Đánh giá ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đến độ che phủ rừng tại huyện Đại Từ, tỉnh Thái Nguyên

Luận văn đánh giá tác động biến đổi khí hậu đến độ che phủ rừng tại huyện Đại Từ, tỉnh Thái Nguyên, phân tích xu hướng và đề xuất giải pháp bảo vệ rừng.

• Tác giả: Kenneth Joshua Zarate Kua
• Người hướng dẫn: Th. Nguyễn Văn Hiểu
• Trường học: Thai Nguyen University of Agriculture and Forestry
• Chuyên ngành: Environmental Science and Management
• Đề tài: Đánh Giá Tác Động Biến Đổi Khí Hậu Đến Rừng Tại Huyện Đại Từ, Tỉnh Thái Nguyên
• Loại tài liệu: thesis
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Thai Nguyen

Mục lục chi tiết

• ACKNOWLEDGEMENT
• TABLE OF CONTENTS
• 0.1. List of Figures
• 0.2. List of Tables
• 0.3. List of Abbreviations
• 1. PART I. INTRODUCTION
• 1.1. Research Rationale
• 1.2. Main Objective
• 1.3. Specific Objectives
• 1.4. Research Questions and Hypotheses
• 1.5. Scope and Limitations
• 1.6. Definition of Terms

Tóm tắt

I. Biến đổi khí hậu và tác động đến rừng

Biến đổi khí hậu là một vấn đề toàn cầu, ảnh hưởng sâu sắc đến các hệ sinh thái, đặc biệt là rừng. Nghiên cứu này tập trung vào huyện Đại Từ, tỉnh Thái Nguyên, nơi mà rừng Đại Từ đang chịu tác động từ sự thay đổi nhiệt độ, lượng mưa và nồng độ CO₂. Tác động môi trường của biến đổi khí hậu bao gồm suy giảm đa dạng sinh học, xói mòn đất và mất cân bằng hệ sinh thái. Nghiên cứu sử dụng công nghệ viễn thám và GIS để đánh giá sự thay đổi lớp phủ rừng từ năm 1993 đến 2017. Kết quả cho thấy, lớp phủ rừng giảm 10.43% trong giai đoạn 1993-2004 và 12.53% trong giai đoạn 2004-2017, chủ yếu do mở rộng nông nghiệp và hoạt động khai thác mỏ.

1.1. Nguyên nhân biến đổi khí hậu

Nguyên nhân biến đổi khí hậu bao gồm sự gia tăng nồng độ khí nhà kính, thay đổi sử dụng đất và hoạt động công nghiệp. Ở huyện Đại Từ, các yếu tố như đô thị hóa và khai thác mỏ đã góp phần làm suy giảm rừng. Biến đổi khí hậu toàn cầu cũng tác động đến khu vực này, gây ra hiện tượng hạn hán và mưa lớn bất thường.

1.2. Tác động đến hệ sinh thái rừng

Tác động của biến đổi khí hậu đến hệ sinh thái rừng bao gồm suy giảm đa dạng sinh học, thay đổi cấu trúc tán rừng và giảm độ ẩm đất. Nghiên cứu chỉ ra rằng, sự suy giảm lớp phủ rừng làm tăng nhiệt độ bề mặt đất, ảnh hưởng đến khả năng hấp thụ nước của cây cối. Điều này dẫn đến hiện tượng khô hạn và mất cân bằng sinh thái.

II. Phương pháp đánh giá và kết quả

Nghiên cứu sử dụng công nghệ viễn thám và GIS để phân tích sự thay đổi lớp phủ rừng tại huyện Đại Từ. Dữ liệu từ vệ tinh Landsat 5 TM và Landsat 8 OLI được sử dụng để tạo bản đồ lớp phủ rừng cho các năm 1993, 2004 và 2017. Phương pháp phân tích chéo được áp dụng để đánh giá sự thay đổi lớp phủ rừng trong hai giai đoạn. Kết quả cho thấy, sự suy giảm lớp phủ rừng có mối quan hệ chặt chẽ với các thông số khí hậu như nhiệt độ bề mặt đất (LST) và chỉ số độ ẩm đất (SMI).

