Một trong những nguyên nhân chính ảnh hưởng đến chỉ số bốc hơi nước là hoạt động sinh hoạt và sản xuất kinh tế của con người:
Trước hết là do tình trạng phá rừng bừa bãi làm mất nguồn nước ngầm dẫn đến cạn kiệt nguồn nước; việc trồng cây không phù hợp, ví dụ như vùng ít nước lại trồng cây cần nhiều nước (như lúa) làm cho việc sử dụng nước quá nhiều, dẫn đến việc cạn kiệt nguồn nước; thêm vào đó công tác quy hoạch sử dụng nước, bố trí công trình không phù hợp, làm cho nhiều công trình không phát huy được tác dụng... Thêm nữa, nhu cầu sử dụng nước ngày càng gia tăng do sự phát triển kinh tế-xã hội ở các khu vực, trong khi các vùng chưa có quy hoạch hợp lý hoặc quy hoạch phát triển không phù hợp với mức độ phát triển nguồn nước. Ví dụ như tình trạng người dân tưới cà phê tràn lan bằng giếng khoan cũng khiến lượng nước ngầm suy giảm nhanh. Mức độ nghiêm trọng của khô hạn sẽ càng tăng cao do nguồn nước dễ bị tổn thương, suy thoái lại chịu tác động mạnh từ hoạt động của con người. Ví thế, hoạt động phát triển nông - lâm nghiệp được xem xét là một trong các nhân tố ảnh hưởng đến sự khô hạn của khu vực nghiên cứu.
a. Nông nghiệp
Nông nghiệp là lĩnh vực kinh tế mũi nhọn của Tây Nguyên, chiếm tới hơn 53,97% tỷ trọng toàn ngành kinh tế, với gần 80% số dân. So với các vùng khác trong cả nước, điều kiện kinh tế - xã hội của Tây Nguyên có nhiều khó khăn, như là thiếu lao động lành nghề, cơ sở hạ tầng kém phát triển, sự chung đụng của nhiều sắc dân trong một vùng đất nhỏ và với mức sống còn thấp. Tuy nhiên, Tây Nguyên có lợi điểm về tài nguyên thiên nhiên. Đến nay, diện tích trồng lúa trên toàn vùng luôn ổn định ở mức 205.208ha; ngô 107.564ha; sắn 106.909ha; mía 21.588ha; các cây công nghiệp như
Cơ cấu sản xuất nông nghiệp chuyển dịch tích cực, tốc độ tăng trưởng luôn ở mức cao. Giá trị sản xuất nông, lâm nghiệp, thủy sản năm 2012 đạt 94.125 tỷ đồng, tăng 28,8% so với năm 2008; trong đó, nông nghiệp chiếm 97,13%, lâm nghiệp chiếm 1,85%, thủy sản chiếm 1,02%.
Tây Nguyên có đến 2 triệu hecta đất bazan màu mỡ, chiếm đến 60% đất bazan cả nước, rất phù hợp với những cây công nghiệp như cà phê, ca cao, hồ tiêu, dâu tằm, trà. Cà phê là cây công nghiệp quan trọng số một ở Tây Nguyên. Diện tích cà phê ở Tây Nguyên hiện nay là hơn 290 nghìn ha, chiếm 4/5 diện tích cà phê cả nước. Đắk Lắk là tỉnh có diện tích cà phê lớn nhất (170 nghìn ha) và cà phê Buôn Ma Thuột nổi tiếng có chất lượng cao.
Cây điều và cây cao su cũng đang được phát triển tại đây. Tây Nguyên cũng là vùng trồng cao su lớn thứ hai sau Đông Nam Bộ, chủ yếu tại Gia Laivà Đắk Lắk. Tây Nguyên còn là vùng trồng dâu tằm, nuôi tằm tập trung lớn nhất nước ta, nhiều nhất là ở Bảo Lộc Lâm Đồng. Ở đây có liên hiệp các xí nghiệp ươm tơ xuất khẩu lớn nhất Việt Nam.
