2. Ý nghĩa của đề tài
4.4. Dự đoán cấp nguy cơ cháy rừng bằng hàm lập nhóm
4.4.1. Sự tương đồng giữa các cấp nguy cơ cháy rừng được dự đoán theo những phương pháp khác nhau
Kết quả kiểm định sự tƣơng đồng giữa 5 cấp nguy cơ cháy rừng hàng ngày theo chỉ số khí hậu tổng hợp (P) của Nesterov và các hàm lập nhóm với 2 biến (T và Rh), 3 biến (T, P và Rh) và 4 biến (T, P, Rh và G) đƣợc ghi lại ở Bảng 4.38. Từ đó cho thấy, 5 cấp nguy cơ cháy rừng đƣợc phân chia theo phƣơng pháp của Nesterov và hàm lập nhóm với 2 – 4 biến khí tƣợng có sự tƣơng đồng với nhau (rs = 0,875 – 0,904; P < 0,001).
Bảng 4.38. Hệ số tƣơng quan h ng giữa những cấp nguy cơ cháy rừng theo chỉ số khí hậu tổng hợp (P) của Nesterov và hàm lập nhóm với 2 – 4 biến khí tƣợng.
Phƣơng pháp Thống kê Hàm phân cấp cháy rừng
4 biến 3 biến 2 biến
(1) (2) (3) (4) (5) Nesterov r 0,883** 0,904** 0,875** P 0,000 0,000 0,000 N 787 787 787 4 biến r 1,000 0,958** 0,953** P 0,000 0,000 N 787 787 3 biến r 1,000 0,959** P 0,000 N 787
(**) Tƣơng quan có ý nghĩa ở mức P < 0,001.
Năm cấp nguy cơ cháy rừng đƣợc phân chia theo hàm lập nhóm với 4 biến (T, P, Rh, G) tồn tại sự tƣơng đồng rất cao với 5 cấp nguy cơ cháy rừng đƣợc phân chia theo hàm lập nhóm với 3 biến (T, P, Rh) (rs = 0,958; P < 0,001) và 2 biến (T, Rh) (rs = 0,953; P < 0,001). Tƣơng tự, 5 cấp nguy cơ cháy rừng đƣợc phân chia theo hàm lập nhóm với 3 biến (T, P, Rh) cũng tồn tại sự tƣơng đồng rất cao với 5 cấp
nguy cơ cháy rừng đƣợc phân chia theo hàm lập nhóm với 2 biến (T và Rh) (rs = 0,959; P < 0,001).
Những phân tích trên đây cho thấy, 5 cấp nguy cơ cháy rừng ở khu vực nghiên cứu có thể đƣợc dự đoán không chỉ dựa theo nhiệt độ không khí lúc 13 giờ, mà còn theo 2 đến 4 biến khí tƣợng (T, P, Rh, Bh) trung bình hàng ngày. Vì thế, năm cấp nguy cơ cháy rừng có thể đƣợc dự đoán theo hàm lập nhóm với 2 đến 4 biến khí tƣợng.
Sở dĩ không tồn tại sự tƣơng đồng hoàn toàn giữa phƣơng pháp của Nesterov và phƣơng pháp hàm lập nhóm từ 2 – 4 biến khí tƣợng là vì phƣơng pháp của Nesterov chỉ sử dụng hai yếu tố nhiệt độ không khí và độ thiếu hụt bão hòa hơi nƣớc lúc 13 giờ. Trái lại, phƣơng pháp hàm lập nhóm đã sử dụng từ 2 – 4 biến khí tƣợng hàng ngày (T, P, Rh và Bh). Bản chất của phƣơng pháp hàm lập nhóm là nhóm tất cả những ngày có điều kiện khí tƣợng (T, P, Rh, Bh) tƣơng đồng với nhau (nghĩa là không có khác biệt rõ rệt ở mức ý nghĩa P = 0,05) vào cùng một cấp nguy cơ cháy rừng. Các hàm lập nhóm đƣợc xây dựng dựa trên quy luật biến đổi cấp nguy cơ cháy rừng và điều kiện thời tiết trong 5 năm (2010 – 2014). Vì thế, theo phƣơng pháp hàm lập nhóm, các cấp cháy rừng của một ngày cụ thể là giá trị cấp nguy cơ cháy trung bình trong 5 năm.
