Các nghiên cứu ở nước ta trong lĩnh vực cháy rừng chủ yếu tập trung vào một số lĩnh vực chính sau:
- Nghiên cứu phương pháp dự báo cháy rừng:
Dự báo nguy cơ cháy rừng ở Việt Nam được bắt đằu từ năm 1981. Tuy nhiên trong thời gian đầu người ta chủ yếu áp dụng phương pháp dự báo của Nesterop có điều chỉnh theo lượng mưa ngày (Phạm Ngọc Hưng, 1988). Đây là phương pháp đơn giản, cấp nguy hiểm của cháy rừng được xác định theo giá trị P bằng tổng các tích số giữa nhiệt độ và độ hụt bão hoà của không khí lúc 13 giờ hàng ngày kể từ ngày cuối cùng có lượng mưa lớn hơn 3mm. Đến năm 1988 nghiên cứu của Phạm Ngọc Hưng đã cho thấy phương pháp của Nesterop có độ chính xác cao hơn nếu tính giá trị P kể từ ngày cuối cùng có lượng mưa lớn hơn 5mm. Ngoài ra, trên cơ sở phát hiện liên hệ chặt chẽ giữa số ngày liên tục có lượng mưa dưới 5 mm hay còn gọi là số ngày khô hạn liên tục (H) với chỉ số P, Phạm Ngọc Hưng đã đưa ra phương pháp dự báo nguy cơ cháy rừng theo số ngày khô hạn liên tục (Phạm Ngọc Hưng, 1988) [13]. Ông xây dựng một bảng tra cấp nguy hiểm của cháy rừng căn cứ vào số ngày khô hạn liên tục cho các mùa khí hậu trong năm và biểu mùa cháy rừng cho cả nước theo chỉ số khô, hạn, kiệt của GS. Thái Văn Trừng và Gaussel – Walter.
Từ 1989 - 1991 Dự án tăng cường khả năng phòng cháy chữa cháy rừng cho Việt Nam của UNDP đã nghiên cứu, soạn thảo phương pháp dự báo nguy cơ cháy rừng theo chỉ tiêu khí tượng tổng hợp P của Nesterop nhưng thêm yếu tố gió (Cooper, 1991). Chỉ tiêu P của Nesterop được nhân với hệ số là 1.0, 1.5, 2.0, và 3.0 nếu có tốc độ gió tương ứng là 0- 4, 5- 15,
16- 25, và lớn hơn 25 km/giờ. Tuy nhiên, đến nay chỉ tiêu này vẫn chưa được tính đến trong dự báo nguy cơ cháy rừng của Việt Nam.
Năm 1995, Võ Đình Tiến đã đưa ra phương pháp dự báo nguy cơ cháy rừng của từng tháng ở Bình Thuận theo 6 yếu tố: nhiệt độ không khí trung bình, lượng mưa trung bình, độ ẩm không khí trung bình, vận tốc gió trung bình, số vụ cháy rừng trung bình, lượng người vào rừng trung bình. Tác giả đã xác định được cấp nguy hiểm với cháy rừng của từng tháng trong cả mùa cháy. Đây là chỉ tiêu có tính đến cả yếu tố thời tiết và yếu tố kinh tế xã hội liên quan đến nguy cơ cháy rừng. Tuy nhiên, vì căn cứ vào số liệu khí tượng trung bình nhiều năm nên cấp dự báo của Võ Đình Tiến chỉ thay đổi theo thời gian của lịch mà không thay đổi theo thời tiết hàng ngày. Vì vậy, nó mang ý nghĩa của phương pháp xác định mùa cháy nhiều hơn là dự báo nguy cơ cháy rừng [23].
Khi nghiên cứu về tính thích hợp của một số phương pháp dự báo nguy cơ cháy rừng ở miền Bắc Việt Nam, Bế Minh Châu (2001) đã khẳng định phương pháp dự báo nguy cơ cháy rừng theo chỉ tiêu P và H có độ chính xác không cao ở những vùng có sự luân phiên thường xuyên của các khối không khí biển và lục địa hoặc vào các thời gian chuyển mùa. Trong những trường hợp như vậy, thì mức độ liên hệ của chỉ số P hoặc H với độ ẩm vật liệu dưới rừng và tần suất xuất hiện của cháy rừng thấp [6].
