Dự báo thời tiết trong kỷ nguyên biến đổi khí hậu: Phải chuyển từ "phòng tránh" sang "quản trị rủi ro"

Để tìm hiểu sâu hơn vấn đề này, Báo Phụ nữ Việt Nam đã có cuộc trao đổi với PGS.TS Phạm Thị Thanh Ngà, Viện trưởng Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Biến đổi khí hậu.

Cần một thế hệ mô hình dự báo mới mạnh hơn

+ Thưa Viện trưởng, sau những đợt thiên tai cực đoan gần đây, bà nhận thấy đâu là những thách thức khoa học trong việc dự báo các hình thái thời tiết này? 

PGS.TS Phạm Thị Thanh Ngà: Bài toán dự báo về cơ bản là dựa trên những định luật vật lý như các định luật chuyển động của Newton, định luật bảo toàn năng lượng để mô tả các quá trình xảy ra trong hệ khí quyển - trái đất. Khí quyển vốn là một hệ thống hỗn loạn, nơi chỉ một biến đổi rất nhỏ cũng có thể tạo ra những phản ứng rất lớn. Do vậy, khi dự báo là giải những phương trình phi tuyến nên rất khó chính xác. 

Khi biến đổi khí hậu làm gia tăng tính phi tuyến và khuếch đại các cực đoan khí tượng, việc nhận diện và dự đoán các hiện tượng bất thường lại càng khó gấp bội do những "bất thường" này không lặp lại theo bất kỳ khuôn mẫu nào mà các mô hình hiện nay có thể mô phỏng trọn vẹn.

+ Bà đánh giá thế nào về giới hạn của các mô hình dự báo truyền thống trong bối cảnh khí hậu hiện nay?

PGS.TS Phạm Thị Thanh Ngà: Các mô hình dự báo truyền thống đang bộc lộ nhiều giới hạn khi đối mặt với các sự kiện vượt chuẩn lịch sử hoặc nằm ngoài phạm vi chuỗi số liệu quan trắc. Những mô hình này được xây dựng dựa trên điều kiện khí hậu quá khứ, trong khi khí hậu hiện nay đã 'ấm hơn - ẩm hơn - năng lượng nhiều hơn', khiến nhiều tham số hóa, cấu trúc động lực và giả định nền của mô hình không còn phù hợp. Điều đó dẫn đến khó khăn trong việc mô phỏng chính xác tốc độ hình thành, mức độ tăng cường đột ngột hay hướng di chuyển bất thường của bão, mưa cực lớn và các hiện tượng kéo theo như lũ quét, sạt lở. 

Một thách thức lớn nữa nằm ở chính dữ liệu: Nhiều loại khí hậu cực đoan mới chỉ xuất hiện trong 10-20 năm gần đây, chuỗi quan trắc còn ngắn và chưa đủ đại diện để mô hình học được quy luật. Trong khi đó, nhiều nguồn số liệu hiện đại như radar thời tiết, vệ tinh độ phân giải cao, IoT, UAV, viễn thám khí quyển - đại dương… vẫn chưa được tích hợp đầy đủ vào mô hình do khác biệt về cấu trúc, độ phân giải và yêu cầu xử lý.

Trong bối cảnh đó, trí tuệ nhân tạo và học máy (AI/ML) cho thấy nhiều ưu thế rõ rệt: Khả năng học từ lượng dữ liệu rất lớn và không đồng nhất, nhận diện các mẫu phi tuyến mà mô hình số trị dễ bỏ sót, khai thác tốt các "tín hiệu mờ" trước khi hiện tượng cực đoan bùng phát, và bổ sung thông tin từ các nguồn quan trắc mới mà mô hình truyền thống phải mất rất nhiều thời gian.

Nói cách khác, dự báo thời tiết trong kỷ nguyên khí hậu mới không thể dựa hoàn toàn vào mô hình truyền thống. Chúng ta cần một thế hệ mô hình mới mạnh hơn, mở hơn và thích nghi hơn, kết hợp giữa động lực học, dữ liệu lớn, AI/ML và mô phỏng tổ hợp, nhằm bắt kịp tốc độ thay đổi nhanh của tự nhiên và nâng cao khả năng dự báo các cực đoan khí tượng ngày càng phi tuyến và khó lường.

