Để có thể phát triển thành công mô hình số trị tích hợp nước dâng, sóng và thủy triều có xét đến quá trình tương tác sóng và nước dâng bão tại biên lớp mặt và đáy. Đánh giá được định lượng tương tác giữa thủy triều, sóng biển tới nước dâng bão. Xác định được nguyên nhân và cơ chế gây hiệu ứng nước dâng sau khi bão đổ bộ.

Đánh giá ảnh hưởng của biến đổi khí hậu tới hiện tượng nước dâng sau bão theo số liệu bão từ mô hình thống kê toàn cầu và đề xuất cải tiến công nghệ phù hợp cho dự báo hiện tượng nước dâng xuất hiện sau khi bão đổ bộ trong bối cảnh biến đổi khí hậu, nhóm nghiên cứu thuộc Trung tâm Dự báo Khí tượng thủy văn quốc gia (Tổng cục khí tượng thủy văn) do PGS.TS. Nguyễn Bá Thủy làm chủ nhiệm đã đề xuất thực hiện đề tài: “Nghiên cứu cơ chế nước biển dâng sau bão tại ven biển Bắc Bộ bằng mô hình số trị tích hợp và đề suất cải tiến công nghệ dự báo trong bối cảnh biến đổi khí hậu”.

Sau một thời gian triển khai thực hiện (từ 12/2017 đến 7/2020), đề tài đã hoàn thành toàn bộ các nội dung theo thuyết minh phê duyệt. Kết quả ứng dụng trong thực tiễn, sản phẩm quy trình công nghệ dự báo nước dâng do bão đã được ứng dụng vào dự báo nghiệp vụ tại Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn quốc gia từ tháng 6 năm 2018. Một số kết quả đạt được của nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí, hội thảo trong nước và quốc tế. Các nội dung nghiên cứu đã hoàn thiện theo thuyết minh cụ thể như sau:

- Đã thu thập số liệu trong các cơn bão mạnh gây nước dâng lớn, bao gồm các cơn bão có hiện tượng nước dâng xuất hiện sau khi bão đã đổ bộ; Các tham số bão, trường gió, khí áp tái phân tích, số liệu quan trắc gió, khí áp, mực nước, thủy triều, sóng tại trạm khí tượng hải văn. Số liệu địa hình. Các số liệu này được sử dụng để thiết lập mô hình dự báo nước dâng do bão và phục vụ hiệu chỉnh và kiểm định mô hình.

-  Đã thu thập số liệu bão từ kết quả của mô hình thống kê bão toàn cầu, bao gồm số liệu quá khứ và tương lai do tác động của biến đổi khí hậu. Kiểm nghiệm kết quả của mô hình bão thống kê toàn cầu với số liệu bão lịch sử tại Việt Nam. Lựa chọn các cơn bão mạnh/siêu bão trong tương lai để mô phỏng nước dâng.

-  Đã thực hiện điều tra khảo sát xác định độ cao nước dâng bão trong 01 cơn bão mạnh đổ bộ vào Thanh Hóa tháng 9 năm 2018.

-  Đã lựa chọn được mô hình bão giải tích của Fujii and Mitsuta’s formula (1986) và mô hình số trị WRF dự báo gió, áp trong bão. Các mô hình này đã được hiệu chỉnh và kiểm định với số liệu quan trắc gió và khí áp.

-  Đã nghiên cứu cải tiến mô hình bão giải tích trên cơ sở tích hợp trường gió, khí áp từ mô hình bão giải tích và mô hình dự báo số trị khí tượng để làm tăng độ chính xác của sản phẩm dự báo trường gió và khí áp làm đầu vào cho mô hình dự báo nước dâng do bão.

-  Đã nghiên cứu phát triển mô hình số trị tích hợp nước dâng, sóng và thủy triều có xét đến quá trình tương tác sóng và nước dâng bão tại biên lớp mặt và biên lớp đáy.

