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

i

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

ii

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

iii

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.

iv

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

v

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

vi

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

vii

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

viii

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

ix

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

x

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

xi

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

xii

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

1

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”.

2

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

3

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;

4

- 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

5

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

6

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.

7

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

8

cho hạt băng to dần lên và dẫn đến việc hình thành hạt sương muối. Nếu nhiệt

độ thấp hơn, hoặc độ ẩm thấp hơn khoảng giá trị thích hợp nói trên, sương

muối không hình thành mà chỉ xuất hiện các hạt băng hoặc lớp băng. Ngoài

ra, sương muối cũng có thể hình thành do hơi nóng, ẩm từ các lớp đất sâu bốc

lên.

Sương muối thường hình thành trên nền đất nhẹ và ít hạt, ở những nơi

có độ ẩm vừa phải, trong các thung lũng, bồn địa... nhiệt độ hạ thấp hơn các

nơi khác nên sương muối dễ xuất hiện hơn so với sườn núi hoặc đỉnh đồi. Hầu

như sương muối không hình thành trên bãi cát.

1.1.1.3. Phân loại sương muối

a/ Phân loại sương muối theo quá trình hình thành hay diễn biến của mây ban

đêm.

Theo Lại Văn Chuyển và nnk thì sương muối được phân loại [3]:

Loại a1: Sương muối khi trời quang suốt đêm

Sương muối thường hình thành ngay sau khi mặt trời lặn rồi tiếp tục

phát triển cho đến sáng sớm, khi nhiệt độ thấp nhất. Lúc này hạt sương muối

đạt tới cực đại. Sau khi mặt trời mọc, sương muối bắt đầu tan.

Loại a2: Sương muối khi trời quang vào nửa trước đêm

Sương muối hình thành ngay sau khi mặt trời lặn rồi phát triển nhanh,

đến giữa đêm đạt tới cực đại. Từ giữa đêm, trời nhiều mây lên, hạt sương

muối tan dần

Loại a3: Sương muối vào những đêm mây thay đổi

Vào những đêm lúc quang mây lúc đầy mây, nhiệt độ lúc đi xuống lúc

dừng lại, sương muối sau khi hình thành, có lúc phát triển rồi có lúc tan đi...

9

b/ Phân loại sương muối theo mùa (chỉ có ở các nước ôn đới).

Loại b1: Sương muối nửa đầu mùa đông

Từ cuối mùa thu thời tiết trở nên mát mẻ, nhiệt độ thấp dần cho đến khi

bước vào mùa đông. Ngay từ khi chớm đông, nhiệt độ trở nên thích hợp với

việc hình thành sương muối. Càng đi sâu vào giữa mùa đông, sương muối

càng nhiều. Đến chính đông, do nền nhiệt độ quá thấp, không còn điều kiện

thích hợp để xuất hiện sương muối.

Loại b2: Sương muối nửa sau mùa đông

Sau thời kì chính đông băng giá, nhiệt độ lại nhích dần lên trở nên thích

hợp với việc hình thành sương muối. Sương muối lại xuất hiện cho đến đầu

mùa xuân.

c/ Phân loại sương muối theo hình thế thời tiết

Loại c1: Sương muối bình lưu (phong sương)

Sương muối xảy ra trong quá trình hàn triều (gió mùa đông bắc hay

Fron lạnh tràn xuống), nhiệt độ xuống tới 00C hoặc thấp hơn nữa.

Ở các nước Nhật Bản, Trung Quốc, người ta gọi sương muối bình lưu

là phong sương. Diễn biến thông thường của sương muối bình lưu như sau:

- Gió mùa đông bắc về, nhiệt độ hạ thấp

- Sau khi mặt trời lặn, nhiệt độ hạ thấp đáng kể, trên đất, trên lá cây,

trên ngọn cỏ xuất hiện sương muối.

Đặc điểm của sương muối bình lưu là hình thành trên diện rộng.

Loại c2: Sương muối bức xạ (tịnh sương)

Vào những ngày nền nhiệt độ khá thấp sau khi gió mùa tràn về, ban

đêm xuống trời quang mây hoặc rất ít mây, gió lặng, hơi khô, mặt đất, mặt cỏ,

10

lá cây bức xạ mạnh, nhiệt độ xuống đến hoặc gần đến 00C, sương muối xuất

hiện.

Sương muối bức xạ không xảy ra trên diện rộng như sương muối bình

lưu. Thông thường sương muối bức xạ xảy ra trên địa hình lõm, khuất gió.

Loại c3: Sương muối hỗn hợp

Khi có sự phối hợp tác động giữa điều kiện bức xạ và điều kiện bình lưu,

nghĩa là sau khi gió mùa đông bắc về, nền nhiệt độ hạ thấp nhanh, vào những

đêm quang mây hoặc rất ít mây, gió nhẹ, nhiệt độ hạ thấp đáng kể, sương

muối hình thành.

Sương muối hỗn hợp xảy ra trên diện rộng, tác hại nghiêm trọng đến

cây trồng.

1.1.1.4. Tác hại của sương muối

Khi nhiệt độ bề mặt thực vật hạ thấp xuống dưới 00C, nước trong

thân cây sẽ đóng băng lại và giãn nở thể tích, phá vỡ các tế bào, các ống dẫn

nhựa cũng ngừng hoạt động không vận chuyển được các chất dinh dưỡng

nuôi cây. Vì vậy, ngày hôm sau, sau khi có sương muối, cây trồng bắt đầu

xuất hiện những vết "cháy táp" trên mặt lá. Ngọn cây khô dần, lớp vỏ tróc ra,

cây héo úa rồi chết. Ngay cả khi sương muối chưa hình thành nhưng nếu nhiệt

độ không khí xuống rất thấp làm các quá trình sinh lý bị ngừng trệ gây ra hiện

tượng héo sinh lý.

1.1.2. Đặc điểm sinh thái cây cà phê

Cây cà phê thường trồng chủ yếu bao gồm bốn giống: cà phê chè (coffea

arabica), cà phê vối (coffea canephora Pierre), cà phê mít (coffea excelsa Clreo)

và cà phê mít dâu da (coffee liberia Bull, in hieru).[1], [2], [3], [8]

11

Cà phê chè được trồng lâu đời nhất và chiếm tới 70% sản lượng cà phê

toàn thế giới. Giống cà phê này có nguồn gốc ở cao nguyên Êtiôpi, cao 1500-

2000m, vĩ tuyến 80N.

Cà phê chè là cây bụi cao 3-4m, ở điều kiện thuận lợi có thể cao 6-7m.

Cà phê vối mới được phát hiện ở châu Phi và đầu thế kỉ này trên các cánh

rừng thấp thuộc châu thổ sông Công Gô. Cây dễ trồng, năng suất cao, khỏe,

có thể cao đến 8-12m. Cà phê mít được phát hiện năm 1902 ở Ubangui -

Chari, ít sâu bệnh, sinh trưởng khoẻ, cao khoảng 15-20m. Cà phê mít dâu da

nguồn gốc ở Liberia, quả to giống quả dâu da, cao khoảng 15-18m.

Vòng đời cây cà phê gồm ba giai đoạn: giai đoạn sinh trưởng, từ khi hạt

nảy mầm đến khi cây trưởng thành, giai đoạn sản xuất suốt thời kì cho quả và

giai đoạn tàn lụi, khi cây già cỗi, hoạt động giảm sút,...

Điều kiện ngoại cảnh quan trọng đối với cà phê nảy mầm là nhiệt độ,

nước, ôxi, pH,...

Nhiệt độ thích hợp cho cà phê nảy mầm là 30-320C, nhiệt độ càng thấp

thời gian nảy mầm càng kéo dài, xuống tới 100C cà phê khó nảy mầm.

Sau khi nảy mầm, rễ ăn xuống đất. Rễ phát triển thuận lợi với nhiệt độ 26-

320C, quá 380C có hại cho rễ cà phê.

Cà phê chè, cà phê vối bắt đầu ra hoa khi cây được 24-30 tháng tính từ

khi gieo hạt. Cà phê mít nở hoa chậm hơn 1-2 năm so với cây cà phê chè.

Hoa cà phê thường nở về khuya và hoàn thành vào lúc sáng sớm. Tại

trạm thí nghiệm Tây Hiếu, quan sát thấy 60-70% hoa nở vào khoảng 2-3 giờ

sáng, trong điều kiện nhiệt độ 24-250C, độ ẩm 94-97%. Trong quá trình nở

hoa thụ phấn, gặp thời tiết bất thuận như sương muối gió Lào tràng hoa bị

chết khô. Sau khi hoa thụ phấn, noãn sào cà phê phát triển thành quả. Từ khi

12

thụ phấn cho đến khi quả chín kéo dài từ 6-8 tháng đối với cà phê chè và 9-10

tháng đối với cà phê vối.... Thực tế, thời tiết cũng ảnh hưởng đến quá trình

này.

Các yếu tố khí hậu ảnh hưởng đến sinh trưởng và phát dục của cà phê

là nhiệt độ, mưa, nắng và gió,... Song nhiệt độ vẫn là yếu tố tác động quan

trọng nhất đối với cà phê.

Đa số giống cà phê đều thích hợp với nhiệt độ trung bình năm khoảng

22-260C, riêng cà phê chè giới hạn đó là 19-260C. Cà phê vối chịu rét kém

nhất. Với nhiệt độ 20C, các vườn cà phê vối bị “cháy” phần lớn cành lá. Cà

phê mít sức chịu rét khá hơn nhưng với nhiệt độ dưới 20C cũng bị hại. Cà phê

chè chịu rét hơn cả. Khi nhiệt độ xuống đến 1-20C trong một vài đêm, chỉ làm

cho một số lá non trên ngọn và rìa tán lá bị “cháy”. Song nhiệt độ xuống đến

00C, -20C, nhiều vườn cà phê bị cháy cành tới 1/3 hoặc 1/2 tán cây. Ở một số

khu vực trũng, cà phê chè có thể chết với nhiệt độ đó. Với sương muối, tùy

thuộc loài và tuổi cà phê, tác hại có thể nhiều hay ít. Nhiều vườn cà phê chết

hàng loạt. Một số vườn cà phê non 1-3 tuổi, qua các đợt sương muối bị chết,

phải phá đi trồng lại.

Nhiệt độ 36-390C cũng ảnh hưởng xấu đến sinh trưởng của cây cà phê,

làm cho các lá non bị khô. Về khả năng chịu nóng, cà phê chè hơn hẳn các

chủng loại khác, nhất là cà phê vối.

Liên quan đến sinh trưởng cây cà phê và chất lượng cà phê cần phải kể

tới biên độ ngày của nhiệt độ, chênh lệch giữa nhiệt độ cao nhất vào ban ngày

và nhiệt độ thấp nhất vào ban đêm. Biên độ cao thúc đẩy hoạt động quang

hợp, tích lũy chất khô vào ban ngày và hạn chế tiêu hao vật chất vào ban đêm.

Ngoài nhiệt độ, nước có tính chất quyết định đối với sinh trưởng và

năng suất cà phê. Cà phê đòi hỏi lượng mưa cao, phân bố đều và mùa khô

13

ngắn. Lượng mưa năm đáp ứng được yêu cầu của cà phê vối là 1500-

2000mm, của cà phê chè là 1200-1500mm và của cà phê mít có thể ít hơn.

Lượng mưa càng nhiều, mùa khô càng ngắn càng có lợi cho cà phê.

Tuy vậy, một chế độ mưa gần như quanh năm không phải lí tưởng cho cây cà

phê. Các giống cà phê, nhất là cà phê vối, cà phê mít cần có độ ẩm cao.

Những đợt gió mùa đông bắc khô lạnh, với độ ẩm 40-50% và những đợt gió

tây khô nóng, với độ ẩm 30-40% có thể gây hại cho cà phê.

Cà phê thuộc loại cây ưa bóng mát, cần có biện pháp canh tác tương

ứng, cụ thể là trồng cây che bóng. Tuy vậy, những năm gần đây nhiều tác giả

đã chứng minh rằng, cà phê có thể trồng ngoài nắng, không cần che bóng.

Vai trò của nhiệt độ, nhất là nhiệt độ thấp, gắn liền với vai trò của gió,

đặc biệt là gió mùa đông bắc. Khi xảy ra nhiệt độ thấp, các vườn cà phê ở nơi

thoáng gió thường bị thiệt hại nghiêm trọng hơn những vườn cà phê kín gió.

Khi gặp sương muối, cây ngừng sinh trưởng, phần rễ nông bị trồi lên mặt đất

và khô lại, phần rễ cây ăn sâu, có thể bị đứt.

1.2. TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU VỀ SƯƠNG MUỐI

1.2.1. Các nghiên cứu về sương muối trên thế giới

Với mức độ nguy hại của sương muối đối với sản xuất nông nghiệp nói chung và gieo trồng các cây lưu niên, cây công nghiệp dài ngày như cà phê nói riêng, nhiều nước trên thế giới như Nga, Trung Quốc, Mỹ, Brazil, …. đã tiến hành nghiên cứu về sương muối, đánh giá tác hại của thiên tai trong đó có sương muối, sương giá trên cơ sở các dữ liệu khí tượng quan trắc, dữ liệu viễn thám. Các nghiên cứu ở Nhật Bản (Kurosu et al., 1995); ở Trung Quốc (Shao et al., 2001, Li et al., 2003, Bingbai et al..., 2005); ở Sri Lan ka (Frei et al., 1999); ở Ấn Độ (Choudhury and Chakraborty, 2006);....Các nhà nghiên cứu đã trình bày kết quả theo các hướng, bao gồm: phân tích dữ liệu viễn thám là

14

hàm của các thông số sinh lý của cây trồng và thay đổi theo thời gian của chúng, giải thích các quan sát bằng các mô hình lý thuyết, xác định các thuật toán phân loại, phát triển hoặc ứng dụng các phương pháp phân loại, xác định các thông số sinh lý của cây trồng và kết hợp với các mô hình tăng trưởng để giám sát trạng thái sinh trưởng, phát triển, hình thành năng suất và giám sát các yếu tố khí tượng bất lợi như: sương muối, sương giá, hạn hán...đến sinh trưởng phát triển của cây trồng bởi các modul phần mềm, sau đó tích hợp trong GIS để xây dựng các bản đồ chuyên đề.

Hình 1.1. Mô hình xây dựng bản đồ giám sát sương muối bằng số liệu viễn thám và số liệu khí tượng [15]

Các nước liên minh Châu âu EU đã xây dựng hệ thống cơ sở dữ liệu

giám sát cây trồng (procedures and data storage are part of the Crop Growth

Monitoring System (CGMS), đã sử dụng các số liệu khí tượng để xây dựng

bản đồ sương muối ảnh hưởng đến các cây trồng mùa đông cho từng tháng

trên toàn lãnh thổ (hình 1.2).

15

C. Domenikiotis, M. Spiliotopoulos, E.Kanelou and N. R. Dalezios [13]

trường đại học Thessaly Volos, Hy Lạp đã sử dụng số liệu ảnh vệ tinh

NOAA/AVHRR để xây dựng bản đồ nguy cơ sương muối, trong đó đã tìm

được mối liên hệ giữa nhiệt độ thấp sinh ra sương muối với các tổ hợp phát xạ

khác nhau của các kênh nhiệt hồng ngoại, từ đó xây dựng được bản đồ phân

bố sương muối trên toàn lãnh thổ (hình 1.3).

Hình 1.2. Bản đồ giám sát sương muối ảnh hưởng đến cây trồng mùa đông

cho từng tháng ở Châu âu [18]

16

Hình 1.3. Bản đồ nguy cơ sương muối tháng 3 của Hy Lạp [13]

Ngoài ra nhiều nước khác trên thế giới, đã sử dụng các số liệu và công

cụ khác nhau để xây dựng bản đồ nguy cơ sương muối. Các số liệu khí tượng

bề mặt, viễn thám và GIS là những số liệu và công cụ chủ đạo trong việc xây

dựng bản đồ nguy cơ sương muối. Dưới đây là một số hình ảnh về bản đồ

sương muối của các nước đã xây dựng

.

Hình 1.4. Bản đồ phân bố sương muối, ngày 2 tháng 3 năm 2008 ở tỉnh Quảng Tây Trung Quốc

17

Hình 1.5. Bản đồ phân bố sương muối Nam Brazil

Hình 1.6. Bản đồ số ngày xuất hiện sương muối với độ phân giải 1 km

18

tại vùng Otago

Hình 1.7 Bản đồ phân bố sương muối khu vực Emilia-Romagna của Ý [14]

Hình 1.8. Bản đồ ngày kết thúc khả năng xuất hiện sương muối với suất bảo đảm 10% 1.2.2. Tổng quan nghiên cứu về sương muối ở Việt Nam

Với mục tiêu chuyển đổi cơ cấu cây trồng, thực hiện công nghiệp hoá

nông nghiệp - nông thôn và miền núi, cà phê lên vùng Tây Bắc trong sự hy

19

vọng của người dân cũng như lãnh đạo các cấp. Thời gian đầu, cây phát triển

tương đối tốt và ổn định, vào thời kỳ thu hoạch đã gặp phải sự khắc nghiệt

của thời tiết. 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, cao su chủ yếu do

điều kiện thời tiết – khí hậu mà đặc biệt là sương muối gây ra, một số tỉnh đã

quan tâm đầu tư nghiên cứu, điều tra khảo sát tình hình sương muối nhằm có

những biện pháp phòng tránh và quy hoạch thích hợp.

Ở Việt Nam đã có một số công trình nghiên cứu về sương muối như:

(1) Báo cáo sơ bộ kết quả 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 đó có mục về sương muối), (An Quốc Khánh, năm 1978); (3) Điều tra

khoanh vùng sương muối gây hại cây cà phê tỉnh Sơn La (Lại Văn Chuyển,

Vương Hải, Nguyễn Trọng Hiệu, năm 1999) và đã đưa ra một số kết luận cụ

thể là:

(i) Điều kiện hình thành sương muối chủ yếu là nhiệt độ và độ ẩm. Khi nhiệt

độ và độ ẩm thấp hơn khoảng giá trị thích hợp, sương muối không hình

thành mà chỉ xuất hiện các hạt băng hoặc lớp băng;

(ii) Ở Sơn La, sương muối có thể là sương muối bình lưu, sương muối bức xạ

hoặc sương muối hỗn hợp, xuất hiện vào các tháng chính đông (12, 1 và 2);

(iii) Cây cà phê chè thích hợp với nhiệt độ trung bình 19 – 260C, nhiệt độ thấp

nhất tuyệt đối không dưới 50C và lượng mưa năm khoảng 1500 – 2000

mm. Khi nhiệt độ thấp nhất dưới 20C, cà phê bị “cháy” phần lớn cành lá

và khi nhiệt độ dưới 00C, cà phê bị thiệt hại nghiêm trọng, thậm chí bị

chết phần gốc. Sương muối gây thiệt hại nghiêm trọng cho cà phê, nhất là

20

cà phê ít tuổi;

(iv) Theo số liệu quan trắc sương muối có thể phân chia các địa điểm quan

trắc khí tượng thành 4 nhóm có sương muối từ nhiều đến ít như sau: a)

Nhóm 1: Nhiều sương muối: Mộc Châu; b) Nhóm 2: Khá nhiều sương

muối: Thuận Châu, Sơn La, Cò Nòi; c) Nhóm 3: Ít sương muối: Phù Yên,

Bắc Yên, Yên Châu, Sông Mã; d) Nhóm 4: Rất ít sương muối: Quỳnh

Nhai.

Khi thực hiện việc khoanh vùng sương muối Sơn La, các tác giả cũng

đã đưa ra 2 cấp phân vị là vùng sương muối và tiểu vùng sương muối.

Vùng sương muối bao gồm các khu vực địa lý có sự đồng nhất tương

đối về số ngày có sương muối. Chỉ tiêu phân chia các vùng là số ngày sương

muối trung bình năm. Ranh giới giữa các vùng là các đường đẳng trị số ngày

sương muối trung bình năm: 1,0; 3,0. Chỉ tiêu phụ cho việc hoạch định các

vùng là tần suất quan trắc được sương muối và tỉ lệ điều tra được sương muối.

Tiểu vùng sương muối bao gồm các đơn vị địa lý, không những đồng

nhất tương đối về tần suất sương muối và độ kéo dài của sương muối mà cả

về khả năng xảy ra nhiệt độ thấp gây hại cây cà phê. Chỉ tiêu phân chia các

tiểu vùng là tần suất xảy ra nhiệt độ thấp nhất dưới 50C, 30C, 10C và nhiệt độ

thấp nhất ứng với các chu kỳ là 10 năm, 50 năm và 100 năm. Các chỉ tiêu bổ

sung cho sự phân chia các tiểu vùng là số ngày sương muối 0,5 ngày trên các

vùng không có sương muối đến 1,0 ngày sương muối hàng năm.

Với quan niệm vùng sương muối và tiểu vùng sương muối như trên,

các tác giả đã khoanh lãnh thổ Sơn La thành 7 vùng và 11 tiểu vùng sương

muối khác nhau. Các kết quả phân hạng và khoanh vùng sương muối có thể

tham khảo trong quá trình qui hoạch phát triển các loại cây trồng nói chung,

21

cao su và cà phê nói riêng cùng với điều kiện đất đai, địa mạo, cảnh quan,…

và các điều kiện khí hậu thuỷ văn của một lãnh thổ cụ thể.

1.3. Tình hình phát triỂn cà phê Ở SƠN LA và ĐIỆN BIÊN

1.3.1. Tình hình phát triển cà phê ở tỉnh Điện Biên

Điện Biên, một tỉnh thuộc tây Hoàng Liên Sơn, là một vùng núi thấp nằm khuất sau dãy Hoàng Liên Sơn. Ở đây khí hậu có hai mùa, mùa đông lạnh và khô đối nghịch với mùa hè nóng và nhiều mưa. Điện Biên ở vào giữa 210 và 22045, vĩ độ bắc nhưng có địa hình khép kín nên mùa đông đỡ lạnh hơn, hàng năm chỉ có ít ngày có nhiệt độ dưới 150C. Tuy ở đây cũng có khả năng xuất hiện sương muối nhưng mức độ ít nghiêm trọng như ở vùng Thuận Châu, Mai Sơn của Sơn La.

Điện Biên có lượng mưa hàng năm không cao, chỉ có 1552mm và mùa mưa chỉ kéo dài 5-6 tháng từ tháng 4, 5 đến tháng 9, 10. Tuy nhiên, độ ẩm không khí tương đối ở Điện Biên thuộc loại trung bình. Mực nước ngầm nông hơn ở vùng đất đỏ đá vôi Sơn La. Mạng sông suối có nguồn nước phong phú. Đây là một thế mạnh của vùng cà phê này.

Mặc dù, độ cao các vùng đất trồng cà phê khoảng 400-500m, nhưng đây vẫn là vùng cà phê Arabica giàu tiềm năng và chất lượng khá vì nó ở vĩ độ khá cao gần bắc chí tuyến.

