Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu đánh giá khả năng xuất hiện sương muối phục vụ phát triển cây cà phê chè ở 2 tỉnh Sơn La và Điện Biên

Chia sẻ: Na Na | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:136

Thêm vào BST

Báo xấu

90
lượt xem 8
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận văn nhằm đánh giá được khả năng xuất hiện và ảnh hưởng của sương muối đến cây cà phê chè ở 2 tỉnh Sơn La và Điện Biên; xây dựng được tập bản đồ chuyên đề về sương muối tác động đến cây cà phê chè.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu đánh giá khả năng xuất hiện sương muối phục vụ phát triển cây cà phê chè ở 2 tỉnh Sơn La và Điện Biên

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Nguyễn Hồng Sơn NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG XUẤT HIỆN SƯƠNG MUỐI PHỤC VỤ PHÁT TRIỂN CÂY CÀ PHÊ CHÈ Ở 2 TỈNH SƠN LA VÀ ĐIỆN BIÊN LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội, 2012
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Nguyễn Hồng Sơn NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG XUẤT HIỆN SƯƠNG MUỐI PHỤC VỤ PHÁT TRIỂN CÂY CÀ PHÊ CHÈ Ở 2 TỈNH SƠN LA VÀ ĐIỆN BIÊN Chuyên ngành: Sử dụng và bảo vệ tài nguyên môi trường Mã số: 60 85 15 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. Dương Văn Khảm, Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Môi trường - Bộ Tài nguyên và Môi trường Hà Nội, 2012 i
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn thạc sĩ Địa lý "Nghiên cứu đánh giá khả năng suất hiện sương muối phục vụ phát triển cây cà phê chè ở 2 tỉnh Sơn La và Điện Biên" là công trình nghiên cứu của cá nhân tôi. Các số liệu trong luận văn là số liệu trung thực. Hà Nội, tháng 05 năm 2012 Nguyễn Hồng Sơn Học viên cao học khóa 8 Chuyên ngành: Sử dụng và bảo vệ tài nguyên môi trường Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội ii
LỜI CẢM ƠN Tôi xin trân trọng cảm ơn TS. Dương Văn Khảm đã trực tiếp hướng dẫn tôi làm luận văn này. Xin trân trọng cảm ơn các thầy cô giáo trong khoa Địa Lý, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN. Tôi cũng xin trân trọng cảm ơn Lãnh đạo Viện Khoa học Khí tượng Thuỷ văn và Môi trường đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi hoàn thành chương trình học tập và làm luận văn; lãnh đạo các đơn vị trực thuộc Viện KH KTTV&MT, các đồng nghiệp trong cơ quan đã giúp đỡ tôi trong quá trình làm luận văn. Xin chân thành cảm ơn các đơn vị: Trung tâm Viễn thám Quốc gia, Trung tâm tư liệu Khí tượng Thủy văn, Tổng công ty cà phê Việt Nam và các cơ quan ở các địa phương trong khu vực nghiên cứu, ... đã tạo điều kiện cho tôi thu thập các tài liệu, số liệu để tôi hoàn thành luận văn này. Tôi cũng xin chân thành cảm ơn đến gia đình và bạn bè, đồng nghiệp đã giúp đỡ trong thời gian học tập và làm luận văn. iii
MỤC LỤC Trang PHẦN MỞ ĐẦU .............................................................................................1 1. Tính cấp thiết của đề tài ..................................................................... 1 2. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu ...................................................... 3 2.1. Mục tiêu ....................................................................................... 3 2.2. Nhiệm vụ nghiên cứu .................................................................. 3 3. Phạm vi nghiên cứu ............................................................................ 4 4. Phương pháp khoa học sử dụng trong luận văn.................................. 4 5. Những kết quả đạt được ...................................................................... 