Nghiên cứu ứng dụng viễn thám ước tính hàm lượng co2 hỗ trợ công tác giảm thiểu tác động của hiệu ứng nhà kính

Nhiệm vụ: Ứng dụng kỹ thuật viễn thám để xác định hàm lượng 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 nghi

Trang 1

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM

Trang 2

Công trình được hoàn thành tại: Trường Đại học Bách khoa – ĐHQG TP.HCM

Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS TRẦN THỊ VÂN

Cán bộ chấm nhận xét 1:

Cán bộ chấm nhận xét 2:

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM, ngày tháng 01 năm 2016 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: 1 Chủ tịch hội đồng:

2 Cán bộ nhận xét 1:

3 Cán bộ nhận xét 2:

4 Ủy viên hội đồng:

5 Thư ký hội đồng:

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có)

Trang 3

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Chuyên ngành: Quản lý Tài Nguyên và Môi Trường Mã số:

HIỆU ỨNG NHÀ KÍNH

NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

1 Nhiệm vụ: Ứng dụng kỹ thuật viễn thám để xác định hàm lượng 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

2 Nội dung:

- Tổng quan các vấn đề nghiên cứu liên quan đến tình hình phát thải CO2 và

cơ sở khoa học về kỹ thuật viễn thám ứng dụng trong tính toán hàm lượng cacbonvà giám sát hiệu ứng nhà kính

- Xử lý ảnh viễn thám để xác định các dải bước sóng phù hợp và các chỉ số liên quan sử dụng trong việc dự đoán đặc tính của CO2.

- Phân tích tương quan, xây dựng phương trình hồi quy giữa giá trị bức xạ phổ trên ảnh viễn thám với số đo CO2 để mô phỏng phân bố không gian hàm lượng CO2.

- Đề xuất giải pháp giảm phát thải CO2 tác động đến hiệu ứng nhà kính trong

bối cảnh biến đổi khí hậu hiện nay

TP.HCM, ngày….tháng 01 năm 2016

TRƯỞNG KHOA

Trang 4

i

LỜI CÁM ƠN

Để thực hiện luận văn này, đầu tiên, tôi xin cám ơn Cô Trần Thị Vân, giáo viên giảng dạy môn Viễn Thám thuộc Khoa Môi trường và Tài nguyên, trường Đại học Bách Khoa, Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh Cô Trần Thị Vân cũng chính là người đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, truyền kiến thức cho tôi trong quá trình học tập và thực hiện luận văn, đặc biệt hơn là những lời động viên, chia sẻ và cảm thông cho những khó khăn tôi gặp phải

Tôi cũng xin cám ơn toàn thể giáo viên Khoa Môi trường và Tài nguyên, trường Đại học Bách Khoa, Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh đã giảng dạy, truyền thụ cho tôi nhiều kiến thức chuyên môn quý báu

Cuối cùng, tôi xin cám ơn gia đình đã ủng hộ tôi trong suốt quá trình học tập

và thực hiện luận văn

Xin chân thành cám ơn!

Lê Thị Cẩm Hương

Trang 5

ii

TÓM TẮT LUẬN VĂN

Hiện nay, biến đổi khí hậu là một trong những vấn đề môi trường lớn của thế giới và được biểu hiện bởi hiện tượng trái đất đang nóng dần lên do hiệu ứng nhà kính Trong đó, CO2 là loại khí nhà kính phổ biến Việc quan trắc nồng độ CO2trong khí quyển là cần thiết nhằm phục vụ dự báo về biến đổi khí hậu và ấm lên toàn cầu Thực tế, tại Việt Nam, việc giám sát nồng độ khí CO2 còn rất hạn chế, không có dữ liệu Mục đích nghiên cứu của luận văn là ứng dụng kỹ thuật viễn thám

để xác định nồng độ 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 khu vực Nam Tây Nguyên, nhằm

để có các giải pháp phù hợp trong việc giảm tác động của hiệu ứng nhà kính Luận văn sử dụng hai nguồn dữ liệu từ ảnh GOSAT và MODIS để lập phương trình hồi quy đa biến, với nồng độ khí CO2 từ vệ tinh GOSAT là biến phụ thuộc, các sản phẩm MODIS là biến độc lập Kết quả cho thấy nồng độ CO2 khu vực Nam Tây Nguyên trong giai đoạn nghiên cứu hồi quy với hai tham số là NPP và EVI Từ đó, 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 Kết quả là nồng độ CO2 trung bình 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 Trong đó, riêng tỉnh Lâm Đồng, nồng độ CO2 dao động từ 373 ppm đến 380 ppm, tỉnh Đắk Nông là 375 ppm đến 379 ppm, tỉnh Đắk Lắk là 378 ppm đến 386 ppm Nhìn chung, nồng độ CO2 khu vực Nam Tây Nguyên tăng dần theo thời gian, cũng trong giai đoạn này, tỷ lệ diện tích rừng ngày càng suy giảm, từ 57,15% xuống còn 48,06%, cho thấy diện tích rừng suy giảm làm cho nồng độ CO2 ngày càng gia tăng Kết quả nghiên cứu là một tham khảo tốt giúp cho các nhà hoạch định có chiến lược quản lý phát thải CO2, tăng cường quản lý rừng để làm tăng khả năng hấp thụ cacbon nhằm góp phần giảm hiệu ứng nhà kính

Từ khóa: Hiệu ứng nhà kính, CO 2 , GOSAT, MODIS, rừng

Trang 6

iii

ABSTRACT

Nowaday, climate change is one of environmental problems all over the world and it is represented by the temperature of the earth is heating up because of the greenhouse effect In particular, CO2 is the common greenhouse gas It is necessary to monitor CO2 concentration in the atmosphere to serve the forecasts of climate change and global warming In fact, in Vietnam, the monitoring of CO2concentration is very limited, there is no data The thesis researchs to apply remote sensing techniques to determine CO2 concentration from the universal values of radiation on satellite images After that, simulating spatial distribution of CO2concentration for South Highland, in order to have the appropriate solutions to reduce the impact of the greenhouse effect Thesis use two sources of data from GOSAT and MODIS to establish a multivariate regression equation, with CO2concentrations from satellite GOSAT is the dependent variable, the products from MODIS is the independent variables The results showed that the CO2 concentration

in the Southern Highlands gets regression with two parameters NPP and EVI Since then, the CO2 concentration maps base on two parameters NPP and EVI is built for each month of the year The result showed that the average CO2 concentration at Southern Highlands in the period 2010-2015 ranged from 378 ppm to 385 ppm, it changed through seasons and vegetations in the area For the detail, at Lam Dong province, CO2 concentration ranged from 373 ppm to 380 ppm, it is from 375 ppm

to 379 ppm at Dak Nong province and 378 ppm to 386 ppm at Dak Lak province In general, CO2 concentration at Southern Highlands region increases with time and during this period, the forest percentage in area decreases from 57.15% down to 48.06%, it shows that the more forest area decreases, the more CO2 concentration increases The result of research is a good reference to help decision maker to get strategic for management of CO2 emission, strengthening forest management to increase the carbon absorption capacity to reduce the greenhouse effect

