Mùa khô là gì? Các bài báo nghiên cứu khoa học liên quan

Định nghĩa và đặc điểm chung của mùa khô

Mùa khô là giai đoạn khí hậu được đặc trưng bởi lượng mưa thấp hoặc gần như không có mưa kéo dài, thường lặp lại theo chu kỳ hàng năm. Ở nhiều vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới, mùa khô thường xuất hiện khi áp cao cận chí tuyến chi phối, dẫn đến dòng khí khô và ít mây mù tích tụ.

Trong giai đoạn này, chỉ số độ ẩm tương đối giảm mạnh, đặc biệt vào buổi trưa, có thể xuống dưới 30–40%, khiến cây trồng và hệ sinh thái bị stress khô hạn. Nhiệt độ ban ngày thường tăng cao hơn, trong khi nhiệt độ ban đêm hạ thấp đột ngột do bức xạ nhiệt nhanh hơn.

• Lượng mưa trung bình: dưới 50 mm/tháng
• Độ ẩm tương đối: thường dưới 50%
• Nhiệt độ: chênh lệch lớn giữa ngày và đêm

Nguyên nhân khí tượng của mùa khô

Một trong những nguyên nhân chính tạo ra mùa khô là sự hình thành vùng áp cao cận chí tuyến (subtropical high) ở khoảng vĩ độ 20–30° trên Trái Đất. Đám mây bị phân tán dưới áp lực cao, hạn chế sự hình thành mưa, đồng thời dòng gió khô từ các hoang mạc nội địa thổi ra ven biển.

Sự chuyển dịch của dải hội tụ nhiệt đới (Intertropical Convergence Zone – ITCZ) theo mùa cũng đóng vai trò quan trọng. Khi ITCZ dịch chuyển về bán cầu đối diện, vùng ở phía bắc hoặc nam rơi vào giai đoạn ít mưa hơn, tạo nên mùa khô rõ rệt.

• Áp cao cận chí tuyến ổn định, ít mây mù.
• Luồng gió khô từ hoang mạc nội địa.
• Di chuyển theo mùa của ITCZ.

Hiện tượng El Niño và La Niña cũng ảnh hưởng gián tiếp đến mùa khô, gây lệch pha mưa khắp khu vực Thái Bình Dương và khu vực Đông Nam Á. El Niño thường kéo dài mùa khô ở nhiều vùng nhiệt đới, trong khi La Niña có thể tăng cường mưa ở một số nơi.

Phân bố địa lý và tính chất theo khu vực

Ở vùng nhiệt đới gió mùa như Đông Nam Á, mùa khô thường kéo dài từ tháng 11 đến tháng 4, chiếm khoảng 5–6 tháng rõ rệt. Giai đoạn này đặc trưng bởi bầu trời quang đãng, ít mưa và nhiệt độ cao, phù hợp cho du lịch biển và nghỉ dưỡng.

Tại vùng cận sa mạc như Sahel ở Bắc Phi, mùa khô có thể kéo dài đến 8–9 tháng mỗi năm, với lượng mưa năm thấp hơn 200 mm. Điểm nổi bật là nhiệt độ ban ngày rất cao, có lúc vượt trên 40 °C, trong khi ban đêm có thể giảm dưới 20 °C.

Ở vùng ôn đới Địa Trung Hải, mùa khô trùng với mùa hè, thường từ tháng 6 đến tháng 9. Mặc dù nhiệt độ trung bình không quá cao so với sa mạc, nhưng lượng mưa hầu như bằng 0 trong nhiều tháng liền, làm cho thực vật phải phát triển thích nghi bằng cơ chế chịu hạn.

Ảnh hưởng của mùa khô lên hệ sinh thái

Đối với thực vật, mùa khô gây ra stress thẩm thấu, buộc cây rụng lá hoặc giảm quá trình quang hợp để hạn chế mất nước. Nhiều loài cây nhiệt đới có lá cứng, lớp cutin dày hoặc lá kim để giảm diện tích bốc hơi.

• Cây rụng lá theo mùa: giảm thoát hơi nước.
• Cây chịu hạn: lá nhỏ, cutin dày, khí khổng thụt vào.
• Cỏ dại và thực vật thân thảo thường khô héo, hạt ngủ đông.

