NGHIÊN CỨU CHỈ SỐ BỐC HƠI BẰNG TƯ LIỆU ẢNH MODIS PHỤC VỤ GIÁM SÁT LỚP PHỦ RỪNG Ở KHU VỰC TÂY NGUYÊN

HỌ VÀ TÊN TÁC GIẢ LUẬN VĂNNGUYỄN MINH ĐỨC TÊN ĐỀ TÀI LUẬN VĂN NGHIÊN CỨU CHỈ SỐ BỐC HƠI BẰNG TƯ LIỆU ẢNH MODIS PHỤC VỤ GIÁM SÁT LỚP PHỦ RỪNG Ở KHU VỰC TÂY NGUYÊN Chuyên ngành : Kỹ thuật

Trang 1

HỌ VÀ TÊN TÁC GIẢ LUẬN VĂN

NGUYỄN MINH ĐỨC

TÊN ĐỀ TÀI LUẬN VĂN

NGHIÊN CỨU CHỈ SỐ BỐC HƠI BẰNG TƯ LIỆU ẢNH MODIS PHỤC VỤ GIÁM SÁT LỚP PHỦ RỪNG Ở KHU VỰC TÂY NGUYÊN

Chuyên ngành : Kỹ thuật Trắc địa – Bản đồ

Mã số : 60520503

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

TS Phạm Việt Hòa

HÀ NỘI - 2014

Trang 2

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu riêng của tôi Các số liệu, kếtquả trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ côngtrình nào khác.

Nguyễn Minh Đức

Trang 3

DANH MỤC BẢNG BIỂU 5

DANH MỤC HÌNH ẢNH 7

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU ÚNG DỤNG ẢNH MODIS 4

1.1 Tổng quan về ảnh MODIS 4

1.1.4 Dữ liệu ảnh MODIS sử dụng trong tính toán chỉ số bốc hơi 14

1.2 Sự bốc hơi nước 21

1.3 Cơ sở ứng dụng ảnh MODIS trong tính toán chỉ số bốc hơi 23

1.3.1 Tổng quan các nghiên cứu về giám sát bốc hơi (Evapotranspiration) 23

1.3.2 Lựa chọn công nghệ và mô hình tính giám sát bốc hơi 26

CHƯƠNG 2: CÁC NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH BỐC HƠI 30

2.1 Các nhân tố tự nhiên 30

2.1.1 Vị trí địa lý 30

2.1.2 Địa chất 30

2.1.3 Địa hình - địa mạo 32

2.1.4 Khí hậu 36

2.1.5 Thủy văn 42

2.1.6 Thổ nhưỡng 46

2.1.7 Các thảm thực vật chính của Tây Nguyên 49

2.2 Các nhân tố kinh tế xã hội 52

2.2.1 Dân tộc và chính sách phát triển kinh tế xã hội 52

2.2.2 Phát triển nông - lâm nghiệp 53

CHƯƠNG III: PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ MỐI TƯƠNG QUAN GIỮA BỐC HƠI VỚI BIẾN ĐỘNG LỚP PHỦ RỪNG KHU VỰC TÂY NGUYÊN 58

3.1 Mô hình tính toán và cơ sở dữ liệu 58

3.1.1 Mô hình tính toán bốc hơi 58

3.1.2 Dữ liệu sử dụng 58

Trang 4

khu vực Tây Nguyên giai đoạn 2000 - 2010 72

KẾT LUẬN 82 TÀI LIỆU THAM KHẢO 84

Trang 5

Bảng 1.1: Thông số kỹ thuật của MODIS trên vệ tinh TERRA và AQUA 4

Bảng 1.2 Chi tiết các kênh của ảnh Modis 6

Bảng 1.3 Các sản phẩm từ ảnh MODIS 9

14

Bảng 1.4: Đặc tính kỹ thuật của ảnh MOD15A2 14

Bảng 1.5: Bảng mô tả số lớp sản phẩm ảnh MOD15A1 15

Bảng 1.6: Đặc tính kỹ thuật của ảnh MCD12Q1 15

Bảng 1.7: Bảng mô tả số lớp dữ liệu sản phẩm của ảnh MCD12Q1 16

17

Bảng 1.8: Đặc tính kỹ thuật của ảnh MCD43B2 17

Bảng 1.9: Bảng mô tả số lớp dữ liệu sản phẩm của ảnh MODIS Terra + Aqua BRDF/Albedo Quality 16-Day L3 Global 1km SIN Grid V005 (MCD43B2): 18

Bảng 1.10: Đặc tính kỹ thuật của ảnh MCD43B3 19

Bảng 1.11: Bảng mô tả số lớp dữ liệu sản phẩm của ảnh MODIS Terra+Aqua BRDF/Albedo 16-Day L3 Global 1km SIN Grid V005 (MCD43B3): 20

Bảng 2.1: Nhiệt độ trung bình và lượng mưa tại các trạm khí tượng của Tây Nguyên 39

Bảng 2.2: Danh sách, tọa độ các trạm khí tượng 41

Bảng 2.3 Các loại đất chính vùng Tây Nguyên 48

Bảng 2.4: Hiện trạng lớp phủ Tây Nguyên năm 2010 49

Bảng 3.1: Mã hiện trạng lớp phủ rừng 61

Bảng 3.2: Số liệu thống kê diện tích các loại lớp phủ của năm 2000 63

Trang 6

Bảng 3.5: Phân bố các lớp hiện trạng rừng theo nhóm bốc hơi năm 2010 70 Bảng 3.6: Phân bố các nhóm lớp biến động rừng theo các lớp bốc hơi năm 2000 73 Bảng 3.7: Phân bố các nhóm lớp biến động rừng theo các lớp bốc hơi năm 2001 73 Bảng 3.8: Phân bố các nhóm lớp biến động rừng theo các lớp bốc hơi năm 2002 74 Bảng 3.9: Phân bố các nhóm lớp biến động rừng theo các lớp bốc hơi năm 2003 74 Bảng 3.10: Phân bố các nhóm lớp biến động rừng theo các lớp bốc hơi năm 2004 75 Bảng 3.11: Phân bố các nhóm lớp biến động rừng theo các lớp bốc hơi năm 2005 75 Bảng 3.12: Phân bố các nhóm lớp biến động rừng theo các lớp bốc hơi năm 2006 76 Bảng 3.13: Phân bố các nhóm lớp biến động rừng theo các lớp bốc hơi năm 2007 76 Bảng 3.14: Phân bố các nhóm lớp biến động rừng theo các lớp bốc hơi năm 2008 77 Bảng 3.15: Phân bố các nhóm lớp biến động rừng theo các lớp bốc hơi năm 2009 77 Bảng 3.16: Phân bố các nhóm lớp biến động rừng theo các lớp bốc hơi năm 2010 77

Trang 7

Hình 1.1 Cấu trúc trục của ảnh MODIS chụp theo chiều ngang dọc 5

Hình 1.2 Sơ đồ đường bay chụp của vệ tinh MODIS 6

Hình 1.3 Ảnh vệ tinh MODIS tổ hợp 8 ngày tháng 12 năm 2012 8

Hình 1.4: Ảnh MOD15A2 khu vực Tây Nguyên 14

Hình 1.5: ảnh MCD12Q1 khu vực Tây Nguyên 15

Hình 1.6: ảnh MCD43B2 khu vực Tây Nguyên 17

Hình 1.7: hình ảnh MCD43B3 khu vực Tây Nguyên 19

Hình 1.8: Vòng tuần hoàn nước 22

Hình 1.9: Mô hình tính toán ET hàng ngày sử dụng dữ liệu MODIS và dữ liệu khí tượng MODIS-MM5 FDDA 24

