Ứng dụng chuyển đổi số trong ngành Khí tượng Thủy văn: áp dụng thực tiễn tại Đài Khí tượng Thủy văn Trung Bộ trong công tác tổ chức vận hành mạng lưới trạm đáp ứng nhiệm vụ trong tình hình mới
Chuyển đổi số đã trở thành yêu cầu cấp thiết đối với mọi ngành, mọi lĩnh vực, trong đó ngành Khí tượng Thủy văn (KTTV) giữ vai trò đặc biệt quan trọng. Trong bối cảnh biến đổi khí hậu, tần suất và cường độ các hiện tượng thời tiết cực đoan gia tăng, công tác quan trắc, dự báo và cảnh báo sớm phải được triển khai với tốc độ, độ chính xác và tính liên tục cao hơn. Đối với khu vực miền Trung, nơi Đài KTTV Trung Bộ quản lý một mạng lưới rộng, nhiều dạng địa hình và chịu ảnh hưởng nặng nề của bão, mưa lớn, lũ quét, chuyển đổi số không chỉ là nâng cấp kỹ thuật mà còn là chiến lược để bảo vệ tính mạng và tài sản người dân, ổn định sinh kế và phát triển kinh tế xã hội.
Khu vực Trung Bộ là một trong những 'điểm nóng' thiên tai: tần suất bão lớn, mưa cục bộ và lũ quét cao. Những sự kiện như bão số 9 (2020) và các trận lũ lịch sử ở Quảng Bình, Quảng Trị (2020), gần đây nhất là trận lũ lịch sử tại Nghệ An đã minh chứng cho nhu cầu cấp thiết về dự báo chính xác và cảnh báo kịp thời.
Sau khi hợp nhất 03 Đài khu vực (Bắc Trung Bộ, Trung Trung Bộ, Nam Trung Bộ) và tiếp nhận địa giới hành chính của 03 tỉnh Tây Nguyên (Kon Tum, Gia Lai, Đắk Lắk), Đài Khí tượng Thủy văn Trung Bộ hiện đang quản lý một mạng lưới trạm trải rộng trên 9 tỉnh, thành phố: Nghệ An, Hà Tĩnh, Quảng Trị, Thừa Thiên Huế, Đà Nẵng, Quảng Ngãi, Gia Lai, Đắk Lắk, Khánh Hòa. Đây là khu vực vừa có địa hình phức tạp, vừa có điều kiện thời tiết đa dạng, tạo ra yêu cầu đặc biệt cao đối với công tác tổ chức, vận hành mạng lưới. Đài KTTV Trung Bộ quản lý một hệ thống trạm rộng lớn, đa dạng về chủng loại và công nghệ. Cụ thể:103
- Tổng số trạm tự động: 458 trạm, trong đó có 237 trạm đo mưa tự động, 80 trạm thủy văn tự động, 58 trạm khí tượng tự động cùng các trạm chuyên biệt về môi trường và đo gió, chất lượng không khí.
- Số trạm thủ công: 163 trạm, bao gồm các trạm khí tượng, thủy văn, hải văn, trạm thám không, trạm đo mặn và trạm đo mực nước biển; kèm theo đó là hệ thống radar thời tiết, radar biển và một số trạm quan trắc đặc thù. Những đặc điểm nổi bật và thách thức trong quản lý vận hành:
- Địa bàn quản lý rộng, trải dài từ ven biển đến vùng núi, nhiều trạm đặt ở vùng khó tiếp cận, đặc biệt trong mùa mưa bão;
- Thiết bị đầu tư qua nhiều giai đoạn, tiêu chuẩn kỹ thuật khác nhau dẫn tới không đồng bộ trong giao thức truyền dữ liệu và phần mềm quản lý;
- Nhân lực kỹ thuật phân tán và mỏng, khó đảm bảo trực vận hành tại mọi trạm trong điều kiện khẩn cấp;
Với mạng lưới gồm 458 trạm tự động và 163 trạm thủ công trải rộng trên 9 tỉnh, thành phố (Nghệ An, Hà Tĩnh, Quảng Trị, Thừa Thiên Huế, Đà Nẵng, Quảng Ngãi, Gia Lai, Đắk Lắk, Khánh Hòa), Đài đã triển khai hệ thống giám sát tập trung từ Trung tâm điều hành tại Đà Nẵng, kết nối liên tục với các trạm qua mạng di động.
Trong giai đoạn 2020-2025, Đài đã ứng dụng mạnh mẽ chuyển đổi số trong các mảng: Triển khai mạng lưới quan trắc tự động với 100% trạm tự động truyền số liệu thời gian thực; Tích hợp dữ liệu radar, vệ tinh, trạm mặt đất để lập bản đồ mưa định lượng phục vụ cảnh báo lũ quét cho các huyện miền núi Quảng Nam, Quảng Ngãi, Kon Tum, Nghệ An, Hà Tĩnh; Áp dụng AI để phân tích xu thế mực nước sông và lượng mưa, từ đó đưa ra cảnh báo sớm 1-3 giờ trước khi mưa lũ xảy ra; Sử dụng SCADA để giám sát từ xa tình trạng thiết bị tại các trạm ở vùng sâu, giảm 25% số chuyến kiểm tra hiện trường.
