9. Kết cấu của Luận án
1.3.3 Trung tâm Phối hợp TKCN hàng hải Việt Nam
1.3.3.1 Sơ đồ tổ chức
Trung tâm Phối hợp tìm kiếm, cứu nạn hàng hải Việt Nam (VMRCC) là đơn vị sự nghiệp nhân đạo trực thuộc Cục Hàng hải Việt Nam.
Hình 1.18. Sơ đồ tổ chức Trung tâm Phối hợp TKCN hàng hải Việt Nam
1.3.3.2 Chức năng nhiệm vụ
VMRCC chịu trách nhiệm trực tiếp chỉ huy và điều hành các lực lượng, đơn vị thuộc ngành Hàng hải Việt Nam phối hợp TKCN thuộc chuyên ngành. Đồng thời tham gia, phối hợp với các lực lượng liên quan trong và ngoài ngành để tiến hành TKCN trên biển dưới sự điều hành của UBQG ứng phó SCTT & TKCN. VMRCC là đơn vị chủ trì hoạt động TKCN trên vùng biển Việt Nam (trừ vùng nước cảng biển, vùng cấm và vùng hạn chế trên biển). Đồng thời là đầu mối liên lạc và chỉ huy hoạt động phối hợp giữa lực lượng TKCN trên biển của Việt Nam với các lực lượng TKCN nước ngoài tham gia hoạt động TKCN trên biển Việt Nam. [29]
1.3.3.3 Vùng trách nhiệm TKCN
Hiện nay, vùng biển trách nhiệm về TKCN của Việt Nam được chia ra làm 4 khu vực TKCN (SRRs).
Vùng biển từ Ninh Thuận đến Kiên Giang (Vùng trách nhiệm của Vũng Tàu MRCC-KV III) có ranh giới:
Trung tâm Phối hợp TKCN hàng hải Việt Nam
Phương tiện TKCN Chuyên dụng Các phòng tham mưu
chức năng
Trung tâm Phối hợp TKCN hàng hải khu vực
- Phía Bắc: giới hạn bởi Vĩ tuyến 11010 N;
- Phía Tây: giới hạn bởi biên giới trên biển giữa Việt Nam và Campuchia; - Phía Đông: giới hạn bởi Kinh tuyến 111040’ E và trùng với giới hạn
ngoài của vùng trách nhiệm tìm kiếm cứu nạn của Việt Nam.
Hình 1.19. Phân vùng trách nhiệm khu vực TKCN trên biển Việt Nam
Vùng biển này có các hoạt động kinh tế biển sôi động, tập trung khá đông tàu cá đánh bắt xa bờ, là nơi hoạt động của đội tàu dịch vụ, du lịch, khai thác dầu khí, quốc phòng và an ninh trên biển và nằm trên tuyến đường hàng hải nhộn nhịp. Bên cạnh đó, điều kiện tự nhiên, thời tiết trên biển ngày càng khắc nghiệt, mật độ giao thông trên biển tăng cao, trình độ của thuyền viên, ngư dân còn hạn chế dẫn đến các tai nạn, sự cố hàng hải gia tăng.
1.3.3.4 Trang thiết bị phục vụ hoạt động TKCN trên biển
Bảng 1.5. Phương tiện chuyên dụng TKCN TT Đơn vị Tên phương tiện Năm đóng Kích thước (LxBxT) Công suất/ tốc độ (CV/Kts) Tầm hoạt động (M) 1 KV1 SAR 411 2005 43,8x7,11x2,52 6800/26 250 SAR 273 2004 28,9x6,2x1,66 2400/19 150 Canô CN06 2000 10x2,7x0,6 360/26 2 KV2 SAR 412 2005 43,8x7,11x2,52 6800/26 250 SAR 274 2004 28,9x6,2x1,66 2400/19 150 Canô CN01 2000 9,43x2,6x0,6 360/26 3 KV3 SAR 413 2005 43,8x7,11x2,52 6800/26 250 SAR 272 2004 28,9x6,2x1,66 2400/19 150 Canô CN68 2006 9,43x2,6x0,6 240/24 4 KV4 SAR 2701 2001 29x6,02x1,48 2800/21 150 Canô TSA01 2007 9,43x2,6x0,6 240/24 Canô TSA02 2011 9,43x2,6x0,6 240/24 (Nguồn VMRCC) 1.4 Kết luận chương 1
Trong chương 1, luận án đã tập trung nghiên cứu tổng quan về công tác TKCN và đạt được kết quả cơ bản sau:
- Phân tích và đánh giá chi tiết tổng quan về tình hình nghiên cứu ở trong nước và ngoài nước của các công trình liên quan đến luận án mà nghiên cứu sinh thực hiện. Từ đó rút ra kết luận vấn đề nghiên cứu của luận án mang tính cấp thiết, đảm bảo ý nghĩa khoa học và đóng góp thực tiễn khoa học chuyên ngành hàng hải và không trùng lặp với các công trình nghiên cứu đã công bố;
- Tìm hiểu căn cứ pháp lý và tổng quan về công tác TKCN trên thế giới và ở Việt Nam;
- Giới hạn cụ thể phạm vi nghiên cứu trong luận án.