Như vậy, phương pháp dự báo nguy cơ cháy rừng hiện nay đang được áp dụng trong phạm vi toàn quốc là phương pháp sử dụng chỉ tiêu khí tượng tổng hợp của Nesterop trong đó hệ số K được điều chỉnh cho phù hợp theo từng địa phương.
- Nghiên cứu ứng dụng công nghệ không gian địa lý (viễn thám, GIS, GPS) trong dự báo và phát hiện sớm cháy rừng ở Việt Nam:
Đề tài "Nghiên cứu giải pháp phòng chống và khắc phục hậu quả cháy rừng cho vùng U Minh và Tây Nguyên" thực hiện năm 2002 – 2005 có nội
dung chủ yếu là: nghiên cứu nguyên nhân dẫn đến cháy rừng, xây dựng bản đồ phân vùng trọng điểm cháy rừng, phân loại kiểu rừng theo nguy cơ cháy, nghiên cứu phương pháp dự báo nguy cơ cháy rừng, phương pháp phát hiện sớm cháy rừng, các giải pháp khoa học công nghệ phòng cháy chữa cháy rừng, các giải pháp kinh tế – xã hội phòng cháy chữa cháy rừng, tập đoàn cây trồng có khả năng chống chịu lửa, những thiết bị chữa cháy rừng, các phần mềm dự báo nguy cơ cháy rừng và phát hiện sớm cháy rừng, và các quy trình phòng chống và khắc phục hậu quả của cháy rừng áp dụng cho vùng U Minh và Tây Nguyên. Đây là lần đầu tiên ở Việt Nam, hệ thống thông tin địa lý, tư liệu viễn thám (ảnh vệ tinh Modis) và công nghệ thông tin được phối hợp ứng dụng phục vụ mục tiêu dự báo, cảnh báo nguy cơ cháy rừng [17].
Nhóm nghiên cứu đã căn cứ vào quy luật liên hệ giữa điều kiện thời tiết, trạng thái rừng và độ ẩm vật liệu cháy để xây dựng phương pháp dự báo lửa rừng. Ở khu vực U Minh dự báo lửa rừng được thực hiện với 3 nhóm yếu tố là điều kiện thời tiết, kiểu trạng thái rừng và mực nước ngầm. Phương pháp dự báo này đã được vận dụng trong Quy trình phòng cháy chữa cháy rừng tràm hiện nay. Ở Tây Nguyên dự báo lửa rừng được thực hiện với 2 nhóm yếu tố là thời tiết và kiểu trạng thái rừng. Khi tính chỉ số khí tượng tổng hợp Pi, hệ số Ki nhận các giá trị thay đổi như một hàm số của lượng mưa ngày thứ i, Ki = 0 khi lượng mưa ngày thứ i lớn hơn hoặc bằng 7mm, Ki=(7-Ri)/7 khi lượng mưa ngày thứ i lớn hơn 0 và nhỏ hơn 7mm, Ki = 1 khi lượng mưa ngày thứ i bằng không 0. Còn các ngưỡng của chỉ số Pi dùng để xác định 5 cấp nguy cơ cháy rừng là Pi=0-2000, Pi=2000-4000, Pi=4000- 7000, Pi=7000-10000 và Pi>10000. Đặc điểm của phương pháp dự báo nguy cơ cháy rừng mới đã tính đến được cả điều kiện thời tiết và kiểu rừng, cũng như sự phân hoá của điều kiện thời tiết trên toàn lãnh thổ [17].
