Công tác nghiên cứu khoa học từ năm 2010 đến nay của Tổng cục KTTV chủ yếu tập trung theo chương trình khoa học và công nghệ cấp quốc gia và đặc biệt là 02 định hướng của Bộ Tài nguyên và Môi trường là: (i) Chương trình “Nghiên cứu khoa học và công nghệ nhằm nâng cao năng lực dự báo, cảnh báo các hiện tượng KTTV nguy hiểm và phục vụ về KTTV ở các địa phương giai đoạn 2010-2015”, mã số: TNMT.05/10-15, với mục tiêu chính bao gồm: +) Nâng cao năng lực dự báo và cảnh báo KTTV, đặc biệt là các hiện tượng KTTV nguy hiểm (bão, áp thấp nhiệt đới, mưa lớn, lũ lụt, hạn hán, nắng nóng, rét hại kéo dài, triều cường, sóng, nước dâng). +) Phát triển công nghệ dự báo thời tiết hạn cực ngắn. +) Nâng cao năng lực, chất lượng phục vụ về KTTV cho phòng tránh thiên tai và phát triển kinh tế - xã hội ở các địa phương. (ii) Chương trình “Khoa học và công nghệ nhằm nâng cao năng lực cảnh báo, dự báo khí tượng, thủy văn, hải văn và phục vụ quản lý nhà nước về khí tượng, thủy văn và biến đổi khí hậu giai đoạn 2016-2020”, mã số TNMT.05/16-20, với các mục tiêu chính bao gồm: +) Nâng cao năng lực dự báo, cảnh báo Khí tượng Thủy văn và Hải văn (KTTV-HV); Phát triển công nghệ dự báo thời tiết cực ngắn; Nâng cao giá trị và khả năng phục vụ của thông tin KTTV-HV và Biến đổi khí hậu (BĐKH) phục vụ phòng chống thiên tai và phát triển kinh tế xã hội; +) Hoàn thiện hệ thống quan trắc KTTV-HV, giám sát Biến đổi khí hậu; tăng cường khả năng xử lý, đồng hóa số liệu quan trắc KTTV-HV; +) Cung cấp căn cứ khoa học hoàn thiện hệ thống văn bản quản lý nhà nước về KTTV, BĐKH.
Trên cơ sở đó, Tổng cục KTTV đã trình và được Bộ Tài nguyên và Môi trường phê duyệt thực hiện 64 đề tài nghiên cứu khoa học công nghệ cấp bộ (41 đề tài đã nghiệm thu), trong đó có 51 đề tài nội dung nghiên cứu phục vụ về dự báo, cảnh báo khí tượng thủy văn, hải văn; 07 đề tài nghiên cứu phục vụ mạng lưới quan trắc điều tra cơ bản, 06 đề tài nghiên cứu phục vụ thông tin dữ liệu KTTV và ứng dụng công nghệ thông tin trong lĩnh vực KTTV (các hoạt động nghiên cứu phục vụ hoàn thiện hệ thống văn bản quản lý nhà nước về KTTV, BĐKH do Cục KTTV&BĐKH (nay là Cục BĐKH) thực hiện. Nhìn chung, các nhiệm vụ đã được phê duyệt bám sát theo chức năng và phục vụ hoạt động nghiệp vụ về KTTV, cụ thể:
Về dự báo, cảnh báo khí tượng, thủy văn và hải văn
Với chức năng, nhiệm vụ của Tổng cục KTTV các nghiên cứu phục vụ dự báo, cảnh báo KTTV chủ yếu nghiên cứu ứng dụng các mô hình trong dự báo khí tượng thủy văn, khai thác các nguồn số liệu và nghiên cứu khả năng dự báo hạn dài hơn. Cụ thể, trong thời gian này đã xây dựng được hệ thống dự báo từ hạn ngắn, đến hạn vừa và hạn mùa; khai thác số liệu hạn vừa của Trung tâm dự báo khí tượng hạn vừa Châu Âu (ECMWF), khai thác số liệu vệ tinh; xây dựng các công nghệ dự định lượng mưa, dự báo, cảnh báo lũ và ngập lụt cho một số hệ thống sông và các nghiên cứu về dự báo hải văn.
Về khí tượng
- Nghiên cứu khai thác nhiều nguồn số liệu và mô hình dự báo KTTV vào dự báo nghiệp vụ phục vụ cho nhiều mục đích dự báo và đối tượng dự báo.
