Nhật Bản dựng “lá chắn công nghệ” đa tầng trước thảm họa thiên nhiên

Với AI, siêu máy tính hàng đầu thế giới, vệ tinh quan sát Trái Đất và các mô hình đô thị 3D, Nhật Bản đang tích hợp nhiều công nghệ tiên tiến vào hệ thống phòng chống thiên tai. Những giải pháp này được kỳ vọng giúp rút ngắn thời gian cảnh báo, xác định chính xác khu vực nguy hiểm và nâng cao hiệu quả sơ tán, cứu hộ trong bối cảnh quốc gia này thường xuyên đối mặt với động đất, sóng thần và thiên tai cực đoan.

Một trong những ứng dụng đáng chú ý là hệ thống dự báo ngập lụt do sóng thần mà Viện Nghiên cứu RIKEN, Đại học Tohoku và Tập đoàn Fujitsu phối hợp phát triển trên siêu máy tính Fugaku.

Thay vì phải mất hàng chục phút tính toán các mô hình thủy lực phức tạp, hệ thống AI, được huấn luyện trước bằng dữ liệu từ hàng chục nghìn kịch bản sóng thần giả lập, có thể tạo bản đồ chi tiết về độ sâu ngập và phạm vi nước tràn vào đất liền tại từng khu dân cư ven biển chỉ trong vài giây, giúp cơ quan chức năng nhanh chóng xác định khu vực cần sơ tán.

Nền tảng này có thể kết hợp với mạng lưới quan trắc đáy biển S-net và DONET do Viện nghiên cứu Khoa học Trái Đất và phòng chống thiên tai quốc gia Nhật Bản (NIED) vận hành. Riêng S-net có 150 trạm quan trắc kết nối bằng hệ thống cáp quang ngầm dài khoảng 5.700 km ngoài khơi bờ biển Thái Bình Dương. Các cảm biến ghi nhận địa chấn và biến động áp suất nước biển theo thời gian thực, giúp phát hiện sóng thần sớm hơn khoảng 20-25 phút và chấn động địa chấn sớm hơn 10-20 giây so với các trạm quan trắc trên đất liền.

Ở lĩnh vực quan sát từ không gian, Cơ quan Thám hiểm hàng không vũ trụ Nhật Bản (JAXA) đã đưa vệ tinh ALOS-4 (Daichi-4) lên quỹ đạo vào tháng 7/2024. Được trang bị radar khẩu độ tổng hợp dải L, vệ tinh có thể quan sát bề mặt Trái Đất xuyên qua mây mù, mưa và cả trong đêm tối. Phạm vi quan sát rộng gấp 4 lần thế hệ trước, cho phép theo dõi những biến dạng mặt đất ở mức centimet, hỗ trợ phát hiện nguy cơ sụt lún, dịch chuyển địa chất và sạt lở.

Nhật Bản cũng tận dụng công nghệ vệ tinh quỹ đạo thấp để duy trì liên lạc trong các tình huống khẩn cấp. Sau trận động đất trên bán đảo Noto năm 2024, khi nhiều tuyến cáp quang và trạm phát sóng bị phá hủy do sạt lở, các nhà mạng đã triển khai thiết bị kết nối vệ tinh Starlink tại những điểm sơ tán bị cô lập, góp phần khôi phục dịch vụ thông tin di động. Thiết bị bay không người lái trang bị camera ảnh nhiệt cũng được sử dụng để tìm kiếm người sống sót, vận chuyển vật tư y tế và khảo sát các khu vực nguy hiểm.

Trong khi đó, hệ thống định vị vệ tinh Michibiki (QZSS) được tích hợp với các dịch vụ thông tin khẩn cấp, cho phép truyền cảnh báo thiên tai trực tiếp đến thiết bị cá nhân và các điểm phát thông tin công cộng. Cách thức truyền tin qua vệ tinh giúp duy trì kênh cảnh báo trong trường hợp hạ tầng viễn thông mặt đất bị gián đoạn.

Một hướng ứng dụng khác là số hóa đô thị thông qua Dự án PLATEAU do Bộ Đất đai, Cơ sở hạ tầng, Giao thông và Du lịch Nhật Bản triển khai. Dự án xây dựng các mô hình không gian 3D của hàng trăm đô thị, kết hợp dữ liệu khí tượng, thủy văn và bản đồ nguy cơ thiên tai để mô phỏng tình trạng ngập lụt đến từng tuyến phố, tòa nhà và tầng nhà. Qua đó, chính quyền có thể xác định các tuyến sơ tán phù hợp, nhận diện điểm có nguy cơ ùn tắc và chuẩn bị phương án ứng phó trước khi thiên tai xảy ra.

Việc ứng dụng đồng bộ các công nghệ trên diễn ra cùng thời điểm Nhật Bản đưa Cơ quan Quản lý thảm họa quốc gia vào hoạt động, nhằm tăng cường năng lực điều phối từ phòng ngừa, ứng phó đến phục hồi sau thiên tai. Trong bối cảnh nguy cơ xảy ra những thảm họa quy mô lớn như động đất rãnh Nankai, động đất ngay dưới khu vực thủ đô hay núi Phú Sĩ phun trào vẫn hiện hữu, việc kết hợp khoa học, công nghệ với hệ thống quản lý và ứng phó tại chỗ được xem là yếu tố quan trọng để giảm thiểu thiệt hại về người và tài sản./.