1. Mô hình tính toán năng lượng bức xạ mặt trời sử dụng dữ liệu vệ tinh địa tĩnh với mô hình khí hậu trong điều kiện Việt Nam

Hình 1. Sơ đồ thực hiện mô hình tính toán năng lượng bức xạ mặt trời với các phương án cải tiến

- Bước 1 là chuẩn bị các dữ liệu đầu vào cho mô hình thông qua phân tích các tham số yêu cầu đầu vào.
- Bước 2: Áp dụng mô hình Heliosat-2 nguyên gốc, mô hình nguyên gốc này được chạy đầu tiên với các thông số sẵn có.
- Bước 3: Đánh giá với quan trắc, đây là khâu để hiệu chỉnh mô hình, tức nếu kết quả đánh giá chưa tốt, mô hình sẽ được cải tiến với các phương án trình bày ở 2 bên sơ đồ gồm: cải tiến mô hình trời trong (4 phương án) và cải tiến sơ đồ mây (2 phương án)
- Bước 4: Xuất kết quả, chỉ khi phương án cuối cùng được lựa chọn với đánh giá tốt nhất thì sẽ được xuất các kết quả thành các sản phẩm để phục vụ việc phân tích
Các tham số đầu vào của mô hình ESRA và mô hình BIRD gồm:

Trong đó,
θz là góc thiên đỉnh mặt trời được lấy từ chính Himawari-8
TL hệ số độ đục Linke; là số liệu tháng, từ dự án SoDA (2003,2010)
β hệ số Angstrom Beta, AOD; lấy từ vệ tinh MODIS
w là hơi nước khí quyển; từ mô hinhg NWP
uO thành phần ozone; lấy từ vệ tinh OMI, hoặc mô hình NWP model
ρg phản xạ bề mặt; lấy từ vệ tinh MODIS, NWP (monthly)
P áp suất khí quyển bề mặt; lấy từ NWP (daily, hourly)
T nhiệt độ không khí; Td nhiệt độ điểm sương; Lấy từ NWP (daily, hourly)
Kết quả xây dựng mô hình tính toán cho thấy sử dụng mô hình BIRD với các biến đầu vào được cập nhật từ sản phẩm vệ tinh và mô hình số của khu vực Việt nam đã cải thiện được ước tính năng lượng bức xạ mặt trời tại bề mặt phù hợp với điều kiện Việt Nam.
2. Báo cáo kết quả đánh giá biến động về bức xạ mặt trời cho toàn lãnh thổ Việt Nam liên quan đến xu thế biến đổi khí hậu
Kết quả đánh giá biến động cho thấy bức xạ mặt trời phụ thuộc vào các biến bao gồm: không gian và thời gian, bề dày quang học của mây, tổng lượng hơi nước, lớp phủ bề mặt, và nhiệt độ bề mặt mặt đất. Bức xạ mặt trời có sự biến động theo mùa và chịu ảnh hưởng mạnh mẽ của địa hình và vị trí địa lí. Các yếu tố bề dày quang học của mây, tổng lượng hơi nước cho thấy mối quan hệ tỉ lệ nghịch với bức xạ mặt trời, trong khi nhiệt độ bề mặt mặt đất có mối tương quan tỉ lệ thuận.
Kết quả tính toán phân vùng bức xạ và các yếu tố bề mặt và khí quyển ảnh hưởng đến bức xạ mặt trời là cơ sở quan trọng nhằm phục vụ công tác nghiên cứu đánh giá và dự báo tiềm năng năng lượng mặt trời phục vụ phát triển năng lượng sạch cho Việt Nam.
Dựa trên sự đánh giá sai số và tính phù hợp của các mô hình, nhóm nghiên cứu lựa chọn mô hình tính toán cho khu vực nghiên cứu Việt Nam. Nhóm nghiên cứu đánh giá biến động của bức xạ theo ước tính từ mô hình và phân tích khả năng dự báo của mô hình số trị đối với các tham số liên quan đến bức xạ mặt trời bằng các kịch bản RCP8.5 và RCP4.5. Bức xạ sóng ngắn bề mặt trung bình năm có xu hướng giảm trong tương lai theo cả hai kịch bản RCP4.5 và RCP8.5. Kết quả thu được cũng cho thấy xu thế chung của mô hình dự tính phù hợp với dự tính đã được công bố của Bộ Tài nguyên và Môi trường.

Hình 2. A-Thay đổi bức xạ sóng ngắn tại bề mặt trung bình năm kịch bản RCP8.5 thời kỳ 2006 – 2020 so với thời kỳ 1976-2005 (Đơn vị W/m2). B-Thay đổi bức xạ sóng ngắn tại bề mặt trung bình năm kịch bản RCP8.5 thời kỳ 2021 – 2050 so với thời kỳ 1976-2005 (Đơn vị W/m2)

Hình 3A- Thay đổi bức xạ sóng ngắn tại bề mặt trung bình năm kịch bản RCP4.5 thời kỳ 2006 – 2020 so với thời kỳ 1976-2005 (Đơn vị W/m2). B- Thay đổi bức xạ sóng ngắn tại bề mặt trung bình năm kịch bản RCP4.5 thời kỳ 2006 – 2020 so với thời kỳ 1976-2005 (Đơn vị W/m2)