Cây công nghiệp dài ngày là một trong những thế mạnh của vùng, bao gồm các cây trồng: Cà phê diện tích trồng 240,5 nghìn ha, chiếm 80% diện tích cà phê cả nước. Hình thành hai vùng chuyên canh lớn là vùng cà phê Buôn Ma Thuột, Krông Pach, Đăcmin, Krông Ana, Krông Búc và vùng cà phê Gia Lai. Sản lượng cà phê nhân toàn vùng năm 1997 là 343,2 nghìn tấn, chiếm 85% sản lượng cà phê của cả nước. Kim ngạch xuất khẩu cà phê năm 1995 của vùng đạt 450 triệu USD.
Cao su: hiện có khoảng 71.250 ha, tăng 50.000 ha so năm 1984. Do mới khai thác nên năng suất cao su còn thấp, sản lượng đạt 18.133 tấn mủ. Việc trồng cao su ở Tây Nguyên 10 năm qua đã khẳng định vị trí của cây cao su trong vùng.
Cây chè: Cây chè gặp nhiều khó khăn do thiếu nước và nắng nóng khốc liệt. Diện tích chè đang giảm dần ở Gia Lai. Hiện diện tích chè kinh doanh chỉ còn 12.500 ha, tập trung ở Biển Hồ, Bầu Cạn, sản lượng chè búp tươi trên 50.000 tấn.
Cây hồ tiêu mới được trồng ở Tây Nguyên, năm 1994 diện tích hồ tiêu đạt 1.208 ha chiếm 24% diện tích hồ tiêu cả nước, sản lượng đạt 1.315 tấn đứng thứ hai sau vùng Đông Nam Bộ. Trong vùng, hồ tiêu phân bố nhiều ở Đắc Nông - Đắc Lắc.
Dâu tằm: Hình thành vùng dâu tằm tập trung lớn nhất của cả nước, diện tích khoảng 10.000 ha dâu, sản lượng tơ đạt trên dưới 1.200 tấn chiếm trên 80% sản lượng tơ cả nước. Tuy nhiên từ năm 1993 đến nay diện tích dâu không tăng, riêng ở Đắc Lắc giảm do giá tơ
xuất khẩu giảm.
Cây ăn quả: Chiếm tỷ lệ thấp trong các cây dài ngày ở Tây Nguyên. Các loại cây ăn quả như xoài, hồng xiêm, sầu riêng, bơ, chuối... Cây ăn quả phân bố ở hầu hết các tỉnh. Tuy nhiên vùng chưa chú trọng đầu tư nghiên cứu tạo giống, kỹ thuật canh tác, tạo nguồn nước, tổ chức tiêu thụ.
Cây lương thực: Tây Nguyên cũng coi trọng phát triển cây lương thực, diện tích đến năm 1995 là 220,7 nghìn ha, trong đó 151,5 nghìn ha lúa, bình quân lương thực đạt 247,2 kg/người.
Theo đánh giá chung, những năm gần đây, kinh tế nông nghiệp - ngành kinh tế chủ đạo của vùng, đã phát triển theo hướng sản xuất hàng hóa, hình thành những vùng chuyên canh, tạo ra khối lượng hàng hóa có giá trị xuất khẩu cao. Bên cạnh những thành tựu quan trọng, nông nghiệp Tây Nguyên hiện còn những yếu tố thiếu bền vững. Diện tích sản xuất nông nghiệp ngày một mở rộng, nhu cầu về nước tưới tăng cao trong khi chuyển đổi mục đích sử dụng đất không hợp lý, sẽ dẫn đến những hệ lụy như suy thoái chất lượng đất, tăng áp lực về nguồn cung cấp nước. Ví thế nếu hạn hán xảy ra trên diện rộng, hậu quả và thiệt hại kinh tế sẽ càng nặng nề.
b. Lâm nghiệp
Tây Nguyên có diện tích rừng lớn nhất trong cả nước với tổng diện tích rừng của Tây nguyên là 2,85 triệu ha, độ che phủ 51,3%, chiếm 35,7% diện tích rừng cả nước. Tuy nhiên, rừng giàu chỉ còn lại 16%, diện tích rừng trồng là 92 nghìn ha chiếm hơn 3%, còn lại là rừng tự nhiên. Mỗi năm Tây Nguyên mất gần 26.000 ha rừng.