Hình 1.10: Mô hình tính toán ET toàn cầu sử dụng dữ liệu MODIS (Mu et al 2011) 25

Hình 2.1 Bản đồ phân tầng độ cao và bản đồ vờn bóng địa hình khu vực Tây Nguyên 33

Hình 2.2 Bản đồ địa mạo Tây Nguyên 35

Hình 2.3 Nhiệt độ trung bình tháng và lượng mưa của trạm Đà Lạt năm 2012 40

Hình 2.4 Nhiệt độ trung bình và lượng mưa của trạm Buôn Mê Thuột 40

Hình 2.5 Sơ đồ các trạm khí tượng khu vực Tây Nguyên 42

Hình 2.6 Sơ đồ thủy văn khu vực Tây Nguyên 44

Hình 2.7 Bản đồ đất khu vực Tây Nguyên (Nguồn http://taynguyen3.vast.vn/ ) 47

Hình 2.8: Sơ đồ hiện trạng lớp phủ rừng Tây Nguyên năm 2010 51

Trang 8

Việt Nam) 60 Hình 3.2: Bản đồ hiện trạng lớp phủ năm 2000 62 Hình 3.3: Bản đồ hiện trạng lớp phủ năm 2010 64 Hình 3.4: Bản đồ hiện trạng lớp phủ năm 2000 và bản đồ bốc hơi nước năm 2000 66 Hình 3.5: Biểu đồ hiện trạng diện tích lớp phủ theo các nhóm bốc hơi năm 2000 68 Hình 3.6: Bản đồ hiện trạng lớp phủ năm 2010 và bản đồ bốc hơi nước năm 2010 69 Hình 3.7: Biểu đồ hiện trạng lớp phủ theo các nhóm bốc hơi năm 2010 72 Hình 3.8 Phân bố của lớp rừng không biến động theo các nhóm bốc hơi từ năm 2000 đến năm 2010 79 Hình 3.9: Phân bố của lớp rừng mất đi theo các nhóm bốc hơi từ năm 2000 đến năm 2010 79 80 Hình 3.10: Phân bố của lớp rừng phục hồi theo các nhóm bốc hơi từ năm

2000 đến năm 2010 80 Hình 3.11 Phân bố của lớp không rừng không biến động theo các nhóm bốc hơi từ năm 2000 đến năm 2010 khu vực Tây Nguyên 80

Trang 9

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Tài nguyên rừng là một trong những nguồn tài nguyên quý giá của đất nướcnhưng ngày nay diện tích rừng đang ngày càng bị thu hẹp nên công tác giám sát, quản

lý tài nguyên rừng là một việc cấp thiết Ở nước ta, rừng Tây Nguyên là một trongnhững nguồn tài nguyên rừng bị suy giảm nhất Cùng với áp lực phá rừng lấy đất trồngcây công nghiệp, các nỗ lực phát triển rừng đã đem lại những thay đổi đáng kể về diệntích rừng và chất lượng lớp phủ nhưng cho đến ngày nay, các đơn vị quản lý rừng vẫnchưa tìm được một công cụ hữu hiệu nào để hỗ trợ công tác quản lý, giám sát chấtlượng cũng như có thể xác định chính xác sự biến động lớp phủ rừng, đặc biệt là cáckhu vực trọng điểm như rừng đầu nguồn Vì vậy, việc phân tích ảnh hưởng xung độtcủa việc phát triển cây công nghiệp, nông nghiệp và các hoạt động sử dụng đất khácđến lớp phủ rừng gặp rất nhiều khó khăn Đặc biệt ở khu vực rừng Tây Nguyên, vớinhững điều kiện địa hình, khí hậu và việc sử dụng tài nguyên đất riêng biệt, việc phântích, giám sát lớp phủ rừng càng yêu cầu được quản lý thường xuyên hơn

Ở thời điểm này, việc sử dụng các lực lượng giám sát chưa thể đáp ứng hếtcác yêu cầu này nên việc xây dựng một hệ thống có khả năng cung cấp kịp thời, liêntục các thông tin giám sát và quản lý rừng là hết sức cấp bách Do vậy cần phải cómột phương pháp mới để có thể cập nhật thông tin nhanh và chính xác có như vậymới nhanh chóng đưa ra các giải pháp, các quyết định hợp lý trong công tác giámsát tài nguyên rừng

Ngày nay, sự phát triển của công nghệ vệ tinh quan sát Trái đất, khả năng ứngdụng công nghệ viễn thám kết hợp với hệ thông tin địa lý trong nghiên cứu lớp phủthực vật cho thấy có nhiều ưu thế với điều kiện đặc thù của Tây Nguyên Và việc ứngdụng ảnh viễn thám, đặc biệt là ảnh MODIS (có khả năng chụp 1 – 4 ảnh/ngày) hiệnnay đáp ứng được các yêu cầu này Ưu điểm của ảnh MODIS là thể thu nhận đượchàng ngày, với tần suất quan sát lãnh thổ cao, độ phủ trùm lớn, giúp thu thập thông tinnhanh chóng, đồng bộ, khách quan rất phù hợp cho công tác giám sát lớp phủ và pháttriển của rừng Đây là ưu điểm vượt trội của dữ liệu này so với ảnh vệ tinh độ phân giảicao Ngoài ra, ảnh MODIS cũng cung cấp những chỉ số quan trọng về hiện trạng lớpphủ rừng như các chỉ số sinh trưởng thực vật, chỉ số diện tích lá, độ bốc hơi nước bềmặt Trong đó, các thông số về chỉ số bốc hơi – ET (Evapotranspiration) hoàn toàn có

Trang 10

thể tính được từ ảnh vệ tinh MODIS phục vụ cho việc tính các vòng tuần hoàn nănglượng, nước và các biến động môi trường

Xuất phát từ những lý do trên học viên đã chọn đề tài: ”Nghiên cứu chỉ số bốchơi bằng tư liệu ảnh MODIS phục vụ giám sát lớp phủ rừng ở khu vực Tây Nguyên”cho luận văn của mình

2 Mục tiêu và nhiệm vụ của đề tài

Nghiên cứu chỉ số bốc hơi bằng tư liệu ảnh MODIS phục vụ công tác giám sátlớp phủ rừng:

- Nghiên cứu lựa chọn mô hình tính toán chỉ số bốc hơi

- Ứng dụng ảnh MODIS trong theo dõi, giám sát chỉ số bốc hơi

- Đưa ra mối tương quan giữa chỉ số bốc hơi (ET) với hiện trạng và biến độnglớp phủ rừng phục vụ các mô hình quản lý và giám sát lớp phủ rừng Tây Nguyên

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Nghiên cứu các chỉ số bốc hơi, lớp phủ rừng

- Phạm vi nghiên cứu: Khu vực Tây Nguyên

4 Phương pháp nghiên cứu

Luận văn sử dụng các phương pháp nghiên cứu sau:

- Phương pháp thống kê: Thu thập, tổng hợp và xử lý các thông tin, các tài liệuliên quan;

- Phương pháp phân tích không gian: Tổng hợp, xử lý logic các tài liệu, giảiquyết các vấn đề đạt ra và phân tích mối tương quan không gian giữa hiện trạng lớpphủ rừng và chỉ số bốc hơi;

- Phương pháp viễn thám: dữ liệu ảnh vệ tinh quang học có phạm vi thu nhậnrộng, chu kỳ lập lại cao cho phép quan trắc giám sát các thay đổi về thực phủ/ thực vậttheo thời gian phù hợp với công tác theo dõi các thay đổi của các đối tượng thực vật

5 Ý nghĩa Khoa học và thực tiễn của đề tài

Thông qua việc nghiên cứu lý thuyết, kết quả thực nghiệm tác giả mong muốn thểhiện các vấn đề sau:

- Ứng dụng phương pháp viễn thám vào công tác giám sát lớp phủ rừng làphương pháp đem lại hiệu quả cao và cần được ứng dụng rộng rãi

- Dùng ảnh MODIS cho phép ta giám sát lớp phủ rừng hàng ngày, hàng tháng,không tốn kém do ảnh MODIS được cung cấp miễn phí

Trang 11

- Cung cấp thông số giám sát môi trường lớp phủ rừng thường xuyên, góp phầnbảo vệ và phát triển lớp phủ rừng trên địa bàn Tây Nguyên.