Cà phê được trồng ở Điện Biên từ thế kỷ 20. Cuối những năm 1950, Điện Biên có một nông trường lớn chuyên canh cà phê, với diện tích 500 ha. Tuy nhiên, sự lây lan của bệnh gỉ sắt đã phá huỷ các vườn cà phê. Đến những năm 1980, cây cà phê một lần nữa được đưa vào canh tác với nguồn vốn của Liên Xô. Các khu vực quanh cánh đồng Mường Thanh đã được quy hoạch để trồng cà phê. Chương trình không được duy trì do nguồn vốn của Liên Xô không còn. Đến năm 2000, cà phê chè ở Điện Biên được khởi động lần thứ ba với dự án AFD của Pháp. Năm 2002, Điện Biên trồng được hơn 200 ha cà phê chè với sản lượng vài trăm tấn. Năng suất cà phê Điện Biên tương đối cao. Từ

22

đó đến nay, diện tích cà phê liên tục tăng , đặc biệt từ năm 2007, khi có sự đầu tư của tập Đoàn Thái Hoà vào khu vực Mường Ảng, diện tích cà phê tăng đột biến. Qua nhiều năm nghiên cứu khảo nghiệm và chọn lọc giống, kết hợp với đầu tư thâm canh, mở rộng diện tích ở những địa bàn có lợi thế, đến năm 2009 diện tích cà phê là 1.546 ha. Diện tích cà phê trồng mới năm 2009 là 520 ha. Vùng phát triển cà phê chính tập trung tại huyện Mường Ảng (1.405 ha). Sản lượng cà phê nhân năm 2009 ước đạt 1.261 tấn.

Năng suất cà phê ở Điện Biên thuộc loại cao so với các vùng khác trong cả nước. Năm 2007, năng suất bình quân 2,63 tấn cà phê nhân/ha, sản lượng đạt 1.015 tấn. Năm 2008, do chịu ảnh hưởng của đợt rét lịch sử nên năng suất bị giảm mạnh, chỉ đạt bình quân 1,66 tấn cà phê nhân/ha, sản lượng giảm còn 622 tấn. Theo thống kê năm 2009, sản lượng cà phê của tỉnh đạt 1.172 tấn.

Bảng 1.1. Diễn biến diện tích (ha) cà phê của tỉnh Điện Biên

Năm

TT

Huyện/

Thành phố 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009

1

TP Điện Biên

Phủ 42 42 56 30 32 32 32

2 TX Mường Lay 1 1 1 1 2 2 1 -

3 Mường Nhé

4 Mường Chà

5 Tủa Chùa

6 Tuần Giáo 92 197 200 220 275 8 78

23

7 Điện Biên 90 96 57 57 50 63 73 34 31

8 Điện Biên Đông

9 Mường Ảng 318 348 955 1.405

Tổng 183 294 300 320 383 413 454 1.029 1.546

1.3.2. Tình hình phát triển cà phê ở tỉnh Sơn La

Cũng như các tỉnh khác ở Tây Bắc, Sơn La với một hệ thống núi cao bao quanh các bồn địa, các cao nguyên nằm ở phía Tây dãy Hoàng Liên Sơn. Cà phê được trồng trên các sườn, chân các dãy núi thấp hoặc trên các đồi với độ cao khoảng 600m. Tuy độ cao địa hình thấp song vùng cà phê Sơn La nằm ở vĩ độ khá cao về phía Bắc. Với vĩ độ khoảng 21000 đến 22000 vĩ độ bắc, vùng cà phê Sơn La 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, sự khác biệt là hai vùng cà phê ở hai phía Bắc và Nam bán cầu. Khí hậu Sơn La 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. Những vườn cà phê ở quanh thị xã, ở huyện Mai Sơn, ở Thuận Châu... đều cho sản lượng bình quân 20 tạ cà phê nhân một hecta.

Sơn La được đánh giá là một tỉnh sản xuất cà phê có hiệu quả, nhưng quy trình kỹ thuật chưa đồng bộ nên diện tích, sản lượng không ổn định và không bền vững. Việc đầu tư vào sản xuất cà phê mang tính tự phát. Việc tạo hình hầu như không được chú ý, nhiều vùng ở Sơn La có năm có sương muối tác động xấu đến vườn cà phê mà không có biện pháp phòng tránh, vì vậy hiệu quả đầu tư thấp, năng suất không cao, không ổn định. Bảng 1.2. Diễn biến về diện tích (ha) cà phê ở Sơn La

Huyện Thị Năm Năm Năm Năm Năm Năm Năm Năm Năm

24

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 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 4

H. Thuận Châu 898 814 665 674 590 652 306 326 385

H. Bắc Yên 6

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

H Sốp Cộp 84 74 71 70 41

H. Yên Châu 15 6 6 6

H. Mộc Châu 6 3

Tổng 3.862 2.967 2.651 2.710 2.649 2.866 2.586 3.386 3.448

Bảng 1.3. Các tiểu vùng trồng cà phê tại Sơn La

Hiện trạng 2008 Quy hoạch 2015

Huyện, Thị Diện tích

(ha)

Sản lượng

(tấn)

Diện tích

(ha)

Sản lượng

(tấn)

Tx Sơn La 1.515 2.000

25

H. Quỳnh Nhai 92 250

H. Mường La 4 15

H. Thuận Châu 385 630

H. Mai Sơn 1.400 2.015

H. Sông Mã 11 15

H Sốp Cộp 41 75

Tổng 3.448 3.029 5.000 5.500

Đến nay toàn tỉnh đã có khoảng 3000ha cà phê đang kinh doanh. Trước mắt,

kế hoạch của tỉnh có thể đưa lên 1000-4500ha. Riêng một xã Chiềng Ban

huyện Mai Sơn diện tích cà phê dự kiến sẽ đạt 700ha trên tổng diện tích đất

canh tác 1005ha. Một vùng đất có thể khai thác trồng cà phê trong thời gian

tới là vùng di dân của đồng bào vùng thủy điện Sơn La. Có đất đai phì nhiêu,

có khí hậu thích hợp, có lực lượng lao động cần cù, tiếp thu kỹ thuật nhanh, Sơn

La là một vùng cà phê chè giàu tiềm năng của vùng Tây Bắc của cả nước ta.

Số liệu cho thấy cây cà phê đã từng được trồng ở tất cả các huyện thị, tuy

nhiên trong quá trình phát triển hiện nay chủ yếu tập trung ở TX Sơn La,

huyện Mai Sơn, huyện Thuận Châu. Riêng huyện Quỳnh Nhai cây cà phê có

xu hướng bị thu hẹp lại.

26

CHƯƠNG 2

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG XUẤT HIỆN SƯƠNG MUỐI

Ở 2 TỈNH SƠN LA VÀ ĐIỆN BIÊN

2.1. ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN TỈNH SƠN LA, ĐIỆN BIÊN

2.1.1. Tỉnh Sơn La

2.1.1.1. Đặc điểm tự nhiên

Sơn La là tỉnh miền núi, phía Đông giáp tỉnh Phú Thọ và Hoà Bình.

Phía Tây giáp tỉnh Lai Châu. Phía Nam giáp tỉnh Thanh Hoá và nước Lào.

Phía Bắc giáp tỉnh Yên Bái và Lào Cai. Sơn La nằm trong toạ độ địa lý từ

20039’ – 22002’ vĩ độ Bắc và 103011’ – 105002’ kinh độ Đông. Tỉnh Sơn La

có diện tích 14055 km2, gồm 9 huyện và 1 thị xã.

Địa hình tỉnh Sơn La có độ̣ cao trung bình khoảng 600 - 800m. Các hệ

thống núi lớn trong tỉnh chạy theo hướng Tây Bắc - Đông Nam. Địa hình núi

cao xen lẫn cao nguyên chia lãnh thổ Sơn La thành hai lưu vực sông lớn là

lưu vực sông Đà và lưu vực sông Mã.

Tỉnh Sơn La có hai cao nguyên lớn là cao nguyên Mộc Châu và Nà

Sản. Cao nguyên Mộc Châu có độ cao trung bình 1.050m so với mực nước

biển, mang đặc trưng của khí hậu cận ôn đới, đất đai màu mỡ phì nhiêu, thuận

lợi cho phát triển cây chè, cây ăn quả và chăn nuôi bò sữa. Cao nguyên Nà

Sản có độ cao trung bình 550-750m với những bồn địa rộng, tương đối bằng

phẳng thuận lợi cho trồng trọt và chăn nuôi.

Điểm đặc biệt của địa hình Sơn La là độ dốc lớn và mức độ chia cắt

sâu, chia cắt ngang mạnh. Trên 87% diện tích đất tự nhiên của tỉnh có độ dốc

từ 250 trở lên. Điều này làm cho đồng ruộng của tỉnh có diện tích nhỏ hẹp,

27

chủ yếu là ruộng bậc thang. Sơn La cũng là tỉnh có diện tích đất trống đồi trọc

khá lớn, chiếm gần 50% diện tích tự nhiên của tỉnh. Tỉnh có tới trên 49% diện

tích với cao độ trên 800m; trên 21% diện tích cao độ từ 600-800m; 23% diện

tích ở độ cao 300-600m. Độ cao dưới 300m chiếm 6.18% diện tích toàn tỉnh.

Diện tích đất tự nhiên toàn tỉnh là 1.412.500 ha, trong đó đất đang được

sử dụng là 753.520 ha (chiếm 53,3% đất tự nhiên). Đến nay đất chưa sử dụng

và sông suối trong toàn tỉnh còn rất lớn: 651.980 ha, chiếm 46,1% diện tích tự

nhiên, trong đó có 598,434 ha là đất đồi núi không có rừng cần phải được khai

thác để trồng rừng và khoanh nuôi, bảo vệ.

Đại bộ phận đất đai là Feralit đỏ sẫm và Feralit vàng đỏ. Đất Feralit có

mùn chiếm một tỷ lệ tương đối lớn nhưng phần lớn đều ở độ cao 600-1800m.

Các nhóm đất này chiếm 89,7% diện tích đất lâm nghiệp toàn tỉnh. Đất có độ

dốc cao trên 250 chiếm 86%. Tuy nhiên có 2 cao nguyên tương đối bằng

phẳng và rộng lớn là cao nguyên Mộc Châu và Nà Sản, là nơi phân bố các

loại đất có độ phì cao, tầng đất dày như đất đỏ vàng và đất nâu vàng trên đá

vôi rất thích hợp để phát triển một nền nông, lâm nghiệp hàng hoá có quy mô

tập trung.

Độ dày tầng đất từ trung bình đến dày, đất có tầng dày trên 100 cm,

chiếm 33,5%, tầng dày 50-70cm chiếm 36,1% và dưới 50 cm chiếm 30,4%,

thành phần cơ giới từ trung bình đến nặng. Độ phì của đất mặc dù bị suy thoái

do thảm thực vật bị tàn phá và tập quán canh tác nương rẫy lạc hậu trước đây

nhưng nhìn chung còn đạt mức trung bình.

Sơn La là một tỉnh có tiềm năng về tài nguyên nước với 35 suối lớn và

khoảng 5000ha các hồ chứa nước; 2 sông lớn là sông Đà và sông Mã. Là tỉnh

có hệ thống sông, suối khá dầy, mật độ từ 1,2 - 1,8 km/km2, ở mức trung bình

so với các tỉnh miền bắc. Nhưng phân bố khồng đồng đều giữa các vùng, tập

trung ở vùng thấp, có đến 97% diện tích tự nhiên thuộc lưu vực của 2 sông

28

chính là sông Đà và sông Mã.

Sông suối có độ dốc lớn, nhiều thác ghềnh do địa hình núi cao, chia cắt

sâu. Dòng chảy biến đổi theo mùa, biên độ dao động giữa mùa mưa và mùa

khô khá lớn. Mùa lũ thường diễn ra từ tháng 6 đến tháng 10 trong năm nhưng

diễn ra sớm hơn ở các nhánh thượng lưu và muộn hơn ở hạ lưu. Có đến 65 -

80% tổng lượng dòng chảy trong năm tập trung trong mùa lũ. Về mùa khô

mực nước ở các sông suối nội tỉnh xuống thấp, việc khai thác nước phục vụ

sản xuất gặp nhiều khó khăn, nhiều vùng thiếu cả nước sinh hoạt.

Sơn La là một trong những tỉnh có diện tích đất lâm nghiệp chiếm 73% tổng

diện tích tự nhiên của tỉnh, đất đai phù hợp với nhiều loại cây, có điều kiện

xây dựng hệ thống rừng phòng hộ và tạo các vùng rừng kinh tế hàng hoá có

giá trị cao.

Rừng Sơn La có nhiều loại động, thực vật quý hiếm. Các khu rừng đặc

dụng có giá trị nghiên cứu khoa học và phục vụ du lịch sinh thái trong tương

lai. Tỉnh có 4 khu rừng đặc dụng bảo tồn thiên nhiên là Xuân Nha (Mộc

Châu) 38.000 ha, Sốp Cộp (Sông Mã) 27.700 ha, Copia (Thuận Châu) 9.000

ha, Tà Xùa (Bắc Yên) 16.000 ha. Độ che phủ của rừng đạt khoảng 37%, năm

2003. Về trữ lượng, toàn tỉnh có 87,053 triệu m3 gỗ và 554,9 triệu cây tre,

nứa, phân bố chủ yếu ở rừng tự nhiên; rừng trồng chỉ có 154 nghìn m3 gỗ và

221 nghìn cây tre, nứa.

2.1.1.2. Đặc điểm khí hậu tỉnh Sơn La

a) Chế độ nhiệt

Chế độ nhiệt ở Sơn La [3] mang tính chất nhiệt đới của một vùng núi

vừa và cao. Nhiệt độ trung bình năm phổ biến từ 18-230C với 6-7 tháng nhiệt

độ trung bình dưới 250C ở vùng thấp và dưới 200C ở vùng cao. Nhiệt độ tối

cao trung bình khoảng 26-270C và tối thấp trung bình 16-170C, thấp nhất

29

tuyệt đối xảy vào tháng 12, tháng 1 dao động từ 0 - 50C. Tổng tích nhiệt hàng

năm trung bình là 7550 0C.

Mùa lạnh: Nền nhiệt độ thấp do ảnh hưởng của độ cao địa hình kết hợp

với sự xâm nhập của không khí lạnh cực đới biến tính. Ở vùng núi thấp và

vừa độ cao nhỏ hơn 800m thì mùa lạnh kéo dài từ tháng 11 đến tháng 3, với

trên 90-110 ngày nhiệt độ xuống dưới 150C và khoảng 2-5 ngày nhiệt độ

xuống dưới 50C. Ở vùng núi độ cao trên 800m, mùa lạnh kéo dài từ tháng 11

đến tháng 4, với trên 150-160 ngày nhiệt độ xuống dưới 150C và trên 10-20

ngày nhiệt độ dưới 50C.

Vào thời kỳ chính đông từ tháng 11 đến tháng 1 nhiệt độ xuống thấp,

không mưa hoặc mưa không đáng kể nên không thuận lợi cho quá trình phân

hóa mầm hoa. Ở đây khả năng sương muối, băng giá thường xảy ra gây hại

nặng cho nhiều diện tích cà phê (các năm 1993, 1995, 1999, và nặng nhất là

đợt rét lịch sử cuối năm 2007 đầu năm 2008).

Mùa nóng: Ở vùng núi thấp và vừa, mùa nóng kéo dài từ tháng 4 đến

tháng 9, với khoảng 100-150 ngày nhiệt độ trên 300C và khoảng 3-30 ngày

nhiệt độ trên 350C. Ở vùng núi cao, hầu như không có mùa nóng. Tuy vậy, ở

những nơi có độ cao không quá 1000m như Mộc Châu hàng năm vẫn có 20-

30 ngày nhiệt độ trên 300C.

b) Chế độ mưa - ẩm

Lượng mưa năm phổ biến ở Sơn La từ 1158-1703mm, chỉ vào loại

trung bình ở Việt Nam. Mưa nhiều ở các huyện phía Bắc, tương đối nhiều các

huyện phía Đông Nam và tương đối ít ở các huyện phía Tây Nam. Vùng sông

Mã lượng mưa thấp chỉ đạt 1158 mm/năm.

Mùa mưa ở Sơn La phổ biến là từ tháng 4 đến tháng 9, cá biệt có nơi

mùa mưa bắt đầu vào tháng 5 hay tháng 6. Trong 6 tháng mùa mưa, lượng

30

mưa chiếm từ 80- 90% lượng mưa năm, có tháng mưa trên 300mm và trên 15

ngày có mưa. Trong 6 tháng mùa khô, nhiều tháng chỉ có lượng mưa dưới

20mm, thậm chí dưới 10mm, nhiều tháng chỉ có 1-3 ngày mưa.

Độ ẩm tương đối trung bình năm là 82%, cao nhất trung bình từ 86-

87% (tháng 6,7,8), tối thấp tuyệt đối từ 4-14% (tháng 1,2,3). Độ ẩm khá cao

trong mùa hè và khá thấp trong mùa đông. Tuy nhiên, chênh lệch giữa tháng

cao nhất và tháng thấp nhất chỉ khoảng 10%. Vào mùa đông, không ít ngày độ

ẩm tương đối xuống dưới 70-80% tạo điều kiện thuận lợi cho sự hình thành

sương muối.

c) Chế độ nắng - gió

Tổng số giờ nắng trung bình năm phổ biến ở Sơn La từ 1700-2100 giờ,

số giờ nắng cao nhất là Cò Nòi (2105 giờ/năm) và thấp nhất là Phù Yên (1728

giờ/năm). Số giờ nắng thấp nhất xảy ra vào tháng 2 dao động từ 90-147 giờ

/tháng, tháng nóng nhất là tháng 4 và 5 với số giờ nắng ở các địa phương dao

động từ 194-215 giờ. Nắng nóng vào lúc giao mùa giữa mùa xuân và mùa hạ.

Nằm sâu trong đất liền, lại có địa hình phức tạp của vùng núi. Tốc độ

gió trung bình năm ở các vùng trong tỉnh phổ biến là 1.0-2.8m/s. Nơi có tốc

độ gió lớn nhất là Bắc Yên tốc độ gió trung bình năm đạt 2.8m/s, vùng có tốc

độ gió thấp nhất là Quỳnh Nhai và thị xã Sơn La (tốc độ gió trung bình năm là

1.1m/s). Gió mùa đông mạnh hơn mùa hè, tốc độ gió cao nhất ở tỉnh Sơn La

cũng đạt giá trị khá cao ở nhiều nơi đạt ≥ 40m/s.

d) Các hiện tượng thời tiết khác

Sương muối thường xuất hiện mỗi năm vài đợt vào các tháng 12 và

1, trung bình hàng năm có từ 0.4- 5.1 ngày có sương muối. Vùng xuất hiện

sương muối nhiều nhất ở Mộc Châu khoảng 5.1ngày/năm, ít nhất là ở Sông

Mã và Yên Châu (0.4-0.6 ngày/năm), sương muối gây ảnh hưởng tới tất cả

31

các vùng trong tỉnh ở mức độ khác nhau. Tuy nhiên trong những năm gần

đây tần suất xuất hiện sương muối có xu hướng giảm.

Dông ở đây cũng khá nhiều, tính chung cho cả tỉnh hàng năm có tới 63

ngày dông, là tỉnh dông xuất hiện nhiều hơn so với 2 tỉnh Điện Biên và Lai

Châu. Dông nhiều ở các địa phương như Cò Nòi, Sông Mã và Mộc Châu có

từ 70 -72 ngày và Yên Châu dông ít nhất khoảng 46 ngày. Dông, tố kèm gió

mạnh thường gây ra thiệt hại đáng kể đối với sinh trưởng và phát triển cây cà

phê.

Tỉnh Sơn La có số ngày mưa đá ít nhất ở Tây Bắc. Mưa đá xuất hiện

chủ yếu vào tháng 3 và tháng 4, trung bình hàng năm có từ 0.4 - 1.1 ngày xẩy

ra hiện tượng này. Về mùa mưa thường xảy ra lũ quét ở những vùng độ dốc

lớn, độ che phủ thực bì thấp.

Bảng 2.1. Một số đặc trưng trung bình năm về khí hậu của tỉnh Sơn La

Nhiệt độ không khí

(0C)

Độ ẩm

không khí

(%)

Địa điểm Độ

cao

(m)

TTB Tmax Tmin

Lượng

mưa

(mm)

Số giờ

nắng

(giờ)

UTb UMin

Quỳnh

Nhai

156 23.1 41.0 2.1 1703.2 1738.4 84 10

Phù Yên 169 23.0 41.8 -0.9 1472.6 1728.1 81 5

Sông Mã 302 22.5 41.7 0.3 1158.2 1906.0 82 6

Yên Châu 313 22.9 41.1 -0.4 1196.4 1938.3 80 4

Bắc Yên 642 20.7 37.2 2.5 1507.1 1906.7 82 14

Cò Nòi 670 20.8 38.0 -4.5 1283.4 2105.2 80 6

32

Sơn La 676 21.1 38.0 -0.8 1393.6 1999.8 80 11

Mộc Châu 971 18.7 35.0 -1.5 1628.6 1900.2 86 10

2.1.2. Tỉnh Điện Biên

2.1.2.1. Đặc điểm tự nhiên

Tỉnh Điện Biên nằm ở vùng Tây Bắc, có toạ độ địa lý: 20052’ đến 22033’

vĩ độ Bắc; từ 102013’ đến 103030’ kinh độ Đông. Phía Bắc giáp Trung Quốc

và tỉnh Lai Châu. Phía Nam giáp tỉnh Sơn La. Phía Đông giáp tỉnh Lai Châu

và tỉnh Sơn La. Phía Tây giáp Lào.

Điện Biên có địa hình núi non chia cắt mạnh mẽ và có nhiều đỉnh núi cao

1500m đến trên 2000m. Một cách khái quát có thể chia địa hình tỉnh Điện

Biên ra 4 kiểu địa hình:

(1) Kiểu địa hình núi cao và núi cao trung bình:

Đây là kiểu địa hình phổ biến, chiếm đại bộ phận diện tích của tỉnh

Điện Biên và đều là những uốn nếp cổ với nhiều hướng khác nhau.

+ Địa hình núi cao trung bình từ 1.000-1.500m: Kiểu địa hình này

chiếm diện tích lớn nhất, bao gồm những dãy núi và ngọn núi riêng biệt, có

độ cao trung bình 1.000-1.500m. Địa hình có dạng mềm mại, độ dốc trung

bình 20-250, mật độ chia cắt sâu và ngang tương đối lớn.

+ Địa hình núi cao trung bình từ 1.700-1.800m: Bao gồm những dãy

núi Việt-Lào, Pusancáp, có độ cao trung bình từ 1.700-1.800m. Kiểu địa hình

này do sự nâng lên và chia cắt bề mặt, có sườn dốc hơn, mức độ chia cắt

ngang và sâu khá lớn.

