Nghiên cứu đánh giá khả xuất sương muối phục vụ phát triển cà phê chè Tỉnh Sơn La Điện Biên Nguyễn Hồng Sơn Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Luận văn Thạc sĩ ngành: Sử dụng bảo vệ tài nguyên môi trường Mã số: 60 85 15 Người hướng dẫn: TS Dương Văn Khảm Năm bảo vệ: 2012 Abstract Thu thập xử lý số liệu khí tượng, thực trạng sản xuất cà phê chè tỉnh Sơn La, Điện Biên Thu thập số liệu đồ nền, ảnh vệ tinh phục vụ tốn tính tốn nhiệt độ bề mặt, đổ ẩm khơng khí hỗ trợ xây dựng đồ chuyên đề sương muối Tổng quan tình hình nghiên cứu sương muối nước Nghiên cứu khả xuất sương muối tỉnh Sơn La Điện Biên Đánh giá ảnh hưởng sương muối đến khả phát triển cà phê chè tỉnh Sơn La Điện Biên Xử lý, chiết xuất thông tin ảnh MODIS phục vụ xây dựng đồ chuyên đề sương muối Xây dựng tập đồ chuyên đề sương muối tỉnh Sơn La Điện Biên công nghệ GIS Đề xuất vùng an toàn sương muối phục vụ quy hoạch phát triển sản xuất cà phê chè vùng nghiên cứu Keywords Độ ẩm khơng khí; Sương muối; Bảo vệ môi trường; Cây cà phê; Nhiệt độ; Điện Biên; Sơn La Content PHẦN MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Vùng Tây Bắc đánh giá vùng có nhiều lợi để phát triển diện tích trồng lâu năm, công nghiệp dài ngày (cao su, cà phê) ăn Nằm chủ trương chuyển đổi cấu trồng, thực cơng nghiệp hố nơng nghiệp - nông thôn miền núi, cà phê lên vùng Tây Bắc hy vọng người dân lãnh đạo cấp Thời gian đầu, phát triển tương đối tốt ổn định, bước vào thời kỳ thu hoạch “vấp” phải khắc nghiệt thời tiết nơi Sương muối làm hàng nghìn hecta cà phê khơng chết dần Nhận thấy thiệt hại to lớn sản xuất cà phê chủ yếu điều kiện thời tiết – khí hậu mà đặc biệt sương muối gây ra, học viên chọn đề tài "Nghiên cứu đánh giá khả suất sương muối phục vụ phát triển cà phê chè tỉnh Sơn La Điện Biên" nhằm góp phần phát triển bền vững cà phê chè khu vực Tây Bắc Mục tiêu nhiệm vụ nghiên cứu 2.1 Mục tiêu: 1) Đánh giá khả xuất ảnh hưởng sương muối đến cà phê chè tỉnh Sơn La Điện Biên 2) Xây dựng tập đồ chuyên đề sương muối tác động đến cà phê chè 2.2 Nhiệm vụ nghiên cứu Để đạt mục tiêu trên, đề tài cần giải nhiệm vụ sau đây: - Thu thập xử lý số liệu khí tượng, ảnh viễn thám, thực trạng sản xuất cà phê chè tỉnh Sơn La, Điện Biên ; - Tổng quan tình hình nghiên cứu sương muối nước; - Nghiên cứu khả xuất sương muối tỉnh Sơn La Điện Biên; - Đánh giá ảnh hưởng sương muối đến khả phát triển cà phê chè tỉnh Sơn La Điện Biên; - Xây dựng tập đồ chuyên đề sương muối tỉnh Sơn La Điện Biên công nghệ GIS - Đề xuất vùng an toàn sương muối phục vụ quy hoạch phát triển sản xuất cà phê chè vùng nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu: tỉnh Sơn La Điện Biên Phƣơng pháp sử dụng luận văn - Thu thập kế thừa; Điều tra khảo sát thực địa; Phân tích tổng hợp tài liệu; Thống kê áp dụng khí tượng - khí hậu; Viễn thám phân tích ảnh vệ tinh, GIS Phương pháp chuyên gia Những kết đạt đƣợc: - Làm rõ khả xuất sương muối tỉnh Sơn La, Điện Biên - Đánh giá ảnh hưởng sương muối đến việc phát triển cà phê chè tỉnh Sơn La, Điện Biên - Các đồ chuyên đề sương muối tỉnh Sơn La, Điện Biên - Đề xuất vùng trồng cà phê chè với mức an toàn khác tỉnh Sơn La Điện Biên - Báo cáo tổng kết luận văn Cơ sở liệu sử dụng 6.1 Về liệu khí tượng - Các số liệu khí tượng thu thập từ trạm khí tượng vùng với chuỗi số liệu thời gian đủ dài (từ năm 1981 đến 2010); 6.2 Các liệu viễn thám - Các ảnh viễn thám thu thập từ nguồn miễn phí (Phịng nghiên cứu Viễn thám GIS - Viện Khoa học Khí tượng Thuỷ văn Môi trường; Trung tâm Viễn thám Quốc gia số trang web) Bố cục đề tài Ngoài phần mở đầu kết luận, luận văn gồm chương: Chương Tổng quan tình hình nghiên cứu sương muối tình hình phát triển cà phê chè tỉnh Sơn La Điện Biên