- Thể hiện mối tương quan giữa hiện trạng lớp phủ rừng và chỉ số bốc hơi theothời gian

6 Kết cấu của luận văn

Luận văn được xây dựng trên cơ sở 3 chương:

Chương 1: Tổng quan về nghiên cứu ứng dụng ảnh MODIS trong tính toán chỉ

số bốc hơi

Chương 2: Các nhân tố ảnh hưởng đến quá trình bốc hơi

Chương 3: Tính toán lượng bốc hơi phục vụ giám sát lớp phủ rừng khuvực Tây Nguyên bằng tư liệu ảnh MODIS

Tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của các anh, các chị và các bạn phòngCông nghệ Viễn thám và GIS – Viện Công nghệ Vũ trụ - Viện Hàn Lâm Khoa học vàCông nghệ Việt Nam đã tạo điều kiện và giúp tôi trong quá trình thu thập các tài liệuphục vụ luận văn

Tôi xin cảm ơn đề tài TN3/T16 thuộc chương trình Khoa học và công nghệ phục

vụ phát triển kinh tế - xã hội vùng Tây Nguyên đã hỗ trợ tư liệu để tôi hoàn thành luậnvăn này

Tôi xin gửi lời cảm ơn tới các thầy cô trong Khoa Trắc địa, bộ môn Trắc địa Mỏ

và phòng sau Đại học trường Đại học Mỏ - Địa Chất đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôitrong thời gian học tập và nghiên cứu

Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến người thân, bạn bè và đồng nghiệp đãđộng viên, giúp đỡ và khích lệ tôi trong thời gian qua

Một lần nữa, tôi xin trân trọng cảm ơn!

Trang 12

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU ÚNG DỤNG ẢNH MODIS

TRONG TÍNH TOÁN CHỈ SỐ BỐC HƠI

1.1 Tổng quan về ảnh MODIS

MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer), tức phổ kế tạo ảnh

độ phân giải trung bình, là một trong những hệ thống thu ảnh đặt trên hai vệ tinhTERRA hay EOS AM-1, phóng ngày 18 tháng 12 năm 1999 và AQUA (EOS PM-1),phóng ngày 4 tháng 5 năm 2002 Cả hai vệ tinh đều bay ở độ cao 705 km trên quĩ đạotròn, cận cực đồng hành với mặt trời, cắt qua xích đạo ở nửa sáng trên đường đi xuốngvào 10h30' (giờ địa phương) đối với vệ tinh TERRA hay trên đường đi lên vào 13h30'đối với vệ tinh AQUA Nhờ vậy, MODIS có khả năng quan sát hầu như toàn bộ bề mặttrái đất mỗi ngày 2 lần ảnh được thu trên 36 kênh phổ với chiều rộng dải thu lên tới

Tần số quét 20,3 vòng/phút, vuông góc với đường bay

Kích thước 1,0 x 1,6 x 1,0 m

Công suất 162,5 W (trung bình trên 1 vòng bay)

Tần suất truyền số liệu 10,6 Mb/giây (cực đại vào ban ngày), 6,1 Mb/giây (trung

bình trong vòng bay)Mức lượng tử số liệu 12 bit

Độ phân giải không gian

250 m (kênh 1-2),

500 m (kênh 3-7),

1000 m (kênh 8-36)Tuổi thọ dự kiến 6 năm

Các kênh phổ của ảnh MODIS được lựa chọn một cách có chủ đích nhằm giảiquyết những nhiệm vụ cụ thể định trước (bảng 1.2), phục vụ mục tiêu chung là nghiêncứu các quá trình diễn ra trên đất, trên biển và trong tầng thấp của khí quyển, giúp nângcao những hiểu biết về các biến động toàn cầu Đồng thời, tạo ra các mô hình có liên

Trang 13

hệ qua lại, đủ tin cậy về hệ thống trái đất giúp dự báo những thay đổi toàn cầu, làm căn

cứ để xây dựng các chính sách về bảo vệ môi trường

Nguồn ảnh: thu nhận từ nguồn cung cấp của NASA, do trung tâm LandProcesses Distributed Active Archive Center (LP DAAC) phân phối

(http ://www.lpdaac.usgs.gov)

Ảnh MODIS được thu nhận từ hai hệ thống vệ tinh chính, bao gồm: MODISTerra và MODIS Aqua Với tầm quan sát lên đến hơn 2.330 km, vệ tinh này có thểquan trắc gần như toàn bộ Trái Đất Ảnh MODIS có 36 băng phổ từ bước sóng0.405μm đến 14.385μm, với 3 độ phân giải: 250, 500 và 1000 mét

1.1.1 Cấu trúc tên của ảnh MODIS

Ảnh MODIS thường có tên dưới dạng:

MOD09A1.A2006001.h08v05.005.2006012234657.hdf

Trong đó:

MOD09A1: tên rút ngắn của sản phẩm

.A2006001: Ngày chụp (tính theo ngày Julian), có dạng: A-YYYYDDD

.h08v05: các trục của cảnh chụp (theo chiều ngang và dọc)

Hình 1.1 Cấu trúc trục của ảnh MODIS chụp theo chiều ngang dọc

.005: kí hiệu lưu trữ của cơ sở dữ liệu

.2006012234567: Ngày tạo ảnh, tính theo ngày Julian (YYYYDDDHHMMSS)

Trang 14

.hdf: định dạng dữ liệu (HDF-EOS)

Ảnh MODIS có độ phân giải theo thời gian khá rộng, có thể thay đổi từ ảnh hàngngày, ảnh tổ hợp 8 ngày, 16 ngày, hàng tháng, hàng quý hoặc hàng năm

Hình 1.2 Sơ đồ đường bay chụp của vệ tinh MODIS

Hầu hết các sản phẩm chính thức của MODIS đều được chụp theo hệ thống lưới ôvuông như hình trên Các ô được chia theo đơn vị 10 độ, bắt đầu từ 0 (như hình 1.2 )

Bảng 1.2 Chi tiết các kênh của ảnh Modis

Kênh Bước sóng Độ phân giải

6 1628–1652 500 Sự khác nhau giữa mây/tuyết

7 2105–2155 500 Đặc tính mây, đặc tính đât (Land)

Trang 15

12 546–556 1000 Trầm tích

22 3.929–3.989 1000 Nhiệt độ mây, nhiệt độ bề mặt

23 4.020–4.080 1000 Nhiệt độ mây, nhiệt độ bề mặt

24 4.433–4.498 1000 Cloud Fraction, nhiệt độ tầng đối lưu

25 4.482–4.549 1000 Cloud Fraction, nhiệt độ tầng đối lưu

26 1360–1390 1000 Cloud Fraction (Thin Cirrus), nhiệt độ

33 13.185–13.485 1000 Cloud Fraction, độ cao mây

1.1.2 Mức độ xử lý của ảnh MODIS

Ảnh MODIS được phân phối dưới nhiều mức độ xử lý khác nhau, hầu hết là miễnphí Mức độ này được chia thành: 0, 1A, 1B, 2, 2G, 3 và 4 Ảnh 0 và 1A là ảnh gốc,chưa được hiệu chỉnh địa lý và khí quyển, ảnh 1B đã được hiệu chỉnh địa lý, ở dạng gítrị số DN Ảnh ở mức độ 2 trở lên hầu hết đã được hiệu chỉnh khí quyển, người dùng

Trang 16

có thể tải trực tiếp, sử dụng công cụ thích hợp để nắn chỉnh địa lý và tách các băngkhác nhau từ ảnh tải về.

