2.4.1.2. Phương pháp xác định chỉ số khí hậu phản ánh nguy cơ cháy rừng * Công thức dự báo nguy cơ cháy rừng của Nesterop
Hiện nay, ở nước ta nguy cơ cháy rừng của một ngày cụ thể ở phần lớn các khu vực được xác định theo chỉ tiêu khí tượng tổng hợp P của Nesterop với cơng thức như sau:
d t i13 n 1 i i13 5i x P ∑ = =K (2.1) Trong đó:
- P5i là chỉ tiêu khí tượng tổng hợp tính cho ngày thứ i,
- K là hệ số có giá trị bằng 1 khi lượng mưa ngày thứ i nhỏ hơn 5mm, và có giá trị bằng 0 khi lượng mưa ngày lớn hơn hoặc bằng 5mm,
- ti13 là nhiệt độ khơng khí tại thời điểm 13 giờ ngày thứ i (oC), - di13 là độ hụt bão hòa tại thời điểm 13 giờ ngày thứ i (mb),
- n là số ngày khơng mưa hoặc có mưa nhưng nhỏ hơn 5 mm kể từ ngày cuối cùng có lượng mưa lớn hơn 5 mm.
* Chỉ số ngày có nguy cơ cháy cao
Nguy cơ cháy rừng của một ngày cụ thể được xác định theo giá trị của chỉ số P5i. Ngày mà P5i từ 7.500 – 10.000 được gọi là ngày có nguy cơ cháy cao (P4), Ngày mà P5i lớn hơn 10.000 được gọi là ngày có nguy cơ cháy rất cao (P5).
Nguy cơ cháy rừng của một tháng hoặc một năm được xác định theo số ngày có nguy cơ cháy cao và rất cao (Snc45) và được xác định như sau:
Snc45 = f(P4; P5) (2.2)
Các cơng trình nghiên cứu và thực tế đều khảng định, số ngày có nguy cơ cháy cao có liên hệ chặt với điều kiện khí hậu. Căn cứ vào số ngày có nguy cơ cháy cao và điều kiện nhiệt ẩm từng tháng ở các địa phương, luận án tiến
hành khảo nghiệm và xác định các chỉ số khí hậu Qi phản ảnh nguy cơ cháy rừng.
* Chỉ số khí hậu Qi
Chỉ số khí hậu Qi được lựa chọn là chỉ số có liên hệ chặt chẽ nhất với số ngày có nguy cơ cháy rừng cao Snc45 và được xác định như sau:
Qi = f(Ri; Ti) (2.3)
Trong đó:
- Ri là lượng mưa trung bình của tháng thứ i, - Ti là nhiệt độ trung bình của tháng thứ i.
Tổng quan nghiên cứu đã chỉ ra rằng chỉ số khí hậu dùng để phản ánh nguy cơ cháy rừng có những đặc điểm sau: (1) – Được xác định thơng qua của các chỉ tiêu khí hậu (nhiệt độ trung bình, lượng mưa trung bình), (2) – Phản ánh được sự ảnh hưởng của điều kiện khí hậu những tháng liền trước đến nguy cơ cháy rừng ở tháng dự báo, (3) – Liên hệ chặt với đặc điểm phân hóa mùa mưa của khu vực dự báo; với những nhận định trên cùng với việc tham vấn ý kiến các chuyên gia luận án đã đề xuất và vận dụng phương pháp khảo nghiệm thực tế để xác định cơng thức tính chỉ số khí hậu phản ánh nguy cơ cháy rừng Qi, theo các dạng công thức từ 2.4 – 2.12 trong bảng 2.1.
