Các kết quả quan trắc vật lý địa cầu thời gian qua đã đóng góp trực tiếp cho phòng, chống, giảm nhẹ thiên tai, phát triển kinh tế - xã hội, cụ thể như: công tác báo tin động đất, cảnh báo sóng thần, số liệu sử dụng trong tiêu chuẩn kháng chấn cho công trình; tiêu chuẩn chống sét cho công trình xây dựng... Trong bối cảnh cuộc Cách mạng công nghiệp lần thứ tư, việc phát triển công nghệ quan trắc vật lý địa cầu là một trong những yêu cầu bắt buộc để phục vụ các nền tảng khoa học và công nghệ mới, đáp ứng nhu cầu phát triển nhanh và bền vững đất nước.
Trạm quan trắc môi trường tự động được lắp đặt trên địa bàn ấp Khương Bình (Kiên Giang) để theo dõi nguồn nước phục vụ sản xuất. Ảnh: Lê Sen/TTXVN
Hiện trạng mạng trạm quan trắc vật lý địa cầu ở Việt Nam
Vật lý địa cầu là ngành khoa học nghiên cứu các trường vật lý địa cầu bao gồm quyển rắn, quyển nước và quyển khí và phải tổ chức được mạng lưới quan trắc và điều tra cơ bản. Các quan trắc về những hiện tượng thiên tai như: động đất, sóng thần, bão, lũ, chất lượng không khí... có ý nghĩa quan trọng trong phát triển kinh tế-xã hội, bảo vệ môi trường. Các đo đạc, thực nghiệm trong chuyên ngành vật lý địa cầu đòi hỏi đầu tư lớn, thời gian dài và kỹ thuật chuyên môn sâu với mạng trạm phân bố rộng, quan trắc liên tục, thường xuyên. Đặc biệt, vật lý địa cầu là có tầm ảnh hưởng lớn tới môi trường sống với nhiều quy mô từ cộng đồng dân cư, địa phương, khu vực tới toàn cầu.
Viện trưởng Viện Vật lý địa cầu Nguyễn Xuân Anh cho biết: Hệ thống mạng trạm cần kết nối với các quốc gia, khu vực và thế giới để có số liệu phục vụ công tác cảnh báo dự báo, bảo vệ môi trường, giảm nhẹ thiên tai, an ninh quốc phòng và phát triển kinh tế - xã hội nên sự phối hợp nghiên cứu giữa các quốc gia trong khu vực và trên thế giới rất quan trọng.
Nhận thức được tầm quan trọng của công nghệ quan trắc vật lý địa cầu thông qua việc thúc đẩy hợp tác quốc tế, năm 1957, Việt Nam chính thức tham gia chương trình “Năm Vật lý địa cầu quốc tế 1957-1958”, với việc thành lập Ủy ban quốc gia Năm Vật lý địa cầu quốc tế của Việt Nam. Vào thời điểm này, với sự giúp đỡ của Ba Lan, Việt Nam đã xây dựng và đưa vào hoạt động Đài Vật lý địa cầu Sa Pa, đánh dấu sự ra đời và phát triển của ngành Vật lý địa cầu Việt Nam. Hệ thống đài, trạm vật lý địa cầu đã hình thành và không ngừng lớn mạnh, phát triển bởi sự vận hành, quản lý và khai thác của Viện Vật lý địa cầu. Mạng đài, trạm Vật lý địa cầu quốc gia trong nhiều năm qua đã đóng góp trong việc điều tra cơ bản về vật lý địa cầu.
Hiện nay, Viện Vật lý địa cầu duy trì hoạt động thường xuyên, ổn định, liên tục mạng lưới đài, trạm quan trắc vật lý địa cầu quốc gia của Việt Nam với 40 đài, trạm địa chấn quan trắc động đất, 4 đài trạm địa từ, 7 trạm định vị sét và vật lý khí quyển, 1 trạm quan trắc biến dạng vỏ Trái Đất, 1 đài điện ly.
Ngoài mạng trạm quốc gia, Viện Vật lý địa cầu còn duy trì các mạng trạm quan trắc thuộc các đề tài, dự án khác, cụ thể là 28 trạm quan sát động đất phục vụ quan trắc đánh giá an toàn đập thủy điện trên bậc thang sông Đà; 10 trạm khu vực thủy điện Sông Tranh 2, Bắc Trà My, Quảng Nam; 10 trạm quan sát động đất khu vực tỉnh Thừa Thiên-Huế; 8 trạm vật lý khí quyển khu vực Hà Nội.