+ Địa hình núi cao trên 2.000m: Kiểu địa hình này chiếm diện tích nhỏ,

bao gồm một số đỉnh cao như Pusancáp,… Kiểu địa hình này có dạng sắc

33

nhọn đan cắt nhau. Độ dốc lớn thường từ 300-400, mức độ chia cắt ngang và

sâu rất lớn.

(2) Kiểu địa hình đồi bát úp:

Kiểu địa hình này được hình thành bởi những dãy đồi hoặc nhóm đồi

riêng biệt có dạng bát úp với độ cao nhỏ hơn 1.000m. Địa hình có dạng mềm

mại, độ dốc tương đối nhỏ, vỏ phong hoá dày, có nơi tới 10-20m. Kiểu địa

hình này có nhiều ở huyện Mường Nhé.

(3) Địa hình thung lũng thấp:

Xen kẽ giữa các dãy núi và cao nguyên là các thung lũng thấp. Hướng

thung lũng nói chung là trùng với hướng sông, suối. Các thung lũng này được

hình thành chủ yếu là do quá trình bồi tụ. Tỉnh Điện Biên có nhiều thung lũng

khá rộng như Điện Biên, Mường Thanh, Tuần Giáo, Mường Chà, Mường

Lay. Điển hình là thung lũng Mường Thanh trải rộng ra với diện tích 150km2,

có độ cao xấp xỉ 500m và có nhiều đặc điểm như những cánh đồng vùng châu

thổ. Đây là một kiểu địa hình khá độc đáo của một tỉnh vùng núi.

(4) Địa hình cao nguyên phát triển Kacstơ:

Tỉnh Điện Biên có các cao nguyên Tả Phìn và Sín Chải ngăn cách nhau

bởi dòng sông Đà, chạy dài theo hướng tây bắc-đông nam, có độ cao trung

bình từ 1.000-1.500m, được tạo thành chủ yếu trên đá vôi. Ở đây có hiện

tượng Kacstơ phát triển.

Tỉnh có tới trên 60% diện tích với cao độ trên 800m; trên 25% diện tích

cao độ từ 600-800m; 13% diện tích ở độ cao 300-600m. Cao độ dưới 300m

chỉ chiếm 0.55% diện tích toàn tỉnh. Trong khi 54% diện tích đất có độ dốc

hơn 30%.

Diện tích đất tự nhiên của tỉnh Điện Biên là 9.542,27km2, trong đó tổng

34

diện tích đất nông nghiệp là 108.158 ha, chiếm 11,34 % diện tích đất tự nhiên.

Tổng diện tích đất lâm nghiệp có rừng là 309.765ha (chiếm 32,46%) và diện

tích đất chuyên dùng 6.053ha (chiếm 0,63%). Ngoài ra, Điện Biên còn có

528.370 ha đất chưa sử dụng, chiếm 55,37% tổng diện tích đất tự nhiên, trong

đó chủ yếu là đất đồi núi (96,9%).

Điện Biên hình thành các nhóm đất sau:

+ Nhóm đất mùn trên núi cao: Phân bố ở độ cao trên 1.700 m, độ dốc

trên 350, nền vật chất chủ yếu là nhóm đá phún suất có tính chua, phân bố chủ

yếu trên các đỉnh núi cao. Đặc điểm nổi bật là đất có tầng mỏng đến trung

bình, tầng mùn rất dày, phân giải chậm, giàu dinh dưỡng.

+ Nhóm đất Feralit mùn trên núi trung bình: Phân bố ở độ cao từ 700 -

1.700 m, độ dốc bình quân > 250. Quá trình hình thành đất là quá trình Feralit

mùn trên núi. Các dạng này phân bố tập trung ở những đỉnh núi cao, đầu

nguồn các sông suối lớn, có địa hình chia cắt mạnh. Độ dày tầng đất từ mỏng

đến trung bình, hàm lượng mùn từ trung bình đến giàu.

+ Nhóm đất Feralit trên núi thấp: Nhóm đất này phân bố ở độ cao 300-

700 m, có nguồn gốc từ đá trầm tích và biến chất, có kết cấu hạt mịn, phân bố ở

tất cả trong tỉnh. Các dạng đất này thường bị tác động mạnh của con người. Do

vậy, đất thường bị xói mòn, rửa trôi mạnh, tầng đất trung bình, tỷ lệ mùn thấp,

đất chặt, hàm lượng NPK thấp.

+ Nhóm đất phù sa cổ và phù sa mới: Phân bố tập trung chủ yếu ở vùng

đồi và thung lũng, máng trũng, có độ cao dưới 300m. Các dạng đất này có

tầng đất từ trung bình đến dày, thành phần cơ giới từ thịt nhẹ đến sét, giữ

nước tốt, đất tơi xốp, ít bị xói mòn. Đây là đối tượng chính để sản xuất nông

nghiệp. Những loại đất này rất phù hợp để phát triển các loại cây lương thực,

hoa màu và cây công nghiệp ngắn ngày, trồng và khoanh nuôi tái sinh rừng.

35

Những vùng cao đất có độ dốc lớn, cộng với rừng bị chặt phá, khai

thác bừa bãi đã gây ra hiện tượng sụt lở, xói mòn và lũ lụt ở nhiều nơi trong

mùa mưa với mức thiệt hại lớn. Do đó tiềm ẩn những khó khăn không nhỏ

trong việc xây dựng cơ sở hạ tầng và phát triển sản xuất, nhất là ở những vùng

cao, vùng sâu.

Toàn tỉnh có hơn 10 hồ lớn và hơn 1.000 sông suối lớn nhỏ phân bố

tương đối đồng đều nên nguồn nước mặt ở Điện Biên rất phong phú. Các sông

thuộc 3 hệ thống sông chính là sông Đà, sông Mã và sông Mê Kông.

Đặc điểm chung của các sông suối trong tỉnh là có độ dốc lớn, lắm thác

nhiều ghềnh, nhất là các sông suối thuộc hệ thống sông Đà và sông Nậm

Rốm. Nước của các con sông phụ thuộc nhiều vào lượng mưa trong năm. Do

vậy mùa mưa lượng nước ở các sông chiếm 80 - 85% lượng nước cả năm, mùa

cạn chỉ vào khoảng 15 - 20%. Vào mùa mưa, các sông suối đều có tốc độ dòng

chảy lớn, dễ sinh lũ, đặc biệt là lũ quét, gây thiệt hại lớn về người và tài sản cho

nhiều vùng trong tỉnh.

Hiện nay, toàn tỉnh có 348.049 ha rừng, đạt tỷ lệ che phủ 37%. Trong

rừng có nhiều loại gỗ quý hiếm, giá trị kinh tế cao như: lát, trò chỉ, nghiến,

táu, pơmu,... Ngoài ra còn có các loại cây đặc sản khác như cánh kiến đỏ,

song mây,... Rừng Điện Biên không chỉ có nhiều loại thực vật quý hiếm, mà

còn rất phong phú về muông thú: 61 loài thú, 270 loài chim, 27 loài động vật

lưỡng cư, 25 loài bò sát, 50 loài cá đang sinh sống. Trong những năm gần đây

do nạn đốt rừng và săn bắn chim thú tự do, nên lượng chim thú quý trong

rừng ngày càng giảm, một số loài đang có nguy cơ bị tuyệt chủng.

2.1.2.2. Đặc điểm khí hậu

a) Chế độ nhiệt

Theo kết quả tính toán từ số liệu trung bình nhiều năm cho thấy [9]:

36

Nhiệt độ không khí trung bình năm của tỉnh dao động từ 18-220C. Ở những

nơi núi cao nhiệt độ không khí bị hạ thấp theo quy luật nhiệt độ giảm theo độ

cao địa hình. Nhiệt độ trung bình năm khoảng 250C ở vùng thấp, 22-240C ở

độ cao 500 - 700m, 18 - 190C ở độ cao 1000m, lớn hơn 160C ở độ cao trên

1500m. Theo số liệu trung bình nhiều năm của các địa bàn trong tỉnh, nhiệt độ

không khí trung bình năm thay đổi từ 17.50C (Pha Đin) đến 23.00C (thị xã

Mường Lay). Nhiệt độ trung bình tháng thấp nhất là trung bình tháng 12 ở

Pha Đin (12.10C); tháng 1 ở Tủa Chùa (13.70C), Tuần Giáo (14.60C), Điện

Biên (15.70C). Nhiệt độ trung bình tháng cao nhất của mùa hè là 20.60C (Pha

Đin); 25.90C (Điện Biên); 26.60C (Mường Lay). Nhiệt độ tối cao trung bình

tháng nóng nhất có nơi tới 31-330C. Nhiệt độ tối thấp trung bình tháng lạnh

nhất từ 9.5 đến 13.30C.

Tổng nhiệt độ năm 8000 - 85000C ở vùng thấp; 7000 - 80000C ở vùng

núi trung bình, dưới 60000C ở vùng núi cao trên 1500m. Nhiệt độ tối cao

tuyệt đối là 40,30C, nhiệt độ tối thấp tuyệt đối là -3.30C. Biên độ nhiệt năm ở

đây đạt 8-100C.

b) Chế độ mưa - ẩm

Lượng mưa trung bình năm cho cả tỉnh Điện Biên khoảng 1.786mm,

lượng mưa ở các vùng phổ biến là 1.100-2.500mm và phân bố không đều theo

không gian và thời gian, cao hơn lượng mưa của tỉnh Sơn La và thấp hơn so

với lượng mưa của tỉnh Lai Châu, đạt mức trung bình của Bắc Bộ. Lượng

mưa vùng này phân hoá khá mạnh: ở vùng núi phía tây bắc của tỉnh mưa khá

nhiều, lượng mưa năm đạt mức cao nhất tỉnh (trên 2.000mm/năm), còn ở

phần phía nam thì mưa lại khá ít (chỉ đạt dưới 1.400mm/năm).

Theo giá trị quy tính từ số liệu khảo sát [4]: Những nơi lượng mưa năm

đạt mức cao nhất tỉnh là Sín Thầu trên 2.500mm/năm, rất thấp như ở Nà Hỳ

37

(chỉ 1.100mm, xấp xỉ lượng mưa trung bình năm ở trạm Sông Mã (1.158mm).

Ở 2 thung lũng rộng lớn Mường Thanh và Tuần Giáo lượng mưa trung bình

năm cũng chỉ đạt xấp xỉ 1.600mm. Lượng mưa trung bình tháng cao nhất đạt

trên 365mm quan trắc được ở trạm Tủa Chùa, lượng mưa trung bình tháng

thấp nhất xuất hiện ở trạm Điện Biên và Tuần Giáo (dưới 20mm). Những con

số này cho thấy sự chênh lệch rất đáng kể trong chế độ mưa ở Điện Biên.

Điều đó có liên quan đến hiện tượng mưa lớn gây ra lũ lụt và khô hạn thường

diễn ra trong mùa mưa và mùa khô ở Điện Biên. Số ngày mưa ở đây cũng

không nhỏ, tính trung bình có khoảng 145 ngày mưa (xấp xỉ '5 tháng mưa'),

trong đó số ngày mưa ở Mường Thanh ít hơn (125 ngày). Lượng mưa ngày

lớn nhất của tỉnh Điện Biên quan trắc được ở các trạm khí tượng từ 230-

250mm, riêng ở Tủa Chùa đo được trên 410mm (ngày 14/6/1967). Hiện tượng

lũ quét nguy hiểm do mưa lớn, điều kiện thổ nhưỡng và địa hình dốc của từng

khu vực gây thiệt hại về người và của cho nhân dân ở địa phương.

Độ ẩm tương đối trung bình tính chung cho cả vùng đạt 83%, phân bố

tương đối đồng đều ở các vùng trong tỉnh. Ở đây là độ ẩm thấp nhất tuyệt đối

đạt giá trị khá thấp. Độ ẩm thấp nhất quan trắc được ở một số trạm đạt từ 7-

8%, ví dụ Tuần Giáo: 7% và Điện Biên: 8%. Có thể nói chế độ khô hanh mùa

đông ở đây rất điển hình.

c) Chế độ nắng - gió

Điện Biên có số giờ nắng cao hơn ở Sơn La và xấp xỉ của tỉnh Lai

Châu. Số giờ nắng trung bình năm của tỉnh Điện Biên (tính trung bình cho cả

tỉnh) đạt 1.940 giờ. Riêng ở cánh đồng Mường Thanh có số giờ nắng cao nhất

với 2.034giờ/năm, thứ đến ở Pha Đin: 2.021giờ/năm và Tủa Chùa:

1.952giờ/năm; ở Tuần Giáo đạt trên dưới 1.850giờ/năm. Tổng số giờ nắng

năm càng lên cao càng tăng. Những khu vực núi cao như Si-Pa-Phìn, Pha Đin

38

hay các khu vực thung lũng lớn như cánh đồng Mường Thanh số giờ nắng đạt

trên 2.000 giờ/năm (trên 5,5 giờ/ngày), các khu vực thấp như Tuần Giáo có số

giờ nắng đạt trên 1.800giờ/năm (khoảng 5,0 giờ/ngày).

Biến trình số giờ nắng trong năm ở Điện Biên không chênh lệch nhau nhiều

giữa mùa đông (916-1.111giờ) và mùa hè (816-969 giờ), số giờ nắng trong

tháng chính đông (tháng 1) cao hơn tháng chính hè (tháng 7). Các tháng

chuyển tiếp giữa mùa đông và mùa hè (tháng 3 - tháng 5) có số giờ nắng cao

nhất trong năm (6-7 giờ/ngày). Tháng có số giờ nắng thấp nhất trong năm là

tháng 7 (4 giờ/ngày). Nhìn chung, số giờ nắng ở tỉnh Điện Biên khá cao - cao

nhất ở Bắc Bộ.

Tốc độ gió trung bình ở Điện Biên khoảng 1.2m/s, đạt trị số thấp nhất

so với các vùng trong cả nước (so với các vùng núi khác như Đông Bắc

(1.6m/s) hoặc Tây Nguyên (1.8m/s)). Một trong những nguyên nhân dẫn đến

tốc độ gió trung bình ở đây hạ thấp như vậy là do tần suất lặng gió trong tất cả

các tháng đều đạt trị số cao (xấp xỉ 50-65%). Gió Đông Nam thổi từ tháng 4

đến tháng 10. Gió Đông Bắc thổi từ tháng 11 đến tháng 3 năm sau. Gió Tây

Nam khô nóng thường xuất hiện từ tháng 3 đến tháng 5.

Ngoài trạm Pha Đin ở độ cao xấp xỉ 1.400m tốc độ gió trung bình đạt

được giá trị 2.7m/s, còn hầu hết các trạm khác ở thung lũng và đồi núi thấp chỉ

đạt dưới 1m/s. Tuy thế tốc độ gió cao nhất ở tỉnh Điện Biên cũng đạt giá trị khá

cao (ở nhiều nơi đạt ≥ 40m/s). Nhìn chung, tiềm năng năng lượng gió ở vùng

Điện Biên nói riêng và ở vùng Tây Bắc nói chung là không lớn, do tần suất

lặng gió cao.

d) Các hiện tượng thời tiết khác

Là tỉnh vùng núi, dông ở đây cũng khá nhiều (tính chung cho cả tỉnh

có tới 54 ngày dông, riêng ở Điện Biên xấp xỉ 70 ngày và ở Tủa Chùa dông ít

39

nhất - chỉ 28 ngày). Dông, tố kèm gió mạnh thường gây ra thiệt hại đáng kể

cho nhân dân ở địa phương.

Hiện tượng sương mù ở tỉnh Điện Biên xẩy ra khá phổ biến, đặc biệt ở

thung lũng Điện Biên và Tuần Giáo số ngày có sương mù đạt khá lớn (từ 99-

106 ngày/năm), tuy thế ở Tủa Chủa lại rất ít xuất hiện (tính trung bình cả năm

chỉ 1,7 ngày). Có thể coi đây là trường hợp đặc biệt, có lẽ do trạm Tủa Chùa

đặt ở độ cao trên 1.000m nằm giữa thung lũng thoáng rộng, nên điều kiện

hình thành sương mù ở đây là không thuận lợi.

Cũng như tình hình chung ở vùng Tây Bắc, tỉnh Điện Biên ít chịu ảnh

hưởng của gió bão, mà chủ yếu chịu hệ quả mưa do bão với lượng mưa lớn,

kéo dài, gây lũ quét và ngập lụt. Hiện tượng mưa đá ở Điện Biên hầu như năm

nào cũng xuất hiện vào thời kỳ cuối đông-đầu hạ, trung bình hàng năm có từ

0.6-1.6 ngày xẩy ra hiện tượng này.

Hiện tượng sương muối ở những vùng thung lũng và núi cao ít xẩy ra,

xuất hiện trên phạm vi hẹp. Số ngày có sương muối trung bình ở các địa

phương dao động từ 0.3-1.3 ngày/năm, sương muối xuất hiện nhiều nhất ở

Tủa Chùa với 1.3 ngày/năm. Nhìn chung khí hậu khá thích hợp để phát triển

tập đoàn cây trồng phong phú và đa dạng.

Bảng 2.2.Một số đặc trưng khí hậu của tỉnh Điện Biên

Nhiệt độ không khí

(0C)

Độ ẩm

không khí

(%) Địa điểm

Độ

cao

(m) TTB Tmax Tmin

Lượng

mưa

(mm)

Số giờ

nắng

(giờ) UTb UMin

Mường Nhé 641 20.8 40.3 -3.3 1848.4 1938.0 86 14

Điện Biên 475 22.0 38.6 -1.3 1655.6 2033.7 84 8

40

Tuần Giáo 572 21.1 37.2 -0.6 1610.6 1870.3 83 7

Tủa Chùa 1250 19.3 34.3 1.3 1832.6 1952.2 83 15

Pha Đin 1347 17.6 31.7 -1.2 1772.2 2020.6 83 10

2.2. ĐẶC TRƯNG VÀ KHẢ NĂNG XUẤT HIỆN SƯƠNG MUỐI Ở 2

TỈNH SƠN LA VÀ ĐIỆN BIÊN

2.2.1. Số liệu sử dụng

2.2.1.1. Thu thập số liệu

Các yếu tố khí tượng thủy văn, trong đó có các yếu tố liên quan đến khả

năng xuất hiện sương muối ở khu vực nghiên cứu được quan trắc trên lưới

trạm khí tượng thủy văn. Tính đến năm 2010 ở các trạm hiện đang còn hoạt

động, thì hầu hết các chuỗi số liệu có thời kỳ quan trắc đều trên 38 năm, nhiều

nhất là Sơn La có tới 50 năm, và ít nhất là Bắc Yên 38 năm. Một số trạm đã

ngừng hoạt động như Mường Nhé, Thuận Châu số liệu chỉ có đến năm 1981.

Trên cơ sở dữ liệu hiện có và để đáp ứng mục tiêu, nội dung nghiên cứu

của luận văn, trong đó chủ yếu nghiên cứu về khả năng xuất hiện sương muối

trong gần 30 năm trở lại đây. luận văn đã tập trung thu thập số liệu các yếu tố

khí tượng về khả năng xuất hiện sương muối ở 2 tỉnh nghiên cứu và vùng lân

cận (bảng 3.1), bao gồm các nội dung sau:

1) Thu thập số liệu từng giờ trong thời gian khả năng xuất hiện sương muối

về nhiệt độ không khí và độ ẩm không khí trong thời gian từ tháng 11 đến

tháng 3, thời kỳ 1981-2010.

2) Thu thập số liệu khí tượng ngày các yếu tố khí tượng có liên quan đến các

đặc trưng sương muối, và ngày có sương muối.

41

Để có thêm các số liệu, nhằm nâng cao mức độ tin cậy của các kết quả

nghiên cứu, đề tài đã thu thập và sử dụng số liệu của một số trạm lân cận

(bảng 2.3). Các trạm này đều có thời kỳ quan trắc xấp xỉ các trạm của khu vực

nghiên cứu.

Bảng 2.3. Lưới trạm khí tượng khu vực nghiên cứu

Trạm Vĩ độ Kinh độ Độ cao (m) Thời kỳ

Mạng lưới trạm khu vực nghiên cứu

Mộc Châu 20.50 104.63 958 1981-2010

Yên Châu 21.50 104.28 59 1981-2010

Thuận Châu 21.40 103.70 652 1968-1981

Sông Mã 21.67 103.73 302 1981-2010

Quỳnh Nhai 21.83 103.57 802 1981-2010

Sơn La 21.83 103.90 676 1981-2010

Cò Nòi 21.13 104.15 704 1981-2010

Bắc Yên 21.25 104.42 65 1981-2010

Phù Yên 21.27 104.65 182 1981-2010

Bình Lư 21.30 103.62 636 1969-1981

Điện Biên 21.35 103.00 479 1981-2010

Pha Đin 21.57 103.50 1347 1981-2010

42

Tuần giáo 21.58 103.42 570 1981-2010

Tủa Chùa 21.98 103.35 1250 1961-1982

Mường Nhé 22.18 102.10 1962-1975

Lai châu 22.05 103.15 244 1981-2010

Một số trạm bổ sung phục vụ nghiên cứu

Than Uyên 22.02 103.92 556 1981-2010

Sìn Hồ 22.35 103.25 1529 1981-2010

Mường Tè 22.37 102.83 310 1981-2010

Tam Đường 22.42 103.48 900 1981-2010

Phong Thổ 22.50 103.35 330 1961-1979

Ngoài ra, để phục vụ cho công tác nghiên cứu, tác giả đã tiến hành điều tra

khảo sát ở những khu vực có khả năng xảy ra sương muối ở 2 tỉnh Sơn La và

Điện Biên

2.2.1.2. Xử lý số liệu

Mọi nguồn số liệu đều có thể có các sai số bởi nhiều nguyên nhân khác nhau.

Bởi vậy, trước khi tiến hành tính toán cần phải kiểm tra, xử lý số liệu ban đầu

để đảm bảo rằng các tập số liệu được sử dụng là đáng tin cậy. Thông thường

số liệu quan trắc thường có nhiều sai số khác nhau, trong đó có ba loại sai số

chính là: Sai số thô, sai số hệ thống và sai số ngẫu nhiên. Số liệu được thu

thập từ kho lưu trữ của Trung tâm Tư liệu là số liệu đã được kiểm tra chất

lượng, vì vậy sai số ngẫu nhiên và sai số hệ thống được coi như đã xử lý. Do

43

đó chỉ có thể tồn tại sai số thô do lỗi sao chép, lỗi viết chữ số không rõ ràng,

nhập máy tính nhầm lẫn....

