A száraz évszakban a vietnámi-kínai határra áramló víz előrejelzésére szolgáló technológia elsajátítása

Az éghajlatváltozás egyre súlyosbodó hatásainak és a nemzetközi folyórendszer kiszámíthatatlan ingadozásainak összefüggésében a Vörös folyó száraz évszakos vízhozamának előrejelzése, különösen a Vietnam területén kívüli felső szakaszról, sürgető követelménygé vált a vízbiztonság és a víztározók hatékony működésének biztosítása érdekében.

Ebből a valóságból kiindulva a Dr. Nguyen Tien Giang docens (Természettudományi Egyetem, Vietnami Nemzeti Egyetem, Hanoi) vezette kutatócsoport 36 hónap alatt (2023. január – 2025. december) megvalósította a „ Kutatás a száraz évszak áramlásának, 10 napos, havi és évszakos időszakának a vietnami-kínai határig történő előrejelzésére szolgáló módszerek és technológiák fejlesztésére” című projektet a Tudományos és Technológiai Minisztérium 562. programjának keretében.

Áttekintés a tudományos műhelytalálkozóról, amelyen bemutatták a „Kutatás a száraz évszak áramlásának előrejelzésére szolgáló módszerek és technológiák fejlesztésére, 10 napos, havi és évszakos időszakokra a vietnami-kínai határon” című projekt eredményeit. (Fotó: Tudományos és Technológiai Minisztérium)

Modern adatplatform és előrejelzési technológia kiépítése a Red River számára

A Vörös-folyó – Thai Binh folyórendszer Vietnam második legnagyobb vízgyűjtője, amely stratégiai szerepet játszik gazdaság, politika és vízbiztonság szempontjából. Mivel azonban a medence száraz évszakos vízhozamának több mint fele kínai területen fekszik, az előrejelzés kihívást jelent a felső szakaszon rendelkezésre álló hidrometeorológiai adatok hiánya miatt, miközben Kínában számos vízerőmű üzemeltetése folyamatosan megváltoztatja a természetes vízhozamot.

A hagyományos csapadék- és vízhozam-modellek már nem alkalmasak. A kérdés az, hogyan lehet pontosan előre jelezni, ha szinte nincsenek adatok a vízfolyások felett?

Ezen követelmény alapján a kutatócsoport modern módszerek kombinációjával közelítette meg a problémát: távérzékelési adatok, műholdképek, újraelemzési adatok és hidrológiai modellek felhasználásával – fejlett gépi tanulási algoritmusokkal kombinálva. Az előrejelzések mellett a csapat elkészítette az első teljes adatkészletet a kínai Vörös-folyó felső szakaszáról, amely évek óta hiányosság a vietnami vízgazdálkodási iparágban.

Ezen magyarázatok alapján a téma három fő célkitűzést határoz meg: Adatbázis létrehozása a kínai Yunnan tartományban található Vörös folyó vízgyűjtőjének felső részén található természetes földrajzi viszonyokról, a fő víztározók rendszeréről (jellemzők, üzemeltetési eljárások...); A Vörös folyó vízgyűjtőjének felső részén a hidrológiai rendszer változásának felmérése az éghajlatváltozás hatására, valamint a kínai fő víztározók rendszere; Egy módszer és technológia kidolgozása a száraz évszak hozamának előrejelzésére átlagosan 10 napos, hónapos és évszakos időszakra a vietnami-kínai határig; egy kísérleti program alkalmazása egy adott részvízgyűjtőre (a Vörös folyó vízgyűjtőjében). Hét kutatási tartalom átfogó elemzése alapján javaslatot tesznek a száraz évszak hozamának változásai által okozott károk minimalizálására szolgáló megoldások orientációjára is.

A kutatás középpontjában a természeti adottságok, a víztározórendszerek, a vízszintingadozások – a víztározó területe – és a hidrológiai rendszer változásainak reprodukálása áll a társadalmi-gazdasági fejlődés, valamint az éghajlatváltozás hatására. A csapat egy WebGIS platformot fejlesztett ki az adatok valós idejű tárolására, szimulálására és vizualizálására, támogatva a víztározók keresését, elemzését és működtetését. Ez az eszköz online hozzáférést tesz lehetővé, nyílt adatokat használ, és teljesen független a kereskedelmi szoftverek szerzői jogaitól.

