DỰ ÁN “XÂY DỰNG BẢN ĐỒ CẢNH BÁO NGUY CƠ SÓNG THẦN CHOCÁC VÙNG BỜ BIỂN VIỆT NAM” VÀ MỘT SỐ KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC

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 Vũ Thanh Ca1, Trần Thục1, Nguyễn Đình Xuyên2, Phùng Đăng Hiếu1, Nguyễn Xuân Hiển1, Trương Đức Trí1 Viện Khoa học Khí tượng Thuỷ văn Môi trường Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam Tóm tắt: Các kết phân tích cấu trúc đới đứt gẫy xảy động đất có kèm theo sóng thần tồn khu vực Biển Đơng cho thấy có khu vực có khả nguồn động đất gây sóng thần Căn vào đó, 13 kịch nguồn sóng thần Biển Đông xây dựng với thơng số động đất tạo sóng thần tương ứng Các kết tính tốn mơ q trình thành tạo lan truyền sóng thần phạm vi tồn Biển Đơng theo kịch mơ hình số trị kiểm chứng giúp khẳng định động đất mạnh đới đứt gẫy Manila nguồn động đất gây sóng thần nguy hiểm cho vùng biển nước ta Các kết tính tốn chi tiết độ cao thời gian lan truyền sóng thần phạm vi tồn Biển Đơng vùng ven bờ Việt Nam với số liệu độ sâu biển hiệu chỉnh Đoàn đo đạc biên vẽ hải đồ, Bộ Tham mưu hải quân sử dụng để xây dựng đồ cảnh báo nguy sóng thần tồn vùng bờ biển Việt Nam Abstract: Results of the analysis of faults with the potential of earthquake generated tsunami in South China Sea showed that there are four areas with the potential of generating earthquake with tsunami Based on this, 12 tsunami source scenarios have been developed with the corresponding tsunami generation parameters The results of the computation of the generation and propagation of tsunami in the South China Sea under the scenarios using verified numerical models reconfirm that strong earthquakes in the Manila Trench are the most dangerous earthquakes for tsunami generation Detailed computation of the tsunami height and arrival time in the South China Sea and Vietnamese coastal areas using the corrected sea bottom topography data will be used for the construction of the tsunami hazard maps for the whole Vietnamese coastal areas Sóng thần hệ thống cảnh báo nguy sóng thần 1.1 Giới thiệu chung Sóng thần thiên tai đặc biệt nguy hiểm Sóng thần (tsunami) loạt sóng lớn tạo từ trận động đất đáy biển, sụt lở đất ngầm phun trào núi lửa Cũng có sóng thần tạo vụ lở đất đá xuống đại dương, khối thiên thạch lớn rơi xuống biển Thông thường, trận động đất có cường độ lớn 7,0 độ Rích te đáy biển tạo sóng thần nguy hiểm gây thay đổi mạnh địa hình đáy biển Sóng thần khơng phải sóng đơn lẻ mà loạt đợt sóng liên tiếp, cịn gọi chuỗi sóng Trong nhiều trường hợp, đợt sóng chuỗi sóng thần khơng q lớn nguy hiểm Tuy nhiên, sau đợt sóng đợt sóng lớn nguy hiểm nhiều Tốc độ di chuyển sóng thần phụ thuộc vào độ sâu vùng biển mà qua Ở vùng nước sâu đại dương, sóng thần di chuyển mà nhận biết với tốc độ khoảng 800km/giờ, vượt qua tồn đại dương vịng ngày hoặt Tại khu vực Biển Đơng, với độ sâu 4000m, sóng thần lan truyền với tốc độ lớn 700km/giờ Trong trình lan truyền, sóng thần lượng Do vậy, sóng thần trận động đất cách hàng ngàn, chí hàng chục ngàn km nguy hiểm cho vùng bờ Sóng thần cao khơng q 50cm đại dương khó nhận Khi tới vùng nước nơng, giảm dần tốc độ, dồn nén lượng dâng cao nước cách tức Với áp lực cột nước dựng đứng khả xói mịn mạnh, sóng thần gây tổn hại lớn người vật chất vùng cơng Với trận sóng thần, độ cao sóng thần vùng biển cạnh khác nhau, phụ thuộc vào điều kiện địa hình đáy biển Lịch sử giới ghi nhận trận sóng thần có sức tàn phá khủng khiếp Gần nhất, vào ngày 26 tháng 12 năm 2004, trận động đất lớn thứ tư kể từ năm 1900 xảy khơi đảo Sumatra, Indonesia Trận động đất đánh giá có cường độ 9,0 độ Rích te gây dải đứt gẫy dài tới 1200km Nó tạo sóng thần có độ cao 12m nhiều khu vực Sóng thần giết hại 283.000 người vùng bờ Đại Tây Dương làm cho 1.100.000 người nhà cửa Những thiệt hại trận sóng thần gây phải nhiều năm khắc phục Trận sóng thần xảy vào ngày tháng năm 1998 Papua New Guinea làm chết 2182 người 500 người tích Do khả tàn phá nghiêm trọng sóng thần, từ lâu có nhiều nghiên cứu giới hình thành lan truyền sóng thần Các nghiên cứu tập trung vào mục đích xây dựng hệ thống dự báo cảnh báo sóng thần cho phép tính tốn dự báo đưa tin cảnh báo sóng thần với thời gian ngày rút ngắn Sử dụng số liệu động đất sóng thần khứ, nghiên cứu tìm cách xác định tính chất trận động đất có gây sóng thần thông số động đất tương ứng; đồng thời, xác lập mối liên hệ thông số