Luận văn thạc sĩ Quản lý tài nguyên và môi trường: Nghiên cứu ứng dụng viễn thám ước tính hàm lượng CO2 hỗ trợ công tác giảm thiểu tác động của hiệu ứng nhà kính

- Đề xuất giải pháp giảm phát thải CO2 tác động đến hiệu ứng nhà kính trong bối cảnh biến đổi khí hậu hiện nay... Mục đích nghiên cứu của luận văn là ứng dụng kỹ thuật viễn thám để xác đ

Mục tiêu nghiên cứu

Ứng dụng kỹ thuật viễn thám để xác định hàm lƣợng CO2 khí quyển từ các giá trị bức xạ phổ trên ảnh vệ tinh, từ đó mô phỏng phân bố không gian giá trị khí

CO 2 cho toàn vùng nghiên cứu, nhằm để có các giải pháp phù hợp trong việc giảm tác động của hiệu ứng nhà kính.

Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu: nồng độ CO2 khí quyển và thông tin bức xạ phổ từ ảnh vệ tinh

Khu vực nghiên cứu: Vùng Nam Tây Nguyên gồm ba tỉnh: Lâm Đồng, Đắk

Nông, Đắk Lắk Đề tài chọn ba tỉnh Lâm Đồng, Đắk Nông, Đắk Lắk làm khu vực nghiên cứu vì đây là nơi có thực phủ đa dạng nhƣ: rừng, đất nông nghiệp, đô thị, đất trống Đặc điểm này sẽ tạo thuận lợi trong việc xác định sự khác biệt phổ CO2

Dữ liệu vệ tinh : sử dụng trong nghiên cứu là (1) số đo CO 2 (XCO 2 ) toàn cầu từ vệ tinh GOSAT; (2) ảnh vệ tinh MODIS với các sản phẩm dùng để trích xuất các tham số lý sinh liên quan đến hàm lƣợng cacbon Đơn vị đo lường nồng độ CO 2 trong nghiên cứu này là ppm

PPM là từ viết tắt của part per million Theo từ điển, ppm là đơn vị đo lường để diễn đạt nồng độ theo khối lƣợng hay thể tích của một chất trong một hỗn hợp có chứa chất đó, tính theo phần triệu Đơn vị đo lường này thường đươc sử dụng trong phép phân tích vi lượng (nồng độ của chất trong hỗn hợp rất nhỏ) Người ta sử dụng đơn vị ppm trong nhiều ngành, từ hoá học, vật lý, cho đến điện tử, luyện kim và nhất là dùng ppm để đo nồng độ các loại khí thải, khí gây ô nhiễm, và tính trên thể tích một lít Ví dụ, khi tính toán phần CO 2 trong không khí, thì ta sẽ đo coi có bao nhiêu phân tử CO 2 trên tổng số phân tử của không khí Không khí có oxygen, có nitrogen, có rất nhiều loại khí khác, thì phải đo xem là CO 2 chiếm bao nhiêu phần trên phần triệu của những phần của khí khác.

Nội dung nghiên cứu

Nội dung nghiên cứu của đề tài bao gồm:

 Tổng quan các vấn đề nghiên cứu liên quan đến tình hình phát thải khí

CO 2 và cơ sở khoa học về kỹ thuật viễn thám ứng dụng trong tính toán hàm lƣợng carbon và giám sát hiệu ứng nhà kính

 Xử lý ảnh viễn thám để xác định các dải bước sóng phù hợp và các chỉ số liên quan sử dụng trong việc dự đoán đặc tính của CO 2

 Phân tích tương quan, xây dựng phương trình hồi quy giữa giá trị bức xạ phổ trên ảnh viễn thám với số đo XCO 2 toàn cầu để mô phỏng phân bố không gian hàm lƣợng CO2 khí quyển cho khu vực nghiên cứu

 Đề xuất giải pháp giảm phát thải khí CO2 tác động đến hiệu ứng nhà kính trong bối cảnh biến đổi khí hậu hiện nay.

Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn

Ngày này, con người và các sinh vật chịu tác động lớn từ hiện tượng trái đất nóng dần lên, nhiệt độ ngày càng tăng ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống, sức khỏe và sinh hoạt của mọi người Nguyên nhân gây ra hiện tượng này là do hiệu ứng nhà kính gây ra bởi các khí nhà kính, đặc biệt là khí CO 2 Tuy nhiên, tại Việt Nam có rất ít những nghiên cứu về tính toán khả năng hấp thụ CO 2 của các khu rừng, đặc biệt là trong lĩnh vực viễn thám, sử dụng ảnh vệ tinh

Trong bối cảnh khoa học kỹ thuật phát triển nhƣ hiện nay, các vệ tinh đã lần lƣợt đƣợc phóng lên quỹ đạo, ngân hàng ảnh vệ tinh là vô cùng phong phú Vì thế, việc áp dụng công nghệ viễn thám để khai thác tiềm năng từ nguồn dữ liệu này là hoàn toàn khả thi

Kết quả đề tài sẽ là quy trình tính toán nồng độ CO 2 dựa trên các giá trị bức xạ từ ảnh vệ tinh cho khu vực nghiên cứu Thông tin này sẽ góp phần giúp ích cho các nhà quản lý nắm đƣợc khả năng hấp thụ CO 2 của khu vực nghiên cứu nói riêng và các khu rừng khác nói chung khi cần nghiên cứu Đặc biệt với kết quả từ đề tài này, việc ƣớc lƣợng khả năng hấp thụ CO 2 của các khu rừng sẽ trở nên thuận tiện hơn vì không cần phải tiến hành đi khảo sát thực địa, giảm bớt chi phí cho việc nghiên cứu khoa học

Hiện nay, xét về phương diện quốc gia, nước ta vẫn là một nươc đang phát triển, vấn đề quản lý phát thải CO 2 chưa cấp bách như các nước phát triển khác Tuy

5 nhiên, hiện tƣợng hiệu ứng nhà kính gây biến đổi khí hậu đã mang tính toàn cầu, vì thế để góp tiếng nói vào công cuộc bảo vệ môi trường sống trên trái đất, vấn đề CO 2 cần được quan tâm hơn nữa Kết quả từ đề tài sẽ góp phần xây dựng bản đồ lưu giữ cacbon của rừng, giúp ích cho Việt Nam khi tham gia vào chương trình REDD

TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 6

Hiệu ứng nhà kính và các tác động

1.1.1 Giới thiệu về Hiệu ứng nhà kính

Nhiệt độ bề mặt Trái Đất đƣợc tạo nên do sự cân bằng giữa năng lƣợng Mặt Trời đến bề mặt Trái Đất và năng lƣợng bức xạ của Trái Đất vào khoảng không gian giữa các hành tinh Hiệu ứng nhà kính là hiện tƣợng không khí của Trái Đất nóng lên do bức xạ Mặt Trời đến với Trái Đất có dạng sóng ngắn, có thể xuyên qua tầng khí quyển chiếu xuống mặt đất nhƣng khi mặt đất hấp thu nóng lên lại bức xạ sóng dài vào khí quyển, do sóng dài có năng lƣợng thấp hơn nên không thể xuyên qua khi khí quyển bị bao bọc bởi lớp khí nhƣ CO 2 , CH 4 , CFC, … Vì thế, chúng tích tụ lại làm cho nhiệt độ của Trái Đất ngày càng nóng lên

Hình 1.1: Hiệu ứng nhà kính

Hiệu ứng nhà kính là một hiện tƣợng có sẵn trong tự nhiên Tuy nhiên, ngày nay do hoạt động công nghiệp phát triển mạnh mẽ, năng lƣợng hóa thạch đƣợc sử dụng rộng rãi nên nồng độ các khí nhà kính trong khí quyển tăng lên đáng kể Nồng độ các khí nhà kính càng cao thì nhiệt độ Trái Đất càng lớn, góp phần đẩy nhanh quá trình biến đổi khí hậu Khí nhà kính là những khí có khả năng hấp thụ các bức

7 xạ sóng dài đƣợc phản xạ từ bề mặt Trái Đất khi đƣợc chiếu sáng bằng ánh sáng mặt trời, sau đó phân tán nhiệt lại cho Trái Đất Các loại khí nhà kính có thể kể đến như: CO 2 , CH 4 , CFC, O 3 , NO 2 , bụi, hơi nước, … trong đó CO 2 đóng vai trò chủ yếu

1.1.2 Nguồn gốc các khí nhà kính

Mặc dù Nitơ và Oxy chiếm hơn 90% thể tích của khí quyển Trái Đất nhƣng vai trò điều chỉnh nhiệt độ của bầu khí quyển lại thuộc về các khí khác đƣợc gọi chung là khí nhà kính, bao gồm: CO 2 , CH 4 , N 2 O, hơi nước và các hợp chất Halocacbon, … Các khí nhà kính này có nguồn gốc tự nhiên và từ hoạt động của con người

Theo Ban chỉ đạo Ứng phó Biến đổi khí hậu và Nước biển dâng của Thành phố Đà Nẵng, các khí nhà kính có nguồn gốc và tính chất nhƣ sau (Thùy Dung, 2014):

- Nguồn gốc tự nhiên: Nước ở trạng thái lỏng bốc hơi

- Nguồn gốc từ hoạt động của con người: không đáng kể

- Thời gian tồn tại: từ 9 đến 10 ngày trong khí quyển

- Nồng độ: Biến đổi liên tục từ vùng này đến vùng khác

- Tác động: đống vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh nhiệt độ Trái Đất, tuy nhiên vai trò của hơi nước đối với việc Biến đổi khí hậu vẫn chƣa đƣợc nghiên cứu sâu

- Nguồn gốc tự nhiên: đƣợc tạo ra khi vi khuẩn phân hủy hợp chất nitrat trong đất và đại dương

- Nguồn gốc từ hoạt động của con người: từ các hoạt động thay đổi sử dụng đất, sử dụng phân bón hóa học, đốt nhiên liệu hóa thạch

- Thời gian tồn tại: 114 năm trong khí quyển

- Nồng độ: thấp hơn nhiều so với khí CO 2

- Tác động: gây ra hiệu ứng nhà kính gấp 298 lần so với khí CO 2 DO thời gian tồn tại lâu nên những hoạt động tạo ra khí N 2 O trong hiện tại vẫn có thể gây ra hiệu ứng nhà kính trong những năm sau

- Nguồn gốc tự nhiên: đƣợc tạo ra do quá trình phân hủy chất hữu cơ của các vi khuẩn, có trong các mỏ khí, than đá và ở các vùng đất ngập nước

- Nguồn gốc từ hoạt động của con người: chủ yếu từ các hoạt động khai thác mỏ than, dầu, khí tự nhiên và từ hoạt động nông nghiệp nhƣ đồng lúa trong thời gian ngập nước, quá trình lên men trong dạ dày gia súc

- Thời gian tồn tại: trung bình khoảng 12 năm trong khí quyển

- Nông độ: Thấp hơn khí CO 2 rất nhiều

- Tác động: gây ra hiệu ứng nhà kính cao gấp 25 lần so với khí CO2

 Các hợp chất Halocacbon nhƣ: CFC, HFC, HCFC

- Nguồn gốc: không sinh ra trong tự nhiên mà hoàn toàn do con người tạo ra

- Thời gian tồn tại: có thể lên đến 1700 năm trong bầu khí quyển

- Tác động: gây ra hiệu ứng nhà kính gấp hàng nghìn lần so với khí

- Nguồn gốc tự nhiên: phát thải khi động thực vật hô hấp, xác sinh vật phân hủy và núi lửa phun trào

- Nguồn gốc từ hoạt động của con người: đốt nhiên liệu hóa thạch, thay đổi sử dụng đất, chặt phá rừng, …

- Nồng độ: khoảng vài trăm phần triệu thể tích

- Thời gian tồn tại: khoảng từ 5 đến 200 năm trong khí quyển

- Tác động: là nguyên nhân chính gây ra hiệu ứng nhà kính

 Phần lớn khí gây hiệu ứng nhà kính có nguồn gốc tự nhiên, một số lại chỉ bắt nguồn từ những họat động của con người Việc tập trung các lọai khí đó trong bầu khí quyển là do chính các họat động đó gây ra

Cụ thể là trường hợp của các chất khí như CO 2 , CH 4 hay khí CFC

 Các chất khí trong họ CFC thì ngày nay đang đƣợc sử dụng rộng rãi trong các bình khí nén của máy lạnh, máy điều hòa không khí hay các loại bình xịt, đây là chất khí gây hiệu ứng nhà kính bắt nguồn chủ yếu từ hoạt động công nghiệp của con người Còn khí CH 4 và N 2 O được phát thải vào không khí qua các hoạt động nông nghiệp, khai thác hầm mỏ

Khí CO 2 vừa có nguồn gốc tự nhiên vừa từ những hoạt động công nghiệp đồng thời là loại khí gây hiệu ứng nhà kính mạnh nhất vì nó chiếm tỷ trọng rất lớn trong bầu khí quyển chỉ sau CFC Ngoài ra, cho dù CFC chiếm tỷ trọng lớn nhất nhƣng nó không đóng góp nhiều vào hiệu ứng nhà kính mà chủ yếu gây phá hủy tầng ô-zon Chính vì thế ngày nay khí CO 2 đƣợc xem nhƣ là tác nhân chính gây ra hiệu ứng nhà kính, ấm lên toàn cầu

1.1.3 Tác động của Hiệu ứng nhà kính đối với môi trường

Hiệu ứng nhà kính là nguyên nhân trực tiếp làm cho nhiệt độ Trái Đất nóng dần lên làm biến dổi khí hậu, từ đó sinh ra nhiều hệ lụy khác ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường sinh sống của con người và các loài động vật

Một số tác động của Hiệu ứng nhà kính có thể kể đến nhƣ sau (Nguyễn Thị

- Trước hết, sinh thái biến đổi lớn, sa mạc mở rộng, đất đai xói mòn, hạn hán rất nặng, lƣợng mƣa tăng

