Luận văn thạc sĩ quản lý tài nguyên và môi trường nghiên cứu ứng dụng viễn thám ước tính hàm lượng co2 hỗ trợ công tác giảm thiểu tác động của hiệu ứng nhà kính

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu ứng dụng viễn thám trong quản lý tài nguyên và môi trường, ước tính hàm lượng CO2 giảm thiểu hiệu ứng nhà kính.

• Tác giả: Lê Thị Cẩm Hương
• Người hướng dẫn: TS. Trần Thị Vân
• Trường học: Đại học Bách Khoa - ĐHQG TP.HCM
• Chuyên ngành: Quản lý tài nguyên và môi trường
• Đề tài: Nghiên Cứu Ứng Dụng Viễn Thám Để Tính Toán Hàm Lượng CO2 Giảm Thiểu Hiệu Ứng Nhà Kính
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tổng Quan Nghiên Cứu Viễn Thám Hàm Lượng CO2 Ứng Dụng

Biến đổi khí hậu là một trong những thách thức môi trường lớn nhất toàn cầu, và Việt Nam là một trong những quốc gia chịu ảnh hưởng nặng nề. Hiệu ứng nhà kính, với khí CO2 là thành phần chính, là nguyên nhân gây ra hiện tượng nóng lên toàn cầu. Theo dõi nồng độ CO2 trong khí quyển là vô cùng quan trọng để dự báo và ứng phó với biến đổi khí hậu. Tuy nhiên, việc giám sát hàm lượng CO2 ở Việt Nam còn nhiều hạn chế, thiếu dữ liệu đầy đủ. Nghiên cứu ứng dụng viễn thám để xác định hàm lượng CO2 từ ảnh vệ tinh là một giải pháp tiềm năng, giúp mô phỏng phân bố không gian CO2 và hỗ trợ các giải pháp giảm thiểu hiệu ứng nhà kính. Luận văn này tập trung vào việc sử dụng dữ liệu viễn thám để ước tính hàm lượng CO2 ở khu vực Nam Tây Nguyên, một khu vực có vai trò quan trọng về đa dạng sinh học và kinh tế.

1.1. Tầm quan trọng của việc giám sát hàm lượng CO2

Việc giám sát hàm lượng CO2 không chỉ giúp theo dõi diễn biến biến đổi khí hậu mà còn là cơ sở để xây dựng các chính sách và biện pháp ứng phó hiệu quả. Dữ liệu về CO2 là đầu vào quan trọng cho các mô hình khí hậu và sinh thái, từ đó giúp dự báo các tác động tiềm tàng và đánh giá hiệu quả của các biện pháp giảm thiểu phát thải CO2. Hơn nữa, trong bối cảnh thị trường tín chỉ carbon đang phát triển, việc định lượng chính xác hàm lượng CO2 trở nên quan trọng hơn bao giờ hết.

1.2. Lợi ích của ứng dụng viễn thám trong nghiên cứu CO2

Viễn thám cung cấp một công cụ hiệu quả để giám sát CO2 trên diện rộng với chi phí hợp lý. So với các phương pháp truyền thống như đo đạc trực tiếp tại trạm quan trắc, viễn thám cho phép thu thập dữ liệu liên tục và đồng đều trên các khu vực rộng lớn, bao gồm cả những khu vực khó tiếp cận. Dữ liệu viễn thám có thể được sử dụng để xây dựng bản đồ CO2, theo dõi biến động CO2 theo thời gian và không gian, và đánh giá tác động của các hoạt động kinh tế - xã hội đến hàm lượng CO2 trong khí quyển.

II. Thách Thức Giải Pháp Ước Tính CO2 Bằng Viễn Thám

Ước tính hàm lượng CO2 bằng viễn thám không phải là một nhiệm vụ đơn giản. Các yếu tố như nhiễu khí quyển, độ chính xác của cảm biến, và sự phức tạp của các quá trình sinh học ảnh hưởng đến kết quả. Luận văn này giải quyết thách thức này bằng cách sử dụng dữ liệu từ hai nguồn vệ tinh chính: GOSAT và MODIS. GOSAT cung cấp dữ liệu trực tiếp về nồng độ CO2, trong khi MODIS cung cấp thông tin về các yếu tố ảnh hưởng như NPP (Net Primary Production) và EVI (Enhanced Vegetation Index). Sự kết hợp này cho phép xây dựng một phương trình hồi quy đa biến để ước tính hàm lượng CO2 một cách chính xác hơn.