động đất thơng số sóng thần để dự báo hình thành sóng thần dựa thông số động đất chiều dài, chiều rộng độ sâu dải đứt gẫy chính, góc nghiêng, góc trượt, hướng đứt gẫy, khoảng cách tốc độ dịch chuyển khối đất đá Do giới hạn xác việc đo đạc thơng số động đất mơ hình tính hình thành sóng thần, tính tốn cường độ sóng thần dựa thơng số động đất có độ xác khơng cao Vì vậy, ngồi việc tính tốn sóng thần dựa thông số động đất, cần thiết lập hệ thống quan trắc phát sóng thần khơi, giúp khẳng định tồn sóng thần hiệu chỉnh tính tốn cường độ sóng thần dựa thơng số động đất Dựa thơng số sóng thần đo đạc tính tốn độ cao, chu kỳ, hướng truyền sóng, áp dụng mơ hình số trị để tính tốn lan truyền sóng thần từ khơi vào bờ để xác định vùng bờ có nguy bị tàn phá sóng thần mơ hình số trị tính tốn chi tiết sóng leo để xác định mức độ ảnh hưởng sóng thần vùng bờ có nguy bị ảnh hưởng Trên sở đó, tìm phương án giảm nhẹ ảnh hưởng sóng thần, tin cảnh báo sóng thần sơ tán người, tài sản khỏi vùng có nguy ảnh hưởng sóng thần Việc tính tốn lan truyền sóng thần ngồi khơi vùng ven bờ thường địi hỏi thời gian tính tốn dài, sử dụng máy tính đại Trong đó, nhiều trường hợp, thời gian để sơ tán người tài sản khỏi vùng bị ảnh hưởng sóng thần cần phải tính tới giây Vì vậy, khó tính tốn để tin cảnh báo sóng thần mơ hình số trị thời gian thực Do đó, hướng nghiên cứu xây dựng hệ thống dự báo/cảnh báo sóng thần áp dụng nhiều nước tiên tiến hệ thống quan trắc phát sớm sóng thần ngồi khơi, người ta cịn xây dựng đồ cảnh báo nguy sóng thần sở tính tốn thời gian lan truyền sóng thần từ ngồi khơi vào bờ, độ cao sóng thần vùng bờ mức độ ngập lụt tương ứng với kịch sóng thần khác cách sử dụng mơ hình số trị nói Khi có đồ nguy này, động đất xảy ra, đánh giá mức độ ảnh hưởng sóng thần tới vùng bờ tin cảnh báo sóng thần Ngồi ra, dựa vào kết tính tốn nguy sóng thần, đề xuất số biện pháp giảm nhẹ thiệt hại sóng thần xây dựng phương án sơ tán dân để tránh sóng thần, quy hoạch lại việc sử dụng đất vùng bờ, hạn chế xây dựng nhà cửa cơng trình cơng cộng vùng bờ có nguy sóng thần cao v.v Ngồi ra, cần tăng cường trồng rừng phịng hộ ven biển Rừng phịng hộ cối có khả ngăn trở cối, vật liệu xây dựng, nhà cửa đất đá trơi theo sóng thần, giảm sức tàn phá sóng thần Rừng ngập mặn sú, vẹt, đước v.v có khả làm suy giảm đáng kể lượng sóng thần Kinh nghiệm nước phát triển giới cho thấy với phát triển kinh tế xã hội nước, vai trò biển vùng biển ven bờ ngày quan trọng Cũng tương tự thế, nước ta nay, với phát triển kinh tế, xã hội nhu cầu đảm bảo an ninh quốc phòng nước, với chiến lược vươn biển để khai thác cách hiệu vùng biển, ngày có nhiều hoạt động xã hội, kinh tế quốc phịng phạm vi tồn vùng biển Các hoạt động kinh tế khai thác dầu khí, đánh bắt hải sản, giao thơng vận tải v.v… ngày tăng cường Rất nhiều cơng trình xây dựng ven bờ cảng biển, khu du lịch v.v… xuất toàn dải bờ biển hải đảo nước ta Điều làm tăng nhiều khả tổn thương thiên tai gây vùng biển vùng ven biển Việt Nam Như trình bày phần sau, nghiên cứu chi tiết cho thấy khả xảy sóng thần vùng bờ biển nước ta không lớn Tuy nhiên, khơng có nghiên cứu để chuẩn bị ứng phó với thiên tai này, thiên tai xảy hậu khơng lường hết Xuất phát từ trên, dự án “Xây dựng đồ cảnh báo nguy sóng thần cho vùng bờ biển Việt Nam” thực với mục đích chuẩn bị để phịng tránh thiên tai sóng thần gây 1.2 Hệ thống cảnh báo nguy sóng thần Hệ thống cảnh báo sớm nguy sóng thần cơng cụ khơng thể thiếu cơng tác phịng tránh, ứng phó giảm nhẹ thiên tai sóng thần gây Theo quan điểm UNESCO/IOC, để xây dựng hệ thống cảnh báo giảm nhẹ thiên tai sóng thần cần (1) đánh giá nguy sóng thần; (2) xây dựng hệ thống cảnh báo nguy sóng thần có tính đến nguồn gây sóng thần chỗ, khu vực gần ngồi xa; (3) chuẩn bị đối phó với thiên tai có biện pháp giảm nhẹ thiên tai Để xây dựng hệ thống cảnh báo nguy sóng thần hiệu quả, cần phải tiến hành bước chuẩn bị sau đây: 1) Xác định nguy sóng thần biện pháp giảm thiểu thiệt hại; xây dựng tập đồ cảnh báo nguy sóng thần có tính đến phương án sơ tán dân; tin cảnh báo kịp thời Với trận sóng thần gây động đất xa, thời gian lan truyền sóng thần từ khu vực xảy động đất tới vùng bờ lớn nên có đủ thời gian để vận hành hệ thống cảnh báo nguy sóng thần Trong trường hợp này, thơng tin thời gian thực động đất theo dõi số liệu đo đạc mực nước biển để khẳng định khả xảy trận sóng thần nguy hiểm, sau việc đưa