Nói chung, hai phƣơng pháp phân cấp nguy cơ cháy rừng theo chỉ số P của Nesterov và hàm lập nhóm với 2 – 4 biến khí tƣợng trung bình ngày có sự khác nhau về bản chất. Phƣơng pháp phân cấp nguy cơ cháy rừng theo chỉ số P của Nesterov có thể nhận kết quả khác nhau tùy theo phƣơng pháp phân cấp chỉ số P. Trái lại, bằng cách lập mô hình phân chia cấp nguy cơ cháy rừng dựa trên nhiều biến khí tƣợng có ảnh hƣởng đến cháy rừng, nên phƣơng pháp hàm lập nhóm đã khắc phục đƣợc một số nhƣợc điểm của phƣơng pháp dựa vào chỉ số P của Nesterov. Tuy vậy, thiếu sót của phƣơng pháp hàm lập nhóm là ở chỗ, nếu hàm lập nhóm đƣợc xây dựng với số lƣợng biến dự đoán khác nhau, thì kết quả phân chia cấp nguy cơ cháy rừng cũng khác nhau. Để thống nhất kết quả dự báo cháy rừng, các hàm lập nhóm cần đƣợc xây dựng từ một số biến khí tƣợng nhất định.
4.4.2. Dự báo cấp nguy cơ cháy rừng theo hàm lập nhóm
Những phân tích ở Mục 4.4.1 đã chỉ ra rằng, năm cấp nguy cơ cháy rừng đƣợc dự đoán theo các hàm lập nhóm với 4, 3 và 2 biến khí tƣợng có sự tƣơng đồng cao so với phƣơng pháp của Nesterov. Vì thế, tùy theo nguồn số liệu thu thập trong thực tế, đề tài đề xuất áp dụng các hàm phân cấp nguy cơ cháy rừng với 4, 3 và 2 biến khí tƣợng để phân cấp nguy cơ cháy rừng ở khu vực Vĩnh Cửu, tỉnh Đồng Nai. Năm hàm dự đoán cấp nguy cơ cháy rừng theo 4 biến khí tƣợng (Hàm 4.13 - 4.17; Bảng 4.26) đƣợc ghi lại ở Bảng 4.39. Năm hàm dự đoán cấp nguy cơ cháy rừng theo 3 biến khí tƣợng (Hàm 4.27 - 4.31; Bảng 4.31) đƣợc ghi lại ở Bảng 4.40. Năm hàm dự đoán cấp nguy cơ cháy rừng theo 2 biến khí tƣợng (Hàm 4.38 - 4.42; Bảng 4.36) đƣợc ghi lại ở Bảng 4.41.
Bảng 4.39. Các hàm phân cấp nguy cơ cháy rừng với 4 biến dự đoán.
Cấp cháy Hàm phân cấp cháy rừng
(1) (2) I Y(I) = 60,518*T + 0,347*P + 14,261*Rh + 0,478*G – 1421,405 (4.13) II Y(II) = 57,807*T + 0,031*P + 14,248*Rh + 1,084*G – 1347,806 (4.14) III Y(III) = 55,156*T + 0,058*P + 13,465*Rh + 0,902*G – 1216,660 (4.15) IV Y(IV) = 57,473*T + 0,252*P + 13,177*Rh + 0,699*G – 1257,715 (4.16) V Y(V) = 52,273*T + 0,042*P + 12,495*Rh + 1,353*G – 1077,169 (4.17)
Bảng 4.40. Các hàm phân cấp nguy cơ cháy rừng với 3 biến dự đoán.
Cấp cháy Hàm phân cấp cháy rừng
(1) (2) I Y(I) = 62,501*T + 0,590*P + 14,423*Rh – 1454,827 (4.27) II Y(II) = 59,739*T + 0,330*P + 14,391*Rh – 1375,222 (4.28) III Y(III) = 57,101*T + 0,338*P + 13,608*Rh – 1245,430 (4.29) IV Y(IV) = 59,443*T + 0,521*P + 13,313*Rh – 1287,789 (4.30) V Y(V) = 54,213*T + 0,376*P + 12,621*Rh – 1102,086 (4.31)
Bảng 4.41. Các hàm phân cấp nguy cơ cháy rừng với 2 biến dự đoán.