Việt Nam tham gia Công ước SAR 79 và thực tiễn hoạt động phối hợp TKCN trên vùng biển trách nhiệm và giáp ranh trên khu vực Biển Đông phần nào khẳng định vai trò của hệ thống phối hợp TKCN của Việt Nam.
Trên cơ sở các kết quả đạt được trong chương 1, chương 3,4 sẽ đưa ra cơ sở toán học, nội dung phương pháp số để tính toán mô phỏng trôi dạt của vật thể bị nạn và tính toán tuyến đường chạy tàu tìm kiếm tối ưu.
CHƯƠNG 2: TỔNG HỢP THÔNG TIN THỜI TIẾT PHỤC VỤ TÌM KIẾM CỨU NẠN
2.1 Nguyên lý về dựđoán mức độ trôi dạt của phương tiện bị nạn
Độ trôi dạt của vật thể trên biển rất phức tạp, theo IAMSAR Manual [49]: gió, dòng chảy và sóng biển tác động làm cho vật thể bị nạn chuyển động hoặc trôi trên biển. Tuy nhiên sóng biển là thành phần rất khó xác định và chúng được coi là tạo nên dòng tổng hợp, do vậy trong các bài toán hàng hải về dự đoán trôi dạt tổng hợp người ta quy về hai yếu tố là dòng chảy và gió. Để tính toán được vị trí vật thể bị nạn, cần phải tính toán tốc độ và phương hướng trôi dạt. Hai thành phần gây ra độ dạt tổng hợp của phương tiện là Độ dạt gió (Leeway) và Độ dạt nước do Dòng chảy tổng hợp (Total water current).
2.1.1 Độ dạt gió (Leeway)
Lực của gió tác động vào tâm của bề mặt hiệu dụng bên ngoài của vật thể làm vật thể chuyển động trôi dạt trên mặt nước về phía dưới gió (downwind). Hình dáng phần nổi
của vật thể tiếp xúc với gió sẽ ảnh hưởng đến tốc độ trôi dạt và hướng dạt sẽ lệch về bên trái hoặc bên phải so với hướng gió.
Tác giả Allen năm 1999 [35] công bố kết quả các thử nghiệm trên thực địa để xác định các thành phần: Thành phần Dạt xuôi gió (DWL) và Thành phần
Hình 2.1. Hai thành phần của độ dạt gió
(Leeway) là DownWind và CrossWind
DWL: Thành phần Dạt xuôi gió; CWL: Thành phần Dạt ngang gió
Dạt ngang gió (CWL) của các loại phương tiện khác nhau. + W10m = Vectơ vận tốc gió ở độ cao 10 m
+ L = Vectơ quãng đường dạt do gió + La = Góc dạt gió
+ |#|"|
$%&| = Tốc độ dạt gió
+ DWL = |L|sin(90°-La) + CWL = |L|cos(90°-La)
Các bảng N-2 và N-3 của Phụ lục N trong IAMSAR Manual tập II [49] đưa ra tính toán Độ dạt gió của một số phương tiện: Phao bè cứu sinh, Người trong nước, Tàu thuyền máy, Thuyền buồm và Thuyền chèo tay, các loại tàu cá (Commercial Fishing Vessels).
