Ngành khí tượng thủy văn trong cách mạng 4.0

Thứ ba - 16/07/2019 04:12
Từ năm 2000 đến nay, dự báo khí tượng thủy văn đã được thực hiện theo hướng mô hình hóa với hệ thống mô hình dự báo hiện đại của thế giới đã được cải tiến, phát triển cho phù hợp với Việt Nam. Đặc biệt là các mô hình chuyên sâu trong dự báo bão, dự báo mưa lớn, dự báo lũ, cảnh báo lũ quét, dự báo sóng biển, nước dâng do bão hay gió mưa.
Ngành khí tượng thủy văn trong cách mạng 4.0
   Công tác khí tượng là dự báo các hiện tượng thời tiết và thời tiết cực đoan phục vụ phòng tránh và giảm nhẹ thiệt hại do thiên tai, góp phần phát triển kinh tế - xã hội, bảo đảm quốc phòng – an ninh, khai thác, sử dụng hợp lý tài nguyên thiên nhiên, bảo vệ môi trường. Trên thế giới, ngành khí tượng thủy văn trải qua hơn 100 năm phát triển, cho tới cuộc cách mạng 4.0 hôm nay, nó vẫn luôn giữ vài trò trọng yếu và thiết thân trong cuộc sống của con người.

Trí tuệ nhân tạo (TTNT) trong ngành Khí tượng thủy văn thế giới (KTTV)
     Nghiên cứu, dự báo, cảnh báo thiên tai giúp bảo vệ con người tốt hơn nhờ việc ứng dụng những thành tựu của của Cách mạng 4.0. Một trong những thành tựu nổi bật là việc ứng dụng trí tuệ nhân tạo (TTNT), học máy,…phục vụ bài toán dự báo cảnh báo thiên tai và các hiện tượng thời tiết cực đoan. Nhiều nước tiên tiến trên thế giới đã có những hệ thống siêu máy tính lớn, hệ thống quan trắc, truyền tin tự động, các thiết bị hỗ trợ hiện đại, các mô hình số trị có khả năng tự đồng hóa. Hiện tại, nhiều nước đang tiến hành nghiên cứu, sử dụng TTNT trong dự báo, cảnh báo thiên tai. Trên thế giới, các công ty tư nhân cũng đã đầu tư nhiều vào lĩnh vực dự báo thời tiết sử dụng TTNT. Tập đoàn công nghệ máy tính đa quốc gia (IBM) đã mua công ty thời tiết (The Weather Company) và kết hợp số liệu sẵn có của IBM vào hệ thống TTNT của công ty. Với sự kết hợp này, IBM đã cho ra đời sản phẩm Deep Thunder với khả năng cung cấp các bản tin dự báo thời tiết với độ phân giải cực cao (500m đến 1km). Monsanto cũng đã đầu tư vào hệ thống dự báo thời tiết sử dụng TTNT. Các sản phẩm dự báo thời tiết của Monsanto được sử dụng để cung cấp các bản tin dự báo cho nông nghiệp. Các trung tâm dự báo của các nước phát triển như Hoa Kỳ, Nhật Bản, Châu Âu, Trung Quốc… đã ứng dụng rất mạnh và sâu về TTNT trong công tác dự báo bão, giông lốc, lũ lụt, sạt lở đất....Các cơ quan phòng chống và giảm nhẹ thiên tai của các quốc gia trên cũng ứng dụng trí tuệ nhân tạo và các tiến bộ của cách mạng 4.0 trong công tác xử lý siêu dữ liệu có định dạng, nguồn gốc đa dạng, nhằm hỗ trợ cho việc ra quyết định ứng phó khi có nguy cơ thiên tai thảm họa nói chung và thiên tai liên quan đến khí tượng thủy văn nói riêng. 
     Để phát triển, ứng dụng thành công TTNT cần có một quá trình tích lũy, tích hợp các tiến bộ công nghệ, kĩ thuật. Do đó, TTNT đã có lịch sử kéo dài từ nhiều thập niên trước đây và chỉ bùng nổ như ngày nay khi có được các nền tảng hỗ trợ phát triển mạnh. 

KTTV Việt Nam đang ứng dụng những thành tựu khoa học kỹ thuật nào?
      Việt Nam hiện có khoảng trên 600 trạm quan trắc về khí tượng, thủy văn, hải văn kể cả trạm radar, thám không vô tuyến và khoảng gần 1.000 trạm đo mưa. Với số lượng trạm chưa nhiều, chưa thể bằng các nước tiên tiến trên thế giới, nhưng các trạm này đã góp phần thực hiện tốt nhiệm vụ dự báo, cảnh báo thiên tai khí tượng thủy văn. Mạng lưới hệ thống thông tin, truyền tin và xử lý thông tin khí tượng thủy văn hiện nay đã được đầu tư. Trước năm 2000, thời hạn dự báo bão tại Việt Nam mới chỉ đạt từ 18 đến 24h. Tuy nhiên, từ năm 2000 đến nay, dự báo khí tượng thủy văn đã được thực hiện theo hướng mô hình hóa với hệ thống mô hình dự báo hiện đại của thế giới đã được cải tiến, phát triển cho phù hợp với Việt Nam. Đặc biệt là các mô hình chuyên sâu trong dự báo bão, dự báo mưa lớn, dự báo lũ, cảnh báo lũ quét, dự báo sóng biển, nước dâng do bão hay gió mưa. Nhờ các công nghệ dự báo này, dự báo bão tại Việt Nam đã được nâng thời hạn dự báo lên 5 ngày mà vẫn đảm bảo độ tin cậy như các nước tiên tiến. Hiện nay, với hệ thống mô hình số trị hiện đại, Việt Nam đã triển khai dự báo thời tiết điểm chi tiết cho khoảng 600 điểm trên toàn quốc. Dự báo không khí lạnh, nắng nóng, khô hạn đạt yêu cầu của xã hội. Dự báo, cảnh báo lũ trên các sông khu vực miền Trung, Tây Nguyên trước 24-48 giờ, khu vực Bắc Bộ trước 3-5 ngày đạt độ tin cậy. Tuy nhiên, bên cạnh đó, việc cảnh bão lũ quét, sạt lở đất, dông  lốc có nhiều hạn chế do tính chất nhanh, bất ngờ của các hiện tượng này. Viện Kỹ thuật về BĐKH đã ứng dụng thành công thành tựu cách mạng 4.0 trong công tác nghiên cứu, dự báo của Viện thông qua việc sử các thuật toán hồi quy, phân tích, mạng thần kinh nhân tạo, công nghệ giao thoa khẩu độ tổng hợp (InSAR)… để xử lý số liệu bằng, phân tích hình ảnh phục vụ công tác dự báo, nhận định các thiên tai, thời tiết cực đoan. Bên cạnh đó với nguồn dữ liệu quan trắc khổng lồ, sản phẩm dự báo đa thành phần, dữ liệu biến đối khí hậu rất lớn,…ứng dụng về học máy đã bước đầu được thử nghiệm thành công tại Viện, thông qua ngôn ngữ lập trình Python để phân loại ảnh mây, phân tích tự động một số sản phẩm dự báo.