- Nhiệt độ trái đất tăng sẽ làm tan băng và dâng cao mực nước biển Như vậy, nhiều vùng sản xuất lương thực trù phú, các khu đông dân cư, các đồng bằng lớn, nhiều đảo thấp sẽ bị chìm dưới nước biển Ngoài ra, nước biển dâng làm tăng diện tích ngập lụt, gây khó khăn cho thoát nước, tăng xói lở bờ biển và nhiễm mặn nguồn nước ảnh hưởng đến sản xuất nông nghiệp và nước sinh hoạt, gây rủi ro lớn đối với các công trình xây dựng ven biển như đê biển, đường giao thông, bến cảng, các nhà máy, đô thị và khu dân cư ven biển Mực nước biển dâng và nhiệt độ nước biển tăng ảnh hưởng đến các hệ sinh thái biển và ven biển, gây nguy cơ đối với các rạng san hô và rừng ngập mặn, ảnh hưởng xấu đến nền tảng sinh học cho các hoạt động khai thác và nuôi trồng thủy sản ven biển

- Sự nóng lên của Trái Đất làm thay đổi điều kiện sống bình thường của các sinh vật Một số loài sinh vật thích nghi với điều kiện mới sẽ thuận lợi phát triển Trong khi đó nhiều loài bị thu hẹp về diện tích hoặc bị tiêu diệt Nhiệt độ tăng lên ảnh hưởng đến các hệ sinh thái tự nhiên, làm dịch chuyển ranh giới nhiệt của các hệ sinh thái lục địa và hệ sinh thái nước ngọt, làm thay đổi cơ cấu các loài thực vật và động vật ở một số vùng, một số loài nguồn gốc ôn đới và á nhiệt đới có thể bị mất đi dẫn đến suy giảm tính đa dạng sinh học Sự gia tăng nhiệt độ còn ảnh hưởng đến các lĩnh vực nhƣ: năng lƣợng, giao thông vận tải, công nghiệp, xây dựng, du lịch, thương mại vì có liên quan đến chi phí gia tăng cho việc làm mát, thông gió, bảo quản và vận hạnh thiết bị, phương tiện, sức bền vật liệu

Tình hình phát thải khí nhà kính

1.2.1 Tình hình phát thải khí CO 2 nói chung

Với nền công nghiệp phát triển mạnh mẽ, cùng nhu cầu sống ngày càng cao của con người, lượng phát thải khí nhà kính CO 2 không ngừng gia tăng Mặc dù các quốc gia trên thế giới đã cam kết cắt giảm phát thải nhƣng nồng độ CO 2 vẫn ở mức cao

Cơ quan nghiên cứu và phát triển hàng không vũ trụ Nhật Bản (Japan Aerospace Exploration Agency - JAXA) vừa công bố số liệu nồng độ CO 2 khí quyển trên thế giới Trong đó cho thấy nồng độ CO 2 có xu hướng ngày càng cao qua từng năm Cụ thể, năm 2009 nồng độ CO 2 vào khoảng 384 ppm đến 386 ppm, thì đến năm 2015, nồng độ CO 2 đã đạt trên 395 ppm Nếu cứ tiếp tục với đà phát triển này thì nồng độ CO 2 sẽ nhanh chóng đạt mức 400 ppm (JAXA, 2015)

Hình 1.7: Nồng độ khí CO 2 thế giới giai đoạn từ 2009 đến 2015

1.2.2 Phát thải khí nhà kính do phát tán

Phát thải khí nhà kính do phát tán là phát thải khí nhà kính xảy ra trong quá trình khai thác, xử lý, bảo quản và vận chuyển nhiên liệu hóa thạch đến điểm sử dụng cuối cùng

Lƣợng phát thải khí nhà kính do phát tán năm 2010 là 16.895,8 nghìn tấn CO2 tương đương, trong đó phát thải từ khai thác than (hầm lò và lộ thiên) là 2.243,1 nghìn tấn và từ khai thác dầu, khí đốt tự nhiên là 14.652,7 nghìn tấn (Bộ Tài nguyên và Môi trường, 2014)

Bảng 1.2: Phát tán khí nhà kính năm 2010 do phát tán Đơn vị: nghìn tấn CO 2 tương đương

Nguồn phát tán CO 2 CH 4 N 2 O Tổng

Khai thác than lộ thiên 0,0 490,8 0,0 490,8

(Nguồn: Bộ Tài nguyên và Môi trường, 2014) Đối với lĩnh vực năng lƣợng, phát thải khí nhà kính nhiều nhất là từ ngành công nghiệp sản xuất và xây dựng, chiếm 29% tỷ trọng, kế đến là ngành công

18 nghiệp năng lƣợng chiếm 27%, thấp nhất là hoạt động nông nghiệp, thủy sản chiếm 1%

Hình 1.8: Phát thải khí nhà kính năm 2010 trong lĩnh vực năng lƣợng

(Nguồn: Bộ Tài nguyên và Môi trường, 2014)

1.2.3 Phát tán khí nhà kính từ các quá trình công nghiệp

Phát thải khí nhà kính trong lĩnh vực các quá trình công nghiệp đƣợc ƣớc tính từ các hoạt động công nghiệp không liên quan đến lĩnh vực năng lƣợng Nguồn phát thải chính là từ các quá trình chuyển đổi về hóa học hay vật lý của các loại nguyên liệu thô Đối với năm 2010, việc tính toán phát thải khí nhà kính từ lĩnh vực này chỉ đƣợc thực hiện cho hai ngành sản xuất xi măng và sản xuất vôi Với các ngành khác nhƣ sản xuất NH 3 , sản xuất các-bua (trong ngành công nghiệp hóa chất) và sản xuất thép (trong ngành luyện kim) không tính phát thải vì số liệu về nhiên liệu dùng trong các phân ngành trên đã đƣợc tính chung trong lĩnh vực năng lƣợng

Tổng lƣợng CO 2 phát thải từ lĩnh vực các quá trình công nghiệp năm 2010 là 21.172 nghìn tấn, trong đó từ sản xuất xi măng là 20.077 nghìn tấn, chiếm 94,8%; sản xuất vôi là 1.095 nghìn tấn, chiếm 5,2% (Bộ Tài nguyên và Môi trường, 2014)

1.2.4 Phát thải khí nhà kính từ hoạt động nông nghiệp

Tổng phát thải khí nhà kính năm 2010 trong lĩnh vực nông nghiệp là 88.354,77 nghìn tấn CO 2 tương đương, trong đó phát thải từ canh tác lúa nước chiếm 50,49%, từ quá trình tiêu hóa thức ăn: 10,72%, từ quản lý phân bón: 9,69%, từ đất nông nghiệp: 26,95%, từ đốt phụ phẩm nông nghiệp: 2,15%

Bảng 1.3: Phát thải khí nhà kính năm 2010 trong lĩnh vực nông nghiệp Đơn vị: Nghìn tấn CO 2 tương đương

STT Nguồn phát CH 4 N 2 O CO 2 tđ Tỷ lệ, %

2 Quản lý phân hữu cơ 2.319,51 6.240,49 8.560,0 9,69

6 Đốt phụ phẩm nông nghiệp 1.506,29 393,04 1.899,33 2,15

(Nguồn: Bộ Tài nguyên và Môi trường, 2014)

Hình 1.9: Phát thải khí nhà kính năm 2010 trong lĩnh vực nông nghiệp

(Nguồn: Bộ Tài nguyên và Môi trường, 2014)

1.2.5 Phát thải khí nhà kính từ các loại chất thải

Phát thải khí nhà kính trong lĩnh vực chất thải đƣợc ƣớc tính từ năm nguồn chính: bãi chôn lấp rác thải, xử lý nước thải công nghiệp, xử lý nước thải sinh hoạt, chất thải của người và đốt chất thải

Bãi chôn lấp chủ yếu để xử lý rác thải từ các khu đô thị Tổng hợp số liệu từ Báo cáo hiện trạng môi trường của Sở Tài nguyên và Môi trường các tỉnh/thành trên toàn quốc cho thấy từ 2006 đến 2010 tổng khối lƣợng rác thải đô thị đƣợc xử lý tại

20 các bãi chôn lấp tăng bình quân khoảng 10%/năm Trong thành phần chất thải, thức ăn và chất hữu cơ chiếm 59,2%, đồ nhựa và các thứ khác chiếm 30,9%

Bảng 1.4: Tổng khối lƣợng chất thải rắn đô thị đƣợc xử lý tại các bãi chôn lấp

(Nguồn: Bộ Tài nguyên và Môi trường, 2014)

Bảng 1.5: Thành phần chất thải trung bình

STT Thành phần Tỷ lệ (%)

1 Thức ăn, chất hữu cơ 59,24

7 Nhựa và các thứ khác 30,94

(Nguồn: Bộ Tài nguyên và Môi trường, 2014) Ở Việt Nam, chất thải rắn đƣợc đốt trong lò chủ yếu là chất thải rắn y tế độc hại Số liệu về lƣợng chất thải y tế độc hại đã đốt trong giai đoạn 2006-2010 đƣợc thu thập từ báo cáo hiện trạng môi trường hàng năm của các tỉnh, thành phố

Bảng 1.6: Chất thải y tế đƣợc đốt hàng năm

(Nguồn: Bộ Tài nguyên và Môi trường, 2014)

Tổng lƣợng phát thải khí nhà kính từ lĩnh vực chất thải trong năm 2010 là 15.352 nghìn tấn CO 2 tương đương, trong đó chủ yếu phát thải từ nước thải sinh hoạt là 6.827 nghìn tấn CO 2 tương đương, chiếm 44,5% và phát thải từ các bãi chôn lấp rác là 5 triệu tấn CO 2 tương đương, chiếm 32,6%

Bảng 1.7: Phát thải khí nhà kính năm 2010 trong lĩnh vực chất thải

1 Phát thải CH 4 từ các bãi chôn lấp rác thải - 238,324 - 5.005

2 Phát thải CH 4 từ nước thải công nghiệp - 77,005 - 1.617

3 Phát thải CH 4 từ nước thải sinh hoạt - 325,085 - 6.827

4 Phát thải N 2 O từ chất thải con người - - 5,928 1.838

5 Phát thải CO 2 từ đốt chất thải 65,429 - - 65

(Nguồn: Bộ Tài nguyên và Môi trường, 2014)

1.2.6 Tổng hợp phát thải khí nhà kính theo từng lĩnh vực

Trong năm 2010, tổng lƣợng phát thải khí nhà kính tại Việt Nam là 246,8 triệu tấn CO 2 tương đương nếu tính cả lĩnh vực Sử dụng đất, thay đổi sử dụng đất và lâm nghiệp (Land use, land use change and forest - LULUCF) Nếu không tính LULUCF, tổng lượng phát thải khí nhà kính là 266 triệu tấn CO 2 tương đương, trong đó phát thải trong năng lƣợng chiếm tỷ trọng lớn nhất: 53,05%, tiếp theo là nông nghiệp: 33,20% Phát thải từ các quá trình công nghiệp và chất thải tương ứng là 7,97% và 5,78%

Hình 1.10: Phát thải/hấp thụ khí nhà kính theo từng lĩnh vực

(Nguồn: Bộ Tài nguyên và Môi trường, 2014)

Trong giai đoạn từ 1994 đến 2010, tổng phát thải khí nhà kính ở Việt tăng nhanh từ 103,8 triệu tấn CO 2 tương đương lên 246,8 triệu tấn CO 2 tương đương, trong đó lĩnh vực năng lượng tăng nhanh nhất từ 25,6 triệu tấn CO2 tương đương lên 141,2 triệu tấn CO 2 tương đương và cũng là lĩnh vực phát thải nhiều nhất năm

2010 Tiếp theo là lĩnh vực chất thải cũng tăng nhanh từ 2,6 triệu tấn CO 2 tương đương lên 15,4 triệu tấn CO2 tương đương Phát thải trong lĩnh vực nông nghiệp tăng chậm

Bảng 1.8: Phát thải/hấp thụ khí nhà kính các năm 1994, 2000 và 2010 theo lĩnh vực Đơn vị: nghìn tấn CO 2 tương đương

Các quá trình công nghiệp 3.807,19 10.005,72 21.172,01

Ghi chú: Dấu “+”: phát thải; Dấu “-”: hấp thụ

(Nguồn: Bộ Tài nguyên và Môi trường, 2014)

Hình 1.11: Phát thải/hấp thụ khí nhà kính năm 1994, 2000 và 2010 theo lĩnh vực

(Nguồn: Bộ Tài nguyên và Môi trường, 2014)

Bảng 1.9: Phát thải/hấp thụ khí nhà kính các năm 1994, 2000 và 2010 theo loại khí

Các quá trình công nghiệp 3.807 10.006 21.172 0 0 0 0 0 0

(Nguồn: Bộ Tài nguyên và Môi trường, 2014)

Hình 1.12: Phát thải khí nhà kính bao gồm LULUCF các năm 1994, 2000, 2010 theo loại khí

(Nguồn: Bộ Tài nguyên và Môi trường, 2014)

Hiện trạng rừng Việt Nam và khả năng hấp thụ khí CO 2 của rừng

1.3.1 Hiện trạng rừng Việt Nam

Tổng diện tích rừng cả nước năm 2010 là 13.388.100 ha với độ che phủ đạt 39,5%, trong đó, diện tích rừng tự nhiên là 10.304.800 ha và rừng trồng là 3.083.300 ha Phân theo mục đích sử dụng, năm 2010, diện tích rừng phòng hộ là

4.846.200 ha, rừng đặc dụng là 2.002.300 ha, rừng sản xuất là 6.373.500 ha và diện tích rừng ngoài quy hoạch rừng và đất lâm nghiệp là 166.100 ha Từ năm 2008 đến năm 2012, diện tích rừng và tỷ lệ che phủ rừng tăng dần (Bộ Tài nguyên và Môi trường, 2014)

Thực hiện tốt công tác phòng chống cháy rừng tại các địa phương, diện tích cháy rừng trên cả nước đã giảm xuống Theo đó, diện tích cháy rừng năm 2010 là 6.723 ha, giảm xuống còn khoảng 1.745 ha năm 2011 và khoảng 1.325 ha vào năm

Bảng 1.10: Hiện trạng rừng Việt Nam giai đoạn 2008-2012 Đơn vị: Nghìn ha

Năm Tổng diện tích có rừng

Trong đó Tỷ lệ che phủ rừng (%) Rừng tự nhiên Rừng trồng

(Nguồn: Bộ Tài nguyên và Môi trường, 2014)

Việt Nam có hệ sinh thái rừng đa dạng, một số kiểu rừng chính tại Việt Nam đƣợc trình bày nhƣ sau (Vương Thị Phương Hạnh, 2014)