+) Hầu hết các sản phẩm dự báo từ các mô hình NWP toàn cầu đã được thu thập và khai thác trong nghiệp vụ dự báo thời tiết từ quy mô hạn ngắn cho đến hạn mùa như GFS của Mỹ, GME của Đức, GSM của Nhật, NOGAPS của Hải quân Mỹ, số liệu của ECMWF, UM của Hàn Quốc, GEM của Canađa, TXLAPS của Úc, …;
+) Nhiều nguồn số liệu quan trắc viễn thám, tái phân tích, … quốc tế đã được thu thập và khai thác trong nghiệp vụ dự báo như: Số liệu ước lượng mưa từ vệ tinh: GSMap, APRODITE; Số liệu vệ tinh cực để đưa vào đồng hóa số liệu: AMSUA, AMSUB, HIRS, AMV, ASCAT, …; Số liệu tái phân tích ERA40, FNL, số liệu ra đa thời tiết, ra đa biển.v.v...;
+) Xây dựng được phương pháp lập bản đồ mây từ thông tin vệ tinh được áp dụng trong phân loại mây thời gian thực phục vụ dự báo cực ngắn các hiện tượng thời tiết nguy hiểm, đặc biệt là dự báo mưa dông;
+) Xây dựng được phần mềm tính toán gió thực từ thành phần gió xuyên tâm của ra đa đôp le.
- Xây dựng hệ thống dự báo tổ hợp từ hạn ngắn, hạn vừa đến hạn mùa cho khu vực Việt Nam và đang được áp dụng nghiệp vụ tại Trung tâm Dự báo KTTV quốc gia.
+) Hệ thống dự báo tổ hợp thời tiết hạn ngắn (SREPS) gồm 20 dự báo thành phần với độ phân giải 18km đã được triển khai nghiệp vụ từ 2010 cho đến nay;
+) Hệ thống dự báo tổ hợp thời tiết hạn 3-5 ngày (LEPS) gồm 21 dự báo thành phần với độ phân giải 22km đã được triển khai nghiệp vụ từ 2010 cho đến nay; Hệ thống dự báo tổ hợp thời tiết hạn vừa 5-10 ngày (NAEFS) gồm 21 dự báo thành phần với độ phân giải 110km đã được triển khai nghiệp vụ từ 2010 cho đến nay;
+) Hệ thống dự báo tổ hợp thời tiết hạn tháng và hạn mùa dựa trên hệ thống VarEPS của ECMWF đã được đưa vào nghiệp vụ từ năm 2011 cho đến nay. Đây là hệ thống dự báo tổ hợp hạn dài ứng dụng đầu tiên của Việt Nam;
+) Hệ thống dự báo tổ hợp hạn mùa dựa trên kết quả dự báo của các mô hình nghiệp vụ toàn cầu. Hệ thống dự báo tổ hợp hạn mùa cho yếu tố chuẩn sai nhiệt, mưa (1 tháng và trung bình 3 tháng) cho các khu vực trên lãnh thổ Việt Nam.
- Hệ thống mô hình dự báo thời tiết WRF phân giải cao (5km) cùng với hệ thống đồng hóa số liệu 3DVAR đã được triển khai nghiệp vụ từ 2012 để phục vụ dự báo mưa lớn miền Trung trong đó đã thử nghiệm đồng hóa được số liệu độ phản hồi ra da Doppler (trạm Đông Hà) bằng hệ thống WRFDA.
- Triển khai mô hình bất thủy tĩnh trong dự báo nghiệp vụ dự báo thời tiết quy mô vừa, đặc biệt là cho dự báo các hiện tượng thời tiết nguy hiểm, dự báo cực ngắn: Hệ thống các mô hình bất thủy tĩnh phân giải cao (WRF, COSMO, NHM) cho bài toán dự báo thời tiết hạn ngắn khu vực Việt Nam có cập nhật thám sát địa phương bằng phương pháp đồng hóa số liệu (WRFDA và Nudging).
- Nghiên cứu và triển khai áp dụng các phương pháp lọc; phương pháp thống kê hiện đại (thống kê sau mô hình) giúp tăng cường đáng kể chất lượng dự
báo bằng mô hình số trị. Hệ thống dự báo điểm từ mô hình toàn cầu GSM dựa trên phương pháp thống kê sau mô hình UMOS và lọc Kalman đã được triển khai nghiệp vụ từ 2012 cho đến nay.
- Các nghiên cứu khai thác các loại số liệu ra đa, vệ tinh,v.v…và ứng dụng các kỹ thuật trong phân tích và dự báo bão: Đã xây dựng hệ thống phân tích vị trí và cường độ bão bằng phương pháp Drovak cải tiến tự động xác định dạng mây bão, vị trí tâm bão và cường độ bão đang được tham khảo trọng nghiệp vụ dự báo bão; phần mềm xác định vị trí tâm mắt bão, hướng và tốc độ di chuyển của tâm bão cho mạng lưới ra đa thời tiết ở Việt Nam; phần mềm tính toán trường gió thực từ gió xuyên tâm của ra đa đốp le.
