Trong nghiên cứu này, tác giả đã sử dụng ảnh vệ tinh MODIS để tính toán nhiệt độ bề mặt và thành lập chỉ số khô hạn. Bên cạnh đó, phương pháp toán thống kê trong địa lí cũng được áp dụng để đánh giá biến động, xu thế theo không gian và thời gian của nhiệt độ bề mặt và chỉ số khô hạn giai đoạn 2000 – 2017.
Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 Kỷ yếu khoa học SỬ DỤNG ẢNH VỆ TINH MODIS ĐA THỜI GIAN ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG NHIỆT ĐỘ BỀ MẶT ĐẤT VÀ CHỈ SỐ KHÔ HẠN TẠI VÙNG CỬA SÔNG TIỀN Nguyễn Đình Văn* Trường Đại học Sư phạm TP Hồ Chí Minh *Tác giả liên lạc: nguyendinhvancm@gmail.com TĨM TẮT Vùng cửa sơng Tiền nói riêng vùng đồng sơng Cửu Long nói chung năm gần gánh chịu hậu nặng nề từ tác động biến đổi khí hậu biểu gia tăng nhiệt độ, hạn hán, xâm nhập mặn mùa khô Trong nghiên cứu này, tác giả sử dụng ảnh vệ tinh MODIS để tính tóa n nhiệt độ bề mặt thành lập số khô hạn Bên cạnh đó, phương pháp tóa n thống kê địa lí áp dụng để đánh giá biến động, xu theo không gian thời gian nhiệt độ bề mặt số khô hạn giai đoạn 2000 – 2017 Kết từ đồ xu phản ánh nhiệt độ khô hạn lãnh thổ nghiên cứu tăng dần từ Tây sang Đông xuyên suốt giai đoạn nghiên cứu Hơn nữa, nghiên cứu chứng minh mối quan hệ chặt chẽ liệu thu từ ảnh vệ tinh số liệu thực đo qua biểu đồ tương quan Từ khóa: Chỉ số khô hạn, nhiệt độ bề mặt, ảnh vệ tinh MODIS, vùng cửa sông Tiền APPLICATION OF MULTI-TEMPORAL MODIS IMAGERIES FOR ASSESSING SPATIO-TEMPORAL VARIATIONS OF LAND SURFACE TEMPERATURE AND DROUGHT INDEX IN TIEN RIVER ESTUARY Nguyen Dinh Van* Ho Chi Minh City University of Education *Corresponding Author: nguyendinhvancm@gmail.com ABSTRACT The Tien River estuary and the Mekong River Delta more broadly has been influenced by climate change effects under the forms of temperature increase, drought, and even salinization in the dry season In this study, the Author used the MODIS Data for computing the Land Surface Temperature and Drought Index On the other hand, the geo-statistical method applied for assessing spatiotemporal variations and linear of LST and SVI during 2000-2017 period The results from linear maps reflected that there is a gradual increase from western region to eastern region in temperature and drought index in the study area Moreover, the study also demonstrated a significant relationship between data derived satellite and authentic data via correlation chart Keywords: Drought Index, land surface temperature, multi-temporal MODIS data, Tien river estuary ĐẶT VẤN ĐỀ Trong vài thập kỉ gần đây, công nghệ viễn thám GIS áp dụng công cụ để quản lí, giám sát, chí đánh giá rủi ro thiên tai người (Tuấn nnk, 2017) Công nghệ viễn thám cung cấp liệu sở để so sánh thay đổi tương 666 Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 lai, công nghệ GIS cung cấp không gian