5 6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài ............................................ 5 6.1. Ý nghĩa khoa học ......................................................................... 5 6.2. Ý nghĩa thực tiễn.......................................................................... 5 7. Cơ sở dữ liệu đã sử dụng .................................................................... 6 7.1. Về các dữ liệu khí tượng.............................................................. 6 7.2. Các dữ liệu về viễn thám ............................................................. 6 8. Bố cục của đề tài ................................................................................ 6 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU VỀ SƯƠNG MUỐI VÀ TÌNH HÌNH PHÁT TRIỂN CÀ PHÊ Ở 2 TỈNH SƠN LA, ĐIỆN BIÊN .................................................................................................... 1 1.1. Tổng quan về sương muối và đặc điểm sinh thái cây cà phê .......................................................................................................... 1 1.1.1. Tổng quan về sương muối ....................................................... 1 1.1.2. Đặc điểm sinh thái cây cà phê ............................................... 10 iv
1.2. Tổng quan nghiên cứu về sương muối .......................................... 13 1.2.1. Các nghiên cứu về sương muối trên thế giới ......................... 13 1.2.2. Tổng quan nghiên cứu về sương muối ở Việt Nam ............... 18 1.3. Tình hình phát triển cà phê ở Sơn La và Điện Biên ...................... 20 1.3.1. Tình hình phát triển cà phê ở tỉnh Điện Biên ......................... 20 1.3.2. Tình hình phát triển cà phê ở tỉnh Sơn La .............................. 22 CHƯƠNG 2. NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG XUẤT HIỆN SƯƠNG MUỐI Ở 2 TỈNH SƠN LA VÀ ĐIỆN BIÊN...................... 25 2.1. Điêu kiên tự nhiên tỈnh Sơn La, Điện Biên .................................. 25 2.1.1. Tỉnh Sơn La ........................................................................... 25 2.1.2. Tỉnh Điện Biên ....................................................................... 30 2.2. Đặc trưng và khả năng xuất hiện sương muối ở 2 tỉnh Sơn La và Điện Biên.................................................................................... 38 2.2.1. Số liệu sử dụng ....................................................................... 38 2.2.2. Đặc trưng và khả năng xuất hiện sương muối ở 2 tỉnh Sơn La và Điện Biên ........................................................................ 41 2.2.3. Phân hạng mức độ khắc nghiệt của sương muối ....................... 60 CHƯƠNG 3. XÂY DỰNG TẬP BẢN ĐỒ CHUYÊN ĐỀ VỀ SƯƠNG MUỐI VÀ ĐỀ XUẤT VÙNG AN TOÀN SƯƠNG MUỐI Ở 2 TỈNH SƠN LA VÀ ĐIỆN BIÊN .......................................................... 64 3.1. Nội suy dữ liệu không gian bằng thông tin viễn thám và GIS phục vụ xây dựng bản đồ sương muối khu vực nghiên cứu ......... 64 3.1.1. Số liệu sử dụng ....................................................................... 64 3.1.2. Tính toán nhiệt độ lớp phủ bề mặt từ ảnh MODIS và ảnh NOAA ........................................................................................ 65 3.1.3. Tính toán nhiệt độ không khí tối thấp từ giá trị LST. ............ 72 3.1.4. Tính toán độ ẩm không khí từ ảnh MODIS và NOAA .......... 76 v
