Áp dụng khoa học công nghệ, chuyển đổi số trong cảnh báo sớm thiên tai

Ảnh minh họa (Nguồn: Internet)

1. Vấn đề thiên tai của Việt Nam

Do ảnh hưởng của biến đổi khí hậu, những năm gần đây, các thảm họa thiên tai đang có xu hướng gia tăng với tần suất thường xuyên hơn và cường độ mạnh hơn trên phạm vi toàn cầu. Thiệt hại bởi thiên tai cũng ngày càng lớn, không chỉ ở những khu vực đang phát triển, mà còn ở cả những nơi có hạ tầng cơ sở tương đối hoàn thiện.

Việt Nam có địa hình phức tạp, từ các dãy núi phía Bắc đến đồng bằng ven biển và vùng núi trung tâm, tạo nên nhiều đặc điểm địa chất và khí hậu đa dạng. Tuy nhiên, sự đa dạng này cũng đồng nghĩa với việc quốc gia phải đối mặt với nhiều loại thiên tai như: Bão, lũ lụt, sạt lở đất, hạn hán và cháy rừng. Những thảm họa thiên nhiên không chỉ gây thiệt hại về người và của cải mà còn ảnh hưởng nghiêm trọng đến nền kinh tế - xã hội.

Thống kê cho thấy, thiên tai là loại hình gây thiệt hại cho tính mạng và tài sản của một quốc gia nhiều hơn bất cứ loại hình nào. Theo Văn phòng Giảm nhẹ rủi ro thiên tai của Liên hợp quốc, trong vòng 20 năm qua, trên toàn thế giới, các loại hình thiên tai đã tăng lên khoảng 75%, làm hơn 1 triệu người chết và ảnh hưởng đến hơn 4 tỷ người dân, thiệt hại kinh tế gần 3.000 tỷ USD.

Trong bối cảnh biến đổi khí hậu ngày càng trở nên nghiêm trọng, những kiểu thời tiết khắc nghiệt như bão, lũ quét, hạn hán, nắng nóng kéo dài và sạt lở đất có xu hướng tăng cả về số lượng và mức độ. Đối với Việt Nam, là quốc gia chịu ảnh hưởng nặng nề của thiên tai, với trung bình mỗi năm có từ 10 - 15 cơn bão và áp thấp nhiệt đới trên Biển Đông, trong đó 5 - 7 cơn ảnh hưởng trực tiếp đến đất liền. Ngoài ra, các hiện tượng mưa lớn, lũ quét, sạt lở đất, hạn hán, xâm nhập mặn… ngày càng nghiêm trọng.

Riêng trong năm 2024, cả nước đã xảy ra 9 cơn bão, 1 áp thấp nhiệt đới, 232 trận mưa lớn gây ngập úng, lũ, lũ quét, sạt lở đất; nhiều trận dông lốc, động đất và gió mạnh, sóng lớn trên biển. Các loại hình thiên tai đã gây thiệt hại lớn về người và tài sản, cơ sở hạ tầng, ảnh hưởng đến đời sống, sản xuất của nhân dân. Thiên tai đã làm 514 người chết và mất tích; 2.207 người bị thương. Về nhà ở, đã có 6.905 nhà sập, đổ; 294.813 nhà bị hư hỏng, tốc mái. 338.955 ha lúa, hoa màu, 300.103 ha cây trồng khác bị ảnh hưởng, thiệt hại; 56.886 con gia súc, 5.321.084 con gia cầm bị chết, cuốn trôi.

Về thủy lợi, 502,4 km đê, kè, kênh mương; 94,8 km bờ sông, bờ biển bị sạt lở, hư hỏng. Ngoài ra còn nhiều thiệt hại về nuôi trồng thủy sản, tàu thuyền, giao thông… Ước tính tổng thiệt hại hơn 87.485 tỷ đồng, gấp hơn 9 lần năm 2023.

Trong số gần 90.000 tỷ đồng thiệt hại do thiên tai gây ra năm 2024 chủ yếu do cơn bão số 3 (tên thường gọi là YAGI). Ðây là cơn bão mạnh nhất trong 30 năm trên Biển Ðông và trong 70 năm qua đổ bộ trên đất liền nước ta.

