Lặng lẽ giải mã thông điệp từ thiên nhiên

PGS.TS Ngô Đức Thành. Ảnh: VGP/Hoàng Giang

Câu hỏi phải đủ thú vị và thách thức

Góc làm việc nhỏ trong căn phòng tại Trường ĐH Khoa học và công nghệ Hà Nội (Viện Hàn lâm Khoa học và công nghệ Việt Nam) mấy ngày nay dường như ít tĩnh lặng hơn thường lệ vì thông tin PGS.TS Ngô Đức Thành được đề cử hạng mục chính của giải thưởng Tạ Quang Bửu cho công trình nghiên cứu “Đánh giá hiệu suất của mô hình RegCM4 trong việc mô phỏng các chỉ số khí hậu cực đoan mưa và nhiệt độ trên khu vực Đông Nam Á”.

Công trình này được PGS.TS. Ngô Đức Thành cùng với 11 đồng tác giả khác đến từ 5 quốc gia trong khu vực Đông Nam Á “chụm đầu” nghiên cứu trong vòng 4 năm.

Khi thông tin được công bố trên các phương tiện truyền thông đại chúng, PGS.TS Ngô Đức Thành nhận được nhiều sự quan tâm hơn hẳn, khiến một nhà khoa học vốn trầm lắng như anh có phần bỡ ngỡ.

“Đây là một vinh dự với cá nhân tôi và các cộng sự. Tuy nhiên quan trọng hơn đây cũng là cơ hội để các cơ quan quản lý, xã hội quan tâm hơn nữa đến bài toán nghiên cứu biến đổi khí hậu trên khu vực và ở Việt Nam”, PGS. TS. Ngô Đức Thành tâm sự.

Công trình thực hiện mô phỏng và đánh giá khả năng mô phỏng khí hậu thông qua 12 chỉ số cực đoan của mưa và nhiệt trên khu vực Đông Nam Á với các tham số mô hình khác nhau. Tổng cộng có 18 thí nghiệm mô phỏng đã được thực hiện ở độ phân giải 36 km cho giai đoạn 1989-2007. Tác giả và các cộng sự cũng đã tiến hành thu thập số liệu nhiệt độ và mưa hàng ngày giai đoạn 1989-2017 từ 52 trạm quan trắc khí tượng trong khu vực, từ đó so sánh với kết quả mô phỏng để xác định một số sai số hệ thống nhất định của mô hình.

Đánh giá của Hội đồng Khoa học ngành Khoa học Trái đất, Quỹ Phát triển KH&CN quốc gia (Nafosted) cho thấy, công trình này là một trong những nỗ lực của cộng đồng khoa học ở các quốc gia đang phát triển trong nghiên cứu về biến đổi khí hậu; ghi dấu năng lực tham gia, dẫn dắt nghiên cứu và hội nhập quốc tế để giải quyết các vấn đề về biến đổi khí hậu toàn cầu.

Các kết quả của công trình nghiên cứu này có ý nghĩa khoa học quan trọng trong mô phỏng và dự tính biến đổi khí hậu cho tương lai ở Đông Nam Á. Đặc biệt, với việc đưa ra các tham số mô hình tốt nhất cho các thí nghiệm mô phỏng dài hạn ở khu vực Đông Nam Á, công trình này đã giúp tiết kiệm được rất đáng kể nguồn lực và thời gian tính toán cho toàn khu vực.

Theo PGS.TS Ngô Đức Thành, biến đổi khí hậu toàn cầu là một trong những thách thức đương đại lớn nhất mà nhân loại đang phải đối mặt. Vì vậy những hợp tác quốc tế trong chia sẻ số liệu, tài nguyên tính toán, nguồn lực con người cũng rất quan trọng. Liên kết, mở rộng và hợp tác nghiên cứu liên quốc gia là một trong những phương thức tăng cường tri thức và năng lực ứng phó của các quốc gia đang phát triển, trong đó có Việt Nam.

“Đó cũng là lý do chúng tôi hợp tác với các nhà khoa học từ các nước trong khu vực để thực hiện công trình nghiên cứu này”, PGS. TS Ngô Đức Thành nói.

PGS. TS Ngô Đức Thành cho rằng, đến một ngưỡng nào đó, việc đo đếm số lượng các công trình khoa học được công bố quốc tế sẽ chỉ là thứ yếu, mà quan trọng hơn là các công trình phải thực sự góp phần thúc đẩy hiểu biết, tri thức của nhân loại. Để các nghiên cứu của mình có ý nghĩa, được cộng đồng đón nhận thì các vấn đề nghiên cứu phải có tính mới, câu hỏi nghiên cứu phải đủ thú vị và thách thức, nếu có thể góp phần gợi mở hoặc giải quyết các bài toán khác thì càng tốt. Muốn làm được như vậy, tính hội nhập quốc tế, chuẩn mực quốc tế, là rất quan trọng.

