Hội thảo khoa học Quốc gia Khí tượng Thủy văn, Môi trường Biến đổi khí hậu lần thứ XVI ỨNG DỤNG VIỄN THÁM THÀNH LẬP BẢN ĐỒ LƯỢNG TRẦM TÍCH LƠ LỬNG VEN BIỂN TỈNH CÀ MAU Doãn Hà Phong, Trần Thục, Nguyễn Thị Minh Hằng Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn Môi trường Những năm gần đây, ven biển khu vực tỉnh Cà Mau thường xảy trình bồi tụ, xói lở mạnh phức tạp. Một số yếu tố ảnh hưởng tới trình bồi tụ, xói lở bờ biển khu vực tỉnh Cà Mau trình vận chuyển trầm tích. Bài báo nghiên cứu sử dụng ảnh viễn thám MODIS tổ hợp ngày năm 2012 để thành lập đồ lượng trầm tích lơ lửng ven biển Cà Mau, thời điểm xác định với độ phủ rộng. Kết nghiên cứu bước đầu sử dụng để theo dõi, đánh giá trình vận chuyển trầm tích ven bờ khu vực tỉnh Cà Mau. Việc kết hợp số liệu với kết thực đo, mô hình hóa bổ sung đầy đủ nguyên nhân xói lở,bồi tụ chế động lực học ven bờ biển khu vực Cà Mau. 1. Mở đầu Xói lở, bồi tụ dải ven biển trình tự nhiên phức tạp, hệ tương tác nhiều yếu tố. Về chất nguồn gốc, xói lở bồi tụ bờ biển có hai dạng bản: Thứ nhất, bồi tích thiếu hụt lượng di chuyển đến nhỏ lượng di chuyển chế di chuyển thường dọc bờ; thứ hai, phân bố lại bồi tích để tạo nên cân trắc diện mới, thường di chuyển ngang phân tán bồi tích từ bờ phía sườn bờ ngầm [2].Việc đánh giá xác định nguyên nhân xói lở, bồi tụ phải xem xét đầy đủ phương diện vận chuyển trầm tích tác động sóng, gió dòng triều; tác động người phạm vi dọc bờ biển theo không gian thời gian. Tuy nhiên để đánh giá trình quy mô rộng gặp nhiều khó khăn. Kết hợp kỹ thuật viễn thám để thu nhận thông tin liệu phổ từ xa giảm bớt khó khăn này. Nhiều cảm biến phát triển cho ứng dụng xác định màu sắc khác đại dương (bao gồm đánh giá độ đục nước) AVHRR, SeaWiFS, MODIS, IKONOS, Landsat TM ETM +. Dữ liệu ảnh MODIS cung cấp độ phân giải thời gian ngày cho mục đích giám sát, nhiên, độ nhạy quang phổ cảm biến giảm độ phân giải không gian tăng [3]. Trong trường hợp tín hiệu thu cao phụ thuộc vào tổng lượng trầm tích lơ lửng (Total suspended sediment -TSS), đặc biệt với bước sóng lớn 500 nm. Vì ảnh MODIS kênh (độ phân giải 250 m) với dải phổ nằm khoảng từ 620 đến 670 nm ước tính TSS. Mặc dù kênh ban đầu tạo cho ứng dụng mặt đất, nhiên sử dụng kênh để nghiên cứu chất lượng nước vùng nước ven biển cửa sông. Nhiều ứng dụng thuật toán đánh giá màu sắc đại dương ước tính thành phần nước thường bị hạn chế thống sử dụng viễn thám dựa mô hình để ước tính TSS. Bài báo sử dụng phương pháp điều chỉnh khí có sẵn phần mềm phân tích hình ảnh ENVI (Dark Subtract). Bài báo tập trung vào việc sử dụng thuật toán cụ thể để ước tính TSS dựa phản xạ kênh MODIS. 