Ứng dụng ảnh vệ tinh trong đánh giá một số đặc điểm điều kiện tự nhiên và môi trường khu vực quần đảo Trường Sa

Đề tài đã hoàn thành 3 mục tiêu đề ra là: Sử dụng tư liệu viễn thám để đánh giá sự biến động các các yếu tố hải văn tại vùng biển quanh một số đảo lớn của quần đảo Trường Sa; Phân vùng tiềm ẩn các nguy cơ xói lở phục vụ công tác bảo vệ và phát triển đảo bền vững; Ứng dụng thử nghiệm sử dụng tư liệu ảnh VNREDSat-1 cho nghiên cứu điều kiện tự nhiên và tài nguyên các vùng biển đảo xa bờ.

Sơ đồ tuyến khảo sát thực địa

Đề tài đã tiến hành một chuyến khảo sát thực địa tại các đảo lớn thuộc quần đảo Trường Sa và thu được những kết quả chính như:

Bộ cơ sở dữ liệu về Mô hình tính toán, phương pháp xử lý và phân tích đơn phổ và đa phổ tư liệu ảnh vệ tinh (trong đó có ảnh VNRedSat-1) trong nghiên cứu các tham số môi trường biển. Trong đó, tập trung vào mô hình tính toán các đối tượng môi trường khu vực đảo san hô vùng Trường Sa, gồm có: Nhiệt độ bề mặt nước biển (SST); Hàm lượng Chlorophyll-a; San hô, cỏ biển; bãi bồi biến động theo mùa; yếu tố hải văn (dòng chảy, thủy triều); các rãnh bào mòn khu vực ngập nước; các bãi bồi nổi tiềm năng; Các phương pháp xử lý và phân tích đơn phổ và đa phổ tư liệu ảnh vệ tinh.

Bộ cơ sở dữ liệu tham số chuẩn trong xử lý các kênh phổ tư liệu viễn thám (trong đó có VNRedSat-1) của các đối tượng môi trường biển. Đề tài đã tiến hành đã tiến hành 1 chuyến khảo sát khảo sát thực địa khu vực đảo nổi và vùng biển lân cận các đảo lớn thuộc khu vực Trường Sa bao gồm đảo Nam Yết, Sơn Ca, Song Tử Tây, Sinh Tồn, Phan Vinh và An Bang. Các số liệu tham số thu thập bao gồm trên 3000 mẫu quang phổ đối tượng lớp phủ, tham số môi trường biển theo mặt cắt đến độ sâu lớn nhất là 50 mét, bao gồm các tham số về nhiệt độ, độ PH, độ dẫn, độ đục, độ muối, chlorophyll-a và các đặc trưng quang phổ ảnh viễn thám ( trong đó có ảnh VNREDSAT-1) tương ứng.

Bộ cơ sở dữ liệu quang phổ đặc trưng của các đối tượng khu vực đảo san hô khu vực 4 đảo  Sơn Ca, Song Tử Tây, Sinh Tồn, Nam Yết. Đề tài đã xây dựng thư viện mẫu phổ đặc trưng và các điểm chìa khóa cho các đới tượng lớp phủ mặt đất trên cơ sở các ảnh vệ tinh VNREDSAT-1 và LANDSAT-8 thu thập được trong khuôn  khổ của đề tài và kết quả khảo sát thực địa trên khu vực 4 đảo nổi là Nam Yết, Sơn Ca, Song Tử Tây và Sinh Tồn. Phân tích điển hình trên 3000 mẫu quang phổ đặc trưng của đất phân chim, đất trồng và quang phổ đặc trưng của san hô  khu vực 4 đảo thuộc quần đảo Trường Sa. Với các nội dung chi tiết về quang phổ đặc trưng của đối tượng: thực vật, nước, thổ nhưỡng, đất trồng, đất phân chim, cát san hô bở rời, gắn kết yếu, San hô kết tinh gắn kết tốt, San hô phát triển tốt, San hô phát triển kém, San hô chết và Các đặc trưng cấu trúc thềm san hô bằng tư liệu viễn thám.

