Với sự phát triển mạnh mẽ và ứng dụng rộng khắp của công nghệ thông tin (CNTT) trong nhiều lĩnh vực hiện nay, các công nghệ cũng đã và đang đóng một vai trò quan trọng trước, trong và sau quá trình đối phó với các thảm họa. CNTT đã tham gia hỗ trợ vào tất cả các giai đoạn của thiên tai, bao gồm chuẩn bị sẵn sàng, dự đoán, cảnh báo sớm, ứng phó và phục hồi tái thiết. Những tiến bộ về công nghệ đang giúp tăng khả năng phục hồi và bảo đảm khả năng dự phòng, khôi phục nhanh chóng kết nối sau khi thảm họa xảy ra. Tuy nhiên, việc quản lý hiệu quả phụ thuộc vào sự chuẩn bị sẵn sàng, bao gồm hoạt động triển khai các hệ thống cảnh báo sớm và các cuộc diễn tập thường xuyên. Hệ thống cảnh báo sớm là công cụ hỗ trợ quan trọng và được đánh giá hiệu quả trong lũ lụt, hạn hán, bão, cháy rừng và các hiểm họa khác (động đất, sóng thần). Các thiệt hại kinh tế được ghi nhận liên quan đến các hiện tượng khí tượng thủy văn cực đoan đã tăng gần 50 lần trong 5 thập kỷ qua, nhưng thiệt hại về nhân mạng trên toàn cầu đã giảm đáng kể, khoảng 10 lần, có nghĩa là hàng triệu sinh mạng đã được cứu sống trong cùng thời kỳ. Bài viết này sẽ trình bày về các ứng dụng CNTT trong hệ thống cảnh báo và cảnh báo sớm nhằm hạn chế, giảm thiểu các rủi ro thảm họa, thiên tai.

1. Sử dụng công nghệ thông tin truyền thông để lập kế hoạch cho các hệ thống cảnh báo và cảnh báo sớm

Thiên tai là điều không thể tránh khỏi, do đó việc có các lộ trình quản lý thiên tai cụ thể, các sáng kiến thích hợp để đưa ra được cảnh báo sớm sẽ giúp hạn chế mất mát về người, tài sản, giảm tác động ở quy mô lớn. Ngoài ra, điều này giúp các nguồn lực triển khai ngay lập tức hoạt động cứu trợ, từ đó giúp giảm thiểu tác động của các thiên tai tương tự trong tương lai.

Do đó việc truyền thông thông tin trước, trong và sau thảm họa là điều quan trọng. Để đạt được hiệu quả trong việc cảnh báo sớm trước thiên tai đòi hỏi phải có khả năng và phương tiện truyền thông cảnh báo. Các công nghệ như phần mềm GIS, hệ thống quan sát Trái đất qua vệ tinh, IoT, phân tích thời gian thực sử dụng dữ liệu lớn và máy tính hiện đại, công nghệ truyền thông di động, mạng truyền thông xã hội, robot và blockchain có thể được sử dụng để quản lý thảm họa và cung cấp các khía cạnh phát triển bền vững và linh hoạt hơn.

2. Triển khai hệ thống cảnh báo sớm để giảm thiểu rủi ro thiên tai

a) Giao thức Cảnh báo Chung và ứng dụng trong các hệ thống cảnh báo sớm

Giao thức cảnh báo chung Common Alerting Protocol (CAP) là một định dạng dữ liệu dựa trên XML để trao đổi các cảnh báo công khai và thông tin khẩn cấp giữa các công nghệ cảnh báo. Nó cho phép một thông báo cảnh báo được gửi nhất quán và đồng thời qua nhiều hệ thống cảnh báo tới nhiều ứng dụng, giúp làm tăng hiệu quả cảnh báo và đơn giản hóa nhiệm vụ kích hoạt cảnh báo. Các cảnh báo được chuẩn hóa có thể được nhận từ nhiều nguồn và được cấu hình để các ứng dụng có thể xử lý và phản hồi như mong muốn. Ấn Độ đã tiến hành các nghiên cứu và thử nghiệm điển hình, sử dụng CAP trong các hệ thống cảnh báo sớm để truyền phát thông tin trong trường hợp động đất, lũ quét, v.v. New Zealand cũng sử dụng CAP để thu nhận cảnh báo về động đất, thời tiết khắc nghiệt và các trường hợp khẩn cấp được công dân báo về.

