Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu tích hợp công nghệ viễn thám và GIS trong xây dựng mô hình dự báo ngư trường khai thác cá ngừ đại dương (Thunnus albacares và T.obesus)

Chia sẻ: Buctranhdo Buctranhdo | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:158

Thêm vào BST

Báo xấu

24
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu của luận án là xây dựng được mô hình dự báo cá ngừ đại dương (Thunnus obesus, T. albacares ) ở vùng biển Việt Nam bằng công nghệ viễn thám và GIS. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu tích hợp công nghệ viễn thám và GIS trong xây dựng mô hình dự báo ngư trường khai thác cá ngừ đại dương (Thunnus albacares và T.obesus)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TÀO BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG VIỆN KHOA HỌC ĐO ĐẠC VÀ BẢN ĐỒ NGUYỄN DUY THÀNH NGHIÊN CỨU TÍCH HỢP CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM VÀ GIS TRONG XÂY DỰNG MÔ HÌNH DỰ BÁO NGƯ TRƯỜNG KHAI THÁC CÁ NGỪ ĐẠI DƯƠNG (Thunnus albacares và T.obesus) LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT i HÀ NỘI, NĂM 2020
ii BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TÀO BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG VIỆN KHOA HỌC ĐO ĐẠC VÀ BẢN ĐỒ NGUYỄN DUY THÀNH NGHIÊN CỨU TÍCH HỢP CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM VÀ GIS TRONG XÂY DỰNG MÔ HÌNH DỰ BÁO NGƯ TRƯỜNG KHAI THÁC CÁ NGỪ ĐẠI DƯƠNG (Thunnus albacares và T.obesus) NGÀNH: KỸ THUẬT TRẮC ĐỊA - BẢN ĐỒ MÃ SỐ: 9.52.05.03 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC 1. PGS. TS. NGUYỄN ĐÌNH DƯƠNG 2. TS. CHU TIẾN VĨNH HÀ NỘI, NĂM 2020
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan rằng đây là công trình nghiên cứu của riêng bản thân tôi. Toàn bộ quá trình nghiên cứu được tiến hành một cách khoa học, các số liệu, kết quả trình bày trong luận án là chính xác, trung thực và chưa từng được công bố trong bất kỳ công trình nào. Các thông tin trích dẫn trong luận án có nguồn gốc rõ ràng. Tác giả luận án Nguyễn Duy Thành
ii LỜI CẢM ƠN Luận án được hoàn thành tại phòng Nghiên cứu Đo vẽ ảnh và Viễn thám - Viện Khoa học Đo đạc và Bản đồ dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS. TS. Nguyễn Đình Dương và TS. Chu Tiến Vĩnh Trong quá trình thực hiên luận án, tác giả luôn nhận được sự giúp đỡ của các cán bộ thuộc các phòng Nghiên cứu Đo vẽ ảnh và Viễn thám, phòng Khoa học, Đào tạo, Hợp tác quốc tế và Tạp chí thuộc Viện Khoa học Đo đạc và Bản đồ; Viện nghiên cứu Hải sản Xin chân thành cảm ơn chủ nhiệm các Đề tài/Dự án: Dự án Điều tra chung Việt Nam - Trung Quốc, Điều tra tổng thể biến động nguồn lợi hải sản ven biển Việt Nam từ năm 2016 đến 2020, Điều tra ngư trường, Nghiên cứu các giải pháp nâng cao chất lượng dự báo cá ngừ đại dương… đã cho phép Nghiên cứu sinh khai thác và sử dụng số liệu để hoàn thiện luận án; Cảm ơn các Chi Cục bảo vệ nguồn lợi thủy sản các tỉnh Bình Định, Phú Yên và Khánh Hòa đã tạo điều kiện cho tôi trong quá trình triển khai thu thập số liệu trên các đội tàu khai thác trên biển và tại các cảng cá. Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc đến tất cả các nhà khoa học, các thầy cô giáo, các cơ quan, các bạn đồng nghiệp và những người thân đã tận tình giúp đỡ nghiên cứu sinh hoàn thành luận án.
