Mối quan hệ giữa nhiệt độ đô thị và quá trình đô thị hóa nhiệt độ đô thị và lớp phủ thực vật của thành phố hà nội

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI KHOA SAU ĐẠI HỌC NGUYỄN THỊ BÍCH NGỌC MỐI QUAN HỆ GIỮA NHIỆT ĐỘ ĐƠ THỊ VÀ Q TRÌNH ĐƠ THỊ HĨA, NHIỆT ĐỘ ĐÔ THỊ VÀ LỚP PHỦ THỰC VẬT CỦA TP HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU HÀ NỘI – 2013 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI KHOA SAU ĐẠI HỌC NGUYỄN THỊ BÍCH NGỌC MỐI QUAN HỆ GIỮA NHIỆT ĐỘ ĐƠ THỊ VÀ Q TRÌNH ĐƠ THỊ HĨA, NHIỆT ĐỘ ĐƠ THỊ VÀ LỚP PHỦ THỰC VẬT CỦA TP HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU Chuyên ngành: BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU Mã số: Chƣơng trình đào tạo thí điểm Người hướng dẫn khoa học: PGS TS Phạm Văn Cự HÀ NỘI – 2013 LỜI CẢM ƠN Trƣớc hết, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn chân thành tới PGS TS Phạm Văn Cự, ngƣời trực tiếp hƣớng dẫn, giúp đỡ tạo điều kiện cho suốt thời gian làm luận văn tốt nghiệp Tôi xin cám ơn thầy cô giáo, cán Khoa Sau đại học - Đại học Quốc Gia Hà Nội, Trung tâm nghiên cứu biến đổi khí hậu tồn cầu, bạn bè, đồng nghiệp, ngƣời thân giúp đỡ, đóng góp ý kiến, khích lệ tơi q trình nghiên cứu hồn thành luận văn tốt nghiệp Tuy cố gắng nhƣng thời gian điều kiện có hạn nên khơng tránh khỏi thiếu sót Kính mong nhận đƣợc góp ý thầy bạn Hà Nội, ngày 05 tháng 12 năm 2013 Học viên Nguyễn Thị Bích Ngọc MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG DANH MỤC HÌNH MỞ ĐẦU CHƢƠNG TỔNG QUAN 12 1.1 Nhiệt độ bề mặt 12 1.1.1 Khái niệm nhiệt độ bề mặt cảm viễn thám hồng ngoại nhiệt 12 1.1.2 Cơ chế thu nhận ảnh hồng ngoại nhiệt 15 1.2 Mặt không thấm nghiên cứu đô thị 19 1.2.1 Định nghĩa .19 1.2.2 Các đặc trƣng vật lý Mặt không thấm 20 1.3 Cơ sở lý thuyết liên quan nhiệt độ bề mặt đô thị 23 1.3.1 Nhiệt độ độ phát xạ lƣợng xạTrái Đất 23 1.3.2 Đảo nhiệt đô thị [7] 25 CHƢƠNG 2: CƠ SỞ DỮ LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .29 2.1 Khu vực nghiên cứu 29 2.1.1 Vị trí địa lý điều kiện tự nhiên [10] 29 2.1.2 Tình hình phát triển đô thị Hà Nội [10] 30 2.2 Cơ sở liệu 35 2.2.1 Tiêu chí chọn liệu viễn thám 35 2.2.2 Các liệu khác 37 2.2.3 Phân tích xử lý liệu 37 2.3 Phƣơng pháp nghiên cứu 38 2.3.1 Tiền xử lý ảnh 38 2.3.2 Tính số thực vật NDVI 39 2.3.3 Phƣơng pháp tính nhiệt độ bề mặt 40 2.3.4 Phân tích lớp phủ .41 2.3.5 So sánh kết với số liệu khí tƣợng .42 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 43 3.1 Biến đổi đô thị mặt không thấm 43 3.2 Biến đổi số thức vật NDVI 48 3.3 Biến đổi nhiệt độ đô thị giai đoạn 1993-2009 49 3.4 Mối quan hệ nhiệt độ bề mặt loại đất phủ khác 53 3.5 Mối quan hệ nhiệt độ số NDVI 54 3.6 Biến đổi nhiệt độ không khí từ số đo trạm khí tƣợng mặt đất 55 3.6.1 Biến thiên nhiệt độ khơng khí trung bình năm 56 3.6.2 Đảo nhiệt thị trung bình năm 57 3.6.3 Đảo nhiệt đô thị trung bình tháng 59 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO 63 DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT IFOV Trƣờng nhìn tức thời (Instantaneous Field of View) IS Biến số phần trăm diện tích mặt khơng thấm GCPs Điểm khống chế mặt đất (Ground Control Points) LST Nhiệt độ bề mặt lớp phủ (Land Surface Temperature) LSE Độ phát xạ bề mặt lớp phủ (Land Surface Emissivity) MKT Mặt không thấm ND Biến số phần trăm lớp phủ thực vật NDVI Chỉ số phân biệt thực vật chuẩn hóa, gọi tắt số thực vật Ts Biến số nhiệt độ bề mặt UHI Đảo nhiệt đô thị (Urban Heat Island) DANH MỤC BẢNG Bảng 1: Đặc trƣng sensor độ phân giải không gian ảnh Landsat ETM+ .14 Bảng 1: Ảnh vệ tinh đƣợc sử dụng luận văn 45 Bảng 1: Thống kê nhiệt độ bề mặt trung bình vào thời điểm ảnh vệ tinh ghi nhận năm ảnh vệ tinh 1993, 1999, 2005 2009 .53 Bảng : Nhiệt độ trung bình hàng năm trạm quan trắc 30 năm .56 Bảng 3 : So sánh