Header Page 1 of 16.

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

Nguyễn Hồng Sơn

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG
XUẤT HIỆN SƯƠNG MUỐI PHỤC VỤ PHÁT TRIỂN
CÂY CÀ PHÊ CHÈ Ở 2 TỈNH SƠN LA VÀ ĐIỆN BIÊN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội, 2012

Footer Page 1 of 16.


Header Page 2 of 16.

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

Nguyễn Hồng Sơn

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG
XUẤT HIỆN SƯƠNG MUỐI PHỤC VỤ PHÁT TRIỂN
CÂY CÀ PHÊ CHÈ Ở 2 TỈNH SƠN LA VÀ ĐIỆN BIÊN
Chuyên ngành:

Sử dụng và bảo vệ tài nguyên môi trường

ii
Footer Page 3 of 16.


Header Page 4 of 16.

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin trân trọng cảm ơn TS. Dương Văn Khảm đã trực tiếp hướng dẫn
tôi làm luận văn này. Xin trân trọng cảm ơn các thầy cô giáo trong khoa Địa
Lý, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN.
Tôi cũng xin trân trọng cảm ơn Lãnh đạo Viện Khoa học Khí tượng Thuỷ
văn và Môi trường đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi hoàn thành chương trình
học tập và làm luận văn; lãnh đạo các đơn vị trực thuộc Viện KH KTTV&MT,
các đồng nghiệp trong cơ quan đã giúp đỡ tôi trong quá trình làm luận văn.
Xin chân thành cảm ơn các đơn vị: Trung tâm Viễn thám Quốc gia,
Trung tâm tư liệu Khí tượng Thủy văn, Tổng công ty cà phê Việt Nam và các
cơ quan ở các địa phương trong khu vực nghiên cứu, ... đã tạo điều kiện cho
tôi thu thập các tài liệu, số liệu để tôi hoàn thành luận văn này.
Tôi cũng xin chân thành cảm ơn đến gia đình và bạn bè, đồng nghiệp đã
giúp đỡ trong thời gian học tập và làm luận văn.

iii
Footer Page 4 of 16.


Header Page 5 of 16.

MỤC LỤC
Trang

1.2.1. Các nghiên cứu về sương muối trên thế giới ......................... 13
1.2.2. Tổng quan nghiên cứu về sương muối ở Việt Nam ............... 18
1.3. Tình hình phát triển cà phê ở Sơn La và Điện Biên ...................... 20
1.3.1. Tình hình phát triển cà phê ở tỉnh Điện Biên ......................... 20
1.3.2. Tình hình phát triển cà phê ở tỉnh Sơn La .............................. 22
CHƯƠNG 2. NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG XUẤT
HIỆN SƯƠNG MUỐI Ở 2 TỈNH SƠN LA VÀ ĐIỆN BIÊN...................... 25
2.1. Điêu kiên tự nhiên tỈnh Sơn La, Điện Biên .................................. 25
2.1.1. Tỉnh Sơn La ........................................................................... 25
2.1.2. Tỉnh Điện Biên ....................................................................... 30
2.2. Đặc trưng và khả năng xuất hiện sương muối ở 2 tỉnh Sơn
La và Điện Biên.................................................................................... 38
2.2.1. Số liệu sử dụng ....................................................................... 38
2.2.2. Đặc trưng và khả năng xuất hiện sương muối ở 2 tỉnh
Sơn La và Điện Biên ........................................................................ 41
2.2.3. Phân hạng mức độ khắc nghiệt của sương muối ....................... 60
CHƯƠNG 3. XÂY DỰNG TẬP BẢN ĐỒ CHUYÊN ĐỀ VỀ
SƯƠNG MUỐI VÀ ĐỀ XUẤT VÙNG AN TOÀN SƯƠNG MUỐI
Ở 2 TỈNH SƠN LA VÀ ĐIỆN BIÊN .......................................................... 64
3.1. Nội suy dữ liệu không gian bằng thông tin viễn thám và
GIS phục vụ xây dựng bản đồ sương muối khu vực nghiên cứu ......... 64
3.1.1. Số liệu sử dụng ....................................................................... 64
3.1.2. Tính toán nhiệt độ lớp phủ bề mặt từ ảnh MODIS và
ảnh NOAA ........................................................................................ 65
3.1.3. Tính toán nhiệt độ không khí tối thấp từ giá trị LST. ............ 72
3.1.4. Tính toán độ ẩm không khí từ ảnh MODIS và NOAA .......... 76
v
Footer Page 6 of 16.