Vì vậy, để đảm bảo mức độ chính xác của dữ liệu trước khi đưa vào sử dụng

các chuỗi số liệu này đã được phân tích các đặc trưng thống kê để kiểm tra

tính đồng nhất và quy luật phân bố của chuỗi. Sự đồng nhất của chuỗi được

kiểm tra nhờ chỉ tiêu Student (t); sự phân bố của chuỗi được kiểm tra thông

qua việc tính và so sánh các đại lượng của hệ số biến động Cv, hệ số bất đối

xứng Cs, hệ số lệch tâm E và sai số tính hệ số bất đối xứng Cs, sai số tính hệ

số lệch tâm E. Nếu giá trị tuyệt đối của hệ số bất đối xứng Cs và hệ số lệch

tâm E không vượt sai số của nó thì chuỗi được xem là có phân bố gần với

phân bố chuẩn và chuỗi số liệu này được phép đưa vào sử dụng tính toán.

2.2.2. Đặc trưng và khả năng xuất hiện sương muối ở 2 tỉnh Sơn La và

Điện Biên

2.2.2.1. Đặc trưng sương muối

a. Phân bố sương muối và tần suất xuất hiện sương muối

Ở nước ta sau khi không khí lạnh về, vùng núi Bắc Bộ nằm sâu trong không

khí lạnh, đêm trời quang mây, lặng gió, không khí ẩm đã lạnh, lại bị bức xạ

mất nhiệt nên tiếp tục lạnh, nhiệt độ không khí giảm nhanh dẫn đến hình

thành sương muối. Hiện tượng sương muối thường xẩy ra trong các tháng

mùa đông, nhất là vào các tháng 12, tháng 1 và tháng 2, khu vực có tần suất

sương muối cao là vùng núi Tây Bắc và Đông Bắc. Ngoài ra, một số khu vực

ở Việt Bắc, Thanh Hoá, Nghệ An cũng xuất hiện sương muối với tần suất

thấp.

Đối với 2 tỉnh Sơn La, Điện Biên và các vùng lân cận, sương muối thường

xuất hiện ở đồi, sườn đồi, phiêng bãi. Ở những vùng thung lũng sông hoặc

ven sông suối không xuất hiện sương muối. Sương muối xuất hiện trong thời

44

gian từ nửa đêm về sáng (từ 0-7 giờ), bắt đầu từ tháng 11 năm trước đến tháng

3 năm sau, tập trung nhiều nhất vào các tháng chính đông (tháng 12, 1).

- Ở các vùng núi trên 1500m sương muối xuất hiện trong khoảng thời

gian từ tháng 11 đến tháng 3 năm sau.

- Ở các khu vực vùng núi dưới 1500m, sương muối xuất hiện trong

khoảng thời gian từ tháng 11 đến tháng 1 năm sau.

Trên bảng 2.4 và hình 2.1 nhận thấy, sương muối xuất hiện ở nhiều khu vực

khác nhau. Từ năm 1961 đến nay, trong tổng số 21 trạm khí tượng ở 2 tỉnh

Sơn La, Điện Biên và các vùng lân cận có 16 trạm đã từng quan trắc thấy

sương muối (chiếm 76%) chỉ có 5 trạm chưa xảy ra sương muối, các trạm

chưa từng xảy ra sương muối đều có độ cao dưới 600m (Mường Tè, Lai

Châu, Mường Nhé, Quỳnh Nhai, Tuần Giáo). Một số khu vực có độ cao thấp

(dưới 600m) nhưng vẫn quan trắc thấy sương muối như Điện Biên, Yên Châu,

Phù Yên nhưng số năm xảy ra sương muối rất ít, chỉ 1-3 năm với tần suất năm

từ 4-11%. Một số khu vực khác như Sông Mã (359.5m), sương muối chỉ xuất

hiện trước năm 1980, từ năm 1981 đến nay không quan trắc thấy sương muối.

Những khu vực có độ cao từ 600m đến trên 1000m, trong khoảng thời gian từ

năm 1981 đến nay đều có từ 4-14 năm xuất hiện sương muối với tần suất năm

từ 17% đến 46%, và ở độ cao trên 1500m (Shìn Hồ) thì hầu như năm nào

cũng xuất hiện sương muối (tần suất năm 100%). Như vậy, có thể thấy được

sương muối có xu thế tăng dần theo độ cao, tuy nhiên từ độ cao 600m trở lên

mới thấy được sự tăng lên rõ rệt.

Theo số liệu quan trắc khí tượng, trong số 29 năm quan trắc (từ năm 1981 đến

2009) có rất nhiều năm sương muối xuất hiện trên diện rộng như năm 1982,

vụ đông 1985-1986, vụ đông 1995-1996, năm 1999, 2006, 2008. Đặc biệt

năm 1999 có 10/15 trạm quan trắc được sương muối với thời gian kéo dài từ 3

45

đến 9 ngày liên tiếp.

Trên bảng 2.5 cho thấy:

- Ở khu vực vùng núi cao trên 1500m (Shìn Hồ) trung bình 1 năm có

10.93 ngày và cao nhất là 22 ngày có sương muối, trong đó 2 tháng chính

đông có từ 3 ngày (tháng 1) đến 5.64 ngày (tháng 12), đặc biệt có những

tháng có tới 16 ngày sương muối, còn các tháng khác (11, 2, 3) sương muối

chỉ từ 0.14-1.43 ngày

- Ở khu vực vùng núi từ 800m - 1500m (Mộc Châu, Tam Đường) trung

bình 1 năm có 1.68 ngày và cao nhất là 11 ngày có sương muối. Tháng có

sương muối cao là tháng 12 (1.04 ngày).

- Ở khu vực vùng núi từ 600m - 800m: số ngày có sương muối trong

năm dao động từ 0.39 ngày đến 1.57 ngày, và cao nhất là 10 ngày (Cò Nòi),

tập trung chủ yếu trong tháng 12 và tháng 1.

- Ở khu vực có độ cao dưới 600m: sương muối xuất hiện chủ yếu trong

tháng 12, trung bình 1 năm có từ 0.18 ngày - 0.21 ngày và cao nhất là 6 ngày

có sương muối.

Bảng 2.4. Thống kê về sương muối ở 2 tỉnh Sơn La và Điện Biên

và các vùng lân cận

Khả năng xuất hiện sương muối

Từ 1981-2009 Tỉnh

Trạm khí

tượng

Độ cao

(m) Trước

năm

1980 Số năm

xuất hiện

Tần suất

năm (%)

Thời gian

xuất hiện

sương

muối

Sơn La Bắc Yên 642.9 X 6 21 XII-I

46

Cò Nòi 670.8 X 12 43 XI-I

Yên Châu 314.0 X 3 11 XII-I

Sông Mã 359.5 X K 0 XII

Quỳnh Nhai 155.3 K K 0 K

Mộc Châu 972.0 X 14 46 XI-I

Phù Yên 169.0 X 2 7 XII

Sơn La 675.3 X 14 46 XI-I

Thuận Châu 652.0 X KHĐ 0 XII-I

Pha Đin 1347.0 X K 0 XI-I

Tuần Giáo 571.8 K K 0 K

Tủa Chùa 1041.0 X KHĐ XI-I

Điện Biên 475.1 X 1 4 XII

Lai Châu 243.2 K K 0 K

Điện

Biên

Mường Nhé 641.0 K KHĐ K

Mường Tè 329.4 K K 0 K Lai

Châu Sìn Hồ 1533.7 X 29 100 XI-III

47

Than Uyên 601.2 X 5 18 XII-I

Tam Đường 900.0 X 4 17 XII-I

Phong Thổ 570.0 X KHĐ XII-I

Bình Lư 684.0 X KHĐ XII-I

Trong đó: X - Đã từng xuất hiện sương muối

K - Không xuất hiện sương muối

KHĐ - Trạm quan trắc không còn hoạt động

Hình 2.1. Phân bố các khu vực xuất hiện sương muối

48

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

Trạm

khí tượng

Đặc

trưng 1 2 3 11 12

Cả

năm

TBNN 3.00 0.71 0.14 1.43 5.64 10.93Shìn Hồ

Cao nhất 8.00 7.00 3.00 14.00 16.00 22.00

TBNN 0.54 0.11 1.04 1.68Mộc châu

Cao nhất 4.00 3.00 9.00 11.00

TBNN 0.07 0.32 0.39Tam Đường

Cao nhất 2.00 6.00 6.00

TBNN 0.39 0.07 1.04 1.50Sơn La

Cao nhất 4.00 1.00 6.00 7.00

TBNN 0.43 0.11 1.04 1.57Cò Nòi

Cao nhất 4.00 3.00 6.00 10.00

TBNN 0.04 0.36 0.39Bắc Yên

Cao nhất 1.00 4.00 4.00

TBNN 0.11 0.43 0.54Than Uyên

Cao nhất 2.00 6.00 6.00

TBNN 0.21 0.21Điện Biên

Cao nhất 6.00 6.00

Yên Châu TBNN 0.04

0.14 0.18

49

Cao nhất 1.00 3.00 3.00

TBNN 0.21 0.21Phù Yên

Cao nhất

5.00 5.00

b. Ngày bắt đầu, kết thúc và thời kỳ an toàn sương muối

Để xác định khoảng thời gian an toàn khi gieo trồng, né tránh thời kỳ có

sương muối cần xác định ngày bắt đầu, kết thúc sương muối với các suất bảo

đảm khác nhau.

Suất bảo đảm ngày bắt đầu, kết thúc sương muối là tổng các giá trị xác

suất (%) của ngày bắt đầu, kết thúc sương muối lớn hơn (đối với ngày bắt

đầu) nhỏ hơn (đối với ngày kết thúc) một ngày nhất định. Qua suất bảo đảm

có thể biết khả năng dao động của ngày xuất hiện sương muối tương ứng với

suất bảo đảm sớm hơn hoặc muộn hơn ngày nào đó so với trung bình nhiều

năm (so với chuẩn).

Cách xác định ngày bắt đầu kết thúc với các suất bảo đảm được áp dụng

theo phương pháp của A.N.Lebedep [12], [16], từ phương pháp này có thể

tính được biến động từng năm của ngày bắt đầu hoặc kết thúc sương muối

dưới dạng đường xác suất, công thức có dạng:

P(%) = 1+n

mi . 100% ; (2.1)

Trong đó: P(%) - xác suất (%)

mi - số thứ tự của chuỗi số liệu được sắp xếp từ thấp đến cao

n - số trường hợp của chuỗi quan trắc.

Trên cơ sở số liệu quan trắc tại các trạm khí tượng từ năm 1981 đến năm

50

2009 ở Sơn La, Điện Biên và các vùng lân cận, đã xác định được ngày bắt đầu

và kết thúc sương muối với các suất bảo đảm khác nhau theo các đai độ cao.

Kết quả được thể hiện trên bảng 2.6, 2.7.

Bảng 2.6. Ngày bắt đầu xảy ra sương muối với các suất bảo đảm

Ngày bắt đầu xảy ra sương muối với các suất bảo đảm Vành đai độ cao

5% 20% 50% 80% 95%

Vùng núi cao trên 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 dưới 600m 18/12 20/12 23/12 5/1 18/1

Bảng 2.7. Ngày kết thúc sương muối với các suất bảo đảm

Ngày kết thúc sương muối với các suất bảo đảm Vành đai độ cao

5% 20% 50% 80% 95%

Vùng núi cao trên 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 dưới 600m 22/12 28/12 7/1 14/1 17/1

Trên bảng 2.6 cho thấy:

51

- Đối với các vùng núi cao trên 1500m, ngày bắt đầu xảy ra sương muối

với suất bảo đảm 5% là ngày 14/11, điều này có nghĩa là trong 100 năm thì có

5 năm xuất hiện sương muối trước ngày 14/11 và tương tự với suất bảo đảm

95% là ngày 7/1 - trong 100 năm sẽ có 95 năm sương muối xuất hiện trước

ngày 7/1.

- Đối với các vùng núi từ 800m-1500m: ngày bắt đầu xảy ra sương muối

với suất bảo đảm 5% là ngày 28/11, với suất bảo đảm 50% là ngày 17/12 và với

suất bảo đảm 95% là ngày 10/1.

- Vùng núi từ 600m-800m: ngày bắt đầu xảy ra sương muối với suất bảo

đảm 5% là ngày 3/12, với suất bảo đảm 50% là ngày 20/12 và với suất bảo đảm

95% là ngày 12/1.

- Vùng núi dưới 600m: ngày bắt đầu xảy ra sương muối với suất bảo đảm

5% là ngày 18/12, với suất bảo đảm 50% là ngày 23/12 và với suất bảo đảm 95%

là ngày 18/1.

Tương tự đối với ngày kết thúc sương muối (bảng 2.7):

- Đối với các vùng núi cao trên 1500m, ngày kết thúc sương muối với

suất bảo đảm 5% là ngày 9/1, điều này có nghĩa là trong 100 năm thì chỉ có 5

đến ngày 9/1 sẽ không còn sương muối và với suất bảo đảm 95% là ngày 4/3 -

trong 100 năm sẽ có 95 năm sẽ không còn sương muối sau ngày 4/3.

- Đối với các vùng núi từ 800m-1500m: ngày kết thúc sương muối với

suất bảo đảm 5% là ngày 30/12, với suất bảo đảm 50% là ngày 12/1 và với mức

bảo đảm 95% là ngày 28/1.

- Vùng núi từ 600m-800m: ngày kết thúc sương muối với suất bảo đảm

5% là ngày 26/1, với suất bảo đảm 50% là ngày 8/1 và với mức bảo đảm 95% là

ngày 22/1.

52

- Vùng núi dưới 600m: ngày kết thúc sương muối với suất bảo đảm 5% là

ngày 22/1, với suất bảo đảm 50% là ngày 7/1 và với mức bảo đảm 95% là ngày

17/1.

Như vậy, qua việc xác định ngày bắt đầu và kết thúc sương muối có thể

xác định được khoảng thời gian an toàn cao nhất từ ngày kết thúc sương muối

(suất bảo đảm 95%) đến ngày bắt đầu sương muối (suất bảo đảm 5%) khi gieo

trồng cà phê là:

- Đối với vùng núi dưới 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 các nhân tố hình thành sương muối

Để đánh giá khả năng xuất hiện sương muối ở 2 tỉnh Sơn La và Điện Biên,

báo cáo tập trung phân tích, xác định các nhân tố và các ngưỡng của các nhân

tố hình thành sương muối. Dưới đây sẽ phân tích cụ thể từng nhân tố.

a. Không khí lạnh (KKL)

Sau khi phân tích chuỗi số liệu quan trắc về sương muối ở Sơn La,

Điện Biên và các vùng lân cận nhận thấy (bảng 2.8, hình 2.2):

- Khi không khí lạnh bắt đầu ảnh hưởng đến Việt Nam thì sau 2 đến 4

ngày sương muối xuất hiện ở Tây Bắc.

- Đối với vùng núi cao trên 1500m, do nền nhiệt trong các tháng mùa

đông thấp nên trong thời kỳ không bị ảnh hưởng của không khí lạnh vẫn có

thể xuất hiện sương muối.

53

Bảng 2.8. Ảnh hưởng của KKL đến khả năng xuất hiện sương muối ở các khu

vực có độ cao dưới 1500m

Thời gian xuất hiện sương muối sau khi KKL ảnh

hưởng đến Việt Nam (ngày)

Số lần xảy ra sương muối

Tần xuất xuất hiện

1 0 0%

2 10 20%

3 19 37%

4 15 29%

5 1 2%

6 4 8%

>6 2 4%

18/12/1999

20/12/1999

22/12/1999

24/12/1999

26/12/1999

28/12/1999

30/12/1999

Sìn

Hồ

Cò

Nòi

Yên

Châu

Điện

Biên

Sơn

La

Bắc

Yên

Phù

Yên

Tam

Đường

Than

Uyên

Ngày xuất hiện

sương muối

Ngày xuất hiện

Khu vực xuất hiện sương muối

54

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

b. Nhiệt độ không khí

Nhiệt độ là yếu tố quan trọng quyết định đến khả năng hình thành

sương muối. Khi 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,

trong môi trường thuận lợi (độ ẩm không khí thích hợp và lặng gió) sương

muối sẽ xuất hiện.

Khoảng thời gian nhiệt độ không khí thấp nhất trong ngày thường từ

0 giờ đến 7 giờ, đây cũng là khoảng thời gian thuận lợi để sương muối hình

thành.

Để đánh giá mối quan hệ giữa nhiệt độ không khí với khả năng xuất

hiện sương muối, báo cáo phân tích điều kiện nhiệt độ với sự hình thành

sương muối trong khoảng thời gian này ở Sơn La, Điện Biên và các vùng lân

cận. Kết quả được thể hiện ở bảng 2.9, 2.10, và có một số nhận xét như sau:

- Đối với khu vực vùng núi thấp dưới 600m (Phù Yên, Yên Châu, Điện

Biên...), các trường hợp có sương muối xuất hiện khi nhiệt độ không khí trung

bình (từ 0 giờ đến 7giờ) giờ dao động từ 2.80C đến 3.90C, nhiệt độ thấp nhất

trong thời gian này là 0.00C và cao nhất trong thời gian này là 6.50C.

- Đối với các khu vực vùng núi từ 600m - 800m (Bắc Yên, Cò Nòi,

Sơn La), các trường hợp có sương muối xuất hiện khi nhiệt độ không khí

trung bình (từ 0 giờ đến 7) dao động từ 3.50C đến 6.70C, nhiệt độ thấp nhất

trong thời gian này là -1.10C và cao nhất trong thời gian này là 8.50C.

- Đối với các khu vực vùng núi từ 800m - 1500m (Mộc Châu, Tam

55

Đường), các trường hợp có sương muối xuất hiện khi nhiệt độ không khí

trung bình từ 0 giờ đến 7 giờ dao động từ 3.60C đến 5.50C, nhiệt độ thấp nhất

trong thời gian này là -0.40C và cao nhất là 8.30C.

- Đối với các khu vực vùng núi trên 1500m, các trường hợp có sương

muối xuất hiện khi nhiệt độ không khí trung bình là 4.10C, nhiệt độ thấp nhất

là -3.00C và cao nhất là 9.20C.

Trên bảng 2.10, thống kê 16 điểm quan trắc ở Sơn La, Điện Biên và

các vùng lân cận (với toàn bộ chuỗi số liệu ngày từ 0- 7 giờ ≤ 10 0C từ năm

1981 đến 2009, trong 48 trường hợp có nhiệt độ không khí thấp nhất nhỏ hơn

00C thì 46 trường hợp có xuất hiện sương muối (tỷ lệ 96%), ngưỡng nhiệt độ

từ 0.10C – 2.00C có 95 trường hợp xuất hiện sương muối trong tổng số 196

trường hợp (tỷ lệ 48%). Ở ngưỡng nhiệt độ từ 2.10C – 50C quan trắc được

1281 trường hợp thì có 282 trường hợp xuất hiện sương muối (chiếm 22%).

Nếu so sánh số trường hợp có sương muối theo các ngưỡng nhiệt độ so với

tổng số trường hợp có sương muối ở 16 điểm quan trắc ở Sơn La, Điện Biên

và các vùng lân cận thì có đến 85% sương muối xuất hiện khi nhiệt độ ≤ 5 0C.

Như vậy có thể kết luận sương muối chỉ xảy ra với nền nhiệt độ thấp, trong

điều kiện độ ẩm không khí, tốc độ gió phù hợp thì nhiệt độ ≤ 50C là điều kiện

tốt nhất sương muối xảy ra.

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

Địa điểm Nhiệt độ trung bình

Nhiệt độ tối thấp trung

bình

Nhiệt độ tối cao

trung bình

Nhiệt độ tối thấp

tuyệt đối

Nhiệt độ tối cao

tuyệt đối

Yên Châu 2.8 1.5 4.5 0.0 5.2

56

Phù Yên 3.9 2.6 5.2 2.0 6.5

Điện Biên 3.5 2.4 5.0 1.7 5.4

Bắc Yên 6.7 5.6 7.8 3.3 7.1

Cò Nòi 3.5 2.0 5.3 -1.1 7.3

Than Uyên 3.7 3.0 5.1 0.6 7.3

Sơn La 4.8 3.6 6.3 0.6 8.5

Tam Đường 3.6 2.5 4.7 -0.4 6.7

Mộc Châu 5.5 4.7 6.8 0.4 8.3

Shìn Hồ 4.1 3.2 5.6 -3.0 9.2

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

Tỷ lệ (%) số trường hợp có

sương muối

Ngưỡng

nhiệt độ (0C)

Số trường hợp

theo ngưỡng

nhiệt độ

Số trường hợp

có sương muốiSo với số

trường hợp

theo ngưỡng

nhiệt độ

So với tổng

số trường

hợp có

sương muối

≤ 0 48 46 96 9

0.1-2.0 196 95 48 19

2.1-5.0 1281 282 22 57

57

5.1-7.0 2745 65 2 13

>7.0 8389 9 0.1 2

Tổng số 12659 497 100

c. Độ ẩm không khí

Trong điều kiện nhiệt độ không khí thuận lợi (<5 0C) thì nhân tố có ảnh

hưởng lớn đến khả năng hình thành sương muối là độ ẩm không khí. Để đánh

giá khả năng ảnh hưởng của nhân tố này đến sự hình thành sương muối khu

vực nghiên cứu, chúng tôi đã tiến hành phân tích số liệu độ ẩm không khí của

toàn bộ số trường hợp có sương muối trên mạng lưới trạm quan trắc ở Sơn La,

Điện Biên và các vùng lân cận. Sau khi phân tích chuỗi số liệu nhận thấy

(bảng 2.11, 2.12):

Cho dù xác định độ ẩm theo đặc trưng nào (trung bình, tối thấp hay tối cao)

thì khả năng xuất hiện sương muối cũng đều tương ứng với độ ẩm không khí

tương đối cao, ngay như độ ẩm thấp nhất tuyệt đối cũng khá cao dao động từ

66% - 92% (% đơn vị độ ẩm). Điều đó chứng tỏ ở Sơn La, Điện Biên và các

vùng lân cận không khí phải đủ ẩm mới có khả năng hình thành sương muối.

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

Địa điểm Độ ẩm trung bình

Độ ẩm tối thấp trung

bình

Độ ẩm tối cao trung

bình

Độ ẩm tối thấp

tuyệt đối

Độ ẩm tối cao tuyệt

đối

Yên Châu 88 82 95 72 100

Phù Yên 92 88 99 70 100

58

Điện Biên 95 93 99 92 100

Bắc Yên 75 72 82 66 100

Than Uyên 92 88 98 71 100

Cò Nòi 86 81 90 75 100

Sơn La 93 89 97 76 100

Tam Đường 90 82 96 70 100

Mộc Châu 77 73 86 68 99

Shìn Hồ 94 91 97 80 100

Để thống nhất trong quá trình tính toán, và đảm bảo tính đại diện của

giá trị độ ẩm trong khoảng thời gian xem xét, chúng tôi đã lựa chọn độ ẩm

không khí trung bình trong thời gian này làm cơ sở để xác định chỉ tiêu khả

năng xuất hiện sương muối.

