13 bai bao nghien cuu nhiet do duyetdang

NGHIÊN CỨU NHIỆT ĐỘ BỀ MẶT KHU VỰC VƯỜN QUỐC GIA PHONG NHA - KẺ BÀNG SỬ DỤNG ẢNH VỆ TINH LANDSAT Trần Xuân Mùi*, Võ Văn Trí* (*) Phòng Khoa học Hợp tác quốc tế, Ban quản lý Vườn quốc gia Phong Nha – Kẻ Bàng Email: research.pnkb@gmail.com Tóm tắt Hiện nay, biến đổi khí hậu mối quan ngại lớn toàn thể nhân loại Nằm vùng dự báo có ảnh hưởng nặng nề biến đổi khí hậu gây Phong Nha - Kẻ Bàng nơi thường bị tác động biến đổi yếu tố khí hậu; mưa nhiều mùa mưa, thời gian lạnh năm kéo dài hơn, nhiệt động cao mùa hè Việc tách giải tần nhiệt ảnh Landsat để nội suy nhiệt độ bề mặt chứng minh thay đổi ngưỡng nhiệt theo không gian thời gian mà quan trắc thông thường không giải Qua nghiên cứu khu vực Vườn quốc gia Phong Nha Kẻ Bàng cho thấy ngưỡng nhiệt độ khu vực tăng đáng kể 2013 so với năm 2016 Bỏ qua quy luật tự nhiên chu kỳ hoạt động Mặt Trời gia tăng nhiệt khu vực có đóng góp hoạt động người thay đổi sử dụng đất, gia tăng phát thải hoạt động sản xuất kinh doanh Sự thay đổi nhiệt ảnh hưởng đáng kể đến hệ sinh thái hoạt động người Nghiên cứu nhiệt độ thay đổi nhiệt sở để đưa giải pháp thích ứng ứng phó nhằm bảo tồn giá trị Di sản giới Vườn quốc gia Phong Nha - Kẻ Bàng Từ khoá: Viễn thám, nhiệt độ bề mặt, phong nha - kẻ bàng, biến đổi khí hậu ĐẶT VẤN ĐỀ Nhiệt độ bề mặt đất biến quan trọng nhiều tính tốn ứng dụng khí hậu, thủy văn, nơng nghiệp, sinh địa hóa nghiên cứu biến động mơi trường Nó yếu tố thị cân lượng bề mặt Trái Đất Nhiệt độ bề mặt đất bị ảnh hưởng mạnh mẽ khả bề mặt phát xạ, tức độ phát xạ bề mặt Biết rõ độ phát xạ bề mặt đất điều định để ước tính cân xạ bề mặt Trái Đất Vì vậy, để ước tính định lượng nhiệt độ bề mặt đất, cần phải tách hiệu ứng nhiệt độ độ phát xạ xạ quan sát (Trần Thị Vân, 2009) Có nhiều cách tiếp cận phương pháp tính tốn nhiệt độ bề mặt giới thiệu sử dụng Phương pháp truyền thống để tính tốn nhiệt độ bề mặt sử dụng máy đo đạc đặt trạm quan trắc mặt đất từ tính tốn nội suy cho tồn khu vực dựa kết thu nhận điểm quan trắc Tuy nhiên, phương pháp phản ánh xác nhiệt độ cục xung quanh trạm đo chưa đảm bảo cho toàn khu vực, khó để thiết lập hệ thống trạm quan trắc với mật độ dày đặc, liên tục theo thời gian Trên giới có nhiều nghiên cứu cách tính nhiệt độ bề mặt sử dụng kênh hồng ngoại nhiệt loại tư liệu vệ tinh khác GOES, AVHRR, MODIS với độ phân giải 1km Ngày nay, tư liệu vệ tinh LANDSAT với độ phân giải cao khai thác để ứng dụng cho nghiên cứu địi hỏi độ chi tiết xác cao nghiên cứu nhiệt độ bề mặt vùng thị hóa nơi có biến động sử dụng đất lớn làm ảnh hưởng đến thay đổi nhiệt độ bề mặt Một số phương pháp ứng dụng viễn thám đơn giản áp dụng cách tính chuyển giá trị số (DN) sang giá trị xạ phổ (spectral radiance) trực tiếp từ kênh nhiệt, từ sử dụng thuật tốn khác để tính nhiệt độ bề mặt Tuy nhiên, ngồi lượng mặt trời chiếu tới, nhiệt độ bề mặt bị ảnh hưởng độ phát xạ bề mặt hiệu ứng khí Để nâng cao độ xác, kênh nhiệt hiệu chỉnh khí để loại bỏ nhiễu Độ phát xạ bề mặt phụ thuộc vào loại hình bề mặt lớp phủ mặt đất Nhiều nghiên cứu giả thiết độ phát xạ bề mặt số sử dụng hệ số độ phát xạ lấy từ sở liệu đo đạc, cơng nhận qua thí nghiệm cho đối tượng lớp phủ (Lê Vân Anh, Trần Anh Tuấn, 2014) Vườn Quốc gia Phong Nha - Kẻ Bàng nằm phía Tây tỉnh Quảng Bình trải rộng diện tích 123.326 với 03 loại địa hình là: karst, chuyển tiếp phi karst Địa hình karst cổ, hình thành từ kỷ Paleozic - 450 triệu năm, rộng lớn khu vực Đông Nam Châu Á, trải qua 05 giai đoạn phát triển chứa đựng chứng kiến tạo vỏ Trái Đất (UNESCO, 2003) Hình 1: Vườn quốc gia Phong Nha – Kẻ Bàng Độ cao khu vực Phong Nha - Kẻ Bàng khoảng 250m - 2000m, điển hình đỉnh Co Ta Run (1624m), Ba Rền (1137m), U Bò (1009m) Phong Nha - Kẻ Bàng nằm khu vực khí hậu nhiệt đới ẩm gió mùa; mùa mưa từ tháng đến tháng năm sau, mùa khô từ tháng đến tháng Lượng mưa trung bình năm 1900 2600mm, nhiệt độ trung bình năm 24 - 25oC (Nguyễn Đức Lý cs, 2013) Biến đổi khí hậu trở thành mối quan tâm hàng đầu toàn cầu hậu nghiêm trọng tác động lên đa dạng sinh học người Việt Nam dự báo nằm nhóm nước có ảnh hưởng nặng nề biến đổi khí hậu gây ra, đặc biệt ấm lên toàn cầu, làm gia tăng tượng thời tiết cực đoan, khô hạn, sa mạc hoá Phong Nha - Kẻ Bàng nơi thường bị tác động biến đổi yếu tố khí hậu; mưa nhiều mùa mưa, thời gian lạnh năm kéo dài hơn, nhiệt động cao mùa hè (Alexander Fröde, Lê Tuấn Anh, no date) Hơn nữa, hệ sinh thái rừng nhiệt đới trải qua biến đổi lớn lớn nhiều so với trung bình toàn cầu tác động thay đổi nhiệt độ, lượng mưa yếu tố khí hậu khác (Omann, I.; Stocker, A.; Jaeger, J., 2009 and IPCC, 2012 Fitria Rinawati, Katharina Stein, André Lindner, 2013) Việc nghiên cứu thay đổi yếu tố khí hậu, đặc biệt nhiệt độ bề mặt, sở để cảnh báo ảnh hưởng đến hệ sinh thái, quần xã, quần thể, loài; lẽ đơn vị hệ sinh thái có ngưỡng nhiệt định có thay đổi bất thường dẫn đến xố trộn định, có nguy cân bị huỷ diệt Mặt khác, nghiên cứu nhiệt độ khu vực Vườn Quốc gia Phong Nha – Kẻ Bàng cách lựa chọn tối ưu nhằm giải cách cụ thể biến đổi nhiệt hậu tác động lên hệ sinh thái Qua chứng khoa học biến đổi nhiệt nhằm chọn lựa giải pháp thích ứng phó để bảo tồn giá trị tài nguyên Vườn quốc gia Phong Nha - Kẻ Bàng DỮ LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP 2.1 Dữ liệu Vệ tinh hệ thứ - Landsat Mỹ phóng thành cơng lên quỹ đạo vào ngày 11/02/2013 với tên gọi gốc Landsat Data Continuity Mission (LDCM) Landsat thu nhận ảnh với tổng số 11 kênh phổ, bao gồm kênh sóng ngắn kênh nhiệt sóng dài xem chi tiết Bảng Hai cảm cung cấp chi tiết bề mặt Trái Đất theo mùa độ phân giải không gian 30 mét (ở kênh nhìn thấy, cận hồng ngoại, hồng ngoại sóng ngắn); 100 mét kênh nhiệt 15 mét kênh toàn sắc Dải quét LDCM giới hạn khoảng 185 km x 180 km Độ cao vệ tinh đạt 705 km so với bề mặt trái đất OLI cung cấp hai kênh phổ mới, Kênh dùng để quan trắc biến động chất lượng nước vùng ven bờ Kênh dùng để phát mật độ dày, mỏng đám mây ti (có ý nghĩa khí tượng học), cảm TIRS thu thập liệu hai kênh hồng ngoại nhiệt sóng dài (kênh 10 11) dùng để đo tốc độ bốc nước, nhiệt độ bề mặt Bộ cảm OLI TIRS thiết kế cải tiến để giảm thiểu tối đa nhiễu khí (SNR), cho phép lượng tử hóa liệu 12 bit nên chất lượng hình ảnh tăng lên so với phiên trước (USGS, 2016) Bảng 1: Thông số chung kênh ảnh Landsat - LDCM (Bộ cảm OLI TIRs) TT Kênh Bước sóng (micrometers) 0.433 - 0.453 Độ phân giải (meters) 30 Band – Cực xanh biển Band – Xanh biển 0.450 - 0.515 30 Band – Xanh 0.525 - 0.600 30 Band – Đỏ 0.630 - 0.680 30 Band – Gần hồng ngoại (NIR) 0.845 - 0.885 30 Band – Hồng ngoại sóng ngắn (SWIR) 1.560 - 1.660 30 Band – Hồng ngoại sóng ngắn (SWIR) 2.100 - 2.300 30 Band – Toàn sắc 0.500 - 0.680 15 Band – Mây ti 1.360 - 1.390 30 10 Band 10 – Hồng ngoại nhiệt (TIRS) 10.3 - 11.3 100 11 Band 11 – Hồng ngoại nhiệt (TIRS) 11.5 - 12.5 