Bảng 2.2. Độ dạt gió của Phao bè cứu sinh, Người trong nước
2.1.2 Dòng chảy tổng hợp (TWC)
Dòng chảy tổng hợp – Total Water Current (TWC) gồm có nhiều thành phần trong đó các thành phần dòng chảy chính như sau:
+ Hải lưu (Sea Current): Đây là dòng chảy biển chính trên phạm vi rộng. Dòng chảy bề mặt có ảnh hưởng lớn đến việc trôi dạt.
+ Dòng triều hay dòng luân phiên (Tidal or Rotary Currents): Trên biển, hướng và tốc độ dòng chảy thay đổi khi thủy triều thay đổi.
+ Dòng chảy cửa sông (River Current): Chỉ cần thiết phải xem xét đến yếu tố này khi vật thể bị nạn ở trong hoặc gần cửa sông lớn.
+ Dòng chảy do gió (Local Wind Current): Dòng chảy này là do tác động của hướng gió không đổi trên mặt nước tạo thành.
Hướng và vận tốc TWC được xác định từ hướng và vận tốc của các dòng chảy theo phương pháp cộng vectơ. Ở khu vực ngoài biển rộng không có ảnh
hưởng dòng triều và dòng cửa sông thì TWC (Total Water Current) được xác định từ Hải lưu (Sea current) và dòng chảy gió (Wind current):
Hình 2.2. Dòng chảy tổng hợp do Hải lưu và dòng chảy gió [49]
2.1.3 Độ dạt tổng hợp (Drift)
Độ dạt tổng hợp (Drift) được xác định theo phương pháp cộng vectơ từ Độ dạt gió (Leeway) và Dòng chảy tổng hợp (Total Water Current). Tam giác vectơ độ dạt để xác định quãng đường trôi dạt của vật thể sau một thời gian như sau:
Hình 2.3. Độ dạt tổng hợp từ dòng chảy tổng hợp và độ dạt do gió [49]
Hình 2.4. Độ dạt tổng hợp khi xét đến thành phần Crosswind [49]
Vật thể có xác suất dạt sang trái (Leeway of left downwind) và dạt sang phải (Leeway of left downwind) là như nhau.
2.2 Dữ liệu gió
Giữ liệu gió của khu vực biển nghiên cứu có thể lấy được từ nhiều nguồn khác nhau, ở đây nghiên cứu sinh tập trung các nguồn dữ liệu sau:
2.2.1 Dữ liệu gió của Trung tâm khí tượng thuỷ văn quốc gia
Thông tin dự báo thời tiết biển của Trung tâm khí tượng thuỷ văn quốc gia (NCHMF) gồm Thông tin thông báo và Dự báo: tình trạng mưa, tầm nhìn xa và thông tin gió với tần suất hai ngày một lần. Thông tin gió không chi tiết về hướng và tốc độ do chỉ dự báo trên 8 hướng gió (Bắc, Đông Bắc, Đông, Đông Nam, Nam, Tây Nam, Tây và Tây Bắc) và tốc độ gió là cấp gió Beaufort. Hiện nay, nước ta có 23 trạm khí tượng hải văn được bố trí trên các đảo, dàn khoan để quan trắc các yếu tố Khí tượng (gió, khí áp, nhiệt độ, độ ẩm, lượng mưa, bức xạ, tầm nhìn xa, sương mù...) và các yếu tố Hải văn (mực nước, nhiệt độ, độ mặn nước biển tầng mặt, sóng biển), các trạm này không quan trắc dòng chảy. Trong các thông tin quan trắc được có thông tin sóng và gió là có thể dùng cho mục đích dự đoán sự trôi dạt của vật thể trên biển. Thông tin gió gồm 2 chỉ số là hướng và tốc độ được quan trắc với tần suất 4 lần/ngày: 01h00 (18h00 UTC); 07h00 (00h00 UTC); 13h00 (06h00 UTC) và 19h00 (12h00
UTC).
Trong khu vực biển từ Ninh Thuận đến Kiên Giang có 05 trạm quan trắc: Côn Đảo; Vũng Tàu; DKI-7; Phú Quốc; Thổ Chu.
