- Trang Chủ
- Môi trường
- Sử dụng ảnh vệ tinh MODIS đa thời gian đánh giá biến động nhiệt độ bề mặt đất và chỉ số khô hạn tại vùng cửa sông Tiền
Xem mẫu
- Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 Kỷ yếu khoa học
SỬ DỤNG ẢNH VỆ TINH MODIS ĐA THỜI GIAN
ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG NHIỆT ĐỘ BỀ MẶT ĐẤT VÀ CHỈ SỐ KHÔ
HẠN TẠI VÙNG CỬA SÔNG TIỀN
Nguyễn Đình Văn*
Trường Đại học Sư phạm TP. Hồ Chí Minh
*Tác giả liên lạc: nguyendinhvancm@gmail.com
TÓM TẮT
Vùng cửa sông Tiền nói riêng và vùng đồng bằng sông Cửu Long nói chung trong
những năm gần đây đã gánh chịu những hậu quả nặng nề từ tác động của biến
đổi khí hậu dưới các biểu hiện như sự gia tăng về nhiệt độ, hạn hán, và xâm nhập
mặn trong mùa khô. Trong nghiên cứu này, tác giả đã sử dụng ảnh vệ tinh MODIS
để tính tóa n nhiệt độ bề mặt và thành lập chỉ số khô hạn. Bên cạnh đó, phương
pháp tóa n thống kê trong địa lí cũng được áp dụng để đánh giá biến động, xu
thế theo không gian và thời gian của nhiệt độ bề mặt và chỉ số khô hạn giai đoạn
2000 – 2017. Kết quả từ bản đồ xu thế phản ánh rằng nhiệt độ và khô hạn tại
lãnh thổ nghiên cứu tăng dần từ Tây sang Đông xuyên suốt giai đoạn nghiên cứu.
Hơn nữa, nghiên cứu cũng đã chứng minh được mối quan hệ chặt chẽ giữa dữ
liệu thu được từ ảnh vệ tinh và số liệu thực đo qua biểu đồ tương quan.
Từ khóa: Chỉ số khô hạn, nhiệt độ bề mặt, ảnh vệ tinh MODIS, vùng cửa sông
Tiền.
APPLICATION OF MULTI-TEMPORAL MODIS IMAGERIES FOR
ASSESSING SPATIO-TEMPORAL VARIATIONS OF LAND SURFACE
TEMPERATURE AND DROUGHT INDEX IN TIEN RIVER ESTUARY
Nguyen Dinh Van*
Ho Chi Minh City University of Education
*Corresponding Author: nguyendinhvancm@gmail.com
ABSTRACT
The Tien River estuary and the Mekong River Delta more broadly has been
influenced by climate change effects under the forms of temperature increase,
drought, and even salinization in the dry season. In this study, the Author used
the MODIS Data for computing the Land Surface Temperature and Drought
Index. On the other hand, the geo-statistical method applied for assessing spatio-
temporal variations and linear of LST and SVI during 2000-2017 period. The
results from linear maps reflected that there is a gradual increase from western
region to eastern region in temperature and drought index in the study area.
Moreover, the study also demonstrated a significant relationship between data
derived satellite and authentic data via correlation chart.
Keywords: Drought Index, land surface temperature, multi-temporal MODIS
data, Tien river estuary.
ĐẶT VẤN ĐỀ sát, thậm chí đánh giá rủi ro của thiên
Trong một vài thập kỉ gần đây, công tai và con người (Tuấn và nnk, 2017).
nghệ viễn thám và GIS đã được áp Công nghệ viễn thám cung cấp dữ liệu
dụng như một công cụ để quản lí, giám cơ sở để so sánh những thay đổi tương
666
- Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 Kỷ yếu khoa học
lai, trong khi công nghệ GIS cung cấp có thể theo dõi biến động nhiệt độ bề
một không gian cho việc tổng hợp và mặt và đánh giá chỉ số khô hạn với độ
phân tích nhiều nguồn dữ liệu cần thiết chính xác cao.