Cấp cháy Hàm phân cấp cháy rừng
(1) (2) I Y(I) = 67,319*T + 13,595*Rh - 1489,041 (4.38) II Y(II) = 64,183*T + 13,528*Rh - 1397,165 (4.39) III Y(III) = 61,395*T + 12,773*Rh - 1265,784 (4.40) IV Y(IV) = 64,194*T + 12,541*Rh - 1324,705 (4.41) V Y(V) = 58,030*T + 11,867*Rh - 1116,738 (4.42)
Để xác định các cấp nguy cơ cháy rừng bằng các hàm lập nhóm, số liệu thu thập bao gồm T, P, Rh và G trung bình ngày trong những tháng có nguy cơ cháy rừng (tháng 12 năm trƣớc đến tháng 4 năm sau). Từ những số liệu về T, P, Rh vàG, các cấp nguy cơ cháy rừng đƣợc xác định bằng cách thay thế các biến dự đoán vào các hàm lập nhóm. Bảng 4.42 – 4.44 ghi lại phƣơng pháp xác định 5 cấp nguy cơ cháy rừng bằng các hàm lập nhóm tƣơng ứng với 4, 3 và 2 biến dự đoán.
Cấp nguy cơ cháy rừng trung bình trong những tháng tháng có nguy cơ cháy rừng ở khu vực nghiên cứu đƣợc tổng hợp ở Phụ lục 7 – 9. Nói chung, cấp nguy cơ cháy rừng gia tăng dần từ tháng 12 năm trƣớc và đạt cao nhất vào tháng 2; sau đó giảm dần đến tháng 4 năm sau.
Bảng 4.42. Dự báo cấp cấp nguy cơ cháy rừng bằng hàm lập nhóm với 4 biến khí tƣợng T, P, Rh và G.
Ngày Biến khí tƣợng Kết quả của hàm lập nhóm Cấp
cháy T P Rh G 1 2 3 4 5 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) 15/2/2015 24,5 0 68 5 1033 1043 1055 1050 1060 V 22/2/2015 27,2 0 71 5 1240 1242 1244 1245 1239 IV 23/2/2015 26,5 0 76 5 1269 1272 1273 1270 1264 III 24/2/2015 26,7 0 79 6 1324 1328 1325 1322 1314 II 20/12/2015 28,4 11,7 85 5 1516 1511 1499 1501 1477 I
Bảng 4.43. Dự báo cấp cấp nguy cơ cháy rừng bằng hàm lập nhóm với 3 biến khí tƣợng T, P và Rh.
Ngày Biến khí tƣợng Kết quả của hàm lập nhóm Cấp
cháy T P Rh G 1 2 3 4 5 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) 15/2/2015 24,5 0 68 5 1057 1067 1079 1074 1084 V 22/2/2015 27,2 0 71 5 1269 1271 1274 1274 1269 IV 23/2/2015 26,5 0 76 5 1298 1301 1302 1299 1294 III 24/2/2015 26,7 0 79 6 1353 1357 1354 1351 1342 II 20/12/2015 28,4 11,7 85 5 1553 1548 1537 1538 1515 I
Bảng 4.44. Dự báo cấp cấp nguy cơ cháy rừng bằng hàm lập nhóm với 2 biến khí tƣợng T và Rh.
Ngày Biến khí tƣợng Kết quả của hàm lập nhóm Cấp
cháy T P Rh G 1 2 3 4 5 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) 15/2/2015 24,5 0 68 5 1085 1095 1107 1101 1112 V 22/2/2015 27,2 0 71 5 1307 1309 1311 1312 1304 IV 23/2/2015 26,5 0 76 5 1328 1331 1332 1330 1323 III 24/2/2015 26,7 0 79 6 1382 1385 1383 1380 1370 II 20/12/2015 28,4 11,7 85 5 1578 1576 1564 1564 1540 I
Trong thực tiễn, khi ứng dụng các hàm lập nhóm để phân chia 5 cấp nguy cơ cháy rừng ở khu vực nghiên cứu, trình tự xử lý số liệu bao gồm 3 bƣớc.
