Các nhà nghiên cứu đề xuất những gì để “mở cửa” tương lai xanh?

TS. Hạ Quang Hưng - Đại học Fulbright Việt Nam: Công cụ quản lý bảo vệ môi trường hữu hiệu

Hiện nay, các quy chế về môi trường đang chưa có bộ dữ liệu chất lượng nước qua việc sử dụng dữ liệu vệ tinh, mặc dù Cục Quản lý tài nguyên nước của Bộ TN&MT đã có một số tiêu chí nhưng chỉ tiêu về phân tích về phú dưỡng là còn thiếu. Chỉ tiêu này giúp không chỉ thu thập thông tin từ trạm đo mặt đất về biến (gọi là hàm lượng nitơ và hàm lượng photpho), mà còn giúp định được chỉ số dinh dưỡng bao gồm cả hàm lượng diệp lục.

Nghiên cứu “Quản trị nước và chia sẻ dữ liệu liệu xuyên biên giới tại hạ lưu sông Mê Kông và nghiên cứu trường hợp của đập thủy điện Yali, Việt Nam” đã sử dụng nghiên cứu tình huống của việc ô nhiễm nguồn nước ở thủy điện Yali nhằm giải quyết các thách thức về nước, nông nghiệp, tác động của biển đổi khí hậu, năng lượng và cân bằng hệ sinh thái. Qua nghiên cứu, minh chứng cho việc, cần phải bổ sung thêm một số chỉ tiêu trong phân tích nước ngầm.

Trong nghiên cứu này của trường Đại học Fulbright Việt Nam, nhóm nghiên cứu đã nhấn mạnh được vai trò phân tích viễn thám, định lượng để đánh giá, định vị không gian nguy cơ tiềm ẩn nguồn gây ô nhiễm.

Đến thời điểm hiện tại, mạng lưới trạm quan trắc số liệu môi trường ở Việt Nam vẫn còn thiếu bởi đầu tư công nghệ quan trắc khá tốn kém, chưa kể đến chi phí bảo dưỡng. Vì vậy, nhóm nghiên cứu đề xuất tích hợp những công nghệ viễn thám và chọn một số biến làm định lượng từ viễn thám quang học thay vì dùng trạm đo mặt đất. Công nghệ viễn thám này giúp cho các huyện ở vùng sâu, vùng xa, cán bộ môi trường của địa phương, xã, huyện sẽ có thêm công cụ để giúp quản lý cả doanh nghiệp và nông dân trong việc bảo vệ môi trường hiệu quả hơn.

Đối với tiểu vùng sông Mê Kông bao gồm 2 nhóm chính là hạ nguồn và thượng nguồn. Thượng nguồn có Trung Quốc, Myanmar; hạ nguồn có Lào, Campuchia và Việt Nam. Những nước ở dưới hạ nguồn đa phần bị ảnh hưởng bởi các hoạt động của các nước trên thượng nguồn, tiềm ẩn tác động xấu tới môi trường nước trong lưu vực sông Mê Kông.

Từ công nghệ viễn thám quang sinh học, các nhà khoa học đã cùng nghiên cứu giải pháp xử lý vấn đề suy thoái tại lưu vực sông Mê Kông.

Tuy nhiên, điểm khó khi chia sẻ dữ liệu quan trắc tới các nước còn “vướng” nhiều vấn đề liên quan đến bảo mật dữ liệu quốc gia,… Theo đó, trong tình huống này, việc áp dụng sử dụng định lượng là một cách tiếp cận rất phổ biến mà các quốc gia phát triển đang thực hiện.

Như Mỹ và các nước châu Âu cũng đề áp dụng đối với những khu vực mà họ cảm thấy còn vướng mắc về mặt pháp lý, mặt tài chính để đầu tư cơ sở hạ tầng hay để quan sát,… nên việc sử dụng dữ liệu viễn thám sẽ đạt kết quả tốt nhất, phục vụ công tác quản lý, chia sẻ thông tin giữa các Quốc gia trong tiểu vùng sông Mekong. Ứng dụng này ghi nhận sai số khoảng 20 - 30%, tuy nhiên mức độ chính xác là tương đối chiếm khoảng 70% - 80%.