Chương Nghiên cứu đánh giá khả xuất sương muối tỉnh Sơn La Điện Biên Chương Xây dựng tâp đồ chuyên đề sương muối đề xuất vùng an toàn sương muối tỉnh Sơn La, Điện Biên CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU VỀ SƢƠNG MUỐI VÀ TÌNH HÌNH PHÁT TRIỂN CÀ PHÊ Ở TỈNH SƠN LA, ĐIỆN BIÊN 1.1 Tổng quan sƣơng muối 1.1.1.1 Khái niệm sương muối Sương muối tượng nước đóng băng thành hạt nhỏ, rắn, xốp trắng muối mặt đất hay bề mặt cỏ vật thể khác không khí ẩm lạnh [5] Sương muối tượng thời tiết nguy hiểm nhiệt độ lạnh làm chết trồng vật ni 1.1.1.2 Điều kiện hình thành sương muối Thơng thường sương muối hình thành đêm sáng sớm, trời lặng gió, quang mây, nhiệt độ khơng khí xuống thấp làm cho nhiệt độ bề mặt vật thể hay cỏ mặt đất đạt tới điểm sương đủ cho nước ngưng kết, điều kiện độ ẩm không khí thích hợp 1.1.1.3 Phân loại sương muối a/ Phân loại sương muối theo trình hình thành hay diễn biến mây ban đêm b/ Phân loại sương muối theo mùa (chỉ có nước ơn đới) c/ Phân loại sương muối theo hình thời tiết 1.1.2 Đặc điểm sinh thái cà phê Cà phê chè trồng lâu đời chiếm tới 70% sản lượng cà phê toàn giới Giống cà phê có nguồn gốc cao ngun Êtiơpi, cao 1500-2000m, vĩ tuyến 80N Các yếu tố khí hậu ảnh hưởng đến sinh trưởng phát dục cà phê nhiệt độ, mưa, nắng gió, Song nhiệt độ yếu tố tác động quan trọng cà phê Nhiệt độ thích hợp cho cà phê chè giới hạn 19-260C, nhiệt độ xuống 50C 36oC bắt đầu ảnh hưởng đến cà phê chè Lượng mưa năm đáp ứng yêu cầu cà phê chè 1200-1500mm cà phê mít 1.2 Tổng quan nghiên cứu sƣơng muối 1.2.1 Các nghiên cứu sương muối giới Với mức độ nguy hại sương muối sản xuất nông nghiệp nói chung gieo trồng lưu niên, cơng nghiệp dài ngày cà phê nói riêng, nhiều nước giới Nga, Trung Quốc, Mỹ, Brazil, … tiến hành nghiên cứu sương muối, đánh giá tác hại thiên tai có sương muối, sương giá sở liệu khí tượng quan trắc, liệu viễn thám Hình Mơ hình xây dựng đồ giám sát sương muối số liệu viễn thám số liệu khí tượng [15] Các nước liên minh Châu âu EU xây dựng hệ thống sở liệu giám sát trồng (procedures and data storage are part of the Crop Growth Monitoring System (CGMS), sử dụng số liệu khí tượng để xây dựng đồ sương muối ảnh hưởng đến trồng mùa đông cho tháng tồn lãnh thổ (hình 1.2) C Domenikiotis, M Spiliotopoulos, E.Kanelou and N R Dalezios [13] trường đại học Thessaly Volos, Hy Lạp sử dụng số liệu ảnh vệ tinh NOAA/AVHRR để xây dựng đồ nguy sương muối, tìm mối liên hệ nhiệt độ thấp sinh sương muối với tổ hợp phát xạ khác kênh nhiệt hồng ngoại, từ xây dựng đồ phân bố sương muối tồn lãnh thổ (hình 1.3) Hình Bản đồ giám sát sương muối ảnh hưởng đến trồng mùa đơng cho tháng Châu âu [18] Hình Bản đồ nguy sương muối tháng Hy Lạp [13] Hình Bản đồ phân bố sương muối Nam Brazil Hình Bản đồ ngày kết thúc khả xuất sương muối với suất bảo đảm 10% 1.2.2 Tổng quan nghiên cứu sƣơng muối Việt Nam Ở Việt Nam có số cơng trình nghiên cứu sương muối như: (1) Báo cáo sơ kết điều tra thực địa khoanh vùng sương muối gây hại cà phê tỉnh Sơn La (Vương Hải, năm 1999); (2) Đặc điểm khí hậu Sơn La (trong có mục sương muối), (An Quốc Khánh, năm 1978); (3) Điều tra khoanh vùng sương muối gây hại cà phê tỉnh Sơn La (Lại Văn Chuyển, Vương Hải, Nguyễn Trọng Hiệu, năm 1999) 1.3 Tình hình phát triển cà phê SƠN LA ĐIỆN BIÊN 1.3.1 Tình hình phát triển cà phê tỉnh Điện Biên Cà phê trồng Điện Biên từ kỷ 20 Cuối năm 1950, Điện Biên có nông trường lớn chuyên canh cà phê, với diện tích 500 Tuy nhiên, lây lan bệnh gỉ sắt phá huỷ vườn cà phê Đến năm 2000, cà phê chè Điện Biên khởi động lần thứ ba với dự án AFD Pháp Năm 2002, Điện Biên trồng 200 cà phê chè với sản lượng vài trăm Đến năm 2009 diện tích cà phê 1.546 1.3.2 Tình hình phát triển cà phê tỉnh