+ Từ góc độ nghiên cứu, bà đánh giá như thế nào về tác động tổng hợp của các yếu tố đối với mức độ rủi ro và cường độ thiệt hại của lũ quét, sạt lở? Điều này có ảnh hưởng ra sao đến khả năng chống chịu bất ngờ của các khu vực ven biển và đầu nguồn?

PGS.TS Phạm Thị Thanh Ngà: Từ góc độ nghiên cứu, có thể thấy mức độ rủi ro và cường độ thiệt hại của lũ quét, sạt lở đất luôn là kết quả của sự cộng hưởng giữa hai nhóm yếu tố: Các biến động tự nhiên ngày càng cực đoan của khí hậu - thời tiết và những thay đổi trong sử dụng đất, thảm phủ và hạ tầng theo quá trình phát triển kinh tế - xã hội. Khi hai yếu tố này cùng song hành, rủi ro có thể gia tăng nhanh chóng. Điều này lý giải vì sao nhiều đợt mưa lớn, thiên tai gần đây gây thiệt hại mạnh hơn so với quá khứ.

Về mặt tự nhiên, mưa cực đoan gia tăng dưới tác động của biến đổi khí hậu khiến bề mặt dễ bão hòa nhanh, dòng chảy mặt tăng đột ngột và sườn dốc mất ổn định. Còn về mặt nhân sinh, sự thay đổi sử dụng đất kéo dài - như thu hẹp rừng đầu nguồn, đô thị hóa nhanh, san lấp mặt trũng - đã làm giảm khả năng thấm và trữ nước tự nhiên của lưu vực. Khi mưa lớn xảy ra, nước chảy tràn nhanh hơn, dòng lũ lên cao hơn và nguy cơ lũ quét - sạt lở tăng tương ứng.

Mưa lũ gây ngập lụt tại nhiều địa phương thời gian qua

Thêm vào đó, quy hoạch phát triển hạ tầng chưa đồng bộ với quy hoạch thoát lũ khiến nhiều khu vực trung du và ven biển bị dồn nước, thoát chậm trong các trận mưa lớn. Việc vận hành các hồ chứa chưa linh hoạt, nên khi mưa diện rộng xuất hiện, khả năng điều tiết dòng chảy còn hạn chế. Hệ thống cảnh báo tại chỗ chưa đầy đủ, cùng với việc nhiều hộ dân vẫn sống ở những vị trí dễ tổn thương, khiến thiệt hại có thể xảy ra bất ngờ hơn.

Chính sự tổng hòa giữa khí hậu cực đoan và những thay đổi trong lưu vực đã làm khả năng chống chịu của cả hai vùng - đầu nguồn và ven biển - suy giảm đáng kể. Ở thượng nguồn, sườn dốc thay đổi, kém ổn định khiến lũ quét, sạt lở xảy ra đột ngột, thời gian phản ứng rất ngắn. Ở hạ lưu và ven biển, ngập lụt sâu và kéo dài hơn do nước dồn về nhanh, bề mặt đô thị hóa hạn chế thấm và mực nước biển dâng làm chậm khả năng thoát nước.

Hướng tới cảnh báo theo tác động

+ Theo bà, khoảng cách giữa thông tin cảnh báo từ cơ quan chuyên môn và khả năng ứng phó thực tế hiện như thế nào? 

PGS.TS Phạm Thị Thanh Ngà: Thực tế cho thấy, dù hệ thống dự báo - cảnh báo của chúng ta đã có bước tiến đáng kể nhưng vẫn tồn tại một "khoảng cách" giữa thông tin cảnh báo do cơ quan chuyên môn phát đi và khả năng ứng phó của người dân và chính quyền cơ sở. Khoảng cách này không chỉ nằm ở tốc độ nhận tin, mà còn ở mức độ chi tiết, tính dễ hiểu và khả năng chuyển hóa cảnh báo thành hành động cụ thể trong thời gian ngắn.

Ở phía cơ quan chuyên môn, không phải lúc nào cũng có thể xác định được chính xác thời điểm một hiện tượng cực đoan bùng phát - đặc biệt với các loại hình thiên tai mưa lớn cục bộ, lũ quét, sạt lở đất vốn chỉ hình thành trong vài chục phút đến một, hai giờ. Vì vậy, dù có cảnh báo sớm, độ bất định vẫn còn, và thông tin đôi khi chưa đủ chi tiết để chính quyền địa phương có thể hành động ngay lập tức.