 Kiểu rừng kín lá rộng thường xanh nhiệt đới Đây là kiểu rừng có diện tích lớn, phân bố rộng khắp đất nước, nằm trong vành đai nhiệt đới gió mùa, thường phân bố ở độ cao dưới 700m ở miền Bắc và dưới 1000m ở miền Nam Nhiệt độ trung bình năm 20-250C, lượng mưa hàng năm

1200 – 1300mm, mùa khô và mùa mƣa phân biệt rõ, mùa khô kéo dài khoảng 3 tháng

Rừng có cấu trúc 3 - 5 tầng (Tầng vượt tán, tầng tán chính, tầng dưới tán, tầng cây bụi, tầng cỏ và quyết) Thực vật rừng ở đây gồm phần lớn là các loài cây

26 nhiệt đới, không có chồi ngủ qua đông, một số loài trên thân mang hoa quả, một số loài gốc có bạnh vè cao

Các loài cây điển hình nhƣ Gội, Sấu, Re, Cà lồ, Vàng anh, Sến mật, Lim xanh, Mỡ, một số loài trong họ dầu nhƣ Sao đen, Chò chỉ, Táu, họ Trám nhƣ Trám trắng, Trám đen,…

 Kiểu rừng kín lá rộng nửa rụng lá nhiệt đới

Kiểu rừng này có cùng đai độ cao và nhiệt độ vói kiểu rừng trên, nhƣng xuất hiện 1-3 tháng khô hạn trong năm với lƣợng mƣa chỉ đạt 25-50 mm/tháng Ở thời điểm này độ ẩm trung bình thấp Một số khu vực thuộc các tỉnh nhƣ Bắc Giang, Hà Giang, Tuyên Quang, Yên Bái, Thanh Hoá, Nghệ An, Đắk Lắk gặp kiểu rừng này

Thể hiện rõ nhất là sự rụng lá của 25-75% cá thể cây rừng, các loài ƣu hợp thuộc họ Dầu, họ Bàng, họ Tử vi, họ Dâu tằm, họ Xoan, họ bồ hòn, họ Đậu, họ Trôm điển hình nhƣ: Dầu song nàng, Dầu con quay, Gõ đỏ, Săng lẻ, Chò nhai, Chiêu liêu, Trương vân, Lát khét, Lim xẹt, Xoay, Giáng hương, Lòng mang, Trôm, Sau sau,…

 Kiểu rừng kín lá rộng rụng lá nhiệt đới

Kiểu rừng này hình thành trong điều kiện giống nhƣ kiểu rừng kín lá rộng nửa rụng lá, nhƣng độ ẩm thấp hơn lƣợng mƣa có thể xuống tới 1200mm, mùa khô kéo dài 4-6 tháng, trong đó có 1-2 tháng chỉ đạt < 25mm, có 1 tháng không có mƣa

Có thể gặp kiểu rừng này ở Sơn La, Nghệ An, Hà Tĩnh, Đắk Lắk, Đồng Nai, Nam

Kiểu rừng này thường có 2 tầng, tầng cây cao chủ yếu là các loài rụng lá, chiếm tới 75% số loài Các loài điển hình trong họ Dầu, họ Thung, họ Tử vi, họ Đậu như: Dầu trai, Dầu con quay, Săng lẻ, Dáng hương, Cà te, Gõ đỏ, Trắc, Xoay, Thung, Gạo, Ban, Dẻ tằm, Dẻ răng cƣa, Sau sau

 Kiểu rừng thưa cây lá rộng nhiệt đới (rừng khộp)

Kiểu rừng này hình thành trong vùng khí hậu khô nóng, thường xảy ra lửa rừng, lƣợng mƣa trung bình hàng năm 600-800mm, nhiệt độ trung bình 20-250C,

27 mùa khô kéo dài 5-6 tháng, đất có tầng kết von gây úng về mùa mưa, thiếu nước nghiêm trọng vào mùa khô

Rừng khộp có mật độ thấp, tán thƣa, nhiều tầng, kích cỡ, tổ thành đơn giản, chủ yếu là cây họ Dầu nhƣ Dầu trà beng, Dầu đồng, Dầu trai, ngoài ra còn gặp một số loài cây khác nhƣ Cẩm liên, Cà chiếc, Chiêu liêu, Kơ nia, Thành ngạnh, Găng,

 Kiểu rừng kín thường xanh ẩm á nhiệt đới

Kiểu rừng này phân bố ở độ cao trên 700m ở miền Bắc, trên 1000m ở miền Nam, lƣợng mƣa trung bình năm 1200-2500mm, nhiệt độ trung bình năm 15-200C, tháng lạnh nhất dưới 150C, độ ẩm trên 85% Có thể gặp kiểu rừng này ở các tỉnh nhƣ Lào Cai, Lai Châu, Bắc Kạn, Hà Giang, Sơn La, Hoà Bình, Thừa Thiên Huế, Kon Tum, Đắk Lắk

Rừng thường có 2 tầng cây gỗ và tầng cỏ quyết Các loài cây ưu thế thuộc khu hệ bản địa Bắc Việt Nam – Nam Trung Hoa, trên thân và cành có nhiều rêu và địa y phụ sinh Đặc trƣng của loại rừng này là nhiều loài cây có chồi ngủ, thuộc họ Re, họ Chè, họ Ngọc lan, họ Sau sau, họ Nhân sâm, họ Đỗ quyên và nhiều loài địa lan quý

 Kiểu rừng ngập mặn Đây thực chất là một kiểu phụ thuộc kiểu rừng kín lá rộng thường xanh hình thành trên điều kiện đặc biệt: đất phù sa mặn, bùn lầy, ngập nước biển theo thuỷ triều lên xuống Phân bố dọc theo các tỉnh ven biển Việt Nam, điển hình nhƣ Quảng Ninh, Thái Bình, Nam Định, Kiên Giang, Đồng Tháp, Cà Mau,…

Rừng thường có một tầng, đôi khi tầng dưới có cỏ quyết Các loài cây có hệ rễ rất phát triển thành rễ chống, rễ cà kheo, rễ đầu gối, lá cây mọng nước, chịu hạn, chịu nóng, chịu nước biển, hạt nảy mầm trên cây trước khi quả rụng

Tình hình ứng dụng viễn thám nghiên cứu về khả năng hấp thụ CO 2 của rừng

1.4.1 Nghiên cứu trên thế giới

Trên thế giới, việc ứng dụng viễn thám để tính toán khả năng hấp thụ CO 2 đã đƣợc nghiên cứu khá nhiều, một số nghiên cứu tiêu biểu nhƣ sau:

Năm 2002, Lemmy Nenge Namayanga có công trình nghiên cứu kết hợp giữa viễn thám và GIS trong việc ƣớc lƣợng cacbon trong khu vực bán khô hạn thông qua việc sử dụng cân bằng năng lƣợng (Lemmy Nenge Namayanga, 2002)

Năm 2007, một nghiên cứu ở trường Đại học Indonesia của tác giả Rokhmatuloh đƣợc thực hiện nhằm ƣớc lƣợng sự thay đổi cacbon hằng năm theo sự thay đổi độ che phủ của rừng bằng công nghệ viễn thám Trong nghiên cứu này có sử dụng các yếu tố chuyển đổi sinh khối với cacbon (Rokkhmatuloh, 2007)

Năm 2008, nhóm tác giả Benjamin Smith, Wolfgang Knorr, Jean-Luc Widlowski, Bernard Pinty, Nadine Gobron đã có công trình nghiên cứu ƣớc tính lƣợng cacbon đƣợc thực vật cố định qua quá trình quang hợp bằng công nghệ viễn thám kết hợp mô hình hóa tại Thụy Điển (Benjamin et al., 2008)

Năm 2012, nhóm tác giả trường Đại học Hockaido Nhật Bản đã thực hiện nghiên cứu đánh giá nồng độ CO 2 bằng ảnh vệ tinh MODIS và kết hợp dữ liệu từ GOSAT Nghiên cứu đã đưa ra được mô hình hồi quy đa biến có các hệ số tương quan khác nhau cho các châu lục khác nhau nhƣ Nam Mỹ, Úc (Meng Guo et al., 2012)

Năm 2014, nhóm tác giả Phutchard Vicharnakorn, Rajendra P Shrestha, Masahiko Nagai, Abdul P Salam và Somboon Kiratiprayoon đã sử dụng công nghệ viễn thám để nghiên cứu mức độ gia tăng CO 2 do nạn phá rừng Phương pháp nghiên cứu trong đề tài này là phương pháp chia lô, nhóm nghiên cứu chia khu vực nghiên cứu là tỉnh Savannakhet, thuộc Cộng Hòa Nhân Dân Lào thành 81 lô, mỗi lô rộng 1.600m 2 làm mẫu đại diện cho rừng thường xanh khô (DEF), rừng rụng lá hỗn hợp (MDF) (Phutchard Vicharnakorn et al., 2014)

1.4.2 Nghiên cứu tại Việt Nam Ở Việt Nam, nghiên cứu ứng dụng viễn thám vào việc tính toán khả năng hấp thụ CO 2 của các khu rừng đi theo hai chiều hướng Hướng thứ nhất là ứng dụng viễn thám kết hợp với khảo sát thực địa Hướng thứ hai là nghiên cứu tìm ra phương pháp chỉ tính toán trên ảnh vệ tinh, không cần đi khảo sát thực địa Trong đó, hướng thứ nhất phổ biến hơn và đã đƣợc nghiên cứu nhiều hơn Ngoài ra, việc ƣớc tính

33 lượng CO 2 được hấp thụ còn được nghiên cứu bằng phương pháp khảo sát, lấy mẫu thực địa và xét nghiêm ở phòng thí nghiêm, một vài nghiên cứu tiêu biểu nhƣ sau: Năm 2007, Đặng Thị Phương đã nghiên cứu đề tài xác định lượng CO 2 hấp thụ của rừng thường xanh để làm cơ sở định giá dịch vụ môi trường tại Đắk Nông Phương pháp nghiên cứu của đề tài này là phương pháp chia mẫu, lập ô tiêu chuẩn đại diện cho các trạng thái rừng, phương pháp xử lý mẫu trong phòng thí nghiệm và phương pháp thống kê ước lượng lượng CO2 hấp thụ cho từng trạng thái rừng

Năm 2009, bài báo của tác giả Bảo Huy đang trên tạp chí Nông Nghiệp và Phát Triển Nông Thôn nói về “Phương pháp nghiên cứu ước tính trữ lượng cacbon của rừng tự nhiên làm cơ sở tính toán lƣợng CO 2 phát thải từ suy thoái rừng và mất rừng ở Việt Nam” Đề tài đã đƣa ra đƣợc mô hình ƣớc lƣợng CO2 hấp thụ của các bộ phận cây rừng và mô hình ƣớc lƣợng CO 2 hấp thụ theo trạng thái, lâm phần (Bảo

Năm 2010, Dương Ngọc Quang nghiên cứu xây dựng đường cơ sở và ước tính năng lực hấp thụ CO2 của rừng thường xanh tỉnh Đắk Nông Đề tài nghiên cứu bằng phương pháp lập ô mẫu đại diện cho các trạng thái rừng khác nhau (Dương Ngọc Quang, 2010)

Năm 2011, Sở Khoa Học và Công Nghệ tỉnh Kiên Giang đã thực hiện công trình nghiên cứu nằm trong dự án “Bảo tồn và Phát triển khu Dự trữ Sinh quyển Kiên Giang” Đây là nghiên cứu về sinh khối rừng ngập mặn và hàm lượng CO2 lưu trữ trong các rừng ngập mặn tại tỉnh Kiên Giang Sinh khối và lƣợng cacbon đƣợc ƣớc tính từ các ô tiêu chuẩn đƣợc sử dụng để ngoại suy ra toàn huyện và tỉnh bằng cách sử dụng ảnh vệ tinh phân loại thảm thực vật và phương pháp khoanh vẽ bản đồ

(Sở Khoa học và Công nghệ tỉnh Kiên Giang, 2011)

Năm 2012, bài báo của tác giả Bảo Huy trên tạp chí Rừng và Môi trường

“Thiết lập mô hình ước tính sinh khối và cacbon của rừng lá rộng thường xanh vùng Tây Nguyên Việt Nam” Nghiên cứu này nhằm thiết lập mô hình ƣớc tính sinh khối và lượng cacbon tích lũy ở các bộ phận thân cây gỗ trên và dưới mặt đất của rừng lá

34 rộng thường xanh vùng Tây Nguyên Tác giả đã thiết lập 20 ô mẫu với diện tích 2000m 2 /ô ở các trạng thái rừng khác nhau (Bảo Huy, 2012)

Năm 2014, bài báo của Bảo Huy đăng trên tạp chí Khoa học Công nghệ Việt Nam “Sử dụng ảnh SPOT-5 và GIS để ƣớc tính và giám sát sinh khối và cacbon ở rừng lá rộng thường xanh vùng Tây Nguyên” Đề tài xây dựng mô hình toán học quan hệ giữa sinh khối và cacbon rừng cùng với dữ liệu ảnh viễn thám là cở sở để ƣớc tính gián tiếp cacbon rừng theo thời gian và không gian trên diện rộng (Bảo Huy, 2014)

Nhóm tác giả Doãn Hà Phong, Lê Phương Hà, Nguyễn Thị Minh Hằng từ Viện Khoa học Khí tƣợng Thủy văn và Biến đổi khí hậu đã có đề tài ứng dụng viễn thám xây dựng bản đồ nồng độ CO 2 khu vực Tây Nguyên Nhóm tác giả đã sử dụng ảnh vệ tinh MODIS và GOSAT kết hợp với phương pháp hồi quy từng bước để xây dựng mối quan hệ toán học giữa nồng độ CO 2 và các yếu tố nhƣ nhiệt độ, độ che phủ thảm thực vật Trong đó, nồng độ CO 2 từ GOSAT là biến phụ thuộc và các tham số từ MODIS là biến độc lập Kết quả đề tài thu đƣợc hai mô hình riêng biệt cho hai khu vực Bắc và Nam Tây Nguyên Cuối cùng nhóm tác giả chọn mô hình của vùng Bắc Tây Nguyên để xây dựng bản đồ phân bố nồng độ CO 2 cho toàn khu vực nghiên cứu là Tây Nguyên Bản đồ phân bố cho thấy ở những điểm tỉnh lị, đất đô thị, tập trung nhiểu dân cƣ nhƣ thị xã Kon Tum, Thành phố Buôn Ma Thuột, thị xã An Khê cho thấy hàm lƣợng CO 2 trong khí quyển là cao nhất với giá trị trên 380 ppm Các vùng đất nông nghiệp ở ven các đô thị cũng thể hiện giá trị nồng độ CO2 trong không khí khá cao với mức dao động từ 370 ppm đến 380 ppm (Doãn Hà Phong et al., 2014).

