intTypePromotion=1
ADSENSE

Nghiên cứu sử dụng công nghệ viễn thám xây dựng chỉ số hạn tổng hợp phục vụ công tác giám sát hạn tại tỉnh Ninh Thuận và Bình Thuận

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:3

14
lượt xem
2
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục đích của nghiên cứu này là xây dựng một chỉ số hạn tổng hợp (Composite Drought Index - CDI) có khả năng phản ánh chính xác tình hình hạn hán. Chỉ số hạn này cần tận dụng được ưu điểm của công nghệ viễn thám để vừa có thể dễ dàng thể hiện được ảnh hưởng của hạn theo không gian và thời gian đồng thời cũng có xét đến ảnh hưởng của các yếu tố khí tượng thủy văn.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Nghiên cứu sử dụng công nghệ viễn thám xây dựng chỉ số hạn tổng hợp phục vụ công tác giám sát hạn tại tỉnh Ninh Thuận và Bình Thuận

  1. Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2021. ISBN: 978-604-82-5957-0 NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM XÂY DỰNG CHỈ SỐ HẠN TỔNG HỢP PHỤC VỤ CÔNG TÁC GIÁM SÁT HẠN TẠI TỈNH NINH THUẬN VÀ BÌNH THUẬN Nguyễn Hồ Phương Thảo1, Hoàng Thanh Tùng1 1 Trường Đại học Thủy lợi, email: nhpthao_cts@tlu.edu.vn 1. GIỚI THIỆU CHUNG trồng (CMI, Palmer 1968), chỉ số cung cấp nước mặt (SWSI, Shafer và Dezman, 1982), Hạn hán là một trong những loại hình thiên chỉ số chuẩn hóa lượng mưa (SPI, McKee và tai gây ảnh hưởng tiêu cực đến nhiều lĩnh vực nnk 1993, 1995). kinh tế xã hội, gây nên nhiều thiệt hại đáng Phương pháp giải đoán ảnh viễn thám là kể về vật chất và con người. Theo Hội nghị phương pháp tính toán chỉ số hạn dựa trên dấu Liên Hợp Quốc về chống hạn hán và sa mạc hiệu phản xạ của độ ẩm đất và tính chất của bề hóa (UN Secretariat General, 1994) hạn hán mặt phản xạ, cụ thể là màu đỏ (RED), cận là một hiện tượng tự nhiên xảy ra khi lượng mưa bị thiếu hụt trầm trọng dưới mức bình hồng ngoại (NIR), sóng ngắn hồng ngoại thường dẫn tới mất cân bằng thủy văn (SWIR) và ban nhiệt. Nói chung, việc sử dụng nghiêm trọng gây nên những ảnh hưởng xấu viễn thám trong giám sát hạn nông nghiệp thể đến hệ thống tài nguyên đất. Hay theo Tổ hiện nguyên lý hạn hán có thể ảnh hưởng đến chức Nông nghiệp và Lương thực Liên Hợp tính chất sinh lý, hóa của đất và thực vật như Quốc (FAO 1983) một năm được coi là hạn độ ẩm đất, vật chất hữu cơ, khả năng quang khi năm đó mất mùa do thiếu hụt ẩm. hợp, lớp phủ và nhiệt độ. Do vậy nó có thể Hạn hán thường được giám sát thông qua thay đổi quang phổ và nhiệt phản xạ. Bởi vậy các chỉ số hạn. Đây là một thước đo quan cho đến nay đã rất nhiều mô hình viễn thám trọng để đánh giá ảnh hưởng của hạn hán và chỉ số đã được đề xuất để nghiên cứu hạn cũng như xác định được tính chất của các đợt nông nghiệp như NDVI, LST, VHI, v.v… hạn bao gồm cường độ, độ dài, mức độ khốc Theo phương pháp truyền thống, việc giám liệt và sự ảnh hưởng theo không gian. Công sát hạn chủ yếu dựa trên các chỉ số hạn được tác giám sát hạn có thể được chia làm hai tính toán thông qua các yếu tố khí tượng thủy phương pháp chính sau: văn. Việc này đã được chứng minh tính hiệu Phương pháp truyền thống là phương quả trong một số trường