276 Tập 2: Thủy văn - Tài nguyên nước, Biển, Môi trường Hội thảo khoa học Quốc gia Khí tượng Thủy văn, Môi trường Biến đổi khí hậu lần thứ XVI 2. Khu vực nghiên cứu Tỉnh Cà Mau thuộc đồng trũng thấp phía tây nam đồng châu thổ sông Cửu Long nằm tọa độ từ 8º30’ đến 9º10’ vĩ Bắc 104º80’ đến 105º5’ kinh Đông. Cà Mau tiếp giáp với biển Đông phía đông, nam tây. Hệ thống sông gồm sông Cửa Lớn nối liền bờ đông bờ tây, sông Bảy Háp Rạch Gốc chảy theo hướng tây nam – đông bắc, kênh rạch khu vực Cà Mau chảy theo hướng tây bắc thông bờ tây tây đông thông bờ đông biển Đông. Bờ biển tỉnh Cà Mau dài khoảng 297 km chia thành hai đoạn, đoạn bờ đông từ cửa sông Gành Hào đến Xóm Mũi dài khoảng 122 km đoạn bờ tây từ Xóm Mũi đến rạch Tiểu Dừa huyện U Minh dài khoảng 175 km. Phần lớn bờ đông có hướng đông bắc – tây nam, đoạn từ cửa sông Rạch Gốc đến Xóm Mũi có hướng gần đông – tây. Bờ tây có hướng bắc – nam, riêng đoạn bờ biển từ Xóm Mũi đến nam cửa sông Bảy Háp có hướng đông bắc – tây nam. Đoạn bờ biển khu vực đông bắc tỉnh Cà Mau đặc trưng chế độ bán nhật triều biển Đông, phía tây nam đến mũi Cà Mau chế độ nhật triều ưu bờ tây đặc trưng chế độ nhật triều không đều, riêng khu vực mũi Cà Mau nơi chịu ảnh hưởng hai chế độ triều. Chế độ gió mùa đông bắc tây nam đóng vai trò quan trọng thành tạo phát triển bờ biển tỉnh Cà Mau [1]. Rìa đồng châu thổ vùng Cà Mau hình thành nhờ trình bồi đắp vật liệu trầm tích mịn hạt từ hệ thống sông Cửu Long tác động gió mùa đông bắc dòng chảy ven bờ. Ngoài ra, khu vực tỉnh Cà Mau chịu tác động động lực sông, triều sóng với tác động nhân sinh diễn ngày gia tăng khiến đường bờ biển cửa sông xảy nhiều biến động phức tạp. Tùy thuộc vào nguồn cung cấp vật liệu, cán cân lắng đọng trầm tích động lực môi trường mà diễn trình bồi tụ hay xói mòn bờ. Hình 1. Khu vực tỉnh Cà Mau 3. Phương pháp Mối liên hệ TSS (mg/l) Rrs 645 nm cho thấy phạm vi quang phổ phù hợp để ước tính TSS vùng biển Cà Mau. Tuy nhiên, thay đổi ẩn số lớn phát giảm bớt cách kết hợp thêm nhiều quan sát. Phương trình tuyến tính xác định để thiết lập mối quan hệ TSS (mg/l) Rrs 645 nm xuất giá trị cực hạn. Dựa phân tích này, thuật toán sau thực thử nghiệm [3]: Tập 2: Thủy văn - Tài nguyên nước, Biển, Môi trường 277 Hội thảo khoa học Quốc gia Khí tượng Thủy văn, Môi trường Biến đổi khí hậu lần thứ XVI TSS = 602.63 * (0.5157 * (MODISband1)  0.0089) + 3.1481 (1) TSS = 602.63 * (0.3043 * (MODISband1)  0.0036) + 3.1481 (2) TSS = 602.63 * (0.0007e 47.755*MODISband1 + 3.1481) (3) So với toàn khu vực phương trình (3) sử dụng để ước tính TSS, phương trình (3) biểu diễn tốt nồng độ TSS thấp, với nồng độ cao phương trình có xu hướng đánh giá thấp tham số TSS này. Những hạn chế thuật toán nhiều yếu tố khác nhau: (i) liệu đặc trưng bị giới hạn nồng độ TSS cao, (ii) MODIS kênh khả phát tín hiệu TSS điều kiện nồng độ thấp, (iii) phương pháp hiệu chỉnh khí không thích hợp, (iv) ảnh hưởng đáy biển tới tín hiệu. Một vấn đề khác ảnh hưởng đến kết tượng điểm ảnh bị ảnh hưởng mây, vấn đề phổ biến ảnh hưởng lớn thông tin từ ảnh vệ tinh quang học. Có thể giảm bớt tượng cách sử dụng ảnh có độ phân giải không gian cao hơn. Tuy nhiên, lựa chọn bị giới hạn công nghệ thu nhận cảm biến màu sắc đại dương tại. Ảnh