Tổng quan khu vực nghiên cứu

Khu vực nghiên cứu của đề tài là vùng Nam Tây Nguyên gồm ba tỉnh: Lâm Đồng, Đắk Nông, Đắk Lắk Đề tài chọn vùng Nam Tây Nguyên vì có ƣu điểm thực phủ đa dạng

Hình 1.14: Khu vực nghiên cứu

1.5.1 Điều kiện tự nhiên, địa lý

 Điều kiện tự nhiên, địa lý tỉnh Lâm Đồng

Các thông tin đƣợc trích từ cổng thông tin điện tử tỉnh Lâm Đồng (Sở

Thông tin và Truyền thông Lâm Đồng, 2016)

Lâm Đồng là tỉnh miền núi phía Nam Tây Nguyên có độ cao trung bình từ

800 - 1.000 m so với mặt nước biển với diện tích tự nhiên 9.772,19 km2; địa hình tương đối phức tạp chủ yếu, là bình sơn nguyên, núi cao đồng thời cũng có những thung lũng nhỏ bằng phẳng đã tạo nên những yếu tố tự nhiên khác nhau về khí hậu, thổ nhƣỡng, thực động vật và những cảnh quan kỳ thú cho Lâm Đồng

Phía đông giáp các tỉnh Khánh Hoà và Ninh Thuận; Phía tây nam giáp tỉnh Đồng Nai; Phía nam – đông nam gáp tỉnh Bình Thuận; Phía bắc giáp tỉnh Đắc Lắc

Lâm Đồng nằm trên 3 cao nguyên và là khu vực đầu nguồn của 7 hệ thống sông lớn; nằm trong vùng kinh tế trọng điểm phía Nam – là khu vực năng động, có tốc độ tăng trưởng kinh tế cao và là thị trường có nhiều tiềm năng lớn Toàn tỉnh có thể chia thành 3 vùng với 5 thế mạnh: Phát triển cây công nghiệp dài ngày, lâm nghiệp, khoáng sản, du lịch - dịch vụ và chăn nuôi gia súc

36 Đặc điểm chung của Lâm Đồng là địa hình cao nguyên tương đối phức tạp, chủ yếu là bình sơn nguyên, núi cao đồng thời cũng có những thung lũng nhỏ bằng phẳng đã tạo nên những yếu tố tự nhiên khác nhau về khí hậu, thổ nhƣỡng, thực động vật và những cảnh quan kỳ thú cho Lâm Đồng Đặc điểm nổi bật của địa hình tỉnh Lâm Đồng là sự phân bậc khá rõ ràng từ bắc xuống nam Phía bắc tỉnh là vùng núi cao, vùng cao nguyên Lang Bian với những đỉnh cao từ 1.300m đến hơn 2.000m nhƣ Bi Đúp (2.287m), Lang Bian (2.167m); Phía đông và tây có dạng địa hình núi thấp (độ cao 500 – 1.000m); Phía nam là vùng chuyển tiếp giữa cao nguyên Di Linh – Bảo Lộc và bán bình nguyên

Tham gia vào cấu trúc địa chất tỉnh Lâm Đồng bao gồm các đá trầm tích, phun trào, xâm nhập có tuổi từ Jura giữa đến Đệ Tứ Các trầm tích, phun trào đƣợc phân ra 14 phân vị địa tầng có tuổi và thành phần đá khác nhau Các đá xâm nhập trong phạm vi tỉnh Lâm Đồng thuộc 4 phức hệ: Định Quán, đèo Cả, Cà Ná, Cù Mông Địa phận tỉnh Lâm Đồng nằm ở phía đông nam đới Đà Lạt Đới này là một khối vỏ lục địa Tiền Cambri bị sụt lún trong Jura sớm – giữa và phần lớn diện tích đới bị hoạt hoá magma kiến tạo mạnh mẽ trong Mesozoi muộn và Kainozoi

Lâm Đồng có diện tích đất 977.219,6 ha, chiếm 98% diện tích tự nhiên, bao gồm 8 nhóm đất và 45 đơn vị đất: Nhóm đất phù sa (fluvisols); Nhóm đất glây (gleysols); Nhóm đất mới biến đổi (cambisols); Nhóm đất đen (luvisols); Nhóm đất đỏ bazan (ferralsols); Nhóm đất xám (acrisols); Nhóm đất mùn alit trên núi cao (alisols); Nhóm đất xói mòn mạnh (leptosols)

Lâm Đồng nằm trong khu vực chịu ảnh hưởng của khí hậu nhiệt đới gió mùa biến thiên theo độ cao, trong năm có 2 mùa rõ rệt; mùa mƣa từ tháng 5 đến tháng

11, mùa khô từ tháng 12 đến tháng 4 năm sau Nhiệt độ thay đổi rõ rệt giữa các khu vực, càng lên cao nhiệt độ càng giảm Nhiệt độ trung bình năm của tỉnh dao động từ

18 – 250C, thời tiết ôn hòa và mát mẻ quanh năm, thường ít có những biến động lớn

37 trong chu kỳ năm Lượng mưa trung bình 1.750 – 3.150 mm/năm, độ ẩm tương đối trung bình cả năm 85 – 87%, số giờ nắng trung bình cả năm 1.890 – 2.500 giờ, thuận lợi cho phát triển du lịch nghỉ dƣỡng và phát triển các loại cây trồng, vật nuôi có nguồn gốc ôn đới Đặc biệt Lâm Đồng có khí hậu ôn đới ngay trong vùng khí hậu nhiệt đới điển hình và nằm không xa các trung tâm đô thị lớn và vùng đồng bằng đông dân

Lâm Đồng là tỉnh nằm trong hệ thống sông Đồng Nai, có nguồn nước rất phong phú, mạng lưới suối khá dày đặc, tiềm năng thuỷ điện rất lớn, với 73 hồ chứa nước, 92 đập dâng Sông suối trên địa bàn Lâm Đồng phân bố khá đồng đều, mật độ trung bình 0,6km/km2 với độ dốc đáy nhỏ hơn 1% Phần lớn sông suối chảy từ hướng đông bắc xuống tây nam Do đặc điểm địa hình đồi núi và chia cắt mà hầu hết các sông suối ở đây đều có lưu vực khá nhỏ và có nhiều ghềnh thác ở thượng nguồn

 Điều kiện tự nhiên, địa lý tỉnh Đắk Nông

Các thông tin đƣợc trích từ cổng thông tin điện tử tỉnh Đắk Nông (Ủy ban Nhân dân tỉnh Đắk Nông, 2015)

 Vị trí địa lý Đắk Nông là một trong 5 tỉnh Tây Nguyên, thuộc biên giới Tây Nam của Tổ quốc, nằm ở phía Tây Nam của vùng Tây Nguyên, đoạn cuối dãy Trường Sơn; được xác định trong khoảng tọa độ địa lý: 11 0 45’ đến 12 0 50’ vĩ độ Bắc, 107 0 13’đến

108 0 10’ kinh độ Đông Phía Bắc và Đông Bắc giáp tỉnh Đắk Lắk, phía Đông và Đông Nam giáp tỉnh Lâm Đồng, phía Nam và Tây Nam giáp tỉnh Bình Phước, phía Tây giáp Vương quốc Campuchia

 Địa hình Đắk Nông nằm trọn trên cao nguyên M’Nông, độ cao trung bình khoảng 600 m đến 700m so với mặt nước biển, có nơi lên đến 1.982m

Nhìn tổng thể, địa hình Đắk Nông như hai mái của một ngôi nhà mà đường nóc là dãy núi Nam Nung, chạy dài từ Đông sang Tây, có độ cao trung bình khoảng 800m, có nơi cao đến hơn 1.500m Địa hình có hướng thấp dần từ Đông sang Tây

Các huyện Đak Song, Đak Mil, Cư Jut, Krông Nô thuộc lưu vực sông Krông Nô, sông Srêpốk nên thấp dần từ Nam xuống Bắc Các huyện Tuy Đức, Đak Rlâp, Đak Glong và thị xã Gia Nghĩa thuộc thượng nguồn lưu vực sông Đồng Nai nên thấp dần từ Bắc xuống Nam

Cơ sở khoa học về viễn thám

Viễn thám là khoa học nghiên cứu về các phương pháp thu nhận, đo lường và phân tích thông tin của vật thể quan sát mà không cần tiếp xúc trực tiếp với chúng Khi vệ tinh Landsat-1 đƣợc phóng vào năm 1972, những ứng dụng của kỹ thuật viễn thám trong lĩnh vực giám sát môi trường và quản lý tài nguyên thiên nhiên đã trở nên khá phổ biến và trở thành một phương pháp rất hiệu quả trong việc cập nhật thông tin của một vùng hay toàn bộ lãnh thổ phục vụ cho công tác khai thác và quản lý tài nguyên thiên nhiên, giám sát biến động và nghiên cứu môi trường, nghiên cứu hệ sinh thái và thành lập bản đồ lớp phủ cũng nhƣ bản đồ hiện trạng sử dụng đất

Do các tính chất của vật thể (nhà, đất, cây, nước,…) có thể được xác định thông qua năng lƣợng bức xạ hay phản xạ từ vật thể nên viễn thám là một công nghệ nhằm xác định và nhận biết đối tượng hoặc các điều kiện môi trường thông qua những đặc trưng riêng về phản xạ và bức xạ Nguồn năng lượng chính thường sử dụng trong viễn thám là bức xạ mặt trời Sóng điện từ đƣợc phản xạ hoặc bức xạ từ vật thể là nguồn cung cấp thông tin chủ yếu về đặc tính của đối tượng cần phải đo lường và phân tích trong viễn thám (Lê Văn Trung, 2012)

2.1.2 Thông tin đối tƣợng mặt đất của dữ liệu ảnh viễn thám

Thông tin viễn thám trong dải phổ phản xạ có liên quan trực tiếp đến năng lƣợng phản xạ từ các đối tƣợng nhờ sự phân dị bức xạ của các đối tƣợng khác nhau trên ảnh vệ tinh Nhìn chung, các thông tin này phản ảnh 3 nhóm đối tƣợng là đất, nước và thực vật ở các trạng thái khác nhau tùy thuộc vào thời điểm bay chụp Mỗi loại đối tượng có hành vi phản xạ khác nhau với sóng điện từ tại các bước sóng khác nhau Hình 2.2 biểu diễn đường cong khái quát phản xạ phổ của các loại lớp phủ mặt đất Thực vật có phản xạ phổ cao nhất ở bước sóng màu lục (0,5μm-0,6μm) trong vùng nhìn thấy, do đó có màu xanh lục Nhƣng các đặc trƣng phản xạ phổ của thực vật nổi bật nhất ở vùng hồng ngoại gần (0,7μm-1.4μm), là vùng bước sóng mà thực vật có phản xạ cao nhất Mức độ phản xạ của thực vật phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau, có thể kể đến là lƣợng chlorophyll (chất diệp lục), độ dày tán lá và cấu trúc tán lá

Nước có phản xạ chủ yếu nằm trong vùng nhìn thấy (0,4μm-0,7 μm) và phản xạ mạnh ở dải sóng lam (0,4μm-0,5μm) và lục (0,5μm-0,6μm) Giá trị phản xạ của nước phụ thuộc chủ yếu vào thành phần, độ đục và độ rối Ðất có phần trăm phản xạ tăng dần theo chiều tăng của chiều dài bước sóng Phần trăm phản xạ của đất chủ yếu phụ thuộc vào độ ẩm và màu của đất Các yếu tố chủ yếu ảnh hưởng đến phản xạ phổ của đất là cấu trúc bề mặt đất, độ ẩm, hợp chất hữu cơ và vô cơ

Phản xạ phổ của cùng một loại đối tƣợng cũng có thể đƣợc thể hiện khác nhau trên cùng một ảnh do có nhiều yếu tố ảnh hưởng khác nhau, chủ yếu là do các sai biệt về không gian khi các sai biệt này khiến đối tƣợng đƣợc chiếu sáng khác nhau hoặc có cấu trúc khác nhau so với nguồn sáng

Có nhiều cách tiếp cận khác nhau để chiết xuất thông tin từ ảnh viễn thám trong dải phổ phản xạ, có thể là giải đoán bằng mắt hoặc xử lý ảnh số Cơ sở để giải đoán bằng mắt là dựa vào các dấu hiệu đoán đọc trực tiếp hoặc gián tiếp và chìa khóa giải đoán Xử lý ảnh số nhằm để chiết xuất thông tin với sự hỗ trợ của máy tính dựa trên cơ sở các tín hiệu số của các pixel.Cả hai phương pháp trên đều có những ƣu, nhƣợc điểm và đƣợc ứng dụng tùy thuộc vào yêu cầu cụ thể Thông tin

46 về hiện trạng bề mặt đất có thể được thực hiện theo các phương pháp: (1) thực địa đo vẽ, (2) sử dụng các bản đồ hiện trạng hiện có, hoặc (3) xây dựng từ tƣ liệu viễn thám

Hình 2.2: Phản xạ phổ của đất, nước và thực vật

2.1.3 Viễn thám hồng ngoại nhiệt

Nguồn năng lƣợng sử dụng là bức xạ nhiệt do chính các vật thể sản sinh ra, hầu như mỗi vật thể trong nhiệt độ bình thường đều tự phát ra một bức xạ Ảnh thu đƣợc bởi kỹ thuật viễn thám này gọi là ảnh nhiệt Năng lƣợng hồng ngoại nhiệt có bước sóng nằm trong khoảng 8,0μm đến 14μm

Viễn thám hồng ngoại nhiệt là loại viễn thám bị động, đo lường bức xạ bề mặt trái đất có thể giúp ta khôi phục giá trị nhiệt độ bề mặt trên toàn vùng nghiên cứu theo từng pixel

Viễn thám nhiệt là một nhánh của viễn thám, những dữ liệu thu đƣợc chủ yếu trong vùng hồng ngoại nhiệt (TIR) của quang phổ điện từ Trong viễn thám nhiệt, chúng ta đo các bức xạ “phát ra” từ bề mặt của vật thể, trái ngƣợc với viễn thám quang học - đo bức xạ “phản xạ” bởi mục tiêu đƣợc xem xét

Phổ bức xạ nhiệt là phổ liên tục có bước sóng từ vùng hồng ngoại, qua vùng khả kiến cho đến vùng tử ngoại Phổ bức xạ nhiệt phụ thuộc vào nhiệt độ và cấu tạo của vật

Tia hồng ngoại là bức xạ điện từ có bước sóng dài hơn ánh sáng khả kiến nhưng ngắn hơn tia bức xạ vi ba, và mắt thường không nhìn thấy được (hay còn gọi là cỏc bức xạ ngoài vựng khả kiến) cú bước súng từ 0,76àm đến vài milimột (lớn hơn bước sóng của ánh sáng đỏ và nhỏ hơn bước sóng của sóng vô tuyến cực ngắn).

