Tổng quan nghiên cứu

Khu vực ven biển Bắc Bộ sở hữu chiều dài bờ biển khoảng 763 km với hệ sinh thái vịnh mở đặc thù, đóng vai trò đầu tàu kinh tế nhưng cũng là trọng điểm chịu ảnh hưởng nặng nề của thiên tai biển tại Việt Nam. Thống kê giai đoạn từ năm 1961 đến năm 2017 ghi nhận 110 cơn bão và áp thấp nhiệt đới tác động trực tiếp đến khu vực, đạt tần suất trung bình từ 2,0 đến 2,5 cơn mỗi năm, trong đó các cơn bão đổ bộ vào khu vực Quảng Ninh đến Hải Phòng chiếm khoảng 14%. Hiện tượng nước dâng do bão tại dải bờ biển này từng ghi nhận độ cao cực đại lên tới 3,5 m, gây ngập lụt nghiêm trọng, phá vỡ hệ thống đê điều và gây thiệt hại nặng nề cho các vùng kinh tế ven biển.

Trong bối cảnh Luật Phòng, chống thiên tai năm 2013 và Quyết định số 44/2014/QĐ-TTg quy định chi tiết về 19 loại hình thiên tai cơ bản, việc triển khai công tác quản lý rủi ro trên thực tế vẫn gặp nhiều rào cản do thiếu các hướng dẫn phân vùng chi tiết cho từng ngành kinh tế đặc thù. Đặc biệt, ngành nuôi trồng thủy sản tại 5 tỉnh ven biển gồm Quảng Ninh, Hải Phòng, Thái Bình, Nam Định và Ninh Bình hiện thu hút 148.497 lao động trong độ tuổi nhưng lại là đối tượng chịu tổn thương sâu sắc nhất trước hiểm họa triều dâng và sóng lớn.

Nghiên cứu này được thực hiện nhằm xây dựng cơ sở khoa học đồng bộ và thiết lập quy trình phân cấp cấp độ rủi ro thiên tai do nước dâng bão chuyên biệt cho lĩnh vực thủy sản ven biển Bắc Bộ. Kết quả nghiên cứu cung cấp bộ công cụ định lượng hỗ trợ các nhà quản lý xác định chính xác các điểm nóng rủi ro, từ đó tối ưu hóa nguồn lực phòng chống thiên tai và giảm thiểu thiệt hại kinh tế hàng trăm tỷ đồng mỗi năm.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu xây dựng trên nền tảng khung lý thuyết đánh giá rủi ro thiên tai hiện đại của Ủy ban Liên chính phủ về Biến đổi khí hậu năm 2012 và Báo cáo đặc biệt của Việt Nam về quản lý rủi ro thiên tai và hiện tượng cực đoan năm 2015. Theo đó, rủi ro thiên tai được xác định là hàm số tương tác giữa ba thành phần cốt lõi: Rủi ro bằng tích hợp của Hiểm họa, Mức độ phơi bày và Tính dễ bị tổn thương.

Trong mô hình này, Hiểm họa đại diện cho cường độ, biên độ và xác suất xuất hiện của hiện tượng nước dâng bão. Mức độ phơi bày phản ánh mật độ dân cư, diện tích ao đầm, bè nuôi và số lượng 148.497 lao động hiện diện tại vùng ngập lụt tiềm năng. Tính dễ bị tổn thương biểu thị mức độ nhạy cảm của hệ thống hạ tầng nuôi trồng kết hợp với năng lực phòng ngừa, ứng phó của cộng đồng địa phương.

Về mặt động lực học biển, nghiên cứu ứng dụng hệ phương trình nước nông hai chiều Navier-Stokes tích phân theo độ sâu, bao gồm phương trình liên tục và hai phương trình động lượng phi tuyến để mô phỏng biến trình mực nước. Trường áp suất và vận tốc gió trong bão được tính toán theo mô hình tham số bão của Boose và cộng sự năm 1994, kết hợp công thức phân bố biên dạng gió Simpson và Riehl với hệ số suy giảm địa hình từ 0,8 trên đất liền đến 1,0 trên mặt biển.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu nghiên cứu bao gồm chuỗi số liệu khí tượng hải văn thực đo tại trạm hải văn Hòn Dáu giai đoạn 1975 đến 2017, cơ sở dữ liệu quỹ đạo và khí áp của 110 cơn bão lịch sử từ năm 1961 đến năm 2017, cùng số liệu điều tra kinh tế xã hội và nghề cá từ niên giám thống kê năm 2016 và 2017 của 23 quận, huyện ven bờ.