2.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ chính xác của ước tính CO2

Độ chính xác của ước tính CO2 từ viễn thám phụ thuộc vào nhiều yếu tố. Nhiễu khí quyển, chẳng hạn như mây và aerosol, có thể làm sai lệch tín hiệu viễn thám. Sự chính xác của cảm biến viễn thám và các thuật toán xử lý ảnh cũng ảnh hưởng đến chất lượng dữ liệu. Ngoài ra, các yếu tố sinh học như loại thảm thực vật, mật độ cây trồng và giai đoạn sinh trưởng có thể ảnh hưởng đến hấp thụ CO2 và do đó ảnh hưởng đến mối quan hệ giữa dữ liệu viễn thám và hàm lượng CO2.

2.2. Kết hợp dữ liệu GOSAT và MODIS Giải pháp nâng cao độ chính xác

Luận văn này sử dụng phương pháp kết hợp dữ liệu từ hai vệ tinh khác nhau để nâng cao độ chính xác của ước tính CO2. Dữ liệu GOSAT cung cấp thông tin trực tiếp về nồng độ CO2, trong khi dữ liệu MODIS cung cấp thông tin về các yếu tố ảnh hưởng như NPP, EVI, và nhiệt độ bề mặt (LST). Bằng cách xây dựng một phương trình hồi quy đa biến giữa nồng độ CO2 (từ GOSAT) và các yếu tố ảnh hưởng (từ MODIS), luận văn này có thể ước tính hàm lượng CO2 một cách chính xác hơn so với việc chỉ sử dụng một nguồn dữ liệu.

2.3. Vai trò của NPP và EVI trong ước tính hàm lượng CO2

NPP (Năng suất sinh học sơ cấp) và EVI (Chỉ số thực vật tăng cường) là hai yếu tố quan trọng trong ước tính hàm lượng CO2. NPP thể hiện lượng carbon được thực vật hấp thụ thông qua quá trình quang hợp, trong khi EVI là chỉ số phản ánh mật độ và sức khỏe của thảm thực vật. Mối quan hệ giữa NPP, EVI, và hàm lượng CO2 có thể được sử dụng để xây dựng các mô hình ước tính CO2 từ dữ liệu viễn thám. Khu vực nghiên cứu Nam Tây Nguyên có sự đa dạng sinh học lớn và diện tích rừng đáng kể, do đó NPP và EVI là các yếu tố quan trọng trong việc ước tính hàm lượng CO2.

III. Phương Pháp Viễn Thám Tính Hàm Lượng CO2 Hiệu Quả Nhất

Luận văn sử dụng phương pháp hồi quy đa biến để thiết lập mối quan hệ giữa dữ liệu viễn thám và hàm lượng CO2. Dữ liệu nồng độ CO2 từ vệ tinh GOSAT được sử dụng làm biến phụ thuộc, trong khi các sản phẩm MODIS như NPP, EVI, nhiệt độ bề mặt (LST), và chỉ số diện tích lá (LAI) được sử dụng làm biến độc lập. Phân tích tương quan được thực hiện để xác định các biến độc lập có mối tương quan mạnh nhất với CO2. Phương trình hồi quy được xây dựng bằng cách sử dụng các biến độc lập có ý nghĩa thống kê. Kết quả cho thấy NPP và EVI là hai tham số quan trọng nhất trong việc ước tính hàm lượng CO2 ở khu vực Nam Tây Nguyên.

3.1. Phân tích tương quan để lựa chọn biến độc lập

Trước khi xây dựng phương trình hồi quy, phân tích tương quan được thực hiện để xác định các biến độc lập (từ dữ liệu MODIS) có mối tương quan mạnh nhất với nồng độ CO2 (từ dữ liệu GOSAT). Phân tích tương quan giúp loại bỏ các biến độc lập không liên quan hoặc có tương quan yếu với CO2, từ đó đơn giản hóa mô hình và nâng cao độ chính xác. Các hệ số tương quan được đánh giá để xác định mức độ và hướng của mối quan hệ giữa các biến.