Trên bảng 2.12, trong tổng số 479 trường hợp có sương muối thì có đến

458 trường hợp có độ ẩm không khí trung bình (từ 0 đến 7 giờ) trong khoảng

75 - 95% (% đơn vị độ ẩm), chiếm tỷ lệ 92%; ngưỡng độ ẩm từ 60-74% có 25

trường hợp, chiếm tỷ lệ 6%; ngưỡng độ ẩm ≤ 59% và ≥ 96% chỉ có 14 trường

hợp cho cả hai ngưỡng, chiếm tỷ lệ rất thấp 2%.

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

Ngưỡng độ ẩm (%) Số trường hợp có sương muối Tỷ lệ (%)

59

≥ 96 7 1

75 - 95 458 92

60 - 74 25 6

≤ 59 7 1

Tổng số 497 100

d. Gió và mây

Qua các tài liệu nghiên cứu, sương muối được hình thành trong điều kiện gió

nhẹ, khi tốc độ gió lớn làm cho quá trình bốc hơi nước diễn ra nhanh ít có khả

năng ngưng kết hơi nước. Cũng như yếu tố độ ẩm, để đánh giá mức độ ảnh

hưởng của điều kiện gió đến sự hình thành sương muối, chúng tôi đã phân

tích toàn bộ chuỗi số liệu trong những ngày có sương muối, và kết quả phân

tích được thể hiện tại bảng 2.13.

Theo bảng 2.13, ở Sơn La, Điện Biên và các vùng lân cận, từ năm 1981 đến

2009, có 497 trường hợp có sương muối, thì có đến 356 trường hợp lặng gió

(tốc độ gió bằng 0 m/s), chiếm tỷ lệ 72%; khi tốc độ gió trong khoảng từ 1

đến 2 m/s (gió nhẹ), có 121 trường hợp có sương muối, chiếm tỷ lệ 24%; khi

tốc độ gió lớn hơn 2m/s chỉ có 20 trường hợp có sương muối, chiếm tỷ lệ 4%.

Như vậy, đại bộ phận khả năng xuất hiện sương muối chỉ xảy ra trong trường

hợp lặng gió và gió nhẹ, tốc độ gió trong khoảng từ 0-2 m/s.

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

60

Ngưỡng tốc độ gió (m/s)

Số trường hợp xảy ra sương muối Tỷ lệ (%)

0 356 72

1 - 2 121 24

> 2 20 4

Tổng số 497 100

Cũng như các yếu tố phân tích ở trên, để đánh giá sự ảnh hưởng của mây

đến khả năng hình thành sương muối, chúng tôi đã phân tích toàn bộ lượng mây

tổng quan trong những ngày có sương muối theo 2 Obs quan trắc 1 và 7 giờ. Kết

quả phân tích được thể hiện trong bảng 2.14.

Theo bảng 2.14, đối với lượng mây tổng quan, trong điều kiện ít mây (lượng

mây tổng quan ≤3/10) có 282 trường hợp có sương muối, chiếm tỉ lệ 57%

trong tổng số trường hợp có sương muối; trong điều kiện mây thay đổi (lượng

mây tổng quan từ 3/10 đến 6/10) có 135 trường hợp, chiếm tỷ lệ 27%; trong

điều kiện trời nhiều mây (lượng mây tổng quan >6/10) có 80 trường hợp xảy

ra sương muối, chiếm tỉ lệ 16%.

Như vậy, phần nhiều khả năng xuất hiện sương muối xảy ra trong

trường hợp ít mây và mây thay đổi, lượng mây tổng quan trong khoảng ≤3/10

và 3/10-6/10, tuy nhiên trời nhiều mây vẫn có 16% xảy ra sương muối.

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

Cấp độ mây Số trường hợp xảy Tỷ lệ (%)

61

ra sương muối

Ít mây (≤3/10) 282 57

Mây thay đổi (3/10-6/10)

135 27

Nhiều mây (>6/10) 80 16

Tổng số 497 100

d. Xây dựng các kịch bản xuất hiện sương muối theo các yếu tố khí tượng

Qua việc phân tích các nhân tố hình thành sương muối ở Sơn La và

Điện Biên (nhiệt độ không khí, độ ẩm không khí, tốc độ gió, lượng mây tổng

quan), nhận thấy, để sương muối hình thành cần phải có đủ các điều kiện,

trong đó yếu tố nhiệt độ là tiền đề nhưng chưa phải là quyết định cho sự hình

thành sương muối. Cho nên, trong đánh giá sự hình thành sương muối cần

đánh giá trong sự tổ hợp của các yếu tố nêu trên. Tuy nhiên theo định nghĩa,

sương muối chỉ có thể xuất hiện trong điều kiện nhiệt độ thấp, đây là yếu tố

tiền đề tuyên quyết đến sự hình thành sương muối, nếu nhiệt độ chưa đạt đến

ngưỡng thích hợp, cho dù các yếu tố khác thuận lợi thì sương muối cũng

không thể xảy ra. Vì vậy, các yếu tố khác tuy rất quan trọng nhưng không

phải là quyết định đến sự hình thành sương muối. Do đó, trong quá trình phân

tích và xây dựng các kịch bản về hình thành sương muối thì nhiệt độ được ưu

tiên hàng đầu.

Trên cơ sở phân tích ở trên, nhiệt độ không khí là một trong những nhân tố

quan trong đầu tiên quyết định đến khả năng hình thành sương muối, ở mỗi

ngưỡng nhiệt độ khác nhau khả năng hình thành sương muối khác nhau. Khi

nhiệt độ không khí nhỏ hơn 50C thì nhiệt độ ở lớp sát mặt đất hoặc bề mặt vật

62

thể (cây cỏ) có thể đạt điểm sương, hơi nước ngưng kết lại thành hạt băng,

trong điều kiện độ ẩm thích hợp thì sương muối được hình thành.

- Độ ẩm không khí được xem xét như một nhân tố quan trọng thứ 2, đây là

nhân tố tạo nên môi trường thuận lợi cho việc hình thành sương muối. Sương

muối ở Sơn La, Điện Biên và các vùng lân cận gần như chỉ được hình thành

khi độ ẩm không khí trong khoảng từ 75 - 95%.

- Một nhân tố được xem xét khi xây dựng kịch bản là tốc độ gió. Sương muối

chỉ được hình thành khi trời lặng gió hoặc gió nhẹ, tốc độ gió lớn (>2m/s) làm

cho quá trình bốc hơi diễn ra nhanh, khả năng ngưng kết hơi nước kém, sương

muối khó hình thành.

- Đối với mây, phần lớn sương muối được hình thành trong thời gian trời

quang mây (sương muối bức xạ, sương muối hỗn hợp), tuy nhiên trong điều

kiện mây thay đổi và trời đầy mây cũng vẫn có thể hình thành sương muối

(sương muối bình lưu). Vì vậy, lượng mây không đưa vào xem xét trong việc

xây dựng kịch bản xuất hiện sương muối ở Sơn La, Điện Biên và các vùng lân

cận.

Tổ hợp tất cả các nhân tố, trong đó nhân tố quyết định và nhân tố quan trọng

đã được xem xét trong quá trình tổ hợp. Kết quả kịch bản tổ hợp về khả năng

xuất hiện sương muối ở Sơn La, Điện Biên được thể hiện trên bảng 2.15, từ

bảng 2.15 nhận thấy:

- Trong khoảng thời gian từ 0 - 7 giờ, nhiệt độ không khí tối thấp ≤00C, độ ẩm

không khí từ 75 - 95%, tốc độ gió ≤ 2m/s thì khả năng xuất hiện sương muối

là rất cao, trong tổ hợp này có tới 96% số trường hợp có sương muối trên tổng

số trường hợp xem xét.

- Cũng tương tự, trong điều kiện nhiệt độ không khí tối thấp từ 0 - 20C, độ ẩm

không khí từ 75 - 95%, tốc độ gió ≤ 2m/s thì khả năng xuất hiện sương muối

63

là cao có 85% trường hợp có sương muối trên tổng số trường hợp xem xét.

- Khi nhiệt độ không khí tối thấp lớn hơn 70C, cho dù độ ẩm không khí và tốc

độ gió nằm trong ngưỡng thích hợp thì khả năng xuất hiện sương muối cũng

rất thấp chỉ có 2% trường hợp có sương muối xảy ra.

- Khi nhiệt độ không khí nhỏ hơn 70C độ ẩm không khí và tốc độ gió nằm

ngoài ngưỡng thích hợp thì sương muối cũng không thể xảy ra.

Bảng 2.15. Kịch bản xuất hiện sương muối

ở Sơn La, Điện Biên và các vùng lân cận

Nhiệt độ không khí

tối thấp (0-7 giờ)

(0C)

Độ ẩm không khí

trung bình

(0-7 giờ) (%)

Tốc độ gió lúc 1 giờ (m/s)

Khả năng

xuất hiện sương muối (%)

Khả năng suất hiện

sương muối

≤ 0 96 Khả năng xuất hiện rất cao

0 - 2 85 Khả năng xuất hiện cao

2 - 5 59 Khả năng xuất hiện trung bình

5 - 7 18 Khả năng xuất hiện thấp

> 7

75 - 95 ≤ 2

2 Khả năng xuất hiện rất thấp

<7 <75 hoặc

>95 ≥ 2

Không có khả năng xảy ra

sương muối

64

2.2.3. Phân hạng mức độ khắc nghiệt của sương muối

Phân hạng mức độ khắc nghiệt của sương muối là cơ sở khoa học cho

việc xác định các vùng an toàn trồng cà phê.

a. Phân hạng mức độ khắc nghiệt sương muối theo số liệu quan trắc

* Nguyên tắc phân hạng [3]

1) Phân hạng mức độ khắc nghiệt sương muối chủ yếu là qui kết hoặc ước

lượng mức độ khắc nghiệt sương muối cho từng khu vực, căn cứ vào

điều kiện địa lý của khu vực đó.

2) Mức độ khắc nghiệt của sương muối được ước lượng trên cơ sở chuỗi

số liệu quan trắc đại diện cho khu vực theo đai độ cao.

3) Việc phân hạng mức độ khắc nghiệt của sương muối được xem xét và

quyết định dựa trên trị số các đặc trưng phân bố không gian, thời gian

của sương muối trong phạm vi nghiên cứu.

4) Ngoài những tiêu chí trên, phương pháp chuyên gia cũng được áp dụng

trong quá trình phân hạng.

* Các chỉ tiêu phân hạng mức độ khắc nghiệt của sương muối

Để xây dựng chỉ tiêu nhằm phân hạng mức độ khắc nghiệt của sương

muối cần phải dựa trên các đặc trưng về sự xuất hiện của sương muối. Các

đặc trưng được xem xét để xây dựng chỉ tiêu bao gồm:

- Tần suất xuất hiện sương muối trung bình năm

- Số ngày sương muối trung bình năm

Chỉ tiêu phân hạng mức độ khắc nghiệt của sương muối theo số liệu

quan trắc được chia thành 5 mức (bảng 2.16).

65

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

Chỉ tiêu

Hạng sương muối Mức độ khắc nghiệt Số ngày có sương

muối TBNN (ngày)

Tần suất sương muối trung bình năm (%)

Không có sương muối Không bị ảnh hưởng 0 0

Sương muối hiếm Ảnh hưởng nhẹ 0.01 - 0.20 1 - 5

Sương muối ít Ảnh hưởng TB 0.21 - 1.0 5 - 20

Sương muối vừa Ảnh hưởng nặng 1.1 - 3.0 21 - 60

Sương muối nhiều Ảnh hưởng rất nặng > 3.0 > 60

* Kết quả phân hạng mức độ khắc nghiệt của sương muối

Trên cơ sở nguyên tắc và chỉ tiêu phân hạng nêu trên, báo cáo đã tiến

hành đánh giá và phân hạng mức độ khắc nghiệt của sương muối trên chuỗi

số liệu quan trắc ở 2 tỉnh Sơn La, Điện Biên và các vùng lân cận, kết quả

được thể hiện trên bảng 2.17. Qua bảng 2.17 cho thấy:

- Đối với các khu vực núi cao trên 1500m: đây là khu vực có nhiều

sương muối, hàng năm trung bình có trên 3 ngày sương muối xảy ra, trong 10

năm có hơn 6 năm xuất hiện sương muối (tần suất trên 60%). Cụ thể, tại Shìn

66

Hồ ở độ cao 1533.7, trong năm có 10.9 ngày sương muối, 100% số năm quan

trắc đều có sương muối. Ở khu vực này mức độ ảnh hưởng của sương muối là

rất nặng.

- Đối với khu vực có độ cao từ 600 đến 1500m: mức độ ảnh hưởng của

sương muối từ trung bình đến nặng.

- Đối với khu vực có độ cao dưới 600m: khả năng xuất hiện sương

muối là rất thấp, rất nhiều khu vực không xảy ra sương muối (Tuần Giáo,

Sông Mã, Mường Tè, Lai Châu, Quỳnh Nhai) hoặc hiếm sương muối (Điện

Biên), hàng năm chỉ có 0.2 ngày xuất hiện sương muối và tần suất sương

muối năm dưới 5%. Một số khu vực như Phù Yên, Yên Châu sương muối ít,

hàng năm chỉ dưới 0.3 ngày có sương muối, tần suất xuất hiện sương muối

trung bình năm từ 7-11%. Ở độ cao này có rất nhiều khu vực không bị ảnh

hưởng của sương muối hoặc chỉ vài khu vực bị ảnh hưởng với cấp độ nhẹ.

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

Trạm khí tượng

Độ cao (m)

Số ngày có sương

muối TBNN

Tần suất sương muối

TBNN

Mức độ khắc nghiệt

Sìn Hồ 1533.7 10.9 100 Ảnh hưởng rất nặng

Mộc Châu 972.0 1.7 46 Ảnh hưởng nặng

Tam Đường 900.0 0.4 17 Ảnh hưởng trung bình

Sơn La 675.3 1.5 46 Ảnh hưởng nặng

Cò Nòi 670.0 1.6 43 Ảnh hưởng nặng

67

Bắc Yên 642.9 0.4 21 Ảnh hưởng trung bình

Than Uyên 601.2 0.5 18 Ảnh hưởng trung bình

Tuần Giáo 571.8 0.0 0 Không bị ảnh hưởng

Điện Biên 475.1 0.20 4 Ảnh hưởng nhẹ

Sông Mã 359.5 0.0 0 Không bị ảnh hưởng

Mường Tè 329.4 0.0 0 Không bị ảnh hưởng

Yên Châu 314.0 0.23 11 Ảnh hưởng nhẹ

Lai Châu 234.2 0.0 0 Không bị ảnh hưởng

Phù Yên 169.0 0.21 7 Ảnh hưởng nhẹ

Quỳnh Nhai 155.3 0.0 0 Không bị ảnh hưởng

Tóm lại:

....... Từ các kết quả nghiên cứu về sương muối có thể rút ra một số nhận xét:

- Sơn La và Điện Biên là một trong những khu vực có tần suất xuất hiện

sương muối cao nhất ở nước ta. Sương muối ở khu vực này xuất hiện dưới 3

loại: sương muối bình lưu, sương muối bức xạ và sương muối hỗn hợp.

- Sương muối xuất hiện trong các tháng mùa đông (từ tháng 11 đến tháng 3

năm sau), tập trung nhiều nhất ở các tháng 12, 1. Càng lên cao tần suất và

số ngày xuất hiện sương muối càng nhiều.

- Ở Sơn La, Điện Biên, khi gió mùa đông bắc hoặc không khí lạnh ảnh hưởng

đến nước ta thì sau 2-4 ngày sương muối xuất hiện. Điều kiện để sương

68

muối hình thành là nhiệt độ tối thấp ≤ 50C, độ ẩm không khí trung bình dao

động từ 75% đến 95%, tốc độ gió nhỏ hơn 2m/s.

- Càng lên cao mức độ ảnh hưởng của sương muối càng lớn. Ở độ cao dưới

600m có nhiều khu vực không bị ảnh hưởng của sương muối hoặc nếu có

ảnh hưởng cũng chỉ ở cấp độ nhẹ. Ở độ cao trên 800m mức độ ảnh hưởng

của sương muối ở cấp độ nặng đến rất nặng.

69

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

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

Hiện nay, việc ứng dụng công nghệ viễn thám (RS) và hệ thống thông tin địa lý (GIS) trong việc xây dựng bản đồ chuyên đề, trong đó có các bản đồ về lĩnh vực khí tượng thủy văn, khí tượng nông nghiệp ngày càng gia tăng nhanh chóng không những trong phạm vi quốc gia, mà cả phạm vi quốc tế. Sử dụng các thông tin viễn thám và công nghệ GIS, GPS kết hợp với các quan trắc thu được từ bề mặt sẽ đáp ứng một cách khách quan các thông tin cần thiết như thời gian, phạm vi, mức độ thuận lợi, bất lợi của các đặc trưng khí tượng, đáp ứng kịp thời và đa dạng các số liệu phục vụ công tác nghiên cứu, quy hoạch, xây dựng bản đồ thích nghi, giám sát và cảnh báo tác hại của thiên tai để có các biện pháp phòng tránh kịp thời.

3.1.1. Số liệu sử dụng

Từ khả năng cung cấp ảnh và tính năng của vệ tinh; vệ tinh TERRA, AQUA cho 2 ảnh MODIS vào buổi tối (khoảng 22h30 và 1h30), vệ tinh NOAA cho 3 ảnh (2 ảnh của hai vệ tinh NOAA 18 và 19 khoảng 1 giờ đến 3 giờ và 1 ảnh của NOAA15 lúc 6-7 giờ), nhận thấy: Hai vệ tinh này thích hợp trong việc tính toán nhiệt độ mặt đất (LST) phục vụ nghiên cứu sương muối trên địa bàn.

+ Thu thập ảnh MODIS, từ tháng 11 đến tháng 3 thời kỳ từ năm 2000-2010, bao gồm 3100 ảnh (nguồn: Phòng nghiên cứu Viễn thám và GIS - Viện Khoa học Khí tượng Thuỷ văn và Môi trường; Trung tâm Viễn thám Quốc gia,

70

một số trang web: http://glcf.umiacs.umd.edu/data/);

+ Thu thập ảnh NOAA 15, 18 và 19, từ tháng 11 đến tháng 3 thời kỳ từ năm 2000-2010, bao gồm 4500 ảnh (nguồn: cơ quan không vũ trụ NASA do Trung tâm Khí tượng Thủy văn Quốc gia cấp).

3.1.2. Tính toán nhiệt độ lớp phủ bề mặt từ ảnh MODIS và ảnh NOAA

Ảnh MODIS cung cấp một số kênh nhiệt hồng ngoại được dùng trong việc tính toán LST. Đối với ảnh MODIS sử dụng kênh 31, 32 tương ứng với bước sóng trung tâm là 11.030µm và 12.020µm.

Việc lựa chọn các kênh phổ này dựa vào đặc tính bị hấp thụ khi truyền qua lớp hơi nước có trong khí quyển. Các kênh phổ ở vùng hồng ngoại có bước sóng từ 10µm đến 12µm, tương ứng với giá trị phát xạ lớn nhất của vật đen 3000K (xấp xỉ với nhiệt độ trung bình của Trái đất), và có sự khác biệt đáng kể giữa hai kênh đối với sự hấp thụ của hơi nước. Kênh phổ hồng ngoại trung chịu ảnh hưởng của hơi nước là nhỏ nhất, bức xạ của Trái đất trong dải phổ này yếu, chiều rộng kênh phổ hẹp. Các kênh hồng ngoại nhiệt có bước sóng gần với bức xạ của Trái đất và có chiều rộng băng phổ rộng, nhưng chúng lại có nhược điểm là bị hấp thụ rất mạnh bởi hơi nước ở các khối không khí nhiệt đới. Các kênh phổ hồng ngoại trung và dài có độ nhạy khác nhau với hơi nước, sẽ bổ sung cho nhau trong việc đưa ra được thuật toán LST. Việc hiểu rõ những đặc tính này là điều kiện cần thiết để đánh giá LST một cách chính xác.

Theo đánh giá của nhóm nghiên cứu vệ tinh MODIS [20], khi so sánh

với độ chính xác xấp xỉ 0,70K nhận được từ thiết bị AVRHH trên vệ tinh

NOAA, độ chính xác của LST đã thể hiện sự cải tiến vượt bậc trong thiết kế

vệ tinh và phát triển thuật toán. MODIS có vai trò là công cụ quan trọng đối

với những nghiên cứu về khí quyển, đất và hải dương trên quy mô toàn cầu.

Trong phạm vi luận văn, thông qua giá trị LST được tính từ ảnh viễn

71

thám cho phép nội suy được trường nhiệt độ tối thấp theo không gian phục vụ

xây dựng các bản đồ sương muối với tỷ lệ cao.

Như phân tích ở các Chương 2, điều kiện, thời gian hình thành sương

muối thường xảy ra vào ban đêm trong khoảng từ 0 – 7 giờ sáng. Vì vậy, để

phục vụ cho việc tính toán, nội suy và đánh giá mức độ tin cậy đối với giá trị

LST khu vực nghiên cứu, đề tài đã sử dụng các loại dữ liệu sau:

- Dữ liệu các kênh phổ phát xạ nhiệt ảnh viễn thám MODIS được chụp

trong khoảng từ 0-7 giờ sáng trong vùng nghiên cứu;

- Dữ liệu nhiệt độ đất được quan trắc tại các trạm khí tượng;

- Dữ liệu mô hình số độ cao DEM khu vực nghiên cứu.

3.1.2.1 Sơ đồ tính toán

Nhiệt độ lớp phủ bề mặt LST được tính toán theo sơ đồ sau [11]:

Hình 3.1. Sơ đồ tính toán LST

Ảnh MODIS,

NOAA

Xử lý số liệu gồm:

chuyển đổi hệ tọa độ,

Hệ số phát xạ bề mặt

Hàm lượng hơi nước W

Các thuật toán tính LST

LST

72

Sau đó tiến hành tính toán các thông số liên quan như hệ số phát xạ,

nhiệt độ sáng, hàm lượng hơi nước trong khí quyển. Các thông số này sẽ được

đưa vào các thuật toán để tự động tính toán nhiệt độ lớp phủ bề mặt.

