Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh biến đổi khí hậu toàn cầu ngày càng nghiêm trọng, việc quản lý và bảo vệ tài nguyên rừng trở thành một nhiệm vụ cấp thiết. Khí CO2, một trong những khí nhà kính chính, đã tăng 45% kể từ năm 1750 đến năm 2019, với nồng độ hiện tại đạt khoảng 415 ppm, mức cao nhất trong hơn 3 triệu năm qua. Rừng đóng vai trò quan trọng trong việc hấp thụ CO2 thông qua quá trình quang hợp, góp phần giảm thiểu tác động của biến đổi khí hậu. Tuy nhiên, diện tích rừng tự nhiên trên thế giới đã giảm khoảng 3% từ năm 1990 đến 2015, trong đó rừng nhiệt đới bị mất tới 10%. Ở Việt Nam, với hơn 70% diện tích là đồi núi và khí hậu nhiệt đới gió mùa, hệ sinh thái rừng đặc biệt quan trọng trong việc bảo vệ môi trường và duy trì đa dạng sinh học.

Nghiên cứu tập trung vào Vườn quốc gia Núi Chúa, tỉnh Ninh Thuận, một hệ sinh thái rừng khô hạn đặc trưng của Việt Nam với diện tích gần 30.000 ha. Mục tiêu chính của luận văn là ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS để tính toán khả năng tích trữ carbon trong rừng, từ đó đánh giá mức chi trả dịch vụ môi trường rừng (DVMTR) và đề xuất các giải pháp quản lý hiệu quả. Nghiên cứu sử dụng dữ liệu thực địa kết hợp ảnh vệ tinh Landsat 8, Sentinel 2 và radar ALOS-2 thu thập năm 2022, nhằm xây dựng bản đồ sinh khối carbon và tính toán mức chi trả phù hợp. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc hỗ trợ công tác bảo vệ và phát triển bền vững tài nguyên rừng tại khu vực nghiên cứu, đồng thời góp phần vào chính sách chi trả DVMTR ở Việt Nam.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên hai lý thuyết chính: Hệ thống thông tin địa lý (GIS) và công nghệ viễn thám (Remote Sensing - RS). GIS được định nghĩa là hệ thống đồng nhất bao gồm phần cứng, phần mềm, dữ liệu địa lý và nhân sự, nhằm thu thập, lưu trữ, phân tích và hiển thị thông tin địa lý. Viễn thám là khoa học thu thập dữ liệu từ xa qua vệ tinh hoặc máy bay để đo lường các thuộc tính của đối tượng nghiên cứu mà không cần tiếp xúc trực tiếp.

Ba khái niệm chuyên ngành quan trọng được sử dụng gồm:

  • Sinh khối rừng: Tổng khối lượng vật chất hữu cơ trong rừng, biểu thị khả năng tích trữ carbon.
  • Chỉ số thực vật NDVI: Chỉ số đo lường độ phủ xanh và sức khỏe thực vật từ ảnh vệ tinh.
  • Chi trả dịch vụ môi trường rừng (PFES): Cơ chế tài chính nhằm khuyến khích bảo vệ rừng thông qua việc trả tiền cho các chủ rừng hoặc người quản lý rừng dựa trên giá trị dịch vụ môi trường mà rừng cung cấp.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính bao gồm số liệu thực địa từ các ô tiêu chuẩn (OTC) đo đạc đường kính, chiều cao cây và tên loài; ảnh vệ tinh quang học Landsat 8, Sentinel 2; ảnh radar ALOS-2 với độ phân giải từ 6.5 đến 30 m. Dữ liệu ảnh được xử lý bằng phần mềm chuyên dụng như ArcGIS, ENVI để hiệu chỉnh hình học, khí quyển và chiết xuất các thông số tán xạ ngược, kết cấu (texture) từ ảnh radar.

Phương pháp phân tích sử dụng hồi quy tuyến tính đơn biến và đa biến để xây dựng mô hình tính toán sinh khối rừng dựa trên các chỉ số ảnh vệ tinh và dữ liệu thực địa. Bộ dữ liệu được chia thành hai phần: một phần dùng để huấn luyện mô hình (training), phần còn lại dùng để kiểm định (validation). Hiệu quả mô hình được đánh giá qua hệ số tương quan R² và sai số trung bình RMSE.

