I. Tính Cấp Thiết Của Đề Tài
Nước là một trong các nguồn tài nguyên thiên nhiên vô cùng quý giá mà Trái đất ban tặng cho con người. Nước cũng là thành phần quyết định đến sự sinh tồn và phát triển của vạn vật trên Trái đất. Trước những thay đổi của khí hậu, nguồn tài nguyên nước đang đứng trước nguy cơ ngày càng cạn kiệt. Do vậy, việc xây dựng chiến lược khai thác, sử dụng hiệu quả và bảo vệ nguồn tài nguyên này là rất cần thiết. Theo Allen và cộng sự (1990), bốc hơi nước (E) là sự trở lại của hơi nước vào trong khí quyển thông qua sự khuếch tán của các phân tử nước từ đất, thảm thực vật và các bề mặt ẩm ướt khác. Thoát hơi (T) là hiện tượng hơi nước thoát ra không khí từ bề mặt lá, thân cây như một phản ứng sinh lý của cây trồng. Tổng lượng nước mất đi qua sự khuếch tán của các phân tử nước vào trong khí quyển thường được gọi là sự thoát hơi nước. Nông nghiệp là một trong những ngành sử dụng nguồn nước ngọt lớn nhất. Tuy nhiên, do nguồn nước hạn chế, các ngành nông nghiệp cần có chiến lược sử dụng tiết kiệm và tăng hiệu quả sử dụng nước trong tưới tiêu.
1.1. Tầm Quan Trọng Của Việc Ước Tính Lượng Bốc Thoát Hơi Nước
Thông tin về bốc thoát hơi nước (ET) rất quan trọng trong công tác quản lý tài nguyên nước. Thông tin không chỉ xác định lượng nước mất đi do bốc hơi mà còn chỉ ra được mối quan hệ giữa sử dụng đất, phân bổ và sử dụng nước. Ở hầu hết các nơi trên thế giới, lượng bốc thoát hơi nước được xem là yếu tố quan trọng thứ hai của chu trình nước sau mưa. Việc ước tính chính xác lượng bốc thoát hơi nước trên quy mô lớn là nhiệm vụ cần thiết để định hướng, đề xuất chiến lược quản lý nước phù hợp. Thực tế, số lượng trạm quan trắc khí tượng, thủy văn xác định lượng bốc thoát hơi nước tại các tỉnh ở Việt Nam còn rất hạn chế. Việc thu thập dữ liệu tại các trạm còn khá thủ công, chi phí thu thập dữ liệu cao, hiệu quả lao động thấp. Do đó, cần có các công cụ thu thập dữ liệu về khí tượng, thủy văn trên quy mô lớn với chi phí thấp hơn và hiệu suất cao hơn.
II. Mô Hình Giám Sát Bốc Thoát Hơi Nước
Để khắc phục các hạn chế trong việc thu thập số liệu thủ công, có thể sử dụng dữ liệu ảnh vệ tinh trong việc chiết xuất dữ liệu khí tượng phục vụ tính toán lượng bốc thoát hơi nước từ bề mặt lớp phủ. Thực tiễn đã có nhiều mô hình giám sát lượng bốc thoát hơi nước khác nhau đã được áp dụng trên thế giới và ở Việt Nam. Mỗi mô hình đều có những ưu, nhược điểm và phù hợp với các điều kiện địa hình, khí hậu và thực trạng bề mặt lớp phủ. Việc lựa chọn mô hình để ước tính, giám sát lượng bốc thoát hơi nước từ bề mặt lớp phủ cho khu vực cụ thể cần căn cứ vào yêu cầu dữ liệu đầu vào của các mô hình, tính ưu việt của các mô hình đó và phù hợp với trình độ khoa học công nghệ hiện tại.
2.1. Các Mô Hình Được Sử Dụng
Tại Việt Nam, để xác định lượng bốc thoát hơi nước, thường sử dụng kết quả đo trực tiếp tại các trạm quan trắc khí tượng, thủy văn. Số liệu đo trực tiếp có ưu điểm là số liệu đo hàng ngày, đo nhiều đợt trong ngày và dữ liệu được lưu trữ trong thời gian dài. Tuy nhiên, số liệu còn khá thô chưa thể cung cấp một cách chi tiết trong một khu vực rộng lớn, đặc biệt là khu vực có địa hình chia cắt, nhiều tiểu vùng khí hậu. Hiện nay, có nhiều loại dữ liệu ảnh vệ tinh, từ ảnh vệ tinh có độ phân giải thấp và trung bình như ảnh Modis, Landsat đến các loại ảnh vệ tinh Aster, Sentinel có độ phân giải cao phủ trùm lãnh thổ Việt Nam ở các thời điểm khác nhau. Với các dữ liệu ảnh này, kết hợp với thông tin bổ trợ khác cho phép nghiên cứu mối quan hệ giữa năng lượng bức xạ mặt trời với lượng bốc thoát hơi nước từ dữ liệu ảnh vệ tinh.
III. Khu Vực Tây Bắc Việt Nam
Khu vực Tây Bắc Việt Nam có địa hình núi cao và chia cắt sâu, có nhiều khối núi và dãy núi cao chạy theo hướng Tây Bắc - Đông Nam. Dãy Hoàng Liên Sơn dài 180 km, rộng 30 km, với một số đỉnh núi cao trên 2.000 m. Dãy núi Sông Mã dài 500 km, có những đỉnh cao trên 1.000 m. Giữa hai dãy núi này là vùng đồi núi thấp, lưu vực sông Đà, với hệ thống sông suối, thủy văn phong phú. Đặc điểm địa hình, khí hậu, hệ thống thủy văn và lớp phủ thực vật của khu vực Tây Bắc ảnh hưởng trực tiếp đến lượng bốc thoát hơi nước. Việc nghiên cứu giám sát lượng bốc thoát hơi nước cho khu vực Tây Bắc là rất cần thiết để đảm bảo nhu cầu nước cho cây trồng, cảnh báo hạn hán, phòng tránh thiên tai, cháy rừng.
3.1. Đặc Điểm Địa Hình Và Khí Hậu
Khu vực Tây Bắc chủ yếu là diện tích đất nông, lâm nghiệp với độ che phủ rừng đạt 44,7% và sự đa dạng về lớp phủ thực vật. Đặc điểm về địa hình và khí hậu của khu vực này tạo ra những điều kiện thuận lợi cho việc nghiên cứu và giám sát lượng bốc thoát hơi nước. Việc sử dụng dữ liệu ảnh vệ tinh để ước tính lượng bốc thoát hơi nước sẽ giúp cải thiện quản lý tài nguyên nước, nâng cao hiệu quả sử dụng nước trong nông nghiệp và lâm nghiệp.