Từ đầu năm 2003 Cục kiểm lâm đã cộng tác với nhóm nghiên cứu thuộc đề tài KC.08.24 của Trường Đại học Lâm nghiệp để xây dựng "Phần mềm cảnh báo lửa rừng". Với công nghệ mới, phần mềm này cho phép liên kết được phương tiện hiện đại vào công tác dự báo và truyền tin về nguy cơ cháy rừng. Có thể mô tả tóm tắt công nghệ này như sau. Vào khoảng 14 giờ hàng ngày Cục kiểm lâm và Đài truyền hình Việt Nam đồng thời nhận được từ Tổng cục Khí tương Thuỷ văn một thư điện tử chứa thông tin về điều kiện thời tiết có ảnh hưởng đến nguy cơ cháy rừng của 95 trạm khí tượng đại diện cho 95 vùng khác nhau của cả nước. Sử dụng công thức dự báo lửa rừng và các thông tin về diễn biến thời tiết được tích luỹ liên tục trong thời gian dài "Phần mềm cảnh báo lửa rừng" tính được cấp nguy cơ cháy rừng cho các địa phương và thể hiện chúng lên bản đồ lãnh thổ. Nếu có ít nhất một khu vực nào đó có cấp nguy cơ cháy rừng đạt trên cấp 4 - cấp nguy hiểm thì Ban thời sự Đài truyền hình Việt Nam biên tập bản tin "Cảnh báo cháy rừng" vào cuối bản tin chính buổi tối để thông báo trên kênh I về nguy cơ cháy rừng. Trong khi đó, Cục kiểm lâm sử dụng thông tin dự báo để chỉ đạo hoạt động phòng cháy chữa cháy rừng trên quy mô cả nước.
Bế Minh Châu (2010), đã căn cứ vào kết quả của đề tài KC.08.24, nghiên cứu bổ sung và phát triển thành phần mềm cảnh báo nguy cơ cháy rừng cho cả nước. Lần đầu tiên đề tài đã phân loại các trạng thái rừng theo nguy cơ cháy và xây dựng phương pháp dự báo nguy cơ cháy rừng trên cơ sở tính đến cả điều kiện thời tiết và kiểu trạng thái rừng [8].
Năm 2011 Chi cục Kiểm lâm Thanh Hóa là đơn vị đầu tiên trong cả nước đã phối hợp với nhóm nghiên cứu của trường Đại học Lâm nghiệp nghiên cứu, xây dựng và đưa vào ứng dụng hệ thống Cảnh báo nguy cơ cháy rừng trực tuyến với ứng dụng kết hợp hệ thống thông tin địa lý GIS và WEBGIS. Toàn bộ quá trình dự báo và truyền tải thông tin đến đối tượng thụ hưởng đều được thực hiện một cách tự động trên Server của Chi cục
Kiểm lâm tỉnh Thanh Hóa. Đây được đánh giá là một bước tiến lớn trong việc ứng dụng công nghệ không gian địa lý và công nghệ thông tin trong lĩnh vực dự báo cháy rừng ở nước ta.
Vương Văn Quỳnh (2012), trong đề tài Nghiên cứu các giải pháp phòng cháy, chữa cháy rừng cho các trạng thái rừng ở thành phố Hà Nội, đã thu được một số kết quả nổi bật: (1) - Hoàn thiện phương pháp và phần mềm dự báo nguy cơ cháy rừng thành phố Hà Nội, (2) - Đề xuất được các biện pháp kỹ thuật phòng cháy chữa cháy rừng ở Hà Nội. (3) - Xây dựng được mô hình trình diễn kỹ thuật phòng cháy chữa cháy rừng tại ba vùng rừng tập trung là Sóc Sơn, Ba Vì, Mỹ Đức [20].