3.2. Xây dựng phương trình hồi quy đa biến với NPP và EVI

Sau khi phân tích tương quan, phương trình hồi quy đa biến được xây dựng để ước tính hàm lượng CO2. Phương trình hồi quy sử dụng NPP và EVI làm biến độc lập, vì chúng được xác định là có mối tương quan mạnh nhất với CO2 trong phân tích tương quan. Phương trình hồi quy được hiệu chỉnh bằng cách sử dụng dữ liệu quan sát CO2 từ GOSAT và dữ liệu NPP và EVI từ MODIS. Quá trình hiệu chỉnh đảm bảo rằng phương trình hồi quy có thể ước tính hàm lượng CO2 một cách chính xác trong khu vực nghiên cứu.

3.3. Đánh giá độ tin cậy của phương trình hồi quy

Sau khi xây dựng, độ tin cậy của phương trình hồi quy cần được đánh giá. Các chỉ số thống kê như R-squared (hệ số xác định) và RMSE (sai số căn quân phương) được sử dụng để đánh giá mức độ phù hợp của phương trình hồi quy với dữ liệu quan sát. Các thử nghiệm độc lập cũng được thực hiện để đánh giá khả năng dự đoán của phương trình hồi quy trên các bộ dữ liệu khác nhau. Đánh giá độ tin cậy đảm bảo rằng phương trình hồi quy có thể được sử dụng một cách đáng tin cậy để ước tính hàm lượng CO2 trong khu vực nghiên cứu.

IV. Ứng Dụng Viễn Thám Bản Đồ CO2 và Phân Tích Biến Động

Kết quả nghiên cứu cho thấy nồng độ CO2 khu vực Nam Tây Nguyên trong giai đoạn 2010 - 2015 dao động trong khoảng từ 378 ppm đến 385 ppm, có sự chuyển biến theo mùa và theo thảm thực vật trên khu vực. Bản đồ mô phỏng phân bố nồng độ CO2 khí quyển trên nền tảng hai tham số NPP và EVI được xây dựng cho từng tháng của năm. Các bản đồ này cung cấp thông tin quan trọng về sự phân bố không gian của CO2 và giúp xác định các khu vực có nồng độ CO2 cao hoặc thấp. Phân tích biến động CO2 theo thời gian cho thấy xu hướng tăng dần, đi kèm với sự suy giảm diện tích rừng.

4.1. Xây dựng bản đồ phân bố nồng độ CO2 theo thời gian

Bản đồ phân bố nồng độ CO2 được xây dựng cho từng tháng của năm trong giai đoạn 2010-2015. Các bản đồ này cho thấy sự phân bố không gian của CO2 trong khu vực nghiên cứu, với các khu vực có nồng độ CO2 cao và thấp. Bản đồ được xây dựng bằng cách áp dụng phương trình hồi quy đã được hiệu chỉnh vào dữ liệu NPP và EVI cho từng thời điểm. Bản đồ phân bố CO2 cung cấp thông tin quan trọng cho các nhà hoạch định chính sách và các nhà quản lý môi trường.

4.2. Phân tích biến động nồng độ CO2 và mối liên hệ với diện tích rừng

Phân tích biến động nồng độ CO2 theo thời gian cho thấy xu hướng tăng dần trong giai đoạn 2010-2015. Đồng thời, phân tích cũng cho thấy sự suy giảm diện tích rừng trong cùng giai đoạn. Mối liên hệ giữa biến động CO2 và diện tích rừng cho thấy vai trò quan trọng của rừng trong việc hấp thụ CO2. Suy giảm diện tích rừng dẫn đến giảm khả năng hấp thụ CO2, góp phần làm tăng nồng độ CO2 trong khí quyển.

4.3. Đánh giá sai số và độ tin cậy của bản đồ CO2

Đánh giá sai số và độ tin cậy của bản đồ CO2 là rất quan trọng để đảm bảo rằng thông tin trên bản đồ có thể được sử dụng một cách đáng tin cậy. Các phương pháp đánh giá sai số có thể bao gồm so sánh bản đồ CO2 với dữ liệu quan trắc tại trạm mặt đất (nếu có) và phân tích độ nhạy của bản đồ đối với các thay đổi trong các biến đầu vào (ví dụ: NPP, EVI). Đánh giá sai số và độ tin cậy giúp xác định các hạn chế của bản đồ CO2 và cung cấp thông tin cho việc cải thiện phương pháp ước tính CO2.

