KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU KH&CN NGHIÊN CỨU ĐỘNG HỌC QUÁ TRÌNH THÀNH TẠO NHŨ ĐÁ VÀ SỰ BIẾN ĐỔI MƠI TRƯỜNG KHÍ HẬU TRONG LỊNG HANG ĐỘNG VƯỜN QUỐC GIA PHONG NHA - KẺ BÀNG TS TRẦN NGỌC, TS BÙI KHẮC SƠN, ThS ĐẬU THANH HOÀI Trường Đại học Quảng Bình Đặt vấn đề Các kết nghiên cứu mơi trường, khí hậu hang động cho thấy: mơi trường vi khí hậu lịng hang động có trao đổi mạnh mẽ với mơi trường khí hậu bên ngồi Mọi biến đổi khí hậu hay mơi trường bên ngồi có tác động đáng kể đến môi trường diện mạo thành tạo nhũ đá bên lịng hang Ngồi ra, biến đổi điều kiện vi khí hậu lịng hang làm xuất tác động tiêu cực đến hệ sinh thái, cảnh quan, mỹ quan hang [3,4] Xét góc độ sinh - hóa khí hậu vùng (khí hậu bề mặt) ấm lên ẩm ướt hơn, q trình phong thủy hóa kim loại khỏi đá gốc đẩy mạnh, điều dẫn đến tăng hàm lượng vết kim loại thạch nhũ Cơ chế trình sau: Khi khí hậu ấm lên ẩm ướt làm tăng tốc độ trình phân hủy chất hữu đất nước ngầm dẫn đến tăng áp suất riêng phần khí CO2 (pCO2) khe đất giảm độ pH dung dịch đất Thêm vào đó, q trình phân hủy chất hữu đẩy mạnh, hàm lượng O2 đất giảm thấp, dẫn đến giảm ơxi hóa khử, tạo điều kiện giải phóng kim loại nặng khỏi pha kết tủa vào pha hòa tan Chế độ thủy văn tầng nước ngầm hoạt động mạnh tạo dịng chảy đến vị trí thành tạo nhũ đá Do nhiều kim loại nặng chuyển trạng thái từ kết tủa đất đá sang hòa tan vận chuyển dòng nước ngầm cuối bị giữ lại cấu trúc thạch nhũ trình hình thành chúng [6, 7] Bài viết trình bày kết nghiên cứu biến đổi khí hậu mơi trường vùng Vườn Quốc gia (VQG) Phong Nha – Kẻ Bàng nói chung, vi khí hậu mơi trường hang động đã, đưa vào khai thác du lịch nói riêng thơng qua việc phân tích kết quan trắc với kết phân tích động học trình thành tạo nhũ đá, với mục đích làm sở khoa học để đề xuất giải pháp cho phát triển du lịch bền vững Kết thảo luận 2.1 Đặc điểm khí hậu vùng Phong Nha – Kẻ Bàng Khu Di sản Thiên nhiên giới VQG Phong Nha - Kẻ Bàng nằm phía tây bắc tỉnh Quảng Bình, dọc biên giới Việt – Lào có tọa độ địa lý: 17o20' - 17o48' vĩ độ Bắc, 105o46' 106o24' kinh độ Đông với chiều dài biên giới khoảng 50km Chiều dọc, nơi dài 70km từ đèo Mụ Giạ đến núi U Bị theo hướng Tây Bắc - Đơng Nam Chiều ngang, nơi rộng 31km từ Tây Gát, xã Xuân Trạch (huyện Bố Trạch) đến biên giới Việt - Lào theo hướng Đông Bắc - Tây Nam [1, 2] Nếu xét góc độ địa khí hậu, khu vực Bắc Trung Bộ Việt Nam trở vùng Đông Nam Trung Quốc chịu chi phối điều kiện thời tiết khí hậu gió mùa Đơng Á Tuy nhiên thực tế, khí hậu tỉnh Quảng Bình nói chung vùng VQG Phong Nha – Kẻ Bàng lại mang đặc trưng khí hậu nhiệt đới gió mùa, nóng ẩm [6,7] Do địa hình rừng núi đá hiểm trở, đến chưa có trạm khí tượng riêng cho khu vực VQG này, nhiên số liệu quan trắc kết phân tích 50 năm yếu tố khí hậu từ trạm khí tượng chung quanh trạm khí tượng Tun Hóa, Ba Đồn Đồng Hới áp dụng cho điều kiện