Đối với hệ động vật nước ngọt, mực nước sông hồ sụt giảm, làm giảm sinh vật phù du và các loài cá nhỏ. Nhiều loài phải di cư đến vùng nước sâu hơn hoặc chịu đựng điều kiện oxy thấp.

Nguy cơ cháy rừng và cỏ khô tăng cao do nhiệt độ và độ ẩm thấp. Các đám cháy có thể lan rộng nhanh chóng, phá hủy môi trường sống, giảm đa dạng sinh học và giải phóng CO₂ tích tụ trong thực vật khô.

Tác động đến tài nguyên nước

Mùa khô làm giảm đáng kể mực nước sông, hồ và đập chứa nước, dẫn đến thiếu hụt nguồn cấp nước sinh hoạt và sản xuất nông nghiệp. Lượng mưa ít ỏi không đủ làm đầy các hệ thống lưu trữ tự nhiên, trong khi lượng bốc hơi tăng cao khiến mực nước xuống nhanh hơn.

Hiện tượng tụt mực nước ngầm cũng thường xuất hiện khi mùa khô kéo dài. Nhiều giếng khoan không thể cung cấp đủ nước uống, buộc người dân phải khai thác sâu hơn hoặc tìm nguồn nước thay thế, gây nguy cơ xâm nhập mặn ở vùng ven biển.

Các biện pháp ứng phó bao gồm tích trữ nước mưa, nâng cấp hệ thống đập nhỏ và kênh mương, cũng như áp dụng công nghệ tiết kiệm nước như tưới nhỏ giọt. Quản lý tổng hợp lưu vực sông giúp phân bổ nguồn nước hiệu quả, ngăn chặn tình trạng lãng phí và cạn kiệt nhanh chóng (UN Water).

Ảnh hưởng kinh tế – xã hội

Mùa khô ảnh hưởng trực tiếp đến sản lượng nông nghiệp, giảm năng suất cây trồng do thiếu nước và nhiệt độ cao gây stress cho cây lúa, ngô, cà phê… Hàng năm, tổn thất mùa màng có thể lên đến hàng tỉ đô la tại các quốc gia nhiệt đới.

Nguồn thu nhập nông dân giảm sút, kéo theo mất cân bằng kinh tế – xã hội tại khu vực nông thôn. Thiếu nước sinh hoạt và nước sản xuất cũng gây căng thẳng trong cộng đồng, đặc biệt ở vùng hạn hán kéo dài, tăng nguy cơ di cư và xung đột tài nguyên (FAO).

• Giảm năng suất nông nghiệp 20–40% mỗi mùa khô.
• Giá lương thực tăng trung bình 10–15%.
• Hạn chế phát triển du lịch nông thôn và sinh thái.

Thách thức đối với cấp chính quyền là cân đối cung cầu nước, hỗ trợ nông dân áp dụng kỹ thuật canh tác thích nghi, đồng thời phát triển cơ sở hạ tầng để giảm thiểu tổn thất kinh tế và xã hội.

Ứng dụng trong nông nghiệp và thích nghi

Để giảm thiểu tác động mùa khô, nhiều vùng đã áp dụng giống cây chịu hạn như lúa cạn, ngô biến đổi gen, và sử dụng cây che phủ đất để giảm bốc hơi. Điều chỉnh lịch gieo trồng và luân canh hợp lý giúp đất trồng duy trì độ ẩm và tăng độ phì nhiêu.

Các phương pháp tưới tiết kiệm như tưới nhỏ giọt, tưới phun sương, và tưới ngập từng luống đã được triển khai rộng rãi. Hệ thống cảm biến độ ẩm đất tự động kích hoạt tưới khi độ ẩm xuống dưới ngưỡng cho phép, giảm 30–50% lượng nước sử dụng mà vẫn đảm bảo năng suất.

Biện pháp xen canh cây trồng và rừng chắn gió còn giúp điều hòa vi khí hậu, giảm sự thoát hơi nước và bảo vệ đất không bị xói mòn.

Giám sát và dự báo mùa khô

Ảnh viễn thám từ vệ tinh MODIS và Landsat cung cấp dữ liệu về độ che phủ mây, độ ẩm bề mặt và nhiệt độ, hỗ trợ phân tích diễn biến mùa khô theo không gian và thời gian. Các mô hình khí hậu GCM và RCM phối hợp với AI ngày càng cho kết quả dự báo chính xác cao hơn.

