Tổng quan nghiên cứu

Cháy rừng là một hiện tượng tự nhiên và nhân tạo gây thiệt hại nghiêm trọng đến tài nguyên thiên nhiên, môi trường và kinh tế xã hội. Tại Việt Nam, diện tích rừng bị ảnh hưởng bởi cháy rừng chiếm tỷ lệ đáng kể, đặc biệt trong các vùng có khí hậu khô hạn và địa hình phức tạp. Huyện Sơn Động, tỉnh Bắc Giang, với diện tích rừng tự nhiên khoảng 34.898 ha và rừng trồng 31.965 ha, có độ che phủ rừng đạt 71,8%, là khu vực có nguy cơ cháy rừng cao do đặc điểm địa hình dốc, khí hậu lục địa vùng núi và thảm thực vật đa dạng. Nghiên cứu xây dựng bản đồ phân vùng nguy cơ cháy rừng bằng công nghệ viễn thám và GIS tại đây nhằm mục tiêu xác định các khu vực trọng điểm dễ cháy, hỗ trợ công tác phòng chống cháy rừng hiệu quả.

Phạm vi nghiên cứu tập trung vào huyện Sơn Động, tỉnh Bắc Giang, giai đoạn từ năm 2015 đến nay, sử dụng dữ liệu viễn thám Landsat 8 OLI, Sentinel 2, dữ liệu địa hình DEM tỷ lệ 1:25.000 và dữ liệu kiểm kê rừng. Ý nghĩa của nghiên cứu không chỉ nâng cao hiệu quả quản lý, dự báo cháy rừng mà còn góp phần ứng phó với biến đổi khí hậu thông qua việc bảo vệ và phát triển bền vững tài nguyên rừng.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

  • Tam giác cháy: Bao gồm ba yếu tố cơ bản là vật liệu cháy, oxy và nguồn nhiệt. Sự kết hợp đồng thời của ba yếu tố này tạo điều kiện cho cháy rừng xảy ra và phát triển.
  • Phân loại cháy rừng: Cháy tán (cháy trên ngọn), cháy mặt đất (cháy dưới tán) và cháy ngầm (cháy than bùn). Mỗi loại cháy có đặc điểm và mức độ nguy hiểm khác nhau, ảnh hưởng đến biện pháp phòng chống.
  • Mô hình trọng số trong GIS: Tích hợp các lớp dữ liệu bản đồ thành phần như độ dốc, hướng sườn, khoảng cách đến dân cư và nương rẫy, lớp phủ thực vật, lượng mưa, nhiệt độ bề mặt và tốc độ gió để xây dựng bản đồ phân vùng nguy cơ cháy rừng.

Các khái niệm chính bao gồm: vật liệu cháy (khối lượng, độ ẩm, phân bố), chỉ số khô hạn, phân vùng trọng điểm cháy rừng, và phân cấp nguy cơ cháy rừng theo 4 cấp độ từ thấp đến rất cao.

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: Ảnh viễn thám Landsat 8 OLI và Sentinel 2 chụp tháng 8 năm 2017; dữ liệu địa hình DEM tỷ lệ 1:25.000; dữ liệu kiểm kê rừng từ Chi cục Kiểm lâm Bắc Giang; dữ liệu khí tượng gồm nhiệt độ, lượng mưa và tốc độ gió; dữ liệu khảo sát thực địa về vật liệu cháy và thảm thực vật.
  • Phương pháp chọn mẫu: Lựa chọn khu vực huyện Sơn Động làm vùng nghiên cứu thực nghiệm do đặc điểm địa hình, khí hậu và thảm thực vật đa dạng, có nguy cơ cháy rừng cao.
  • Phương pháp phân tích: Kết hợp xử lý ảnh viễn thám, phân tích GIS để xây dựng các lớp bản đồ thành phần; áp dụng mô hình trọng số để tính toán và phân cấp nguy cơ cháy rừng; khảo sát thực địa để kiểm chứng và hiệu chỉnh kết quả.
  • Timeline nghiên cứu: Thu thập dữ liệu và khảo sát thực địa năm 2017-2018; xử lý dữ liệu và xây dựng bản đồ phân vùng nguy cơ cháy rừng trong năm 2018; đánh giá và hoàn thiện luận văn năm 2019.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Phân loại thảm thực vật theo nguy cơ cháy: Rừng trồng thông nhựa có khối lượng vật liệu cháy khô lớn nhất, tiếp theo là rừng hỗn giao lá rộng và tre nứa. Rừng trồng keo lá tràm và bạch đàn trắng có khối lượng vật liệu cháy tương đương, trong khi rừng lá rộng thường xanh tái sinh có lượng vật liệu cháy thấp nhất.
  2. Phân vùng nguy cơ cháy rừng: Bản đồ phân vùng nguy cơ cháy rừng tại huyện Sơn Động được chia thành 4 cấp độ: nguy cơ thấp (khoảng 25% diện tích), trung bình (30%), cao (25%) và rất cao (20%). Các khu vực có nguy cơ rất cao tập trung chủ yếu ở các xã có địa hình dốc, thảm thực vật dễ cháy và gần các khu dân cư, nương rẫy.
  3. Ảnh hưởng của các yếu tố địa hình và khí hậu: Độ dốc trung bình trên 25° và hướng sườn Đông Bắc – Tây Nam làm tăng nguy cơ cháy rừng. Nhiệt độ bề mặt trung bình 22,6°C và lượng mưa trung bình 1.564 mm/năm tạo điều kiện thuận lợi cho sự tích tụ vật liệu cháy vào mùa khô.
  4. Đánh giá độ chính xác bản đồ: So sánh kết quả bản đồ với dữ liệu thực địa cho thấy độ chính xác đạt khoảng 85%, phản ánh tốt sự phân bố nguy cơ cháy rừng thực tế tại khu vực nghiên cứu.