nhiệt độ khơng khí trung bình năm trạm Láng trạm lân cận 58 Bảng : So sánh nhiệt độ khơng khí trung bình tháng trạm Láng Ba Vì 60 DANH MỤC HÌNH Hình 1: Sự cân lƣợng hệ thống khí hậu 12 Hình : Đƣờng lƣợng xạ, phát xạ đến cảm vệ tinh 13 Hình 3: Phân loại sóng điện từ .15 Hình 4: Cửa sổ khí vùng phát xạ nhiệt 16 Hình 5: Quá trình đảo nhiệt đô thị 24 Hình Mặt cắt đứng UHI điển hình 25 Hình : Thay đổi nhiệt độ xạ vật liệu bề mặt khác chu kỳ ngày đêm 27 Hình 1: Vị trí khu vực nghiên cứu 29 Hình 2 Bản đồ Hồng Đức 1470 (do Biệt Lãm vẽ lại năm 1956) 31 Hình 3: Bản đồ quy hoạch thành phố Hà Nội từ 1873-1943 32 Hình 4: Quy hoạch tổng thể Hà Nội 1960 – 1964 1978 – 1982 33 Hình 5: Bản đồ quy hoạch Hà Nội năm 1992, 1996, 1998 34 Hình 1: Bản đồ phân bố không gian đô thị TP Hà Nội thời điểm chụp qua năm theo kết phân tích ảnh viễn thám 45 Hình 3.2: Biểu đồ tăng trƣởng diện tích khơng gian thị giai đoạn 45 Hình 3: Bản đồ biến động không gian đô thị 48 Hình 4: Chỉ số thực vật quận, huyện năm 1993, 2000, 2005, 2009 49 Hình 5: Bản đồ phân bố nhiệt độ bề mặt đô thị TP Hà Nội năm ảnh vệ tinh thời điểm chụp 51 Hình 6: Xu hƣớng nhiệt độ bề mặt trung bình tồn TP Hà Nội theo năm ảnh vệ tinh 1993, 1999, 2005 2009 52 Hình 7: Xu hƣớng nhiệt độ bề mặt trung bình khu vực nội theo 53 Hình 8: Nhiệt độ bề mặt trung bình kiểu bề mặt đất năm 54 Hình 9: Chỉ số NDVI quận huyện 55 Hình 10: Nhiệt độ bề mặt trung bình quận huyện 55 Hình 11: Vị trí trạm khí tƣợng 55 Hình 12: Nhiệt độ khơng khí trung bình trạm Láng qua giai đoạn 56 Hình 13: So sánh nhiệt độ trung bình thời kì trạm 57 Hình 3.14: So sánh nhiệt độ trung bình năm trạm Láng Ba Vì .58 Hình 3.15: So sánh nhiệt độ trung bình tháng trạm Láng Ba Vì 59 MỞ ĐẦU Sự phát triển thành phố lớn gây thay đổi bề mặt phủ tác động khác, bao gồm thay đổi thời tiết khí hậu Sự phát triển thành phố theo sau q trình thị hóa cơng nghiệp hóa thập kỉ gần đây, vấn đề quan trọng đƣợc thảo luận Uỷ ban liên phủ biến đổi khí hậu Các tác động ngƣời đến thảm thực vật ảnh hƣởng đến khí hậu địa phƣơng, khu vực chí tồn cầu, thay đổi dịng nhiệt phân phối lƣợng hệ thống khí hậu [11] Trong năm gần đây, nhà khoa học nhận hoạt động ngƣời làm thay đổi bề mặt phủ, thay đổi sử dụng đất gây tác động lớn khí hậu khu vực [43] Nhiều nghiên cứu thị hóa (ĐTH) dẫn đến mở rộng khơng gian đô thị theo nhu cầu phát triển nhà nhƣ khu vực phục vụ sống Đô thị phát triển dẫn theo xuất ngày nhiều bề mặt không thấm (MKT), đồng thời làm thay đổi đặc tính nhiệt đất, quỹ lƣợng bề mặt Trái Đất, thay đổi tính chất tuần hồn khí xung quanh, tạo lƣợng lớn nhiệt thải từ hoạt động nhân sinh dẫn đến loạt thay đổi hệ thống mơi trƣờng thị [27] Các cơng trình xây dựng hình thành q trình thị hố làm tăng độ gồ ghề, làm giảm tốc độ gió lớp sát mặt, cản trở vận chuyển nhiệt ngang, gây hiệu ứng bẫy nhiệt tƣờng nhà dẫn đến việc gia tăng nhiệt độ thị Có nhiều yếu tố đóng góp vào việc hình thành đảo nhiệt thị, nhƣng yếu tố suy giảm lớp phủ thực vật thay bề mặt đất vật liệu không thấm khiến cho lƣợng nƣớc vào khí từ bề mặt tự nhiên Các MKT tập trung thu nhận xạ Mặt Trời bề mặt cực tiểu hóa chuyển tải lƣợng hƣớng lên (qua phản xạ đối lƣu), xuống (qua truyền dẫn) ngang (qua bình lƣu truyền dẫn) Hiệu ứng hầu hết bắt nguồn gần bề mặt Trái Đất lan truyền lên vào khí Các tác động ĐTH lên môi trƣờng nhiệt tạo hiệu ứng đảo nhiệt đô thị (UHI) Hà Nội hai trung tâm thị có tỉ lệ thị hóa lớn nƣớc [10] đồng nghĩa với việc tăng diện tích bề mặt khơng thấm giảm diện tích xanh Đây nguyên nhân gây nên việc gia tăng tƣợng đảo nhiệt đô thị khu vực Hà Nội Nghiên cứu nhiệt bề mặt đảo nhiệt đô thị VN hạn chế dựa vào liệu ghi lại từ trạm khí tƣợng mặt đất Số liệu từ trạm khí tƣợng đƣợc đo hàng ngày nhiều đợt, thời gian dài, nhƣng phản ánh đƣợc nhiệt độ khu vực xung quanh