100 Trong nghiên cứu này, sử dụng cảnh ảnh LC81260482013281LGN00 thu nhận ngày 08/10/2013 LC8126048 20160407LGN00 thu nhận ngày 07/4/2016 Trong sử dụng kênh đê phục vụ nghiên cứu Để tính số thực vật (NDVI) báo sử dụng kênh nhìn thấy (kênh 4) kênh cận hồng ngoại (kênh 5) có độ phân giải khơng gian 30m, để tính nhiệt độ sử dụng kênh hồng ngoại nhiệt (kênh 10) với độ phân giải không gian 100m Để xử lý ảnh, nghiên cứu sử dụng thông số M L, AL, Mρ, Aρ θSE tệp siêu liệu ảnh 2.2 Phương pháp Kênh nhìn thấy kênh VNIR Tính NDVI NDVI đất trống DỮ LIỆU ĐẦU VÀO Hiệu chỉnh TOA NDVI thực vật Kênh hồng ngoại nhiệt (TIR) Bức xạ phổ Lλ Nhiệt độ phát xạ TB Hợp phần thực vật (Pv) Độ phát xạ (ε) QUY TRÌNH XỬ LÝ Nhiệt độ bề mặt TS (LST) KẾT QUẢ Phân tích biến động nhiệt Hình 2: Sơ đồ tính tốn phân tích nhiệt độ bề mặt đất * Dữ liệu đầu vào: Kênh nhìn thấy (kênh 4) kênh VNIR (kênh 5) kênh hồng ngoại nhiệt (kênh 10) cảnh ảnh năm 2013 cảnh ảnh năm 2016 * Quy trình xử lý: - Trong mơi trường phần mềm Envi, tiến hành tính chuyển giá trị dạng số (DN) sang xạ phổ, sau tính nhiệt độ phát xạ bề mặt Hiệu chỉnh khí kênh nhìn thấy kênh VNIR sở độ cao mặt trời số liệu tệp siêu liệu Tính số thực vật sử dụng kênh nhìn thấy kênh VNIR hiệu chỉnh khí Dựa số thực vật (NDVI) để tính hợp phần thực vật (Pv) Tính tốn độ phát xạ dựa vào hợp phần Pv việc xác định độ phát xạ đất trống độ phát xạ thực vật Cuối cùng, nhiệt độ bề mặt đất tính dựa vào nhiệt độ phát xạ bề mặt độ phát xạ (ε) - Trong môi trường phần mềm ArcGIS, tiến hành chồng xếp tính tốn biến động cho nhiệt độ giai đoạn 2013-2016 * Kết quả: Nhiệt độ bề mặt cảnh ảnh năm 2013 năm 2016 Bản đồ biến động nhiệt giai đoạn 2013-2016 phân tích biến đơng nhiệt 2.2.1 Chuyển đổi giá trị số (DN) sang giá trị xạ phổ (Lλ) Dữ liệu ảnh vệ tinh Landsat thu nhận dạng ảnh số Do cần phải chuyển đổi giá trị liệu ảnh số sang giá trị xạ phổ giá trị phản ánh lượng phát từ vật thể thu nhận kênh nhiệt Việc chuyển đổi thực theo biểu thức sau: Lλ = ML*Qcal + AL (1) Trong đó: Lλ: giá trị xạ phổ; ML: hệ số kênh ảnh cụ thể (giá trị RADIANCE_MULT_BAND_10 liệu ảnh LANDSAT 8); AL: hệ số kênh ảnh cụ thể (giá trị RADIANCE_ADD_BAND_10 liệu ảnh LANDSAT 8); Qcal: giá trị số kênh ảnh 2.2.2 Hiệu chỉnh phản xạ khí Tương tự chuyển đổi sang xạ phổ, giá trị số nguyên 16-bit kênh ảnh chuyển đổi thành phản xạ khí (TOA) Phương trình sau sử dụng để chuyển đổi giá trị cấp độ sáng (DN) sang phản xạ TOA: ρλ' = Mρ* Qcal + Aρ (2) Trong đó: ρλ': Phản xạ quang phổ TOA, mà không hiệu chỉnh góc mặt trời (đơn lẻ); Mρ: Hệ số kênh ảnh cụ thể (REFLECTANCE_MULT_BAND_4 REFLECTANCE_MULT_BAND_5 liệu ảnh LANDSAT 8); Aρ: hệ số kênh ảnh cụ thể (REFLECTANCE_ADD_BAND_4 REFLECTANCE_ADD_BAND_5 liệu ảnh LANDSAT 8); Qcal: Giá trị số kênh ảnh Giá trị ρλ' khơng phản xạ khí TOA, khơng có điều chỉnh cho góc độ mặt trời cho pixel Hệ số điều chỉnh bỏ khỏi thang đo ảnh theo yêu cầu người sử dụng; số người dùng hài lịng với góc độ độ cao mặt trời trung tâm metadata, nghiên cứu chúng tơi muốn tính tốn góc độ mặt trời pixel toàn cảnh Một sử dụng góc chiếu mặt trời để hiệu chỉnh, chuyển đổi thành phản xạ TOA xác sau: ρλ = (3) Trong đó: ρλ : Giá trị phản xạ tầng khí (TOA) hiệu chỉnh góc chiếu mặt trời; ρλ': Giá trị phản xạ tầng khí (TOA) chưa chỉnh sửa góc; θsE: Góc chiếu mặt trời (SUN_ELEVATION) 2.2.3 Tính giá trị nhiệt độ độ sáng (brightness temperature) Ảnh kênh 10 Landsat chuyển đổi từ giá trị xạ phổ sang biến vật lý hữu ích Đây nhiệt độ hiệu vệ tinh (nhiệt độ vật thể đen) hệ thống nhìn từ trái đất - khí giả thiết phát xạ Cơng thức chuyển đổi tính theo cơng thức Planck: = (4) Trong đó: TB: Nhiệt độ độ sáng (đơn vị Kelvin); K1: 774.89 W/m2.sr.