Mô hình dự báo bão hạn mùa: Giảm thiểu và ngăn ngừa rủi ro trên biển

Với Việt Nam, một quốc gia nằm ở vùng biển nhiệt đới gió mùa của châu Á – Thái Bình dương, mối lo về bão luôn thường trực hằng năm và hàng loạt câu hỏi luôn được đặt ra từ đầu những năm mới: năm nay có nhiều bão không? bão sẽ chủ yếu ở khu vực nào? cường độ bão ra sao?... để nhằm hướng đến vấn đề là liệu chúng ta cần chuẩn bị những gì trước khi mùa bão tới...? Đằng sau những câu hỏi đó là những kế hoạch nuôi trồng, đánh bắt thủy hải sản, các hoạt động vận tải, quân sự và cả những tài sản, sinh mạng con người trên biển cũng như đất liền.

Đây là lý do để GS. TS Phan Văn Tân và cộng sự ở Khoa Khí tượng Thủy văn và Hải dương học, trường Đại học Khoa học Tự nhiên (ĐHQGHN) thực hiện dự án “Tiếp thu và làm chủ công nghệ dự báo bão hạn mùa bằng mô hình động lực, phục vụ công tác bảo đảm an toàn cho các hoạt động kinh tế - xã hội và an ninh trên khu vực Biển Đông - Việt Nam” thuộc tiểu hợp phần 1a của Dự án FIRST (Bộ KH&CN) với sự tham gia của nhiều đơn vị: tổ chức Tổ chức Nghiên cứu Khoa học và Công nghiệp Liên bang Úc CSIRO (Úc), Viện Vật lý địa cầu (Viện hàn lâm KH&CN Việt Nam), Tổng cục Khí tượng thủy văn (Bộ TN&MT). Diễn ra trong vòng gần 3 năm, với một mức kinh phí nhỏ chưa đầy 180.000 USD, chủ yếu dành cho đào tạo và tổ chức các hội thảo chuyên đề, dự án đã trao Việt Nam cơ hội làm chủ và vận hành một mô hình dự báo bão hạn mùa, trước từ 3 đến 6 tháng, do chính TS. John McGregor – một chuyên gia xây dựng các mô hình dự tính khí hậu của CSIRO, chuyển giao và hướng dẫn. “Với dự án này, chúng tôi trở thành những người đầu tiên của Việt Nam, và có thể là Đông Nam Á, làm dự báo bão mùa bằng mô hình động lực”, GS. TS Phan Văn Tân đánh giá về ý nghĩa mà dự án đem lại.

Mong muốn có được một mô hình dự báo bão hạn mùa của các nhà nghiên cứu khí tượng Việt Nam như GS. Phan Văn Tân đã có từ lâu nhưng chưa có thành hiện thực: “Chúng ta thiếu quá nhiều yếu tố để làm được điều đó: từ nhân lực, cơ sở thiết bị máy móc đến cả kinh phí nữa”. Vì vậy, việc dự báo số lượng bão hằng năm của Việt Nam, vẫn được thực hiện theo kiểu “bốc thuốc… áng chừng năm nay sẽ nhiều hơn hoặc ít hơn trung bình nhiều năm trên cơ sở một số thông tin mà người ta cho là có liên quan, ví dụ như hoạt động của các dao động khí quyển – đại dương ENSO (El Nino Sounthern Oscillation), vốn có tác động mạnh đến điều kiện khí tượng thủy văn của Việt Nam”, ông cho biết.

Tuy nhiên con đường đến với mô hình dự báo bão bằng mô hình động lực của GS. TS Phan Văn Tân và đồng nghiệp lại trải qua nhiều giai đoạn mà điểm khởi đầu là một dự án do Ngân hàng Thế giới (World Bank) tài trợ vào năm 2004. Kinh phí không nhiều, cũng “chủ yếu là cho các hoạt động chuyên môn, trao đổi kinh nghiệm quốc tế” nhưng là cơ hội để ông gặp được TS John Mc Gergor, một chuyên gia giàu kinh nghiệm về xây dựng và phát triển nhiều mô hình như DARLAM, CCAM để mô phỏng các dự tính thời tiết trong tương lai. “Khi đó, mô hình dự báo của TS. John Mc Gergor chưa hoàn chỉnh như ngày nay mà mới có phần mô hình khí quyển. Tuy vậy việc tiếp nhận mô hình lúc đó cũng vừa vặn với năng lực máy móc và nhân lực của chúng ta”, GS. Phan Văn Tân nhớ lại thời điểm cách đây gần 15 năm bắt đầu thực hiện dự án.