cho quá trình giám sát thiên tai. Hơn nữa, nghiên cứu nhiệt độ bề mặt
Nhiệt độ bề mặt đất là yếu tố quan đất và chỉ số khô hạn vùng cửa sông
trọng thể hiện sự trao đổi năng lượng Tiền là tiền đề, cơ sở cho việc đánh giá
giữa bề mặt đất và khí quyển. Vì thế, biến động và đưa ra các biện pháp cần
nhiệt độ bề mặt được sử dụng nhiều thiết trong tương lai để ứng phó với
trong các nghiên cứu về khí hậu, thủy biến đổi khí hậu, giảm thiểu các thiệt
văn, khí quyển, sinh địa hóa, biến động hại do biến đổi khí hậu gây ra cho sinh
về địa chất, môi trường. Do biến đổi hoạt và sản xuất của người dân ở địa
khí hậu, trong những năm gần đây tình bàn nghiên cứu.
trạng gia tăng nhiệt độ và hạn hán kéo
dài ở vùng đồng bằng sông Cửu Long DỮ LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP
nói chung và vùng cửa sông Tiền nói NGHIÊN CỨU
riêng ảnh hưởng lớn tới sự phát triển Dữ liệu
kinh tế xã hội ở vùng này (Hùng và Để nghiên cứu biến động nhiệt độ và
nnk, 2016). khô hạn tại vùng cửa sông Tiền, đề tài
Sông Tiền là một trong hai nhánh hạ đã sử dụng ảnh MODIS MOD11A2 và
lưu của sông Mê Kông khi chảy vào MODIS MOD09A1 được thu từ vệ
vùng đồng bằng sông Cửu Long của tinh TERRA trong mùa khô (tháng 11
nước ta. Sông Tiền đổ ra biển Đông đến tháng 4 năm sau) từ năm 2000 -
qua 6 cửa sông chính là cửa Tiểu, cửa 2017. Dữ liệu ảnh viễn thám là dữ liệu
Đại, cửa Ba Lai, cửa Hàm Luông, cửa đầu vào tính tóa n nhiệt độ bề mặt đất,
Cổ Chiên, cửa Cung Hầu. Vùng cửa chỉ số thực vật và chỉ số khô hạn tại
sông Tiền là vùng nước ngọt điển hình lãnh thổ nghiên cứu.
cho phát triển nông nghiệp và nuôi Dữ liệu ảnh được tải trực tiếp từ trang
trồng thủy sản của vùng đồng bằng chủ http://earthexplorer.usgs.gov. Ảnh
sông Cửu Long. Tuy nhiên, những năm MODIS MOD11A2 các tháng mùa
gần đây phải gánh chịu những hậu quả khô được sử dụng để tính tóa n nhiệt
từ tác động của biến đổi khí hậu như độ bề mặt; ảnh MODIS MOD09A1 các
hạn hán, xâm nhập mặn ảnh hưởng tháng mùa khô được sử dụng để tính
nặng nề đến hoạt động sản xuất của tóa n chỉ số chuẩn hóa thực vật sai khác
người dân (Trí, 2016) NDVI và là tiền đề để tính tóa n chỉ số
Với đặc tính bao phủ toàn bộ bề mặt khô hạn SVI.
đất, ảnh vệ tinh MODIS ngày càng Dữ liệu nhiệt độ trung bình tháng và
được sử dụng rộng rãi trong nghiên lượng mưa tháng từ năm 2000 đến năm
cứu, phân tích chi tiết sự thay đổi các 2017 dùng để đối chứng với số liệu của
yếu tố địa mạo (đất, nước, lớp phủ thực ảnh vệ tinh được cung cấp bởi Trung
vật...) và yếu tố kinh tế xã hội trong tâm Khí tượng và Thủy văn Quốc gia
một khu vực rộng lớn. Sử dụng ảnh vệ Việt Nam.
tinh MODIS để tính tóa n nhiệt độ bề Phương pháp tính tóa n nhiệt độ bề
mặt đất và chỉ số khô hạn được xem là mặt đất (LST)
phương pháp hiệu quả để thay thế cách Nhiệt độ là một trong những thành tố
tính truyền thống (Tuấn và nnk, 2017). tạo nên khí hậu của một địa phương,
Ứng dụng ảnh viễn thám trong nghiên khu vực. Nghiên cứu biến động nhiệt
cứu sẽ mang lại nhiều lợi ích, trong đó độ sẽ phần nào phản ánh quá trình thay
667
- Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 Kỷ yếu khoa học
đổi của khí hậu, đồng thời là cơ sở để chiếm phần lớn diện tích nhưng đã
phân tích khô hạn và đưa ra các cảnh giảm xuống chỉ còn 62,73% diện tích
báo về hạn hán. lãnh thổ nghiên cứu, thay vào đó là
Chỉ số thực vật (NDVI) thang nhiệt từ 26-28oC đã tăng lên
Phương pháp tính tóa n chỉ số thực vật chiếm 35,6% diện tích với các huyện
(NDVI) sử dụng ảnh MODIS Ba Tri, huyện Bình Đại, phía Nam
MOD09A1. Chỉ số NDVI được xác huyện Châu Thành, phía Bắc huyện
định dựa trên sự phản xạ khác nhau của Chợ Lách, phía Bắc huyện Thạnh Phú
thực vật thể hiện giữa kênh phổ thấy tỉnh Bến Tre và huyện Tân Phú Đông
được và kênh phổ cận hồng ngoại dùng tỉnh Tiền Giang.