iii MỤC LỤC .....................................................................................................................................ii LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................ i LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................ii MỤC LỤC ................................................................................................................. iii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ...................................................................................vii DANH MỤC CÁC BIỂU BẢNG .............................................................................. ix MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... 1 1. Tính cấp thiết của luận án ....................................................................................... 1 2. Mục tiêu của luận án ............................................................................................... 4 3. Nội dung nghiên cứu vụ của luận án ....................................................................... 4 4. Đối tượng nghiên cứu.............................................................................................. 5 5. Phương pháp nghiên cứu ......................................................................................... 5 6. Hướng tiếp cận ........................................................................................................ 5 7. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án ............................................................. 6 7.1. Ý nghĩa khoa học ............................................................................................ 6 7.2. Ý nghĩa thực tiễn ............................................................................................. 6 8. Luận điểm bảo vệ .................................................................................................... 7 9. Điểm mới của luận án ............................................................................................. 7 10. Kết cấu của luận án ............................................................................................... 8 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ............................................. 9 1.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới ....................................................................... 9 1.1.1. Đặc điểm sinh học, sinh thái của cá ngừ vây vàng ...................................... 9 1.1.2. Đặc điểm sinh học, sinh thái của cá ngừ mắt to ........................................ 13 1.1.3. Dự báo ngư trường ..................................................................................... 18 1.1.4. Viễn thám trong nghiên cứu dự báo ngư trường khai thác ........................ 22 1.2. Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam ..................................................................... 30 1.2.1. Dự báo ngư trường ..................................................................................... 30 1.2.2. Viễn thám trong nghiên cứu dự báo ngư trường khai thác ........................ 40 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ KHOA HỌC XÂY DỰNG MÔ HÌNH DỰ BÁO NGƯ TRƯỜNG KHAI THÁC CÁ NGỪ ĐẠI DƯƠNG ................................................... 43 2.1. Cơ sở khoa học trong nghiên cứu ...................................................................... 43 2.2. Thông tin, dữ liệu nghiên cứu ............................................................................ 45
iv 2.2.1. Thông tin, dữ liệu nghề cá ngừ đại dương ................................................. 45 2.2.2. Thông tin, dữ liệu hải dương học............................................................... 48 2.2.3. Tri thức bản địa .......................................................................................... 52 2.3. Phương pháp viễn thám trong nghiên cứu biển ................................................. 53 2.5. Tích hợp tri thức bản địa, dữ liệu nghề cá, dữ liệu viễn thám để xây dựng mô hình dự báo ................................................................................................................ 55 2.6. Đề xuất quy trình dự báo .................................................................................... 