I. Tổng Quan Ứng Dụng Viễn Thám GIS Dự Báo Cá Ngừ Đại Dương
Khai thác biển, đặc biệt là khai thác cá ngừ đại dương, đối mặt nhiều rủi ro. Dự báo khai thác cá ngừ đại dương giúp cảnh báo thời tiết xấu và giảm áp lực khai thác tại các ngư trường truyền thống. Giá nhiên liệu tăng cao làm giảm hiệu quả khai thác xa bờ. Dự báo cung cấp thông tin về thời gian và địa điểm, giúp giảm chi phí tìm kiếm. Dữ liệu điều tra, khảo sát, giám sát và nhật ký khai thác được sử dụng để kiểm chứng dự báo. Tuy nhiên, dữ liệu này có hạn chế về chi phí, tính liên tục và ảnh hưởng của thời tiết. Ứng dụng GIS, thống kê không gian và mô hình dự báo còn hạn chế, làm giảm độ chính xác và năng suất. Khai thác dựa trên dự báo giúp bảo vệ chủ quyền lãnh hải. Vì vậy, việc ứng dụng viễn thám và GIS vào dự báo khai thác cá ngừ đại dương là rất quan trọng. Theo VASEP, kim ngạch xuất khẩu cá ngừ Việt Nam tăng mạnh, đạt 343,4 triệu USD tính đến tháng 7/2012.
1.1. Tầm quan trọng của dự báo ngư trường cá ngừ đại dương
Dự báo ngư trường khai thác cá ngừ đại dương đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo an toàn cho ngư dân, giảm thiểu rủi ro do thời tiết xấu và tối ưu hóa chi phí khai thác. Việc dự báo chính xác giúp ngư dân tập trung vào các khu vực có tiềm năng khai thác cao, từ đó tăng sản lượng và hiệu quả kinh tế. Ngoài ra, dự báo còn góp phần vào việc quản lý bền vững nguồn lợi cá ngừ, tránh khai thác quá mức và bảo vệ môi trường biển.
1.2. Hạn chế của phương pháp dự báo truyền thống
Các phương pháp dự báo truyền thống thường dựa vào kinh nghiệm của ngư dân và dữ liệu nghề cá đơn biến, thiếu sự kết hợp với dữ liệu hải dương học và công nghệ hiện đại. Điều này dẫn đến độ chính xác của dự báo còn hạn chế, đặc biệt trong bối cảnh biến đổi khí hậu và sự thay đổi của môi trường biển. Việc ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS có thể khắc phục những hạn chế này, cung cấp thông tin toàn diện và chính xác hơn cho công tác dự báo.
II. Thách Thức Khai Thác Cá Ngừ Đại Dương Tại Trung Bộ
Khai thác xa bờ dựa vào kinh nghiệm, sản lượng không ổn định, đầu tư kém hiệu quả do giá nhiên liệu và sản phẩm biến động. Cần sự đóng góp của khoa học nghề cá, đặc biệt là dự báo khai thác xa bờ. Dự báo được chia thành ngắn hạn, dài hạn và siêu dài hạn. Các dự báo hiện tại chủ yếu dùng dữ liệu nghề cá, chưa ứng dụng dữ liệu hải dương học từ ảnh vệ tinh. Đề tài KC.14/06-10 xây dựng dự báo dựa trên tương quan giữa môi trường và nguồn lợi, nhưng cần kiểm chứng và chưa thể hiện rõ tính ưu việt của viễn thám. Cá ngừ đại dương là đối tượng khai thác chính, gồm cá ngừ vây vàng, cá ngừ mắt to và cá ngừ vằn. Bình Định, Phú Yên và Khánh Hòa có nhiều tàu khai thác cá ngừ. Giá cá ngừ đại dương cao, từ 12-20 USD/kg. Tỷ lệ cá ngừ vây vàng cao nhất trong sản lượng khai thác.