Keywords: Greenhouse effect, CO 2 , GOSAT, MODIS, forest

Trang 7

iv

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan: Luận văn Thạc sỹ “Nghiên cứu ứng dụng viễn thám ước tính hàm lượng CO2 hỗ trợ công tác giảm thiểu tác động của hiệu ứng nhà kính” là công trình nghiên cứu của tôi Các số liệu được thu thập từ các tổ chức quốc tế, có nguồn gốc rõ ràng

Học viên

Lê Thị Cẩm Hương

Trang 8

v

MỤC LỤC

LỜI CÁM ƠN i

TÓM TẮT LUẬN VĂN ii ABSTRACT iii LỜI CAM ĐOAN iv DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT viii DANH MỤC HÌNH ẢNH x DANH MỤC BẢNG BIỂU xii PHẦN MỞ ĐẦU 1 1 Tính cấp thiết của đề tài ……… 1

2 Mục tiêu nghiên cứu ……… 3

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ……… 3

4 Nội dung nghiên cứu ……… 3

5 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn ……… 4

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 6 1.1 Hiệu ứng nhà kính và các tác động 6

1.1.1 Giới thiệu về Hiệu ứng nhà kính 6

1.1.2 Nguồn gốc các khí nhà kính 7

1.1.3 Tác động của Hiệu ứng nhà kính đối với môi trường 10

1.1.4 Những tác động cụ thể của Biến đổi khí hậu đến Việt Nam 12

1.2 Tình hình phát thải khí nhà kính 16

1.2.1 Tình hình phát thải khí CO2 nói chung 16

1.2.2 Phát thải khí nhà kính do phát tán 17

1.2.3 Phát tán khí nhà kính từ các quá trình công nghiệp 18

1.2.4 Phát thải khí nhà kính từ hoạt động nông nghiệp 18

1.2.5 Phát thải khí nhà kính từ các loại chất thải 19

1.2.6 Tổng hợp phát thải khí nhà kính theo từng lĩnh vực 21

1.3 Hiện trạng rừng Việt Nam và khả năng hấp thụ khí CO2 của rừng 24

1.3.1 Hiện trạng rừng Việt Nam 24

1.3.2 Khả năng hấp thụ khí CO2 của rừng 28

1.4 Tình hình ứng dụng viễn thám nghiên cứu về khả năng hấp thụ CO2 của rừng 31

1.4.1 Nghiên cứu trên thế giới 31

1.4.2 Nghiên cứu tại Việt Nam 32

1.5 Tổng quan khu vực nghiên cứu 34

1.5.1 Điều kiện tự nhiên, địa lý 35

1.5.2 Điều kiện kinh tế, xã hội 41

Trang 9

vi

2.1 Cơ sở khoa học về viễn thám 44

2.1.1 Nguyên lý viễn thám 44

2.1.2 Thông tin đối tượng mặt đất của dữ liệu ảnh viễn thám 45

2.1.3 Viễn thám hồng ngoại nhiệt 46

2.2 Cơ sở khoa học về thống kê 47

2.3 Hệ thống dữ liệu vệ tinh sử dụng trong nghiên cứu 48

2.3.1 Ảnh vệ tinh MODIS 48

2.3.2 Định danh tên sản phẩm MODIS 50

2.3.3 Vệ tinh GOSAT 51

2.4 Dữ liệu sử dụng 53

2.4.1 Dữ liệu GOSAT 53

2.4.2 MOD09A1- EVI và NDVI 54

2.4.3 MOD11A2 – Nhiệt độ bề mặt 56

2.4.4 MOD15A2 – LAI và FPAR 57

2.4.5 MOD17A2 – GPP và NPP 59

2.5 Phương pháp nghiên cứu 60

2.5.1 Phương pháp thống kê 60

2.5.2 Phương pháp viễn thám 61

2.5.3 Cơ sở toán học của các tham số đầu vào từ các sản phẩm MODIS 61

2.5.4 Công cụ xử lý dữ liệu 64

2.6 Quy trình thực hiện nghiên cứu 64

CHƯƠNG 3 : KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 67 3.1 Nồng độ CO2 phát hiện từ dữ liệu GOSAT 67

3.2 Xác định các tham số thành phần tham gia hồi quy 68

3.2.1 Nhiệt độ bề mặt LST 68

3.2.2 Chỉ số thực tăng cường EVI 69

3.2.3 Chỉ số thực vật khác biệt chuẩn hóa NDVI 69

3.2.4 Chỉ số diện tích lá LAI 69

3.2.5 Tỷ số quang hợp hoạt động hấp thụ bức xạ FPAR 70

3.2.6 Tổng năng suất sinh học GPP 70

3.2.7 Năng suất sinh học sơ cấp NPP 70

3.2.8 Lượng cacbon hô hấp thực vật GN 70

3.2.9 Hiệu suất hô hấp thực vật NG 71

3.3 Phân tích tương quan xác định nồng độ CO2 71

3.4 Thành lập bản đồ phân bố nồng độ CO2 và phân tích 77

3.4.1 Bản đồ nồng độ CO2 năm 2010 77

3.5 Biến động nồng độ CO2 giai đoạn 2010-2015 96

3.6 Biến động nồng độ CO2 theo từng tháng giai đoạn 2010-2015 103

Trang 10

vii

3.7 Đánh giá sai số 105

CHƯƠNG 4 : GIẢI PHÁP QUẢN LÝ 107 4.1 Giải pháp quản lý khí thải 107

4.2 Giải pháp quản lý tài nguyên rừng 112

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 117

1.Kết luận 117

2.Kiến nghị 118

TÀI LIỆU THAM KHẢO 119

PHỤ LỤC 1: Phần mềm HDFView

PHỤ LỤC 2: Phần mềm HEGTool

PHỤ LỤC 3: Bản đồ vùng Nam Tây Nguyên

Trang 11

viii

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

Bộ phận ghi nhận mây trên cảm biến TANSO của vệ tinh GOSAT ENVI : Environment for Visualizing Imange - Phần mềm xử lý ảnh

EVI : Enhanced Vegetation Index - Chỉ số thực vật tăng cường

FPAR : Fraction of Photosynthetically Active Radiation

Tỷ số quang hợp hoạt động hấp thụ bức xạ FTS : Fourier Transform Spectrometer

Bộ phận ghi nhận phản xạ trên cảm biến TANSO của vệ tinh GOSAT GOSAT : Greenhouse Gases Observing Sattellite

Vệ tinh quan trắc khí nhà kính GPP : The Gross Primary Production - Tổng năng suất sinh học

HDFView : Hierarchical Data Format View – Phần mềm đọc dữ liệu

HEGTool : The HDF-EOS to GEOTIFF conversion Tool

Phần mềm chuyển đổi định dạng dữ liệu IPCC : Intergovermental Pannel on Climate Change

Ủy ban liên chính phủ về biến đổi khí hậu JAXA : Japan Aerospace Exploration Agency

Cơ quan nghiên cứu và phát triển hàng không vũ trụ Nhật Bản LAI : The Leaf Area Index - Chỉ số diện tích lá

LP DAAC : Land Processes Distributed Active Archive Center

Trung tâm phân phối sản phẩm mặt đất từ MODIS LST : The Land Surface Temperature - Nhiệt độ bề mặt

LULUCF : Land use, land use change and forest

Sử dụng đất, thay đổi sử dụng đất và lâm nghiệp MODIS : Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer

Một loại ảnh vệ tinh của Mỹ NASA : National Aeronautics and Space Administration

Cục quản trị hàng không và không gian quốc gia Mỹ

Trang 12

REDD : Reducing Emission from Deforestation and Degradation

Giảm thiểu phát thải từ suy thoái và mất rừng SPSS : Statistical Package for the Social Sciences - Phần mềm thống kê TANSO : Thermal And Near infrared Sensor for carbon Observation

Cảm biến nhiệt và cận hồng ngoại quan trắc cacbon UNESCO : United Nations Educational Scientific and Cultural Organization

Tổ chức giáo dục, khoa học, văn hóa của Liên Hiệp Quốc

Trang 13

x

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1: Hiệu ứng nhà kính 6

Hình 1.2: Tác động của mực nước biển dâng đến diện tích đất bị ngập 14

Hình 1.3: Tác động của mực nước biển dâng đến tổng dân số 15

Hình 1.4: Tác động của mực nươc biển dâng đến GDP 15

Hình 1.5: Tác động của mực nước biển dâng đến đô thị 16

Hình 1.6: Tác động của mực nước biển dâng đến sản xuất nông nghiệp 16

Hình 1.7: Nồng độ khí CO2 thế giới giai đoạn từ 2009 đến 2015 17

Hình 1.8: Phát thải khí nhà kính năm 2010 trong lĩnh vực năng lượng 18

Hình 1.9: Phát thải khí nhà kính năm 2010 trong lĩnh vực nông nghiệp 19

Hình 1.10: Phát thải/hấp thụ khí nhà kính theo từng lĩnh vực 22

Hình 1.11: Phát thải/hấp thụ khí nhà kính năm 1994, 2000 và 2010 theo lĩnh vực 23

Hình 1.12: Phát thải khí nhà kính bao gồm LULUCF các năm 1994, 2000, 2010 theo loại khí 24

Hình 1.13: Phát thải/hấp thụ khí CO2 năm 2010 trong lĩnh vực LULUCF 31

Hình 1.14: Khu vực nghiên cứu 35

Hình 2.1: Viễn thám 44

Hình 2.2: Phản xạ phổ của đất, nước và thực vật 46

Hình 2.3: Quỹ đạo bay vệ tinh TERRA 50

Hình 2.4: Trục chụp khu vực nghiên cứu của MODIS 51

Hình 2.5: Quy trình thực hiện nghiên cứu 66

Hình 3.1: Nồng độ CO2 từ vệ tinh GOSAT 68

Hình 3.2: Dữ liệu đầu vào cho mô hình 73

Hình 3.3: Nồng độ CO2 trung bình hàng tháng năm 2010 79

Trang 14

xi

Hình 3.9: Bản đồ phân bố nồng độ CO2 khu vực Nam Tây Nguyên năm 2010 90

Hình 3.15: Hiện trạng rừng từ năm 2010 đến năm 2015 97

Hình 3.16: Nồng độ CO2 trung bình năm 99

Hình 3.17: Nồng độ CO2 trung bình năm trên 3 tỉnh 102

Hình 3.18: Nồng độ CO2 trung bình từ tháng 1 đến tháng 4 hàng năm 104

Trang 15

xii

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1: Mức tăng nhiệt độ và thay đổi lƣợng mƣa trong 50 năm qua tại Việt Nam

12

Bảng 1.2: Phát tán khí nhà kính năm 2010 do phát tán 17

Bảng 1.3: Phát thải khí nhà kính năm 2010 trong lĩnh vực nông nghiệp 19

Bảng 1.4: Tổng khối lƣợng chất thải rắn đô thị đƣợc xử lý tại các bãi chôn lấp 20

Bảng 1.5: Thành phần chất thải trung bình 20

Bảng 1.6: Chất thải y tế đƣợc đốt hàng năm 20

Bảng 1.7: Phát thải khí nhà kính năm 2010 trong lĩnh vực chất thải 21

Bảng 1.8: Phát thải/hấp thụ khí nhà kính các năm 1994, 2000 và 2010 theo lĩnh vực 22

Bảng 1.9: Phát thải/hấp thụ khí nhà kính các năm 1994, 2000 và 2010 theo loại khí 23

Bảng 1.10: Hiện trạng rừng Việt Nam giai đoạn 2008-2012 25

Bảng 1.11: Diện tích đất đang sử dụng và đất đã thay đổi mục đích sử dụng năm 2010 29