3.1.2.2. Các thuật toán LST tại các điểm không mây

Theo [53] trong số các thuật toán tính LST áp dụng cho vùng Việt Nam

hiện nay, thuật toán cấu trúc Becker - Li và thuật toán Sobrino có độ chính

xác cao nhất. Do vậy, đề tài đã sử dụng thuật toán cấu trúc Becker và Li đối

với ảnh MODIS và thuật toán của Sobrino đối với ảnh NOAA:

Thuật toán cấu trúc Becker và Li [19]

( ) ( ) ( ) ( )

( ) ( ) 2

1

211

3231214131211109

3231287654321

TTWaaWaaWaa

TTWaaWaaWaaWaaLST

−⎥⎦⎤

⎢⎣⎡ ∆

++−

++++

+⎥⎦⎤

⎢⎣⎡ ∆

++−

+++++=

εε

εε

εε

εε

(3.1)

Thuật toán Sobrino [19]

(3.2)

Các hệ số ai được xác định theo bảng 5.1 sau:

Bảng 3.1. Hệ số ai đối với thoạt toán LST1

Hệ số ai a1 a2 a3 a4 a5 a6 a7

Giá trị 0.97 0.13 1.00 0.00 0.112 0.006 -0.52

Hệ số ai a8 a9 a10 a11 a12 a13 a14

Giá trị 0.02 9.98 -0.32 -36.15 -0.42 130.8 10.72

Trong đó: T31, T32 là nhiệt độ sáng kênh 31, 32.

( ) ( )( )( ) ( ) εε ∆−−−−+

+−+−+=WW

TTTTTLST301611557

83.032.040.12 254544

73

ε=(ε31+ε32)/2 là giá trị trung bình hệ số phát xạ của kênh 31 và 32 đối

với ảnh MODIS và kênh 4, kênh 5 đối với ảnh NOAA.

∆ε=(ε31-ε32) là sai phân hệ số phát xạ phổ của kênh 31 và 32 đối với

ảnh MODIS và kênh 4, kênh 5 đối với ảnh NOAA.

ai là hệ số chia cửa sổ khí quyển có chứa trong thuật toán.

W là tổng lượng hơi nước trong khí quyển. W được tính từ kênh 31 và

32 theo công thức thưc nghiệm [21] sau:

134.4025.972.19778.6 23 −−+−= ratioratioratioW (3.3)

Trong đó: ratio là tỷ số phát xạ của kênh 31, 32 đối với ảnh MODIS và

kênh 4, 5 đối với ảnh NOAA.

3.1.2.3. Phương pháp tính toán LST tại các điểm có mây

Từ trên không gian các vệ tinh với các đầu đo quang học không thể thu

được các giá trị phản xạ cũng như phát xạ từ bề mặt trái đất khi bị mây bao

phủ, vì vậy không thể tính toán giá trị LST theo các thuật toán như trên. Đối

với các nghiên cứu có liên quan đến bề mặt các vị trí (pixel) bị mây che phủ

thường bị loại giá trị trong khi tiền xử lý ảnh, vì vậy cần phải bổ sung các giá

trị LST tại các vị trí này.

Trong nhiều nghiên cứu đã chứng minh về mối quan hệ giữa nhiệt độ

và độ cao địa hình, thông thường (nếu không có nghịch nhiệt) thì càng lên cao

nhiệt độ càng thấp [6], căn cứ vào quy luật này đề tài đã tiến hành xem xét

mối liên hệ giữa các giá trị LST với độ cao tại các điểm có số liệu từ đó làm

căn cứ để bổ sung số liệu còn thiếu tại những nơi mây che phủ.

3.1.2.4. Kết quả tính toán giá trị LST

Các thuật toán nêu trên là cơ sở xây dựng hàm tính bằng ngôn ngữ IDL

74

trong phần mềm ENVI, nhiệt độ bề mặt lớp phủ (LST) được tính bằng band

math trong chương trình ENVI theo 2 thuật toán (công thức 3.1, 3.2) đã được

trình bày ở trên. Dưới đây là kết quả các bản đồ LST được tính từ ảnh

MODIS và NOAA (hình 3.1).

Hình 3.1. a. Nhiệt độ bề mặt lớp phủ LST theo ảnh MODIS (đêm 9/2/2010)

75

Hình 3.1. b. Nhiệt độ bề mặt lớp phủ LST theo ảnh NOAA (đêm 9/2/2010)

76

Từ hình 3.1 nhận thấy, kết quả LST từ ảnh MODIS và NOAA trong

khoảng từ (0 – 7 giờ) cho kết quả LST là khá tương đồng. Xét tại một vị trí

trên bản đồ, các giá trị LST theo ảnh MODIS và NOAA hầu hết đều có cùng

cấp thang mầu.

3.1.2.5. So sánh kết quả LST với giá trị thực đo

Hình 3.2 là kết quả được tính toán LST từ ảnh MODIS và NOAA, được

so sánh với các số liệu nhiệt độ mặt đất tại các trạm khí tượng trong khoảng

thời gian quan trắc tương ứng trong phạm vi vùng nghiên cứu, và có một số

nhận xét như sau:

Các kết quả LST bằng ảnh viễn thám có cùng xu thế và tương quan khá

tốt với các số liệu thực đo; hệ số tương quan theo ảnh MODIS là 0.92, theo

ảnh NOAA là 0.89.

Tuy nhiên, nhiệt độ bề mặt thu được từ ảnh viễn thám đôi khi có sự sai

khác với nhiệt độ thực đo, chênh lệch giữa giá trị thực đo và tính toán dao

động trong khoảng từ -2.80C đến 1.40C.

Sự sai khác này cũng có thể chấp nhận được vì một số nguyên nhân

sau: nhiệt độ bề mặt được tính từ ảnh viễn thám là giá trị trung bình cho 1

pixel ảnh có diện tích khoảng 1km2 và có tính đến ảnh hưởng của thảm phủ

thực vật, trong khi nhiệt độ quan trắc là giá trị đo được tại một điểm cụ thể

không đại biểu cho vùng 1 km2 và không tính đến ảnh hưởng của thảm phủ

khác nhau trong vùng này, ngoài ra một nguyên nhân khác là thời điểm thu

ảnh không trùng tuyệt đối với thời điểm quan trắc (có sự sai khác giữa quỹ

đạo bay và giờ quan trắc tại các trạm).

77

y = 1.0348x + 0.3519R2 = 0.8581

10.0

12.0

14.0

16.0

18.0

20.0

22.0

24.0

10.0 12.0 14.0 16.0 18.0 20.0 22.0

LST Thực đo (oC)

LST tính toán (oC)

a) Theo ảnh MODIS

y = 0.7429x + 5.4947R2 = 0.7993

10.0

12.0

14.0

16.0

18.0

20.0

22.0

10.0 12.0 14.0 16.0 18.0 20.0 22.0

LST Thực đo (oC)

LST tính toán (oC)

b) Theo ảnh NOAA

Hình 3.2. Đồ thị quan hệ giữa số liệu thực đo và LST theo ảnh viễn thám

3.1.3. Tính toán nhiệt độ không khí tối thấp từ giá trị LST.

Để nội suy các yếu tố khí tượng thủy văn, trong đó có nhiệt độ không khí tối thấp, trước đây thường sử dụng một số phương pháp thống kê truyền thống như: phương pháp nghịch đảo khoảng cách, phương pháp nội suy đa thức,…Tuy nhiên, do mạng lưới trạm thưa thớt, đặc biệt là vùng miền núi sự phân bố các yếu tố khí tượng khá phực tạp, nên các phương pháp nội suy này mức độ chính xác không cao.

Với sự ưu việt của công nghệ viễn thám như đã trình bày ở trên, các ảnh vệ tinh có thể cho biết giá trị từng điểm ảnh tương ứng với độ phân giải. Trên cơ sở các giá trị LST được tính toán từ ảnh MODIS và NOAA với độ phân giải khoảng 1x1 km. Tuy nhiên, giá trị điểm ảnh này là giá trị lớp phủ bề mặt chưa phải là giá trị nhiệt độ không khí. Vì vậy, giá trị LST cần được chuyển đổi sang giá trị nhiệt độ không khí tương ứng với các giá trị thu được tại các trạm quan trắc, để thống nhất trong quá trình tính toán, và dễ dàng trong việc sử dụng các dữ liệu phục vụ các nội dung nghiên cứu của luận văn.

Như chúng ta đều biết, nhiệt độ sát lớp bề mặt và nhiệt độ không khí trong lều khí tượng thường có quan hệ mật thiết với nhau. Trên cơ sở này để tính toán nhiệt độ không khí, luận văn đã xây dựng phương trình hồi quy giữa giá trị LST và nhiệt độ không khí được quan trắc tại các trạm khí tượng. Từ

78

đó đưa ra được bộ dữ liệu nhiệt độ với độ phân giải cao.

Trong toàn bộ cơ sở dữ liệu ảnh viễn thám đã xây dựng được các phương trình hồi quy để tính toán nhiệt độ không khí. Hệ số tương quan giữa LST và nhiệt độ không khí là khá cao, R đều vượt ngưỡng 0.9 (Hình 3.3 ) điều đó chứng tỏ nhiệt độ và LST có mối quan hệ tốt, vì vậy phương pháp nội suy là đáng tin cậy.

y = 0.8889x + 0.6292R2 = 0.839

4.08.0

12.016.020.0

4.0 8.0 12.0 16.0 20.0

LST

Tmin

y = 0.8395x + 1.0001R2 = 0.9436

48

121620

4.0 8.0 12.0 16.0 20.0 24.0

LST

Tmin

Đêm 3/1/2004 Đêm 7/1/2004

y = 0.8498x + 0.8371R2 = 0.9236

4.0

8.0

12.0

16.0

4.0 8.0 12.0 16.0

LST

Tmin

y = 0.894x - 0.0619R2 = 0.9044

4.0

8.0

12.0

4.0 8.0 12.0

LST

Tmin

Đêm 3/2/2007 Đêm 5/1/2008

Hình 3.3. Mối quan hệ giữa Tmin và LST ở Sơn La, Điện Biên

Từ các phương trình hồi quy, đã tính toán được nhiệt độ không khí tối

thấp thông qua giá trị LST cho từng điểm ảnh trong vùng nghiên cứu của toàn

bộ chuỗi số liệu từ năm 2000 đến nay. Bộ số liệu nhiệt độ không khí tối thấp

với độ phân giải cao (1x1 km), là cơ sở dữ liệu rất quan trọng trong việc xây

dựng bản đồ các đặc trưng sương muối khu vực nghiên cứu. Kết quả tính toán

nhiệt độ không khí tối thấp trên cơ sở ảnh viễn thám được minh hoạ trong

hình 3.4.

79

Hình 3.4. Bản đồ Tmin đêm 3/1/2004

80

Để thấy được mức độ chính xác của phương pháp này, chúng tôi đã tính toán nhiệt độ tối thấp trung bình nhiều năm theo tháng trên toàn bộ ô lưới, sau đó so sánh các số liệu này với số liệu thực đo tại các điểm trạm trong vùng nghiên cứu. Kết quả được trình bày trong bảng 3.2 và 3.3.

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)

Tháng 1 Tháng 2 Tháng 3

STT Tên trạm Tn

nội

suy

(0C)

Tn

quan

trắc

(0C)

Độ

lệch

(0C)

Tn

nội

suy

(0C)

Tn

quan

trắc

(0C)

Độ

lệch

(0C)

Tn

nội

suy

(0C)

Tn

quan

trắc

(0C)

Độ

lệch

(0C)

1 Bắc Yên 13.3 13.8 0.5 14.1 14.5 0.4 15.8 16.3 0.6

2 Cò Nòi 11.3 11.1 -0.2 13.3 13.5 0.1 15.9 16.4 0.6

3 Điện Biên 13.2 13.6 0.4 14.4 14.1 -0.3 16.9 16.4 -0.4

4 Mộc Châu 10.1 10.0 0.0 12.1 11.9 -0.2 14.6 14.3 -0.3

5 Pha Đin 9.3 9.5 0.2 10.9 10.5 -0.4 13.1 12.5 -0.6

6 Phù Yên 13.9 13.9 0.0 15.7 16.2 0.5 18.2 18.7 0.5

7 Quỳnh Nhai 13.8 14.2 0.4 14.7 15.5 0.8 17.9 18.6 0.7

8 Sìn Hồ 7.5 7.1 -0.4 9.9 9.1 -0.8 12.6 11.9 -0.7

9 Sơn La 11.5 11.6 0.0 13.4 13.2 -0.2 16.0 16.3 0.3

10 Sông Mã 13.2 13.4 0.2 14.9 15.0 0.1 17.6 17.1 -0.5

11 Tam Đường 10.4 10.5 0.1 12.1 12.1 0.0 14.9 15.1 0.2

12 Than Uyên 11.6 11.2 -0.4 12.9 12.5 -0.4 16.1 15.4 -0.7

13 Tuần Giáo 11.8 12.0 0.2 13.1 12.6 -0.5 16.3 15.7 -0.5

14 Yên Châu 11.9 11.3 -0.6 13.9 13.4 -0.5 16.7 16.0 -0.7

Sai số quân phương

(RMSE) 0.35 0.42 0.50

81

Từ bảng 3.2 và 3.3 nhận thấy, kết quả nhiệt độ không khí tối thấp được tính toán từ giá trị LST trong mùa đông là rất phù hợp đối với vùng nghiên cứu, hầu hết sai số giữa các giá trị quan trắc và giá trị mô phỏng đều ở ngưỡng dưới 0.50C. Tháng có sai số quân phương nhỏ nhất là tháng 1 (0.350C), tháng cao nhất là tháng 3 (0.50C). Từ các đặc trưng thống kê này cho thấy, hoàn toàn có thể sử dụng các kết quả nội suy nhiệt độ không khí tối thấp, để xây dựng các bản đồ nhiệt độ thấp và hỗ trợ xây dựng các bản đồ đặc trưng sương muối khu vực nghiên cứu. 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)

Tháng 11 Tháng 12

STT Tên trạm Tn nội

suy

(0C)

Tn quan

trắc (0C)

Độ

lệch

(0C)

Tn nội

suy

(0C)

Tn quan

trắc (0C)

Độ lệch

(0C)

1 Bắc Yên 14.6 14.8 0.2 13.3 13.8 0.5

2 Cò Nòi 14.2 14.0 -0.2 11.5 11.1 -0.4

3 Điện Biên 15.5 15.4 -0.1 13.2 13.3 0.1

4 Mộc Châu 13.0 13.2 0.3 10.8 10.9 0.1

5 Pha Đin 12.3 12.6 0.3 10.2 10.6 0.4

6 Phù Yên 16.8 17.2 0.3 14.9 15.1 0.2

7 Quỳnh Nhai 16.2 17.0 0.7 14.5 15.1 0.6

8 Sìn Hồ 10.4 9.9 -0.5 8.5 8.1 -0.4

9 Sơn La 14.5 14.3 -0.2 12.2 12.3 0.2

10 Sông Mã 16.2 15.5 -0.7 13.8 13.5 -0.3

11 Tam Đường 13.6 13.3 -0.3 11.1 11.4 0.3

12 Than Uyên 14.5 14.0 -0.5 12.6 12.1 -0.5

13 Tuần Giáo 14.6 14.1 -0.5 12.5 12.8 0.3

82

14 Yên Châu 16.4 15.8 -0.6 14.7 13.4 -1.3

Sai số quân phương (RMSE) 0.43 0.45

3.1.4. Tính toán độ ẩm không khí từ ảnh MODIS và NOAA

3.1.4.1. Phương pháp tính toán độ ẩm không khí tại vị trí không mây

Theo phân tích ở chương 2, độ ẩm không khí là một trong những yếu tố khí tượng quan trọng hình thành sương muối. Cũng như nhiệt độ, độ ẩm không khí hiện nay chỉ có thể thu được từ các trạm quan trắc bề mặt, sử dụng phương pháp nội suy truyền thống sẽ rất khó đảm bảo được độ chính xác do mật độ các trạm ở khu vực nghiên cứu rất thưa. Hiện nay, nhiều nước trên thế giới đã sử dụng các dữ liệu viễn thám để nội suy dữ liệu này [22]. Dưới đây là phương pháp nội suy độ ẩm không khí từ dữ liệu ảnh MODIS và NOAA.

Độ ẩm không khí được tính toán bằng phương pháp viễn thám thông qua giá trị tổng cột hơi nước của không khí. Lượng hơi nước tổng cộng trong khí quyển thường được biểu diễn bằng độ cao của lớp “nước lắng”, tức là của một lớp nước mà ta sẽ thu được nếu như toàn bộ hơi nước chứa trong khí quyển đọng lại thành nước [19]. Hiện nay, lượng hơi nước tổng cộng trong khí quyển vào ban đêm có thể được tính bằng việc sử dụng phương pháp tỷ số giữa 2 kênh phổ phát xạ 31, 32 đối với ảnh MODIS hoặc kênh 4, 5 đối với ảnh NOAA.

Để phục vụ cho việc tính toán, nội suy và đánh giá mức độ tin cậy đối với giá trị độ ẩm không khí (RH) tại khu vực nghiên cứu, đã sử dụng các loại dữ liệu sau:

Dữ liệu các kênh phổ phát xạ nhiệt của ảnh MODIS và NOAA được chụp vào ban đêm trong vùng nghiên cứu. Dữ liệu độ ẩm không khí được quan trắc tại các trạm khí tượng trên khu vực nghiên cứu.

Độ ẩm không khí được tính theo sơ đồ sau [10]:

83

Hình 3.5. Sơ đồ RH

Độ ẩm tương đối (RH) là tỉ số giữa sức trương hơi nước (e) và sức

trương hơi nước bão hoà E:

RH = e/E (3.4)

Sức trương hơi nước (e) được tính từ độ ẩm riêng (Q) và áp suất không

khí (P):

622

P.Qe = (3.5)

Sức trương hơi nước bão hoà (E) được tính từ nhiệt độ không khí (t):

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

+=

t3.237t2.17exp11.6E (3.6)

Áp suất không khí giảm theo độ cao (H) và được tính theo công thức

kinh nghiệm:

Ảnh MODIS,

NOAA

Xử lý số liệu gồm:

chuyển đổi hệ tọa độ,

Hệ số phát xạ bề mặt

Hàm lượng hơi nước W

Các thuật toán tính RH

RH

84

P = 1013.3 - 0.1038H (3.7)

Hiện nay chưa có phương pháp trực tiếp để tính chính xác độ ẩm tương

đối và độ ẩm riêng từ số liệu viễn thám, mặc dù việc xác định tổng cột hơi

nước trong khí quyển được xác định là khá chính xác bằng phương pháp này

[21]. Tuy nhiên, hàm hồi quy đơn giản giữa độ ẩm tương đối và tổng cột hơi

nước đã được tìm ra bởi W. Timothy [22]. Ông đã phân tích chuỗi số liệu cột

hơi nước trung bình tháng trong 9 năm nghiên cứu và xây dựng các đường

quan hệ giữa độ ẩm riêng (Q) và tổng cột hơi nước (W) có dạng:

Q = a*W2 + b*W + c (3.8)

Trong đó: a, b, c: hệ số kinh nghiệm.

Đường quan hệ này được W. Timothy xây dựng cho 3 khu vực được

chỉ ra trong hình 3.6 a, b, c. Mỗi một đường cong là một đường hồi quy bậc

hai và hệ số tương quan lần lượt là 0.97, 0.97 và 0.90.

Do đó, một khi giá trị tổng cột hơi nước được tính chính xác từ số liệu

viễn thám có thể tính độ ẩm riêng và độ ẩm tương đối thông qua hàm hồi quy

được mô phỏng trong hình 3.6.

a) vùng ôn đới, b) vùng cận nhiệt đới, c) vùng nhiệt đới

Hình 3.6. Mối quan hệ giữa tổng cột hơi nước và độ ẩm riêng của hơi nước do W. Timothy xây dựng

3.1.4.2. Phương pháp tính toán độ ẩm không khí tại các điểm có mây

85

∑

∑

=

=

=n

i pi

n

i ipi

d

xdx

1

1

1

1

ˆ

x̂

Cũng như phân tích ở trên, các vị trí (pixel) có mây che phủ khi

tiền xử lý ảnh thường bị loại giá trị, vì vậy độ ẩm không khí không thể tính

toán theo thuật toán khi không có mây. Khác với nhiệt độ không khí, độ ẩm

không khí phân bố theo độ cao địa hình không có quy luật rõ ràng, vì vậy

không thể xây dựng mối quan hệ gữa độ ẩm không khí và độ cao. Một

phương pháp nội suy dữ liệu khí tượng hiện nay đang được sử dụng khá phổ

biến, đó là phương pháp nội suy nghịch đảo bình phương khoảng cách IDW

[22], công thức nội suy như sau:

(3.9)

Trong đó:

là điểm cần nội suy.

d1,...,dn là khoảng cách từ điểm nội suy 1 đến điểm n.

x1,...,xn là giá trị của các điểm mẫu đó.

Theo phương pháp này, các giá trị càng gần với điểm nội suy thì sự ảnh

hưởng càng lớn. Áp dụng phương pháp này, trên cơ sở số liệu độ ẩm ở mạng

lưới trạm và số liệu độ ẩm được tính toán từ ảnh viễn thám đối với những

điểm không mây, đề tài đã nội suy giá trị độ ẩm không khí trên toàn bộ những

điểm mây che phủ của toàn bộ số liệu ảnh thu được trong vùng nghiên cứu.

3.1.4.3. Kết quả tính toán độ ẩm không khí

Trên cơ sở thuật toán tính độ ẩm không khí RH và dữ liệu ảnh viễn

thám kênh 31, 32 đối với ảnh MODIS hoặc kênh 4, 5 đối với ảnh NOAA, đã

tính được giá trị RH theo độ phân giải 1x1 km. Kết quả minh họa được trình

bày trong hình 5.10.

86

Để đánh giá mức độ tin cậy về kết quả tính toán độ ẩm không

khí, đề tài đã tiến hành so sánh kết quả tính toán với các số liệu thực đo tại

các trạm quan trắc trong vùng nghiên cứu. Kết quả so sánh cho thấy: kết quả

tính toán độ ẩm không khí từ dữ liệu viễn thám so với thực đo có sai số trong

khoảng từ -12% đến 17% (đơn vị độ ẩm). Các trường hợp có độ ẩm cao

thường có sai số nhỏ hơn so với trường hợp có độ ẩm thấp, như phân tích ở

trên, sương muối thường hình thành ở những nơi có độ ẩm tương đối lớn 75 –

95%, là ngưỡng độ ẩm mà chúng ta đang cần xem xét để đánh giá khả năng

xuất hiện sương muối, như vậy phương pháp tính toán độ ẩm không khí từ dữ

liệu viễn thám là có thể chấp nhận được.

87

Hình 3.7. Bản đồ RH trong một số đêm khu vực nghiên cứu (Đêm 3/2/2007)

88

3.1.5. Tính toán khả năng xuất hiện sương muối trên cơ sở dữ liệu ảnh

viễn thám

Trên cơ sở đánh giá mối liên hệ giữa các yếu tố khí tượng với sự hình thành sương muối được trình bày ở chương 2, nhận thấy, nhiệt độ tối thấp và độ ẩm không khí trong khoảng từ 0-7 giờ có vai trò quyết định đến sự hình thành sương muối. Một số yếu tố khác như tốc độ gió, thời tiết có mưa hay không mưa cũng có ảnh hưởng đến khả năng xuất hiện sương muối. Tuy nhiên, trong trường hợp các điểm quan trắc còn rất thưa như vùng núi phía Bắc nước ta hiện nay, thì công nghệ tính toán và nội suy không gian (độ phân giải cao) với độ chính xác cho phép cho hai yếu tố gió và mưa là chưa thể đáp ứng được, vì vậy để đảm bảo mức độ chính xác cho phép, tránh được những sai số không cần thiết, mà vẫn đánh giá được vai trò quyết định của các yếu tố (nhiệt độ, độ ẩm) đến sự hình thành sương muối, thì 2 yếu tố này chưa được xem xét trong quá trình tính toán của luận văn.