59 Bước 1 bao gồm 04 bước: .................................................................................... 60 Bước 2 bao gồm 04 bước: .................................................................................... 62 Bước 3 bao gồm 04 bước: .................................................................................... 63 CHƯƠNG 3. XÂY DỰNG VÀ KIỂM CHỨNG MÔ HÌNH DỰ BÁO NGƯ TRƯỜNG KHAI THÁC CÁ NGỪ ĐẠI DƯƠNG ................................................... 67 3.1. Khu vực thực nghiệm ......................................................................................... 67 3.2. Dữ liệu thực nghiệm ........................................................................................... 69 3.2.2. Dữ liệu nhiệt độ bề mặt nước biển (SST) .................................................. 77 3.2.3. Dữ liệu Chlorophyll-a ................................................................................ 80 3.3. Kết quả thực nghiệm mô hình ............................................................................ 83 3.3.1. Dữ liệu đầu vào .......................................................................................... 83 3.3.2. Xác định mối liên hệ cá và môi trường bằng phương pháp phân tích không gian....................................................................................................................... 84 3.4. Đánh giá so sánh, kiểm chứng ......................................................................... 100 3.4.1. Kết quả kiểm chứng độc lập dự báo thực nghiệm ngư trường nghề câu . 101 3.4.2. Kết quả đánh giá kiểm chứng độc lập trên tàu câu khai thác cá ngừ mắt to (CNMT) ............................................................................................................. 102 3.4.3. Kết quả đánh giá kiểm chứng độc lập trên tàu câu khai thác cá ngừ vây vàng (CNVV) ............................................................................................................. 103 3.5. Đề xuất một số giải pháp áp dụng kết quả dự báo ngư trường ........................ 105 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ................................................................................. 107 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ .............................................. 109 LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN ............................................................................... 109 TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... 110
v DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ALMRV Assessment of the Living Đánh giá nguồn lợi sinh vật Marine Resources in Viet biển Việt Nam Nam AHP Analytic Hierarchy Process Quá trình phân cấp phân tích Bathy Bathymetry Địa hình đáy CSDL Cơ sở dữ liệu CLS Collecte Localisation Công ty thu thập ảnh vệ tinh Satellites của Pháp (Công ty CLS) CPUE Catch per unit effort Năng suất khai thác Curts Currents Dòng chảy CHLa Chlorophyll a Diệp lục DVPD Động vật phù du EKE eddy kinetic energy Xoáy nước GIS Geographic Information system Hệ thông tin địa lý GHRSST Group for High Resolution Nhiệt độ bề mề biển đội phân Sea Surface Temperature giải cao LCA The length based Phân tích chiều dài Cohort Analysis MERIS medium-spectral resolution, Ảnh quang học phổ độ phân imaging spectrometer giải trung bình MGET Marine Geospatial Ecology Công cụ địa sinh thái biển Tools MODIS - The Moderate Resolution Ảnh quang học phổ độ phân AQUA Imaging Spectroradiometer - giải trung bình
vi MOVIMAR Monitoring Vietnam Marine Dự án Hệ thống quan sát tàu Resources cá, vùng đánh bắt và nguồn lợi thủy sản bằng công nghệ vệ tinh NOAA The National Oceanic and Cơ quan khí quyển và đại Atmospheric Administration dương Hoa Kỳ SEAFDEC The Southeast Asian Trung tâm phát triển nghề cá Fisheries Development Đông Nam Á Center SSH Sea Surface Height Độ cao bề mặt biển SST Sea Surface Temperature Nhiệt độ bề mặt biển TVPD Thực vật phù du WCPFC The Western and Central Ủy ban nghề cá Trung tây Pacific Fisheries Thái Bình Dương Commission
