Công nghệ số có thể giúp chống cháy rừng lớn

Người xưa có câu ’nhất thủy nhì hỏa’ để nói về mức độ huỷ diệt khủng khiếp của lũ lụt và hỏa hoạn.

Đặc biệt, cháy rừng là một trong những tai biến có sức mạnh tàn phá nhất trên Trái đất. Nhất là khi những đám cháy này lan sang các thị trấn và thành phố ở bìa rừng hoặc vùng đất hoang dã thì thiệt hại kinh tế và khả năng gây thương vong có thể rất lớn. Ngày nay nhiệt độ trung bình toàn cầu đang tăng dần và việc xuất hiện nhiều cơn nắng nực ngay cả tại những vùng ôn đới càng làm cho nguy cơ lây lan các đám cháy rừng trở thành thường trực.

Các công nghệ được sử dụng trong giải quyết các vụ cháy trên khu vực lớn đã hoàn thiện hơn để đối phó với mối đe dọa này. Các đội lính cứu hỏa chuyên hoạt động trên không trung và trên mặt đất đã được đào tạo bài bản. Các trực thăng và máy bay vận tải mang theo nước, bọt chống cháy và hóa chất dập lửa có thể nhanh chóng cơ động trực tiếp đến các điểm nóng bỏng.

Vậy các nhân viên cứu hỏa làm thế nào để giải quyết những vụ cháy rừng diện rộng? Họ thực hiện bằng cách sử dụng các công nghệ hiện đại nhất với những máy bay phản lực cực lớn đã được chuyển đổi mục đích hoặc những máy ảnh chụp hình nhiệt rất tinh vi mà đằng sau chúng luôn luôn là các công nghệ kể cả AI (trí tuệ nhân tạo) đã trải nghiệm trong cuộc chiến đấu với những đám cháy tàn khốc nhất thế giới.

Chẳng hạn các đội cứu hỏa tham gia giải quyết cháy rừng ở California đã sử dụng Global SuperTanker —một máy bay phản lực khổng lồ được sửa đổi để chuyên chở gần 73 nghìn lít chất chống cháy— cùng với máy bay trực thăng hạng nặng S-64 Aircrane mang theo 10 nghìn lít nước.

Những máy bay vận tải này được sử dụng để dập tắt ngọn lửa và theo dõi sự lan truyền lửa thông qua các cảm biến và nguồn cấp dữ liệu video kết hợp với dữ liệu GPS. Được xử lý bởi một phần mềm mô phỏng sát sao trên máy tính, những dữ liệu này có thể giúp dự đoán hành vi của đám cháy và các kiểu lây lan có thể xảy ra. Các mô hình máy tính có thể cung cấp thông tin chính xác đến từng ô đất chỉ rộng khoảng vài mét vuông, lập bản đồ địa hình và luồng không khí. Hỏa hoạn đặc biệt nhạy cảm với các điều kiện về gió và những công cụ nói trên đã cho phép lính cứu hỏa xác định đường đi của các ngọn lửa ở mặt đất.

Nhưng máy bay có người lái cần một khoản đầu tư lớn vào bảo dưỡng và đào tạo phi hành đoàn. Các trung tâm chỉ huy và kiểm soát đang chuyển sang sử dụng máy bay không người lái (UAV: Unmanned Aerial Vehicle) để giảm chi phí và cung cấp các khả năng bổ sung. Trực thăng hình tứ giác UAV nhỏ và máy bay có cánh cố định UAV lớn hơn có thể bay trên các đám cháy trong một thời gian dài hơn nhiều so với phi công.

UAV tham gia cứu hoả

Khói có thể che khuất mặt đất nhiều ngày liền hoặc gây nguy cơ hít phải khí độc cho phi hành đoàn trên không nhưng đây không phải là vấn đề đối với UAV. Các máy ảnh gắn trên UAV có độ nét cao xử lý tia hồng ngoại và hình nhiệt có thể cung cấp phương hướng cho các đội cứu hỏa ở mặt đất phát hiện cơ sở hạ tầng quan trọng (bao gồm cả đường dây điện hoặc ống nước) và xác định các vật thể nguy hiểm hoặc dễ cháy. Thậm chí UAV có thể bay thấp hoặc hạ cánh thật nhanh để chụp ảnh toàn cảnh 360 độ (panorama) nếu điều kiện cụ thể cho phép.

