Nghiên cứu xu thế biến động trường nhiệt mặt biển phục vụ dự báo tiềm năng khai thác thủy hải sản vùng biển tây nam việt nam

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
KHOA CÁC KHOA HỌC LIÊN NGÀNH

NGUYỄN THÙY LINH

NGHIÊN CỨU XU THẾ BIẾN ĐỘNG TRƢỜNG NHIỆT MẶT BIỂN PHỤC VỤ
DỰ BÁO TIỀM NĂNG KHAI THÁC THỦY – HẢI SẢN
VÙNG BIỂN TÂY NAM VIỆT NAM

LUẬN VĂN THẠC SĨ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU

Hà Nội - 2019


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
KHOA CÁC KHOA HỌC LIÊN NGÀNH

NGUYỄN THÙY LINH

NGHIÊN CỨU XU THẾ BIẾN ĐỘNG TRƢỜNG NHIỆT MẶT BIỂN PHỤC VỤ
DỰ BÁO TIỀM NĂNG KHAI THÁC THỦY – HẢI SẢN
VÙNG BIỂN TÂY NAM VIỆT NAM

LUẬN VĂN THẠC SĨ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU
Chuyên ngành: BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU
Mã số: 8900201.01QTD

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Nguyễn Thế Hƣng

Hà Nội - 2019

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan luận văn này là công trình nghiên cứu do cá nhân tôi thực
hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS. Nguyễn Thế Hưng, không sao chép các
công trình nghiên cứu của người khác. Số liệu và kết quả của luận văn chưa từng được
công bố ở bất kì một công trình khoa học nào khác.
Các thông tin thứ cấp sử dụng trong luận văn có nguồn gốc rõ ràng, được trích
dẫn đầy đủ, trung thực và đúng qui cách.
Tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm về tính xác thực và nguyên bản của luận văn.
Hà Nội, ngày tháng năm 2019
Tác giả

Nguyễn Thùy Linh

i


LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành luận văn tốt nghiệp, tác giả xin t lòng iết n s u sắc đến Thầy
PGS.TS. Nguyễn Thế Hưng đ tận t nh hướng dẫn trong suốt quá tr nh viết áo cáo.
Luận văn được hoàn thành trong khuôn khổ trợ giúp của đề tài nghiên cứu cấp Nhà
nước “Ứng dụng viễn thám và GIS nghiên cứu xu thế biến động điều kiện tự nhiên và
tài nguyên thiên nhiên làm cơ sở khoa học định hướng phát triển kinh tế và đảm bảo
quốc phòng - an ninh vùng biển, đảo Tây Nam Việt Nam”, Tác giả xin ày t lời cảm
n s u sắc tới TS.Trần Anh Tuấn - chủ nhiệm đề tài đ tận t nh giúp đỡ cũng như hỗ
trợ mọi mặt để tác giả hoàn thành luận văn tốt nghiệp.
Tác giả xin gửi lời cảm n ch n thành tới Khoa Các khoa học liên ngành - ĐH
Quốc Gia Hà Nội, Viện Địa chất và Địa vật lý Biển – Viện Hàn lâm Khoa học và
Công nghệ Việt Nam, cùng các Thầy cô, bạn è, đồng nghiệp và Gia đ nh đ tạo điều
kiện giúp đỡ tác giả hoàn thành luận văn này.

Xin chân thành cảm ơn!

Tác giả

ii


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................. ii
MỤC LỤC ..................................................................................................................... iii
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT .......................................................................................... v
DANH MỤC BẢNG ......................................................................................................vi
DANH MỤC HÌNH ..................................................................................................... vii
MỞ ĐẦU ....................................................................................................................... 10
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ......................................15
1.1. Tổng quan nghiên cứu ........................................................................................................... 15
1.1.1. Tình hình nghiên cứu ngoài nước ........................................................................15
1.1.2. Tình hình nghiên cứu trong nước ........................................................................26
1.2. Tổng quan điều kiện tự nhiên khu vực ngiên cứu ............................................................... 30
1.2.1. Vị trí địa lý, địa hình............................................................................................ 30
1.2.2. Đặc điểm khí hậu .................................................................................................31
1.2.3. Đặc điểm hải văn .................................................................................................34
1.2.4. Biến đổi khí hậu tại khu vực nghiên cứu……………………………………….37
1.2.5. Các nhân tố ảnh hưởng đến biến động nhiệt độ mặt biển……..…………….....37
1.2.6. Hiện trạng khai thác thủy – hải sản .....................................................................45
CHƯƠNG 2. NGUỒN SỐ LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU……………50
2.1. Nguồn số liệu ......................................................................................................................... 50
2.1.1. Nguồn số liệu điều tra, khảo sát biển................................................................................. 50
2.1.2. Nguồn số liệu vệ tinh, ra da................................................................................................ 52
2.2. Phư ng pháp nghiên cứu....................................................................................................... 57

2.2.1. Phư ng pháp xác định nhiệt độ bề mặt biển từ số liệu đo cao vệ tinh ................57
2.2.2. Phư ng pháp thu thập, phân tích, xử lí tài liệu....................................................60
2.2.3. Phư ng pháp hệ thông tin địa lý (GIS) xác định các vùng có tiềm năng tập trung
thủy - hải sản……………………………………………………………….................64
2.2.4. Phư ng pháp thành lập bản đồ phân bố trường nhiệt bề mặt nước biển .............67
CHƯƠNG 3. XU THẾ BIẾN ĐỘNG TRƯỜNG NHIỆT ĐỘ MẶT BIỂN VÀ PHÂN
BỐ TIỀM NĂNG THỦY - HẢI SẢN VÙNG BIỂN TÂY NAM VIỆT NAM ............68
3.1. Xu thế biến động trường nhiệt độ mặt biển vùng biển Tây Nam Việt Nam ..................... 68
iii