V. Giải Pháp Giảm Phát Thải CO2 và Quản Lý Rừng Bền Vững

Nghiên cứu này cung cấp cơ sở khoa học cho việc quản lý phát thải CO2 và tăng cường quản lý rừng để làm tăng khả năng hấp thụ carbon, góp phần giảm thiểu hiệu ứng nhà kính. Các giải pháp quản lý khí thải bao gồm việc giảm sử dụng nhiên liệu hóa thạch, tăng cường sử dụng năng lượng tái tạo, và cải thiện hiệu quả năng lượng. Các giải pháp quản lý tài nguyên rừng bao gồm việc bảo vệ rừng hiện có, phục hồi rừng bị suy thoái, và trồng rừng mới. Việc kết hợp các giải pháp này là cần thiết để đạt được mục tiêu giảm phát thải CO2 và bảo vệ môi trường.

5.1. Các giải pháp giảm phát thải khí nhà kính hiệu quả

Để giảm phát thải khí nhà kính, cần thực hiện đồng bộ nhiều giải pháp. Trong lĩnh vực năng lượng, cần chuyển đổi sang các nguồn năng lượng tái tạo như điện mặt trời, điện gió, và thủy điện. Cần cải thiện hiệu quả năng lượng trong các ngành công nghiệp, giao thông vận tải, và xây dựng. Trong lĩnh vực nông nghiệp, cần áp dụng các phương pháp canh tác bền vững để giảm phát thải CO2 và các khí nhà kính khác. Cần quản lý chất thải một cách hiệu quả để giảm phát thải methane từ các bãi chôn lấp.

5.2. Quản lý tài nguyên rừng bền vững để tăng khả năng hấp thụ CO2

Rừng đóng vai trò quan trọng trong việc hấp thụ CO2 từ khí quyển. Để tăng khả năng hấp thụ CO2 của rừng, cần bảo vệ rừng hiện có khỏi nạn phá rừng và suy thoái. Cần phục hồi rừng bị suy thoái bằng cách trồng lại cây và áp dụng các biện pháp lâm sinh phù hợp. Cần trồng rừng mới trên các khu vực đất trống. Cần quản lý rừng một cách bền vững để đảm bảo rằng rừng có thể tiếp tục cung cấp các dịch vụ hệ sinh thái quan trọng, bao gồm cả việc hấp thụ CO2.

VI. Viễn Thám Hàm Lượng CO2 Kết Luận và Hướng Nghiên Cứu Mới

Nghiên cứu này đã chứng minh tiềm năng của viễn thám trong việc ước tính hàm lượng CO2 và hỗ trợ công tác giảm thiểu hiệu ứng nhà kính. Kết quả nghiên cứu cung cấp thông tin quan trọng cho việc quản lý phát thải CO2 và bảo vệ tài nguyên rừng. Các hướng nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc cải thiện độ chính xác của phương pháp ước tính CO2, mở rộng phạm vi nghiên cứu, và tích hợp dữ liệu viễn thám với các mô hình khí hậu và sinh thái.

6.1. Các hạn chế và hướng cải thiện phương pháp ước tính CO2

Mặc dù nghiên cứu này đã đạt được những kết quả khả quan, nhưng vẫn còn một số hạn chế cần được khắc phục. Phương pháp ước tính CO2 dựa trên viễn thám có thể bị ảnh hưởng bởi nhiễu khí quyển và độ chính xác của dữ liệu viễn thám. Để cải thiện độ chính xác, cần phát triển các thuật toán xử lý ảnh tiên tiến hơn và tích hợp dữ liệu viễn thám với các nguồn dữ liệu khác, chẳng hạn như dữ liệu quan trắc tại trạm mặt đất.