Bảng 2.1. Cơng thức xác chỉ tiêu khí hậu Qi phản ánh nguy cơ cháy rừng
TT Dạng công thức xác định Qi Kí hiệu
1 Qi = Ri-2*µ + Ri-1*β + Ri 2.4
2 Qi = Ti-1*β + Ti 2.5
3 Qi = Stkh 2.6
4 Qi = Ki*Ti*abs(Ri-100) 2.7
5 Qi= (Ki-1*Ti-1*abs(Ri-1-100)*β) + Ki*Ti*abs(Ri-100) 2.8 6 Qi= (Ki-2*Ti-2*abs(Ri-2-100)*µ) + (Ki-1*Ti-1*abs(Ri-1-100)*β) + Ki*Ti*abs(Ri-100) 2.9
7 Qi = Ki*Ti*abs(Ri-100)^α 2.10
8 Qi= ((Ki-1*Ti-1*abs(Ri-1-100)^α)*β) + (Ki*Ti*abs(Ri-100)^α) 2.11 9 Qi= ((Ki-2*Ti-2*abs(Ri-2-100)^α)*µ) + ((Ki-1*Ti-1*abs(Ri-1-100)^α)*β)
Trong đó:
- Qi là chỉ số khí hậu tính cho tháng thứ i,
- Ki và Ki-1, Ki-2 là hệ số hiệu chỉnh tính cho tháng thứ i và hai tháng liền trước, chúng bằng 0 khi lượng mưa tháng lớn hơn hoặc bằng 100 mm,
- Ki và Ki-1, Ki-2 bằng (100-Ri)/100, (100-Ri-1)/100, (100-Ri-2)/100 khi lượng mưa tháng nhỏ hơn 100 mm, (Theo các Phạm Ngọc Hưng [11]: mùa
cháy rừng có thể xác định là những tháng có lượng mưa ≤ 100mm.)
- Ri, Ri-1 và Ri-2 là lượng mưa tháng thứ i và hai tháng liên trước,
- Ti, Ti-1 và Ti-2 là nhiệt độ trung bình tháng thứ i và hai tháng liên trước, - α, β, µ, là các hằng số của phương trình xác định chỉ số Qi,
- Stkh là số tháng có lượng mưa nhỏ hơn 100mm liên tiếp tính từ tháng hiện tại trở về trước,
- abs() là hàm lấy giá trị tuyệt đối.
Công thức (2.7; 2.10) xác định chỉ số khí hậu phản ánh nguy cơ cháy rừng Qi chỉ tính đến tác động của các yếu tố lượng mưa và nhiệt độ của tháng hiện tại mà khơng tính đến mức độ chi phối của các yếu tố này ở các tháng trước đó. Cơng thức (2.8; 2.11) cho phép xác định chỉ số khí hậu phản ánh nguy cơ cháy rừng Qi theo điều kiện khí hậu của tháng hiện tại có tính đến sự chi phối của tháng liền trước đến chỉ số Qi. Công thức (2.9; 2.12) cho phép xác định chỉ số khí hậu phản ánh nguy cơ cháy rừng Qi theo điều kiện khí hậu của tháng hiện tại có tính đến sự chi phối của hai tháng liền trước đến chỉ số Qi.
2.4.1.3. Phương pháp xác định đặc điểm biến đổi nguy cơ cháy rừng theo điều kiện khí hậu
Trong luận án, nguy cơ cháy rừng tại các địa phương được phản ánh thơng qua số ngày có nguy cơ cháy cao và rất cao (Snc45); vì vậy đặc điểm biến đổi nguy cơ cháy rừng theo điều kiện khí hậu được đánh giá thơng qua đặc điểm biến đổi của chỉ số Snc45 tại các vùng sinh thái trong cả nước. Chỉ
số Snc45 tại các vùng sinh thái được xác định thơng qua điều kiện khí hậu tại các vùng sinh thái và chỉ số khí hậu phản ánh nguy cơ cháy rừng Qi.
2.4.1.4. Phương pháp lựa chọn chỉ số khí hậu và ngưỡng phân cấp phản ánh cấp độ của nguy cơ cháy rừng
Chỉ số khí hậu phản ánh nguy cơ cháy rừng Qi được xác định trên cơ sở phân tích liên hệ giữa các chỉ số khí hậu với số ngày có nguy cơ cháy rừng cao và rất cao ở tất cả các địa phương, chỉ số khí hậu được lựa chọn cần thỏa mãn 3 tiêu chí: (1) – Chỉ số khí hậu Qi cần phản ánh được sự ảnh hưởng của điều kiện khí hậu các tháng liền trước đến kết quả dự báo nguy cơ cháy rừng của tháng hiện tại, (2) – Chỉ số khí hậu Qi được lựa chọn phải có hệ số tương quan cao nhất với số ngày có nguy cơ cháy cao Snc45, (3) – Phương trình liên hệ giữa Snc45 và Qi phải thực sự tồn tại và đáp ứng được mục tiêu dự báo nguy cơ cháy rừng theo chỉ số khí hậu.