3.1.5. Tính toán khả năng xuất hiện sương muối trên cơ sở dữ liệu ảnh viễn thám ....................................................................... 82 3.2. Xây dựng tập bản đồ chuyên đề về sương muối ........................... 89 3.2.1. Xây dựng cơ sở dữ liệu ......................................................... 89 3.2.3. Quy trình thành lập bản đồ chuyên đề ................................... 98 3.2.4. Kết quả xây dựng các bản đồ chuyên đề về sương muối ở 2 tỉnh Sơn La và Điện Biên ............................................... 100 3.3. Đề xuất vùng an toàn sương muối ở 2 tỉnh Sơn La và Điện Biên..................................................................................................... 108 3.3.1. Tỉnh Sơn La .......................................................................... 108 3.3.2. Tỉnh Điện Biên ..................................................................... 109 KẾT LUẬN ............................................................................................... 113 TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................... 115 vi
DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 1.1. Diễn biến diện tích (ha) cà phê của tỉnh Điện Biên...................... 22 Bảng 1.2. Diễn biến về diện tích (ha) cà phê ở Sơn La ............................... 23 Bảng 1.3. Các tiểu vùng trồng cà phê tại Sơn La ......................................... 24 Bảng 2.1. Một số đặc trưng trung bình năm về khí hậu của tỉnh Sơn La .................................................................................................................. 30 Bảng 2.2.Một số đặc trưng khí hậu của tỉnh Điện Biên................................ 38 Bảng 2.3. Lưới trạm khí tượng khu vực nghiên cứu .....................................39 Bảng 2.4. Thống kê về sương muối ở 2 tỉnh Sơn La và Điện Biên và các vùng lân cận ....................................................................................... 43 Bảng 2.5. Số ngày xuất hiện sương muối trung bình nhiều năm (ngày) ở 2 tỉnh Sơn La, Điện Biên và các vùng lân cận .............................. 45 Bảng 2.6. Ngày bắt đầu xảy ra sương muối với các suất bảo đảm .............. 47 Bảng 2.7. Ngày kết thúc sương muối với các suất bảo đảm ........................ 47 Bảng 2.8. Ảnh hưởng của KKL đến khả năng xuất hiện sương muối ở các khu vực có độ cao dưới 1500m .......................................................... 50 Bảng 2.9. Đặc trưng của nhiệt độ không khí (0C) trong thời gian xuất hiện sương muối (từ 0 - 7 giờ) ở Sơn La, Điện Biên và các vùng lân cận ................................................................................................. 52 Bảng 2.10. Tỷ lệ (%) khả năng xuất hiện sương muối theo các ngưỡng nhiệt độ tối thấp tuyệt đối từ 0 - 7 giờ ở Sơn La, Điện Biên và các vùng lân cận ...................................................................................... 53 Bảng 2.11. Đặc trưng của độ ẩm không khí (%) trong thời gian xuất hiện sương muối (từ 0 - 7 giờ) ở Sơn La, Điện Biên và các vùng lân cận ................................................................................................................ 54 vii