Bảng 1.12: Phát thải/hấp thụ CO2 năm 2010 trong lĩnh vực LULUCF 30

Bảng 2.1: Các thông số bộ cảm MODIS 48

Bảng 2.2: Kênh phổ MODIS 49

Bảng 2.3: Mô tả chi tiết các ký hiệu trong ảnh MODIS 50

Bảng 2.4: Chi tiết tên một ảnh MODIS cụ thể 51

Bảng 2.5: Kênh phổ của GOSAT 52

Bảng 2.6: Danh sách bộ dữ liệu GOSAT sử dụng 54

Bảng 2.7: Danh sách sản phẩm MOD09A1 đƣợc sử dụng 55

Trang 16

xiii

Bảng 2.10: Danh sách sản phẩm MOD17A2 được sử dụng 59

Bảng 2.11: Tổng hợp dữ liệu nghiên cứu 61

Bảng 3.1: Nồng độ CO2 từ vệ tinh GOSAT 67

Bảng 3.2: Chuỗi số liệu dùng phân tích thống kê 72

Bảng 3.3: Kết quả chạy tương quan 74

Bảng 3.4: Kết quả bước chạy hồi quy từng bước 75

Bảng 3.5: Hệ số tương quan trong phương trình hồi quy 76

Bảng 3.6: Nồng độ CO2 (ppm) trung bình hàng tháng năm 2010 79

Bảng 3.7: Nồng độ CO2 (ppm ) trung bình hàng tháng năm 2011 81

Bảng 3.12: Thống kê tỷ lệ rừng từ năm 2010 đến 2015 98

Bảng 3.13: Nồng độ CO2 trung bình năm 98

Bảng 3.14: Nồng độ CO2 trung bình năm trên 3 tỉnh 102

Trang 17

1

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Ngày nay, biến đổi khí hậu là một trong những vấn đề môi trường lớn của thế giới và Việt Nam là một trong những quốc gia bị ảnh hưởng nhiều do sự biến đổi này Một trong những dấu hiệu của sự biến đổi này là hiện tượng 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 nước… Khí nhà kính chỉ chiếm 1% thành phần khí quyển nhưng có vai trò như tấm chăn bao phủ trái đất, vì chúng giữ nhiệt sưởi ấm cho trái đất, nơi mà nhiệt độ sẽ thấp hơn khoảng 300C nếu như không có khí nhà kính Các hoạt động của con người như sử dụng nhiên liệu hóa thạch, chuyển đổi mục đích sử dụng đất như 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 lượng CO2trong khí quyển là một đại lượng quan trọng đặc trưng cho lượng khí CO2 trong khí quyển, ngoài ra còn là đầu vào của các mô hình khí hậu cũng như 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., 2014) Hiện nay trên thế giới đã xuất hiện thị trường mua bán các tín

chỉ cacbon Các quốc gia đã có sự quan tâm đến lượng 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 dưới 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, chương trình Giảm thiểu phát thải từ suy thoái và mất rừng (Reducing Emission from Deforestation and

Trang 18

2

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 được nâng cao trong bối cảnh hiện nay một phần

là do sự gia tăng của các khí nhà kính như 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 chương trình REDD thì càng phải xây dựng bản đồ nồng độ CO2

Để mô phỏng hay ước lượng CO2, hiện nay có ba phương pháp nghiên cứu tiêu biểu và các đặc điểm theo IPCC (IPCC, 2000) như sau:

a Điều tra mặt đất: Đây là phương pháp khá phổ biến, hầu hết các nghiên

cứu đều theo hướng này Tuy nhiên, với phương pháp này, cần phải có nguồn nhân lực và chi phí nghiên cứu khá cao

b Mô hình hóa: hướng 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 như 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

c Viễn thám: Đây là phương 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, phương pháp này sẽ dễ thực hiện hơn nếu kết hợp với dữ liệu mặt đất

Hiện nay, việc tăng cường 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 lượng CO2 rất hiếm hoặc không có Với những đặc điểm như 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 ước tính hàm lượng 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 hướng ứng dụng công nghệ viễn thám nhằm ước tính hàm lượng CO2 trong không khí

Trang 19

3

2 Mục tiêu nghiên cứu

Ứng dụng kỹ thuật viễn thám để xác định hàm lượng 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

3 Đối tượng 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 như: 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 lượng 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 lường

để diễn đạt nồng độ theo khối lượng hay thể tích của một chất trong một hỗn hợp có chứa chất đó, tính theo phần triệu Đơn vị đo lường này thường đươc sử dụng trong phép phân tích vi lượng (nồng độ của chất trong hỗn hợp rất nhỏ) Người 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

4 Nội dung nghiên cứu

Nội dung nghiên cứu của đề tài bao gồm:

Trang 20

4

 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 lượng carbon và giám sát hiệu ứng nhà kính

 Xử lý ảnh viễn thám để xác định các dải bước sóng phù hợp và các chỉ số liên quan sử dụng trong việc dự đoán đặc tính của CO2

 Phân tích tương quan, xây dựng phương 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 lượng 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

5 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn

Ngày này, con người và các sinh vật chịu tác động lớn từ hiện tượng trái đất nóng dần lên, nhiệt độ ngày càng tăng ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống, sức khỏe

và sinh hoạt của mọi người Nguyên nhân gây ra hiện tượng 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 như hiện nay, các vệ tinh đã lần lượt được 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 được 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 ước lượng 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 phương diện quốc gia, nước ta vẫn là một nươc đang phát triển, vấn đề quản lý phát thải CO2 chưa cấp bách như các nước phát triển khác Tuy

Trang 21

5

nhiên, hiện tượng 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 trường sống trên trái đất, vấn đề CO2cần được quan tâm hơn nữa Kết quả từ đề tài sẽ góp phần xây dựng bản đồ lưu giữ

cacbon của rừng, giúp ích cho Việt Nam khi tham gia vào chương trình REDD

Trang 22

6

1.1 Hiệu ứng nhà kính và các tác động

1.1.1 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

Hình 1.1: Hiệu ứng nhà kính

Hiệu ứng nhà kính là một hiện tƣợng có sẵn trong tự nhiên Tuy nhiên, ngày nay do hoạt động công nghiệp phát triển mạnh mẽ, năng lƣợng hóa thạch đƣợc sử dụng rộng rãi nên nồng độ các khí nhà kính trong khí quyển tăng lên đáng kể Nồng

độ các khí nhà kính càng cao thì nhiệt độ Trái Đất càng lớn, góp phần đẩy nhanh quá trình biến đổi khí hậu Khí nhà kính là những khí có khả năng hấp thụ các bức

Trang 23

7

xạ sóng dài được phản xạ từ bề mặt Trái Đất khi được chiếu sáng bằng ánh sáng mặt trời, sau đó phân tán nhiệt lại cho Trái Đất Các loại khí nhà kính có thể kể đến như: CO2, CH4, CFC, O3, NO2, bụi, hơi nước, … trong đó CO2 đóng vai trò chủ yếu

