Tổng quan nghiên cứu

Biến đổi khí hậu và nước biển dâng đang tạo ra những áp lực chưa từng có đối với các hệ sinh thái và cộng đồng ven biển Việt Nam. Theo đánh giá của Ngân hàng Thế giới, Việt Nam là một trong những quốc gia chịu tổn thương nặng nề nhất, đặc biệt tại các vùng đồng bằng châu thổ. Kịch bản biến đổi khí hậu của Bộ Tài nguyên và Môi trường công bố năm 2016 cảnh báo rằng nếu mực nước biển dâng 50 cm, khoảng 27% diện tích tự nhiên của tỉnh Thái Bình có nguy cơ bị ngập chìm, trong đó huyện Tiền Hải chịu nguy cơ cao nhất lên đến 67,47% diện tích và huyện Thái Thụy chịu nguy cơ 22,29% diện tích. Thực tế thiên tai cực đoan cũng liên tục đe dọa sinh kế địa phương; điển hình như cơn bão số 1 vào tháng 7 năm 2016 đã làm ngập úng 12.500 ha lúa, ảnh hưởng nặng nề đến 6.900 ha nuôi trồng thủy sản nước mặn, lợ tại hai huyện này.

Vấn đề cốt lõi hiện nay là các phương án quy hoạch sử dụng đất cấp huyện chủ yếu mới chỉ dựa trên chỉ tiêu kinh tế - xã hội đơn thuần mà thiếu vắng luận cứ khoa học về sinh thái cảnh quan và chưa lồng ghép đồng bộ các kịch bản biến đổi khí hậu dài hạn. Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là xác lập hệ thống luận cứ khoa học và thực tiễn vững chắc để đề xuất phương án quy hoạch cảnh quan thích ứng biến đổi khí hậu, phục vụ định hướng sử dụng đất bền vững tại hai huyện Tiền Hải và Thái Thụy thuộc Khu dự trữ sinh quyển châu thổ sông Hồng. Phạm vi không gian nghiên cứu bao quát toàn bộ 22.604 ha của huyện Tiền Hải với 35 đơn vị hành chính và toàn bộ huyện Thái Thụy gồm 48 đơn vị hành chính, trải dài trên 52 km bờ biển. Phạm vi thời gian đánh giá biến động lớp phủ giai đoạn 2005 - 2014 và mô phỏng dự báo không gian đến năm 2090. Nghiên cứu mang ý nghĩa thực tiễn then chốt trong việc giảm thiểu tối đa rủi ro ngập lụt cho hơn 85.318 ha diện tích tự nhiên và bảo tồn nguyên vẹn 12.500 ha đất ngập nước khu bảo tồn thiên nhiên.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn vận dụng tổng hợp lý thuyết sinh thái cảnh quan (Landscape Ecology), lý thuyết cảnh quan đa chức năng (Multifunctional Landscape) và lý thuyết khả năng phục hồi của hệ thống sinh thái - xã hội (Resilience Theory) do Walker và các cộng sự khởi xướng. Hệ thống lý luận này nhấn mạnh rằng cảnh quan ven biển không chỉ cung cấp không gian sản xuất mà còn thực hiện các chức năng phòng hộ, điều hòa khí hậu và lưu trữ giá trị văn hóa.

Bốn khái niệm nền tảng xuyên suốt nghiên cứu bao gồm:

  1. Cảnh quan đa chức năng: Không gian tích hợp hài hòa giữa sản xuất nông nghiệp, lâm nghiệp, nuôi trồng thủy sản và bảo tồn đa dạng sinh học.
  2. Khả năng phục hồi cảnh quan: Năng lực của hệ thống tự nhiên và xã hội trong việc hấp thụ các cú sốc thiên tai mà không làm suy thoái cấu trúc và chức năng cơ bản.
  3. Lớp phủ mặt đất và sử dụng đất: Sự phân biệt rõ nét giữa bề mặt vật lý quan sát được qua viễn thám và chuỗi hoạt động nhân sinh tác động lên bề mặt đó.
  4. Phân vùng chức năng sinh thái: Việc phân chia lãnh thổ thành các không gian thích ứng chuyên biệt dựa trên đặc tính tự nhiên, sức tải môi trường và mức độ nhạy cảm trước rủi ro khí hậu.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu khai thác nguồn dữ liệu không gian đa thời gian gồm ảnh vệ tinh Landsat 7 ETM+ thu nhận các ngày 10/10/2005 và 09/11/2010 cùng ảnh vệ tinh Landsat 8 OLI-TIRS thu nhận ngày 25/09/2014, tất cả đều đạt độ phân giải không gian 15m x 15m và được hiệu chỉnh hình học chuẩn xác theo hệ tọa độ VN2000. Dữ liệu phi không gian bao gồm các báo cáo kinh tế - xã hội định kỳ, bản đồ địa mạo tỷ lệ 1/50.000 và kịch bản nước biển dâng chi tiết cho tỉnh Thái Bình.

Phương pháp phân tích chủ đạo là sự kết hợp giữa mô hình chuỗi Markov và mạng tự động tế bào (Markov-Cellular Automata - Markov-CA) trên phần mềm IDRISI Selva và ArcGIS. Lý do lựa chọn mô hình Markov-CA là khả năng tích hợp vượt trội giữa xác suất chuyển đổi ma trận trạng thái theo chuỗi thời gian rời rạc và quy luật tương tác lân cận trong không gian, mang lại độ chính xác kiểm chứng trên 80%. Bên cạnh đó, phương pháp điều tra xã hội học được triển khai với cỡ mẫu 250 phiếu khảo sát hộ dân tại các xã ven biển xung yếu như Thụy Trường, Thụy Xuân, Nam Phú, Nam Thịnh thông qua phương pháp chọn mẫu phân tầng ngẫu nhiên. Số liệu điều tra được xử lý định lượng bằng thang đo Likert 7 cấp độ và quy đổi về đại lượng giá trị trung bình trọng số theo 5 bậc mức độ (từ khoảng 1,000 - 2,199 tương ứng mức rất thấp đến khoảng 5,800 - 7,000 tương ứng mức rất cao), kết hợp với ma trận phân tích điểm mạnh, điểm yếu, cơ hội, thách thức (SWOT) để xác lập phân vùng cảnh quan.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình phân tích tư liệu viễn thám đa thời gian và ứng dụng mô hình không gian đã chỉ ra những chuyển dịch sâu sắc của cấu trúc cảnh quan tại Tiền Hải và Thái Thụy:

Thứ nhất, diện tích đất trồng trọt (NNG) liên tục suy giảm mạnh trong khi đất quần cư (QCU) mở rộng nhanh chóng. Năm 2005, đất trồng trọt chiếm diện tích lớn nhất với 31.040,4 ha, nhưng đã giảm xuống 30.420,7 ha năm 2010 và chỉ còn 29.708,1 ha vào năm 2014, tương đương mức giảm ròng 1.332,3 ha (giảm 4,29% sau 9 năm). Ngược lại, đất quần cư tăng đều từ 10.543,1 ha (năm 2005) lên 10.960,8 ha (năm 2010) và đạt 11.223,3 ha (năm 2014), tăng thêm 680,2 ha do tốc độ đô thị hóa và xây dựng hạ tầng cụm công nghiệp.

Thứ hai, sự bùng nổ của diện tích đất nuôi trồng thủy sản (TSN) và phục hồi đáng kể của rừng ngập mặn (RNM). Đất nuôi trồng thủy sản tăng trưởng vượt bậc từ 5.286,9 ha năm 2005 lên 5.448,2 ha năm 2010 và đạt 5.933,4 ha năm 2014, tăng 646,5 ha (tương đương mức tăng 12,23%), phần lớn chuyển đổi trực tiếp từ 450 ha đất trồng lúa kém hiệu quả. Đất rừng ngập mặn phòng hộ tăng từ 2.138,1 ha năm 2005 lên 2.708,0 ha năm 2010 và chạm mốc 2.809,1 ha năm 2014, ghi nhận mức mở rộng ấn tượng 31,38% (+671,0 ha) nhờ các dự án lâm nghiệp bền vững.