Điểm chung của Modis Terra và Modis Aqua là có ảnh ở Level 0, Level 1A, 1B các

dữ liệu chưa được sử lý theo chuyên đề nên ta có thể sử dụng và xử lý theo mục đích sửdụng

Hình 1.3 Ảnh vệ tinh MODIS tổ hợp 8 ngày tháng 12 năm 2012

khu vực Tây Nguyên.

Trang 17

1.1.3 Một số sản phẩm từ ảnh MODIS

Ảnh MODIS mức độ 1 và các sản phẩm khí quyển, phân phối bởi: L1 andAtmosphere Archive and Distribution System (LAADS) Sản phẩm đất, phân phối bởi:Land Processes Distributed Active Archive Center (LP DAAC)

Mặc dù độ phân giải không cao, nhưng với tầm phủ rộng, thời gian quan trắc liêntục và đặc biệt là miễn phí, ảnh MODIS là nguồn tài liệu tham khảo giá trị cao đối vớicác nhà khoa học 36 băng phổ giúp ảnh MODIS được ứng dụng ngày càng nhiều tronghầu hết lĩnh vực nghiên cứu hiện nay

Các sản phẩm chuẩn được tính toán từ ảnh MODIS liên quan đến đề tài có thểđược cung cấp trực tiếp từ một số website và được tổng hợp dưới bảng 1.3

MOD14A1 Terra Thermal Anomalies &

MYD14A2 Aqua Thermal Anomalies &

MOD14A2 Terra Thermal Anomalies &

MYD14 Aqua Thermal Anomalies &

MYD09GQ Aqua Surface Reflectance

Trang 18

Tên Vệ tinh Sản phẩm Raster Độ phân

giải (m) Tổ hợp

MOD09GQ Terra Surface Reflectance

MYD09GA Aqua Surface Reflectance

500/1000

MYD09A1 Aqua Surface Reflectance

MYD17A2 Aqua Gross Primary

Productivity Tile 1000m 8 dayMOD09A1 Terra Surface Reflectance

MYD09Q1 Aqua Surface Reflectance

MOD09Q1 Terra Surface Reflectance

MCD43B4 Combined Nadir BRDF-Adjusted

MCD43A4 Combined Nadir BRDF-Adjusted

MCD43C4 Combined Nadir BRDF-Adjusted

MYD15A2 Aqua Leaf Area Index

MOD15A2 Terra Leaf Area Index

MCD15A3 Combined Leaf Area Index

MOD44W Terra Land Water Mask

MYD11C3 Aqua Land Surface CMG 5600m Monthly

Trang 19

Emissivity

MYD11B1 Aqua

Land SurfaceTemperature &

Emissivity

Tile 5600m Daily

MOD11B1 Terra

Emissivity

Tile 5600m Daily

MYD11A1 Aqua

Emissivity

Tile 1000m Daily

MYD11C1 Aqua

Emissivity

MOD11C1 Terra

Emissivity

MOD11A2 Terra

Emissivity

MYD11C2 Aqua

Emissivity

MOD11C2 Terra

Emissivity

Trang 20

giải (m) Tổ hợp

MYD11_L2 Aqua

Emissivity

Swath 1000m 5 min

MCD12Q1 Combined Land Cover Type Tile 500m YearlyMCD12C1 Combined Land Cover Type CMG 5600m YearlyMCD12Q2 Combined Land Cover Dynamics Tile 500m YearlyMOD17A2 Terra Gross Primary

Productivity Tile 1000m 8 dayMCD43C2 Combined BRDF-Albedo Snow-

MCD43A2 Combined BRDF-Albedo Quality Tile 500m 16 dayMCD43A1 Combined BRDF-Albedo Model

MCD43B1 Combined BRDF-Albedo Model

MCD43C1 Combined BRDF-Albedo Model

MCD43B3 Combined Albedo Tile 1000m 16 dayMCD43C3 Combined Albedo CMG 5600m 16 dayMYD13C2 Aqua Vegetation Indices CMG 5600m MonthlyMOD13C2 Terra Vegetation Indices CMG 5600m MonthlyMYD13C1 Aqua Vegetation Indices CMG 5600m 16 dayMOD13C1 Terra Vegetation Indices CMG 5600m 16 dayMYD13A3 Aqua Vegetation Indices Tile 1000m MonthlyMOD13A3 Terra Vegetation Indices Tile 1000m MonthlyMYD13Q1 Aqua Vegetation Indices Tile 250m 16 dayMYD13A2 Aqua Vegetation Indices Tile 1000m 16 dayMOD13A2 Terra Vegetation Indices Tile 1000m 16 day

Trang 21

Emissivity

Tile 1000m Daily

MOD44B Terra Vegetation Continuous

MOD14 Terra Thermal Anomalies &

MOD17A3 Terra Gross Primary

Productivity Tile 1000m YearlyMCD15A2 Combined Leaf Area Index -

MOD13A1 Terra Vegetation Indices Tile 500m 16 dayMCD43A3 Combined Albedo Tile 500m 16 day

MOD11_L2 Terra

Trang 22

1.1.4 Dữ liệu ảnh MODIS sử dụng trong tính toán chỉ số bốc hơi

a) sản phẩm MOD15A2

Hình 1.4: Ảnh MOD15A2

khu vực Tây Nguyên

Bảng 1.4: Đặc tính kỹ thuật của ảnh MOD15A2

Sản phẩm của chỉ số diện tích lá (LAI) và tỷ lệ bức xạ quang hợp (FPAR) củaảnh MODIS toàn cầu cấp 4 được ghép lại mỗi 8 ngày ở độ phân giải 1 km trên mộtmạng lưới sin Bộ dữ liệu khoa học được cung cấp trong MOD15A2 bao gồm LAI,FPAR, một đánh giá chất lượng, và độ lệch chuẩn cho mỗi chỉ số

Chỉ số LAI xác định số lượng các lớp tương đương của lá liên quan đến một đơn

vị diện tích mặt đất, trong khi FPAR đo tỉ lệ của bức xạ có bước sóng trong quang hợphoạt động được hấp thụ bởi một mái vòm Cả hai chỉ số được sử dụng như các thông số

vệ tinh có nguồn gốc từ tính quang bề mặt, bốc hơi nước, và sản xuất sơ cấp, do đóđược sử dụng để tính toán năng lượng trên mặt đất, than, quá trình chu kỳ nước và địachất của thảm thực vật