hợp, đặc biệt là tại pháp trong đó các tác giả sử dụng các số liệu những khu vực có mật độ mạng lưới trạm khí khí tượng và thủy văn thu thập được tại các tượng thủy văn dày. Tuy nhiên, phương pháp trạm đo hay điểm đo để tính các chỉ số hạn. này cũng tồn tại những hạn chế nhất định đó Đây là phương pháp đầu tiên, rất hiệu quả đã là tính không gian. Phương pháp giám sát được các nhà khoa học sử dụng từ lâu và vẫn hạn bằng viễn thám đã mở ra một xu hướng còn nguyên giá trị trong thời điểm hiện nay. nghiên cứu hạn mới phần nào khắc phục Đã có rất nhiều chỉ số hạn được phát triển được những hạn chế về không gian của theo phương pháp này. Có thể kể đến các chỉ phương pháp truyền thống. Tuy nhiên, cũng số sau: chỉ số khắc nghiệt hạn Palmer (PDSI, như phương pháp truyền thống, chỉ số hạn Palmer 1965), chỉ số lượng mưa bất thường theo phương pháp viễn thám cũng có nhược (RAI, van Rooy 1965), chỉ số độ ẩm cây điểm là các chỉ số này không có sự góp mặt 564
  2. Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2021. ISBN: 978-604-82-5957-0 của các yếu tố khí tượng thủy văn như mưa bình trong khoảng thời gian i qua nhiều năm; hay dòng chảy - là những tác nhân có tính và σ: khoảng lệch tiêu chuẩn của lượng mưa chất quyết định gây nên tình trạng hạn hán. khoảng thời gian i (1, 3, 6 và 12 tháng). Mục đích của nghiên cứu này là xây dựng Chỉ số NDVI được phát triển để đánh giá một chỉ số hạn tổng hợp (Composite Drought điều kiện sức khỏe thực vật. Chỉ số này thể Index - CDI) có khả năng phản ánh chính xác hiện chỉ số màu xanh lá cây đại diện cho tình hình hạn hán. Chỉ số hạn này cần tận lượng thực vật và hàm lượng chất diệp lục của dụng được ưu điểm của công nghệ viễn thám thảm thực vật. Đây là một trong những chỉ số để vừa có thể dễ dàng thể hiện được ảnh gián tiếp đánh giá tính trạng hạn nông nghiệp. hưởng của hạn theo không gian và thời gian NIR  RED đồng thời cũng có xét đến ảnh hưởng của các NDVI  [2] NIR  RED yếu tố khí tượng thủy văn. Nghiên cứu lựa NIR: giá trị bức xạ của bước sóng cận hồng chọn 2 tỉnh Ninh Thuận và Bình Thuận là khu ngoại (near infrared); RED: giá trị bức xạ của vực nghiên cứu thử áp dụng chỉ số hạn này. bước sóng nhìn thấy (visible) - ánh sáng đỏ. 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Chỉ số nhiệt độ bề mặt (LST - Land Surface Temperature. Công nghệ viễn thám Nghiên cứu đề xuất sơ đồ tiếp cận như thường sử dụng vi sóng (microwave Hình 1 để tính toán chỉ số hạn tổng hợp observation) để giám sát và định lượng độ ẩm (CDI) làm cơ sở xây dựng hệ thống giám sát trong đất. Tuy nhiên, theo những nghiên cứu và cảnh báo hạn cho khu vực nghiên cứu. của Hain et al. 2009 và Hain et al. 2011 độ ẩm mặt đất tương đối cũng có thể được xác SPI NVDI LST định thông qua chỉ số nhiệt độ bề mặt LST. Chỉ số hạn tổng hợp CDI chỉ số hạn CDI Trọng số sẽ được tính toán từ 3 yếu tố SPI, NDVI và CDI LST dựa trên công thức sau: CDI  a  RSPI  b  RNDVIa  c  RLSTday night a [3] Hình 1. Cấu trúc chỉ số hạn tổng hợp Trong đó: RSPI, RNDVIa và RLSTday night a là Chỉ số CDI được tạo thành từ 3 chỉ số hạn các giá trị phân cấp hạn tương ứng của các thành phần bao gồm NDVI, LST