Camera hồng ngoại và hình nhiệt có thể nhìn xuyên qua khói để theo dõi các đội trên mặt đất và cho họ biết khi nào điều kiện thay đổi. UAV có thể cung cấp các ảnh chụp từ trên cao ("không ảnh") có tham chiếu địa lý, cùng các bản đồ nhiệt và thang nhiệt của các khu vực cháy. UAV chuyên dụng thậm chí có thể mang vòi nước đến các khu vực khó tiếp cận. Trong tương lai, một loạt các UAV tự trị có thể được sử dụng để theo dõi các vụ cháy rừng và phát hiện đám cháy lan rộng.

Công nghệ hình nhiệt đã trở nên phổ biến và ít tốn kém khi sử dụng. Máy ảnh cầm tay và thiết bị gắn vào điện thoại thông minh cho phép nhân viên cứu hỏa nhìn xuyên qua khói và tìm thấy các điểm lửa đang cháy, hoặc đang ngầm cháy mà không tạo ra khói.

Xác định các điểm lửa này cho phép ban chỉ huy nhắm mục tiêu vào các thành phần cháy mạnh và nguy hiểm nhất của đám cháy rừng và bố trí lại nhân lực để giải quyết vấn đề này hiệu quả hơn.

Từ lưu vực sông Amazon đến các khu rừng phía bắc Siberia, vấn đề trên đang lan rộng. Điều kiện khô nóng hơn có nghĩa là các đám cháy ở vùng hoang dã có nhiều khả năng lan rộng đều đặn và quy mô. Giáo sư Johann Goldammer, một lãnh đạo hàng đầu về cháy rừng và là giám đốc của Trung tâm giám sát hỏa hoạn toàn cầu (GFMC: Global Fire Monitoring Centre) tại Viện Hóa học Đức Max Planck, cho biết biến đổi khí hậu đang tạo ra những mùa cháy kéo dài hơn, nghiêm trọng hơn.

GS Goldammer cho biết "vùng Bờ biển phía Tây của Hoa Kỳ đang trải qua một mùa cháy ngày càng dài hơn mà giờ đây dường như là quanh năm".

"Hành vi của con người đang làm tăng thêm nguy cơ đó", ông nói thêm. "Chúng tôi đang sửa đổi mặt đất bằng cách chia cắt rõ ràng những khu vực sinh sống, đi lại, công nghiệp, nông nghiệp, v.v. Với điều này, chế độ phòng hoả và các điểm yếu của hệ sinh thái đang thay đổi".

Từ ngày 1 tháng 1 đến ngày 30 tháng 7 năm 2019 đã có 25.619 vụ cháy rừng ở Mỹ, theo Trung tâm cứu hỏa liên ngành quốc gia (National Interagency Fire Center). Khoảng 3,2 triệu mẫu đã bị đốt cháy trong thời gian đó. Chỉ riêng ở California, có hơn hai triệu tài sản có nguy cơ cao từ thiệt hại do hỏa hoạn.

Năm 2018, Camp Fire ở miền bắc California trở thành vụ cháy kinh hoàng và tàn phá nhất được ghi nhận tại bang này. Ít nhất 88 người chết và 18.800 công trình bị phá hủy. Thiệt hại kinh tế được ước tính từ 8,5 tỷ đến 10,5 tỷ đô la.

Đối với các phi hành đoàn giải quyết những điểm lửa này, rủi ro cũng rất cao. Các phi hành đoàn thường xuyên gặp sự cố và 24% trường hợp tử vong của lính cứu hỏa từ năm 2006 đến 2016 là do tai nạn máy bay và trực thăng. Điều này làm nổi bật sự khôn ngoan của việc mở rộng phi đội UAV để cung cấp hỗ trợ cho các đội cứu hỏa.