2.1. Phương pháp viễn thám và GIS

Viễn thám và GIS là công cụ hiệu quả để theo dõi sự thay đổi lớp phủ rừng. Nghiên cứu sử dụng phần mềm ArcGIS để phân loại và phân tích dữ liệu vệ tinh. Các chỉ số thực vật như NDVI và FAPAR được tính toán để đánh giá sức khỏe của rừng. Kết quả cho thấy, các thông số khí hậu có ảnh hưởng đáng kể đến sự thay đổi lớp phủ rừng.

2.2. Kết quả phân tích

Kết quả phân tích cho thấy, lớp phủ rừng tại huyện Đại Từ giảm đáng kể trong hai giai đoạn nghiên cứu. Sự suy giảm này chủ yếu do mở rộng nông nghiệp và hoạt động khai thác mỏ. Phân tích hồi quy chỉ ra rằng, các thông số khí hậu có mối quan hệ chặt chẽ với sự thay đổi lớp phủ rừng (r² < 0.80).

III. Chiến lược bảo vệ rừng

Để ứng phó với biến đổi khí hậu và bảo vệ rừng Đại Từ, cần có các chiến lược ứng phó hiệu quả. Nghiên cứu đề xuất tăng cường quản lý rừng bền vững, hạn chế mở rộng nông nghiệp và khai thác mỏ. Bảo vệ rừng không chỉ giúp duy trì đa dạng sinh học mà còn góp phần giảm thiểu tác động của biến đổi khí hậu. Các chính sách quản lý rừng cần được thực hiện nghiêm ngặt để đảm bảo sự phát triển bền vững của khu vực.

3.1. Quản lý rừng bền vững

Quản lý rừng bền vững là yếu tố then chốt để bảo vệ rừng trước tác động của biến đổi khí hậu. Cần áp dụng các biện pháp như trồng rừng, phục hồi rừng và kiểm soát chặt chẽ các hoạt động khai thác. Chiến lược ứng phó với biến đổi khí hậu cần được tích hợp vào các kế hoạch quản lý rừng.

3.2. Giáo dục và nâng cao nhận thức

Giáo dục và nâng cao nhận thức cộng đồng về bảo vệ rừng là yếu tố quan trọng. Cần tổ chức các chương trình tuyên truyền, hướng dẫn người dân về tầm quan trọng của rừng và cách thức bảo vệ rừng. Sinh thái rừng cần được bảo tồn để duy trì cân bằng môi trường và đảm bảo sự phát triển bền vững.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh biến đổi khí hậu toàn cầu ngày càng rõ rệt, việc đánh giá tác động của các biến đổi này đến tài nguyên rừng trở thành một vấn đề cấp thiết. Rừng chiếm khoảng một phần ba diện tích bề mặt Trái Đất, đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ môi trường, duy trì đa dạng sinh học và điều hòa khí hậu thông qua khả năng hấp thụ carbon dioxide. Tuy nhiên, theo báo cáo của Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hợp Quốc (FAO), từ năm 1990 đến 2010, diện tích rừng toàn cầu đã giảm khoảng 0,2% mỗi năm, tương đương với 129 triệu ha rừng bị mất, gây ra nhiều hệ lụy nghiêm trọng như xói mòn đất, suy giảm đa dạng sinh học và ảnh hưởng tiêu cực đến sinh kế con người.

Luận văn tập trung nghiên cứu tác động của biến đổi khí hậu đến diện tích che phủ rừng tại huyện Đại Từ, tỉnh Thái Nguyên, một khu vực miền núi có diện tích khoảng 57.000 ha, với dân số hơn 160.000 người, chủ yếu sống dựa vào nông nghiệp và khai thác khoáng sản. Nghiên cứu sử dụng ảnh vệ tinh Landsat 5 TM (năm 1993 và 2004) và Landsat 8 OLI (năm 2017) để phân loại và đánh giá sự thay đổi lớp phủ đất trong hai giai đoạn 1993-2004 và 2004-2017. Mục tiêu chính là xác định mức độ thay đổi diện tích rừng, mối quan hệ giữa các chỉ số thực vật (NDVI, FAPAR) và các tham số khí hậu (SMI, LST), từ đó đưa ra các giải pháp quản lý bền vững tài nguyên rừng.

Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc cung cấp dữ liệu chính xác, cập nhật về biến động rừng tại địa phương, hỗ trợ công tác quy hoạch, bảo tồn và ứng phó với biến đổi khí hậu, đồng thời góp phần nâng cao nhận thức cộng đồng và các nhà hoạch định chính sách về tầm quan trọng của rừng trong phát triển bền vững.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình nghiên cứu về biến đổi khí hậu, quản lý tài nguyên rừng và ứng dụng công nghệ viễn thám trong giám sát môi trường. Hai lý thuyết chính được áp dụng gồm:

1. Lý thuyết biến đổi khí hậu và tác động đến hệ sinh thái rừng: Biến đổi khí hậu được đo lường qua các tham số như nhiệt độ bề mặt đất (LST), độ ẩm đất (SMI), lượng mưa và nhiệt độ không khí. Những biến đổi này ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe và diện tích rừng thông qua thay đổi điều kiện sinh trưởng của thực vật.

2. Mô hình phân loại và giám sát lớp phủ đất bằng viễn thám và GIS: Sử dụng ảnh vệ tinh Landsat với độ phân giải 30m, áp dụng phương pháp phân loại có giám sát (supervised classification) bằng thuật toán Maximum Likelihood để phân biệt các lớp phủ như rừng, nông nghiệp, khu vực xây dựng, khai thác mỏ và mặt nước. Các chỉ số thực vật như NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) và FAPAR (Fraction of Absorbed Photosynthetically Active Radiation) được sử dụng để đánh giá mật độ và sức khỏe thực vật.

Các khái niệm chuyên ngành quan trọng bao gồm: Land-use and Land-cover (LULC), NDVI, FAPAR, Soil Moisture Index (SMI), Land Surface Temperature (LST), độ chính xác phân loại (accuracy assessment), hệ tọa độ UTM và WGS84.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính là ảnh vệ tinh Landsat 5 TM (ngày 10/6/1993 và 10/6/2004) và Landsat 8 OLI (ngày 6/6/2017) được tải miễn phí từ USGS Earth Explorer. Các ảnh này đã được hiệu chỉnh địa hình và hiệu chỉnh bức xạ (radiometric calibration) bằng phần mềm ENVI 5.1 với công cụ FLAASH để loại bỏ ảnh hưởng khí quyển.

Phương pháp phân tích bao gồm:

• Phân loại ảnh có giám sát: Sử dụng phần mềm ArcGIS, chọn 20 mẫu điểm kiểm chứng cho mỗi lớp phủ để huấn luyện thuật toán Maximum Likelihood phân loại ảnh thành 5 lớp: rừng, nông nghiệp, đất xây dựng, khai thác mỏ và mặt nước.

• Đánh giá độ chính xác: Thực hiện kiểm tra với 200 điểm ngẫu nhiên (40 điểm mỗi lớp) so sánh với ảnh gốc và Google Earth, tính toán các chỉ số độ chính xác như producer’s accuracy, user’s accuracy, overall accuracy và hệ số Kappa.

• Phân tích thay đổi lớp phủ đất: Tạo ma trận chuyển đổi lớp phủ (cross-tabulation) để xác định diện tích thay đổi giữa các lớp trong hai giai đoạn 1993-2004 và 2004-2017.

• Tính toán chỉ số thực vật và tham số khí hậu: Sử dụng công cụ raster calculator trong ArcGIS để tính NDVI, FAPAR, SMI và LST từ các băng sóng tương ứng của ảnh Landsat.

• Phân tích hồi quy tuyến tính: Thiết lập mô hình hồi quy giữa các chỉ số thực vật (NDVI, FAPAR) và tham số khí hậu (SMI, LST) cùng dữ liệu diện tích rừng để đánh giá mối quan hệ và tác động của biến đổi khí hậu đến rừng.

Thời gian nghiên cứu kéo dài 4 tháng, từ tháng 6 đến tháng 9 năm 2017, tại Trung tâm Nghiên cứu Địa tin học, Đại học Nông Lâm Thái Nguyên.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Giảm diện tích rừng rõ rệt: Trong giai đoạn 1993-2004, diện tích rừng giảm khoảng 10,43% (tương đương 58,67 km²), trong khi giai đoạn 2004-2017 giảm mạnh hơn với 12,53% (tương đương 70,47 km²). Tổng diện tích rừng giảm từ 77,39% năm 1993 xuống còn khoảng 64% năm 2017.

