Nghiên cứu nhiệt độ bề mặt bằng tư liệu ảnh MODIS phục vụ cảnh báo hạn hán khu vực tây nguyên

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN NGUYỄN THỊ QUỲNH TRANG NGHIÊN CỨU NHIỆT ĐỘ BỀ MẶT ĐẤT BẰNG TƢ LIỆU ẢNH MODIS PHỤC VỤ CẢNH BÁO HẠN HÁN KHU VỰC TÂY NGUYÊN LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÀ NỘI – 2013 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN NGUYỄN THỊ QUỲNH TRANG NGHIÊN CỨU NHIỆT ĐỘ BỀ MẶT ĐẤT BẰNG TƢ LIỆU ẢNH MODIS PHỤC VỤ CẢNH BÁO HẠN HÁN KHU VỰC TÂY NGUYÊN Chuyên ngành: QUản lý tài nguyên môi trƣờng Mã số: 60850101 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÀ NỘI – 2013 MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu nhiệm vụ đề tài Giới hạn phạm vi nghiên cứu Cấu trúc luận văn CHƢƠNG TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG ẢNH MODIS TRONG TÍNH TỐN NHIỆT ĐỘ BỀ MẶT VÀ CẢNH BÁO KHÔ HẠN 1.1 Một số khái niệm liên quan đến nội dung nghiên cứu 1.1.1 Nhiệt độ bề mặt đất 1.1.2 Hạn hán, số khô hạn 1.2 Giới thiệu chung liệu ảnh MODIS 9_Toc377308318 1.3 Cơ sở ứng dụng tƣ liệu ảnh MODIS tính tốn nhiệt độ bề mặt số khô hạn nhiệt độ - thực vật 14 1.3.1 Sử dụng tư liệu ảnh MODIS cho tính tốn nhiệt độ bề mặt 14 1.3.1.1 Cơ sở lý thuyết tính tốn nhiệt độ bề mặt 14 1.3.1.2 Tính tốn số nhiệt độ bề mặt đất từ ảnh MODIS 18 1.3.2 Sử dụng tư liệu ảnh MODIS cho tính tốn số khơ hạn 23 1.3.2.1 Mối quan hệ nhiệt độ bề mặt đất LST số thực vật NDVI 23 1.3.2.2 Cơ sở tính tốn số khơ hạn nhiệt độ - thực vật 29 1.4 Các phƣơng pháp nghiên cứu 36 CHƢƠNG 37 CÁC NHÂN TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN NHIỆT ĐỘ BỀ MẶT VÀ NGUY CƠ HẠN HÁN Ở TÂY NGUYÊN 37 2.1 Các nhân tố tự nhiên 37 2.1.1 Vị trí địa lý 37 2.1.2 Địa chất 37 2.1.3 Địa hình - địa mạo 39 2.1.4 Khí hậu 43 2.1.5 Thủy văn 49 2.1.6 Thổ nhưỡng 53 2.2 Các hoạt động kinh tế xã hội 58 2.2.1 Dân tộc sách phát triển kinh tế xã hội 58 2.2.2 Phát triển nông – lâm nghiệp: 60 CHƢƠNG 65 3.1 Cơ sở liệu mơ hình tính tốn 65 3.1.1 Cơ sở liệu 65 3.1.3 Quy trình tính tốn 69 3.2 Tính tốn nhiệt độ bề mặt khu vực Tây Nguyên 70 3.3 Tính tốn số khơ hạn khu vực Tây Ngun 75 3.3.1 Tính toán số NDVI từ MOD09A1 75 i 3.3.2 Tính TVDI từ LST NDVI 78 3.4 Cảnh báo nguy hạn hán khu vực Tây Nguyên 83 KẾT LUẬN 90 TÀI LIỆU THAM KHẢO 92 ii DANH MỤC HÌNH Hình Sơ đồ khu vực nghiên cứu Hình 1.1 Sơ đồ phân phối sản phẩm MODIS theo hệ thống mắt lƣới sinusoidal Hình 1.2 Bức xạ điện từ vật đen tuyệt đối bƣớc sóng Hình 1.3 Định luật Wien quan hệ bƣớc sóng/ cƣờng độ nhiệt độ xạ Hình 1.4 So sánh phát xạ thạch anh với vật đen tuyệt đối Hình 1.5 Cơng suất xạ kim loại theo bƣớc sóng Hình 1.6 Cửa số khí vùng phát xạ nhiệt Hình 1.7 Sơ đồ không gian nhiệt độ bề mặt - số thực vật mối quan hệ với bay (evaporation), thoát nƣớc (transpiration) phần trăm lớp phủ thực vật Hình 1.8 Mơ yếu tố ảnh hƣởng tới nhiệt độ bề mặt đất Các biến đƣờng tròn nhận đƣợc từ liệu viễn thám Hình 1.9 Chỉ số TVDI pixel ảnh (Ts, NDVI) đƣợc xác định nhƣ tỷ lệ đƣờng A = (Ts  Ts ) B = (Ts