Timeline nghiên cứu kéo dài trong 2 năm, từ 2017 đến 2022, bao gồm thu thập dữ liệu thực địa, xử lý ảnh vệ tinh, xây dựng và kiểm định mô hình, thành lập bản đồ sinh khối và tính toán mức chi trả dịch vụ môi trường rừng.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Hiện trạng tài nguyên rừng tại Vườn quốc gia Núi Chúa: Diện tích rừng gần 29.856 ha với đa dạng sinh học phong phú, địa hình đồi núi cao nhất 1.039 m, khí hậu khô hạn đặc trưng với lượng mưa dao động từ 700 đến 1.400 mm/năm. Đất chủ yếu là đất bạc màu, đất xám nâu vàng bán khô hạn, đất vàng đỏ và đất dễ bị xói mòn, ảnh hưởng đến khả năng phát triển rừng.

  2. Mô hình tính toán sinh khối rừng: Mô hình đa biến kết hợp 8 chỉ số cấu trúc ảnh radar, chỉ số thực vật NDVI và chiều cao cây đạt hệ số tương quan R² khoảng 0.85, sai số RMSE thấp, cho thấy độ chính xác cao trong dự báo sinh khối. Mô hình đơn biến có R² thấp hơn, khoảng 0.6-0.7.

  3. Bản đồ sinh khối rừng năm 2022: Phân loại rừng thành ba lớp chính: rừng giàu (trữ lượng trên 200 tấn/ha) chiếm khoảng 35% diện tích; rừng trung bình (100-200 tấn/ha) chiếm 40%; rừng nghèo (dưới 100 tấn/ha) chiếm 25%. Bản đồ thể hiện rõ sự phân bố sinh khối theo địa hình và điều kiện đất đai.

  4. Tính toán mức chi trả dịch vụ môi trường rừng: Tổng trữ lượng carbon ước tính hấp thụ khoảng 1,200,000 tấn CO2 tương đương. Mức chi trả DVMTR được đề xuất dựa trên Nghị định 147/2016/NĐ-CP, với mức chi trả trung bình khoảng 36 đồng/kWh điện cho các nhà máy thủy điện và 52 đồng/m³ nước sạch. Tổng số tiền chi trả ước tính đạt khoảng 16 tỷ đồng/năm, tạo động lực tài chính cho công tác bảo vệ rừng.

Thảo luận kết quả

Kết quả mô hình sinh khối phù hợp với các nghiên cứu trước đây tại Việt Nam và quốc tế, khẳng định hiệu quả của việc kết hợp dữ liệu viễn thám quang học và radar trong đánh giá tài nguyên rừng. Việc phân loại rừng theo trữ lượng sinh khối giúp xác định rõ vùng ưu tiên bảo vệ và phát triển.

Mức chi trả dịch vụ môi trường rừng tại Núi Chúa tương đối phù hợp với tiềm năng hấp thụ carbon và các dịch vụ môi trường khác như bảo tồn đa dạng sinh học, điều tiết nguồn nước. So sánh với các khu vực khác, mức chi trả này có thể được điều chỉnh tăng nhằm nâng cao hiệu quả bảo vệ rừng.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ phân bố sinh khối theo lớp rừng và bảng tổng hợp mức chi trả theo từng loại dịch vụ môi trường, giúp các nhà quản lý dễ dàng theo dõi và ra quyết định.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Tăng cường ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS trong giám sát và đánh giá tài nguyên rừng định kỳ, nhằm cập nhật chính xác bản đồ sinh khối và khả năng tích trữ carbon. Thời gian thực hiện: hàng năm; Chủ thể: Ban quản lý Vườn quốc gia Núi Chúa phối hợp với các viện nghiên cứu.

  2. Xây dựng cơ chế chi trả dịch vụ môi trường rừng linh hoạt dựa trên mức sinh khối và tiềm năng hấp thụ carbon thực tế, kết hợp với các hệ số điều chỉnh theo trạng thái rừng và mức độ khó khăn trong bảo vệ. Thời gian: 1-2 năm; Chủ thể: Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, UBND tỉnh Ninh Thuận.

  3. Đẩy mạnh tuyên truyền và nâng cao nhận thức cộng đồng về vai trò của rừng trong bảo vệ môi trường và lợi ích từ chi trả dịch vụ môi trường, nhằm tăng cường sự tham gia của người dân trong công tác bảo vệ rừng. Thời gian: liên tục; Chủ thể: Ban quản lý Vườn quốc gia, các tổ chức xã hội.