Mặc dù có những nghiên cứu trên quy mô vùng hoặc quốc gia nhưng mỗi tỉnh thường có những đặc điểm rừng, đặc điểm tiểu khí hậu khác nhau. Do đó để nâng cao hiệu quả của công tác phòng cháy chữa cháy rừng nhiều tỉnh đã tổ chức nghiên cứu về đặc điểm khí hậu, rừng có liên quan đến nguy cơ cháy và xây dựng những phương pháp phòng cháy chữa cháy rừng riêng. Phương pháp dự báo nguy cơ cháy rừng đã được xây dựng riêng cho các tỉnh như: Quảng Ninh, Phú Thọ, Thanh Hoá, Nghệ An, Bình Định, Ninh Thuận, Bình thuận, Kiên Giang, Cà Mau, Lâm Đồng v.v... Đồng thời một số tỉnh đã xây dựng phần mềm cảnh báo nguy cơ cháy rừng riêng cho tỉnh như: Phú Thọ, Hoà Bình, Ninh Thuận v.v...
Các công trình nghiên cứu về ứng dụng công nghệ không gian địa lý (viễn thám, GIS, GPS) trong dự báo và phát hiện sớm cháy rừng ở Việt Nam cho thấy việc ứng dụng công nghệ không gian địa lý và viễn thám phục vụ mục tiêu dự báo và phát hiện sớm cháy rừng trên quy mô quốc gia là chưa nhiều và tính đến nay chỉ có các tác giả GS. Vương Văn Quỳnh, PGS. Trần Quang Bảo và PGS. Bế Minh Châu thực hiện một số nghiên cứu điển hình, kết quả của các nghiên cứu này hiện vẫn đang được ứng dụng có hiệu quả tại Cục Kiểm lâm và một số địa phương như: Thanh Hóa, Phú Thọ, ... Chính vì
vậy, việc đẩy mạnh các nghiên cứu ứng dụng hệ thống công nghệ không gian địa lý (viễn thám, GIS, GPS) vào dự báo và phát hiện sớm cháy rừng ở nước ta vẫn là một hướng nghiên cứu mới, phù hợp với xu hướng phát triển công nghệ trên thế giới và thực sự cần thiết ở nước ta.
Kết luận:
(1) - Hiện nay vẫn chưa có phương pháp dự báo cháy rừng chung cho toàn thế giới, mỗi quốc gia, mỗi khu vực đều nghiên cứu và phát triển các phương pháp dự báo cháy rừng riêng. Ở Việt Nam hiện sử dụng chỉ số khí tượng tổng hợp của Nesterop có điều chỉnh hệ số K cho các địa phương để dự báo cháy rừng trên toàn quốc. Tổng quan tài liệu cũng cho thấy, hiện ở Việt Nam chưa có nhiều phương pháp dự báo nguy cơ cháy rừng theo các chỉ số khí hậu.
(2) - Xu hướng ứng dụng công nghệ không gian địa lý (viễn thám, GIS, GPS) và công nghệ thông tin trong dự báo và phát hiện sớm cháy rừng hiện đang phát triển mạnh trên thế giới. Xu hướng này hiện cũng đang nhận được sự quan tâm và đầu tư của Đảng và Nhà nước ta.
1.3. Tổng quan nghiên cứu về tác động của BĐKH đến nguy cơ cháy rừng
1.3.1. Tác động của BĐKH đến nguy cơ cháy rừng trên thế giới
Nghiên cứu về tác động của sự BĐKH đến nguy cơ cháy rừng đã được nhiều nước quan tâm. Tuy nhiên hiện có không nhiều tài liệu thể hiện những kết quả đã đạt được về vấn đề này. Một số công trình nghiên cứu nổi bật trong những năm gần đây cho thấy rõ tác động của các quá trình BĐKH đã làm gia tăng nguy cơ cháy rừng trên toàn thế giới.
Năm 2005 tập thể các tác giả: K.Hennessy, C.Lucas, N.Nicholls đã tiến hành nghiên cứu về sự tác động của biến đổi khí hậu tới nguy cơ cháy rừng ở 17 địa điểm thuộc khu vực Đông nam Australia. Kết quả nghiên cứu cho thấy sự gia tăng nguy cơ cháy theo thời tiết ở khu vực nghiên cứu là rất rõ ràng.
