CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨỤ
1.6. Đánh giá chung về các phương pháp và mô hình ước tính lượng bốc thoát hơ
trong việc chiết xuất các tham số phục vụ xác định lượng bốc thoát hơi nước. Tổng hợp các kết quả nghiên cứu cho thấy các phương pháp ước tính lượng bốc thoát hơi nước mà các nghiên cứu đề xuất, tiếp cận là Fao 56 - Penman – Monteith, Markkink, Preistley - Taylor, và mô hình viễn thám S-SEBỊ Dữ liệu viễn thám chủ yếu là ảnh Modis và ảnh Landsat 7, chưa có nhiều nghiên cứu sử dụng các phương pháp kết hợp giữa ảnh vệ tinh và mô hình sử dụng dữ liệu khí tượng. Các nghiên cứu sử dụng tham số a, b của mô hình đã đề xuất hoặc thử nghiệm các hệ số a, b theo các trường hợp khác nhau, mà chưa có cơ sở khoa học để đề xuất hệ số a, b phù hợp của mô hình đặc biệt là các nghiên cứu thử nghiệm cho các khu vực có điều kiện địa hình chia cắt, nhiều tiểu vùng khí hậu, chênh cao lớn, bề mặt lớp phủ với nhiều trạng thái cây trồng khác nhaụ Đây cũng là khoảng trống để đề tài luận án tiếp cận nghiên cứu xác định lượng bốc thoát hơi nước bề mặt lớp phủ cho khu vực Tây Bắc Việt Nam.
1.6. Đánh giá chung về các phương pháp và mô hình ước tính lượng bốc thoáthơi nước từ bề mặt lớp phủ hơi nước từ bề mặt lớp phủ
Kết quả tổng hợp phân tích về các phương pháp và mô hình xác định lượng bốc thoát hơi của các nhà khoa học trên thế giới và tại Việt Nam. Phân tích về ưu nhược điểm, độ chính xác yêu cầu về dữ liệu đầu vào, điều kiện áp dụng của các phương pháp và mô hình cho thấy:
Đối với các mô hình sử dụng dữ liệu khí tượng để xác định lượng bốc thoát hơi nước tham chiếu (ET0) phần lớn các nghiên cứu đều tiếp cận phương trình FAO 56 - Penman - Monteith, kết quả ước tính lượng bốc thoát hơi nước theo mô hình FAO 56 có độ chính xác, độ tin cậy caọ Tuy nhiên, mô hình ước tính này cũng yêu cầu nhiều
dữ liệu khí tượng thủy văn ngoài thực địa, việc thu thập số liệu trực tiếp từ thực địa khá vất vả và tốn kém, hơn nữa các tham số của mô hình được tính toán thông qua các bước trung gian khá phức tạp, khó có thể tự động hóa trong công tác ước tính lượng bốc thoát hơi nước. Mặt khác, việc tính lượng bốc thoát hơi nước tại các vị trí có đặt trạm đo khí tượng thì độ chính xác cao, các khu vực nằm xa các trạm khí tượng, đặc biệt đối với khu vực có địa hình chia cắt mạnh, nhiều tiểu vùng khí hậu thì kết quả tính lượng bốc thoát hơi nước không đồng đều cho cả khu vực lớn.
Để xác định lượng bốc thoát hơi nước thực tế ETa, các nghiên cứu tập trung vào các mô hình Priestley - Taylor và mô hình Markkink. Đây là các mô hình tương đối đơn giản, dễ thực hiện, độ chính xác khá cao đòi hỏi tham số đầu vào ít và dễ thực hiện hơn so với mô hình FAO 56 - Penman - Monteith, có thể ứng dụng công nghệ thông tin trong tự động ước tính giám sát lượng bốc thoát hơi nước. Tuy nhiên, độ chính xác của phương pháp phụ thuộc vào việc lựa chọn hệ số tuyến tính a, b của mô hình. Hệ số này phụ thuộc vào điều kiện địa hình, khí hậu và bề mặt lớp phủ của khu vực nghiên cứu cần phải tiến hành thực nghiệm để xác định hệ số tuyến tính phù hợp đối với khu vực nghiên cứu cụ thể.
