Ảnh vệ tinh SPOT 6 chụp khu vực Cửa Hội
Nhu cầu quy hoạch không gian biển tại Cửa Hội
Việt Nam, nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa, đang phải đối mặt với những thách thức từ thiên tai như lũ lụt, bão, xói lở bờ biển, bồi lấp cửa sông và trượt lở đất. Tần suất và mức độ của các hiện tượng thiên tai này ngày càng gia tăng, gây ra thiệt hại đáng kể cho nền kinh tế, ước tính khoảng 1-1,5% GDP hàng năm, cùng với khoảng 400 trường hợp tử vong hoặc mất tích. Ngoài ra, biến đổi khí hậu và nước biển dâng đặt ra nhiều thách thức cho công tác phòng chống và giảm nhẹ thiên tai.
Cửa Hội là một trong những vùng chịu ảnh hưởng nặng nề từ thiên tai, là vùng có dân cư đông đúc và vai trò kinh tế quan trọng cho tỉnh Nghệ An và Hà Tĩnh. Tại đây, sự tương tác mạnh mẽ giữa sông và biển dẫn đến biến động bất thường trong mùa lũ, đặc biệt vào tháng 7 và tháng 8 hàng năm. Nhiều trận lũ lớn đã xảy ra, như trận lũ tháng 8 năm 1973 khi mực nước dâng cao tới 8,04m, gây thiệt hại nghiêm trọng. Năm 2010, mưa lớn đã làm ngập hàng nghìn ngôi nhà và hàng triệu hecta đất nông nghiệp ở thành phố Vinh và vùng lân cận, có thể cho thấy mức độ tàn phá của thiên tai xảy ra trong khu vực.
Ngoài ra, Cửa Hội còn bị ảnh hưởng bởi thủy triều, gió bão và nước dâng do bão, làm phức tạp thêm tình hình xói lở và bồi lấp bờ biển - cửa sông, tác động trực tiếp đến đời sống và hoạt động dân sinh. Do đó, việc đánh giá các yếu tố tự nhiên, tài nguyên và thiên tai là cần thiết trong quy hoạch không gian biển. Ứng dụng công nghệ hiện đại trong nghiên cứu thiên tai sẽ nâng cao khả năng cảnh báo, dự báo và quản lý thiên tai, góp phần bảo vệ cuộc sống của người dân và thúc đẩy phát triển bền vững cho khu vực Cửa Hội.
Trong chương trình hợp tác quốc tế giữa Viện Địa lý – Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam với Viện Địa lý Thái Bình Dương, Phân viện Viễn Đông - Viện Hàn lâm Khoa học Nga, các nhà khoa học tiến hành thực hiện đề tài: “Nghiên cứu phát triển phương pháp quy hoạch không gian biển dựa trên hướng tiếp cận lãnh thổ phục vụ cho việc quản lý bền vững đới bờ (nghiên cứu ví dụ ở vùng Viễn Đông của Nga và Việt Nam)” (mã số: QTRU02.03/21-22). Việc nghiên cứu thí điểm tại vùng Cửa Hội, tỉnh Nghệ An vừa có ý nghĩa khoa học và thực tiễn quan trọng, với mục tiêu tìm ra nguyên nhân và quy luật vận chuyển bùn cát, từ đó đề xuất các giải pháp phòng chống bồi lấp, ổn định cửa sông, phục vụ công tác thoát lũ và khai thông luồng. Đề tài do PGS.TS. Đào Đình Châm làm chủ nhiệm.
PGS.TS. Đào Đình Châm và cộng sự làm việc với các chuyên gia Viện Địa lý Thái Bình Dương - Phân viện Viễn Đông, Viện Hàn lâm Khoa học Nga
Nghiên cứu trước đó của PGS.TS. Đào Đình Châm và các cộng sự của Viện Địa lý cũng đã góp phần quan trọng vào việc hiểu rõ và đánh giá các yếu tố ảnh hưởng đến quy trình này trong đề tài cấp Nhà nước thuộc Chương trình KC.09/16-20: “Nghiên cứu đánh giá các yếu tố thủy thạch động lực ảnh hưởng đến các quá trình bồi, xói vùng cửa sông, ven bờ từ Quảng Nam đến Phú Yên trong điều kiện biến đổi khí hậu, nước biển dâng”, được thực hiện từ năm 2016 đến năm 2019. Đề tài đã sử dụng 69 cảnh ảnh Landsat, Sentinel, Spot (từ năm 1965 đến năm 2018) kết hợp với mô hình MIKE và DELFT 3D để đánh giá quy luật và tìm ra nguyên nhân biến động đường bờ và địa hình đáy khu vực Cửa Đại, Quảng Nam theo các giai đoạn. Sự kết hợp giữa mô hình toán và công nghệ viễn thám, GIS đã cho phép đánh giá tổng hợp cả quá trình xói lở bờ biển lẫn quá trình bồi lấp cửa sông, từ đó đưa ra các hướng đề xuất công trình chỉnh trị phù hợp.