Cơ sở khoa học về thống kê

Thống kê là một hệ thống các phương pháp bao gồm thu thập, tổng hợp, trình bày số liệu, tính toán các đặc trƣng của đối tƣợng nghiên cứu nhằm phục vụ cho quá trình phân tích, dự đoán và đề ra các quyết định Thống kê gồm 2 hai lĩnh vực:

- Thống kê mô tả bao gồm các phương pháp liên quan đến việc thu thập số liệu, tóm tắt, trình bày, tính toán các đặc trƣng khác nhau để phản ánh một cách tổng quát đối tƣợng nghiên cứu

- Thống kê suy diễn bao gồm các phương pháp ước lượng các đặc trưng của tổng thể nghiên cứu, phân tích mối liên hệ giữa các hiện tƣợng nghiên cứu, dự đoán hoặc đề ra các quyết định trên cơ sở các số liệu thu thập được Phương pháp phân tích hồi quy thường được dùng trong thống kê suy diễn

Phân tích hồi quy là một phân tích thống kê để xác định xem các biến độc lập (biến thuyết minh) quy định các biến phụ thuộc (biến đƣợc thuyết minh) nhƣ thế nào Hồi quy dùng để xem xét mối quan hệ giữa biến phụ thuộc (y) và các biến độc lập (x), trong đó:

- Hồi quy tuyến tính thể hiện mối quan hệ của các biến qua dạng đường thẳng, sự liên hệ chặt chẽ giữa các biến được xác định thông qua hệ số tương quan

R Giá trị của R trong khoảng (-1; 1)

- Hồi quy phi tuyến thể mối quan hệ của các biến y và x ở dạng đường cong, thay vì đường thẳng Mô hình quan hệ phi tuyến sẽ phức tạp hơn các mô hình tuyến tính, chủ yếu thể hệ dưới dạng hàm bậc hai, bậc ba, logarit hoặc hàm số mũ…

Thông qua phương trình hồi quy có thể mô hình hóa mối quan hệ của các biến, qua đó, giúp dự đoán đƣợc mức độ của biến phụ thuộc (với độ chính xác trong một phạm vi giới hạn) khi biết trước được giá trị của biến độc lập (Hoàng Trọng và

Hệ thống dữ liệu vệ tinh sử dụng trong nghiên cứu

2.3.1 Ảnh vệ tinh MODIS Ảnh MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) đƣợc thu nhận từ hai vệ tinh TERRA và AQUA, lần lƣợt là vệ tinh EOS-AM và EOS-PM, của Hoa Kỳ Với tầm quan sát lên đến 2.230 km, vệ tinh này có thể quan trắc gần nhƣ toàn bộ Trái Đất (Hình 2.3) Ảnh MODIS có 36 băng phổ tương ứng với độ phân giải không gian:

Ngoài ra, MODIS có nhiều loại tổ hợp ảnh nhƣ: hằng ngày, 8 ngày, 16 ngày, hằng tháng, hằng quý, hằng năm

Các thông số về bộ cảm MODIS đƣợc giới thiệu trong bảng 2.1 và chi tiết 36 kênh phổ của MODIS đƣợc thể hiện trong bảng 2.2

Bảng 2.1: Các thông số bộ cảm MODIS

Số kênh phổ 36 kênh phổ Độ cao bay 705 km

Quỹ đạo Đồng bộ mặt trời

Góc quét +/- 55 độ Độ phủ 2.330 km

Chu kỳ lặp Ít nhất 1-2 ngày

Quy chiếu ISIN, SIN Định dạng dữ liệu *.hdf

Thời gian tồn tại trên quỹ đạo 6 năm

(nm) Đối tượng Kênh Bước sóng

1 620-670 Ranh giới đất/mây/sol khí

Nhiệt độ bề mặt/mây

Tính chất đất/mây/sol khí

Màu nước biển, sinh địa hóa học

Nhiệt độ bề mặt/mây

Hình 2.3: Quỹ đạo bay vệ tinh TERRA

2.3.2 Định danh tên sản phẩm MODIS

Bộ dữ liệu của MODIS rất lớn, hầu hết các file dữ liệu được lưu trữ với định dạng Hierarchical Data Format Earth Observing System, viết tắt là HDF-EOS Tên của ảnh MODIS thể hiện khá đầy đủ thông tin về ảnh

Tên ảnh MODIS có dạng nhƣ sau:

“MODzzzz.AYYYYDDD.hXXvYY.aaa.YYYYDDDHHMMSS”

Chi tiết các ký hiệu trong ảnh MODIS đƣợc thể hiện trong bảng 2.3

Bảng 2.3: Mô tả chi tiết các ký hiệu trong ảnh MODIS

STT Ký hiệu Giải thích

2 AYYYYDDD Ngày chụp ảnh,theo ngày Julian

3 hXXvYY Các trục của ảnh chụp, ngang và dọc

4 aaa Phiên bản vệ tinh

5 YYYYDDDHHMMSS Ngày tạo ảnh, theo ngày Julian

6 hdf Định dạng dữ liệu

Ví dụ một ảnh MODIS cụ thể nhƣ sau (Bảng 2.4):

Bảng 2.4: Chi tiết tên một ảnh MODIS cụ thể

STT Ký hiệu Giải thích

5 2006012234567 Ngày tạo ảnh: 12/01/2006; 23 giờ 45 phút 67 giây

6 hdf Định dạng dữ liệu, HDF-EOS

Hầu hết các sản phẩm MODIS mặt đất đều được chụp theo lưới chiếu Sinusoidal Vì vậy, để biết khu vực nghiên cứu thuộc trục ngang dọc nào thì phải xem xét hình 2.4 dưới đây Khu vực nghiên cứu trong đề tài thuộc trục h28v07

Hình 2.4: Trục chụp khu vực nghiên cứu của MODIS

Vệ tinh quan trắc khí nhà kính GOSAT (Greenhouse Gases Observing Satellute - GOSAT) là vệ tinh đầu tiên của thế giới có thể đo đạc nồng độ CO 2 và

CH 4 , hai loại khí nhà kính phổ biến Vệ tinh đƣợc phóng thành công vào ngày 23

52 tháng 1 năm 2009 và hoạt động kể từ lúc đó Trên vệ tinh GOSAT là bộ cảm biến nhiệt và cận hồng ngoại (Thermal And Near infrared Sensor for carbon Observation

- TANSO) đƣợc thiết kế để ghi nhận nồng độ CO 2 (XCO 2 ) và CH 4 (XCH 4 ) khí quyển theo đơn vị là ppm (Meng Guo et al., 2012)

Mục đích chính của dự án GOSAT là để ƣớc tính lƣợng khí thải và sự hấp thu của các chất khí nhà kính trên quy mô lớn một cách chính xác hơn và để hỗ trợ quản lý môi trường trong việc đánh giá sự cân bằng carbon của các hệ sinh thái đất Các dữ liệu GOSAT sẽ cho thấy sự phân bố toàn cầu và biến đổi theo thời gian của các khí nhà kính, cũng như các chu trình carbon toàn cầu và ảnh hưởng của nó đối với khí hậu Những phát hiện mới này sẽ đƣợc sử dụng để dự đoán biến đổi khí hậu trong tương lai và đánh giá tác động của nó Dự án cũng nhằm mục đích mở rộng các công nghệ vệ tinh mặt đất quan trắc hiện tại, phát triển các phương pháp mới để đo khí nhà kính, và thúc đẩy phát triển công nghệ cần thiết cho các vệ tinh trái đất quan sát trong tương lai GOSAT bay ở độ cao 666 km và độ phân giải thời gian là ba ngày Bộ cảm TANSO của GOSAT bao gồm hai bộ phận: TANSO-FTS và TANSO-CAI TANSO-FTS có tác dụng ghi nhận các bức xạ từ bề mặt Trái Đất và khí quyển, trong khi TANSO-CAI dùng để nhận diện mây trong khu vực quét của TANSO-FTS (NIES, 2009)

Các đặc tính kỹ thuật của TANSO-FTS và TANSO-CAI đƣợc thể hiện ở bảng 2.5

Bảng 2.5: Kênh phổ của GOSAT

TANSO-FTS Kênh 1 Kênh 2 Kênh 3 Kênh 4

Bước súng, àm 0,758-0,775 1,56-1,72 1,92-2,08 5,56-14,3 Đối tƣợng O 2 CO 2 -CH 4 CO 2 -H 2 O CO 2 -CH 4

TANSO-CAI Kênh 1 Kênh 2 Kênh 3 Kênh 4

Bước súng, àm 0,370-0,390 0,668-0,688 0,860-0,880 1,56-1,68 Đối tƣợng Mây, Aerosol

Trong khoảng thời gian ba ngày, TANSO-FTS có thể thực hiện 56.000 phép đo Tuy nhiên, do ảnh hưởng bởi điều kiện mây nên số ảnh được dùng để tính toán

53 nồng độ CO 2 và CH 4 chỉ khoảng từ 2% đến 5% Các phân tử CO 2 và CH 4 trong khí quyển hấp thụ ánh sáng với bước sóng cụ thể Do đó, lượng CO 2 và CH 4 có thể đƣợc tính toán thông qua việc tính toán lƣợng ánh sáng đƣợc hấp thụ bởi các phân tử này

Các dữ liệu phân tích nhƣ sau: Trong số tất cả các ảnh thu đƣợc từ TANSO- FTS, chỉ có những ảnh không có sự hiện diện của mây mới được lựa chọn cho bước tính toán tiếp theo Sự sàng lọc này sử dụng hình ảnh từ TANSO-CAI Dựa trên những đặc tính hấp thụ của các chất khí, các ảnh đƣợc chọn sẽ đƣợc phân tích bằng chương trình toán học để tính toán nồng độ CO 2 và CH 4 (NIES, 2015)

Vệ tinh GOSAT cung cấp dữ liệu, góp phần dự báo mức độ biến động của hai loại khí nhà kính, tăng cường sự hiểu biết về những nguyên nhân của sự nóng lên toàn cầu Dự án vệ tinh GOSAT là một nỗ lực chung của Bộ Môi Trường, Viện Nghiên cứu Môi trường và Cơ quan Thám hiểm Vũ trụ Nhật Bản (NIES, 2015)

Trong suốt thời gian hoạt động, dựa vào dữ liệu từ GOSAT, Viện Nghiên Cứu Môi trường Nhật Bản (NIES) đã thành lập nhiều bản đồ phân bố nồng độ CO 2 trên phạm vi toàn cầu (NIES GOSAT Project Office, 2015)

Trong nghiên cứu này, dữ liệu GOSAT đƣợc sử dụng là nồng độ CO 2 Dữ liệu CO 2 từ GOSAT có định dạng *.hdf5 và đƣợc đọc bằng phần mềm chuyên dụng là HDFView, chi tiết về HDFView sẽ đƣợc nói rõ trong phụ lục 1.

Dữ liệu sử dụng

Dữ liệu đƣợc thu thập từ website http://data.gosat.nies.go.jp/ Đây là dạng dữ liệu đã đƣợc phân tích nồng độ XCO 2 (cột trung bình số mol không khí khô CO 2 trong tổng số không khí hỗn hợp), các dữ liệu cung cấp đã được xử lý và lưu trữ dưới dạng tập tin HDF5 Dữ liệu GOSAT được chia thành bốn cấp là: Level 1, level

2, level 3 và level 4, ở mỗi cấp lại đƣợc chia theo 2 loại bộ cảm và băng khác nhau

Dữ liệu đƣợc dùng trong đề tài là dữ liệu cấp L2_FTS_SWIR, bao gồm dữ liệu CO 2

Vệ tinh GOSAT quét toàn bộ bề mặt trái đất trong khoảng 100 phút Vệ tinh này sử dụng các cảm biến với độ chính xác rất cao, có thể quan sát khoảng 56.000 điểm trên trái đất và có thể theo dõi sự hình thành khí nhà kính từ các nguồn khí

54 thải cũng nhƣ sự di chuyển của nó trong bầu khí quyển Cột nồng độ CO 2 và CH 4 đƣợc tính toán từ các dữ liệu quan sát đƣợc, nồng độ của một CO2 đƣợc thể hiện dưới dạng số lượng các phân tử khí trong một đơn vị diện tích bề mặt

Dữ liệu đƣợc thu thập theo các ngày có sự trùng hợp với ngày của 4 sản phẩm MODIS (sẽ được trình bày bên dưới) Nghiên cứu sử dụng phần mềm hỗ trợ HDFView để đọc chuyển dữ liệu qua dạng *.xls hoặc *.dbf, nhằm phục vụ cho thống kê số liệu Bộ dữ liệu GOSAT đƣợc dùng để xây dựng tập dữ liệu đầu vào cho phương trình hồi quy thể hiện trên bảng 2.6

Bảng 2.6: Danh sách bộ dữ liệu GOSAT sử dụng

Các chỉ số thực vật là một công cụ dùng để đánh giá biến đổi không gian đối với các lớp thực phủ Các chỉ số thực vật sử dụng các tính chất hấp thụ khác biệt của lá trong quang phổ làm nguyên lý Chỉ số khác biệt thực vật (Normalized Differential Index - NDVI) nhạy cảm với diệp lục tố, phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm phản xạ mặt đất và cấu trúc tầng tán của thực vật Ngoài mật độ tán nhất định, sự gia tăng lƣợng sinh khối xanh, diệp lục tố cũng dẫn tới sự thay đổi của NDVI Trong khi đó, chỉ số thực vật tăng cường (Enhanced Vegetation Index - EVI) lại chú trọng vào phổ phản xạ cận hồng ngoại hơn là phổ hấp thụ màu đỏ, do đó, chỉ số EVI không nhanh bão hòa nhƣ NDVI ở các thảm thực vật dày đặc, chỉ số

