Tag

Tiến sĩ trẻ với nghiên cứu mới về nâng cao độ chính xác dự báo lũ hạn ngắn

Môi trường 06/07/2021 16:57
aa
TTTĐ - TS Nguyễn Hoàng Minh, Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn quốc gia đã nhận được giải thưởng nghiên cứu của WMO dành cho các nhà khoa học trẻ năm 2021. Nghiên cứu này đề xuất một phương pháp mới để nâng cao độ chính xác dự báo lũ hạn ngắn, giải quyết được nhiều yếu điểm của các phương pháp đang được sử dụng phổ biến trên thế giới.
Chủ động ứng phó với lũ quét, sạt lở đất và ngập úng cục bộ Khánh thành công trình sửa chữa các trường học bị ảnh hưởng bởi mưa lũ Quảng Ninh ủng hộ 12 tỷ đồng cho các tỉnh miền Trung, Tây Nguyên khắc phục thiệt hại mưa lũ TP HCM hỗ trợ đồng bào tỉnh Đắk Lắk và Gia Lai bị thiệt hại do mưa lũ

Nghiên cứu “An approach for improving the capability of a coupled meteorological and hydrological model for rainfall and flood forecasts” đăng trên tạp chí Journal of Hydrology năm 2019 của TS Nguyễn Hoàng Minh, Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn quốc gia, Tổng cục Khí tượng Thủy văn đã nhận được giải thưởng nghiên cứu của WMO dành cho các nhà khoa học trẻ năm 2021.

Những khó khăn trong dự báo lũ

Lũ lụt là một loại hình thiên tai nguy hiểm thường xuyên xảy ra vào mùa mưa lũ ở Việt Nam và nhiều nơi trên thế giới, gây ra nhiều thiệt hại về con người và tài sản. Để giảm thiểu những thiệt hại do lũ lụt gây ra, dự báo trước được khả năng xảy ra lũ có vai trò rất quan trọng để chính quyền, người dân và các cơ quan phòng chống thiên tai nhanh chóng có những giải pháp ứng phó kịp thời.

Trước khi máy tính ra đời, dự báo khí tượng thủy văn nói chung và dự báo lũ nói riêng chủ yếu dựa trên các phương pháp thống kê và kinh nghiệm của dự báo viên nên độ chính xác còn khá hạn chế. Cùng với sự ra đời và sự phát triển vượt bậc của hệ thống máy tính, các mô hình số mô tả các quá trình vật lý xảy ra trong khí quyển, trên bề mặt lưu vực sông và trong đất nhanh chóng được phát triển và đưa vào sử dụng để dự báo lũ.

Tiến sĩ trẻ với nghiên cứu mới về nâng cao độ chính xác dự báo lũ hạn ngắn
TS Nguyễn Hoàng Minh, Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn quốc gia

Nhờ việc mô phỏng được bản chất của các quá trình khí tượng thủy văn, các mô hình số đã giúp nâng cao đáng kể độ chính xác dự báo lũ. Tuy nhiên, do sự phức tạp của các quá trình vật lý trong khí quyển và trên lưu vực, khả năng dự báo lũ vẫn còn rất hạn chế và gặp nhiều khó khăn.

Có nhiều yếu tố chính ảnh hưởng đến độ chính xác dự báo lũ bao gồm độ chính xác của dự báo lượng mưa; Bộ thông số của mô hình mưa - dòng chảy không tối ưu; các mô hình mưa - dòng chảy không mô tả được hết các quá trình vật lý; Các hoạt động của con người như xây dựng hồ chứa, đập tràn, khai thác, sử dụng nước và các yếu tố tự nhiên, khó xác định như vỡ đập, sạt lở đất làm chặn dòng chảy.

Trong các yếu tố trên, độ chính xác của dự báo lượng mưa có vai trò quyết định đến độ chính xác dự báo lũ do các hầu hết mô hình mưa - dòng chảy có khả năng mô phỏng dòng chảy lũ với độ chính xác khá cao. Mặc dù khả năng dự báo mưa từ các mô hình số đã liên tục được cải thiện trong những năm qua nhưng độ chính xác vẫn còn rất hạn chế. Điều này không chỉ là vấn đề xảy ra ở riêng Việt Nam mà còn là bài toán lớn chưa có lời giải ở ngay cả các nước phát triển nhất.

Nghiên cứu đề xuất phương pháp mới nâng cao độ chính xác dự báo lũ

Để nâng cao độ chính xác dự báo lũ, công việc quan trọng nhất là nâng cao khả năng dự báo mưa của các mô hình số. Song song với sự cải thiện cấu trúc của mô hình số (cho mục tiêu dài hạn), các phương pháp hậu xử lý thống kê đầu ra của mô hình số cũng nhận được rất nhiều sự quan tâm của các nhà khoa học nhờ sự đơn giản, tiết kiệm tiền của, sức lao động và vận hành nhanh trong dự báo nghiệp vụ.