vii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1. Hướng tiếp cận nghiên cứu của luận án. ........................................... 6 Hình 2.1. Dự liệu hải dương cùng tỷ lệ với thời gian được chồng xếp xác định vị trí đánh bắt (Robinson Mugo và cộng sự, 2011). ................................ 44 Hình 2.2. Hệ thống trạm điều tra nguồn lợi cá nổi lớn ................................... 47 Hình 2.3. Số lượt trạm quan trắc các yếu tố khí tượng-hải dương ................. 51 Hình 2.4. Lập qerry để chiết rút dữ liệu trong tools MGET trên phần mềm ArcGIS ..................................................................................................... 54 Hình 2.5. Phân bố sản lượng khai thác cá ngừ................................................ 56 Hình 2.6. Phân bố sản lượng khai thác cá ngừ và các chỉ số hải dương ......... 57 Hình 2.7. Kết quả dự báo ngư trường khai thác cá ngừ đại dương................. 57 Hình 2.8. Quy trình dự báo ngư trường khai thác cá ngừ đại đương ở vùng biển Việt Nam .......................................................................................... 59 Hình 3.1. Phạm vi nghiên cứu ......................................................................... 68 Hình 3.2. Ngư trường khai thác truyền thống mùa gió Đông Bắc (trái) và Tây Nam (phải) từ điều tra kiến thức bản địa ................................................ 73 Hình 3. 3. Sản phẩm MOD09GA đã được hiểu chỉnh phổ ............................. 74 Hình 3. 4. Các cảnh ảnh chụp khu vực nghiên cứu ........................................ 75 Hình 3. 5. Tổ hợp màu thực 4 cảnh ảnh sản phẩm MOD09GA ..................... 75 Hình 3.6. Dữ liệu nhiệt độ bề mặt nước biển trung bình tháng ...................... 79 Hình 3.7. Dữ liệu Chlorophyll a trung bình tháng .......................................... 82 Hình 3.8. Số liệu phân bố điểm khai thác giai đoạn 2013-2015 ..................... 85 Hình 3. 9. Dữ liệu nhiệt độ bề mặt biển .......................................................... 87 Hình 3.10. Phân cấp dữ liệu hải dương học: SST (A); CHL (B); SSH (C); EKE (D) ................................................................................................... 88 Hình 3.11. Phân bố dữ liệu nội suy sản lượng khai thác cá ngừ trung bình thàng của nhiều (2013- 2015) và dữ liệu hải dương học tương ứng. (A): SST, (B) CHL(C): SSH, (D):EKE ........................................................... 93
viii Hình 3.12. Kết quả dự báo ngư trường khai thác cá ngừ mắt to và cá ngừ vây vàng, tháng 11 năm 2017 ......................................................................... 99 Hình 3. 13. Hiệu quả áp dụng công tác dự báo trong hoạt động khai thác nghề câu tại 8 tỉnh khảo sát ............................................................................ 100 Hình 3.14. Số lượng mẻ câu cá ngừ đại dương (2015-2017) ....................... 101 Hình 3.15. Hiệu quả dự báo theo từng tháng với câu cá ngừ mắt to ............ 102 Hình 3.16. Hiệu quả dự báo theo từng tháng với cá ngừ vây vàng .............. 103 Hình 3. 17. Kiểm chứng nghề lưới câu, 2017 ............................................... 104 Hình 3.18. Dự báo ngư trường khai thác cá ngừ mắt to tháng 12/2017 ....... 105
ix DANH MỤC CÁC BIỂU BẢNG Bảng 1.1. Bản tin dự báo ngư trường cho 04 nghề và 01 loài.......................... 38 Bảng 2. 1. Tổng hợp số lượng chuyến điều tra đã thực hiện theo các đề tài/dự án trong giai đoạn 1997-2014 .................................................................. 45 Bảng 2.2. Lượng số liệu về các yếu tố môi trường thu thập được ở vùng biển Việt Nam từ năm 1999 – 2015 ................................................................ 50 Bảng 2.3. Lượng số liệu các yếu tố hải dương học được thu thập ở vùng biển Miền Trung từ năm 2000-2015................................................................ 51 Bảng 2. 4. Xây dựng ma trận so sánh cặp của 06 thông số hải dương học .... 58 Bảng 2. 5. Tính trọng số các yếu tố để lựa chọn đưa vào mô hình ................. 58 Bảng 3.1. Bảng tổng hợp dữ liệu bổ sung từ các chuyến giám sát cá ngừ đại dương ở biển Việt Nam trong thời gian thực hiện luận án ...................... 69 Bảng 3.2. Số lượng ý kiến phản hồi ảnh hưởng của yếu tố hải dương đến quyết định khai thác ................................................................................. 70 Bảng 3.3. Bảng thống kê sản phẩm MOD09GA thu thập .............................. 75 Bảng 3.4. Bảng thống kê sản phẩm thu tập từ MGET .................................... 76 Bảng 3.5. Bẳng tổng hợp dữ liệu đầu vào ....................................................... 