Bƣớc 1. Thu thập những chỉ tiêu khí tƣợng trong những ngày có nguy cơ cháy rừng. Tùy theo điều kiện thực tế, số liệu khí tƣợng thu thập hàng ngày có thể là nhiệt độ không khí trung bình (T0C), tổng lƣợng mƣa (P, mm), độ ẩm không khí trung bình (Rh%) và tốcđộ gió (G, m/s). Những số liệu này có thể thu thập từ các
thông tin dự báo thời tiết của đài khí tƣợng thủy văn địa phƣơng hoặc từ những bản tin dự báo thời tiết trên những phƣơng tiện truyền thông hàng ngày.
Bƣớc 2. Thay thế các biến khí tƣợng vào 5 hàm phân cấp nguy cơ cháy rừng tƣơng ứng với 2 - 4 biến dự đoán. Sau đó tính giá trị khoảng cách cho mỗi hàm. Hàm nào nhận giá trị khoảng cách lớn nhất cho biết ngày ấy thuộc về cấp cháy đó. Chẳng hạn, đối với số liệu ở Bảng 4.44, bởi vì hàm 5 nhận giá trị lớn nhất cho biết, nên cấp nguy cơ cháy rừng là cấp V (Cấp cực kỳ nguy hiểm).
Bƣớc 3. Thông báo các cấp nguy cơ cháy rừng đến các địa phƣơng và các đơn vị lâm nghiệp trong vùng dự báo có nguy cơ cháy rừng.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
5.1. Kết luận
Từ kết quả nghiên cứu, đề tài luận văn rút ra những kết luận chính sau đây: (1) Khí hậu ở khu vực Vĩnh Cửu của tỉnh Đồng Nai thuộc cấp II (hơi ẩm = 1.200 – 2.500 mm/năm) với 5 tháng khô (tháng 12 năm trƣớc đến tháng 4 năm sau); trong đó có 2 tháng hạn (1 và 2) và không có tháng kiệt. Mùa có nguy cơ cháy rừng kéo dài 5 tháng từ tháng 12 năm trƣớc đến tháng 4 năm sau.
(2) Năm cấp nguy cơ cháy rừng có thể đƣợc dự đoán bằng năm hàm lập nhóm tuyến tính Fisher; trong đó biến dự đoán là nhiệt độ không khí, tổng lƣợng mƣa, độ ẩm không khí và tốc độ gió trung bình hàng ngày trong mùa cháy.
(3) Các cấp nguy cơ cháy rừng đƣợc ƣớc lƣợng bằng hàm lập nhóm với 2 – 4 biến khí tƣợng đều cho kết quả tƣơng đồng với phân cấp cháy rừng bằng chỉ số khí hậu tổng hợp của Nesterov. Nếu phân cấp nguy cơ cháy rừng bằng hàm lập nhóm với 2, 3 và 4 biến khí tƣợng (T, P, Rh và G), thì 96,9% số ngày đƣợc phân loại chính xác vào 5 cấp nguy cơ cháy rừng. Cấp nguy cơ cháy rừng ở khu vực Vĩnh Cửu, tỉnh Đồng Nai gia tăng dần từ tháng 12 năm trƣớc và đạt cao nhất vào tháng 2 năm sau; sau đó giảm dần đến tháng 4.
5.2. Kiến nghị
Đề tài luận văn này đã áp dụng hàm lập nhóm tuyến tính Fisher với 4 biến khí tƣợng trong ngày (T, P, Rh, G) để dự đoán 5 cấp nguy cơ cháy rừng ở khu vực nghiên cứu. Những hàm phân cấp nguy cơ cháy rừng đã đƣợc xây dựng dựa trên quy luật phân bố cháy rừng của 6 năm từ năm 2010 đến 2015. Do giới hạn về thời gian và điều kiện nghiên cứu, đề tài này vẫn chƣa thể kiểm chứng đƣợc độ chính xác của kết quả nghiên cứu. Tuy vậy, tác giả tin rằng phƣơng pháp hàm lập nhóm có thể đƣợc sử dụng để dự đoán 5 cấp nguy cơ cháy rừng ở khu vực nghiên cứu. Tùy theo điều kiện thực tế, các cấp nguy cơ cháy rừng có thể đƣợc dự đoán bằng các hàm lập nhóm với 2 – 4 yếu tố khí tƣợng.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt
1. Đặng Vũ Cẩn và Hoàng Kim Ngũ, 1992. Quản lý bảo vệ rừng. Tủ sách Trƣờng Đại Học Lâm Nghiệp, Xuân Mai - Hà Tây.