µm (hằng số ảnh hồng ngoại nhiệt LANDSAT 8); K2: 1321.08 K (hằng số ảnh hồng ngoại nhiệt LANDSAT 8); Lλ: Giá trị xạ phổ 2.2.4 Tính nhiệt độ bề mặt đất LST (Land Suface Temperature) Nhiệt độ có liên quan mật thiết đến độ phát xạ bề mặt (ε) Độ phát xạ hiểu tỉ số lượng phát xạ từ bề mặt tự nhiên lượng phát xạ từ vật đen bước sóng nhiệt độ Phương pháp hiệu chỉnh nhiệt độ dựa vào độ phát xạ bề mặt thực sau [8]: Ts = (5) Trong đó: TB: Nhiệt độ độ sáng (brightness temperature); λ: Giá trị bước sóng trung tâm; ⍴ = (với: σ (hằng số Stefan – Boltzmann) = 1.38*10-23 J/K; h (hằng số Plank) = 6.626*10-34 Js; c (vận tốc ánh sáng) = 2.998*108 m/s); ɛ: Độ phản xạ bề mặt (surface emissivity) Để tính độ phát xạ bề mặt ( ɛ) báo sử dụng số thực vật chuẩn hóa NDVI (Normalized difference vegetation index) Chỉ số thực vật NDVI tỉ số hiệu số giá trị phản xạ phổ kênh cận hồng ngoại kênh đỏ tổng chúng NDVI = (6) Trong đó: NDVI: Chỉ số thực vật hiệu chỉnh giá trị phản xạ quang phổ TOA; ρλNIR: Giá trị kênh cận hồng ngoại hiệu chỉnh phản xạ quang phổ TOA; ρλRED: Giá trị kênh đỏ hiệu chỉnh phản xạ quang phổ TOA Trong trường hợp ảnh LANDSAT 8, kênh cận hồng ngoại tương ứng kênh kênh đỏ tương ứng kênh Chỉ số NDVI nhận giá trị khoảng -1 đến 1, thực vật có giá trị nằm khoảng 0,2 đến 1,0 Trong trường hợp NDVI > 0.5, khu vực xem phủ kín thực vật (sóng điện từ không tới lớp đất) Đối với đất trống thực vật bao phủ, NDVI < 0.2 Đối với nước đất ẩm, NDVI nhận giá trị âm Dựa số thực vật NDVI, độ phát xạ bề mặt tính phương pháp Valor E., Caselles V (1996) Phương pháp dựa số NDVI áp dụng khu vực không đồng với nhiều kiểu bề mặt thay đổi khu vực Vườn quốc gia Phong Nha – Kẻ Bàng Trong phương pháp này, độ phát xạ pixel tính tổng độ phát xạ thành phần chứa đó: ɛ = ɛv*Pv + ɛs (1- Pv) (7) Trong đó: ɛ: Độ phát xạ bề mặt ɛv: Tán xạ bề mặt thực vật ɛs: Tán xạ bề mặt đất trống Pv: Hợp phần thực vật (tỉ lệ thực vật pixel P v có giá trị đất trống khu vực phủ kín thực vật Khu vực Vườn quốc gia Phong Nha – Kẻ Bàng không đồng với nhiều kiểu bề mặt thay đổi, P v tính theo cơng thức (Trịnh Lê Hùng, 2014): Pv = [ ]2 (8) 2.2.5 Chuyển nhiệt độ Kelvin đơn vị Celcius (oC) Giá trị nhiệt độ tính theo oC: T (oC) = TS (K) - 273.16 Chuyển giá trị nhiệt dạng số nguyên: Fix(T) = T (oC) 3.2.6 Phân tích biến động nhiệt (9) (10) Sau sử dụng ENVI 5.0 phân tích thang nhiệt phạm vi nhiệt chuyển liệu sang Arcgis 10x gắn mã cho thang nhiệt sử dụng phương pháp chồng xếp để phát tính tốn biến động Chức việc phân tích biến động chức Intersection Bản chất công cụ Intersection lấy phần giao đối tượng hai lớp khác tạo thành nhiều đối tượng Về thuộc tính, lớp đối tượng tạo có tất thuộc tính hai lớp liệu đầu vào Sau tạo lớp vector mới, việc phân tích biến động thực cách tạo ma trận biến động KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Kết Kết tính toán nhiệt độ cảnh ảnh năm 2013 năm 2016 thể hình (a) (b) Hình Mơ hình phạm vi mức nhiệt độ (a) năm 2013, (b) năm 2016 Bảng Nhiệt độ giai đoạn 2013 2016 Thang nhiệt 20 -22oC 2013 Diện tích (ha) 2016 Phần trăm Diện tích (ha) Phần trăm 23641,50 19,44 20,52 0,02 23 -25 C 93795,20 77,14 77213,10 63,50 