- Đã xây dựng hệ thống lưới tính lồng chi tiết cho mô hình tích hợp nước dâng, sóng và thủy triều tại khu vực ven biển Bắc Bộ.

-  Nghiên cứu hiệu chỉnh và kiểm định mô hình với thủy triều.

-  Đã hiệu chỉnh và kiểm định mô hình với sóng biển.

-  Đã tính toán nước dâng trong các cơn bão theo các phương án: Có và không xét tới thủy triều; Có và không xét tới sóng biển; Xét tới đồng thời cả thủy triều và sóng biển; Sử dụng trường gió, khí áp từ mô hình bão giải tích; Sử dụng trường gió, khí áp từ mô hình dự báo số trị; Sử dụng trường gió, khí áp từ mô hình bão giải tích cải tiến.

- Đã kiểm định mô hình tích hợp nước dâng bão, đánh giá định lượng vai trò của gió, khí áp, thủy triều và sóng biển tới nước dâng theo kết quả của các phương án.

- Đã mô phỏng nước dâng bão cho trường hợp chỉ xét tới hiệu ứng bơm Ekman. 13. Đã nghiên cứu đánh giá vai trò của gió, khí áp, thủy triều, sóng và hiệu ứng bơm Ekman tới hiện tượng nước dâng xuất hiện sau khi bão đổ bộ.

- Đã phân tích nguyên nhân và cơ chế gây nước dâng sau khi bão đổ bộ. Xác định dạng quỹ đạo bão điển hình gây hiện tượng nước dâng xuất hiện sau khi bão đổ bộ.

- Đã mô phỏng và đánh giá nước dâng xuất hiện sau bão đổ bộ theo số liệu bão mạnh/siêu bão trong tương lai do tác động của biến đổi khí hậu.

- Đã cải tiến công nghệ dự báo nước dâng bão cho trường hợp nước dâng xuất hiện sau khi bão đổ bộ.

Các kết quả đạt được của đề tài đã ứng dụng và phát triển mô hình số trị tích hợp dự báo thủy triều, sóng biển và nước dâng do bão phục vụ dự báo nước dâng do bão bao gồm cả những cơn bão có hiện tượng nước dâng sau khi bão đổ bộ. Công nghệ dự báo nước dâng do bão hiện đang được áp dụng vào dự báo nghiệp vụ tại Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn quốc gia. Đã phân tích nguyên nhân, cơ chế của hiện tượng nước biển dâng sau bão đổ bộ tại ven biển Bắc Bộ. Đã phân tích đánh giá vai trò của hiệu ứng bơm Ekman tới hiện nước dâng, kết quả của nghiên cứu được công bố trên tạp chí Khí tượng Thủy văn. Đã phân tích đánh giá tương tác giữa thủy triều, sóng và nước dâng trong bão mạnh/siêu bão, qua đó đề xuất cải tiến quy trình dự báo nước dâng và sóng trong bão mạnh và siêu bão. Đã mô phỏng, phân tích và đánh giá hiện trạng và nguy cơ bão và nước dâng do bão tại khu vực trong bối cảnh biến đổi khí hậu. Trong quá trình thực hiện đề tài, một số ý tưởng mới đã được nảy sinh trong việc áp dụng mô hình mô phỏng sóng dài cho hiện tượng nước dâng do sóng thần, hiện tượng nước dâng do gió mùa.

Ngoài những sản phẩm đã được công bố trên các tạp chí, hội thảo trong nước và quốc tế ở trên, đề tài còn có một số kết quả chuyên sâu với hàm lượng khoa học cao đã gửi Tạp chí quốc tế uy tín (Journal of Marine Science and Engineering) và đang chờ kết quả phản biện. Nội dung của bài báo này đi sâu vào phân tích dự báo nước dâng do bão bằng công nghệ trí tuệ nhân tạo, một hướng đi rất mới đang được áp dụng vào dự báo nước dâng do bão tại nhiều nước tiên tiến trên thế giới.

Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu của Đề tài (Mã số 17994/2020) tại Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia.

P.T.T (NASATI)