3.1.1. Sự chênh lệch nền nhiệt giữa mùa gió Đông ắc và mùa gió Tây nam ..............68
3.1.2. Xu thế biến động trường nhiệt độ mặt biển khu vực nghiên cứu ........................ 73
3.2. Ảnh hưởng của trường nhiệt độ mặt biển đến phân bố tiềm năng thủy - hải sản vùng….81
3.2.1. Xác định các khu vực có tiềm năng thủy - hải sản trên vùng biển ...................... 81
3.2.2. Thành lập bản đồ năng suất sinh học s cấp ....................................................... 81
3.2.3. Tích hợp kết quả và xây dựng bản đồ phân bố tiềm năng thủy -hải sản vùng biển
Tây Nam ........................................................................................................................ 83
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ………………………………………………………...89
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 91

iv


DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
BĐKH

Biến đổi khí hậu

CT

Chuyển tiếp

ĐBSCL

Đồng bằng sông Cửu Long

ENSO

Hiện tượng El Nino và hiện tượng La Nina
(El Nino Southern Oscillation)

GIS

Hệ thống thông tin địa lý
(Geographic Information Systems)

GHRSST

Nhóm về nhiệt độ bề mặt biển độ phân giải cao
(Group High Resolution Sea Surface Temperature)

MISST

Nhiệt độ bề mặt biển đa cảm biến
(Multi-Sensor Sea Surface Temperature)

MODIS

Ảnh viễn thám Modis

(Moderate Resolution Imaging Spectrometer)

NASA

C quan Hàng không vũ trụ Mỹ
(National Aeronautics and Space Administration)

NOAA

C quan Quản trị Khí quyển và Đại dư ng
(Non-Operating Aircraft Authorization)

SST

Nhiệt độ bề mặt biển
(Sea Surface Temperature)

v


DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1. Số liệu mưa một số n i (năm 2013) .............................................................. 32
Bảng 1.2. Dao động các giá trị nhiệt độ (0C) trung

nh trong giai đoạn 5 năm……...45

Bảng 1.3. Dao động các giá trị nhiệt độ (0C) trung

nh trong giai đoạn 10 năm…….45

Bảng 2.1. Thang tỷ lệ so sánh giữa các chỉ tiêu theo phư ng pháp AHP .....................63
Bảng 2.2: Bảng giá trị hằng số ngẫu nhiên (RI) ............................................................ 64
Bảng 3.1. Giá trị nhiệt độ bề mặt biển trung bình mùa tại các điểm tính……………..73

vi


DANH MỤC HÌNH

Hình 1. Phạm vi khu vực nghiên cứu ............................................................................13
Hình 1.1. Phân bố không gian của độ lệch chuẩn trong chuỗi thời gian biến động nhiệt
độ bề mặt biển giai đoạn 1870 - 2009 ...........................................................................17
Hình 1.2. Phân bố không gian của các số mũ mở rộng trong chuỗi thời gian biến động
nhiệt độ bề mặt biển giai đoạn 1870 -2009 ...................................................................17
Hình 1.3. Nhiệt độ bề mặt biển hàng ngày và nhiệt độ không khí một số năm tại một số
địa điểm……………………………………………………………………………….18
Hình 1.4. Biến động nhiệt độ mặt biển giai đoạn 1979-2009 theo các chỉ số ENSO,
PDO và SST theo mùa………………………………………………………………...18
Hình 1.5. Biến động giá trị nhiệt độ bề mặt trung bình hàng tháng trong giai đoạn 1985
đến 2009………………………………………………………………………………18
Hình 1.6. Nhiệt độ mặt nước biển trung

nh hàng năm giai đoạn 1985-2009 .............20

Hình 1.7. Dị thường nhiệt độ mặt nước biển giai đoạn từ tháng 12 đến tháng 2 vùng nhiệt
đới Atlantic và Nam Mỹ ................................................................................................ 21
Hình 1.8. Dị thường nhiệt độ mặt nước biển giai đoạn từ tháng 3 đến tháng 5 vùng
nhiệt đới phía bắc Atlantic…………………………………………………………….21
Hình 1.9. Phân loại ảnh LANDSAT MSS thành những vùng có khả năng cá tập trung

theo mật độ khác nhau ở nửa phía đông của eo biển Mississipi ...................................24
Hình 1.10. Bản đồ tiềm năng đánh ắt cá khu vực Spermondeat Makassar Strait
Indonesia ........................................................................................................................ 25
Hình 1.11. Bản đồ vị trí tiềm năng đánh ắt cá khu vực MALAWI của TAZANIA ...26
H nh 1.12: Hoàn lưu nước vịnh Thái Lan .....................................................................36
Hình 1.13. Thay đổi nhiệt độ toàn cầu giai đoạn 1860 – 1999 .....................................38
Hình 1.14. Các dòng hải lưu chính trên Trái Đất, dòng hải lưu nóng (màu đ ) và dòng
hải lưu lạnh (màu xanh lục)………. ..............................................................................41
Hình 1.15. Nhiệt độ nước biển trung bình tháng tại các vị trí khác nhau .....................42
Hình 1.16. Biến trình nhiệt độ trung bình mùa gió Đông Bắc (từ tháng 12 - 2) theo năm…...43
Hình 1.17. Biến trình nhiệt độ trung bình mùa gió chuyển tiếp 1(từ tháng 3-5) theo năm…..43
Hình 1.18. Biến trình nhiệt độ trung bình mùa gió Tây Nam (từ tháng 6-8) theo năm…..44
vii