Sản phẩm phiên bản 5 MODIS / Terra LAI được đã được kiểm chứng mức 2, độchính xác đã được đánh giá qua một bộ phân bố rộng rãi của các địa điểm và khoảngthời gian thông qua một số số liệu mặt đất thật và xác nhận những kết quả Sản phẩmphiên bản 5 MODIS / Terra FPAR được đã xác thực qua giai đoạn 1, có nghĩa là độchính xác đã được ước tính bằng cách sử dụng một số lượng nhỏ các phép đo độc lậpthu được từ các địa điểm được lựa chọn, khoảng thời gian và những kết quả thu được

từ số liệu mặt đất

Phạm vi thời gian February 18, 2000 Khu vực ~10 x 10 lat/longDung lượng file ~0.2 MB compressedMúi chiếu Sinusoidal s

Kích thước 1200 x 1200

Độ phân giảiows/columns

1 kilometer

Số lớp sản phẩm 6

Trang 23

2400 x 2400 rows/columns

Độ phân giải 500 metersPhương pháp chiếu SinusoidalKiểu dữ liệu 8-bit unsigned integerĐịnh dạng dữ liệu HDF-EOS

Trang 24

Các sản phẩm MODIS bao phủ mặt đất có năm hệ thống phân loại, trong đó mô

tả tính chất che phủ đất có dữ liệu gốc từ những quan sát đầu vào kéo dài trong mộtnăm của vệ tinh Terra- và Aqua-MODIS Che phủ mặt đất cơ bản gồm 17 lớp che phủđất theo quy định của Chương trình quốc tế địa quyển Sinh quyển (IGBP), trong đóbao gồm 11 lớp học tự nhiên thực vật, 3 lớp đất phát triển, lớp đất nền và ba lớp đấtkhông có thảm thực vật

Bảng 1.7: Bảng mô tả số lớp dữ liệu sản phẩm của ảnh MCD12Q1

Dữ liệu sản phẩm Đơn vị Kiểu dữ liệu Fill Value Vùng giá trị

Land Cover Type 1 (IGBP)* Class # 8-bit unsigned 255 0 – 254Land Cover Type 2 (UMD)* Class # 8-bit unsigned 255 0 – 254Land Cover Type 3

Land Cover Type 4

Land Cover Type 5 (PFT)** Class # 8-bit unsigned 255 0 – 254Land Cover Type 1 Assessment % Integer 8-bit unsigned 255 0 – 254Land Cover Type 2 Assessment Not populated 8-bit unsigned 255 0 – 254Land Cover Type 3 Assessment Not populated 8-bit unsigned 255 0 – 254Land Cover Type 4 Assessment Not populated 8-bit unsigned 255 0 – 254Land Cover Type 5 Assessment Not populated 8-bit unsigned 255 0 – 254

Land Cover QC Concatenated

Flags 8-bit unsigned 255 0 – 254Land Cover Type 1 Secondary Class # 8-bit unsigned 255 0 – 254Land Cover Type 1 Secondary % Not populated 8-bit unsigned 255 0 – 254Land Cover Property 1 Not populated 8-bit unsigned 255 0 – 254Land Cover Property 2 Not populated 8-bit unsigned 255 0 – 254Land Cover Property 3 Not populated 8-bit unsigned 255 0 – 254c) Sản phẩm MCD43B2

Trang 25

-Lưới chiếu SinusoidalĐịnh dạng dữ liệu HDF-EOSKích thước 1200 x 1200 rows/c

Cả hai dữ liệu Terra và Aqua được sử dụng trong thế hệ của sản phẩm này, cungcấp khả năng cao nhất cho dữ liệu đầu vào chất lượng và chỉ định nó như là một

"MCD," có nghĩa là sản phẩm "kết hợp" MODIS BRDF & Albedo sản phẩm phiênbản 5 đã đạt được kiểm định qua giai đoạn 3

Trang 26

Bảng 1.9: Bảng mô tả số lớp dữ liệu sản phẩm của ảnh MODIS Terra + Aqua

BRDF/Albedo Quality 16-Day L3 Global 1km SIN Grid V005 (MCD43B2):

BRDF_Albedo_Quality Concatenated flags 8-bit unsigned

Trang 27

d) Sản phẩm MCD43B3 - Albedo 16-Day L3 Global 1km

~9 MB

Định dạng dữ liệu HDF-EOSKích thước 1200 x 1200 rows/columns

Độ phân giải 1 kilometer

Sản phẩm ảnh MODIS Albedo (MCD43B3) cung cấp dữ liệu 1 km mô tả cả haibán cầu phản xạ định hướng (đen bầu trời phản xạ) vào buổi trưa địa phương và nănglượng mặt trời phản xạ bihemispherical (trắng trên bầu trời phản xạ) Những số lượngMCD43B3 suất phản chiếu được sản xuất từ các mô hình tính không đẳng hướng the16ngày cung cấp trong MCD43B1 và đại diện cho các giá trị trung bình 500m nằm bêndưới Nếu albedos đen trên bầu trời ở góc độ đỉnh năng lượng mặt trời khác nhau đượcyêu cầu sau đó các giá trị MCD43B1 nên được sử dụng trực tiếp để tạo ra chúng Sốlượng MCD43B3 suất phản chiếu được cung cấp như một sản phẩm cấp 3 chấn chiavạch trong chiếu sin

Cả hai dữ liệu vệ tinh Terra và Aqua được sử dụng trong thế hệ của sản phẩmnày, cung cấp khả năng cao nhất cho dữ liệu đầu vào chất lượng và chỉ định nó như làmột "MCD," có nghĩa là "kết hợp" sản phẩm

MODIS BRDF & Albedo sản phẩm phiên bản 5 đã đạt được Validation Giai đoạn 3

Trang 28

Bảng 1.11: Bảng mô tả số lớp dữ liệu sản phẩm của ảnh MODIS Terra+Aqua

BRDF/Albedo 16-Day L3 Global 1km SIN Grid V005 (MCD43B3):

Bộ dữ liệu sản phẩm Đơn vị Kiểu bit FILL Vùng

giá trị

Nhân bởi

hệ số tỷ lệAlbedo_BSA_Band_1

(Black Sky Albedo)

Suất phản chiếu,không đơn vị

16-bit unsignedinteger 32767 0–32766 0.0010Albedo_BSA_Band_2

(Black Sky Albedo) Albedo, no units

16-bit unsignedinteger 32767 0–32766 0.0010Albedo_BSA_Band_vis

16-bit unsignedinteger 32767 0–32766 0.0010Albedo_BSA_Band_nir

16-bit unsignedinteger 32767 0–32766 0.0010Albedo_BSA_Band_short

wave (Black Sky Albedo) Albedo, no units

16-bit unsignedinteger 32767 0–32766 0.0010Albedo_WSA_Band_1

(White Sky Albedo) Albedo, no units

16-bit unsignedinteger 32767 0–32766 0.0010Albedo_WSA_Band_5 Albedo, no units 16-bit unsigned 32767 0–32766 0.0010

Trang 29

(White Sky Albedo) integer

Albedo_WSA_Band_6

16-bit unsignedinteger 32767 0–32766 0.0010Albedo_WSA_Band_vis

16-bit unsignedinteger 32767 0–32766 0.0010Albedo_WSA_Band_nir

16-bit unsignedinteger 32767 0–32766 0.0010Albedo_WSA_Band_short

wave (White Sky Albedo) Albedo, no units

16-bit unsignedinteger 32767 0–32766 0.0010

1.2 Sự bốc hơi nước

Bốc hơi nước là một quá trình nước chuyển từ thể lỏng sang thể hơi hoặc khí Bốchơi nước là đoạn đường đầu tiên trong vòng tuần hoàn mà nước chuyển từ thể lỏngthành hơi nước trong khí quyển Nhiều nghiên cứu cho thấy rằng các đại dương, biển,

hồ và sông cung cấp gần 90% độ ẩm của khí quyển qua bốc hơi, với 10% còn lại dothoát hơi của cây