Sau đó, vào năm 2015, ông đã từng có một vài thử nghiệm trong việc áp dụng một số mô hình khác của nhiều trung tâm dự báo khí tượng của thế giới nhưng đều không đạt kết quả như mong muốn: “Một số nơi có thể cho mình miễn phí mô hình nhưng cũng là mô hình không đầy đủ, chỉ có phần khí quyển, một số nơi khác thì có đủ cả khí quyển lẫn đại dương nhưng lại quá phức tạp, đòi hỏi năng lực tính toán lớn”. Ông giải thích thêm, “chúng tôi đã từng thử chạy mô hình toàn cầu rồi hạ quy mô xuống khu vực biển Đông. Nói chung, dù có triển vọng dự báo được nhưng máy tính của chúng tôi không đủ khả năng tính toán theo đúng yêu cầu của mô hình”. Việc có được mô hình hoàn chỉnh đã khó – nếu phải bỏ tiền mua, việc có đủ năng lực tiếp nhận, vận hành mô hình lại còn nhiều thách thức hơn. Trong một cuộc trao đổi vào cuối năm 2018, TS. Mai Văn Khiêm, Phó viện trưởng Viện KH Khí tượng thủy văn và Biến đổi khí hậu (Bộ TN&MT) từng thừa nhận như vậy.

Do đó, dự án FIRST/Bộ KH&CN đã trở thành cơ hội quý để GS. TS Phan Văn Tân trở lại với TS. John Mc Gergor, lúc này đã phát triển thêm phần mô hình đại dương - một trong những yếu tố quan trọng hình thành bão nhiệt đới, vào mô hình Khí quyển Bảo giác lập phương CCAM - một mô hình toàn cầu có thể cung cấp mô phỏng độ phân giải cao cho bất kỳ khu vực nào cần quan tâm, trong trường hợp này là hạ được độ phân giải toàn cầu xuống 20km.

Trong hơn một năm lắp đặt thiết bị mới và đón nhận chuyển giao mô hình từ TS. John Mc Gergor và các nhà nghiên cứu khác ở CSIRO, GS. TS Phan Văn Tân cho rằng, dù trên thế giới có rất nhiều mô hình dự báo nhưng sản phẩm của CSIRO lại hội tụ nhiều ưu điểm phù hợp với Việt Nam: 1. Mô hình Đại dương – khí quyển vận hành nhanh và không đòi hỏi quá cao về cấu hình máy tính; 2. Có thể chủ động về các dữ liệu và thông số đầu vào cho mô hinh này tính toán do bản chất của mô hình cho phép có rất nhiều lựa chọn khác nhau, ví dụ dữ liệu là sản phẩm phân tích dựa vào số liệu (trường đầu vào) của mô hình thời tiết thế giới trước đó. Ông nhận xét: “Chúng ta khá may mắn có được mô hình này vì nó là mô hình cấp vùng, chúng ta không thể chạy mô hình thời tiết toàn cầu ở VN bởi nó đòi hỏi những khâu rất quan trọng như thiết bị kỹ thuật thu nhận thông tin toàn cầu, có trung tâm dữ liệu lưu trữ các thông tin đó và có đủ máy tính và nhân lực làm những việc tiếp theo. 10 năm nữa, chúng ta vẫn chưa thể thực hiện được điều này, rất khó”.

Mô hình Đại dương – khí quyển của CSIRO đem lại những kết quả quan trọng với những nhà nghiên cứu khí tượng, đó là những thông số về các trạng thái vật lý của môi trường khí quyển và đại dương trong tương lai như nhiệt độ nước biển, nhiệt độ khí quyển, áp suất khí quyển, bức xạ mặt trời, trường gió… “Nó cho chúng ta thấy những hình dung trước 3 đến 6 tháng về môi trường vật lý với những thông tin liên quan đến khả năng hình thành bão nhiệt đới trên biển ở tương lai nhưng không trực tiếp ‘chỉ ra’ có bão hay không có bão và nếu có thì đường đi, địa điểm của chúng như thế nào”, GS. TS Phan Văn Tân cho biết.