cho việc tổng hợp phân tích nhiều nguồn liệu cần thiết cho q trình giám sát thiên tai Nhiệt độ bề mặt đất yếu tố quan trọng thể trao đổi lượng bề mặt đất khí Vì thế, nhiệt độ bề mặt sử dụng nhiều nghiên cứu khí hậu, thủy văn, khí quyển, sinh địa hóa, biến động địa chất, mơi trường Do biến đổi khí hậu, năm gần tình trạng gia tăng nhiệt độ hạn hán kéo dài vùng đồng sơng Cửu Long nói chung vùng cửa sơng Tiền nói riêng ảnh hưởng lớn tới phát triển kinh tế xã hội vùng (Hùng nnk, 2016) Sông Tiền hai nhánh hạ lưu sông Mê Kông chảy vào vùng đồng sông Cửu Long nước ta Sông Tiền đổ biển Đơng qua cửa sơng cửa Tiểu, cửa Đại, cửa Ba Lai, cửa Hàm Luông, cửa Cổ Chiên, cửa Cung Hầu Vùng cửa sông Tiền vùng nước điển hình cho phát triển nông nghiệp nuôi trồng thủy sản vùng đồng sông Cửu Long Tuy nhiên, năm gần phải gánh chịu hậu từ tác động biến đổi khí hậu hạn hán, xâm nhập mặn ảnh hưởng nặng nề đến hoạt động sản xuất người dân (Trí, 2016) Với đặc tính bao phủ tồn bề mặt đất, ảnh vệ tinh MODIS ngày sử dụng rộng rãi nghiên cứu, phân tích chi tiết thay đổi yếu tố địa mạo (đất, nước, lớp phủ thực vật ) yếu tố kinh tế xã hội khu vực rộng lớn Sử dụng ảnh vệ tinh MODIS để tính tóa n nhiệt độ bề mặt đất số khô hạn xem phương pháp hiệu để thay cách tính truyền thống (Tuấn nnk, 2017) Ứng dụng ảnh viễn thám nghiên cứu mang lại nhiều lợi ích, Kỷ yếu khoa học theo dõi biến động nhiệt độ bề mặt đánh giá số khơ hạn với độ xác cao Hơn nữa, nghiên cứu nhiệt độ bề mặt đất số khô hạn vùng cửa sông Tiền tiền đề, sở cho việc đánh giá biến động đưa biện pháp cần thiết tương lai để ứng phó với biến đổi khí hậu, giảm thiểu thiệt hại biến đổi khí hậu gây cho sinh hoạt sản xuất người dân địa bàn nghiên cứu DỮ LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Dữ liệu Để nghiên cứu biến động nhiệt độ khô hạn vùng cửa sông Tiền, đề tài sử dụng ảnh MODIS MOD11A2 MODIS MOD09A1 thu từ vệ tinh TERRA mùa khô (tháng 11 đến tháng năm sau) từ năm 2000 2017 Dữ liệu ảnh viễn thám liệu đầu vào tính tóa n nhiệt độ bề mặt đất, số thực vật số khô hạn lãnh thổ nghiên cứu Dữ liệu ảnh tải trực tiếp từ trang chủ http://earthexplorer.usgs.gov Ảnh MODIS MOD11A2 tháng mùa khô sử dụng để tính tóa n nhiệt độ bề mặt; ảnh MODIS MOD09A1 tháng mùa khô sử dụng để tính tóa n số chuẩn hóa thực vật sai khác NDVI tiền đề để tính tóa n số khô hạn SVI Dữ liệu nhiệt độ trung bình tháng lượng mưa tháng từ năm 2000 đến năm 2017 dùng để đối chứng với số liệu ảnh vệ tinh cung cấp Trung tâm Khí tượng Thủy văn Quốc gia Việt Nam Phương pháp tính tóa n nhiệt độ bề mặt đất (LST) Nhiệt độ thành tố tạo nên khí hậu địa phương, khu vực Nghiên cứu biến động nhiệt độ phần phản ánh trình thay 667 Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 đổi khí hậu, đồng thời sở để phân tích khơ hạn đưa cảnh báo hạn hán Chỉ số thực vật (NDVI) Phương pháp tính