Bảng 2.3. Lưới trạm khí tượng khu vực nghiên cứu .....................................39
Bảng 2.4. Thống kê về sương muối ở 2 tỉnh Sơn La và Điện Biên
và các vùng lân cận ....................................................................................... 43
Bảng 2.5. Số ngày xuất hiện sương muối trung bình nhiều năm
(ngày) ở 2 tỉnh Sơn La, Điện Biên và các vùng lân cận .............................. 45
Bảng 2.6. Ngày bắt đầu xảy ra sương muối với các suất bảo đảm .............. 47
Bảng 2.7. Ngày kết thúc sương muối với các suất bảo đảm ........................ 47
Bảng 2.8. Ảnh hưởng của KKL đến khả năng xuất hiện sương muối
ở các khu vực có độ cao dưới 1500m .......................................................... 50
Bảng 2.9. Đặc trưng của nhiệt độ không khí (0C) trong thời gian
xuất hiện sương muối (từ 0 - 7 giờ) ở Sơn La, Điện Biên và các
vùng lân cận ................................................................................................. 52
Bảng 2.10. Tỷ lệ (%) khả năng xuất hiện sương muối theo các
ngưỡng nhiệt độ tối thấp tuyệt đối từ 0 - 7 giờ ở Sơn La, Điện Biên
và các vùng lân cận ...................................................................................... 53
Bảng 2.11. Đặc trưng của độ ẩm không khí (%) trong thời gian xuất
hiện sương muối (từ 0 - 7 giờ) ở Sơn La, Điện Biên và các vùng lân
cận ................................................................................................................ 54

vii
Footer Page 8 of 16.


Header Page 9 of 16.

Bảng 2.12. Tỷ lệ (%) khả năng xuất hiện sương muối theo các
ngưỡng độ ẩm không khí trung bình từ 0 -7 giờ ở Sơn La, Điện Biên
và các vùng lân cận ....................................................................................... 55
Bảng 2.13. Tỷ lệ (%) khả năng xuất hiện sương muối theo các
ngưỡng tốc độ gió lúc 1giờ ở Sơn La, Điện Biên và các vùng lân


DANH MỤC CÁC HÌNH
Trang
Hình 1.1. Mô hình xây dựng bản đồ giám sát sương muối bằng số
liệu viễn thám và số khí tượng .................................................................... 14
Hình 1.2. Bản đồ giám sát sương muối ảnh hưởng đến cây trồng
mùa đông cho từng tháng ở Châu âu ........................................................... 15
Hình 1.3. Bản đồ nguy cơ sương muối tháng 3 của Hy Lạp ........................ 15
Hình 1.4. Bản đồ phân bố sương muối, ngày 2 tháng 3 năm 2008 ở
tỉnh Quảng Tây Trung Quốc ......................................................................... 16
Hình 1.5. Bản đồ phân bố sương muối Nam Brazil ..................................... 16
Hình 1.6. Bản đồ số ngày xuất hiện sương muối với độ phân giải 1
km tại vùng Otago ......................................................................................... 17
Hình 1.7 Bản đồ phân bố sương muối khu vực Emilia-Romagna của
Ý ................................................................................................................... 17
Hình 1.8. Bản đồ ngày kết thúc khả năng xuất hiện sương muối với
suất bảo đảm 10% ........................................................................................ 18
Hình 2.1. Phân bố các khu vực xuất hiện sương muối ................................ 45
Hình 2.2. Mối quan hệ giữa các đợt không khí lạnh và ngày xảy ra
sương muối năm 1999 ở một số khu vực ở Sơn la, Điện Biên và các
vùng lân cận ................................................................................................. 50
Hình 3.1. Nhiệt độ bề mặt lớp phủ LST theo ảnh MODIS và NOAA...........69
Hình 3.2. Đồ thị quan hệ giữa số liệu thực đo và LST theo ảnh viễn
thám ...............................................................................................................72
Hình 3.3. Mối quan hệ giữa Tmin và LST ở Sơn La, Điện Biên ................... 73
Hình 3.4. Bản đồ LST và Tmin trong một số đêm ........................................ 74
Hình 3.5. Sơ đồ RH ....................................................................................... 77
Hình 3.6. Mối quan hệ giữa tổng cột hơi nước và độ ẩm riêng của
ix
Footer Page 10 of 16.

Footer Page 11 of 16.


Header Page 12 of 16.

CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG BÁO CÁO

ASCII

Khuôn dạng chuẩn chuyển đổi thông tin

ASTER

Bức xạ kế phát xạ và phản xạ nhiệt nâng cao

CSDL

Cơ sở dữ liệu

DEM

Mô hình số độ cao

ĐPG

Độ phân giải

e

Sức trương hơi nước


Sản phẩm khí quyển của MODIS

MODIS

Máy quét ảnh phổ độ phân giải trung bình

NCAR

Trung tâm Quốc gia Nghiên cứu Khí quyển Mỹ

NDVI

Chỉ số thực vật chuẩn hóa

NOAA

Cơ quan quốc gia về Đại dương và Khí quyển

P

Áp suất không khí
xi

Footer Page 12 of 16.


Header Page 13 of 16.

Q


TM

Lập bản đồ chuyên đề

Tmin

Nhiệt độ không khí tối thấp

UTM

Hệ tọa độ chuyển đổi tổng hợp của Mỹ

W

Tổng cột hơi nước

xii
Footer Page 13 of 16.


Header Page 14 of 16.

PHẦN MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Vùng Tây Bắc đang được đánh giá là vùng có nhiều lợi thế để phát
triển diện tích trồng các cây lâu năm, nhất là các cây công nghiệp dài ngày
(cao su, cà phê) và các cây ăn quả. Sương muối và sương giá là những hiện
tượng rất nguy hại đối với cây trồng, trong đó sự sinh trưởng, phát triển, hình
thành năng suất và hiệu quả kinh tế của các cây dài ngày phụ thuộc rất nhiều

quan phát triển Pháp, chúng ta đã mở rộng diện tích cà phê chè ở một số địa
phương, đưa tổng diện tích cà phê chè trong cả nước lên trên 2 vạn hecta. Tuy
nhiên trong quá trình thực hiện chương trình phát triển cây cà phê chè cũng có
những thiếu sót dẫn đến hiệu quả thấp, một số vùng trồng rồi lại phải hủy bỏ
đi vì vườn cây quá xấu kém. Và người ta đã truy tìm các nguyên nhân dẫn đến
những tổn thất đó. Không ít người cho là vì công tác quy hoạch kém, trồng cà
phê vào vùng đất xấu không thích hợp hoặc vùng có sương muối.
Lựa chọn định hướng phát triển cà phê bền vững sẽ mang lại những lợi
ích to lớn như giá trị sản phẩm được nâng lên, tạo việc làm, đảm bảo an ninh
xã hội. Quan trọng hơn là thông qua phát triển cà phê bền vững theo chứng
chỉ sẽ góp phần tạo ra cộng đồng có trách nhiệm – một yếu tố phát triển xã
hội bền vững. Lựa chọn phát triển cà phê bền vững là con đường tốt nhất để
xây dựng vùng cà phê Tây Bắc đạt một tầm vóc mới, hoàn toàn có thể đối
xứng vùng phát triển cà phê với Tây Nguyên, không chỉ về số lượng mà cả
chất lượng. Vùng cà phê Tây Bắc có ưu thế là thích hợp cho phát triển cà phê
chè – đang là xu hướng tiêu dùng của thế giới, do đó bán được với giá cao,
hiện từ 2.300 – 2.400 USD/tấn nhân, trong khi cà phê Robussta Tây Nguyên
chỉ bán được với giá 1.400 – 1500 USD/tấn. Là nhà hàng đầu Việt Nam về
sản xuất, chế biến cà phê, Tập đoàn Thái Hòa cam kết quyết tâm cùng người
dân Tây Bắc phát triển cà phê bền vững theo quy tắc quốc tế và xây dựng trở
thành thương hiệu lớn trên thị trường thế giới
Vì vậy sau 10 năm thiệt hại nặng nề của trận sương muối thiêu rụi gần
cả vùng cà phê của năm 1999, cây cà phê đã được khôi phục và khẳng định là
một trong những cây công nghiệp chủ lực trong chương trình xuất khẩu.
Nằm trong chủ trương chuyển đổi cơ cấu cây trồng, thực hiện công
nghiệp hoá nông nghiệp - nông thôn và miền núi, cây cà phê đã lên vùng Tây
Bắc trong sự hy vọng của người dân cũng như lãnh đạo các cấp. Thời gian
đầu, cây phát triển tương đối tốt và ổn định, nhưng khi bước vào thời kỳ thu

Footer Page 15 of 16.

bề mặt, đổ ẩm không khí hỗ trợ xây dựng bản đồ chuyên đề sương
muối;

-

Tổng quan tình hình nghiên cứu về sương muối trong và ngoài nước;

-

Nghiên cứu khả năng xuất hiện sương muối ở 2 tỉnh Sơn La và Điện
Biên;

-

Đánh giá ảnh hưởng của sương muối đến khả năng phát triển cây cà
phê chè ở 2 tỉnh Sơn La và Điện Biên;

Footer Page 16 of 16.

