Nhóm nghiên cứu Đài KTTV Trung bộ nghiên cứu ứng dụng chuỗi mô hình số DNORA2/SWAN với độ phân giải không gian 250 m để tái hiện diễn biến trường sóng trong bão Bualoi năm 2025 tại vùng biển ven bờ Nghệ An – Hà Tĩnh.
Tại Hội thảo Thiên tai trên biển 2026, diễn ra từ ngày 2-4/11/2026 tại Hà Nội, nhóm chuyên gia của Đài KTTV Bắc Bộ đã trình bày về Ứng dụng mô hình DNORA2/SWAN độ phân giải 250 m mô phỏng trường sóng biển trong bão Bualoi năm 2025 tại vùng biển Nghệ An – Hà Tĩnh.
Bão Bualoi (bão số 10 năm 2025, tên quốc tế 2520, tên gọi tại Philippines là Opong) là một trong những cơn bão gây ảnh hưởng đáng chú ý đến khu vực Trung Bộ trong năm 2025. Sau khi hình thành trên khu vực gần đảo Yap (Micronesia) ngày 20/9/2025, bão mạnh lên, di chuyển qua Philippines và đi vào Biển Đông vào tối 26/9.
Trong quá trình hoạt động trên Biển Đông, bão tiếp tục mạnh lên, đạt cường độ cực đại khoảng 80 kt, áp suất khí quyển ở tâm bão giảm xuống 965 hPa vào ngày 28/9. Đêm 28/9, bão đổ bộ khu vực giữa Hà Tĩnh và phía Bắc Quảng Trị với sức gió mạnh cấp 11, giật cấp 14, sau đó suy yếu thành vùng áp thấp trên khu vực Thượng Lào vào ngày 29/9.
Một đặc điểm đáng chú ý của bão Bualoi là tốc độ di chuyển khá nhanh, khoảng 35 km/h khi hoạt động trên Biển Đông, gần gấp đôi tốc độ di chuyển thông thường của xoáy thuận nhiệt đới. Tuy nhiên, gió mạnh vẫn duy trì trong thời gian dài khi bão ảnh hưởng đến khu vực từ Nghệ An đến phía Bắc Quảng Trị, tạo điều kiện hình thành trường sóng lớn trên vùng biển ven bờ.
Theo số liệu quan trắc, tại đảo Hòn Ngư (Nghệ An), gió mạnh nhất đạt 34 m/s, giật 42 m/s trong rạng sáng ngày 29/9. Tại trạm Hoành Sơn (Hà Tĩnh), gió mạnh nhất đạt 32 m/s, giật 44 m/s. Cùng với đó, mưa lớn phổ biến từ 350–500 mm tại khu vực Thanh Hóa – Nghệ An, có nơi trên 600 mm; khu vực Hà Tĩnh – Quảng Trị phổ biến 200–400 mm. Mực nước ven biển cũng đạt mức cao trong thời điểm bão đổ bộ, trùng với kỳ triều cường.
Những đặc điểm về cường độ, tốc độ di chuyển và phạm vi ảnh hưởng của bão Bualoi là cơ sở để lựa chọn trường hợp này phục vụ nghiên cứu, đánh giá khả năng mô phỏng trường sóng trong điều kiện bão mạnh.
Nghiên cứu đã xây dựng chuỗi mô hình gồm metocean-api, DNORA2 và SWAN nhằm tái hiện trường sóng tại vùng biển ven bờ Nghệ An – Hà Tĩnh, bao gồm khu vực đảo Hòn Ngư.
Trong đó, metocean-api được sử dụng để xây dựng phổ sóng tham số JONSWAP từ các thông số sóng của bộ dữ liệu tái phân tích ERA5; DNORA2 thực hiện thiết lập lưới tính, nội suy địa hình đáy biển, chuẩn bị các điều kiện biên và trường gió, đồng thời tạo cấu hình đầu vào cho mô hình SWAN. Đây là mô hình phổ sóng thế hệ thứ ba, có khả năng mô phỏng sự biến đổi của sóng dưới tác động của gió, tương tác phi tuyến giữa các thành phần sóng, ma sát đáy và hiện tượng vỡ sóng do độ sâu.
Miền tính toán được thiết lập trong phạm vi từ 105,0–106,5° kinh Đông và 17,5–19,0° vĩ Bắc, với độ phân giải không gian 250 m. Dữ liệu địa hình đáy biển được khai thác từ các nguồn GEBCO/EMODnet, trong khi trường gió sử dụng dữ liệu ERA5 với độ phân giải 0,25 độ và bước thời gian một giờ.