Để cảnh báo sóng thần trên Biển Đông, năm 2007, Viện Vật lý địa cầu trở thành thành viên chính thức của Hệ thống cảnh báo sớm và giảm thiểu thiệt hại do sóng thần khu vực Thái Bình Dương, do tổ chức UNESCO lập ra. Đây là tổ chức quốc tế khu vực có vai trò kiểm soát và hỗ trợ các hoạt động khoa học và công nghệ, trong đó chú trọng tới hệ thống cảnh báo sóng thần tại các quốc gia thành viên trên toàn khu vực Thái Bình Dương. Điển hình là các mô hình số trị được áp dụng để mô phỏng hàng trăm kịch bản sóng thần phát sinh trên khu vực Biển Đông và các vùng biển lân cận, phục vụ công tác cảnh báo sóng thần cho toàn dải ven biển và hải đảo của Việt Nam.
Viện trưởng Nguyễn Xuân Anh cho biết, với thiết bị hiện đại, các công cụ xử lý số liệu tự động cho phép định vị động đất trong khoảng thời gian từ 3-5 phút sau khi động đất xảy ra. Theo quy chế của Chính phủ, các trận động đất xảy ra trên lãnh thổ Việt Nam với độ lớn từ 3,5 trở lên theo thang mô-men được Trung tâm Báo tin động đất và Cảnh báo sóng thần thông báo cho các cơ quan quốc gia có chức năng truyền bá thông tin và ứng phó nhanh nhất. Đối với những trận động đất có độ lớn dưới 3,5, Trung tâm sẽ thông báo theo website của Viện Vật lý Địa cầu tại địa chỉ http://ww.igp-vast.vn/.
Từ năm 2007 đến nay, Viện Vật lý địa cầu đã thông báo khoảng gần 400 trận động đất có độ lớn từ 2,5 đến 6,1 có ảnh hưởng đến Việt Nam (trong đó có trận động đất độ lớn 6,1 xảy ra ngày 20/11/2019 tại Sayabouly, Lào); các trận động đất có độ lớn trên 4,0 xảy ra trên một số tỉnh như: Điện Biên, Lai Châu, Sơn La, Cao Bằng, Quảng Nam, Thừa Thiên-Huế, Nghệ An, Thanh Hóa và ngoài khơi vùng biển Vũng Tàu. Đặc biệt, Trung tâm đã cảnh báo kịp thời và liên tục chuỗi động đất xảy ra tại khu vực huyện Bắc Trà My, Quảng Nam từ đầu năm 2011 và kéo dài nhiều năm tiếp theo; động đất ở khu vực đập thủy điện Sông Tranh 2. Đồng thời, dưới sự chỉ đạo của Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam cùng Bộ Khoa học và Công nghệ, Viện Vật lý địa cầu đã kịp thời triển khai mạng trạm quan trắc địa chấn ở khu vực Bắc Trà My góp phần phòng, chống và giảm nhẹ thiên tai.
Viện trưởng Viện Vật lý địa cầu Nguyễn Xuân Anh cho biết: Đến nay, Viện đã thành lập được bản đồ phân vùng động đất lãnh thổ Việt Nam tỷ lệ 1:1.000.000; đánh giá độ nguy hiểm động đất khu vực Đông Nam Á và các vùng kế cận; nghiên cứu dao động nền lãnh thổ Việt Nam; nghiên cứu cấu trúc vận tốc vỏ Trái đất, thạch quyển Việt Nam và các vùng lân cận; nghiên cứu đánh giá độ nguy hiểm của động đất và sóng thần vùng ven biển và hải đảo Việt Nam, đề xuất các giải pháp phòng, tránh giảm nhẹ hậu quả thiên tai...
Ngoài ra, nghiên cứu cấu trúc sâu đới đứt gãy sông Hồng, đứt gãy Lai Châu-Điện Biên, đứt gãy Sơn La, đứt gãy sông Cả, đứt gãy sông Sài Gòn... bằng phương pháp đo sâu; xây dựng mạng lưới điểm đo lặp quốc gia về địa từ, xây dựng các bản đồ trường từ bình thường và biến thiên thế kỷ khoảng 5 năm một lần; nghiên cứu trường biến thiên từ ở Việt Nam, tác động của bão từ đối với hệ thống truyền tải điện ở Việt Nam; xác định đặc điểm cấu trúc dị thường, điện ly xích đạo khu vực Việt Nam và Đông Nam Á từ số liệu GPS và điện ly; nghiên cứu cổ từ các đá trầm tích Paleozoi miền Bắc Việt Nam, các đá trầm tích kỷ Jurra-Creta ở phía đứt gãy sông Hồng; xây dựng bản đồ phân vùng hoạt động dông sét Việt Nam; mô phỏng sự lan truyền sóng thần ở Biển Đông.