GS. Venkatesh Raghavan - Đại học Thủ đô Osaka: Sử dụng công nghệ giải quyết ô nhiễm môi trường

Các đề tài về chất lượng môi trường đều được các nhà khoa học tại Việt Nam và Quốc tế chia sẻ trong các nghiên cứu, mang đến những kinh nghiệm khác nhau. Trong đó, có rất nhiều đề tài nghiên cứu có thể áp dụng vào thực tiễn như các đề tài tập trung vào phát triển công nghệ mới, nghiên cứu chia sẻ dữ liệu, xây dựng hệ thống dự báo, cảnh báo, bảo vệ môi trường,…

Trong nghiên cứu “Trích xuất tự động các đặc điểm tuyến tính từ mô hình độ cao số bằng cách sử dụng trích xuất cạnh và chuyển đổi Hough” của nhóm nghiên cứu Đại học Thủ đô Osaka đã hướng trọng tâm trong việc điều tra quá trình trích xuất các đường nét từ hình ảnh kỹ thuật số như hình ảnh vệ tinh và DEM, với các bước cơ bản được thực hiện trong quá trình xử lý bao gồm 3 giai đoạn: Phân định ranh giới các đặc điểm địa mạo tuyến tính, trích xuất các cạnh và trích xuất đường véc-tơ từ bản đồ cạnh hoặc bất kỳ hình ảnh raster nào.

Qua nghiên cứu, quy trình trích xuất đối tượng hình ảnh được xác thực với các bộ dữ liệu khác nhau và trong điều kiện địa lý đa dạng. Hơn nữa, việc tinh chỉnh các thuật toán sẽ tối ưu hoá việc lựa chọn tham số.

Đơn cử như đề tài nghiên cứu quản trị nước, chia sẻ dữ liệu, thông tin của các tiểu vùng sông Mê Kông và nghiên cứu trường hợp đập thủy điện Yali - Việt Nam. Nghiên cứu đã đưa ra một công cụ phổ biến giúp trao đổi, chia sẻ dữ liệu thông tin bằng viễn thám, định lượng không cần sử dụng những công nghệ đắt đỏ để đo đạc chất lượng môi trường.

Không những thế, nghiên cứu còn chỉ ra nguyên nhân ô nhiễm nguồn nước tại đập thủy điện Yali - Việt Nam, điều mà những nhà khoa học quốc tế chưa thể biết hoặc không nắm rõ. Đồng thời đưa ra những đề xuất phù hợp để giải quyết tình trạng ô nhiễm trên với cách tích hợp, sử dụng công cụ “Nguyên tắc trả tiền của người gây ô nhiễm (viết tắt là PPP)”.

Bằng cách sử dụng không gian, không khí, giám sát cảm biến, trạm đo lường mặt đất và lấy mẫu vật tại hiện trường để theo dõi các chất ô nhiễm, kết hợp với việc sử dụng mô hình quang học sinh học cho những trường hợp quan trắc môi trường; nghiên cứu đã khá thành công trong việc phát hiện ra các điểm ô nhiễm tại địa phương. Tuy nhiên, đề tài này cần cho thấy nhiều kết quả hơn trong việc áp dụng phương pháp trên trong quá trình thực hành nghiên cứu. Từ đó có thể tổng hợp cách thức và có thể áp dụng thực tiễn tại một số nước.

PGS.TS. Phạm Quý Nhân - Trường Đại học TN&MT Hà Nội: Nghiên cứu cấp nước cho vùng khan hiếm

Hiện nay, ở Việt Nam, nền kinh tế - xã hội đang phát triển trong bối cảnh biến đổi khí hậu gây nên những vấn đề về khan hiếm nước, ảnh hưởng lớn đến đời sống của nhân dân. Trong đó, tình trạng nước nhiễm mặn đang có chiều hướng gia tăng tại các vùng có nguồn nước hạn chế. Có thể kể đến những vùng khan hiếm nước như ở vùng sâu vùng xa, Đồng bằng Nam Bộ, dải ven biển miền Trung và miền núi phía Bắc.

Vì vậy, vấn đề đặt ra trong bối cảnh hiện nay đối với những vùng khan hiếm nước chính là lưu giữ và khai thác nước ngầm. Thủ tướng Chính phủ đã ủy quyền cho một chương trình tập trung vào điều tra và thăm dò các nguồn nước ngầm, nhằm đáp ứng nhu cầu về nước sinh hoạt ở những khu vực này.

Trên bình diện quốc tế và trong nước, một loạt giải pháp đã được đề xuất và thử nghiệm, tuy nhiên các giải pháp đều khá tốn kém, phức tạp về mặt kỹ thuật hoặc không phù hợp với phong tục địa phương, dẫn đến việc sử dụng tài nguyên không hiệu quả. Do đó, nghiên cứu “Sử dụng việc lưu trữ và phục hồi tầng ngậm nước như một giải pháp cấp nước bền vững cho các vùng khan hiếm nước” được đề xuất đề tài cấp Nhà nước mà nhóm nghiên cứu đang thực hiện sẽ giúp mở rộng phạm vi thực hiện.

