Dự án Xây dựng bản đồ cảnh báo nguy cơ sóng thần cho các vùng bờ biển Việt Nam và một số kết quả đạt được

thác dầu khí, đánh bắt hải sản, giao thông vận tải v.v… ngày càng được tăng cường. Rất nhiều công trình xây dựng ven bờ như cảng biển, các khu du lịch v.v… cũng xuất hiện trên toàn dải bờ biển và hải đảo nước ta. Điều đó làm tăng rất nhiều khả năng tổn thương do các thiên tai gây ra tại vùng biển và vùng ven biển Việt Nam. Như sẽ trình bày trong các phần sau, các nghiên cứu chi tiết cho thấy khả năng xảy ra sóng thần tại vùng bờ biển nước ta là không lớn. Tuy nhiên, nếu không có các nghiên cứu để chuẩn bị ứng phó với thiên tai này, một khi thiên tai xảy ra thì hậu quả là không lường hết được. Xuất phát từ những căn cứ trên, dự án “Xây dựng bản đồ cảnh báo nguy cơ sóng thần cho các vùng bờ biển Việt Nam” được thực hiện với mục đích chuẩn bị để phòng tránh thiên tai do sóng thần gây ra. 1.2 Hệ thống cảnh báo nguy cơ sóng thần Hệ thống cảnh báo sớm nguy cơ sóng thần là một công cụ không thể thiếu được trong công tác phòng tránh, ứng phó giảm nhẹ thiên tai do sóng thần gây ra. Theo quan điểm của UNESCO/IOC, để xây dựng hệ thống cảnh báo và giảm nhẹ thiên tai sóng thần cần (1) đánh giá nguy cơ sóng thần; (2) xây dựng hệ thống cảnh báo nguy cơ sóng thần có tính đến các nguồn gây sóng thần tại chỗ, trong khu vực gần và ngoài xa; và (3) chuẩn bị đối phó với thiên tai cũng như có các biện pháp giảm nhẹ thiên tai. Để xây dựng một hệ thống cảnh báo nguy cơ sóng thần hiệu quả, cần phải tiến hành các bước chuẩn bị sau đây: 1) Xác định nguy cơ sóng thần và các biện pháp giảm thiểu thiệt hại; xây dựng tập bản đồ cảnh báo nguy cơ sóng thần có tính đến các phương án sơ tán dân; ra bản tin cảnh báo kịp thời. Với các trận sóng thần gây ra do động đất ở xa, thời gian lan truyền của sóng thần từ khu vực xảy ra động đất tới vùng bờ là khá lớn nên có đủ thời gian để vận hành hệ thống cảnh báo nguy cơ sóng thần. Trong trường hợp này, thông tin thời gian thực về động đất và theo dõi các số liệu đo đạc mực nước biển để khẳng định khả năng xảy ra một trận sóng thần nguy hiểm, sau đó là việc đưa bản tin cảnh báo tới công chúng có vai trò cực kỳ quan trọng. Với các trận sóng thần có nguồn gần bờ, rất khó đưa ra bản tin cảnh báo kịp thời dựa vào các thiết bị đo đạc và tính toán. Do vậy công chúng phải biết các dấu hiệu cảnh báo sóng thần tự nhiên và phản ứng ngay lập tức khi xảy ra động đất mạnh dưới biển. Nói chung, đối với cư dân sống ven biển, nếu thấy đất rung mạnh do động đất, cần nhanh chóng sơ tán tới các vùng đất cao ven bờ hoặc tránh xa bờ biển. Lịch sử ngập lụt cho thấy, trừ khu vực có cửa sông rộng, hiếm khi sóng thần xâm nhập vào đất liền tới vùng có khoảng cách lớn hơn 1km tính từ bờ biển. Do vậy, việc sơ tán dân vào sâu trong đất liền cách bờ biển trên 1km có thể đảm bảo tránh được nguy cơ sóng thần. 2) Cần phải tiến hành liên tục việc chuẩn bị đối phó với nguy cơ sóng thần. Việc giáo dục là cơ sở để các thế hệ sau được chuẩn bị đầy đủ để đối phó với nguy cơ sóng thần. Cần phải làm cho những người dân trong khu vực có nguy cơ hiểu biết, chuẩn bị và có phản ứng