2.1. Biến động giá nhiên liệu và sản phẩm khai thác
Giá nhiên liệu và giá sản phẩm khai thác biến động không lường trước gây khó khăn cho hoạt động khai thác xa bờ. Chi phí nhiên liệu tăng cao làm giảm lợi nhuận của ngư dân, trong khi giá bán cá ngừ đại dương không ổn định do ảnh hưởng của thị trường quốc tế. Điều này đòi hỏi cần có các giải pháp để giảm chi phí sản xuất và tăng tính cạnh tranh cho sản phẩm cá ngừ Việt Nam.
2.2. Sự cần thiết của ứng dụng khoa học công nghệ
Để nâng cao hiệu quả khai thác và đảm bảo phát triển bền vững, cần ứng dụng khoa học công nghệ vào công tác dự báo ngư trường và quản lý nguồn lợi cá ngừ đại dương. Việc sử dụng dữ liệu viễn thám, GIS và các mô hình dự báo tiên tiến giúp cung cấp thông tin chính xác và kịp thời cho ngư dân, từ đó giảm thiểu rủi ro và tối ưu hóa hoạt động khai thác.
III. Phương Pháp Viễn Thám và GIS Dự Báo Ngư Trường Cá Ngừ
Ứng dụng dữ liệu ảnh viễn thám độ phân giải không gian cao còn khó khăn do chi phí. Dữ liệu ảnh viễn thám độ phân giải thấp được sử dụng rộng rãi, nhưng chưa được áp dụng vào dự báo tại Việt Nam. GIS đã được ứng dụng để lập bản dự báo, nhưng chưa tích hợp các mô hình và cơ sở dữ liệu nghề cá và hải dương học. Cần xây dựng quy trình dự báo khai thác phù hợp với điều kiện Việt Nam. Luận văn tập trung vào khai thác dữ liệu viễn thám độ phân giải thấp, ứng dụng GIS và nghiên cứu cá ngừ đại dương – cá ngừ vây vàng và cá ngừ mắt to. Trên thế giới, dự báo là ưu tiên phát triển của sinh học biển và hải dương học nghề cá. Các quốc gia như Mỹ, Nhật, Nga, Nauy, Hàn Quốc, Đài Loan và Ấn Độ sử dụng tư liệu ảnh vệ tinh để thu thập thông tin và chiết rút dữ liệu (nhiệt độ, chlorophyll-a, dòng chảy) kết hợp với dữ liệu nghề cá.
3.1. Khai thác dữ liệu viễn thám độ phân giải thấp
Dữ liệu viễn thám độ phân giải thấp cung cấp thông tin về nhiệt độ bề mặt biển (SST), nồng độ chlorophyll-a và các yếu tố hải dương học khác. Mặc dù độ phân giải không cao bằng dữ liệu viễn thám độ phân giải cao, nhưng dữ liệu này có chi phí hợp lý và dễ dàng tiếp cận, phù hợp với điều kiện của Việt Nam. Việc khai thác và phân tích dữ liệu này giúp xác định các khu vực có điều kiện môi trường thuận lợi cho sự tập trung của cá ngừ đại dương.
3.2. Ứng dụng công nghệ GIS trong dự báo
Công nghệ GIS cho phép tích hợp và phân tích dữ liệu từ nhiều nguồn khác nhau, bao gồm dữ liệu viễn thám, dữ liệu nghề cá, dữ liệu hải dương học và dữ liệu địa lý. Việc sử dụng GIS giúp xây dựng các mô hình dự báo phức tạp, hiển thị kết quả dự báo trên bản đồ và cung cấp thông tin trực quan cho ngư dân. Ngoài ra, GIS còn hỗ trợ quản lý và theo dõi hoạt động khai thác, góp phần vào việc bảo vệ nguồn lợi cá ngừ đại dương.