Hình 1.19. Biến trình nhiệt độ trung bình mùa gió chuyển tiếp 2 (từ tháng 9-11) theo năm...44
H nh 2.1. S đồ vị trí đo nhiệt độ mặt biển thực địa………………………………….51
Hình 2.2: Trang web của nguồn số liệu……………………………………………….53
Hình 2.3: File dữ liệu .....................................................................................................54
Hình 2.4: Mẫu chọn năm và ngày cần lấy dữ liệu ......................................................... 55
Hình 2.5: Mẫu yêu cầu dữ liệu………………………………………………………..55
Hình 2.6: Tệp dữ liệu được tải xuống............................................................................56
Hình 2.7: Thông tin file toàn cầu...................................................................................56
Hình 2.8: Cấu trúc thẳng đứng của nhiệt độ theo độ sâu ..............................................60
Hình 2.9. Mô hình dự báo khu vực tập trung nguồn lợi hải sản từ dữ liệu viễn thám ..66
Hình 3.1. Bản đồ nhiệt độ bề mặt biển trung

nh mùa gió đông ắc nhiều năm (giai

đoạn từ năm 2002 đến 2017)………………………………………………………….68

Hình 3.2. Bản đồ nhiệt độ bề mặt biển trung bình mùa gió Tây nam nhiều năm (giai
đoạn từ năm 2002 đến 2017)………………………………………………………….70
Hình 3.3. Bản đồ biến thiên nhiệt độ mặt biển trung bình (giữa mùa gió Đông ắc và
mùa gió T y nam)……………………………………………………………………..72
Hình 3.4. Bản đồ xu thế biến động trường nhiệt độ bề mặt biển mùa gió Đông ắc
nhiều năm……………………………………………………………………………..75
Hình 3.5. Xu thế biến động trường nhiệt độ mặt biển mùa gió Đông ắc tại vùng biển
Rạch Giá – Phú Quốc…………………………………………………………………76
Hình 3.6. Xu thế biến động trường nhiệt độ mặt biển mùa gió Đông ắc tại vùng biển
Thổ Chu……………………………………………………………………………….76
Hình 3.7. Xu thế biến động trường nhiệt độ mặt biển mùa gió Đông ắc tại vùng biển
Cà Mau………………………………………………………………………………..77
Hình 3.8. Bản đồ xu thế biến động trường nhiệt độ bề mặt biển mùa gió Tây nam
nhiều năm. .....................................................................................................................78
Hình 3.9. Xu thế biến động trường nhiệt độ mặt biển mùa gió Tây nam tại vùng biển
Rạch Giá – Phú Quốc…………………………………………………………………79
Hình 3.10. Xu thế biến động trường nhiệt độ mặt biển mùa gió Tây nam tại vùng biển
Thổ Chu……………………………………………………………………………….79
Hình 3.11. Xu thế biến động trường nhiệt độ mặt biển mùa gió Tây nam tại vùng biển
Cà Mau………………………………………………………………………………..80
viii


Hình 3.12. Bản đồ năng suất sinh học s cấp trung

nh năm vùng iển Tây Nam Việt

Nam (thu nh từ tỷ lệ 1:250.000) ..................................................................................82
Hình 3.13. Chỉ tiêu biến thiên nhiệt độ nước biển tầng mặt trung bình giữa hai mùa gió
sau khi chuẩn hóa……………………………………………………………………..84

Hình 3.14. Chỉ tiêu năng suất sinh học s cấp trung

nh năm sau khi chuẩn hóa…...85

Hình 3.15. Bản đồ tích hợp hai chỉ tiêu biến thiên nhiệt độ nước biển tầng mặt trung
bình giữa hai mùa gió và năng suất sinh học s cấp trung

nh năm ............................ 86

Hình3.16. Biểu đồ phân phối giá trị đánh giá tổng hợp tiềm năng thủy - hải sản vùng
biển T y Nam…………………………………………………………………………87
Hình 3.17. Bản đồ phân bố tiềm năng thủy - hải sảnvùng biển Tây Nam Việt Nam..88

ix


MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Vùng biển Tây NamViệt Nam giữ vị trí quan trọng trong chiến lược phát triển kinh
tế, xã hội và an ninh quốc phòng của nước ta. Do đó, việc nghiên cứu các điều kiện tự
nhiên, khí hậu, đặc iệt là các yếu tố vật lý hải dư ng và môi trường iển là nhiệm vụ
cấp thiết hiện nay nhằm phát huy những tiềm năng kinh tế - x hội ở khu vực này.
Vùng biển Tây Nam là một vùng biển có tiềm năng kinh tế to lớn với số lượng xuất
khẩu thuỷ sản hàng năm vào mức cao nhất của nước ta, đ góp phần làm tăng trưởng
nền kinh tế quốc dân của cả nước. Mặc dù vậy, khu vực nghiên cứu đang diễn ra sự
biến động nhanh chóng của các yếu tố điều kiện tự nhiên và tài nguyên thiên nhiên,
trong đó có iến động nhiệt độ bề mặt nước biển do quá trình biến đổi khí hậu và tác
động mạnh mẽ của con người. Việc nghiên cứu trường nhiệt bề mặt biển khu vực
không chỉ mang ý nghĩa quan trọng cả về lý thuyết mà còn có ý nghĩa thực tiễn sâu sắc
vì nó là một trong những yếu tố môi trường thiết yếu. Hiểu được quy luật phân bố và

biến động của nhiệt độ bề mặt nước biển sẽ góp phần cung cấp c sở khoa học cho
việc dự báo tiềm năng khai thác thủy – hải sản.
Nhiệt độ bề mặt biển (Sea Surface Temperature - SST) đóng một vai trò rất quan
trọng đối với hệ thống dòng chảy đại dư ng và các quá tr nh tư ng tác biển - khí
quyển. Chính vì vậy, nhiệt độ bề mặt biển là một biến quan trọng trong hầu hết các mô
hình dự báo thời tiết, bão, dòng chảy, và biến đổi khí hậu... Bên cạnh đó, việc nghiên
cứu sự biến động trường nhiệt còn góp phần rất lớn trong việc xác định các vùng có
tiềm năng cho khai thác thủy – hải sản.
Trong gần 200 năm qua, số liệu nhiệt độ bề mặt biển trên thế giới đ được thu thập
bằng cách sử dụng các công nghệ đo đạc tại thực địa (tàu biển, trạm phao, các thiết bị
tự hành, các trạm ven biển và trên đảo...). Tuy nhiên, phư ng pháp này chỉ cho biết
được chính xác nhiệt độ tại các vị trí quan trắc, chứ không thể hiện được cho một khu
vực rộng. Trong khi đó do hạn chế về trang thiết bị cũng như điều kiện khắc nghiệt
trên biển, nên rất khó để có thể thiết lập được một hệ thống trạm quan trắc với mật độ
dày đặc và có thể đo liên tục trong thời gian dài.