max  Ts ) Hình 1.10 Ví dụ khơng gian đặc trƣng tiêu chuẩn Ts- NDVI Hình 2.1 Bản đồ địa hình đồ vờn bóng địa hình Tây Ngun Hình 2.2 Bản đồ địa mạo Tây Nguyên Hình 2.3 Nhiệt độ trung bình tháng lƣợng mƣa tháng trạm Đà Lạt Bn Ma Thuột năm 2012 Hình 2.4 Sơ đồ trạm khí tƣợng khu vực Tây Nguyên Hình 2.5 Bản đồ thủy văn Tây Nguyên Hình 2.6 Bản đồ đất Tây Nguyên Hình 2.7 Hiện trạng lớp phủ rừng Tây Nguyên năm 2010 Hình 3.1 Quy trình tính tốn số khơ hạn TVDI Hình 3.2 Bản đồ nhiệt độ bề mặt đất khu vực Tây Nguyên tổ hợp ngày từ 26/02/2012 đến 5/03/2012 iii Hình 3.3 Nhiệt độ bề mặt đất tổ hợp theo tháng cho tháng 1/2013(a), 2/2013(b), 3/2013(c) Hình 3.4 Nhiệt độ bề mặt đất tính từ ảnh MODIS nhiệt độ bề mặt đất trung bình tháng 2/2012 11/2012 trạm tƣợng Hình 3.5 Bản đồ số thực vật NDVI khu vực Tây Nguyên ngày 09/01/2013 Hình 3.6 Chỉ số TVDI pixel ảnh (Ts, NDVI) đƣợc xác định nhƣ tỷ lệ đƣờng A = (Ts  Ts ) B = (Ts max  Ts ) Hình 3.7 Lấy mẫu ảnh LST để xác định rìa ƣớt tam giác TVDI Hình 3.8 Phân ngƣỡng NDVI Hình 3.9 Thống kê LST cho lớp NDVI sau phân ngƣỡng Hình 3.10 Giá trị rìa khơ đƣợc sử dụng cho việc tính tốn số TVDI ngày 09/01/2013 (trái) ngày 2/12/2012 (phải) Hình 3.11 Chuỗi đồ TVDI tổ hợp tháng năm 2011 Hình 3.12 Chuỗi đồ TVDI tổ hợp tháng năm 2012 Hình 3.13 Chuỗi đồ TVDI tổ hợp tháng cho 11 tháng/ cho mùa khơ 2011-2012 2012-2013 Hình 3.14 Mối quan hệ lƣợng mƣa trung bình tháng trạm khí tƣợng số khơ hạn TVDI Hình 3.15 Sơ đồ số khô hạn hai tỉnh Gia Lai Đăk Lăk tổ hợp tháng cho tháng 12/2012(a), 1/2013(b), 2/2013(c) Hình 3.16 Bản đồ lớp phủ rừng 2010 khu vực Tây Nguyên iv DANH MỤC BẢNG Bảng1 Số liệu hành tỉnh vùng Tây Nguyên Bảng 1.1 Các đặc tính kỹ thuật ảnh MODIS Bảng 1.2 36 kênh phổ ảnh MODIS Bảng 1.3 Các kênh ảnh MODIS đƣợc sử dụng để tính nhiệt độ bề mặt đất Bảng 1.4 Hệ số phát xạ trung bình 11 loại kênh 31, 32 MODIS Bảng 2.1 Nhiệt độ trung bình lƣợng mƣa trạm khí tƣợng Tây Nguyên Bảng 2.2 Danh sách tọa độ trạm khí tƣợng Tây Nguyên Bảng 2.3 Các loại đất vùng Tây Nguyên Bảng 2.4 Hiện trạng lớp phủ rừng Tây Nguyên năm 2010 Bảng 3.1 Các đặc tính kỹ thuật MOD11A2 Bảng 3.2 Bộ liệu sản phẩm MOD11A2 Bảng 3.3 Nhãn đánh giá chất lƣợng sản phẩm cho MOD11A2 Bảng 3.4 Các đặc tính kỹ thuật MOD09A1 Bảng 3.5 Bộ liệu sản phẩm MOD09A1 v Lời cảm ơn Trƣớc tiên, em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới PGS TS Nguyễn Hiệu, thầy tận tình hƣớng dẫn em hồn thành luận văn Nhờ có giúp đỡ thầy, em thấy trƣởng thành nhiều sau luận văn thạc sỹ Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới anh chị đồng nghiệp thuộc phòng Cơng nghệ Viễn thám, GIS GPS, Viện Công nghệ Vũ trụ, Viện Hàn lâm khoa học Việt Nam Các anh chị bảo tận tình, định hƣớng tạo điều kiện cho em hoàn thành luận văn Sau luận văn thạc sỹ, em học hỏi đƣợc nhiều điều nhƣ kinh nghiệm nghiên cứu, làm việc Em xin chân thành cảm ơn đề tài TN3/T16 thuộc chƣơng trình Khoa học Cơng nghệ phục vụ phát triển kinh tế - xã hội vùng Tây Nguyên hỗ trợ kinh phí tƣ liệu để em thực luận văn Em