Nghiên cứu xây dựng bộ công cụ dự báo, cảnh báo sớm mưa, lũ, dông khu vực đồng bằng sông Cửu Long

Mưa, dông là các hiện tượng thời tiết điển hình, có ảnh hưởng rất lớn đến các hoạt động, sinh hoạt của con người, là nguyên nhân hình thành các dòng sông, các hiện tượng thủy văn như lũ, ngập lụt. Việc tính toán, dự báo trước các hiện tượng trên đã được nghiên cứu, phát triển từ nhiều thập kỷ trước đây.

Cùng với sự phát triển của khoa học khí tượng, khoa học máy tính, công nghệ viễn thám v.v... ngày nay việc tính toán, dự báo, cảnh báo sớm mưa, dông đã được nghiên cứu và đem lại nhiều kết quả khả quan tại nhiều tổ chức nghiên cứu và nhiều quốc gia. Ngoài các phương pháp dự báo mưa, dông truyền thống (Synop, thống kê v.v...) hiện nay trên thế giới và ở Việt Nam đang nghiên cứu phát triển và ứng dụng các phương pháp dự báo mưa, dông bằng các phương pháp: mô hình dự báo thời tiết số, phân tích ảnh vệ tinh, phân tích số liệu độ phản hồi vô tuyến của Ra đa thời tiết và phương pháp kết hợp cả 3 phương pháp vừa nêu trên. Đài khí tượng thủy văn (KTTV) khu vực Nam Bộ thực hiện nhiệm vụ dự báo KTTV và Hải văn trên một vùng rộng lớn bao gồm miền Đông, miền Tây Nam Bộ và vùng thềm lục địa phía Nam của tổ quốc, trong đó bao gồm nhiều vùng kinh tế trọng điểm, các thành phố lớn. Do đó công tác dự báo KTTV và Hải văn nói chung và đặc biệt là công tác dự báo mưa, dông cho khu vực Nam Bộ là rất cần thiết.

Trước nhu cầu cấp thiết về dự báo mưa, dông cho khu vực ĐBSCL, ThS. Lê Ngọc Quyền và các cộng sự Đài Khí tượng thủy văn khu vực Nam Bộ - Tổng cục khí tượng thủy văn đã thực hiện đề tài: “Nghiên cứu xây dựng bộ công cụ dự báo, cảnh báo sớm mưa, lũ, dông khu vực đồng bằng sông Cửu Long” nhằm mục đích xây dựng được công cụ dự báo mưa tổ hợp từ các mô hình dự báo bằng phương pháp hồi quy có lọc cho các trạm khu vực thuộc khu vực ĐBSCL, phân tích và tổ hợp các kênh phổ của vệ tinh, phân tích số liệu phản hồi vô tuyến của ra đa thời tiết phục vụ dự báo mưa, dông. Xây dựng quy trình công nghệ và hệ thống tích hợp trợ giúp tính toán, dự báo, cảnh báo về mưa, dông khu vực khu vực ĐBSCL.

Trên cơ sở thu thập các số liệu KTTV hiện có của khu vực ĐBSCL, các khu vực lân cận liên quan đến nội dung và phạm vi nghiên cứu, đề tài đã tiến hành tổng hợp, phân tích và xây dựng công cụ quản lý, truy vấn, trích xuất dữ liệu phục vụ tác nghiệp dự báo KTTV. Đề tài nghiên cứu, sử dụng các phương pháp dự báo hiện có đang được ứng dụng trong tác nghiệp dự báo, từ đó xây dựng tích hợp bộ công cụ phục vụ cảnh báo dự báo mưa, dông để người dùng có thể sử dụng các thông tin dự báo cảnh báo tổng hợp nhanh nhất và dễ dàng. Đồng thời ứng dụng hệ thống thông tin địa lý GIS và những công cụ lập trình để xây dựng bộ công cụ dự báo, cảnh báo mưa, lũ dông phục vụ tác nghiệp dự báo có độ tin cậy cao và hiệu quả. Kết quả của đề tài đã đạt được như sau:

1. Đề tài đã tổng quan được tương đối đầy đủ, ngắn gọn và súc tích những công trình nghiên cứu trong và ngoài nước liên quan đến công tác nguyên cứu, xây dựng các bộ công cụ dự báo, cảnh báo sớm mưa, lũ, dông.

2. Xây dựng được bộ công cụ thống kê, nghiên cứu phân tích các hình thế thời tiết gây mưa, đặc biệt là mưa dông lớn trên khu vực ĐBSCL.

3. Xác định các ngưỡng mưa dông trên khu vực ĐBSCL.

4. Xây dựng phương trình hồi quy tuyến tính dự báo lượng mưa 24h, 48h và 72 tại ĐBSCL.

5. Nghiên cứu, đánh giá các phương pháp xác định mưa từ ảnh mây vệ tinh nói chung và số liệu ảnh mây vệ tinh Himawari nhằm lựa chọn phương pháp ước lượng mưa phù hợp với khu vực ĐBSCL. Xác định mối quan hệ giữa các kênh phổ trong xác định loại mây, đồng thời xây dựng phương pháp và công cụ tổ hợp thông tin các kênh phổ của vệ tinh Himawari để phân tích mây, nhận dạng loại mây, lập bản đồ mây trợ giúp công tác dự báo mưa, dông; xây dựng công cụ thu nhận, đọc thông tin các kênh phổ, xác định mối quan hệ giữa các kênh phổ trong xác định loại mây. Thử nghiệm và đánh giá, xây dựng công cụ hiện thực hóa phương pháp xác định lượng mưa từ tổng hợp số liệu các kênh phổ vệ tinh Himawari.

