CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ CƠ SỞ DỮ LIỆU 1. Khái niệm hoang mạc hóa "Hoang mạc hóa- desertification" có nghĩa là suy thoái đất ở các khu vực khô cằn, bán khô hạn và bán ẩm do nhiều yếu tố, bao gồm cả các biến thể khí hậu và hoạt động của con người. "Suy thoái đất" nghĩa là giảm hoặc mất năng suất sinh học, kinh tế ở các vùng khô hạn, bán khô hạn và khô bán ẩm, có thể do thiếu nước tưới cho đất trồng trọt , đồng cỏ, rừng và hoạt động sử dụng đất của con người không phù hợp với các điều kiện tự nhiên. "Khô hạn, bán khô hạn và khô bán ẩm" nghĩa là các khu vực, trừ vùng cực và cận cực, có tỷ số lượng mưa năm và lượng bốc hơi nước tiềm năng nằm trong phạm vi từ 0,05 đến 0,65 (Công ước Chống hoang mạc hóa của Liên Hợp quốc, 1994) [26].
“Nguy cơ hoang mạc hóa” (Risk desertification) trên cơ sở phát triển khái niệm và phương pháp đánh giá nhạy cảm, C. Komas và các cộng sự [49] đã xây dựng một tập hợp các chỉ số để đánh giá thoái hóa đất và quan trắc hoang mạc hóa cho nhiều khu vực trên thế giới. Tập hợp các chỉ số này và cách phân loại tương tự như đối với tập hợp chỉ số đánh giá nhạy cảm hoang mạc hóa, tuy nhiên thêm một nhóm chỉ số khác liên quan tới kinh tế xã hội, quản lý và sử dụng tài nguyên (đất, nước và rừng). Cùng với phương pháp toán học có thể xây dựng được thuật toán (algorithm) để định lượng hóa được hay dự báo được nguy cơ xảy ra hoang mạc hóa thành chỉ số từ tập hợp các chỉ số này.
Tùy vào phương pháp toán học sử dụng kết quả có thể ở các dạng và mức độ chính xác khác nhau. Theo FAO-UNEF (The United Nations Environment Programme) các quá trình HMH chủ yếu bao gồm ( FAO-UNEP, 1982) [56]: 1. Quá trình thoái hóa thảm thực vật; 2. Quá trình xói mòn do nước; 3.
Quá trình thổi mòn do gió; 4. Quá trình mặn hóa; 9 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Quá trình suy giảm chất hữu cơ trong đất; 6. Quá trình kết von, đá ong; 7.
Quá trình tích lũy độc tố trong đất; Hoang mạc hóa có thể nhận định là quá trình suy thoái đất (thoái hóa đất) dẫn đến giảm sức sản xuất của đất một cách nghiêm trọng hoặc thậm chí làm mất đi sức sản xuất sinh học của đất. Nguyên nhân chủ yếu do đặc điểm biến đổi khí hậu theo xu hướng làm suy thoái các điều kiện tự nhiên của vùng (đặc điểm khí hậu, lượng mưa, đất đai, địa hình, thảm thực vật .) và do chính tác động hoạt động của con người (dân cư và phân bố, các kiểu sử dụng đất, các chính sách quản lý đất đai. Quá trình này xảy ra liên tục, qua nhiều giai đoạn không chỉ diễn ra ở vùng khô hạn, bán khô hạn mà ngay cả vùng có lượng mưa khá lớn , cuối cùng dẫn đến suy giảm mạnh hoặc triệt tiêu sức sản xuất của đất. Biểu hiện quá trình này rất đa dạng tùy điều kiện từng vùng và sự tác đ ộng của con n gười phổ biến như tăng cường sự khô hạn, thiếu hụt ẩm, tích lũy muối trong đất, suy giảm độ phì đất, độ che phủ thực vật, thay đổi giống loài, sự bành trướng của các bãi cát, xâm lấn của cồn cát di động.