6.2. Đề xuất các hướng nghiên cứu tiếp theo về ứng dụng viễn thám và CO2

Có nhiều hướng nghiên cứu tiếp theo có thể được thực hiện để mở rộng và phát triển ứng dụng của viễn thám trong nghiên cứu CO2. Các nghiên cứu có thể tập trung vào việc ước tính hàm lượng CO2 ở các khu vực khác nhau trên thế giới, đánh giá tác động của các hoạt động kinh tế - xã hội đến hàm lượng CO2, và dự báo biến động CO2 trong tương lai. Ngoài ra, cần tích hợp dữ liệu viễn thám với các mô hình khí hậu và sinh thái để hiểu rõ hơn về vai trò của CO2 trong hệ thống khí hậu toàn cầu.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Ngày nay, biến đổi khí hậu là một trong những vấn đề môi trƣờng lớn của thế giới và Việt Nam là một trong những quốc gia bị ảnh hƣởng nhiều do sự biến đổi này. Một trong những dấu hiệu của sự biến đổi này là hiện tƣợng trái đất đang nóng dần lên do hiệu ứng nhà kính. Các khí gây ra hiệu ứng nhà kính có thể kể đến là CO2, CH4, SO2, CFC, hơi nƣớc… Khí nhà kính chỉ chiếm 1% thành phần khí quyển nhƣng có vai trò nhƣ tấm chăn bao phủ trái đất, vì chúng giữ nhiệt sƣởi ấm cho trái đất, nơi mà nhiệt độ sẽ thấp hơn khoảng 300C nếu nhƣ không có khí nhà kính.

Các hoạt động của con ngƣời nhƣ sử dụng nhiên liệu hóa thạch, chuyển đổi mục đích sử dụng đất nhƣ phá rừng để canh tác nông nghiệp và hoạt động công nghiệp làm dày thêm “lớp chăn” bao phủ này dẫn đến sự nóng lên toàn cầu (Phan Minh Sang và Lưu Cảnh Trung, 2006). Trong số các loại khí nhà kính thì phổ biến nhất là CO2. Hàm lƣợng CO2 trong khí quyển là một đại lƣợng quan trọng đặc trƣng cho lƣợng khí CO2 trong khí quyển, ngoài ra còn là đầu vào của các mô hình khí hậu cũng nhƣ là các mô hình sinh thái, tuần hoàn cacbon cấp vùng và cấp hành tinh. Việc quan trắc CO2 trong khí quyển nhằm phục vụ dự báo về biến đổi khí hậu và ấm lên toàn cầu (Doãn Hà Phong et al.

Hiện nay trên thế giới đã xuất hiện thị trƣờng mua bán các tín chỉ cacbon. Các quốc gia đã có sự quan tâm đến lƣợng phát thải CO2 hằng năm, thực hiện nhiều biện pháp nhằm giảm thiểu sự phát thải CO2. Ngoài những biện pháp về nâng cao kỹ thuật, thay thế nguồn nguyên nhiên liệu, còn có một biện pháp tự nhiên giúp giảm thiểu CO2 trong khí quyển đó là duy trì diện tích rừng. Cây hấp thu khí CO2 từ không khí và giữ chúng dƣới dạng cacbon ở trong thân cây, cành và lá, qua đó giúp làm chậm tốc độ nóng lên trên toàn cầu, góp phần giảm thiểu tác động của hiệu ứng nhà kính.

Khả năng hấp thụ CO2 ở mỗi loại rừng là khác nhau và là một trong những vai trò quan trọng của rừng. Do đó, chƣơng trình Giảm thiểu phát thải từ suy thoái và mất rừng (Reducing Emission from Deforestation and 1 Degradation - REDD) ra đời nhằm mục đích giảm thiểu phát thải từ suy thoái và mất rừng, kêu gọi các quốc gia tham gia bảo vệ rừng. Vai trò của rừng ngày càng đƣợc nâng cao trong bối cảnh hiện nay một phần là do sự gia tăng của các khí nhà kính nhƣ CO2. Vì thế, việc theo dõi, kiểm soát nồng độ CO2 trong khí quyển là điều cần thiết.

Đặc biệt đối với Việt Nam khi tham gia chƣơng trình REDD thì càng phải xây dựng bản đồ nồng độ CO2. Để mô phỏng hay ƣớc lƣợng CO2, hiện nay có ba phƣơng pháp nghiên cứu tiêu biểu và các đặc điểm theo IPCC (IPCC, 2000) nhƣ sau: a. Điều tra mặt đất: Đây là phƣơng pháp khá phổ biến, hầu hết các nghiên cứu đều theo hƣớng này. Tuy nhiên, với phƣơng pháp này, cần phải có nguồn nhân lực và chi phí nghiên cứu khá cao.

Mô hình hóa: hƣớng nghiên cứu bằng cách mô hình hóa hệ sinh thái có độ chính xác không chắc chắn, dựa trên nhiều giả định khác nhau. Mô hình đạt độ chính xác cao khi có nhiều yếu tố đầu vào, tuy nhiên nhƣ vậy sẽ làm cho mô hình trở nên nặng nề, khó vận hành. Đồng thời, chi phí để xây dựng một mô hình mới không thấp. Viễn thám: Đây là phƣơng pháp có diện tích nghiên cứu linh động từ nhỏ đến lớn, tùy thuộc vào mục đích nghiên cứu.