trạm đo, khơng đảm bảo xác cho tồn vùng.Trong đó, độ phân giải thời gian thấp ghi chép lịch sử ngắn hơn, liệu viễn thám có khả cung cấp phƣơng tiện để thu đƣợc quan sát đồng thƣờng xuyên phản xạ phát xạ xạ từ mặt đất tỷ lệ từ vĩ mô đến vi mô với độ phân giải khơng gian từ thấp đến cao Ngồi ra, viễn thám nhiệt có khả thực phân tích chi tiết thay đổi nhiệt độ bề mặt cho vùng mà không bị hạn chế số điểm đo nhƣ trạm khí tƣợng Có thể kết hợp phân tích nhiệt từ ảnh viễn thám số liệu quan trắc thời tiết trạm khí tƣợng để thiết lập mối liên kết nhiệt độ bề mặt thay đổi trạng bề mặt đất Bên cạnh hình thành đảo nhiệt bề mặt thị (SUHI) đƣợc phát có khả định lƣợng tốt [9] Hiện nay, tƣ liệu viễn thám đƣợc sử dụng nhiều lĩnh vực Tƣ liệu viễn thám có ƣu điểm giàu thơng tin, chu kỳ thu nhận thông tin ngắn, xử lý diện rộng Công nghệ viễn thám phƣơng pháp tiếp cận hiệu việc quan trắc môi trƣờng, phân tích mơ hình phát triển thị đánh giá ảnh hƣởng chúng đến khí hậu khu vực đô thị Ứng dụng viễn thám hồng ngoại nhiệt (viễn thám nhiệt) nghiên cứu ƣớc tính nhiệt bề mặt thị có tính ƣu việt đặc biệt mức độ chi tiết kết đƣợc thể tồn vùng, khơng số đo điểm quan trắc phƣơng pháp đo đạc truyền thống Từ hiểu biết tƣợng đảo nhiệt đô thị q trình thị hóa thủ Hà Nội, học viên đặt câu hỏi: - Quá trình thị hóa diễn thủ Hà Nội ảnh hƣởng nhƣ đến tƣợng đảo nhiệt đô thị - Lớp phủ bề mặt đất tác động nhƣ đến tƣợng UHI Đề tài nghiên cứu “Mối quan hệ nhiệt độ đô thị q trình thị hóa, nhiệt độ thị lớp phủ thực vật TP Hà Nội” nhằm xác định mối quan hệ lớp phủ thực vật nhiệt độ, mối liên quan đến tƣợng đảo nhiệt thị điều kiện khí hậu biến đổi Nghiên cứu cung cấp sở khoa học cho việc giảm nhẹ tƣợng đảo nhiệt thị lớp phủ thực vật, góp phần vào nỗ lực đƣợc thực để phát triển mơi trƣờng sống thị thành phố thích ứng với biến đổi khí hậu tồn cầu Trong nghiên cứu, học viên sử dụng liệu vệ tinh Landsat với liệu trạm thời tiết để hiểu đƣợc mối quan hệ thảm thực vật, nhiệt độ bề mặt nhiệt độ khơng khí Mục tiêu luận văn: Nghiên cứu mối quan hệ nhiệt độ thị q trình thị hóa, nhiệt độ đô thị lớp phủ thực vật Hà Nội giai đoạn 1993- 2009 công nghệ viễn thám Để thực mục tiêu trên, đề tài phải giải nhiệm vụ sau: - Tổng quan thị hình thái khơng gian thị phƣơng pháp viễn thám ứng dụng nghiên cứu đô thị - Xử lý liệu viễn thám - Sử dụng phƣơng pháp phân tích khơng gian nghiên cứu hình thành phát triển thị Hà Nội - Tính nhiệt độ bề mặt - Tìm mối quan hệ nhiệt độ bề mặt bề mặt phủ Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu Đối tƣợng nghiên cứu: nhiệt độ bề mặt đối tƣợng trích xuất từ ảnh vệ tinh có kênh nhiệt với độ phân giải trung bình từ 60m đến 120m nhằm làm rõ ảnh hƣởng q trình thị hóa đến biến đổi nhiệt độ thông qua đảo nhiệt đô thị Phạm vi nghiên cứu giới hạn: Về không gian: Khu vực Hà Nội Về thời gian: Giai đoạn 1993 đến 2009 Phƣơng pháp nghiên cứu - Phƣơng pháp phân tích ảnh viễn thám Hình 7: Xu hƣớng nhiệt độ bề mặt trung bình khu vực nội theo năm ảnh vệ tinh 1993, 1999, 2005 2009 Khảo sát năm ảnh vệ tinh cho toàn thành phố Hà Nội vào năm chụp ảnh 1993, 1999, 2005 2009, cho thấy nhiệt độ bề mặt trung bình tồn thành phố có xu hƣớng tăng dần theo thời gian từ 19,75 oC vào năm 1993 tăng lên 25,85oC vào cuối năm 2009 Xét giai đoạn 1993-2009, chuỗi số liệu đƣợc ƣớc lƣợng theo đƣờng hồi quy tuyến tính để xem xu hƣớng nhiệt độ bề mặt toàn TP Hà Nội Đƣờng biểu diễn thể theo phƣơng trình y = 0.4176x - 812.68 Hệ số độ dốc dƣơng 0.41 cho thấy nhiệt độ bề mặt tăng khoảng 0.41 oC tăng đơn vị thời gian năm Trong đó, xét chuỗi số liệu khu vực nội đƣờng xu nhiệt độ bề mặt trung bình khu vực có độ dốc cao đƣợc biểu diễn theo phƣơng trình y = 0.4914x - 958.72, tƣơng tự ƣớc lƣợng nhiệt độ bề mặt tăng khoảng 0.49 oC tăng đơn vị thời gian năm Kết cho thấy