Tổng quan nghiên cứu HMH ứng dụng công nghệ viễn thám và hệ thông tin địa lý trên Thế giới Nghiên cứu HMH đã bắt đầu được biết đến vào những năm 30 của thế kỉ trước khi một phần của đồng bằng lớn ở Bắc Mỹ đã chuyển thành “dust bowl” (vùng bán hoang mạc phủ nhiều cát) do hạn hán và canh tác lạc hậu. Từ đó đến nay, đã có nhiều công trình nghiên cứu HMH ở Hoa Kỳ, châu Úc, châu Á và châu Phi, đặc biệt là khu vực cận Sahara, Nam Phi và trung tâm nội địa Úc., tiêu biểu là: • UNESCO, 1977, Bản đồ các vùng khô hạn trên thế giới 1/25.000, Những chú thích mở rộng. MAB Technical Notes no. Paris: UNESCO; • FAO – UNEP, 1982, Bản đồ sa mạc hóa thế giới tỷ lệ 1:25.000; 10 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com • WMO, 1981, Hạn hán miền nhiệt đới Tropical droughts – Khía cạnh khí tượng thủy văn và ý nghĩa cho nông nghiệp; • UNEP, 1992, Atlat HMH thế giới.
Nairobi: UNEP, and London: Edward Arnold, 69 mảnh; • WMO, 1994, Hạn hán và hoang mạc hóa; • Ragab R. and Atef H, 2004, Những chiến lược quản lý nước để chống lại hạn hán ở những vùng bán hoang mạc ; • UNESCO-WMO, 2005, Những khía cạnh thủy văn của hạn hán. Trong vài thập kỷ gần đây nhờ việc áp dụng tư liệu ảnh viễn thám và công nghệ hệ thông tin địa lý việc đánh giá HMH đã chuyển biến từ định tính đến định lượng. Các thành tựu nghiên cứu HMH trong lĩnh vực này chủ yếu tập trung ở các vấn đề sau: Về nghiên cứu và đánh g iá dự báo HMH trên toàn cầu, t rong 35 năm qua, ảnh vệ tinh đã cung cấp những dữ liệu cho kiểm soát HMH toàn cầu.
Từ bản đồ các vùng khô hạn trên thế giới tỷ lệ 1/25.000 do UNESCO thành lập vào năm 1977 đến bản đồ sa mạc hóa thế giới tỷ lệ 1:25.000 của FAO -UNEP thành lập vào năm 1982 và đặc biệt là tập Atlat HMH thế giới (69 mảnh) do UNEP thành lập vào năm 1992 là những thành tựu giá trị trong việc ứng dụng công nghệ viễn thám trong nghiên cứu, kiểm soát HMH trên toàn cầu. Ảnh LANSAT chụp vào các thờ i điểm khác nhau cho phép các nhà khoa học dự báo sự thay đổi cơ cấu mùa vụ, cơ cấu cây trồng là cơ sở cho dự báo nguy cơ HMH tại một số khu vực trên thế giới. Bên cạnh đó, từ những tài liệu học thuật về HMH đến những dự án và phương pháp nghiên cứu dự báo HMH của các nhà khoa học Hoa Kỳ, châu Âu, châu Phi và Mỹ Latinh đã góp phần giải quyết các vấn đề hạn hán và HMH tại một số vùng trên thế giới [51, 53, 61]. Nghiên cứu ứng dụng viễn thám và GIS phân tích đặc điểm cấu trúc lớp phủ khu vực khô hạn (cấu trúc lớp phủ, phân loại lớp phủ .) đa thời gian bằng cách sử 11 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com dụng các loại tư liệu viễn thám từ độ phân giải thấp (NOOA, MODIS .) đến các loại tư liệu có độ phân giải trung bình và cao (Landsat, Spot .), và các tư liệu viễn thám radar để đánh giá tình h ình khô hạn trong khu vực và cảnh báo nguy cơ hoang mạc hóa.
Nghiên cứu chỉ số thực vật của ảnh vệ tinh các vùng khô hạn cũng được nhiều tác giả quan tâm. Thông qua chỉ số thực vật của khu vực cũng như sự biến động của chúng qua các giai đoạn nhằm dự đoán khô hạn và bán khô hạn, đánh giá thực vật, sinh thái [58]. Xác định nhiệt bề mặt khu vực khô hạn và bán khô hạn từ các kênh nhiệt (ảnh MODIS, NOOA) kết hợp với mô hình vật lý độ ẩm của đất nghiên cứu khô hạn. Các ảnh vệ tinh RADAR cũng đư ợc ứng dụng để nghiên cứu độ ẩm đất trong các vùng khô hạn và bán khô hạn [60].