Nhờ những ưu điểm như vậy, một loạt các phương pháp hậu xử lý thống kê đã được phát triển và ứng dụng trong dự báo nghiệp vụ ở nhiều nước trên thế giới. Có thể kể đến một số phương pháp nổi tiếng và thông dụng hiện nay như quantile mapping, multiple linear regression, Bayesian joint probability, mix-type bivariate meta-Guassian distribution model, Bayesian model averaging, multiple super-ensemble technique…

Mặc dù các phương pháp này đã cho thấy sự hiệu quả và khả năng ứng dụng để cải thiện khả năng dự báo mưa nhưng đều gặp phải những hạn chế chung như yêu cầu một lượng lớn dữ liệu dự báo mưa trong quá khứ (không phù hợp với các mô hình mới được đưa vào dự báo nghiệp vụ, nếu thực hiện dự báo lại sẽ khá tốn kém); Không xem xét đến sai số không gian của vùng mưa (vị trí, phạm vi) xảy ra trên lưu vực.

Gần đây, TS Nguyễn Hoàng Minh đã nghiên cứu phát triển phương pháp mới nhằm giải quyết những nhược điểm trên và với độ độ chính xác dự báo được nâng cao rõ rệt so với những phương pháp trước.

Phương pháp đề xuất mới là sự kết hợp của một loạt các phương pháp, kỹ thuật phức tạp được phát triển riêng cho mục đích hiệu chỉnh mưa phục vụ dự báo lũ như mô phỏng Monte - Carlo, kỹ thuật tích hợp lượng mưa dự báo từ mô hình số với lượng mưa dự báo dựa trên radar, hiệu chỉnh thủy văn và kỹ thuật lọc Kalman.

Do phương pháp mới được phát triển trong thời gian TS Nguyễn Hoàng Minh đang theo học nghiên cứu sinh ở Hàn Quốc, nên nó được ứng dụng thử nghiệm để nâng cao khả năng dự báo lũ cho 2 trận lũ xảy ra vào năm 2013 và 2016 xảy ra trên lưu vực sông Hàn, Hàn Quốc.

Kết quả ứng dụng thử nghiệm đã cải thiện vượt bậc độ chính xác dự báo mưa, lũ. Đối với dự báo lượng mưa, các chỉ tiêu tỷ lệ dự báo đúng (PC), sai số quân phương (RMSE), hệ số tương quan (CC), và Brier score (BS) được cải thiện tương ứng là 59%, 32%, 32% và 48% cho sự kiện lũ năm 2013; 39%, 15%, 33% và 37% cho sự kiện lũ năm 2016.

Đối với dự báo lũ, 2 chỉ số hiệu quả Nash-Sutcliffe (NSE) và sai số dung tích tương đối (AREV) được cải thiện tương ứng là 63% và 24% cho sự kiện lũ năm 2013; 42% và 53% cho sự kiện lũ năm 2016.

Công trình nghiên cứu của TS Nguyễn Hoàng Minh được các chuyên gia trên thế giới đánh giá rất cao và nhanh chóng được chấp nhận đăng trên tạp chí quốc tế uy tín nhất ngành thủy văn. Đối tượng nghiên cứu là những vấn đề rất thách thức của ngành khí tượng thủy văn ở thời điểm hiện tại, do đó, đòi hỏi rất nhiều thời gian nghiên cứu, kỹ năng phân tích và khả năng lập trình. Hiện TS Minh đang triển khai áp dụng phương pháp tại Việt Nam.

Trao đổi về những khó khăn gặp phải trong quá trình nghiên cứu, TS Minh cho biết, đó là khi xác định các phương pháp, kỹ thuật sử dụng và làm thế nào để phát triển và liên kết được các phương pháp, kỹ thuật đó với nhau để phục vụ cho mục đích cuối cùng là nâng cao độ chính xác dự báo lũ.

Đã từng có thời điểm, TS Minh và giáo sư hướng dẫn phải họp, trao đổi với nhau để xử lý những vấn đề này đến hai ba giờ sáng trong một tuần liên tiếp. Đến khi thống nhất được, TS Minh đã phải làm việc 20 giờ một ngày, thậm chí có những ngày thức trắng trong hai tuần liên tiếp để kịp tiến độ bảo vệ luận án tiến sĩ.

Ngoài ra, các phương pháp, kỹ thuật sử dụng đều là những phương pháp rất phức tạp, đòi hỏi người sử dụng phải hiểu rất sâu vấn đề cùng với khả năng lập trình tốt để đưa ra được những kết quả tính toán nhanh chóng và chính xác.