khí hậu khu vực VQG, chi tiết bảng 86 TẠP CHÍ THÔNG TIN KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ QUẢNG BÌNH - SỐ 4/2015 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU KH&CN Bảng Một số yếu tố khí hậu thu thập trạm khí tượng xung quanh VQG [2] Ta phân tích chi tiết yếu tố khí hậu cho khu vực VQG sau: Chế độ nhiệt: Nhiệt độ bình quân hàng năm biến động từ 23 đến 250C Là vùng núi đá vôi rộng lớn nên biên độ dao động nhiệt ngày đêm lớn, thường đến 90C, kể mùa đơng (đặc biệt vào ngày hè nóng bức, biên độ nhiệt 100C) Nhiệt độ bình quân tháng dao động lớn, cực đại vào tháng (trên 290C), cực tiểu vào tháng (170C) Nhiệt độ cao tuyệt đối 41,60C (tháng 5/1992), nhiệt độ thấp tuyệt đối 5,50C Đoàn nghiên cứu hang động VQG Phong Nha - Kẻ Bàng Ảnh: T.N (tháng 11/1993) theo số liệu quan trắc 50 năm qua Thời tiết lạnh năm vào tháng 12, 1, Thời tiết nóng năm vào tháng 6, 7, 8, có nhiệt độ trung bình cao 280C Chế độ mưa ẩm: VQG nằm vùng có lượng mưa lớn, bình quân từ 2.000 đến 2.500mm/năm Ở khu vực núi giáp biên giới Việt - Lào, lượng mưa lên tới 3.000mm/năm (Minh Hóa) Ba tháng mưa lớn tháng 9, 10 11 Tổng lượng mưa mùa mưa (từ tháng đến tháng 12) cao, chiếm tới 88% tổng lượng mưa năm Mưa tập trung với cường độ lớn, có ngày lượng mưa đạt 415mm Số ngày mưa vùng ven biển có 135 ngày, miền núi số ngày mưa tăng lên 160 ngày Tần suất xuất trận mưa to chiếm khoảng 20%, tập trung vào tháng 10, tượng xói mịn lũ lớn thường xảy vào thời gian Diễn tiến mưa hàng năm phân thành hai đợt vào tháng 10 (500-600mm) mùa mưa vào tháng tháng (trên 100mm); lượng mưa cực tiểu vào tháng tháng (30-40mm) Ngoài ra, tháng mùa khơ có lượng mưa thấp trị số, số ngày mưa bình quân tháng tối thiểu 10 ngày (mưa tiểu mãn) Lượng nước bốc cao, biến động từ 1.000 đến 1.300mm/năm Lượng bốc lớn vào tháng 5, 6, 7, ảnh hưởng gió Lào khơ nóng Độ ẩm khơng khí mức trung bình (83-84%) Mùa khơ có độ ẩm thấp nhiều, mức 66-68%, cá biệt có ngày xuống tới 28%, ngày gió Lào thổi mạnh Chế độ gió: Chế độ gió vùng VQG phân thành hai mùa gió mùa đông mùa hè Mùa đông tháng 11 đến tháng năm sau, chủ yếu hướng gió đơng bắc xen đợt gió ngày gió đơng đơng nam Mùa hè tháng đến tháng 8, yếu tố địa hình nên núi cao ngăn chặn hướng gió tây nam đổi hướng thành gió tây bắc khơ Hàng năm có 50 ngày có giông đến bão qua ảnh hưởng đến khu vực với tốc độ gió cấp Như vậy, đặc trưng chế độ khí hậu VQG Phong Nha - Kẻ Bàng mang mặt chung khí hậu Quảng Bình khí hậu nhiệt đới gió mùa, có mùa hè khơ nóng mưa TẠP CHÍ THÔNG TIN KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ QUẢNG BÌNH - SỐ 4/2015 87 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU KH&CN đến muộn (thu đông), chịu ảnh hưởng mạnh mẽ bão front lạnh phía bắc Nói cách khác chịu ảnh hưởng hai đới gió mùa Đông Á Đông Nam Á 2.2 Đặc điểm khí hậu, mơi trường hang động vùng Phong Nha – Kẻ Bàng Các