1.1.2 Nguồn gốc các khí nhà kính

Mặc dù Nitơ và Oxy chiếm hơn 90% thể tích của khí quyển Trái Đất nhưng vai trò điều chỉnh nhiệt độ của bầu khí quyển lại thuộc về các khí khác được gọi chung là khí nhà kính, bao gồm: CO2, CH4, N2O, hơi nước và các hợp chất Halocacbon, … Các khí nhà kính này có nguồn gốc tự nhiên và từ hoạt động của con người

Theo Ban chỉ đạo Ứng phó Biến đổi khí hậu và Nước biển dâng của Thành

phố Đà Nẵng, các khí nhà kính có nguồn gốc và tính chất như sau (Thùy Dung,

2014):

 Hơi nước

- Nguồn gốc tự nhiên: Nước ở trạng thái lỏng bốc hơi

- Nguồn gốc từ hoạt động của con người: không đáng kể

- Thời gian tồn tại: từ 9 đến 10 ngày trong khí quyển

- Nồng độ: Biến đổi liên tục từ vùng này đến vùng khác

- Tác động: đống vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh nhiệt độ Trái Đất, tuy nhiên vai trò của hơi nước đối với việc Biến đổi khí hậu vẫn chưa được nghiên cứu sâu

Trang 24

8

- Thời gian tồn tại: 114 năm trong khí quyển

- Nồng độ: thấp hơn nhiều so với khí CO2

- Tác động: gây ra hiệu ứng nhà kính gấp 298 lần so với khí CO2 DO thời gian tồn tại lâu nên những hoạt động tạo ra khí N2O trong hiện tại vẫn có thể gây ra hiệu ứng nhà kính trong những năm sau

 Khí CH4

- Nguồn gốc tự nhiên: được tạo ra do quá trình phân hủy chất hữu cơ của các vi khuẩn, có trong các mỏ khí, than đá và ở các vùng đất ngập nước

- Nguồn gốc từ hoạt động của con người: chủ yếu từ các hoạt động khai thác mỏ than, dầu, khí tự nhiên và từ hoạt động nông nghiệp như đồng lúa trong thời gian ngập nước, quá trình lên men trong dạ dày gia súc

- Thời gian tồn tại: trung bình khoảng 12 năm trong khí quyển

- Nông độ: Thấp hơn khí CO2 rất nhiều

- Tác động: gây ra hiệu ứng nhà kính cao gấp 25 lần so với khí CO2

 Các hợp chất Halocacbon như: CFC, HFC, HCFC

- Nguồn gốc: không sinh ra trong tự nhiên mà hoàn toàn do con người tạo ra

- Thời gian tồn tại: có thể lên đến 1700 năm trong bầu khí quyển

- Tác động: gây ra hiệu ứng nhà kính gấp hàng nghìn lần so với khí

CO2

 Khí CO2

Trang 25

- Nồng độ: khoảng vài trăm phần triệu thể tích

- Thời gian tồn tại: khoảng từ 5 đến 200 năm trong khí quyển

- Tác động: là nguyên nhân chính gây ra hiệu ứng nhà kính

 Kết luận:

 Phần lớn khí gây hiệu ứng nhà kính có nguồn gốc tự nhiên, một số lại chỉ bắt nguồn từ những họat động của con người Việc tập trung các lọai khí đó trong bầu khí quyển là do chính các họat động đó gây ra

Cụ thể là trường hợp của các chất khí như CO2, CH4 hay khí CFC

 Các chất khí trong họ CFC thì ngày nay đang được sử dụng rộng rãi trong các bình khí nén của máy lạnh, máy điều hòa không khí hay các loại bình xịt, đây là chất khí gây hiệu ứng nhà kính bắt nguồn chủ yếu

từ hoạt động công nghiệp của con người Còn khí CH4 và N2O được phát thải vào không khí qua các hoạt động nông nghiệp, khai thác hầm mỏ

Khí CO2 vừa có nguồn gốc tự nhiên vừa từ những hoạt động công nghiệp đồng thời là loại khí gây hiệu ứng nhà kính mạnh nhất vì nó chiếm tỷ trọng rất lớn trong bầu khí quyển chỉ sau CFC Ngoài ra, cho dù CFC chiếm tỷ trọng lớn nhất nhưng nó không đóng góp nhiều vào hiệu ứng nhà kính mà chủ yếu gây phá hủy tầng ô-zon Chính vì thế ngày nay khí CO2 được xem như là tác nhân chính gây ra hiệu ứng nhà kính, ấm lên toàn cầu

Trang 26

10

1.1.3 Tác động của Hiệu ứng nhà kính đối với môi trường

Hiệu ứng nhà kính là nguyên nhân trực tiếp làm cho nhiệt độ Trái Đất nóng dần lên làm biến dổi khí hậu, từ đó sinh ra nhiều hệ lụy khác ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường sinh sống của con người và các loài động vật

Một số tác động của Hiệu ứng nhà kính có thể kể đến như sau (Nguyễn Thị

- Sự nóng lên của Trái Đất làm thay đổi điều kiện sống bình thường của các sinh vật Một số loài sinh vật thích nghi với điều kiện mới sẽ thuận lợi phát triển Trong khi đó nhiều loài bị thu hẹp về diện tích hoặc bị tiêu diệt Nhiệt độ tăng lên ảnh hưởng đến các hệ sinh thái tự nhiên, làm dịch chuyển ranh giới nhiệt của các hệ sinh thái lục địa và hệ sinh thái nước ngọt, làm thay đổi cơ cấu các loài thực vật và động vật ở một số vùng, một số loài nguồn gốc ôn đới và á nhiệt đới có thể bị mất đi dẫn đến suy giảm tính đa dạng sinh học Sự gia tăng nhiệt độ còn ảnh hưởng đến các lĩnh vực như: năng lượng, giao thông vận tải, công nghiệp, xây dựng, du lịch, thương mại vì có liên quan đến chi phí gia tăng cho việc làm mát, thông gió, bảo quản và vận hạnh thiết bị, phương tiện, sức bền vật liệu