3. Cơ sở dữ liệu về tiềm năng năng lượng mặt trời Việt Nam, bao gồm: dữ liệu vệ tinh, dữ liệu thực nghiệm, sản phẩm mô hình
Trong công việc này nhóm nghiên cứu đã lựa chọn và thu thập được các nguồn dữ liệu đáng tin cậy, dễ dàng tiếp cận, đáp ứng được các yêu cầu đặt ra là phục vụ công tác nghiên cứu đánh giá và dự báo tiềm năng năng lượng mặt trời phục vụ phát triển năng lượng sạch cho Việt Nam. Đây sẽ là một bộ dữ liệu rất tốt xác định và đặt nền móng cho các nghiên cứu tiếp theo của đề tài. Những dữ liệu này đã được lưu trữ đầy đủ trên ổ cứng và sẽ được chuẩn hóa, đưa vào hệ thống cơ sở dữ liệu của đề tài. Bảng 1 liệt kê các nguồn dữ liệu được sử dụng trong đề tài

Bảng 1. Các dữ liệu phục vụ ước tính NLMT được thu thập

Hình 4: Cơ sở dữ liệu đánh giá tiềm năng về năng lượng mặt trời Việt Nam (phần đất liền)

4. Bản đồ tỷ lệ 1:50.000, và 1:25.000 phân vùng quy hoạch phát triển năng lượng bức xạ mặt trời cho tỉnh Đắk Nông

Hình 5. Bản đồ phân vùng tiềm năng NLMT tỉnh Đắk Nông thu nhỏ từ tỉ lệ 1:50.000

Hình 6. Bản đồ phân vùng tiềm năng NLMT huyện Krông Nô, tỉnh Đắk Nông thu nhỏ từ tỉ lệ 1:25.000

5. Bài báo và sách chuyên khảo đã công bố
5.1. Bài báo trên các tạp chí quốc tế trong hệ thống ISI/Scopus:
[1]. Thanh Nga, P. T., Ha, P. T., & Hang, V. T. (2021). Satellite-Based Regionalization of Solar Irradiation in Vietnam by k-Means Clustering, Journal of Applied Meteorology and Climatology, 60(3), 391-402. Retrieved Mar 22, 2021, from https://journals.ametsoc.org/view/journals/apme/60/3/JAMC-D-20-0070.1.xml. DOI: https://doi.org/10.1175/JAMC-D-20-0070.1. SCIE
5.2. Bài báo trên các tạp chí quốc tế khác
5.3. Các báo cáo trên tạp chí trên tạp chí trong nước
[1]. Nga Thi Thanh Pham, Tien Cong Nguyen, Hao Thi Phuong Nguyen, Hang Thanh Vu, and Kenji Nakamura (2020). Assessment of solar radiation estimated from Himawari-8 satellite over Vietnam region, Vietnam Journal of Science and Technology 58 (3A) (2020) 20-32. DOI: doi:10.15625/2525-2518/58/3A/14230.
[2]. Phan Thị Thùy Dương, Phạm Thị Thanh Ngà, Đỗ Trung Trực, Nghiên cứu biến động của ozone và tương quan đến bức xạ mặt trời tại Việt Nam bằng dữ liệu quan trắc vệ tinh. Đã được chấp nhận đăng trên VNU Journal of Science: Earth and Environmental Sciences ISSN 2615-9279
5.4. Các bài báo tham gia Hội nghị Khoa học trong nước và quốc tế
[1]. Pham Thi Thanh Nga, Nguyen Thi Phuong Hao, Nguyen Tien Cong, Vu Thanh Hang, Pham Thanh Ha, Pham Viet Hoa, Nakamura Kenji and Pham Viet Hong, Comparative Assessment of solar radiation by satellite-based and reanalysis products over Vietnam regions. Proceeding of IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium, 29 Sep-2Oct, 2020 (Scopus)
[2]. Nga Thi Thanh Pham, Tien Cong Nguyen, Hao Thi Phuong Nguyen, Hang Thanh Vu, and Kenji Nakamura (2019). Evaluation of solar radiation estimated from Himawari-8 satellite over Vietnam region. The 9th International Forum on Green Technology and Management (IFGTM 2019). Ha Noi, 27-28 September 2019.
[3]. Phạm Thị Thanh Ngà, Nguyễn Thị Phương Hảo, Nguyễn Tiến Công (2019). Đánh giá ước tính bức xạ mặt trời từ vệ tinh và mô hình tái phân tích tại Việt Nam. Hội thảo lần 1 “Nghiên cứu cơ bản trong lĩnh vực Khoa học Trái đất và Môi trường” – CAREES 2019, TP. HCM 29/11/2019.
6. Kết quả tham gia đào tạo
6.1. Thạc sĩ
[1]. Trần Thị Kim Dung, đề tài luận văn “Nghiên cứu đặc điểm mưa do không khí lạnh cho khu vực Trung Bộ bằng dữ liệu vệ tinh GSMap”, ngành Khí tượng thủy văn (2019).
[2]. Đỗ Trung Trực, đề tài luận “Nghiên cứu biến động tia cực tím cho khu vực Hà Nội bằng quan trắc mặt đất kết hợp với vệ tinh”, ngành Khí tượng thủy văn (2020).
7. Kết quả của đề tài được lưu trữ tại
- Văn phòng Chương trình KHCN Vũ trụ, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt nam
- Cục thông tin khoa học và công nghệ Quốc gia.