b) Hệ thống cảnh báo sớm động đất và sóng thần

Trong trường hợp động đất và sóng thần, hệ thống cảnh báo sớm giúp hạn chế thiệt hại về người và tài sản. Công nghệ ngày nay có thể phát hiện các trận động đất từ trung bình đến lớn nhanh chóng đến mức có thể gửi cảnh báo đến các địa điểm bên ngoài tâm chấn trước khi các cơn sóng nguy hiểm ập đến. Dữ liệu từ một trạm đơn lẻ hoặc từ một mạng lưới các trạm tạo cơ sở cho các cảnh báo sớm động đất. Ngoài ra, có thể sử dụng kết hợp các cảnh báo từ các trạm đơn lẻ và mạng lưới địa chấn khu vực để nâng cao độ chính xác và thời gian cảnh báo. Trong một trận động đất vừa phải đến lớn, cảnh báo tại chỗ và cảnh báo khu vực được kết hợp trong hệ thống trình diễn Cảnh báo rung. Trong tương lai, hệ thống cảnh báo sớm động đất có thể được tích hợp vào điện thoại thông minh và xe cộ, các thiết bị "thông minh" và ngày càng có nhiều đồ vật hàng ngày có chứa cảm biến và chip kết nối chúng với mạng toàn cầu.

Tại Ấn Độ, hơn 100 cảm biến được triển khai tại khu vực Himalayas cung cấp cảnh báo sớm về động đất cho các thành phố phía bắc Ấn Độ, phát hiện các sự kiện, xác định vị trí, ước tính cường độ và đưa ra cảnh báo. Trước thảm họa sóng thần năm 2004, Chính phủ Ấn Độ đã thực hiện các bước để xây dựng các hệ thống cảnh báo sớm mạnh mẽ: Bộ Khoa học Trái đất thành lập Hệ thống Cảnh báo Sớm Sóng thần Quốc gia tại Trung tâm Dịch vụ Thông tin Đại dương Quốc gia Ấn Độ ở Hyderabad, Andhra Pradesh; và Cục Khí tượng của Bộ đã phát triển các hệ thống dựa trên công nghệ thông tin truyền thông để đưa ra các cảnh báo chính xác và tạo các báo cáo thời tiết theo thời gian thực cho tất cả các cơ quan quản lý thiên tai.

c) Hệ thống cảnh báo sớm lốc xoáy

Lốc xoáy, bão và bão nhiệt đới, là những cơn bão gây ra bởi sự xáo trộn khí quyển, trong đó không khí quay theo chu kỳ xung quanh một trung tâm áp suất thấp được gọi là "mắt bão". Lốc xoáy với cường độ khác nhau được sinh ra hầu như hàng năm ở các vùng biển xung quanh Ấn Độ trong tháng 6 và tháng 7. Nhờ các hệ thống cảnh báo sớm mạnh mẽ đã thiết lập, Ấn Độ có thể ứng phó hiệu quả với các cơn bão Phailin (2013) và Fani (2019), đổ bộ vào đất liền với sức gió trên 200 km/giờ và mang theo lượng mưa lớn. Các thông điệp cảnh báo được gửi qua hệ thống cảnh báo sớm đã cho thấy được tính nhanh nhạy và chính xác. Hệ thống cũng chỉ ra vị trí của các cơn bão, lốc và dự kiến thiệt hại sẽ xảy ra, từ đó giảm đáng kể tỷ lệ tử vong ở người và gia súc.

d) Hệ thống cảnh báo sớm về lượng mưa

Các thảm họa về mưa lớn, hiện tượng mây vũ tích cũng gây ra rất nhiều thiệt hại cho các quốc gia. Nhật Bản đã phát triển Radar Thời tiết Phased Array để phát hiện lượng mưa lớn, do đó ngăn chặn được các thiệt hại không đáng có. Radar có thể quan sát thông tin lượng mưa ba chiều (hệ số phản xạ radar và vận tốc Doppler) sau mỗi 30 giây để phát hiện các đám mây vũ tích cục bộ và mức độ phát triển của các đám mây đó.