EVI rất nhạy cảm đối với mùa có quần thể rậm rạp và không chịu ảnh hưởng của khí quyển (Meng Guo et al., 2012)

MOD09A1 là sản phẩm của MODIS về phản xạ bề mặt, cung cấp 7 kênh đầu (từ kênh 1 đến kênh 7) của MODIS, độ phân giải không gian là 500 mét, ảnh tổ hợp

Trong nghiên cứu này, MOD09A1 đƣợc sử dụng để tính toán hai chỉ số EVI và NDVI nhằm phục vụ cho quá trình xây dựng mô hình ƣớc tính nồng độ CO 2 khí quyển theo phương pháp hồi quy từng bước và xây dựng bản đồ nồng độ CO 2 Do MODIS không cung cấp trực tiếp hai sản phẩm EVI và NDVI (hai chỉ số thực vật) tổ hợp 8 ngày nên hai tham số này sẽ đƣợc tính toán thông qua sản phẩm MOD09A1

MOD09A1 chứa 7 lớp dữ liệu tương ứng với 7 kênh đầu của MODIS Nghiên cứu này sử dụng thêm phần mềm phụ trợ là HEGTool (The HDF-EOS to GEOTIFF conversion Tool) để tách lớp dữ liệu cần thiết (cụ thể là 3 kênh đầu của MODIS) Cách sử dụng phần mềm HEGTool sẽ đƣợc nói rõ trong Phụ lục 2 Bộ dữ liệu MOD09A1 được dùng để xây dựng tập dữ liệu đầu vào cho phương trình hồi quy thể hiện trên bảng 2.7

Bảng 2.7: Danh sách sản phẩm MOD09A1 đƣợc sử dụng

2.4.3 MOD11A2 – Nhiệt độ bề mặt

Nhiệt độ bề mặt (The Land Surface Temperature - LST) có nguồn gốc từ sự cân bằng năng lƣợng tại bề mặt đất – không khí Do đó, LST là một tham số quan trọng cho năng lượng môi trường LST là một trong những thông số quan trọng trong vật lý của các quá trình bề mặt ở quy mô khu vực và toàn cầu LST đƣợc tính toán trên cơ sở sự phát xạ của các đối tƣợng bề mặt (đất đai, lớp phủ thực vật, bề mặt của nhà cửa…) và có mối liên quan mật thiết với các quá trình biến đổi của môi trường đất, đồng thời cũng phản ánh sự thay đổi của lớp phủ thực vật, đóng vai trò quan trọng với các chỉ số cảnh báo hạn hán, ví dụ nhƣ trong điều kiện khô hạn, nhiệt độ lá cây tăng cao là một chỉ số phản ánh sự thiếu nước của thực vật Vì vậy, LST đƣợc sử dụng rộng rãi trong khí hậu, thủy văn, sinh thái và nghiên cứu sinh địa

LST đƣợc trích xuất từ sản phẩm MOD11A2, phục vụ cho quá trình xây dựng mô hình ƣớc tính nồng độ CO 2 khí quyển và xây dựng bản đồ nồng độ CO 2

MOD11A2 là sản phẩm MODIS chứa lớp dữ liệu nhiệt độ bề mặt, tổ hợp ảnh

8 ngày, độ phân giải không gian là 1 km MOD11A2 chứa nhiều lớp dữ liệu, để trích xuất lớp dữ liệu cần thiết, trong nghiên cứu sử dụng phần mềm HEGTool Cách sử dụng phần mềm HEGTool đƣợc nói rõ ở phụ lục 2 Bộ dữ liệu MOD11A2 được dùng để xây dựng tập dữ liệu đầu vào cho phương trình hồi quy thể hiện trên bảng 2.8

Bảng 2.8: Danh sách sản phẩm MOD11A2 đƣợc sử dụng

Chỉ số diện tích lá (The Leaf Area Index - LAI) là một biến ảnh hưởng đến sinh lý và quang hợp ở quy mô tán cây LAI rất hữu ích trong việc đo lường cacbon do ảnh hưởng mạnh mẽ của nó lên sự cân bằng năng lượng tán và tỷ lệ trao đổi khí Còn Tỷ số quang hợp hoạt động hấp thụ bức xạ (Fraction of Photosynthetically Active Radiation – FPAR) là một tham số đƣợc sử dụng trong viễn thám và mô hình hóa sinh thái mà chú trọng đến phần bức xạ quang hợp của thực vật FPAR thường được sử dụng trong mô hình sinh thái vì nó có một ảnh hưởng quan trọng

58 đến sự trao đổi năng lượng, hơi nước và CO 2 giữa bề mặt Trái Đất và khí quyển

MOD15A2 là sản phẩm MODIS tổ hợp 8 ngày, độ phân giải 1 km Chứa các tham số LAI – chỉ số diện tích lá và FPAR – tỷ số quang hợp hoạt động hấp thụ bức xạ Hai tham số LAI và FPAR đƣợc trích xuất nhằm phục vụ xây dựng mô hình ƣớc tính nồng độ CO 2 khí quyển và xây dựng bản đồ nồng độ CO 2

Bộ dữ liệu MOD15A2 đƣợc dùng để xây dựng tập dữ liệu đầu vào cho phương trình hồi quy thể hiện trên bảng 2.9

Bảng 2.9: Danh sách sản phẩm MOD15A2 đƣợc sử dụng

MOD17A2 là sản phẩm dữ liệu MODIS tổ hợp 8 ngày, độ phân giải 1 km chứa hai tham số GPP – tổng năng suất sinh học (The Gross Primary Production) và NPP – năng suất sinh học sơ cấp (The Net Primary Production) Hai tham số đóng vai trò quan trọng trong vòng tuần hoàn cacbon do hàm chứa thông tin về chuyển hóa cacbon từ khí quyển vào thực vật GPP đại diện cho khả năng thu nhận năng lƣợng và cacbon của các thảm thực vật Trong khi NPP đại diện cho việc giảm năng lượng và cacbon thu vào sau quá trình hô hấp tự dưỡng, lưu giữ trong cơ thể thực vật nhƣ một dạng nguyên liệu mới cho quá trình phát triển Sự trao đổi

CO2 giữa khí quyển và thực vật đƣợc phản ánh rõ nét ở giá trị NPP trên phạm vi toàn cầu cũng như phạm vi vùng miền Do tính tương tác lẫn nhau của các thành phần trong các hệ sinh thái, sự dao động của NPP là một chỉ tiêu nhạy cảm trong việc nghiên cứu ảnh hưởng của dao động khí hậu hàng năm và sự thay đổi môi trường tới thực vật (Meng Guo et al., 2012)

Bộ dữ liệu MOD17A2 đƣợc dùng để xây dựng tập dữ liệu đầu vào cho phương trình hồi quy thể hiện trên bảng 2.10

Bảng 2.10: Danh sách sản phẩm MOD17A2 đƣợc sử dụng

Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp thống kê được sử dụng chủ yếu trong đề tài là phương pháp phân tích tương quan và phương pháp phân tích hồi quy nhằm để tìm ra mối quan hệ giữa XCO 2 và các tham số lý sinh mang đặc tính ảnh hưởng với cacbon

Phương pháp phân tích tương quan: đánh giá mối quan hệ giữa các biến thông qua việc xem xét hệ số tương quan giữa chúng tính được từ tập số liệu mẫu Giá trị tuyệt đối của hệ số tương quan càng lớn thì mối quan hệ tuyến tính giữa hai biến càng chặt chẽ Hệ số tương quan dương thể hiện mối quan hệ cùng chiều, hệ số tương quan âm thể hiện mối quan hệ ngược chiều giữa các biến Phương pháp tương quan được vận dụng để nghiên cứu mối quan hệ giữa các hiện tượng hoặc giữa các biến Trị số của một biến nào đó biến thiên do ảnh hưởng của một loạt các biến khác, trong đó có một số biến có ảnh hưởng đáng kể cần quan tâm nghiên cứu Các biến đƣợc chọn lựa có mối liên hệ với nhau và có ý nghĩa nhất, các biến khác không quan tâm và coi nhƣ không đổi trong quá trình phân tích

Phương pháp phân tích hồi quy: là nghiên cứu mối liên hệ phụ thuộc của một biến (gọi là biến phụ thuộc) vào một hay nhiều biến khác (gọi là biến độc lập), với ý tưởng ước lượng hoặc dự đoán giá trị trung bình (tổng thể) của biến phụ thuộc trên cơ sở các giá trị biết trước (trong mẫu) của các biến độc lập Trong phân tích hồi quy, chúng ta quan tâm đến các mối quan hệ phụ thuộc thống kê chứ không phải sự phụ thuộc hàm số nhƣ trong toán học

Dựa vào mức độ quan trọng và liên quan trực tiếp đến các quá trình hô hấp và quang hợp của thực vật trong các mô hình sinh thái lục địa, các tham số đầu vào đƣợc lựa chọn đại diện cho 3 nhóm chính sau đây (Meng Guo et al., 2012)

- Biến đại diện cho quá trình cân bằng năng lƣợng mặt đất: LST (nhiệt độ bề mặt);

- Nhóm các biến đại diện cho quá trình sinh lý thực vật: NDVI, EVI, LAI, FPAR

+ NDVI: Chỉ số chuẩn hóa khác biệt thực vật + EVI: Chỉ số tăng cường thực vật

+ LAI: Chỉ số diện tích lá + FPAR: Tỷ số quang hợp hoạt động hấp thụ bức xạ

- Nhóm các biến đại diện cho quá trình trao đổi cacbon giữa thảm thực vật và khí quyển: NPP, GPP, GN, NG

+ NPP: Năng suất sinh học sơ cấp + GPP: Tổng năng suất sinh học + GN: Lƣợng cacbon hô hấp thực vật + NG: Hiệu suất hô hấp của từng loại thảm thực vật Bảng 2.11: Tổng hợp dữ liệu nghiên cứu

STT Tên dữ liệu Số lƣợng ảnh Mô tả Vệ tinh/đầu đo

4 MOD17A2 24 GPP, NPP, GN, NG MODIS

5 GOSAT 24 Nồng độ CO 2 GOSAT-FTS

2.5.3 Cơ sở toán học của các tham số đầu vào từ các sản phẩm MODIS

LST đƣợc trích xuất từ sản phẩm MOD11A2 Các hiệu ứng khí quyển đƣợc sửa chữa bằng thuật toán phân chia cửa sổ, xem xét rằng sự khác biệt tín hiệu trong

62 hai kênh phổ TIR là do sự khác biệt về hấp thụ bức xạ không khí (Meng Guo et al.,

LST đƣợc tính theo công thức sau (ZhengMing Wan, 1999):

Với T4, T5 lần lượt là hiệu ứng khí quyển tương ứng ở hai kênh 31 và 32 của MODIS

Hệ số quy đổi đƣợc cung cấp từ nhà sản xuất thông qua các thông số kỹ thuật đƣợc tính toán dựa trên thực nghiệm sử dụng các thuật toán xác định nhiệt độ từ nhiều phương pháp Nhiệt độ bề mặt được xác định bằng cách nhân giá trị số của ảnh sau khi tách lớp và hiệu chỉnh hệ tọa độ với hệ số quy đổi “Scale Factor = 0,02” để có đƣợc nhiệt độ Kelvin (K), sau đó quy đổi về nhiệt độ Celcius ( o C)

 Tham số EVI và NDVI

Tham số EVI và NDVI trong nghiên cứu này đƣợc tính toán gián tiếp thông qua sản phẩm bảy kênh đầu của MODIS, MOD09A1

EVI và NDVI đƣợc tính toán theo công thức sau (Meng Guo et al., 2012)

Với: ρ red , ρ nir , ρ blue : phản xạ quang phổ MODIS trong kênh 1, 2, 3

Sự biến động của NDVI phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm phản xạ mặt đất và cấu trúc tầng tán của thực vật Ngoài mật độ tán nhất định, sự gia tăng lƣợng sinh khối xanh, diệp lục cũng dẫn tới sự thay đổi của chỉ số NDVI Chỉ số thực vật tăng cường EVI chú trọng vào phổ phản xạ gần hồng ngoại (NIR) hơn là phổ hấp thụ màu đỏ, do đó chỉ số EVI không trở thành bão hòa nhanh nhƣ NDVI ở các thảm thực vật dày đặc Tóm lại, chỉ số EVI rất nhạy cảm đối với mùa có quần thể rậm rạp và bảo đảm trong việc tính toán không chịu ảnh hưởng của khí quyển (Meng Guo et al., 2012)

 Tham số LAI và FPAR

Hai tham số LAI và FPAR trong nghiên cứu đƣợc trích xuất trực tiếp từ sản phẩm MODIS, MOD15A2

Tính toán LAI từ dữ liệu vệ tinh dựa trên một mối quan hệ giữa các thành phần của ánh sáng truyền tới qua một tán và hệ số hấp thụ ánh sáng (k) (Meng Guo et al., 2012)

Trong đó: FVC: thảm thực vật phân đoạn đƣợc định nghĩa là phần thảm thực vật bao phủ của mặt đất xem theo hướng thấp nhất và k(θ) là hệ số hấp thụ ánh sáng cho một góc đỉnh năng lƣợng mặt trời θ

Chuyển đổi LAI sang FPAR sử dụng cách tiếp cận đơn giản nhƣ sau:

Với: Giá trị của sự hấp thụ với hệ số k là 0,5

 Tham số GPP và NPP

GPP đại diện cho khả năng thu năng lƣợng (cacbon) của thực vật Quá trình tính toán GPP khá phức tạp, với công thức tính toán GPP đƣợc đƣa ra bởi Steven W.Running và Maosheng Zhao (Steven W.Running và Maosheng Zhao, 2015)

GPP = ε max * TMIN * VPP * SWRad * 0,45 * FPAR (6)

Với: ε max : Hiệu suất chuyển đổi bức xạ lớn nhất (tra tài liệu);

TMIN: Nhiệt độ thấp nhất hàng ngày khi ε = 0 (tra tài liệu);

VPP: Hao hụt áp suất hơi trung bình (tra tài liệu);

SWRad: Bức xạ sóng ngắn (tra tài liệu);