Nghiên cứu và giải pháp bền vững
Trong khuôn khổ nghiên cứu, các nhà khoa học đã thiết lập quy trình xử lý và theo dõi biến động của đường bờ và cửa sông bằng cách sử dụng dữ liệu từ ảnh vệ tinh quang học (Landsat 1-3 MSS, Landsat 4-5) và ảnh vệ tinh radar (Sentinel-1). Dữ liệu này được xử lý trên nền tảng điện toán đám mây Google Earth Engine (GEE), cho phép đánh giá biến động của bờ biển và cửa sông Cửa Hội từ năm 1965 đến năm 2022, cung cấp tổng quan về xu thế biến động tại khu vực nghiên cứu.
Diễn biến cửa sông Cửa Hội giai đoạn 1979-2022 qua ảnh vệ tinh
Theo thông tin từ PGS.TS. Đào Đình Châm, nhóm của ông đã thiết lập mô hình MIKE 21/3 FM để mô phỏng các quá trình thủy động lực trong khu vực cửa sông Cửa Hội, làm rõ các yếu tố động lực như sóng và dòng chảy ven bờ. Nghiên cứu đã góp phần quan trọng trong việc đánh giá tình trạng xói lở, bồi tụ và ngập lụt tại đây. Trong đó, nghiên cứu đã áp dụng các mô đun thuộc bộ mô hình MIKE, như MIKE FLOOD, MIKE 11HD và MIKE 21 để mô phỏng các trận lũ lớn và lịch sử đã xảy ra trên lưu vực sông Cả. Mô hình đã chứng minh được độ chính xác cao khi so sánh với tình trạng ngập lụt thực tế thông qua việc phân tích dữ liệu từ ảnh vệ tinh.
Ngoài ra, nhóm nghiên cứu đã bước đầu đề xuất các giải pháp khoa học và công nghệ nhằm giảm thiểu tác động từ thiên tai, bảo vệ bờ biển và ổn định cửa sông, dựa trên phân tích kỹ lưỡng các yếu tố tự nhiên và nhân tạo để xác định những khu vực dễ bị tổn thương. Điều này góp phần xây dựng các biện pháp ứng phó thiên tai hiệu quả hơn, đồng thời tích hợp công nghệ địa tin học vào quản lý cửa sông và ven biển một cách bền vững.
Các chuyên gia đang hướng đến việc ứng dụng công nghệ tiên tiến như trí tuệ nhân tạo (AI) và học máy để nghiên cứu các hiện tượng thiên tai ven biển, điển hình là xói lở và lũ lụt. Bằng cách kết hợp AI với dữ liệu lớn từ ảnh viễn thám và hệ thống thông tin địa lý, nhóm nghiên cứu hy vọng có thể làm rõ cơ chế gây ra thiên tai, đồng thời nâng cao khả năng dự báo và cảnh báo sớm, góp phần tối ưu hóa việc quản lý tài nguyên biển và đới bờ tại khu vực Cửa Hội.
Ngoài khu vực Cửa Hội, nhóm đang mở rộng phạm vi nghiên cứu sang các vùng ven biển khác của Việt Nam, đặc biệt là Nam Trung Bộ. Với thế mạnh trong nghiên cứu thủy động lực cửa sông, ven biển và các giải pháp quy hoạch lãnh thổ, các nhà khoa học sẽ tập trung giải quyết các thách thức về quy hoạch không gian biển, phát triển luồng lạch và bảo vệ bờ biển. Trong tương lai, nhóm sẽ tiếp tục đẩy mạnh hợp tác quốc tế với Viện Địa lý Thái Bình Dương, Viện Hàn lâm Khoa học Nga để phát triển các nghiên cứu địa lý hải dương và khoa học biển nhằm phục vụ quản lý bền vững các vùng biển và hải đảo.