Các kết quả nghiên cứu trên thế giới và trong nước đã khẳng định tính ưu việt của việc ứng dụng công nghệ ảnh vệ tinh trong việc xác định lượng bốc thoát hơi nước cho khu vực rộng lớn trong các điều kiện thiếu số liệu khí tượng đo trực tiếp với chi phí thấp và hiệu quả kinh tế caọ Các mô hình sử dụng chủ yếu trong các nghiên cứu có sử dụng dữ liệu ảnh vệ tinh chủ yếu áp dụng nguyên lý cân bằng năng lượng bề mặt. Mỗi mô hình được đề xuất sử dụng đều có những ưu, nhược điểm khác nhau phụ thuộc vào các thuật toán, những giả thuyết của mỗi mô hình và điều kiện áp dụng cho các khu vực khác nhaụ Tuy nhiên, các nghiên cứu sử dụng mô hình viễn thám tập trung xác định lượng bốc thoát hơi nước cho loại cây trồng trong nông nghiệp, các khu vực cánh đồng lớn trồng thuần loài và địa hình khu vực nghiên cứu khả bằng phẳng, có sự tương quan tốt giữa nhiệt độ, suất phân sai bề mặt và chỉ số NDVI nên độ chính xác ước tính lượng bốc thoát hơi nước khá cao, phù hợp. Thực tế tại Việt Nam có rất ít khu vực có diện tích lớn mà địa hình khá bằng phẳng và lớp phủ trồng thuần loài, đặc biệt là các tỉnh phía Bắc. Chính vì vậy, việc chỉ sử dụng mô
hình viễn thám trong việc ước tính lượng bốc thoát hơi nước bề mặt lớp phủ của các khu vực không bằng phẳng, nhiều tiểu vùng khí hậu và lớp phủ bề mặt không thuần loài là không khả thi và không đảm bảo về độ chính xác. Cần có các nghiên cứu sử dụng kết hợp các mô hình trong ước tính, giám sát lượng bốc thoát hơi nước của các khu vực đặc trưng về địa hình, khí hậu, bề mặt lớp phủ đảm bảo độ chính xác, tin cậy hơn.
Ngoài ra, dữ liệu ảnh vệ tinh đóng vai trò quan trọng trong việc chiết xuất, tính toán các giá trị cần thiết phục vụ ước tính, giám sát lượng bốc thoát hơi nước như (Rn, Ts, α) đến từng pixel ảnh. Các dữ liệu ảnh vệ tinh sử dụng trong các nghiên cứu chủ yếu là ảnh vệ tinh quang học kết hợp với số liệu đo đạc khí tượng trực tiếp để tính lượng bốc thoát hơi nước từ bề mặt lớp phủ. Các công trình nghiên cứu chưa đề cập đến việc kết hợp giữa mô hình sử dụng dữ liệu khí tượng và mô hình sử dụng dữ liệu ảnh vệ tinh để ước tính lượng bốc thoát hơi nước bề mặt lớp phủ, và xây dựng chương trình ước tính giám sát tự động lượng bốc thoát hơi nước cho khu vực có địa hình phức tạp, nhiều tiểu vùng khí hậu và chênh cao địa hình lớn, bề mặt lớp phủ với nhiều các trạng thái cây trồng khác nhaụ Do vậy, cần có các nghiên cứu ứng dụng dữ liệu ảnh vệ tinh để chiết xuất, tính toán các tham số đầu vào thay cho việc thu thập dữ liệu khí tượng và đề xuất mô hình ước tính lượng bốc thoát hơi nước phù hợp với khu vực có địa hình phức tạp, nhiều tiểu vùng khí hậu và chênh cao địa hình lớn, bề mặt lớp phủ với nhiều các trạng thái cây trồng khác nhaụ
Các kết quả nghiên cứu cũng chủ yếu sử dụng ảnh vệ tinh quang học như ảnh vệ tinh Modis, ảnh Landsat, ảnh Sentinel là các loại ảnh rất phù hợp với việc xác định các tham số phục vụ xác định lượng bốc thoát hơi nước. Ảnh vệ tinh Landsat với ưu điểm sử dụng miễn phí, ảnh vệ tinh Landsat có tính ổn định cao, được thu nhận từ năm 1972, độ phân giải không gian 30m rất phù hợp với với các nghiên cứu về lĩnh vực nông, lâm nghiệp, khí tượng thủy văn và môi trường. Ảnh vệ tinh Landsat 8 và ảnh Landsat 9 mới được phóng lên quỹ đạo còn có kênh hồng ngoại nhiệt phục vụ tính nhiệt độ bề mặt rất chính xác, đây cũng là tham số quan trọng có ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ bốc thoát hơi nước. Ngoài ra, độ phân giải thời gian của ảnh Landsat
8 hiện tại là 16 ngày, nếu kết hợp ảnh với ảnh Landsat 9 thì độ phân giải thời gian là 8 ngày khá phù hợp với việc đánh giá theo chu kỳ sinh trưởng và phát triển của cây trồng nông, lâm nghiệp và bề mặt lớp phủ.
Thực tế, trên thế giới và ở Việt Nam đã có những các phương pháp và mô hình sử dụng dữ liệu ảnh vệ tinh để ước tính lượng bốc thoát hơi nước của bề mặt lớp phủ. Tuy nhiên, chưa có nghiên cứu nào thực hiện tại khu vực Tây Bắc Việt Nam và kết hợp giữa mô hình viễn thám và mô hình sử dụng năng lượng mặt trời trong việc xác định lượng bốc thoát hơi nước bề mặt lớp phủ. Chính vì vậy, cần có các nghiên cứu thực nghiệm kết hợp giữa các mô hình trong việc ước tính, giám sát lượng bốc thoát hơi nước cho các khu vực có điều kiện địa hình, khí hậu, hiện trạng lớp phủ cụ thể.