tin cảnh báo tới cơng chúng có vai trị quan trọng Với trận sóng thần có nguồn gần bờ, khó đưa tin cảnh báo kịp thời dựa vào thiết bị đo đạc tính tốn Do công chúng phải biết dấu hiệu cảnh báo sóng thần tự nhiên phản ứng xảy động đất mạnh biển Nói chung, cư dân sống ven biển, thấy đất rung mạnh động đất, cần nhanh chóng sơ tán tới vùng đất cao ven bờ tránh xa bờ biển Lịch sử ngập lụt cho thấy, trừ khu vực có cửa sơng rộng, sóng thần xâm nhập vào đất liền tới vùng có khoảng cách lớn 1km tính từ bờ biển Do vậy, việc sơ tán dân vào sâu đất liền cách bờ biển 1km đảm bảo tránh nguy sóng thần 2) Cần phải tiến hành liên tục việc chuẩn bị đối phó với nguy sóng thần Việc giáo dục sở để hệ sau chuẩn bị đầy đủ để đối phó với nguy sóng thần Cần phải làm cho người dân khu vực có nguy hiểu biết, chuẩn bị có phản ứng đắn kịp thời trận sóng thần có tiềm phá hoại tới gần Có ba loại hệ thống cảnh báo nguy sóng thần Loại hệ thống cảnh báo bậc bao gồm hệ thống phát động đất, hệ thống truyền thông tin cảnh báo hướng dẫn, đào tạo cơng chúng để có phản ứng Loại hệ thống thứ ngồi u cầu trên, cịn có thiết bị đo đạc phát sóng thần Loại hệ thống thứ hệ thống đầy đủ bao gồm việc đo đạc, tính tốn dự báo sóng thần hệ thống đồ cảnh báo nguy sóng thần Các thiết bị đo đạc mực nước biển khơi nhằm xác định sóng thần thường u cầu kinh phí lớn để mua, lắp đặt trì Với điều kiện nước ta, khó mua, lắp đặt trì thiết bị Vì vậy, hệ thống cảnh báo sớm sóng thần nước ta bao gồm hệ thống máy đo địa chấn để phát động đất, đồ cảnh báo nguy sóng thần phần mềm tương ứng cho phép tính tốn thời gian sóng thần tới vùng bờ biển độ cao sóng thần tương ứng Khả xảy sóng thần ven biển Việt Nam Ở nước ta, từ trước tới chưa có hệ thống quan trắc sóng thần nên chưa ghi nhận thơng tin sóng thần Thơng thường, kết điều tra sóng thần ven biển nước ta chủ yếu dựa trí nhớ người dân vùng ven biển Với cách điều tra này, có tư liệu khoảng thời gian 30 tới 40 năm gần Theo kết điều tra dân nhóm thực dự án, có nhiều thơng tin dân tượng sóng thần xảy vùng biển khác Tuy nhiên, phân tích chi tiết dựa theo thơng tin trận động đất xảy Biển Đông, bão điều kiện thời tiết cho thấy hầu hết trường hợp, sóng thần bị nhầm lẫn với nước dâng bão hay sóng ngắn Theo số báo cáo, sóng thần xảy ven biển Thừa Thiên-Huế và, Nam Định, Đà Nẵng, Phan Thiết, Nha Trang v.v Tuy nhiên, chưa có chứng rõ ràng để khẳng định hay phủ nhận thông tin Gần nhất, kết khảo sát Nguyễn Văn Lương nnk (2007) cho thấy vào năm 1923, núi lửa Hòn Tro phun trào, sóng thần cơng vào bờ biển Nha Trang, làm sập chuồng ngựa bác sỹ Yersin độ cao 6m mực nước biển Tuy vậy, điều tra chi tiết nhóm thực dự án “Xây dựng đồ cảnh báo nguy sóng thần cho vùng bờ biển Việt Nam” khơng tìm tài liệu ghi chép khẳng định kiện Các kết phân tích biến đổi mực nước biển độ cao sóng biển đo trạm hải văn ven bờ đảo Việt Nam thời gian xảy động đất khơng cho thấy dấu hiệu sóng thần Tuy vậy, phải nhấn mạnh đo đạc mực nước trạm hải văn tiến hành thời gian gần Hơn nữa, nhiều trạm, mực nước đo theo obs độ cao sóng biển đo theo obs ngày nên sử dụng để phát sóng thần Do khơng có tài liệu đáng tin cậy để khẳng định tồn kiện sóng thần cơng vùng bờ biển nước ta, nhóm nghiên cứu sóng thần Viện Vật lý Địa cầu gồm tác giả Cao Đình Triều, Trịnh Thị Lư nnk (2007) áp dụng phương pháp để nghiên cứu sóng thần - phương pháp cổ sóng thần Phương pháp dựa việc phân tích thành phần lớp trầm tích bờ biển, sở xác định lớp trầm tích có nguồn gốc biển, có khả sóng thần đưa lên bờ sóng thần công vùng ven biển Các kết nghiên cứu bước đầu theo phương pháp cho thấy lịch sử, có khả sóng thần lớn công vùng bờ biển nước ta Tuy nhiên, chứng tác giả đưa chưa đủ độ tin cậy để khẳng định khả sóng thần nêu trên, cần có nghiên cứu chi tiết Với kết nghiên cứu trên, thấy thời điểm tại, chưa có chứng khẳng định khả sóng thần xảy vùng bờ biển Việt Nam Theo nhiều nghiên cứu giới, động đất đới hút chìm Manila khu vực Biển Đơng phía tây Philippines đạt độ lớn gây sóng thần (>8 độ Richter) Như trình bày phần sau, kết tính tốn mơ hình số trị đại phát sinh lan truyền sóng thần cho thấy động đất cấp 9.0 xảy đới hút chìm Manila sóng thấn khoảng để tới đảo thuộc Quần đảo Trường Sa Hoàng Sa ta, khoảng gần để tới vùng bờ biển từ Quảng Nam tới Phan Rang Độ cao sóng thần ven đảo số vùng ven bờ lớn 7m Khu vực có độ cao sóng thần lớn 1m, tức giới hạn nguy hiểm cho sinh mạng