Phương pháp mô hình hóa số trị sử dụng phần mềm thủy lực MIKE 21 FM với cấu trúc lưới phi cấu trúc gồm 3.526 nút lưới bao phủ toàn bộ Biển Đông. Độ phân giải không gian được thiết lập linh hoạt, đạt mức chi tiết 50 m tại các cửa sông ven bờ và 25 km tại vùng biển khơi nhằm tối ưu hóa độ chính xác thủy lực. Bước thời gian tính toán được khống chế ở mức 30 giây nhằm đảm bảo hệ số ổn định Courant-Friedrich-Levy luôn nhỏ hơn 0,8.

Mô hình được hiệu chỉnh với chuỗi quan trắc bão Damrey năm 2005 và bão Niki năm 1996, sau đó kiểm định độc lập với cơn bão Wukong năm 2000. Dữ liệu đánh giá rủi ro được xử lý bằng phương pháp tiếp cận chỉ thị, chuẩn hóa dữ liệu đa biến về thang điểm không thứ nguyên từ 0 đến 1, kết hợp công nghệ hệ thống thông tin địa lý ArcGIS để phân tích không gian và thành lập bản đồ phân cấp rủi ro cấp huyện.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Mô hình tính toán trường gió bão cho thấy độ chính xác vượt trội khi so sánh với số liệu thực nghiệm tại trạm Hòn Dáu. Cụ thể, sai số trung bình quân phương của vận tốc gió trong bão Damrey năm 2005 đạt 4,07 m/s và bão Niki năm 1996 đạt 4,38 m/s, phản ánh trung thực trường khí áp và hoàn lưu bão khi tiến sát đất liền. Quá trình hiệu chỉnh mực nước triều ghi nhận hệ số tương quan đạt 0,99 với sai số tuyệt đối chỉ 24 cm tại chân triều. Khi mô phỏng nước dâng bão Damrey, hệ số tương quan đạt 0,95 và sai số đỉnh nước dâng thực đo chỉ dừng lại ở mức 2,9 cm; kiểm định bão Wukong năm 2000 đạt hệ số tương quan 0,97 với sai số đỉnh cực đại là 2,1 cm.

Về phân bố không gian hiểm họa, biên độ nước dâng cực đại có xu thế giảm dần từ phía Bắc xuống phía Nam. Dải bờ biển tỉnh Quảng Ninh ghi nhận mức nước dâng cao nhất từ 3,0 m đến 3,5 m do địa hình bờ biển hình phễu và hệ thống hải đảo chắn sóng tạo hiệu ứng dồn ứ nước. Ngược lại, khu vực ven biển Thái Bình, Nam Định và Ninh Bình có trị số nước dâng cực đại dao động từ 2,0 m đến 2,5 m.

Về mức độ phơi bày và tính dễ bị tổn thương, các huyện ven biển ghi nhận quy mô lao động thủy sản rất lớn, tạo nên mức phơi bày cao trước thiên tai. Dẫn đầu là huyện Thái Thụy với 14.803 lao động, thị xã Quảng Yên với 12.908 lao động, huyện Thủy Nguyên với 11.546 lao động và huyện Hải Hậu với 10.431 lao động. Giá trị sản lượng nuôi trồng của các địa phương này liên tục tăng trưởng, điển hình như thành phố Hải Phòng đạt 46.132 tấn năm 2016 với tốc độ tăng trưởng 5,21%/năm, và tỉnh Nam Định đạt 49.305 tấn, khiến quy mô tài sản chịu rủi ro gia tăng nhanh chóng.

Thảo luận kết quả

Sự khác biệt về độ cao nước dâng giữa khu vực Quảng Ninh và các tỉnh đồng bằng châu thổ xuất phát từ đặc điểm địa hình đáy biển nông với độ sâu trung bình toàn vịnh chỉ 38,5 m kết hợp đường bờ chia cắt mạnh. Khi bão đổ bộ theo hướng Tây Bắc hoặc Tây Tây Bắc, gió mùa mùa hè đạt vận tốc cực đại 45 m/s sẽ đẩy khối nước biển khơi dồn mạnh vào các vũng vịnh kín như vịnh Hạ Long và vịnh Bái Tử Long, tạo nên đỉnh nước dâng vượt trội so với bờ biển mở bằng phẳng tại Thái Bình và Nam Định.