Mô phỏng được thực hiện liên tục trong 72 giờ, từ 00 giờ ngày 27/9 đến 00 giờ ngày 30/9/2025 (UTC), bao quát các giai đoạn bão tiếp cận, đổ bộ và suy yếu. Các sản phẩm đầu ra bao gồm độ cao sóng có nghĩa (Hs), chu kỳ sóng, hướng sóng trung bình và phân bố không gian của trường sóng theo thời gian.
Để đánh giá độ tin cậy của kết quả mô phỏng, nghiên cứu sử dụng các nguồn số liệu độc lập, gồm số liệu độ cao sóng từ vệ tinh đo cao, radar biển HF tại Nghi Xuân và số liệu quan trắc khí tượng thủy văn tại trạm Hòn Ngư. Việc kết hợp các nguồn dữ liệu có đặc điểm quan trắc khác nhau giúp đánh giá mô hình cả về diễn biến theo thời gian và phân bố không gian của trường sóng.
Kết quả mô phỏng cho thấy trước 18 giờ UTC ngày 27/9, trạng thái biển tương đối ổn định, độ cao sóng có nghĩa phổ biến dưới 1,5 m. Từ ngày 28/9, khi tâm bão tiến vào khu vực giữa Biển Đông, trường sóng tăng nhanh và phát triển mạnh.
Độ cao sóng có nghĩa lớn nhất trong miền tính đạt khoảng 8,13 m vào lúc 20 giờ UTC ngày 28/9, tập trung tại khu vực phía ngoài khơi đảo Hòn Ngư – Hòn Mắt. Độ cao sóng trung bình trên toàn miền đạt khoảng 5,3 m. Đáng chú ý, trường sóng có sự phân hóa theo hướng Bắc – Nam: tại khu vực 18,92° vĩ Bắc, độ cao sóng đạt khoảng 7,8 m; tại 18,48° vĩ Bắc đạt khoảng 7,2 m và tại 18,10° vĩ Bắc đạt khoảng 6,0 m. Các điểm phía Bắc cũng ghi nhận thời điểm sóng đạt cực đại muộn hơn khoảng 4–5 giờ so với các điểm phía Nam.
Tại thời điểm cường độ bão mạnh, vùng biển phía Đông Bắc của miền tính xuất hiện dải sóng có độ cao trên 6–7 m. Khi tiến gần bờ, sóng chịu ảnh hưởng rõ rệt của địa hình đáy biển và độ sâu vùng nước. Tại khu vực ngoài khơi, chu kỳ sóng trung bình Tm01 phổ biến 8–10 giây, trong khi ở vùng nước ven bờ giảm xuống khoảng 4–6 giây. Hướng sóng chủ yếu từ Đông Nam, khoảng 120–150 độ, sau đó biến đổi dần theo hướng Nam – Đông Nam khi truyền vào vùng nước nông.
Sau thời điểm đạt cực đại, độ cao sóng giảm dần, với tốc độ suy giảm khoảng 0,5 m/giờ trong ngày 29/9. Đến 00 giờ ngày 30/9, độ cao sóng trên phần lớn miền tính giảm xuống dưới 1,69 m.
Những kết quả này cho thấy mô hình đã tái hiện được các đặc trưng chính của quá trình phát triển và suy giảm trường sóng trong thời gian bão Bualoi ảnh hưởng đến vùng biển Nghệ An – Hà Tĩnh.
Một nội dung quan trọng của nghiên cứu là kiểm chứng kết quả mô phỏng bằng nhiều nguồn số liệu quan trắc độc lập.
Đối với dữ liệu vệ tinh đo cao, nghiên cứu sử dụng số liệu từ các vệ tinh HaiYang-2B, HaiYang-2C, Sentinel-3B, Sentinel-6A, CFOSAT và Jason-3. Kết quả so sánh trên toàn khu vực vịnh Bắc Bộ cho thấy dữ liệu ERA5 có mức độ tương quan cao với số liệu vệ tinh, hệ số tương quan đạt 0,94, sai số căn quân phương (RMSE) đạt 0,44 m. Điều này cho thấy dữ liệu tái phân tích có khả năng mô tả tương đối tốt trường sóng ngoài khơi.