FPAR: tỷ số hấp thụ hoạt động bức xạ (từ sản phẩm MOD15A2)

NPP: đại diện cho lƣợng cacbon từ khí quyển chuyển thành cacbon hữu cơ ở thực vật sau hai quá trình quang hợp và hô hấp NPP đƣợc tính toán sau khi đã có giá trị NPP (Steven W.Running và Maosheng Zhao, 2015)

NPP = 0,8 * (GPP - Rm) khi (GPP - Rm) ≥ 0, và (7)

Với: Rm: lƣợng hô hấp thực vật

 Tham số GN và NG

GN đại diện cho lƣợng cacbon thực vật sử dụng cho quá trình hô hấp

Và NG đại diện cho hiệu suất hô hấp của từng loại thực vật

2.5.4 Công cụ xử lý dữ liệu

Phần mềm ENVI (Environment for Visualizing Images): Đây là phần mềm chủ đạo trong nghiên cứu ENVI là phần mềm chuyên nghiệp và có rất nhiều chức năng xử lý ảnh viễn thám do Better Solutions Consulting Limited Liability Company (Mỹ) thiết kế và phát triển ENVI đƣợc viết bằng ngôn ngữ IDL (Iteractive Data Language), là dạng ngôn ngữ lập trình cấu trúc rất mạnh đƣợc dùng cho việc xử lý ảnh tổng hợp để đáp ứng các nhu cầu xử lý ảnh máy bay, ảnh vệ tinh và đáp ứng đầy đủ các nhu cầu cần thiết cho việc ứng dụng viễn thám trong một môi trường thân thiện và sáng tạo Hiện nay ENVI đƣợc sử dụng rất phổ biến trong công tác quản lý tài nguyên thiên nhiên và giám sát môi trường (Lê Văn Trung, 2012)

Phần mềm HEGTool (The HDF-EOS To GeoTIFF Conversion Tool): Các sản phẩm MODIS chứa nhiều lớp dữ liệu, trong nghiên cứu sử dụng phần mềm HEGTool để chiết tách lớp dữ liệu cần thiết Ngoài ra phần mềm HEGTool còn có khả năng chuyển đổi hệ quy chiếu và độ phân giải không gian

Phần mềm HDFView (Hierarchical Data Format View): Phần mềm HDFView trong phạm vi nghiên cứu đƣợc sử dụng để đọc dữ liệu về nồng độ CO 2 (ký hiệu là XCO 2 ) từ vệ tinh GOSAT của Nhật Bản.

Quy trình thực hiện nghiên cứu

Chín tham số chiết xuất từ sản phẩm MODIS trên cùng với dữ liệu GOSAT sẽ được sử dụng để xây dựng phương trình hồi quy đa biến nhằm ước tính nồng độ

CO 2 khí quyển Phân tích hồi quy thực hiện cho 9 tham số từ ảnh MODIS (9 biến độc lập) bao gồm LST, NDVI, EVI, LAI, FPAR, GPP, NPP, GN và NG với nồng độ CO2 từ dữ liệu GOSAT (biến phụ thuộc) với độ dài chuỗi là 24 số liệu cho vùng Nam Tây nguyên gồm ba tỉnh là Lâm Đồng, Đắk Nông và Đắk Lắk Phương pháp thực hiện theo hồi quy từng bước từ 1 biến, sau đó tăng dần cho đến nhiều biến Trong quá trình hồi quy từng bước, các chỉ số thống kê được ghi nhận để đánh giá mức độ tương quan cao nhất với các kiểm định phù hợp nhất

Dữ liệu vệ tinh GOSAT cho số liệu CO 2 có độ phân giải 2,5 o x2,5 o và độ phân giải thời gian là 6 giờ Các sản phẩm của dữ liệu MODIS có độ phân giải không gian 1 km Để xây dựng mô hình hồi quy, các dữ liệu này phải đƣợc chuyển về cùng độ phân giải 2,5 o x2,5 o Sau khi xác định được phương trình hồi quy với các biến thỏa mãn, các sản phẩm MODIS 1km tương ứng ở bất kỳ thời điểm quan sát nào sẽ đƣợc sử dụng để mô phỏng phân bố không gian cho thời điểm đó Để xây dựng chuỗi số liệu thống kê, các số liệu đƣợc chọn lọc sao cho ngày của các dữ liệu GOSAT và MODIS phải trùng nhau

Dữ liệu CO 2 từ vệ tinh GOSAT là số liệu toàn cầu dùng để xây dựng mô hình hồi quy, đồng thời cũng là dữ liệu chuẩn dùng để đánh giá độ chính xác mô phỏng

Tóm tắt các bước như sau:

Sau khi thu thập đầy đủ các sản phẩm MODIS gồm: MOD09A1, MOD11A2, MOD15A2 và MOD17A2, sử dụng phần mềm ENVI để chiết xuất, tính toán chín tham số: LST, EVI, NDVI, LAI, FPAR, GPP, NPP, GN, NG của vùng Nam Tây Nguyên Sau đó, từ dữ liệu vệ tinh GOSAT, dùng phần mềm HDFView để chiết xuất ra lớp dữ liệu nồng độ CO 2 Tiếp đến nhập 10 loại dữ liệu trên vào phần mềm SPSS, với nồng độ CO 2 là biến phụ thuộc, chín tham số của MODIS là biến độc lập, tiến hành kiểm tra tương quan giữa nồng độ CO 2 với chín biến còn lại Sau khi có kết quả tương quan, bắt đầu chạy hồi quy từng bước, chọn hàm hồi quy nào có hệ số tương quan cao nhất để tiến hành xây dựng bản đồ nồng độ CO2 của khu vực Nam Tây Nguyên (Hình 2.5)

66 Hình 2.5: Quy trình thực hiện nghiên cứu

Quy về một độ phân giải không gian đồng nhất

Chuyển lưới chiếu, cắt riêng 3 tỉnh vùng Nam Tây Nguyên

LST NDVI, EVI LAI, FPAR GPP, NPP -> GN, NG

Nhập vào phần mềm SPSS XCO 2 từ GOSAT

Chọn phương trình hồi quy

Bản đồ phân bố CO 2

GIẢI PHÁP QUẢN LÝ 107

Giải pháp quản lý khí thải

Hiệu ứng nhà kính giữ cho Trái đất ấm, làm cho sự sống có đƣợc nhƣ ngày nay Năng lƣợng đến với Trái đất phần lớn là ở dạng ánh sáng nhìn thấy đƣợc và bức xạ cực tím từ mặt trời Năng lƣợng đi khỏi Trái đất chủ yếu ở dạng nhiệt (tia hồng ngoại không nhìn thấy)

Con người làm nồng độ CO2 tăng lên khoảng từ 200 năm trước, chủ yếu là do sử dụng nhiên liệu hóa thạch Ngày nay, nồng độ này đã tăng lên đến 385 ppm

Nó tiếp tục tăng một khi con người còn thải ra các khí nhà kính nhiều hơn mức thiên nhiên có thể hấp thụ

Nhiệt độ trái đất tăng sẽ làm tan băng và dâng cao mực nước biển Như vậy, nhiều vùng sản xuất lương thực trù phú, các khu đông dân cư, các đồng bằng lớn, nhiều đảo thấp sẽ bị chìm dưới nước biển

Sự nóng lên của trái đất làm thay đổi điều kiện sống bình thường của các sinh vật trên trái đất Một số loài sinh vật thích nghi với điều kiện mới sẽ thuận lợi phát triển Trong khi đó nhiều loài bị thu hẹp về diện tích hoặc bị tiêu diệt

Khí hậu trái đất sẽ bị biến đổi sâu sắc, các đới khí hậu có xu hướng thay đổi Toàn bộ điều kiện sống của tất cả các quốc gia bị xáo động Hoạt động sản xuất nông nghiệp, lâm nghiệp, thuỷ hải sản bị ảnh hưởng nghiêm trọng

Nhiều loại bệnh tật mới đối với con người xuất hiện, các loại dịch bệnh lan tràn, sức khoẻ của con người bị suy giảm

Việt Nam có 31,2 triệu ha đất liền, tuy nhiên, diện tích đất bình quân đầu người rất thấp (đứng thứ 159 trong gần 200 quốc gia, chỉ bằng 1/6 bình quân của thế giới) Diện tích đất canh tác vốn đã thấp (khoảng 0,11 ha/đầu người) lại đang bị co dần lại do quá trình đô thị hóa và công nghiệp hóa

Tính đa dạng sinh học trên lãnh thổ Việt Nam vào loại cao (xếp thứ 16 trên thế giới) với khoảng 2400 loài thực vật bậc thấp, 11 400 loài thực vật bậc cao, 335 loài thú , 840 loài chim, 317 loài bò sát, 162 loài ếch nhái, 1000 lài cá nước ngọt và

2500 loài cá biển Số loài vi sinh vật càng phóng phú (Viện Vi sinh vật và CNSH phối hợp với các nhà khoa học Nhật Bản gần đây năm nào cũng phát hiện đƣợc nhiều loài vi sinh vật mới đối với thế giới)

Tuy nhiên do tình trạng biến đổi khí hậu dẫn đến gia tăng mất rừng, hạn hán, lũ lụt và cả do tác động của con người (săn bắn, nuôi nhốt để khai thác ) dẫn đến nhiều loài đã và đang bị tuyệt chủng Có thể kể đến bò rừng, heo vòi, tê giá, công, cà tông, trĩ hay gỗ đỏ, gụ mật, lát hoa, giáng hương, táu, lim xanh, nghiến, hoàng đàn, sao, sến, chò chỉ và nhiều loài dƣợc liệu quý hiếm (Ngô Huyền, 2014)

Vấn đề ô nhiễm không khí, quản lý chất lƣợng không khí đã đƣợc quy định cụ thể trong Luật Bảo vệ môi trường 2014 Vấn đề hiện này là cần sớm ban hành chính sách và kế hoạch hành động trên cơ sở các quy định của Luật Riêng đối với các khí nhà kính, cụ thể là khí CO 2 , tuy đối với Việt Nam CO 2 không đƣợc xem là một loại khí ô nhiễm, nhƣng để góp tiếng nói chung vào công cuộc bảo vệ môi trường thế giới, giảm thiểu tác động của hiệu ứng nhà kính gây nhiệt độ Trái Đất nóng dần lên, đặc biệt khi Việt Nam tham gia vào chương trình REDD, các khí nhà kính cần đƣợc quản lý

Theo Báo cáo hiện trạng quản lý không khí của Việt Nam, cùng với tốc độ phát triển kinh tế, xã hội của cả nước, không khí đang bị nhiều nguồn gây ô nhiễm và luôn có dấu hiệu gia tăng Nếu chỉ tính riêng 3 ngành sản xuất công nghiệp nhƣ than, nhiệt điện, sản xuất thép, sau 10 năm (năm 2012 so với năm 2000), tổng sản lƣợng, tổng lƣợng tiêu thụ nhiên liệu hay tổng lƣợng chất thải ô nhiễm không khí phát sinh đã tăng lên khoảng 3 lần Ô nhiễm không khí gia tăng đã làm ảnh hưởng rất lớn tới sức khỏe của con người Theo thống kê của Bộ Y tế, số người bị các bệnh đường hô hấp chiếm từ 3 - 4% tổng dân số 74,5% số người bị bệnh phổi toàn quốc là công nhân các ngành mỏ, xây dựng, cơ khí và luyện kim Những con số này sẽ tiếp tục tăng bởi ô nhiễm bụi lơ lửng tổng số (TSP), bụi mịn (PM10) đang ngày càng tăng cao và trở thành thách thức lớn nhất với chất lƣợng không khí ở các đô thị Tại các thành phố lớn, ô nhiễm bụi trong không khí đã tới mức báo động, nồng độ bụi TPS trung bình cao hơn quy chuẩn từ 1,5 đến 3,5 lần Trong khi đó, tại các làng nghề, nồng độ bụi tổng

109 số đã vƣợt quy chuẩn cho phép từ 3 - 8 lần, SO 2 có nơi vƣợt từ 3 – 6,5 lần Tại các vùng nông thôn, khoảng 3 năm trở lại đây, do việc đốt rơm rạ sau thu hoạch đã dẫn tới tình trạng “khói mù” cũng ảnh hưởng không nhỏ tới môi trường Đứng trước thực trạng này, Kế hoạch hành động quốc gia về quản lý chất lƣợng không khí đến năm 2020, tầm nhìn đến năm 2025 đã đặt ra mục tiêu kiểm soát các nguồn phát sinh khí thải, cải thiện chất lượng môi trường không khí xung quanh, đảm bảo cho mọi người dân được sống và làm việc trong môi trường không khí trong lành Mục tiêu đƣa ra đến năm 2020, giảm 20% lƣợng bụi, SO 2 , NOx, CO phát sinh từ các cơ sở sản xuất xi măng, nhiệt điện, thép, hóa chất, phân bón và sản xuất dầu mỏ; giảm 10% lƣợng bụi, SO 2 , NOx, CO phát sinh từ các cơ sở sản xuất khác; giảm 10% lượng bụi, SO 2 , NOx, CO phát sinh từ các phương tiện giao thông vận tải Để đạt được mục tiêu này, nguyên tắc trong kiểm soát ô nhiễm môi trường không khí tiên quyết phải lấy phòng ngừa ô nhiễm làm chính, kết hợp với xử lý, khắc phục ô nhiễm, từng bước cải thiện và nâng cao chất lượng môi trường xung quanh Đồng thời, quản lý chất lượng không khí phải được tiến hành thường xuyên, có trọng tâm, trọng điểm phù hợp với từng ngành sản xuất và từng địa phương Ngoài ra, phải thấy rõ quản lý chất lƣợng không khí là trách nhiệm của chủ các nguồn phát thải và các cơ quan quản lý Nhà nước với sự giám sát của nhân dân Để đạt đƣợc những mục tiêu đề ra đến năm 2020 và tầm nhìn đến năm 2025,