Sơn La Sơn La đánh giá tỉnh sản xuất cà phê có hiệu quả, quy trình kỹ thuật chưa đồng nên diện tích, sản lượng khơng ổn định không bền vững Việc đầu tư vào sản xuất cà phê mang tính tự phát Việc tạo hình không ý, nhiều vùng Sơn La có năm có sương muối tác động xấu đến vườn cà phê mà khơng có biện pháp phịng tránh, hiệu đầu tư thấp, suất không cao, khơng ổn định Bảng Diễn biến diện tích (ha) cà phê Sơn La Huyện Thị Năm 2000 Năm 2001 Năm 2002 Năm 2003 Năm 2004 Năm 2005 Năm 2006 Năm 2007 Năm 2008 Tx Sơn La 1.160 1.217 1.165 1.182 1.191 1.222 1.287 1.465 1.515 H Quỳnh Nhai 32 49 41 71 155 156 156 149 92 H Mường La 37 23 19 19 16 12 10 10 H Thuận Châu 898 814 665 674 590 652 306 326 385 H Bắc Yên H Phù Yên 120 H Mai Sơn 1,041 710 576 599 578 715 745 1,355 1,400 H Sông Mã 547 145 179 159 35 35 11 11 11 84 74 71 70 41 2.649 2.866 2.586 3.386 3.448 H Sốp Cộp H Yên Châu 15 H Mộc Châu Tổng 3.862 2.967 6 2.651 2.710 CHƢƠNG 2: NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG XUẤT HIỆN SƢƠNG MUỐI Ở TỈNH SƠN LA VÀ ĐIỆN BIÊN 2.1 Điều kiện tự nhiên tỉnh Sơn La, Điện Biên 2.1.1 Tỉnh Sơn La a) Đặc điểm địa lý Sơn La tỉnh miền núi, phía Đơng giáp tỉnh Phú Thọ Hồ Bình Phía Tây giáp tỉnh Lai Châu Phía Nam giáp tỉnh Thanh Hố nước Lào Phía Bắc giáp tỉnh Yên Bái Lào Cai Sơn La nằm toạ độ địa lý từ 20039’ – 22002’ vĩ độ Bắc 103011’ – 105002’ kinh độ Đơng Địa hình tỉnh Sơn La có độ̣ cao trung bình khoảng 600 - 800m Các hệ thống núi lớn tỉnh chạy theo hướng Tây Bắc - Đơng Nam Diện tích đất tự nhiên toàn tỉnh 1.412.500 Đại phận đất đai Feralit đỏ sẫm Feralit vàng đỏ Sơn La tỉnh có tiềm tài nguyên nước với 35 suối lớn khoảng 5000ha hồ chứa nước; sông lớn sông Đà sông Mã Rừng Sơn La có nhiều loại động, thực vật quý Các khu rừng đặc dụng có giá trị b) Đặc điểm khí hậu Chế độ nhiệt Sơn La mang tính chất nhiệt đới vùng núi vừa cao Nhiệt độ trung bình năm phổ biến từ 18-230C với 6-7 tháng nhiệt độ trung bình 250C vùng thấp 200C vùng cao Nhiệt độ tối cao trung bình khoảng 26-270C tối thấp trung bình 16170C, thấp tuyệt đối xảy vào tháng 12, tháng dao động từ - 50C Tổng tích nhiệt hàng năm trung bình 7550 0C Lượng mưa năm phổ biến Sơn La từ 1158-1703mm, mùa mưa Sơn La phổ biến từ tháng đến tháng 9, cá biệt có nơi mùa mưa bắt đầu vào tháng hay tháng Độ ẩm tương đối trung bình năm 82%, cao trung bình từ 86-87% (tháng 6,7,8), tối thấp tuyệt đối từ 4-14% (tháng 1,2,3) Tổng số nắng trung bình năm phổ biến Sơn La từ 1700-2100 giờ, 2.1.2 Tỉnh Điện Biên a) Đặc điểm tự nhiên Tỉnh Điện Biên nằm vùng Tây Bắc, có toạ độ địa lý: 20052’ đến 22033’ vĩ độ Bắc; từ 102013’ đến 103030’ kinh độ Đơng Phía Bắc giáp Trung Quốc tỉnh Lai Châu Phía Nam giáp tỉnh Sơn La Phía Đơng giáp tỉnh Lai Châu tỉnh Sơn La Phía Tây giáp Lào Điện Biên có địa hình núi non chia cắt mạnh mẽ có nhiều đỉnh núi cao 1500m đến 2000m Diện tích đất tự nhiên tỉnh Điện Biên 9.542,27km2, với nhóm đất sau: + Nhóm đất mùn núi cao; + Nhóm đất Feralit mùn núi trung bình; + Nhóm đất Feralit núi thấp; Nhóm đất phù sa cổ phù sa Tồn tỉnh có 10 hồ lớn 1.000 sông suối lớn nhỏ phân bố tương đối đồng nên nguồn nước mặt Điện Biên phong phú Các sông thuộc hệ thống sông sơng Đà, sơng Mã sơng Mê Kơng b) Đặc điểm khí hậu Nhiệt độ khơng khí trung bình năm tỉnh dao động từ 18-220C Tổng nhiệt độ năm 8000 - 85000C vùng thấp; 7000 - 80000C vùng núi trung bình, 60000C vùng núi cao 1500m Nhiệt độ tối cao tuyệt đối 40,30C, nhiệt độ tối thấp tuyệt đối -3.30C Biên độ nhiệt năm đạt 8-100C Lượng mưa trung bình năm cho tỉnh Điện Biên khoảng 1.786mm Độ ẩm tương đối trung bình tính chung cho vùng đạt 83%, Điện Biên có số nắng trung bình năm đạt 1.940 2.2 ĐẶC TRƢNG VÀ KHẢ NĂNG XUẤT HIỆN SƢƠNG MUỐI Ở TỈNH SƠN LA VÀ ĐIỆN