Bảng 2.12. Tỷ lệ (%) khả năng xuất hiện sương muối theo các ngưỡng độ ẩm không khí trung bình từ 0 -7 giờ ở Sơn La, Điện Biên và các vùng lân cận ....................................................................................... 55 Bảng 2.13. Tỷ lệ (%) khả năng xuất hiện sương muối theo các ngưỡng tốc độ gió lúc 1giờ ở Sơn La, Điện Biên và các vùng lân cận ................................................................................................................ 56 Bảng 2.14. Tỷ lệ (%) khả năng xuất hiện sương muối theo các ngưỡng lượng mây tổng quan lúc 1giờ và 7giờ ở Sơn La, Điện Biên và các vùng lân cận ...................................................................................... 57 Bảng 2.15. Kịch bản xuất hiện sương muối ở Sơn La, Điện Biên và các vùng lân cận ........................................................................................... 59 Bảng 2.16. Chỉ tiêu phân hạng mức độ khắc nghiệt của sương muối theo số liệu quan trắc ở Sơn La, Điện Biên và các vùng lân cận .................................................................................................. 61 Bảng 2.17. Kết quả phân hạng mức độ khắc nghiệt của sương muối trên mạng lưới trạm khí tượng ở Sơn La, Điện Biên và các vùng lân cận ................................................................................................................ 62 Bảng 3.1. Hệ số ai đối với thoạt toán LST1 .................................................. 67 Bảng 3.2. Các đặc trưng thống kê nhiệt độ trung bình nhiều năm giữa nội suy và quan trắc trong vùng nghiên cứu (tháng 1, 2, 3) ................ 72 Bảng 3.3. Các đặc trưng thống kê nhiệt độ trung bình nhiều năm giữa nội suy và quan trắc trong vùng nghiên cứu (tháng 11,12) ................. 76 Bảng 3.4 Kết quả thống kê mức độ tin cậy của phương trình trên chuỗi số liệu phụ thuộc ................................................................................. 85 Bảng 3.5. So sánh số liệu quan trắc và số liệu tính toán số ngày có sương muối trung bình thời kỳ 2000-2009 .................................................. 88 Bảng 3.6. Diện tích đất tự nhiên (km2) bị ảnh hưởng của sương muối theo các đai độ cao ở tỉnh Sơn La .............................................................. 111 Bảng 3.7. Diện tích đất tự nhiên (km2) bị ảnh hưởng của sương muối theo các đai độ cao ở tỉnh Điện Biên ................................................ 112 viii
DANH MỤC CÁC HÌNH Trang Hình 1.1. Mô hình xây dựng bản đồ giám sát sương muối bằng số liệu viễn thám và số khí tượng .................................................................... 14 Hình 1.2. Bản đồ giám sát sương muối ảnh hưởng đến cây trồng mùa đông cho từng tháng ở Châu âu ........................................................... 15 Hình 1.3. Bản đồ nguy cơ sương muối tháng 3 của Hy Lạp ........................ 15 Hình 1.4. Bản đồ phân bố sương muối, ngày 2 tháng 3 năm 2008 ở tỉnh Quảng Tây Trung Quốc ......................................................................... 16 Hình 1.5. Bản đồ phân bố sương muối Nam Brazil ..................................... 16 Hình 1.6. Bản đồ số ngày xuất hiện sương muối với độ phân giải 1 km tại vùng Otago ......................................................................................... 17 Hình 1.7 Bản đồ phân bố sương muối khu vực Emilia-Romagna của Ý ................................................................................................................... 17 Hình 1.8. Bản đồ ngày kết thúc khả năng xuất hiện sương muối với suất bảo đảm 10% ........................................................................................ 18 Hình 2.1. Phân bố các khu vực xuất hiện sương muối ................................ 45 Hình 2.2. Mối quan hệ giữa các đợt không khí lạnh và ngày xảy ra sương muối năm 1999 ở một số khu vực ở Sơn la, Điện Biên và các vùng lân cận ................................................................................................. 