Mạng lưới trạm tự động là nền tảng cho mọi hoạt động dự báo hiện đại. Ở cấp độ kỹ thuật, mỗi trạm bao gồm các bộ cảm biến (cảm biến đo áp suất, cảm biến đo mưa, cảm biến đo nhiệt độ, độ ẩm, cảm biến đo gió, cảm biến đo giờ nắng, bức xạ mặt trời) tùy thuộc vào nhu cầu sử dụng; bộ thu thập và xử lý dữ liệu (Datalogger), và phương thức truyền dẫn (4G/5G, Internet). Việc chuẩn hóa giao thức (ví dụ sử dụng chuẩn OGC, MQTT cho IoT) và áp dụng bộ lọc, kiểm tra chất lượng dữ liệu tại nguồn sẽ giúp giảm thiểu dữ liệu nhiễu và tăng tính tin cậy cho hệ thống.
Sau những đợt thiên tai gây hậu quả nghiêm trọng như bão số 9 năm 2020, hay trận lũ lịch sử ở Quảng Bình, Quảng Trị tháng 10/2020 hay mới đây nhất là trận lũ lịch sử trên địa bàn các huyện Kỳ Sơn, Tương Dương, Con Cuông, Nghệ An để lại hậu quả vô cùng nặng nề; xã hội càng thấy rõ tầm quan trọng của việc nâng cao chất lượng dự báo và cảnh báo sớm. Thời gian cảnh báo sớm hơn, độ chính xác cao hơn đồng nghĩa với hàng nghìn sinh mạng và hàng nghìn tỷ đồng tài sản được bảo vệ.
Ngành Khí tượng Thủy văn giữ vai trò then chốt trong công tác dự báo, cảnh báo sớm, giúp các cấp chính quyền và người dân chủ động ứng phó, giảm 104 thiểu rủi ro. Đặc biệt, mạng lưới trạm quan trắc “tai mắt” của ngành chính là nguồn cung cấp dữ liệu nền tảng để xây dựng các bản tin dự báo chính xác, kịp thời. Để đáp ứng yêu cầu mới, ngành Khí tượng Thủy văn đã và đang thực hiện đồng bộ nhiều giải pháp:
- Nâng cao năng lực chuyên môn thông qua đào tạo chuyên sâu về công nghệ dự báo hiện đại, phân tích số liệu lớn, sử dụng mô hình dự báo số trị tiên tiến.
- Hiện đại hóa trang thiết bị với việc đầu tư, mở rộng mạng lưới trạm tự động, radar thời tiết, vệ tinh quan trắc; tăng cường hệ thống thu nhận, xử lý dữ liệu thời gian thực.
- Đổi mới tổ chức bộ máy theo hướng tinh gọn, hiệu quả, tăng tính liên thông giữa các đơn vị dự báo, quan trắc và nghiên cứu.
Chuyển dịch mạnh mẽ từ quan trắc thủ công sang tự động hóa, giảm phụ thuộc vào sức người, tăng khả năng thu thập dữ liệu liên tục, kể cả trong điều kiện thời tiết khắc nghiệt.
Chuyển đổi số trong ngành KTTV không chỉ đơn thuần là việc thay thế thiết bị thủ công bằng thiết bị tự động, mà còn bao gồm cả việc xây dựng một hệ sinh thái công nghệ số xuyên suốt các khâu: quan trắc, truyền dẫn, lưu trữ, xử lý, dự báo, truyền thông kết quả.
Chuyển đổi số là con đường tất yếu để ngành Khí tượng Thủy văn, nâng cao năng lực dự báo, giám sát và cảnh báo sớm. Bằng việc đầu tư có trọng điểm, chuẩn hoá công nghệ, nâng cao năng lực nhân lực và thúc đẩy chia sẻ dữ liệu liên ngành, Đài KTTV Trung Bộ sẽ gia tăng đáng kể hiệu quả công tác phòng chống thiên tai, giảm thiểu thiệt hại về người và tài sản.
Việc tổ chức, vận hành mạng lưới trạm khí tượng thủy văn của Đài Khí tượng Thủy văn Trung Bộ trong tình hình mới không chỉ cần đáp ứng yêu cầu chuyên môn, mà còn khẳng định vai trò chủ động, sáng tạo và tinh thần trách nhiệm cao của tập thể cán bộ, viên chức. Mạng lưới trạm hiện đại, vận hành hiệu quả đã góp phần quan trọng vào công tác dự báo, cảnh báo thiên tai, bảo vệ tính mạng và tài sản nhân dân, phục vụ phát triển kinh tế - xã hội bền vững. Với định hướng tiếp tục hiện đại hóa, ứng dụng công nghệ tiên tiến và phát huy sức mạnh tập thể, Đài Khí tượng Thủy văn Trung Bộ sẵn sàng đáp ứng tốt hơn nữa nhiệm vụ trong giai đoạn mới, góp phần cùng toàn ngành thực hiện thắng lợi mục tiêu chiến lược đến năm 2030 và tầm nhìn 2050./.