Bài báo cáo định lượng những ảnh hưởng đến môi trường từ các hành vi bồi đắp đảo trên Biển Đông, kết quả từ việc nạo vét và có thể tác động tiêu cực đến hệ động vật, thực vật biển và hệ sinh thái biển. Mức độ thiệt hại gây ra bởi việc xây dựng đảo được cho là trầm trọng vì các rạn san hô ở Biển Đông tập trung đa dạng sinh học biển lớn nhất trên Trái Đất. Bằng cách sử dụng các hình ảnh vệ tinh, chúng tôi điều tra được rằng, việc bồi đắp đảo trên Đá Vành Khăn ở Biển Đông làm tăng tán xạ ngược lên tới 350% ở vùng nước xung quanh, với lượng trầm tích vượt quá 250 km2 trong suốt thời gian xây dựng đảo, và khu vực bị ảnh hưởng rộng trên 1.200 km2. So sánh chất diệp lục tố a, tán xạ ngược, hấp thụ và phổ phản xạ trong viễn thám (remote sensing reflectance) từ hình ảnh vệ tinh ở bước sóng 412nm cho thấy các hoạt động nạo vét đảo khiến cho sức khỏe sinh học của khu vực này bị suy giảm, nguyên nhân là do các hoạt động này tạo ra các chất lắng cặn và chúng làm nghẹt môi trường sống tự nhiên và các rạn san hô. Chúng tôi lường trước những ảnh hưởng từ mối quan hệ giữa việc xây dựng đảo, lượng lớn hợp chất lắng cặn dư đáy biển (large particulate plumes) và việc suy giảm của các sinh vật biển nên đã tiến hành nghiên cứu xa hơn về tác động đến hệ sinh thái biển.  Các mối liên hệ tiềm tàng giữa những thiệt hại này với sự suy giảm về lâu dài của đời sống sinh vật biển và các nguồn tài nguyên có thể hỗ trợ các cơ quan liên chính phủ những cơ sở để đánh giá mức độ thiệt hại . Điều này có thể dẫn đến các chính sách răn đe nhằm hạn chế xây dựng đảo cũng như vấn đề bồi thường sau đó