Giordano và cộng sự (2008), khi nghiên cứu xác định các khu vực nhạy cảm với sa mạc hóa ở vùng Sicily - Ý( là một trong những vùng bị đe dọa nhiều nhất bởi hoang mạc hóa do khí hậu và sử dụng đất thay đổi). Tác giả đã xác định các khu vực dễ bị sa mạc hóa trên cơ sở của ESA. Các thông số được sử dụng đã được tích hợp phù hợp và xử lý bằng GIS có được bốn chỉ số về khí hậu, đất, thảm thực vật và hệ thống quản lý, đại diện cho các cơ sở cho việc đánh giá ESA. Các kết quả thu được cho thấy 6,9% lãnh thổ Sicilia là rất nhạy cảm với sa mạc hóa, 46,5% có độ nhạy vừa phải, 32,5% có độ nhạy thấp và chỉ có 7,2% là không nhạy cảm.
Đặc biệt nhạy cảm nhất là các huyện nội địa của các tỉnh Caltanissetta, En na và Catania [58]. Ở khu vực Châu Mỹ, nghiên cứu hoang mạc hóa theo hướng đánh giá tai biến. Theo các nhà khoa học Mỹ, nhân tố ảnh hưởng tới hoang mạc hóa là: Lượng mưa và tần xuất xuất hiện hạn hán ; Tiềm năng bốc thoát hơi nước ; Gió; Kết cấu đất; Loại đ ất; Sử dụng đất; Quản lý đất đai. Ở Mỹ, nghiên cứu hoang mạc hóa tiếp cận theo hướng đánh giá tổn thương (Vulnerability to desertification).
Mỹ đã cho xuất bản bản đồ Tổn thương hoang mạc hóa (cấp toàn cầu) ở tỷ lệ 1: 5. Theo quan điểm 12 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com tiếp cận này, thoái hóa đất là nhân tố chính của hoang mạc hóa. Trên bản đồ cho thấy một phần diện tích của Khu vực Đông Nam Á nằm trong giới hạn tổn thương trung bình. Khu vực Tây Nguyên và Nam Trung bộ của Việt Nam đã xuất hiện hoang mạc hóa cục bộ [52].
Tổng quan nghiên cứu HMH ứng dụng công nghệ viễn thám và hệ thông tin địa lý ở Việt Nam 1. Hiện trạng hoang mạc hóa ở Việt Nam Việt Nam đã có hoang mạc cục bộ, đó là các dải cát hẹp trải dài dọc theo bờ biển miền Trung, tập trung ở 10 tỉnh từ Quảng Bình đến Bình Thuận với diện tích khoảng 419.000 ha và ở đồng bằng sông Cửu Long với diện tích 43. Kết quả điều tra này cũng trùng hợp với kết quả nghiên cứu và bản đồ Tổn thương hoa ng mạc hóa mà nhóm các nhà khoa học của Bộ Nông nghiệp Mỹ đã công bố (NRCS, 2003), cũng như thống kê trên bản đồ thoái hóa đất của FAO và UNESCO (FAO,…. Riêng “hai tỉnh Bình Thuận và Ninh Thuận (thuộc vùng duyên hải miền Trung) là vùng khô hạn điển hình có khí hậu nóng – khô, lượng mưa thấp nhất, lượng bốc hơi cao nhất với nhiều loại đất hoang mạc điển hình cần quan tâm nhất” [22].
Ở Bình Thuận diện tích hoang mạc hóa là 1.233km 2, chiếm tới 15% diện tích tự nhiên nếu phân theo tiêu chí củ a UNCCD về chỉ số R/Eto <= 0,65. Theo các nghiên cứu hiện nay ở Bình Thuận đã xuất hiện 4 dạng hoang mạc: Hoang mạc cát, hoang mạc đá, hoang mạc muối và hoang mạc đất cằn. Tình trạng hoang mạc hóa đã tác động mạnh đến sản xuất, môi trường và cả văn hóa – xã hội. Theo các nhà khoa học, hạn hán là một trong những đặc thù của khu vực duyên hải Nam Trung bộ.