Tận dụng đột phá về khoa học - công nghệ mới
Có thể thấy, trong những năm gần đây, với sự phát triển mạnh mẽ của những thiết bị nghiên cứu mới và khoa học máy tính, quan trắc, vật lý địa cầu đã đóng góp rất lớn trong việc mô phỏng và dự báo các trường vật lý địa cầu. Đặc biệt, cuộc Cách mạng công nghiệp lần thứ tư đã tạo nên sự thay đổi sâu sắc trong công nghệ quan trắc vật lý địa cầu, cụ thể là: Hệ thống quan trắc trên mặt đất ngày càng hoàn thiện với nhiều trạm dựa trên công nghệ vạn vật kết nối, công nghệ cảm biến thế hệ mới; nhiều thiết bị quan trắc mới từ mặt đất và vệ tinh có tính đột phá, nâng cao đáng kể chất lượng công tác dự báo; hệ thống máy tính hiệu năng cao ngày một phát triển góp phần đảm bảo dự báo chính xác hơn theo thời gian thực.
Với mục tiêu nâng cao hơn chất lượng nghiên cứu, Viện trưởng Nguyễn Xuân Anh cho rằng, ngành vật lý địa cầu hiện đại cần xây dựng cơ sở dữ liệu trên phạm vi toàn cầu dựa trên cơ sở mạng trạm nhiều dạng thiết bị chất lượng cao để quan trắc trực tiếp và từ xa, trong đó có những thiết bị mang tính đột phá về công nghệ cho phép quan trắc những thông tin mới về các trường vật lý địa cầu, khuyến khích sử dụng kỹ thuật đo tăng cường. Đồng thời, cần xây dựng phương pháp tổng hợp (trong đó đặc biệt quan tâm các phương pháp từ các ngành khác như lý thuyết nhận dạng, khoa học máy tính, hệ tri thức...) xây dựng cơ sở dữ liệu toàn cầu thông minh, ứng dụng khoa học máy tính nhằm hiểu biết sâu hơn về các quá trình vật lý địa cầu và sự tương tác giữa chúng với nhau và với các thành phần khác.
Đối với nghiên cứu ứng dụng, các định hướng trên nhằm tiếp tục nâng cao độ chính xác và độ phân giải trong phân tích, nghiên cứu và dự báo. Các kiến thức mới về các trường vật lý địa cầu sẽ giúp cho công tác dự báo được thực hiện tốt hơn để kết quả dự báo là thông tin tin cậy giúp xã hội hoạt động hiệu quả hơn.
Viện trưởng Viện Vật lý địa cầu Nguyễn Xuân Anh khẳng định: Trong thời kỳ Cách mạng công nghiệp lần thứ tư, thực hiện công cuộc hiện đại hóa đất nước đặt ra các yêu cầu và tạo ra môi trường rộng lớn để triển khai các điều tra cơ bản và ứng dụng các thành tựu vật lý địa cầu. Sự phát triển của các công trình xây dưng, giao thông, điện lực, các nhà máy, khu công nghiệp... đòi hỏi hơn bao giờ hết phải đánh giá được các điều kiện tự nhiên tại địa điểm xây dựng công trình nên việc đẩy mạnh ứng dụng công nghệ mới, tận dụng đột phá về khao học công nghệ mới rất quan trọng. Các dạng thiên tai động đất, sóng thần, nứt đất, trượt lở đất, lũ lụt, bão và lốc, dông sét... ngày càng bộc lộ rõ hơn bản chất và độ nguy hiểm mà trước đây chúng ta chưa biết và lường hết được. Đánh giá đầy đủ và đúng đắn độ nguy hiểm của thiên tai để phòng, chống giảm nhẹ hậu quả thiên tai là nhiệm vụ vô cùng quan trọng thúc đẩy phát triển kinh tế - xã hội, bảo vệ môi trường, đảm bảo an ninh quốc phòng. Để đáp ứng được công cuộc xây dựng và phát triển đất nước trong thời kỳ mới, ngành Vật lý địa cầu tiếp tục lớn mạnh hơn nữa về tổ chức, lực lượng cán bộ và trang thiết bị kỹ thuật, ứng dụng khoa học và công nghệ mới để phát triển bền vững.