Xây dựng đảo nhân tạo thường bao gồm nạo vét kiểu hút cắt (cutter suction dredging - CSD) và/hoặc nạo vét kiểu phễu kéo (trailing hopper dredging - THD), và theo sau đó thường là hoạt động xây dựng sân bay.[1],[2]  Hành động này cho phép các quốc gia tăng cường sức mạnh quân sự thông qua trang bị vũ khí trên các đảo mới này và bảo vệ các tàu cá tối quan trọng.[3] Từ năm 2013 đến 2017, trên Biển Đông, Trung Quốc đã xây dựng khoảng 1.295 hecta đảo mới, Việt Nam xây dựng khoảng 49 hecta đảo mới và Đài Loan xây dựng khoảng 3 hecta đảo mới.[4] Mức độ của hành động này trên Biển Đông và những thay đổi môi trường trên thực tế có thể khiến cho môi trường sinh học sinh vật sống dưới đáy biển bị suy giảm,[5]  lẽ dĩ nhiên điều đó đưa đến câu hỏi: những hành động này tác động như thế nào đến môi trường đại dương xung quanh? Mối liên quan giữa các hoạt động xây dựng đảo của Trung Quốc và suy thoái môi trường biển là rất lớn, vì quần đảo Trường Sa trên Biển Đông là một hệ sinh thái biển đặc biệt, chúng là nguồn tạo ấu trùng quan trọng cho các rạn san hô trong khu vực.[6],[7] Nhu cầu về nguồn cá ngày càng cao ở Biển Đông đã dẫn đến căng thẳng chính trị, thậm chí là vũ lực, khi hàng triệu người trong khu vực phụ thuộc vào đánh bắt cá để sinh nhai.[8] Việc bảo tồn các loài sinh vật cũng như sự ô nhiễm lan rộng các tiểu vùng và xuyên biên giới các quốc gia trên Biển Đông càng làm phức tạp thêm những căng thẳng này. Các quốc gia nằm ngoài Biển Đông cũng bị ảnh hưởng bởi hệ sinh thái Biển Đông vì vùng biển này nằm ở rìa phía tây của Tam giác San Hô, nơi tập trung đa dạng sinh học biển lớn nhất trên Trái đất, trong đó có nhiều loài đang bị đe dọa.[9] Nói chung, mặc dù đã có nhiều nghiên cứu xem xét tác động của việc nạo vét,[10],[11]  nhưng căng thẳng chính trị ở Biển Đông đã cản trở các phép đo tại chỗ trên thực địa gần các địa điểm xây dựng đất đảo nhân tạo. Kết quả trình bày trong tài liệu này, dựa trên nghiên cứu về trường hợp Đá Vành Khăn (9,90°N, 115,54°E) (Ảnh 1a-c) cho đến tháng 12/2018, bổ sung thêm nghiên cứu [của BH2016 Hereafer[12]], trong các công trình đó, các tác giả đã ghi lại mức độ thiệt hại do xây dựng đảo, từ khi bắt đầu tiến hành nạo vét đến tháng 12/2015. Trong đó, đặc biệt chú ý đến các tác động sinh học. Đá Vành Khăn được lựa chọn do được nạo vét quy mô lớn (gần 558 hecta) và xây dựng đường băng lớn (2.644 m x 55 m) (ảnh 1c).[13], [14]  Ngày bắt đầu và kết thúc các hoạt động nạo vét dường như không được công khai. Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã giới hạn ngày bắt đầu dựa trên phân tích hình ảnh được lưu trữ trên trang web của Sáng kiến Minh bạch Hàng hải Châu Á (Asia Maritime Transparency Initiative), website Mischief Reef Tracker [https://amti.csis.org/mischief-reef/ kể từ 26/10/2017] của Trung tâm Nghiên cứu Chiến lược Quốc tế (The Center for Strategic and International Studies). Đá Vành Khăn phần lớn chìm vào năm 2014, sau khi bắt đầu nạo vét thì nổi trên măt nước từ năm 2015, và có các khu dân cư và một đường băng vào năm 2016 (hình ảnh 1a-c). Những quan sát này nhất quán với sự gia tăng diện tích của vùng nước bị ảnh hưởng được ghi lại dưới đây.

Hình 1. Tiến trình xây dựng đảo và các thay đổi môi trường tại Đá Vành Khăn. Hình ảnh độ phân giải cao của Sáng kiến Minh bạch Hàng hải Châu Á của Trung tâm Nghiên cứu Chiến lược Quốc tế cho thấy (a) Đá Vành Khăn nguyên trạng năm 2013, (b) bằng chứng về hành vi nạo vét lớn năm 2015, (c) bằng chứng về những phát triển trên mặt đất Đá Vành Khăn năm 2016, (d) phân tích của chúng tôi về hình ảnh màu đại dương từ Máy quang phổ hình ảnh (MODIS-Aqua) chỉ ra một lượng tán xạ lớn trùng với thời gian tiến hành hoạt động nạo vét cao trong hình (b).

Các phương pháp

Phân tích nạo vét. Phương pháp xử lý ảnh vệ tinh đa phổ độ phân giải trung bình Landsat 7 ETM+ (ETM +), Bộ Thu nhận ảnh mặt đất Landsat 8 (OLI) và hình ảnh vệ tinh Sentinel 2A (cấp 1C) (truy cập thông qua webite Khảo sát địa chất Hoa Kỳ - United States Geological Survey (USGS): https://earthexplorer.usgs.gov/) đã được sử dụng để theo dõi tiến độ xây dựng Đá Vành Khăn. Bằng giải đoán trực quan và mô tả thủ công mỗi hình ảnh được sử dụng, đã ước tính được số lượng tàu trong đầm phá, số lượng tàu nạo vét, diện tích đất được bồi đắp và tỷ lệ nạo vét được xác định từ tháng 1/2014 đến tháng 12/2017. Hình ảnh với độ mây che phủ dưới 50% trên rạn san hô đã được tải xuống và chuyển đổi thành hình ảnh đa phổ sử dụng chức năng ngăn xếp lớp trong ERDAS Imagine 2016.