IV. Ứng Dụng Viễn Thám Dự Báo Cá Ngừ Kinh Nghiệm Quốc Tế
Ấn Độ sử dụng ảnh NOAA AVHRR để nghiên cứu SST và chlorophyll phục vụ dự báo. Ngoài SST và chlorophyll, độ cao nhiệt độ bề mặt nước biển (SSH) cũng được phân tích từ dữ liệu ảnh viễn thám kết hợp với dữ liệu cá ngừ vây vàng để tìm ra mối tương quan. Trung Quốc tập trung vào dự báo khai thác hải sản ngắn hạn và dài hạn. Chương trình nghiên cứu cá nổi đại dương (PFRP) của Đại học Hawaii ứng dụng công nghệ phân tích ảnh viễn thám, đánh dấu cá ngừ và nghiên cứu về đặc điểm sinh thái học để xây dựng dự báo. Trung tâm phát triển nghề cá Đông Nam Á (SEAFDEC) chú trọng vào lĩnh vực dự báo khai thác. Nghiên cứu chỉ ra rằng dự báo ngư trường khai thác cá bạc má bằng công nghệ viễn thám với chỉ số SST dao động 29.10 mg/m3 thích hợp cho mật độ phân bố cá bạc má cao. Nhiều nước trên thế giới đã ứng dụng dữ liệu viễn thám vào dự báo và phục vụ hiệu quả cho ngành khai thác hải sản.
4.1. Các yếu tố hải dương học quan trọng trong dự báo
Nhiệt độ bề mặt biển (SST), nồng độ chlorophyll-a và độ cao nhiệt độ bề mặt nước biển (SSH) là những yếu tố hải dương học quan trọng ảnh hưởng đến sự phân bố và tập trung của cá ngừ đại dương. SST ảnh hưởng đến quá trình sinh trưởng và phát triển của cá, trong khi chlorophyll-a là chỉ số về sự phong phú của thực vật phù du, nguồn thức ăn chính của cá. SSH phản ánh sự biến động của dòng chảy và các vùng xoáy, nơi cá ngừ thường tập trung để tìm kiếm thức ăn.
4.2. Vai trò của dữ liệu viễn thám trong việc theo dõi các yếu tố hải dương học
Dữ liệu viễn thám cung cấp thông tin liên tục và trên diện rộng về các yếu tố hải dương học, giúp theo dõi sự biến động của môi trường biển và xác định các khu vực có điều kiện thuận lợi cho sự tập trung của cá ngừ đại dương. Việc phân tích dữ liệu viễn thám kết hợp với dữ liệu nghề cá giúp xây dựng các mô hình dự báo chính xác và hiệu quả.
V. Thực Trạng Dự Báo Ngư Trường Cá Ngừ Tại Việt Nam
Tại Việt Nam, công tác dự báo đã góp phần cung cấp thông tin cho ngư dân và quản lý. Hiện nay, công tác dự báo đang được quan tâm, tuy nhiên, lượng thông tin sử dụng vẫn dừng lại ở dữ liệu nghề cá (dữ liệu đơn biến) mà chưa ứng dụng dữ liệu hải dương học, đặc biệt là dữ liệu hải dương học khai thác từ dữ liệu ảnh vệ tinh. Nhằm nâng cao chất lượng dự báo đề tài KC.14/06-10 đã xây dựng dự báo dựa trên mối tương quan giữa các yếu tố môi trường với nguồn lợi nghề cá, tuy vậy, kết quả của đề tài này còn cần được kiểm chứng, thêm vào đó, mô hình ứng dụng dữ liệu viễn thám của đề tài vẫn chưa thể hiện rõ tính ưu việt của nguồn tư liệu viễn thám. Để có thể ứng dụng dữ liệu ảnh viễn thám độ phân giải không gian cao hiện vẫn rất khó trong các lĩnh vực khoa học vì giá thành của những loại dữ liệu ảnh này còn khá cao, ngược lại, dữ liệu ảnh viễn thám độ phân giải thấp đang được sử dụng khá phổ biển vào nhiều ngành nghề khoa học khác nhau, giá thành của nó ở mức độ hợp lý.