Hình 1. Thống kê về thiên tai tại Việt Nam giai đoạn 2020 - 2024

Nguồn: Tổng hợp từ báo cáo của Ban Chỉ đạo quốc gia về phòng, chống thiên tai

Chỉ tính riêng cơn bão số 3 đã làm 345 người chết và mất tích; gần 2.000 người bị thương; gần 400.000 căn nhà bị hư hỏng, ngập nước, hàng trăm nghìn héc-ta cây nông nghiệp, thủy sản bị ngập úng hư hỏng và rất nhiều thiệt hại khác về tài sản. Ước tính tổng thiệt hại hơn 81.700 tỷ đồng. Nếu so với tổng thiệt hại do thiên tai năm 2024 thì riêng bão Yagi đã chiếm tới 93,39%.

Trong đợt thiên tai do bão số 3 gây ra đã cho thấy, đây là một trong những đợt thiên tai nghiêm trọng, khốc liệt chưa từng có trong rất nhiều năm qua ở Bắc Bộ, là trận lũ lớn nhất kể từ năm 1971 trên toàn bộ lưu vực Ðồng bằng sông Hồng, sông Thái Bình; xảy ra gần như đồng thời các loại hình thiên tai đặc biệt nguy hiểm (bão rất mạnh, lũ lớn, đặc biệt lớn; ngập lụt và lũ quét, sạt lở đất, ngập lụt xảy ra trên diện rộng); tác động, ảnh hưởng nặng nề đến hầu hết các hoạt động kinh tế xã hội, thiết chế hạ tầng từ vùng biển đến đồng bằng, trung du và miền núi.

Như vậy, có thể thấy rằng, các hiện tượng thời tiết cực đoan đã gia tăng về tần suất và cường độ, đòi hỏi các cơ quan chức năng phải nâng cao năng lực dự báo và ứng phó. Sự gia tăng của khí hậu nóng và mưa lớn đã làm thay đổi bản chất và diễn biến của các thảm họa thiên nhiên, khiến cho việc dự báo, cảnh báo sớm và quản lý rủi ro trở nên khó khăn hơn bao giờ hết.

Là một trong các quốc gia chịu ảnh hưởng lớn bởi thiên tai, Việt Nam thuộc nhóm nước chịu nhiều tác động nhất do biến đổi khí hậu. Những năm qua, các hình thái thời tiết cực đoan, nguy hiểm thường xuyên xuất hiện như bão, áp thấp nhiệt đới, mưa lớn, ngập lụt, lũ, lũ quét, sạt lở đất, nắng nóng, hạn hán, xâm nhập mặn, rét đậm, rét hại… đã gây ảnh hưởng nghiêm trọng, dẫn đến đến tính mạng, tài sản của nhân dân. Do đó, việc ứng dụng khoa học, công nghệ, chuyển đổi số trong dự báo, cảnh báo rủi ro, phòng chống thiên tai sẽ góp phần nâng cao chất lượng dự báo, cảnh báo, tránh bị động trong tình huống có thiên tai xảy ra.

2. Xu hướng khoa học, công nghệ, chuyển đổi số ứng dụng trong cảnh báo thiên tai

Theo thống kê của Tổ chức Khí tượng Thế giới (WMO), trong giai đoạn từ năm 1970 đến 2021, thế giới đã ghi nhận gần 12.000 thảm họa liên quan đến thời tiết cực đoan, làm hơn 2 triệu người thiệt mạng, gây thiệt hại kinh tế lên tới 4.300 tỷ USD. Để ứng phó hiệu quả, các quốc gia đều đặt ưu tiên hàng đầu vào xây dựng hệ thống cảnh báo sớm toàn diện nhằm bảo vệ tính mạng và tài sản cho người dân.

WMO đánh giá, mặc dù tổn thất kinh tế ngày càng tăng, nhưng số người thiệt mạng lại giảm dần. Điều này cho thấy các nước đang làm tốt hơn trong việc bảo vệ tính mạng con người. Trong đó, ưu tiên hàng đầu là đảm bảo hệ thống cảnh báo sớm có thể bảo vệ tất cả mọi người ở khắp mọi nơi. WMO tính toán rằng, trên quy mô toàn cầu, cứ mỗi 1 USD đầu tư vào hệ thống cảnh báo sớm sẽ mang lại 9 USD lợi nhuận.