3


Header Page 17 of 16.

-

Xử lý, chiết xuất các thông tin trên ảnh MODIS phục vụ xây dựng các
bản đồ chuyên đề về sương muối;

-


Phân tích và tổng hợp tài liệu: các kết quả thu được về điều kiện tự
nhiên, kinh tế xã hội được phân tích đánh giá hệ thống theo từng mục
đích, yêu cầu cụ thể trong từng nội dung của luận văn

-

Thống kê áp dụng trong khí tượng - khí hậu

-

Viễn thám trong phân tích ảnh vệ tinh

-

GIS: sử dụng công nghệ GIS với một số phần mềm chuyên dụng
(ARC GIS; MapInfor; ARC VIEW, Envi...) để xử lý ảnh viễn thám và
thành lập các bản đồ.

-

Footer Page 17 of 16.

Phương pháp chuyên gia

4


Header Page 18 of 16.


Cung cấp cơ sở khoa học các thông tin viễn thám và GIS trong điều tra
cơ bản nhằm nâng cao hiệu quả công tác nghiên cứu, giám sát và khai thác
hợp lý tài nguyên khí hậu, thuỷ văn, khí hậu nông nghiệp trong sự phát triển
chung của nền kinh tế.
6.2. Ý nghĩa thực tiễn
Tăng cường số liệu phục vụ công tác điều tra cơ bản nhằm quản lý và
khai thác hợp lý tài nguyên thiên nhiên cho từng vùng cụ thể trong sự phát
triển kinh tế xã hội, đặc biệt là phát triển kinh tế vùng núi và những vùng khó
khăn.
Cung cấp công cụ giám sát sương muối, phục vụ phát triển nông nghiệp
nói chung và phát triển cà phê nói riêng, giảm thiệt hại do thiên tai gây ra

Footer Page 18 of 16.

5


Header Page 19 of 16.

nâng cao hiệu quả kinh tế cho các hộ gia đình và các công ty cà phê ở các tỉnh
nghiên cứu
7. Cơ sở dữ liệu đã sử dụng
7.1. Về các dữ liệu khí tượng
- Các số liệu khí tượng được thu thập từ các trạm khí tượng trong vùng với
chuỗi số liệu trong thời gian đủ dài (từ năm 1981 đến 2010);
- Các tài liệu từ các đề tài, các tạp chí và các nguồn khác cũng đã được thu
thập để tham khảo và lựa chọn sử dụng;
7.2. Các dữ liệu về viễn thám
- Các ảnh viễn thám cũng được thu thập từ các nguồn miễn phí (Phòng nghiên cứu
Viễn thám và GIS - Viện Khoa học Khí tượng Thuỷ văn và Môi trường; Trung

không khí cực kì nhỏ bé, đường kính chỉ khoảng 0,005 - 0,002mm xen lẫn các
khối hạt băng [3].
1.1.1.2. Điều kiện hình thành sương muối
Thông thường sương muối hình thành về đêm hoặc sáng sớm, trời lặng
gió, quang mây, nhiệt độ không khí xuống thấp làm cho nhiệt độ bề mặt các
vật thể hay cây cỏ ở mặt đất đạt tới điểm sương đủ cho hơi nước ngưng kết,
và điều kiện độ ẩm không khí thích hợp. Trong điều kiện thời tiết như vậy,
bức xạ hiệu dụng mạnh, nhiệt độ của vật chất trên mặt đất hạ thấp, khi không
khí tiếp xúc bị lạnh và hơi nước ngưng kết lại thành hạt băng. Vào lúc này, áp
lực của hạt băng bé hơn áp lực của hạt nước nên các hạt nước trên bề mặt vật
chất, ngay phía dưới hạt băng, lần lượt di chuyển lên phía trên và tụ lại quanh
hạt băng. Cứ như vậy, các hạt nước nối kết nhau di chuyển lên phía trên làm

Footer Page 20 of 16.