83 Bảng 3.6. Bảng phân mức dự báo cá ngừ đại dương ...................................... 86 Bảng 3.7. Kết quả thống kê xác suất chồng xếp dữ liệu nội suy CPUE cá ngừ mắt to câu tay và các vùng có điều kiện hải dương học khác nhau ........ 94 Bảng 3.8. Mối liên hệ giữa CPUE và các yếu tố hải dương học cho cá ngừ mắt to ....................................................................................................... 95 Bảng 3.9. Mối liên hệ giữa CPUE và các yếu tố hải dương học cho cá vây vàng .......................................................................................................... 95 Bảng 3.10. Ma trận so sánh các thông số liên quan đến phân bố cá ngừ ....... 95 Bảng 3.11. Ma trận tính trọng số các thông số liên quan đến ......................... 96
1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của luận án Công tác dự báo ngư trường khai thác hải sản nói chung và khai thác hải sản xa bờ nói riêng đang tập trung vào đối tượng dự báo là nghề khai thác. Trong khi đó một nghề khai thác có thể khai thác được nhiều đối tượng và một đối tượng được khai thác bởi nhiều nghề. Dữ liệu được sử dụng trong dự báo bao gồm dữ liệu hải dương học và dữ liệu nghề cá ở biển Việt Nam, tính đến thời điểm này, dữ liệu viễn thám dùng để chiết tách dữ liệu hải dương học như Chl a, nhiệt độ bề mặt nước biển (Sea surface tempretrare -SST) phục vụ nghiên cứu còn khá hạn chế, đặc biệt việc tích hợp nguồn dữ liệu ảnh viễn thám với công nghệ GIS chưa được thực hiện. Dự báo ngư trường khai thác là dự báo vùng tiềm năng khai thác, có thể vùng này là hẹp (độ phân giải không gian điểm ảnh) hoặc vùng tiềm năng khai thác rộng tùy thuộc vào kết quả phân tích dữ liệu không gian về mối quan hệ giữa các yếu tố hải dương học (trường nhiệt biển, phân bố hàm lượng chlorophyll a, dòng chảy ) với cá ngừ vây vàng vá ngừ mắt to. Luận án sẽ xây dựng bản dự báo thể hiện ngư trường khai thác tiềm năng phải theo vùng ngẫu nhiên có đánh giá, kiểm chứng kết quả. Do vậy, luận án này cần thiết phải có hướng giải quyết một phần hạn chế nêu trên với việc vận dụng tri thức bản địa trên cơ sở thực tiễn từ ngư dân khai thác. Nghiên cứu mô hình dự báo có vận dụng kiến thức của ngư dân là rất quan trọng, các thông tin, kiến thức được đúc kết từ thực tiễn sản xuất (kinh nghiệm truyền thống – tri thức bản địa) của cộng đồng ngư dân khai thác để luận giải cho sự di cư của cá ngừ theo ngư trường mang tính mùa vụ, dấu hiệu đánh bắt cho khả năng khai thác có hiệu quả cao làm cơ sở khoa học cho việc xác định các mối quan hệ làm đầu vào để xây dựng mô hình dự báo. Mô hình đang được sử dụng cho dự báo theo nghề với độ phân giải dữ liệu là 30 x 30 hải lý (900 nm2 ≈ 3.087km2) , trong khi đó, sự phân bố tập trung của cá
2 không theo quy luật khu ô đã định sẵn. Do vậy, mô hình trong Luận án này xây dựng bằng cách phân tích không gian về mối liên hệ giữa năng suất khai thác theo đối tượng (cá ngừ vây vàng và cá ngừ mắt to) với một số yếu tố hải dương học cơ bản (nhiệt độ, hàm lượng chlorophyll a, xoáy (EKE), độ cao mực nước biển (Sea Surface Hight -SSH) với độ phân giải cao hơn 4kmx4km (độ phân giải ảnh viễn thám). Thực tế ở Việt Nam, số lượng mô hình dự báo khai thác hải sản là rất ít, mô hình được xây dựng trên cơ sở sử dụng hồi quy tuyến tính và tập trung vào phân tích tương quan các giá trị trung bình ô lưới với tần suất thời gian 01 tháng, 03 tháng và 06 tháng, kết quả dự báo từ các mô hình này là dự báo năng xuất khai thác (CPUE) trung bình cho ngư trường trong phạm vi ô lưới (30x30 hải lý). Bên cạnh đó, dữ liệu hải dương cung cấp từ Dự án “Hệ thống quan sát tàu cá, vùng đánh bắt và nguồn lợi thủy sản bằng công nghệ vệ tinh (Movimar) trong hệ thống thuộc Công ty thu thập ảnh vệ tinh của Pháp (Công ty CLS). Về cơ bản dự án này đã cung cấp đầy đủ các lớp thông tin để sử dụng cho dự báo ngư trường khai thác. Tuy nhiên các số liệu mà CLS cung cấp là số liệu đóng vì vậy việc khai thác sử dụng gặp rất nhiều khó khăn trong việc chiết xuất dữ liệu và nhập vào phần mềm ArcGIS. Vì vậy để phục vụ cho công tác dự báo mang tính chủ động chúng ta cần phải nghiên cứu chiết tách dữ liệu từ ảnh viễn thám từ các nguồn khác nhau. Trong luận án này NCS nghiên cứu mối liên hệ giữa cá ngừ đại dương với một số chỉ số hải dương từ ảnh viễn thám trên cơ sở nghiên cứu triển khai theo hướng xây dựng mô hình dự báo bằng phương pháp phân tích không gian dựa vào dữ liệu hải dương từ ảnh viễn thám tích hợp công nghệ GIS, vậy luận án tiếp cận theo hướng lựa chọn mô hình phân tích không gian mà một số Quốc gia có nghề cá phát triển đang áp dụng triển khai từ đó lựa chọn thông số phù hợp với điều kiện Việt Nam để triển khai thực hiện Xây dựng mô hình và một số bản dự báo khai thác cá ngừ đại dương ngắn hạn quy mô tháng. Bên cạnh đó, công tác đánh giá kiểm chứng dự báo hiện nay sử dụng vào nguồn dữ liệu