Đá Vành Khăn nằm ở đường 119, hàng 53 trên quỹ đạo Landsat. Landsat 7 được phóng vào năm 1999 và Landsat 8 được phóng vào năm 2013. Cả hai vệ tinh có chu kỳ 16 ngày, đi qua khu vực nghiên cứu khoảng 0240Z nhưng Landsat 7 và 8 hoạt động luân phiên vì vậy mỗi vệ tinh hoạt động trong thời gian 8 ngày. Cả hai cảm biến ETM + và OLI đều đa phổ với độ phân giải không gian 30m. Các dải 3, 2 và 1 màu đỏ, xanh lục và xanh lam (RGB) được sử dụng cho ETM+ và các dải 4, 3 và 2 RGB được sử dụng cho OLI để tạo ra màu sắc chân thực. Chúng tôi cũng sử dụng ảnh toàn sắc/Panchromatic (band 8) với độ phân giải 15m có sẵn trên cả hai cảm biến. Vào năm 2003, Bộ hiệu chỉnh đường quét (Scan Line Corrector - SLC) của Landsat 7 đã hỏng, dẫn đến các điểm ảnh bị sót rộng khoảng 120m (4 điểm ảnh), do đó số lượng tàu tính toán không chính xác. Hình ảnh chứa các điểm ảnh bị bỏ qua song song và che phủ đường bờ biển không được sử dụng để mô tả khu vực.

Sentinel 2A được phóng vào năm 2015, có chu kỳ 10 ngày, đi qua khu vực nghiên cứu khoảng 0300Z. Các dải 3, 2 và 1 RGB với độ phân giải 10m được sử dụng để tạo ra màu sắc chân thực. Trong tổng số 214 hình ảnh từ Landsat và Sentinel, 138 hình ảnh được phân tích trong điều kiện hoàn toàn không có mây che phủ. Mỗi hình ảnh được kiểm tra trực quan trong các dải màu thật và hình ảnh toàn sắc để ước tính số lượng tàu trong đầm phá. Nạo vét khối lượng lớn đã được tiến hành. Tàu nạo vét kiểu hút cắt được nhận dạng thông qua các đường ống nạo vét lớn dẫn đến rạn san hô (hình 2). Tàu nạo vét kiểu phễu kéo được xác định thông qua các tàu trong đầm phá trùng với lượng lớn chất lắng cặn dư đáy biển (large plumes) dọc theo đó (hình 3). Độ phân giải không gian của các vệ tinh được sử dụng không thể nhận dạng chi tiết hơn các thiết bị cũng như không xác định được các tàu nạo vét không tham gia nạo vét; tức là, số lượng tàu nạo vét tham gia xây dựng Đá Vành Khăn ước tính được thấp hơn số lượng trên thực tế.

Độ phân giải không gian của hình ảnh trong phương pháp này có lỗi vì độ phân giải không đủ để phân biệt các tàu có thể được neo cùng với nhau. Một hình ảnh từ Digital Globe có độ phân giải cao vào tháng 4/2016 đã được sử dụng để xác thực các loại tàu nạo vét có mặt và quan sát thấy nhiều tàu được neo theo cách này.

Diện tích đất bồi đắp được phác họa thủ công bằng cách sử dụng hộp công cụ Draw/AOI trong ERDAS Imagine. Phần đất bồi đắp có thể được phân biệt rõ ràng với vùng đất ngập nước bởi phản xạ lớn, tạo ra màu trắng sáng trong hình ảnh và tương phản mạnh mẽ với vùng nước xung quanh. Cho đến ngày 30/4/2016, không có hoạt động nạo vét nào nữa được xác định và cứ sáu tháng lại phân tích một lần mà không phát hiện diện tích đất mới nào cho đến tháng 11/2017. Quá trình phân định thủ công có thể bị lỗi do việc giải thích hình ảnh từ nhà phân tích. Để giảm thiểu khả năng này, một người đã tiến hành mọi phân tích để đảm bảo tính nhất quán.