khu vực đô thị đóng góp phần lớn vào nhiệt độ cao trung bình cho tồn thành phố 3.4 Mối quan hệ nhiệt độ bề mặt loại đất phủ khác Các kiểu lớp phủ đất khác có khả phát xạ khác tính chất vật lý khác nhau, đƣợc thể qua khác biệt giá trị độ phát xạ Nhiệt độ cao tập trung khu công nghiệp, nơi thƣờng xuyên có hoạt động sản xuất thải nhiệt với nhiệt hấp thu từ xạ Mặt Trời khiến cho chúng thƣờng có nhiệt độ cao nơi khác Khu vực dân cƣ với tăng trƣởng đô thị, nhiệt độ bề mặt tăng theo có thay lớp phủ thực vật tự nhiên bề mặt không thấm, khả thấm thấu vào đất nhƣ bê tông, nhựa đƣờng, kim loại Các bề mặt làm tăng khả chảy tràn nƣớc nhƣ chuyển hóa lƣợng Mặt Trời hấp thụ thành nhiệt mà khơng có q trình chuyển sang nhiệt ẩn Xu hƣớng giảm dần nhiệt độ bề mặt quan sát kiểu đất nông nghiệp, đất rừng mặt nƣớc lớp phủ thực vật dày đặc làm giảm lƣợng nhiệt lƣu giữ đất cấu trúc bề mặt qua q trình bốc nƣớc thành nhiệt ẩn[2] Biến động theo thời gian giai đoạn 1993-2009, với kiểu thực vật, nhiệt độ bề mặt chúng có độ dốc dƣơng, có nghĩa với xu hƣớng tăng nhiệt độ chung (xem Hình 3.8) Hình 8: Nhiệt độ bề mặt trung bình kiểu bề mặt đất năm ảnh vệ tinh 3.5 Mối quan hệ nhiệt độ số NDVI Sử dụng ảnh Landsat 2009 để tính số NDVI nhiệt độ trung bình quận huyện thành phố Hà Nội cho thấy nhiệt độ tỉ lệ nghịch với số NDVI Hình 9: Chỉ số NDVI quận huyện năm 2009 Hình 10: Nhiệt độ bề mặt trung bình quận huyện năm 2009 3.6 Biến đổi nhiệt độ không khí từ số đo trạm khí tƣợng mặt đất Số đo quan trắc từ trạm khí tƣợng liệu quan trọng việc nghiên cứu thay đổi khí hậu tồn cầu Trong nghiên cứu này, liệu đƣợc lấy từ trạm quan trắc đặt địa điểm khác Hà Nội để phát bất thƣờng phân bố nhiệt độ khu vực Hình 11: Vị trí trạm khí tƣợng 3.6.1 Biến thiên nhiệt độ khơng khí trung bình năm Theo dõi nhiệt độ trung bình năm khu vực nội thành TP Hà Nội qua số liệu thống kê trạm Láng với giai đoạn 1980-1990, 1990-2000, 2000-2010 ( Le Anh Quan, 2012) Hình 12: Nhiệt độ khơng khí trung bình trạm Láng qua giai đoạn Từ hình 3.12 cho thấy nhiệt độ thành phố ngày tăng lên Nhìn vào đƣờng xu cho thấy khoảng thời gian 1980-1990 20002010 nhiệt độ tăng lên năm khoảng 0,034 oC, giai đoạn 1990-2000, nhiệt độ tăng lên 0,046oC Bảng : Nhiệt độ trung bình hàng năm trạm quan trắc 30 năm Nhiệt độ Nhiệt độ Nhiệt độ trung trung Biên độ trung bình Trạm Đƣờng xu Độ lệch tiêu bình bình cao thấp (max-min) chuẩn (±oC) khí tƣợng nhiệt độ 1980-2010 (oC 30 o ( C) ( oC) năm(oC) Hƣng Yên 0.033x + 23.65 24.76 23.23 1.53 24.19 0.42 Việt Trì 0.029x + 23.50 24.94 22.98 1.96 23.97 0.48 Vĩnh Yên 0.024x + 23.91 25.20 23.43 1.77 24.31 0.49 Hà Nam 0.029x + 23.39 24.80 22.90 1.91 23.86 0.50 Láng 0.046x + 23.61 25.42 23.19 2.24 24.35 0.59 Ba Vì 0.022x + 23.36 24.71 22.66 2.05 23.72 0.47 Sơn Tây 0.029x + 23.53 24.84 23.05 1.79 24.00 0.48 Nội Bài 0.008x + 23.82 24.99 23.13 1.87 23.96 0.49 ( Le Anh Quan, 2012) ( Le Anh Quan, 2012) Hình 13: So sánh nhiệt độ trung bình thời kì trạm Có thể thấy xu hƣớng nhiệt độ toàn vùng tăng lên theo thời gian Tuy nhiên, tỉ lệ gia tăng nhiệt độ trạm khác Nhiệt độ khu vực nội thị cao khu vực ngoại thị vùng lân cận Trong thập kỉ, nhiệt độ trạm Láng cao so với trạm khác với độ lệch từ 0,06 oC đến 1,44oC Nhiệt độ trung bình trạm Láng tăng lên từ 23.86oC thập kỉ thứ nhất, tăng lên 24.42oC 24,78oC thập kỉ thứ hai thứ ba 3.6.2 Đảo nhiệt đô thị trung bình năm UHI hình thành có chênh lệch nhiệt độ khơng khí rõ rệt khu vực đô thị nông thôn tạo thành “ốc đảo nhiệt” khu đô thị Độ lớn giá trị UHI đƣợc xác định hiệu giá trị khu vực Để phát đƣợc UHI trung bình năm khu vực nghiên cứu dựa khác biệt nhiệt độ trung bình năm vùng thị vùng nông thôn, luận văn chọn trạm so sánh nhiệt độ trạm Láng trạm Ba Vì, hai trạm đặt khu thị nơng thơn Theo dõi biến thiên nhiệt độ khơng khí