người kéo dài từ Cần Giờ (TP Hồ Chí Minh) tới tận Hải Phịng Tuy vậy, theo phân tích nhà khoa học Nhật Bản Philippines, mảng lục địa Philippines bị gắn cố định hai đầu, khả xảy động đất cấp đới hút chìm Manila Động đất lớn có khả xảy khu vực có cấp 8.5 Trong trường hợp này, độ cao sóng thần lớn 1m kéo dài từ phía bắc Vũng Tàu tới số vị trí bờ biển Nam Định Tại khu vực Quảng Ngãi, độ cao sóng thần cực đại lên tới 7m Như vậy, động đất có cường độ xảy đới hút chìm Manila, khơng chuẩn bị, thảm hoạ xảy vùng biển nước ta Bởi vậy, sơ kết luận khả xảy sóng thần vùng bờ biển nước ta thấp Tuy vậy, cần xây dựng đồ cảnh báo nguy sóng thần hệ thống cảnh báo sớm sóng thần cho vùng bờ biển nước ta Dự án xây dựng đồ cảnh báo nguy sóng thần cho vùng bờ biển Việt Nam 3.1 Giới thiệu dự án Cơ quan chủ quản: Bộ Tài ngun Mơi trường Cơ quan chủ trì: Viện Khoa học Khí tượng Thuỷ văn Mơi trường Cơ quan thực hiện:Viện Khoa học Địa chất Khoáng sản Viện Vật lý Địa cầu; Đoàn đo đạc biên vẽ Hải đồ, Bộ tham mưu Hải quân Trung tâm Khí tượng Thuỷ văn Biển 3.2 Mục tiêu dự án Nghiên cứu xây dựng tập đồ cảnh báo nguy sóng thần cho vùng Biển Đơng ven bờ biển hải đảo Việt Nam phục vụ công tác phịng chống giảm nhẹ thiên tai sóng thần tạo sở khoa học cho việc xây dựng hệ thống cảnh báo sóng thần vùng bờ biển nước ta 3.3 Các nội dung dự án Để đạt đươc mục tiêu nêu trên, dự án tập trung thực nội dung sau đây: - Điều tra, thu thập số liệu, tài liệu phục vụ dự án: số liệu xã hội, dân cư, kinh tế, trị, xã hội vùng ven bờ nước ta; hải đồ cho tồn Biển Đơng vùng biển ven bờ nước ta, đồ địa hình, địa mạo cạn vùng ven biển; đặc điểm địa chất, kiến tạo khu vực Biển Đông; số liệu nước ngồi dùng kiểm chứng mơ hình v.v - Xử lý số liệu, tài liệu phục vụ dự án: quy tất đồ địa hình cạn hải đồ nước hệ quy chiếu quốc gia mốc độ cao quốc gia; số hoá đồ phục vụ cho việc áp dụng mô hình số trị tính tốn lan truyền biến đổi sóng thần đánh giá tai biến sóng thần gây - Tổng quan tài liệu nướ c liên quan tới việc xây dựng đồ cảnh báo nguy sóng thần: cách tiếp cận, phương pháp, số liệu tài liệu cần thiết, sản phẩm; - Phân tích đặc điểm địa chất, kiến tạo khu vực Biển Đông để xác định khả xảy động đất khu vực Biển Đông Xác định 12 kịch động đất nguy hiểm có khả tạo sóng thần nguy hiểm Tính tốn thơng số động đất phục vụ việc tính sóng thần gây động đất sóng thần theo kịch động đất nói trên; - Nghiên cứu áp dụng mơ hình mơ tạo thành sóng thần từ động đất lan truyền sóng thần phạm vi tồn Biển Đơng Áp dụng mơ hình để tính tốn, xác định thời gian sóng thần lan truyền từ tâm chấn tới vùng bờ biển nước ta, độ cao sóng thần vùng bờ biển vùng có nguy ảnh hưởng cao cho kịch sóng thần; - Nghiên cứu áp dụng mơ hình mơ ngập lụt sóng thần gây vùng đất bờ Áp dụng mơ hình mơ ngập lụt sóng thần gây vùng đất bờ để tính lan truyền sóng thần đất liền ven bờ cho vùng xây dựng tập đồ cảnh báo nguy sóng thần cho vùng ven biển hải đảo Xây dựng tổng cộng 24 đồ cảnh báo nguy sóng thần biển tỷ lệ 1:1.000.000 (gồm 288 mảnh) 340 đồ ngập lụt cạn có tỷ lệ 1:250.000 1:100.000; - Xây dựng phương án sơ tán dân, quy hoạch phát triển kinh tế xã hội theo kịch sóng thần; - Xây dựng trang WEB đồ cảnh báo nguy sóng thần bổ sung vào trang WEB Viện Khí tượng Thuỷ văn 3.4 Các sản phẩm dự án - Bộ số liệu liệu điều kiện tự nhiên, xã hội vùng ven biển hải đảo Việt Nam; - Bộ số liệu liệu địa hình, kiến tạo, động đất sóng thần cho tồn vùng biển Đông, vùng ven biển hải đảo Việt Nam; - Tập đồ cảnh báo nguy sóng thần cho vùng ven bờ vùng bờ biển nước ta với 12 kịch động đất khu vực có nguy xảy động đất với tần suất khác (tập đồ độ cao thời gian lan truyền sóng thần in giấy, sở liệu atlas điện tử, ứng dụng công nghệ GIS Multimedia); - Các phương án sơ tán dân để tránh sóng thần cho vùng bờ với kịch khác sóng thần kiến nghị/khuyến cáo quy hoạch phát triển kinh tế-xã hội sở nguy sóng thần; - Trang web đồ cảnh báo nguy sóng thần tài liệu liên quan nằm trang web chung Viện Khí tượng Thuỷ văn; - Tập báo cáo tổng kết dự án 3.5 Tiến độ thực dự án Dự án dự kiến thực vòng 30 tháng: từ tháng năm 2006 tới hết tháng 12 năm 2008 Năm 2006: - Mua sắm thiết bị cần thiết; - Khảo sát thu thập số liệu cần thiết phục vụ dự án vùng ven bờ biển Việt Nam số liệu kiểm chứng mơ hình giới; - Nghiên cứu xây dựng 12 kịch động đất gây sóng thần; - Đi học tập tính chất động đất sóng thần vùng Biển Đơng phương pháp