xin gửi lời cảm ơn tới thầy cô khoa Địa lý phòng Sau Đại học trƣờng Đại học Tự nhiên Hà Nội tạo điều kiện thuận lợi cho em thời gian học tập nghiên cứu Xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, ngƣời thân bạn bè giúp đỡ, động viên khích lệ chia sẻ em trình thực luận văn Hà Nội, tháng 12 năm 2013 Tác giả Nguyễn Thị Quỳnh Trang vi MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Tây Nguyên vùng cao nguyên Nam Trung Bộ Việt Nam có đất đai màu mỡ với đất đỏ bazan đặc trƣng, diện tích rừng lại lớn với thảm sinh vật đa dạng, có trữ lƣợng khoáng sản phong phú hầu nhƣ chƣa đƣợc khai thác tiềm du lịch cao Tuy nhiên nay, vùng đất phải đối mặt với không nguy suy thoái rừng nhƣ suy thoái chất lƣợng đất, kéo theo hậu nhƣ sụt giảm suất trồng nguy hạn hán, nạn khô hạn ngày mở rộng diện tích Tính đến tháng 3/2013, tỉnh Tây Nguyên có 73.773 ha/600.000 trồng loại bị hạn, chủ yếu lúa nƣớc cà phê Dự báo, diện tích khơ hạn tỉnh Tây Ngun tiếp tục tăng thêm 73.000 Trong năm gần đây, Tây Nguyên liên tục khu vực chịu hạn hán thiếu nƣớc trầm trọng nƣớc Từ thấy nghiên cứu cảnh báo hạn hán cần thiết cho cơng tác ứng phó, nhƣ quy hoạch sử dụng đất hợp lý nói riêng, sử dụng hợp lý tài nguyên thiên nhiên Tây Nguyên nói chung Nhiệt độ lớp phủ bề mặt (Land surface temperature - LST) số trình cân lƣợng bề mặt Trái đất, kết tƣơng tác, trao đổi lƣợng mặt đất – khí Nhiệt độ bề mặt đất đƣợc tính tốn sở phát xạ đối tƣợng bề mặt (đất đai, lớp phủ thực vật, bề mặt nhà cửa…) có mối liên quan mật thiết với trình biến đổi môi trƣờng đất, đồng thời phản ánh thay đổi lớp phủ thực vật, đóng vai trò quan trọng với số cảnh báo hạn hán, ví dụ nhƣ điều kiện khơ hạn, nhiệt độ tăng cao số phản ánh thiếu nƣớc thực vật Mối quan hệ nhiệt độ bề mặt loại thực phủ góp phần tìm câu trả lời tốt để cải thiện vấn đề nhƣ nạn hạn hán, sâu bệnh, cải thiện chất lƣợng mơi trƣờng, từ làm sở khoa học cho công tác cảnh báo hạn quy hoạch sử dụng đất Trong điều kiện Tây Nguyên, sử dụng lực lƣợng có chƣa thể đáp ứng yêu cầu cơng tác nghiên cứu, nên hệ thống có khả cung cấp kịp thời, liên tục thông tin giám sát quản lý rừng diện rộng cần thiết Cùng với phát triển công nghệ vệ tinh quan sát Trái đất, khả ứng dụng công nghệ viễn thám kết hợp với hệ thông tin địa lý nghiên cứu lớp phủ thực vật cho thấy có nhiều ƣu với điều kiện đặc thù Tây Nguyên Và việc ứng dụng ảnh viễn thám, đặc biệt ảnh MODIS (có khả chụp – ảnh/ngày) đáp ứng đƣợc yêu cầu Ƣu điểm ảnh MODIS thể thu nhận đƣợc hàng ngày, với tần suất quan sát lãnh thổ cao, độ phủ trùm lớn, giúp thu thập thơng tin nhanh chóng, đồng bộ, khách quan phù hợp cho công tác giám sát lớp phủ phát triển rừng Đây ƣu điểm vƣợt trội liệu so với ảnh vệ tinh độ phân giải cao Ngoài ra, ảnh MODIS cung cấp số quan trọng trạng lớp phủ rừng nhƣ số sinh trƣởng thực vật, số diện tích lá, độ bốc nƣớc bề mặt Trong đó, thơng số nhiệt độ bề mặt – LST (Land Surface Temperature) hay số khô hạn hồn tồn tính đƣợc từ ảnh vệ tinh MODIS phục vụ cho công tác cảnh báo hạn