7


Header Page 21 of 16.

cho hạt băng to dần lên và dẫn đến việc hình thành hạt sương muối. Nếu nhiệt
độ thấp hơn, hoặc độ ẩm thấp hơn khoảng giá trị thích hợp nói trên, sương
muối không hình thành mà chỉ xuất hiện các hạt băng hoặc lớp băng. Ngoài
ra, sương muối cũng có thể hình thành do hơi nóng, ẩm từ các lớp đất sâu bốc
lên.
Sương muối thường hình thành trên nền đất nhẹ và ít hạt, ở những nơi
có độ ẩm vừa phải, trong các thung lũng, bồn địa... nhiệt độ hạ thấp hơn các
nơi khác nên sương muối dễ xuất hiện hơn so với sườn núi hoặc đỉnh đồi. Hầu
như sương muối không hình thành trên bãi cát.
1.1.1.3. Phân loại sương muối

Sau thời kì chính đông băng giá, nhiệt độ lại nhích dần lên trở nên thích
hợp với việc hình thành sương muối. Sương muối lại xuất hiện cho đến đầu
mùa xuân.
c/ Phân loại sương muối theo hình thế thời tiết
Loại c1: Sương muối bình lưu (phong sương)
Sương muối xảy ra trong quá trình hàn triều (gió mùa đông bắc hay
Fron lạnh tràn xuống), nhiệt độ xuống tới 00C hoặc thấp hơn nữa.
Ở các nước Nhật Bản, Trung Quốc, người ta gọi sương muối bình lưu
là phong sương. Diễn biến thông thường của sương muối bình lưu như sau:
- Gió mùa đông bắc về, nhiệt độ hạ thấp
- Sau khi mặt trời lặn, nhiệt độ hạ thấp đáng kể, trên đất, trên lá cây,
trên ngọn cỏ xuất hiện sương muối.
Đặc điểm của sương muối bình lưu là hình thành trên diện rộng.
Loại c2: Sương muối bức xạ (tịnh sương)
Vào những ngày nền nhiệt độ khá thấp sau khi gió mùa tràn về, ban
đêm xuống trời quang mây hoặc rất ít mây, gió lặng, hơi khô, mặt đất, mặt cỏ,

Footer Page 22 of 16.

9


Header Page 23 of 16.

lá cây bức xạ mạnh, nhiệt độ xuống đến hoặc gần đến 00C, sương muối xuất
hiện.
Sương muối bức xạ không xảy ra trên diện rộng như sương muối bình
lưu. Thông thường sương muối bức xạ xảy ra trên địa hình lõm, khuất gió.
Loại c3: Sương muối hỗn hợp
Khi có sự phối hợp tác động giữa điều kiện bức xạ và điều kiện bình lưu,

rừng thấp thuộc châu thổ sông Công Gô. Cây dễ trồng, năng suất cao, khỏe,
có thể cao đến 8-12m. Cà phê mít được phát hiện năm 1902 ở Ubangui Chari, ít sâu bệnh, sinh trưởng khoẻ, cao khoảng 15-20m. Cà phê mít dâu da
nguồn gốc ở Liberia, quả to giống quả dâu da, cao khoảng 15-18m.
Vòng đời cây cà phê gồm ba giai đoạn: giai đoạn sinh trưởng, từ khi hạt
nảy mầm đến khi cây trưởng thành, giai đoạn sản xuất suốt thời kì cho quả và
giai đoạn tàn lụi, khi cây già cỗi, hoạt động giảm sút,...
Điều kiện ngoại cảnh quan trọng đối với cà phê nảy mầm là nhiệt độ,
nước, ôxi, pH,...
Nhiệt độ thích hợp cho cà phê nảy mầm là 30-320C, nhiệt độ càng thấp
thời gian nảy mầm càng kéo dài, xuống tới 100C cà phê khó nảy mầm.
Sau khi nảy mầm, rễ ăn xuống đất. Rễ phát triển thuận lợi với nhiệt độ 26320C, quá 380C có hại cho rễ cà phê.
Cà phê chè, cà phê vối bắt đầu ra hoa khi cây được 24-30 tháng tính từ
khi gieo hạt. Cà phê mít nở hoa chậm hơn 1-2 năm so với cây cà phê chè.
Hoa cà phê thường nở về khuya và hoàn thành vào lúc sáng sớm. Tại
trạm thí nghiệm Tây Hiếu, quan sát thấy 60-70% hoa nở vào khoảng 2-3 giờ
sáng, trong điều kiện nhiệt độ 24-250C, độ ẩm 94-97%. Trong quá trình nở
hoa thụ phấn, gặp thời tiết bất thuận như sương muối gió Lào tràng hoa bị
chết khô. Sau khi hoa thụ phấn, noãn sào cà phê phát triển thành quả. Từ khi

Footer Page 24 of 16.

11


Header Page 25 of 16.

thụ phấn cho đến khi quả chín kéo dài từ 6-8 tháng đối với cà phê chè và 9-10
tháng đối với cà phê vối.... Thực tế, thời tiết cũng ảnh hưởng đến quá trình
này.
Các yếu tố khí hậu ảnh hưởng đến sinh trưởng và phát dục của cà phê