Thứ ba, sự ổn định của diện tích đất làm muối (LMU) duy trì ở mức 64,3 ha tập trung tại xã Thụy Hải, cùng với sự gia tăng đột biến của bãi triều (BTR) lên mức 5.929,4 ha vào năm 2014 do quá trình bồi tụ cửa sông kết hợp chu kỳ thủy triều.

Thứ tư, điều tra cộng đồng phản ánh nhận thức rất rõ nét của người dân về rủi ro khí hậu. Các chỉ thị về xâm nhập mặn, triều cường làm giảm năng suất lúa và dịch bệnh thủy sản đều được người dân đánh giá ở mức tác động "cao" đến "rất cao" với điểm trung bình trọng số wMean dao động từ 4,850 đến 5,620.

Thảo luận kết quả

Sự biến động cấu trúc cảnh quan phản ánh chân thực áp lực kép từ chuyển dịch cơ cấu kinh tế nội tại và tác động tiêu cực của biến đổi khí hậu. Việc sụt giảm hơn 1.332 ha đất nông nghiệp để nhường chỗ cho nuôi trồng thủy sản và khu dân cư cho thấy xu hướng khai thác tối đa lợi thế kinh tế biển. Tuy nhiên, nếu thiếu đi sự kiểm soát không gian, quá trình đào đầm tôm tự phát sẽ phá vỡ tính liên tục của hệ sinh thái ven bờ, làm suy thoái tài nguyên nước ngầm vốn chỉ nằm ở độ sâu nông 1 - 1,5m và dễ bị nhiễm mặn.

Kết quả chuyển dịch lớp phủ này hoàn toàn tương đồng với các nghiên cứu tại huyện lân cận Giao Thủy (Nam Định) của các nhà khoa học địa lý, nơi quá trình gia tăng dân số tạo sức ép lớn lên đất mặt nước. Dữ liệu nghiên cứu được trực quan hóa tối ưu thông qua hệ thống bản đồ biến động lớp phủ tỷ lệ 1/50.000, kết hợp các bảng ma trận chuyển đổi trạng thái 7x7 lớp đối tượng và các biểu đồ phân cấp thích ứng không gian. Việc rừng ngập mặn tăng trưởng thêm 671,0 ha là minh chứng cho thấy các nỗ lực chính sách bảo vệ đai rừng phòng hộ ven đê đã phát huy hiệu quả, tạo lá chắn vững chắc bảo vệ vùng đồng bằng nội đồng trước nguy cơ bão lũ và nước biển dâng.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên các phân tích khoa học và kết quả mô phỏng không gian, bốn nhóm giải pháp chiến lược được đề xuất:

  1. Chuyển đổi cơ cấu sử dụng đất nông - thủy sản thích ứng xâm nhập mặn: Tiến hành tái cơ cấu khoảng 1.500 ha đất trồng lúa trũng thấp, thường xuyên nhiễm mặn tại các xã ven sông Trà Lý và sông Diêm Hộ sang mô hình xen canh lúa - rươi, tôm - lúa sinh thái hoặc chuyển hẳn sang nuôi thủy sản nước lợ công nghệ cao. Mục tiêu đạt giá trị kinh tế tăng 25 - 30% trên một đơn vị diện tích vào giai đoạn 2020 - 2025. Chủ thể thực hiện: Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn tỉnh Thái Bình phối hợp cùng Phòng Nông nghiệp hai huyện Tiền Hải và Thái Thụy.

  2. Bảo tồn nghiêm ngặt và mở rộng vành đai rừng ngập mặn phòng hộ: Thiết lập hành lang bảo vệ nghiêm ngặt cho toàn bộ 2.809,1 ha rừng ngập mặn hiện hữu, đồng thời trồng bổ sung mới từ 400 - 500 ha rừng sú, vẹt trên các bãi bồi ngoài đê biển từ xã Thụy Trường đến xã Nam Thịnh nhằm đạt chỉ tiêu che phủ trên 3.200 ha trước năm 2030. Chủ thể thực hiện: Chi cục Kiểm lâm Thái Bình, Ban Quản lý Khu bảo tồn thiên nhiên đất ngập nước Tiền Hải và cộng đồng ngư dân ven biển.