Nguyên do chủ yếu là chuyển đổi mục đích sử dụng đất, chiếm đến 78%. Tuy nhiên, kết quả giải đoán ảnh viễn thám năm 2012, diện tích rừng có trữ lượng còn 1,8 triệu ha, độ che phủ 32,4%. Sản lượng gỗ khai thác đạt 385,5 nghìn m3/năm, chủ yếu được vận chuyển về Đông Nam Bộ và vùng Nam Trung Bộ để chế biến vì khâu chế biến lâm sản chủ yếu ở dạng sơ chế.
Rừng là một tài nguyên lớn có ý nghĩa cực kỳ quan trọng đối với sự phát triển bền vững của Tây Nguyên, với diện tích lớn, hệ động thực vật đa dạng, có điều kiện rất tốt để phát triển nghề rừng và công nghiệp rừng; đồng thời cũng là nơi giữ vai trò cân bằng sinh thái, là nguồn sinh thuỷ của hệ thống sông suối khu vực miền Trung và Đông Nam bộ. Các hệ sinh thái rừng Tây Nguyên rất đa dạng: rừng kín thường xanh, rừng thưa lá rộng rụng lá (rừng khộp), rừng lá kim… Rừng khộp là rừng độc đáo hình thành do nơi đây
sinh trưởng. Bên cạnh đó, trong quá trình phát triển, rừng cũng là một trong những tài nguyên bị đe dọa tàn phá nhiều nhất.
Những năm qua, sụt giảm diện tích rừng ở Tây Nguyên diễn ra ở mức độ cao. Theo báo cáo của Bộ Nông nghiệp và PTNT, trong 4 năm (2007-2011) diện tích rừng tại 5 tỉnh Tây Nguyên đã bị mất 129.686 ha, trong đó diện tích rừng tự nhiên là 107.427 ha, rừng trồng 22.261 ha. Tính đến năm 2011, tổng diện tích rừng tự nhiên trên địa bàn 5 tỉnh chỉ còn 5.464 ha với độ che phủ khoảng 51%. Nguyên nhân dẫn đến diện tích rừng tại 5 tỉnh Tây Nguyên giảm mạnh là do việc chuyển đổi mục đích sử dụng rừng và đất lâm nghiệp diễn ra mạnh; rừng bị phá hoặc cháy rừng; chính quyền địa phương còn buông lỏng trong công tác quản lý bảo vệ rừng…Bên cạnh đó, hàng chục ngàn hécta rừng khu vực miền Trung - Tây Nguyên bị chặt trong các năm qua, để nhường chỗ cho các công trình thủy điện. Riêng tại Gia Lai, trong 6 năm (2006-2012) đã xảy ra 11.164 vụ vi phạm Luật Bảo vệ và Phát triển rừng. Trong đó, phá rừng trái phép 406 vụ, khai thác gỗ và lâm sản 1.052 vụ, mua bán, vận chuyển cất giấu lâm sản 8.802 vụ… Bên cạnh đó, do giá cà phê tăng mạnh nên tình trạng phá rừng lấy đất vẫn diễn ra phức tạp, diện tích rừng tự nhiên giảm khá nhiều tại các vùng nằm trong dự án như: xã Tân Thanh, Phi Tô (huyện Lâm Hà), Đinh Trang Thượng (huyện Di Linh), Phi Liêng (huyện Đam Rông)…
Trong khi đó, phát triển rừng rất thấp so với chỉ tiêu kế hoạch do khó khăn về giải quyết đất đai và vốn đầu tư. Từ năm 1998 đến 2011, bình quân mỗi năm trồng được 14.000 ha, năng suất rừng trồng dưới 15m3/ha/năm. Năm 2012, chỉ trồng 8.367 ha, đạt 45,6% kế hoạch; khoanh nuôi tái sinh tự nhiên chỉ có tỉnh Đăk Nông thực hiện được 82 ha, bằng 0,7% kế hoạch; chăm sóc 15.226 ha, đạt 60,2%, trồng 901.000 cây phân tán, đạt 45% kế hoạch. Qua 12 năm triển khai, đã giao khoán cho trên 15.000 hộ (trong đó 81% hộ dân tộc thiểu số) bảo vệ diện tích rừng trên 322.000ha; trồng mới gần 26.000ha rừng phòng hộ, rừng đặc dụng, rừng sản xuất; khoanh nuôi, tái sinh hơn 11.000ha rừng.