tóa n số thực vật (NDVI) sử dụng ảnh MODIS MOD09A1 Chỉ số NDVI xác định dựa phản xạ khác thực vật thể kênh phổ thấy kênh phổ cận hồng ngoại dùng để biểu thị mức độ tập trung thực vật mặt đất (Tuấn nnk, 2017) Chỉ số khô hạn (SVI) Chỉ số khô hạn thành phần quan trọng việc theo dõi đánh giá hạn hán chúng đơn giản hóa mối quan hệ phức tạp nhiều thơng số khí hậu thơng số có liên quan (Tuấn nnk, 2017) KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Biến động nhiệt độ Nhiệt độ bề mặt đất vùng cửa sông Tiền phần lớn nằm khoảng nhiệt từ 24 - 26oC, có vài năm nhiệt độ trung bình mùa khơ lên cao 28oC năm 2000, năm 2008, năm 2010, năm 2014, năm 2017 khơng đáng kể Phần lớn diện tích nằm khoảng nhiệt từ 24 - 26oC Giai đoạn 2000 - 2017 nhiệt độ có xu hướng tăng dần Năm 2000, thang nhiệt 24-26oC chiếm cao với 75,02% diện tích lãnh thổ nghiên cứu nằm khoảng nhiệt có huyện Chợ Lách, huyện Châu Thành, phía Bắc huyện Mỏ Cày, huyện Bình Đại, huyện Giồng Trơm, ven biển huyện Ba Tri tỉnh Bến Tre, phần huyện Tân Phú Đông tỉnh Tiền Giang, thang nhiệt từ 26-28oC chiếm 7,51% diện tích có huyện phía Bắc huyện Thạnh Phú, phía Nam huyện Mỏ Cày tỉnh Bến Tre, ngồi cịn có phẩn nhỏ thuộc huyện Tân Phú Đông tỉnh Tiền Giang Năm 2017, thang nhiệt 24-26oC Kỷ yếu khoa học chiếm phần lớn diện tích giảm xuống cịn 62,73% diện tích lãnh thổ nghiên cứu, thay vào thang nhiệt từ 26-28oC tăng lên chiếm 35,6% diện tích với huyện Ba Tri, huyện Bình Đại, phía Nam huyện Châu Thành, phía Bắc huyện Chợ Lách, phía Bắc huyện Thạnh Phú tỉnh Bến Tre huyện Tân Phú Đông tỉnh Tiền Giang Mật độ thảm thực vật trung bình mùa khơ thưa thớt dần từ khu vực phía Tây đến phía Đơng suốt gian đoạn nghiên cứu Ở khu vực huyện Thạnh Phú, huyện Ba Tri, huyện Bình Đại tỉnh Bến Tre huyện Tân Phú Đơng tỉnh Tiền Giang mật độ thảm thực vật tiếp tục giảm dần có nguy lớp phủ thảm thực vật vào mùa khô tương lai Bản đồ số khô hạn (SVI) Tần suất xuất khô hạn tập trung chủ yếu vùng ven biển Năm 2016 2017, hạn hán gần bao trùm tồn khu vực nghiên cứu chứng minh hạn hán nghiêm trọng vào mùa khô 2016 – 2017 tác động cộng hưởng nguồn nước đổ từ thượng trung lưu sông Mê Kông giảm dần hạ lưu sông, kèm theo tác động biến đổi khí hậu El Nino Tần suất xuất khô hạn nghiêm trọng dần từ nội địa vùng ven biển Sau xử lý tính tóa n, hệ số góc phương trình xu số khơ hạn SVI dao động khoảng từ -4,9 đến 5, từ đến -4,9 thể thang màu đỏ khu vực số khơ hạn có xu hướng giảm tương lai, từ đến thể thang màu xanh khu vực số khơ hạn có xu hướng tăng tương lai Hệ số tương quan r dao động từ -0,9 đến 0,9; từ đến -0,9 thể thang màu đỏ; kết hợp với hệ số góc a cho thấy khu vực màu 668 Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 đỏ có hệ số tương quan nghịch; từ đến 0.9 thể thang màu xanh kết hợp với hệ số góc a cho thấy khu vực màu xanh số khơ hạn có xu hướng tăng