để biểu thị mức độ tập trung thực vật Mật độ thảm thực vật trung bình mùa
trên mặt đất (Tuấn và nnk, 2017). khô thưa thớt dần từ khu vực phía Tây
Chỉ số khô hạn (SVI) đến phía Đông trong suốt gian đoạn
Chỉ số khô hạn là thành phần quan nghiên cứu. Ở khu vực huyện Thạnh
trọng trong việc theo dõi và đánh giá Phú, huyện Ba Tri, huyện Bình Đại
hạn hán vì chúng đơn giản hóa các mối tỉnh Bến Tre và huyện Tân Phú Đông
quan hệ phức tạp giữa nhiều thông số tỉnh Tiền Giang mật độ thảm thực vật
khí hậu và các thông số có liên quan sẽ tiếp tục giảm dần và có nguy cơ sẽ
(Tuấn và nnk, 2017). mất đi lớp phủ thảm thực vật vào mùa
khô trong tương lai.
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Bản đồ chỉ số khô hạn (SVI)
Biến động nhiệt độ Tần suất xuất hiện khô hạn tập trung
Nhiệt độ bề mặt đất vùng cửa sông chủ yếu ở vùng ven biển. Năm 2016 và
Tiền phần lớn nằm trong khoảng nhiệt 2017, hạn hán gần như bao trùm toàn
từ 24 - 26oC, có một vài năm nhiệt độ bộ khu vực nghiên cứu và nó đã được
trung bình mùa khô lên cao trên 28oC chứng minh là do hạn hán nghiêm
như năm 2000, năm 2008, năm 2010, trọng vào mùa khô 2016 – 2017 dưới
năm 2014, và năm 2017 nhưng không tác động cộng hưởng nguồn nước đổ từ
đáng kể. Phần lớn diện tích vẫn nằm thượng và trung lưu của sông Mê Kông
trong khoảng nhiệt từ 24 - 26oC. Giai giảm dần về hạ lưu sông, kèm theo đó
đoạn 2000 - 2017 nhiệt độ có xu hướng là tác động của biến đổi khí hậu và El
tăng dần. Nino. Tần suất xuất hiện khô hạn sẽ
Năm 2000, thang nhiệt 24-26oC chiếm nghiêm trọng dần từ nội địa ra vùng
cao nhất với 75,02% diện tích lãnh thổ ven biển.
nghiên cứu nằm trong khoảng nhiệt Sau khi xử lý tính tóa n, hệ số góc của
này có các huyện như Chợ Lách, huyện phương trình xu thế chỉ số khô hạn SVI
Châu Thành, phía Bắc huyện Mỏ Cày, dao động trong khoảng từ -4,9 đến 5,
huyện Bình Đại, huyện Giồng Trôm, từ 0 đến -4,9 được thể hiện bằng thang
ven biển huyện Ba Tri tỉnh Bến Tre, màu đỏ là những khu vực chỉ số khô
một phần huyện Tân Phú Đông tỉnh hạn có xu hướng giảm trong tương lai,
Tiền Giang, thang nhiệt từ 26-28oC từ 0 đến 5 được thể hiện bằng thang
chiếm 7,51% diện tích có các huyện màu xanh là những khu vực chỉ số khô
như phía Bắc huyện Thạnh Phú, phía hạn có xu hướng tăng trong tương lai.
