Ứng dụng GIS và viễn thám trong đánh giá những thay đổi môi trường ven biển vùng đồng bằng niger – miền nam nigeria

Bên cạnh tốc độ phát triển kinh tế nhanh chóng chưa từng có trong thế kỷ 21,vùng đồng bằng này phải đối mặt với một số thách thức môi trường gây ra bởi những áplực do hoạt động của con n

MỤC LỤC

MỤC LỤC 1

ĐẶT VẤN ĐỀ 2

I GIỚI THIỆU 3

II MỤC TIÊU VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 5

2.1 Mục tiêu nghiên cứu 5

2.2 Phạm vi nghiên cứu 6

III PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 7

3.1 Thu thập dữ liệu 7

3.2 Xử lý dữ liệu và phân tích không gian 7

IV KẾT QUẢ 9

4.1 Đánh giá của thay đổi của môi trường từ năm 1985 đến năm 2000 9

4.2 Tần suất của sự cố tràn dầu từ năm 1976 đến năm 1996 11

4.3 Nhân khẩu học thay đổi 13

4.4 Các yếu tố chịu trách nhiệm cho thay đổi môi trường 14

V MỘT SỐ THẢO LUẬN 16

5.1 Khuyến khích sự tham gia của cộng đồng và vốn chủ sở hữu 16

5.2 Tiến hành đánh giá định kỳ tác động môi trường (EIA) 17

5.3 Chương trình tích hợp quản lý vùng ven biển (ICZM) 17

5.4 Thiết kế hệ thống thông tin môi trường khu vực 18

VI KẾT LUẬN 18

VII NHẬN XÉT BÁO CÁO 20

TÀI LIỆU THAM KHẢO 21

ĐẶT VẤN ĐỀ

Trong những thập kỷ qua, khu vực đồng bằng Niger đã tăng trưởng nhanh chóng

về dân số và kinh tế, đem lại lợi ích to lớn cho các tiểu bang lân cận và toàn đất nướcNigeria Bên cạnh tốc độ phát triển kinh tế nhanh chóng chưa từng có trong thế kỷ 21,vùng đồng bằng này phải đối mặt với một số thách thức môi trường gây ra bởi những áplực do hoạt động của con người, chẳng hạn việc tìm kiếm thăm dò và khai thác dầu khí,phát triển nhà ở và xây dựng đường bộ cho phát triển giao thông vận tải kinh tế và nhânkhẩu học thay đổi Các vấn đề liên tục tiếp diễn như mất đất ngập nước ven biển, suythoái môi trường sống và ô nhiễm nguồn nước, nồng độ khí ô nhiễm tăng, thực vật rừng

bị phá hoại cũng như một loạt các vấn đề khác

Vấn đề cấp thiết đặt ra là thiết kế các phương pháp tiếp cận mới cho quản lý tàinguyên ven biển từ xa một cách hiệu quả nhằm duy trì sự cân bằng giữa bảo tồn tàinguyên ven biển và phát triển kinh tế Mặc dù trước đây đã có rất nhiều sáng kiến, tuynhiên đã không có bất kỳ nỗ lực lớn trong việc thực hiện mô hình viễn thám và GIS đểđánh giá những thay đổi của môi trường bên trong các môi trường vùng ven biển Dự ánnày là một nỗ lực để lấp đầy khoảng trống trong các tài liệu bằng cách khai thác các ứngdụng của GIS và viễn thám trong một môi trường vùng nhiệt đới ven biển với sự nhấnmạnh về tác động môi trường của sự phát triển trong khu vực vùng đồng bằng Niger –miền Nam Nigeria Một số câu hỏi nghiên cứu có liên quan đã được đặt ra Các câu hỏibao gồm: Đã có bất kỳ thay đổi trong môi trường ven biển của khu vực nghiên cứu? Cáctác động của sự thay đổi là gì? Những lực lượng chịu trách nhiệm cho những thay đổi?