6. Nghiên cứu phương pháp và xây dựng công cụ giải mã số liệu PHVT của Ra đa chuyển sang chuẩn chung (Netcdf), tính toán sự di chuyển của các khối mây bằng phương pháp ngoại suy; xác định chỉ tiêu mưa dông trong công thức thực nghiệm Marshall-Palmer, tính toán tọa độ, chồng lớp số liệu PHVT với các lớp địa hình và gis của khu vực, hiện thị các trường sản phẩm dẫn xuất từ PHVT: PPI, CAPPI, ETOPS, CMAX, HMAX. Định dạng số liệu của các thiết bị định vị sét và các công cụ khai thác số liệu, công cụ hiện thị và phân tích số liệu định vị sét, kết hợp số liệu ra đa, xác định các ổ mây dông trong khu vực và các kết quả thử nghiệm.

7. Đánh giá sự thay đổi biên và địa hình, đề xuất bổ sung địa hình các lưu vực thuộc hạ lưu sông Mekong từ trạm biên Kratie đến biên giới Việt Nam, kiểm định mô hình và xây dựng bộ tham số mô hình cho các lưu vực thuộc Cam Pu Chia, cập nhật mạng lưới thuỷ lực vùng ĐBSCL cho mô hình Mike 11 với biên lưu lượng chính Tân Châu. Đề tài đã xây dựng quy trình vận hành phần mềm Mike Nam trong tính toán dự báo lưu lượng dòng chảy từ mưa đến các trạm khống chế: Neak Luong và Phnompenh Port, tính toán lưu lượng cho các trạm Tân Châu, Châu Đốc, xây dựng bộ thông số mô hình Mike 11 và xây dựng quy trình vận hành phần mềm mike 11 trong tính toán dự báo cho vùng ĐBSCL.

8. Xây dựng công cụ tích hợp các thành phần công nghệ để xây dựng thành hệ thống thống nhất từ khâu thu nhận số liệu đến khâu kết xuất sản phẩm. Với các sản phẩm

-  Xây dựng bộ dữ liệu mưa, dông và 36 bản đồ số phân vùng mưa, dông vùng ĐBSCL.

- Xây dựng bộ công cụ, quy trình và hướng dẫn dự báo mưa, lũ, dông khu vực thuộc vùng ĐBSCL.

- Thu thập số liệu khí tượng thủy văn liên quan đến đề tài về mưa, dông, mực nước, lưu lượng từ các trạm đồng bằng sông Cửu Long và Kratie.

- Xây dựng công cụ tích hợp các thành phần công nghệ thành hệ thống thống nhất từ khâu thu nhận số liệu đến khâu kết xuất sản phẩm.

- Vận hành thử nghiệm công nghệ và quy trình dự báo phục vụ cung cấp dự báo, cảnh báo mưa, lũ, dông cho các tỉnh thành ĐBSCL.

Với Bộ công cụ được xây dựng trên nền tảng công nghệ thông tin, số hóa các công đoạn thu thập thông tin, lưu trữ và dự báo, cảnh báo khí tượng thủy văn. Đây là cơ sở quan trọng để ứng dụng và phát triển công nghệ 4.0 vào nghiệp vụ cảnh báo, dự báo KTTV nhằm nâng cao độ chính xác, kịp thời, cung cấp thông tin KTTV phục vụ công tác phòng chống thiên tai và phát triển kinh tế - xã hội của khu vực ĐBSCL

Trong quá trình nghiên cứu việc xây dựng công cụ dự báo, cảnh báo sớm mưa, lũ, dông khu vực ĐBSCL thực sự đã phát huy hiệu quả khi đưa vào ứng dụng trong thực tế, việc ra các bản tin kịp thời, đồng bộ và tốt hơn. Nghiên cứu đã cho thấy mặt hạn chế của dự báo mưa, dông cho vùng ĐBSCL. Sản phẩm của đề tài đã giúp nâng cao chất lượng dự báo hơn trước, tuy nhiên vẫn chưa đáp ứng được những yêu cầu, đòi hỏi ngày càng cao của người sử dụng. Thời gian tới việc nghiên cứu ứng dụng đồng hóa số liệu mặt đất, số liệu thám không và số liệu ra đa, vệ tinh sẽ bước tiến quan trọng để nâng cao hơn chất lượng dự báo, đáp ứng được độ tin cậy, khai thác thông tin về khí tượng, thủy văn kịp thời, nhanh chóng, ứng dụng vào nghiệp vụ dự báo, phục vụ chỉ đạo điều hành công tác phòng chống thiên tai.

Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu của Đề tài (Mã số 19016/2020) tại Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia.

P.T.T (NASATI)