Vệ tinh Việt Nam: Giám sát Biển và Rừng Trước Biến Đổi Khí Hậu

Biến đổi khí hậu đang đặt ra những thách thức nghiêm trọng. Việt Nam, với bờ biển dài và diện tích rừng rộng lớn, đang đối mặt với những tác động rõ rệt. Tuy nhiên, công nghệ vũ trụ, đặc biệt là vệ tinh, đang mở ra những giải pháp hiệu quả để theo dõi và ứng phó. Bài viết này sẽ đi sâu vào vai trò của công nghệ đo lường biến đổi khí hậu, với trọng tâm là cách các vệ tinh Việt Nam đang góp phần giám sát mực nước biển và rừng, cung cấp dữ liệu quan trọng cho các nhà khoa học, nhà hoạt động môi trường và các nhà hoạch định chính sách.

Tầm quan trọng của Giám sát Biến đổi Khí hậu

Biến đổi khí hậu không còn là một dự báo xa vời. Nó là một thực tế đang diễn ra, ảnh hưởng đến mọi mặt của đời sống. Mực nước biển dâng cao đe dọa các vùng ven biển, trong khi sự thay đổi nhiệt độ và lượng mưa tác động đến hệ sinh thái rừng. Do đó, việc giám sát chặt chẽ các chỉ số môi trường là vô cùng cần thiết.

Giám sát Mực nước Biển và Xâm nhập Mặn

Việt Nam có đường bờ biển dài hơn 3.260 km. Vùng Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL), một vựa lúa và thủy sản quan trọng, lại có địa hình thấp và dễ bị tổn thương bởi nước biển dâng. Xâm nhập mặn đã trở thành một vấn đề nghiêm trọng, ảnh hưởng đến sản xuất nông nghiệp và sinh hoạt của người dân. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng xu hướng tăng độ mặn tại nhiều trạm ven biển ở ĐBSCL trong giai đoạn 1996-2018 là rất đáng lo ngại.

Cụ thể, khoảng 70% các trạm quan trắc cho thấy xu hướng tăng độ mặn, trong khi chỉ 30% có xu hướng giảm. Một số khu vực như Phúoc Long, Gành Hào, Cà Mau và Sông Đốc thường xuyên vượt ngưỡng 33‰ ở tần suất 90% và 95% vào những thời điểm quan trọng.

Các yếu tố chính gây ra tình trạng này bao gồm biến đổi khí hậu, nước biển dâng, và hoạt động phát triển thủy điện thượng nguồn sông Mekong. Những yếu tố này làm giảm lượng nước ngọt chảy về hạ nguồn, tạo điều kiện cho nước mặn xâm nhập sâu hơn vào đất liền.

Ngoài ra, sự suy thoái của rừng ngập mặn cũng làm giảm khả năng phòng hộ tự nhiên của bờ biển. Rừng ngập mặn có vai trò quan trọng trong việc chống xói lở bờ biển, giảm thiểu tác động của sóng và bảo vệ các khu dân cư ven biển khỏi các hiện tượng thời tiết cực đoan.

Vai trò của Vệ tinh trong Giám sát Biển

Phương pháp truyền thống để đo đạc chất lượng nước biển, như lấy mẫu và phân tích trong phòng thí nghiệm, thường tốn kém, mất thời gian và hạn chế về phạm vi cũng như tần suất thu thập dữ liệu. Tuy nhiên, công nghệ viễn thám và trí tuệ nhân tạo (AI) đang thay đổi cuộc chơi.

Các nhà khoa học Việt Nam đã phát triển một hệ thống dựa trên AI và ảnh vệ tinh để giám sát chất lượng nước ở các vùng biển chiến lược như Vịnh Hạ Long và Cửa Lục. Hệ thống này kết hợp dữ liệu ảnh vệ tinh, ví dụ như từ nhiệm vụ Sentinel-2 của Cơ quan Vũ trụ Châu Âu, với các thuật toán học máy tiên tiến trên nền tảng Google Earth Engine. Điều này cho phép giám sát tự động, thường xuyên và trên quy mô lớn các thông số chất lượng nước.

Các thông số quan trọng có thể theo dõi bao gồm nhiệt độ bề mặt biển, tổng lượng chất rắn lơ lửng, hàm lượng chlorophyll-a và nhu cầu oxy hóa học (COD). Những chỉ số này giúp đánh giá độ trong của nước, mức độ dinh dưỡng và sức khỏe tổng thể của hệ sinh thái thủy sinh.

Các mô hình học máy, như Random Forest, đã cho thấy độ chính xác cao trong việc dự đoán nhiệt độ bề mặt biển (R-squared từ 0.79-0.80) và độ đục, chlorophyll-a. Mặc dù COD khó mô hình hóa hơn do tính nhạy cảm với nhiều biến số phức tạp, nhưng phương pháp này vẫn mở ra một hướng đi mới cho việc quản lý sức khỏe môi trường biển.

