Ứng dụng viễn thám đánh giá biến động nhiệt độ bề mặt huyện dầu tiếng tỉnh Bình Dương trong bối cảnh biến đổi khí hậu giai đoạn 2004-2019

Kỷ yếu Hội nghị: Nghiên cứu cơ bản trong “Khoa học Trái đất và Môi trường” DOI: 10.15625/vap.2019.000154 357 ỨNG DỤNG VIỄN THÁM ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG NHIỆT ĐỘ BỀ MẶT HUYỆN DẦU TIẾNG TỈNH BÌNH DƯƠNG TRONG BỐI CẢNH BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU GIAI ĐOẠN 2004 - 2019 Nguyễn Huỳnh Ánh Tuyết1, Nguyễn Hiền Thân2 Trường Đại học Thủ Dầu Một 1 tuyetnha@tdmu.edu.vn, 2 thannh@tdmu.edu.vn TÓM TẮT Biến đổi khí hậu là một thực trạng diễn ra ở quy mô toàn cầu, trong đó có huyện Dầu Tiếng, tỉnh Bình Dương. Để phần nào đánh giá ảnh hưởng của biến đổi khí hậu lên sự gia tăng nhiệt độ trên địa bàn, nghiên cứu đã dựa vào giá trị nhiệt độ bề mặt chiết xuất từ dữ liệu ảnh Landsat hồng ngoại nhiệt. Do nhiệt độ bề mặt của đối tượng có liên quan trực tiếp đến giá trị độ xám của ảnh viễn thám, chính vì vậy bằng phương pháp tính toán chuyển đổi giá trị độ xám, nghiên cứu cho thấy xu hướng gia tăng nhiệt độ bề mặt trên địa bàn trong giai đoạn 2004 – 2019 với khoảng 0,410C mỗi năm và trên 77% diện tích tự nhiên huyện Dầu Tiếng có sự gia tăng nhiệt độ bề mặt. Điều đó cho thấy sự nóng lên toàn cầu có ảnh hưởng nhất định đến sự gia tăng nhiệt độ bề mặt huyện Dầu Tiếng. Từ khóa: viễn thám, nhiệt độ bề mặt, biến động nhiệt, biến đổi khí hậu 1. GIỚI THIỆU Là một địa phương có nền kinh tế nông nghiệp trồng cây cao su là chủ yếu với diện tích đất nông nghiệp chiếm trên 87% diện tích đất tự nhiên, trong đó đất trổng cây lâu năm chiếm trên 90% diện tích đất nông nghiệp, huyện Dầu Tiếng tỉnh Bình Dương cũng không nằm ngoài những ảnh hưởng chung của biến đổi khí hậu toàn cầu. Để đánh giá ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đến sự gia tăng nhiệt độ trên địa bàn, nghiên cứu đã sử dụng ảnh Landsat hồng ngoại nhiệt để tính toán giá trị nhiệt độ bề mặt khu vực nghiên cứu. Kết quả nghiên cứu cũng là cơ sở để cảnh báo những tác động của sự gia tăng nhiệt độ đến hệ sinh thái, môi trường và sức khỏe cộng đồng. Nhiệt độ là đối tượng có tích chất liên tục, biến thiên theo không gian và thời gian, dữ liệu viễn thám cung cấp thông tin liên tục về sự phản xạ và bức xạ của các đối tượng trên mặt đất với độ bao phủ rộng đã được sử dụng hiệu quả trong quan trắc sự biến đổi nhiệt độ bề mặt. Đã có rất nhiều nghiên cứu trên thế giới sử dụng tư liệu viễn thám hồng ngoại nhiệt trong xác định nhiệt độ bề mặt như ở Tây Ban Nha [1], Toronto [2], Netherlands [3], Trung Quốc [4], Nigieria [5] Tại Việt Nam, một số nghiên cứu cũng đã thực hiện tại Đà Nẵng [6], Thành phố Hồ Chí Minh [7], Bình Dương [8] để đánh giá nhiệt độ bề mặt sử dụng ảnh viễn thám. Tại huyện Dầu Tiếng tỉnh Bình Dương, việc ứng dụng viễn thám theo dõi biến đổi nhiệt độ bề mặt khu vực chưa được thực hiện. Từ những căn cứ trên, đề tài ―Ứng dụng viễn thám đánh giá sự biến động nhiệt độ bề mặt huyện Dầu Tiếng tỉnh Bình Dương trong bối cảnh biến đổi khí hậu giai đoạn năm 2004 - 2019‖ được tiến hành nhằm theo dõi và đánh giá diễn biến nhiệt độ bề mặt khu vực trước xu thế nóng lên toàn cầu. 2. PHƯƠNG PHÁP Nghiên cứu sử dụng phương pháp xử lý ảnh viển thám, hiệu chỉnh bức xạ và phân tích chồng lớp. Ảnh Landsat được thu thập miễn phí tại trang web của Cục Khảo sát địa chất Hoa Kỳ vào các thời điểm tháng 2/2004, 2/2009, 3/2014 và 3/2019. Ảnh sau thu thập được tiền xử lý qua các bước: gộp kênh, nắn ảnh và cắt ảnh. Ảnh sau đó sẽ được tính toán chuyển đổi giá trị độ xám của dữ liệu ảnh số sang giá trị bức xạ phổ là giá trị phản ánh năng lượng phát ra từ mỗi vật thể. Sau đó giá trị bức xạ phổ được chuyển đổi sang giá trị nhiệt độ và được sử dụng để đánh giá biến động nhiệt. [8]. Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2019 358 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Kết quả tính toán và thành lập bản đồ nhiệt độ bề mặt tại các thời điểm Hình 1. Các bản đồ nhiệt độ bề mặt trung bình vào mùa khô huyện Dầu Tiếng, tỉnh Bình Dương Nhận xét: Các giá trị nhiệt độ bề mặt đều tăng dần qua các năm. Nhiệt độ bề mặt trung bình tăng khoảng 6,15°C trong giai đoạn 2004 – 2019, trung bình mỗi năm tăng khoảng 0,41°C, đặc biệt trong giai đoạn 5 năm gần đây có sự tăng nhanh về giá trị nhiệt độ bề mặt tối đa. Hình 2. Đồ thị biểu diễn sự biến động nhiệt độ bề mặt huyện Dầu Tiếng qua các năm 3.2. Kết quả đánh giá biến động nhiệt độ bề mặt qua các thời điểm Hình 3. Các bản đồ biến động nhiệt đồ bề mặt giữa các thời điểm Kết quả đánh giá biến động nhiệt theo 3 xu hướng là giảm, không đổi và gia tăng trên địa bàn huyện Dầu Tiếng như sau. Nhận xét: Kết quả đánh giá cho thấy trong từng giai đoạn nhỏ 5 năm thì nhiệt độ bề mặt vẫn liên tục tăng dẫn đến trên 77% diện tích lớp phủ bề mặt huyện Dầu Tiếng có sự gia tăng nhiệt độ trong cả 3 giai đoạn 2004 – 2009, 2009 – 2014 và 2014 – 2019. Đặc biệt, giai đoạn 2009 – 2014, nhiệt độ gia tăng trên phạm vi rộng lớn với trên 89% diện tích tự nhiên có sự gia tăng nhiệt độ bề mặt. 21.43 22.3 22.72 24.66 32.57 34.38 36.97 41.68 24.77 27.05 28.51 30.92 0 20 40 60 2 0 0 4 2 0 0 9 2 0 1 4 2 0 1 9 N H IỆ T Đ Ộ ( °C ) Min Max Mean Kỷ yếu Hội nghị: Nghiên cứu cơ bản trong “Khoa học Trái đất và Môi trường” 359 Bảng 1. Đánh giá biến động nhiệt (% diện tích đất tự nhiên) Giai đoạn Giảm Không đổi Tăng 2004 – 2009 6.45 16.23 77.32 2009 – 2014 7.95 2.92 89.14 2014 – 2019 12.48 6.23 81.30 Hình 4. Đồ thị tỷ lệ diện tích tự nhiên theo 3 mức biến động nhiệt 3.3. Thảo luận Sự gia tăng nhiệt độ toàn cầu trong thời gian gần đây đã và đang gây ra nhiều ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường không khí, hệ sinh thái và sức khỏe người dân, trong đó có yếu tố nhiệt độ bề mặt khu vực. Nghiên cứu đã cho thấy sự gia tăng nhiệt độ bề mặt liên tục trong 15 năm qua trên địa bàn huyện Dầu Tiếng đã phần nào chứng minh cho những tác động tiêu cực của biến đổi khí hậu toàn cầu đó. Tuy nhiên để có thể có những bằng chứng xác thực về vấn đề này, cần thiết phải có những nghiên cứu chuyên sâu để xác định mối quan hệ giữa nhiệt độ môi trường không khi và nhiệt độ bề mặt của đôi tượng. 4. KẾT LUẬN Với ứng dụng công nghệ viễn thám và phương pháp hiệu chỉnh bức xạ, sự biến động nhiệt độ bề mặt trên địa bàn tỉnh huyện Dầu Tiếng tỉnh Bình Dương giai đoạn 2004 – 2019 đã được đánh giá nhằm cung cấp cái nhìn tổng quát về những thay đổi nhiệt độ bề mặt trong 15 năm qua dưới ảnh hưởng của biến đổi khí hậu toàn cầu. Kết quả nghiên cứu cho thấy Dầu Tiếng đang có xu hướng gia tăng nhiệt độ bề mặt với khoảng 0,410C mỗi năm và trên 77% diện tích tự nhiên có sự gia tăng nhiệt độ bề mặt. Với lợi thế về điều kiện tự nhiên và kinh tế, canh tác cây lâu năm là chủ yếu, sự chuyển đổi các loại hình đất đai sang đất đô thị và khu công nghiệp nhỏ, do đó những ảnh hưởng của sự thay đổi hiện trạng sử dụng đất lên sự biến động nhiệt độ bề mặt là không đáng kể. Điều này có thể kết luận, sự gia tăng nhiệt độ bề mặt trên địa bàn huyện Dầu Tiếng có liên quan rất lớn đến sự nóng lên của khí hậu toàn cầu. Chính vì vậy, các cơ quan quản lý nhà nước cũng cần có những giải pháp quy hoạch, sử dụng đất đai hợp lý để góp phần hạn chế sự gia tăng nhiệt độ bề mặt khu vực gây ra do sự thay đổi lớp phủ bề mặt. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Sobrino, Jose´ A., ´nez-Mun˜oz, Juan C. Jime và Paolini, Leonardo (2004), "Land surface temperature retrieval from LANDSAT TM 5", Remote Sensing of Environment. 90, tr. 434-440. [2]. Hussain, Claus Rinner and Mushtaq (2011), "Toronto’s Urban Heat Island—Exploring the Relationship between Land Use and Surface Temperature", Remote Sensing. 3, tr. 1251-1265. [3]. Youneszadeh, S., Amiri, N. và Pilesjo, P. (2015), The effect of land use change on land surface temperature in the netherlands, International Conference on Sensors & Models in Remote Sensing & Photogrammetry, Iran, tr. 745-748. [4]. Yuzhen, Zhang và Shunlin, Liang (2018), "Impacts of land cover transitions on surface temperature in China based on satellite observations", Environmental Research Letters. 13(2), tr. 024010. [5]. H.A., Ibitolu và các cộng sự. (2014), Analysis of climate change impacts on land surface temperature and vegetation over akure, using geospatial techniques, Nigerian Meteorological Society, Nigieria, tr. 65-74. [6]. Trần Thị Ân, Nguyễn Thị Diệu, Trương Phước Minh (2011), Nghiên cứu nhiệt độ bề mặt đất thành phố Đà Nẵng từ dữ liệu ảnh vệ tinh Landsat 7 ETM+, Hội thảo Ứng dụng GIS Toàn quốc 2011. 0 50 100 150 2004 – 2009 2009 – 2014 2014 – 2019 Tỷ lệ diện tích (%) Giảm Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2019 360 [7]. Vân, Trần Thị (2006), "Ứng dụng viễn thám nhiệt khảo sát đặc trưng nhiệt độ bề mặt đô thị với sự phân bố các kiểu thảm phủ ở thành phố Hồ Chí Minh", Đâc san Môi trường và Tài nguyên. 9, tr. 70-74. [8]. Nguyen Huynh Anh Tuyet và các cộng sự. (2017), "Assessing the variation of the dry season’s surface temperature in Binh Duong province from 2002 to 2016 by applying thermal remote sensing", Vietnam Journal of Science and technology. 55(4C), tr. 136-141. APPLICATION OF REMOTE SENSING TO ASSESS THE VARIATION OF LAND SURFACE TEMPERATURE IN DAU TIENG DISTRICT, BINH DUONG PROVINCE IN THE CONTEXT OF CLIMATE CHANGE IN THE PHASE OF 2004 - 2019 Nguyen Huynh Anh Tuyet 1 , Nguyen Hien Than 2 Thu Dau Mot Unviversity 1 tuyetnha@tdmu.edu.vn, 2 thannh@tdmu.edu.vn ABSTRACT Climate change is taking place on a global scale, including Dau Tieng district, Binh Duong province. To partially assess the impact of climate change on the increase of temperature, this study relied on land surface temperature values extracted from thermal infrared Landsat image data. Because the land surface temperature is directly related to the gray value of the remote sensing image, so by method of gray scale value calculation, the study showed the trend of increasing land surface temperature. In the period of 2004 – 2019, the land surface temperature increased about 0.41°C per year and land with higher land surface temperature covered over 77% of the natural area of Dau Tieng. This showed that global warming has a certain effect on the increase in surface temperature of Dau Tieng district. Key words: remote sensing, land surface temperature, climate change