Vì vậy, các nước đã tăng cường đầu tư vào các cơ quan khí tượng và thủy văn, bởi đây là “chìa khóa” cho sự phát triển kinh tế-xã hội của mỗi quốc gia. Tuy nhiên, vẫn còn khoảng 50% nước chưa có hệ thống cảnh báo sớm đầy đủ, dẫn đến hàng triệu người không được tiếp cận thông tin kịp thời để phòng tránh thiên tai.

2.1. Tiếp cận trong cảnh báo sớm thiên tai

Trước thực trạng đó, Liên Hợp Quốc đã phát động sáng kiến “Cảnh báo sớm cho tất cả” (Early Warnings for All - EW4All), đặt mục tiêu đến năm 2027, toàn bộ người dân trên thế giới đều được tiếp cận với hệ thống cảnh báo thiên tai hiệu quả.

Trên toàn cầu, các công nghệ tiên tiến như Internet vạn vật (IoT), dữ liệu vệ tinh, AI và phân tích dữ liệu thời gian thực đang được ứng dụng rộng rãi để theo dõi, dự báo và cảnh báo sớm các hiện tượng thiên tai. Những hệ thống này thu thập và xử lý dữ liệu về thời tiết, địa chất, mực nước và các yếu tố môi trường khác, từ đó cung cấp các dự báo chính xác và cảnh báo kịp thời giúp giảm thiểu thiệt hại.

Đặc tính của thời tiết là chuyển động liên tục, dự báo cảnh báo là khoa học xác suất có tính ứng dụng cao nên việc chuyển tải thông tin dự báo cảnh báo luôn có những khoảng cách. Trong khi đó các thông tin, tuyên truyền và truyền thông về dự báo thời tiết, cảnh báo rủi ro thiên tai chưa có những nghiên cứu chuyên sâu, hướng dẫn thống nhất mà hầu hết chỉ dựa vào điều kiện thực tế của mỗi quốc gia để nghiên cứu triển khai ứng dụng cho phù hợp.

WMO xây dựng IbFW và định hướng các thành viên phương pháp tiếp cận IbFW có cấu trúc để kết hợp dữ liệu về nguy cơ, mức độ phơi bày và tính dễ bị tổn thương để xác định rủi ro và hỗ trợ ra quyết định, với mục tiêu cuối cùng là khuyến khích hành động sớm chủ động nắm bắt thông tin giảm thiểu thiệt hại và mất mát về người và tài sản do thiên tai góp phần đảm bảo môi trường bền vững.

Theo WMO, hiện nay có ba cách tiếp cận dự báo tác động:

Cách tiếp cận định lượng: Đối với cách tiếp cận này mỗi thành phần được định lượng riêng. Để làm được cách này sẽ cần số liệu chi tiết về mức độ phơi bày, tính dễ bị tổn thương từ các cơ quan, ban, ngành, địa phương.

Cách tiếp cận định tính: Đây là cách tiếp cận chủ quan hơn, sử dụng các thông tin định tính được thu thập từ các đối tác chuyên gia. Thông tin này đại diện cho kinh nghiệm của chuyên gia trong phòng chống thiên tai và cho phép ước tính tác động trực tiếp từ cường độ nguy hiểm.

Cách tiếp cận truyền thống: Từ cường độ của hiểm họa liên hệ tới tác động, xác định và giảm thiểu rủi ro, nhưng không tính đến sự phơi bày hoặc tính dễ bị tổn thương.

Một trong những biện pháp ứng phó với thiên tai là giải pháp về công nghệ. Giải pháp này giúp nâng cao công tác dự báo, cảnh báo để có biện pháp ứng phó kịp thời, hạn chế rủi ro thiên tai. Đồng thời công nghệ cũng có thể ứng dụng với những hoạt động cứu hộ, cứu trợ sau bão lũ.