Ở phía người dân, nhiều dạng cảnh báo hiện nay vẫn mang nặng ngôn ngữ kỹ thuật - như mực nước báo động, lưu lượng xả hồ, vận tốc gió, cấp độ rủi ro 1-2-3-4 nên khó hình dung được tác động thực tế lên nơi họ sinh sống. Người dân thường không biết: Mức báo động đó nghĩa là nhà mình có thể ngập bao nhiêu, đường nào sẽ bị chia cắt, thời gian lũ lên là bao lâu. Khi thông tin cảnh báo chưa nêu rõ rủi ro tại địa điểm của họ, phản ứng ắt sẽ chậm. Đây chính là mắt xích yếu trong chuỗi cảnh báo - ứng phó.

Như vậy, điều quan trọng không chỉ là "dự báo sớm hơn, kịp thời hơn", mà cần "dự báo dễ hiểu hơn" và hướng tới "cảnh báo theo tác động". Nghĩa là thông tin đưa ra cần trả lời được những câu hỏi cụ thể hơn mà chính quyền địa phương và cộng đồng chờ đợi: Lũ sẽ về lúc nào? Dâng cao đến đâu? Khu vực nào phải sơ tán? Đường nào sẽ bị cô lập? Mức độ nguy hiểm là gì? Người dân cần làm gì ngay trong 30 phút tới?

+ Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Biến đổi khí hậu có đề xuất gì để tăng cường khả năng tiếp nhận, chuyển hóa thông tin cảnh báo của cộng đồng?

PGS.TS Phạm Thị Thanh Ngà: Để thu hẹp khoảng cách này, Viện đề xuất một số nhóm giải pháp trọng tâm:

Thứ nhất, đẩy mạnh cảnh báo theo tác động: Không chỉ thông báo thông số thủy văn - khí tượng, mà phải mô tả rõ tác động thực tế: Độ sâu ngập, tốc độ lũ lên, vùng có nguy cơ sạt lở, số hộ bị ảnh hưởng, khuyến nghị hành động.

Thứ hai, trực quan hóa dữ liệu để người dân "nhìn thấy" rủi ro: Bản đồ ngập theo thời gian thực, bản đồ cảnh báo sạt lở, đồ họa mô phỏng dòng chảy, biểu đồ lũ dự kiến… được thể hiện trực quan, dễ hiểu, dễ chia sẻ.

Thứ ba, đa dạng hóa kênh truyền thông rủi ro, không chỉ qua bản tin truyền hình hay website mà cần cảnh báo qua SMS, ứng dụng di động, mạng xã hội, nhóm zalo cộng đồng, loa truyền thanh thông minh.

Thứ tư, tăng năng lực tiếp nhận và chuyển hóa thông tin ở cộng đồng: Nâng cao năng lực của người dân về kiến thức cơ bản, về rủi ro; cán bộ cơ sở cần được đào tạo, tập huấn cách giải thích thông tin dự báo, xây dựng kịch bản ứng phó theo từng mức độ rủi ro và diễn tập định kỳ. Cảnh báo chỉ hiệu quả khi được "diễn dịch" thành hành động cụ thể tại chỗ.

Thứ năm, phát triển hệ thống cảnh báo tại chỗ ở xã, thôn bản: Một số nơi chỉ cách vài phút đã khác nhau hoàn toàn về mức độ nguy hiểm. Các cảm biến tự động, camera giám sát lũ, còi báo động và mô hình điểm cảnh báo tại chỗ sẽ gia cố mắt xích cuối cùng của hệ thống.

Chỉ khi cả hai phía - cơ quan dự báo đưa thông tin chính xác hơn -kịp thời hơn- dễ hiểu hơn và cộng đồng tăng năng lực tiếp nhận - thì cảnh báo sớm mới trở thành cảnh báo hiệu quả. Trong bối cảnh thiên tai diễn biến nhanh, bất ngờ, những cải tiến này không chỉ giúp giảm thiểu thiệt hại mà còn nâng cao khả năng chống chịu của xã hội trong dài hạn.

Sự tàn phá của thiên tai ngày càng khốc liệt 

+ Dựa trên kinh nghiệm và nền tảng nghiên cứu của mình, bà có đề xuất gì về thay đổi tư duy dự báo trong tình hình mới để đạt được mục tiêu thích ứng lâu dài? 