Chỉ số khô hạn Chu kỳ Tiêu chuẩn (Standardized Precipitation Index – SPI) và Chỉ số Tiêu chuẩn Khô hạn – Ướt (SPEI) được sử dụng rộng rãi để đánh giá mức độ khô hạn ngắn và dài hạn. SPI tập trung vào lượng mưa, trong khi SPEI kết hợp cả lượng mưa và bốc hơi, cho phép cảnh báo sớm nguy cơ khô hạn nghiêm trọng.

• SPI: dùng số liệu mưa lịch sử, tính xác suất thiếu mưa.
• SPEI: bổ sung bốc hơi, phản ánh stress nước tổng hợp.
• Cá nhân hóa dự báo dựa trên dữ liệu địa phương.

Hệ thống cảnh báo sớm tích hợp di động giúp nông dân và cơ quan quản lý nhận thông tin kịp thời, chủ động triển khai các biện pháp ứng phó.

Chiến lược quản lý và chính sách

Quản lý tổng hợp lưu vực sông (Integrated Water Resources Management – IWRM) là phương pháp ưu tiên, cân bằng lợi ích giữa sản xuất nông nghiệp, công nghiệp và sinh hoạt. Chính sách quy hoạch sử dụng đất kết hợp bảo tồn rừng ngập mặn ven sông giúp duy trì nguồn nước và tăng khả năng chứa nước tự nhiên.

Chính phủ các quốc gia đã ban hành các quy định khuyến khích tiết kiệm nước và áp dụng công nghệ xanh, đồng thời hỗ trợ tài chính cho nông dân đầu tư hệ thống tưới tiết kiệm. Hợp tác quốc tế về chia sẻ dữ liệu khí tượng và kỹ thuật quản lý mùa khô được tăng cường thông qua các hiệp ước và tổ chức như WMO và IPCC (IPCC AR6 WG1).

• Ưu đãi thuế và vốn vay cho dự án tiết kiệm nước.
• Quy định kiểm soát khai thác nước ngầm.
• Chương trình đào tạo và chuyển giao công nghệ cho nông dân.

Xu hướng nghiên cứu và giải pháp tương lai

Công nghệ thu hồi hơi nước không khí (atmospheric water harvesting) và khử muối năng lượng thấp (forward osmosis) được kỳ vọng tạo ra nguồn nước mới trong mùa khô. Vật liệu hấp phụ nano và màng lọc graphene oxide hứa hẹn cải thiện hiệu suất lọc nước ngầm chứa muối và khoáng chất gây cứng.

Ứng dụng AI và Big Data trong dự báo mùa khô cho phép xây dựng bản đồ khô hạn vi mô, tùy chỉnh khuyến cáo cho từng trang trại. Nghiên cứu tích hợp cơ chế sinh học của thực vật chịu hạn với công nghệ gene editing có thể tạo ra giống cây trồng mới thích nghi tốt hơn với điều kiện khô hạn kéo dài.

• Atmospheric water harvesting: thu nước trực tiếp từ không khí.
• Máy lọc forward osmosis: tiêu thụ năng lượng thấp.
• CRISPR/Cas9: chỉnh sửa gene tăng khả năng chịu hạn.

Tài liệu tham khảo

1. United Nations Water. “World Water Development Report 2021.” UN Water. https://www.unwater.org/publications/world-water-development-report-2021/
2. Food and Agriculture Organization. “Coping with Water Scarcity in Agriculture.” FAO Water Reports. https://www.fao.org/3/i3015e/i3015e.pdf
3. World Meteorological Organization. “Global Water Resources: Vulnerability and Adaptation.” WMO. https://public.wmo.int/en/resources/library
4. National Aeronautics and Space Administration. “Remote Sensing for Drought Monitoring.” NASA Earth Observatory. https://earthobservatory.nasa.gov/features/Drought
5. Intergovernmental Panel on Climate Change. “Climate Change 2021: The Physical Science Basis.” IPCC AR6 WG1. https://www.ipcc.ch/report/ar6/wg1/