Kết quả phân cấp tổng hợp chỉ ra rằng rủi ro thiên tai không chỉ phụ thuộc vào độ cao nước dâng đơn thuần như cách tiếp cận của Trung tâm Dịch vụ Thông tin Hải dương Quốc gia Ấn Độ, mà là kết quả giao thoa của mật độ nuôi trồng dày đặc trên nền địa hình thấp trũng. Toàn bộ các kết quả tính toán có thể được trực quan hóa thông qua bảng ma trận rủi ro năm cấp độ và bản đồ phân vùng chuyên đề trên nền GIS, cho phép chồng lớp giữa lớp dữ liệu hiểm họa ngập lụt và lớp bản đồ mật độ kinh tế xã hội. Phương pháp này khắc phục triệt để các hạn chế của các nghiên cứu trước đây tại miền Trung vốn chỉ tập trung vào yếu tố ngập lụt mà chưa lượng hóa đầy đủ khả năng chống chịu của ngành thủy sản.

Đề xuất và khuyến nghị

Thứ nhất, nâng cấp hệ thống trạm quan trắc hải văn tự động và tích hợp mô hình số trị MIKE 21 FM vào quy trình nghiệp vụ dự báo thời gian thực. Tổng cục Khí tượng Thủy văn cần chủ trì triển khai trong giai đoạn 2024 đến 2026 nhằm giảm sai số dự báo nước dâng xuống dưới 15 cm và gia tăng thời gian cảnh báo sớm trước 24 đến 48 giờ trước khi bão đổ bộ.

Thứ hai, điều chỉnh quy hoạch không gian nuôi trồng thủy sản ven biển dựa trên bản đồ phân cấp rủi ro. Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn tại 5 tỉnh ven biển Bắc Bộ cần phối hợp với chính quyền cấp huyện trong giai đoạn 2025 đến 2028 để thực hiện chuyển đổi 20% đến 30% diện tích ao đầm hở tại các vùng trũng xung yếu sang mô hình nuôi thâm canh trong nhà bạt hoặc ao nổi kiên cố có khả năng chống tràn trước mức nước dâng 2,5 m.

Thứ ba, củng cố hệ thống công trình bảo vệ bờ vụng và nâng cao năng lực chống chịu hạ tầng đê điều. Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn cùng Ủy ban nhân dân các địa phương cần bố trí nguồn vốn công giai đoạn 2024 đến 2030 để nâng cấp các tuyến đê biển xung yếu tại Hải Phòng, Nam Định và trồng phục hồi 5.000 ha rừng ngập mặn phòng hộ nhằm giảm thiểu 40% năng lượng sóng tác động trực tiếp vào vùng nuôi trồng thủy sản.

Thứ tư, thiết lập các gói bảo hiểm rủi ro thiên tai chuyên biệt và quỹ tín dụng phục hồi sinh kế cho 148.497 lao động thủy sản ven biển. Bộ Tài chính kết hợp cùng các doanh nghiệp bảo hiểm và Ngân hàng Chính sách Xã hội cần xây dựng khung chính sách hỗ trợ phí bảo hiểm nông nghiệp từ 50% đến 70% cho ngư dân vùng có cấp độ rủi ro rất cao trong giai đoạn 2025 đến 2027.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Cơ quan quản lý nhà nước về phòng chống thiên tai: Ban Chỉ đạo Quốc gia về Phòng, chống thiên tai và Ban Chỉ huy Phòng chống thiên tai cấp tỉnh, huyện tại Bắc Bộ có thể sử dụng trực tiếp kết quả phân cấp để xây dựng phương án ứng phó, sơ tán dân cư và bảo vệ lồng bè sát với kịch bản bão thực tế.

Cơ quan hoạch định chính sách và quy hoạch thủy sản: Cục Thủy sản và Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn các địa phương có cơ sở khoa học vững chắc để phân vùng nuôi trồng an toàn, cấp phép mặt nước nuôi biển và thẩm định các dự án chuyển đổi cơ cấu sản xuất nông nghiệp ven biển.

Cộng đồng nghiên cứu và cơ sở đào tạo: Giảng viên, nghiên cứu sinh và học viên cao học thuộc các chuyên ngành Hải dương học, Khí tượng Thủy văn, Biến đổi Khí hậu và Quản lý Tài nguyên Môi trường có thể ứng dụng quy trình tính toán thủy động lực học và phương pháp luận chỉ thị rủi ro làm tài liệu tham khảo chuyên sâu.