….

Đọc toàn bộ bản dịch tại đây.

Đóng góp của các tác giả

L. Smith đã khơi nguồn cảm hứng cho dự án cũng như cung cấp nền tảng về vấn đề pháp lý và môi trường liên quan đến việc bồi đắp đảo trên Biển Đông, ông cũng thực hiện xử lý ban đầu dữ liệu MODIS. Tiến sĩ Cornillon phối hợp và tiếp tục xử lý dữ liệu vệ tinh cũng như chuẩn bị hình 1 và hình 5-8. D. Rudnickas phân tích các hoạt động nạo vét (Phần 2.1 và 3.1, bao gồm cả hình 2-4). Tiến sĩ Mouw giải thích tín hiệu sinh học liên quan đến việc phân tích dữ liệu MODIS và đưa ra các kết luận cụ thể về tác động sinh học có thể có.

Leland Smith, Trung tâm Luật pháp, Đại học Georgetown, Mỹ. Peter Cornillon, cử nhân Đại dương học, Đại học Rhode, Mỹ. Don Rudnickas, tuần duyên Mỹ.  Bài viết được đăng trên Scientific Reports, tạp chí Nature.

Dịch: Nguyễn Mai Hương, Trịnh Ngọc Tú

Hiệu đính: Trần Quang

 

Danh mục tham khảo

[1] Permanent Court of Arbitration in The Hague. Annex 799-800. The magic dredge pumping artifact ‘tianjing hao’, a great meritorious machine in china’s land reclamation in nansha (2015a).

[2] Ferse, S., Mumby, P. & Ward, S. Expert report: Assessment of the potential environmental consequences of construction activities on seven reefs in the spratly islands in the South China Sea. Tech. Rep., Permanent Court of Arbitration (2017).

[3] Beech, H. Te environment is the silent casualty of Beijing’s ambitions in the South China Sea. (2016).

[4] Center for Strategic and International Studies. Island tracker (2017a).

[5] Crowe, S. E., Bergquist, D. C., Sanger, D. & Van Dolah, R. Physical and biological alterations following dredging in two beach nourishment borrow areas in South Carolina’s coastal zone. J. Coastal Res. 32(4), 875–889 (2016).

[6] McManus, J. Te Spratly Islands: a marine park? Ambio 23, 181–186 (1994).

[7] Dorman, J. G., Castruccio, F. S., Curchitser, E. N., Kleypas, J. A. & Powell, T. M. Modeled connectivity of acropora millepora populations from reefs of the Spratly Islands and the greater South China Sea. Coral Reefs 35, 169–179 (2016).

[8] Bale, R. One of the world’s biggest fsheries is on the verge of collapse. National Geographic News (2016).

[9] Carpenter, K. E. Eastern South China Sea environmental disturbances and irresponsible fshing practices and their efects on coral reefs and fsheries. Tech. Rep., United Nations - Permanent Court of Arbitration Annex 240, (hereinafer “Carpenter Report”) (2014).

[10] Bak, R. P. Lethal and sublethal efects of dredging on reef corals. Mar. Pollut. Bull. 9, 14–16 (1978).

[11] Erfemeijer, P. L., Riegl, B., Hoeksema, B. W. & Todd, P. A. Environmental impacts of dredging and other sediment disturbances on corals: A review. Mar. Pollut. Bull 64, 1737–1765 (2012).

[12] Barnes, B. B. & Hu, C. Island building in the South China Sea: detection of turbidity plumes and artifcial islands using Landsat and Modis data. Sci. Reports 6, https://doi.org/10.1038/srep33194 (2016).

[13] Center for Strategic and International Studies. Airstrips near completion (2016).

[14] Center for Strategic and International Studies. Mischief reef tracker (2017b).