50 Hình 3.1. Nhiệt độ bề mặt lớp phủ LST theo ảnh MODIS và NOAA...........69 Hình 3.2. Đồ thị quan hệ giữa số liệu thực đo và LST theo ảnh viễn thám ...............................................................................................................72 Hình 3.3. Mối quan hệ giữa Tmin và LST ở Sơn La, Điện Biên ................... 73 Hình 3.4. Bản đồ LST và Tmin trong một số đêm ........................................ 74 Hình 3.5. Sơ đồ RH ....................................................................................... 77 Hình 3.6. Mối quan hệ giữa tổng cột hơi nước và độ ẩm riêng của ix
hơi nước do W. Timothy xây dựng ...............................................................79 Hình 3.7. Bản đồ RH trong một số đêm khu vực nghiên cứu ......................81 Hình 3.8. Một số kết quả minh hoạ sự phân bố sương muối theo không gian .....................................................................................................86 Hình 3.9. Bản đồ số ngày có sương muối trung bình nhiều năm thời kỳ 2000 - 2009 ............................................................................................................ 87 Hình 3.10. Biểu diễn bản đồ A bằng mô hình quan hệ ................................ 89 Hình 3.11. Số liệu vector được biểu thị dưới dạng điểm ...............................91 Hình 3.12. Số liệu vector được biểu thị dưới dạng cung .............................91 Hình 3.13. Số liệu vector được biểu thị dưới dạng vùng (Polygon) .............92 Hình 3.14. Mối quan hệ giữa thông tin bản đồ và thông tin thuộc tính ................................................................................................................95 Hình 3.15. Sơ đồ khối thành lập bản đồ chuyên đề ..................................... 99 Hình 3.16. Bản đồ ngày bắt đầu và kết thúc sương muối ở tỉnh Sơn La .................................................................................................................. 97 Hình 3.17. Bản đồ ngày bắt đầu và kết thúc sương muối ở tỉnh Điện Biên ............................................................................................................ 101 Hình 3.18. Bản đồ xác xuất xuất hiện sương muối tỉnh Sơn La ................ 102 Hình 3.19. Bản đồ xác xuất xuất hiện sương muối tỉnh Điện Biên ........... 104 Hình 3.20. Bản đồ mức độ khắc nghiệt của sương muối ở tỉnh Sơn La ................................................................................................................ 105 Hình 3.21. Bản đồ mức độ khắc nghiệt của sương muối ở tỉnh Điện Biên ............................................................................................................ 106 x
CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG BÁO CÁO ASCII Khuôn dạng chuẩn chuyển đổi thông tin ASTER Bức xạ kế phát xạ và phản xạ nhiệt nâng cao CSDL Cơ sở dữ liệu DEM Mô hình số độ cao ĐPG Độ phân giải e Sức trương hơi nước E Sức trương hơi nước bão hoà ETM Hệ thống lập bản đồ chuyên đề nâng cao GIS Hệ thống thông tin địa lý HIRS Máy quét phổ độ phân giải cao KKL Không khí lạnh LST Nhiệt độ bề mặt đất LWIR Sóng dài hồng ngoại MODATM Sản phẩm khí quyển của MODIS MODIS Máy quét ảnh phổ độ phân giải trung bình NCAR Trung tâm Quốc gia Nghiên cứu Khí quyển Mỹ NDVI Chỉ số thực vật chuẩn hóa NOAA Cơ quan quốc gia về Đại dương và Khí quyển P Áp suất không khí xi
Q Độ ẩm riêng RGB Ba màu cơ bản (đỏ, lục, lam) RH Độ ẩm không khí RMSE Sai số quân phương RS Viễn thám SST Nhiệt độ mặt nước biển SWIR Sóng ngắn hồng ngoại TIR Hồng ngoại nhiệt TM Lập bản đồ chuyên đề Tmin Nhiệt độ không khí tối thấp UTM Hệ tọa độ chuyển đổi tổng hợp của Mỹ W Tổng cột hơi nước xii