26 -28oC 4161,38 3,42 44354,60 36,47 9,93 0,01 o 29 -31oC Năm 2013, phạm vi nhiệt độ từ 23 – 25 oC chiếm hầu hết diện tích khu vực khoảng 77,13%, chiếm 93795,20 ha; khoảng nhiệt 20 - 22 oC chiếm 19,44% Phạm vi nhiệt 26 - 28oC chiếm diện tích nhỏ, 3,42% Chênh lệch nhiệt độ bề mặt khu vực 8oC Theo phân tích đồ, cho thấy phạm vi có mức nhiệt độ cao chủ yếu tập trung gần với khu vực dân cư nơi có độ che phủ thực vật mức thấp Trong năm 2016, phạm vi nhiệt nằm ngưỡng 23 - 25 oC chiếm diện tích lớn 63,50%; diện tích bề mặt nhiệt 26 - 28 oC 36,47% diện tích nhiệt 20 - 22oC 29 -31oC chiếm tỉ lệ không đáng kể Kết nhiệt độ năm 2013 2016, cho thấy khu vực có nhiệt cao tập trung nơi có độ che phủ thực vật thấp, đất trống tương ứng với loại lớp phủ đất giao thông, đất trống, bụi, rừng nghèo, gần khu vực dân cư (khu vực phía Đơng Vườn Quốc gia) Khu vực có nhiệt trung bình tập trung khu vực có độ che phủ cao, tương ứng với loại lớp phủ như: rừng thường xanh giàu, rừng trung bình thường xanh Nền nhiệt thấp phân bố dọc theo phần trung tâm Vườn, vùng U Bị (phía Đơng Nam) Vườn có độ cao gần 100m, đối chiếu phân bố nhiệt phân bố độ cao khu vực Vườn quốc gia cho thấy, nhiệt độ thấp 20 – 25oC tương ứng với khu vực có độ cao 700m Trên sở phân tích diện tích nhiệt cho thấy nhiệt độ năm 2016 có gia tăng đáng kể mức nhiệt thấp so với năm 2013; có xuất mức nhiệt 29 -31oC Hình Thay đổi phạm vi thang nhiệt giai đoạn 2013-2016 Bảng hình biến động nhiệt độ giai đoạn 2013 2016 Phân tích biến động nhiệt độ với ngưỡng khác theo bảng cho thấy chu chuyển giai đoạn Bảng Ma trận khác phạm vi nhiệt diện tích (ha) giai đoạn 2013-2016 Lớp nhiệt 2013 20 - 22oC Lớp nhiệt 2016 20 - 22oC 20,52 23 - 25oC 26 - 28oC 29 - 31oC 23519,50 101,53 23 - 25oC 53561,10 40232,40 1,66 26 - 28oC 132,45 4020,65 8,27 Ta thấy, giai đoạn 2013-2016 khơng có chu chuyển mức nhiệt từ 20 -22 C tới 29 - 31 oC; mức nhiệt 23 - 25oC tới 20 - 22oC; mức nhiệt 26 - 28 oC tới 20 22oC ngược lại mức thang nhiệt độ o Trong phạm vi có nhiệt độ 20 - 22 oC năm 2013 chuyển sang mức nhiệt 23 - 25oC chiếm 23519,50ha chuyển sang mức nhiệt 26 - 28oC 101,53ha Mức nhiệt 23 - 25oC năm 2013 chuyển sang mức nhiệt 26 - 28oC với diện tích 40232,40ha; chuyển sang mức nhiệt 29 - 31oC chiếm diện tích 1,66 Mức nhiệt 26 - 28oC năm 2013 chuyển sang mức nhiệt 23 - 25oC năm 2016 chiếm diện tích 132,45ha; chuyển sang mức nhiệt 29 - 31oC chiếm diện tích 8,27ha Phạm vi diện tích khơng biến động mức nhiệt 20 -22 oC 20,52ha; mức nhiệt 23 - 25oC 53561,10ha; mức nhiệt 26 - 28oC 4020,65ha 3.2 Thảo luận Nhiệt độ Trái đất tuỳ thuộc cân lượng vào thoát Khi Trái Đất nóng lên hấp thụ lượng Mặt Trời Năng lượng Mặt Trời phản xạ vào không gian làm giảm nhiệt Trái đất Có nhiều nguyên nhân gây nên thay đổi cân nhiệt Trái đất, thay đổi hiệu ứng khí nhà kính, CO2 (9 - 26%), CH4 (4 - 9%), Hơi nước (36 - 72%), O 3(3 -7%) khí CFCs đóng vai trị đáng kể; Sự thay đổi lượng Mặt Trời đến Trái Đất phản xạ khí bề mặt Trái Đất (EPA, 2014) Ngoài ảnh hưởng ấm lên toàn cầu ảnh hưởng đến khu vực Phong Nha - Kẻ Bàng, yếu tố mang tính địa phương thay đổi sử dụng đất, gia tăng dân số dẫn đến tăng nhiệt cục số khu vực Một chức rừng hấp thu khí nhà kính điều hồ nhiệt độ bề mặt Việc mở đường Hồ Chí Minh nhánh Tây vào năm 2000 qua Phong Nha - Kẻ Bàng lấy lượng lớn rừng tự nhiên dẫn đến tăng hấp lượng lượng từ Mặt Trời Bên cạnh đó, bùng nổ du lịch, từ 1995, vài