Applying the Mann-Kendall method to test the change trend of rainfall and temperature in Bac Lieu province 1980-2022
- Department of Environment, Ho Chi Minh University of Natural Resources and Environment, 236B Le Van Si street, Ward 1, Tan Binh District, Ho Chi Minh City, Vietnam
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 Bắc2, 3, 4, 5, 6, 7 và trên toàn bộ lãnh thổ Việt Nam8 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 thấp9, 10, 11. Trong đó nhiệt độ tối thấp có tốc độ tăng nhanh hơn so với nhiệt độ trung bình và nhiệt độ tối cao10. 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 cứu13 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 phương11.
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 cứu17 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 năm18. Tại Thái Lan19 số ngày có nhiệt độ tối cao trên 35C 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 gian20. 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 201522 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.
Danh sách và tọa độ kinh vĩ của trạm khí tượng, thủy văn và đo mưa trên tỉnh Bạc Liêu
|
Tên Trạm |
Kinh độ |
Vĩ độ |
Độ dài chuỗi |
Ghi chú |
|
Bạc Liêu |
105.714oE |
9.296o |
1980–2022 |
Trạm khí tượng |
|
Phước Long |
105.458oE |
9.435o |
1980–2022 |
Trạm thủy văn |
|
Gành Hào |
105.420oE |
9.031o |
1980–2022 |
Trạm thủy văn |
|
Đông Hải |
105.694oE |
9.191o |
1984–2022 |
Trạm đo mưa |
Vị trí các trạm khí tượng, trạm thủy văn và trạm đo mưa trên khu vực tỉnh Bạc Liêu
Phương pháp thống kê
Nhiệt độ và lượng mưa được phân tích bằng các phương pháp thống kê, các đặc trưng thống kê của 2 thành phần này được tính theo các công thức liệt kê trong Table 224, 25.
Công thức tính các đặc trưng thống kê của nhiệt độ và lượng mưa tại tỉnh Bạc Liêu
|
Tên đặc trưng thống kê |
Công thức |
Ghi chú |
|---|---|---|
|
Trung bình |
|
|
|
Biên độ |
|
|
|
Phương sai |
|
n: tổng số liệu trong chuỗi; |
|
Độ lệch chuẩn |
|
|
|
Hệ số biến sai |
| |
|
Trung vị |
|
Đánh giá xu hướng
a) Phương pháp phân tích hồi quy tuyến tính
Đánh giá xu hướng biến đổi của một yếu tố khí tượng bằng phương pháp phân tích hổi quy tuyến tính tức là dựa vào hệ số góc trong phương trình hồi quy – phương trình mô tả mối quan hệ giữa yếu tố khí tượng cần đánh giá xu hướng với biến thời gian t. Phương trình có dạng (1):
Trong đó: y là yếu tố khí tượng cần đánh giá xu hướng biến đổi; t là thời gian tính theo năm; a là hệ số tự do; và a là hệ số góc. Khi hệ số góc a > 0 tương ứng với xu hướng tăng; a < 0 tương ứng với xu hướng giảm.
b) Phương pháp Mann- Kendall
Phương pháp Mann-Kendall được áp dụng khá rộng rãi trong bài toán đánh giá xu hướng biến đổi của các yếu tố khí tượng với ràng buộc xu hướng biến đổi đáng tin cậy trong một mức ý nghĩa thống kê nào đó, có thể là 90%, 95% hoặc 98%. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra được những ưu việt của phương pháp Mann-Kendall trong bài toán đánh giá xu hướng biến đổi của các yếu tố khí tượng 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32. Nghiên cứu này sử dụng mức ý nghĩa thống kê là 95% (Pvalue<5%) để kiểm định xu hướng biến đổi của lượng mưa và nhiệt độ tại tỉnh Bạc Liêu. Lý thuyết chi tiết về phương pháp Mann-Kendall có thể tìm trong 33.
Chỉ số thống kê Mann-Kendall S được tính theo công thức (2):
Trong đó
Khi S>0 tương ứng với xu hướng tăng; ngược lại S<0 xu hướng giảm.
Ngoài ra mức độ ý nghĩa thống kê của xu hướng biến đổi được tính thông qua xác xuất của S và n.
Phương sai S:
Trong đó: g là số nhóm (nhóm được xác định là một tập hợp các phần tử của chuỗi có cùng giá trị)
tp là số các phần tử thuộc nhóm thứ p.
Giá trị chuẩn hóa của S là Z tuân theo luật phân phối chuẩn và đước xác định trong công thức (4) - (6).
Z có phân phối chuẩn N (0,1).