  3. Nâng cấp hạ tầng công trình phòng chống thiên tai kết hợp giải pháp phi công trình: Củng cố, kiên cố hóa toàn bộ 52 km tuyến đê biển số 7 và số 8, xây dựng hệ thống cống tiêu thoát lũ tự động ngăn mặn giữ ngọt thích ứng với kịch bản nước biển dâng 50 cm. Triển khai đồng bộ các lớp tập huấn kỹ thuật thích ứng biến đổi khí hậu cho 100% cán bộ xã ven biển giai đoạn 2022 - 2030. Chủ thể thực hiện: Ủy ban Nhân dân tỉnh Thái Bình và Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn.

  4. Lồng ghép bản đồ quy hoạch cảnh quan đa chức năng vào kế hoạch sử dụng đất cấp huyện: Ban hành quy chế quản lý không gian sinh thái theo 5 tiểu vùng chức năng đã được xác lập, tích hợp các chỉ tiêu thích ứng biến đổi khí hậu vào quy hoạch sử dụng đất giai đoạn 2021 - 2030, tầm nhìn 2090. Chủ thể thực hiện: Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Thái Bình và Ủy ban Nhân dân hai huyện Tiền Hải, Thái Thụy.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Luận văn là tài liệu tham khảo chuyên sâu, mang lại giá trị thiết thực cho bốn nhóm đối tượng:

  1. Cơ quan quản lý nhà nước và nhà hoạch định chính sách cấp tỉnh, huyện: Bao gồm Sở Tài nguyên và Môi trường, Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn tỉnh Thái Bình, Ủy ban Nhân dân huyện Tiền Hải và Thái Thụy. Lợi ích thực tế là cung cấp cơ sở dữ liệu số GIS chuẩn hóa và luận cứ khoa học để phê duyệt, điều chỉnh quy hoạch sử dụng đất 10 năm và kế hoạch phát triển kinh tế biển bền vững.

  2. Chuyên gia quy hoạch không gian, kiến trúc sư cảnh quan và kỹ sư môi trường: Cung cấp case study thực chứng về phương pháp phân vùng sinh thái chức năng vùng bờ, giúp các đơn vị tư vấn thiết kế áp dụng mô hình cảnh quan đa chức năng vào các dự án phát triển đô thị ven biển và khu kinh tế Thái Bình quy mô hơn 30.000 ha.

  3. Giảng viên, nghiên cứu sinh và học viên cao học chuyên ngành Biến đổi khí hậu, Địa lý tài nguyên, Quản lý đất đai: Tài liệu cung cấp khung phương pháp luận kết hợp chuẩn mực giữa mô hình Markov-CA, viễn thám đa thời gian và phương pháp điều tra xã hội học theo thang đo Likert, là tài liệu giảng dạy và nghiên cứu mẫu mực.

  4. Các tổ chức phi chính phủ (NGOs), tổ chức quốc tế và ban quản lý khu bảo tồn thiên nhiên: Là căn cứ kỹ thuật hỗ trợ các tổ chức như MCD, CECR, IUCN trong việc xây dựng các dự án sinh kế dựa vào cộng đồng (CBA), quản lý rừng ngập mặn dựa vào cộng đồng và bảo tồn các loài chim quý hiếm trong Sách Đỏ tại Khu dự trữ sinh quyển châu thổ sông Hồng.

Câu hỏi thường gặp

Mô hình Markov-CA mang lại ưu thế vượt trội gì trong việc mô phỏng biến động lớp phủ đất ven biển? Mô hình kết hợp hoàn hảo giữa chuỗi xác suất chuyển đổi thời gian Markov và mạng tế bào tự động CA, cho phép phản ánh chính xác cả quy mô biến đổi số lượng lẫn vị trí không gian cụ thể của từng loại đất. Nghiên cứu kiểm chứng đạt độ chính xác trên 80%, giúp xây dựng kịch bản tin cậy đến năm 2090.