2. Mở rộng diện tích nông nghiệp và đất xây dựng: Diện tích đất nông nghiệp và đất xây dựng tăng đáng kể, đặc biệt trong giai đoạn 2004-2017, chiếm gần một nửa diện tích nghiên cứu vào năm 2017. Điều này cho thấy sự chuyển đổi đất rừng sang mục đích sản xuất và phát triển đô thị.

3. Tăng diện tích khai thác mỏ: Khu vực khai thác mỏ trở nên rõ ràng hơn trong giai đoạn 2004-2017, chiếm khoảng 8% diện tích, phản ánh sự gia tăng hoạt động khai thác khoáng sản tại địa phương.

4. Mối quan hệ chặt chẽ giữa biến đổi khí hậu và sức khỏe rừng: Phân tích hồi quy cho thấy các chỉ số thực vật NDVI và FAPAR có mối tương quan cao với các tham số khí hậu SMI và LST, với hệ số xác định r² gần 0,80, chứng tỏ biến đổi khí hậu ảnh hưởng đáng kể đến sự thay đổi diện tích và chất lượng rừng.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của sự suy giảm diện tích rừng là do sự mở rộng diện tích nông nghiệp và các hoạt động khai thác mỏ, phù hợp với các nghiên cứu trước đây về tác động của can thiệp con người đến rừng. Sự gia tăng nhiệt độ bề mặt và biến động độ ẩm đất làm giảm khả năng sinh trưởng của cây rừng, thể hiện qua sự giảm sút các chỉ số NDVI và FAPAR trong giai đoạn 2004-2017.

So sánh với các nghiên cứu tương tự tại các vùng miền núi khác ở Việt Nam và khu vực Đông Nam Á, kết quả này đồng nhất với xu hướng suy giảm rừng do biến đổi khí hậu kết hợp với áp lực khai thác tài nguyên. Việc sử dụng công nghệ viễn thám và GIS đã chứng minh hiệu quả trong việc giám sát biến động rừng với độ chính xác trên 90%, cho phép theo dõi kịp thời và chính xác các thay đổi không gian.

Dữ liệu có thể được trình bày qua các biểu đồ thanh thể hiện sự tăng giảm diện tích các lớp phủ đất, bản đồ phân bố NDVI, FAPAR, SMI và LST qua các năm, cũng như bảng ma trận chuyển đổi lớp phủ để minh họa chi tiết các chuyển đổi đất rừng sang các mục đích khác.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Tăng cường quản lý và bảo vệ rừng: Cần thiết lập các khu bảo tồn nghiêm ngặt tại các vùng rừng còn lại, hạn chế khai thác gỗ và chuyển đổi mục đích sử dụng đất, nhằm giảm thiểu mất rừng. Thời gian thực hiện: ngay lập tức và liên tục; chủ thể: chính quyền địa phương và các cơ quan quản lý rừng.

2. Phát triển nông nghiệp bền vững: Áp dụng các kỹ thuật canh tác thân thiện với môi trường, như nông nghiệp hữu cơ, luân canh cây trồng để giảm áp lực mở rộng diện tích canh tác. Thời gian: 1-3 năm; chủ thể: nông dân, các tổ chức hỗ trợ nông nghiệp.

3. Giám sát và quản lý khai thác khoáng sản: Kiểm soát chặt chẽ hoạt động khai thác mỏ, áp dụng các biện pháp phục hồi môi trường sau khai thác, tránh lan rộng diện tích khai thác gây phá rừng. Thời gian: 6 tháng đến 1 năm; chủ thể: các công ty khai thác, cơ quan quản lý tài nguyên.

4. Ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS trong giám sát tài nguyên: Thiết lập hệ thống giám sát rừng định kỳ bằng ảnh vệ tinh để phát hiện sớm các thay đổi bất thường, hỗ trợ ra quyết định kịp thời. Thời gian: liên tục; chủ thể: các viện nghiên cứu, cơ quan quản lý môi trường.

