CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU CÁC CHỈ SỐ CẢNH BÁO NGUY CƠ CHÁY RỪNG
3.2 xuất phương pháp cài đặt thử nghiệm chỉ số cảnh báo nguy cơ cháy rừng cho
cho Việt Nam
Phương pháp dự báo theo chỉ số ngày khô hạn H của Phạm Ngọc Hưng, tuy có độ chính xác thấp hơn, nhưng có thể sử dụng để dự báo mức độ nguy hiểm của cháy rừng dài ngày trên phạm vi rộng lớn. Khi áp dụng phương pháp này cần bổ sung thêm phương pháp dự báo theo độ ẩm vật liệu cháy góp phần nâng cao độ chính xác của công tác dự báo cháy rừng ở nước ta hiện nay.
Phương pháp dự báo theo độ ẩm vật liệu của Bế Minh Châu phù hợp với điều kiện rừng Thông và khí hậu địa phương ở Việt Nam, đặc biệt trong những ngày thời tiết biến động, các chỉ tiêu dễ theo dõi, tính toán đơn giản với điều kiện cháy rừng ở những vùng có diện tích Thông lớn.
Các tác giả trong tài liệu [14] đã chỉ ra, phương pháp dự báo cháy rừng theo chỉ tiêu tổng hợp P của Nesterov hiện nay đang được áp dụng phổ biến ở các địa phương nước ta. Dữ liệu lượng mưa trong chỉ số P được tính dựa vào phương pháp nội suy lượng mưa từ các trạm khí tượng mặt đấtđược quản lý bởi Trung tâm Khí tượng thủy văn quốc gia[9]. Tính đến nay trên toàn lãnh thổ Việt Nam có 98 trạm mặt đất để đo lượng mưa được phân bố như trong Hình 3.1. Hàng ngày, dữ liệu nhiệt độ, độ ẩm được đo lúc 13h00, lượng mưa được thu thập từ 13h00 đến 24h00 tại các trạm mặt đất này.Các dữ liệu trạm này dùng để nội suy ra dữ liệu tại tất cả các điểm trên lãnh thổ Việt Nam.Các tác giả đã sử dụng phương pháp nội suy Kriging đê ước lượng lượng mưa ở những điểm không có trạm.
Hình 3.1 Sơ đồ phân bố trạm khí tượng tại Việt Nam
Nhiệt độ và độ ẩm ở Việt Nam có sự khác biệt giữa 2 miền Bắc – Nam. Cụ thể, ở miền Bắc, nhiệt độ trung bình vào mà hè khoảng từ 220C đến 27.50C, mùa đông khoảng từ 150C đến 200C, trong khi ở miền Nam, nhiệt độ trung bình giao động từ 260C đến 290C trong cả năm [12]. Lượng mưa hàng năm từ 700mm đến 5000mm, miền Bắc có lượng mưa nhiều hơn miền Nam. Vì thế độ ẩm ở miền Bắc vào khoảng 80% đến 85% trong khi miền Nam có độ ẩm từ 77% đến 78% [13].
Nhóm tác giả trong tài liệu [9] đã chỉ ra: Những điểm lân cận thường có nhiệt độ và độ ẩm tương tự nhau, chênh lệch không đáng kể. Tuy nhiên, lượng mưa ở các điểm lân cận chưa chắc đã giống nhau. Vì thế hệ số tương quan theo không gian của nhiệt độ và độ ẩm nhìn chung là cao hơn so với hệ số tương quan của lượng mưa. Điều này được thể hiện trong các Hình 3.2, Hình 3.3, Hình 3.4. Hệ số tương quan theo khoảng cách tính theo km trong hình (a) và hệ số tương quan giữa vị trí các trạm mặt đất trong hình (b). Hình 3.2(a) cho thấy đối với những điểm có khoảng cách 50km, hệ số tương quan của nhiệt độ là khoảng 0.8, của độ ẩm trong Hình 3.3(a) là khoảng 0.6 và của lượng mưa trong Hình 3.4(a) là 0.35, tụt giảm nhanh và đáng kể so với nhiệt độ, độ ẩm. Tương tự như vậy với khoảng cách của các trạm mặt đất. Các trạm ở xa nhau thì hệ số tương quan càng thấp. Đối với nhiệt độ ở Hình 3.2(b) hệ số tương quan trong 10 trạm gần nhau nhất là ≈ 0.7, độ ẩm ở Hình 3.3(b) là ≈ 0.6 và lượng mưa ở Hình 3.4(b) chỉ ≈ 0.35.