KTTV Việt Nam, làm quen với thành tựu cách mạng 4.0
     Mặc dầu đã có những thành công bước đầu trong việc ứng dụng thành tựu cách mạng 4.0 trong công tác dự báo thiên tai và các hiện tượng thời tiết cực đoan, chúng ta cũng đang đối mặt với nhiều thách thức để có thể phát triển và ứng dụng hiệu quả phục vụ công tác dự báo. Một số thách thức cơ bản như: Mạng lưới quan trắc khí tượng thủy văn hiện nay tại Việt Nam vẫn chưa đồng bộ và không hoàn toàn tự động và chưa đáp ứng được yêu cầu cách mạng 4.0. 
     Để đưa ra được các dự báo chính xác nhất, TTNT đòi hỏi phải có một mẫu hiệu chỉnh đủ lớn và thời gian đủ dài để học được các quy luật và các xu thế của thời tiết trong quá khứ. Trong khi đó, hoạt động quan trắc và số liệu quan trắc khí tượng thủy văn tại Việt Nam còn tương đối hạn chế. Mạng lưới trạm quan trắc trên lãnh thổ Việt Nam còn thưa, chưa đáp ứng được các tiêu chuẩn cần thiết của Tổ chức Khí tượng thế giới. Chuỗi số liệu quan trắc khí tượng của các trạm còn ngắn. Cụ thể, do hoàn cảnh chiến tranh nên số liệu hầu hết chỉ có từ sau năm 1975, tuy nhiên, tính liên tục của số liệu cũng không được đảm bảo do nhiều yếu tố khác nhau. Hệ thống siêu máy tính để sử dụng trong tính toán các bài toán dự báo còn nhiều hạn chế so với các nước tiên tiến. Các mô hình số trị hiện nay tại Việt Nam mới đang bắt đầu quan tâm đến việc đồng hóa dữ liệu. Chưa có các hệ thống mô hình liên hoàn khí quyển – đại dương hoàn chỉnh. 
     Hiện tại, các nghiên cứu về TTNT trong dự báo thiên tai hầu như chưa có. Biến đổi khí hậu cũng là một thách thức trong việc ứng dụng TTNT phục vụ công tác dự báo. Các dự báo này sẽ có tính chính xác cao khi khí hậu chỉ dao động trong một khoảng cố định và không có những sự thay đổi bất thường so với quá khứ. Trong khi đó, hiện tượng biến đổi khí hậu làm thay đổi hoàn toàn mẫu hiệu chỉnh trong quá khứ của TTNT. Do đó, các dự đoán của TTNT có thể sẽ chỉ đúng trong điều kiện khí hậu hiện tại mà không còn đúng cho điều kiện khí hậu trong tương lai. 
     Thời gian tới, công tác nghiên cứu, dự báo thiên tai tại Việt Nam, cần được thay đổi, phát triển mới để phù hợp với yêu cầu thực tiễn, những cơ hội và thách thức mới mà cuộc cách mạng này đang đặt ra. Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Biến đổi khí hậu sẽ tiếp tục ứng dụng các thành tựu cách mạng 4.0 trong công tác nghiên cứu, dự báo, tập trung xây dựng siêu dữ liệu, ứng dụng mạng thần kinh nhân tạo phù hợp trên hệ thống HPC nhằm dự báo quỹ đạo và cường độ bão trên Biển Đông trên cơ sở dữ liệu quan trắc, viễn thám, dữ liệu quá khứ và kết quả dự báo từ các nguồn khác nhau nhằm đưa ra được kết quả dự báo bão tốt nhất; tăng cường đào tạo nguồn nhân lực nhằm vận hành, quản lý, sử dụng hiệu quả các thành tựu của trí tuệ nhân tạo cho ngành khí tượng thủy văn.
Trung tâm Truyền thông tài nguyên môi trường

Tổng số điểm của bài viết là: 0 trong 0 đánh giá

Click để đánh giá bài viết

  Ý kiến bạn đọc

Những tin mới hơn

Những tin cũ hơn

Bạn đã không sử dụng Site, Bấm vào đây để duy trì trạng thái đăng nhập. Thời gian chờ: 60 giây