đúng đắn và kịp thời khi một trận sóng thần có tiềm năng phá hoại đang tới gần. Có ba loại hệ thống cảnh báo nguy cơ sóng thần. Loại hệ thống cảnh báo bậc 1 bao gồm hệ thống phát hiện động đất, hệ thống truyền thông tin cảnh báo và hướng dẫn, đào tạo công chúng để có phản ứng đúng. Loại hệ thống thứ 2 ngoài các yêu cầu trên, còn có các thiết bị đo đạc phát hiện sóng thần. Loại hệ thống thứ 3 là hệ thống đầy đủ bao gồm việc đo đạc, tính toán dự báo sóng thần và hệ thống bản đồ cảnh báo nguy cơ sóng thần. Các thiết bị đo đạc mực nước biển ngoài khơi nhằm xác định sóng thần thường yêu cầu kinh phí rất lớn để mua, lắp đặt và duy trì. Với điều kiện nước ta, rất khó mua, lắp đặt và duy trì các thiết bị này. Vì vậy, hệ thống cảnh báo sớm sóng thần của nước ta sẽ bao gồm hệ thống các máy đo địa chấn để phát hiện động đất, các bản đồ cảnh báo nguy cơ sóng thần và các phần mềm tương ứng cho phép tính toán thời gian sóng thần tới mỗi vùng bờ biển và độ cao sóng thần tương ứng. 2. Khả năng xảy ra sóng thần ven biển Việt Nam Ở nước ta, từ trước tới nay chưa có hệ thống quan trắc sóng thần nên chưa ghi nhận được thông tin nào về sóng thần. Thông thường, các kết quả điều tra về sóng thần ở ven biển nước ta chủ yếu dựa trên trí nhớ của người dân vùng ven biển. Với cách điều tra này, chỉ có thể có được tư liệu trong khoảng thời gian 30 tới 40 năm gần đây. Theo các kết quả điều tra trong dân của nhóm thực hiện dự án, đã có nhiều thông tin trong dân về hiện tượng sóng thần xảy ra ở các vùng biển khác nhau. Tuy nhiên, các phân tích chi tiết dựa theo thông tin về các trận động đất xảy ra trên Biển Đông, các cơn bão và điều kiện thời tiết cho thấy rằng trong hầu hết các trường hợp, sóng thần bị nhầm lẫn với nước dâng do bão hay sóng ngắn. Theo một số báo cáo, sóng thần đã từng xảy ra ở ven biển Thừa Thiên-Huế và, Nam Định, Đà Nẵng, Phan Thiết, Nha Trang v.v. Tuy nhiên, chưa có bằng chứng rõ ràng để khẳng định hay phủ nhận những thông tin trên. Gần đây nhất, các kết quả khảo sát của Nguyễn Văn Lương và nnk (2007) cho thấy rằng vào năm 1923, khi núi lửa Hòn Tro phun trào, sóng thần đã tấn công vào bờ biển Nha Trang, làm sập chuồng ngựa của bác sỹ Yersin ở độ cao 6m trên mực nước biển. Tuy vậy, các điều tra chi tiết của nhóm thực hiện dự án “Xây dựng bản đồ cảnh báo nguy cơ sóng thần cho các vùng bờ biển Việt Nam” đã không tìm được bất cứ tài liệu ghi chép nào khẳng định sự kiện trên. Các kết quả phân tích biến đổi của mực nước biển và độ cao sóng biển đo được tại các trạm hải văn ven bờ và trên đảo của Việt Nam trong thời gian xảy ra động đất cũng không cho thấy dấu hiệu của sóng thần. Tuy vậy, cũng phải nhấn mạnh rằng các đo đạc mực nước tại các trạm hải văn chỉ mới được tiến hành trong thời gian gần đây. Hơn nữa, tại nhiều trạm, mực nước chỉ được đo theo 4 obs và độ cao sóng biển chỉ được đo theo 3 obs trong 1 ngày nên hầu như không thể sử dụng được để phát hiện sóng thần. Do không có các tài liệu đáng tin cậy để khẳng định sự tồn tại của các sự kiện sóng thần tấn công vùng bờ biển nước ta, nhóm nghiên cứu sóng thần tại Viện Vật lý Địa cầu gồm các tác giả Cao Đình