(a) (b)
Hình 3.2 Tương quan của nhiệt độ theo khoảng cách (a) và vị trí trạm (b)
(a) (b)
Hình 3.3 Tương quan của độ ẩm theo khoảng cách (a) và vị trí trạm (b)
(a) (b)
Hình 3.4 Tương quan của lượng mưa theo khoảng cách (a) và vị trí trạm (b) Những địa điểm càng ở xa nhau, hệ số tương quan càng thấp, ta thấy, hệ số tương quan của nhiệt độ tụt giảm từ từ còn hệ số tương quan của độ ẩm và nhất là lượng mưa tụt giảm nhanh chóng. Đối với những điểm càng xa trạm mặt đất, sai số nội suy lượng mưa càng lớn. Trong khi đó, chỉ số Nesterov phụ thuộc nhiều vào lượng mưa, vì vậy, chỉ số Nesterov ở những địa điểm cách xa trạm có độ chính xác không cao.
Để giải quyết vấn đề này, tác giả đã lựa chọn chỉ số Angstrom để dự báo tại những vùng có sai số lượng mưa lớn thay thế cho chỉ số Nesterov.
Từ đó, tác giả đề xuất chỉ số tổng hợp như sau: Nếu sai số lượng mưa nhỏ hơn một ngưỡng cho phép thì tại điểm đó, chúng ta lấy chỉ số tổng hợp theo chỉ số Nesterov, ngược lại, nếu sai số lượng mưa lớn hơn ngưỡng đó, chỉ số tổng hợp sẽ được lấy theo chỉ số Angstrom vì chỉ số Angstrom không tính đến lượng mưa mà chỉ tính đến nhiệt độ, độ ẩm.
( , , ) = ( , , ) ế ∆( , , ) ≤
( , , ) ế ∆( , , ) > . (13)
Trong đó:
( , , ) là mức cảnh báo theo chỉ số tổng hợp tại tọa độ điểm (x, y) trong ngày n ( , , )là mức cảnh báo theo là chỉ số Nesterov tại tọa độ điểm (x, y) trong ngày n
( , , )là mức cảnh báo theo là chỉ số Angstrom tại tọa độ điểm (x, y) trong ngày n
∆( , , )là sai số lượng mưa tại tọa độ điểm (x, y) trong ngày n Bảng 2.4. Đề xuất các mức cảnh báo ở Việt Nam
Cấp cháy rừng Chỉ số Nesterov Chỉ số Angstrom
I P ≤ 1000 I ≥ 4.0
II 1000<P≤ 2500 3.0≤ I < 4.0
III 2501 <P ≤ 5000 2.5≤ I <3.0 IV 5000 <P≤ 10000 2.0 ≤I < 2.5
V P > 10000 I <2.0
Để đánh giá hiệu năng của chỉ số, dựa theo định nghĩa trong tài liệu số [11] mật độ cháy rừng của một khu vực với mỗi mức cảnh báo được tính như sau:
= . (14)
Trong đó:
Di là mật độ cháy rừng (Density) tại mức cảnh báo i Ci là tổng số điểm cháy ứng với mức cảnh báo i Si là diện tích cảnh báo ứng với mức cảnh báo i i ∈(từ cấp I – cấp V)
Với một chỉ số và một mức cảnh báo cho trước, ngưỡng được xác định theo công thức (15) như sau:
= argmax [ ] . (15)
Trong đó: là mật độ cháy rừng tại mức cảnh báo i
Tại ngưỡng tìm được, chỉ số được cho là đạt nếu thỏa mãn 2 điều kiện sau: D1< D2< D3 < D4< D5 – số điểm cháy xảy ra nhiều trong vùng cảnh báo nguy
Tại cùng 1 mức cảnh báo, mật độ điểm cháy theo chỉ số nào cao hơn thì chỉ số đó được đánh giá là tốt hơn.