Mức độ nguy cơ ngập lụt do nước biển dâng tại huyện Tiền Hải và Thái Thụy nghiêm trọng như thế nào? Theo kịch bản nước biển dâng 50 cm của Bộ Tài nguyên và Môi trường, khoảng 27% diện tích tỉnh Thái Bình sẽ bị ngập. Tiền Hải là tâm điểm rủi ro cao nhất với 67,47% diện tích bị đe dọa, trong khi Thái Thụy có nguy cơ ngập 22,29% diện tích tự nhiên.

Xu hướng chuyển dịch lớp phủ mặt đất nổi bật nhất giai đoạn 2005 - 2014 tại khu vực nghiên cứu là gì? Xu hướng chính là sự thu hẹp 1.332,3 ha đất trồng lúa để chuyển sang đất ở đô thị nông thôn (tăng 680,2 ha) và đất nuôi trồng thủy sản (tăng 646,5 ha). Đồng thời, diện tích rừng ngập mặn phòng hộ tăng mạnh thêm 671,0 ha nhờ các dự án trồng rừng ven biển.

Làm thế nào để giải quyết xung đột không gian giữa mở rộng đầm tôm và bảo tồn rừng ngập mặn ven bờ? Phương án quy hoạch đề xuất phân định rõ ranh giới các tiểu vùng cảnh quan ngoài đê: vùng lõi ưu tiên bảo vệ nghiêm ngặt rừng ngập mặn, vùng đệm phát triển mô hình sinh thái kết hợp rừng - thủy sản tự nhiên, nghiêm cấm việc tự ý phá rừng để đào đắp đầm nuôi thâm canh.

Vai trò của cộng đồng địa phương được tích hợp như thế nào trong quy hoạch cảnh quan thích ứng biến đổi khí hậu? Ý kiến của 250 hộ dân được định lượng hóa qua thang đo Likert 7 cấp độ nhằm xác định chính xác các ưu tiên sinh kế thực tế. Việc kết hợp cách tiếp cận từ dưới lên này đảm bảo tính khả thi cao, giúp cộng đồng đồng thuận và chủ động tham gia giám sát quy hoạch.

Kết luận

  • Luận văn đã phân tích toàn diện hiện trạng biến động lớp phủ mặt đất giai đoạn 2005 - 2014 trên diện tích 85.318,1 ha của hai huyện Tiền Hải và Thái Thụy bằng công nghệ viễn thám Landsat 15m.
  • Nghiên cứu đã mô hình hóa thành công xu thế chuyển dịch không gian đến năm 2090 bằng mô hình Markov-CA kết hợp đánh giá kịch bản nước biển dâng 50 cm.
  • Kết quả khẳng định sự gia tăng tích cực của rừng ngập mặn đạt 2.809,1 ha vào năm 2014 nhưng cảnh báo nguy cơ ngập lụt lên tới 67,47% diện tích huyện Tiền Hải.
  • Xác lập cơ sở khoa học cho phương án quy hoạch cảnh quan đa chức năng lồng ghép điều tra nhận thức cộng đồng với 5 tiểu vùng sinh thái đặc thù.
  • Đóng góp bộ công cụ và hệ thống bản đồ số giúp chính quyền địa phương hoàn thiện quy hoạch sử dụng đất cấp huyện định hướng phát triển bền vững đến năm 2030 và tầm nhìn 2090.

Các cơ quan quản lý nhà nước, chuyên gia quy hoạch và các nhà nghiên cứu hãy chủ động ứng dụng ngay kết quả nghiên cứu và phương pháp phân vùng cảnh quan này vào thực tiễn quản lý lãnh thổ, nhằm kiến tạo một không gian kinh tế - sinh thái ven biển phát triển thịnh vượng và vững vàng trước mọi thách thức của biến đổi khí hậu toàn cầu.