Triều, Trịnh Thị Lư và nnk (2007) đã áp dụng một phương pháp mới để nghiên cứu sóng thần - phương pháp cổ sóng thần. Phương pháp này dựa trên việc phân tích thành phần các lớp trầm tích trên bờ biển, trên cơ sở đó xác định các lớp trầm tích có nguồn gốc biển, có khả năng do sóng thần đưa lên bờ khi sóng thần tấn công vùng ven biển. Các kết quả nghiên cứu bước đầu theo phương pháp này cho thấy rằng trong lịch sử, có khả năng sóng thần rất lớn đã từng tấn công vùng bờ biển nước ta. Tuy nhiên, các bằng chứng do các tác giả trên đưa ra chưa đủ độ tin cậy và để khẳng định được khả năng sóng thần như nêu trên, cần có những nghiên cứu chi tiết hơn. Với những kết quả nghiên cứu trên, có thể thấy rằng cho tới thời điểm hiện tại, chưa có bằng chứng được khẳng định về khả năng sóng thần xảy ra trên vùng bờ biển Việt Nam. Theo nhiều nghiên cứu trên thế giới, động đất tại đới hút chìm Manila trong khu vực Biển Đông phía tây Philippines có thể đạt độ lớn gây sóng thần (>8 độ Richter). Như sẽ trình bày ở phần sau, các kết quả tính toán bằng một mô hình số trị hiện đại về phát sinh và lan truyền của sóng thần đã cho thấy rằng nếu động đất cấp 9.0 xảy ra ở đới hút chìm Manila thì sóng thấn sẽ mất khoảng 1 giờ để tới các đảo thuộc Quần đảo Trường Sa và Hoàng Sa của ta, khoảng gần 2 giờ để tới vùng bờ biển từ Quảng Nam tới Phan Rang. Độ cao sóng thần ven các đảo và một số vùng ven bờ có thể lớn hơn 7m. Khu vực có độ cao sóng thần lớn hơn 1m, tức là giới hạn nguy hiểm cho sinh mạng con người kéo dài từ Cần Giờ (TP Hồ Chí Minh) tới tận Hải Phòng. Tuy vậy, theo các phân tích của các nhà khoa học Nhật Bản và Philippines, vì mảng lục địa Philippines bị gắn cố định ở hai đầu, khả năng xảy ra động đất cấp 9 tại đới hút chìm Manila là rất ít. Động đất lớn nhất có khả năng xảy ra tại khu vực này có cấp 8.5. Trong trường hợp này, độ cao sóng thần lớn hơn 1m kéo dài từ phía bắc của Vũng Tàu tới một số vị trí tại bờ biển Nam Định. Tại khu vực Quảng Ngãi, độ cao sóng thần cực đại có thể lên tới trên 7m. Như vậy, nếu động đất có cường độ này xảy ra tại đới hút chìm Manila, nếu không được chuẩn bị, thảm hoạ có thể xảy ra tại vùng biển nước ta. Bởi vậy, có thể sơ bộ kết luận rằng khả năng xảy ra sóng thần ở vùng bờ biển nước ta là thấp. Tuy vậy, rất cần xây dựng các bản đồ cảnh báo nguy cơ sóng thần và hệ thống cảnh báo sớm sóng thần cho vùng bờ biển nước ta. 3. Dự án xây dựng bản đồ cảnh báo nguy cơ sóng thần cho các vùng bờ biển Việt Nam 3.1 Giới thiệu về dự án Cơ quan chủ quản: Bộ Tài nguyên và Môi trường Cơ quan chủ trì: Viện Khoa học Khí tượng Thuỷ văn và Môi trường Cơ quan cùng thực hiện:Viện Khoa học Địa chất và Khoáng sản Viện Vật lý Địa cầu; Đoàn đo đạc và biên vẽ Hải đồ, Bộ tham mưu Hải quân Trung tâm Khí tượng Thuỷ văn Biển 3.2 Mục tiêu của dự án Nghiên cứu xây dựng tập bản đồ cảnh báo nguy cơ sóng thần cho vùng Biển Đông và ven bờ biển và hải đảo Việt Nam phục vụ công tác phòng chống và giảm nhẹ thiên tai do sóng thần và tạo cơ sở khoa học cho việc xây dựng hệ thống cảnh báo sóng thần ở vùng bờ biển nước ta. 3.3 Các nội dung của dự án Để đạt đươc mục tiêu đã nêu trên, dự án tập