Với chi phí chỉ khoảng 0.0002 $/ha mua ảnh, đây là mức chi phí phù hợp cho các nghiên cứu có quy mô từ nhỏ đến lớn. Đồng thời, phƣơng pháp này sẽ dễ thực hiện hơn nếu kết hợp với dữ liệu mặt đất. Hiện nay, việc tăng cƣờng ứng dụng công nghệ vũ trụ phục vụ nghiên cứu thành phần khí nhà kính có trong khí quyển nhằm tăng tính kịp thời và hiệu quả của công tác giám sát và dự báo khi mà số liệu đo đạc mặt đất về hàm lƣợng CO2 rất hiếm hoặc không có. Với những đặc điểm nhƣ trên cùng với sự ra đời của vệ tinh quan trắc khí nhà kính GOSAT của Nhật, việc ứng dụng công nghệ viễn thám để ƣớc tính hàm lƣợng CO2 càng trở nên khả thi hơn bao giờ hết.

Với những thuận lợi này, trong khuôn khổ luận văn, đề tài sẽ nghiên cứu theo hƣớng ứng dụng công nghệ viễn thám nhằm ƣớc tính hàm lƣợng CO2 trong không khí. Mục tiêu nghiên cứu Ứng dụng kỹ thuật viễn thám để xác định hàm lƣợng CO2 khí quyển từ các giá trị bức xạ phổ trên ảnh vệ tinh, từ đó mô phỏng phân bố không gian giá trị khí CO2 cho toàn vùng nghiên cứu, nhằm để có các giải pháp phù hợp trong việc giảm tác động của hiệu ứng nhà kính. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: nồng độ CO2 khí quyển và thông tin bức xạ phổ từ ảnh vệ tinh. Khu vực nghiên cứu: Vùng Nam Tây Nguyên gồm ba tỉnh: Lâm Đồng, Đắk Nông, Đắk Lắk.

Đề tài chọn ba tỉnh Lâm Đồng, Đắk Nông, Đắk Lắk làm khu vực nghiên cứu vì đây là nơi có thực phủ đa dạng nhƣ: rừng, đất nông nghiệp, đô thị, đất trống. Đặc điểm này sẽ tạo thuận lợi trong việc xác định sự khác biệt phổ CO2. Dữ liệu vệ tinh: sử dụng trong nghiên cứu là (1) số đo CO2 (XCO2) toàn cầu từ vệ tinh GOSAT; (2) ảnh vệ tinh MODIS với các sản phẩm dùng để trích xuất các tham số lý sinh liên quan đến hàm lƣợng cacbon. Đơn vị đo lường nồng độ CO2 trong nghiên cứu này là ppm.

PPM là từ viết tắt của part per million. Theo từ điển, ppm là đơn vị đo lƣờng để diễn đạt nồng độ theo khối lƣợng hay thể tích của một chất trong một hỗn hợp có chứa chất đó, tính theo phần triệu. Đơn vị đo lƣờng này thƣờng đƣơc sử dụng trong phép phân tích vi lƣợng (nồng độ của chất trong hỗn hợp rất nhỏ). Ngƣời ta sử dụng đơn vị ppm trong nhiều ngành, từ hoá học, vật lý, cho đến điện tử, luyện kim.

và nhất là dùng ppm để đo nồng độ các loại khí thải, khí gây ô nhiễm, và tính trên thể tích một lít. Ví dụ, khi tính toán phần CO2 trong không khí, thì ta sẽ đo coi có bao nhiêu phân tử CO2 trên tổng số phân tử của không khí. Không khí có oxygen, có nitrogen, có rất nhiều loại khí khác, thì phải đo xem là CO2 chiếm bao nhiêu phần trên phần triệu của những phần của khí khác. Nội dung nghiên cứu Nội dung nghiên cứu của đề tài bao gồm: 3  Tổng quan các vấn đề nghiên cứu liên quan đến tình hình phát thải khí CO2 và cơ sở khoa học về kỹ thuật viễn thám ứng dụng trong tính toán hàm lƣợng carbon và giám sát hiệu ứng nhà kính.

