Cấp dự báo cháy rừng cho các tỉnh vùng Bắc Trung bộ được xây dựng từ những năm 1991-1994 dựa trên phương pháp dự báo theo chỉ tiêu tổng hợp của Nesterop, hệ số k được điều chỉnh khi lượng mưa a=5mm. Phương pháp dự báo này được sử dụng phục vụ dự báo cháy rừng cho các tỉnh khu vực Bắc Trung bộ trong suốt thời gian qua; trong quá trình sử dụng, đã bộc lộ một số hạn chế như trong mùa cao điểm cháy rừng, đặc biệt là những khi có gió Tây Nam, thì lượng mưa 5mm trong một ngày không làm biến đổi đáng kể độ ẩm vật liệu cháy (VLC), có nghĩa là không làm giảm nguy cơ cháy rừng. Mục tiêu của việc nhiên cứu, hiệu chỉnh cấp dự báo cháy rừng các tỉnh Bắc Trung bộ nhằm nâng cao độ chính xác của phương pháp dự báo cháy rừng ở các tỉnh thuộc vùng Bắc Trung bộ trên cơ sở tính đến ảnh hưởng của thời tiết và điều kiện khí hậu đến biến đổi độ ẩm VLC.
Trong 3 yếu tố tham gia quá trình cháy là nguồn nhiệt, ôxy và vật liệu cháy thì yếu tố VLC có ảnh hưởng mạnh mẽ nhất đến đám cháy, sự khác nhau của đặc điểm VLC chi phối lớn đến khả năng cháy và đặc điểm đám cháy. Khối lượng, thành phần và phân bố VLC cháy chủ yếu biến đổi khác nhau phụ thuộc trạng thái rừng. Mỗi trạng thái rừng khác nhau có những đặc trưng về VLC cháy khác nhau được quyết định thông qua khối lượng, phân bố và thành phần. Ngoài chịu ảnh hưởng của trạng thái rừng, độ ẩm VLC còn chịu sự chi phối theo biến đổi của đặc điểm thời tiết, khí hậu, trong đó rõ rệt nhất là các yếu tố nhiệt độ không khí, độ ẩm không khí, lượng mưa. Từ những đặc điểm trên, việc chọn phương pháp hiệu chỉnh dựa trên cơ sở tính đến sự biến đổi của điều kiện thời tiết, khí hậu tác động đến sự biến đổi của các tính chất VLC và khả năng cháy rừng là khả thi nhất. Sau khi thu thập đầy đủ các số liệu cần thiết về đặc điểm cấu trúc rừng, các yếu tố khí tượng, đặc điểm VLC, tốc độ cháy, số vụ cháy rừng; tiến hành tính toán xử lý số liệu trên chương trình Excel, SPSS chúng tôi đã có những đánh giá ban đầu.
Phân cấp trạng thái rừng theo nguy cơ cháy. Có thể phân chia diện tích rừng khu vực nghiên cứu như sau: Các loại rừng rất dễ cháy bao gồm rừng tre nứa tự nhiên, rừng trồng thông, tre luồng, ngoài ra, một số trạng thái thực bì khác cũng có nguy cơ cháy cao như ràng ràng, cỏ tranh, lau lách... Các loại rừng dễ cháy bao gồm rừng trồng khác ngoài thông, trạng thái Ia, Ib. Rừng ít có khả năng cháy bao gồm rừng tự nhiên, rừng ngập mặn.
Đặc điểm khí hậu có liên quan đến nguy cơ cháy rừng. Các tỉnh Bắc Trung bộ chịu ảnh hưởng chi phối của khí hậu miền Bắc Việt Nam và khí hậu miền Đông Trường Sơn; thể hiện bởi hai đặc điểm chính sau: Có mùa đông lạnh như các tỉnh phía Bắc, tuy nhiên nhiệt độ mùa đông ở đây cao hơn so với các tỉnh phía Bắc, đồng thời mùa đông cũng rất ẩm ướt hơn. Khu vực này có sự xuất hiện và hoạt động của gió tây (Lào) khô nóng, liên quan với hiệu ứng phơn của dãy Trường Sơn đối với gió luồng tây nam khô nóng, đặc biệt là khu vực Quảng Trị. Khí hậu phân mùa rõ rệt, lượng mưa tập trung trong vòng 5-6 tháng trong năm và chiếm tới 85% tổng lượng mưa cả năm.
Mùa mưa của các tỉnh trong vùng cũng có sự khác nhau, thể hiện: 3 tỉnh Thanh Hóa, Nghệ An, Hà Tĩnh có mùa mưa bắt đầu từ tháng 5 và kết thúc vào tháng 10 hoặc tháng 11. 3 tỉnh Quảng Bình, Quảng Trị và Thừa Thiên Huế có mùa mưa bắt đầu từ tháng 8 và kết thúc vào tháng 1 năm sau. Đặc điểm này cho thấy, nguy cơ cháy rừng của 3 tỉnh Bình - Trị - Thiên cao hơn và khi có cháy rừng xảy ra, công tác chữa cháy rừng cũng khó khăn hơn so với 3 tỉnh Thanh - Nghệ - Tĩnh.