PHẦN MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Vùng Tây Bắc đang được đánh giá là vùng có nhiều lợi thế để phát triển diện tích trồng các cây lâu năm, nhất là các cây công nghiệp dài ngày (cao su, cà phê) và các cây ăn quả. Sương muối và sương giá là những hiện tượng rất nguy hại đối với cây trồng, trong đó sự sinh trưởng, phát triển, hình thành năng suất và hiệu quả kinh tế của các cây dài ngày phụ thuộc rất nhiều vào sự tác động của sương muối và nhiệt độ thấp. Tác hại nghiêm trọng của các đợt sương muối đối với các mô hình trồng các cây công nghiệp dài ngày, đặc biệt là cà phê ở vùng Tây Bắc trong những năm gần đây đã góp phần minh chứng vai trò và ảnh hưởng của nó. 2 tỉnh Sơn La và Điện Biên, với một hệ thống núi non trùng điệp bao quanh các bồn địa, các cao nguyên nằm ở phía tây dãy Hoàng Liên Sơn, điều kiện khí hậu ôn hòa thích hợp với cây cà phê chè. Cà phê được trồng trên các sườn dốc của chân các dãy núi thấp hoặc trên các chỏm đồi với độ cao trên mực nước biển chừng 600m với một vùng đất đỏ đá vôi có tầng thật dày và độ phì nhiêu khá cao. Tuy độ cao trên mặt biển chưa thật là cao song vùng cà phê Sơn La, Điện Biên có đặc điểm là nằm ở vĩ độ khá cao về phía Bắc, có vị trí địa lý tương tự như vùng cà phê chè tập trung vùng Sao Paulo, Minas Gerais của Braxin cùng với độ cao khoảng 600m so với mực nước biển, có khác chăng là hai vùng cà phê ở hai phía bắc và nam bán cầu. Khí hậu Sơn La, Điện Biên nóng và nhiều mưa vào mùa hạ, lạnh và khô vào mùa đông. Cây cà phê ở đây sinh trưởng xanh tốt cho sản lượng cao. Đồng bộ với hình thành hệ thống chế biến tốt, cà phê Tây Bắc hoàn toàn ghi tên trên bản đồ cà phê chất lượng của thế giới. Ông Joao Brandao – Đại diện Tập đoàn số một thế giới về thiết bị chế biến cà phê quả tươi khẳng định: “Nếu lựa chọn định hướng phát triển bền vững, cà phê Tây Bắc có thể sánh ngang với cà phê Brazil về chất lượng”. 1
Vừa qua được sự giúp đỡ, cho vay vốn với điều kiện ưu đãi của cơ quan phát triển Pháp, chúng ta đã mở rộng diện tích cà phê chè ở một số địa phương, đưa tổng diện tích cà phê chè trong cả nước lên trên 2 vạn hecta. Tuy nhiên trong quá trình thực hiện chương trình phát triển cây cà phê chè cũng có những thiếu sót dẫn đến hiệu quả thấp, một số vùng trồng rồi lại phải hủy bỏ đi vì vườn cây quá xấu kém. Và người ta đã truy tìm các nguyên nhân dẫn đến những tổn thất đó. Không ít người cho là vì công tác quy hoạch kém, trồng cà phê vào vùng đất xấu không thích hợp hoặc vùng có sương muối. Lựa chọn định hướng phát triển cà phê bền vững sẽ mang lại những lợi ích to lớn như giá trị sản phẩm được nâng lên, tạo việc làm, đảm bảo an ninh xã hội. Quan trọng hơn là thông qua phát triển cà phê bền vững theo chứng chỉ sẽ góp phần tạo ra cộng đồng có trách nhiệm – một yếu tố phát triển xã hội bền vững. Lựa chọn phát triển cà phê bền vững là con đường tốt nhất để xây dựng vùng cà phê Tây Bắc đạt một tầm vóc mới, hoàn toàn có thể đối xứng vùng phát triển cà phê với Tây Nguyên, không chỉ về số lượng mà cả chất lượng. Vùng cà phê Tây Bắc có ưu thế là thích hợp cho phát triển cà phê chè – đang là xu hướng tiêu dùng của thế giới, do đó bán được với giá cao, hiện từ 2.300 – 2.400 USD/tấn nhân, trong khi cà phê Robussta Tây Nguyên chỉ bán được với giá 1.400 – 1500 USD/tấn. Là nhà hàng đầu Việt Nam về sản xuất, chế biến cà phê, Tập đoàn Thái Hòa cam kết quyết tâm cùng người dân Tây Bắc phát triển cà phê bền vững theo quy tắc quốc tế và xây dựng trở thành thương hiệu lớn trên thị trường thế giới Vì vậy sau 10 năm thiệt hại nặng nề của trận sương muối thiêu rụi gần cả vùng cà phê của năm 1999, cây cà phê đã được khôi phục và khẳng định là một trong những cây công nghiệp chủ lực trong chương trình xuất khẩu. Nằm trong chủ trương chuyển đổi cơ cấu cây trồng, thực hiện công nghiệp hoá nông nghiệp - nông thôn và miền núi, cây cà phê đã lên vùng Tây Bắc trong sự hy vọng của người dân cũng như lãnh đạo các cấp. Thời gian đầu, cây phát triển tương đối tốt và ổn định, nhưng khi bước vào thời kỳ thu 2