Có bất kỳ khuôn khổ nào để đối phó với những thay đổi? Mục tiêu chính là cung cấp mộtphương pháp mới để đánh giá hiện trạng môi trường ven biển Mục tiêu thứ hai là cungcấp một công cụ hỗ trợ quyết định cho các nhà quản lý tài nguyên ven biển trong việcđánh giá tác động môi trường ở vùng nhiệt đới Mục tiêu thứ ba là đánh giá mức độ thayđổi trong một hệ sinh thái nhiệt đới với những tiến bộ mới nhất trong công nghệ thông tinđịa lý không gian Về phương pháp, báo cáo rút ra từ các nguồn dữ liệu chính và điều tradân số phân tích thống kê mô tả, kỹ thuật GIS và viễn thám Các phần trong bài báo baogồm những đánh giá về tác động môi trường và các giải pháp giảm thiểu Dự án cung cấpmột số khuyến cáo trong việc đề ra các chiến lược bảo tồn

I GIỚI THIỆU

Trong vài thập kỷ qua, khu vực đồng bằng Niger đã trải qua sự tăng trưởng kinh tếnhanh chóng, đem lại những lợi ích to lớn cho các tiểu bang lân cận cũng như nhữngđóng góp đối với quốc gia Nigeria Từ khi các mỏ dầu được phát hiện với số lượng lớntrong vùng đồng bằng này vào năm 1956, nhà nước Nigeria đã thu lợi nhuận khổng lồ từcác tài sản dầu mỏ của khu vực Kể từ đó, khu vực này đã phát triển trở thành nguồn thuchính cho đất nước Bắt đầu từ năm 1975 để dầu mới, dầu từ khu vực đồng bằng Nigerkhai thác trung bình chiếm hơn 90% xuất khẩu của Nigeria, chiếm khoảng 80% doanhthu của chính phủ vào tháng 12 năm 1981 Trong thế kỷ mới, đóng góp tổng thể củangành dầu khí cho nền kinh tế quốc gia cũng tăng từ 84% vào năm 2000 lên 95% vàonăm 2002 và khoảng 96,7% vào năm 2003 Mặc dù hoạt động sản xuất dầu tại đồng bằngNiger đã tạo ra cảnh quan kinh tế đáng kể cho đất nước với một đóng góp to lớn ngoạihối thu nhập, tuy nhiên đã gây ra những mặt tiêu cực Thăm dò dầu khí đã gây ra tácđộng xấu đến môi trường ở đồng bằng này, sự tích lũy không ngừng chất ô nhiễm quacác năm do sự giám sát hạn chế và thiếu đánh giá Chẳng hạn, ngành công nghiệp dầu khíthực hiện thăm dò dầu mỏ trong hơn bốn thập kỷ với các thủ tục đánh giá tác động môitrường không thích hợp Trong những trường hợp này, lợi ích của việc tìm kiếm thăm dò

và khai thác dầu khí trong khu vực đã không tạo ra một hiệu ứng số nhân tích cực cho các

cư dân của khu vực này Đồng tình với khẳng định này, báo cáo của Chương trình Môitrường Liên Hiệp Quốc (UNEP) đã phát biểu rằng: "chi phí dài hạn cho việc không cóhành động gì để ngăn chặn suy thoái môi trường đã được ước tính là khoảng $ 5,1 tỷUSD mỗi năm, chiếm hơn 15% sản phẩm quốc nội GDP của đất nước

Bộ Năng lượng Hoa Kỳ (USDOE) cũng nghiên cứu rằng: kể từ khi bắt đầu hoạtđộng dầu khí, Đồng bằng sông Niger đã bị ô nhiễm môi trường nghiêm trọng liên quanđến khí và dầu rò rỉ vẫn còn tràn lan trong khu vực Theo Bộ Năng lượng Hoa Kỳ, khuvực này đã trải qua 4.000 sự cố tràn dầu từ năm 1960 Một trong những tác động đángchú ý nhất của các sự cố tràn dầu và các hoạt động sản xuất là sự mất mát rừng ngập mặn.Rừng ngập mặn đã từng là nguồn cung cấp gỗ nhiên liệu cho người dân địa phương và đadạng sinh học của khu vực, nhưng bây giờ đã không thể chịu được mức độ độc tính caocủa các sản phẩm hóa dầu tàn phá môi trường sống của nó Các sự cố tràn đã có ảnhhưởng xấu đến sinh vật biển, và lần lượt đặt ra rủi ro to lớn đối với sức khỏe con người từhải sản bị ô nhiễm Các hoạt động dầu khí không chỉ gây ra sự suy thoái môi trường củamột hệ sinh thái cực kỳ nhạy cảm, phá hủy sinh kế truyền thống của cư dân vùng đồngbằng sông Niger mà còn ảnh hưởng đến thời tiết, sự màu mỡ của đất, đường thuỷ và môi

trường sống cho động vật hoang dã và thực vật, gây ra mưa axit và giảm năng suất nôngnghiệp.