trung bình năm, nhiệt độ cực đại cực tiểu trạm nằm vùng đại diện khác khu dân cƣ – trạm Láng vùng nơng thơn – trạm Ba Vì, cho thấy, đƣờng biểu diễn tƣơng ứng trạm Láng cao trạm Ba Vì (Hình 3.13) ( Le Anh Quan, 2012) Hình 3.14: So sánh nhiệt độ trung bình năm trạm Láng Ba Vì Độ chênh UHI trung bình năm khu thị nơng thôn TP Hà Nội qua số đo trạm giai đoạn 1980-2010 có giá trị lớn 1,06 oC vào năm 2007 nhỏ 0,22oC vào năm 1982, trung bình 0,63 oC (xem Bảng 3.3) Chính chênh lệch nhiệt độ vùng đại diện cho biết hình thành nên UHI nội thành TP Hà Nội vùng nông thôn xung quanh Bảng 3 : So sánh nhiệt độ khơng khí trung bình năm trạm Láng trạm lân cận Năm 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 LángHƣngYên ( oC) LángViệtTrì ( oC) -0.25 0.19 0.13 0.08 -0.04 -0.07 -0.28 0.37 0.13 -0.31 0.14 0.60 0.15 -0.19 0.47 0.31 -0.20 -0.06 0.66 0.34 0.23 0.10 0.22 0.13 0.23 0.21 0.29 0.27 0.24 0.17 0.14 0.26 0.43 0.35 0.20 0.34 0.20 0.43 0.46 0.48 0.51 0.39 LángVĩnh Yên (oC) -0.24 -0.23 -0.46 -0.19 -0.24 -0.18 -0.35 -0.30 -0.27 -0.26 -0.12 0.06 0.06 0.26 0.35 0.20 0.29 0.22 0.23 0.20 0.03 LángHà Nam ( oC) LángBaVì ( oC) LángSơnTây ( oC) LángNội Bài ( oC) 0.20 0.34 0.17 0.29 0.29 0.35 -0.25 0.33 0.38 0.38 0.35 0.43 0.52 0.51 0.63 0.59 0.62 0.61 0.83 0.78 0.76 0.34 0.39 0.22 0.39 0.53 0.47 0.53 0.43 0.41 0.33 0.36 0.45 0.45 0.61 0.53 0.53 0.65 0.66 0.71 0.86 0.79 0.14 0.14 0.07 0.11 0.14 0.12 0.07 0.18 0.23 0.12 0.13 0.23 0.27 0.35 0.52 0.44 0.54 0.46 0.58 0.55 0.46 -0.17 0.06 0.00 0.14 -0.28 -0.14 -0.09 -0.21 -0.10 0.11 0.27 0.14 0.38 0.33 0.57 0.47 0.43 0.28 0.43 0.26 0.94 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 0.00 0.04 0.59 0.18 0.14 0.32 0.71 -0.45 0.53 0.59 0.37 0.65 0.52 0.53 0.45 0.96 0.86 0.46 0.43 0.47 0.24 0.20 0.15 0.24 0.22 0.19 0.29 0.21 0.16 0.22 0.78 0.70 0.70 0.85 0.55 0.50 0.71 0.54 0.52 0.43 0.76 0.65 0.94 0.94 0.80 0.94 1.06 0.93 0.97 0.98 0.49 0.46 0.55 0.55 0.41 0.49 0.56 0.37 0.52 0.51 0.98 0.80 0.83 1.44 1.14 0.72 0.63 0.51 0.58 0.69 Nhiệt độ trung bình 30 năm (oC) 0.16 0.38 0.04 0.50 0.63 0.35 0.39 ( Le Anh Quan, 2012) 3.6.3 Đảo nhiệt đô thị trung bình tháng So sánh nhiệt độ khơng khí trung bình tháng giai đoạn 1980-2010 trạm đại diện khu đô thị nông thôn khu vực TP Hà Nội cho thấy UHI trung bình tháng có độ chênh cao vào tháng mùa khơ từ tháng 11 đến tháng 3, dao động khoảng 0,19– 0,95oC, cao vào tháng 11 với giá trị đạt 0,95oC Các tháng mùa mƣa dao động độ chênh UHI từ 0,25 – 0,88oC Điều cho thấy vào tháng mùa khơ, đốt nóng Mặt Trời lên vật liệu xây dựng bên khu đô thị với hoạt động nhân sinh làm tăng cao nhiệt độ khu đô thị so với khu vực nông thôn ( Le Anh Quan, 2012) Hình 3.15: So sánh nhiệt độ trung bình tháng trạm Láng Ba Vì Bảng : So sánh nhiệt độ khơng khí trung bình tháng trạm Láng Ba Vì Tháng Láng (o C) Ba Vì (o C) Tháng Tháng Tháng Tháng Tháng Tháng Tháng Tháng Tháng Tháng 10 Tháng 11 Tháng 12 17.43 ± 1.47 18.47 ± 2.05 21.07 ± 1.37 24.72 ± 1.11 27.74 ± 0.76 29.57 ± 0.74 29.55 ± 0.60 28.97 ± 0.50 27.96 ± 0.62 25.61 ± 0.90 22.31 ± 1.08 18.81 ± 1.36 16.91 ± 1.34 18.19 ± 1.43 20.88 ± 2.10 24.46 ± 1.36 27.11 ± 1.21 28.92 ± 0.78 28.82 ± 0.66 28.27 ± 0.48 27.09 ± 0.50 24.68 ± 0.55 21.35 ± 0.71 17.92 ± 1.07 Chênh lệch o (Láng-BaVì)( C) 0.52 0.28 0.19 0.25 0.63 0.65 0.73 0.70 0.88 0.93 0.95 0.89 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Q trình thị hóa gây ảnh hƣởng đến biến đổi nhiệt độ không TP Hà Nội mà cịn thị khác Luận văn sử dụng viễn thám GIS nghiên cứu nhiệt độ bề mặt thị hóa, đánh giá biến động theo không gian thời gian Phƣơng pháp đƣợc ứng dụng cho khu vực thị tƣơng tự đặc biệt nghiên cứu đánh giá tác động biến đổi khí hậu Trên sở kết nghiên cứu, luận văn rút số kết luận sau: Về q trình thị hóa TP Hà Nội Phƣơng pháp viễn thám GIS phát