Từ cách tiếp cận nêu trên, luận văn đã xây dựng được mối liên hệ giữa điều kiện nhiệt, ẩm với sự hình thành sương muối thông qua phương pháp phân tích phân biệt. Chi tiết về phương pháp phân tích phân biệt được trình bày như sau:

3.1.5.1. Phương pháp phân tích phân biệt (Discriminant Analysis)

Phương pháp này thường được áp dụng để giải quyết các bài toán dự báo khí tượng [12] thường gặp như: có mưa hay không mưa, có sương muối hay không có sương muối vv… hoặc dự báo các yếu tố khí tượng lớn hơn hay nhỏ hơn một giá trị nào đó.

Trên cơ sở số liệu nhiệt, ẩm được tính từ ảnh viễn thám đề tài đã sử dụng phương pháp phân tích phân biệt để phân loại có sương muối hay không có sương muối.

Tư tưởng cơ bản của phương pháp là: dựa vào chuỗi số liệu độc lập (nhiệt, ẩm) và chuỗi số liệu phụ thuộc (có sương muối hay không có sương

89

muối), căn cứ vào một quy tắc nhất định để cấu thành nên một biến lượng đặc trưng hoặc gọi là hàm số phân biệt. Từ các hàm số này lựa chọn ra các chỉ số phân biệt và xác định được đối tượng nghiên cứu thuộc loại nào.

Từ số liệu quan trắc nhiệt độ không khí tối thấp (Tmin) và độ ẩm không khí trung bình (RHtb) trong khoảng từ 0 đến 7 giờ thời kỳ 1981 - 2009 của các trạm khí tượng trong vùng nghiên cứu, trên cơ sở các chỉ tiêu nhiệt độ và độ ẩm về khả năng xuất hiện sương muối đã trình bày ở chương 3, theo tính toán thống kê, trong toàn bộ số liệu quan trắc trong vùng nhiên cứu có 606 trường hợp ứng với ngày có Tmin < 50C và RHtb từ 75% - 95%; trong đó có 469 trường hợp xuất hiện sương muối và 137 trường hợp không xuất hiện sương muối. Từ các dữ liệu này sẽ đưa vào phương pháp phân tích phân biệt để xây dựng các phương trình tính toán khả năng xuất hiện sương muối.

3.1.5.2. Xây dựng phương trình tính toán khả năng suất hiện sương muối

Từ các chuỗi số liệu như đã phân tích ở trên (Tmin, RHtb, có hoặc không xuất hiện sương muối), áp dụng các công thức hàm số phân biệt [12] được sự hỗ trợ của phần mềm thống kê (Statistical Analysis system SAS), đã xây dựng được phương trình tính toán khả năng xuất hiện sương muối trong vùng nghiên cứu. Kết quả của phương trình phân tích phân biệt được trình bày dưới đây.

Yi= -0.001263297*Ti- 0.00001837*RHi (3.10)

aY = -0.00541202

bY = -0.008188337

Yc= -0.007033829

Trong đó:

aY = -0.001263297* cT - 0.00001837* cRH (3.11)

90

bY = -0.001263297* kT +0.00001837* kRH (3.12)

nmYnYmY ba

c ++

=**

(3.13)

- Yi là giá trị của hàm phân biệt tại vị trí thứ i

- aY là giá trị trung bình của hàm phân biệt đối với nhóm không xảy ra

sương muối

- bY là giá trị trung bình của hàm phân biệt đối với nhóm xảy ra sương

muối

- Yc là ngưỡng phân biệt

- Ti và RHi là nhiệt độ không khí tối thấp và độ ẩm không khí trung bình trong thời gian xảy ra sương muối tại vị trí thứ i

- cT và cRH là nhiệt độ không khí tối thấp trung bình và độ ẩm không khí

trung bình đối với nhóm không xảy ra sương muối

- kT và kRH là nhiệt độ không khí tối thấp trung bình và độ ẩm không khí

trung bình đối với nhóm xảy ra sương muối

- m là dung lượng mẫu đối với nhóm không xảy ra sương muối

- n là dung lượng mẫu đối với nhóm xảy ra sương muối

Khi Yi > Yc, điểm tính toán có kết quả là có xảy ra sương muối

Khi Yi ≤ Yc, điểm cần tính toán có kết quả là không xảy ra sương muối

3.1.5.3. Đánh giá mức độ tin cậy của phương trình

Dựa vào phương trình 3.10, ngưỡng phân biệt Yc và các chuỗi số liệu phụ thuộc (nhiệt độ tối thấp và độ ẩm không khí), đã mô phỏng khả năng xuất hiện sương muối. Các đặc trưng thống kê được trình bày trong bảng 3.4.

Từ bảng 3.4 nhận thấy, kết quả mô phỏng đúng đạt 81%. Sương muối là sự kiện hiếm, các nguyên nhân hình thành sương muối là rất phức tạp. Do vậy phương trình mô phỏng khả năng suất hiện sương muối với độ chính xác

91

đạt 81% là có thể chấp nhận được trong việc tính toán khả năng suất hiện sương muối theo không gian trong vùng nghiên cứu.

Bảng 3.4 Kết quả thống kê mức độ tin cậy của phương trình trên chuỗi số liệu phụ thuộc

Số trường hợp theo quan

trắc

Số trường hợp theo mô

phỏng

Có

sương

muối

Không

sương

muối

Tổng số

Có

sương

muối

Không

sương

muối

Tổng số

Số

trường

hợp mô

phỏng

đúng

Tỷ lệ %

mô

phỏng

đúng

469 137 606 408 198 606 490 81%

3.1.5.4. Kết quả đánh giá khả năng suất hiện sương muối theo không gian

Theo số liệu thống kê từ 2000 đến 2009, có 93 ngày xuất hiện sương muối trong vùng nghiên cứu. Trên cơ sở số liệu về thời gian xuất hiện sương đối với 93 ngày này, sử dụng kết quả về nhiệt độ không khí tối thấp và độ ẩm không khí trung bình được nội suy từ ảnh viễn thám, áp dụng phương trình phân tích phân biệt, đã xác định được sự xuất hiện sương muối theo từng ô lưới trong vùng nghiên cứu, từ đó tính được tổng số ngày có sương muối trung bình nhiều năm (thời kỳ 2000 đến 2009) trên mỗi ô lưới, với mỗi ô lưới 1km x 1km. Kết quả minh họa được trình bày trong hình 3.8 và 3.9.

Từ hình 3.9 nhận thấy, số ngày có sương muối trung bình thời kỳ 2000- 2009 có sự phân bố theo không gian rất lớn, dao động trong khoảng từ 0 đến 8.9 ngày.

Kết quả quan trắc và kết quả mô phỏng tại các vị trí có trạm khí tượng có sự khác biệt rất nhỏ, các trạm như: Bắc Yên, Điện Biên, Mường Tè, Phù Yên, Quỳnh Nhai, Sông Mã Tuần Giáo, Pha Đin, Yên Châu, Tam Đường, Than Uyên, Lai Châu theo số liệu quan trắc tại trạm là không có sương muối

92

thì kết quả cũng cho kết quả tương tự hoặc sai khác cũng chỉ trong khoảng từ 0.1 đến 0.3 ngày, điểm trạm quan trắc được nhiều sương muối nhất là trạm Sìn Hồ (9.3 ngày) thì kết quả mô phỏng cũng chỉ lệch có 0.4 ngày (bảng 3.5).

Hình 3.8. Một số kết quả minh hoạ sự phân bố sương muối theo không gian

(Đêm 3/2/2007)

93

Hình 3.9. Bản đồ số ngày có sương muối trung bình nhiều năm

thời kỳ 2000 - 2009

94

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

Trạm Bắc

Yên

Cò

Nòi

Điện

Biên

Lai

Châu

Mộc

Châu

Mường

Tè

Pha

Đin

Phù

Yên

Quan trắc (ngày) 0.0 0.4 0.0 0.0 0.7 0.0 0.0 0.0

Nội suy (ngày) 0.2 0.6 0.0 0.0 1.0 0.0 0.3 0.2

Sai số (ngày) -0.2 -0.2 00 0.0 -0.3 0.0 -0.3 -0.2

Trạm Sông

Mã

Sìn

Hồ

Sơn

La

Than

Uyên

Quỳnh

Nhai

Tuần

Giáo

Yên

Châu

Tam

Đường

Quan trắc (ngày) 0.0 9.3 0.7 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0

Nội suy (ngày) 0.2 8.9 1.0 0.3 0.2 0.0 0.0 0.3

Sai số (ngày) -0.2 0.4 -0.3 -0.3 -0.2 0.0 0.0 -0.3

Như vậy có thể nhận thấy:

- Các thuật toán được lựa chọn trong việc tính toán LST từ ảnh viễn thám cho kết quả khá tốt, sai số quân phương (RMSE) với số liệu thực đo trong khoảng từ 1.3 - 1.40C. Giá trị LST là rất quan trọng, làm cơ sở cho việc nội suy giá trị nhiệt độ tối thấp

- Các kết quả nội suy nhiệt độ không khí tối thấp từ giá trị LST và độ ẩm không khí từ ảnh viễn thám so với kết quả quan trắc có sai số khá nhỏ, RMSE đối với Tmin < 0.50C, đối với RH trong khoảng < 8 %. Với sai số này các kết quả nội suy nhiệt độ và độ ẩm từ ảnh viễn thám là có thể chấp nhận được.

- Trên cơ sở trường nhiệt và trường ẩm được tính toán, sử dụng phương

95

pháp phân tích phân biệt, đã nội suy được số ngày có sương muối thời kỳ 2000 đến 2009 với độ phân giải cao (1x1 km). Sai số giữa kết quả tính toán và quan trắc là khá nhỏ, dao động trong khoảng từ 0 đến 0.7 ngày.

- Bộ cơ sở dữ liệu về nhiệt độ không khí tối thấp và sương muối được nội suy với độ phân giải cao là đáng tin cậy, phục vụ xây dựng các bản đồ đặc trưng sương muối.

3.2. XÂY DỰNG TẬP BẢN ĐỒ CHUYÊN ĐỀ VỀ SƯƠNG MUỐI 3.2.1. Xây dựng cơ sở dữ liệu

3.2.1.1. Cấu trúc dữ liệu GIS của các bản đồ chuyên đề sương muối tỷ lệ

1:50.000

Các dữ liệu đặc trưng về sương muối sau khi được phân tích xử lý được

chuyển hoâ thành cơ sở dữ liệu GIS. Các dữ liệu được tổ chức bằng mô hình

quan hệ (Relational Model)

Mô hình này dựa trên cơ sở khái niệm lý thuyết tập hợp của các quan

hệ, tức là tập các K - bộ với K cố định.

Thuận lợi của mô hình quan hệ là được hình thức hoá toán học chặt chẽ

do đó các xử lý, thao tác với dữ liệu là dễ dàng, có tính độc lập dữ liệu cao.

Cấu trúc dữ liệu đơn giản mềm dẻo trong xử lý và dễ dàng cho người sử dụng.

Đặc biệt các phép tính cập nhật dữ liệu cho mô hình quan hệ nói chung là ít

phức tạp hơn nhiều so với các mô hình khác.

Một cách đơn giản hơn có thể hiểu mối quan hệ là một bảng 2 chiều tệp

độc lập, trong đó mỗi cột (trường) là một thuộc tính, mỗi hàng (bộ) là một đối

tượng. Trong thí dụ trên, có cấu trúc các quan hệ (bảng) như sau:

96

Hình 3.10. Biểu diễn bản đồ A bằng mô hình quan hệ

Mô hình quan hệ có tính độc lập rất cao, lại dễ dàng sử dụng. Điều

quan trọng hơn cả, mô hình quan hệ được hình thức hoá toán học tốt, do đó

được lựa chọn để xây dựng cấu trúc cơ sở dữ liệu phục vụ thành lập các bản

đồ chuyên đề về sương muối.

3.2.1.2. Mô hình thông tin không gian trong các bản đồ chuyên đề sương

muối

Dữ liệu là trung tâm của hệ thống GIS, hệ thống GIS chứa càng nhiều

thì chúng càng có ý nghĩa. Dữ liệu của hệ GIS được lưu trữ trong CSDL và

chúng được thu thập thông qua các mô hình thế giới thực. Dữ liệu trong hệ

GIS còn được gọi là thông tin không gian. Đặc trưng thông tin không gian là

có khả năng mô tả “vật thể ở đâu” nhờ vị trí tham chiếu, đơn vị đo và quan hệ

không gian. Chúng còn khả năng mô tả “hình dạng hiện tượng” thông qua mô

tả chất lượng, số lượng của hình dạng và cấu trúc. Cuối cùng, đặc trưng thông

tin không gian mô tả “quan hệ và tương tác” giữa các hiện tượng tự nhiên. Mô

hình không gian đặc biệt quan trọng vì cách thức thông tin sẽ ảnh hưởng đến

khả năng thực hiện phân tích dữ liệu và khả năng hiển thị đồ hoạ của hệ

thống.

Mô hình không gian trong các bản đồ sương muối bao gồm:

97

Kiểu đối tượng điểm

Các đối tượng đơn, thông tin về địa lý chỉ gồm cơ sở vị trí sẽ được

phản ánh là đối tượng điểm. Các đối tượng kiểu điểm có đặc điểm:

+ Là toạ độ đơn (x,y)

+ Không cần thể hiện chiều dài và diện tích

Tỷ lệ trên bản đồ tỷ lệ lớn, đối tượng thể hiện dưới dạng vùng. Tuy

nhiên trên bản đồ tỷ lệ nhỏ, đối tượng này có thể thể hiện dưới dạng một

điểm. Vì vậy, các đối tượng điểm và vùng có thể được dùng phản ánh lẫn nhau.

Hình 3.11. Số liệu vector được biểu thị dưới dạng điểm

Kiểu đối tượng đường

Đường được xác định như một tập hợp dãy của các điểm. Mô tả các đối

tượng địa lý dạng tuyến, có các đặc điểm sau:

+ Là một dãy các cặp toạ độ

+ Một arc bắt đầu và kết thúc bởi node

+ Các arc nối với nhau và cắt nhau tại node

+ Hình dạng của arc được định nghĩa bởi các điểm vertices

+ Độ dài chính xác bằng các cặp toạ độ

98

Hình 3.12. Số liệu vector được biểu thị dưới dạng cung

Kiểu đối tượng vùng

Vùng được xác định bởi ranh giới các đường thẳng. Các đối tượng địa

lý có diện tích và đóng kín bởi một đường được gọi là đối tượng vùng

polygons, có các đặc điểm sau:

+ Polygons được mô tả bằng tập các đường và điểm nhãn

+ Một hoặc nhiều arc định nghĩa đường bao của vùng

+ Một điểm nhãn label points nằm trong vùng để mô tả, xác định cho

mỗi một vùng.

Hình 3.13. Số liệu vector được biểu thị dưới dạng vùng (Polygon)

3.2.1.3. Mô hình thông tin thuộc tính

99

Số liệu phi không gian hay còn gọi là thuộc tính là những mô tả về đặc

tính, đặc điểm và các hiện tượng xảy ra tại các vị trí địa lý xác định. Một

trong các chức năng đặc biệt của công nghệ GIS là khả năng của nó trong việc

liên kết và xử lý đồng thời giữa dữ liệu bản đồ và dữ liệu thuộc tính. Thông

thường hệ thống thông tin địa lý có 4 loại số liệu thuộc tính:

- Đặc tính của đối tượng: liên kết chặt chẽ với các thông tin không gian

có thể thực hiện SQL (Structure Query Language) và phân tích

- Số liệu hiện tượng, tham khảo địa lý: miêu tả những thông tin, các

hoạt động thuộc vị trí xác định.

- Chỉ số địa lý: thời gian xảy ra …liên quan đến các đối tượng địa lý.

- Quan hệ giữa các đối tượng trong không gian, có thể đơn giản hoặc

phức tạp (sự liên kết, khoảng tương thích, mối quan hệ đồ hình giữa các đối

tượng).

Để mô tả một cách đầy đủ các đối tượng địa lý, trong bản đồ số chỉ

dùng thêm các loại đối tượng khác: điểm điều khiển, toạ độ giới hạn và các

thông tin mang tính chất mô tả.

Các thông tin mô tả có các đặc điểm:

• Có thể nằm tại một vị trí xác định trên bản đồ

• Có thể có các kích thước, màu sắc, các kiểu chữ khác nhau

• Nhiều mức của thông tin mô tả có thể được tạo ra với ứng dụng khác

nhau.

• Có thể tạo thông tin cơ sở dữ liệu lưu trữ thuộc tính

• Có thể tạo độc lập với các đối tượng địa lý có trong bản đồ

• Không có liên kết với các đối tượng điểm, đường, vùng và dữ liệu

100

thuộc tính của chúng

Bản chất một số thông tin dữ liệu thuộc tính như sau:

- Số liệu tham khảo địa lý: mô tả các sự kiện hoặc hiện tượng xảy ra tại

một vị trí xác định. Không giống các thông tin thuộc tính khác, chúng không

mô tả về bản thân các hình ảnh bản đồ. Thay vào đó chúng mô tả các danh

mục hoặc các hoạt động như cho phép xây dựng, báo cáo tai nạn, nghiên cứu

y tế, … liên quan đến các vị trí địa lý xác định. Các thông tin tham khảo địa lý

đặc trưng được lưu trữ và quản lý trong các file độc lập và hệ thống không thể

trực tiếp tổng hợp chúng với các hình ảnh bản đồ trong cơ sở dữ liệu của hệ

thống. Tuy nhiên các bản ghi này chứa các yếu tố xác định vị trí của sự kiện

hay hiện tượng.

- Chỉ số địa lý: được lưu trong hệ thống thông tin địa lý để chọn, liên

kết và tra cứu số liệu trên cơ sở vị trí địa lý mà chúng đã được mô tả bằng các

chỉ số địa lý xác định. Một chỉ số có thể bao gồm nhiều bộ xác định cho các

thực thể địa lý sử dụng từ các cơ quan khác nhau như là lập danh sách các mã

địa lý mà chúng xác định mối quan hệ không gian giữa các vị trí hoặc giữa

các hình ảnh hay thực thể địa lý. Ví dụ: chỉ số địa lý về đường phố và địa chỉ

địa lý liên quan đến phố đó.

- Mối quan hệ không gian: của các thực thể tại vị trí địa lý cụ thể rất

quan trọng cho các chức năng xử lý của hệ thống thông tin địa lý. Các mối

quan hệ không gian có thể là mối quan hệ đơn giản hay lôgic, ví dụ tiếp theo

số nhà 101 phải là số nhà 103 nếu là số nhà bên lẻ hoặc nếu là bên chẵn thì cả

hai đều phải là các số chẵn kề nhau. Quan hệ Topology cũng là một quan hệ

không gian. Các quan hệ không gian có thể được mã hoá như các thông tin

thuộc tính hoặc ứng dụng thông qua giá trị toạ độ của các thực thể.

- Mối quan hệ giữa dữ liệu không gian và phi không gian: thể hiện

101

phương pháp chung để liên kết hai loại dữ liệu đó thông qua bộ xác định, lưu

trữ đồng thời trong các thành phần không gian và phi không gian. Các bộ xác

định có thể đơn giản là một số duy nhất liên tục, ngẫu nhiên hoặc các chỉ báo

địa lý hay số liệu xác định vị trí lưu trữ chung. Bộ xác định cho một thực thể

có thể chứa toạ độ phân bố của nó, số hiệu mảnh bản đồ, mô tả khu vực hoặc

con trỏ đến vị trí lưu trữ của số liệu liên quan. Bộ xác định được lưu trữ cùng

với các bản ghi toạ độ hoặc mô tả số khác của các hình ảnh không gian và

cùng với các bản ghi số liệu thuộc tính liên quan.

Sự liên kết giữa hai loại thông tin cơ bản trong cơ sở dữ liệu GIS thể

hiện theo sơ đồ sau:

Hình 3.14. Mối quan hệ giữa thông tin bản đồ và thông tin thuộc tính

3.2.2. Phương pháp thành lập các bản đồ chuyên đề sương muối ở 2 tỉnh

Sơn La và Điện Biên

3.2.2.1. Cơ sở toán học của các bản đồ

Để xây dựng các bản đồ chuyên đề sương muối ở 2 tỉnh Sơn La và

Điện Biên, trước tiên cần phải xây dựng cơ sở toán học nhất định cho các bản

đồ đó. Bao gồm: Elipsoid quy chiếu, phép chiếu, hệ toạ độ.

a. Elipsoid quy chiếu

- Elipsoid WGS 84 có a = 6378137.0 m, α = 1 : 298.257223563.

- Vị trí Elipsoid quy chiếu quốc gia: Elipxôit WGS-84 toàn cầu được

102

xác định vị trí (định vị) phù hợp với lãnh thổ Việt Nam trên cơ sở sử dụng

điểm GPS cạnh dài có độ cao thuỷ chuẩn phân bố đều trên toàn lãnh thổ.

b. Phép chiếu

Phép chiếu UTM (Universal Transverse Mercator) được xây dựng dựa

trên nền tảng của phép chiếu hình trụ ngang Mercator (Transverse Mercator –

TM). Phép chiếu này còn được gọi là phép chiếu Gauss-Boag. Phép chiếu đã

được quân đội Mỹ đưa vào sử dụng năm 1940. Về cơ bản thì phép chiếu này

giống với phép chiếu Gauss, chỉ khác hệ số k của phép chiếu UTM là 0,9996

trong khi hệ số k của Gauss là 1. Ở Việt Nam, chúng ta sử dụng cả hệ số

k=0,9999 đối với múi 3 độ cho bản đồ địa hình tỉ lệ lớn.

Trong phép chiếu UTM, bề mặt Elipsoid Trái Đất được chia ra thành

60 múi theo chiều kinh tuyến; mỗi múi 6°. Múi đầu tiên được đánh số 1 từ

kinh tuyến 180° Tây đến 174° Tây. Các vĩ tuyến được lấy từ 80° Nam đến

84° Bắc. Lãnh thổ Việt Nam nằm trên 2 múi 6° có kinh tuyến giữa là 105° và

111°. Đó là các múi 48 và 49.