trung thực hiện các nội dung chính sau đây: - Điều tra, thu thập các số liệu, tài liệu phục vụ dự án: các số liệu về xã hội, dân cư, kinh tế, chính trị, xã hội của các vùng ven bờ của nước ta; các hải đồ cho toàn Biển Đông và vùng biển ven bờ nước ta, các bản đồ địa hình, địa mạo trên cạn tại các vùng ven biển; các đặc điểm địa chất, kiến tạo của khu vực Biển Đông; các số liệu nước ngoài dùng kiểm chứng các mô hình v.v. - Xử lý các số liệu, tài liệu phục vụ dự án: quy tất cả các bản đồ địa hình trên cạn và hải đồ ở dưới nước về hệ quy chiếu quốc gia và mốc độ cao quốc gia; số hoá các bản đồ phục vụ cho việc áp dụng mô hình số trị tính toán lan truyền và biến đổi sóng thần cũng như đánh giá các tai biến do sóng thần gây ra. - Tổng quan các tài liệu nướ c ngoài liên quan tới việc xây dựng bản đồ cảnh báo nguy cơ sóng thần: cách tiếp cận, phương pháp, các số liệu và tài liệu cần thiết, các sản phẩm; - Phân tích các đặc điểm địa chất, kiến tạo của khu vực Biển Đông để xác định khả năng xảy ra động đất tại các khu vực trên Biển Đông. Xác định 12 kịch bản động đất nguy hiểm có khả năng tạo sóng thần nguy hiểm. Tính toán các thông số động đất phục vụ việc tính sóng thần gây ra do động đất và sóng thần theo các kịch bản động đất nói trên; - Nghiên cứu áp dụng mô hình mô phỏng sự tạo thành sóng thần từ động đất và lan truyền của sóng thần trên phạm vi toàn Biển Đông. Áp dụng mô hình trên để tính toán, xác định thời gian sóng thần lan truyền từ tâm chấn tới mỗi vùng bờ biển nước ta, độ cao sóng thần tại mỗi vùng bờ biển và các vùng có nguy cơ ảnh hưởng cao cho mỗi kịch bản sóng thần; - Nghiên cứu áp dụng mô hình mô phỏng ngập lụt do sóng thần gây ra tại vùng đất trên bờ. Áp dụng mô hình mô phỏng ngập lụt do sóng thần gây ra tại vùng đất trên bờ để tính lan truyền sóng thần trên đất liền ven bờ cho các vùng và xây dựng tập bản đồ cảnh báo nguy cơ sóng thần cho các vùng ven biển và hải đảo. Xây dựng tổng cộng 24 bản đồ cảnh báo nguy cơ sóng thần trên biển tỷ lệ 1:1.000.000 (gồm 288 mảnh) và 340 bản đồ ngập lụt trên cạn có tỷ lệ 1:250.000 và 1:100.000; - Xây dựng các phương án sơ tán dân, quy hoạch phát triển kinh tế xã hội theo mỗi kịch bản sóng thần; - Xây dựng trang WEB bản đồ cảnh báo nguy cơ sóng thần và bổ sung vào trang WEB của Viện Khí tượng Thuỷ văn. 3.4 Các sản phẩm của dự án - Bộ số liệu và dữ liệu về các điều kiện tự nhiên, xã hội tại các vùng ven biển và hải đảo của Việt Nam; - Bộ số liệu và dữ liệu về địa hình, kiến tạo, động đất và sóng thần cho toàn bộ vùng biển Đông, các vùng ven biển và hải đảo của Việt Nam; - Tập bản đồ cảnh báo nguy cơ sóng thần cho các vùng ven bờ và vùng bờ biển nước ta với 12 kịch bản về động đất tại các khu vực có nguy cơ xảy ra động đất với các tần suất khác nhau (tập bản đồ độ cao và thời gian lan truyền của sóng thần in trên giấy, cơ sở dữ liệu và atlas điện tử, ứng dụng công nghệ GIS và Multimedia); - Các phương án sơ tán dân để tránh sóng thần cho mỗi vùng bờ với các kịch bản khác nhau của sóng thần và các kiến nghị/khuyến cáo về quy hoạch phát triển kinh tế-xã hội trên cơ sở nguy cơ sóng thần; - Trang web về các bản