MODIS thu nhận ngày sản phẩm NASA – LAADS. Ảnh lựa chọn bao gồm giá trị phản xạ phát xạ MODIS/ Terra kênh 1. Tất ảnh xử lý cách sử dụng chương trình ENVI: MODIS Georeference (thiết lập mối quan hệ tọa độ đồ tọa độ Trái đất thực) Dark Subtract (Trừ đối tượng đen). Hệ thống tham chiếu không gian định nghĩa UTM WGS84 cho khu vực Cà Mau. Hiệu chỉnh khí trừ đối tượng đen bao gồm việc lựa chọn trừ giá trị tối với tất liệu kênh 1. Giá trị xác định tay hình ảnh sau xác định tùy chọn "User Value" chương trình. 4. Kết Hình 2a, 2b, 2c, 2d 2e ước tính hàm lượng TSS xác định từ ảnh MODIS. Trong hình 2a, 2b, 2e ước tính hàm lượng TSS chiết tách từ ảnh MODIS thu nhận ngày 1/1/2012, ngày 14/4/2012 ngày 18/12/2012 thời điểm mùa khô khu vực Cà Mau. Hình 2c, 2d ước tính hàm lượng TSS chiết tách từ ảnh MODIS thu nhận ngày 5/9/2012 ngày 31/10/2012 thời điểm mùa mưa khu vực Cà Mau. Hình 2a. Ước tính hàm lượng TSS từ ảnh MODIS ngày 1/1/2012 Hình 2b. Ước tính hàm lượng TSS từ ảnh MODIS ngày 14/4/2012 278 Tập 2: Thủy văn - Tài nguyên nước, Biển, Môi trường Hội thảo khoa học Quốc gia Khí tượng Thủy văn, Môi trường Biến đổi khí hậu lần thứ XVI Hình 2c. Ước tính hàm lượng TSS từ ảnh MODIS ngày 5/9/2012 Hình 2d. Ước tính hàm lượng TSS từ ảnh MODIS ngày 31/10/2012 . Hình 2e. Ước tính hàm lượng TSS từ ảnh MODIS ngày 18/12/2012 Các ước tính hàm lượng TSS sử dụng để thành lập đồ lượng trầm tích lơ lửng ven biển Cà Mau (Hình 3a, 3b, 3c, 3d, 3e). Hình 3a. Bản đồ tổng lượng trầm tích lơ lửng từ ngày đến ngày năm 2012 Tập 2: Thủy văn - Tài nguyên nước, Biển, Môi trường Hình 3b. Bản đồ tổng lượng trầm tích lơ lửng từ ngày 105 đến ngày 112 năm 2012 279 Hội thảo khoa học Quốc gia Khí tượng Thủy văn, Môi trường Biến đổi khí hậu lần thứ XVI Hình 3c. Bản đồ tổng lượng trầm tích lơ lửng từ ngày 249 đến ngày 256 năm 2012 Hình 3d. Bản đồ tổng lượng trầm tích lơ lửng từ ngày 305 đến ngày 312 năm 2012 Hình 3e. Bản đồ tổng lượng trầm tích lơ lửng từ ngày 353 đến ngày 360 năm 2012 Có thể thấy hàm lượng trầm tích lơ lửng vào mùa khô (tháng tháng 12) đạt cao, thời kỳ gió mùa đông bắc mạnh, hàm lượng cao đạt 45 mg/l. Đoạn bồi tụ từ Xóm Mũi tới sông Cửa Lớn có hàm lượng phân bố năm. Hàm lượng trầm tích lơ lửng vào mùa mưa (tháng tháng 10) dao động khoảng 25 – 35 mg/l. Riêng tháng chuyển mùa tháng hàm lượng trầm tích lơ lửng đạt khoảng 10 – 20 mg/l, cá biệt có đoạn đạt 30 mg/l vùng gần Gành Hào. Các trầm tích (chủ yếu cát) vận chuyển đến gần khu vực cửa Gành Hào dòng chảy ven bờ khu vực có hướng ngang bờ đưa xa tích tụ đáng kể phần sườn châu thổ. Về xu hướng trình vận chuyển trầm tích dọc bờ chiếm ưu phía tây nam, vượt qua Mũi Cà Mau dòng chảy ven bờ vận chuyển trầm tích theo hướng tây bắc dọc theo bờ tây bán đảo Cà Mau. Tâm tích tụ trầm tích khu vực xung quanh bán đảo Cà Mau (từ cửa Bồ Đề đến khu vực cửa sông Cửa Lớn). Đối với vùng bờ bồi tụ điểm chung chế phải có nguồn cung cấp vật liệu bồi tụ (hệ thống sông