xây dựng đồ cảnh báo nguy sóng thần Philippines Năm 2007: - Đi học tập tính chất động đất sóng thần vùng Biển Đông phương pháp xây dựng đồ cảnh báo nguy sóng thần Honolulu; - Nghiên cứu xây dựng kiểm mơ hình số trị cần thiết phục vụ tính tốn (mơ hình thành tạo sóng thần từ động đất, mơ hình tính tốn lan truyền sóng thần Biển Đơng, mơ hình tính tốn ngập lụt sóng thần gây ra); - Thu thập, số hoá hải đồ, thu thập biên tập đồ địa hình phục vụ tính tốn lan truyền sóng thần Biển Đơng bờ; - Tính tốn lan truyền sóng thần Biển Đơng theo kịch Phân tích, xây dựng đồ cảnh báo nguy sóng thần biển (các kịch sóng thần biển) Năm 2008: - Nghiệm thu kịch sóng thần biển, chuyển giao cho Trung tâm cảnh báo sớm nguy sóng thần để đưa vào cảnh báo nghiệp vụ sóng thần theo kịch kết hợp với thông tin sóng thần nhận thơng qua hợp tác quốc tế; - Tính tốn ngập lụt sóng thần gây bờ; - Xây dựng nghiệm thu đồ cảnh báo ngập lụt sóng thần bờ Chuyển giao cho Trung tâm cảnh báo sớm nguy sóng thần để đưa vào cảnh báo nghiệp vụ ngập lụt sóng thần gây theo kịch này; - Xây dựng phương án sơ tán dân để tránh sóng thần cho vùng bờ với kịch khác sóng thần kiến nghị/khuyến cáo quy hoạch phát triển kinh tế-xã hội sở nguy sóng thần; - Xây dựng trang web đồ cảnh báo nguy sóng thần tài liệu liên quan nằm trang web chung Viện Khí tượng Thuỷ văn; - Hoàn thiện tập báo cáo tổng kết dự án Nghiệm thu dự án Một số kết đạt 4.1 Các kịch động đất gây sóng thần cho vùng bờ biển Việt Nam Để đánh giá độ nguy hiểm sóng thần cho vùng bờ biển Việt Nam, cần có kịch động đất gây sóng thần với thơng số động đất tương ứng Nhóm thực dự án nghiên cứu áp dụng phân tích nhiều mơ hình thành tạo sóng thần khác nhau, từ mơ hình đơn nguồn, mơ hình cặp lưỡng nguồn tới mơ hình đa nguồn Theo kết nghiên cứu, mơ hình tính tốn sóng thần địi hỏi thơng số, phù hợp để áp dụng Trung tâm cảnh báo sớm nguy sóng thần mơ hình cặp lưỡng nguồn tác giả Okada (1985, 1997) Mơ hình Titov Gonzalez (1997) áp dụng để tính tốn thành tạo sóng thần động đất Trung tâm cảnh báo sóng thần Thái Bình Dương Mơ hình áp dụng tính tốn xây dựng đồ cảnh báo nguy sóng thần Nhật Bản, Philippines, Indonesia, Malaysia, Thái Lan nhiều nước khác Các tính tốn kiểm chứng chi tiết mơ hình nhóm tác giả thực cho thấy mơ hình đơn giản, dễ áp dụng, địi hỏi số thơng số tối thiểu để tính sóng thần đạt độ xác cao Do vậy, mơ hình dễ áp dụng cảnh báo sóng thần thơng số mơ hình u cầu xác định theo số liệu địa chấn ghi trạm sau động đất xảy Ngoài mơ hình cặp lưỡng nguồn, cịn có số loại mơ hình khác mơ hình đơn nguồn, đa nguồn Các mơ hình đơn nguồn đơn giản, dễ áp dụng độ xác khơng cao Các mơ hình đa nguồn có độ xác cao u cầu thời gian tính tốn dài q nhiều thông tin bổ sung động đất Để xác định đầy đủ thông số trên, cần thời gian tới hàng tháng Vì vậy, khó áp dụng mơ hình thực tế cơng tác nghiệp vụ cảnh báo sớm nguy sóng thần Theo mơ hình cặp lưỡng nguồn Okada, thơng số 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 δ , góc trượt λ , góc phương vị θ độ dài trượt trung bình u0 Trên sở phân tích chi tiết tính chất đới đứt gẫy khu vực Biển Đông với chế động đất trượt chờm thuận nghịch, tức có khả tạo động đất gây sóng thần, xác định 13 kịch động đất gây sóng thần với thơng số bảng 1: Bảng 1: Các thơng số động đất gây sóng thần theo kịch Kịc h Cấp độn g đất 7.0 7.5 8.0 Kinh độ nguồn (độ) 119.10 119.10 119.10 Vĩ độ nguồn (độ) L W H δ (độ λ (độ θ (độ (km (km (km ) ) ) ) ) ) 17.50 17.50 17.50 35 73 151 21 31 47 12 15 15 15 90 90 90 177 177 177 u0 (m ) 1.6 2.9 5.28 10 11 12 13 8.5 9.0 7.0 7.5 8.0 8.5 9.0 7.0 7.0 7.5 119.10 119.10 121.80 121.80 121.80 121.80 121.80 109.75 110.46 110.46 17.50 17.50 23.53 23.53 23.53 23.53 23.53 12.00 18.13 18.13 313 646 35 73 151 313 646 50 50 89 70 105 21 31 47 70 105 14 14 25 18 27 12 18 27 10 10 17 15 15 15 15 15 15 15 90 78 78 90 90 90 90 90 90 90 -45 -45 -45 177 177 87 87 87 87 87 180 57 57 9.61 17.49 1.6 2.9 5.28 9.61 17.49 1.67 1.67 2.97 Các kịch từ đến kịch tương ứng với trận động đất có khả gây sóng thần đới hút chìm Manila Các kịch từ đến 10 kịch tương ứng với trận động đất có khả gây sóng thần đới hút chìm Ryukyu, nam Đài Loan Tất kịch từ đến 10 tương ứng với kịch sóng thần có vùng nguồn xa Kịch số 11 tương ứng với động đất có khả gây sóng thần vùng biển khơi Nam Trung Bộ Các kịch 12 13 tương ứng với trận động đất có khả gây sóng thần phía nam Đảo Hải