Khoa học, công nghệ đóng vai trò rất quan trọng công tác dự báo, cả trong quan trắc, truyền tin và phân tích dự báo. Trước đây, quan trắc chủ yếu là thủ công nên thông tin thường bị chậm trong khi tình huống thiên tai luôn có sự thay đổi nhanh nên ảnh hưởng đến công tác dự báo, cảnh báo. Những năm gần đây, khoa học, công nghệ đã bắt đầu được ứng dụng để chuyển đổi số công tác dự báo, cảnh báo thiên tai như mạng lưới quan trắc khí tượng thủy văn tự động (máy đo gió, máy đo khí áp, đo mưa, đo độ ẩm...); thành lập các trung tâm thu nhận, xử lý, tính toán và ra bản tin cảnh báo mưa lớn có khả năng gây lũ quét; phát triển các mô hình dự báo số độ phân giải cao cho riêng khu vực Việt Nam; xây dựng bản đồ số hóa để khoanh vùng rủi ro thiên tai...

2.2. Áp dụng AI và các công nghệ hiện đại

Với sự phát triển không ngừng của công nghệ, việc ứng dụng các công cụ tiên tiến như AI, máy học kết hợp với GIS và viễn thám đang mở ra những hướng đi mới cho công tác quản lý rủi ro thiên tai. Các hệ thống này xử lý dữ liệu lớn một cách nhanh chóng và đưa ra dự báo chính xác, hỗ trợ các cơ quan chức năng có được thông tin kịp thời và hữu ích. Ví dụ, việc sử dụng các mô hình AI để phân tích dữ liệu thu thập từ vệ tinh và cảm biến địa lý có thể giúp xác định nhanh chóng các khu vực nguy cơ cao, từ đó đưa ra biện pháp phòng chống và ứng phó hiệu quả. Công nghệ này cũng hỗ trợ quá trình giám sát liên tục, giúp các nhà quản lý theo dõi diễn biến của thiên tai theo thời gian thực.

Hình 2. Quản lý thảm họa thiên nhiên bằng IoT và thiết bị di động

Nguồn: Moez Krichen và cộng sự, 2024

Công nghệ còn được dùng để kết nối tình nguyện viên với mạng lưới thông tin cứu nạn khẩn cấp. Theo đó, khi thiết bị có kết nối Internet, các tình nguyện viên có thể trực tiếp tham gia mạng lưới thông tin cứu nạn khẩn cấp mà không bị giới hạn bởi thời gian, không gian. Họ sẽ tiếp nhận yêu cầu cứu hộ trực tuyến, xác minh, phân loại thông tin. Các đối tượng cần cứu trợ sẽ được kết nối với đội cứu trợ gần nhất. Các tổ chức, các đoàn cứu trợ sẽ được kết nối với khu vực, trường hợp tương thích về vị trí, tuyến đường, nhu cầu… từ đó giảm thiểu rủi ro và tình trạng lãng phí nguồn lực cứu trợ.

3. Áp dụng khoa học, công nghệ cảnh báo sớm thiên tai cho Việt Nam

Trong bối cảnh biến đổi khí hậu và thời tiết ngày càng cực đoan, việc dự báo thiên tai trở nên quan trọng hơn bao giờ hết. Công nghệ hiện đại đóng vai trò then chốt trong việc cung cấp thông tin chính xác và kịp thời về bão, lũ giúp bảo vệ tính mạng và tài sản của con người.

Ở Việt Nam, việc ứng dụng công nghệ trong quản lý rủi ro thiên tai đã có những bước tiến đáng kể. Hệ thống cảnh báo sớm cho lũ lụt, bão và sạt lở đất đang được phát triển dựa trên công nghệ cảm biến, dữ liệu vệ tinh và mô hình dự báo thời tiết tiên tiến. Những công nghệ này cho phép cơ quan chức năng theo dõi tình hình thời tiết và môi trường liên tục, từ đó đưa ra các cảnh báo sớm và biện pháp ứng phó kịp thời nhằm bảo vệ an toàn tính mạng và tài sản của người dân. Sự phát triển công nghệ không chỉ cải thiện độ chính xác của dự báo mà còn thay đổi cách chúng ta chuẩn bị và ứng phó với các hiện tượng thời tiết khắc nghiệt.

Việc cập nhật thông tin về thời tiết như là nắng mưa thì đang là nhu cầu thiết yếu của mỗi người dân khi mà chúng ta trước khi ra khỏi nhà hay thực hiện bất cứ một công việc gì. Và ngày hôm nay thì tôi đang có mặt tại Viện Khoa học khí tượng thủy văn và biến đổi khí hậu để cùng tìm hiểu về một hệ thống đó là sử dụng công nghệ số trong tổng hợp, phân tích các hình thái thời tiết để từ đó đưa ra những cảnh báo sớm về các thảm họa thiên nhiên như bão lũ, lũ quét hay sạt lở đất.