3 nhật ký khai thác của ngư dân cung cấp, thông tin dữ liệu dạng này thường được cập nhật và có số lượng lớn nhưng hay bị nhiễu. Trong khi đó, số liệu từ điều tra giám sát cho độ chính xác tin cậy nhưng chuỗi số liệu mỏng và không liên tục. Nhằm hạn chế các tồn tại như đã nêu, chương trình đánh giá kiểm chứng được thiết kế dưới 3 dạng chính bao gồm, giám sát hoạt động khai thác, phỏng vấn ngư dân và khai thác sử dụng hệ thống giám sát tàu cá (VMS) thuộc dự án MOVIMAR để thu thập thông tin về vị trí, sản lượng khai thác nhằm khai thác tối đa hiệu quả dự án và có thêm thông tin để đánh giá kiểm chứng kết quả dự báo. Kiểm chứng, đánh giá kết quả thử nghiệm dự báo khai thác cá ngừ đại dương. Đề xuất một số giải pháp khi được áp dụng thực tế. Hiện nay, ở Việt Nam, cá ngừ đại dương là mặt hàng quan trọng chiếm vị trí thứ 3 trong cơ cấu hàng xuất khẩu thuỷ hải sản (sau tôm và cá tra) tới hơn 60 nước trên thế giới. Đây là loài đặc hải sản có giá trị kinh tế cao và là đối tượng khai thác chính của các nghề câu vàng, lưới rê và lưới vây. Vươn khơi khai thác xa bờ đã và đang được sự khuyến khích, đầu tư của Nhà nước và hiện đã trở thành các hoạt động phổ biến của ngư dân và các doanh nghiệp. Giá trị kinh tế rất cao của 2 đối tượng là cá ngừ vây vàng và cá ngừ mắt to, hiệu quả kinh tế các dòng sản phẩm cá ngừ vây vàng và cá ngừ mắt to, theo Cao Lệ Quyên (2018), kết quả tính toán cho thấy, ngoài xuất khẩu nguyên con, hiện có 8 dòng sản phẩm cá ngừ vây vàng và cá ngừ mắt to xuất khẩu chủ yếu, bao gồm: Tuna Loin và Tuna Loin CO; Tuna Seak và Tuna Seak CO; Tuna Cube và Tuna Cube CO; Tuna Saku và Tuna Saku CO. Trong các dòng sản phẩm cá ngừ đại dương xuất khẩu cá ngừ có giá trị cao nhất đạt khoảng 12,8 USD/kg (Tuna Saku CO) và cũng là sản phẩm mang lại giá trị lợi nhuận cao nhất (0,31 USD/kg). Kế đến là dòng sản phẩm Tuna Loin CO có giá xuất khẩu 8,5 USD/kg và lợi nhuận khoảng 0,19 USD/kg (Dòng sản phẩm này chiếm tỷ trọng khoảng 11,6% tổng sản lượng cá ngừ đại dương xuất khẩu) và các dòng sản phẩm cá ngừ không CO có giá xuất khẩu thấp hơn như Tuna Loin có
4 giá xuất khẩu 4,7 USD/kg đem về lợi nhuận 0,12 USD/kg; Dòng sản phẩm Tuna Seak có giá xuất khẩu 5,9 USD đem về lợi nhuận 0,14 USD/kg; Dòng sản phẩm Tuna Cube có giá xuất khẩu khoảng 3,9 USD đem về lợi nhuận khoảng 0,22 USD/kg. Doanh nghiệp đa số chọn những con cá có chất lượng tốt nhất xuất khẩu để giới thiệu với thị trường Nhật Bản. Từ những phân tích trên ta thấy việc triển khai luận án là hoàn toàn cần thiết với cả ý nghĩa về khoa học công nghệ và hiệu quả kinh tế xã hội. Luận án đã đưa ra một tiếp cận mới để bổ sung nguồn dữ liệu, phương pháp nhằm tăng chất lượng dự báo ngư trường khai thác. Kế thừa các kết quả đề tài/dự án, khai thác sử dụng số liệu hải dương quan trắc trực tiếp từ các vệ tinh viễn thám biển, độ phân giải dữ liệu (1-4 km) áp dụng kỹ thuật phân tích không gian của GIS công tác dự báo ngư trường cá ngừ được triển khai nhanh chóng và thuận tiện. Mô hình xây dựng được vận dụng trên cơ sở các chỉ số của một mô hình đã thành công trên thế giới kết hợp với thông tin kinh nghiệm khai thác (được lượng hóa) của ngư dân, kết quả mô hình dự báo, sản phẩm dự báo là các vùng phân bố khai thác tiềm năng cá ngừ đại dương và nâng cao mức độ tin cậy của dự báo theo xu thế phát triển phù hợp với thế giới. 2. Mục tiêu của luận án Xây dựng được mô hình dự báo cá ngừ đại dương (Thunnus obesus, T. albacares ) ở vùng biển Việt Nam bằng công nghệ viễn thám và GIS. 3. Nội dung nghiên cứu vụ của luận án - Nghiên cứu xác định mối tương quan giữa đối tượng cá ngừ đại dương với một số thông số môi trường biển phù hợp cơ bản phục vụ xây dựng dự báo. - Xây dựng mô hình và một số bản dự báo khai thác cá ngừ đại dương ngắn hạn quy mô tháng.