Bảng 2.3. Gió quan trắc theo giờ tại trạm hải văn DK I-7 tháng 1/2016
TRẠM DKI-7 (110o37'14"E- 8o01'03"N) NĂM 2016
Ngày \Giờ
1 7 13 19 Trung Mạnh nhất
Hướng Tốc Hướng Tốc Hướng Tốc Hướng Tốc bình ngày
độ độ độ độ ngày Tốc độ Hướng
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
1/1/16 NE 15 NE 13 NE 12 NNE 13 13.3 16 NE
1/2/16 NE 9 NE 3 ENE 2 NE 2 4.0 16 NE
1/3/16 ENE 4 ENE 2 E 3 ENE 4 3.3 6 ENE
1/4/16 NE 3 ENE 2 ENE 2 NE 3 2.5 6 ENE
1/5/16 ENE 2 NE 1 ENE 1 NE 1 1.3 7 ENE
1/6/16 NE 1 NE 6 ENE 3 ENE 7 4.3 8 NE
1/7/16 NE 5 ENE 6 ENE 7 NE 6 6.0 11 NE
1/8/16 NE 9 ENE 8 NE 6 NE 8 7.8 10 ENE
1/9/16 ENE 10 ENE 10 NE 6 ENE 4 7.5 12 NE
1/10/16 NE 4 NE 8 NE 3 ENE 2 4.3 10 NE
1/11/16 ENE 1 ENE 3 NE 5 NE 6 3.8 7 ENE
1/12/16 NE 6 NE 8 NE 2 ENE 3 4.8 10 ENE
1/13/16 ENE 2 NE 3 NNE 2 NE 4 2.8 12 NE
1/14/16 NE 5 NE 11 NE 9 ENE 6 7.8 11 NE
1/15/16 NE 3 NE 4 NE 3 ENE 5 3.8 8 NE
1/16/16 ENE 2 ENE 4 ENE 6 ENE 4 4.0 8 ENE
1/17/16 ENE 2 ENE 4 ESE 2 ENE 1 2.3 6 ENE
1/18/16 NE 3 ENE 1 ENE 3 ENE 4 2.8 6 ENE
1/19/16 NE 8 NE 6 NE 4 NE 6 6.0 9 ENE 1/20/16 NE 3 ENE 8 NE 8 NE 5 6.0 10 ENE 1/21/16 NE 4 NE 7 ENE 6 NE 5 5.5 11 NE 1/22/16 NE 3 NE 4 NE 7 NE 9 5.8 9 NE 1/23/16 ENE 8 NE 9 NE 10 NE 8 8.8 12 NE 1/24/16 NE 12 NE 12 NE 14 NE 13 12.8 17 NE 1/25/16 NE 14 NE 16 NE 16 NE 16 15.5 21 NE 1/26/16 NE 17 NE 12 NNE 6 NE 5 10.0 17 NE 1/27/16 NNE 5 NE 5 NE 3 NE 4 4.3 9 NE 1/28/16 NE 3 NE 4 NE 2 NE 2 2.8 8 NE 1/29/16 ENE 7 ENE 8 NE 9 NE 3 6.8 10 NE 1/30/16 ENE 6 NE 3 NE 2 NE 6 4.3 9 ENE 1/31/16 NNE 6 NE 8 NE 6 NE 7 6.8 10 ENE
2.2.2 Dữ liệu gió của một số công ty cung cấp dịch vụ thời tiết
Một số hoạt động đặc thù cần thông tin dự báo thời tiết chi tiết và với độ chính xác cao (ví dụ ngành dầu khí) có sử dụng các dịch vụ quan trắc và dự báo thời tiết của Trung tâm khí tượng thuỷ văn quốc gia hoặc của các công ty cung cấp dịch vụ thời tiết của nước ngoài như công ty Fugro GEOS, Offshore Weather Service, cho một điểm cụ thể (ví dụ dàn khoan). Thông tin dự báo này rất chi tiết, độ chính xác cao và với tần suất dự báo 3 giờ hoặc 6 giờ.