Thoát hơi thực vật là quá trình nước được vận chuyển từ các rễ cây đến các lỗ nhỏbên dưới bề mặt lá, ở đây nước chuyển sang trạng thái hơi và thoát vào khí quyển Do

đó, thoát hơi thực chất là bốc hơi của nước từ lá cây Lượng nước bốc thoát hơi từ câytrồng ước tính chiếm khoảng 10% của hàm lượng nước trong khí quyển

Thoát hơi thực vật là một quá trình không nhìn thấy được, khi nước đang bốc hơitrên bề mặt các lá cây, bạn không thể đi ra ngoài và nhìn thấy các lá cây đang bốc thoát

Trang 30

hơi Trong mùa phát triển của cây trồng, một lá cây sẽ bốc thoát hơi nước nhiều lầnhơn trọng lượng của chính nó Một mẫu Anh trồng ngô có thể bốc thoát hơi đượckhoảng 11.400 - 15.100 lít nước/ngày, và một cây sồi lớn có thể bốc hơi được 151.000lít nước/năm.

Hình 1.8: Vòng tuần hoàn nước

Lượng nước bốc thoát hơi từ cây cối biến đổi lớn theo thời gian và không gian.Một số nhân tố tác động đến tốc độ bốc thoát hơi nước:

- Nhiệt độ:Tốc độ bốc thoát hơi tăng lên khi nhiệt độ tăng, đặc biệt trongmùa phát triển của cây trồng khi nhiệt độ không khí ấm hơn

- Độ ẩm tương đối: Khi độ ẩm tương đối của không khí xung quanh câytrồng tăng thì tốc độ bốc thoát hơi giảm Nghĩa là nước bốc hơi khi không khí khô dễdàng hơn là trong không khí bão hoà ẩm

- Gió và sự di chuyển của không khí: Sự di chuyển của các lớp không khíxung quanh một cây tăng lên làm cho bốc hơi cũng tăng cao

- Loại cây: Loại cây khác nhau sẽ thoát hơi nước với tốc độ khác nhau Các loạicây sống trong vùng khô cằn thì thoát hơi ít hơn các loại cây khác Ví dụ cây xương rồng

để giữ lại lượng nước quý báu bằng cách giảm bớt sự thoát hơi hơn các cây trông khác

Trang 31

1.3 Cơ sở ứng dụng ảnh MODIS trong tính toán chỉ số bốc hơi

1.3.1 Tổng quan các nghiên cứu về giám sát bốc hơi (Evapotranspiration)

Trong nghiên cứu của Venturini và cộng sự, ET (Evapotranspiration) không thểước tính trực tiếp từ dữ liệu viễn thám được nhưng EF (Evaporative Fraction) có thểước tính được và cho kết quả khá tốt EF được tính toán theo công thức sau:

EF = LE/(Rn – G) (Venturini et al 2004)

Trong đó LE là dòng nhiệt ngầm; Rn là mạng bức xạ và G là dòng nhiệt mặt đất.Chỉ số EF trong nghiên cứu này được tính toán từ dữ liệu ảnh AVHRR và MODIS EF

là một trong những đầu vào dùng để tính toán ET

Hai mô hình được đưa ra trong nghiên cứu của Cleugh và cộng sự để ước tính ET

bề mặt sử dụng dữ liệu đầu vào là MODIS tổ hợp 16 ngày và dữ liệu khí tượng bề mặt

Mô hình thứ nhất là mô hình cân bằng năng lượng khí động lực học mặt đất, mô hìnhthứ hai sử dụng phương trình P-M (Penman-Monteith) có sử dụng chỉ số LAI đượctính toán từ dữ liệu viễn thám Mô hình dùng phương trình P-M tỏ ra hiệu quả hơn khi

sử dụng mô hình dựa trên nhiệt độ bề mặt Phương trình P-M được sử dụng để ước tính

ET theo tháng cho khu vực nghiên cứu là Australia từ năm 2001 đến năm 2004 để.Nhóm tác giả đề xuất có thể sử dụng phương pháp này để giám sát ET theo các thờigian từng tuần đến tháng ở phạm vi khu vực và châu lục (Cleugh et al 2006) Dưới đây

là phương trình tính toán ET theo mô hình P-M:

Jang và cộng sự đã đưa ra mô hình tính toán ET hàng ngày với độ phân giảikhông gian là 1km được tính từ tổng hai thành phần ET từ đất và ET từ thực vật Thuậttoán được sử dụng trong nghiên cứu được hiệu chỉnh từ phương trình P-M được tác giả

Mu và cộng sự áp dụng trong một nghiên cứu khác (Mu et al 2007) Trong trường hợpnghiên cứu thứ nhất nhóm tác giả đưa ra mô hình tính ET độc lập trong điều kiện ảnhMODIS không mây với các đầu vào như hiện trạng lớp phủ và dữ liệu khí quyển đượcchiết tách từ dữ liệu MODIS Trường hợp hai sử dụng dữ liệu MODIS và MM5 của hệthống FDDA để ước tính ET trong điều kiện ngày có mây Cả hai trường hợp này đềukhả thi và có thể ứng dụng trong giám sát ET hàng ngày Mô hình tính toán ET đượcnhóm tác giả đưa ra như sau: (Jang et al 2010)

Trang 32

Hình 1.9: Mô hình tính toán ET hàng ngày sử dụng dữ liệu MODIS và dữ liệu khí

tượng MODIS-MM5 FDDA

Dữ liệu ET đã được ước tính trên phạm vi toàn cầu với nhiều nhóm tác giả đãtham gia, trong đó tiêu biểu phải kể đến nghiên cứu của tác giả Mu và cộng sự năm

2011 Dưới đây là mô hình nghiên cứu ước tính ET trên bình diện toàn cầu (Mu et al

2009, 2011)

Trang 33

Hình 1.10: Mô hình tính toán ET toàn cầu sử dụng dữ liệu MODIS (Mu et al 2011)

Trong nghiên cứu này dữ liệu MODIS và khí tượng toàn cầu được sử dụng, độphân giải là 1km và tổ hợp 8 ngày, tháng và năm Mô hình nghiên cứu trên (hình 1.4)được cải thiện từ mô hình của đồng tác giả năm 2007 và 2009: đơn giản hóa việc tínhtoán VCF (Vegetation Cover Fraction); tính toán ET dựa trên các hợp phần ngày vàđêm; tính toán thêm dòng nhiệt mặt đất; cải thiện việc ước tính độ dẫn khí khổng(stomatal conductance), sức kháng khí động học và lớp ranh giới sức kháng; tách riêngvùng khô từ vùng ẩm ướt; phân ra các bề mặt dựa trên bề mặt ẩm, ướt bão hòa Nhómtác giả đã hiệu chỉnh thuật toán tính toán ET trong nghiên cứu này ở cả phạm vi khuvực và toàn cầu và đưa ra cái nhìn tổng quan về các vòng tuần hoàn năng lượng, nước

và các biến động môi trường

Ở phạm vi châu lục Jin và nhóm nghiên cứu đã ước tính mạng lưới bức xạ (Netradiation-Rnet) và ET có sử dụng dữ liệu vệ tinh MODIS Nhóm nghiên cứu đã pháttriển thuật toán của Priestley-Taylor (PT) cho phạm vi cấp châu lục Việc sử dụng môhình này trong ước tính ET đã cải thiện được độ tin cậy của kết quả thông qua sai sốtrung phương RMSE giảm từ 27.1 mm/tháng xuống còn 21.1 mm/tháng khi so với môhình ban đầu sử dụng CASA Trong nghiên cứu này nhóm tác giả phát triển thuật toán