Tại mỗi múi có hệ thống toạ độ vuông góc riêng. Gốc toạ độ của mỗi

múi là điểm giao nhau của xích đạo với kinh tuyến giữa của múi đó. Để tránh

có toạ độ âm, người ta lùi gốc toạ độ về phía Tây của kinh tuyến giữa 500 km.

Đây là phép chiếu hình trụ ngang đồng góc.

Kinh tuyến giữa là đường thẳng. Các kinh tuyến còn lại là đường cong, chiều lõm hướng về kinh tuyến giữa. Xích đạo là một đường thẳng, vuông góc với kinh tuyến giữa. Các vĩ tuyến đều là những đường cong, chiều lõm hướng về phía cực gần với vĩ tuyến đó hơn. Kinh vĩ tuyến đối xứng nhau qua kinh tuyến giữa hoặc qua xích đạo. Phép chiếu không có biến dạng về góc.Tỷ lệ độ dài tại kinh tuyến giữa nhỏ hơn 1 (Hệ số k = 0,9996). Tỷ lệ độ dài là không đổi (k = 1) trên hai đường thẳng song song và đối xứng nhau qua

103

kinh tuyến giữa và cách kinh tuyến giữa 180 km. Tỷ lệ biến dạng nhỏ hơn một trong khoảng giữa hai đường không biến dạng và lớn hơn ở ngoài hai đường đó.

Phép chiếu được sử dụng nhiều trong các trường hợp thiết kế bản đồ có số hiệu. Bản đồ địa hình của nhiều nước trên thế giới đều dùng phép chiếu này. Quân đội Mỹ sử dụng phép chiếu này cho bản đồ quân sự.

Lưới chiếu UTM của quân đội Mỹ, tuỳ theo từng khu vực khác nhau dùng Elipsoid khác nhau. Phần đất liền khu vực Việt Nam (trước năm 1975) tính theo Elipsoid Everest (1930).

a = 6377276 m; α = 1/300,8

Hiện nay, bản đồ địa hình Việt Nam được thành lập trong Hệ VN2000, với phép chiếu UTM theo thể Elipxôid WGS-84 định vị phù hợp với lãnh thổ Việt Nam.

c. Hệ tọa độ VN-2000

Việt Nam hiện nay sử dụng hệ quy chiếu VN2000, trong đó các thông số được ghi nhận như sau:

- Elipsoid WGS 84 có a = 6378137.0 m, α = 1 : 298.257223563.

- Vị trí Elipxôid quy chiếu quốc gia: Elipsoid WGS-84 toàn cầu được xác định vị trí (định vị) phù hợp với lãnh thổ Việt Nam trên cơ sở sử dụng điểm GPS cạnh dài có độ cao thuỷ chuẩn phân bố đều trên toàn lãnh thổ.

- Điểm gốc toạ độ quốc gia: Điểm N00 đặt tại Viện Nghiên cứu Địa chính thuộc Bộ Tài nguyên Môi trường, đường Hoàng Quốc Việt, Hà Nội.

- Hệ thống toạ độ phẳng: Hệ toạ độ phẳng UTM quốc tế, được thiết lập trên cơ sở lưới chiếu hình trụ ngang, đồng góc với hệ số k = 0,9996 cho múi 6° và k = 0,9999 cho múi 3°.

Trong quá trình xử lý dữ liệu ảnh vệ tinh xác định vùng ngập lũ và

104

giải đoán các đối tượng để đưa lên bản đồ, ta phải nắn chỉnh hình học toàn bộ các ảnh vệ tinh về hệ tọa độ quốc gia VN-2000 để tọa độ ảnh trùng khớp với tọa độ của bản đồ nền. d. Kích thước và bố cục bản đồ

- Kích thước của bản đồ bao gồm các kích thước của khung trong, khung ngoài và kích thước của tờ giấy in bản đồ.

- Khung bản đồ là những đường kẻ bao quanh nội dung bản đồ. Khung bao gồm khung trong và khung ngoài. Khung trong của bản đồ là những đường thẳng giới hạn nội dung thể hiện của bản đồ. Trên đó có thể đánh dấu các vạch chia độ, phút giây hoặc km phụ thuộc vào yêu cầu và nguyên tắc chung khi thành lập bản đồ. Khung ngoài là những đường bao trùm ra ngoài khung trong. Khung ngoài là khung trang trí. Nó có thể là những đường thẳng vuông góc, hình thang hoặc đường cong (hình tròn, elip).

- Bố cục của bản đồ là sự trình bày vị trí của lãnh thổ thể hiện so với khung bản đồ; cách bố trí tên, bản chú giải, bản đồ phụ hoặc đồ thị của bản đồ. Các bản đồ phân vùng lũ quét tại khu vực nghiên cứu đều được trình bày theo ranh giới hành chính các huyện, bản chú giải và các bản đồ phụ đều được bố trí một cách khoa học.

- Trên bản đồ ở các tỷ lệ và mục đích sử dụng khác nhau, người ta đưa ra các mật độ lưới bản đồ khác nhau. Đối với những bản đồ cần thiết cho công tác đo đạc trên đó thì mật độ lưới thường dày hơn nhiều so với các bản đồ chỉ phục vụ cho mục đích quan sát hiện tượng như bản đồ treo tường hoặc bản đồ giáo khoa. Các loại bản đồ này thường có mật độ lưới bản đồ cách nhau từ 15-20 cm. Các lưới bản đồ đều được ghi chú ở giữa khung trong và khung ngoài của tờ bản đồ.

3.2.2.2. Các phương pháp xây dựng bản đồ

- Phương pháp viễn thám để xử lý số

105

- Phương pháp phân tích đa chỉ tiêu (Multicritery Analysis): là phương pháp chủ đạo dùng để phân tích đánh giá các hợp phần của cảnh báo thiên tai;

- Phương pháp tích hợp thông tin và mô hình hoá không gian: sử dụng phương pháp để tổng hợp thông tin và xây dựng bản đồ cảnh báo thiên tai;

- Phương pháp chuyên gia: đây là phương pháp rất quan trọng trong nghiên cứu khoa học để các tác giả có được những phát hiện và quyết định mang tính khoa học cao.

3.2.3. Quy trình thành lập bản đồ chuyên đề

Trong xây dựng bản đồ chuyên đề, có nhiều phương pháp khác nhau: i) sử dụng số liệu điều tra, đặc biệt là các đợt sương muối nặng ảnh hưởng đến cây trồng, căn cứ vào việc tính toán tần suất xuất hiện các đợt sương muối này để gán cho các bản đồ các giá trị tương ứng, việc áp dụng phương pháp này cho kết quả tốt, song vì số liệu điều tra rất ít nên khó thực hiện, các kết quả điều tra chủ yếu phục vụ cho việc đánh giá và hiệu chỉnh bản đồ; ii) Dựa vào việc phân tích các điều kiện ngoại cảnh, các hình thế thời tiết khả năng xuất hiện sương muối...để xây dựng bản đồ, phương pháp này yêu cầu người xây dựng phải hiểu sâu sắc về khu vực nghiên cứu và có chuyên môn tốt về lĩnh vực, chủ yếu được sử dụng như là phương pháp chuyên gia; iii) Phương pháp kết hợp giữa ảnh vệ tinh, mô hình số độ cao DEM cùng với các số liệu quan trắc khí tượng đã được phân tích để xây dựng bản đồ. Việc xây dựng bản đồ theo các phương pháp trên đều cần sự hỗ trợ đắc lực của hệ thống tin địa lý-GIS, đặc biệt là modun phân tích không gian đi kèm. Quy trình xây dựng bản đồ chuyên đề được thể hiện ở các hình 3.15.

106

Hình 3.15. Sơ đồ khối thành lập bản đồ chuyên đề

3.2.4. Kết quả xây dựng các bản đồ chuyên đề về sương muối ở 2 tỉnh Sơn

La và Điện Biên

Các bản đồ về đặc trưng sương muối, ở 2 tỉnh Sơn La và Điện Biên được xây dựng trên cơ sở bản đồ nền địa hình, hành chính, thuỷ hệ, rừng, hiện trạng sử dụng đất, đất và các dữ liệu quan trắc từ các trạm kết hợp với tư liệu ảnh vệ tinh được xử lý và nội suy theo các phương pháp đã nêu ở trên. Một phần không thể thiếu của cơ sở dữ liệu trong quá trình thành lập các bản đồ là số liệu khảo sát thực địa. Sau khi xác định các đối tượng bằng tư liệu ảnh vệ tinh, ta cần dữ liệu khảo sát thực địa để tăng tính chính xác và tính hiện thời của bản đồ nghiên cứu. Tuân thủ các nguyên tắc xây dựng bản đồ trên nền

Bản đồ nền: địa hình, giao

thông, thủy hệ, dân

Ảnh viễn thám Số liệu điều

tra, khảo sát

Số liệu khí tượng

MODIS NOAA

Tiền xử lý ảnh viễn thám

Phân tích thống kê

Nội suy không

gianKiến thức

Chuyên gia

BẢN ĐỒ CHUYÊN ĐỀ

107

GIS như đã trình bày ở trên và theo sơ đồ khối trong việc thực hiện xây dựng bản đồ chuyên đề (hình 3.15). Tập bản đồ được được biên tập phù hợp với tỷ lệ và đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật của quy phạm thành lập bản đồ chuyên đề. 3.2.4.1. Bản đồ ngày bắt đầu, kết thúc sương muối Suất bảo đảm ngày bắt đầu, kết thúc sương muối là tổng các giá trị xác suất (%) của ngày bắt đầu, kết thúc sương muối lớn hơn (đối với ngày bắt đầu), nhỏ hơn (đối với ngày kết thúc) một ngày nhất định. Qua suất bảo đảm có thể biết khả năng dao động của ngày xuất hiện sương muối tương ứng với suất bảo đảm sớm hơn hoặc muộn hơn ngày nào đó so với trung bình nhiều năm (so với chuẩn).

Bản đồ ngày bắt đầu, ngày kết thúc sương muối ứng với mỗi suất bảo đảm thể hiện khả năng xuất hiện ngày bắt đầu hoặc ngày kết thúc sương muối đối với từng khu vực cụ thể trên bản đồ. Ví dụ tại khu vực có độ cao trên 1500m ngày bắt đầu sương muối với suất bảo đảm 80% là ngày 23 tháng 12, có nghĩa là tại khu vực này trong 10 năm có đến 8 năm sương muối xảy ra trước ngày 23/12.

Kết quả xây dựng bản đồ ngày bắt đầu và kết thúc sương muối với các suất bảo đảm khác nhau ở 2 tỉnh Sơn La và Điện Biên được thể hiện trên hình 3.16, 3.17

108

Hình 3.16. Bản đồ ngày bắt đầu và kết thúc sương muối ở tỉnh Sơn La

109

Hình 3.17. Bản đồ ngày bắt đầu và kết thúc sương muối ở tỉnh Điện Biên

110

3.2.4.2. Bản đồ xác suất xuất hiện sương muối

Là bản đồ thể hiện khả năng xuất hiện sương muối tại mỗi khu vực cụ thể

trên bản đồ. Ví dụ tại khu vực Mai Sơn xác suất xảy ra sương muối là 20%, có

nghĩa là tại khu này trong 10 năm có 2 năm sương muối có khả năng xảy ra.

3.2.4.3. Bản đồ mức độ khắc nghiệt của sương muối

Thể hiện phân bố mức độ ảnh hưởng của sương muối theo các mức độ

ảnh hưởng khác nhau (không ảnh hưởng, ảnh hưởng nhẹ, ảnh hưởng trung bình,

ảnh hưởng nặng và ảnh hưởng rất nặng) đối với cà phê ở từng khu vực cụ thể.

Bản đồ này nhằm quy hoạch các vùng gieo trồng cà phê thích hợp, né tránh

được tác hại của sương muối gây ra.

Kết quả xây dựng bản đồ được thể hiện trên hình 3.20, 3.21

111

Hình 3.18. Bản đồ xác xuất xuất hiện sương muối tỉnh Sơn La

112

Hình 3.19. Bản đồ xác xuất xuất hiện sương muối tỉnh Điện Biên

113

Hình 3.20. Bản đồ mức độ khắc nghiệt của sương muối ở tỉnh Sơn La

114

Hình 3.21. Bản đồ mức độ khắc nghiệt của sương muối ở tỉnh Điện Biên

115

3.3. ĐỀ XUẤT VÙNG AN TOÀN SƯƠNG MUỐI Ở 2 TỈNH SƠN LA

VÀ ĐIỆN BIÊN

Để có cơ sở khoa học trong việc quy hoạch phát triển cây cà phê ở Sơn

La và Điện Biên, căn cứ các kết quả nghiên cứu đã được trình bày ở trên, trên

cơ sở bản đồ khắc nghiệt của sương muối theo các mức độ ảnh hưởng khác

nhau, trên cơ sở khoa học trong việc quy hoạch và phát triển cây cà phê, cùng

với quy trình sản xuất của cà phê ở đai cao dưới 800 m [7], luận văn đề xuất

vùng an toàn sương muối cho cây cà phê ở đai này. Từ các bản đồ khắc nghiệt

của sương muối đã tính toán được diện tích vùng an toàn sương muối cho cây

cà phê ở từng huyện của các tỉnh như sau:

3.3.1. Tỉnh Sơn La

Trên cơ sở hình 3.20 và bảng 3.6, đề xuất vùng phát triển cây cà phê chè:

- Huyện Bắc Yên:

+ Diện tích có thể phát triển cây cà phê chè an toàn với sương muối ở

độ cao dưới 800m là 180.6 km2 tập trung chủ yếu ở vùng Đông Nam của

huyện.

+ Diện tích có thể phát triển cây cà phê chè với mức độ ảnh hưởng nhẹ

của sương muối ở độ cao dưới 800m là 231 km2 tập trung chủ yếu ở vùng Tây

Nam và Đông Nam của huyện.

- Huyện Mộc Châu: Phần lớn diện tích của huyện (độ cao dưới 800m) có thể

phát triển cây cà phê chè với mức độ an toàn với sương muối là 341.7 km2 và

mức ảnh hưởng nhẹ là 471.7 km2.

- Huyện Mường La: Ngoại trừ khu vực Đông Nam và Tây Nam (khoảng 680

km2) là không thể gieo trồng được cà phê, các khu vực còn lại có thể trông cà

phê với diện tích an toàn với sương muối là 96.9 km2 và diện tích bị ảnh

116

hưởng nhẹ là 581.6 km2.

- Huyện Mai Sơn: có khoảng 240km2 ở khu vực phía Đông Nam của huyện

có thể trồng cà phê với mức độ ảnh hưởng nhẹ của sương muối.

- Huyện Phù Yên: Phần lớn diện tích của huyện có thể trồng được cà phê với

mức độ an toàn sương muối là 439.8km2 tập trung ở khu vực Đông Nam, Tây

Bắc và Tây Nam của huyện. Diện tích bị ảnh hưởng nhẹ là 449.7km2

- Huyện Quỳnh Nhai: đây là huyện có tiềm năng phát triển cây cà phê ít bị

ảnh hưởng của sương muối với diện tích an toàn là: 460km2 và diện tích bị

ảnh hưởng nhẹ là: 364.3 km2

- Huyện Sốp Cộp: khu vực này gần như không có khả năng phát triển cây cà

phê chè

- Huyện Sông Mã: có 677.6km2 có thể trồng cà phê chè với mức độ ảnh

hưởng của sương muối nhẹ, tapạ trung ở 2 bên bờ sông Mã.

- Huyện Thuận Châu: chỉ có một số ít diện tích (62 km2) an toàn với sương

muối và 462.6km2 bị ảnh hưởng nhẹ của sương muốitập trung ở khu vực

Đông Bắc của huyện.

- TP. Sơn La: cũng giống huyện Sốp Cộp, gần như không thể trồng được cà

phê.

3.3.2. Tỉnh Điện Biên

Trên cơ sở hình 3.21 và bảng 3.7, có thể đề xuất vùng phát triển cây cà phê

chè theo các huyện như sau:

- TP. Điện Biên và thị xã Mường Lay chỉ có 20-50 km2 có thể trồng được cà

phê

- Huyện Tuần Giáo: có khoảng 259.1km2 ở khu vực Tây Nam của huyện có

117

thể trồng được cà phê chè với mức độ ảnh hưởng nhẹ của sương muối.

- Huyện Tủa Chùa: có khoảng 124.7 km2 an toàn với sương muối tập trung ở

vùng Đông Bắc của huyện

- Huyện Mường Nhé: ngoại trừ hơn 1000km2 dọc biên giới Lào là không có

khả năng trồng cà phê, các khu vực khác (1100km2) có thể trồng cà phê với

mức độ an toàn hoặc bị ảnh hưởng nhẹ của sương muối.

- Huyện Mường Chà có khoảng 400km2 trồng cà phê chè an toàn hoặc bị ảnh

hưởng nhẹ của sương muối

- Huyện Điện Biên Đông: có 270km2 ở khu vực phía đông và Tây Nam của

huyện có thể chồng cà phê với mức độ an toàn nhẹ.

- Huyện Điện Biên: có khoảng 216.8km2 bị ảnh hưởng nhẹ của sương muối ở

khu vực phía Đông và Đông Nam của huyện.

118

Bảng 3.6. Diện tích đất tự nhiên (km2) bị ảnh hưởng của sương muối theo các đai độ cao ở tỉnh Sơn La

119

Bảng 3.7. Diện tích đất tự nhiên (km2) bị ảnh hưởng của sương muối theo các đai độ cao ở tỉnh Điện Biên

120

kÕt luËn vµ kiÕn nghÞ

Kết luận:

Cà phê là cây công nghiệp có giá trị kinh tế cao, tuy nhiên, việc phát

triển cây cà phê chè ở 2 tỉnh Sơn La và Điện Biên bị ảnh hưởng lớn do hiện

tượng sương muối gây ra. Qua các kết quả nghiên cứu, luận văn rút ra một số

kết luận sau:

1. Với chuỗi dữ liệu khí tượng liên quan đến các đặc trưng sương muối, yếu

tố nhiệt độ là yếu tố quan trọng quyết định đến sự hình thành sương muối, với

các ngưỡng nhiệt độ 00C, 20C, 50C, và tương ứng với các ngưỡng này là khả

năng suất xuất hiện sương muối 96%, 48%, và 22% cùng với các điều kiện

khí tượng khác như: độ ẩm không khí trong khoảng 75-95%, tốc độ gió từ 0

đến 2m/s, và trời quang mây đến mây thay đổi.

2. Ảnh vệ tinh MODIS và NOAA với độ phân giải lần lượt là (1x1 km) và

(1,1 x1,1 km) dùng để bổ sung và nội suy dữ liệu tại các khu vực không có

trạm quan trắc là phù hợp.

3. Việc ứng dụng các thuật toán LST và độ ẩm không khí từ dữ liệu ảnh

MODIS và NOAA đang được ứng dụng rộng rãi trên thế giới vào tính toán

trường nhiệt độ, độ ẩm cho khu vực nghiên cứu cho kết quả khá chính xác, sai

số quân phương với nhiệt độ không vượt quá 1.3 0C đối với MODIS, và 1.4 0C đối với NOAA, và với độ ẩm không vượt quá 8.1% cho cả hai loại vệ tinh

này. Như vậy hoàn toàn có khả năng ứng dụng thuật toán này trong việc tính

toán trường nhiệt, ẩm, để nội suy dữ liệu, bổ sung các số liệu tại các vị trí

không thể quan trắc được nhằm nâng cao mức độ chính xác khi xây dựng bản

đồ chuyên đề với tỷ lệ cao.

4. Tập bản đồ chuyên đề về các đặc trưng sương muối, tạo ra các sản phẩm

121

cụ thể phục vụ công tác quy hoạch và phát triển cà phê ở 2 tỉnh Sơn la và

Điện Biên. Vùng an toàn trồng cà phê ở tỉnh Sơn La và Điện Biên với đai cao

dưới 800 mét. Tổng số diện tích an toàn cho cà phê ở tỉnh Sơn La là 3688,7

km2 và tỉnh Điện Biên là: 2297,1 km2.

Kiến nghị:

1. Các kết quả nghiên cứu về sương muối có thể được tham khảo trong quá

trình qui hoạch phát triển cây cà phê ở 2 tỉnh Sơn La và Điện Biên. Bản

đồ mức độ khắc nghiệt của sương muối chủ yếu chủ yếu là sự ước lượng

mức độ sương muối cho đại bộ phận đất đai phổ biến trong từng đơn vị

hành chính cấp huyện. Vì vậy, khi xác định các địa điểm có thể phát triển

cà phê cần có sự xem xét cụ thể điều kiện đất đai, địa mạo, cảnh quan,...

cũng như các điều kiện khí hậu thủy văn khác.

2. Các kết quả nghiên cứu của luận văn không những phục vụ trực tiếp cho

việc qui hoạch và phát triển cây cà phê mà còn có thể phục vụ cho việc

chỉ đạo qui hoạch và sản xuất các cây trồng khác ở 2 tỉnh Sơn La và Điện

Biên .

122

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tiếng Việt

1. 10TCN 84-87, Quy trình kỹ thuật trồng cà phê.

2. Phạm Quang Anh và 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.

3. Lại Văn Chuyển, Vương Hải, Nguyễn Trọng Hiệu (1999), Điều tra khoanh vùng sương muối gây hại cây cà phê tỉnh Sơn La, Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu cấp tỉnh.

4. Nguyễn Duy Chinh (2009), Xây dựng cơ sở dự liệu và 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 và Môi trường.

5. http://www.thoitietnguyhiem.net/

6. Khí tượng học (1963), Nhà xuất bản Nha Khí tượng

7. Nguyễn Võ Linh (2005), Nghiên cứu các giải pháp kỹ thuật phát triển cà phê chè đạt hiệu quả kinh tế cao, Đề tài cấp Nhà nước, mã số KC.06.19NN.

8. Nguyễn Sĩ Nghị, Trần An Phong (1996), Cây cà phê Việt Nam, Nhà xuất bản Nông nghiệp.

9. Nguyễn Viết Phổ và 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) trong việc tính toán độ ẩm không khí, Hội nghị Khoa học Viện Khí tượng Thủy văn lần thứ 8.

11. Dương Văn Khảm, Đỗ Thanh Tùng (2009), Ứng dụng ảnh vệ tinh MODIS trong tính toán nhiệt độ lớp phủ bề mặt, Tạp chí Khí tượng Thủy văn.

12. Phan Văn Tân (2005), Phương pháp thống kê trong khí hậu, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Hà Nội.

123

13. Nguyễn Ngọc Thạch (2005), Cơ sở viễn thám, Nhà xuất bản Nông nghiệp, Hà Nội.

14. Nguyễn Văn Viết (2010), Tài nguyên khí hậu nông nghiệp Việt Nam, NXB Nông nghiệp.

Tiếng nước ngoài

15. C. Domenikiotis1, M. Spiliotopoulos, E. Kanelou and N. R. Dalezios (2005), Frost Risk 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 của toán đồ các 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, prentice-Hall, 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.