hán Bên cạnh đó, loại liệu vệ tinh, ảnh MODIS đƣợc đánh giá cung cấp thơng tin nhiệt độ cho độ xác cao Vì lý trên, học viên chọn đề tài : “Nghiên cứu nhiệt độ bề mặt tư liệu ảnh MODIS phục vụ cảnh báo hạn hán khu vực Tây Nguyên” cho luận văn tốt nghiệp thạc sỹ Mục tiêu nhiệm vụ đề tài Tính đƣợc nhiệt độ bề mặt số khô hạn khu vực Tây Nguyên tƣ liệu ảnh MODIS phục vụ quản lý tài nguyên, môi trƣờng cảnh báo hạn hán Để đạt đƣợc mục tiêu, đề thực nhiệm vụ nội dung sau: 1) Tổng quan nghiên cứu tính tốn nhiệt độ bề mặt đất, số khơ hạn nhiệt độ thực vật từ liệu ảnh MODIS; dụng cách thứ hai, phân ngƣỡng NDVI khu vực nghiên cứu thành 20 lớp, từ 00.05; 0.05-0.1; 0.1-0.15…….; 0.95-1 Hình 3.8 Phân ngưỡng NDVI Sau đó, tiến hành thống kê Ts max cho ngƣỡng NDVI, đƣa vào đồ thị hồi quy tuyến tính để tính tham số a b Ví dụ hình 3.11, tham số a -16.79 (đồ thị trái) 15.36 (đồ thị phải) b 44.41(đồ thị trái) 45.01 (đồ thị phải) Trục tung đồ thị thể giá trị LST, trục hoành thể NDVI Hình 3.9 Thống kê LST cho lớp NDVI sau phân ngưỡng Tuy nhiên, đƣa vào tính tốn a b, Ts max cho lớp có NDVI cao bị loại bỏ giá trị NDVI cao, giá trị TVDI tính đƣợc không chắn, giá trị TVDI thấp, xảy tƣợng tính vƣợt q giá trị TVDI thực [5] 80 Hình 3.10 Giá trị rìa khơ sử dụng cho việc tính tốn số TVDI ngày 09/01/2013 (trái) ngày 2/12/2012 (phải) R hệ số tƣơng quan tham số a b R số thống kê đo lƣờng mối lien hệ tƣơng quan tham số Hệ số tƣơng quan R có giá trị từ -1 đến 1, R cao tham số có mối liên hệ chặt chẽ Chỉ số TVDI đƣợc tính sau có đƣợc tham số a, b Ts Kết đồ số khô hạn TVDI cho thời điểm, tổ hợp ngày Để thấy đƣợc diễn biến số TVDI theo mùa năm, học viên tính tốn xây dựng chuỗi đồ số khô hạn TVDI tổ hợp theo tháng cho năm 2011 2012 (trừ tháng ảnh có tỷ lệ mây q cao, khơng thể lập đƣợc đồ TVDI) (hình 3.11, 3.12) Trên đồ kết quả, khu vực có màu đỏ, số khơ hạn cao, ngược lại, khu vực màu xanh, nghĩa số khô hạn thấp Tháng 1- 2011 Tháng 2- 2011 Tháng 3- 2011 Tháng 4- 2011 81 Tháng 5- 2011 Tháng 6- 2011 Tháng 7- 2011 Tháng 8- 2011 Tháng 9- 2011 Tháng 10- 2011 Tháng 11 - 2011 Tháng12 - 2011 Ảnh bị mây nhiều (HV: Nguyễn Thị Quỳnh Trang GVHD: PGS TS Nguyễn Hiệu) Hình 3.11 Chuỗi đồ TVDI tổ hợp tháng năm 2011 Tháng 1- 2012 Tháng 2- 2012 Tháng 3- 2012 Tháng 4- 2012 Tháng 5- 2012 Tháng 6- 2012 Ảnh bị mây nhiều 82 Tháng 7- 2012 Ảnh bị mây Tháng 8- 2012 Tháng 9- 2012 Tháng 10 - 2012 Tháng 11- 2012 Tháng 12- 2012 nhiều (HV: Nguyễn Thị Quỳnh Trang GVHD: PGS TS Nguyễn Hiệu) Hình 3.12 Chuỗi đồ TVDI tổ hợp tháng năm 2012 Nhƣ thấy tháng 1, tháng 6, 7, tháng tỷ lệ bị mây che phủ nhiểu Kết tính tốn cho thấy số khơ hạn TVDI có giá trị cao vào tháng 2, 3, 4, 10, 11 12 Điều hồn tồn hợp lý tháng mùa khô Tây Nguyên 3.4 Cảnh báo nguy hạn hán khu vực Tây Nguyên Để cảnh báo nguy hạn hán, học viên lựa chọn việc đánh giá số khô hạn Tây Nguyên tháng mùa khô, thời gian mà nguy hạn hán lớn 83 Dưới chuỗi đồ số khô hạn tổ hợp tháng cho tháng mùa khô 2011-2012 2012-2013 Tháng 11/2011 Tháng 12/2011 Tháng 1/2012 