hiện, xử lý đánh giá biến động MKT dựa vào đặc trƣng phổ tƣ liệu ảnh vệ tinh từ nhiều nguồn đa thời gian Với kết phân tích biến động theo thời gian vòng gần 16 năm (từ tháng 12-1993 đến tháng 11-2009) cho thấy: - Diện tích đất đô thị TP Hà Nội tăng lên 1,4 lần - Tốc độ tăng mạnh giai đoạn 2005-2009 Về phƣơng pháp xác định nhiệt độ từ phƣơng pháp viễn thám Ở Việt Nam, viễn thám lâu đƣợc sử dụng để phân tích trạng bề mặt từ kênh phản xạ, nhƣng việc sử dụng kênh nhiệt chƣa đƣợc ý mức Luận văn sử dụng kênh nhiệt từ vệ tinh tài nguyên để trích xuất nhiệt độ bề mặt Phƣơng pháp NDVI phối hợp với trích xuất nhiệt độ bề mặt áp dụng cho loại ảnh vệ tinh có kênh nhiệt không phụ thuộc vào số lƣợng kênh, đồng thời làm tăng độ phân giải ảnh nhiệt độ Về biến động nhiệt độ TP Hà Nội Trong giai đoạn 1993-2009 xu hƣớng nhiệt độ TP Hà Nội tăng lên rõ rệt Nhiệt độ khơng khí trung bình năm tồn thành phố tăng năm khoảng 0.05oC Trong đó, nhiệt độ bề mặt tồn thành phố có độ dốc tăng trung bình năm khoảng 0.41oC, đặc biệt khu vực nội thành tăng khoảng 0.49oC/năm - Kết ảnh nhiệt độ bề mặt từ xử lý ảnh số vệ tinh cho thấy nhiệt độ cao tập trung khu công nghiệp với giá trị trung bình >20.73 oC, cực đại đạt đến 27.71oC, khu dân cƣ có nhiệt độ mặt trung bình >21oC - Xu hƣớng giảm dần nhiệt độ bề mặt đất thể kiểu đất nông nghiệp đất rừng, riêng với mặt nƣớc nhiệt độ bề mặt có giá trị khoảng 19.2oC24.2oC Đây phụ thuộc vào trình biến đổi lƣợng thành nhiệt nhiệt ẩn từ tác động lớp phủ bề mặt Về mối tƣơng quan biến đổi nhiệt độ thị q trình ĐTH, nhiệt độ đô thị lớp phủ thực vật TP Hà Nội Kết nghiên cứu chứng tỏ phát triển đô thị liên quan đến diện MKT lớp phủ thực vật NĐBM tăng chiều với diện tích MKT, ngƣợc chiều với diện tích lớp phủ thực vật KIẾN NGHỊ Do hạn chế thời gian phạm vi nghiên cứu luận văn, q trình thị hóa đƣợc xem xét góc độ yếu tố tác động mặt tự nhiên Học viên đề xuất xem xét đến yếu tố tác động mặt kinh tế - xã hội cho hƣớng mở rộng nghiên cứu để phục vụ hiệu cho công tác quản lý môi trƣờng đô thị Mặc dù không tránh khỏi thiếu sót, mong luận văn đóng góp việc ứng dụng công nghệ viễn thám GIS, nhằm nâng cao chất lƣợng đánh giá nhƣ giảm bớt phần công lao động ngƣời thực phải xử lý khối lƣợng liệu lớn không đồng công tác đánh giá biến động theo thời gian Từ kết luận văn cho thấy xanh lớp phủ thực vật đóng vai trị quan trọng việc giảm thiểu hiệu ứng đảo nhiệt đô thị Nhƣ vậy, cần tăng cƣờng xanh thảm thực vật cách phủ xanh tòa nhà, đƣờng phố nhằm góp phần giảm nhiệt độ bề mặt đô thị TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Nguyễn Trần Cầu nnk (2002), “Ứng dụng công nghệ hệ thống thông tin địa lý (GIS) để thành lập sử dụng đồ chuyên đề nghiên cứu địa lý môi trƣờng”, Đề tài 74 05 02 Danh mục tóm tắt Nội dung kết đề tài nghiên cứu bản, chuyên ngành khoa học Trái Đất, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Phạm Văn Cự (1996), Xây dựng đồ địa mạo vùng đồng sở phối hợp hệ xử lí ảnh số hệ thơng tin địa lí, Luận án Phó Tiến sĩ khoa học Địa lí – Địa chất, Viện Địa chất, TT KHTN CNQG, Hà Nội Lê Đình Quang (2005), Sự hình thành “đảo nhiệt” nội thành thành phố Hà Nội, Tạp chí Khí tượng Thủy văn, tháng 2/2005 Nguyễn Ngọc Thạch, Nguyễn Đình Hoè, Trần Văn Thụy, ng Đình Khanh lại Vĩnh Cẩm, (1997), Viễn thám nghiên cứu tài nguyên môi trường, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Lê Văn Trung, Nguyễn Thanh Minh (2007), Trích lọc giá trị nhiệt bề mặt (LST) từ ảnh vệ tinh Landsat ETM+, Đặc san "Viễn thám Địa tin học" Trung tâm Viễn thám – Bộ Tài nguyên Môi trƣờng, số (10/2007) Trần Thị Vân (2006), Ứng dụng viễn thám nhiệt khảo sát đặc trƣng nhiệt độ bề mặt đô thị với phân bố kiểu thảm phủ TPHCM Tạp chí Phát triển Khoa học Cơng nghệ, đặc san Môi trường Tài nguyên, NXB Đại học Quốc gia