Thủ tướng Chính phủ đã phê duyệt Đề án “Hiện đại hóa Ngành Khí tượng Thủy văn đến năm 2025 và thời kỳ 2026 - 2030” (Quyết định số 1261/QĐ-TTg ngày 27/10/2023). Đề án tiến tới hiện đại hóa công nghệ quan trắc khí tượng thủy văn đến năm 2030, nâng tổng số trạm tự động trên toàn mạng lưới đạt 95% đối với các trạm khí tượng, đo mực nước, đo mưa, đo gió trên cao và tối thiểu 40% đối với các trạm đo lưu lượng nước; Nghiên cứu áp dụng công nghệ quan trắc từ xa bằng vệ tinh, camera, viễn thám, IoT, trí AI trong hoạt động quan trắc phục vụ giám sát, dự báo trên diện rộng; dự báo khí tượng thủy văn hằng ngày trong điều kiện thời tiết bình thường có độ tin cậy đạt 80 - 85%; dự báo đủ độ tin cậy quỹ đạo và cường độ áp thấp nhiệt đới trước 2 - 3 ngày, tăng thời hạn cảnh báo quỹ đạo và cường độ bão trước 3 - 5 ngày; dự báo, cảnh báo lũ đủ độ tin cậy đối với các hệ thống sông lớn ở Bắc bộ trước 2 - 3 ngày, ở Trung bộ trước 1 - 2 ngày, ở Nam bộ trước 10 ngày. Đồng thời, tăng chất lượng dự báo định lượng mưa lớn trước 2 - 3 ngày lên thêm 5 - 10% so với năm 2020; cảnh báo đủ độ tin cậy lũ quét, sạt lở đất trước 6 giờ; tăng thời hạn dự báo thời tiết đến 10 ngày, cảnh báo xu thế diễn biến một số hiện tượng khí tượng thủy văn nguy hiểm đến 1 tháng, cảnh báo hiện tượng ENSO tác động đến Việt Nam, hạn hán, xâm nhập mặn từ 3 tháng đến 1 năm; nâng chất lượng dự báo, cảnh báo khí tượng thủy văn dẫn đầu các nước trong khu vực ASEAN.

Để triển khai Đề án, cần triển khai đồng bộ các giải pháp, áp dụng khoa học, công nghệ hiện đại như:

Thứ nhất, hiện đại hóa mạng lưới trạm quan trắc khí tượng thủy văn quốc gia, hướng tới tỷ lệ trạm tự động đạt 95% cho các trạm đo khí tượng, mưa, mực nước và gió trên cao. Ưu tiên ứng dụng vệ tinh, IoT, radar thời tiết, camera giám sát, AI và công nghệ viễn thám.

Thứ hai, chuyển đổi số toàn diện ngành khí tượng thủy văn. Hoàn thành cơ sở dữ liệu khí tượng thủy văn quốc gia, ứng dụng AI, Big Data và mô hình tích hợp để phân tích, dự báo nguy cơ thiên tai theo thời gian thực.

Thứ ba, nâng cấp năng lực dự báo. Dự báo bão tăng hạn trước 3 - 5 ngày, lũ quét trước 6 giờ, mưa lớn trước 2 - 3 ngày, cảnh báo tác động thiên tai cấp xã. Mô hình khí hậu dự báo ENSO, hạn mặn trước 3 - 12 tháng.

Thứ tư, xây dựng hệ thống cảnh báo đa thiên tai tích hợp kết nối radar, dữ liệu vệ tinh, mô hình tính toán, bản đồ nguy cơ và công cụ truyền thông cảnh báo tới người dân qua ứng dụng di động, mạng xã hội và đài truyền thanh cơ sở.

Thứ năm, đẩy mạnh hợp tác quốc tế, chia sẻ dữ liệu và công nghệ với các trung tâm dự báo của Nhật Bản, châu Âu, Mỹ, WMO. Chủ động tham gia các chương trình cảnh báo khu vực như ASEAN Flash Flood Guidance, EW4All của Liên hợp quốc.

