Nghiên cứu xác định mối liên hệ giữa nhiệt độ, độ cao tầng đối lưu với tổng lượng nước mặt theo số liệu vệ tinh GNSS và dữ liệu viễn thám

Việc ứng phó với thiên tai như hạn hán, sẽ đặt ra thách thức lớn cho Việt nam để bảo đảm an ninh nguồn nước, phát triển xanh và bền vững. Do đó, vấn đề đánh giá, kiểm soát và đưa ra cảnh báo sớm về nguy cơ thiếu hụt nguồn nước trở nên cấp bách đối với Việt Nam. Để giải quyết được vấn đề này, có nhiều cách tiếp cận khác nhau. Trong đó, cách tiếp cận về nâng cao khả năng dự báo nguồn nước bằng cách dựa vào mối liên hệ giữa nó và các thông số khí hậu/khí tượng.

Theo truyền thống, chỉ số về thay đổi khí hậu thường được đánh giá thông qua sự thay đổi nhiệt độ bề mặt. Tuy nhiên, gần đây, một cách tiếp cận mới đã hướng đến mở rộng thêm các chỉ số khác với tiềm năng được cho là sự phản ánh tốt hơn về biến đổi/thay đổi khí hậu cả ở quy mô vùng và toàn cầu. Nhiệt độ và độ cao tầng đối lưu là một trong những chỉ số quan trọng đó.

Về xác định và dự báo nước mặt, các nghiên cứu ứng dụng viễn thám và GIS phần lớn tập trung vào việc xác định các yếu tố bề mặt lưu vực làm đầu vào cho các công cụ mô hình toán thuỷ văn, viễn thám và GIS trong giám sát tài nguyên nước hay đánh giá chất lượng nước. Trong đó, các nghiên cứu ứng dụng kĩ thuật công nghệ này vào giải quyết bài toán như là một công cụ chính chưa thực sự được giải quyết

Xuất phát từ các phân tích nêu trên, ThS. Nguyễn Văn Quang và các cộng sự tại Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội thực hiện đề tài: “Nghiên cứu xác định mối liên hệ nhiệt độ, độ cao tầng đối lưu với tổng lượng nước mặt theo số liệu vệ tinh GNSS và dữ liệu viễn thám” trong thời gian từ năm 2021 đến năm 2023.

Mục tiêu của đề tài là nhằm ứng dụng công nghệ GNSS để xác định nhiệt độ và độ cao tầng đối lưu; ứng dụng viễn thám và GIS để xác định tổng lượng nước mặt; và xác định mối quan hệ của nhiệt độ và độ cao tầng đối lưu với tài nguyên nước của nó với tài nguyên nước.

Nhóm nghiên cứu đã triển khai áp dụng quy trình xác định mối liên hệ nhiệt độ, độ cao tầng đối lưu với tổng lượng nước mặt theo số liệu vệ tinh GNSS và dữ liệu viễn thám tại lưu vực sông Vu Gia-Thu Bồn trong giai đoạn 2002-2017.

Các hệ thống CHAMP, GRACE và COSMIC và Metop đều có thể cung cấp dữ liệu GNSS RO phục vụ bài toán xác định nhiệt độ và độ cao tầng đối lưu. Tuy nhiên, trong thực tế thì dữ liệu của bốn hệ thống được cấp trong những khoảng thời gian khác nhau nên để có chuỗi dữ liệu liên tục trong thời gian dài thì việc phối hợp cả bốn hệ thống là cần thiết.

Nhóm nghiên cứu đã xác định độ lớn và sự biến thiên của nhiệt độ, độ cao tầng đối lưu và tổng lượng nước mặt trên lưu vực sông Vu Gia-Thu Bồn trong giai đoạn 2002-2017. Mối quan hệ giữa nhiệt độ và độ cao đỉnh tầng đối lưu với tổng lượng nước mặt trên lưu vực sông Vu Gia-Thu Bồn trong giai đoạn 2012-2017 cũng được đề tập trong nghiên cứu: Khi xét đến độ trễ giữa các chuỗi tín hiệu, nhiệt độ và độ cao đỉnh tầng đối lưu đối có tương quan tuyến tính khá tốt với tổng lượng nước mặt (hệ số tương quan nằm trong khoảng 0,42 đến 0,67). Chất lượng mô hình hồi quy nước mặt sẽ được tăng lên khi sử dụng thêm biến độ cao tầng đối lưu hoặc biến nhiệt độ đỉnh tầng đối lưu, trong đó có sự cải thiện rõ rệt hơn đối với trường hợp tổng lượng nước mặt xác định từ lượng mưa đo tại thực địa so với trường hợp sử dụng lượng mưa toàn cầu. Độ cao đỉnh tầng đối lưu có khả năng cải thiện chất lượng mô hình hồi quy nước mặt tốt hơn so với nhiệt độ đỉnh tầng đối lưu (R2 tăng lớn nhất tới 13% và RMSE giảm lớn nhất là 6%)

Đây là nghiên cứu tiên phong đặt vấn đề nghiên cứu ứng dụng GNSS để xác định nhiệt độ và độ cao tầng đối lưu và sử dụng các chỉ số này vào nâng cao năng lực dự báo tài nguyên nước thông qua việc xác định mối quan hệ giữa chúng. Kết quả nghiên cứu sẽ mở ra hướng mới xây dựng cơ sở dữ liệu khí hậu và tài nguyên nước bằng công nghệ GNSS, viễn thám và GIS, qua đó nâng cao năng lực dự báo về biến đổi khí hậu và tài nguyên nước mặt quy mô vùng. Kết quả của đề tài sẽ giúp nhà quản lý xây dựng các kế hoạch hành động ngắn hạn và dài hạn để đối phó với tình trạng thiếu tài nguyên nước trong bối cảnh biến đổi khí hậu quốc gia.

Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu (mã số 23336/2023) tại Cục thông tin khoa học và công nghệ quốc gia.

Vista.gov.vn