5 - Kiểm chứng, đánh giá kết quả thử nghiệm dự báo khai thác cá ngừ đại dương. Đề xuất một số giải pháp khi được áp dụng thực tế. 4. Đối tượng nghiên cứu - Ngư trường khai thác cá ngừ đại dương (cá ngừ vây vàng và cá ngừ mắt to); - Nghiên cứu mối quan hệ giữa cá ngừ đại dương được khai thác ở các loại nghề (câu cá ngừ đại dương ) với một số yếu tố hải dương học nghề cá. 5. Phương pháp nghiên cứu Luận án được thực hiện trên cơ sở các phương pháp nghiên cứu sau: - Phương pháp hồi cứu: Tìm kiếm, thu thập các tài liệu, dữ liệu lịch sử về nghề cá ngừ và hải dương học từ các nguồn và cập nhật dữ liệu từ điều tra để phục vụ mục tiêu xác định mối liên hệ cá và các yếu tố hải dương. - Phương pháp viễn thám và hệ thống thông tin địa lý (GIS); dữ liệu viễn thám để bổ sung vào cơ sở dữ liệu trên phần mềm ArcGIS dùng để phân tích không gian mối liên hệ sự phân bố cá với các yếu tố hải dương. - Phương pháp thực địa: thu thập tài liệu/thông tin, xác định vị trí đánh bắt để cập nhật dữ liệu, kiểm chứng kết quả xây dựng mô hình 6. Hướng tiếp cận Hướng tiếp cận của luận án là ứng dụng công nghệ viễn thám biển, thực tế là chiết tách dữ liệu cơ bản như nhiệt độ bề mặt, chlorophyll a, gió, mực biển từ ảnh để tính toán các chỉ dữ liệu hải dương (SST, Chla...) phục vụ dự báo. Mô hình dự báo xây dựng dưa trên mối liên hệ giữa các chỉ số hải dương học với cá (hình 1.1.)
6 Dữ liệu đầu vào (Hải dương học và nguồn lợi cá ngừ) Mô hình toán học Bản dự báo ngư trường khai thác cá ngừ đại dương Hình 1.1. Hướng tiếp cận nghiên cứu của luận án. 7. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án 7.1. Ý nghĩa khoa học Sản phẩm của luận án cung cấp thông tin đầy đủ và tin cậy về ngư trường khai thác tiềm năng cá ngừ đại dương theo không gian và thời gian ở vùng biển Việt Nam. Bước đầu tiếp cận công nghệ viễn thám và GIS trong việc xác định ngư trường khai thác cá ngừ đại dương. Đưa ra được mô hình dự báo ngư trường khai thác cá ngừ đại dương có tính khoa học, chọn lọc cao, khai thác ở vùng biển xa bờ, góp phần nâng cao hiệu quả sản xuất cho các nghề khai thác xa bờ. Kết quả của luận án sẽ góp phần nâng cao tính lựa chọn mô hình dự báo ngư trường khai thác cho đối tượng cá ngừ đại dương. 7.2. Ý nghĩa thực tiễn Thực tế, nhu cầu hiện nay đối với các đội tàu khai thác xa bờ của các tỉnh và các công ty khai thác tại nước ta là rất cần các thông tin cập nhật về ngư trường với độ tin cậy cao. Kết quả của luận án là giải pháp rất hữu hiệu để tiết kiệm thời gian tìm kiếm ngư trường, điều hành thời gian khai thác và công nghệ khai thác hợp lý, tiết kiệm chi phí và thu lợi nhuận cao, đảm bảo đời sống ổn
7 định cho ngư dân, góp phần tăng trưởng kinh tế ngành thủy hải sản nước nhà đồng thời giảm khí phát thải nhà kính từ việc giảm tiêu hao nhiên liệu trong quá trình tìm kiếm ngư trường. Luận án hoàn thành sẽ đáp ứng được yêu cầu của Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, ngoài việc có điều kiện áp dụng công nghệ viễn thám biển nhằm tăng độ tin cậy cho đánh bắt xa bờ mà còn từng bước phát triển và ứng dụng mô hình này cho các đối tượng cá nổi lớn khác ở vùng biển Việt Nam, đáp ứng yêu cầu quản lý và khai thác bền vững nguồn lợi hải sản và bảo vệ môi trường biển. Các kết quả của luận án cả về lý luận và thực tiễn đã mở ra khả năng phát triển mô hình dự báo ngư trường bằng công nghệ viễn thám biển, có