A gépi tanulási algoritmusok kombinációja javítja a száraz évszak előrejelzésének pontosságát

A megvalósítási folyamat során a csapat nagy felbontású műholdképeket (Sentinel, Landsat, MODIS és NICFI 5m képek) alkalmazott műholdas magasságmérő adatokkal kombinálva, hogy meghatározza a felső szakaszon található tározók vízfelületének és vízszintváltozásait – ahol Vietnamnak nincsenek közvetlen megfigyelési adatai. Ezt a folyamatot számos vietnami tározóban tesztelték, mielőtt kiterjesztették volna a kínai jünnani régió 15 nagyobb tározójára, lehetővé téve a tartalékok és a vízhozamok időbeli változásainak kiszámítását.

Ezzel párhuzamosan létezik egy szezonális és szezonális csapadék-előrejelzési modellekből álló rendszer, amely a Da folyó felső szakaszára – a Vörös-folyó rendszer legfontosabb felső szakaszára – vonatkozik. A modellek lehetővé teszik a csapadék előrejelzését 90-180 napos időszakra, 10-30 napos időlépésekkel, bemeneti adatokat szolgáltatva a száraz évszak áramlásának szimulációjához.

A csapat konkrétan egy sor áramlási előrejelzési modellt fejlesztett ki, amelyek több mint 10 gépi tanulási algoritmus és fizikai hidrológiai modell kombinációján alapulnak, aminek eredményeként három optimális előrejelzési modellt kaptak 1 hónapos, 3 hónapos és 6 hónapos időhorizonton, valamint egy hibrid modellt, amely ötvözi az adatokat és a fizikát. Ezek a modellek lehetővé teszik a 10 napos átlagos áramlás kiszámítását – ami kötelező követelmény a 740/QD-TTg határozat alapján kiadott Red River-i víztározók közötti üzemeltetési eljárásban.

A projekt kutatását segítő mérések a Pac Ma, Muong Te és Lai Chau felső szakaszán található Da folyó áramlási adataival. (Fotó: Tudomány és Technológia)

Dr. Nguyen Tien Giang docens elmondta, hogy a gépi tanulás alkalmazása a vízhozam-előrejelzésben „biztató kezdeti eredményeket hozott, a hagyományos módszerekhez képest jobb pontossággal, különösen hatékonyan az adathiányos körülmények között” . A száraz évszakra vonatkozó vízhozam-előrejelzési technológiai készlet kalibrálás alatt áll, tesztelés alatt áll, és hamarosan a gyakorlati tesztelésbe is bekerül, ami új megközelítést ígér a határokon átnyúló vízkészlet-gazdálkodásban.

A projekt alapvető jelentőséggel bír a vízbiztonsági stratégiák tervezésében is. Vietnam most először képes megbecsülni, szimulálni és előre jelezni a Vörös-folyó felső szakaszának vízhozamát a területén túl anélkül, hogy adatokat megosztana Kínával – ezt sok, nemzetközi folyókkal rendelkező országnak még mindig meg kell tennie a proaktív vízgazdálkodás érdekében.

Az eredmények hozzájárulnak a Vörös-folyó adatbázisának kiegészítéséhez; támogatják a víztározók működését, a vízkészletek elosztását, az aszályra adott válaszokat a Vörös-folyó deltájában; és tudományos érveket szolgáltatnak a Vörös-folyó vízgyűjtőjének kezelésével kapcsolatos együttműködéssel kapcsolatos jövőbeli tanulmányokhoz vagy tárgyalásokhoz.

Szisztematikus megközelítésének, modern technológiájának és függetlenül fejlesztett adatainak köszönhetően a projekt fontos lépést jelent a upstream információk „elsajátításában”, valamint a Vörös-folyó vízgyűjtő területének vízkészlet-előrejelzési és -gazdálkodási képességének javításában. Széles körű alkalmazás esetén a kutatási eredmények nemcsak tudományos feladatokat szolgálnak, hanem előfeltételeket teremtenek az Északi-delta fenntartható fejlődéséhez a növekvő vízkészlet-kihívások kontextusában.

Thuy Linh

Forrás: https://vtcnews.vn/lam-chu-cong-nghe-du-bao-dong-chay-mua-can-den-bien-gioi-viet-trung-ar991988.html