Tháng 2/2012 Tháng 3/2012 Tháng 4/2012 Tháng 11/2012 Tháng 12/2012 Tháng 1/2013 Tháng 2/2013 Tháng 3/2013 Tháng 4/2013 Ảnh bị mây nhiều (HV: Nguyễn Thị Quỳnh Trang GVHD: PGS TS Nguyễn Hiệu) Hình 3.13 Chuỗi đồ TVDI tổ hợp tháng cho 11 tháng/ cho mùa khơ 2011-2012 2012-2013 Trên đó, số khô hạn đƣợc phân thành ngƣỡng [14]: - Ẩm ƣớt ( TVDI: 0-0.2) - Bình thƣờng ( TVDI: 0.2-0.4) - Khô hạn nhẹ ( TVDI: 0.4-0.6) - Khô hạn trung bình ( TVDI: 0.6-0.8) - Khơ hạn nặng ( TVDI: 0.8-1) 84 Kết cho thấy, khu vực có số khô hạn cao tập trung tỉnh Gia Lai, phía Tây Gia Lai với phía Tây Bắc tỉnh Đăk Lak “Mát” chút khu vực trung tâm tỉnh Lâm Đồng Những khu vực có số khơ hạn thấp phía Đơng tỉnh Kon Tum, phía Nam tỉnh Đăk Lak, phần phía Tây tỉnh Lâm Đồng Cuối mùa khơ, vùng có số khơ hạn cao có xu hƣớng lan xuống phía Nam Khi so sánh với đồ trạng lớp phủ rừng FIPI thành lập năm 2010 (hình 3.15), ta thấy kết hợp lý Những nơi có số khơ hạn cao rơi vào vùng đất nông nghiệp, nơi TVDI thấp khu vực có rừng Bên cạnh đó, phần phía Bắc tỉnh Đăk Nông cho số khô hạn cao, đồ nơi có rừng che phủ Nguyên nhân Vƣờn quốc gia Yok Đôn khu vực rừng khộp, rụng vào mùa khô, nên tháng mùa khô, số TVDI cao giá trị NDVI thấp Ngoài ra, khác biệt sƣờn Đơng sƣờn Tây hiệu ứng gió phơn, khiến tháng 1, 2, tháng cao điểm mùa khơ Thời gian này, gió mùa Đơng Bắc qua biển mang nƣớc vào đất liền nhƣng tới Tây Nguyên, gây mƣa hết duyên hải Nam Trung Bộ sƣờn Đông Trƣờng Sơn, khiến mùa khô Tây Nguyên, sƣờn Tây Trƣờng Sơn mƣa, dễ xảy khô hạn Vào tháng đầu năm, cuối mùa khô nhƣ tháng đến tháng 4, mối quan hệ nghịch đảo TVDI lƣợng mƣa đƣợc biểu rõ (hình 3.14), tƣơng tự vào tháng cuối năm, đầu mùa khô, tháng 10 đến tháng 12 Tháng 7, 8, lƣợng mƣa cao nhƣng số TVDI lớn nhiệt lại cao, độ ẩm khơng khí thấp, lƣợng bốc thoát tiềm lớn dẫn đến độ ẩm đất thấp Đất thiếu ẩm khiến nhiệt độ bề mặt cao 85 Đak tô 2011 Auypa 2012 Yaly 2011 Yaly 2012 Lak 2011 Lak 2012 Hình 3.14 Mối quan hệ lượng mưa trung bình tháng trạm khí tượng số khơ hạn TVDI So sánh với tình trạng khơ hạn thực khu vực, đồ số khô hạn TVDI cho kết hợp lý Số liệu thực tế cho thấy, Gia Lai Đăk Lak hai điểm nóng khơ hạn mùa khơ 2012-2013 Thống kê đài khí tƣợng thủy văn Tây Nguyên cho thấy năm 2013, Tây Nguyên bị hạn phạm vi rộng, trừ phần trung tâm tỉnh Đắc Lắc, Nam - Đông Nam tỉnh Gia Lai, Đông - Đông Nam tỉnh Lâm Đồng Vùng không bị khô hạn chiếm vào khoảng 15-20% tổng diện tích tồn Tây Ngun Đặc biệt vùng Bắc Tây Nguyên bao gồm toàn tỉnh Kon Tum phần lớn tỉnh Gia Lai, Bắc Tây Bắc tỉnh Đắc Lắc bị hạn nặng [2] Tính đến đầu tháng năm 2013, theo thống kê Sở NN-PTNT tỉnh Gia Lai, có 5.000ha cà phê thiếu nƣớc tƣới cạn kiệt nguồn nƣớc Tổng diện tích bị thiệt hại nơng 86 dân huyện phía Đơng tỉnh vụ mùa năm 2012 gần 4.800ha trồng Hình 3.15 Bản đồ lớp phủ rừng 2010 khu vực Tây Nguyên (Nguồn: Viện điều tra quy hoạch rừng) 87 loại Tại Đắk Lắk có 4.680ha trồng loại bị khơ hạn, 486ha bị trắng Khoảng 5.000 hộ dân tập trung huyện Krông Bông, Krông Ana Krông Pắk