hoạch đã “vấp” phải sự khắc nghiệt của thời tiết nơi đây. Sương muối đã làm hàng nghìn hecta cà phê không ra quả và chết dần. Sau 4 năm liền mất trắng, từ sự háo hức ban đầu, người dân chán nản và bỏ mặc cà phê. Nhận thấy sự thiệt hại to lớn đối với sản xuất cà phê chủ yếu do điều kiện thời tiết – khí hậu mà đặc biệt là sương muối gây ra, học viên đã chọn đề tài "Nghiên cứu đánh giá khả năng suất hiện sương muối phục vụ phát triển cây cà phê chè ở 2 tỉnh Sơn La và Điện Biên" nhằm góp phần phát triển bền vững cây cà phê chè ở khu vực Tây Bắc. 2. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu 2.1. Mục tiêu: 1) Đánh giá được khả năng xuất hiện và ảnh hưởng của sương muối đến cây cà phê chè ở 2 tỉnh Sơn La và Điện Biên. 2) Xây dựng được tập bản đồ chuyên đề về sương muối tác động đến cây cà phê chè. 2.2. Nhiệm vụ nghiên cứu Để đạt được các mục tiêu trên, đề tài cần giải quyết các nhiệm vụ sau đây: - Thu thập và xử lý số liệu khí tượng, thực trạng sản xuất cây cà phê chè ở 2 tỉnh Sơn La, Điện Biên ; - Thu thập số liệu bản đồ nền, ảnh vệ tinh phục vụ toán tính toán nhiệt độ bề mặt, đổ ẩm không khí hỗ trợ xây dựng bản đồ chuyên đề sương muối; - Tổng quan tình hình nghiên cứu về sương muối trong và ngoài nước; - Nghiên cứu khả năng xuất hiện sương muối ở 2 tỉnh Sơn La và Điện Biên; - Đánh giá ảnh hưởng của sương muối đến khả năng phát triển cây cà phê chè ở 2 tỉnh Sơn La và Điện Biên; 3
- Xử lý, chiết xuất các thông tin trên ảnh MODIS phục vụ xây dựng các bản đồ chuyên đề về sương muối; - Xây dựng tập bản đồ chuyên đề sương muối ở 2 tỉnh Sơn La và Điện Biên bằng công nghệ GIS - Đề xuất vùng an toàn sương muối phục vụ quy hoạch phát triển sản xuất cà phê chè ở vùng nghiên cứu. 3. Phạm vi nghiên cứu 2 tỉnh Sơn La và Điện Biên 4. Phương pháp sử dụng trong luận văn - Thu thập và kế thừa: thu thập, tổng hợp và kế thừa các tài liệu có liên quan đến sương muối, sản xuất cây cà phê của các đề tài, dự án đã tiến hành cho khu vực nghiên cứu; - Điều tra khảo sát thực địa: nhằm bổ xung những tài liệu, dữ liệu về sương muối và cây cà phê ở vùng nghiên cứu trong những năm gần đây; - Điều tra nhanh nông thôn: điều tra, phỏng vấn trực tiếp nông dân về ảnh hưởng của sương muối đến cây cà phê ở vùng nghiên cứu; - Phân tích và tổng hợp tài liệu: các kết quả thu được về điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội được phân tích đánh giá hệ thống theo từng mục đích, yêu cầu cụ thể trong từng nội dung của luận văn - Thống kê áp dụng trong khí tượng - khí hậu - Viễn thám trong phân tích ảnh vệ tinh - GIS: sử dụng công nghệ GIS với một số phần mềm chuyên dụng (ARC GIS; MapInfor; ARC VIEW, Envi...) để xử lý ảnh viễn thám và thành lập các bản đồ. - Phương pháp chuyên gia 4