Trang 27

11

- Khí hậu Trái Đất sẽ bị biến đổi sâu sắc, các đới khí hậu có xu hướng thay đổi Toàn bộ điều kiện sống của tất cả các quốc gia bị xáo động Hoạt động sản xuất nông nghiệp, lâm nghiệp, thuỷ hải sản bị ảnh hưởng nghiêm trọng Tài nguyên nước đang đứng trước nguy cơ suy giảm do hạn hán ngày một tăng ở một số vùng, mùa, gây ảnh hưởng đến nền nông nghiệp, cung cấp nước ở nông thông, thành thị và sản xuất điện Chế độ mưa thay đổi, mưa nhiều hơn vào mùa mưa và hạn hán vào mùa khô, gây khó khăn cho việc cấp nước và tăng mâu thuẫn trogn sử dụng nước Trên các sông lớn như sông Hồng và sông Cửu Long, xu hướng giảm nhiều hơn đối với dòng chảy năm và dòng chảy kiệt; xu thế tăng nhiều hơn đối với dòng chảy lũ

- Thiên tai, bão tố, nước dâng, hạn hán, mưa lớn, sạt lở đất ngày càng gia tăng về cường độ và tần suất làm thiệt hại về người và tài sản, ô nhiễm môi trường, suy dinh dưỡng và bệnh tật Nhiều loại bệnh tật mới đối với con người xuất hiện, các loại dịch bệnh lan tràn, sức khoẻ của con người

bị suy giảm

- Nhiệt độ cao làm gia tăng nạn cháy rừng, phát triển sâu bệnh, dịch bệnh Nước biển dâng làm giảm diện tích rừng ngập mặn, tác động xấu đến rừng tràm và rừng trồng trên đất nhiễm phèn Nam Bộ Ranh giới rừng nguyên sinh và thứ sinh có thể dịch chuyển Chỉ số tăng trưởng sinh khối của rừng có thể giảm do độ ẩm giảm Nguy cơ diệt chủng của động thực vật gia tăng

Vì Hiệu ứng nhà kính là nguyên nhân làm nhiệt độ Trái Đất nóng dần lên làm biến đổi khí hậu, gây ra những tác động nghiêm trọng đến môi trường nói chung hay đời sống con người và các loài sinh vật trên Trái Đất nói riêng nên Hiệu ứng nhà kính là một hiện tượng cần được kiểm soát Cụ thể để làm được điều này thì nồng độ các khí nhà kính đặc biệt là CO2 phải được theo dõi, hạn chế sự phát thải ra ngoài khí quyển từ các hoạt động của con người

Trang 28

12

1.1.4 Những tác động cụ thể của Biến đổi khí hậu đến Việt Nam

 Theo Báo cáo hai năm một lần lần thứ nhất của Việt Nam cho công ước khung của Liên Hợp Quốc về Biến Đổi khí hậu, Biến đổi khí hậu

đã có nhiều ảnh hưởng đến Việt Nam (Bộ Tài nguyên và Môi trường,

2014)

- Trong vòng 50 năm qua ở Việt Nam, nhiệt độ trung bình năm tăng khoảng 0,5°C trên phạm vi cả nước và lượng mưa có xu hướng giảm ở phía Bắc và tăng ở phía Nam lãnh thổ Mực nước biển đã dâng hơn 20

cm Bảng 1.1 sau thể hiện mức tăng nhiệt độ và thay đổi lượng mưa trong

50 năm qua ở các vùng khí hậu của Việt Nam

Bảng 1.1: Mức tăng nhiệt độ và thay đổi lượng mưa trong 50 năm qua tại Việt Nam

Thời kỳ các tháng 5-10

(Nguồn: Bộ Tài nguyên và Môi trường, 2014)

- Trong bối cảnh biến đổi khí hậu những năm gần đây, thiên tai, đặc biệt là bão, lũ và hạn hán ngày càng gia tăng về cường độ, tần suất, gây nhiều tổn thất lớn về người và thiệt hại cho nền kinh tế Hàng năm trung bình

có từ 6 đến 8 cơn bão và áp thấp nhiệt đới ảnh hưởng trực tiếp đến Việt Nam Số lượng bão có cường độ mạnh xuất hiện nhiều hơn Khu vực đổ

Trang 29

13

bộ của các cơn bão, áp thấp nhiệt đới có xu hướng dịch chuyển dần về phía Nam và mùa bão kết thúc muộn hơn Nhiều cơn bão có đường đi phức tạp, dị thường Hạn hán có xu thế tăng lên với mức độ không đồng đều giữa các vùng khí hậu Hiện tượng thời tiết cực đoan diễn ra phổ biến Hiện tượng nắng nóng gia tăng rõ rệt ở nhiều vùng trong cả nước, đặc biệt ở Trung Bộ và Nam Bộ

- Hạn hán, bao gồm hạn tháng và hạn mùa có xu thế tăng lên nhưng với mức độ không đồng đều giữa các vùng và giữa các trạm trong từng vùng khí hậu Hiện tượng nắng nóng có dấu hiệu gia tăng rõ rệt ở nhiều vùng trong cả nước, đặc biệt là ở Trung Bộ và Nam Bộ

- Ở Việt Nam, số liệu mực nước quan trắc tại các trạm hải văn ven biển Việt Nam cho thấy xu thế biến đổi mực nước biển trung bình năm không giống nhau Hầu hết các trạm có xu hướng tăng, tuy nhiên, một số ít trạm lại không thể hiện rõ xu hướng này Xu thế biến đổi trung bình của mực nước biển dọc bờ biển Việt Nam là khoảng 2,8 mm/năm

- Số liệu mực nước đo đạc từ vệ tinh từ năm 1993 đến 2010 cho thấy, xu thế tăng mực nước biển trên toàn biển Đông là 4,7mm/năm, phía Đông của biển Đông có xu thế tăng nhanh hơn phía Tây Chỉ tính cho dải ven

bờ Việt Nam, khu vực ven biển Trung Trung Bộ và Tây Nam Bộ có xu hướng tăng mạnh hơn, trung bình cho toàn dải ven biển Việt Nam tăng khoảng 2,9 mm/năm

 Theo “Kịch bản biến đổi khí hậu, nước biển dâng cho Việt Nam” công

bố năm 2012 (Bộ Tài nguyên và Môi trường, 2012), vào cuối thế kỷ

21, theo kịch bản phát thải trung bình:

- Nhiệt độ trung bình năm tăng từ 2°C đến 3°C trên phần lớn diện tích cả nước Nhiệt độ thấp nhất trung bình tăng từ 2,2°C đến 3°C, nhiệt độ cao nhất trung bình tăng từ 2°C đến 3,2°C Số ngày có nhiệt độ cao nhất trên 35°C tăng từ 15 ngày đến 30 ngày trên phần lớn diện tích cả nước