Thảo luận kết quả

Kết quả nghiên cứu cho thấy việc ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS kết hợp mô hình trọng số là phương pháp hiệu quả để phân vùng nguy cơ cháy rừng ở quy mô huyện. Các yếu tố địa hình, khí hậu và thảm thực vật được tích hợp một cách khoa học, giúp xác định chính xác các khu vực trọng điểm cần tập trung phòng chống. So với các nghiên cứu trước đây chỉ áp dụng dữ liệu khí tượng mặt đất hoặc phân vùng cấp tỉnh, nghiên cứu này nâng cao độ phân giải không gian đến tỷ lệ 1:25.000, phù hợp với quản lý địa phương.

Việc phân loại thảm thực vật theo nguy cơ cháy dựa trên khối lượng vật liệu cháy và đặc tính sinh học của từng loại rừng cũng góp phần làm rõ vai trò của yếu tố sinh thái trong dự báo cháy rừng. Kết quả này tương đồng với các nghiên cứu quốc tế về ảnh hưởng của vật liệu cháy và điều kiện khí hậu đến nguy cơ cháy.

Bản đồ phân vùng nguy cơ cháy rừng có thể được trình bày qua biểu đồ diện tích theo cấp độ nguy cơ và bản đồ phân bố không gian, giúp các nhà quản lý dễ dàng nhận diện vùng trọng điểm và lập kế hoạch phòng chống phù hợp. Tuy nhiên, nghiên cứu cũng nhận thấy một số hạn chế như dữ liệu khí tượng chưa cập nhật liên tục hàng ngày và chưa tính đến yếu tố kinh tế - xã hội chi tiết, cần được bổ sung trong các nghiên cứu tiếp theo.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Tăng cường ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS trong quản lý cháy rừng: Các cơ quan quản lý địa phương cần đầu tư trang thiết bị và đào tạo cán bộ sử dụng công nghệ này để cập nhật bản đồ phân vùng nguy cơ cháy rừng hàng năm, nhằm nâng cao hiệu quả dự báo và phòng chống cháy. Thời gian thực hiện: 1-2 năm.
  2. Xây dựng hệ thống cảnh báo sớm dựa trên dữ liệu viễn thám và khí tượng: Phát triển phần mềm tích hợp dữ liệu vệ tinh MODIS, Landsat và khí tượng để cảnh báo nguy cơ cháy rừng theo thời gian thực, hỗ trợ công tác chỉ huy chữa cháy kịp thời. Chủ thể thực hiện: Cục Kiểm lâm phối hợp với các viện nghiên cứu. Thời gian: 2 năm.
  3. Tuyên truyền và nâng cao nhận thức cộng đồng về phòng chống cháy rừng: Tổ chức các chương trình đào tạo, tập huấn và truyền thông về tác hại của cháy rừng, biện pháp phòng chống và vai trò của cộng đồng trong quản lý rừng. Chủ thể: UBND huyện, các tổ chức xã hội. Thời gian: liên tục.
  4. Xây dựng và duy trì các công trình phòng cháy chữa cháy rừng trọng điểm: Thiết kế và triển khai các công trình như đường băng cản lửa, trạm canh phòng tại các khu vực có nguy cơ cháy cao, kết hợp với lực lượng kiểm lâm chuyên nghiệp. Thời gian: 3 năm.
  5. Nghiên cứu bổ sung yếu tố kinh tế - xã hội trong mô hình dự báo: Tích hợp các chỉ số về hoạt động nông nghiệp, dân cư và tập quán canh tác để nâng cao độ chính xác của bản đồ phân vùng nguy cơ cháy rừng. Chủ thể: các viện nghiên cứu và trường đại học. Thời gian: 2-3 năm.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Cơ quan quản lý rừng và kiểm lâm: Sử dụng kết quả để xây dựng kế hoạch phòng chống cháy rừng, phân bổ nguồn lực và tổ chức lực lượng canh phòng hiệu quả tại địa phương.
  2. Các nhà nghiên cứu và sinh viên chuyên ngành bản đồ, viễn thám và GIS: Tham khảo phương pháp ứng dụng công nghệ hiện đại trong phân tích môi trường và quản lý tài nguyên thiên nhiên.
  3. Chính quyền địa phương và các tổ chức xã hội: Áp dụng thông tin bản đồ phân vùng nguy cơ cháy rừng để tuyên truyền, nâng cao nhận thức cộng đồng và xây dựng các chương trình phòng chống cháy rừng phù hợp.
  4. Doanh nghiệp và nhà đầu tư trong lĩnh vực lâm nghiệp: Đánh giá rủi ro cháy rừng trong quy hoạch phát triển rừng trồng, bảo vệ tài sản và đầu tư bền vững.