Nước đối với những khu vực này là một vấn đề lớn cần được giải quyết. Một lít nước ở đây tương đương với một khối nước vào những tháng mùa khô ở những vùng này. Nhằm hướng đến các phương pháp tiếp cận phù hợp và bền vững để giảm thiểu hiện tượng xâm nhập mặn trong khai thác nước ngầm tại các vùng khan hiếm nước, phương pháp nghiên cứu đã thu thập dữ liệu và khảo sát bổ sung đánh giá hiện trạng cùng việc triển khai công nghệ lưu trữ và phục hồi tầng ngậm nước (ASR).

Theo nghiên cứu, trong những đụn cát vào mùa mưa, nguồn nước được lưu giữ nhiều, tuy nhiên đến mùa khô thì nguồn nước đó chảy đi hoặc bốc hơi mất. Rõ ràng sẽ rất lãng phí nếu không được sử dụng. Vì vậy, ý tưởng của nhóm nghiên cứu chính là thực hiện lưu giữ nguồn nước trong những lỗ khoan của tầng nước nằm sâu hơn mà đặc biệt là những vùng bị mặn. Nhóm nghiên cứu sẽ thực hiện trong 6 - 7 khối nước/giờ.

Khi đó, việc lưu giữ nguồn nước này vào mùa mưa sau đấy đến mùa khô khan hiếm nước thì lấy lên sử dụng là rất hữu ích. Nghiên cứu này hiện nay đang được thực hiện rất suôn sẻ từ năm 2021 và đề tài này kéo dài 30 tháng, còn hơn nửa năm nữa sẽ kết thúc. Nhóm đã thi công bãi thí nghiệm tiến hành phổ cập vào mùa mưa và hy vọng rằng nguồn nước sẽ được lấy vào mùa khô.

Từ đó, quá trình thực nghiệm, mô phỏng cho thấy hiệu quả của nó và hy vọng rằng sau khi nghiệm thu nghiên cứu sẽ có thể được phổ biến rộng rãi và áp dụng vào các nơi khác tại Việt Nam trong thời gian sắp tới.

TS. Đào Hoàng Tùng - Trường Đại học TN&MT Hà Nội: Mô hình mã nguồn mở tăng bồ lắng phục vụ trồng rừng ngập mặn

Bờ biển đồng bằng sông Cửu Long ngày càng bị xói lở và suy giảm rừng ngập mặn trên diện rộng. Vì vậy, các công trình bảo vệ bờ biển như hệ thống đê biển, tường chắn sóng, đập phá sóng và các kè mỏ hàn sẽ mang lại một sự đảm bảo nhất định cho đường bờ trong việc làm giảm chiều cao sóng cũng như việc tăng cường bùn cát cho một số khu vực nói riêng.

Tuy nhiên, việc sử dụng những công trình truyền thống như trên sẽ không hoàn toàn mang lại sự ổn định cho đường bờ, vì chúng sẽ làm mất cân bằng tự nhiên của đường bờ, từ đó dẫn đến sự suy giảm của hệ thống sinh vật và thực vật tại nơi có những công trình đó, tuỳ thuộc vào mức độ lớn hay nhỏ của công trình.

Trong những năm gần đây, sự chuyển giao công nghệ bảo vệ bờ biển cũng được thay đổi, ví dụ như sự chuyển đổi sử dụng các phương pháp “mềm” như trồng thêm rừng ngập mặn hoặc cải thiện đụn cát trong việc chống xói lở do bão, hay sử dụng phương pháp xây dựng công trình “mềm”, kết hợp cùng công trình cứng truyền thống để nâng cao khả năng bồi lắng bùn cát và phục hồi hệ sinh thái.

Trong đó, “hàng rào gỗ” (tường mềm) được coi là giải pháp tự nhiên, thân thiện với môi trường và được nhiều nước trên thế giới áp dụng thành công, bởi có kết cấu giúp cho dòng chảy đi qua và sử dụng cho một số dự án khôi phục rừng ngập mặn dọc bờ biển, đặc biệt tại các bờ biển khu vực đồng bằng sông Cửu Long, Sóc Trăng, Bạc Liêu và Trà Vinh.

Thông thường, công trình xanh này thường được xây dựng phía trước vành đai rừng ngập mặn nhằm tạo môi trường sống động, bao gồm năng lượng sóng thấp và khả năng bồi lắng cao cho rừng ngập mặn non. Một trong những chức năng có giá trị nhất là giảm sóng do sự giảm đáng kể do lực cản của nó được tạo ra bởi mật độ và độ dày. Chức năng này cũng đã được một số nơi ở Việt Nam, Thái Lan, Indonesia nghiên cứu.