ngàn khách du lịch hàng năm đến năm 2014 600 ngàn/năm; kéo theo dịch vụ nhà nghỉ, phương tiện, cơng trình bổ trợ khác Sự gia tăng làm tăng đáng kể phát thải rác, CO vào môi trường tự nhiên, nguyên nhân làm tăng nhiệt độ bề mặt Theo nghiên cứu kết nghiên cứu này, nhiệt độ khu vực cạnh dân cư, điểm du lịch, có thay đổi đáng kể, 26 - 28oC chuyển đến mức 29 - 31oC Chức hệ sinh thái rừng có vai trị đặc biệt điều tiết nước, chất lượng khơng khí, giảm thiểu xói mịn, xử lý phát thải, hạn chế lây lan bệnh, điều tiết côn trùng gây hại, thụ phấn thảm hoạ thiên nhiên Do vậy, rừng có ý nghĩa quan điều tiết nhân tố khí hậu Ước tính khoảng 1/3 đến 1/4 tổng lượng CO2 phát thải từ ngun liệu hố thạch rừng hấp thụ thơng qua chu trình CO Rừng đặc biệt rừng nhiệt đới có vai trị định việc làm chậm gia tăng CO2 khí nhiều thập kỷ qua Một nghiên cứu 40 năm khu vực Châu Phi, Châu Á Nam Mỹ Trường Đại Học Leeds, công bố rừng nhiệt đới hấp thụ khoảng 18% lượng CO2 phát thải vào khí sử dụng dầu hố thạch (University of Leeds, 2009) Theo nghiên cứu Hà Chu Chữ, 2006, rừng mưa nhiệt đới hấp thụ lượng CO2 khoảng 150 tấn/ha/năm Kết nghiên cứu phát triển theo mơ hình phân bố khơng gian sinh khí hậu rừng mưa nhiệt đới Australia ra, nhiệt độ tăng oC gây tỷ lệ tuyện chủng gia tăng nhanh phần lớn môi trường tự nhiên loài (Stephen E Williams, Elizabeth E Bolitho, Samantha Fox, 2003) Nhiệt độ tăng, xem ô nhiễm nhiệt, sinh mối nguy hại đến ổn định hệ sinh thái phơi nhiễm trực tiếp tia Mặt Trời; hậu động thực vật bị ảnh hưởng mức cao xạ làm tổn hạn đến mô tế bào (A Terry Rambo, 1985) Theo quan trắc trạm khí tượng thuỷ văn Quảng Bình, nhiệt độ trung bình tồn tỉnh chủ yếu phụ thuộc theo mùa, nhiệt độ cao tập trung vào tháng 6, tháng 7, giao động từ 39 đến 40 oC Giao động nhiệt độ có xu hướng tăng 0,42 năm 2013 so năm 1994 (Trung tâm Khí tượng Thuỷ văn, 2014) Tăng nhiệt nắng nóng kéo dài ngun dân gây tình trạng khô hạn Khô hạn khu vực chủ yếu xảy vào tháng đến tháng 8, đặc biệt cao điểm vào tháng 6, tháng gió Tây-Nam hoạt 10 động mạnh làm gia tăng lượng bốc bề mặt, giảm ẩm độ, mực nước ngầm nước bề mặt giảm mạnh Trong năm khơ hạn, có 40 xã bị ảnh hưởng thiếu nước (Sở Tài nguyên Môi trưởng, 2012) Các năm 1993, 1998, 2003 năm hạn hán, hầu hết hồ chứa nước khu vực tồn tỉnh bị kiệt, khơng có khả cấp nước (Sở Tài ngun Mơi trường, 2012) Thành phần số lượng quần thể sinh vật khu bảo tồn bị thay đổi ảnh hưởng nhân tố khí hậu Một số chứng rằng, số loài di chuyển vào ngồi khu bảo tồn biến đổi nhiệt độ (Hannan, et al, 2005) Hiện trạng nhiều đứng trước nguy đe doạ, nguy cấp, tổn hại số lồi khơng thấy xuất phạm vi khu vực hay tồn cầu tác động biến đổi khí hậu, tăng nhiệt đóng vai trị trình (James J McCarthy, et al, 2001) Theo số liệu phân tích phần kết nghiên cứu cho thấy so với năm 2013, năm 2016 có ngưỡng nhiệt độ có tăng đáng kể, oC, có mức nhiệt cao xuất hiện, phạm vi ảnh hưởng rộng Theo phân tích báo cáo khảo sát linh trưởng năm 1998 năm 2012, cho thấy, quần thể linh trưởng có chuyển đến vùng có nhiệt độ thích hợp (26 - 28 oC) Điều chứng minh, nhiệt độ làm thay đổi phân bố loài KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1 Kết luận Có thể nói thay đổi nhiệt độ phụ thuộc vào nhiều nguyên nhân, loại trừ biến quy luật vũ trụ, vòng chu chuyển Trái Đất, chu kỳ hoạt động Mặt Trời hoạt người đóng góp phần lớn làm thay đổi nhiệt độ bề mặt Trong bối cảnh Phong Nha - Kẻ Bàng