ảnh hưởng của các nhân tố khí tượng đến độ ẩm và khả năng cháy của vật liệu. Để xác định ảnh hưởng của độ ẩm VLC đến khả năng bén lửa và tốc độ cháy của VLC, đề tài đã sử dụng phương pháp đốt thử nghiệm. Tương quan giữa tốc độ cháy và độ ẩm vật liệu rừng thông có dạng nghịch biến; khi độ ẩm VLC càng tăng thì tốc độ cháy của vật liệu càng giảm. Thử nghiệm các dạng phương trình cho kết quả tương quan giữa độ ẩm VLC và tốc độ cháy ngoài hiện trường có dạng hàm mũ như sau:
Vc = 1,4621 * e0,0725*W R2 = 0,95
Việc đốt thử VLC trong phòng được tiến hành với hai nhóm đối tượng: rừng rất dễ cháy là rừng thông và nhóm rừng dễ cháy là rừng keo. Tương quan giữa độ ẩm VLC và tốc độ cháy rất chặt, với hệ số tương quan R2 = 0,97. Số liệu trong bảng cho thấy, khi độ ẩm VLC tăng lên thì tốc độ cháy có xu hướng giảm đi, mối quan hệ này được biểu diễn bởi dạng hàm Parabol với phương trình tương quan như sau:
Với rừng thông:
Vc = 0,0004*W2 – 0.0419*W + 1.2145 R2 = 0.97
Với rừng keo tai tượng:
Vc = 1,742*W-0,7879 R2 = 0,99
6.3. Hiệu chỉnh cấp dự báo nguy cơ cháy rừng
Quan hệ giữa tần suất xuất hiện cháy rừng với chỉ tiêu tổng hợp (P). Để tìm hiểu mối quan hệ giữa tần suất xuất hiện cháy rừng với chỉ tiêu tổng hợp P của Nesterop hiện đang được cải tiến và áp dụng cho Việt Nam; đề tài sử dụng các dạng phương trình tương quan trong phần mềm SPSS. Cụ thể như sau: Tần suất xuất hiện cháy rừng được xác định là số vụ cháy trung bình của ba ngày liên tục.
Chỉ tiêu P được tính theo công thức: P = k.å ti13.di13
Hệ số k được hiệu chỉnh ở các mức lượng mưa a khác nhau, tương ứng là a nhận các giá trị: 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 15. những kết quả tính toán, Chúng tôi sơ bộ kết luận như sau:
Nhìn chung, với giá trị P được tính khi hệ số k nhận giá trị điều chỉnh ở lượng mưa a biến động từ 7-9mm (P7, P8, P9) cho hệ số tương quan lớn nhất trong tất cả các dạng tương quan đã được khảo sát, có nghĩa là tương quan giữa chỉ tiêu P7, P8, P9 với tần suất xuất hiện cháy rừng chặt hơn so với tương quan giữa tần suất xuất hiện cháy rừng với các chỉ tiêu P khác.
Quan hệ giữa các yếu tố khí tượng với độ ẩm vật liệu và nguy cơ cháy rừng. Để nghiên cứu ảnh hưởng của diễn biến thời tiết đến biến đổi độ ẩm vật liệu cháy, từ những số liệu thu thập được, đề tài đã sử dụng và xử lý số liệu tại 6 ô tiêu chuẩn ở một số trạng thái rừng dễ cháy với nội dung: Thu thập các yếu tố khí hậu: Nhiệt độ và độ ẩm không khí lúc 13 giờ, lượng mưa ngày, thu thập mẫu vật liệu cháy lúc 13 giờ để xác định độ ẩm, thời gian thu thập ít nhất là 30 ngày liên tục. Từ số liệu thu được, đề tài đã tiến hành xây dựng tương quan giữa độ ẩm VLC và chỉ tiêu tổng hợp P tính theo công thức:
Pi= k.ti13.di13n
Trong đó: a nhận các giá trị tương ứng bằng lượng mưa là 5, 6, 7, 8, 9, 10mm (k = 0 khi lượng mưa ngày thứ i (Ri) lớn hơn hoặc bằng a; k=(a-Ri)/a khi lượng mưa ngày thứ i lớn hơn 0 và nhỏ hơn hoặc bằng a).