TPHCM, ISSN 1859-0128, tập 9, tr 70-74 Trần Thị Vân (2008), Đơ thị hóa chất lƣợng môi trƣờng đô thị từ Viễn thám Mặt Không thấm: Trƣờng hợp Thành phố Hồ Chí Minh, Tạp chí Phát triển Khoa học Công nghệ, chuyên san Khoa học Trái Đất Môi trường, NXB Đại học Quốc gia TPHCM, tập 11, số 4, tr 66-78 Trần Thị Vân, Hoàng Thái Lan, Lê Văn Trung, (2009), Nghiên cứu xác định nhiệt độ bề mặt đô thị phƣơng pháp viễn thám nhiệt, Tạp chí Phát triển Khoa học Công nghệ, chuyên san Kỹ thuật – Công nghệ, NXB Đại học Quốc gia TPHCM, tập 12, số 4, tr 107-120 Trần Thị Vân, Hoàng Thái Lan, Lê Văn Trung, (2009), Phƣơng pháp viễn thám nhiệt nghiên cứu phân bố nhiệt độ bề mặt đô thị, Tạp chí Các khoa học Trái Đất, NXB Viện KH&CN Việt Nam, tập 31, số 2, tr 168-177 10 Quy hoạch chung xây dựng Thủ đô Hà Nội đến năm 2030 tầm nhìn đến năm 2050, Viện quy hoạch đô thị nông thôn quốc gia, 2010 Tài liệu tiếng Anh 11 Adinna E N, Enete Ifeanyi Christian and Arch Tony Okolie (2009), Assessment of urban heat island and possible adaptations in Enugu urban using landsat-ETM 12 Arnfield, A.J (2003), Two decades of urban climate research: A review of turbulence, exchanges of energy and water, and the urban heat island International Journal of Climatology 23(1), 1-26 13 Arthur, S T., Carlson, T N., & Ripley, D A J (2000), Land use dynamics of Chester County, Pennsylvania, from a satellite remote sensing perspective, Geocarto International, 15(1), 25−35 14 Atkinson, B.W (2003), Numerical modelling of urban heat- island intensity Boundary-Layer Meteorology, 109(3), 285-310 15 Abrrahams, M and Hook, S (2004), Aster User’s Guide, version 38 Arnold, C.A., Jr., and C.J (1996), Gibbons, Impervious surface coverage: The emergence of a key urban environmental indicator Journal of the American Planning Association 62(2):243-258 16 Artis, D.A and Carnahan, W.H (1982), Survey of emissivity variability in thermography of urban areas, Remote Senisng of Environment, Vol 12, pp.313329 17 Arya, S.P (1988), Introduction to Micrometeorology 2nd edition, Academic Press 18 Barnes K.B., Morgan III, J.M and Roberge, M.C (2001), Impervious surfaces and the quality of natural and built environments Project to map impervious cover for the entire Chesapeake Bay and Maryland Coastal Bays watersheds, available at http://chesapeake.towson.edu/landscape/impervious/indicator.asp 19 Bauman, P.R (2001), An Urban Heat Island: Washington, D.C., available at http://employees.oneonta.edu/baumanpr/geosat2/Urban_Heat_Island/Urban_ Heat_Island.htm 20 Becker, F and Li, Z-L (1990), Towards a local split window method over land surface , International Journal of Remote Sensing, vol 11, pp 369-394 21 Becker, F and Li, Z-L (1995), Surface temperature and emissivity at different scales: definition, measurement and related problems, Remote Sensing Reviews, vol 12, pp 225-253 22 Brohan, P., Kennedy, J J., Harris, I., Tett, S F B., & Jones, P D (2006) Uncertainty estimates in regional and global observed temperature changes: A new data set from 1850 Journal of Geophysical Research, Volume 111, Issue D12, CiteID D12106 23 Brovkin, V (2002), Climate-vegetation interaction Journal de Physique IV, 12(10), 57-72 24 Ca,V.T.,T Asaeda, and E.M.Abu (1998),Reductions in air conditioning energy caused by a nearby park., Energy and Building,s 29(1), 83-92 25 Carlson, T N., Gillies, R R., & Perry, E M (1994) A method to make use of thermal infrared temperature and NDVI measurements to infer surface soil water content and fractional vegetation cover Remote Sensing Reviews, 9, 161−173 26 Carlson, T N., Gillies, R R., & Schmugge, T J (1995a) An interpretation of methodologies for indirect measurement of soil water content and fractional vegetation cover Agricultural and Forest Meteorology, 77, 