đồ cảnh báo nguy cơ sóng thần và các tài liệu liên quan nằm trong trang web chung của Viện Khí tượng Thuỷ văn; - Tập báo cáo tổng kết dự án. 3.5 Tiến độ thực hiện dự án Dự án dự kiến thực hiện trong vòng 30 tháng: từ tháng 6 năm 2006 tới hết tháng 12 năm 2008. Năm 2006: - Mua sắm các thiết bị cần thiết; - Khảo sát thu thập các số liệu cần thiết phục vụ dự án tại vùng ven bờ biển Việt Nam và các số liệu kiểm chứng mô hình trên thế giới; - Nghiên cứu xây dựng 12 kịch bản động đất gây sóng thần; - Đi học tập về các tính chất động đất và sóng thần trong vùng Biển Đông và phương pháp xây dựng các bản đồ cảnh báo nguy cơ sóng thần ở Philippines. Năm 2007: - Đi học tập về các tính chất động đất và sóng thần trong vùng Biển Đông và phương pháp xây dựng các bản đồ cảnh báo nguy cơ sóng thần ở Honolulu; - Nghiên cứu xây dựng và kiểm các mô hình số trị cần thiết phục vụ tính toán (mô hình thành tạo sóng thần từ động đất, mô hình tính toán lan truyền của sóng thần trên Biển Đông, mô hình tính toán ngập lụt do sóng thần gây ra); - Thu thập, số hoá các hải đồ, thu thập và biên tập các bản đồ địa hình phục vụ tính toán lan truyền sóng thần trên Biển Đông và trên bờ; - Tính toán lan truyền sóng thần trên Biển Đông theo các kịch bản. Phân tích, xây dựng các bản đồ cảnh báo nguy cơ sóng thần trên biển (các kịch bản sóng thần trên biển). Năm 2008: - Nghiệm thu các kịch bản sóng thần trên biển, chuyển giao cho Trung tâm cảnh báo sớm nguy cơ sóng thần để đưa vào cảnh báo nghiệp vụ sóng thần theo các kịch bản này kết hợp với thông tin sóng thần nhận được thông qua hợp tác quốc tế; - Tính toán ngập lụt do sóng thần gây ra trên bờ; - Xây dựng và nghiệm thu các bản đồ cảnh báo ngập lụt do sóng thần trên bờ. Chuyển giao cho Trung tâm cảnh báo sớm nguy cơ sóng thần để đưa vào cảnh báo nghiệp vụ ngập lụt do sóng thần gây ra theo các kịch bản này; - Xây dựng các phương án sơ tán dân để tránh sóng thần cho mỗi vùng bờ với các kịch bản khác nhau của sóng thần và các kiến nghị/khuyến cáo về quy hoạch phát triển kinh tế-xã hội trên cơ sở nguy cơ sóng thần; - Xây dựng trang web về các bản đồ cảnh báo nguy cơ sóng thần và các tài liệu liên quan nằm trong trang web chung của Viện Khí tượng Thuỷ văn; - Hoàn thiện tập báo cáo tổng kết dự án. Nghiệm thu dự án. 4. Một số kết quả đạt được 4.1 Các kịch bản động đất gây sóng thần cho các vùng bờ biển Việt Nam Để đánh giá độ nguy hiểm của sóng thần cho các vùng bờ biển Việt Nam, cần có các kịch bản động đất gây sóng thần với các thông số động đất tương ứng. Nhóm thực hiện dự án đã nghiên cứu áp dụng và phân tích rất nhiều mô hình thành tạo sóng thần khác nhau, từ mô hình đơn nguồn, mô hình cặp lưỡng nguồn tới mô hình đa nguồn. Theo các kết quả nghiên cứu, mô hình tính toán sóng thần đòi hỏi ít thông số, rất phù hợp để áp dụng tại Trung tâm cảnh báo sớm nguy cơ sóng thần là mô hình cặp lưỡng nguồn của tác giả Okada (1985, 1997). Mô hình này đã được Titov và Gonzalez (1997) áp dụng để tính toán sự thành tạo sóng thần do động đất tại Trung tâm cảnh báo sóng thần Thái Bình Dương. Mô hình này cũng được áp dụng trong tính toán xây dựng các bản đồ cảnh báo nguy cơ sóng thần tại Nhật Bản, Philippines, Indonesia, Malaysia, Thái Lan và nhiều nước khác. Các tính toán kiểm chứng chi tiết mô hình này do nhóm tác giả thực hiện cho thấy rằng đây là mô hình khá đơn giản, dễ áp dụng, đòi hỏi một số thông số tối thiểu để tính sóng thần nhưng vẫn đạt được độ chính xác cao. Do vậy, mô hình này rất dễ áp dụng trong cảnh báo sóng thần vì các thông số do mô hình yêu cầu có thể được xác định ngay lập tức theo các số liệu địa chấn ghi được tại các trạm ngay sau khi động đất đã xảy ra. Ngoài các mô hình cặp lưỡng nguồn, còn có một số loại mô hình khác như mô hình đơn nguồn, đa nguồn. Các mô hình đơn nguồn đơn giản, dễ áp dụng nhưng độ chính xác không cao. Các mô hình đa nguồn tuy có độ chính xác cao hơn nhưng yêu cầu thời gian tính toán rất dài và quá nhiều thông tin bổ sung về động đất. Để xác định đầy đủ các thông số trên, đôi khi cần thời gian tới hàng tháng. Vì vậy, rất khó áp dụng các mô hình này trong thực tế của công tác nghiệp vụ cảnh báo sớm nguy cơ sóng thần. Theo mô hình cặp lưỡng nguồn của Okada, các thông số của động đất gây sóng thần bao gồm toạ độ chấn tâm, chiều dài đới đứt gẫy L, chiều rộng đới đứt gẫy W, độ sâu chấn tiêu động đất h, góc cắm , góc trượt , góc phương vị và độ dài trượt trung bình . Trên cơ sở phân tích chi tiết tính chất của các đới đứt gẫy trong khu vực Biển Đông với cơ chế động đất trượt chờm thuận nghịch, tức là có khả năng tạo động đất gây sóng thần, đã xác định được 13 kịch bản động đất gây sóng thần với các thông số như trong bảng 1: Bảng 1: Các thông số động đất gây sóng thần theo các kịch bản Kịch bản Cấp động đất Kinh độ nguồn (độ) Vĩ độ nguồn (độ) L (km) W (km) H (km) (độ) (độ) (độ) (m) 1 7.0 119.10 17.50 35 21 5 15 90 177 1.6 2 7.5 119.10 17.50 73 31 8 15 90 177 2.9 3 8.0 119.10 17.50 151 47 12 15 90 177 5.28 4 8.5 119.10 17.50 313 70 18 15 90 177 9.61 5 9.0 119.10 17.50 646 105 27 15 90 177 17.49 6 7.0 121.80 23.53 35 21 5 15 90 87 1.6 7 7.5 121.80 23.53 73 31 8 15 90 87 2.9 8 8.0 121.80 23.53 151 47 12 15 90 87 5.28 9 8.5 121.80 23.53 313 70 18 15 90 87 9.61 10 9.0 121.80 23.53 646 105 27 15 90 87 17.49 11 7.0 109.75 12.00 50 14 10 90 -45 180 1.67 12 7.0 110.46 18.13 50 14 10 78 -45 57 1.67 13 7.5 110.46 18.13 89 25 17 78 -45 57 2.97 Các kịch bản từ 1 đến 5 là các kịch bản tương ứng với các trận động đất có khả năng gây sóng thần tại đới hút chìm Manila. Các kịch bản từ 6 đến 10 là các kịch bản tương ứng với các trận động đất có khả năng gây sóng thần tại đới hút chìm Ryukyu, nam Đài Loan. Tất cả các kịch bản từ 1 đến 10 tương ứng với các kịch bản sóng thần có vùng nguồn xa. Kịch bản số 11 tương ứng với động đất có khả năng gây sóng thần tại vùng biển ngoài khơi Nam Trung Bộ. Các kịch bản 12 và 13 tương ứng với các trận động đất có khả năng gây sóng thần tại phía nam Đảo Hải Nam, Trung Quốc. Các kịch bản từ 11 tới 13 tương ứng với các kịch bản sóng thần có vùng nguồn gần. Cần phải nhấn mạnh rằng các kịch bản động đất gây sóng thần như nêu ở trên chỉ dựa trên các tài liệu nghiên cứu và số liệu động đất và kiến tạo trong khu vực Biển Đông cho tới nay. Trong tương