2. Nguyễn Văn Thêm, 2002. Sinh thái rừng, Nxb. Nông Nghiệp, Chi nhánh TP. Hồ Chí Minh.
3. Nguyễn Văn Thêm, 2004. Phân cấp nguy cơ cháy rừng bằng hàm tách biệt. Tap chí Khoa học kỹ thuật NLN. Trƣờng ĐHNL, TP. Hồ Chí Minh, số 2/2001. 4. Phạm Ngọc Hƣng, 2001. Thiên tai khô hạn cháy rừng và giải pháp phòng cháy
chữa cháy rừng ở Việt Nam. Nxb. Nông Nghiệp, Hà Nội.
5. Thái Văn Trừng, 1999. Những hệ sinh thái rừng nhiệt đới ở Việt Nam. Nxb. Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội.
Tiếng Anh
6. Deeming J.E., Burgan R.E., Cohen J.D., 1977. The national fire-danger rating system - 1978. USDA Forest Service. General Technical Report. Int-39. Ogden, Utah. - 66 p.
7. Kimmins, J.P., 1998. Forest ecology. Prentice – Hall, Upper Saddle River, New Jersey.
8. Li, L., 2012. The impact of air humidity on Daxinanling forest fire. Inner Monolia For Invest Design. 2012; 35: 124–125. (in Chinese).
9. Shu Lifu, 1998. Forest Fire. Northeast Forestry University Press, Harbin, P.R. China. pp232.
10. Shu Lifu, 1999. The Theory and Application of Fire-resistant Forest Belts. Northeast Forestry University Press, Harbin, P.R. China. pp265.
11. Sofronova, T.M., Sofronov, M.A., Matveev, P.M., and A.V. Volokitina.
Comparative analysis of meteorological factors in Russian and forreign fire-danger rating syctems.
12. Van Wagner, C.E., 1987. Development and structure of the Canadian Forest Fire Weather Index System. Can. For. Serv., Petawawa Nat. For. Inst., For. Techn. Rep. 35., Chalk River, Ontario.-37 p.
13. Shu Lifu, Kou Xiaojun, 2001. Study of the Pattern of special Forest Fire
Behavior by Using Satallite Remote Sensing. Fire Safety
Science.10(3):140-144.
14. Vonsky S.M., Zhdanko V.A., 1976. Principles for elaboration of forest fire danger meteorological indices. - Leningrad, LenNIILH. - 48 p. (In Russian).http://www.fao.org/docrep/ARTICLE/WFC/XII/0738-B3.HTM. 15. Yundan Xiao, Xiongqing Zhang and Ping Ji, 2015. Modeling Forest Fire
Occurrences Using Count-Data Mixed Models in Qiannan Autonomous Prefecture of Guizhou Province in China. Published online 2015 Mar 19. doi: 10.1371/journal.pone.0120621.
PHỤ LỤC
Phụ lục 1. Nhiệt độ không khí trung bình của các tháng trong năm. Thống kê 23 năm từ 1985 – 2007.