đ) Hệ thống cảnh báo sớm lũ lụt, sạt lở đất

Hệ thống cảnh báo sớm có thể được sử dụng trong các thảm họa như lũ lụt, sạt lở đất. Các công nghệ được phát triển gần đây được trang bị cảm biến/IoT được sử dụng để phát hiện chuyển động của đất, độ ẩm, v.v. và đưa ra các cảnh báo kịp thời. Tại đô thị Shiojiri của Nhật Bản, nơi độ ẩm của đất được phát hiện bằng cảm biến IoT, các cảnh báo sẽ tự động được gửi đến người quản lý rủi ro của đô thị khi mức độ ẩm của đất vượt quá một giá trị nhất định.

Tại Zambia, ITU và Cơ quan Công nghệ Thông tin và Truyền thông Zambia đã đồng tài trợ cho một dự án thiết lập các hệ thống cảnh báo sớm tại hai cộng đồng, Đảo Mbeta và Làng Kasaya. Hệ thống phổ biến các cảnh báo về lũ lụt và các thảm họa sắp xảy ra cho các cộng đồng, những cộng đồng nằm gần sông Zambezi. Chúng cũng sẽ được sử dụng cho mục đích an toàn công cộng, tạo điều kiện thuận lợi cho việc trao đổi thông tin giữa cộng đồng địa phương và các cơ quan chính phủ.

3. Hệ thống cảnh báo khẩn cấp qua truyền hình

Tin nhắn cảnh báo cũng có thể được phát qua đài phát thanh và truyền hình, truyền hình cáp và vệ tinh phát sóng trực tiếp. Trung Quốc, New Zealand, Hoa Kỳ và nhiều quốc gia khác sử dụng hệ thống cảnh báo khẩn cấp phát sóng. Ví dụ, tại Hoa Kỳ, Hệ thống Cảnh báo Khẩn cấp đưa ra các thông điệp cảnh báo bằng sóng phát thanh và truyền hình, truyền hình cáp và vệ tinh phát sóng trực tiếp. Một hệ thống khác, Cảnh báo Khẩn cấp Không dây, có thể gửi tin nhắn cảnh báo đến điện thoại di động trong các khu vực nằm trong vùng nguy cơ (nó cũng có thể truyền Cảnh báo cho các vụ Bắt cóc Trẻ em). Tại Trung Quốc, mạng 4G đang được cải tiến liên tục để bảo đảm rằng các thuê bao di động có thể nhận được các tin nhắn cảnh báo khẩn cấp quan trọng kịp thời.

4. Công nghệ trong hệ thống cảnh báo và cảnh báo sớm

a) Hệ thống cảnh báo sớm đa nguy cơ

Khung hành động Sendai về Giảm thiểu Rủi ro Thiên tai 2015–2030 công nhận lợi ích của các hệ thống cảnh báo sớm đa nguy cơ (Multihazard early-warning systems - MHEWS) và đưa vào một trong bảy mục tiêu toàn cầu của khung hành động (Mục tiêu (g): "Tăng cường đáng kể khả năng tiếp cận và truy cập các hệ thống cảnh báo sớm đa thảm họa, thông tin và các đánh giá về rủi ro thiên tai cho người dân vào năm 2030").