- Bước đầu triển khai các nghiên cứu về đồng hóa số liệu lồng ghép trong các bài toán về dự báo định lượng mưa lớn. Đồng hóa số liệu được thực hiện cho các mô hình WRF-ARW và COSMO. Về mặt công nghệ đã thiết lập đầy đủ được các phương pháp đồng hóa số liệu 3 chiều cho mô hình khu vực WRFARW dựa trên hai phương pháp biến phân (WRFDA) và lọc Kalman (LETKF), đối với mô hình COSMO là phương pháp đồng hóa trực tiếp Nudging.
Đánh giá chung về chất lượng dự báo của các mô hình ứng dụng nghiệm vụ trên khác khu vực Việt Nam
Chất lượng của các mô hình trong ứng dụng nghiệp vụ trên khu vực Việt Nam, theo đánh giá từ những năm 2010 đến nay, mặc dù chất lượng dự báo từ các mô hình toàn cầu được cải thiện hàng năm, tuy nhiên đối với chất lượng dự báo mưa còn hạn chế, đặc biệt trong bài toán cung cấp dự báo chi tiết định lượng tại các điểm trạm và trên các lưu vực sông trong bài toán dự báo thủy văn. Chỉ số kĩ năng đối với dự báo mưa định lượng của các mô hình khu vực khi hạ quy mô động lực từ các mô hình toàn cầu còn thấp (ví dụ đánh giá tại trạm quan trắc đối với biến dự báo mưa tích lũy ngày ở hạn 24h chỉ đạt khoảng 25-30% đối với các trường hợp mưa lớn xảy ra) và không có sự khác biệt nhiều đối với sản phẩm toàn cầu xuất phát từ hai nguyên nhân chính gồm năng lực tính toán trong giai đoạn 2000-2018 còn thấp (chưa đáp ứng được việc cung cấp sản phẩm phân giải cao dưới 10km trong nghiệp vụ) và khả năng đồng bộ hóa dữ liệu quan trắc cùng việc cập nhật đồng hóa các loại số liệu quan trắc của Việt Nam cho các mô hình khu vực còn hạn chế (cả về mặt làm chủ công nghệ tiền xử lý mô hình, công nghệ đồng hóa số liệu, các quan trắc chi tiết để kiểm nghiệm, hiệu chỉnh những cơ chế liên quan đến vật lý mây, mưa trong các hệ thống mô hình khu vực ứng dụng tại Việt Nam).
Về thủy văn
Về dự báo thủy văn, nhiều mô hình toán hiện đại trên thế giới đã được nghiên cứu và áp dụng trong công tác dự báo các yếu tố thủy văn, cảnh báo, dự báo lũ như mô hình thủy văn mưa rào dòng chảy thông số tập trung: NAM (Đan Mạch), TANK (Nhật), HECHMS (Mỹ); mô hình thủy văn thông số phân bố:
MARINE (Pháp), Wetspa (Bỉ); mô hình thủy lực HECRAS (Mỹ), bộ mô hình MIKE 11, MIKE 21, Mike FLOOD (Đan Mạch); mô hình điều tiết hồ chứa HecRessim (Mỹ), mô hình cân bằng nước và điều tiết hồ chứa Mike Basin (Mỹ).
Trên cơ sở ứng dụng các mô hình thủy văn kết hợp với các phương pháp thống kê, kỹ thuật lập trình,v.v…, một số công nghệ dự báo thủy văn (dự báo, cảnh báo lũ, ngập lụt, hạn hán, xâm nhập mặn) đã được xây dựng và thử nghiệm nghiệp vụ cho các lưu vực sông khác nhau với các thời hạn khác nhau (từ hạn ngắn đến hạn vừa, hạn mùa).