- Lượng mưa năm tăng trên hầu khắp lãnh thổ, mức tăng phổ biến từ 2% đến 7% Xu thế chung là lượng mưa mùa khô giảm và lượng mưa mùa

Trang 30

14

mưa tăng Lượng mưa ngày lớn nhất tăng so với thời kỳ 1980-1999 ở Bắc

Bộ, Bắc Trung Bộ và giảm ở Nam Trung Bộ, Tây Nguyên, Nam Bộ Tuy nhiên, ở các khu vực khác nhau có thể xuất hiện ngày mưa dị thường với lượng mưa gấp đôi so với kỷ lục hiện nay

- Nước biển dâng trung bình toàn Việt Nam vào khoảng từ 57 cm đến 73

cm Nước biển dâng cao nhất ở khu vực từ Cà Mau đến Kiên Giang trong khoảng từ 62 cm đến 82 cm và thấp nhất ở khu vực từ Móng Cái đến Hòn Dấu trong khoảng từ 49 cm đến 64 cm

 Ngoài ra, các nhà khoa học trên thế giới đã có những nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của mực nước biển dâng đến các quốc gia đang phát triển Cụ thể là nhóm tác giả Dasgupta và cộng sự, năm 2007 với đề

tài “Phân tích so sánh tác động của mực nước biển dâng đối với các

nước đang phát triển” đã đề cập rõ về những ảnh hưởng sâu sắc của

Biến dổi khí hậu đến Việt Nam bao gồm: diện tích đất bị ngập lụt, tổng dân số bị ảnh hưởng, thiệt hại GDP, mức đô thị và sản xuất nông

nghiệp theo các kịch bản nước biển dâng từ 1 m đến 5 m (Dasgupta et

al., 2007)

Hình 1.2: Tác động của mực nước biển dâng đến diện tích đất bị ngập

(Nguồn: Dasgupta et al., 2007)

Theo nghiên cứu này, Việt Nam là nước bị ảnh hưởng nghiêm trọng nhất bởi nước biển dâng Khoảng 16% tổng diện tích của Việt Nam sẽ bị ảnh hưởng khi nước biển dâng 5 m Ảnh hưởng lớn nhất tại khu vực Đồng bằng sông Hồng và Đồng bằng sông Cửu Long

Trang 31

15

Hình 1.3: Tác động của mực nước biển dâng đến tổng dân số

Hình 1.4: Tác động của mực nươc biển dâng đến GDP

Nghiên cứu chỉ ra gần 10,8% dân số Việt Nam sẽ bị ảnh hưởng khi nước biển dâng 1 m Đây là tỷ lệ lớn nhất trong các quốc gia Dân số Việt Nam cũng sẽ bị ảnh hưởng hơn 35% với mực nước biển dâng 5 m Ảnh hưởng của mực nước biển dâng đến GDP của Việt Nam và khu đô thị gần với mức ảnh hưởng đến dân số Sản xuất nông nghiệp chịu ảnh hưởng gần 25% với mực nước biển dâng 5 m

Trang 32

16

Hình 1.5: Tác động của mực nước biển dâng đến đô thị

Hình 1.6: Tác động của mực nước biển dâng đến sản xuất nông nghiệp

1.2 Tình hình phát thải khí nhà kính

1.2.1 Tình hình phát thải khí CO 2 nói chung

Với nền công nghiệp phát triển mạnh mẽ, cùng nhu cầu sống ngày càng cao của con người, lượng phát thải khí nhà kính CO2 không ngừng gia tăng Mặc dù các quốc gia trên thế giới đã cam kết cắt giảm phát thải nhưng nồng độ CO2 vẫn ở mức cao

Cơ quan nghiên cứu và phát triển hàng không vũ trụ Nhật Bản (Japan Aerospace Exploration Agency - JAXA) vừa công bố số liệu nồng độ CO2 khí quyển trên thế giới Trong đó cho thấy nồng độ CO2 có xu hướng ngày càng cao qua từng năm Cụ thể, năm 2009 nồng độ CO2 vào khoảng 384 ppm đến 386 ppm, thì đến năm 2015, nồng độ CO2 đã đạt trên 395 ppm Nếu cứ tiếp tục với đà phát triển này thì nồng độ CO2 sẽ nhanh chóng đạt mức 400 ppm (JAXA, 2015)

Trang 33

Lượng phát thải khí nhà kính do phát tán năm 2010 là 16.895,8 nghìn tấn CO2 tương đương, trong đó phát thải từ khai thác than (hầm lò và lộ thiên) là

2.243,1 nghìn tấn và từ khai thác dầu, khí đốt tự nhiên là 14.652,7 nghìn tấn (Bộ Tài

nguyên và Môi trường, 2014)

Đối với lĩnh vực năng lượng, phát thải khí nhà kính nhiều nhất là từ ngành công nghiệp sản xuất và xây dựng, chiếm 29% tỷ trọng, kế đến là ngành công

Trang 34

18

nghiệp năng lượng chiếm 27%, thấp nhất là hoạt động nông nghiệp, thủy sản chiếm 1%

Hình 1.8: Phát thải khí nhà kính năm 2010 trong lĩnh vực năng lượng

1.2.3 Phát tán khí nhà kính từ các quá trình công nghiệp

Phát thải khí nhà kính trong lĩnh vực các quá trình công nghiệp được ước tính từ các hoạt động công nghiệp không liên quan đến lĩnh vực năng lượng Nguồn phát thải chính là từ các quá trình chuyển đổi về hóa học hay vật lý của các loại nguyên liệu thô Đối với năm 2010, việc tính toán phát thải khí nhà kính từ lĩnh vực này chỉ được thực hiện cho hai ngành sản xuất xi măng và sản xuất vôi Với các ngành khác như sản xuất NH3, sản xuất các-bua (trong ngành công nghiệp hóa chất)

và sản xuất thép (trong ngành luyện kim) không tính phát thải vì số liệu về nhiên liệu dùng trong các phân ngành trên đã được tính chung trong lĩnh vực năng lượng

Tổng lượng CO2 phát thải từ lĩnh vực các quá trình công nghiệp năm 2010 là 21.172 nghìn tấn, trong đó từ sản xuất xi măng là 20.077 nghìn tấn, chiếm 94,8%;

sản xuất vôi là 1.095 nghìn tấn, chiếm 5,2% (Bộ Tài nguyên và Môi trường, 2014)