lai, với các kết quả nghiên cứu tốt hơn, rất có thể phải xem xét để chỉnh sửa, bổ sung các kịch bản động đất gây sóng thần nhằm xây dựng bổ sung các bản đồ cảnh báo nguy cơ sóng thần, phục vụ tốt hơn nhiệm vụ cảnh báo nguy cơ sóng thần. 4.2 Mô hình số trị tính toán lan truyền sóng thần trên Biển Đông Một mô hình số trị đã được phát triển để mô phỏng sự lan truyền của sóng thần trên toàn Biển Đông phục vụ tính toán, dự báo và xây dựng bản đồ cảnh báo nguy cơ sóng thần cho các vùng biển Việt Nam. Sự lan truyền của sóng thần trên phạm vi toàn Biển Đông được tiến hành bằng cách giải hệ phương trình lan truyền của sóng dài trên phạm vi toàn Biển Đông có tính đến độ cong của trái đất. Mô hình tính lan truyền sóng thần ngoài khơi đại dương được sử dụng ở đây đã được phát triển theo lý thuyết mô hình MOST (viết tắt của Method of Splitting Tsunami) do Titov và Gonzalez (1997) xây dựng. Mô hình này hiện đang được dùng tại Trung tâm Thiên tai Thái Bình Dương, phục vụ giảm nhẹ thiên tai sóng thần. Vì sóng thần có thể lan truyền một khoảng cách rất lớn, hàng ngàn hay chục ngàn km, trước khi nó tấn công vào bờ nên để mô phỏng sự lan truyền của sóng thần trên một vùng biển rộng như Biển Đông của nước ta, cần phải tính đến độ cong của trái đất. Ngoài ra, còn phải tính đến hiệu ứng của lực Coriolis khi tính toán lan truyền của sóng thần. Hơn nữa, do sóng thần là sóng dài, ảnh hưởng suy giảm của nó do ma sát đáy rất nhỏ và có thể bỏ qua. Tất cả các hiệu ứng của các quá trình sóng dài như nhiễu xạ, khúc xạ, nước nông, phản xạ và phân tán có thể dễ dàng mô phỏng bằng cách áp dụng các phương trình lan truyền của sóng dài tích phân cho toàn bộ cột nước. Với tất cả nhưng điều đó, ta có hệ phương trình mô tả sự lan truyền của sóng thần trên biển như sau (Titov và Gonzalez, 1997; Titov và cộng sự, 1999): (1) (2) (3) Với là kinh độ, là vĩ độ, là độ sâu toàn phần của nước khi có sóng thần, là dao động mực nước khi có sóng thần, là độ sâu biển khi tĩnh lặng, và lần lượt là vận tốc dòng chảy trung bình theo độ sâu theo hướng vĩ tuyến và kinh tuyến, g là gia tốc trọng trường, f là thông số Coriolis (), và R là bán kính trái đất. Cần chú ý rằng các phương trình từ (1) tới (3) không chứa các thành phần tiêu tán năng lượng của sóng thần nên chúng không thể được dùng để mô phỏng quá trình sóng vỡ gần bờ và tiêu tán năng lượng khi sóng leo và gặp các chướng ngại vật như nhà cửa cây cối. Mô hình sóng leo và đánh giá ngập lụt do sóng thần gây ra có thể được thực hiện theo trong bài báo của các tác giả Vũ Thanh Ca, Trần Thục và Nguyễn Kiên Dũng (2005). Sơ đồ sai phân hữu hạn với lưới sai phân trực giao theo các hướng kinh tuyến – vĩ tuyến được sử dụng để mô tả sự lan truyền của sóng thần. Khác với Titov và Gonzalez, chúng tôi đã sử dụng sơ đồ sai phân số trị theo phương pháp thể tích hữu hạn. Sơ đồ này có độ ổn định rất cao, dễ áp dụng nhưng lại đảm bảo các điều kiện bảo toàn vật chất và động lượng. Vì rằng mô hình cho phép mô phỏng biến đổi thời gian của mực nước khi có sóng thần nên yêu cầu bước lưới không gian phải đủ nhỏ để có thể thỏa mãn điều kiện nhỏ hơn 1/12 bước sóng. Đối với ngoài