- Hệ thống phân tích giám sát, dự báo, cảnh báo lũ, ngập lụt và hạn hán đáp ứng yêu cầu trong dự báo tác nghiệp (có đầy đủ các công cụ, phương án phục vụ công tác giám sát, cảnh báo, dự báo lũ, ngập lụt và hạn trên lưu vực sông Ba;
- Công nghệ cảnh báo, dự báo lũ và cảnh báo ngập lụt vùng hạ lưu sông cho các sông Gianh, sông Kiến Giang, sông Bến Hải, sông Thạch Hãn, cảnh báo lũ trước 24-48 giờ, dự báo quá trình lũ và cảnh báo ngập lụt trước 12-24 giờ. Công nghệ này có đầy đủ các công cụ, phương án phục vụ công tác giám sát, cảnh báo, dự báo lũ, cảnh báo ngập lụt hỗ trợ các dự báo viên ở Trung ương cũng như địa phương trong công tác nghiệp dự báo lũ;
- Công nghệ dự báo lũ và cảnh báo ngập lụt cho các sông chính ở Bình Định, Khánh Hòa;
- Công nghệ dự báo nhận định lũ lớn và dòng chảy mùa cạn trên lưu vực sông Hồng sử dụng Mô hình Marine của Pháp; mô hình Muskingum-Cunge; mô hình điều tiết hồ. Đặc trưng dòng chảy lớn nhất, nhỏ nhất, trung bình được dự báo tại các vị trí trên thượng lưu sông Hồng (sông Đà, sông Thao và sông Lô) theo thời hạn trước 5 ngày, 10 ngày, tháng và mùa;
- Công nghệ dự báo thủy văn hạn vừa, hạn dài phục vụ công tác dự báo tác nghiệp và quy trình vận hành liên hồ chứa cho sông Sê San (khu vực Tây Nguyên). Đây là công nghệ dự báo thủy văn hạn vừa, hạn dài đầu tiên cho khu vực Tây Nguyên;
- Công nghệ, dự báo lũ, cảnh báo ngập lụt trên hệ thống sông Bằng Giang - Kỳ Cùng tại thành phố Lạng Sơn và Cao Bằng được ứng dụng các tiến bộ khoa học kỹ thuật mới và các mô hình mới cho lưu vực nghiên cứu;
- Hệ thống nghiệp vụ dự báo, cảnh báo mặn với các công cụ phần mềm máy tính, trợ giúp tính toán, dự báo xâm nhập mặn, trợ giúp tạo các sản phẩm dự báo, cảnh báo xâm nhập mặn, ngưỡng xâm nhập mặn, và cung cấp thông tin nhanh chóng, thuận tiện, phổ thông hóa các thông tin xâm nhập mặn đến người dùng cho vùng đồng bằng sông Cửu Long.
Về hải văn
Những nghiên cứu về dự báo hải văn hạn chế hơn so với nghiên cứu về dự
báo khí tượng và dự báo thủy văn. Tuy nhiên, cũng đã lựa chọn được một số mô hình phù hợp với điều kiện Việt Nam và xây dựng
Một số công nghệ mới đã được nghiên cứu và đưa vào ứng dụng như: mô hình dự báo sóng WAN và SWAN; hệ thống dự báo nước dâng trong bão sử dụng mô hình tích hợp hải dương thủy triều, sóng và nước dâng bão (SuWAT).
Về bài toán nghiên cứu chi tiết hóa cấp độ rủi ro thiên tai
Bên cạnh các nghiên cứu về dự báo, cảnh báo khí tượng thủy văn và hải văn, từ năm 2016, Tổng cục KTTV triển khai nghiên cứu chi tiết hóa cấp độ rủi ro thiên tai cho các địa phương. Để đảm bảo tính nhất quán, phương pháp tiếp cận giải quyết bài toán đang được triển khai áp dụng theo phương pháp của IPCC.
Hiện tại một số thiên tai đang được nghiên cứu chi tiết hóa cấp độ rủi ro như lũ, lũ quét, sạt lở đất, hạn hán, bão, áp thấp nhiệt đới, nắng nóng, rét hại.
Kết quả của các nghiên cứu này phục vụ công tác phòng chống và giảm thiên tai, phục vụ việc sửa đổi Quyết định số 44/QĐ-TTg ngày 15/8/2014 của Thủ tướng Chính phủ quy định chi tiết về cấp độ rủi ro thiên tai.
Về quan trắc, điều tra cơ bản
Về công tác điều tra cơ bản đã tạo được những công cụ chỉnh lý, chỉnh biên tài liệu khí tượng, thủy văn, hải văn bằng phần mềm trên máy tính để thay thế cho quá trình xử lý số liệu bằng thủ công; rút ngắn thời gian xử lý, nâng cao chất lượng số liệu. Xây dựng được các chương trình quản lý hồ sơ trạm, giải pháp giám sát hoạt động của trạm đến giải pháp quản lý tự động nghiệp vụ trạm và truyền tin theo thời gian thực từ các trạm truyền thống. Các kết quả này góp phần tăng cường công tác quản lý mạng lưới quan trắc KTTV và mở đầu cho những nghiên cứu về tự động hóa mạng lưới quan trắc.