Vùng đồng bằng Niger đã đem lại các khoản tiền gửi khổng lồ dầu mỏ và khí đốtcho nhà nước, và các tác động kết quả cùng với một công thức chia sẻ doanh thu gâytranh cãi đã làm bần cùng hoá cộng đồng Do lượng dầu khai thác quá lớn đã dẫn đếnnhững hậu quả đối với sức khỏe con người, văn hóa bản địa và ảnh hưởng môi trườngnghiêm trọng Bên cạnh những lợi ích kinh tế và chính trị được chú trọng thì những chiphí cho sức khỏe con người, các vấn đề lũ lụt, xói mòn bờ biển, suy thoái đất, bồi lắng vàcác vấn đề về thực thi pháp luật đã không được quan tâm

Như vậy là khi khu vực này bước vào một giai đoạn phát triển kinh tế chưa từng

có trong thế kỷ 21, nó phải đối mặt với một số thách thức môi trường được thúc đẩy mộtphần bởi những áp lực gây ra bởi các hoạt động của con người thông qua tìm kiếm thăm

dò và khai thác dầu khí, phát triển nhà ở và xây dựng đường bộ cho phát triển giao thôngvận tải kinh tế và sức ép dân số Điều này đã dẫn đến các vấn đề môi trường như mất đấtngập nước ven biển, suy thoái môi trường sống và ô nhiễm nguồn nước, phá hoại độngthực vật rừng và một loạt các vấn đề khác

Các vấn đề mà khu vực đang phải đối mặt đã được chỉ ra trong những nghiên cứutrước đây và nhấn mạnh sự thiếu sót khi không sử dụng việc đánh giá sự thay đổi thôngqua công nghệ thông tin không gian như viễn thám và GIS Ví dụ, rất nhiều nghiên cứutrong các tài liệu kiểm tra đánh giá rủi ro môi trường, đúng thời điểm cần thiết phải nângcao hiểu biết, giám sát về các vấn đề môi trường với sản xuất dầu và khí đốt cho cộngđồng nhưng không có công nghệ không gian địa lý Một số các nghiên cứu hàng đầu vềđồng bằng sông Niger trong những nghiên cứu này bao gồm một báo cáo bởi Onkwukanhằm xác định tỷ lệ mà tại đó, hoạt động khai thác dầu thô gây thiệt hại đến môi trườngsống động vật hoang dã và sinh vật biển do độc tính của sản xuất dầu Đánh giá sự hiệndiện của hydrocacbon thơm đa vòng tại một khu định cư đánh bắt cá trong khu vực đồngbằng sông, Coker tìm thấy tất cả các hóa chất có mặt ở nồng độ đáng kể Đánh giá độctính sinh thái của polycyclic aromatic hydrocarbons trên các trầm tích bị ô nhiễm thựchiện bởi Brack cho thấy mẫu lấy từ nhà máy lọc Warri ở đồng bằng Niger đạt mức cực kỳđộc hại Trong khi trong tất cả các nghiên cứu này, các tác giả đã xác định được mối liênkết từ các thiết bị đầu cuối thải dầu, là một yếu tố góp phần vào sự suy giảm sinh thái, đãkhông có sử dụng công nghệ không gian như một công cụ đánh giá