Dự thảo Kế hoạch đã đƣa ra những nhiệm vụ ƣu tiền cần đƣợc thực hiện nhƣ: xây dựng, hoàn thiện hệ thống quan trắc khí thải tự động liên tục, tăng cường hệ thống truyền dẫn dữ liệu cho các cơ quan quản lý nhà nước, thiết lập chuẩn kết nối dữ liệu từ các điểm quan trắc Tiến tới nghiên cứu, đánh giá và đề xuất lộ trình xây dựng và ban hành Luật Không khí sạch Đa dạng hóa các hình thức phổ biến thông tin về chất lƣợng không khí xung quanh, tác hại của ô nhiễm không khí tới cộng đồng, tăng cường sự tham gia của cộng đồng vào công tác giám sát các nguồn phát thải gây ô nhiễm Đồng thời, thực hiện kiểm kê khí thải đối với một số ngành công nghiệp phát sinh khí thải, thống kê hàng năm lƣợng thải hàng năm và công bố thông tin rộng rãi tới cộng đồng Bên cạnh đó, sẽ xây dựng mô hình giám sát, cảnh báo và

110 ứng phó kịp thời khi tình trạng ô nhiễm không khí tại một địa điểm trong đô thị vƣợt giới hạn cho phép (Nguyễn Cường, 2015)

Một số biện pháp quản lý khí thải nói chung đƣợc trình bày nhƣ sau:

 Các biện pháp chính về quản lý môi trường không khí

- Đẩy mạnh công tác tuyên truyền, giáo dục nâng cao nhận thức và trách nhiệm về bảo vệ môi trường, quán triệt tốt luật bảo vệ môi trường và các chủ trương của Đảng và chính phủ đối với từng đối tƣợng

- Đối với người dân: Thông qua hoạt động của các ban ngành Đoàn thể như: Hội nông dân, Hội phụ nữ, Đoàn thanh niên và đặc biệt là các trung tâm học tập cộng đồng ở xã phường thị trấn, thường xuyên tổ chức các buổi sinh hoạt, tọa đàm về ô nhiễm môi trường và bảo vệ môi trường, nâng cao ý thức bảo vệ môi trường cho người dân

Giải pháp quản lý tài nguyên rừng

Hiện nay phá rừng trái phép dưới nhiều hình thức và mục đích khác nhau đang diễn ra rất phức tạp, gây nhiều khó khăn cho các cấp chính quyền cũng nhƣ cơ quan chức năng trong vấn đề quản lý Đây là vấn đề mang tính xã hội cao, để giải quyết vấn nạn này không đơn thuần là giải pháp riêng biệt của một ngành, một lĩnh vực mà cần có những giải pháp tổng hợp với sự tham gia của nhiều ngành chức năng Với việc đẩy mạnh các hoạt động truyền thông về quản lý bảo vệ rừng trong những năm gần đây, nhận thức của đa số người dân về hành vi này đã được nâng lên rõ rệt Nhiều người dân đã biết phá rừng trái phép là hành vi vi phạm pháp luật và sẽ gây hại về môi trường Tuy nhiên, do tác hại của phá rừng không diễn ra ngay nên người dân thường chỉ thấy cái lợi trước mắt mà không quan tâm đến cái hại lâu dài Hơn nữa, các hình thức xử phạt và chế tài của luật pháp vẫn chƣa đủ mạnh, chưa đủ sức răn đe, việc xử lý vi phạm gặp rất nhiều khó khăn Nhiều trường hợp người vi phạm là người dân tộc thiểu số, đời sống khó khăn, không có khả năng chấp hành các quyết định xử phạt, dẫn đến nhiều vụ việc không xử lý triệt để, do vậy tính giáo dục và răn đe chƣa đƣợc đề cao Chính vì vậy, tình trạng phá rừng trái phép vẫn tiếp tục xảy ra dưới mọi hình thức

 Giải pháp về chính sách

- Cần thực hiện một số chính sách về xây dựng cơ sở hạ tầng, khuyến lâm, giao đất giao rừng và thực hiện các chính sách hưởng lợi từ rừng cho người dân miền núi Tuy nhiên, vẫn cần có các chính sách hỗ trợ khác nhƣ: Tạo công ăn việc làm, đào tạo nghề, nâng cao năng lực quản lý kinh tế hộ gia đình cho đồng bào dân tộc, tạo đầu ra cho các sản phẩm nông lâm kết hợp, chế biến và bảo quản nông sản Tiếp tục đổi mới hệ thống quản lý ngành lâm nghiệp để đáp ứng nhu cầu cho công

113 tác quản lý và bảo vệ tài nguyên rừng Nhanh chóng xã hội hóa hoạt động lâm nghiệp theo phương thức tiếp cận dựa vào cộng đồng, trong đó mọi người dân đều có thể tham gia vào các hoạt động sản xuất lâm nghiệp, nông lâm kết hợp, từ đó sẽ tạo đòn bẩy thúc đẩy sự tham gia của người dân vào các hoạt động quản lý và bảo vệ rừng Đó đƣợc xem nhƣ chính sách huy động tổng lực sức dân cho công tác bảo vệ rừng Để làm đƣợc điều đó cần phải tạo mối liên hệ chặt chẽ giữa 4 nhà: nhà quản lý, nhà doanh nghiệp, nhà khoa học và nhà nông Cần phải có sự tham gia tích cực của các doanh nghiệp với vai trò là bàn đỡ cho các hoạt động sản xuất lâm nghiệp, nông lâm kết hợp cùng với các ngành nhƣ: khuyến nông khuyến lâm, các tổ chức đoàn thể nhƣ thanh niên, phụ nữ, nông dân

- Về phía chính quyền, các ngành chức năng phải làm tốt công tác truyền thông, cung cấp cho người dân những hiểu biết, thông tin thiết thực phục vụ quá trình sản xuất, hướng dẫn để người dân áp dụng có hiệu quả các tiến bộ khoa học kỹ thuật vào sản xuất

- Các ngành chức năng, nhất là những ngành tham gia trực tiếp vào quá trình thực thi pháp luật về bảo vệ rừng nhƣ Kiểm lâm, Công an phải có chính sách phù hợp nhằm nâng cao năng lực thực thi nhiệm vụ Cùng với tăng cường về biên chế, các trang thiết bị chuyên dụng phải chú trọng những kỹ năng cơ bản khác nhƣ tuyên truyền, vận động nhân dân, kỹ năng về khuyến nông khuyến lâm và các vấn đề về chuyên môn nghiệp vụ khác Nhà nước cũng cần có những chính sách đãi ngộ phù hợp nhằm thu hút và khuyến khích cán bộ công chức ngành chức năng gắn bó với địa phương, yêu ngành yêu nghề, cống hiến hết mình cho sự nghiệp bảo vệ rừng

- Những giải pháp về kinh tế, xã hội nêu trên với mục đích nâng cao đời sống kinh tế, xã hội cho người dân, giảm dần áp lực của người dân vào rừng, tạo cho người dân thói quen sử dụng các sản phẩm thay thế các sản phẩm truyền thống lâu nay vẫn lấy từ rừng, đồng thời, tạo sự phát triển bền vững cả về mặt sinh thái môi trường cũng như về kinh tế, giúp người dân hưởng lợi từ rừng một cách lâu dài và khoa học

 Giải pháp về tổ chức thực hiện

- Các cấp chính quyền, các chủ rừng phải xây dựng và tổ chức thực hiện có hiệu quả các kế hoạch hoạt động và phương án bảo vệ rừng từng năm, từng giai đoạn trên phạm vi địa phương mình quản lý Các chủ rừng cần chú trọng tăng cường lực lượng và trang thiết bị đủ mạnh để bảo vệ rừng, đồng thời có biện pháp quản lý hiệu quả đối với diện tích rừng đã đƣợc giao Lực lƣợng kiểm lâm cũng cần phải được củng cố và đổi mới hoạt động nhằm làm tốt công tác tham mưu giúp chính quyền cơ sở xây dựng và triển khai các phương án, biện pháp, kế hoạch bảo vệ rừng Duy trì và tổ chức hoạt động của các tổ đội quần chúng bảo vệ rừng có hiệu quả Các cấp chính quyền, các ngành chức năng cần nhanh chóng triển khai thực hiện các chính sách về hưởng lợi của người dân từ rừng Các biện pháp bảo vệ rừng phải được xây dựng trên cơ sở gắn với các hoạt động phát triển rừng và hướng tới cộng đồng

- Hệ thống các biện pháp bảo vệ rừng đang đƣợc áp dụng hiện nay và vẫn phát huy hiệu quả tốt đó là tuyên truyền, quy hoạch, hoạch quản lý và sử dụng đất đai, nhất là đất lâm nghiệp, tăng cường năng lực cho các cơ quan thực thi pháp luật, xây dựng và thực hiện tốt các phương án, kế hoạch bảo vệ rừng, phòng cháy chữa cháy rừng theo giai đoạn và theo từng năm, làm tốt chính sách giao đất, giao rừng, kết hợp chặt chẽ với khuyến nông khuyến lâm Thực hiện tốt các dự án về xóa đói giảm nghèo, về bảo tồn đa dạng sinh học, phát triển kinh tế xã hội cho người dân miền núi Phát hiện và xử lý kịp thời, nghiêm minh các hành vi vi phạm pháp luật về bảo vệ rừng Làm tốt công tác phối kết hợp giữa 3 lực lƣợng kiểm lâm, quân đội và công an trong việc thực thi pháp luật về bảo vệ và phát triển rừng

- Một phương án bảo vệ rừng có tính khả thi, hợp lý và hiệu quả chính là biết lợi dụng nhiều yếu tố, kết hợp với nhiều bên tham gia, phương thức hoạt động đa dạng, chủ động, phù hợp với hoàn cảnh từng vùng, từng khu vực Muốn vậy, phải xác định đƣợc các vùng trọng điểm, các điểm nóng về vi phạm Luật bảo vệ và phát triển rừng, về cháy rừng… để có phương án cụ thể Các công trình phục vụ công tác bảo vệ rừng, phòng cháy chữa cháy rừng cũng cần đƣợc đầu tƣ xây dựng sao cho phù hợp với chiến lƣợc thực hiện công tác bảo vệ rừng, phòng cháy chữa cháy rừng

Tổ chức lực lƣợng bảo vệ rừng, chữa cháy rừng mang tính chuyên nghiệp, kịp thời

115 ứng phó và xử lý mọi tình huống xảy ra Lực lƣợng này có sự phối hợp từ nhiều ngành như Kiểm lâm, Quân đội, Công an và chính quyền địa phương

 Giải pháp về kỹ thuật

- Các giải pháp kỹ thuật thuộc lĩnh vực phát triển rừng nhƣ trồng rừng, khoanh nuôi tái sinh, nông lâm kết hợp Cần nghiên cứu chọn loại cây trồng phù hợp với từng địa phương, đáp ứng được lợi ích kinh tế cũng như môi trường Nên chọn cách trồng rừng hỗn giao để phòng cháy, thử nghiệm và ứng dụng kỹ thuật xây dựng băng xanh cản lửa và các kỹ thuật tiến bộ khác trên nguyên tắc các vùng rừng tập trung được quy hoạch hợp lý và khoa học Nghiên cứu ứng dụng phương pháp dự báo cháy rừng theo độ ẩm của vật liệu cháy cho rừng thông Đối với các khu rừng cần phục hồi phải tiến hành chăm sóc, phát dây leo tạo điều kiện để rừng sinh trưởng và phát triển nhanh, mặt khác làm giảm khối lượng vật liệu cháy trong rừng Nghiên cứu ứng dụng các tiến bộ khoa học kỹ thuật cho công tác chữa cháy rừng dần dần thay thế phương pháp thủ công hiện đang áp dụng Nghiên cứu các vật liệu xây dựng thay thế gỗ từ rừng tự nhiên Khuyến khích việc sử dụng các loại sản phẩm đó để từng bước thay đổi thói quen sử dụng gỗ và các sản phẩm khác có nguồn gốc từ rừng tự nhiên Phục hồi các giá trị văn hóa truyền thống của các cộng đồng dân tộc liên quan đến hoạt động bảo vệ và phát triển rừng

Kết luận Để các biện pháp quản lý đƣợc thực hiện một cách chặt chẽ thì cần phải có sự quan tâm chỉ đạo của các cấp uỷ Đảng, chính quyền địa phương để triển khai các hoạt động về bảo vệ và phát triển rừng Gắn trách nhiệm quản lý nhà nước trên địa bàn của các cấp chính quyền và đề cao trách nhiệm cá nhân trong bảo vệ rừng Tăng cường sự phối hợp có hệ thống, có kế hoạch với các lực lượng liên quan để tổ chức kiểm tra, giám sát các hoạt động về xâm hại tài nguyên rừng Dựa vào nhân dân để thực hiện các biện pháp nghiệp vụ liên quan đến công tác quản lý bảo vệ rừng Với công tác phòng cháy chữa cháy rừng, phải quán triệt phương châm phòng là chính, chữa cháy kịp thời và hiệu quả Xây dựng và duy trì hoạt động của các tổ đội quần chúng bảo vệ rừng tại các địa phương Có chính sách khen thưởng và động viên kịp

116 thời đối với các tổ chức, cá nhân làm tốt công tác bảo vệ rừng Song cơ bản nhất vẫn là phải thực hiện đồng bộ các giải pháp về phát triển kinh tế xã hội, sử dụng rừng và hưởng lợi từ rừng một cách bền vững và có hiệu quả lâu dài, có như vậy mới mong hạn chế và ngăn chặn đƣợc tình trạng phá rừng trái phép, xâm hại tài nguyên rừng hiện nay

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Công nghệ viễn thám là một lĩnh vực hữu ích cho việc nghiên cứu và quản lý môi trường Trong bối cảnh khoa học công nghệ phát triển như ngày nay, nhiều loại vệ tinh lần lƣợt đƣợc phóng lên quỹ đạo với sứ mạng ngày càng đƣợc chuyên môn hóa (ví dụ đo CO 2 , CH 4 khí quyển; đo mƣa…), giúp cho nguồn tƣ liệu từ vệ tinh ngày càng phong phú và đa dạng Nguồn tƣ liệu này có thể đƣợc sử dụng làm dữ liệu nghiên cứu về tài nguyên, khí hậu, cảnh quan với phạm vi toàn cầu và khu vực

Luận văn đã sử dụng hai nguồn tƣ liệu từ vệ tinh GOSAT và ảnh MODIS để nghiên cứu nồng độ CO 2 khí quyển Cả hai tƣ liệu đều có ƣu điểm là nguồn dữ liệu miễn phí Đối với dữ liệu GOSAT, các thuật toán xử lý đã đƣợc nhà sản xuất thực hiện và cho ra kết quả cuối cùng Còn MODIS thì dễ dàng thu thập, thời gian chụp liên tục, độ bao phủ rộng