Z > 0 thì yếu tố cần đánh giá có xu hướng tăng
Z <0 thì yếu tố cần đánh giá có xu hướng giảm.
c) Xu hướng Sen
Nghiên cứu sử dụng xu hướng Sen 16, 34, 33 để xác định độ lớn xu hướng của chuỗi số liệu nhiệt độ và lượng mưa tại tỉnh Bạc Liêu. Công thức tính (7)
Trong đó: Q là trung vị của chuỗi.
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 tại tỉnh Bạc Liêu
Một số đặc điểm cơ bản của nhiệt độ tại trạm Bạc Liêu thể hiện thông qua biến thiên năm của nhiệt độ trung bình tháng, nhiệt độ tối cao trung bình tháng và nhiệt độ tối thấp trung bình tháng (Figure 2). Từ Figure 2a cho thấy nhiệt độ trung bình tháng cao nhất rơi vào tháng 4 và tháng 5, đây là tháng các tháng chuyển từ mùa khô qua mùa mưa có giá trị khoảng 28-29C, cao hơn nhiệt độ trung bình cao nhất ở trạm Rạch Giá – Kiên Giang. Còn giá trị nhỏ nhất của nhiệt độ trung bình tháng quan sát thấy trong tháng 12 và tháng 1 năm sau có giá trị trong khoảng 25 – 25.5C, như vậy biên độ năm trung bình khoảng từ 3-4C. Biên độ này dao động rộng hơn so với biên độ nhiệt năm tại trạm Cần Thơ 4 là trạm nằm trên cùng kinh độ nhưng ở vĩ độ cao hơn so với trạm Bạc Liêu.
Từ Figure 2b, nhiệt độ tối cao trung bình tháng tại trạm Bạc Liêu cũng có biến trình năm tương tự như nhiệt độ trung bình tháng. Giá trị nhiệt độ tối cao trung bình tháng cực đại trong năm khoảng 32-33C quan sát thấy ở tháng 4 hoặc tháng 5 (Figure 2b), giá trị này cao hơn so với giá trị nhiệt độ tối cao trung bình tại trạm Rạch Giá Kiên Giang khoảng 31C30. Còn giá trị của nhiệt độ tối cao trung bình tháng cực tiểu trong năm có giá trị khoảng 29.0C xuất hiện trong tháng 12. Biến trình năm của nhiệt độ tối thấp trung bình tháng cũng có biến trình năm tương đồng với nhiệt độ trung bình tháng và nhiệt độ tối cao trung bình tháng, với giá trị lớn nhất năm xuất hiện trong tháng 4 và tháng 5 có giá trị trên 25C, còn giá trị nhỏ nhất khoảng 22.5C xuất hiện vào tháng 1 năm sau, giá trị này cao hơn so với nhiệt độ tối thấp tại trạm Cần Thơ là 21,9C 4. Kết quả này có thể là do ảnh hưởng của vị trí địa lý tại Bạc Liêu gần biển hơn so với Cần Thơ.
Biến trình năm của nhiệt độ trung bình tháng (a); nhiệt độ tối cao trung bình tháng (b); nhiệt độ tối thấp trung bình tháng (c) tại trạm Bạc Liêu giai đoạn 1980-2022
Tiếp theo, nghiên cứu tính toán một số thông số thống kê của chuỗi số liệu nhiệt độ tại trạm Bạc Liêu (Table 3) bao gồm: trung bình, biên độ, phương sai, độ lệch chuẩn, hệ số biến sai và trung vị. Các giá trị của các thông số thống kê nói trên cho thấy chuỗi số liệu được sử dụng trong nghiên cứu không có giá trị bất thường nào (quá cao hoặc quá thấp so với chuẩn khí hậu). Vì giá trị trung bình chuỗi khá tương đồng với trung vị của chuỗi, biên độ và mức dao động quanh giá trị trung bình đều tương đương nhau bằng 1,6C.