Mặc dù đã có những nghiên cứu trước đây nhưng đã không có bất kỳ nỗ lực lớnnào để thực hiện một chương trình viễn thám và GIS đánh giá dựa trên những thay đổingày càng tăng của môi trường bên trong vùng ven biển.Theo đó, vấn đề hiện nay ở đồngbằng nhấn mạnh nhu cầu cấp thiết phải thiết kế các phương pháp tiếp cận mới để quản lý

từ xa ven biển, quản lý hiệu quả các nguồn lực trong môi trường nhiệt đới nhạy cảm, duytrì sự cân bằng giữa bảo tồn nguồn tài nguyên ven biển trong tình hình phát triển kinh tếnhanh chóng GIS như một công cụ được sử dụng bởi địa lý, các nhà khảo cổ, các nhà địachất và các nhà khoa học khác trong các ngành khoa học tự nhiên và xã hội, cung cấp cơhội cho các thao tác, lưu trữ và lập bản đồ dữ liệu với một hệ tham chiếu không gian.Việc sử dụng ảnh vệ tinh viễn thámvà mô hình GIS có thể thu được sự phân tích về tìnhhình phân bố sử dụng đất, các thông tin độ dốc bề mặt ở khu vực đồng bằng sông Niger.

Dự án này sẽ góp phần lấp đầy khoảng trống trong các nghiên cứu trước bằng cách khaithác các ứng dụng của GIS và viễn thám trong môi trường vùng nhiệt đới ven biển với sựnhấn mạnh các tác động môi trường của sự phát triển trong vùng đồng bằng Niger thuộcmiền Nam Nigeria

II MỤC TIÊU VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU

II.1 Mục tiêu nghiên cứu

Dự án này tìm hiểu việc đánh giá những thay đổi của môi trường với việc sử dụng các hệthống thông tin địa lý và viễn thám trong môi trường nhiệt đới ven biển trong đó nhấnmạnh vào các tác động môi trường của sự phát triển của vùng đồng bằng Niger – miềnNam Nigeria Một số câu hỏi nghiên cứu được đặt ra Các câu hỏi bao gồm: Đã có bất kỳthay đổi trong môi trường ven biển của khu vực nghiên cứu? Các tác động của sự thayđổi là gì? Các lực lượng nào chịu trách nhiệm cho những thay đổi? Có bất kỳ khuôn khổpháp lý để đối phó với những thay đổi?

Báo cáo này có ba mục tiêu Mục tiêu chính cho bài báo này là cung cấp một phươngpháp mới để đánh giá trạng thái của môi trường ven biển Mục tiêu thứ hai là để cung cấpmột công cụ hỗ trợ quyết định cho các nhà quản lý tài nguyên ven biển trong việc đánhgiá tác động môi trường ở vùng nhiệt đới Mục tiêu thứ ba là đánh giá mức độ của sự thayđổi trong một hệ sinh thái nhiệt đới với những tiến bộ mới nhất trong công nghệ thông tinđịa lý không gian và phương pháp

Báo cáo gồm 5 phần Phần một cung cấp sự mô tả về các phương pháp và khu vực nghiêncứu Phần hai trình bày kết quả và phân tích dữ liệu Phần ba thảo luận về các kết quả và

ý nghĩa của GIS và ứng dụng viễn thám từ xa trong môi trường vùng ven biển Phần thứ

tư cung cấp các khuyến nghị cho sự thay đổi trong cách tiếp cận chính sách Phần cuốicùng tóm tắt tầm quan trọng của nghiên cứu này cho các hoạt động phát triển trong tươnglai dọc theo hệ sinh thái đồng bằng sông Niger

2.2 Phạm vi nghiên cứu

Khu vực nghiên cứu: Khu vực đồng bằng Niger thuộc miền Nam Nigeria.

Nigeria là thuộc địa cũ của Anh với các hướng tiếp giáp như sau: phía đông giápCameroon, phía Nam giáp Đại Tây Dương và phía Tây giáp Cộng hòa Benin Khu vựcnghiên cứu nằm dọc theo phía đông của đồng bằng sông Niger (Hình 1) Khu vực nàynằm ở vĩ độ 04o 40’00" N và kinh độ 07o07’00" E Khu vực này có rất nhiều sông vàkênh rạch Khu vực đồng bằng Niger nằm trên một diện tích khoảng 112.110 km2, chiềmkhoảng 12% tổng diện tích bề mặt của Nigeria Khu vực nằm dọc theo đường bờ biển dài560km, chiếm khoảng hai phần ba toàn bộ bờ biển của Nigeria Tại thời điểm điều tradân số năm 1991, tổng dân số của khu vực đứng ở mức khoảng 20 triệu USD (chiếm23% dân số Nigeria) Ước tính tại thời điểm hiện tại, tổng dân số của khu vực đạt 27 triệunăm 2005