Gành Hào, Bảy Háp kênh đưa nước từ sông Hậu xuống…) tùy thuộc vào 280 Tập 2: Thủy văn - Tài nguyên nước, Biển, Môi trường Hội thảo khoa học Quốc gia Khí tượng Thủy văn, Môi trường Biến đổi khí hậu lần thứ XVI loại vật liệu mà tác nhân tham gia vào chế bồi có khác nhau, theo phương thức lấn biển. 5. Kết luận Sử dụng ảnh viễn thám MODIS chu kỳ ngày năm 2012 phương thức hiệu để xác định lượng trầm tích lơ lửng ven biển Cà Mau thời điểm xác định với độ phủ rộng. Kết nghiên cứu thể hàm lượng trầm tích lơ lửng ven biển khu vực Cà Mau biến đổi rõ rệt theo mùa (mùa mưa mùa khô). Từ số liệu ước tính nồng độ trầm tích lơ lửng kết hợp với kết thực đo, mô hình hóa để bổ sung thêm chế động lực học ven bờ giúp lãnh đạo địa phương đề giải pháp hữu ích việc xây dựng tuyến đê kè ven biển tỉnh Cà Mau. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Nguyễn Văn Lập, Tạ Thi Kim Oanh (2012). Đặc điểm trầm tích bãi triều thay đổi đường bờ biển khu vực ven biển tỉnh Cà Mau, châu thổ sông Cửu LongTạp chí Các Khoa học Trái đất. 2. Nguyễn Trung Thành, Nguyễn Hồng Lân, Phùng Văn Phách, Dư Văn Toán, Bùi Việt Dũng, Daniel Unverricht, Karl Statteger (2011). Xu hướng vận chuyển tích tụ trầm tích phần châu thổ ngầm ven bờ biển đồng sông Mê KôngTạp chí Các Khoa học Trái đất. 3. Vilmaliz Rodríguez-Guzmán and Fernando Gilbes-Santaella (2009). Using MODIS 250 m Imagery to Estimate Total Suspended Sediment in a Tropical Open Bay. APPLICATION OF REMOTE SENSING TO ESTABLISH FOR SUSPENDED SEDIMENT MAPPING IN CA MAU PROVINCE Doan Ha Phong, Tran Thuc, Nguyen Minh Hang Viet Nam Institute of Meteorology, Hydrology and Environment In recent years, the coastal areas of Ca Mau have experienced severity and complicaty of deposition and erosion process. One of the factors affecting the process of accretion, erosion of coastal areas is sediment’s transport. The study uses MODIS day composite images in 2012 for mapping of coastal sediments suspended in Ca Mau, at the specified times and wide coverage. The initial research results are used for monitoring and evaluation processes of coastal sediment transport Ca Mau region. Combining these data with in-situ measurement and modeling will fully complement the causes of deposition– erosion process and dynamics of inshore coastal areas of Ca Mau. Tập 2: Thủy văn - Tài nguyên nước, Biển, Môi trường 281 . dụng để thành lập bản đồ lượng trầm tích lơ lửng ven biển Cà Mau (Hình 3a, 3b, 3c, 3d, 3e). Hình 3a. Bản đồ tổng lượng trầm tích lơ lửng từ ngày 1 đến ngày 8 năm 2012 Hình 3b. Bản đồ. thứ XVI 276 Tập 2: Thủy văn - Tài nguyên nước, Biển, Môi trường ỨNG DỤNG VIỄN THÁM THÀNH LẬP BẢN ĐỒ LƯỢNG TRẦM TÍCH LƠ LỬNG VEN BIỂN TỈNH CÀ MAU Doãn Hà Phong, Trần Thục, Nguyễn Thị Minh. Mau là quá trình vận chuyển trầm tích. Bài báo nghiên cứu sử dụng ảnh viễn thám MODIS tổ hợp 8 ngày năm 2012 để thành lập bản đồ lượng trầm tích lơ lửng ven biển Cà Mau, tại những thời điểm xác