Việc tính toán dựa trên một số phương trình tương quan sau: Đường thẳng y=a+bx; Hàm Logarit y=b0 + (b1*ln(x)); Hàm bậc 2: y = b0 + b1*x + b2*x2 ; Hàm bậc 3: y = b0 + b1*x + b2*x2 + b3*x3 ; Hàm mũ cơ số e: y = b0*eb1*x ; Hàm mũ: y= b0 * xb1
Liên hệ giữa độ ẩm VLC với chỉ số khí tượng tổng hợp
có hệ số k thay đổi theo lượng mưa với ngưỡng điều chỉnh lượng mưa a=7mm
Kết quả nghiên cứu cho thấy: Sử dụng chỉ tiêu tổng hợp P tính theo công thức của Nesterop để dự báo nguy cơ cháy rừng cho các tỉnh vùng Bắc Trung bộ là hợp lý. Trong công thức dự báo, hệ số k nhận giá trị điều chỉnh khi lượng mưa a=7mm là phù hợp nhất cho khu vực Bắc Trung bộ. Hệ số k nhận các giá trị biến thiên từ 0 -1 phụ thuộc vào lượng mưa ngày Ri theo công thức sau: k7 = (7-Ri)/7
6.4. Ngưỡng phân cấp thang dự báo cháy rừng theo hệ số điều chỉnh mới
Đề tài đề xuất vẫn giữ nguyên bảng phấn cấp dự báo nguy cơ cháy rừng thành 5 cấp với những đặc trưng như trước đây Phạm Ngọc Hưng đã xây dựng vì một số lý do như sau:
- Việc chia 5 cấp với đặc trưng và nội dung tổ chức các biện pháp PCCCR như hiện nay là tương đối rõ ràng, dễ cho người thực hiện.
- Mức độ nguy hiểm cháy rừng chia theo 5 cấp cũng mô tả tương đối chính xác tình trạng, nguy cơ cháy của các loại rừng hiện nay.
- Hình ảnh thang cấp dự báo cháy rừng theo 5 cấp đã được mọi người từ cán bộ quản lý đến người dân làm quen và thực hiện tốt ở các địa phương hiện nay; đáp ứng được tính chính xác, tính khoa học và tính thực tiễn.
Để đưa ra thang chia cấp dự báo cháy rừng, đề tài dựa vào 2 căn cứ chính như sau:
- Dựa trên số liệu quan trắc khí tượng trong khu vực trong thời gian nghiên cứu của đề tài, xác định giới hạn chỉ tiêu P đạt cao nhất trong vòng từ năm 2003 – 2006, từ đó, làm cơ sở để lựa chọn phân chia cho cấp dự báo nguy cơ cháy rừng.
- Dựa vào tương quan giữa độ ẩm VLC với chỉ tiêu tổng hợp P tính theo công thức đã được hiệu chỉnh để phân chia cấp dự báo nguy cơ cháy rừng.
Kết luận
1. Đặc điểm cấu trúc có ảnh hưởng rõ rệt đến nguy cơ cháy của các kiểu rừng khác nhau. Trước hết, đặc điểm tổ thành loài cây là nhân tố cấu trúc đầu tiên có ảnh hưởng quyết định nhất đến khả năng cháy rừng.
2. Khí hậu nhiệt đới gió mùa với đặc điểm nền nhiệt độ cao, có sự phân mùa rõ rệt đã có ảnh hưởng rất lớn nguy cơ cháy rừng của khu vực. Mùa cháy rừng khu vực Bắc Trung bộ thường biến động từ tháng 4 đến tháng 9 hàng năm, cao điểm nhất là tháng 6. Mùa cháy phụ của Thanh Hoá từ tháng 1-3.
3. Các yếu tố khí tượng thuỷ văn có ảnh hưởng lớn đến biến đổi độ ẩm VLC trong rừng như nhiệt độ, độ ẩm không khí, lượng mưa. Do vậy có ảnh hưởng quyết định đến nguy cơ cháy của các kiểu rừng. Sự biến đổi của các yếu tố khí hậu theo mùa, theo thời điểm trong ngày đã có ảnh hưởng rõ rệt đến sự biến đổi của độ ẩm VLC.
Trong một ngày, độ ẩm VLC cũng có sự thay đổi đáng kể. Độ ẩm VLC thấp nhất thường quan sát thấy vào thời điểm từ 13-14 giờ trong ngày. Vì thế, đây cũng là thời điểm có nguy cơ cháy rừng cao nhất trong vòng một ngày. Mức độ biến đổi của độ ẩm VLC theo thời gian trong ngày cũng phụ thuộc rất lớn vào các trạng thái rừng khác nhau.
4. Công thức dự báo nguy cơ cháy rừng áp dụng cho khu vực như sau: Pi= k * ti13*di13
Trong đó:
- Pi là chỉ tiêu tổng hợp P của ngày thứ i tính theo công thức có ka điều chỉnh khi lượng mưa ở mức 7mm;
- k = 0 khi lượng mưa ngày thứ i (Ri) lớn hơn hoặc bằng 7;
- k = (7-Ri)/7 khi lượng mưa ngày thứ i lớn hơn 0 và nhỏ hơn 7;
- ti13 nhiệt độ không khí lúc 13 giờ (0C);
- di13: độ chênh lệch bão hoà độ ẩm không khí lúc 13 giờ (mb);
- n là số ngày liên tục không mưa hoặc có mưa nhỏ hơn 7 mm.
Lê Đình Thơm