vực tỉnh Tây Ninh. Tạp chí Khí tượng Thủy văn. 2020;710:58-69. . ;:. Google Scholar
- Lê Thanh Tâm, Nguyễn Thị Phương Chi. Nghiên cứu đặc điểm khí hậu tỉnh Trà Vinh. Tạp chí Khí tượng Thủy văn. 2020;717:56-66. . ;:. Google Scholar
- Westra S, Alexander LV, Zwiers FW. Global increasing trends in annual maximum daily precipitation. J Climate. 2013;26(11):3904–18. . ;:. Google Scholar
- Masereka EM, Ochieng GM, Snyman J. Statistical analysis of annual maximum daily rainfall for Nelspruit and its environs. Jàmbá J Disaster Risk Stud. 2018;499. . ;:. Google Scholar
- Alexander LV, Zhang X, Peterson TC, Caesar J, Gleason B, Klein Tank AMG, et al. Global observed changes in daily climate extremes of temperature and precipitation. Am J Climate Change. 2006;3(2). . ;:. Google Scholar
- Ghenim AN, Megnounif A. Variability and trend of annual maximum daily rainfall in Northern Algeria. Int J Geophys. 2016. . ;:. Google Scholar
- Ruml M, Enike G, Mirjam V, Slavica R, Gordana M, Ana V, et al. Observed changes of temperature extremes in Serbia over the period 1961–2010. Atmos. 2017;183:26–41. . ;:. Google Scholar
- Sharma D, Babel MS. Trends in extreme rainfall and temperature indices in western Thailand. Int J Climatol. 2014;34:2393–407. . ;:. Google Scholar
- Xu ZX, Yang XJ, Zuo DP, Chu Q, Liu WF. Spatiotemporal characteristics of extreme precipitation and temperature: a case study in Yunnan Province, China. Proc IAHS. 2015;369:121–7. . ;:. Google Scholar
- Toreti A, Desiato F. Temperature trends over Italy from 1961 to 2004. Theor Appl Climatol. 2008;91:81. . ;:. Google Scholar
- Dulamsuren D, Jong PK, Jong AC, Woo-Seop L. Long-term trends in daily temperature extremes over Mongolia. Weather Clim Extremes. 2015;8:26–33. . ;:. Google Scholar
- Đài Khí tượng Thủy văn khu vực Nam Bộ. . ;:. Google Scholar
- Wilks DS. Statistical methods in the atmospheric sciences. Ithaca, New York; 1997. p. 255. . ;:. Google Scholar
- Tân PV. Phương pháp thống kê khí hậu học. Đại học Quốc Gia Hà Nội; 1999. . ;:. Google Scholar
- Sen PK. Estimates of the regression coefficient based on Kendall’s Tau. J Am Stat Assoc. 1968;63(324):1379–89. . ;:. Google Scholar
- Ngo ĐT, Phan VT. Non-parametric test for trend detection of some meteorological elements for the period 1961–2007. VNU J Sci. 2012;1–8. . ;:. Google Scholar
- Nguyen VT. Non-parametric Mann-Kendall test for trend detection of the maximum of short-term rainfall in Ho Chi Minh City from 1971–2016. J Hydro-Meteorol. 2017;685:52–5. . ;:. Google Scholar
- Nguyen VH, Nguyen TCM. Climate trends and climate change scenarios in Ninh Thuan province, Vietnam. J Hydro-Meteorol. 2021;727:44–55. . ;:. Google Scholar
- Hồng NV, Nguyên VT, Ngọc LA, Mi NTC. Trends of climate factors in Kien Giang Province. J Climate Change Sci. 2021;18:19–25. . ;:. Google Scholar
- Nguyen VH, Nguyen VT, Pham TL, Tran DC. Nghiên cứu xu hướng biến đổi của lượng mưa ở tỉnh Bình Định giai đoạn 1980–2019. Sci Tech Dev J - Sci Earth Environ. 2021;5(SI2):1–8. . ;:. Google Scholar
- Tuan BM. Non-linear trends in time series of heavy rainfall in Vietnam. J Climate Change Sci. 2022;22:46–55. . ;:. Google Scholar
- Kendall MG. Rank correlation methods. Charles Griffin, London; 1975. p. 272. . ;:. Google Scholar
- Hamed KH, Rao AR. A modified Mann–Kendall trend test for autocorrelated data. J Hydrol. 1998;204:182–96. . ;:. Google Scholar
- Hà HTM, Tân PV. Xu hướng và mức độ biến đổi của nhiệt độ cực trị ở Việt Nam trong giai đoạn 1961–2007. Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ. 2009;25(3S):412–22. . ;:. Google Scholar