khơi đại dương, vì sóng thần có bước sóng lớn hơn 100km nên bước lưới không gian có thể rất thô vẫn đảm bảo mô phỏng sự lan truyền của sóng thần một cách chính xác. Tuy nhiên, khi vào tới gần bờ với độ sâu nhỏ thì bước sóng của sóng thần giảm đi một cách đáng kể, chỉ còn khoảng lớn hơn 30km. Vì vậy, để mô phỏng sự lan truyền của sóng thần trên toàn bộ Biển Đông, lưới tính dùng trong mô hình theo cả hai hướng kinh và vĩ có độ phân giải 2 phút. Địa hình đáy biển và đường bờ được lấy theo số liệu trên hải đồ. Với bước lưới này, không thể mô phỏng được sự lan truyền của sóng thần trong vùng ven bờ với độ chính xác cao. Vì vậy, các giá trị tính toán sóng thần bằng mô hình mô phỏng lan truyền của sóng thần ngoài khơi sẽ được dùng làm điều kiện biên cho một mô hình mô phỏng quá trình lan truyền của sóng thần trong vùng ven bờ. Do điều kiện thời gian và kinh phí, trong tính toán này chưa đưa vào số liệu địa hình trên cạn. Vì vậy, chưa tính đến sóng leo lên bờ. Hiện tại, độ sâu dùng cho tính toán trong mô hình là số liệu ETOPO2 của Mỹ. Tuy vậy, các số liệu độ sâu có độ chính xác cao hơn, nhất là độ sâu vùng ven bờ sẽ được lấy theo số liệu hải đồ của Bộ tham mưu Hải quân. Trong thời gian tới, với các số liệu địa hình đáy biển có độ chính xác cao do Đoàn đo đạc và biên vẽ hải đồ, Bộ tham mưu hải quân cung cấp, chúng tôi sẽ sử dụng lưới tính có độ phân giải 1 phút kinh vĩ và lồng các lưới tính có độ phân giải cao hơn ở vùng ven bờ. Đồng thời, sóng leo tại vùng ven bờ sẽ được tính tới khi tính ngập lụt vùng ven bờ. Có thể áp dụng các sơ đồ khác nhau để rời rạc hoá các phương trình mô phỏng sự lan truyền của sóng thần theo thời gian. Sơ đồ có độ chính xác cao nhất là sơ đồ sai phân thời gian trung tâm ẩn Crank-Nicolson. Tuy nhiên, nếu áp dụng sơ đồ này đòi hỏi phải giải ẩn hệ phương trình trên toàn bộ miền tính và do vậy phải sử dụng thuật toán lặp, đòi hỏi một thời gian tính toán rất dài. Vì vậy, để giảm thời gian tính toán, chúng tôi đã sử dụng một sơ đồ sai phân hiện dạng leap-frog. Sơ đồ sai phân hiện này cho phép tính mực nước và vận tốc dòng chảy sóng tại tâm của mỗi bước thời gian. Tức là vận tốc dòng chảy sóng và mực nước không được tính đồng thời tại mỗi bước thời gian, mà cách nhau 1/2 bước thời gian. Điều đó có nghĩa là độ chính xác của sơ đồ này tương đương với độ chính xác của sơ đồ sai phân thời gian trung tâm ẩn Crank-Nicolson nhưng lại không yêu cầu tính đồng thời trên toàn miền tính. Tuy nhiên, để có thể dùng sơ đồ sai phân này, yêu cầu bước thời gian tính toán phải thoả mãn điều kiện là trong mỗi bước thời gian, sóng truyền không vượt quá mỗi bước lưới. Vì độ sâu biển tại trung tâm Biển Đông vượt quá 4000m nên bước thời gian tính yêu cầu khá nhỏ. Tuy vậy, vì không yêu cầu tính lặp nên tốc độ tính toán vẫn đảm bảo để thực hiện tính lan truyền sóng trên cả vùng Biển Đông. 4.3 Kết quả tính toán sóng thần ven bờ biển Việt Nam theo các kịch bản Các kết quả tính toán độ cao sóng thần ven bờ biển Việt Nam theo các kịch bản 1 và 2 cho thấy rằng với hai kịch bản này, độ cao sóng thần tại vùng biển Việt Nam là không đáng kể. Do vậy, không cần tính tới các