Việc tích hợp dữ liệu vệ tinh với AI không chỉ giúp phát hiện sớm các vấn đề ô nhiễm mà còn cung cấp công cụ lập kế hoạch giá trị cho phát triển bền vững ven biển. Các nhà khoa học cũng đang có kế hoạch mở rộng hệ thống này sang các khu vực ven biển khác và tích hợp dữ liệu từ nhiều nguồn vệ tinh hơn.

Giám sát Rừng và Lượng Carbon

Rừng đóng vai trò then chốt trong việc điều hòa khí hậu toàn cầu, hấp thụ khí CO2 và giải phóng oxy. Việt Nam có diện tích rừng đáng kể, đặc biệt là rừng ngập mặn, đóng góp quan trọng vào việc bảo vệ bờ biển và lưu trữ carbon.

Nghiên cứu về Rừng Ngập Mặn và Carbon

Các nghiên cứu sử dụng ảnh vệ tinh Sentinel-2A đã được thực hiện để ước tính sự thay đổi về sinh khối trên mặt đất (AGB) và lượng carbon lưu trữ (AGC) của rừng ngập mặn. Ví dụ, tại huyện Thái Thụy, Thái Bình, giai đoạn 2015-2019, các nhà khoa học đã xây dựng bản đồ phân bố không gian của rừng ngập mặn qua các năm.

Độ chính xác của việc phân loại ảnh Sentinel-2A trong nghiên cứu này đạt hơn 90%, với hệ số Kappa trên 0.87. Kết quả cho thấy diện tích rừng ngập mặn đã tăng lên trong giai đoạn này. Cụ thể, từ 1881.3 ha năm 2015 lên 2327.9 ha năm 2019. Sinh khối trên mặt đất và lượng carbon lưu trữ cũng có xu hướng tăng.

Điều này cho thấy việc sử dụng Sentinel-2A để ước tính AGB và AGC của rừng ngập mặn là đáng tin cậy và có thể áp dụng cho các khu vực ven biển tương tự ở Việt Nam. Rừng ngập mặn không chỉ quan trọng cho lưu trữ carbon mà còn có vai trò thiết yếu trong việc phòng chống xói lở bờ biển và giảm thiểu tác động của các sự kiện thời tiết cực đoan.

Công nghệ Vệ tinh và Quản lý Rừng

Vệ tinh cung cấp một cái nhìn toàn diện về các khu rừng, cho phép theo dõi sự thay đổi về diện tích, mật độ cây trồng, và tình trạng sức khỏe của rừng. Công nghệ viễn thám, kết hợp với các thuật toán phân tích dữ liệu, có thể giúp phát hiện sớm các vụ cháy rừng, nạn phá rừng trái phép, hoặc các dấu hiệu suy thoái do sâu bệnh và biến đổi khí hậu.

Việc hiểu rõ sự thay đổi của các khu rừng, đặc biệt là rừng ngập mặn, là cực kỳ quan trọng trong bối cảnh biến đổi khí hậu. Rừng ngập mặn là một bể chứa carbon quan trọng, và việc bảo vệ, phục hồi chúng không chỉ giúp giảm phát thải khí nhà kính mà còn tăng cường khả năng chống chịu của các cộng đồng ven biển.

Các dự án như Vinsat-3, một cột mốc mới trong công nghệ quan sát Trái Đất của Việt Nam, hứa hẹn sẽ cung cấp thêm dữ liệu quý giá cho việc giám sát tài nguyên thiên nhiên, bao gồm cả rừng và biển. Những công nghệ này là nền tảng cho các chính sách bảo vệ môi trường hiệu quả.

Thách thức và Cơ hội

Mặc dù công nghệ vệ tinh mang lại nhiều lợi ích, vẫn còn những thách thức cần vượt qua. Việc thu thập và xử lý lượng lớn dữ liệu vệ tinh đòi hỏi hạ tầng công nghệ mạnh mẽ và đội ngũ chuyên gia có trình độ cao. Ngoài ra, việc tích hợp dữ liệu vệ tinh với dữ liệu quan trắc trên mặt đất một cách hiệu quả cũng là một bài toán cần giải quyết.

Tuy nhiên, những cơ hội mà công nghệ này mang lại là vô cùng lớn. Nó cho phép Việt Nam chủ động hơn trong việc ứng phó với biến đổi khí hậu, bảo vệ các hệ sinh thái quan trọng, và phát triển bền vững.

Trong tương lai, việc phát triển các hệ thống vệ tinh quốc gia, kết hợp với việc ứng dụng AI và học máy, sẽ càng nâng cao năng lực giám sát và dự báo của Việt Nam. Điều này không chỉ giúp bảo vệ môi trường mà còn đóng góp vào các mục tiêu phát triển quốc gia, như xây dựng chuỗi cung ứng tự động hóa và bền vững.

Monitoring changes in rice fields and forests by analyzing free satellite data – Alexandre Bouvet

Câu hỏi thường gặp (FAQ)