tương lai Kết cho ta thấy số khơ hạn SVI vùng cửa sơng Tiền có xu hướng tăng tương lai, số khơ hạn có xu hướng tăng dần vào đất liền thông qua thang màu đỏ giảm dần từ ven biển vào đất liền, điều phù hợp với kịch biến đổi khí hậu vùng đồng sơng Cửu Long tương lai KẾT LUẬN Trên sở kết nghiên cứu, rút kết luận sau: - Nhiệt độ có xu tăng phù hợp với tượng ấm lên toàn cầu - Ảnh hưởng hạn hán nghiêm trọng dần từ đất liền biển - Nhiệt độ xạ bề mặt đất số Kỷ yếu khoa học khô hạn (SVI) qua liệu ảnh MODIS có tương quan chặt chẽ với số liệu thực đo lãnh thổ nghiên cứu Vùng cửa sông Tiền khu vực điển hình cho sản xuất nơng nghiệp ni trồng thủy sản vùng đồng sông Cửu Long Sự gia tăng nhiệt độ bề mặt đất vùng gây hệ lụy lớn sinh hoạt sản xuất, đặc biệt sản xuất nông nghiệp phụ thuộc lớn vào tự nhiên, yếu tố tự nhiên biến động kéo theo hàng loạt yếu tố khác gây ảnh hưởng đến hoạt động sản xuất người dân Do đó, việc khảo sát nhiệt độ bề mặt đất giúp đưa biến động nhiệt độ, thay đổi số thực vật sở để tính tóa n số khô hạn giai đoạn 2000 - 2017, tìm hiểu nguyên nhân dẫn đến tăng nhiệt độ, đưa giải pháp hạn chế thích ứng tương lai để giảm thiểu thiệt hại gây TÀI LIỆU THAM KHẢO ĐÀO NGỌC HÙNG, TRƯƠNG VĂN TUẤN, TẠ THỊ NGỌC BÍCH, TRẦN VĂN THƯƠNG (2016), “Biến động hạn mùa khô tỉnh Tiền Giang giai đoạn 1980 - 2015”, Kỷ yếu Hội nghị Khoa học Địa lý Trường Đại học Sư phạm Hà Nội NXB Đại học Sư phạm, tr 24-33 PHAN VĂN TÂN VÀ NNK (2010), Nghiên cứu tác động biến đổi khí hậu tồn cầu đến yếu tố tượng khí hậu cực đoan Việt Nam, khả dự báo chiến lược ứng phó, Chương trình KHCN cấp nhà nước KC08/06-10, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội TRƯƠNG VĂN TUẤN, TRẦN VĂN THƯƠNG, PHAN VĂN PHÚ, ĐÀO NGỌC HÙNG, PHẠM VĂN NGỌT, TRỊNH PHI HOÀNH (2017), “The spatio-temporal variation in april of agricultural drought in Tien Giang province”, Kỷ yếu Hội thảo khoa học Quốc tế Ứng dụng Viễn thám GIS nghiên cứu Địa lý quản lý, giám sát tài nguyên môi trường tr 8294, Nxb Đại học Sư phạm Hà Nội LÊ QUANG TRÍ (2016), “Tác động biến đổi khí hậu sản xuất nông nghiệp vùng đồngbằng sông Cửu Long”, Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Việt Nam URL: http://khoahocvacongnghevietnam.com.vn 669 ... Ứng dụng ảnh viễn thám nghiên cứu mang lại nhiều lợi ích, Kỷ yếu khoa học theo dõi biến động nhiệt độ bề mặt đánh giá số khơ hạn với độ xác cao Hơn nữa, nghiên cứu nhiệt độ bề mặt đất số khô hạn. .. cứu DỮ LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Dữ liệu Để nghiên cứu biến động nhiệt độ khô hạn vùng cửa sông Tiền, đề tài sử dụng ảnh MODIS MOD11A2 MODIS MOD09A1 thu từ vệ tinh TERRA mùa khô (tháng 11... mùa khô sử dụng để tính tóa n nhiệt độ bề mặt; ảnh MODIS MOD09A1 tháng mùa khô sử dụng để tính tóa n số chuẩn hóa thực vật sai khác NDVI tiền đề để tính tóa n số khô hạn SVI Dữ liệu nhiệt độ trung