Các công nghệ khác có thể cứu mạng bao gồm các sản phẩm liên quan như chăn [chống] lửa. Thường là vật phòng thân cuối cùng dành cho lính cứu hỏa bị mắc kẹt, chăn lửa Sunseeker có thể chịu được nhiệt độ 3.000 độ fahrenheit. Những lính cứu hỏa đầu tiên nhảy dù vào đám cháy ở vùng hoang dã nằm trong số những người cần Sunseeker nhất.

Việc tập luyện của họ tại Cục Lâm nghiệp Hoa Kỳ hiện nay gồm có chương trình mô phỏng nhảy dù ảo PARASIM để thực hành cho các tình huống thực tại. PARASIM cung cấp hiệu suất tương tự như một chiếc dù - nơi các huấn luyện viên có thể thay đổi tốc độ gió, điều kiện thời tiết và các loại địa hình - bên trong một mô phỏng thực tại 3 chiều.

"Mũ bảo hiểm thực tại tăng cường" bao gồm thiết bị thở cùng với màn hình hỗ trợ thị giác máy tính đang được bổ sung vào trang bị của đội mặt đất. Có camera nhiệt bên trong mũ bảo hiểm nghĩa là lính cứu hỏa có thể hoạt động trong môi trường bị che khuất hoàn toàn bởi khói. Đồng thời họ có thể truyền bằng "không dây" các thông tin về những gì đang xảy ra ở tiền tuyến đến các điểm chỉ huy và kiểm tra.

Robot cũng đang tạo ra sự khác biệt. Smokebot được phát triển bởi một trường đại học Thụy Điển để hỗ trợ các dịch vụ cứu hỏa và cứu hộ. Nó thu thập dữ liệu trong môi trường với tầm nhìn bị giảm bằng cách sử dụng radar, máy quét laser, máy ảnh nhiệt và cảm biến khí gaz. Smokebot có thể giúp đỡ trong tình huống cháy rừng bao phủ các khu vực rộng lớn đầy bụi hoặc khói, nơi quá nguy hiểm để gửi tới nhân viên cứu hộ.

Cuối cùng, để có được bức tranh lớn hơn về theo dõi và kiểm soát hỏa hoạn, Cục Lâm nghiệp Hoa Kỳ và Khảo sát Địa chất Hoa Kỳ sử dụng dữ liệu từ Landsat (các vệ tinh quan sát Trái đất). Dữ liệu thu thập từ mọi vụ cháy lớn ở nước này kể từ năm 1984 đã được đưa vào các mô hình máy tính để giúp dự đoán và ngăn chặn các vụ cháy rừng.

Làm thưa rừng và chủ động đốt cháy có kiểm soát được sử dụng để loại bỏ các nguồn nhiên liệu trước khi chúng có thể bốc cháy. "Chúng tôi sử dụng các vệ tinh để thông báo quyết định về nơi sẽ bố trí trang thiết bị [phòng cháy rừng] trên toàn quốc", ông Brad Quayle thuộc Trung tâm ứng dụng và công nghệ không gian địa lý thuộc Cục Lâm nghiệp nói. "Khi có sự cạnh tranh cao đối với lính cứu hỏa, tàu vận tải và máy bay, các quyết định phải được đưa ra về cách phân phối những tài sản đó."

Các vệ tinh quan sát Trái đất thường phát hiện ra cháy rừng ở các khu vực hoang dã. Máy ảnh và cảm biến từ xa của chúng được sử dụng để ước tính diễn tiến của đám cháy và cung cấp nhận thức về hiện trạng để giúp cứu sống con người.

Phức hợp máy đo hình ảnh hồng ngoại có thể nhìn thấy (VIIRS: Visible Infrared Imaging Radiometer Suite) trên vệ tinh Suomi NPP cung cấp dữ liệu gần như thời gian thực cho Hệ thống thông tin về hỏa hoạn cho quản lý tài nguyên của NASA (FIRMS: Fire Information for Resource Management System) đang hoạt động trên toàn thế giới.

NCCong dịch từ tiếng Anh

Bài: Robin Fearon (discovery.com)

Photo: GettyImages/David Toussaint