 Xử lý ảnh viễn thám để xác định các dải bƣớc sóng phù hợp và các chỉ số liên quan sử dụng trong việc dự đoán đặc tính của CO2.  Phân tích tƣơng quan, xây dựng phƣơng trình hồi quy giữa giá trị bức xạ phổ trên ảnh viễn thám với số đo XCO2 toàn cầu để mô phỏng phân bố không gian hàm lƣợng CO2 khí quyển cho khu vực nghiên cứu.  Đề xuất giải pháp giảm phát thải khí CO2 tác động đến hiệu ứng nhà kính trong bối cảnh biến đổi khí hậu hiện nay. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn Ngày này, con ngƣời và các sinh vật chịu tác động lớn từ hiện tƣợng trái đất nóng dần lên, nhiệt độ ngày càng tăng ảnh hƣởng trực tiếp đến đời sống, sức khỏe và sinh hoạt của mọi ngƣời.

Nguyên nhân gây ra hiện tƣợng này là do hiệu ứng nhà kính gây ra bởi các khí nhà kính, đặc biệt là khí CO2. Tuy nhiên, tại Việt Nam có rất ít những nghiên cứu về tính toán khả năng hấp thụ CO2 của các khu rừng, đặc biệt là trong lĩnh vực viễn thám, sử dụng ảnh vệ tinh. Trong bối cảnh khoa học kỹ thuật phát triển nhƣ hiện nay, các vệ tinh đã lần lƣợt đƣợc phóng lên quỹ đạo, ngân hàng ảnh vệ tinh là vô cùng phong phú. Vì thế, việc áp dụng công nghệ viễn thám để khai thác tiềm năng từ nguồn dữ liệu này là hoàn toàn khả thi.

Kết quả đề tài sẽ là quy trình tính toán nồng độ CO2 dựa trên các giá trị bức xạ từ ảnh vệ tinh cho khu vực nghiên cứu. Thông tin này sẽ góp phần giúp ích cho các nhà quản lý nắm đƣợc khả năng hấp thụ CO2 của khu vực nghiên cứu nói riêng và các khu rừng khác nói chung khi cần nghiên cứu. Đặc biệt với kết quả từ đề tài này, việc ƣớc lƣợng khả năng hấp thụ CO2 của các khu rừng sẽ trở nên thuận tiện hơn vì không cần phải tiến hành đi khảo sát thực địa, giảm bớt chi phí cho việc nghiên cứu khoa học. Hiện nay, xét về phƣơng diện quốc gia, nƣớc ta vẫn là một nƣơc đang phát triển, vấn đề quản lý phát thải CO2 chƣa cấp bách nhƣ các nƣớc phát triển khác.

Tuy 4 nhiên, hiện tƣợng hiệu ứng nhà kính gây biến đổi khí hậu đã mang tính toàn cầu, vì thế để góp tiếng nói vào công cuộc bảo vệ môi trƣờng sống trên trái đất, vấn đề CO2 cần đƣợc quan tâm hơn nữa. Kết quả từ đề tài sẽ góp phần xây dựng bản đồ lƣu giữ cacbon của rừng, giúp ích cho Việt Nam khi tham gia vào chƣơng trình REDD. 5 CHƢƠNG 1 : TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Hiệu ứng nhà kính và các tác động 1.1 Giới thiệu về Hiệu ứng nhà kính Nhiệt độ bề mặt Trái Đất đƣợc tạo nên do sự cân bằng giữa năng lƣợng Mặt Trời đến bề mặt Trái Đất và năng lƣợng bức xạ của Trái Đất vào khoảng không gian giữa các hành tinh. Hiệu ứng nhà kính là hiện tƣợng không khí của Trái Đất nóng lên do bức xạ Mặt Trời đến với Trái Đất có dạng sóng ngắn, có thể xuyên qua tầng khí quyển chiếu xuống mặt đất nhƣng khi mặt đất hấp thu nóng lên lại bức xạ sóng dài vào khí quyển, do sóng dài có năng lƣợng thấp hơn nên không thể xuyên qua khi khí quyển bị bao bọc bởi lớp khí nhƣ CO2, CH4, CFC, … Vì thế, chúng tích tụ lại làm cho nhiệt độ của Trái Đất ngày càng nóng lên.1: Hiệu ứng nhà kính Hiệu ứng nhà kính là một hiện tƣợng có sẵn trong tự nhiên.