Trang 34

tính ET dựa trên thực nghiệm và các dữ liệu như AmeriFlux, LAI, độ ẩm đất trong môhình CASA ở phạm vi khu vực Kết quả ước tính ET ở độ phân giải 1km có giá trị từ110mm/năm ở những khu vực đất cằn cỗi và có lớp thực phủ thưa đến 840mm/năm ởnhững khu vực rừng thường xanh và rụng lá Dưới đây là phương trình tính toán ET:(Jin et al 2011)

Sử dụng mô hình tính toán ET toàn cầu (hình 2) để tính toán ET cho khu vựcnghiên cứu Dữ liệu MODIS đầu vào cho mô hình này là dữ liệu lớp phủ bề mặt(MOD12Q1); sản phẩm FPAR/LAI (MOD15A2); albedo (MCD43B2 và MCD43B3)

Dữ liệu lớp phủ bề mặt gồm 4 kiểu lớp phủ và lý do chọn sản phẩm này là vì sản phẩmFPAR/LAI được tính toán dựa trên dữ liệu lớp phủ bề mặt này Sản phẩm albedoMODIS sử dụng kênh 10 (White-Sky-Albedo) từ sản phẩm tổ hợp 8 ngàyMCD43B2/B3 Ngoài ra mô hình còn sử dụng dữ liệu khí tượng hàng ngày (GEOS-5)

1.3.2 Lựa chọn công nghệ và mô hình tính giám sát bốc hơi

Có rất nhiều mô hình tính toán ET được các tác giả áp dụng cho phạm vi châu lụccũng như toàn cầu Nhìn chung các mô hình này sử dụng và hiệu chỉnh các thông sốcủa phương trình P-M và dự vào phương trình cân bằng năng lượng và phương trìnhcân bằng nước để tính toán ET Dưới đây là phương trình cân bằng năng lượng:

H là dòng nhiệt có thể nhận biết được

Phương trình cân bằng nước:

ΔS = P – ET – Q - D

Trong đó: P là lượng mưa;

Q là dòng chảy mặt;

D là dòng chảy ngầm

Các dữ liệu đầu vào của các mô hình này là một số sản phẩm của MODIS và các

dữ liệu khí tượng được đo tại các trạm khí tượng toàn cầu Mô hình của Mu và cộng sự

Trang 35

đưa ra để tính ET ở phạm vi toàn cầu tỏ ra ưu việt và có độ tin cậy cao hơn so với các

mô hình của các tác giả khác Việc ứng dụng mô hình này (hình 2.2) để tính toán ETcho khu vực nghiên cứu Tây Nguyên sẽ cho kết quả đáng tin cậy hơn Tổng ET hàngngày bằng tổng bốc hơi từ bề mặt ẩm ướt (λEwet_C), tổng sự thoát hơi từ bề mặt khô(λEtrans) và tổng lượng bốc hơi từ bề mặt đất (λESOIL) theo công thức chính dưới đây:(Mu et al 2011)

λE = λEwet_C + λEtrans + λESOIL

• RH là thông số có liên quan đến độ ẩm (%);

• β = 200 (trong thuật toán cũ là 100);

• AC = Fc × A; trong đó: A là phần năng lượng được phân chia giữa nguồn nhiệtnhạy, dòng nhiệt ngầm và dòng nhiệt bề mặt; A = Rnet – G; Rnet = (1- α) × RS↓ + (εa

– εs) × σ × (273.15 + T)4 ; εs = 0.97; α là albedo;

RS↓ là bức xạ của bước sóng ngắn trở xuống; σ;

Trang 36

• FC = (EVI – EVImin)/(EVImax – EVImin); trong đó EVImax và EVImin là các giá trị nhỏnhất và lớn nhất của EVI trong khoảng thời gian nghiên cứu (Mu áp dụng các giátrị EVI như sau: 0.95 và 0.05) Trong mô hình mới FC = FPAR (MOD15A2FPAR);

gl_e_wv là độ dẫn của lá với bốc hơi nước trên đơn vị LAI;

• λ là dòng nhiệt ngầm của sự bốc hơi;

• ra là sức kháng khí động lực;

• γ = Cp x Pa x Ma/(λ x Mv); trong đó Ma và Mv là các khối phân tử khí khô và ướt;

Pa là áp suất không khí;

• rs là sức kháng bề mặt

• ASOIL = (1− Fc) × A –G; trong đó G = Gsoil × (1 –Fc);

Gsoil = 4 :73 × Ti −20.87 khi Tminclose ≤ Tannavg < 25°C ; Tday−Tnight ≥ 5°C

Gsoil = 0 khi Tannavg ≥ 25°C hoặc Tannavg < Tminclose hoặc Tday−Tnight < 5°C

Gsoil = 0.39*Ai khi abs(G) > 0.39 × abs(Ai)

Trong đó: Tannavg là nhiệt độ ban ngày trung bình tính cho cả năm; Tminclose làngưỡng giá trị thấp khi khí khổng (stomata) ngừng hoạt động và sự thoát hơi từthực vật tạm dừng

• ras = (rhs × rrs)/(rhs + rrs) là sức kháng khí động học ở bề mặt đất (s m-1)

rrs =ρ × Cp/(4.0× σ × Ti3) là sức kháng với bức xạ nhiệt;

rhs = rtot trong đó: (trong thuật toán cũ rtotc = 107.0

Trang 37

Các giá trị: rblmax và rblmin, VPDopen và VPDclose được liệt kê trong bảng 1.4

• rtot = rtotc × rcorr là sức kháng khí động học với sự di chuyển của hơi nước; trong đó

OSH cây bụi thưa; Grass vùng đồng cỏ, đất trống, đất ở; Crop cây trồng

Trang 38

CHƯƠNG 2: CÁC NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH BỐC HƠI

2.1 Các nhân tố tự nhiên

2.1.1 Vị trí địa lý

Tây Nguyên nối liền 2 miền Bắc Nam của đất nước, tiếp giáp với Hạ Lào và BắcCampuchia Do vị trí địa lý của Tây Nguyên nằm hoàn toàn trong vùng nhiệt đới giómùa, kết hợp với địa hình nên khí hậu Tây Nguyên được phân hoá thành hai mùa: mùakhô và mùa mưa, cùng với tác dụng chắn gió của dãy Trường Sơn Nam nằm gần vuônggóc với hướng gió càng khơi sâu thêm sự tương phản giữa hai mùa Do vậy, thời tiếtđặc trưng của Tây Nguyên là về mùa mưa thì thừa ẩm gây lũ lụt, ngập úng, còn mùakhô thì thiếu ẩm nghiêm trọng dẫn đến hạn hán

Tây Nguyên được trải dài trên 4 vĩ độ (11o15'-15o24') nên có sự khác biệt đáng kểtrong biến trình năm của các yếu tố khí hậu, trong đó có mưa là yếu tố thể hiện rõ nétnhất Mùa mưa ở Nam Tây Nguyên (từ tháng 4 - 11) bắt đầu sớm hơn và kết thúc cũngmuộn hơn so với ở Bắc Tây Nguyên (từ tháng 5 - 10) Một số vùng phía Đông TâyNguyên lại có kiểu thời tiết hơi khác biệt so với thời tiết đặc trưng chung của TâyNguyên Đó là mùa mưa thường bắt đầu muộn hơn và cũng kết thúc muộn hơn so vớicác nơi khác trong khu vực, do còn chịu tác động của hệ thống thời tiết Đông TrườngSơn Trong các tháng giữa mùa mưa thường có một thời kỳ ít mưa, nhất là đối với cáctỉnh Nam Tây Nguyên người ta thường gọi là hạn "Bà Chằn" hay 'Tiểu hạn" cũng cónăm gây nên hạn cục bộ ở một số địa phương