Khung hành động Sendai thúc đẩy sự thay đổi mô hình trong cách phát triển, đánh giá và sử dụng thông tin rủi ro trong các hệ thống cảnh báo sớm đa nguy cơ, các chiến lược giảm thiểu rủi ro thiên tai và các chính sách của chính phủ. Trong phiên thảo luận vào tháng 5 năm 2018 về các hệ thống cảnh báo sớm, một chuyên gia của Tổ chức Khí tượng Thế giới (World Meteorological Organization-WMO) đã giải thích các công cụ WMO có thể mang lại lợi ích cho các hoạt động cảnh báo và cảnh báo sớm quốc gia, chẳng hạn như Danh sách kiểm tra MHEWS (có trên trang web của WMO) và Sáng kiến Hệ thống Cảnh báo Sớm và Rủi ro Khí hậu. WMO cũng đã áp dụng CAP và nền tảng Trung tâm cảnh báo. Mục đích của Hệ thống cảnh báo đa nguy cơ toàn cầu là cung cấp thông tin và lời khuyên có thẩm quyền cho các quá trình hoạt động và ra quyết định lâu dài của các cơ quan Liên hợp quốc và cộng đồng nhân đạo.

b) Hệ thống cảnh báo và cảnh báo công cộng tích hợp

Hệ thống Cảnh báo và Cảnh báo Công cộng Tích hợp (The Integrated Public Alert and Warning System – IPAWS) của Cơ quan Quản lý Khẩn cấp Liên bang (Federal Emergency Management Agency – FEMA) sử dụng công nghệ và tiêu chuẩn thông tin để liên kết nhiều cơ sở hạ tầng công nghệ truyền thông khu vực tư nhân, mang lại hiệu quả trong việc gửi một thông báo khẩn cấp duy nhất đồng thời tới nhiều hình thức truyền thông phổ biến công khai (ví dụ như đài phát thanh, truyền hình, thiết bị di động, các hệ thống, trang web và ứng dụng được kết nối Internet).

Bước quan trọng đầu tiên khi bắt đầu giải pháp thiết kế này là sử dụng CAP và các tiêu chuẩn kỹ thuật khác. Khi các dịch vụ cảnh báo và cảnh báo sớm được thực hiện tuân thủ CAP và tích hợp với IPAWS, nền tảng này sẽ hoạt động như một bộ phận trung gian, xác thực các thông báo từ những người dùng được ủy quyền phổ biến thông tin khẩn cấp đã được xác thực cho mọi người trong một khu vực địa lý cụ thể, một cách nhanh chóng thông qua nhiều hình thức khác nhau. Do đó, thông tin từ một nguồn duy nhất về một sự cố có thể đến với công chúng qua đài phát thanh, truyền hình, điện thoại không dây, dịch vụ Internet và các công nghệ kết nối IPAWS tuân thủ CAP trong tương lai. Cách tiếp cận dựa trên tiêu chuẩn cho phép một kiến ​​trúc cảnh báo và cảnh báo sớm quốc gia để thích ứng và tận dụng các công nghệ trong tương lai. Việc sử dụng nhiều hình thức truyền thông phổ biến cho các cảnh báo công khai làm tăng đáng kể khả năng thông báo sẽ đạt được mục tiêu phổ biến nội dung tới nhiều người. Ngoài ra, phương pháp tiếp cận dựa trên tiêu chuẩn IPAWS giúp tăng tốc độ phân phối các thông tin quan trọng.

5. Hệ thống cảnh báo sớm và cảm biến từ xa

Công nghệ thông tin và truyền thông tham gia hỗ trợ vào tất cả các giai đoạn của thảm họa, bao gồm dự đoán, phân tích tính dễ bị tổn thương và đánh giá rủi ro, cảnh báo sớm và phục hồi sau thiên tai. Thông tin cảnh báo sớm được thu thập bằng các hệ thống viễn thám (vệ tinh, radar, hệ thống đo xa và khí tượng, công nghệ cảm biến M2M vệ tinh, v.v.) và được phân phối qua nhiều phương tiện khác nhau. Điều này đòi hỏi cơ quan quản lý khẩn cấp địa phương phải chỉ đạo thông tin thích hợp đến đúng người trong lĩnh vực này. Ở cấp quốc gia, Nhật Bản đã phát triển Radar thời tiết theo giai đoạn để phát hiện lượng mưa lớn và ngăn chặn những thiệt hại có thể xảy ra.