Những ngày được dự báo có nguy cơ cháy rừng cao và rất cao có xu hướng gia tăng ở Đông Nam Úc: 4-25% vào năm 2020, 15-70% vào năm 2050. Trung bình hàng năm số ngày có nguy cơ cháy cao và rất cao ở Canberra có thể sẽ tăng từ 23,1 ngày/năm lên 25,6-28,6 ngày/năm vào năm 2020 và 27,9- 38,3 ngày/năm vào năm 2050. Nghiên cứu sử dụng các chỉ số: chỉ số nguy cơ cháy rừng và chỉ số nguy cơ cháy đồng cỏ. Các chỉ số này được xây dựng dựa trên sự kết hợp của các biến thời tiết bao gồm: nhiệt độ hàng ngày, lượng mưa, độ ẩm và tốc độ gió. Đây có thể được coi là công trình đầu tiên nghiên cứu bài bản về mối liên hệ giữa BĐKH với nguy cơ cháy rừng [13].
Theo số liệu của Trung tâm giám sát cháy toàn cầu, số vụ cháy rừng từ những năm 1990 trở lại đây đã tăng lên xấp xỉ gấp 3 lần so với các thời kỳ trước đó. (Johann G. Goldammer and Nikola Nikolov, 2009) [49].
Nghiên cứu do tiến sĩ Jennifer Logan thuộc SEAS chủ trì, được công bố trên trên tạp chí Journal of Geophysical Research tháng 7.2009, với nhiệm vụ tính toán tác động của biến đổi khí hậu đối với cháy rừng, cũng như chất lượng không khí trong tương lai tại những khu vực dễ cháy. Thông qua nhiều mô hình, nghiên cứu chỉ ra rằng nguy cơ cháy rừng đã tăng lên 50% ở nhiều nơi, chủ yếu là do nhiệt độ tăng. Khi cháy rừng lan rộng, thành phần cacbon aerosol hữu cơ có nhiều trong khói sẽ tăng trung bình khoảng 40% trong nửa đầu thế kỷ 21.
Năm 2011, giáo sư Mike Flannigan của Đại học Alberta đã sử dụng mô hình để tìm hiểu mức độ nghiêm trọng của các vụ cháy rừng trong khoảng thời gian từ năm 2081 tới 2090. Mô hình cho thấy nguy cơ cháy rừng tăng gấp hai hoặc ba lần ở khắp nơi trên hành tinh, đặc biệt là bán cầu bắc.
Ở Trung Quốc, các kịch bản khí hậu của IPCC SRES A2a và B2a với thời kỳ cở sở là 1961-1990 và kịch bản tương lai đã được sử dụng. Hệ thống chỉ số nguy cơ cháy rừng Canada đã được sử dụng để đánh giá nguy cơ cháy rừng theo quá trình biến đổi khí hậu ở khu vực nghiên cứu. Xu hướng tăng
của nguy cơ cháy rừng trong thế kỷ 21 ở khu vực nghiên cứu theo cả hai kịch bản biến đổi khí hậu so với giai đoạn 1961-1990 là rõ ràng. Trung bình hàng năm chỉ số nguy cơ cháy rừng được dự đoán sẽ tăng liên tục trong thời gian 2010-2099, và đến cuối thế kỷ 21 nó được dự đoán sẽ tăng 22% - 52% trên nhiều cánh rừng phương Bắc. Vào mùa hè, chỉ số nguy cơ cháy rừng được dự đoán là cao hơn so với chỉ số hiện tại là 148% vào những năm cuối của thế kỷ. Nghiên cứu dự đoán rằng số ngày nguy cơ cháy cao và rất cao sẽ tăng từ 44 ngày trong năm 1980 đến 53-75 ngày vào cuối thế kỷ 21 [40].
Một nghiên cứu khác ở Trung Quốc, sử dụng mô hình khí hậu khu vực Canada với chỉ số nguy cơ cháy rừng (FWI). Hệ thống được sử dụng để phân tích những ảnh hưởng đến nguy cơ cháy và mùa cháy rừng trong tương lai