PGS.TS Phạm Thị Thanh Ngà : Từ góc độ nghiên cứu chiến lược, có thể thấy rõ rằng, Việt Nam đang đứng trước yêu cầu phải chuyển dịch tư duy một cách căn bản: Từ tư duy "phòng tránh thiên tai" sang tư duy "quản trị rủi ro thiên tai". Thay vì tập trung xử lý khi sự cố đã xảy ra, chúng ta cần chủ động nhận diện - lượng hóa - kiểm soát rủi ro ngay từ khi lập quy hoạch, thiết kế hạ tầng và phát triển vùng. Trong bối cảnh khí hậu biến đổi diễn ra phức tạp, mưa lớn cường độ cao, bão mạnh bất thường, lũ quét và sạt lở diễn ra thường xuyên và ở nhiều nơi hơn, các phản ứng bị động hoặc ứng phó theo kinh nghiệm quá khứ đã không còn đáp ứng được yêu cầu thực tiễn.

+ Theo bà, cần chú trọng thay đổi phương pháp nghiên cứu và quy hoạch lưu vực sông, khu vực ven biển ra sao để giảm thiểu rủi ro trong tương lai?

PGS.TS Phạm Thị Thanh Ngà: Một trong những yêu cầu cấp bách là nâng cấp tư duy quy hoạch và cách thức nghiên cứu lưu vực sông và vùng ven biển. Thiên tai hiện nay diễn ra theo dạng đa thiên tai, không theo đơn vị hành chính, mà theo cấu trúc địa hình - lưu vực, lan rộng từ thượng nguồn xuống tận cửa sông và vùng ven biển. Điều này đòi hỏi việc quy hoạch phải nhìn các dòng chảy, rừng phòng hộ, hồ chứa, vùng trữ lũ, hành lang thoát lũ như một hệ thống thống nhất. Bảo vệ rừng đầu nguồn, giữ lại các vùng trũng tự nhiên và không phát triển dân cư trên các hành lang thoát lũ là những nguyên tắc "bất di bất dịch". Các hồ chứa cần được vận hành theo mô phỏng các kịch bản cực đoan chứ không chỉ dựa vào chuỗi số liệu lịch sử, vì khí hậu hiện nay đã khác xa 20-30 năm trước và còn tiếp tục biến động theo các kịch bản nóng lên toàn cầu khác nhau.

Tại các vùng ven biển, thích ứng dài hạn càng phải gắn chặt với bài toán nước biển dâng, triều cường và bão mạnh. Quy hoạch mới phải tích hợp đầy đủ các kịch bản khí hậu cập nhật, thiết kế hạ tầng theo hướng chống chịu cao hơn và ưu tiên các giải pháp xanh - như phục hồi rừng ngập mặn, đầm phá - kết hợp với hệ thống đê và hồ điều hòa.

Để quản trị rủi ro hiệu quả, phương pháp nghiên cứu cũng phải thay đổi. Với dữ liệu đầy đủ hơn từ mạng lưới quan trắc, radar, vệ tinh và cảm biến tự động, cùng với các mô hình tính toán mạnh hơn và tích hợp các thông tin về hạ tầng, chúng ta mới có thể mô phỏng chính xác mưa lớn, dòng chảy ngập sâu đến từng xã, từng tuyến đường. Xu hướng toàn cầu hiện nay là chuyển từ dự báo thời tiết sang dự báo tác động và dịch vụ khí hậu. Chính các thông tin này giúp chính quyền kích hoạt hành động theo ngưỡng đã định sẵn, giảm thiểu tối đa thiệt hại.

Song song với công nghệ, việc nâng cao năng lực chống chịu của cộng đồng cũng là trụ cột quan trọng. Khi thông tin được truyền đạt chính xác, đơn giản, dễ hiểu, kèm hướng dẫn hành động cụ thể, người dân sẽ phản ứng nhanh và đúng cách. Hệ thống cảnh báo cộng đồng, diễn tập thường xuyên, đào tạo cán bộ cấp xã và khả năng phản ứng tại chỗ phải được coi là "tuyến phòng thủ đầu tiên". Các nghiên cứu quốc tế cho thấy mỗi USD đầu tư vào hệ thống cảnh báo sớm có thể giúp giảm 6-10 USD thiệt hại - con số đủ để thấy quản trị rủi ro là khoản đầu tư sinh lời cao nhất cho tương lai.