kết quan trắc thông số khí hậu mơi trường trong, ngồi hang động vùng VQG Phong Nha – Kẻ Bàng, bao gồm: nhiệt độ, độ ẩm tương đối, áp suất, cường độ ánh sáng, tốc độ gió/dịng khí, sinh thái lịng hang kết phân tích tiêu khí chất lượng nước cho bảng 2a,b, 3, Bảng 2b: Các tiêu khí hậu (tháng 12/2014) Bảng 2a: Các tiêu khí hậu (tháng 7/2014) Bảng 3: Phân tích hàm lượng khí Ta phân tích kết sau: Các tiêu khí hậu: Nhiệt độ nước khơng khí bên hang tương đương nhau, không chênh lệch nhiều (nhiệt độ trung bình tháng mùa hè dao động 25-260C, tháng 12 mùa đông thấp dao động khoảng 11-120C) So với cửa hang sâu lịng hang nhiệt độ giảm Với tất hang, nhiệt độ hang thấp nhiệt độ ngồi 88 TẠP CHÍ THÔNG TIN KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ QUẢNG BÌNH - SỐ 4/2015 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU KH&CN Bảng 4: Các tiêu chất lượng nước trời đến 30C Độ ẩm tăng dần từ hang vào đến bên trong, vào sâu độ ẩm tăng Bên hang, độ ẩm thường mức bão hịa (100%) Đặc biệt có số hang Thiên Đường, Phong Nha độ ẩm đạt mức >100% khu vực sâu hang Tốc độ gió có ảnh hưởng lớn đến điều hịa khơng khí hang, kết quan trắc cho thấy: tốc độ gió ngồi trời trung bình vào khoảng 0,2 đến 0,5 m/s (những ngày bình thường gió) 0,4 đến 2,1m/s (những ngày có gió mùa đơng bắc) Phần lớn hang cửa tốc độ gió hang 0m/s Tuy nhiên số hang Thiên Đường, Phong Nha hay Tiên Sơn điểm quan trắc phía hang tốc độ gió lại lớn cửa hang, đặc biệt địa điểm quan trắc gần đến vị trí có giếng trời tốc độ gió lên tới 0,4 - 0,7m/s Áp suất khơng khí lịng hang khơng chênh lệch nhiều so với bên ngồi (ở áp suất khí bình thường 1atm) Tuy nhiên sâu vào hang cửa hang Va hang có độ cao lớn Tiên Sơn áp suất giảm khơng giảm nhiều (ở ngưỡng 0,96 atm) Các tiêu nước: Độ cứng độ pH nước hang thuộc loại cao (độ pH lớn 8) Chất rắn lơ lửng/độ đục thấp (nhỏ 10 NTU) kể động Phong Nha Các tiêu khác nước nằm ngưỡng cho phép nước sinh hoạt Các kết phân tích lượng vết kim loại kim loại nặng cho thấy, chất lượng nước khu vực Phong Nha – Kẻ Bàng sạch, không bị ô nhiễm kim loại Tuy nhiên có số kết phân tích số mẫu mẫu hang Thiên Đường có hàm lượng sắt (Fe) cao mẫu khác, mẫu có lẫn tạp chất Các tiêu khí: Hàm lượng khí CO2 lòng tất hang cao nhiều so với bên Với hang chưa đưa vào khai thác du lịch (như hang Va) hay hang khai thác du lịch thời điểm vắng khách thăm quan (hang Tiên Sơn vào trưa) hàm lượng khí CO2 sâu hang lớn cửa hang cao bên Với hang thời điểm khách viếng thăm đơng (Thiên Đường, Tiên Sơn) kết lại không tuân theo quy luật mà hàm lượng CO2 địa điểm thời điểm cao phía hang Qua q trình quan trắc tất điểm lựa chọn (bao gồm vị trí hốc hang), nhìn chung hàm lượng khí CH4 tất điểm đo thấp giới hạn phát đầu đo Nói cách khác nồng độ CH4 nằm giới hạn an toàn cho phép tất hang chưa khai thác du lịch Hàm lượng khí NO2 điểm quan sát tất hang bé, nằm ngưỡng