thiếu nƣớc sinh hoạt Hiện tƣợng thiếu nƣớc tƣới, tập trung vùng trồng nhiều cà phê có lƣợng mƣa thấp nhƣ huyện Krơng Năng, Krông Pắk, Cƣ M’gar, Cƣ Kuin thị xã Buôn Hồ [2] Để thấy rõ khu vực có số khô hạn cao, chuỗi đồ số khô hạn đƣợc cắt lại theo ranh giới hai tỉnh Gia Lai, Đăk Lăk (hình 3.16) (b) (a) (c) (HV: Nguyễn Thị Quỳnh Trang GVHD: PGS TS Nguyễn Hiệu) Hình 3.16 Sơ đồ số khô hạn hai tỉnh Gia Lai Đăk Lăk tổ hợp tháng cho tháng 12/2012(a), 1/2013(b), 2/2013(c) Kết cho thấy, khu vực phía Tây tỉnh Gia Lai Tây Bắc tỉnh Đăk Lăk vùng cho số khô hạn cao Kết phù hợp với tình hình khơ hạn thực tế Cụ thể, vào tháng 4/2013, UBND tỉnh Gia Lai có văn cơng bố hạn hán huyện phía Tây trung tâm tỉnh, gồm huyện: Mang Yang, Đắc Đoa, Chƣ Prông, Ia Grai, Chƣ Sê, Chƣ Pah, Chƣ Pƣh, Đức Cơ TP.Pleiku, địa bàn bị ảnh hƣởng vụ đông xuân năm 2013 Tại tỉnh Đăk Lăk ghi nhận hạn hán 88 số huyện phía Tây nhƣ Ea Súp Mực nƣớc sông lớn nhƣ Sê San, sông Ba (Gia Lai); Đắk Bla, Pô Kô (Kon Tum); Sêrêpốk (Đắk Lắk); Krông Nô (Đắk Nông) xuống mức thấp vòng 10 năm trở lại Nhiều suối nhỏ chảy đồng lúa, nƣơng bắp cạn kiệt, lòng suối đám đất khô nứt nẻ Tuy nhiên, đồ số khô hạn lại không nhận diện đƣợc số “tâm hạn” phía Đơng Đơng Nam tỉnh Đăk Lăk Ví dụ nhƣ huyện Kơng Chro, thị xã An Khê tỉnh Gia Lai, hay huyện Krong Pa, Krong Bông tỉnh Đăk Lăk Điều cho thấy, TVDI phù hợp với nghiên cứu khô hạn quy mô vùng rộng lớn, quy mơ nhỏ nhƣ tỉnh, thành phố Vì bên cạnh điểm mạnh, việc kiểm nghiệm số TVDI với số liệu quan trắc khí tƣợng thủy văn thực tế cần đƣợc tiến hành bổ sung để tăng thêm độ tin cậy hiểu sâu thêm chất số khô hạn trƣớc đƣa vào sử dụng thực tế 89 KẾT LUẬN Những kết nghiên cứu cho thấy phƣơng pháp nghiên cứu hạn hán qua liệu ảnh MODIS khả thi, nhanh chóng Với đặc trƣng độ phân giải thời gian lớn, độ phủ trùm rộng, độ phân giải khơng gian trung bình đƣợc cung cấp miễn phí, ảnh MODIS chứng tỏ đƣợc nhiều điểm mạnh cơng tác nghiên cứu mơi trƣờng nói chung, nghiên cứu hạn hán nói riêng cho khu vực nghiên cứu có quy mơ rộng lớn nhƣ Tây Nguyên Nhiệt độ bề mặt đất LST đƣợc tính từ ảnh MODIS, độ phân giải 1km cho thấy cách tổng quan nhiệt độ bề mặt khu vực rộng lớn nhƣ khu vực Tây Nguyên phƣơng pháp đo khí tƣợng truyền thống không đáp ứng đƣợc Chuỗi đồ LST tổ hợp ngày tổ hợp tháng cho thấy phần Tây Nam tỉnh Gia Lai Tây Bắc tỉnh Đăk Lăk nơi có nhiệt độ bề mặt đất cao nhất, từ Đông sang Tây, từ Trung Tây Nguyên phía Nam, Bắc, nhiệt độ giảm dần Chỉ số khơ hạn TVDI đƣợc tính sở độ chênh lệch nhiệt độ bề mặt điểm quan trắc với nhiệt độ bề mặt thấp cho khoảng giá trị NDVI Kết tính tốn đƣợc cho thấy TVDI số khô hạn tiềm năng, tính tốn đƣợc dễ dàng để nghiên cứu theo dõi khô hạn Trên khu vực Tây Nguyên, phía Tây tỉnh Gia Lai Tây Bắc tỉnh Đăk Lak nơi có số khơ hạn cao hẳn so với khu vực khác, phù hợp với tình hình khơ hạn thực tế năm gần Tây Nguyên, khu vực số khô hạn cao khơng bó hẹp khu vực cho nhiệt độ bề mặt cao nữa, từ thấy đƣợc mối quan hệ chặt chẽ nhiệt độ bề mặt lớp phủ thực