Khí tượng Thủy văn Việt Nam hội nhập quốc tế, phát triển theo định hướng của Tổ chức Khí tượng thế giới

Tổng cục KTTV đặt mục tiêu tới năm 2030, phát triển ngành Khí tượng Thủy văn đạt trình độ, năng lực tương đương các nước tiên tiến của khu vực châu Á; cung cấp đầy đủ, kịp thời thông tin, dữ liệu khí tượng thuỷ văn đáp ứng các yêu cầu trong điều hành chính sách, phát triển kinh tế-xã hội, phòng chống thiên tai và ứng phó với biến đổi khí hậu, bảo đảm quốc phòng, an ninh quốc gia; hình thành được nền công nghiệp khí tượng thủy văn phục vụ đa mục tiêu, đa lĩnh vực. Đến năm 2045, trình độ, năng lực ngành Khí tượng Thủy văn của Việt Nam tương đương các nước phát triển trên thế giới.

Để đạt được mục tiêu đó, định hướng phát triển, hiện đại hóa mạng lưới trạm khí tượng thuỷ văn quốc gia so với năm 2020 có số tăng và tỷ lệ tự động hóa cụ thể như sau: 80-100 trạm khí tượng bề mặt, tỷ lệ tự động đạt 80%; 100 trạm đo gió, lượng mưa dọc ven biển, tỷ lệ tự động đạt 100%; 10-12 trạm radar thời tiết, 03-05 trạm không vô tuyến, 05-10 trạm đo gió trên cao;  2500-3000 trạm đo mưa, tỷ lệ số trạm tự động đạt 100%; 100 trạm thủy văn-tài nguyên nước, tỷ lệ tự động đạt 100%; 50-60 trạm khí tượng hải văn, tỷ lệ tự động đạt 100%.

Bên cạnh đó, ưu tiên phát triển trạm khí tượng thuỷ văn quốc gia, trạm giám sát biến đổi khí hậu tại các khu vực còn thưa trạm, khu vực trên biển, ven biển, vùng núi Bắc Bộ, Trung Bộ và khu vực thường xuyên xảy ra thiên tai khí tượng thuỷ văn, cụ thể như: phát triển mạng lưới trạm khí tượng hải văn tự động bổ sung khu vực biển ven bờ từ Vũng Tàu đến Cà Mau sang Thành phố Hà Tiên; phát triển các loại trạm hải văn dạng phao di động trên các vùng biển ngoài khơi nơi không có trạm đảo có mật độ đạt 100km. Tự động hóa đạt 100% các trạm khí tượng ven biển; tập trung phát triển trạm thời tiết tự động ở các vùng ven biển và hải đảo; tiếp tục đan dầy và hiện đại hóa hệ thống trạm quan trắc radar nhằm bảo đảm nâng cao chất lượng ước lượng mưa, gió từ radar.

Ngoài ra, cần kiện toàn năng lực hệ thống quan trắc môi trường không khí, nước mặt sông, hồ nước biển, đo mặn, khí tượng nông nghiệp thuộc hệ thống trạm khí tượng thuỷ văn quốc gia theo nhu cầu của xã hội. Ứng dụng các công nghệ quan trắc phi truyền thống phục vụ giám sát điều kiện khí tượng thủy văn và biến đổi khí hậu. Xây dựng mạng lưới ra đa hiện đại có tính đồng bộ cao, sản phẩm được đồng bộ thời gian thực.

Hình 1. Mạng lưới trạm radar thời tiết hiện tại

Với hệ thống thông tin, dữ liệu, truyền tin và xây dựng tài nguyên số thông tin khí tượng thủy văn, hạ tầng công nghệ thông tin, mạng thông tin chuyên ngành khí tượng thuỷ văn đạt cấp độ 3-4; ứng dụng được các công nghệ của Cách mạng công nghiệp lần thứ tư vào tổng thể các hoạt động khí tượng thuỷ văn. Bảo đảm 100% số liệu các trạm khí tượng thuỷ văn quốc gia được thu nhận, kiểm soát, lưu trữ, khai thác theo thời gian thực; Xây dựng được cơ sở dữ liệu khí tượng thuỷ văn quốc gia tập trung, liên thông với cơ sở dữ liệu tài nguyên môi trường, cơ sở dữ liệu chung quốc gia. Tăng năng lực tính toán chuyên ngành khí tượng thủy văn của hệ thống đạt từ 5 đến 10 lần so với năm 2020.

Đối với hệ thống dự báo, cảnh báo khí tượng thủy văn, cần hiện đại hóa công nghệ dự báo, cảnh báo khí tượng thủy văn, nâng chất lượng dự báo, cảnh báo tương đương các nước tiên tiến của khu vực châu Á, tiệm cận các nước tiên tiến trên thế giới, trong đó: Bảo đảm dự báo khí tượng thuỷ văn hàng ngày trong điều kiện bình thường có độ tin cậy đạt 85-90%; dự báo, cảnh báo sớm, tin cậy các thiên tai khí tượng thuỷ văn; Dự báo, cảnh báo đủ độ tin cậy quỹ đạo và cường độ áp thấp nhiệt đới trước 3 ngày, quỹ đạo và cường độ bão trước 4-5 ngày; tăng thời hạn dự báo nước dâng do bão trước 3 ngày và sóng biển trước 5 ngày; Dự báo, cảnh báo lũ đủ độ tin cậy cho các hệ thống sông lớn ở Bắc Bộ trước 3 ngày, ở Trung Bộ trước 2 ngày, ở Nam Bộ trước 10 ngày; Tăng chất lượng dự báo định lượng mưa lớn trước 2 - 3 ngày lên 15-20% so với năm 2020; cảnh báo lũ quét, sạt lở đất chi tiết trước 6 đến 24 giờ; Tăng cường chất lượng dự báo hạn tháng, mùa, năm; thực hiện dự báo tác động, cảnh báo rủi ro; Thực hiện khung dịch vụ khí hậu toàn cầu tại Việt Nam, đa dạng hóa sản phẩm, hình thức truyền tải thông tin dự báo, cảnh báo khí tượng thuỷ văn trên nền tảng công nghệ số, chú trọng cung cấp thông tin phục vụ phát triển bền vững, sản xuất năng lượng tái tạo.