Một số kết quả cụ thể:
- Xây dựng chương trình quản lý hồ sơ trạm
- Xây dựng được hệ thống giám sát, phát hiện sự cố quá trình hoạt động của hệ thống trạm KTTV dựa trên công nghệ SCADA cho nhiều chủng loại thiết bị quan trắc sử dụng nhiều công nghệ khác nhau, do nhiều hãng cung cấp, từ thủ công truyền thống, bán tự động đến tự động.
- Giải pháp tự động hóa quản lý hoạt động nghiệp vụ và truyền tin cho mạng lưới khí tượng thủy văn truyền thống, phần mềm hỗ trợ công tác quản lý, chỉ đạo, giám sát hoạt động của mạng lưới trạm KTTV.
- Chế tạo được Bộ thiết bị tích hợp tại trạm KTTV truyền thống (bao gồm phần mềm nhúng) có khả năng tích hợp các sensor quan trắc tự động một số yếu tố KTTV; cho phép nhập, hiển thị, lưu trữ và truyền số liệu tự động các bản tin quan trắc đối với các trạm quan trắc KTTV truyền thống ứng dụng mạng thông
tin di động GSM.
Về thông tin và dữ liệu khí tượng thủy văn
Xây dựng được một hệ thống cung cấp thông tin khí tượng thủy văn cho cộng đồng thông qua điện thoại thông minh, hỗ trợ công tác điều hành chỉ đạo khí tượng thủy văn, cảnh báo thiên tai, phòng chống và giảm nhẹ thiên tai, phát triển dịch vụ khí tượng thủy văn và hướng tới mục tiêu xã hội hóa ngành. Đây là hệ thống được xây dựng mới cho ngành, ngoài những tính năng giống với các sản phẩm bên ngoài thì hệ thống còn có ưu điểm hơn các sản phẩm cung cấp thời tiết trên thị trường. Đây là nguồn gốc thông tin dữ liệu chính thống từ Tổng cục Khí tượng thủy văn và chức năng mà các sản phẩm khác không có đó là gửi tin cảnh báo thời tiết nguy hiểm, thiên tai của Việt Nam tức thì đến cho người dùng. Hệ thống được xây dựng dựa trên cơ sở hạ tầng của điện toán đám mây nên có tính dự phòng cao và dễ dàng mở rộng nâng cấp hiệu năng xử lý của hệ thống khi số lượng người dùng hệ thống lớn.
Về phục vụ công tác quản lý
Nghiên cứu khoa học phục vụ công tác quản lý chủ yếu được lồng ghép trong các nghiên cứu phục vụ ứng dụng nghiệp vụ và hầu hết chỉ mang tính chất xây dựng quy trình cụ thể cho phần mềm/công nghệ của đề tài. Một số nhiệm vụ trực tiếp phục vụ xây dựng văn bản quy phạm pháp luật, bao gồm: - Thông tư số 37/2016/TT-BTNMT ngày 15/12/2106 của Bộ Tài nguyên và Môi trường Quy định kỹ thuật đánh giá chất lượng tài liệu khí tượng bề mặt; - Thông tư số 38/2016/TT-BTNMT ngày 15/12/2106 của Bộ Tài nguyên và Môi trường Quy định kỹ thuật đánh giá chất lượng tài liệu thủy văn; - Thông tư số 39/2016/TT-BTNMT ngày 19/12/2016 của Bộ Tài nguyên và Môi trường Quy định kỹ thuật về quan trắc và điều tra khảo sát xâm nhập mặn; - Thông tư số 44/2017/TT-BTNMT ngày 23 tháng 10 năm 2017 của Bộ Tài nguyên và Môi trường Quy định kỹ thuật về quan trắc ra đa thời tiết và ô dôn - bức xạ cực tím.
Đánh giá chung: Công tác nghiên cứu khoa học phục vụ phòng chống thiên tai của Tổng cục chủ yếu tập trung về nâng cao năng lực dự báo và cảnh báo khí tượng thủy văn. Các kết quả này góp phần nâng cao chất lượng dự báo, thời hạn dự báo, cung cấp luận cứ khoa học cho việc nâng cao chất lượng dự báo, chất lượng phục vụ KTTV và giải quyết các vấn đề nóng bỏng về cảnh báo, dự báo các thiên tai nguy hiểm như bão, lũ lụt, nóng nắng, rét đậm, rét hại,v.v….. Qua đó, góp phần giảm nhẹ các thiệt hại do thiên tai gây ra do cung cấp kịp thời và chính xác hơn các thông tin dự báo, cảnh báo thời tiết, khí tượng, thủy văn, hải văn đến cộng đồng.
Tin: Thành Công - Vụ KHQT
.jpg)
.jpg)
.jpg)
.jpg)
.jpg)