Bảng 1: Dự báo dân số cho đồng bằng sông Niger

Đồng bằng sông Niger đại diện cho một khu vực duy nhất sở hữu vùng đất ngậpnước lớn thứ ba của thế giới với mức độ đa dạng sinh học vô cùng quan trọng Khu vực

khảm các loại sinh thái tạo thành năm vùng sinh thái đặc thù khác nhau, từ hàng rào đảorừng và thảm thực vật ven biển đến môi trường sống trên núi Khu sinh thái đầu tiên cócác tính năng của một khu rừng ngập mặn và thảm thực vật ven biển với một chuỗi cáchòn đảo cát thấp, đóng vai trò rào cản bảo vệ bờ biển của đồng bằng sông Niger, giữa cáccửa sông Benin và Imo Khu sinh thái thứ hai đặc trưng của vùng đầm lầy nước ngọt baogồm khoảng 17.000 km2 Loại thứ ba chủ yếu là các khu rừng đất thấp mưa trải dài trên

khu vực ven sông trong khi khu vực thứ tư là thảo nguyên có nguồn gốc từ vùng phía bắccủa khu vực Cuối cùng là khu vực vùng núi tập trung ở vùng đông bắc của khu vực Một phần trong những mối quan tâm lớn đối mặt với những hệ sinh thái của đồng bằngsông Niger như đã đề cập trước đây là những áp lực ngày càng tăng được gắn kết bởi cáchoạt động phát triển trong khu vực Bởi vì sự quản lý không đúng cách, sử dụng nhữngvật liệu khác nhau và nước thải xả ra môi trường biển chứa cắt khoan, bùn khoan và cácchất lỏng được sử dụng để kích thích sản xuất dầu, các thiết kế của cơ sở hạ tầng trongkhu vực, trong quá trình xây dựng đường bộ, đất ngập nước và đường thủy.

Bài viết này nhấn mạnh một cách tiếp cận quy mô kết hợp liên quan đến sự tíchhợp của dữ liệu sơ cấp và thứ cấp được cung cấp thông qua các nguồn tin chính phủ vàcác cơ sở dữ liệu từ các tổ chức khác Các dữ liệu không gian và hình ảnh vệ tinh được sửdụng trong nghiên cứu đến từ hãng hàng không quốc gia Hoa Kỳ và không gian (NASA)

Để trả lời một số câu hỏi liên quan đến khu vực nghiên cứu, dữ liệu không gian đượcphân tích với số liệu thống kê mô tả và công nghệ viễn thám

III.1 Thu thập dữ liệu

Bước đầu tiên liên quan đến việc xác định các biến cần thiết để đánh giá sự thayđổi môi trường ở cấp khu vực Các biến bao gồm các thông tin kinh tế xã hội và môitrường, bao gồm cả số lượng đất canh tác, giải quyết của con người, mặt nước, loại rừng,

và dân số Các biến cần thiết đã được bắt nguồn từ các nguồn thứ cấp như tài liệu chínhphủ Quá trình này tiếp tục với các thiết kế của các ma trận dữ liệu cho các biến bao gồmcác thời kỳ khác nhau từ năm 1976, 1985, và 1996, 2000 và xa hơn nữa Dồn dập bằngcách truy cập vào cơ sở dữ liệu và tóm tắt đang sẵn có, quá trình dựa vào các tài liệu lưutrữ liên bang ở Nigeria, hàng không quốc gia Hoa Kỳ và Cục Quản lý không gian và mộtloạt các tổ chức khác Các dữ liệu không gian có được từ NASA bao gồm 2 hình ảnh vệtinh cho các giai đoạn riêng biệt của năm 1985 và 2000 Dựa trên các từ khóa liên quanđến thuật ngữ này, GIS, viễn thám, đánh giá môi trường ven biển, thay đổi môi trường vàNiger Delta một số điều khác đã được đặt