BIÊN 2.2.2 Đặc trƣng khả xuất sƣơng muối tỉnh Sơn La Điện Biên a Phân bố sương muối tần suất xuất sương muối Sương muối xuất thời gian từ nửa đêm sáng (từ 0-7 giờ), tháng 11 năm trước đến tháng năm sau, tập trung nhiều vào tháng đơng (tháng 12, 1) - Ở vùng núi 1500m sương muối xuất khoảng thời gian từ tháng 11 đến tháng năm sau - Ở khu vực vùng núi 1500m, sương muối xuất khoảng thời gian từ tháng 11 đến tháng năm sau - Ở khu vực vùng núi cao 1500m (Shìn Hồ) trung bình năm có 10.93 ngày cao 22 ngày có sương muối, tháng đơng có từ ngày (tháng 1) đến 5.64 ngày (tháng 12), đặc biệt có tháng có tới 16 ngày sương muối, tháng khác (11, 2, 3) sương muối từ 0.14-1.43 ngày - Ở khu vực vùng núi từ 800m - 1500m (Mộc Châu, Tam Đường) trung bình năm có 1.68 ngày cao 11 ngày có sương muối Tháng có sương muối cao tháng 12 (1.04 ngày) - Ở khu vực vùng núi từ 600m - 800m: số ngày có sương muối năm dao động từ 0.39 ngày đến 1.57 ngày, cao 10 ngày (Cò Nòi), tập trung chủ yếu tháng 12 tháng - Ở khu vực có độ cao 600m: sương muối xuất chủ yếu tháng 12, trung bình năm có từ 0.18 ngày - 0.21 ngày cao ngày có sương muối b Ngày bắt đầu, kết thúc thời kỳ an toàn sương muối Để xác định khoảng thời gian an toàn gieo trồng, né tránh thời kỳ có sương muối cần xác định ngày bắt đầu, kết thúc sương muối với suất bảo đảm khác Bảng 2.Ngày bắt đầu xảy sương muối với suất bảo đảm Vành đai độ cao Ngày bắt đầu xảy sương muối với suất bảo đảm 5% 20% 50% 80% 95% Vùng núi cao 1500m 14/11 25/11 9/12 23/12 7/1 Vùng núi từ 800m-1500m 28/11 10/12 17/12 2/1 10/1 Vùng núi từ 600m-800m 3/12 13/12 20/12 3/1 12/1 Vùng núi 600m 18/12 20/12 23/12 5/1 18/1 Bảng Ngày kết thúc sương muối với suất bảo đảm Vành đai độ cao Ngày kết thúc sương muối với suất bảo đảm 5% 20% 50% 80% 95% Vùng núi cao 1500m 9/1 13/1 25/1 12/2 4/3 Vùng núi từ 800m-1500m 30/12 5/1 12/1 20/1 28/1 Vùng núi từ 600m-800m 26/12 30/12 8/1 16/1 22/1 Vùng núi 600m 22/12 28/12 7/1 14/1 17/1 Như vậy, qua việc xác định ngày bắt đầu kết thúc sương muối xác định khoảng thời gian an toàn cao từ ngày kết thúc sương muối (suất bảo đảm 95%) đến ngày bắt đầu sương muối (suất bảo đảm 5%) gieo trồng cà phê là: - Đối với vùng núi 600m: từ ngày 17/1 đến ngày 18/12 - Đối với vùng núi từ 600 - 800m: từ ngày 22/1 đến ngày 3/12 - Đối với vùng núi từ 800 - 1500m: từ ngày 28/1 đến ngày 28/11 - Đối với vùng núi trện 1500m: từ ngày 4/3 đến ngày 14/11 2.2.2.2 Nghiên cứu đánh giá nhân tố hình thành sương muối a Khơng khí lạnh (KKL) - Khi khơng khí lạnh bắt đầu ảnh hưởng đến Việt Nam sau đến ngày sương muối xuất Tây Bắc - Đối với vùng núi cao 1500m, nhiệt tháng mùa đông thấp nên thời kỳ không bị ảnh hưởng khơng khí lạnh xuất sương muối b Nhiệt độ khơng khí Nhiệt độ yếu tố quan trọng định đến khả hình thành sương muối Khi nhiệt độ khơng khí xuống thấp làm cho nhiệt độ bề mặt vật thể hay cỏ mặt đất đạt tới điểm sương đủ cho nước ngưng kết, môi trường thuận lợi (độ ẩm khơng khí thích hợp lặng gió) sương muối xuất Thống kê 16 điểm quan trắc Sơn La, Điện Biên vùng lân cận (với toàn chuỗi số liệu ngày từ 0- ≤ 10 0C từ năm 1981 đến 2009, 48 trường hợp có nhiệt độ khơng khí thấp nhỏ 00C 46 trường hợp có xuất sương muối (tỷ lệ 96%), ngưỡng nhiệt độ từ 0.10C – 2.00C có 95 trường hợp xuất sương muối tổng số 196 trường hợp (tỷ lệ 48%) Ở ngưỡng nhiệt độ từ 2.10C – 50C quan trắc 1281 trường hợp có 282 trường hợp xuất sương muối (chiếm 22%) Nếu so sánh số trường hợp có sương muối theo ngưỡng nhiệt độ so với tổng số trường hợp có sương muối 16 điểm quan trắc Sơn La, Điện Biên vùng lân cận có đến 85% sương muối xuất nhiệt độ ≤ 0C Như kết luận sương muối xảy với nhiệt độ thấp, điều kiện độ ẩm không khí, tốc độ gió phù hợp nhiệt độ ≤ 50C