  4. Phát triển thị trường tín chỉ carbon tại địa phương, tạo điều kiện cho các doanh nghiệp trong và ngoài nước tham gia mua bán tín chỉ carbon từ rừng Núi Chúa, góp phần tăng nguồn thu cho công tác bảo vệ rừng. Thời gian: 3-5 năm; Chủ thể: Bộ Tài nguyên và Môi trường, các doanh nghiệp.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Các nhà quản lý rừng và bảo tồn thiên nhiên: Sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng chính sách quản lý tài nguyên rừng hiệu quả, đặc biệt trong việc áp dụng công nghệ viễn thám và GIS.

  2. Các nhà hoạch định chính sách môi trường: Tham khảo cơ sở khoa học và dữ liệu thực tiễn để phát triển các chính sách chi trả dịch vụ môi trường rừng phù hợp với điều kiện địa phương.

  3. Các tổ chức nghiên cứu và đào tạo: Áp dụng phương pháp và mô hình nghiên cứu trong giảng dạy, nghiên cứu khoa học về quản lý tài nguyên thiên nhiên và biến đổi khí hậu.

  4. Doanh nghiệp và nhà đầu tư trong lĩnh vực tín chỉ carbon: Khai thác tiềm năng tích trữ carbon của rừng Núi Chúa để phát triển các dự án mua bán tín chỉ carbon, góp phần giảm phát thải khí nhà kính.

Câu hỏi thường gặp

  1. Viễn thám và GIS có vai trò gì trong quản lý rừng?
    Viễn thám cung cấp dữ liệu ảnh vệ tinh đa phổ và radar giúp đánh giá hiện trạng rừng, trong khi GIS xử lý, phân tích và hiển thị dữ liệu không gian, hỗ trợ ra quyết định quản lý hiệu quả.

  2. Làm thế nào để tính toán sinh khối rừng từ ảnh vệ tinh?
    Sử dụng mô hình hồi quy tuyến tính đa biến kết hợp các chỉ số ảnh radar, NDVI và dữ liệu thực địa để ước tính sinh khối, từ đó xây dựng bản đồ phân bố sinh khối rừng.

  3. Mức chi trả dịch vụ môi trường rừng được xác định dựa trên cơ sở nào?
    Mức chi trả dựa trên trữ lượng carbon tích trữ, loại hình dịch vụ môi trường, quy định pháp luật và các hệ số điều chỉnh theo trạng thái rừng và mức độ khó khăn trong bảo vệ.

  4. Tín chỉ carbon là gì và có liên quan thế nào đến chi trả dịch vụ môi trường?
    Tín chỉ carbon là giấy phép phát thải một tấn CO2 hoặc tương đương. Nó là đơn vị trung gian trong cơ chế chi trả dịch vụ môi trường, giúp các bên mua bán lượng khí thải để giảm phát thải toàn cầu.

  5. Làm sao để nâng cao hiệu quả chi trả dịch vụ môi trường rừng tại Việt Nam?
    Cần hoàn thiện khung pháp lý, tăng cường giám sát, áp dụng công nghệ hiện đại, nâng cao nhận thức cộng đồng và phát triển thị trường tín chỉ carbon minh bạch, hiệu quả.

Kết luận

  • Ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS đã thành công trong việc xây dựng mô hình tính toán sinh khối và bản đồ trữ lượng carbon rừng tại Vườn quốc gia Núi Chúa.
  • Kết quả cho thấy rừng giàu chiếm khoảng 35% diện tích, với khả năng hấp thụ carbon lớn, đóng góp quan trọng vào giảm phát thải khí nhà kính.
  • Mức chi trả dịch vụ môi trường rừng được đề xuất dựa trên dữ liệu sinh khối và quy định pháp luật hiện hành, tạo động lực tài chính cho bảo vệ rừng.
  • Nghiên cứu góp phần làm cơ sở khoa học cho chính sách chi trả dịch vụ môi trường rừng tại khu vực khô hạn, đồng thời hỗ trợ phát triển thị trường tín chỉ carbon.
  • Các bước tiếp theo bao gồm hoàn thiện mô hình, mở rộng phạm vi nghiên cứu và thúc đẩy hợp tác giữa các bên liên quan để nâng cao hiệu quả quản lý tài nguyên rừng.

Hành động ngay hôm nay để bảo vệ rừng và ứng phó biến đổi khí hậu!