3.2 Xử lý dữ liệu và phân tích không gian

Hình ảnh của Landsat Thematic Mapper (TM) và Enhanced Thematic MapperPlus (ETM +) ngày 4 tháng 5 năm 1985 và 12 tháng 6 năm 2000 đã thu được trongnghiên cứu này Dữ liệu vệ tinh về TM Landsat ETM+ đã được xử lý bằng cách sử dụngphần mềm xử lý hình ảnh ERDAS IMAGINE 8,7

Hình 1: Khu vực nghiên cứu

Các hình ảnh được nhập vào ERDAS bằng cách sử dụng ERDAS theo định dạngGEOTIFF Từ những hình ảnh riêng lẻ, chúng được xếp chồng lên nhau bằng cách sửdụng mô – đun lớp ERDAS để tạo thành một cảnh nổi Những hình ảnh năm 1985 đãđược cùng chồng lắp với hình ảnh năm 2000 và sau đó những liên kết địa lý cho phép tậphợp cả hai hình ảnh của khu vực nghiên cứu Các hình ảnh được sử dụng kỹ thuật cânbằng biểu đồ Các hình ảnh được phân loại bằng cách sử dụng một kỹ thuật phân loại đểxác định các tính năng che phủ đất trong khu vực nghiên cứu.Các công việc còn lại liênquan đến việc phân tích không gian và đầu ra bao gồm thời gian nghiên cứu, sử dụngArcView GIS Các đơn vị không gian của phân tích bao gồm các quốc gia nằm trong khuvực đồng bằng sông Đầu ra cho các khu vực đã được lập bản đồ và so sánh theo thời

gian Quá trình này đã giúp cho thấy sự phát triển không gian của sự thay đổi môi trườngven biển ở đồng bằng sông Niger cũng như các thay đổi trong các biến khác.

Phần này trình bày các kết quả của phân tích dữ liệu bằng cách cung cấp một tổnghợp ngắn gọn về các số liệu thống kê mô tả và phân tích không gian địa lý (GIS và phântích cảm biến từ xa) đánh giá Sau đó, nó sẽ làm nổi bật các yếu tố liên quan với sự thayđổi môi trường trong khu vực nghiên cứu

4.1 Đánh giá của thay đổi của môi trường từ năm 1985 đến năm 2000

Hình ảnh các kết quả của năm 1985 và 2000 được trình bày trong Bảng 2, Hình 2

và 3 được đánh giá chính xác bằng cách so sánh chúng với số liệu thống kê của chính phủ

và các thông tin có sẵn từ khu vực Từ hình 2 đến hình 3 và Bảng 2, đất ngập nước trảiqua một sự suy giảm nhẹ từ 343.654 còn 343.513 ha Rừng ngập mặn và rừng kín cũng

có một sự suy giảm so với ước tính ban đầu là 55.410 ha trong năm 1985 còn 37.117 ha,

và rừng đặc dụng đã giảm từ 250.161 ha năm 1985 còn 175.609 ha đại diện cho suy giảmtổng thể của 33,01 và 29,80% tương ứng Trong khi rừng ngập mặn, đất ngập nước giảmthì khu vực định cư, đất trồng trọt và rừng hỗn hợp được ngày càng tăng Ví dụ, từ năm

1985 đến 2000, các hoạt động nông nghiệp tăng từ 16.495 ha đến 23.974 ha, thay đổi của45,34% Rừng hỗn giao cũng tăng từ 162.916 ha năm 1985 đến 192.436 ha vào năm

2000, tăng 29.520 ha Vùng định cư có mức tăng cao nhất trong khu vực Ví dụ, so vớiước tính ban đầu là 52.738 ha vào năm 1985 đã tăng lên gấp đôi 108.725 ha vào năm

2000 đại diện cho một sự gia tăng tổng thể của 106,16%

Bảng 2: Hình ảnh phân loại các khu vực năm 1985 và 2000

Hình 2: Hình ảnh phân loại đất của Landsat TM, ngày 11 tháng 5 năm 1985

Hình 3: Hình ảnh phân loại đất của Landsat TM, ngày 15 tháng 6 năm 2000

4.2 Tần suất của sự cố tràn dầu từ năm 1976 đến năm 1996