Nghiên cứu xây dựng mô hình hệ thống tự động giám sát và cảnh báo một số loại thiên tai tại Quảng Ninh

Hiện nay trên địa bàn tỉnh chỉ có 7 trạm đo các yếu tố khí hậu đang hoạt động. Các trạm này chủ yếu đo đạc bằng phương pháp thủ công như Synob, tương tự, tương quan nên không thể đáp ứng được công tác giám sát và cảnh báo thiên tai trong tình hình biến đổi khí hậu toàn cầu.

Để ứng phó trước những biến đổi bất thường của thời tiết, tác động thiên tai khốc liệt, năm 2008, Ủy ban nhân dân tỉnh Quảng Ninh đã giao Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Môi trường, Bộ Tài nguyên và Môi trường thực hiện đề tài “Nghiên cứu, xây dựng mô hình hệ thống tự động giám sát và cảnh báo một số loại thiên tai tại Quảng Ninh” với mục tiêu: Xây dựng tiêu chí và phân vùng các khu vực có nguy cơ xảy ra thiên tai trên địa bàn tỉnh; Xây dựng mô hình hệ thống tự động giám sát và cảnh báo thiên tai và triển khai thử nghiệm tại khu vực có nguy cơ cao; Nâng cao năng lực cảnh báo thiên tai tại Quảng Ninh. Sau hơn 2 năm triển khai, đề tài đã hoàn thành mục tiêu đề ra, cụ thể:

1.Xây dựng hệ thống bản đồ phân vùng cảnh báo thiên tai:

Hệ thống bản đồ phân vùng cảnh báo thiên tai được nghiên cứu xây dựng bao gồm: Bản đồ phân vùng cảnh báo lũ quét; Bản đồ phân vùng cảnh báo lũ lụt; Bản đồ phân vùng cảnh báo bão.

- Bản đồ phân vùng cảnh báo lũ quét: Từ các yếu tố lượng mưa, địa hình, thảm thực vật và khả năng thấm của đất, Đề tài đã tiến hành tổ hợp ma trận phân tích không gian để phân cấp cảnh báo và xây dựng các bản đồ phân vùng cảnh báo lũ quét tần suất mưa 1% và tần suất mưa 5% cho các tháng mùa mưa trong năm (từ tháng 5 đến tháng 10) trên địa bàn toàn tỉnh. Thông qua bản đồ phân vùng cảnh báo lũ quét đã xác định được một số khu vực đặc biệt nguy hiểm, tập trung chủ yếu ở các huyện miền núi: Bình Liêu, Tiên Yên, phía Tây và Tây Bắc huyện Hải Hà, Đầm Hà; các khu vực thường xuyên xảy ra lũ quét tập trung chủ yếu ở các huyện: Ba Chẽ, phía Tây huyện Hoành bồ. Đây là cơ sở quan trọng để lựa chọn vị trí lắp đặt các trạm đo mưa tự động.

- Bản đồ phân vùng cảnh báo ngập lụt: Đề tài đã sử dụng hệ thống cơ sở dữ liệu gồm: Ảnh vệ tinh có độ phân giải cao như: Landsat, Spot và MODIS; Chỉ số tăng cường thực vật EVI (Enhanced vegetation index); Chỉ số bề mặt LSWI (Land surface water index); Chỉ số khác biệt giữa EVI và LSWI; Mô hình số độ cao DEM và các đặc trưng chế độ thủy văn, thủy triều, bão để xây dựng hệ thống bản đồ phân vùng cảnh báo ngập lụt trên địa bàn toàn tỉnh cho 6 kịch bản: Ảnh hưởng của bão cấp 8-9 khi triều xuống; Ảnh hưởng của bão cấp 10-11 khi triều xuống; Ảnh hưởng của bão cấp 12 trên cấp 12 khi triều xuống; Ảnh hưởng của bão cấp 8-9 khi triều lên; Ảnh hưởng của bão cấp 10-11 khi triều lên; Ảnh hưởng của bão cấp 12 trên cấp 12 khi triều lên.

Đề tài cũng đã xây dựng bản đồ phân vùng cảnh báo ngập lụt cho một số khu vực có nguy cơ cao như: Hạ lưu sông Tiên Yên, hạ lưu sông Ba Chẽ. Kết quả đã xác định được một số khu vực có diện ngập lụt lớn tập trung chủ yếu ở các xã: Hà Lâu, Phong Dụ, Yên Than, Điền Xá, thị trấn Tiên Yên thuộc huyện Tiên Yên; xã Thanh Sơn, Nam Sơn, thị trấn Ba Chẽ thuộc huyện Ba Chẽ.