5. Nâng cao nhận thức cộng đồng: Tổ chức các chương trình giáo dục, tuyên truyền về tác động của biến đổi khí hậu và vai trò của rừng, khuyến khích cộng đồng tham gia bảo vệ rừng. Thời gian: liên tục; chủ thể: chính quyền địa phương, các tổ chức phi chính phủ.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Nhà quản lý tài nguyên và môi trường: Sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng chính sách bảo vệ rừng, quy hoạch sử dụng đất và ứng phó biến đổi khí hậu hiệu quả.

2. Các nhà nghiên cứu và học giả trong lĩnh vực môi trường và viễn thám: Tham khảo phương pháp luận, dữ liệu và phân tích để phát triển các nghiên cứu tiếp theo về biến đổi khí hậu và quản lý rừng.

3. Cơ quan phát triển nông nghiệp và khai thác khoáng sản: Áp dụng các khuyến nghị nhằm cân bằng giữa phát triển kinh tế và bảo vệ môi trường, giảm thiểu tác động tiêu cực đến rừng.

4. Cộng đồng địa phương và tổ chức phi chính phủ: Nâng cao nhận thức và tham gia vào các hoạt động bảo vệ rừng, phát triển bền vững dựa trên dữ liệu khoa học và thực tiễn địa phương.

Câu hỏi thường gặp

1. Biến đổi khí hậu ảnh hưởng như thế nào đến diện tích rừng tại Đại Từ?
   Biến đổi khí hậu làm thay đổi nhiệt độ và độ ẩm đất, ảnh hưởng đến khả năng sinh trưởng của cây rừng, dẫn đến giảm diện tích và chất lượng rừng. Nghiên cứu cho thấy mối tương quan cao giữa các chỉ số thực vật và tham số khí hậu với diện tích rừng.

2. Phương pháp viễn thám có chính xác trong giám sát thay đổi rừng không?
   Phân loại ảnh vệ tinh Landsat với độ phân giải 30m và kiểm tra độ chính xác cho thấy mức độ chính xác trên 90%, đủ tin cậy để giám sát biến động rừng ở quy mô huyện.

3. Nguyên nhân chính gây mất rừng tại huyện Đại Từ là gì?
   Nguyên nhân chủ yếu là do mở rộng diện tích nông nghiệp và hoạt động khai thác khoáng sản, kết hợp với tác động của biến đổi khí hậu làm suy giảm sức khỏe rừng.

4. Các chỉ số NDVI và FAPAR phản ánh điều gì về rừng?
   NDVI và FAPAR là các chỉ số thực vật đo lường mật độ và khả năng hấp thụ ánh sáng của thực vật, phản ánh sức khỏe và mật độ che phủ của rừng. Giá trị giảm cho thấy rừng bị suy thoái hoặc mất diện tích.

5. Làm thế nào để ứng dụng kết quả nghiên cứu vào quản lý rừng?
   Kết quả cung cấp dữ liệu cập nhật về biến động rừng và mối liên hệ với biến đổi khí hậu, giúp nhà quản lý xây dựng các chính sách bảo vệ, quy hoạch sử dụng đất hợp lý và giám sát hiệu quả các hoạt động khai thác tài nguyên.

Kết luận

• Diện tích rừng tại huyện Đại Từ giảm đáng kể trong hai giai đoạn 1993-2004 và 2004-2017, với mức giảm lần lượt là 10,43% và 12,53%.
• Sự mở rộng diện tích nông nghiệp và khai thác mỏ là nguyên nhân chính gây mất rừng, đồng thời biến đổi khí hậu làm suy yếu sức khỏe rừng.
• Các chỉ số thực vật NDVI và FAPAR có mối quan hệ chặt chẽ với các tham số khí hậu SMI và LST, chứng minh tác động tiêu cực của biến đổi khí hậu đến rừng.
• Phương pháp viễn thám và GIS được chứng minh là công cụ hiệu quả, chính xác trong giám sát biến động rừng và hỗ trợ quản lý tài nguyên.
• Các giải pháp bảo vệ rừng, phát triển nông nghiệp bền vững, kiểm soát khai thác mỏ và nâng cao nhận thức cộng đồng cần được triển khai ngay để bảo vệ tài nguyên rừng và ứng phó với biến đổi khí hậu.