1.2.4 Phát thải khí nhà kính từ hoạt động nông nghiệp

Tổng phát thải khí nhà kính năm 2010 trong lĩnh vực nông nghiệp là 88.354,77 nghìn tấn CO2 tương đương, trong đó phát thải từ canh tác lúa nước chiếm 50,49%, từ quá trình tiêu hóa thức ăn: 10,72%, từ quản lý phân bón: 9,69%,

từ đất nông nghiệp: 26,95%, từ đốt phụ phẩm nông nghiệp: 2,15%

Trang 35

19

Bảng 1.3: Phát thải khí nhà kính năm 2010 trong lĩnh vực nông nghiệp

Đơn vị: Nghìn tấn CO 2 tương đương

Hình 1.9: Phát thải khí nhà kính năm 2010 trong lĩnh vực nông nghiệp

1.2.5 Phát thải khí nhà kính từ các loại chất thải

Phát thải khí nhà kính trong lĩnh vực chất thải được ước tính từ năm nguồn chính: bãi chôn lấp rác thải, xử lý nước thải công nghiệp, xử lý nước thải sinh hoạt, chất thải của người và đốt chất thải

Bãi chôn lấp chủ yếu để xử lý rác thải từ các khu đô thị Tổng hợp số liệu từ Báo cáo hiện trạng môi trường của Sở Tài nguyên và Môi trường các tỉnh/thành trên toàn quốc cho thấy từ 2006 đến 2010 tổng khối lượng rác thải đô thị được xử lý tại

Trang 36

20

các bãi chôn lấp tăng bình quân khoảng 10%/năm Trong thành phần chất thải, thức

ăn và chất hữu cơ chiếm 59,2%, đồ nhựa và các thứ khác chiếm 30,9%

Bảng 1.4: Tổng khối lượng chất thải rắn đô thị được xử lý tại các bãi chôn lấp

Ở Việt Nam, chất thải rắn được đốt trong lò chủ yếu là chất thải rắn y tế độc hại Số liệu về lượng chất thải y tế độc hại đã đốt trong giai đoạn 2006-2010 được thu thập từ báo cáo hiện trạng môi trường hàng năm của các tỉnh, thành phố

Trang 37

21

Tổng lượng phát thải khí nhà kính từ lĩnh vực chất thải trong năm 2010 là 15.352 nghìn tấn CO2 tương đương, trong đó chủ yếu phát thải từ nước thải sinh hoạt là 6.827 nghìn tấn CO2 tương đương, chiếm 44,5% và phát thải từ các bãi chôn lấp rác là 5 triệu tấn CO2 tương đương, chiếm 32,6%

Bảng 1.7: Phát thải khí nhà kính năm 2010 trong lĩnh vực chất thải

Phát thải (nghìn tấn)

1 Phát thải CH4 từ các bãi chôn lấp rác thải - 238,324 - 5.005

là 7,97% và 5,78%

Trang 38

22

Hình 1.10: Phát thải/hấp thụ khí nhà kính theo từng lĩnh vực

Trong giai đoạn từ 1994 đến 2010, tổng phát thải khí nhà kính ở Việt tăng nhanh từ 103,8 triệu tấn CO2 tương đương lên 246,8 triệu tấn CO2 tương đương, trong đó lĩnh vực năng lượng tăng nhanh nhất từ 25,6 triệu tấn CO2 tương đương lên 141,2 triệu tấn CO2 tương đương và cũng là lĩnh vực phát thải nhiều nhất năm

2010 Tiếp theo là lĩnh vực chất thải cũng tăng nhanh từ 2,6 triệu tấn CO2 tương đương lên 15,4 triệu tấn CO2 tương đương Phát thải trong lĩnh vực nông nghiệp tăng chậm

Bảng 1.8: Phát thải/hấp thụ khí nhà kính các năm 1994, 2000 và 2010 theo lĩnh vực

Đơn vị: nghìn tấn CO 2 tương đương

Ghi chú: Dấu “+”: phát thải; Dấu “-”: hấp thụ

Trang 39

23

Hình 1.11: Phát thải/hấp thụ khí nhà kính năm 1994, 2000 và 2010 theo lĩnh vực

Bảng 1.9: Phát thải/hấp thụ khí nhà kính các năm 1994, 2000 và 2010 theo loại khí

Trang 40

24

Hình 1.12: Phát thải khí nhà kính bao gồm LULUCF các năm 1994, 2000, 2010

theo loại khí

So sánh giữa hai năm 2000 và 2010, CO2 là loại khí nhà kính tăng nhiều nhất Nếu tính cả LULUCF, CO2 tăng từ 67,8 triệu tấn lên 125,7 triệu tấn; nếu không tính LULUCF, CO2 tăng từ 55,9 triệu tấn lên 146 triệu tấn Điều này càng khẳng định vai trò chủ yếu của khí CO2 trong hiệu ứng nhà kính, chính vì thế, ngày nay nói đến hiệu ứng nhà kính chính là nói đến khí CO2 Các biện pháp giảm thiểu tác động của hiệu ứng nhà kính cũng là các biện pháp giảm lượng phát thải khí CO2

Với tình hình phát thải khí nhà kính như đã phân tích, lượng khí nhà kính được phát thải ra khí quyển có xu hướng ngày càng gia tăng Mặc dù nhiều biện pháp giảm thải đã được đưa ra như hạn chế sử dụng nhiên liệu hóa thạch, đổi mới công nghệ, … nhưng vì lý do kinh tế nên các biện pháp này vẫn còn nhiều hạn chế Trong khí đó, rừng là nguồn tài nguyên có sẵn của quốc gia, được xem là bể chứa cacbon, hấp thụ khí CO2 tự nhiên Chính vì thế, đánh giá khả năng hấp thụ CO2 của rừng là việc cần làm, từ đó nâng cao vai trò của rừng trong công tác giảm thiểu tác động của hiệu ứng nhà kính

1.3 Hiện trạng rừng Việt Nam và khả năng hấp thụ khí CO 2 của rừng

1.3.1 Hiện trạng rừng Việt Nam

Tổng diện tích rừng cả nước năm 2010 là 13.388.100 ha với độ che phủ đạt 39,5%, trong đó, diện tích rừng tự nhiên là 10.304.800 ha và rừng trồng là 3.083.300 ha Phân theo mục đích sử dụng, năm 2010, diện tích rừng phòng hộ là

Định dạng
Số trang	145
Dung lượng	5,14 MB