5.1. Hạn chế trong việc ứng dụng dữ liệu hải dương học
Việc thiếu ứng dụng dữ liệu hải dương học, đặc biệt là dữ liệu từ ảnh vệ tinh, là một hạn chế lớn trong công tác dự báo ngư trường cá ngừ tại Việt Nam. Dữ liệu hải dương học cung cấp thông tin quan trọng về nhiệt độ, độ mặn, dòng chảy và các yếu tố môi trường khác, giúp xác định các khu vực có điều kiện thuận lợi cho sự tập trung của cá ngừ. Việc tích hợp dữ liệu này vào mô hình dự báo sẽ nâng cao đáng kể độ chính xác và tin cậy của dự báo.
5.2. Ứng dụng công nghệ GIS còn hạn chế
Công nghệ GIS đã được sử dụng trong công tác dự báo, nhưng chủ yếu dừng lại ở việc thành lập bản đồ chuyên đề và chưa được áp dụng để tích hợp các mô hình và cơ sở dữ liệu nghề cá và hải dương học. Việc ứng dụng GIS một cách toàn diện sẽ giúp phân tích dữ liệu không gian, xây dựng các mô hình dự báo phức tạp và cung cấp thông tin trực quan cho ngư dân.
VI. Đề Xuất Giải Pháp Ứng Dụng Viễn Thám GIS Hiệu Quả
Công nghệ GIS đã bước đầu được đưa vào ứng dụng để lập các bản dự báo mà Viện Nghiên cứu Hải sản đã thực hiện, tuy nhiên, việc ứng dụng công nghệ này đang dừng lại ở mức độ thành lập bản đồ chuyên đề về thông thường là bản đồ dự báo (bằng phần mềm Mapinfo), chưa được áp dụng công nghệ GIS để tích hợp giữa các mô hình và các cơ sở dữ liệu (CSDL) nghề cá và hải dương học vào trong môi trường GIS (ArcGIS, Mapinfo…) phục vụ công tác dự báo. Do vậy, dự báo khai thác có hiệu quả và phát triển nghề cá biển bền vững cần xây dựng được một quy trình dự báo khai thác phù hợp với điều kiện thực tế của Việt Nam. Trong khuôn khổ luận văn tốt nghiệp này, tác giả tập trung vào khai thác dữ liệu viễn thám độ phân giải thấp, ứng dụng công nghệ GIS và nghiên cứu đối tượng cá ngừ đại dương – cá ngừ vây vàng (Thunnus albacares) và cá ngừ mắt to (Thunnus obesus) với tên đề tài là “Thử nghiệm ứng dụng viễn thám và GIS vào dự báo ngư trường khai thác cá ngừ đại dương ở vùng biển xa bờ Trung Bộ Việt Nam”.
6.1. Xây dựng quy trình dự báo khai thác phù hợp
Để nâng cao hiệu quả dự báo ngư trường cá ngừ đại dương, cần xây dựng một quy trình dự báo phù hợp với điều kiện thực tế của Việt Nam. Quy trình này cần bao gồm các bước thu thập và xử lý dữ liệu, xây dựng mô hình dự báo, kiểm chứng và đánh giá kết quả dự báo, và cung cấp thông tin dự báo cho ngư dân. Ngoài ra, cần có sự phối hợp chặt chẽ giữa các nhà khoa học, cơ quan quản lý và ngư dân trong quá trình xây dựng và triển khai quy trình dự báo.
6.2. Tăng cường hợp tác quốc tế và trao đổi kinh nghiệm
Việc hợp tác với các quốc gia và tổ chức quốc tế có kinh nghiệm trong lĩnh vực dự báo ngư trường cá ngừ đại dương là rất quan trọng. Thông qua hợp tác, có thể học hỏi kinh nghiệm, tiếp cận công nghệ tiên tiến và nâng cao năng lực cho các nhà khoa học và cán bộ quản lý của Việt Nam. Ngoài ra, cần tăng cường trao đổi kinh nghiệm với các nước trong khu vực để chia sẻ thông tin và phối hợp trong việc quản lý nguồn lợi cá ngừ đại dương.