Hành động tiếp theo: Khuyến khích các cơ quan chức năng áp dụng công nghệ viễn thám trong giám sát thường xuyên, đồng thời triển khai các chính sách bảo vệ rừng dựa trên dữ liệu khoa học. Cộng đồng và các nhà nghiên cứu cũng nên phối hợp để phát triển các mô hình quản lý bền vững, góp phần bảo vệ môi trường và phát triển kinh tế địa phương.

Trích đoạn nội dung tài liệu

THAI NGUYEN UNIVERSITY UNIVERSITY OF AGRICULTURE AND FORESTRY KENNETH JOSHUA ZARATE KUA TOPIC TITLE: KENNETH JOSHUA Z. KUA ASSESSING THE EFFECTS OF CLIMATE CHANGE ON FOREST KENNETH JOSHUA Z. KUA COVER IN DAI TU DISTRICT, THAI NGUYEN PROVINCE KENNETH JOSHUA BACHELOR Z. KUA THESIS REMOTE SENSING GLOBAL VARIATIONS: EFFECTS OF Study Mode: CLIMATE CHANGEFull-time PARAMETERS ON FOREST COVER AND Major: Environmental VEGETATION IN DAI TU DISTRICT, Science THAI and Management NGUYEN PROVINCE Faculty: International Programs Office Batch: K45 – AEP Thai Nguyen, REMOTE SENSING GLOBAL 20/11/2017 VARIATIONS: EFFECTS OF CLIMATE CHANGE PARAMETERS ON FOREST COVER AND VEGETATION IN DAI TU DISTRICT, THAI NGUYEN PROVINCE 1 c 20/09/2017 Thai Nguyen, DOCUMENTATION PAGE WITH ABSTRACT Thai Nguyen University of Agriculture and Forestry Degree Program Bachelor of Environmental Science and Management Student name Kenneth Joshua Zarate Kua Student ID DTN1454290056 Thesis Title Assessing the Effects of Climate Change on Forest Cover in Dai Tu District, Thai Nguyen Province Supervisor Th.

Nguyễn Văn Hiểu Abstract: List of Figures 1 Varying temperature and precipitation patterns and rising concentrations of List of Tables (if necessary) 2 atmospheric carbon dioxide (CO₂) are unquestionably urging noticeable changes List of Abbreviations 3 in natural and modified forests. Remote Sensing (RS) and Geographic Information PART I. INTRODUCTION 4 System (GIS) approaches for monitoring forest cover is one of the most prominent 1. Research rationale 4 tool due to the increasing environmental problems that the Earth is facing.

The aim The unpredictable and changing environment of this thesis is to assess the effects of climate change on forest cover in Dai Tu awdawdawdawdawdawdawdawdawdawdawdawdawdawdawda district, Thai Nguyen province. Landsat 5 TM images of 10th June 1993 and 10th dddddddawdawdaawdadwawdawdawdawdawd been a serious June 2004, and Landsat 8 OLI image of 6th June 2017 of Dai Tu district were topic all around the world, drawing the interests of intellectual utilized for supervised classification by using ArcGIS software. Cross-tabulation humans to investigate its influence in different aspects change matrices were established to assess the land-cover changes for the 1st period (Ravindranath 2008, p. The effects of climate change are (1993 – 2004) and the 2nd period (2004 – 2017).

The results from the land-cover predominated by rising temperatures, varying precipitation change analysis showed that, from the first period, the forest cover had decreased patterns and sea level increase, these impacts are capable to by 10.43% of the study area. While, the second period had decreased by 12.53% of disturb different kinds of ecosystems and worst, damaging natural resources (such as forests, fertile lands and minerals). ii The inevitable losses of natural resources are most likely threat c to human survival. Scientific studies show proven prediction of the study area.

These changes were a byproduct from the expanding agricultural areas and some human interventions (such as urbanization and mining activities) that resulted to deforestation. Moreover, regression analysis was performed to investigate the relationships between the mean values of vegetation indices (NDVI and FAPAR) and climate change parameters (SMI and LST) including the forest cover data that were extracted from the land-cover classification. The result of the analysis proves that, climate change parameters have significant relationships to the changing forest cover (r² = < 0.80) of Dai Tu district. Keywords: climate change; forest cover; remote sensing; Landsat; land- use/land-cover Number of pages: 56 Date of 20/11/17 Submission: iii c ACKNOWLEDGEMENT Firstly, I humbly acknowledging my God, "Jesus Christ", who is the “Son of God” that I believe in.