Nam, Trung Quốc Các kịch từ 11 tới 13 tương ứng với kịch sóng thần có vùng nguồn gần Cần phải nhấn mạnh kịch động đất gây sóng thần nêu dựa tài liệu nghiên cứu số liệu động đất kiến tạo khu vực Biển Đông Trong tương lai, với kết nghiên cứu tốt hơn, phải xem xét để chỉnh sửa, bổ sung kịch động đất gây sóng thần nhằm xây dựng bổ sung đồ cảnh báo nguy sóng thần, phục vụ tốt nhiệm vụ cảnh báo nguy sóng thần 4.2 Mơ hình số trị tính tốn lan truyền sóng thần Biển Đơng Một mơ hình số trị phát triển để mô lan truyền sóng thần tồn Biển Đơng phục vụ tính toán, dự báo xây dựng đồ cảnh báo nguy sóng thần cho vùng biển Việt Nam Sự lan truyền sóng thần phạm vi tồn Biển Đông tiến hành cách giải hệ phương trình lan truyền sóng dài phạm vi tồn Biển Đơng có tính đến độ cong trái đất Mơ hình tính lan truyền sóng thần ngồi khơi đại dương sử dụng phát triển theo lý thuyết mơ hình MOST (viết tắt Method of Splitting Tsunami) Titov Gonzalez (1997) xây dựng Mơ hình dùng Trung tâm Thiên tai Thái Bình Dương, phục vụ giảm nhẹ thiên tai sóng thần Vì sóng thần lan truyền khoảng cách lớn, hàng ngàn hay chục ngàn km, trước cơng vào bờ nên để mơ lan truyền sóng thần vùng biển rộng Biển Đông nước ta, cần phải tính đến độ cong trái đất Ngồi ra, cịn phải tính đến hiệu ứng lực Coriolis tính tốn lan truyền sóng thần Hơn nữa, sóng thần sóng dài, ảnh hưởng suy giảm ma sát đáy nhỏ bỏ qua Tất hiệu ứng trình sóng dài nhiễu xạ, khúc xạ, nước nơng, phản xạ phân tán dễ dàng mơ cách áp dụng phương trình lan truyền sóng dài tích phân cho tồn cột nước Với tất điều đó, ta có hệ phương trình mơ tả lan truyền sóng thần biển sau (Titov Gonzalez, 1997; Titov cộng sự, 1999): ∂η  ∂ ( ud ) ∂ ( vd cos φ )  + + =0 ∂t R cos φ  ∂λ ∂φ   (1) ∂u u ∂u v ∂u g ∂h g ∂d + + + = + fv ∂t R cos φ ∂λ R ∂φ R cos φ ∂λ R cos φ ∂λ (2) ∂v u ∂v v ∂v g ∂h g ∂d + + + = − fu ∂t R cos φ ∂λ R ∂φ R ∂φ R ∂φ (3) Với λ kinh độ, φ vĩ độ, d ( λ , φ , t ) = η ( λ , φ , t ) + h( λ , φ ) độ sâu tồn phần nước có sóng thần, η ( λ , φ , t ) dao động mực nước có sóng thần, h( λ , φ ) độ sâu biển tĩnh lặng, u ( λ , φ , t ) v( λ , φ , t ) vận tốc dịng chảy trung bình theo độ sâu theo hướng vĩ tuyến kinh tuyến, g gia tốc trọng trường, f thông số Coriolis ( f = 2ω sin φ ), R bán kính trái đất Cần ý phương trình từ (1) tới (3) không chứa thành phần tiêu tán lượng sóng thần nên chúng khơng thể dùng để mơ q trình sóng vỡ gần bờ tiêu tán lượng sóng leo gặp chướng ngại vật nhà cửa cối Mơ hình sóng leo đánh giá ngập lụt sóng thần gây thực theo báo tác giả Vũ Thanh Ca, Trần Thục Nguyễn Kiên Dũng (2005) Sơ đồ sai phân hữu hạn với lưới sai phân trực giao theo hướng kinh tuyến – vĩ tuyến sử dụng để mô tả lan truyền sóng thần Khác với Titov Gonzalez, sử dụng sơ đồ sai phân số trị theo phương pháp thể tích hữu hạn Sơ đồ có độ ổn định cao, dễ áp dụng lại đảm bảo điều kiện bảo toàn vật chất động lượng Vì mơ hình cho phép mô biến đổi thời gian mực nước có sóng thần nên u cầu bước lưới khơng gian phải đủ nhỏ để thỏa mãn điều kiện nhỏ 1/12 bước sóng Đối với ngồi khơi đại dương, sóng thần có bước sóng lớn 100km nên bước lưới khơng gian thơ đảm bảo mơ lan truyền sóng thần cách xác Tuy nhiên, vào tới gần bờ với độ sâu nhỏ bước sóng sóng thần giảm cách đáng kể, khoảng lớn 30km Vì vậy, để mơ lan truyền sóng thần tồn Biển Đơng, lưới tính dùng mơ hình theo hai hướng kinh vĩ có độ phân giải phút Địa hình đáy biển đường bờ lấy theo số liệu hải đồ Với bước lưới này, mô lan truyền sóng thần vùng ven bờ với độ xác cao Vì vậy, giá trị tính tốn sóng thần mơ hình mơ lan truyền sóng thần ngồi khơi dùng làm điều kiện biên cho mơ hình mơ q trình lan truyền sóng thần vùng ven bờ Do điều kiện thời gian kinh phí, tính tốn chưa đưa vào số liệu địa hình cạn Vì vậy, chưa tính đến sóng leo lên bờ Hiện tại, độ sâu dùng cho tính tốn mơ hình số liệu ETOPO2 Mỹ Tuy vậy, số liệu độ sâu có độ xác cao hơn, độ sâu vùng ven bờ lấy theo số liệu hải đồ Bộ tham mưu Hải quân Trong thời gian tới, với số liệu địa hình đáy biển có độ xác cao Đoàn đo đạc biên vẽ hải đồ, Bộ tham mưu hải quân cung cấp, sử dụng lưới tính có độ phân giải phút kinh vĩ lồng lưới tính có độ phân giải cao vùng ven bờ Đồng thời, sóng leo vùng ven bờ tính tới tính ngập lụt vùng ven bờ Có thể áp dụng sơ đồ khác để rời rạc hoá phương trình mơ lan truyền sóng thần theo thời gian Sơ đồ có độ xác cao sơ đồ sai phân thời gian trung tâm ẩn Crank-Nicolson Tuy