Tại Ấn Độ, Trung tâm Viễn thám Quốc gia của Tổ chức Nghiên cứu Không gian Ấn Độ (ISRO), cùng với các tổ chức khác như Cục Khảo sát Địa chất Ấn Độ, Cục Tiêu chuẩn Ấn Độ và Tổ chức Cấm Vũ khí Hóa học (OPCW), đã thiết kế bản đồ phân chia Ấn Độ thành các khu vực trên cơ sở khả năng dễ bị tổn thương bằng cách sử dụng dữ liệu cảm biến. Những bản đồ này rất hữu ích cho các hoạt động lập kế hoạch, phòng ngừa và giảm nhẹ trước thiên tai. Các cơ quan cảnh báo sớm của Ấn Độ gửi thông tin quan trọng thu được từ dữ liệu cảm biến dựa trên vệ tinh tới các nước láng giềng và một số cơ quan tương tự ở khu vực Ấn Độ Dương và Châu Á Thái Bình Dương. Hệ thống cảnh báo sớm của Ấn Độ cũng là một phần của Hệ thống Viễn thông Toàn cầu WMO World Weather Watch.

Tương tự như vậy, các dịch vụ hỗ trợ khí tượng, vệ tinh khí tượng và dịch vụ vệ tinh thăm dò Trái đất đóng một vai trò quan trọng trong các hoạt động cảnh báo sớm và viễn thám ở Hoa Kỳ.

6. Thông tin thiên tai và hệ thống cứu trợ

Giải quyết các thảm họa thiên nhiên là một thách thức đối với các chính phủ cũng như các công ty tư nhân. Nhu cầu xử lý thông tin nhanh chóng và chính xác làm cho việc giao tiếp trở nên quan trọng. Hệ thống thông tin có thể được sử dụng để thiết lập các thủ tục thích hợp, xác định trách nhiệm, ra quyết định, nâng cao hiệu quả và hiệu lực của quản lý thiên tai. Hệ thống thông tin hỗ trợ các nỗ lực của chính phủ và doanh nghiệp để lấy lại niềm tin, xây dựng lại danh tiếng và duy trì khả năng hoạt động.

Ví dụ, ở Ấn Độ, nhờ việc thiết lập các thủ tục và giao thức, định nghĩa về trách nhiệm và thể chế ra quyết định, dữ liệu chính xác về đường đi của cơn bão Cyclones Phailin (2013) và Fani (2019) đã được chia sẻ ở cấp quốc gia, tiểu bang, cấp địa phương từ đó giảm đáng kể số người chết do bão gây ra. Ngoài ra, cảnh báo sớm do Cục Khí tượng Ấn Độ đưa ra đã được hỗ trợ bởi các hoạt động chuẩn bị và giảm thiểu thiên tai của Chính phủ tiểu bang: chỗ ở và lương thực thực phẩm đã được chuẩn bị sẵn, tình nguyện viên, các cuộc diễn tập thường xuyên được tiến hành và các quy trình vận hành tiêu chuẩn được chuẩn bị để quản lý thiên tai ở cấp bang và cấp làng xã.

7. Sử dụng phương tiện truyền thông xã hội

Phương tiện truyền thông xã hội có thể rất hữu ích trong các hoạt động cứu trợ thiên tai, không chỉ đối với thông tin liên lạc cá nhân mà còn để thu thập thông tin thiệt hại cho những người ứng phó đầu tiên. Ví dụ, ở Nhật Bản, mạng xã hội đã được sử dụng liên tục trong những trận lũ lụt gần đây do bão lớn và mưa lớn gây ra. Các hệ thống thông tin thiên tai tự động trích xuất các báo cáo thiên tai từ các tổ chức, tóm tắt và trình bày nội dung theo cách thân thiện với người dùng.