Tuy nhiên, nghiên cứu về sự gia tăng trầm tích ở phía trước và phía sau hàng rào đã bị bỏ qua do sự phức tạp của việc vận chuyển trầm tích, đặc biệt là đối với hàng rào thấm nước. Trong nghiên cứu “Khả năng giảm sóng và dòng chảy của hàng rào gỗ” của nhóm, sóng tần số thấp, được coi là đóng góp chính cho dòng chảy, tập trung vào việc đánh giá khả năng vận chuyển trầm tích qua hàng rào gỗ.

Nghiên cứu này áp dụng mô hình SWASH do Đại học Công nghệ Delft phát triển, thực hiện một số kịch bản sóng cho gió mùa Đông Nam và Đông Bắc được kế thừa từ nghiên cứu trước. Kết quả nghiên cứu cho thấy hiệu quả của hàng rào gỗ trên sóng tần số cao, cao hơn đáng kể so với sóng tần số thấp.

Hơn nữa, biên độ của sóng tần số thấp ở vị trí thượng nguồn và hạ lưu của hàng rào gỗ sẽ giúp ích nhiều cho sự vận chuyển trầm tích và dòng chảy do sóng gây ra.

TS. Trương Xuân Quang - Trường Đại học TN&MT Hà Nội: Tích hợp trí tuệ nhân tạo xử lý trượt lở đất

Trong nghiên cứu về “Tích hợp trí tuệ nhân tạo và các công nghệ giám sát trái đất trong nghiên cứu tai biến, trượt lở đất ở vùng núi phía Bắc Việt Nam”, nhóm nghiên cứu đã quan sát trái đất kết hợp các thuật toán trí tuệ nhân tạo trong nghiên cứu trượt lở đất và đã mang lại kết quả tốt cho khu vực nghiên cứu trong nước và phía đối tác các nước quốc tế.

Về mặt mô hình, nghiên cứu đã giúp sức cho việc nâng cao độ chính xác của bản đồ phân vùng dự báo nguy cơ trượt lở. Trong đề tài, nhóm nghiên cứu đã phối hợp với phía đối tác nước Ý thử nghiệm nhiều mô hình khác nhau và đã lựa chọn được mô hình học, kết hợp và mô hình rừng ngẫu nhiên, cho thấy đây là phương pháp tốt nhất.

Để nâng cao độ chính xác của mô hình, dữ liệu kiểm kê trượt lở cũng được cập nhật thêm các điểm trượt lở mới, tập dữ liệu không trượt lở cũng quyết định sự chính xác của mô hình, chính vì thế mở rộng các điều kiện và xác định chính xác các vị trí không trượt lở là rất quan trọng. Hiện giờ phí Ý sử dụng độ dốc và tính kháng trượt để tìm các điểm không trượt lở, phía Việt Nam sử dụng độ dốc và đố rắn chắc của lớp đất đá để xây dựng tập dữ liệu không trượt lở.

Đối với khu vực Văn Yên và Mù Cang Chải có địa hình thung lung hẹp, quỹ đất trong xây dựng cơ sở hạ tầng là một vấn đề nóng, nên để xây dựng hạ tầng người dân thường phải khoét và đánh chân núi hoặc taluy, điều này tạo nên những độ dốc nhân tạo, điều đó ngoài gây ra khả năng trượt lở đất rất cao còn tạo nên sai số khi xây dựng các mô hình dựa trên mô hình số độ cao hoặc bản đồ địa hình vốn khó có thể cập nhật liên tục. Vì vậy, bản đồ phân vùng dự báo nguy cơ trượt lở có thể là một tài liệu tham khảo hữu ích cho địa phương trong quy hoạch và cấp phép việc mở rộng diện tích sử dụng vào chân taluy.

Ở những địa phương có tần suất trượt lở cao như Yên Bái thì chính quyền và người dân địa phương đang rất cần một công cụ thực sự để cảnh báo và dự báo tai biến trượt lở. Các công nghệ xây WebGIS và Geoportal được sử dụng trong hệ thống đều hoạt động tốt và đồng bộ, chính vì thế bản đồ cảnh báo nguy cơ trượt lở đất gần thời gian thực đã đáp ứng được khả năng dự báo gần thời gian thực và hơn thế nữa nó có thể dự báo trước đến 3 ngày dựa vào lượng mưa dự báo từ mô hình GFS.