Câu hỏi thường gặp

  1. Công nghệ viễn thám và GIS có vai trò gì trong phòng chống cháy rừng?
    Công nghệ này giúp thu thập, xử lý và phân tích dữ liệu không gian lớn, từ đó xây dựng bản đồ phân vùng nguy cơ cháy rừng chính xác, hỗ trợ cảnh báo sớm và quản lý hiệu quả. Ví dụ, dữ liệu MODIS cung cấp thông tin điểm cháy theo thời gian thực.

  2. Phân vùng nguy cơ cháy rừng được thực hiện như thế nào?
    Dựa trên mô hình trọng số tích hợp các yếu tố địa hình, khí hậu, thảm thực vật và khoảng cách đến các nguồn gây cháy, dữ liệu được xử lý trong GIS để phân loại khu vực theo các cấp độ nguy cơ từ thấp đến rất cao.

  3. Tại sao huyện Sơn Động được chọn làm khu vực nghiên cứu?
    Sơn Động có đặc điểm địa hình dốc, khí hậu lục địa vùng núi và thảm thực vật đa dạng, cùng với diện tích rừng lớn và nguy cơ cháy cao, phù hợp để thử nghiệm và áp dụng công nghệ viễn thám và GIS trong phân vùng nguy cơ cháy.

  4. Các cấp độ nguy cơ cháy rừng được phân loại như thế nào?
    Theo nghiên cứu, có 4 cấp độ: nguy cơ thấp, trung bình, cao và rất cao, dựa trên các chỉ số về vật liệu cháy, điều kiện khí hậu và địa hình. Mỗi cấp độ tương ứng với các biện pháp phòng chống khác nhau.

  5. Làm thế nào để nâng cao hiệu quả phòng chống cháy rừng dựa trên kết quả nghiên cứu?
    Cần kết hợp công nghệ hiện đại với công tác tuyên truyền, xây dựng công trình phòng cháy, đào tạo lực lượng chuyên trách và phát triển hệ thống cảnh báo sớm dựa trên dữ liệu viễn thám và khí tượng.

Kết luận

  • Nghiên cứu đã xây dựng thành công bản đồ phân vùng nguy cơ cháy rừng tỷ lệ 1:25.000 cho huyện Sơn Động, tỉnh Bắc Giang, dựa trên công nghệ viễn thám và GIS.
  • Phân loại thảm thực vật theo nguy cơ cháy giúp xác định chính xác các khu vực trọng điểm cần tập trung phòng chống.
  • Mô hình trọng số tích hợp đa yếu tố địa hình, khí hậu và sinh thái là phương pháp hiệu quả trong dự báo nguy cơ cháy rừng cấp huyện.
  • Kết quả nghiên cứu góp phần nâng cao năng lực quản lý, dự báo và phòng chống cháy rừng, đồng thời hỗ trợ xây dựng chính sách bảo vệ rừng phù hợp.
  • Đề xuất các giải pháp ứng dụng công nghệ, phát triển hệ thống cảnh báo sớm và tăng cường tuyên truyền nhằm giảm thiểu thiệt hại do cháy rừng trong thời gian tới.

Hành động ngay hôm nay để bảo vệ rừng và ứng phó hiệu quả với nguy cơ cháy rừng là nhiệm vụ cấp bách của toàn xã hội.