Nam huyện Mỏ Cày tỉnh Bến Tre, Hệ số tương quan r dao động từ -0,9
ngoài ra còn có một phẩn nhỏ thuộc đến 0,9; từ 0 đến -0,9 được thể hiện
huyện Tân Phú Đông tỉnh Tiền Giang. bằng thang màu đỏ; kết hợp với hệ số
Năm 2017, thang nhiệt 24-26oC vẫn góc a cho thấy ở những khu vực màu
668
- Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 Kỷ yếu khoa học
đỏ có hệ số tương quan nghịch; từ 0 khô hạn (SVI) qua dữ liệu ảnh MODIS
đến 0.9 được thể hiện bằng thang màu có sự tương quan chặt chẽ với số liệu
xanh kết hợp với hệ số góc a cho thấy thực đo tại lãnh thổ nghiên cứu.
những khu vực màu xanh chỉ số khô Vùng cửa sông Tiền là một khu vực
hạn sẽ có xu hướng tăng trong tương điển hình cho sản xuất nông nghiệp và
lai. Kết quả cho ta thấy được chỉ số khô nuôi trồng thủy sản của vùng đồng
hạn SVI vùng cửa sông Tiền có xu bằng sông Cửu Long. Sự gia tăng nhiệt
hướng tăng trong tương lai, trong đó độ bề mặt đất trong vùng đã gây ra
chỉ số khô hạn sẽ có xu hướng tăng dần những hệ lụy lớn trong sinh hoạt và sản
vào trong đất liền thông qua thang màu xuất, đặc biệt sản xuất nông nghiệp phụ
đỏ giảm dần từ ven biển vào đất liền, thuộc rất lớn vào tự nhiên, khi một yếu
điều này phù hợp với kịch bản biến đổi tố nào trong tự nhiên biến động sẽ kéo
khí hậu vùng đồng bằng sông Cửu theo hàng loạt các yếu tố khác và gây
Long trong tương lai. ra ảnh hưởng đến hoạt động sản xuất
của người dân. Do đó, việc khảo sát
KẾT LUẬN nhiệt độ bề mặt đất sẽ giúp đưa ra sự
Trên cơ sở kết quả nghiên cứu, rút ra biến động nhiệt độ, sự thay đổi các chỉ
kết luận như sau: số thực vật và là cơ sở để tính tóa n chỉ
- Nhiệt độ có xu thế tăng phù hợp với số khô hạn giai đoạn 2000 - 2017, tìm
hiện tượng ấm lên toàn cầu hiện nay. hiểu các nguyên nhân dẫn đến sự tăng
- Ảnh hưởng của hạn hán nghiêm trọng nhiệt độ, đưa ra các giải pháp hạn chế
dần từ đất liền ra biển. và thích ứng trong tương lai để giảm
- Nhiệt độ bức xạ bề mặt đất và chỉ số thiểu thiệt hại do nó gây ra.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
ĐÀO NGỌC HÙNG, TRƯƠNG VĂN TUẤN, TẠ THỊ NGỌC BÍCH, TRẦN
VĂN THƯƠNG (2016), “Biến động hạn trong mùa khô tại tỉnh Tiền Giang
giai đoạn 1980 - 2015”, Kỷ yếu Hội nghị Khoa học Địa lý Trường Đại học
Sư phạm Hà Nội. NXB Đại học Sư phạm, tr. 24-33.
PHAN VĂN TÂN VÀ NNK (2010), Nghiên cứu tác động của biến đổi khí hậu
toàn cầu đến các yếu tố và hiện tượng khí hậu cực đoan ở Việt Nam, khả
năng dự báo và chiến lược ứng phó, Chương trình KHCN cấp nhà nước
KC08/06-10, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà
Nội.
TRƯƠNG VĂN TUẤN, TRẦN VĂN THƯƠNG, PHAN VĂN PHÚ, ĐÀO
NGỌC HÙNG, PHẠM VĂN NGỌT, TRỊNH PHI HOÀNH (2017), “The
spatio-temporal variation in april of agricultural drought in Tien Giang
province”, Kỷ yếu Hội thảo khoa học Quốc tế Ứng dụng Viễn thám và GIS
trong nghiên cứu Địa lý và quản lý, giám sát tài nguyên môi trường. tr. 82-
94, Nxb Đại học Sư phạm Hà Nội.
LÊ QUANG TRÍ (2016), “Tác động của biến đổi khí hậu đối với sản xuất nông
nghiệp vùng đồngbằng sông Cửu Long”, Tạp chí Khoa học và Công nghệ
Việt Nam. URL: http://khoahocvacongnghevietnam.com.vn.
669
nguon tai.lieu . vn