Hệ thống đã vận hành và cho kết quả liên tục, tuy nhiên vẫn cần phải giám sát để kiếm chứng khả năng cảnh báo với những trận mưa lớn kéo dài trong tương lai và để đáp ứng được mục tiêu thu thập thông tin cho các cán bộ kỹ thuật và cộng đồng thì cần có những nỗ lực của các ban ngành tại địa phương hỗ trợ quảng bá ứng dụng đến người dân và các nghiên cứu sau này.

PGS.TS Phí Trường Thành - Trường Đại học TN&MT Hà Nội: Khoa học bảo vệ hệ sinh thái, tài nguyên thiên nhiên

Với đề tài nghiên cứu “Tương quan định lượng của phân phối định hướng gãy và mối quan hệ với đặc điểm kiến trúc khu vực quần đảo Nam Du, huyện Kiên Hải, tỉnh Kiên Giang, Việt Nam” cho thấy mối tương quan định lượng về phân bổ hướng đứt gãy của các điểm số đo tại 102 vị trí khảo sát thuộc 3 đảo: Hòn Lớn, Hòn Ngang và Hòn Mẫu trong quần đảo Nam Du.

Nghiên cứu thu được kết quả phân tích có giá trị tương quan nhỏ nhất giữa các điểm khảo sát như trên đảo Hòn Lớn là 0,71% và giá trị tương quan cao nhất là 0,98%. Đối với đảo Hòn Lớn và đảo Hòn Ngang là 0,60% và giữa đảo Hòn Ngang với đảo Hòn Mẫu là 0,67%.

Kết quả phân tích đã cho thấy mối tương quan định lượng phân bổ hướng đứt gãy giữa các điểm khảo sát trên đảo Hòn Lớn và giữa các đảo này phản ánh rõ ràng trường ứng suất kiến tạo, hệ thống đứt gãy được hình thành bởi các pha phá huỷ kiến tạo nén theo hướng cận kinh độ, kéo dài dưới kinh độ, nén theo hướng phụ vĩ độ đã gây biến dạng đá theo các điều kiện kiến tạo khu vực.

Từ nghiên cứu có thể giúp các nhà quản lý và các trung tâm nghiên cứu, đo đạc xây dựng được những phương án kịp thời nhằm tránh tình trạng sạt lở, gãy nứt đất đá cho các khu vực dễ tổn thương tại địa phương.

“Trích xuất tự động các đặc điểm tuyến tính từ biên đơn của mô hình độ cao số” và “Tổng quan không gian địa lý của môi trường thảm thực vật” được gợi ý bởi cộng đồng gắn nhãn địa danh khu vực Đông Bắc Thái Lan và Bắc Campuchia đã cho thấy kết quả thực tiễn cao. Việc giải thích kho lưu trữ và không gian của các tên địa danh này cung cấp thông tin quan trọng về môi trường thực vật của các cộng đồng.

Trong đó, đề tài “Nghiên cứu kết hợp ảnh Alos-2 Setinel-1 để phát hiện nhanh nạn phá rừng ở Việt Nam” đã giúp tập trung phát hiện các vết cắt rõ ràng và cháy rừng. Đồng thời trong các nghiên cứu của Hội thảo tại phiên làm việc thứ 3 lại tập trung vào sự đa dạng của các sinh vật sống trên trái đất; đặc điểm địa mạo; công viên địa chất, di sản địa chất và ý nghĩa văn hóa,…

Đặc biệt trong nghiên cứu về công nghệ viễn thám sử dụng nền tảng Google Earth để đánh giá diện tích cháy lúa trong vụ lúa đông xuân ở đồng bằng sông Cửu Long, Việt Nam đã áp dụng kỹ thuật viễn thám sử dụng nền tảng Google Earth Engine để xác định và lập bản đồ các khu vực đốt cây trồng. Ngoài ra còn có công cụ về quan trắc chuyển vị bề mặt sử dụng ảnh chuỗi thời gian Sentinel-1 và dữ liệu khảo sát san lấp mặt bằng nội thành Hà Nội, tác giả đã sử dụng phương pháp PSInSAR và ảnh chuỗi thời gian Sentinel-1A để xác định chuyển vị bề mặt trong nội thành Hà Nội.

Từ những phương pháp trong các nghiên cứu nêu trên có thể thấy rằng, việc áp dụng những kết quả đã thu được vào thực tiễn xã hội sẽ đạt hiệu quả tích cực và đáng kể trong việc bảo vệ môi trường, quy hoạch không gian, quản lý và sử dụng tài nguyên,…