Without His constant provision of love and grace, I might not have had the positive outlook to keep and press toward especially while working on with my thesis. I am using this opportunity to consider everyone who supported me throughout my life and academics. I may not include you all here, but I would like to say, “thank you very much!”. This piece of work couldn’t be possible without the help and support of some dedicated and considerate people: I'd like to show my sincere gratitude and appreciation to my thesis supervisor Dr.

Nguyễn Văn Hiểu for offering his research center for me to work on. Also for the immense support and valuable recommendations. I am acknowledging the Advanced Education Program (AEP) of Thai Nguyen University of Agriculture and Forestry (TUAF) and staffs for building, teaching, encouraging and inspiring me throughout my college life, which helped me to have a brighter future. Many thanks to my good friends (Anne, Katleen, Ekang, Tina, Carlo, Colleene, Jelo, Real, Nicole, Anh Kiet, and Kuya Jose) for the positive vibes that helped me a lot emotionally during the majority of my tiring days.

I greatly appreciate the members of GeoInformatic Research Center (GIRC) for the cares and concerns, which made me feel comfortable and special while doing my research. I am deeply fascinated to mention my beloved brothers and sisters in Jesus Christ the Refiner’s Fire (JCRF) church and the Refiner’s Christian School (RCS). Thank you for all, without you, I might not have achieved a higher purpose. Words can’t express my deepest thankfulness to Mishel Rañada, for the unceasing support and compliments that boost me to do my best.

Many thanks, Mishel, for the insights, which you have shared for the betterment of my thesis. I am grateful beyond reasonable doubt and willingly dedicating this thesis to my family (Mommy Vec, Daddy Bong, Kuya Kien, Kezia Baby, Ate April, Tita Cherry, Tita Ester, Tito Eddie, Tito Edison, Tita Lau, Tita Leoni, Lola Paking) for the support not merely financial but also in lots of different aspects. The Researcher, Kenneth Joshua Zarate Kua iv c TABLE OF CONTENTS List of Figures. 1 List of Tables.

2 List of Abbreviations. Research Questions and Hypothesis. Scope and Limitations. Definition of Terms.

Land-Use and Land-Cover (LULC). Land-use research studies. Remote sensing and GIS techniques for LULC change. Forest vegetation monitoring using RS and GIS techniques.

Remote sensing climate change effects on forest vegetation .1 Time and place of research .2 Remotely sensed study area .4 Satellite data used .1 Satellite image pre-processing .4 Change rate analysis .5 Vegetation indices and climate change parameters. Climate and weather. Socio-economic activities. Land-cover analysis.

Land-cover classes. Land-cover maps. Land-cover area proportion. Accuracy Assessment results.

Land-cover change analysis. Land cover change cross-tabulation. Land-cover gain-loss. Visualization of vegetation indices and climate change parameters.

DISCUSSIONS AND CONCLUSIONS. 64 vi c LIST OF FIGURES Figure 1: The overall methodological framework for assessing the effects of climate change on forest cover. 25 Figure 2: Maps and locations for Dai Tu district, Thai Nguyen province, Vietnam. 30 Figure 3: Land-cover classification maps for years 1993; 2004; and 2017.

34 Figure 4: Illustrates the proportion of land-cover classes by area (km²) and percentage (%), in year 1993. 35 Figure 5: Illustrates the proportion of land-cover classes by area (km²) and percentage (%), in year 2004. 36 Figure 6: Illustrates the proportion of land-cover classes by area (km²) and percentage (%), in year 2017. 36 Figure 7: Comparison of land-cover proportion by percentage (%) years 1993; 2004; and 2017.

37 Figure 8: Land-cover gain – loss in km² for the 1st period (1993 – 2004) and 2nd period (2004 – 2017). 40 Figure 9: NDVI maps of Dai Tu district in years 1993; 2004; and 2017. 41 Figure 10: FAPAR maps of Dai Tu district in years 1993; 2004; and 2017. 42 Figure 11: SMI maps of Dai Tu district in years 1993; 2004; and 2017.