khả năng tiến tới dự báo nghiệp vụ với các bản tin dự báo ngày càng có độ tin cậy cao, phục vụ có hiệu quả cho quá trình khai thác và quản lý nghề cá. 8. Luận điểm bảo vệ Luận điểm 1: Dự báo ngư trường khai thác cá ngừ đại dương bằng công nghệ viễn thám và GIS có độ chính xác cao (khoảng 70%). Luận điểm 2: Tích hợp dữ liệu viễn thám biển, dữ liệu hải dương học và tri thức bản địa cho phép xây dựng mô hình dự báo ngư trường khai thác cá ngừ đại dương với độ phân giải cao cả về không gian và thời gian đã được minh chứng hiệu quả cao. 9. Điểm mới của luận án - Xây dựng được mô hình dự báo ngư trường khai thác tiềm năng từ dữ liệu hải dương chiết tách từ viễn thám theo quy mô thời gian (hạn tuần, tháng). - Từ thông tin kinh nghiệm thực tiễn sản xuất của ngư dân khai thác trên biển qua nhiều năm, những thông tin này được khai quát hóa sự phân bố của cá ngừ đại dương theo mùa vụ vào mô hình dự báo. Kết hợp dữ liệu viễn thám, dữ liệu nghề cá (sản lượng khai thác, thời gian khai thác và vị trí khai
8 thác) và dữ liệu hải dương học thu thập được cho phép phân tích và xây dựng mô hình dự báo ngư trường khai thác cá ngừ đại dương với độ phân giải cao cả về không gian và thời gian đã được minh chứng hiệu quả cao. 10. Kết cấu của luận án Ngoài phần mở đầu, kết luận và kiến nghị, danh mục tài liệu tham khảo, phụ lục, luận án được kết cấu thành 3 chương. Chương I: Tổng quan vấn đề nghiên cứu; Chương II: Cơ sở khoa học xây dựng mô hình dự báo ngư trường khai thác cá ngừ đại dương; Chương III: Xây dựng và kiểm chứng mô hình dự báo ngư trường khai thác cá ngừ đại dương.
9 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU “Ngư trường” được đặc trưng bởi giá trị nguồn lợi (tổng trữ lượng, sản lượng khai thác) các loài hải sản nói chung, hoặc từng loài, nhóm loài cụ thể và quy mô của quá trình khai thác chúng (hiện trạng, xu thế) bởi một số nghề trên phạm vi địa lí nhất định. Các đặc trưng định lượng cho ngư trường chính là trữ lượng B (Biomass) và sản lượng khai thác C (Catch) hoặc năng suất đánh bắt CPUE (Catch Per Unit Effort) chung cho mọi đối tượng, hoặc nhóm đối tượng, hoặc riêng từng loài cụ thể và theo từng nghề khai thác. Dự báo ngư trường cung cấp những thông tin định tính và định lượng xu thế phân bố và biến động các đặc trưng nêu trên phục vụ quản lý và điều hành quá trình khai thác hiệu quả, bền vững, duy trì và bảo vệ nguồn lợi biển. Nhóm đối tượng hay còn gọi là nhóm thương phẩm được hình thành từ một số loài nhất định, ví dụ nhóm cá ngừ đại dương bao gồm một số loài như cá ngừ vây vàng (Thunnus albacares), cá ngừ mắt to (Thunnus obesus) và cá ngừ vằn (Katsuwonus pelamis). Các nhóm thương phẩm này có thể do một hoặc nhiều nghề khai thác, ví dụ: cá ngừ vây vàng và ngừ mắt to là đối tượng khai thác chính của nghề câu, cá ngừ vằn – của nghề rê. Như vậy, việc dự báo ngư trường cần phải triển khai đối với từng nghề và chung cho mọi đối tượng, hoặc cho từng loài, nhóm loài cụ thể. 1.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới 1.1.1. Đặc điểm sinh học, sinh thái của cá ngừ vây vàng Ngưỡng nhiệt độ của cá ngừ ở Bắc Thái Bình Dương dao động đối với cá ngừ mắt to (Thunnus obesus) và cá ngừ vây vàng (Thunnus albacares) lần lượt là 13-19 và 18-31 (Collette và Nauen,1983; Uda, 1957). Cá ngừ đại dương thường sống theo đàn, ở tầng mặt và di cư vào gần bờ kiếm ăn nhưng có khi di