vật Bên cạnh đó, mối quan hệ nghịch đảo số khơ hạn liệu lƣợng mƣa đƣợc thể hiện, rõ nét vào mùa khô Từ kết trên, mở hƣớng nghiên cứu tƣơng lai tính tốn, nghiên cứu TVDI cho loại lớp phủ, có loại lớp phủ chất cho số khô hạn cao (nhƣ đất sản xuất nông nghiệp, đất trống, khu vực dân cƣ) loại lớp phủ khác, có tỷ lệ thực vật che phủ cao “ngƣỡng hạn hán” 90 loại lớp phủ khác khác Việc xây dựng sở liệu tích lũy nhiều năm số TVDI cần thiết cho việc theo dõi chu kỳ khí hậu, làm sở cho việc dự đoán xu biến đổi thời gian thực số khô hạn, nhƣ làm sở cho việc cảnh báo hạn hán từ việc quan trắc TVDI qua thời gian dài, khu vực cho số khô hạn tăng đột biến khu vực có nhiều khả bị hạn khu vực khác Tây Nguyên vùng cao ngun có diện tích rừng lại lớn nƣớc Bên cạnh đó, vùng kinh tế động với mũi nhọn sản phẩm từ cơng nghiệp, với diện tích trồng cao su, cà phê lớn nƣớc Tuy nhiên, năm gần đây, Tây Nguyên liên tục khu vực chịu hạn hán thiếu nƣớc trầm trọng, điều ảnh hƣởng lớn đến phát triển nhƣ suất loại công nghiệp Từ thấy nghiên cứu cảnh báo hạn hán cần thiết cho công tác ứng phó, nhƣ quy hoạch sử dụng đất hợp lý Tây Nguyên Những kết nghiên cứu ban đầu số khô hạn TVDI liệu ảnh MODIS sở tài liệu quan trọng cho công tác trồng rừng, bảo vệ rừng, quy hoạch sử dụng đất, sử dụng hợp lý tài nguyên thiên nhiên địa phƣơng, nhƣ góp phần giúp quyền hoạch định kế hoạch, chiến lƣợc phát triển kinh tế, bảo vệ tài nguyên thiên nhiên 91 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Báo cáo Ban Chấp hành Trung ƣơng Đảng khoá VIII Đại hội đại biểu toàn quốc lần thứ IX Đảng , Chiến lược phát triển kinh tế - xã hội 2001-2010 Báo cáo hàng năm từ năm 2007- 2012 trạm khí tƣợng thủy văn tỉnh Tây Nguyên Bộ kế hoạch đầu tƣ (2010), Báo cáo rà soát điều chỉnh quy hoạch phát triển kinh tế - xã hội vùng Tây Nguyên thời kỳ đến năm 2010 Phạm Văn Cự, Tập giảng Cơ sở viễn thám Lại Anh Khôi (2007), Ứng dụng tư liệu ảnh MODIS xây dựng đồ nhiệt độ bề mặt lãnh thổ Việt Nam, Bào cáo đề tài cấp Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam Trần Hùng (2007), Sử dụng tư liệu MODIS theo dõi độ ẩm đất/ thực vật bề mặt: thử nghiệm với số mức khô hạn thực vật nhiệt độ TVDI, Tạp chí Viễn thám địa tin học số tháng 2/2007 Nguyễn Ngọc Thạch (2005), Cơ sở viễn thám, NXB Đại học Quốc Gia Trần Thị Vân, Nguyễn Hằng Hải (2011), Quan hệ nhiệt số thực vật phân loại lớp phủ phục vụ đánh giá biến động đất đô thị, Hội nghị khoa học Cơng nghệ lần thứ 12, thành phố Hồ Chí Minh Tiếng Anh A Karnieli, M Bayasgalan, Y Bayarjargal, N Agam, S Khudulmur and C J Tucker (2009), Comments on the use of the Vegetation Health Index over Mongolia 10 Arnonkarnieli, Nuritagam, Rachelt Pinker, Martha Anderson, Marcl Imhoff, Garik G Gutman, Natalya Panov and Alexander Goldberg, Use of NDVI and Land Surface Temperature for Drought Assessment: Merits and Limitations 11 Assefa M Melesse (2004), Spatiotemporal dynamics of land surface parameters in the Red River of the North Basin 92 12 Bohui Tang, Yuyun Bi, Zhao-Liang