10


Việc đo đạc nhiệt độ bề mặt biển từ vệ tinh đ xuất hiện từ những năm 1970… Một
chuỗi số liệu nhiệt độ bề mặt biển chính xác đ liên tục được quan trắc từ các bộ cảm
biến hồng ngoại nhiệt thế hệ thứ hai (AVHRR/2) lắp trên các vệ tinh quỹ đạo cực của
NOAA từ năm 1981, tiếp theo là bởi các bộ cảm biến hồng ngoại nhiệt thế hệ thứ ba
(AVHRR/3) lắp trên các vệ tinh của NOAA sau sự ra mắt của NOAA-5 năm 1998 và
vệ tinh MetOp, được điều hành bởi EUMETSAT từ năm 2006. Các cảm biến hồng
ngoại khác có thể kể đến như một loạt các cảm biến (ATSR) trên vệ tinh ESA kể từ
năm 1991, cảm biến (MODIS) trên các vệ tinh Terra, Aqua của NASA từ năm 2000 và
2002, tư ng ứng. Các vệ tinh địa tĩnh cũng cung cấp thông tin về nhiệt độ bề mặt biển,
ví dụ như một loạt vệ tinh GOES (NOAA), Meteosat (EUMET-SAT) và MTSAT
(JMA)...

Mặc dù phư ng pháp xác định nhiệt độ bề mặt biển từ dữ liệu vệ tinh đ trở nên
phổ biến, tuy nhiên nó vẫn rất khó cho người sử dụng do thiếu nguồn số liệu thực địa
để hiệu chỉnh. Hiện nay, việc tiếp cận các nguồn dữ liệu nhiệt độ bề mặt biển tính từ
dữ liệu vệ tinh dễ dàng h n rất nhiều nhờ các sản phẩm của Nhóm về nhiệt độ bề mặt
biển độ phân giải cao (The Group for High Resolution Sea Surface Temperature GHRSST). Đ y là một nhóm khoa học quốc tế mở nhằm thúc đẩy việc ứng dụng các
vệ tinh để quan trắc nhiệt độ bề mặt nước biển bằng cách cho phép những người tạo dữ
liệu, người dùng và các nhà khoa học hợp tác trong một khuôn khổ th a thuận chung.
GHRSST cung cấp một khuôn khổ cho việc chia sẻ dữ liệu SST, các phư ng pháp tốt
nhất để xử lý dữ liệu và một diễn đàn đối thoại khoa học, cung cấp dữ liệu nhiệt độ bề
mặt biển cho người dùng. Các bộ số liệu do GHRSST cung cấp đều được phân tích tổ
hợp từ nhiều bộ cảm biến khác nhau kết hợp với các số liệu từ trạm phao thả trôi và
phao neo (đ y là nguồn dữ liệu có độ chính xác cao).
Việc ứng dụng nguồn số liệu này trong nghiên cứu biến động trường nhiệt bề mặt
biển ở Việt Nam nói chung và vùng biển Tây Nam nói riêng vẫn còn hạn chế. Bên
cạnh đó, việc nghiên cứu biến thiên trường nhiệt bề mặt nước biển đến các việc phân
bố nguồn lợi thủy- hải sản hầu như chưa có công tr nh nào đề cập. Chính vì vậy, học
viên đ lựa chọn đề tài nghiên cứu “Nghiên cứu xu thế iến động trƣờng nhiệt m t
iển phục vụ dự báo tiềm năng khai thác thủy - hải sản vùng biển Tây Nam Việt
Nam” nhằm nâng cao khả năng ứng dụng của đề tài trong bối cảnh biến đổi khí
hậu diễn ra ngày càng khốc liệt và khó lường về cả mặt không gian và thời gian.
11


Thêm nữa, đ y là nguồn số liệu tin cậy có độ phân giải cao (0.010) theo không
gian và theo thời gian liên tục sẽ là những c sở khoa học chính xác nhất, qua đó
đánh giá được hiện trạng, t nh h nh iến động của trường nhiệt ề mặt nước iển,
trên c sở đó xác định được các vùng có tiềm năng thủy – hải sản tại khu vực
nghiên cứu.
2. Mục đích nghiên cứu
- Đánh giá xu thế biến động của trường nhiệt độ mặt biển vùng biển Tây Nam Việt

Nam theo mùa (Đông ắc và Tây nam);
- Dự báo phân bố tiềm năng thủy - hải sản khu vực nghiên cứu thông qua việc đánh
giá ảnh hưởng của trường nhiệt độ mặt biển.
3. Nhiệm vụ nghiên cứu
- Thu thập số liệu nhiệt độ mặt biển từ nguồn số liệu vệ tinh khu vực nghiên cứu;
- Thống kê, phân tích số liệu nhiệt độ mặt biển theo không gian và thời gian tại khu
vực nghiên cứu;
- Thành lập bản đồ phân bố của trường nhiệt độ mặt biển trung bình nhiều năm
theo mùa gió Đông ắc và theo mùa gió Tây nam;
- Đánh giá xu thế biến động trường nhiệt độ mặt biển trung bình mùa tại vùng biển
Tây Nam Việt Nam giai đoạn từ năm 2002 đến năm 2017;
- Xác định tiềm năng thủy - hải sản khu vực nghiên cứu trên c sở nghiên cứu về
trường nhiệt độ.
4. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu là trường nhiệt độ bề mặt biển vùng biển Tây Nam Việt
Nam
Phạm vi nghiên cứu
- Phạm vi không gian: Vùng biển Tây Nam Việt Nam; Giới hạn: 07048’ –
10040’ độ vĩ Bắc và 102030’-105021’ độ kinh Đông (h nh 1).