Hình 2.6. Thông tin thời tiết do công ty Offshore Weather Service cung cấp dạng đồ
Hình 2.7. Thông tin thời tiết do công ty Fugro GEOS cung cấp dạng đồ thị lúc 0700LT ngày 06/3/2016 cho toạ độ 7-35 N, 102-57 E
Một số công ty cung cấp dịch vụ trả tiền hệ thống theo dõi và giám sát tàu (như StratumFive) có cung cấp thông tin thời tiết như các dữ liệu bên dưới, các dữ liệu này có ở dạng bản đồ hoặc đồ thị.
Hình 2.8. Thông tin thời tiết do công ty StratumFive cung cấp ở dạng đồ thị ngày 01/8/2019
Hình 2.9. Thông tin thời tiết do công ty StratumFive cung cấp ở dạng bản đồ ngày
Hình 2.10. Thông tin thời tiết chi tiết do công ty StratumFive cung cấp ngày 01/8/2019
Một số trang Web cung cấp miễn phí thông tin thời tiết có thể tham khảo
như https://www.passageweather.com; https://www.windy.com, cung cấp dữ
liệu hiện tại và dự báo thời tiết trên biển ở dạng bản đồ.
Hình 2.11. Thông tin thời tiết lúc 18h00 UTC ngày 20/8/2019
Hình 2.12. Thông tin thời tiết Dự báo 12h lúc 06h00 UTC ngày 20/8/2019
(https://www.passageweather.com)
Hình 2.13. Thông tin thời tiết ngày 22/05/2019 (https://www.windy.com)
2.2.3 Dữ liệu thời tiết của các cơ quan Khí tượng nước ngoài
Các cơ quan khí tượng hiện nay thường sử dụng phương pháp số trị để dự báo thời tiết, với phương pháp này thì độ chính xác của số liệu đầu vào là
rất quan trọng. Kỹ thuật 4D-Var (kỹ thuật đồng hóa biến phân bốn chiều) là kỹ thuật đồng hóa tiên tiến và phức tạp nhất hiện nay. Kỹ thuật này được sử dụng để tăng độ chính xác của số liệu đầu vào thông qua các số liệu thu được từ quan trắc và số liệu từ kết quả dự báo ngắn trước đó sẽ được kết hợp lại với nhau để tìm ra được kết quả tốt nhất cho một dự báo mới. Hiện nay chỉ có một số trung tâm khí tượng lớn trên thế giới như Trung tâm dự báo hạn vừa của Châu Âu, Cơ quan Khí tượng của Nhật, Cơ quan Khí tượng của Pháp, cơ quan khí tượng Mỹ, mới có đủ khả năng sử dụng kỹ thuật đồng hóa số liệu 4D-Var cho mô hình toàn cầu. Các cơ quan khí tượng này thường sử dụng file GRIB (GRIdded Binary hoặc General Regularly-distributed Information in Binary form) là định dạng số liệu chính xác để lưu trữ dữ liệu về thời tiết quá khứ cũng như dữ liệu dự báo thời tiết.
Các thành phần của bản tin khí tượng hải dương được mã hóa theo định dạng Grib
Theo định dạng Grib 2, file dữ liệu khí tượng hải dương được chia thành 8 phần (8 section) như sau:
- SECTION 0: Indicator Section - SECTION 1: Identification Section - SECTION 2: (Local Use Section)
- SECTION 3: Grid Definition Section = Grid Definition Template (GDT) – Standard list
- SECTION 4: Product Definition Section = Product Definition Template (PDT) - Standard list
- SECTION 5: Data Representation Section = Data Representation Template (DRT) - Standard list
- SECTION 7: Binary Data Section starting with Data template (DT)
- SECTION 8: End Section “7777”
+ Section 0 là 1 section ngắn được dùng để thể hiện rằng dữ liệu theo sau được định dạng theo dạng Grib 2. Khi gặp mã này, máy tính cần sử dụng các chương trình hỗ trợ giải mã định dạng Grib đề thu được các số liệu được mã hóa trong file.
+ Section 1 được sử dụng để cung cấp các thông tin về phiên bản Grib format (2), loại số liệu (ví dụ dự báo hay phân tích)…
+ Section 2 là một section tùy chọn, được sử dụng để cung cấp bất kỳ