Doanh nghiệp và hợp tác xã thủy sản: Các hiệp hội nuôi trồng, doanh nghiệp chế biến và chủ hộ quy mô lớn tại các huyện ven biển có thể ứng dụng số liệu phân vùng hiểm họa để lựa chọn địa điểm đầu tư hạ tầng ao nuôi, gia cố lồng bè và lập kế hoạch thu hoạch thủy sản trước mùa bão lũ tháng 7 đến tháng 9 hàng năm.

Câu hỏi thường gặp

Mực nước dâng do bão lớn nhất ghi nhận tại ven biển Bắc Bộ có thể đạt ngưỡng bao nhiêu? Theo tính toán từ chuỗi số liệu 110 cơn bão và mô phỏng số trị, nước dâng bão lớn nhất tại khu vực ven bờ Quảng Ninh có thể đạt từ 3,0 m đến 3,5 m. Trong khi đó, tại các tỉnh Thái Bình, Nam Định và Ninh Bình, mực nước dâng cực đại dao động từ 2,0 m đến 2,5 m trong các tình huống bão mạnh đổ bộ.

Mô hình thủy động lực học nào được ứng dụng và độ chính xác đạt mức nào? Nghiên cứu ứng dụng phần mềm thủy lực MIKE 21 FM với lưới phi cấu trúc 3.526 nút. Kết quả kiểm nghiệm với các cơn bão lịch sử như bão Damrey năm 2005 và bão Wukong năm 2000 cho thấy hệ số tương quan mực nước đạt từ 0,95 đến 0,97 với sai số đỉnh triều chỉ từ 2,1 cm đến 2,9 cm.

Tại sao đánh giá rủi ro thiên tai phải kết hợp cả ba thành phần H, E và V? Độ cao nước dâng đơn thuần chỉ phản ánh thành phần hiểm họa tự nhiên. Một khu vực có nước dâng cao nhưng không có dân cư hay công trình thì không hình thành rủi ro. Việc kết hợp mức độ phơi bày và tính dễ bị tổn thương giúp lượng hóa chính xác mức độ thiệt hại kinh tế xã hội tiềm tàng trên thực địa.

Địa phương nào tại Bắc Bộ tập trung số lượng lao động thủy sản chịu phơi bày cao nhất? Thống kê tại 23 đơn vị hành chính cấp huyện cho thấy huyện Thái Thụy có quy mô lớn nhất với 14.803 người tham gia hoạt động thủy sản, tiếp theo là thị xã Quảng Yên với 12.908 người, huyện Thủy Nguyên với 11.546 người và huyện Hải Hậu với 10.431 người.

Làm thế nào để áp dụng kết quả phân cấp rủi ro vào công tác quản lý địa phương? Chính quyền địa phương có thể tích hợp lớp bản đồ rủi ro dạng số hóa vào hệ thống thông tin địa lý điều hành tác nghiệp, từ đó xác định trước các xã trọng điểm cần ưu tiên gia cố bờ bao và xây dựng phương án di dời lao động trên các chòi canh ngao trước 24 giờ bão đổ bộ.

Kết luận

Luận văn đã giải quyết trọn vẹn bài toán khoa học và thực tiễn trong công tác quản lý thiên tai ven biển với các đóng góp nổi bật:

  • Xác lập khung phương pháp luận đánh giá rủi ro thiên tai hiện đại theo chuẩn quốc tế cho hiện tượng nước dâng do bão.
  • Ứng dụng thành công hệ mô hình số trị MIKE 21 FM tái hiện chính xác trường sóng và mực nước dâng với hệ số tương quan đạt 0,95 đến 0,99.
  • Định lượng chi tiết mức độ phơi bày của 148.497 lao động và các vùng kinh tế thủy sản trọng điểm trên toàn dải ven biển Bắc Bộ.
  • Xây dựng bản đồ phân cấp rủi ro chi tiết đến cấp huyện, phát hiện các trọng điểm rủi ro cao tại Quảng Ninh, Hải Phòng và Nam Định.
  • Cung cấp cơ sở khoa học trực tiếp để hoàn thiện việc thực thi Quyết định số 44/2014/QĐ-TTg trong bối cảnh thích ứng biến đổi khí hậu.

Trong giai đoạn 2024 đến 2026, các cơ quan ban ngành cần sớm chuyển giao và đưa bộ công cụ phân cấp rủi ro này vào hệ thống hỗ trợ ra quyết định phòng chống thiên tai cấp tỉnh. Các nhà quản lý và chuyên gia quy hoạch hãy chủ động khai thác cơ sở dữ liệu của luận văn nhằm kiến tạo một nền kinh tế biển Bắc Bộ thịnh vượng và an toàn trước biến động khí hậu.