Hiện nay, một diện tích lớn rừng ngheo kiệt được chuyển sang đất lâm nghiệp trồng cao su một cách ồ ạt, dẫn đến tình trạng là diện tích quy hoạch, chuyển đổi rừng thì nhiều trong khi đó diện tích trồng thực lại ít . Bên cạnh đó, việc quy hoạch chuyển đổi có sự chồng chéo, nhiều trường hợp còn lợi dụng để phá rừng. Diện tích rừng suy giảm nhanh chóng, chất lượng rừng ngày một suy thoái cũng là một trong những lý do khiến nạn hạn hán ở Tây Nguyên ngày một trầm trọng và có dấu hiệu lan rộng.
Với diện tích lớn, hệ động thực vật đa dạng, Tây Nguyên có điều kiện rất tốt để phát triển nghề rừng và công nghiệp rừng; đồng thời cũng là nơi giữ vai trò cân bằng sinh thái, là nguồn sinh thủy của hệ thống sông suối khu vực miền Trung và ĐôngNam bộ. Bên cạnh đó, với đặc thù về địa hình, khí hậu và sử dụng đất, rừng Tây Nguyên vừa có vai trò cực kỳ quan trọng vừa đang đứng trước những thách thức rất lớn đòi hỏi phải có những nỗ lực giám sát, quản lý thường xuyên. Trong điều kiện hiện nay ở Tây Nguyên, sử dụng các lực lượng hiện có chưa thể đáp ứng các yêu cầu này nên một hệ thống có khả năng cung cấp kịp thời, liên tục các thông tin giám sát và quản lý rừng là hết sức cần thiết.
VỚI BIẾN ĐỘNG LỚP PHỦ RỪNG KHU VỰC TÂY NGUYÊN 3.1 Mô hình tính toán và cơ sở dữ liệu
3.1.1 Mô hình tính toán bốc hơi
Có rất nhiều mô hình tính toán ET được các tác giả áp dụng cho phạm vi châu lục cũng như toàn cầu. Nhìn chung các mô hình này sử dụng và hiệu chỉnh các thông số của phương trình P-M và dự vào phương trình cân bằng năng lượng và phương trình cân bằng nước để tính toán ET. Các dữ liệu đầu vào của các mô hình này là một số sản phẩm của MODIS và các dữ liệu khí tượng được đo tại các trạm khí tượng toàn cầu. Mô hình của Mu và cộng sự đưa ra để tính ET ở phạm vi toàn cầu tỏ ra ưu việt và có độ tin cậy cao hơn so với các mô hình của các tác giả khác. Việc ứng dụng mô hình này (hình 1.10) để tính toán ET cho khu vực nghiên cứu Tây Nguyên sẽ cho kết quả đáng tin cậy hơn. Trong giới hạn của luận văn, tác giả tập trung nghiên cứu sử dụng mô hình của Mu và cộng sự. Quy trình tính toán đã được thể hiện trong hình 1.10.
Dữ liệu MODIS đầu vào cho mô hình này là dữ liệu lớp phủ bề mặt (MOD12Q1); sản phẩm FPAR/LAI (MOD15A2); albedo (MCD43B2 và MCD43B3). Dữ liệu lớp phủ bề mặt gồm 4 kiểu lớp phủ và lý do chọn sản phẩm này là vì sản phẩm FPAR/LAI được tính toán dựa trên dữ liệu lớp phủ bề mặt này. Sản phẩm albedo MODIS sử dụng kênh 10 (White-Sky-Albedo) từ sản phẩm tổ hợp 8 ngày MCD43B2/B3. Ngoài ra mô hình còn sử dụng dữ liệu khí tượng hàng ngày (GEOS-5).
3.1.2 Dữ liệu sử dụng
Sản phẩm MODIS 16
Sản phẩm MOD16 ET toàn cầu có độ phân giải 1km2 có độ phủ tới 109.03 triệu km2 lớp phủ bề mặt ở mức 8 ngày, tháng và trung bình năm. Dữ liệu này trong khoảng thời gian từ 2000 đến 2010 (hình 3.2.1). Các năm tiếp theo sẽ được tính toán tiếp và cung cấp cho người dùng nhưng không được cập nhật theo gần thời gian thực. Dữ liệu MOD16 ET được tính toán sử dụng thuật toán được hoàn thiện của tác giả Mu và cộng sự thực hiện dựa trên thuật toán cũ cũng của tác giả (2007a). Thuật toán này dựa trên phương trình Penman-Monteith (Monteith, 1965).