Tin liên quan

Đọc thêm

Hà Nội sáng sớm có sương mù nhẹ, trưa chiều trời nắng Môi trường

Hà Nội sáng sớm có sương mù nhẹ, trưa chiều trời nắng

TTTĐ - Theo Trung tâm Dự báo khí tượng thủy văn Quốc gia, nắng nóng ở Nam Bộ tiếp tục diễn ra. Ngày 27-28/3, khu vực Nam Bộ có nắng nóng, có nơi nắng nóng gay gắt với nhiệt độ cao nhất phổ biến từ 35-38 độ C, có nơi trên 38 độ C; thời điểm diễn ra nắng nóng từ 12-15 giờ. Độ ẩm tương đối thấp nhất phổ biến từ 45-50%.
Cát tặc lộng hành, công an mật phục tới 1 giờ sáng Môi trường

Cát tặc lộng hành, công an mật phục tới 1 giờ sáng

TTTĐ - Bãi bồi ven sông Thu Bồn qua Gò Nổi, thị xã Điện Bàn thời gian qua bị các đối tượng ngang nhiên trộm cát khiến người dân và chính quyền vào cuộc.
Bắc Bộ ngày nắng, có nơi nắng nóng Môi trường

Bắc Bộ ngày nắng, có nơi nắng nóng

TTTĐ - Theo Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Quốc gia, ngày 26-27/3, khu vực Nam Bộ có nắng nóng với nhiệt độ cao nhất phổ biến từ 35-37 độ C, có nơi trên 37 độ C. Độ ẩm tương đối thấp nhất phổ biến 45-50%; thời gian xảy ra nắng nóng từ 12-15 giờ.
Hàng chục nghìn người “cháy” hết mình tại sự kiện vì môi trường “Ngày hội Xanh” Môi trường

Hàng chục nghìn người “cháy” hết mình tại sự kiện vì môi trường “Ngày hội Xanh”

TTTĐ - Ngày 24/3, sự kiện “Ngày hội Xanh” do Quỹ Vì tương lai xanh (thuộc Vingroup) lần đầu tiên tổ chức đã diễn ra trên quy mô lớn tại tại Grand World, Ocean City. Chuỗi hoạt động về môi trường sôi động, hấp dẫn đã thu hút hàng chục nghìn người tham gia.
Công ty Thiên Thanh có dấu hiệu chôn lấp rác thải nguy hại Môi trường

Công ty Thiên Thanh có dấu hiệu chôn lấp rác thải nguy hại

TTTĐ - Lực lượng chức năng Bộ Công an phối hợp với các đơn vị tại tỉnh Đồng Nai đã tiến hành kiểm tra đột xuất khuôn viên khu B, nhà máy xử lý chất thải thông thường và nguy hại thuộc Công ty Cổ phần Môi trường Thiên Thanh tại xã Vĩnh Tân, huyện Vĩnh Cửu, tỉnh Đồng Nai nơi có dấu hiệu chôn hàng ngàn tấn chất thải nguy hại.
Quảng Nam: Mỏ cát ĐB2B Điện Thọ được phê duyệt kế hoạch đấu giá Môi trường

Quảng Nam: Mỏ cát ĐB2B Điện Thọ được phê duyệt kế hoạch đấu giá

TTTĐ - Mỏ cát ĐB2B tại thị xã Điện Bàn chưa thăm dò khoáng sản vừa được UBND tỉnh Quảng Nam đưa vào danh mục đấu giá quyền khai thác khoáng sản.
Hà Nội sáng và đêm có mưa nhỏ, sương mù rải rác Môi trường

Hà Nội sáng và đêm có mưa nhỏ, sương mù rải rác

TTTĐ - Theo Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Quốc gia, ngày 25-26/3, khu vực Nam Bộ có nắng nóng với nhiệt độ cao nhất trong ngày phổ biến từ 35-37 độ C, có nơi trên 37 độ C. Độ ẩm tương đối thấp nhất trong ngày phổ biến từ 45-50%.
Tặng nước sạch cho người dân Trà Vinh, Bến Tre Môi trường

Tặng nước sạch cho người dân Trà Vinh, Bến Tre

TTTĐ - Nhân Ngày Nước thế giới 22/3, báo Tiền Phong phối hợp Tập đoàn Keppel cùng Tỉnh đoàn Bến Tre, Tỉnh đoàn Trà Vinh tổ chức trao tặng 2 hệ thống máy lọc nước nhiễm mặn cho người dân.
Nhức nhối vấn nạn đổ trộm phế thải để san lấp mặt bằng Môi trường

Nhức nhối vấn nạn đổ trộm phế thải để san lấp mặt bằng

TTTĐ - Mặc dù chính quyền các địa phương và cơ quan chức năng của thành phố Hà Nội đã tổ chức nhiều đợt ra quân xử lý tình trạng đổ trộm phế thải xây dựng xuống hành lang đường, hệ thống đê điều, sông ngòi, đất nông nghiệp… Tuy nhiên, tình trạng vi phạm vẫn diễn ra công khai, gây nhức nhối trong dư luận.
Bắc Bộ có mưa rải rác, Nam Bộ nắng nóng Môi trường

Bắc Bộ có mưa rải rác, Nam Bộ nắng nóng

TTTĐ - Theo Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Quốc gia, khu vực Bắc Bộ có mưa rào rải rác còn khu vực Nam Bộ trời nắng nóng.
Xem thêm