nhiên, áp dụng sơ đồ đòi hỏi phải giải ẩn hệ phương trình tồn miền tính phải sử dụng thuật tốn lặp, địi hỏi thời gian tính tốn dài Vì vậy, để giảm thời gian tính tốn, chúng tơi sử dụng sơ đồ sai phân dạng leap-frog Sơ đồ sai phân cho phép tính mực nước vận tốc dịng chảy sóng tâm bước thời gian Tức vận tốc dòng chảy sóng mực nước khơng tính đồng thời bước thời gian, mà cách 1/2 bước thời gian Điều có nghĩa độ xác sơ đồ tương đương với độ xác sơ đồ sai phân thời gian trung tâm ẩn CrankNicolson lại khơng u cầu tính đồng thời tồn miền tính Tuy nhiên, để dùng sơ đồ sai phân này, yêu cầu bước thời gian tính toán phải thoả mãn điều kiện bước thời gian, sóng truyền khơng vượt q bước lưới Vì độ sâu biển trung tâm Biển Đơng vượt 4000m nên bước thời gian tính yêu cầu nhỏ Tuy vậy, khơng u cầu tính lặp nên tốc độ tính tốn đảm bảo để thực tính lan truyền sóng vùng Biển Đơng 4.3 Kết tính tốn sóng thần ven bờ biển Việt Nam theo kịch Các kết tính tốn độ cao sóng thần ven bờ biển Việt Nam theo kịch cho thấy với hai kịch này, độ cao sóng thần vùng biển Việt Nam không đáng kể Do vậy, không cần tính tới kịch xây dựng đồ cảnh báo nguy sóng thần cho vùng bờ biển Việt Nam Hình Độ cao sóng thần ven bờ biển hải đảo Việt Nam theo kịch Hình trình bày độ cao sóng thần ven bờ biển theo kịch Từ hình này, thấy nói chung, độ cao sóng thần ven biển Việt nam theo kịch nhỏ Trừ khu vực hẹp gần Quảng Ngãi, độ cao sóng thần vùng ven biển Việt Nam khơng vượt 0,5m Độ cao sóng thần ven số đảo thuộc quần đảo Hoàng Sa vượt 0,5m Toàn vùng quần đảo Trường Sa không chịu ảnh hưởng đáng kể sóng thần Hình Thời gian lan truyền sóng thần từ nguồn (giờ) theo kịch từ đến Hình trình bày thời gian lan truyền sóng thần từ nguồn theo kịch từ đến Vì sóng thần sóng dài, tốc độ lan truyền sóng thần biển phụ thuộc vào độ sâu biển Do vậy, với nguồn sóng thần vị trí, thời gian lan truyền sóng thần tới khu vực khác biển không phụ thuộc vào cường độ động đất Như thấy hình 2, động đất xảy đới hút chìm Manila, sóng thần để lan truyền tới khu vực quần đảo Trường Sa Hồng Sa, để lan truyền tới vùng biển Trung Trung Bộ, từ Bình Định đến Phan Rang Thời gian sóng thần tới Đà Nẵng Phan Thiết khoảng Khi vào Vịnh Bắc Bộ vùng biển phía Nam, độ sâu biển giảm, tốc độ lan truyền sóng thần giảm đáng kể Sóng thần khoảng tiếng để lan truyền tới bờ biển Nam Định Trà Vinh Hình Độ cao sóng thần ven bờ biển hải đảo Việt Nam theo kịch Hình trình bày độ cao sóng thần ven bờ biển Việt Nam theo kịch 4, động đất cấp 8,5 xảy đới hút chìm Manila Như trình bày, động đất cấp 8,5 hồn tồn có khả xảy Như thấy hình 3, độ cao sóng thần vượt q 1m, tức gây nguy hiểm cho tính mạng người kéo dài từ Vũng Tàu tới tận Nam Định Khu vực có độ cao sóng thần vượt 2m, sóng thần đặc biệt nguy hiểm, trải dài từ Đà Nẵng tới bắc Phan Thiết Độ cao sóng thần cực đại Quảng Ngãi, vượt 6m Như vậy, thấy động đất cấp 8,5 xảy đới hút chìm Manila, thảm hoạ sóng thần xảy vùng bờ biển nước ta kịch kịch sóng thần nguy hiểm, cần xem xét đưa vào cảnh báo nguy sóng thần Hình 4: Độ cao sóng thần ven bờ biển hải đảo Việt Nam theo kịch Độ cao sóng thần tồn vùng biển Việt Nam tính theo kịch với động đất cấp đới đứt gẫy Manila trình bày hình Có thể thấy hình động đất xảy với cường độ trên, gần toàn vùng biển Việt Nam chịu ảnh hưởng sóng thần mạnh Khu vực có độ cao sóng thần khơng đáng kể dải hẹp gần Móng Cái phía Bắc Kiên Giang phía Nam Khu vực có độ cao sóng thần lớn m, tức sóng thần có khả gây nguy hỉểm tới tính mạng người, trải dài từ Hải Phịng tới tận Cần Giờ (TP Hồ Chí Minh) Khu vực có sóng thần đặc biệt nguy hiểm, với độ cao sóng thần vượt m kéo dài suốt từ Quảng Trị tới Phan Thiết Đặc biệt, Quảng Ngãi, độ cao sóng thần lớn đạt 14m Như vậy, động đất với cường độ xảy ra, thảm hoạ sóng thần gây xảy vùng bờ biển Việt Nam Tuy nhiên, thảo luận trên, có khả động đất cấp xảy đới đứt gẫy Manila Khả lớn động đất xảy động đất cấp 8,5 Tuy vậy, mục đích nghiên cứu xây dựng kịch sóng thần nên chúng tơi đưa kịch động đất cấp vào Hình 5: Độ cao sóng thần ven bờ biển hải đảo Việt Nam theo kịch 10 Các tính tốn sóng thần động đất theo kịch tới 10 (động đất đới hút chìm Ryukyu) tiến hành để kiểm tra mức độ nguy hiểm sóng thần vùng bờ biển nước ta Các kết tính tốn cho thấy động đất với thông số theo kịch từ tới khơng gây sóng thần đáng kể cho vùng bờ biển nước ta nên kịch không xét đến Hình trình bày phân bố độ cao sóng