Hiện nay, Bộ Nông nghiệp và Môi trường chỉ đạo các đơn vị trực thuộc sẽ tiếp tục mở rộng hệ thống trạm radar thời tiết, xây dựng bản đồ phân vùng rủi ro thiên tai, nâng cấp hạ tầng dữ liệu khí tượng liên thông quốc gia và vận hành các trung tâm dự báo khí tượng tích hợp. Triển khai mô hình cảnh báo lũ quét, sạt lở đất theo thời gian thực, ứng dụng WebGIS, dữ liệu viễn thám và cảm biến địa chất tại vùng núi để xác định nguy cơ và phát tin cảnh báo tức thời tới chính quyền và cộng đồng.

Một trong những nhiệm vụ trọng tâm về phòng chống thiên tai trong năm 2025 là xây dựng hệ thống thông tin cảnh báo thiên tai hiện đại, có khả năng kết nối trực tiếp với Chính phủ, các bộ, ngành và địa phương. Hệ thống này sẽ giúp đảm bảo rằng thông tin cảnh báo được truyền đạt nhanh chóng và chính xác đến các cơ quan chức năng và người dân, từ đó có thể thực hiện các biện pháp ứng phó theo đúng cấp độ rủi ro thiên tai.

4. Kết luận

Là một trong các quốc gia chịu ảnh hưởng lớn bởi thiên tai, Việt Nam thuộc nhóm nước chịu nhiều tác động nhất. Những năm qua, các hình thái thời tiết cực đoan, nguy hiểm thường xuyên xuất hiện như bão, áp thấp nhiệt đới, mưa lớn, ngập lụt, lũ, lũ quét, sạt lở đất, nắng nóng, hạn hán, xâm nhập mặn, rét đậm, rét hại… đã gây ảnh hưởng nghiêm trọng, dẫn đến đến tính mạng, tài sản của nhân dân. Vì vậy, khoa học, công nghệ, đặc biệt là công tác dự báo và cảnh báo thiên tai, đóng vai trò then chốt trong việc giảm thiểu các rủi ro thiên tai và bảo vệ môi trường.

Triển khai các chương trình nghiên cứu, ứng dụng khoa học, công nghệ phục vụ công tác phòng ngừa, giảm nhẹ tác động của thiên tai, bảo vệ môi trường cần được đẩy mạnh. Trong đó, Đề án phát triển năng lực ứng phó với sự cố, thiên tai và tìm kiếm cứu nạn đến năm 2030 và định hướng đến năm 2045 là một trong những chương trình quan trọng cần được triển khai nhanh chóng.

Tài liệu tham khảo

1.   Ban Chỉ đạo quốc gia về Phòng chống thiên tai (2024). Báo cáo tổng kết công tác phòng chống thiên tai năm 2024.

2.   Krichen, M., et al (2024). Disaster management using IoT and mobile technology.

3.   Rangra, A., & Sehgal, V. K. (2022). Impact-based forecasting for disaster risk reduction.

4.   Tổ chức Khí tượng Thế giới (WMO). (2023). Early Warnings for All initiative - Technical Summary.

5.   Tổ chức Khí tượng Thế giới (WMO). (2021). WMO Atlas of Mortality and Economic Losses from Weather, Climate and Water Extremes (1970-2019).

6.   Thủ tướng Chính phủ (2023). Quyết định số 1261/QĐ-TTg ngày 27/10/2023 về việc phê duyệt Đề án hiện đại hóa ngành Khí tượng Thủy văn đến năm 2025 và thời kỳ 2026 - 2030.

7.   Liên hợp quốc (2022). Early Warnings for All: Action Plan. New York: United Nations Office for Disaster Risk Reduction (UNDRR).

8.   Tổng cục Khí tượng Thủy văn (2023). Báo cáo hiện trạng và năng lực quan trắc khí tượng thủy văn Việt Nam.

9.   Bộ Tài nguyên và Môi trường (2024). Chương trình cảnh báo sớm đa thiên tai tích hợp tại Việt Nam.

10.    Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn (2024). Định hướng chiến lược phòng, chống thiên tai đến năm 2030 và tầm nhìn đến năm 2045.

TS. Nguyễn Đình Đáp

Viện Hàn lâm Khoa học xã hội Việt Nam