Bốc hơi trên bề mặt trái đất bao gồm sự bay hơi từ đất ướt và ẩm ướt, từ nước mưa chặn bởi các tán cây trước khi nó đạt đến mặt đất, và thoát hơi nước qua lỗ khí trên lá cây và thân cây. Nước bay hơi chặn bởi các tán cây là một dòng nước rất quan trọng đối với các hệ sinh thái với một LAI cao. Dẫn tán cho di chuyển thực vật được tính bằng cách sử
dụng LAI quy mô lỗ khí dẫn lên đến cấp độ tán. Đối với nhiều loài cây trong mùa sinh trưởng, dẫn khí khổng được điều khiển bởi thâm hụt áp suất hơi (VPD).
Các yêu cầu đầu vào dữ liệu MODIS cho Bộ sưu tập thuật toán 5 1 km2 MOD16 ET bao gồm toàn cầu 4 bộ sản phẩm là (MOD12Q1) (Friedl và cộng sự, 2002), FPAR / LAI (MOD15A2) (Myneni et al, 2002). và MCD43B2 và MCD43B3 suất phản chiếu (Lucht et al, 2000; Jin và cộng sự, 2003).
Các thuật toán MOD16 ET có hiệu suất tốt trong việc tạo ra sản phẩm ET dữ liệu toàn cầu, cung cấp thông tin quan trọng về nước và năng lượng chu kỳ mặt đất toàn cầu và thay đổi môi trường (Mu et al., 2007a, 2009, 2011).
2000 2001 2002
2006 2007 2008
2009 2010 Chú giải
Hình 3.1: Bản đồ bốc hơi nước khu vực tỉnh Tây Nguyên từ năm 2000 – 2010 (nguồn CSDL Tây Nguyên 3 – Viện Hàn Lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam)
Lớp hiện trạng rừng sử dụng trong nghiên cứu được lấy từ bản đồ hiện trạng rừng toàn quốc (FIPI) hai thời điểm năm 2000 và 2010. Bản đồ này gồm 37 lớp hiện trạng khác nhau đã được biên tập lại thành 15 lớp hiện (bảng 3.1).
Bảng 3.1: Mã hiện trạng lớp phủ rừng
STT Hiện trạng rừng STT Hiện trạng rừng
1 Cây công nghiệp 9 Mặt nước
2 Dân cư 10 Rừng lá kim
3 Đất nông nghiệp và đất khác 11 Rừng rụng lá
4 Cỏ và cây bụi 12 Rừng nửa rụng lá
5 Rừng nghèo 13 Rừng trồng
6 Rừng trung bình 14 Rừng núi đá
7 Rừng giàu 15 Rừng tre nứa
Bảng 3.2: Số liệu thống kê diện tích các loại lớp phủ của năm 2000
Loại lớp phủ Diện tích (ha) Diện tích (%)
Cây công nghiệp 1,110,818.96 20.40
Dân cư 137,639.06 2.53
Đất nông nghiệp và đất khác 1,264,434.52 23.23
Cỏ và cây bụi 15,494.19 0.28
Rừng nghèo 165,733.59 3.04 Rừng trung bình 445,955.38 8.19 Rừng giàu 732,025.17 13.45 Rừng hỗn giao 573,767.38 10.54 Mặt nước 80,605.97 1.48 Rừng lá kim 245,857.24 4.52 Rừng rụng lá 189,909.35 3.49 Rừng nửa rụng lá 155,665.38 2.86 Rừng trồng 61,313.59 1.13 Rừng núi đá 5,667.14 0.10 Rừng tre nứa 259,120.75 4.76
Bảng 3.3: Số liệu thống kê diện tích các loại lớp phủ của năm 2010
Loại lớp phủ Diện tích (ha) Diện tích (%)
Cây công nghiệp 973,342.63 17.88
Dân cư 239,497.36 4.40
Đất nông nghiệp và đất khác 1,427,540.77 26.22
Cỏ và cây bụi 20,409.98 0.37
Rừng nghèo 145,489.62 2.67 Rừng trung bình 534,741.38 9.82 Rừng giàu 639,898.45 11.75 Rừng hỗn giao 385,779.02 7.09