Tại Ấn Độ, Chính phủ bang Kerala đã lên mạng xã hội để chia sẻ thông tin về các khoản quyên góp cho Quỹ cứu trợ thiên tai của Bộ trưởng. Khi phạm vi của thảm họa trở nên rõ ràng, bang đã liên hệ với các kỹ sư phần mềm trên khắp thế giới, đề nghị họ tham gia vào Tổ chức Công nghệ Thông tin do Chính phủ điều hành để tạo một trang web. Trang web cho phép các tình nguyện viên đang hỗ trợ cứu trợ thiên tai ở nhiều huyện bị ảnh hưởng bởi lũ lụt của Kerala chia sẻ nhu cầu của những người mắc kẹt để chính quyền có thể đưa ra phản ứng kịp thời. Tương tự, một nhóm sinh viên kỹ thuật cơ khí tại một trường cao đẳng kỹ thuật do chính phủ điều hành ở Kerala đã thành lập một nhóm có tên là Inspire. Nhóm đã xây dựng hơn 100 ngân hàng điện tạm thời và phân phát chúng cho những người không thể liên lạc với gia đình của họ ở các khu vực bị ảnh hưởng bởi lũ lụt và các trại cứu trợ. Một bộ sạc dự phòng có thể làm tăng lượng điện thoại di động sạc lên 20% trong vài phút, điều này có thể rất quan trọng đối với những người không có điện. Trong một trường hợp khác, trong trận lụt ở Chennai năm 2015, mọi người đã sử dụng mạng xã hội rộng rãi để kết nối với thế giới bên ngoài. Tai họa ra đi hàng nghìn bàn tay giúp đỡ. Cư dân Chennai đã lên mạng xã hội để chào mời những người lạ về nhà của họ đang tìm nơi trú ẩn tránh mưa và lũ lụt. #ChennaiFloods và #ChennaiRainHelpsw đã được các nạn nhân và tình nguyện viên sử dụng để tìm/cung cấp chỗ ở, thực phẩm, phương tiện đi lại và thậm chí sạc điện thoại di động, chia sẻ số đường dây trợ giúp của Chính phủ, cung cấp thông tin về các tổ chức phi Chính phủ cung cấp trợ giúp, v.v.

Thông tin và dữ liệu về thảm họa góp phần tổ chức hiệu quả các hoạt động cứu trợ và cứu hộ, việc sử dụng các phương tiện truyền thông xã hội và sự tham gia của cộng đồng trong các hoạt động cứu trợ có thể dẫn đến số người và động vật bị thiệt hại ít hơn đáng kể và thúc đẩy kinh tế phục hồi nhanh chóng và mạnh mẽ.

Kết luận

Có thể nói viễn thông/công nghệ thông tin và truyền thông đã và đang đóng một vai trò quan trọng trong việc ngăn ngừa, giảm nhẹ và giúp quản lý các vấn đề về thiên tai. Tuy nhiên, để quản lý thiên tai hiệu quả đòi hỏi phải chia sẻ thông tin kịp thời và hiệu quả giữa các bên liên quan khác nhau và công nghệ thông tin truyền thông đóng một vai trò hết sức quan trọng, đồng thời việc truyền tải thông tin hiệu quả và phổ biến là quan trọng trước, trong và sau mỗi thảm họa, vì thế các hệ thống cảnh báo sớm là rất cần thiết để hạn chế thiệt hại về người và của. Do đó, mỗi quốc gia, chính phủ cần tập trung đầu tư, phát triển các hệ thống cảnh báo, ngăn ngừa rủi ro để hạn chế tối đa nhất có thể các vấn thiệt hại về người và tài sản, luôn sẵn sàng ứng phó với mọi vấn đề về thiên tai, thảm họa trong tương lai.

Nguyễn Phương Nhung

Tài liệu tham khảo

[1] Utilizing telecommunications/information and communication technologies for disaster risk reduction and management (ITUPublications, Study period 2018-2021)