Đánh Giá Khả Năng Ứng Dụng Của Bộ Mô Hình WRF – Delft3D Trong Mô Phỏng Mực Nước Dâng Do Bão

Mô hình WRF (Weather Research and Forecasting Model) là hệ thống dự báo thời tiết số trị hiện đại. Nó được thiết kế để phục vụ cả mục đích nghiên cứu và dự báo nghiệp vụ. Mô hình WRF có khả năng mô phỏng các hiện tượng thời tiết trên nhiều quy mô khác nhau, từ quy mô khu vực đến quy mô toàn cầu. Dữ liệu đầu ra của mô hình WRF như gió, áp suất, nhiệt độ rất quan trọng. Các dữ liệu này làm đầu vào cho mô hình Delft3D.

Mô hình Delft3D là bộ công cụ mô phỏng thủy lực đa chiều. Nó chuyên dùng để mô phỏng các quá trình thủy động lực, sóng, bùn cát và chất lượng nước. Mô hình Delft3D được phát triển bởi Viện Deltares (Hà Lan). Mô hình Delft3D được ứng dụng rộng rãi trong các bài toán quản lý ven biển, sông ngòi, cửa sông. Mô hình Delft3D có khả năng kết hợp với các mô hình khác để tạo thành một hệ thống mô phỏng hoàn chỉnh.

Để mô phỏng mực nước dâng do bão chính xác, cần có dữ liệu đầu vào chất lượng cao. Dữ liệu này bao gồm thông tin về bão, thủy triều, địa hình và khí tượng. Dữ liệu bão cần có quỹ đạo, cường độ, kích thước và vận tốc di chuyển. Dữ liệu thủy triều cần có biên độ và pha của các thành phần triều chính. Dữ liệu địa hình cần có độ phân giải cao và bao phủ toàn bộ khu vực lưu vực sông. Dữ liệu khí tượng cần có gió, áp suất và nhiệt độ.

Hiệu chỉnh và chứng thực mô hình mực nước dâng do bão là một quá trình phức tạp. Quá trình này đòi hỏi dữ liệu quan trắc thực tế để so sánh với kết quả mô phỏng. Tuy nhiên, dữ liệu quan trắc thường không đầy đủ và phân bố không đều. Bên cạnh đó, các sai số mô hình có thể do nhiều nguyên nhân khác nhau. Điều này gây khó khăn trong việc xác định và hiệu chỉnh các thông số mô hình. Việc hiệu chỉnh hệ số nhám Manning là một ví dụ.

Dữ liệu đầu ra từ mô hình WRF cần được chuẩn hóa trước khi sử dụng cho mô hình Delft3D. Bước này đảm bảo tính tương thích giữa hai mô hình. Quá trình chuẩn hóa bao gồm chuyển đổi định dạng dữ liệu, điều chỉnh hệ tọa độ và nội suy dữ liệu lên lưới tính toán của Delft3D. Việc chuẩn hóa dữ liệu cần được thực hiện cẩn thận để tránh gây ra sai sót trong quá trình mô phỏng.

Điều kiện biên đóng vai trò quan trọng trong mô phỏng bằng Delft3D. Điều kiện biên xác định các giá trị đầu vào và đầu ra tại ranh giới của miền tính toán. Để tối ưu hóa điều kiện biên, cần sử dụng dữ liệu thủy triều chính xác. Dữ liệu này có thể lấy từ các trạm quan trắc hoặc các mô hình dự báo thủy triều. Bên cạnh đó, cần xem xét ảnh hưởng của sóng và gió đến điều kiện biên.

Khu vực Đà Nẵng thường xuyên chịu ảnh hưởng của bão. Do đó, mô phỏng mực nước dâng tại đây rất quan trọng. Nghiên cứu đã sử dụng dữ liệu từ bão Xangsane (2006) để đánh giá độ chính xác của mô hình. Kết quả cho thấy mô hình có thể mô phỏng được diễn biến của mực nước dâng. Tuy nhiên, sai số tại thời điểm đỉnh bão còn khá lớn. Cần có thêm nghiên cứu để cải thiện độ chính xác.

Thành phố Hồ Chí Minh có nguy cơ cao bị ngập lụt ven biển do bão và mực nước biển dâng. Nghiên cứu đã sử dụng mô hình WRF-Delft3D để phân tích tác động của bão Durian (2006) đến ngập lụt. Kết quả cho thấy một số khu vực trũng thấp có thể bị ngập sâu. Quản lý rủi ro thiên tai cần được chú trọng. Cần có các giải pháp ứng phó hiệu quả.

Để cải thiện độ chính xác mô hình, cần tập trung vào một số giải pháp chính. Thứ nhất, cải thiện hiệu chỉnh mô hình bằng cách sử dụng các phương pháp thống kê và học máy. Thứ hai, sử dụng dữ liệu vệ tinh và radar để bổ sung dữ liệu đầu vào. Thứ ba, tăng cường khả năng tính toán của hệ thống. Thứ tư, phát triển các thuật toán mô phỏng tiên tiến hơn.

Hệ thống cảnh báo sớm mực nước dâng có thể giúp giảm thiểu thiệt hại do bão. Hệ thống này cần có khả năng dự báo chính xác mực nước dâng trong thời gian thực. Hệ thống cũng cần có giao diện thân thiện với người dùng. Cần có sự phối hợp chặt chẽ giữa các cơ quan chức năng. Hệ thống cần được kiểm tra và bảo trì thường xuyên.