12


Hình 1. Phạm vi khu vực nghiên cứu
- Phạm vi khoa học:
Luận văn tập trung đánh giá xu thế biến động của trường nhiệt mặt biển tại khu
vực nghiên cứu từ năm 2002 đến năm 2017, trên c sở đó xác định được các vùng
phân bố tiềm năng thủy - hải sản.
5. Giả thiết nghiên cứu

Nhiệt độ bề mặt biển (SST) đóng một vai trò rất quan trọng đối với hệ thống
dòng chảy đại dư ng và các quá tr nh tư ng tác iển - khí quyển, là yếu tố chỉ thị của
biến đổi khí hậu. Vùng nghiên cứu là một trong những ngư trường khai thác quan
trọng của Việt Nam, góp phần làm tăng trưởng kinh tế - xã hội khu vực nói riêng và cả
nước nói chung. Theo nhiều nghiên cứu ở các vùng biển Việt Nam, nồng độ các chất
dinh dưỡng và năng suất sinh học s cấp tư ng đối cao và không có biến động theo
13


mùa. Một trong những yếu tố môi trường biển có mức độ biến động mùa cao nhất là
nhiệt độ bề mặt biển. Vì vậy, nghiên cứu trường nhiệt và xu thế biến động trường nhiệt
độ bề mặt biển là nhân tố chủ yếu trong việc dự báo phân bố tiềm năng thủy – hải sản
của vùng.
Kết cấu của luận văn
Ngoài phần Mở đầu, Kết luận, Tài liệu tham khảo và Phụ lục, cấu trúc luận văn
bao gồm 3 chư ng như sau:
Chƣơng 1: Tổng quan các vấn đề nghiên cứu
Chƣơng 2: Nguồn số liệu sử dụng và phư ng pháp nghiên cứu
Chƣơng 3: Xu thế biến động trường nhiệt độ mặt biển và phân bố tiềm năng
thủy – hải sản vùng biển Tây Nam Việt Nam.
DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ
LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN VĂN
1. Nguyễn Thùy Linh (2018), “Xu thế biến động nhiệt độ bề mặt nước biển vùng
biển Tây Nam, Việt Nam”, Tạp chí Rừng và Môi trường, số tháng 12.
2. Trần Thị Tâm, Nguyễn Thùy Linh và nnk., “Nghiên cứu thành lập bản đồ
trường nhiệt mặt biển vùng biển Tây nam Việt Nam bằng dữ liệu viễn thám và
GIS”, Tạp chí Khoa học đo đạc và bản đồ ISSN: 0866 – 7705, số 35, tr. 50-58,
tháng 3/2018.
3. Tran Anh Tuan, Nguyen Thuy Linh et al., “Shoreline change detection in the
southwest region of Vietnam from 1999 to 2016 using gis and remote sensing

data”, International Conference on Environmental Issues in Mining and Natural
Resources Development (EMNR) ISBN:978-604-76-1171-3, tr. 137 – 145,
tháng 11/2016.

14


CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1.

Tổng quan nghiên cứu

1.1.1. Tình hình nghiên cứu ngoài nước
Các nghiên cứu biến động nhiệt độ nước biển
Nhiệt độ bề mặt biển là một biến quan trọng trong hầu hết các mô hình dự báo
thời tiết, bão, dòng chảy, biến đổi khí hậu... Trong h n 200 năm qua, số liệu nhiệt độ
bề mặt biển trên thế giới đ luôn được thu thập bằng cách sử dụng các công nghệ đo
đạc tại thực địa (tàu biển, trạm phao, các thiết bị tự hành, các trạm ven biển và trên
đảo...). Tuy nhiên, phư ng pháp này chỉ cho biết được chính xác nhiệt độ tại các vị trí
quan trắc chứ không thể hiện được cho một khu vực rộng. Do hạn chế về trang thiết bị
cũng như điều kiện khắc nghiệt trên biển nên rất khó để có thể thiết lập được một hệ
thống trạm quan trắc với mật độ dày đặc và có thể đo liên tục trong thời gian dài.
Các bộ số liệu nhiệt độ bề mặt biển được thu thập từ hai nguồn chính: quan trắc
từ vệ tinh và khảo sát tại hiện trường. Từ năm 2011, ên cạnh tầm quan trọng của nhiệt
độ bề mặt biển, còn tồn tại những vấn đề liên quan tới sự không tư ng thích các định
dạng dữ liệu và các lỗi không xác định giữa các nguồn số liệu nhiệt độ bề mặt biển của
các quốc gia khác nhau (Australia, Canada, Pháp, Nhật, Anh, Hoa Kỳ).
Từ năm 1967, các vệ tinh thời tiết đ được sử dụng để xác định thông tin nhiệt
độ ề mặt iển, các số liệu tổng hợp toàn cầu đầu tiên được tạo ra trong năm 1970. Kể

từ năm 1982, các vệ tinh ngày càng được tăng cường sử dụng để đo nhiệt độ ề mặt
iển và cho phép có cái nh n tổng thể h n về cả không gian và thời gian của nhiệt độ
ề mặt iển. Việc đo đạc từ vệ tinh được thực hiện ằng cách thu nhận từ xa ức xạ
đại dư ng trong hai hoặc nhiều ước sóng trong phần hồng ngoại của quang phổ điện
từ hoặc các phần khác của quang phổ mà sau đó có thể liên hệ thực nghiệm đến nhiệt
độ ề mặt iển. Năm 1981, các quan trắc nhiệt độ ề mặt iển từ các cảm iến hồng
ngoại đặt trên vệ tinh ắt đầu với sự ra mắt của AVHRR/ 2 trên NOAA-7, cho đến nay
các số liệu nhiệt độ ề mặt iển từ vệ tinh đ có được h n 30 năm. Vệ tinh NOAA
(của Mỹ) ay ở độ cao khoảng 850 km với góc nh n 110.80, quay quanh trái đất 14
vòng mỗi ngày, mỗi vòng hết 98 đến 102 phút. Hiện tại các vệ tinh quỹ đạo cực trong
hệ thống quan trắc toàn cầu của Hoa kỳ có loạt vệ tinh NOAA, dựa trên hệ thống
15