Bày tỏ những tâm tư của mình, PGS.TS. Ngô Đức Thành cho biết hiện nay không chỉ Nhà nước mà khối tư nhân đều đang có những chuyển biến tích cực trong các chính sách khuyến khích hơn cho các nhà khoa học tập trung nghiên cứu, như Quỹ Phát triển KH&CN quốc gia (Nafosted), Quỹ Đổi mới sáng tạo Vingroup (VinIF), các trường đại học của đưa ra những KPI (chỉ số đánh giá hiệu quả công việc) rất cụ thể như số lượng và chất lượng các đề tài nghiên cứu, các bài báo khoa học, các giờ dạy để từ đó có thể quy đổi ra lương, thu nhập cho các nhà khoa học. Đây cũng là một tín hiệu đáng mừng giúp các nhà khoa học yên tâm nghiên cứu.

Tuy nhiên, với lĩnh vực khí tượng/khí hậu, PGS.TS. Ngô Đức Thành vẫn chưa hết trăn trở: “Thường mỗi khóa chỉ tuyển được rất ít sinh viên, dẫn đến việc ngành này thường lấy điểm tương đối thấp, trong khi ngành rất cần những người giỏi cả toán, lý và tin học. Chúng ta cần những cú hích để tạo ra đội ngũ làm khí tượng chất lượng cao và có thể chuyên tâm, say mê với ngành. Có như thế mới đáp ứng được nhu cầu của xã hội, giải quyết được những bài toán thực tiễn và cấp thiết như dự báo thiên tai hoặc nghiên cứu biến đổi khí hậu…”.

TS. Bùi Minh Tuân giới thiệu về đề tài nghiên cứu được sự hỗ trợ của trang thiết bị hiện đại của Trường Đại học Khoa học Tự nhiên. Ảnh: VGP/Hoàng Giang

Nhà khoa học trẻ với "biến động của mưa"

Cũng là một đề tài nghiên cứu về khí tượng thủy văn, công trình “Biến động của mưa trong chu kì dao động từ 10-90 ngày ở Việt Nam” của TS. Bùi Minh Tuân (sinh năm 1988), Khoa Khí tượng và Hải dương học, Trường Đại học Khoa học tự nhiên (Đại học Quốc gia Hà Nội) được đề cử ở hạng mục “Giải thưởng trẻ”.

Nghiên cứu này được giới chuyên gia đánh giá là một trong những nghiên cứu đầu tiên về vấn đề biến động của mưa trong chu kỳ dao động từ 10-90 ngày ở Việt Nam.

Nói về công trình của mình, TS. Bùi Minh Tuân cho biết, đối tượng nghiên cứu (mưa) và hạn nghiên cứu (dự báo 10-90 ngày) đều là những vấn đề thách thức của ngành khí tượng thời điểm hiện tại. Mặc dù ngành khí tượng đã có sự phát triển vượt bậc trong những thập kỉ qua, mưa vẫn là yếu tố khó dự báo nhất. Trong khi dự báo hạn ngắn (từ 1 đến 7 ngày) có thể bỏ qua tương tác khí quyển – đại dương, còn trong dự báo hạn dài (3 tháng trở lên), sự chính xác của trường số liệu đầu vào không quá quan trọng, thì dự báo hạn vừa (10-90 ngày) lại liên quan đến cả hai vấn đề này, do đó đòi hỏi rất nhiều thời gian nghiên cứu và kỹ năng phân tích.

“Ý tưởng ban đầu của tôi xuất phát từ sự phức tạp của hệ thống khí hậu Việt Nam. Trên thế giới, các hệ thống gió mùa lớn như gió mùa Đông Á, gió mùa Nam Á và gió mùa Tây Bắc Thái Bình Dương được nghiên cứu rất nhiều. Tuy nhiên, Việt Nam nằm trong khu vực giao tranh của các hệ thống gió mùa này, các nghiên cứu về mưa ở Việt Nam lại tương đối ít. Những vấn đề về các đặc trưng mưa và cơ chế gây mưa ở Việt Nam vẫn còn gây ra nhiều tranh cãi trong cộng đồng khí tượng”, nhà khoa học trẻ chia sẻ.

TS. Bùi Minh Tuân kể, công trình nghiên cứu được thực hiện trong 3 năm bắt đầu từ năm 2016 và được công bố năm 2019. Trong khoảng thời gian đó là đầy những khó khăn, thách thức mà đầu tiên là việc lập trình để phân tích một khối lượng dữ liệu lớn dựa trên các thuật toán phức tạp, đòi hỏi thời gian lập trình và tính toán rất lớn.