Các thông số thống kê của chuỗi số liệu nhiệt độ tại trạm Bạc Liêu giai đoạn 1980-2022. Đơn vị: oC
|
Trạm |
Bạc Liêu | |
|
Các đặc trưng số |
Tổng |
1161,80 |
|
Trung bình |
TB |
27,00 |
|
Biên độ |
R |
1,60 |
|
Phương sai |
D |
0,16 |
|
Độ lệch chuẩn |
ĐLC |
0,40 |
|
Hệ số biến sai |
Cv |
1,60 |
|
Trung vị |
Tg |
27,02 |
Đặc điểm mưa tại Bạc Liêu
Tổng lượng mưa năm tại Bạc Liêu dao động theo không gian và thời gian trong khoảng từ 1200 mm đến 3000 mm (Figure 3). Lượng mưa trong các tháng mùa mưa (từ tháng 5 đến tháng 11) đóng góp phần lớn vào lượng mưa năm, với lượng mưa trên 1500 mm, chiếm khoảng 90-93% tổng lượng mưa năm. Trong khi đó lượng mưa trong mùa khô chiếm tỷ trọng nhỏ chỉ khoảng 7-10% tổng lượng mưa năm, với giá trị lượng mưa chỉ từ 129 mm đến 203 mm/năm (Table 4). Tuy nhiên, biến trình năm của lượng mưa tháng tại trạm Phước Long và trạm Bạc Liêu khá tương đồng với nhau, trong khi biến trình năm của lượng mưa tháng tại trạm Gành Hào tương đồng với biến trình lượng mưa tháng tại trạm Đông Hải, nhìn chung đường biến trình của 4 trạm thuộc khu vực tỉnh Bạc Liêu khá thấp đều dưới 50 mm (ngoại trừ trạm Đông Hải) từ tháng 1 đến tháng 3 và biến trình tăng dần từ tháng 4 đến tháng 9, sau đó giảm nhẹ đến tháng 10 và giảm mạnh đến tháng 12 tại hai trạm Bạc Liệu và Phước Long; còn 2 trạm Gành Hào và Đông Hải giảm nhẹ từ tháng 7 đến tháng 8 sau đó tăng trở lại từ tháng 9 đến tháng 10, giảm mạnh trong tháng 11 và 12 (Figure 4).
Tiếp theo nghiên cứu thực hiện nội suy lượng mưa trung bình năm đo tại các trạm trên khu vực tỉnh Bạc Liêu bằng phần mềm ArcGis để vẽ phân bố không gian của lượng mưa năm trung bình nhiều năm (Figure 5). Từ Figure 5 cho thấy phân bố mưa năm theo không gian trên khu vực tỉnh Bạc Liêu không đồng đều. Những khu vực có lượng mưa năm lớn thường ở phía bắc và phía đông của tỉnh (trạm Phước Long, trạm Bạc Liêu (Figure 5) với lượng mưa năm trên 2000 mmm.
Tương tự đối với chuỗi số liệu nhiệt độ, nghiên cứu tính toán một số thông số thống kê của chuỗi số liệu mưa tại 4 trạm thuộc tỉnh Bạc Liêu (Table 5) bao gồm: trung bình, biên độ, phương sai, độ lệch chuẩn, hệ số biến sai và trung vị. Các giá trị của các thông số thống kê nói trên cho thấy chuỗi số liệu được sử dụng trong nghiên cứu không có giá trị bất thường nào (quá cao hoặc quá thấp so với chuẩn khí hậu). Vì giá trị trung bình chuỗi tương đương với trung vị của chuỗi trên từng trạm, các thông số khác cũng khá tương đồng giữa các trạm (Table 5).
Biểu đồ tổng lượng mưa năm trong 43 năm (1980-2022) tại các trạm Bạc Liêu, Đông Hải, Phước Long và Gành Hào
Lượng mưa năm trung bình trong 43 năm (1980-2022) và lượng mưa trong mùa mưa và mùa khô cùng với tỷ trọng so với lượng mưa năm tại các trạm trên tỉnh Bạc Liêu
|
Trạm |
Tổng lượng mưa năm trung bình(mm) |
Tổng lượng mưa mùa khô trung bình (mm) |
Tỷ lệ (%) |
Tổng lượng mưa mùa mưa trung bình (mm) |
Tỷ lệ (%) |
|
Bạc Liêu |
1987 |
137 |
7 |
1841 |
93 |
|
Đông Hải |
1717 |
141 |
8 |
1576 |
92 |
|
Phước Long |
2010 |
206 |
10 |
1804 |
90 |
|
Gành Hào |
1886 |
129 |
7 |
1758 |
93 |
Biến trình năm của lượng mưa tháng tính trung bình trong 43 năm (1980-2022) tại các trạm thuộc tỉnh Bạc Liêu
Phân bố không gian lượng mưa năm tính trung bình trong 43 năm (1980-2022) trên khu vực tỉnh Bạc Liêu