điều kiện tốt sương muối xảy c Độ ẩm khơng khí Trong điều kiện nhiệt độ khơng khí thuận lợi (6/10) có 80 trường hợp xảy sương muối, chiếm tỉ lệ 16% d Xây dựng kịch xuất sương muối theo yếu tố khí tượng Qua việc phân tích nhân tố hình thành sương muối Sơn La Điện Biên (nhiệt độ khơng khí, độ ẩm khơng khí, tốc độ gió, lượng mây tổng quan), nhận thấy: - Trong khoảng thời gian từ - giờ, nhiệt độ khơng khí tối thấp ≤00C, độ ẩm khơng khí từ 75 - 95%, tốc độ gió ≤ 2m/s khả xuất sương muối cao, tổ hợp có tới 96% số trường hợp có sương muối tổng số trường hợp xem xét - Cũng tương tự, điều kiện nhiệt độ khơng khí tối thấp từ - 20C, độ ẩm khơng khí từ 75 - 95%, tốc độ gió ≤ 2m/s khả xuất sương muối cao có 85% trường hợp có sương muối tổng số trường hợp xem xét - Khi nhiệt độ khơng khí tối thấp lớn 70C, cho dù độ ẩm khơng khí tốc độ gió nằm ngưỡng thích hợp khả xuất sương muối thấp có 2% trường hợp có sương muối xảy - Khi nhiệt độ khơng khí nhỏ 70C độ ẩm khơng khí tốc độ gió nằm ngồi ngưỡng thích hợp sương muối khơng thể xảy Bảng Kịch xuất sương muối Sơn La, Điện Biên Độ ẩm Nhiệt độ Tốc độ khơng khí khơng khí gió lúc trung bình tối thấp (0giờ (0-7 giờ) giờ) ( C) (m/s) (%) Khả xuất Khả xuất sương sương muối muối (%) ≤0 96 Khả xuất cao 0-2 85 Khả xuất cao 59 Khả xuất trung bình 5-7 18 Khả xuất thấp >7 Khả xuất thấp 2-5 3.0 > 60 * Kết phân hạng mức độ khắc nghiệt sương muối - Đối với khu vực núi cao 1500m: khu vực có nhiều sương muối, hàng năm trung bình có ngày sương muối xảy ra, 10 năm có năm xuất sương 10 muối (tần suất 60%) Cụ thể, Shìn Hồ độ cao 1533.7, năm có 10.9 ngày sương muối, 100% số năm quan trắc có sương muối Ở khu vực mức độ ảnh hưởng sương muối nặng - Đối với khu vực có độ cao từ 600 đến 1500m: mức độ ảnh hưởng sương muối từ trung bình đến nặng - Đối với khu vực có độ cao 600m: khả xuất sương muối thấp, nhiều khu vực không xảy sương muối (Tuần Giáo, Sông Mã, Mường Tè, Lai Châu, Quỳnh Nhai) sương muối (Điện Biên), hàng năm có 0.2 ngày xuất sương muối tần suất sương muối năm 5% Một số khu vực Phù Yên, Yên Châu sương muối ít, hàng năm 0.3 ngày có sương muối, tần suất xuất sương muối trung bình năm từ 711% Ở độ cao có nhiều khu vực khơng bị ảnh hưởng sương muối vài khu vực bị ảnh hưởng với cấp độ nhẹ Chƣơng 3: XÂY DỰNG TẬP BẢN ĐỒ CHUYÊN ĐỀ VỀ SƢƠNG MUỐI VÀ ĐỀ XUẤT VÙNG AN TOÀN SƢƠNG MUỐI Ở TỈNH SƠN LA VÀ ĐIỆN BIÊN 3.1 NỘI SUY DỮ LIỆU KHÔNG GIAN BẰNG THÔNG TIN VIỄN THÁM VÀ GIS PHỤC VỤ XÂY DỰNG BẢN ĐỒ SƢƠNG MUỐI KHU VỰC NGHIÊN CỨU 3.1.2 Tính toán nhiệt độ lớp phủ bề mặt từ ảnh MODIS ảnh NOAA 3.1.2.1 Sơ đồ tính tốn Nhiệt độ lớp phủ bề mặt LST tính tốn theo sơ đồ sau [11]: Ảnh MODIS, NOAA Xử lý số liệu gồm: chuyển đổi hệ tọa độ, Lọc nhiễu, lọc mây Hệ số phát xạ bề mặt Hàm lượng nước W Các thuật tốn tính LST LST Hình Sơ đồ tính tốn LST 11 Hình Nhiệt độ bề mặt lớp phủ LST theo ảnh MODIS NOAA 3.1.2.5 So sánh kết LST với giá trị thực đo Các kết LST ảnh viễn thám có xu tương quan tốt với số liệu thực đo; hệ số tương quan theo ảnh MODIS 0.92, theo ảnh NOAA 0.89 Tuy nhiên, nhiệt độ bề mặt thu từ ảnh viễn thám có sai khác với nhiệt độ thực đo, chênh lệch giá trị thực đo tính tốn dao động khoảng từ -2.80C đến 1.40C 3.1.3 Tính tốn nhiệt độ khơng khí tối thấp từ giá trị LST Như biết, nhiệt độ sát lớp bề mặt nhiệt độ khơng khí lều khí tượng thường có quan hệ mật thiết với Trên sở để tính tốn nhiệt độ khơng khí, luận văn xây dựng phương trình hồi quy giá trị LST nhiệt độ khơng khí quan trắc trạm khí tượng Từ đưa liệu nhiệt độ với độ phân giải cao Trong toàn sở liệu ảnh viễn thám xây dựng phương trình hồi quy để tính tốn nhiệt độ khơng khí Hệ số tương quan LST nhiệt độ khơng khí cao, R vượt ngưỡng 0.9 điều chứng tỏ nhiệt độ LST có mối quan hệ tốt, phương pháp nội suy đáng tin cậy Hình Bản đồ Tmin đêm 3/1/2004 3.1.4 Tính tốn độ ẩm khơng khí từ ảnh MODIS NOAA 12 Độ ẩm khơng khí tính theo sơ đồ sau [10]: Ảnh MODIS, NOAA Xử lý số liệu gồm: chuyển đổi hệ tọa độ, Lọc nhiễu, lọc mây Hệ số phát xạ bề mặt Hàm lượng nước W Các thuật tốn tính RH RH Hình Sơ đồ RH Hình 10 Bản đồ RH số đêm khu vực nghiên cứu (Đêm 3/2/2007) 13 3.1.5 Tính tốn khả xuất sƣơng muối sở liệu ảnh viễn thám 3.1.5.1 Phương pháp phân tích phân biệt (Discriminant Analysis) Từ chuỗi số liệu phân tích (Tmin, RHtb, có khơng xuất sương muối), áp dụng công thức hàm số phân biệt [12] hỗ trợ phần mềm thống kê (Statistical Analysis system SAS), xây dựng phương trình tính tốn khả xuất sương muối vùng nghiên cứu Kết phương trình phân tích phân biệt trình bày Yi= -0.001263297*Ti- 0.00001837*RHi Ya = -0.00541202 Yb = -0.008188337 Yc= (3.10) -0.007033829 Trong đó: Ya = -0.001263297* Tc - 0.00001837* RH c Yb = -0.001263297* Tk +0.00001837* RH k Yc  - (3.11) (3.12) m * Ya  n * Yb mn (3.13) Yi giá trị hàm phân biệt vị trí thứ i; Ya giá trị trung bình hàm phân biệt nhóm khơng xảy sương muối; Yb giá trị trung bình hàm phân biệt nhóm xảy sương muối; Yc ngưỡng phân biệt; Ti RHi nhiệt độ khơng khí tối thấp độ ẩm khơng khí trung bình thời gian xảy sương muối vị trí thứ i; Tc RH c nhiệt độ khơng khí tối thấp trung bình độ ẩm khơng khí trung bình nhóm khơng xảy sương muối; Tk RH k nhiệt độ khơng khí tối thấp trung bình độ ẩm khơng khí trung bình nhóm xảy sương muối; m dung lượng mẫu nhóm khơng xảy sương muối; n dung lượng mẫu nhóm xảy sương muối Khi Yi > Yc, điểm tính tốn có kết có xảy sương muối Khi Yi ≤ Yc, điểm cần tính tốn có kết khơng xảy sương muối Hình 11 Bản đồ số ngày có sƣơng muối trung bình nhiều năm 14 Nhƣ nhận thấy: - Các thuật tốn lựa chọn việc tính tốn LST từ ảnh viễn thám cho kết tốt, sai số quân phương (RMSE) với số liệu thực đo khoảng từ 1.3 - 1.40C Giá trị LST quan trọng, làm sở cho việc nội suy giá trị nhiệt độ tối thấp - Các kết nội suy nhiệt độ không khí tối thấp từ giá trị LST độ ẩm khơng khí từ ảnh viễn thám so với kết quan trắc có sai số nhỏ, RMSE Tmin < 0.50C, RH khoảng < % Với sai số kết nội suy nhiệt độ độ ẩm từ ảnh viễn thám chấp nhận - Trên sở trường nhiệt trường ẩm tính tốn, sử dụng phương pháp phân tích phân biệt, nội suy số ngày có sương muối thời kỳ 2000 đến 2009 với độ phân giải cao (1x1 km) Sai số kết tính tốn quan trắc nhỏ, dao động khoảng từ đến 0.7 ngày - Bộ sở liệu nhiệt độ khơng khí tối thấp sương muối nội suy với độ phân giải cao đáng tin cậy, phục vụ xây dựng đồ đặc trưng sương muối 3.2 XÂY DỰNG TẬP BẢN ĐỒ CHUYÊN ĐỀ VỀ SƢƠNG MUỐI 3.2.1 Xây dựng sở liệu Các liệu đặc trưng sương muối sau phân tích xử lý chuyển hoâ thành sở liệu GIS Các liệu tổ chức mơ hình quan hệ (Relational Model) Mơ hình khơng gian đồ sương muối bao gồm: Kiểu đối tượng điểm; Kiểu đối tượng đường; Kiểu đối tượng vùng Quy trình xây dựng đồ chuyên đề thể hình 12 Hình 12 Sơ đồ khối thành lập đồ chuyên đề 3.2.2 Kết xây dựng đồ chuyên đề sƣơng muối tỉnh Sơn La Điện Biên 15 Hình 13 Bản đồ ngày bắt đầu kết thúc sương muối tỉnh Sơn La Hình 14 Bản đồ ngày bắt đầu kết thúc sương muối tỉnh Điện Biên 16 Hình 15 Bản đồ xác xuất xuất sương muối tỉnh Sơn La Hình 16 Bản đồ xác xuất xuất sương muối tỉnh Điện Biên 17 Hình 17 Bản đồ mức độ khắc nghiệt sương muối tỉnh Sơn La Hình 18 Bản đồ mức độ khắc nghiệt sương muối tỉnh Điện Biên 18 3.3 ĐỀ XUẤT VÙNG AN TOÀN SƢƠNG MUỐI Ở TỈNH SƠN LA VÀ ĐIỆN BIÊN 3.3.1 Tỉnh Sơn La Trên sở hình 3.20 bảng 3.6, đề xuất vùng phát triển cà phê chè: - Huyện Bắc n: + Diện tích phát triển cà phê chè an toàn với sương muối độ cao 800m 180.6 km2 tập trung chủ yếu vùng Đông