5. Những kết quả đạt được: - Làm rõ được khả năng xuất hiện của sương muối ở 2 tỉnh Sơn La, Điện Biên - Đánh giá được ảnh hưởng của sương muối đến việc phát triển cà phê chè ở 2 tỉnh Sơn La, Điện Biên - Các bản đồ chuyên đề về sương muối ở 2 tỉnh Sơn La, Điện Biên - Đề xuất được các vùng trồng cà phê chè với các mức an toàn khác nhau ở 2 tỉnh Sơn La và Điện Biên - Báo cáo tổng kết của luận văn 6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 6.1. Ý nghĩa khoa học Các bản đồ chuyên đề về sương muối được xây dựng trên nền tảng công nghệ viễn thám và GIS là một bước tiến mới về ứng dụng kỹ thuật cao đối với công tác phát triển khoa học công nghệ ở trong nước, từng bước tiếp cận với công nghệ hiện đại ở trên thế giới. Cung cấp cơ sở khoa học các thông tin viễn thám và GIS trong điều tra cơ bản nhằm nâng cao hiệu quả công tác nghiên cứu, giám sát và khai thác hợp lý tài nguyên khí hậu, thuỷ văn, khí hậu nông nghiệp trong sự phát triển chung của nền kinh tế. 6.2. Ý nghĩa thực tiễn Tăng cường số liệu phục vụ công tác điều tra cơ bản nhằm quản lý và khai thác hợp lý tài nguyên thiên nhiên cho từng vùng cụ thể trong sự phát triển kinh tế xã hội, đặc biệt là phát triển kinh tế vùng núi và những vùng khó khăn. Cung cấp công cụ giám sát sương muối, phục vụ phát triển nông nghiệp nói chung và phát triển cà phê nói riêng, giảm thiệt hại do thiên tai gây ra 5
nâng cao hiệu quả kinh tế cho các hộ gia đình và các công ty cà phê ở các tỉnh nghiên cứu 7. Cơ sở dữ liệu đã sử dụng 7.1. Về các dữ liệu khí tượng - Các số liệu khí tượng được thu thập từ các trạm khí tượng trong vùng với chuỗi số liệu trong thời gian đủ dài (từ năm 1981 đến 2010); - Các tài liệu từ các đề tài, các tạp chí và các nguồn khác cũng đã được thu thập để tham khảo và lựa chọn sử dụng; 7.2. Các dữ liệu về viễn thám - Các ảnh viễn thám cũng được thu thập từ các nguồn miễn phí (Phòng nghiên cứu Viễn thám và GIS - Viện Khoa học Khí tượng Thuỷ văn và Môi trường; Trung tâm Viễn thám Quốc gia và trên một số trang web) 8. Bố cục của đề tài Ngoài phần mở đầu và kết luận, luận văn gồm 3 chương: Chương 1. Tổng quan tình hình nghiên cứu về sương muối và tình hình phát triển cây cà phê chè ở 2 tỉnh Sơn La và Điện Biên Chương 2. Nghiên cứu đánh giá khả năng xuất hiện sương muối ở 2 tỉnh Sơn La và Điện Biên Chương 3. Xây dựng tâp bản đồ chuyên đề về sương muối và đề xuất vùng an toàn sương muối ở 2 tỉnh Sơn La, Điện Biên. 6
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU VỀ SƯƠNG MUỐI VÀ TÌNH HÌNH PHÁT TRIỂN CÀ PHÊ Ở 2 TỈNH SƠN LA, ĐIỆN BIÊN 1.1. TỔNG QUAN VỀ SƯƠNG MUỐI VÀ ĐẶC ĐIỂM SINH THÁI CÂY CÀ PHÊ 1.1.1. Tổng quan về sương muối 1.1.1.1. Khái niệm về sương muối Sương muối là hiện tượng hơi nước đóng băng thành các hạt nhỏ, rắn, xốp và trắng như muối ngay trên mặt đất hay bề mặt cây cỏ hoặc các vật thể khác khi không khí trên đó ẩm và lạnh [5]. Sương muối là hiện tượng thời tiết nguy hiểm vì nhiệt độ quá lạnh của nó làm chết cây trồng và vật nuôi. Hạt sương được cấu thành từ nhiều băng li ti, đường kính chỉ khoảng 0,03 - 0,2mm. Bên trong hạt sương muối có những đường dẫn hoặc ống không khí cực kì nhỏ bé, đường kính chỉ khoảng 0,005 - 0,002mm xen lẫn các khối hạt băng [3]. 1.1.1.2. Điều kiện hình thành sương muối Thông thường sương muối hình thành về đêm hoặc sáng sớm, trời lặng gió, quang mây, nhiệt độ không khí xuống thấp làm cho nhiệt độ bề mặt các vật thể hay cây cỏ ở mặt đất đạt tới điểm sương đủ cho hơi nước ngưng kết, và điều kiện độ ẩm không khí thích hợp. Trong điều kiện thời tiết như vậy, bức xạ hiệu dụng mạnh, nhiệt độ của vật chất trên mặt đất hạ thấp, khi không khí tiếp xúc bị lạnh và hơi nước ngưng kết lại thành hạt băng. Vào lúc này, áp lực của hạt băng bé hơn áp lực của hạt nước nên các hạt nước trên bề mặt vật chất, ngay phía dưới hạt băng, lần lượt di chuyển lên phía trên và tụ lại quanh hạt băng. Cứ như vậy, các hạt nước nối kết nhau di chuyển lên phía trên làm 7