43 Figure 12: LST maps of Dai Tu district in years 1993; 2004; and 2017. 44 Figure 13: Graphical relationship between (a) FC and SMI, (b) FC and LST, (c) NDVI and SMI, (d) NDVI and LST, (e) FAPAR and SMI, (f) FAPAR and LST. 46 1 c LIST OF TABLES Table 1. Details of the satellite data used in the study.

Illustrates the characteristics of Landsat bands that were used for calculating vegetation indices and climate change parameters. Land-cover classes definitions and the criteria used to identify classes. 33 Table 4: Land-cover classes conversion in area (km²) from 1993 – 2004 period. 38 Table 5: Land-cover classes conversion in area (km²) from 2004 – 2017 period.

39 Table 6: Statistical relationship between vegetation indices and climate change parameters in Dai Tu district in years 1993; 2004; and 2017. 45 2 c LIST OF ABBREVIATIONS AEV Area of Ephemeral Vegetation AVHRR Advanced Very High-Resolution Radiometer CO₂ Carbon Dioxide DEM Digital Elevation Model ETM Enhanced Thematic Mapper FAO Forest and Agriculture Organization FAPAR Fraction of Absorbed Photosynthetically Active Radiation GCP Ground Control Points GIS Geographic Information System LST Land Surface Temperature LULC Land-use and Land-Cover MODIS Moderate Resolution Imaging Spectrometer NDVI Normalized Difference Vegetation Index NFI National Forest Inventory 3 c NOAA National Oceanic and Atmospheric Administration REDD Reducing Emissions from Deforestation and forest Degradation RS Remote Sensing SMI Soil Moisture Index SPOT Système Pour l'Observation de la Terre TM Thematic Mapper UK United Kingdom UNFCCC United Nations Framework Convention on Climate Change USGS United States Geological Survey UTM Universal Transverse Mercator WGS World Geodetic System 4 c PART I. Research Rationale The unpredictable and changing environment has been a serious topic all around the world, drawing the interests of various scientists, citizens, and policymakers to investigate its influence on different aspects (Ravindranath and Ostwald, 2008). Shako (2015) reportedly demonstrated the climate change parameters, such as temperature, precipitation, rainfall, soil moisture, vegetation cover, sea level, sunshine hours, atmospheric pressure, wind velocity, etc.

Slight changes in these parameters affect each other directly or indirectly (Palmate et al. These effects are capable to disturb different kinds of ecosystems and worst, damaging natural resources (e. forests, fertile lands, minerals, etc. The inevitable losses of natural resources are unquestionably a threat to human survival.

According to the United Nations Framework Convention on Climate Change (UNFCCC, 2006), demonstrates proven prediction of some catastrophic events of climate change, which are subsequent droughts and heavy rainfall conditions, decreased in the terrestrial forest, loss of biodiversity, food and water scarcity that can result in increased risk of hunger. Forest occupies one-third of the Earth’s surface and serves as an essential resource for Earth’s inhabitants. Furthermore, Forests give protection for the natural disasters (e. floods, landslides, tsunamis, etc.), preserve the quality of the soil, provide habitats for animals, increase the biodiversity, progress the economic growth (producing raw materials such as woods and medicines), and functions globally as a prevention for climate change 5 c by means of lessening global warming through carbon sequestration (Baumann et al., 2014; Kim et al.

Unfortunately, according to Food and Agriculture Organization (FAO, 2012), forests have been continuously and rapidly depleting worldwide. Recent studies claim that forest depletion has been a serious issue regarding global variations. To prove that, recent report from Chakravarty et al. (2012), demonstrates that world forest cover lost from 1990 to 2000 was approximately 0.20% and from 2000 to 2010 was approximately 0.

She also outlines that North and South Africa were leading countries that had the highest rates of deforestation from 1990 to 2010 with average approximately to 0. Moreover, FAO has shown that since 1990, the total amount of forest that had been lost was equivalent to 129 million hectares, which are approximately the size of South Africa. It is widely known that deforestation described as clearing out massive Earth’s forests and potentially damages the quality of the land. Deforestation has a lot of negative impacts on the environment and to the diverse ecosystems.

It is the primary cause of soil erosion that leads to loss of habitats for many species and sedimentation of water bodies (Chakravarty et al. For many years until now, degradation of the forest has been widespread due to human interventions (intentional) and natural factors (unintentional) (FAO, 2012).