Các ngưỡng phân cấp phản ánh cấp độ của nguy cơ cháy rừng được xác định trên cơ sở kết quả khảo sát đặc điểm biến đổi của nguy cơ cháy rừng theo chỉ số khí hậu phản ánh nguy cơ cháy rừng Qi. Mỗi ngưỡng là một điểm biến đổi về tính chất của đường cong liên hệ giữa nguy cơ cháy rừng với chỉ số khí hậu.
2.4.2. Phương pháp đánh giá tác động của BĐKH đến nguy cơ cháy rừng
2.4.2.1. Phương pháp xác định đặc điểm biến đổi của chỉ số khí hậu phản ánh nguy cơ cháy rừng theo không gian
Đặc điểm biến đổi của chỉ số khí hậu phản ánh nguy cơ cháy rừng Qi theo không gian, được đánh giá thơng qua mối liên hệ của chỉ số khí hậu phản ánh nguy cơ cháy rừng với các yếu tố không gian: kinh độ (kd), vĩ độ (vd), độ cao (dc).
Tác giả tiến hành phân tích và xác định các phương trình liên hệ phản ánh quy luật biến đổi của chỉ số khí hậu phản ánh nguy cơ cháy rừng theo không gian và theo từng tháng trong năm.
Kết hợp với các mơ hình nội suy khơng gian, cho phép luận án hoàn thiện và xây dựng được các mơ hình đánh giá tác động của BĐKH đến nguy cơ cháy rừng trên phạm vi toàn quốc dựa trên số liệu khí hậu quan trắc được tại cá trạm Khí tượng Quốc Gia.
2.4.2.2. Phương pháp xác định đặc điểm biến đổi của chỉ số khí hậu phản ánh nguy cơ cháy rừng theo thời gian
Đặc điểm biến đổi của chỉ số khí hậu phản ánh nguy cơ cháy rừng Qi theo thời gian, được đánh giá thông qua số ngày có nguy cơ cháy rừng cao Snc45 theo Kịch bản BĐKH trung bình B2 do Bộ Tài nguyên và Môi trường công bố năm 2009.
Luận án sẽ xác định và làm rõ đặc điểm biến đổi của nguy cơ cháy rừng tại các vùng sinh thái trong cả nước tại các thời điểm khác nhau trong tương lai: 2020, 2030, 2050, 2090. Thông qua việc áp dụng công thức xác định chỉ số khí hậu phản ánh nguy cơ cháy rừng Qi từ các chỉ tiêu khí hậu trong kịch bản BĐKH và phương trình liên hệ giữa số ngày có nguy cơ cháy rừng cao Snc45 với Qi.
Tổng hợp, phân tích kết quả xác định số ngày có nguy cơ cháy rừng cao Snc45 cho từng vùng sinh thái tại các thời điểm khác nhau trong tương lai sẽ làm sáng tỏ đặc điểm biến đổi của chỉ số khí hậu phản ánh nguy cơ cháy rừng Qi theo thời gian.
2.4.2.3. Phương pháp xác định đặc điểm biến đổi của nguy cơ cháy rừng theo loại trạng thái rừng
Hiện nay hệ thống phân loại các trạng thái rừng ở Việt Nam được thực hiện theo quy định trong Thơng tư số 34/2009/TT/BNNPTNT Quy định tiêu chí xác định và phân loại rừng ban hành ngày 10/06/2009. Với mục tiêu và giới hạn nghiên cứu được xác định là nghiên cứu tác động của BĐKH đến nguy cơ cháy rừng tại các trạng thái rừng ở vùng đồi núi Việt Nam, tác giả đã xác định được các trạng thái rừng nằm trong phạm vi nghiên cứu của luận án, cụ thể trong bảng 2.2.