TIROS-N, hoạt động từ năm 1978 cho đến nay đ là NOAA-17, hoạt động từ 2002.
Hiện nay, ngành Khí tượng thủy văn nước ta đang thu số liệu từ các vệ tinh NOAA-15,
NOAA-16 và NOAA-17 của Hoa kỳ. Chúng đều có các loại thiết ị ghi h nh (Imager)
và thám trắc kế (sounder) khí quyển thẳng đứng, trong đó đáng chú ý là ức xạ kế độ
ph n giải rất cao AVHRR, các ộ thám trắc kế tiên tiến AMSU-A (-A1, -A2), AMSUB thám sát khí quyển thẳng đứng tiên tiến và thám trắc kế ức xạ hồng ngoại với độ
ph n giải cao (HIRS). Sản phẩm được sử dụng rộng r i là các ảnh m y vệ tinh có độ
ph n giải cao.
Nhiệt độ bề mặt biển được đo từ vệ tinh cung cấp một cái nhìn tổng quát về đại
dư ng theo cả không gian và thời gian, cho phép việc đánh giá động lực học lớp bề
mặt đại dư ng trên một vùng rộng lớn mà các tàu và trạm phao không thể thực hiện
được. Các vệ tinh quan trắc nhiệt độ bề mặt biển (MODIS) của NASA đ cung cấp dữ
liệu nhiệt độ bề mặt biển toàn cầu kể từ năm 2000, với độ trễ một ngày. Các quan trắc
nhiệt độ bề mặt biển đ đóng góp vào các nghiên cứu về biến đổi khí hậu toàn cầu kéo
dài nhiều năm tới các nghiên cứu ngắn hạn ở quy mô vùng cho nghề cá, định tuyến
tàu, dự áo

o, các vùng nước trồi, các dòng hải lưu và hoạt động của các xoáy trên

đại dư ng. Đối với các mô hình dự báo thời tiết, nhiệt độ bề mặt biển đóng vai trò là
một điều kiện biên quan trọng. Các ứng dụng của các bộ dữ liệu nhiệt độ bề mặt biển
sử dụng dữ liệu từ các nghiên cứu khu vực ở các biển phía đông của các đại dư ng đến
các nghiên cứu quy mô lớn về biến đổi khí hậu liên quan đến hiện tượng El Nino ở
vùng xích đạo và Thái B nh Dư ng.
Dự án nhiệt độ bề mặt biển độ phân giải cao của GODAE (GHRSST) thuộc
chư ng tr nh GODAE. Với mục đích đầu tiên là khuyến khích các quốc gia và c quan
khác nhau tạo ra các sản phẩm trường nhiệt mặt biển (SST) ở định dạng chung đi kèm
với các thuật toán xử lý. Bên cạnh đó, dự án này còn cung cấp các ước tính không chắc
chắn và các dữ liệu phụ như: độ lệch, độ lệch tiêu chuẩn và tốc độ gió trên c sở điểm
ảnh; Ngoài ra, nó còn có mục đích để đặt dữ liệu ở định dạng L2 (Level 2), L3 (Level
3) hoặc L4 (Level 4). Năm 2013, đ có 61 bộ dữ liệu GHRSST tại Trung tâm Lưu trữ
Phân phối Hải dư ng học vật lý thuộc JPL (JPL Physical Oceanography Distributed
Archive Center - PO.DAAC). GHRSST đ cung cấp danh sách đầy đủ các tập dữ liệu
này và làm theo các thuộc tính của chúng.
16


Biến động trường nhiệt độ nước biển cũng được khá nhiều các nhà khoa học
quan tâm nghiên cứu trong mối quan hệ ảnh hưởng tư ng tác giữa đại dư ng và hệ
thống khí hậu toàn cầu. Nhìn chung, các nghiên cứu trên thế giới được thực hiện ở
nhiều quy mô nghiên cứu khác nhau, từ quy mô toàn cầu đến khu vực và cho đến các
vùng biển của các quốc gia. Một số nghiên cứu đ cho thấy rằng, trong những năm gần
đ y nhiệt độ mặt nước biển có sự biến động rõ rệt. Các nghiên cứu gần đ y cho thấy,
trường nhiệt mặt biển trung bình toàn cầu đ tăng gần 0,680C mỗi thế kỷ (xu hướng
tuyến tính trong giai đoạn 1901 - 2004), với sự nóng lên nhanh h n xảy ra trong giai
đoạn sau này [43]. So với sự tăng nhiệt của mặt đất, sự tăng nhiệt trên mặt đại dư ng
diễn ra chậm h n do các đại dư ng có nhiệt dung riêng hiệu dụng cao h n và do đại

dư ng mất nhiệt nhiều h n thông qua sự bốc h i [49].
Một trong những nghiên cứu tiêu biểu về biến động của nhiệt độ bề mặt nước biển
đ phản ánh sự biến động của nhiệt độ bề mặt biển toàn cầu giai đoạn 1870 -2009
(hình 1.1) làm căn cứ tính toán sự phân bố độ lệch chuẩn và số mũ mở rộng trong
chuỗi thời gian biến động nhiệt độ bề mặt biển toàn cầu [37].