Để trả lời được câu hỏi này, các nhà nghiên cứu của trường Đại học Khoa học Tự nhiên và các chuyên gia của CSIRO đã ngồi lại với nhau bàn tính về chuyện thiết kế một công cụ dò bão trong mô hình CCAM. Với kinh nghiệm đã từng mày mò thiết kế một công cụ mang tên RegCM4.2 để dự báo thử các cơn bão trong vòng hai năm 2012-2013 trên mô hình CFS có độ phân giải 36km, nhóm các nhà nghiên cứu trường ĐH Khoa học tự nhiên cũng có đủ tự tin để phát triển thêm cho công cụ này và các công cụ mới cùng chuyên gia CSIRO.

Với mong muốn kiểm tra tính năng và độ chính xác của các công cụ này, họ đã thực hiện 65 thí nghiệm dựa trên dữ liệu đã có về hai năm điển hình về bão trong vòng 20 năm qua là năm 2010 – năm có số lượng bão thấp nhất trong 20 năm, và 2013 - năm có số lượng bão cao nhất trong 20 năm, và chạy trên mô hình CCAM. Kết quả cho thấy, các công cụ này đều có khả năng “đọc” được bão dựa vào các dữ liệu đầu ra, tuy nhiên đều cho những kết quả rất khác biệt, ví dụ với số liệu mô phỏng trạng thái khí quyển năm 2010, có công cụ chỉ có 9 cơn bão nhưng lại có công cụ là 18 hoặc 19 cơn bão; với số liệu năm 2013 thì con số lại càng nhiều sai khác, từ 34 đến 50 cơn bão. Vấn đề này đã được họ đưa ra bàn thảo tại hội thảo lần thứ 3 của dự án vào ngày 29 và 30/3/2019: dù đều có đủ tiêu chuẩn nắm bắt được các nguyên nhân hình thành bão nhưng công cụ trước đó của các nhà nghiên cứu Việt Nam được thiết kế cho từ tháng 5 đến tháng 11 – được nhận định là thời điểm chủ yếu xảy ra các cơn bão nhiệt đới trên biển Đông, còn công cụ mới được thiết kế nắm bắt trọn vẹn mọi tháng trong năm. Do đó, từ nay đến khi kết thúc dự án (tháng 7/2019), việc tối ưu các công cụ dò tìm sẽ được tiến hành gấp rút để có thể ứng dụng nó cho bài toán dò tìm nguyên nhân gây bão nhiệt đới trên khắp lãnh thổ Việt Nam.

Công việc này không dễ thực hiện nhưng khả thi với các nhà nghiên cứu Việt Nam, nhất là khi có sự hỗ trợ của các chuyên gia Úc, GS. TS Phan Văn Tân cho biết. “Ngay cả kết quả ban đầu cũng khá khả quan. Ví dụ hồi tháng 7/2018 trong một hội thảo, chúng tôi cũng đã thử chạy mô hình, dùng công cụ ban đầu và phát hiện ra khả năng hình thành bão vào tháng 11 tới ở khu vực phía Đông Bắc biển Đông và dự báo ảnh hưởng đến biến Đông. Kết quả là đúng tháng 11/2018 có bão thật, điều đó cho thấy thông tin dự báo của chúng tôi cũng tương đối chính xác”, ông nói.

Việc có được mô hình này là một thành công của các nhà nghiên cứu khí tượng Việt Nam và theo GS. TS Phan Văn Tân, “khi nắm bắt đầy đủ mô hình và có công cụ hữu hiệu để dò tìm bão, chúng tôi sẽ chuyển giao cho Tổng cục Khí tượng thủy văn để phục vụ công tác dự báo bão hằng năm”.

Tuy nhiên, công việc nghiên cứu về bão nhiệt đới còn có rất nhiều khía cạnh vẫn cần phải tiếp tục. Nếu góc độ dự báo thời tiết là cường độ, đường đi, cấu trúc bão và hệ quả của mưa bão thì ở góc độ hạn mùa là số lượng và phạm vi hoạt động của bão. “Vấn đề này rất phức tạp. Dựa trên số liệu 20 năm qua (1990-2010), có thể thấy biến đổi khí hậu đã ảnh hưởng đến hoàn lưu khí quyển, chúng ta ngày càng khó dự báo về bão nhiệt đới hơn”, GS. TS Phan Văn Tân cho biết.