Bảng 2.2. Danh sách các trạng thái rừng thuộc phạm vi nghiên cứuTT Tên trạng thái rừng và đất khơng có rừng (LDLR) Mã số Ký hiệu TTR TT Tên trạng thái rừng và đất khơng có rừng (LDLR) Mã số Ký hiệu TTR
1. Rừng lá rộng thường xanh
1 Rừng gỗ tự nhiên núi đất LRTX giàu 16 TXG
2 Rừng gỗ tự nhiên núi đất LRTX TB 17 TXB
3 Rừng gỗ tự nhiên núi đất LRTX nghèo 18 TXN
4 Rừng gỗ tự nhiên núi đất LRTX nghèo kiệt 19 TXK
5 Rừng gỗ tự nhiên núi đất LRTX phục hồi 20 TXP
2. Rừng lá rộng rụng lá
6 Rừng gỗ tự nhiên núi đất LRRL giàu 21 RLG
7 Rừng gỗ tự nhiên núi đất LRRL TB 22 RLB
8 Rừng gỗ tự nhiên núi đất LRRL nghèo 23 RLN
9 Rừng gỗ tự nhiên núi đất LRRL nghèo kiệt 24 RLK
10 Rừng gỗ tự nhiên núi đất LRRL phục hồi 25 RLP
3. Rừng lá rộng nửa rụng lá
11 Rừng gỗ tự nhiên núi đất LRNRL giàu 26 NRLG
12 Rừng gỗ tự nhiên núi đất LRNRL TB 27 NRLB
13 Rừng gỗ tự nhiên núi đất LRNRL nghèo 28 NRLN
14 Rừng gỗ tự nhiên núi đất LRNRL nghèo kiệt 29 NRLK
15 Rừng gỗ tự nhiên núi đất LRNRL phục hồi 30 NRLP
4. Rừng lá kim
16 Rừng gỗ tự nhiên núi đất LK giàu 31 LKG
17 Rừng gỗ tự nhiên núi đất LK TB 32 LKB
5. Rừng lá rộng lá kim
18 Rừng gỗ tự nhiên núi đất LRLK giàu 36 RKG
19 Rừng gỗ tự nhiên núi đất LRLK TB 37 RKB
6. Rừng núi đá
20 Rừng gỗ tự nhiên núi đá LRTX nghèo 43 TXDN
21 Rừng gỗ tự nhiên núi đá LRTX nghèo kiệt 44 TXDK
22 Rừng gỗ tự nhiên núi đá LRTX phục hồi 45 TXDP
7. Rừng tre nứa
23 Rừng nứa tự nhiên núi đất 56 NUA
8. Rừng hỗn giao gỗ và tre nứa
24 Rừng hỗn giao G-TN tự nhiên núi đất 61 HG1
25 Rừng hỗn giao TN-G tự nhiên núi đất 62 HG2
9. Rừng trồng
26 Rừng Keo 67 RTG
27 Rừng Bạch đàn 67 RTG
28 Rừng Thông 67 RTG
10. Có cây gỗ tái sinh
29 Đất có cây gỗ tái sinh núi đất 85 DT2
11. Đất trống cây bụi
Để xác định được các địa điểm nghiên cứu phù hợp phục vụ điều tra các ơ tiêu chuẩn điển hình cho các trạng thái rừng đã lựa chọn, tác giả tiến hành phân tích hệ thống số liệu thống kê của Cục Kiểm lâm về số vụ cháy rừng, diện tích rừng đã cháy ở các địa phương trong giai đoạn 2002 – 2011 để xác định các tỉnh trong điểm cháy rừng trên tồn quốc. Tiêu chí lựa chọn các tỉnh làm địa điểm nghiên cứu của luận án được xác định cụ thể như sau: (1) – Là tỉnh có số vụ cháy rừng và diện tích rừng bị cháy cao trong giai đoạn 2002 – 2011; (2) – Là tỉnh có phân bố tự nhiên của các trạng rừng thuộc phạm vi nghiên cứu với diện tích lớn; (3) – Có tính khả thi cao, phù hợp với điều kiện nghiên cứu của luận án. Danh sách 10 tỉnh có số vụ cháy rừng và diện tích rừng bị cháy lớn nhất trong giai đoạn 2002 – 2011 được thống kê trong bảng 2.3.