Hình 1.1. Phân bố không gian của độ lệch chuẩn trong chuỗi thời gian biến động
nhiệt độ bề m t biển giai đoạn 1870 - 2009 [37]

Hình 1.2. Phân bố không gian của các số mũ mở rộng trong chuỗi thời gian biến
động nhiệt độ bề m t biển giai đoạn 1870 -2009 [37]
17


Hình 1.3. Nhiệt độ bề m t biển hàng ngày và nhiệt độ không khí một số năm tại
một số địa điểm [38]
Bên cạnh đó, cũng có nghiên cứu về sự biến động của nhiệt độ bề mặt biển ở
các vị trí quanh bờ biển New Zealand. Kết quả cho thấy, sự biến động của nhiệt độ bề
mặt biển trong thời gian ngắn trùng với tín hiệu nhiệt độ theo mùa hàng năm [38].
Trong một nghiên cứu đ đề cập đến những ảnh hưởng của biến động nhiệt độ
bề mặt biển đến sự xuất hiện của các loài cá voi nh ngoài miền Nam California [27].
Nhiệt độ bề mặt biển vùng nghiên cứu trong giai đoạn 1979 - 2009 dao động trong
khoảng từ 12,70C đến 19,40C, nhiệt độ trung bình là 16,20C. Độ biến động trung bình
theo mùa dao động trong khoảng từ -1,50C đến 1,10C quanh giá trị trung bình. Trong
khi đó, các dị thường theo mùa dao động trong khoảng từ -3,80C đến 3,40C. Theo năm,
những năm chỉ số PDO (Pacific Decadal Oscillation) có sự dao động mạnh theo hướng
18


tăng là các năm 1983, 1987, 1993, 1997 và 2003; năm PDO có sự dao động mạnh theo

hướng giảm xảy ra vào năm 1999 và 2008. Năm ENSO xảy ra mạnh theo hướng tăng
là các năm 1982 - 1983, 1987 - 1988, 1991 - 1992, 1997 - 1998 và 2002 - 2003, những
năm ENSO có sự dao động mạnh theo hướng giảm là 1988 - 1989, 1999 - 2000 (Hình
1.4).

Hình 1.4. Biến động nhiệt độ m t biển giai đoạn 1979 -2009 theo các chỉ số
ENSO, PDO và SST theo mùa [35]
Năm 2012, một nghiên cứu đ đề cập đến những biến động của nhiệt độ mặt
nước biển ở vịnh Ba Tư và những tác động của nó đối với các quàn xã rạn san hô
quanh đảo Kish [35]. Kết quả nghiên cứu cho thấy giá trị nhiệt độ bề mặt (SST) trung
bình của tháng 2 năm 1992 thấp h n, trong khi tháng 8 năm 1998 và 2007 giá trị này
cao h n gần 1,50C so các tháng tư ng ứng trong các năm khác trong 25 năm được
khảo sát (Hình 1.5).

Hình 1.5. Biến động giá trị nhiệt độ bề m t trung bình hàng tháng trong
giai đoạn 1985 đến 2009 [35]
19


Nghiên cứu cũng đ chỉ ra sự lạnh bất thường của nước biển vào mùa đông năm
1992 và nhiệt độ vào mùa hè các năm 1998 và 2007 cao h n gần 10C so với nhiệt độ
trung bình (Hình 1.6).

Hình 1.6. Nhiệt độ m t nƣớc biển trung ình hàng năm giai đoạn 1985-2009 [35]
Công trình nghiên cứ đánh giá biến động của nhiệt độ mặt nước biển vùng nhiệt
đới Atlantic và Nam Mỹ [41] đ chỉ ra rằng, trong suốt giai đoạn từ tháng 12 đến tháng
2, sự dị thường của nhiệt độ mặt nước biển theo hướng giảm thể hiện ở phía đông ắc
Atlantic đến bờ biển ch u Phi. Trong khi đó dị thường nhiệt độ theo hướng tăng lại
xảy ra ở trung tâm phía nam Atlantic (Hình 1.7).
Bên cạnh các công trình nghiên cứu kể trên còn có khá nhiều các công trình

nghiên cứ cũng đề cập đến sự biến động nhiệt độ nước biển, điển hình là các công
trình nghiên cứu của Folland và cộng sự, 1990; Gerd A. Becker và Manfred Pauly,
1996 [28,29]…
Nhìn chung, tất cả các nghiên cứu nêu trên đều đ tập trung nghiên cứu về
những biến động nhiệt độ xảy ra trên các vùng biển và những tác động của nó đến các
đối tượng khác nhau.

20


Hình 1.7. Dị thƣờng nhiệt độ m t nƣớc biển giai đoạn từ tháng 12 đến tháng 2
vùng nhiệt đới Atlantic và Nam Mỹ [41]
Hình 1.8 thể hiện dị thường nhiệt độ diễn ra trong giai đoạn từ tháng 3 đến
tháng 5 trên vùng nhiệt đới phía bắc Atlantic

Hình 1.8. Dị thƣờng nhiệt độ m t nƣớc biển giai đoạn từ tháng 3 đến tháng 5
vùng nhiệt đới phía bắc Atlantic [41]
Các nghiên cứu tiềm năng và nuôi trồng thủy - hải sản
Sự thay đổi điều kiện môi trường có ảnh hưởng rất lớn đến sự phục hồi, phân
bố, sự phong phú và tiềm năng có thể khai thác nguồn lợi hải sản. Chúng ta không thể
đo đạc từ xa toàn bộ các thông tin cần thiết để đánh giá sự thay đổi trong môi trường
biển cũng như các kiến thức về các điều kiện và quá tr nh đặc biệt ảnh hưởng đến các
quần thể cá. Tuy nhiên, người ta có thể được suy luận bằng cách sử dụng các phép đo
được thực hiện bởi các cảm biến từ xa, ví dụ như nồng độ các chất hòa tan và chất l
21


lửng, sự thay đổi ở cấp độ sản xuất s cấp, sự phân bố các chất đẳng hướng bề mặt, vị
trí các ranh giới phía trước, các vùng nước trồi, dòng chảy và các kiểu lưu thông
nước…Các thông số cung cấp thông tin về các yếu tố môi trường này có thể cho phép