thần ven biển nước ta động đất xảy theo kịch 10 Có thể thấy vùng có sóng thần nguy hiểm (với độ cao vượt 1m) bao gồm phần quần đảo Hoàng Sa, quần đảo Trường Sa vùng bờ nằm Huế Đà Nẵng Như vậy, kịch sóng thần có độ nguy hiểm khơng cao cần tính đến Tuy nhiên, cần phải nhấn mạnh kết tính tốn sóng thần theo thông số kịch 10 Nếu tương lai có kết nghiên cứu thơng số động đất, kết tính tốn sóng thần động đất đới hút chìm Ryukyu thay đổi Hình Thời gian lan truyền sóng thần từ nguồn (giờ) theo kịch 10 Hình trình bày kết tính tốn thời gian lan truyền sóng thần từ nguồn Có thể thấy sóng thần khoảng để lan truyền tới vùng đảo Trường Sa Hoàng Sa Việt Nam để lan truyền tới khu vực Miền Trung Sóng thần khoảng từ đến để lan truyền từ nguồn tới khu vực Huế Đà Nẵng, khu vực nguy hiểm theo kịch sóng thần Hình 7: Độ cao sóng thần ven bờ biển hải đảo Việt Nam theo kịch 13 Các tính tốn sóng thần cho kịch nguồn gần cho thấy sóng thần kịch động đất 11 12 gây nhỏ, gần không ảnh hưởng đáng kể tới vùng ven biển Việt Nam Do vậy, phân bố độ cao sóng thần ven biển Việt Nam theo kịch khơng trình bày Độ cao sóng thần ven biển Việt Nam theo kịch 13 động đất cấp 7,5 xảy khu vực nam đảo Hải Nam gây trình bày hình Có thể thấy hình khu vực có độ cao sóng thần xấp xỉ 1m dải hẹp xung quanh Đà Nẵng Tuy kịch sóng thần nguy hiểm khu vực chịu ảnh hưởng sóng thần thu hẹp hơn, cần tính đến xây dựng đồ cảnh báo nguy sóng thần Hình Thời gian lan truyền sóng thần từ nguồn (giờ) theo kịch 13 Thời gian lan truyền sóng thần từ nguồn theo kịch trình bày hình Có thể thấy cho dù nguồn gần bờ, độ sâu nhỏ, sóng thần gần để tới vùng biển nằm Huế Đà Nẵng, vùng biển theo tính tốn chịu ảnh hưởng mạnh sóng thần theo kịch Với thời gian lan truyền trên, xây dựng hệ thống cảnh báo nguy sóng thần nước ta, hồn tồn có đủ thời gian để tính tốn, tin cảnh báo nguy sóng thần cách kịp thời, phục vụ việc giảm nhẹ thiên tai sóng thần gây Kết luận Các kết tính tốn sóng thần động đất Biển Đơng cho thấy nguồn động đất gây sóng thần nguy hiểm động đất lớn cấp đới hút chìm Manila Vì đới hút chìm dài (khoảng 1000km), việc dịch chuyển nguồn dọc theo tạo kịch động đất gây sóng thần khác Do vậy, kịch sóng thần sử dụng để xây dựng đồ cảnh báo nguy sóng thần xây dựng sở dịch chuyển chấn tâm động đất dọc theo đới hút chìm Manila Ngồi ra, kịch sóng thần động đất mạnh đới hút chìm Ryukyu kịch sóng thần động đất mạnh cấp 7,5 khu vực phía nam Đài Loan gây sử dụng để xây dựng đồ cảnh báo nguy sóng thần Tài liệu tham khảo Okada,Y.(1985) Surface deformation due to shear and tensile faults in a half-space, Bull.Seism.Soc.Am., 75, 1135-1154 Okada,Y.(1995) Simulated empirical law of coseismic crustal deformation, J.Phys.Earth, 43, 697-713 Okada,Y.(1993a) Fault models for hypothetical "West Kanagawa Earthquake" and anticipated crustal deformation fields, J Geography, 102, 445-456.(in Japanese) Okada,Y.(1993b) Study of continuous crustal deformation to gridge geodesy and seismology, Proc Symp Research of Crustal Movements in the Future: Observation and Earthq Pred., Yugashima, 106-114.(in Japanese) 5.Okada,Y.(1992a) Internal deformation due to shear and tensile faults in a half-space, Bull Seism Soc Am., 82, 1018-1040 Okada,Y.(1992b) Empirical earthquake prediction and deterministic earthquake prediction, Proc Symp Physics of Earthq Field in the Crust, Tokyo, 135-136.(in Japanese) Titov V.V and F.I Gonzalez (1997) Implementation and testing of the method of splitting tsunami (MOST), NOAA Technical memorandum ERdL PMEL-112 Vũ Thanh Ca, Trần Thục (2005) Mơ hình số trị tính tốn truyền lũ địa hình phức tạp Tạp chí KHKT Thủy lợi Mơi trường, Số 9, tháng năm 2005 Nguyễn Đình Xuyên (2007) Báo cáo thực nhiệm vụ “Các kịch động đất phục vụ tính sóng thần tồn Biển Đơng” Viện Khí tượng Thuỷ văn  ... sơ kết luận khả xảy sóng thần vùng bờ biển nước ta thấp Tuy vậy, cần xây dựng đồ cảnh báo nguy sóng thần hệ thống cảnh báo sớm sóng thần cho vùng bờ biển nước ta Dự án xây dựng đồ cảnh báo nguy. .. báo nguy sóng thần cho vùng bờ biển Việt Nam” thực với mục đích chuẩn bị để phịng tránh thiên tai sóng thần gây 1.2 Hệ thống cảnh báo nguy sóng thần Hệ thống cảnh báo sớm nguy sóng thần cơng... vùng đất bờ Áp dụng mơ hình mơ ngập lụt sóng thần gây vùng đất bờ để tính lan truyền sóng thần đất liền ven bờ cho vùng xây dựng tập đồ cảnh báo nguy sóng thần cho vùng ven biển hải đảo Xây dựng