Nam huyện + Diện tích phát triển cà phê chè với mức độ ảnh hưởng nhẹ sương muối độ cao 800m 231 km2 tập trung chủ yếu vùng Tây Nam Đông Nam huyện - Huyện Mộc Châu: Phần lớn diện tích huyện (độ cao 800m) phát triển cà phê chè với mức độ an toàn với sương muối 341.7 km2 mức ảnh hưởng nhẹ 471.7 km2 - Huyện Mường La: Ngoại trừ khu vực Đông Nam Tây Nam (khoảng 680 km2) gieo trồng cà phê, khu vực lại trơng cà phê với diện tích an tồn với sương muối 96.9 km2 diện tích bị ảnh hưởng nhẹ 581.6 km2 - Huyện Mai Sơn: có khoảng 240km2 khu vực phía Đơng Nam huyện trồng cà phê với mức độ ảnh hưởng nhẹ sương muối - Huyện Phù Yên: Phần lớn diện tích huyện trồng cà phê với mức độ an toàn sương muối 439.8km2 tập trung khu vực Đông Nam, Tây Bắc Tây Nam huyện Diện tích bị ảnh hưởng nhẹ 449.7km2 - Huyện Quỳnh Nhai: huyện có tiềm phát triển cà phê bị ảnh hưởng sương muối với diện tích an tồn là: 460km2 diện tích bị ảnh hưởng nhẹ là: 364.3 km2 - Huyện Sốp Cộp: khu vực gần khơng có khả phát triển cà phê chè - Huyện Sơng Mã: có 677.6km2 trồng cà phê chè với mức độ ảnh hưởng sương muối nhẹ, tapạ trung bên bờ sông Mã - Huyện Thuận Châu: có số diện tích (62 km2) an tồn với sương muối 462.6km2 bị ảnh hưởng nhẹ sương muốitập trung khu vực Đông Bắc huyện - TP Sơn La: giống huyện Sốp Cộp, gần trồng cà phê 3.3.2 Tỉnh Điện Biên Trên sở hình 3.21 bảng 3.7, đề xuất vùng phát triển cà phê chè theo huyện sau: - TP Điện Biên thị xã Mường Lay có 20-50 km2 trồng cà phê - Huyện Tuần Giáo: có khoảng 259.1km2 khu vực Tây Nam huyện trồng cà phê chè với mức độ ảnh hưởng nhẹ sương muối - Huyện Tủa Chùa: có khoảng 124.7 km2 an tồn với sương muối tập trung vùng Đông Bắc huyện 19 - Huyện Mường Nhé: ngoại trừ 1000km2 dọc biên giới Lào khơng có khả trồng cà phê, khu vực khác (1100km2) trồng cà phê với mức độ an toàn bị ảnh hưởng nhẹ sương muối - Huyện Mường Chà có khoảng 400km2 trồng cà phê chè an toàn bị ảnh hưởng nhẹ sương muối - Huyện Điện Biên Đông: có 270km2 khu vực phía đơng Tây Nam huyện chồng cà phê với mức độ an tồn nhẹ - Huyện Điện Biên: có khoảng 216.8km2 bị ảnh hưởng nhẹ sương muối khu vực phía Đơng Đơng Nam huyện Kết luận kiến nghị Kết luận: Với chuỗi liệu khí tượng liên quan đến đặc trưng sương muối, yếu tố nhiệt độ yếu tố quan trọng định đến hình thành sương muối, với ngưỡng nhiệt độ 00C, 20C, 50C, tương ứng với ngưỡng khả suất xuất sương muối 96%, 48%, 22% với điều kiện khí tượng khác như: độ ẩm khơng khí khoảng 75-95%, tốc độ gió từ đến 2m/s, trời quang mây đến mây thay đổi Ảnh vệ tinh MODIS NOAA với độ phân giải (1x1 km) (1,1 x1,1 km) dùng để bổ sung nội suy liệu khu vực khơng có trạm quan trắc phù hợp Việc ứng dụng thuật tốn LST độ ẩm khơng khí từ liệu ảnh MODIS NOAA ứng dụng rộng rãi giới vào tính tốn trường nhiệt độ, độ ẩm cho khu vực nghiên cứu cho kết xác, sai số quân phương với nhiệt độ không vượt 1.3 0C MODIS, 1.4 0C NOAA, với độ ẩm không vượt 8.1% cho hai loại vệ tinh Như hồn tồn có khả ứng dụng thuật tốn việc tính tốn trường nhiệt, ẩm, để nội suy liệu, bổ sung số liệu vị trí khơng thể quan trắc nhằm nâng cao mức độ xác xây dựng đồ chuyên đề với tỷ lệ cao Tập đồ chuyên đề đặc trưng sương muối, tạo sản phẩm cụ thể phục vụ công tác quy hoạch phát triển cà phê tỉnh Sơn la Điện Biên Vùng an toàn trồng cà phê tỉnh Sơn La Điện Biên với đai cao 800 mét Tổng số diện tích an tồn cho cà phê tỉnh Sơn La 3688,7 km2 tỉnh Điện Biên là: 2297,1 km2 Kiến nghị: Các kết nghiên cứu sương muối tham khảo trình qui hoạch phát triển cà phê tỉnh Sơn La Điện Biên Bản đồ mức độ khắc nghiệt sương muối chủ yếu chủ yếu ước lượng mức độ sương muối cho đại phận đất đai phổ biến đơn vị hành cấp huyện Vì vậy, xác định địa điểm phát triển cà phê cần có xem xét cụ thể