dự báo sự phân bố của các loài trên c sở xác định môi trường sống của các loài cá
biển. Tất cả những vấn đề này đều được thực hiện nhờ sự hỗ trợ của công nghệ viễn
thám.
Công nghệ viễn thám có thể được sử dụng trực tiếp, gián tiếp hoặc kết hợp
trong việc tìm kiếm và đánh giá nguồn lợi hải sản.
- Cách tiếp cận trực tiếp và đ n giản nhất của viễn thám trong nghề cá là quan
sát khu vực tập trung cá. Các đội tàu khai thác sẽ được chỉ đạo đến vùng tập trung cá
thông qua tín hiệu quan sát từ máy bay. Tuy nhiên đối với nghề cá thư ng mại, việc sử
dụng ảnh chụp trên lại ít có ý nghĩa, vì vị trí của các ngư trường cá di động thì ảnh
hàng không không thể cung cấp đủ và kịp thời thông tin cần thiết cho ngư d n. Tuy
nhiên, ảnh hàng không lại là một nguồn thông tin hữu ích trong việc trợ giúp cho các
nhà nghiên cứu về thủy sản vì nó cung cấp thông tin về sự phong phú và phân bố của
các loài cá.
Máy dò âm thanh và Sonar (hệ thống xác định đối tượng dưới nước) đ được
xác định như ộ cảm từ xa ít nhất 50 năm nay và hiện đang được các đội tàu trên thế
giới sử dụng rộng rãi. Sonar rất hữu ích trong việc phát hiện cá và ước tính sinh khối.
Trong những năm gần đ y, hệ thống laser công suất cao hoạt động trong dải
blue - green của dải phổ nhìn thấy (lidar) cho thấy tiềm năng trong việc đánh giá
nguồn lợi thủy sản. Một hệ thống Lidar được mang trên chiếc máy bay bay ở độ cao
1700m có thể phát hiện cá ở độ sâu 16m.
- Cách tiếp cận gián tiếp trong việc đánh giá nguồn lợi thủy sản có c sở khoa
học là: Đặc tính quang học trong lớp bề mặt biển được xác định bởi sự có mặt của vật
chất hòa tan và chất l lửng. Trong điều kiện

nh thường, ánh sáng nhìn thấy được

thâm nhập vào các vùng biển sâu tới hàng chục mét. Khi nồng độ các thành phần trong
nước tăng lên, nghĩa là nước trở nên đục, sự thâm nhập của ánh sáng mặt trời sẽ giảm do
quá trình hấp thụ và tán xạ. Tùy thuộc vào đặc tính cụ thể của các vật liệu có trong nước,
quá trình hấp thụ và tán xạ sẽ thay đổi theo ước sóng của bức xạ tới. Do đó, phư ng

pháp quan sát đa phổ có thể được sử dụng để ước lượng tính chất và nồng độ của các
22


thành phần nước. Các cảm biến thụ động hoạt động ở các ước sóng nhìn thấy được
(CZCS, MSS, TM, HRV) thường được sử dụng cho ảnh màu nước. Riêng các cảm biến
chủ động có thể hoạt động cung cấp nguồn sáng riêng của chúng.
Các hoạt động tìm kiếm và cứu hộ: vệ tinh NOAA-8 mang theo một cảm biến
đặc biệt, SARSAT (Vệ tinh theo dõi tìm kiếm và cứu trợ), phát hiện các tín hiệu nhiễu
do tàu gặp khó khăn. Tín hiệu ghi lại được sử dụng để xác định vị trí của tàu. Các cảm
biến mang theo trên các vệ tinh của Nga COSPAS-1, 2 và 3, ra mắt vào năm 1982,
1983 và 1984, có chức năng tư ng tự với SARSAT;
Báo cáo thời tiết: Các vệ tinh môi trường như NOAA, GOES hoặc
METEOSAT có thể cung cấp thông tin thời tiết trên diện rộng tại một thời điểm nhất
định, có thể giúp ngư d n hoạch định các hoạt động đánh ắt phù hợp. Ở các vĩ độ cao
h n, ăng và tảng ăng trôi là những mối nguy lớn, thì vệ tinh môi trường có thể hỗ
trợ xác định ăng và vùng núi ăng trôi;
Xác định độ đo sâu: viễn thám sử dụng các cảm biến chủ động và thụ động để
đo độ sâu biển. Ngoại trừ các phư ng pháp m thanh (sonar), cảm biến không khí cung
cấp các phép đo độ sâu chính xác nhất. Ngoài ra, các cảm biến chủ động như lidar có
độ tin cậy cao h n các thiết bị thụ động.
Cho đến nay đã có khá nhiều công trình sử dụng ảnh viễn thám để nghiên cứu
tìm kiếm và khai thác nguồn lợi hải sản từ biển: Hara, I., (1985) [33] đ sử dụng hệ
thống cảm biến từ xa: Cessna U-206G; Sensor - Quan sát bằng hình ảnh và camera
trên không để xác định hướng đi của cá mòi ở Nhật Bản. Theo đó, hình dạng, màu sắc
và sự di chuyển của ngư trường cá mòi được xác định bằng cách quan sát một vệt quét
1km từ ảnh máy bay nh bay ở độ cao khoảng 500m. Các ngư trường sau đó được đo
từ ảnh hàng không. Sự di chuyển của các ngư trường được xác định bằng mối liên
quan với 3 thiết bị được nhuộm màu vàng gắn trên thiết bị nổi trên mặt biển. Bazigos,
G.P. và cộng sự, (1979) [22] sử dụng hệ thống cảm biến từ xa: Twin Beech và E18-SType Aircraft; Sensor - Human Eye (Aerial Spotting) để khảo sát đường bờ biển phía

tây nam Ấn Độ với nhiều mục đích: Đánh giá khu vực phân bố và mức độ đánh ắt
ven bờ của ngành công nghiệp thủy sản; Cung cấp tiếp tục về số lượng tàu đánh cá
hoạt động theo loại và theo nghề cá chính (tức là ngư nghiệp c giới và ngư nghiệp phi

23