Các thông số thống kê của chuỗi số liệu mưa tại 4 trạm thuộc tỉnh Bạc Liêu giai đoạn 1980-2022. Đơn vị: mm
|
Trạm |
Bạc Liêu |
Đông Hải |
Phước Long |
Gành Hào | |
|
Các đặc trưng số |
Tổng |
85047,90 |
63539,70 |
86435,20 |
81114,0 |
|
Trị trung bình |
TB |
1978,0 |
1717,3 |
2010,1 |
1886,4 |
|
Biên độ |
R |
1486,2 |
1491,4 |
1141,0 |
1338,6 |
|
Phương sai |
D |
98228,0 |
107160,0 |
86952,1 |
102022,0 |
|
Độ lệch chuẩn |
ĐLC |
313,0 |
327,35 |
294,88 |
319,41 |
|
Hệ số biến sai |
Cv |
0,16 |
0,19 |
0,15 |
0,17 |
|
Trung vị |
Tg |
1958,00 |
1722,0 |
2014,7 |
1869,2 |
|
Năm xuất hiện Trung vị |
2013 |
2001 |
1998 |
2006 |
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 tại tỉnh Bạc Liêu
Trong phần này nghiên cứu đánh giá xu hướng biến đổi nhiệt độ tại tỉnh Bạc Liêu bằng phương pháp Mann- Kendall với mức ý nghĩa thống kê 95% và phương pháp phân tích hồi quy tuyến tính. Kết quả đánh giá được tóm tắt trong Table 6, bao gồm: Giá trị S trong Mann-Kendall, mức ý nghĩa thống kê, hệ số Sen và hệ số góc trong hồi quy tuyến tính (HQTT). Từ Table 6 cho thấy, giá trị S>0, hệ số Sen>0, và hệ số góc trong HQTT >0, hay các yếu tố khí tượng (nhiệt độ trung bình năm – Ttb; nhiệt độ tối cao trung bình năm – Txtb; và nhiệt độ tối thấp trung bình năm - Tmtb) có xu hướng tăng, trong đó độ lớn trong xu hướng Sen và HQTT (hệ số Sen và hệ số góc trong HQTT) khá tương đồng nhau, có giá trị khoảng 0.306C/thập kỷ đối với mức biến đổi xu hướng của nhiệt độ tối thấp trung bình, 0.2C/thập kỷ đối với mức biến đổi xu hướng của nhiệt độ tối cao trung bình, còn nhiệt độ trung bình năm tăng khoảng 0.29C/thập kỷ. Các kết quả đánh giá xu hướng biến đổi của Ttb, Txtb và Tmtb đều thỏa mãn mức tin cậy 95% trong kiểm định Mann-Kendall.
Giá trị S trong Mann-Kendall, mức ý nghĩa thống kê, hệ số Sen và hệ số góc trong hồi quy tuyến tính của nhiệt độ trung bình năm, nhiệt độ tối cao trung bình và nhiệt độ tối thấp trung bình tại trạm Bạc Liêu
|
STT |
Trạm |
Yếu tố |
Giá trị S trong Mann-Kendall |
Kiểm định Mann-Kendall |
Hệ số góc trong HQTT | |
|
Mức ý nghĩa thống kê |
Hệ số Sen | |||||
|
1 |
Bạc Liêu |
Ttb |
523 |
4.667E-08 |
0.0287 |
0.0273 |
|
2 |
Bạc Liêu |
Txtb |
392 |
4.26E-05 |
0.0198 |
0.0191 |
|
3 |
Bạc Liêu |
Tmtb |
471 |
8.7E-07 |
0.0306 |
0.0295 |
Tiếp theo nghiên cứu đánh giá xu hướng biến đổi của yếu tố liên quan đến nhiệt độ không khí (Ttb, Txtb và Tmtb) tại trạm Bạc Liêu bằng phương pháp phân tích hồi quy tuyến tính. Kết quả xu hướng biến đổi tuyến tính của các yếu tố khí tượng trên được thể hiện trong Figure 6. Từ Figure 6, có thể quan sát thấy xu hướng tăng của Ttb, Txtb và Tmtb tại trạm Bạc Liêu, với độ lớn của xu hướng có giá trị lần lượt là 0.273C/thập kỷ, 0.191C/thập kỷ và 0.295C/thập kỷ, độ lớn xu hướng trong HQTT thấp hơn so với độ lớn xu hướng Sen. Trong đó độ lớn xu hướng của Tmtb lớn hơn độ lớn xu hướng Txtb trong cả xu hướng Sen và HQTT, hay Tmtb tăng nhanh hơn so với Txtb khoảng 0.101C/thập kỷ. Điều này có nghĩa là thời gian nhiệt độ cao trong ngày được kéo dài hơn, do đó có thể làm tăng cường các hiện tượng khí hậu cực đoan tại tỉnh Bạc Liêu.
Xu hướng tuyến tính của nhiệt độ trung bình năm (a), nhiệt độ tối cao trung bình (b) và nhiệt độ tối thấp trung bình (c) tại trạm Bạc Liêu.