Li and Jun Xia, Generalized Split-Window Algorithm for Estimate of Land Surface Temperature from Chinese Geostationary FengYun Meteorological Satellite (FY-2C) Data 13 Felix Kogan, Monitoring drought and its impacts on vegetation from space 14 Inge Sandholt, Kjeld Rasmussen, Jens Andersen (2002), A simple interpretation of the surface temperature/vegetation index space for assessment of surface moisture status 15 K Mao, Z qin, J Shi and P Gong, A practical split-window algorithm for retrieving land-surface temperature from MODIS data 16 Lingkui Meng, The calculation of TVDI based on the composed time of pixel and drought analysis 17 Naresh Shakya and Yasushi Yamaguchi (2007), Drought Monitoring Using Vegetation and LST Indices in Nepal and Northeastern India 18 Parinaz Rahimzadeh-Bajgiran, Kenji Omasa, Yo Shimizu, Comparative evaluation of the Vegetation Dryness Index (VDI), the Temperature Vegetation Dryness Index (TVDI) and the improved TVDI (iTVDI) for water stress detection in semi-arid regions of Iran 19 R.w kulawardhana, Determination of spatio-temporal variations of vegetation cover, land surface temperature and rainfall and their relationships over Sri Lanka using NOAA AVHRR data 20 T.M Lillessand and R.W Kieffer (1987), Remote sensing and Image interpretation, 2nd Ed 21 V Vadfisz (1994), On the relationship between surface temperature, temperature and vegetation index 22 Ying Sun, Retrieval and Application of Land Surface Temperature 23 Wiley (2004), Quantitative remote sensing of Land surface 93 air 24 Zhiqiang Gao, Wei Gao, Ni-Bin Chang, Integrating temperature vegetation dryness index (TVDI) and regional water stress index (RWSI) for drought assessment with the aid of LANDSAT TM/ETM+ images 25 Zhengming Wan (1999), MODIS Land-Surface Temperature Algorithm Theoretical Basis Document (LST ATBD) 26 Zheming Wan (2007), MODIS Land Surface Temperature Products Users' Guide 27 Zhengming Wan (2007), MODIS - Land Surface Temperature and Emissivity Algorithms and Products 28 Zhengming Wan, Pengxin Wang and Xiaowen Li, Using MODIS Land Surface Temperature and Normalized Difference Vegetation Index Products for Monitoring Drought in the Southern Great Plains, USA Các website 29 http://isic-space.com/cems/cems-demos/cems-lst/ 30 http://gislab.jhsph.edu/intr-lst.htm 31 http://modis.gsfc.nasa.gov/about/specifications.php 94 ... hƣởng đến nhiệt độ bề mặt đất nguy hạn hán Tây Nguyên Chƣơng Nghiên cứu nhiệt độ bề mặt phục vụ cảnh báo khô hạn khu vực Tây Nguyên liệu ảnh MODIS CHƢƠNG TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG ẢNH MODIS TRONG... vực Tây Ngun; 3) Tính tốn lập đồ số nhiệt độ bề mặt đất, số khô hạn khu vực Tây Nguyên; 4) Đánh giá nguy hạn hán cho khu vực Tây Nguyên Giới hạn phạm vi nghiên cứu Khu vực nghiên cứu có tọa độ. .. đánh giá cung cấp thông tin nhiệt độ cho độ xác cao Vì lý trên, học viên chọn đề tài : Nghiên cứu nhiệt độ bề mặt tư liệu ảnh MODIS phục vụ cảnh báo hạn hán khu vực Tây Nguyên cho luận văn tốt