Quang phổ đặc trưng của: đất phân chim (a), đất trồng (b),
san hô phát triển kém (c), san hô kết tinh (d) khu vực quần đảo Trường Sa

Bộ sơ đồ phân bố các yếu tố môi trường biển nhiệt độ, chlorophyll-a, năng suất sinh học sơ cấp khu vực 4 đảo và lân cận, bao gồm: Các sơ đồ phân bố nhiệt độ theo độ sâu, sơ đồ phân bố hàm lượng chlorophyll-a , sơ đồ phân bố độ đục, độ dẫn, nồng độ PH, độ muối v.v.

Bộ sơ đồ về dòng chảy, bãi bồi, xói lở và các bãi nổi tiềm năng, phân vùng tiềm ẩn nguy cơ xói lở bờ đảo nổi và khu vực đảo ngập triều. Đề tài đã sử dụng kết hợp phương pháp phân tích độ sâu theo tư liệu ảnh viễn thám và mô hình số DEM trong đánh giá các bãi nổi tiềm ẩn khu vực xung quanh 4 đảo nổi. Kết quả tính toán độ sâu bề mặt khu vực nghiên cứu được thể hiện theo sơ đồ phân bố các bãi nổi tiềm ẩn khu vực các đảo Nam Yết, Sơn Ca, Song Tử Tây và Sinh Tồn.

                                           a                                                                         b

                                          c                                                                        d

Sơ đồ phân bố bãi nổi tiềm ẩn khu vực đảo Nam Yết (a), Sơn Ca (b), Song Tử Tây (c) và Sinh Tồn (d)

Cơ sở dữ liệu về hiện trạng phân bố và biến động các yếu tố khí tượng hải văn, thủy thạch động lực, vận chuyển trầm tích, phân bố san hô. Đề  tài đã hoàn thành các nghiên cứu chuyên đề về quy luật biến đổi theo mùa các yếu tố môi trường biển; Chuyên đề về các đặc điểm khí tượng, hải văn; Chuyên đề về thủy thạch động lực; Chuyên đề về đặc điểm vận chuyển trầm tích và tái lắng đọng vật liệu ven bờ; Chuyên đề về đặc điểm thành tạo, phân bố và phát triển các loại san hô khu vực Trường Sa. Trên cơ sở các kết quả khảo sát quang phổ thực tế và các ảnh viễn VNREDSAT-1 và LANDSAT-8, đã phân loại sự phân bố san hô theo sáu mức độ: (1) Khu vực san hô phát triển tốt, phân bố ở độ sâu lớn; (2) Khu vực san hô phát triển tốt phân bố ở độ sau nhỏ; (3) Khu vực san hô phát triể tốt chịu tác động mạnh của sóng và dòng chảy;(4) Khu vực san hô phát triển kém; (5) khu vực san hô chết; (6) Khu vực cát, sạn, sỏi cuội san hô phong hóa.

Ngoài ra, kết quả nghiên cứu còn được thể hiện qua bộ sơ đồ phân bố hiện trạng bãi bồi 4 đảo trong hai thời kỳ: gió mùa Đông Bắc và gió mùa Tây Nam; Các bản đồ hình thái địa mạo 4 đảo; bản đồ phân bố các rãnh bào mòn phá huỷ 4 đảo: Nam Yết, Sơn Ca, Sinh Tồn và Song Tử Tây.

Sơ đồ phân bố san hô 4 đảo

Đề tài đã công bố 4 bài báo và 01 sách chuyên khảo: Nghiên cứu xây dựng mô hình lan truyền sóng thần do trượt lở ngầm đáy biển gây ra - Tạp chí Khoa học Tài nguyên Môi trường, số 9 tháng 9/2015 (Mã số ISSN 0866-7608); Khả năng sử dụng ảnh vệ tinh độ phân giải cao trong nghiên cứu giám sát hiện trạng các đảo và các yếu tố hải dương học khu vực biển đông và lân cận - Tạp chí KH&CN biển; Thành phần loài và phân bố của rong biển tại một số đảo (Nam Yết, Sơn Ca, Song Tử Tây, Sinh Tồn thuộc quần đảo Trường Sa) - Tạp chí KHCN biển;   Using satellite data in researching marine environment in Truong Sa islands and adjacent area - Báo cáo khoa học hội thảo VAST - AIST lần thứ 7; “Một số đặc trưng quang phổ đối tượng lớp phủ đảo san hô khu vực quần đảo Trường Sa” - Sách chuyên khảo,  NXB Viện Hàn lâm KH & CN Việt Nam.