Năm Tháng trong năm Cả
năm
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) (14) 1985 26,8 25,7 26,9 26,2 26,8 26,3 25,9 26,0 25,7 25,9 25,7 24,3 26,0 1986 23,8 25,2 27,1 28,9 27,1 26,8 26,3 25,6 25,4 25,9 25,1 24,8 26,0 1987 25,1 25,7 28,3 29,5 29,2 27,6 26,2 26,5 26,0 26,7 26,7 25,4 26,9 1988 26,8 27,2 28,6 29,0 28,4 27,0 26,9 27,0 26,8 25,6 25,6 24,9 27,0 1989 26,8 25,7 26,9 28,5 27,4 26,9 26,3 26,1 26,2 26,2 26,6 25,4 26,6 1990 26,0 27,2 28,1 29,8 28,7 26,4 26,4 25,9 26,4 26,4 25,7 25,9 26,9 1991 26,5 25,7 27,5 28,4 28,1 26,9 26,0 26,3 26,1 26,0 25,3 26,5 26,6 1992 25,3 27,0 28,2 29,2 29,0 27,3 26,7 26,3 26,4 25,8 25,8 26,1 26,9 1993 25,9 25,5 27,6 28,5 28,7 27,4 26,5 26,0 25,8 25,9 26,4 25,4 26,6 1994 26,0 27,4 28,2 28,4 27,9 26,6 26,3 26,6 26,2 26,1 26,8 26,1 26,9 1995 26,1 26,0 27,6 29,3 28,3 27,6 26,8 26,7 26,1 26,5 26,1 25,1 26,9 1996 25,1 26,1 27,7 28,4 27,8 27,5 26,5 26,7 26,3 26,3 26,1 25,0 26,6 1997 24,5 26,7 27,4 28,3 27,8 27,3 26,3 26,4 26,8 26,9 27,1 27,2 26,9 1998 27,7 27,8 29,1 29,6 29,4 27,8 27,6 27,1 26,5 26,7 25,5 25,3 27,5 1999 26,0 24,8 27,2 27,5 27,2 26,5 26,2 26,6 26,7 26,6 26,0 24,7 26,3 2000 26,3 26,5 27,5 28,0 27,5 26,8 26,2 26,3 26,5 25,8 26,3 25,8 26,6 2001 26,2 26,5 28,0 29,0 28,0 26,9 26,1 26,2 27,0 26,9 25,8 26,3 26,9 2002 26,3 26,4 27,9 29,1 29,3 27,1 27,4 26,3 26,3 26,9 26,7 27,1 27,2 2003 25,5 27,2 28,3 29,4 27,7 27,7 26,6 26,6 26,1 26,4 26,3 25,5 26,9 2004 26,1 25,9 27,7 29,2 28,1 26,6 26,6 26,3 26,6 26,3 26,8 25,1 26,8 2005 25,0 26,9 27,9 29,2 28,5 27,5 26,2 26,6 26,4 26,8 26,5 25,2 26,9 2006 25,9 27,8 27,9 28,7 28,1 27,3 26,5 26,2 26,6 26,6 27,6 26,3 27,1 2007 25,5 26,6 28,0 29,0 27,8 28,0 26,8 26,4 26,5 26,5 25,7 26,3 26,9 TB 25,9 26,4 27,8 28,7 28,1 27,1 26,5 26,4 26,3 26,3 26,2 25,6 26,8
Phụ lục 2. Lƣợng mƣa của các tháng trong năm. Thống kê 23 năm từ 1985 – 2007.
Năm Tháng trong năm Cả
năm
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) (14) 1985 0 51.8 14.2 154.4 169.6 94.1 250.8 141.3 314.6 170.4 84.9 30.7 1477 1986 0 5.5 0 14.9 203.4 150.9 208.5 324.1 327.1 207.5 150.7 10.2 1603 1987 0 0.1 0 136.1 66.8 192.1 272.2 258.8 251.2 264.1 103 0 1544 1988 32.1 46.6 5.6 73.9 143.7 102.2 379.1 156 258.5 136.6 186.8 117.5 1639 1989 3.3 0 51.3 111.4 200.3 216.3 264.7 377.1 244 231.3 32.5 0 1732 1990 0 0 13.2 36.1 293.8 287.6 274 206.6 357.3 210.8 152.9 6.2 1839 1991 3.1 0.4 15.5 39.9 175.4 342.1 310.3 243.5 253.7 154.3 4 3.5 1546 1992 1 0 0 25.8 93.2 242.2 146.1 263.9 175.6 237.8 44.3 2.4 1232 1993 0 0 62.1 95 101.6 166.1 266.2 288.6 417.3 184.8 23.3 4.4 1609 1994 0 0 30.4 63.1 216.8 417.6 173.4 198.4 384.9 227.7 5.9 66.7 1785