Bảng 2.3. Danh sách các tỉnh trọng điểm cháy rừng trong giai đoạn 2002 – 2011
T T Đơn vị Số vụ (vụ) Diện tích (ha) Rừng TN (ha) Rừng trồng (ha) Trảng cỏ (ha) Số vụ tìm đợc TP (vụ) Số vụ đã xử lý (vụ) Số người (người) 1 Kon Tum 346,0 3.205,6 103,5 3.039,3 62,8 40,0 40,0 5.224,0 2 Quảng Ninh 260,0 2.407,9 371,7 1.680,6 355,6 8,0 5.316,0 3 Sơn La 267,0 2.163, 5 1.867, 3 229,2 67,0 4 Yên Bái 331,0 2.066,9 786,6 977,3 303,0 42,0 2.939,0 5 Lạng Sơn 186,0 2.023,1 554,0 933,1 536,0 24,0 24,0 2.810,0 6 Lai Châu 207,0 2.021,3 534,8 1.268,7 217,8 3,0 200,0 7 Lâm Đồng 462,0 1.856, 4 799,4 964,4 92,6 30,0 14,0 5.391,0 8 Hịa Bình 180,0 1.681,3 740,2 257,0 684,2 1,0 9 Hà Giang 379,0 1.464, 8 483,2 901,0 80,5 3,0 10 Quảng Trị 160,0 1.354,8 135,1 1.098,7 121,0 819,0 36 Đăk Lăk 4,0 433,0 433,0
Căn cứ vào 3 tiêu chí lựa chọn địa điểm nghiên cứu đã xác định và tham vấn ý kiến của các chuyên gia, tác giả đã quyết định lựa chọn 5 tỉnh để tiến hành lập ô tiêu chuẩn thu thập số liệu phục vụ nghiên cứu bao gồm: Sơn La, Hịa Bình, Hà Giang, Đăk Lăk, Lâm Đồng. Trong 5 tỉnh được lựa chọn
nghiên cứu, riêng Đăk Lăk khơng phải là tỉnh có số vụ cháy rừng, cũng như diện tích rừng bị cháy cao trong giai đoạn 2002 – 2011 theo số liệu thống kê của Cục Kiểm lâm, tuy nghiên nghiên cứu vẫn quyết định lựa chọn Đăk Lăk là địa bàn nghiên cứu do trên địa bàn tỉnh có sự phân bố với diện tích lớn của một số trạng thái rừng đặc hữu cho khu vực Tây Nguyên: rừng rụng lá và rừng nửa rụng lá. Trong nghiên cứu này tác giả tiến hành điều tra 66 ô tiêu chuẩn (OTC) điển hình với kích thước 1000m2 (30mx33m) đại diện cho các trạng thái rừng thuộc phạm vi nghiên cứu, phân bố trên địa bàn của 5 tỉnh: Sơn La, Hịa Bình, Hà Giang, Đăk Lăk, Lâm Đồng. Các chỉ tiêu được thu thập trên ô tiêu chuẩn phục vụ nghiên cứu bao gồm: cấu trúc tầng cây cao, cây bụi thảm tươi, thảm khô, độ ẩm vật liệu cháy lúc 13 giờ. Phân bố các ô tiêu chuẩn theo trạng thái và theo địa điểm nghiên cứu được xác định cụ thể trong bảng 2.4.
Bảng 2.4. Phân bố các ô tiêu chuẩn theo trạng thái và địa điểm nghiên cứu
TT Tên trạng thái rừng và đất khơng có rừng (LDLR) Mã số Ký hiệu TTR Địa điểm Số lượng OTC
1. Rừng lá rộng thường xanh 10
1 Rừng gỗ tự nhiên núi đất LRTX giàu 16 TXG Sơn La 2
2 Rừng gỗ tự nhiên núi đất LRTX TB 17 TXB Sơn La 2
3 Rừng gỗ tự nhiên núi đất LRTX nghèo 18 TXN Sơn La 2
4 Rừng gỗ tự nhiên núi đất LRTX nghèo kiệt 19 TXK Sơn La 2 5 Rừng gỗ tự nhiên núi đất LRTX phục hồi 20 TXP Sơn La 2
2. Rừng lá rộng rụng lá 10
6 Rừng gỗ tự nhiên núi đất LRRL giàu 21 RLG Đăk Lăk 2
7 Rừng gỗ tự nhiên núi đất LRRL TB 22 RLB Đăk Lăk 2
8 Rừng gỗ tự nhiên núi đất LRRL nghèo 23 RLN Đăk Lăk 2
9 Rừng gỗ tự nhiên núi đất LRRL nghèo kiệt 24 RLK Đăk Lăk 2 10 Rừng gỗ tự nhiên núi đất LRRL phục hồi 25 RLP Đăk Lăk 2