và SPI, chỉ số SPI, NDVIa và LST a được mô tả cụ thể như sau: day  night Chỉ số chuẩn hóa lượng mưa SPI là chỉ a, b và c là những trọng số của các chỉ số số phổ biến nhất để xác định tình trạng hạn RSPI, RNDVIa và RLSTday night a . Giá trị của chúng hán trên phạm vi toàn cầu dựa trên tuyên bố lần lượt là 0,5; 0,367; 0,133. Do giới hạn của Lincoln về các chỉ số hạn (WMO, 2012). Chỉ bài viết, các tác giả sẽ trình bày việc xác định số SPI có tính linh hoạt cao khi có thể tính với nhiều thời đoạn khác nhau từ 1-6 tháng các trọng số này trong nghiên cứu tiếp theo. (hạn mùa) đến hai năm (hạn dài). Để tính giá 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU trị SPI cho CDI, dữ liệu mưa từ CHIRPSv2 (Climate Hazards Group InfraRed Precipitation Thông qua dữ liệu mưa phân bố CHIRPS, with Stations) sẽ được sử dụng. Công thức nghiên cứu tiến hành xây dựng bản đồ chỉ số tính toán chỉ tiêu SPI (chỉ số chuẩn hóa lượng SPI theo không gian từ năm 1983 đến năm mưa) được thể hiện như sau: 2019. Từ bản đồ chỉ số SPI, nghiên cứu tiến X X hành phân cấp hạn trên địa bàn tỉnh Ninh SPI  [1]  Thuận và Bình Thuận, đây chính là thành Trong đó, X: lượng mưa khoảng thời gian phần đầu tiên thể hiện yếu tố mưa trong i (i: tháng, mùa, vụ); X : lượng mưa trung 3 thành phần chính tạo nên chỉ số hạn tổng 565
  3. Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2021. ISBN: 978-604-82-5957-0 hợp CDI. Hình 2 là một ví dụ bản đồ phân cấp hạn dựa trên chỉ số SPI, áp dụng cho tháng 3 năm 2015. Hình 4. Chỉ số LST Hình 2. Bản đồ phân cấp hạn dựa trên SPI Chỉ số khác biệt thực vật được chuẩn hóa NDVI toàn cầu được thu thập từ trung tâm LP DAAC dưới dạng raster từ năm 2001 đến 2019 với độ phân giải 500 m. Hình 3 là ví dụ phân cấp hạn theo NDVIa cho một tháng lựa chọn (tháng 3 năm 2015). Hình 5. Chỉ số CDI Kết quả tính toán chỉ số CDI cho thấy, khu vực nghiên cứu đã và đang chịu tác động của hạn hán, đặc biệt là khu vực đất nông nghiệp và vùng ven biển của tỉnh Bình Thuận, vùng Bắc Ái, Ninh Sơn và Thuận Nam của tỉnh Ninh Thuận. 4. KẾT LUẬN Chỉ số CDI đã phản ánh chính xác tình trạng hạn hán tại khu vực Ninh Thuận và Hình 3. Chỉ số NDVI Bình Thuận vào các năm hạn điển hình như Nhiệt độ bề mặt ngày và đêm sẽ được trích 2004 và 2015. Việc ứng dụng chỉ số hạn tổng xuất từ sản phẩm Land Surface Temperature/ hợp CDI này trên nền tảng WebGis sẽ là một công cụ vô cùng hiệu quả trong giám sát hạn Emissivity Monthly L3 Global 0.05Deg CMG với thời gian gần thực, qua đó đưa ra những (MOD11C3) theo dạng raster theo tháng từ cảnh báo giúp cho các nhà quản lý và người năm 2001 đến nay với kích thước 0.05o. Hình dân giảm thiểu được những thiệt hại do thiên 4 là ví dụ phân cấp hạn theo LST a cho day  night tai hạn hán gây nên. một tháng lựa chọn (tháng 3 năm 2015). Chỉ số hạn tổng hợp CDI được tổng hợp từ 5. TÀI LIỆU THAM KHẢO công thức [3] với các trọng số của các thành [1] WMO. (2012). Standardized Precipitation phần SPI, NDVIa và LSTday-nighta được Index User Guide. Geneva, Switzerland: mô tả trong các Hình 5. World Meteorological Organization. 566
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2