Vị trí địa lý khu vực rừng Tây Nguyên nằm ở gần đường xích đạo nên nhiệt độ banngày cao nên sự thoát hơi nước mạnh hơn so với các khu vực miền Bắc

Trang 39

địa tầng: ARKEI - Phức hệ Kan Năck, PALEOPROTEROZOI - Phức hệ Ngọc Linh,NEOPROTEROZOI, PALEOZOI, PALEOZOI thượng - MESOZOI hạ, MESOZOI,KAINOZOI, Đệ Tứ

* Các tập hợp thạch kiến tạo:

- Tiền Cambri: gồm thoạt tiên là các đá granulit gneis tuổi Arkei, thành tạotrong bối cảnh rìa lục địa nguyên thủy, chuyển lên các đá phun trào trung tính bị biếnchất sâu đi cùng với granit tuổi Palcoproterozoi, các tập hợp xáo trộn vật liệu vỏ đạidương và cung đảo các vật liệu trầm tích ở bồn nền đi cùng granitogneis, các thể siêumafic có tuổi Meso-Neoproterozoi và cuối cùng là tập hợp các đá lục nguyên- carbonatthành tạo trong điều kiện rìa lục địa thụ động tuổi Neoproterozoi

- Paleozoi-Mesozoi hạ: gồm tập hợp các trầm tích vụn cùng phun trào tươngphản đi cùng với xâm nhập gabro có tuổi chung là Cambri-Silur, thành tạo trong bốicảnh mở rifi trên vỏ lục địa Tiền Cambri Tâp hợp trên chuyển lên tập hợp các đá nguồnnúi lửa trung tính-felsic tuổi P2-T1 đi kèm xâm nhập granitoid kiểu I đặc trưng cho bốicảnh rìa lịc địa tích cực kiểu Andes; chúng chuyển lên tập hợp đá lục địa, á lục địa thôtạp và phun trào feolic tuổi Trias giữa đi kèm granit kiểu I và I-S, đặc trưng cho bốicảnh tạo núi sau va chạm

- Mesozoi thượng: gồm các trầm tích lục nguyên Jura hạ - trung, thành tạo ởven một bồn vũng vịnh trong bối cảnh rìa lục địa thụ động, chúng bị phủ bởi các thành tạophun trào vôi - kiềm Jura thượng, đi cùng với xâm nhập granitoid kiểu I, đặc trưng chobối cảnh một cung magma của rìa lục địa tích cực

- Kainozoi: các tầm tích lục địa Neogen được tạo thành trong các bồn liên quanđến các đứt gãy trượt - bằng; các hệ tầng bazan Pliocen - Pleistocen được tạo thànhtrong trường căng dãn, làm mỏng vỏ, có liên quan đến sự nóng chảy vỏ dưới Các tầmtích Đệ tứ pử đồng bằng ven biển đặc trưng cho bối cảnh rìa lục địa tự động

b Các khối địa chất

- Đới Kon Tum: Đới này là một khối vỏ lục địa Tiền Cambri, nâng vững bềntrong suốt Paleozoi, bị hoạt hóa magma kiến tạo mạnh mẽ, kiểu rìa lục địa tích cựctrong Paleozoi muộn-Mesozoi sớm và Mesozoi muộn-đầu Kainozoi Gồm các khối:Ngọc Linh, Đăk Lây - Sa Thầy, Ngọc Tuôm, Kon Tum, Đak Đơ Rây, Kon Hà Nừng -Kim Sơn, Đak Bla, An Khê, Cheo Reo, Chư Sê, Pleiku, Ea Súp, Ma Đ'rắk - Sơn Hòa

- Đới Srêpôk: chiếm diện tích nhỏ ở tây Đăk Lăk, thuộc nếp vồng Đăk Lin là

Trang 40

một khối vỏ lục địa Paleozoi muộn - Mesozoi sớm mằm trong nhánh phía đông của đaiĐông Miến Điện-Malaysia Có mặt khối Đăk Lin - Cơ Mơ Rông

- Đới Đà Lạt: tiếp xúc với đới Kon Tum ở phía bắc, đới Srêpôk phía tây bắc,kéo hết phần nam tỉnh ĐăkLawk và toàn bộ diện tích tỉnh Lâm Đồng Đới này là một khốivỏ lục địa Tiền Cambri bị sụt võng trong Jura sớm-giữa và trải qua hoạt hóa magma kiếntạo mạnh trong Mesozoi muộn-dầu Kainozoi Gồm các khối: Bản Đôn, Buôn Ma Thuột

Krông A Na, Bù Prang, Blao,Cát Tiên, Krông Pha Trà Năng, Đơn Dương và Ankroet

-Di Linh

Tây Nguyên là nơi có các hoạt động địa chất kiến tạo mạnh mẽ, bởi vậy các đágốc ở đây thường bị dập vỡ mạnh, điều này là cũng nguyên nhân khiến các lớp đất đánằm dưới bề mặt đất khó giữ nước

2.1.3 Địa hình - địa mạo

Địa hình là một trong các nhân tố quan trọng, ảnh hưởng tới sự thoát hơi nước đất docác nguyên nhân sau:

- Địa hình ảnh hưởng tới sự phân bố lại lượng nước

- Nhiệt độ và độ ẩm liên quan với độ cao tuyệt đối của địa hình

- Địa hình ảnh hưởng tới sự phân bố lại năng lượng mặt trời và nước mưa

- Ảnh hưởng của địa hình thấp tới sự hình thành đất

Bên cạnh đó, trong quá trình thu nhận tín hiệu viễn thám, địa hình cũng là yếu tốảnh hưởng đến góc nhìn của bộ cảm vệ tinh, là một trong những nhân tố được xem xétảnh hưởng khi nghiên cứu ảnh vệ tinh

Địa hình Tây Nguyên có hướng dốc thoải dần từ Đông sang Tây, thuận chiều đóngió Tây và Tây Nam Sườn Đông dốc đứng ngăn chặn sự xâm nhập của gió Đông Nam,Đông Bắc Địa hình Tây Nguyên chia cắt phức tạp, có tính phân bậc rõ ràng Có 3 dạngđịa hình cơ bản: địa hình núi cao, địa hình cao nguyên và địa hình thung lũng:

- Địa hình cao nguyên là địa hình đặc trưng nhất của vùng, tạo lên bề mặt củavùng Dạng địa hình này thuận lợi cho phát triển nông, lâm nghiệp với qui mô lớn

- Địa hình vùng núi

- Địa hình thung lũng chiếm diện tích không lớn; chủ yếu phát triển cây lươngthực, thực phẩm và nuôi cá nước ngọt

Định dạng
Số trang	94
Dung lượng	15,95 MB

NGHIÊN CỨU CHỈ SỐ BỐC HƠI BẰNG TƯ LIỆU ẢNH MODIS PHỤC VỤ GIÁM SÁT LỚP PHỦ RỪNG Ở KHU VỰC TÂY NGUYÊN

Các thảm thực vật chính của Tây Nguyên

Phát triển nôn g lâm nghiệp