Nhà khoa học trẻ Bùi Minh Tuân cho biết, anh đã dành toàn bộ 1 năm đầu để đọc hiểu các thuật toán và xây dựng các chương trình tính toán cho bộ số liệu lớn. Sau khi đã có được kết quả tính toán, việc phân tích các quá trình vật lí dựa trên các kết quả đó cũng là thách thức tiếp theo bởi khí hậu Việt Nam chịu tác động bởi nhiều hệ thống hoàn lưu lớn và có sự phân hóa mạnh giữa các vùng miền, việc chọn lựa các khía cạnh quan trọng để phân tích cũng đòi hỏi rất nhiều thời gian. Vì thế Bùi Minh Tuân đã dành toàn bộ một năm tiếp theo để phân tích tất cả những kết quả có được trong năm trước.

Sau khi một số vấn đề phức tạp nhất được làm sáng tỏ, nội dung nghiên cứu được định hình, trong năm cuối cùng, tác giả hoàn thiện nội dung, viết bài báo và gửi cho tạp chí Journal of Climate, một tạp chí chuyên về khí hậu của hiệp hội khí tượng Hoa Kỳ.

Trong hành trình ấy, có rất nhiều lần nhà khoa học trẻ cảm thấy mệt mỏi và muốn bỏ cuộc bởi lượng kiến thức quá lớn và nặng về toán học và vật lý. Số lượng người làm khoa học cơ bản trong lĩnh vực nghiên cứu này tương đối ít, nên rất khó để tìm các đồng nghiệp cùng trao đổi học thuật, chia sẻ tài liệu…

“Thú thực, đôi lúc bản thân cũng cảm thấy mệt mỏi và muốn bỏ cuộc nhưng niềm đam mê với ngành nghề đã giữ tôi ở lại. Điều quan trọng nhất là mỗi sáng thức dậy, mình được sống và theo đuổi đam mê của mình”, nhà khoa học trẻ chia sẻ.

Tuy nhiên, TS.Bùi Minh Tuân cũng cảm thấy rất may mắn khi Khoa Khí tượng Thủy văn và Hải dương học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên (Đại học Quốc gia Hà Nội), nơi anh công tác đã tạo điều tối đa về thời gian và cơ sở vật chất để phục vụ nghiên cứu khoa học. Khoa có một hệ thống đào tạo rất bài bản, đồng thời được trang bị hệ thống siêu máy tính để cán bộ và sinh viên có thể sử dụng.

Bên cạnh đó, những thành tựu mới nhất trong các lĩnh vực như viễn thám, đồng hóa số liệu, tính toán hiệu năng cao, trí thông minh nhân tạo… đều được áp dụng trong dự báo thời tiết. Đây là một tiền đề lớn để Tuân có được những kết quả nghiên cứu như đã được công bố.

Sau những ngày tháng không ngơi nghỉ, những cố gắng của Bùi Minh Tuân đã được đền đáp. Tháng 4/2019, công trình nghiên cứu của nhà khoa học trẻ Bùi Minh Tuân được công bố trên tạp chí Journal of Climate.

Những kết quả chính trong nghiên cứu của anh đã chỉ ra rằng, mưa ở Việt Nam có sự biến động rất rõ trong chu kì 10-90 ngày. Các đặc trưng của dao động chu kì 10-90 ngày của mưa ở các khu vực khác nhau của Việt Nam là rất khác nhau. Đặc biệt, nghiên cứu nhấn mạnh địa hình có vai trò quan trọng, dẫn tới sự khác biệt của biến động mưa giữa các khu vực.

Dựa trên phương pháp phân tích tổng hợp, nghiên cứu đã chỉ ra 4 hình thế quy mô lớn liên quan đến sự biến động của mưa chu kì 10-90 ngày ở Việt Nam và các cơ chế vật lí giải thích cho sự biến động mưa ở Việt Nam. Việc đưa ra được cơ chế vật lí là cực kì quan trọng để xây dựng các phương pháp dự báo mưa trong tương lai của Việt Nam.

Dẫu còn nhiều khó khăn, trong thời gian tới, nhà khoa học trẻ hi vọng có thể đẩy mạnh hợp tác với các nhóm nghiên cứu khác ở Trung tâm Khí tượng Thủy văn và Viện Nghiên cứu Khí tượng Thủy văn để tiếp tục phát triển hướng nghiên cứu về dự báo mưa cũng như áp dụng những nghiên cứu của mình vào thực tiễn.

Hoàng Giang