Hình 2: Hệ thống dự báo dựa trên tác động là sự kết hợp thông tin về xác suất hiện tượng từ hệ thống dự báo khí tượng và thông tin về tác động tiềm ẩn cho các đối tượng chịu rủi ro

Với các dự án đầu tư, nghiên cứu gần đây, các công nghệ dự báo khí tượng thủy văn và hải văn đã có những thành tựu đáng kể, đi theo đúng định hướng phát triển và hoàn thiện hệ thống dự báo, cảnh báo KTTV theo định hướng của Tổ chức khí tượng thế giới. Có thể tóm lược các thành tựu này như sau:

- Với sự đầu tư về hệ thống siêu máy tính Cray XC40 tại Tổng cục KTTV, với năng lực tính toán ~ 80TFlops là cơ sở vững chắc cho việc đẩy mạnh bài toán bài toán đồng hóa số liệu và tăng cường năng lực dự báo dựa trên các mô hình quy mô khu vực phân giải cao.

- Các hệ thống mô hình dự báo thời tiết số trị (NWP) đã được hiện đại hóa với hệ thống đồng hoá số liệu địa phương cho mô hình khu vực độ phân giải cao (hiện nay, mức độ chi tiết đã đạt đến 5km và trong tương lai gần sẽ đạt mức 2-3km). Đồng thời đã tận dụng tối đa các nguồn số liệu có chất lượng cao đã được đầu tư (số liệu dự báo của Trung tâm Dự báo hạn vừa Châu Âu) để làm tiền đề cho các bài toán chi tiết hóa đối với dự báo hạn vừa đến hạn tháng và tăng cường chất lượng dự báo quỹ đạo và cường độ bão khu vực Biển Đông.

- Ứng dụng các sản phẩm dự báo số quy mô toàn cầu (Châu Âu, Nhật và Mỹ) và quy mô khu vực (WRF, HRM, COSMO) trong dự báo khí tượng.

- Đã làm chủ các công nghệ xử lý kết quả dự báo, phương pháp tổ hợp, đồng hóa số liệu, đồng hóa tổ hợp.

Đối với dự báo thủy văn: Hiện nay, lĩnh vực thủy văn  đã và đang sử dụng các mô hình thống kê, mô hình thủy văn, thủy lực, mô hình điều tiết hồ chứa, mô hình cân bằng nước hiện đại trên thế giới trong dự báo nghiệp vụ góp phần nâng cao chất lượng, thời hạn của các bản tin dự báo, cảnh báo lũ. Mô hình được sử dụng nhiều nhất là mô hình NAM và Mike 11, ứng dụng trên hầu hết các lưu vực sông, sử dụng dự báo thời hạn ngắn và thời hạn vừa tới 10 ngày (với nguồn số liệu đầu vào là dữ liệu mưa thời hạn tới 10 ngày). Xây dựng các công cụ dự báo ngập lụt dựa trên bản đồ ngập ứng với các cấp mực nước khác nhau.

Về công nghệ cảnh báo lũ quét, sạt lở đất: Đã nghiên cứu xây dựng Bản đồ nguy cơ sạt lở đất dựa trên ngưỡng mưa dự báo kết hợp với lượng mưa lũy tích (nguồn quan trắc mưa kết hợp cả trạm tự động, trạm thủ công) trong 6 giờ qua, chồng chập lên bản đồ phân vùng nguy cơ lũ quét và sạt lở đất nhằm phát hiện các vùng có nguy cơ cao, rất cao trong 6 giờ tới, tham khảo  sản phẩm của Hệ thống định hướng cảnh báo lũ quét (FFGS) và hệ thống SEAFFGS (Hệ thống định hướng cảnh báo lũ quét khu vực Đông Nam Á) phục vụ công tác cảnh báo lũ quét.

Đối với dự báo hải văn: Từ năm 2016-nay, công tác dự báo hải văn đã có những đổi mới vượt bậc do tiếp thu các công nghệ mới của nước ngoài. Độ phân giải cho mô hình dự báo sóng đã được chi tiết đến 4km, và dự báo sóng theo cả phương án tất định và tổ hợp, thời hạn dự báo đến 10 ngày. Nước dâng và ngập lụt do nước dâng bão dựa trên mô hình tích hợp SuWAT với nhiều kịch bản về quỹ đạo di chuyển của bão, nước dâng do bão có tính đến ảnh hưởng của sóng, thủy triều nên đã nâng cao được độ tin cậy của bản tin dự báo, cảnh báo nước dâng bão. Đối với dự báo dòng chảy biển, nhiệt độ và độ mặn nước biển, mô hình mã nguồn mở ROMS3D được thiết lập chạy trên hệ thống siêu máy tính Cray XC40 đã cho phép đưa ra thông tin dự báo đến 10 ngày cho các vùng biển. Công nghệ dự báo về quỹ đạo vật thể trôi, lan truyền ô nhiễm cũng được xây dựng dựa trên các mô hình mã nguồn mở, phần mềm của nước ngoài.

TS. Hoàng Phúc Lâm, Trung tâm Dự báo KTTV quốc gia