Nhằm định hướng tăng cường năng lực về quan trắc hiện trường và xây dựng hệ thống mô hình tích hợp mô phỏng/dự báo quy mô khu vực với độ phân giải cao các trường thủy động lực, cấu trúc nhiệt muối ở biển và khu vực biển ven bờ để nâng cao tính tự chủ về khoa học công nghệ và tài chính của Trung tâm Động lực học Thủy khí Môi trường (CEFD), hình thành Trung tâm nghiên cứu và dịch vụ hàng đầu trong việc nghiên cứu phát triển, cung cấp các sản phẩm chất lượng cao đáp ứng nhu cầu trong nước và trong khu vực về khảo sát, mô phỏng và dự báo khí tượng thủy văn môi trường biển và khu vực biển ven bờ, nhóm dự án Trung tâm Động lực học Thủy khí Môi trường do PGS.TS. Trần Ngọc Anh làm chủ nhiệm đã đề xuất thực hiện dự án: “Hiện đại hóa hệ thống quan trắc và mô phỏng/dự báo các điều kiện khí tượng hải văn - môi trường biển và đới ven bờ độ phân giải cao phục vụ khai thác bền vững tài nguyên biển và giảm thiểu rủi ro thiên tai”

Sau một thời gian triển khai thực hiện, các kết quả chính đã đạt được của dự án gồm:

- Đã trang bị được hệ thống quan trắc hiện trường về các yếu tố thủy động lực học và môi trường biển và khu vực ven bờ đồng bộ gồm 1 hệ thống radar di động đo sóng, dòng chảy theo diện, 2 thiết bị đo đạc sóng, cấu trúc dòng chảy tại vị trí xác định, 1 thiết bị đo đạc các yếu tố môi trường nước theo mặt rộng. Đây là các thiết bị hiện đại, với các tính năng đảm bảo và vượt yêu cầu của thỏa thuận tài trợ. Các cán bộ tại CEFD đã hoàn toàn làm chủ được các công nghệ đo đạc. Bước đầu, các thiết bị này đã được triển khai đo đạc và phát huy tác dụng, cung cấp các số liệu thủy động lực quan trọng khu vực ven bờ Việt Nam. Các số liệu này là vô vùng quan trọng để tiến tới xây dựng bộ CSDL thủy động lực chi tiết khu vực ven bờ cho toàn quốc trong tương lai gần.

- Đã trang bị được hệ thống tính toán hiệu năng cao, với hệ thống tính toán này cho phép CEFD thực hiện các bài toán mô phỏng, dự báo thời gian thực đòi hỏi tốc độ tính toán lớn. Cùng với hệ thống lưu trữ 126TB đảm bảo việc lưu trữ lượng lớn dữ liệu. Hệ thống này đã được vận hành từ từ tháng 4/2019 đến nay tại CEFD. Trong tương lai, ngoài các mô hình dự báo khí tượng, thủy hải văn đang được triển khai, CEFD sẽ tiếp tục xây dựng và tích hợp các mô hình lan truyền ô nhiễm trong nước (lan truyền dầu, lan truyền các chất phóng xạ, khuếch tán nhiệt từ nước xả làm mát các nhà máy nhiệt điện, vận chuyển bùn cát, vật thể trôi trong hoạt động tìm kiếm cứu nạn…). Song song với các mô hình thủy động lực thì các mô hình khí (ô nhiễm không khí, bụi…) cũng sớm được triển khai trên hệ thống tính toán này.

- Đã xây dựng được hệ thống mô hình tích hợp độ phân giải cao phục vụ mô phỏng và dự báo các trường khí tượng thủy văn biển và ven bờ, các điều kiện về môi trường biển. Theo dự kiến ban đầu, một mô hình coupling hoàn chỉnh WRFROMS-SWAN với kỹ thuật lưới lồng nhiều lớp (nesting) sẽ được thiết lập cho khu vực Biển Đông. Tuy nhiên, do một số khó khăn về kỹ thuật mô hình, hệ thống coupling WRFROMS-SWAN đang thiết lập tại CEFD chỉ mới thực hiện được sự trao đổi 1 chiều từ khí quyển xuống mặt biển. Quá trình trao đổi ngược từ mặt biển lên khí quyển sẽ được tiếp tục nghiên cứu. Với kỹ thuật nesting, hệ thống tích hợp đã hạ quy mô về không gian (tăng độ phân giải) cỡ 460m. Để tăng cường độ phân giải cỡ 10m, việc nesting sẽ tốn nhiều thời gian và vướng phải một số rào cản hạn chế về kỹ thuật mô hình. Do đó, để đạt được độ phân giải cao này, chúng tôi đã tích hợp mô hình MIKE 21/3 với lưới phi cấu trúc vào hệ thống này. Hệ thống đã thử nghiệm dự báo thử trong thời gian từ tháng 8/2019 đến nay với các yếu tố chính về sóng, dòng chảy, nhiệt muối… Các kết quả dự báo bước đầu cho thấy hệ thống đã hoạt động khá ổn định, phù hợp với các kết quả tái phân tích từ các cơ quan chuyên môn hàng đầu của châu Âu (ECMWF), Mỹ (NOAA). Trong thời gian tới, dự án sẽ tiếp tục đánh giá sai số dự báo với các nguồn tài liệu thực đo tại trạm quan trắc và tiếp tục nghiên cứu các kỹ thuật nhằm nâng cao hơn nữa chất lượng dự báo và mô phỏng của hệ thống tích hợp này.

- Dựa trên nền tảng của mô hình tích hợp đã xây dựng, với tài nguyên tính toán mạnh mẽ, CEFD đã đang xây dựng các ứng dụng với mục đích thương mại hóa: ứng dụng và sản phẩm giá trị gia tăng về dự báo sóng, dòng chảy, điều kiện môi trường, dự báo vật thể trôi phục vụ tìm kiếm cứu nạn; các quy trình công nghệ dự báo theo chế độ nghiệp vụ các trường thủy hải văn từ 3-5 ngày; đã xây dựng được hệ thống CSDL cung cấp số liệu Khí tượng, hải văn, môi trường biển theo chế độ thời gian thực… Trong kế hoạch tiếp theo, các ứng dụng sử dụng trên thoại với các nền tảng cơ bản như iOS hay android sẽ được xây dựng dựa trên nền tảng các kết quả này, nhằm cung cấp rộng rãi hơn nữa đến các đối tượng khách hàng, người dân.

Các kết quả đạt được trong quá trình triển khai Dự án là tiền đề vững chắc để CEFD tăng cường hơn nữa tính tự chủ trong tương lai. Đây là một cú hích, một động lực lớn trên con đường gắn kết các hoạt động nghiên cứu khoa học với chuyển giao công nghệ. Về cơ bản Dự án đã và đang trên lộ trình đạt mục tiêu tổng thể là tăng cường năng lực về quan trắc hiện trường và xây dựng hệ thống mô hình tích hợp mô phỏng/dự báo quy mô khu vực với độ phân giải cao các trường thủy động lực, cấu trúc nhiệt muối ở biển và khu vực biển ven bờ, hướng tới cung cấp các sản phẩm chất lượng cao đáp ứng nhu cầu trong nước và trong khu vực về khảo sát, mô phỏng và dự báo khí tượng thủy văn môi trường biển và khu vực biển ven bờ.

Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu của Đề tài (Mã số 17803/2020) tại Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia.

P.T.T (NASATI)