việc tăng trưởng sở hạ tầng, tăng dân số, hay giảm lớp thực vật bề mặt, gia tăng rác thải nguyên nhân gây biến đổi định nhiệt Sự gia tăng nhiệt độ xuất pham vi lớn khu vực, số vùng có ngưỡng nhiệt độ mức cao 29 - 31 oC tháng năm 2016 Đặc biệt vùng cận kệ với khu dân cư hoạt động sản xuất kinh doanh, ngưỡng nhiệt độ cao tăng nhiều so với vùng sâu, cách biệt, có mật độ rừng dày Đặc biệt, nhiệt độ bề mặt vùng có độ che phủ cao, có độ cao lớn có biến nhiệt khơng đáng kể Nhiệt độ tăng kéo theo tượng hạn hán nguyên dân gây ảnh hưởng đến sản xuất, sinh hoạt, làm gia tăng bệnh nguy hại; đối hệ sinh thái Phong Nha - Kẻ Bàng, gia tăng ngưỡng nhiệt độ làm tác động đến sinh cảnh loài, đặc biệt khu hệ Linh trưởng 4.2 Kiến nghị Để có giải pháp bảo tồn hệ sinh thái, cần thiết có nghiên cứu cụ thể chi tiết vệ tác động tăng nhiệt độ lên tập tính sinh thái lồi thay đổi mùa sinh sản, nơi trú ngụ, chu kỳ sinh trưởng phát triển Ngoài nhân tố nhiệt độ, nhân tố lượng mưa, bốc hơi, chế độ gió, chu kỳ bão, cần nghiên cứu để xác mối quan hệ nhân tố đến tập tính lồi để có giải pháp bảo tồn lồi thích hợp hiệu 11 Trong năm qua, việc tăng trưởng du lịch kéo theo lượng lớn khách, sở hạ tầng, dịch vụ hỗ trợ du lịch, làm tăng loại rác thải dạng rắn, nước khí vào mơi trường tự nhiên Vì vậy, việc nghiên cứu ngưỡng chịu đựng hệ sinh thái tác động du lịch cấn thiết Từ có giải pháp thích hợp quy hoạch phát triển du lịch RESEARCHING THE LAND SURFACE TEMPERATURE IN PHONG NHA – KE BANG NATIONAL PARK FROM THE SATELLITE IMAGE OF LANDSAT Tran Xuan Mui*, Vo Van Tri* (*) Science and International Cooperation Division, Phong Nha – Ke Bang National Park Management Board Email: research.pnkb@gmail.com Abstract There is increasing concern worldwide over the threats posed by climate change to natural environments, with negative consequences for areas of biodiversity and human well-being The coastal areas of Vietnam and specifically the greater Mekong region predicted to be greatly affected by changes in climate, with impacts felt throughout many natural protected areas The case study of analyze variations in ambient temperature Results indicate an increase in mean temperature from 2013 to 2016 over the majority of the area of the National Park Temperature increase impacts on the forest ecosystems of PhongNha – Ke Bang there will be a great need for climate change adaption to mitigate potential consequences across the World Heritage National Park Keywords: Climate change, temperature change, Remote Sensing, ecosystem Tài liệu tham khảo Alexander Fröde , Tuan L Anh, no date Report of Adaptation to Climate Change in the Buffer Zone of Phong Nha – Ke Bang National Park, Vietnam GIZ (unpublished) A Terry Rambo, 1985 Primitive Polluters, Semang Impact on the Malaysian Tropical Rain Forest Ecosystem [book] Michigan: University Of Michigan, 1985 Ban quản lý Vườn Quốc gia Phong Nha – Kẻ Bàng, 2016 Đa dạng sinh học Vườn Quốc gia Phong Nha – Kẻ Bàng Dang X Nguyen, Nhat Pham, Anh Tr Pham, Ditte Hendrichsen, 1998 Result of Fauna Research in Phong Nha - Ke Bang Ha Noi: Institute for Ecology and Biological Resources, International Fauna and Flora Department of Natural Reources and Envirorement, 2012 Xây dựng kế hoạch hành động ứng phó biến đổi khí hậu tỉnh Quảng Bình đến năm 2020 [Plan action responding to Climate Change to 2020] DoNRE, Quangbinh, Vietnam EcoSecurities Global Consulting