- Bản đồ phân vùng cảnh báo bão: Từ năm 1961 đến năm 2008, có khoảng 240 cơn bão đổ bộ vào Việt Nam, trong đó có 44 cơn bão đổ bộ vào Quảng Ninh (chiếm khoảng 18%). Cơ sở dữ liệu của 44 cơn bão đã được số hóa trên nền bản đồ tỉnh Quảng Ninh. Đây là cơ sở để lựa chọn các vị trí lắp đặt trạm đo gió tự động.

2. Xây dựng mô hình hệ thống tự động giám sát và cảnh báo thiên tai:

Mô hình hệ thống tự động giám sát và cảnh báo thiên tai tự động bao gồm: Hệ thống các trạm đo mưa, trạm đo gió tự động và trung tâm thu nhận xử lý số liệu.

- Hệ thống trạm đo mưa tự động: Căn cứ bản đồ phân vùng cảnh báo lũ quét, bản đồ phân vùng cảnh báo lũ lụt và kết quả khảo sát thực địa, đề tài đã xây dựng được hệ thống các tiêu chí lựa chọn vị trí đặt các trạm đo mưa tự động gồm: Các khu vực có nguy cơ cao xảy ra lũ quét, lũ lụt có dân cư sinh sống; Bảo đảm được tính đại diện cho khu vực và đo được lượng mưa lớn; Thuận tiện cho quá trình bảo vệ, bảo dưỡng và khai thác sử dụng. Kết quả đã lựa chọn được 15 vị trí đặt trạm đo mưa tự động, cụ thể: Các xã Đạt Thanh, Đồn Đạc, Lương Mông, Thanh Lâm huyện Ba Chẽ; xã Đồng Tâm, Đồng Văn, Húc Động và trạm thủy văn Khe Lánh huyện Bình Liêu; xã Đại Dực, Hà Lâu, Phong Dụ huyện Tiên Yên; xã Quảng Đức, Quảng Sơn huyện Hải Hà; xã Quảng Lâm huyện Đầm Hà và xã Tràng Lương huyện Đông Triều. Hệ thống các trạm đo mưa tự động này ngoài khả năng truyền số liệu thực lượng mưa còn có khả năng cảnh báo khi lượng mưa vượt ngưỡng cho phép giúp chính quyền và người dân địa phương có phương án ứng phó kịp thời.

- Hệ thống trạm đo gió tự động: Bản đồ phân vùng và cảnh báo bão cho thấy phạm vi đổ bộ của các cơn bão chủ yếu tập trung từ Móng Cái đến Yên Hưng. Trong đó phần lớn các cơn bão xuất hiện ở khu vực Cửa Ông, dọc bờ biển Hải Hà, Đầm Hà và khu vực Hạ Long. Từ kết quả phân tích, Đề tài đã xác định được 3 vị trí lắp đặt trạm đo gió tự động gồm: Trạm khí tượng Quảng Hà, trạm khí tượng Cửa Ông, trạm khí tượng Bãi Cháy.

- Trung tâm thu nhận xử lý số liệu: Phần mềm SystemVHRain 1.0 được cài tại Trung tâm khí tượng thủy văn Quảng Ninh và được tích hợp trên địa chỉ website. Trung tâm có chức năng cập nhận tự động dữ liệu thực từ 15 trạm đo mưa và 3 trạm đo gió tự động thông qua mạng thông tin di động GMS, tính toán mã hóa lưu trữ số liệu, điều khiển thời gian cung cấp số liệu từ các trạm, kiểm soát từ xa tình trạng hoạt động của các trạm…

Sau khi được cài đặt, Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Môi trường đã tổ chức tập huấn phương pháp đọc số liệu, kỹ năng khai thác, sử dụng cơ sở dữ liệu của hệ thống, cập nhật thông tin tại website… cho cán bộ Trung tâm Khí tượng Thủy văn Quảng Ninh và các cơ quan đơn vị có liên quan.

Sau gần 2 năm thử nghiệm, hệ thống tự động cảnh báo thiên tai hoạt động khá ổn định, dữ liệu được cập nhật thường xuyên phục vụ kịp thời công tác dự báo, đặc biệt là trong mùa mưa bão năm 2009, năm 2010. Dự kiến trong 6 tháng này đề tài sẽ nghiệm thu và toàn bộ hệ thống tự động giám sát và cảnh báo thiên tai sẽ được bàn giao cho Trung tâm dự báo khí tượng thủy văn Quảng Ninh khai thác sử dụng./.