191−205 27 Carlson, T.N and Ripley, D.A (1997), On the relation between NDVI, fractional vegetation cover and leaf area index, Remote Sensing of Environment, vol 62, pp 241-252 28 Carlson, T N., & Arthur, S T (2000) The impact of land use/land cover changes due to urbanization on surface microclimate and hydrology: A satellite perspective Global and Planetary Change, 25, 49−65 29 Caselles, V., and Sobrino, J A (1989), Determination of frosts in orange groves from NOAA-9 AVHRR data, Remote Sensing of Enviroment, Vol 29, pp.135-146 30 Ceccato, P., Vancutsem, C., & Temimi, M (2010) Monitoring air and land surface temperatures from remotely sensed data for climate-human health applications In Proceeding of International Conference on Geoscience and Remote Sensing Symposium (IGARSS), Honolulu, Hawaii, 25-30th July 2010, Pages 178-180 31 Chander, G., Markham, B.L., & Barsi, J.A (2007) Revised Landsat-5 Thematic Mapper radiometrc calibration IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing Letters, Volume 4, Issue 3, Pages 490-494 32 Chavez, P S Jr (1989) Radiometric calibration of Landsat Thematic Mapper multispectral images Photogrammetric Engineering and Remote Sensing, Volume 55, Issue 9, Pages 1285-1294 33 Chavez, P S Jr (1996) Image-based atmospheric correction – revised and improved Photogrammetric Engineering and Remote Sensing, Volume 62, Issue 9, Pages 1025 -2036 34 Gillespie, A R (1985) Lithologic mapping of silicate rocks using TIMS In proceeding of the TIMS Data User’s Workshop, Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, California, USA, 1st November 1986, Pages 29-44 35 Gillespie, A R., Rokugawa, S., Hook, S., Matsunaga, T., & Kahle, A B (1998) A temperature and emissivity separation algorithm for Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer (ASTER) images Geoscience and Remote Sensing, Volume 36, Pages 1113−1126 36 Gu, C., Hua, L., Zhang, X., Wang, X., & Guo, J (2011) Climate change and urbanization in the Yangtze River Delta Habitat International, Volume 35, Pages 544–552 37 Gupta, R.P (1991) Remote Sensing Geology Springer – Verlag Berlin Heidelberg, Germany 38 Huff, F A., and S.A Changnon (1972) Assessment of urban effects on precipitation at St.Louis J Appl Meteor., 11, 823-842 39 Hung, T., Uchihama, D., Ochi, S., & Yasuoka, Y (2005) Assessment with satellite data of the urban heat island effets in Asian mega cities International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation, Volume 8, Pages 3448 40 Jiang, Z., Wei, X., & Jiang, H (2011) Monitoring the land surface temperature using MODIS data in Zhejiang of China In Proceeding of 19th International Conference on Geoinformatics, Shanghai, China, 24-26th June 2011 41 Oke TR (1974) Review of Urban Climatology, 1968–1973 WMO Technical Note No 134, WMO No 383 World Meteorological Organization, Geneva 42 Valiente, J.A Niclòs, R., Barberá, M.J., and Estrela, M.J (2010) Analysis of differences between air-land surface temperatures to estimate land surface air temperature from msg data 43 Wei and Fu (1998) Vegetation, Water, Humans and the Climate change ... nghiên cứu ? ?Mối quan hệ nhiệt độ thị q trình thị hóa, nhiệt độ thị lớp phủ thực vật TP Hà Nội? ?? nhằm xác định mối quan hệ lớp phủ thực vật nhiệt độ, mối liên quan đến tƣợng đảo nhiệt đô thị điều... hiểu đƣợc mối quan hệ thảm thực vật, nhiệt độ bề mặt nhiệt độ khơng khí Mục tiêu luận văn: Nghiên cứu mối quan hệ nhiệt độ đô thị q trình thị hóa, nhiệt độ thị lớp phủ thực vật Hà Nội giai đoạn...ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI KHOA SAU ĐẠI HỌC NGUYỄN THỊ BÍCH NGỌC MỐI QUAN HỆ GIỮA NHIỆT ĐỘ ĐƠ THỊ VÀ Q TRÌNH ĐƠ THỊ HĨA, NHIỆT ĐỘ ĐÔ THỊ VÀ LỚP PHỦ THỰC VẬT CỦA TP HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ BIẾN