Services and the Food and Agriculture Organization, 2008 The Climate Change Mitigation and Adaptation Information Kit: Linkages between the United Nations Framework Convention On Climate Change (UNFCCC) and the United Nations Convention to Combat Desertification (UNCCD), online published on www.global-mechanism.org ( accessed on 27/12/2010) 12 Franfur Zoological Society in Vietnam, 2011 Report of Biodiversity Survey of Macaque, Langur, and Douc Monkey in and around the Phong Nha - Ke Bang National Park Viet Nam: BMZ, 2004 65 898 Fitria Rinawati, Katharina Stein, and André Lindner, 2013 Climate Change Impacts on Biodiversity—The Setting of a Lingering Global Crisis Diversity 2013, 5, 114123; doi:10.3390/d5010114, ISSN 1424-2818 [pdf] on www.mdpi.com/journal/diversity (accessed on 22 August, 2014) James J McCarthy, et al, 2001 Climate Change 2001: Impacts, Adaptation, and Vulnerability Cambridge University Press, 2001 10 Lee Hannan, et al, 2005 The View from the Cape: Extinction Risk, Protected Areas, and Climate Change March 2005 / Vol 55 No • BioScience 231 [pdf] http://bioscience.oxfordjournals.org/content/55/3/231.full.pdf (accessed on 22 August, 2014) 11 Lê Vân Anh, Trần Anh Tuấn, 2014 Nghiên cứu nhiệt độ bề mặt sử dụng phương pháp tính tốn độ phát xạ từ số thực vật, Tạp chí khoa học Trái Đất, số 36(2), 62014 12 Nguyễn Đức Lý, Ngơ Hải Dương, Nguyễn Đại, 2013 Khí hậu thủy văn Quảng Bình NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 13 Peter Reich, 2013 How much carbon can the world forests absorb [online] http://theconversation.com/explainer-how-much-carbon-can-the-worlds-forests-absorb-14816, Hawkesbury Institute of the Environment at University of Western Sydney, 11 June 2013 (accessed 14 July, 2014) 14 Stephen E Williams, Elizabeth E Bolitho and Samantha Fox, 2003 Climate change in Australian tropical rainforests: an impending environmental catastrophe Cooperative Research Centre for Tropical Rainforest Ecology, School of Tropical Biology, James Cook University, Townsville, QLD 4811, Australia 15 Trần Thị Vân, Hoàng Thái Lan, Lê Văn Trung, 2009 Phương pháp viễn thám nhiệt nghiên cứu phân bố nhiệt độ thị, Tạp chí Các Khoa học Trái Đất, T.31, (2) 16 Trịnh Lê Hùng, 2014 Nghiên cứu phân bố nhiệt độ bề mặt liệu ảnh đa phổ Landsat, Tạp chí khoa học Trái Đất, số 36(1), 3-2014 17 University of Leeds "One-fifth Of Fossil-fuel Emissions Absorbed By Threatened Forests." ScienceDaily ScienceDaily, 19 February 2009 [online] ( accessed on 24/7/2014) 18 United State Environment Protection Agency, 2014 Causes of Temperature Increase [online] http://www.epa.gov/climatechange/science/causes.html ( accessed on 12/12/2014) 19 UNESCO, 2003 Di sản thiên nhiên giới Vườn Quốc gia Phong Nha – Kẻ Bàng 20 USGS, 2016 Landsat (L8) Data User’s Handbook, pp 60-61 21 Valor E., Caselles V., 1996 “Mapping land surface emissivity from NDVI Application to European African and South American areas”, Remote sensing of Environment, 57, pp 167 – 184 13 ... tên gọi gốc Landsat Data Continuity Mission (LDCM) Landsat thu nhận ảnh với tổng số 11 kênh phổ, bao gồm kênh sóng ngắn kênh nhiệt sóng dài xem chi tiết Bảng Hai cảm cung cấp chi tiết bề mặt Trái... khu vực xem phủ kín thực vật (sóng điện từ không tới lớp đất) Đối với đất trống khơng có thực vật bao phủ, NDVI < 0.2 Đối với nước đất ẩm, NDVI nhận giá trị âm Dựa số thực vật NDVI, độ phát xạ bề