Tại trạm khí tượng thủy văn Hòn Ngư, mô hình SWAN mô phỏng được xu thế tăng và giảm của độ cao sóng theo diễn biến của bão, với hệ số tương quan đạt 0,90. Tuy nhiên, độ cao sóng cực đại mô phỏng khoảng 5,6 m, thấp hơn mức quan trắc khoảng 6–8 m. Sai số trung bình đạt -0,85 m và RMSE đạt 1,43 m. Đối với chu kỳ sóng, mô hình cho kết quả Tm01 cực đại khoảng 8,7 giây, trong khi giá trị quan trắc khoảng 9,5 giây.
Tại radar biển HF Nghi Xuân, số liệu quan trắc ghi nhận độ cao sóng đạt khoảng 6,5–7,2 m trong khoảng 14–18 giờ UTC ngày 28/9, với chu kỳ sóng khoảng 8 giây. Trong khi đó, kết quả mô phỏng tại khu vực 18,92° vĩ Bắc đạt khoảng 7,8 m vào lúc 20 giờ UTC cùng ngày. Nhìn chung, mô hình thể hiện tương đối phù hợp về xu thế phát triển và suy giảm của trường sóng, mặc dù thời điểm xuất hiện sóng cực đại còn chênh lệch khoảng 2–3 giờ.
Kết quả đối chiếu cho thấy mô hình có khả năng tái hiện tương đối tốt diễn biến tổng thể của trường sóng, đặc biệt trong giai đoạn bão tiếp cận và suy yếu. Tuy nhiên, sai số vẫn còn đáng kể tại khu vực ven bờ và thời điểm sóng đạt cực đại.
Bên cạnh những kết quả đạt được, nghiên cứu cũng chỉ ra một số hạn chế cần tiếp tục khắc phục. Một trong những nguyên nhân có thể ảnh hưởng đến sai số mô phỏng là trường gió ERA5 có độ phân giải 0,25 độ, chưa thể hiện đầy đủ cấu trúc gió mạnh ở khu vực gần tâm bão. Trong nghiên cứu, tốc độ gió cực đại trên miền tính từ ERA5 đạt khoảng 25,6 m/s, thấp hơn đáng kể so với giá trị quan trắc tại Hòn Ngư là 34 m/s, chưa kể gió giật đạt 42 m/s.
Ngoài ra, mô hình hiện còn đánh giá thấp độ cao sóng ven bờ khoảng 0,5–1,0 m và chưa tái hiện được giá trị độ cao sóng trên 11 m được ghi nhận tại Hòn Ngư lúc 19 giờ ngày 28/9/2025. Giá trị quan trắc này cũng cần được xem xét trong bối cảnh giới hạn đo của thiết bị.
Để nâng cao chất lượng mô phỏng, nhóm nghiên cứu đề xuất kết hợp trường gió ERA5 với mô hình xoáy thuận nhiệt đới tham số Holland, có sử dụng thông tin áp suất khí quyển tại tâm bão nhằm cải thiện khả năng mô tả trường gió mạnh. Đồng thời, việc tích hợp đầy đủ phổ sóng hai chiều từ ERA5 thông qua điều kiện biên SWAN BOUNDSPEC cũng được xem là hướng nghiên cứu quan trọng, đặc biệt trong việc mô phỏng quá trình truyền sóng lừng từ ngoài khơi vào vùng ven bờ.
Việc tiếp tục áp dụng và kiểm nghiệm chuỗi mô hình DNORA2/SWAN đối với các cơn bão khác sẽ góp phần đánh giá tính ổn định, khả năng chuyển giao và phạm vi ứng dụng của phương pháp.
Nghiên cứu bước đầu cho thấy tiềm năng ứng dụng các công cụ mô hình số mã nguồn mở, kết hợp dữ liệu tái phân tích và quan trắc vệ tinh, radar biển, trạm khí tượng thủy văn trong nghiên cứu động lực sóng vùng ven biển Việt Nam. Đây là hướng tiếp cận có ý nghĩa trong việc tăng cường năng lực mô phỏng, đánh giá các hiện tượng biển nguy hiểm, từng bước hoàn thiện cơ sở khoa học và công nghệ phục vụ công tác dự báo, cảnh báo khí tượng thủy văn biển, góp phần nâng cao hiệu quả phòng, chống thiên tai và bảo đảm an toàn cho các hoạt động kinh tế - xã hội ven biển.