điều kiện đất đai, địa mạo, cảnh quan, 20 điều kiện khí hậu thủy văn khác Các kết nghiên cứu luận văn phục vụ trực tiếp cho việc qui hoạch phát triển cà phê mà cịn phục vụ cho việc đạo qui hoạch sản xuất trồng khác tỉnh Sơn La Điện Biên References Tiếng Việt 10TCN 84-87, Quy trình kỹ thuật trồng cà phê Phạm Quang Anh nnk (1985), Hệ sinh thái cà phê Đắc Lắc, Báo cáo khoa học, Trường Địa học Tổng hợp Hà Nội - Trường Đại học Tổng hợp Huế, 1985 Lại Văn Chuyển, Vương Hải, Nguyễn Trọng Hiệu (1999), Điều tra khoanh vùng sương muối gây hại cà phê tỉnh Sơn La, Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu cấp tỉnh Nguyễn Duy Chinh (2009), Xây dựng sở dự liệu đánh giá tài nguyên khí hậu phục vụ phát triển kinh tế xã hội tỉnh Điện Biên, Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu cấp Bộ, Viện khoa học Khí tượng Thuỷ văn Mơi trường http://www.thoitietnguyhiem.net/ Khí tượng học (1963), Nhà xuất Nha Khí tượng Nguyễn Võ Linh (2005), Nghiên cứu giải pháp kỹ thuật phát triển cà phê chè đạt hiệu kinh tế cao, Đề tài cấp Nhà nước, mã số KC.06.19NN Nguyễn Sĩ Nghị, Trần An Phong (1996), Cây cà phê Việt Nam, Nhà xuất Nông nghiệp Nguyễn Viết Phổ nnk (1988), Báo cáo tổng kết "Chương trình độc lập cấp Nhà nước 42A", Tổng cục KKTV 10 Dương Văn Khảm, Chu Minh Thu (2004), Ứng dụng ảnh vệ tinh TERRA-AQUAR (MODIS) việc tính tốn độ ẩm khơng khí, Hội nghị Khoa học Viện Khí tượng Thủy văn lần thứ 11 Dương Văn Khảm, Đỗ Thanh Tùng (2009), Ứng dụng ảnh vệ tinh MODIS tính tốn nhiệt độ lớp phủ bề mặt, Tạp chí Khí tượng Thủy văn 12 Phan Văn Tân (2005), Phương pháp thống kê khí hậu, Nhà xuất Đại học Quốc gia Hà Nội 13 Nguyễn Ngọc Thạch (2005), Cơ sở viễn thám, Nhà xuất Nông nghiệp, Hà Nội 14 Nguyễn Văn Viết (2010), Tài ngun khí hậu nơng nghiệp Việt Nam, NXB Nơng nghiệp Tiếng nƣớc 15 C Domenikiotis1, M Spiliotopoulos, E Kanelou and N R Dalezios (2005), Frost Risk 21 Mapping Using Satellite Data, University of Thessaly Volos, Greece 16 Frost protection: fundamentals, practice, and economics, Copies of FAO publications from Sales and Marketing Group - Information Division Food and Agriculture Organization of the United Nations Viale delle Terme di Caracalla Rome, Italy 17 G Antolini, V Marletto (2005), Frost mapping with NOAA- AVHRR data, Workshop on climatic analysis and mapping for agriculture, Meteorological Service – Enviromental Protection and Prevention Agency 18 Lebedep A.N (1964), Cơ sở khoa học toán đồ yếu tố khí hậu, GGO tập 103 19 Shaohua Zhao, Qiming Qin, Yonghui Yang, Yujiu Xiong, Guoyu Qiu in Earth (2009), Comparison of two split window methods forretrieving land surfacetemperature from MODIS data EarthSyst.Sci 118, pp.345–353, No.4 20 Star J , Estes J (1998), Geographic Information Systems on Introduction, prenticeHall, New Jersey 21 Z Li, H Liu, L Xu, J Ding, and X Deng (2008), Estimation of Total Atmospheric Water Vapor Content Using MODIS Channels 31 and 32 Atmospheric Radiation & Satellite Remote Sensing Lap 22 W Timothy Liu (1984), Remote sensing of near surface humidity over North Pacific IEEE trans, Geosci Remote Sens 22 ... 2. 2 ĐẶC TRƢNG VÀ KHẢ NĂNG XUẤT HIỆN SƢƠNG MUỐI Ở TỈNH SƠN LA VÀ ĐIỆN BIÊN 2. 2 .2 Đặc trƣng khả xuất sƣơng muối tỉnh Sơn La Điện Biên a Phân bố sương muối tần suất xuất sương muối Sương muối xuất. .. tỉnh Sơn La, Điện Biên - Đánh giá ảnh hưởng sương muối đến việc phát triển cà phê chè tỉnh Sơn La, Điện Biên - Các đồ chuyên đề sương muối tỉnh Sơn La, Điện Biên - Đề xuất vùng trồng cà phê chè. .. cứu sương muối nước; - Nghiên cứu khả xuất sương muối tỉnh Sơn La Điện Biên; - Đánh giá ảnh hưởng sương muối đến khả phát triển cà phê chè tỉnh Sơn La Điện Biên; - Xây dựng tập đồ chuyên đề sương