Công cụ tính toán giúp thành phố trữ nước mùa khô, thoát ngập mùa mưa

Nằm trong chuỗi hoạt động chính của Hội thảo Quốc tế về Khoa học và Kỹ thuật tính toán lần 4 (ICCSE-4), Giáo sư Nguyễn Văn Thanh Vân hiện đang nghiên cứu tại Đại học McGill, Canada đã có bài giảng đại chúng về "Liên kết biến đổi khí hậu với ngập lụt đô thị và Thiết kế cơ sở hạ tầng nước đô thị".

Qua buổi nói chuyện, ông đã chia sẻ về những tiến bộ trong mô hình hóa các quá trình mưa cực đoan trên diện rộng theo không gian và thời gian, cũng như giới thiệu các công nghệ tiên tiến và cách áp dụng chúng vào thực tiễn nhằm giúp giảm ngập lụt ở các đô thị, mà cụ thể là tại TP.HCM.

Giáo sư Nguyễn Văn Thanh Vân đang nghiên cứu tại Đại học McGill, Canada chia sẻ tại buổi nói chuyện.

Theo GS Thanh Vân, trong những năm gần đây, biến đổi khí hậu ngày càng có tác động sâu sắc đến chu trình thủy văn dẫn đến những cơn mưa cực đoan xuất hiện ngày càng nhiều ở các đô thị.

Do vậy, nhu cầu cấp thiết hiện nay là đánh giá các tác động có thể có của biến đổi khí hậu đối với các cơn bão cực đoan và ngập lụt đô thị cũng như xây dựng quy trình mới để cải thiện thiết kế cơ sở hạ tầng nước đô thị.

Thách thức đặt ra là làm thế nào để thiết lập mối liên kết giữa các dự báo khí hậu do mô hình khí hậu toàn cầu đưa ra ra ở quy mô toàn cầu và các trận mưa cực đoan quan sát được tại một địa điểm để có thể dự đoán được sự thay đổi của các trận mưa cục bộ.

TP.HCM nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa cận xích đạo với lượng mưa mỗi năm thuộc mức cao, nhóm nghiên cứu cho biết cần nhất vẫn là chủ động kiểm soát lượng nước nhằm tránh hạn mùa khô và tránh ngập mùa lũ.

Báo cáo của GS Thanh Vân đã cung cấp một cái nhìn tổng quan về một số tiến bộ gần đây trong việc mô hình hóa các quá trình mưa cực đoan trong điều kiện khí hậu thay đổi từ quan điểm lý thuyết và thực tiễn.

“Mô hình hóa các cơn mưa cực đoan trong bối cảnh biến đổi khí hậu đang diễn ra phức tạp và khó đoán là một cách ứng dụng công nghệ để xử lý các vấn đề trong thực tế tại những đô thị lớn. Bằng cách thống kê lượng mưa qua một công cụ được nhóm nghiên cứu phát triển mới đây, chúng ta sẽ đưa ra được dự đoán về tình hình thời tiết, từ đó đưa ra quyết định hiệu quả hơn”, GS Vân cho biết.

Công cụ mà giáo sư nhắc đến trong bài giảng là SMExRain, đã được nhóm nghiên cứu thử nghiệm thực tế ở Ontario, Canada. Giáo sư Vân cùng các cộng sự của mình đã tiến hành đo đạc lượng mưa trong 5 phút, 1 giờ, 24 giờ tại 21 điểm trạm trong vùng.

Giao diện của phần mềm SMExRain.

Kết quả đo đạc được đưa đi phân tích và áp vào 10 mô hình dự đoán, như Beta-K, Beta-P, GEV, GLO, GNO, GPA, LP3, P3, Gumbel cùng Wakeby. Mỗi mô hình như vậy có từng công thức tính toán khác nhau, nhưng chúng đều đưa kết quả gần giống nhau về ước lượng lượng mưa tối đa và trung bình của năm.

Giáo sư cho biết, kết quả đưa ra ở các mô hình không quá khác nhau, nhưng GEV, GNO và P3 là những mô hình được ưu tiên sử dụng hơn cả vì phương pháp tính toán của nó đơn giản hơn, cũng như dựa trên cơ sở lý thuyết vững chắc hơn. Trong 3 mô hình này, thì GEV được nhóm nghiên cứu sử dụng nhiều nhất.

Chia sẻ với Tạp chí Khám phá về cách áp dụng công cụ này cho tình hình thực tế ở TP.HCM, GS Vân cho biết, đến thời điểm hiện tại công cụ chỉ mới được thực hiện ở Ontario, Canada và sẽ mở rộng ra các tỉnh khác ở nước này.

Lượng mưa đo đạc và kết quả sau phân tích của 3 mô hình GEV, GNO, PE3 trong ứng dụng SMExRain.

Do đặc thù diện tích rộng và trải qua nhiều đới thời tiết khác nhau, công nghệ này khi được ứng dụng rộng khắp ở Canada sẽ giúp nó ‘tôi luyện’ để làm việc chính xác hơn, cũng như sẽ đạt được hiệu quả cao nhất khi sử dụng tại TP.HCM.

“TP.HCM nằm trong vùng khí hậu gió mùa cận xích đạo, mùa mưa mỗi năm diễn ra khá đúng giờ, cũng như lượng mưa tương đối ổn định. Nhưng do ảnh hưởng của biến đổi khí hậu, thời gian diễn ra và lượng mưa của mùa mưa đang dần thay đổi một cách khó đoán, SMExRain có thể sẽ phát huy khả năng nhằm giúp thành phố chủ động được trong việc trữ nước mùa khô, thoát nước mùa mưa”, ông cho biết.

GS Vân cũng chỉ ra mối nguy có thật của biến đổi khí hậu ảnh hưởng đến cuộc sống con người trong tương lai, mà quan trọng nhất chính là khủng hoảng tài nguyên nước. Bằng cách chủ động dự trữ và lên kế hoạch sử dụng nguồn nước hiệu quả, chúng ta sẽ chủ động thích nghi tốt hơn với tình trạng thời tiết cực đoan sau này.