Đánh giá xu hướng biến đổi của lượng mưa trên tỉnh Bạc Liêu
Tương tự như trong phần đánh giá xu hướng biến đổi nhiệt độ trên, trong phần này nghiên cứu đánh giá xu hướng biến đổi lượng mưa năm (Rn) tại 4 trạm Phước Long, Bạc Liêu, Gành Hào và Đông Hải thuộc tỉnh Bạc Liêu bằng phương pháp Mann- Kendall với mức ý nghĩa thống kê 95% và phương pháp phân tích hồi quy tuyến tính. Kết quả đánh giá xu hướng được thể hiện trong hình 9 và Table 7. Từ hình 9, quan sát thấy, hệ số Sen và giá trị S đều lớn hơn 0 tại 4 trạm thuộc khu vực tỉnh Bạc Liêu, kết qua này chỉ ra xu hướng tăng của Rn trong 4 trạm trên với tốc độ tăng trên các địa phương trong tỉnh là khác nhau. Trong đó tốc độ tăng của xu hướng Sen lớn nhất tại trạm Đông Hải là 12.8 mm/năm, trạm Phước Long có tốc độ tăng 11.5 mm/năm và trạm Bạc Liêu tốc độ tăng là 7.5 mm/năm. Kết qủa này cho thấy độ lớn xu hướng tăng lượng mưa năm trên các trạm thuộc tỉnh Bạc Liêu cao hơn so với trạm Rạch Giá tại Kiên Giang30, 35. Trong kết quả đánh giá xu hướng trên, chỉ có xu hướng biến đổi Rn tại các trạm Bạc Liêu (Pvalue=0.015), trạm Phước Long (Pvalue=0.003) và trạm Đông Hải (Pvalue=0.006) (Table 7) đảm bảo độ tin cậy thống kê 95%, còn trạm Gành Hào không đảm bảo độ tin cậy thống kê (tam giác màu xám ở Figure 7 bên phải).
Xu hướng Sen của Rn (bên trái) và giá trị S trong Mann-Kendall (bên phải), xu hướng tăng (giảm) được ký hiệu bằng hình tam giác (hình vuông). Nếu giá trị S thỏa mãn mức độ tin cậy thống kê 95% thì hình tam giác (hình vuông) có màu đỏ. Độ lớn của xu hướng tương ứng với kích thước của hình tam giác (hình vuông)
Giá trị S trong Mann-Kendall, mức ý nghĩa thống kê, hệ số Sen và hệ số góc trong hồi quy tuyến tính trong đánh giá xu hướng biến đổi lượng mưa năm tại trạm Bạc Liêu, Phước Long, Gành Hào và Đông Hải thuộc khu vực tỉnh Bạc Liêu
|
TT |
Trạm |
Kiểm định Mann-Kendall |
Hệ số góc trong HQTT | ||
|
Giá trị S trong Mann-Kendall |
Mức ý nghĩa thống kê |
Độ dốc Sen | |||
|
1 |
Bạc Liêu |
232 |
0.015 |
7.5 |
9.0 |
|
2 |
Phước Long |
282 |
0.003 |
11.5 |
10.3 |
|
3 |
Gành Hào |
65 |
0.503 |
3.1 |
4.3 |
|
4 |
Đông Hải |
210 |
0.006 |
12.8 |
13.3 |
Để thể hiện rõ hơn xu hướng biến đổi lượng mưa năm, nghiên cứu biểu diễn xu hướng bằng phương pháp phân tích hồi quy tuyến tính tại các trạm có đánh giá xu hướng đảm bảo mức tin cậy thống kê 95% (trạm Bạc Liêu, Phước Long và Đông Hải) (Figure 8). Có thể thấy, xu hướng tuyến tính cũng cho kết quả tương tự xu hướng Sen, với lượng mưa năm ở trạm Bạc Liêu, Phước Long và Đông Hải cho xu hướng tăng. Trong đó, xu hướng tăng mạnh nhất ở trạm Đông Hải, xu hướng tăng yếu nhất là ở trạm Bạc Liêu, tốc độ tăng trong HQTT lớn hơn trong xu hướng Sen ở trạm Bạc Liêu và Đông Hải, còn trạm Phước Long có độ dốc Sen lớn hơn độ dốc trong HQTT.
Xu hướng biến đổi tuyến tính của lượng mưa năm tại các trạm trên khu vực 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 0.306C/thập kỷ đối với xu hướng của Tmtb, 0.2C/thập kỷ đối với xu hướng của Txtb và khoảng 0.29C/thập kỷ đối với xu hướng của Ttb. Như vậy, Tmtb tăng nhanh hơn Txtb khoảng 0.106C/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.