• Trưởng PTN: TS. Marine Herrmann, Viện nghiên cứu và Phát triển Pháp (IRD)
• Địa điểm: Tầng 6, tòa nhà A21, 18 Hoàng Quốc Việt, Cầu Giấy, Hà Nội

1. Lịch sử, Mục tiêu và Sản phẩm nghiên cứu

Phòng thí nghiệm hợp tác quốc tế HILO được thành lập vào năm 2014 dựa trên sự hợp tác chặt chẽ giữa các nhóm nghiên cứu của Việt Nam (IMER, IO, STI và VNU-HUS) và Pháp (LEGOS, LOG, LA).

Phòng thí nghiệm HILO về hải dương học được thành lập với mục đích nghiên cứu và dự báo quá trình hoạt động và sự biến đổi của hệ thống thủy động lực học- sinh địa hóa kết hợp cho các vùng biển và ven biển. Dựa trên sự liên kết mạnh mẽ giữa các quá trình động học và sinh học, cũng như sự tác động đa chiều theo không gian và thời gian, hải dương học về cơ bản là một khoa học đa ngành. Vì vậy, nghiên cứu về hải dương học yêu cầu sự tham gia của nhiều chuyên ngành khác nhau và sự kết hợp của nhiều loại công cụ nghiên cứu. Vì thế, để đạt được các mục tiêu của mình, HILO tập hợp các nhà khoa học thuộc nhiều lĩnh vực khác nhau (vật lý, quang học, sinh địa hóa, địa chất ...) sử dụng các công cụ hiện đại: vệ tinh và quan sát trực tiếp tức thời, mô phỏng số và các kỹ thuật đồng hoá dữ liệu.

Lĩnh vực nghiên cứu rộng trong khuôn khổ của phòng thí nghiệm này cho phép một cộng đồng lớn các viện, nhà nghiên cứu và học viên (tiến sĩ, học viên thạc sĩ) tham gia. Nó cũng đáp ứng được các yêu cầu của một số lượng lớn các quỹ tài trợ nghiên cứu của trong nước và quốc tế dựa trên sự hợp tác với các viện nghiên cứu khác nhau của Việt Nam, các trường đại học và phòng thí nghiệm của Pháp tham gia trong dự án . Sự hiện diện tại Việt Nam của hai nhà nghiên cứu chịu trách nhiệm chính (PI) của dự án thông qua chương trình IRD là một lợi thế lớn cho việc triển khai hiệu quả HILO.

Chương trình nghiên cứu tổng thể tại HILO tuân theo theo các bước sau:

• Xác định và tìm hiểu các quá trình vật lý và sinh địa hóa liên quan đến quá trình hoạt động của hệ thống hải dương học,

• Tìm  hiểu các biến thể của nó tại các mức độ khác nhau (từng ngày tới quá trình lâu dài) và xác định các yếu tố kích hoạt theo mức độ của các biến thể này (khí quyển, đại dương, thủy văn, nhân tạo ...),

• Dự báo sự vận động của hệ thống hải dương học, từ quy mô ngắn hạn (dự báo quá trình vận động) đến quy mô dài hạn (tác động của biến đổi khí hậu).

Mô hình độ phân giải cao kết hợp vật lý- sinh địa hóa, các quan sát vệ tinh đa cảm biến, các phép đo trực tiếp tức thời và kỹ thuật đồng hóa được sử dụng bổ sung để trả lời các câu hỏi này. Một số tiến sĩ (hiện tại là 7 người) và sinh viên Thạc sĩ được đào tạo trong dự án HILO. Dự án này mang lại cơ hội được làm việc trong khuôn khổ một phòng thí nghiệm quốc tế có tính liên ngành cao, được học hỏi các kĩ thuật và phương pháp tiếp cận khoa học khác nhau liên quan đến lĩnh vực môi trường.

2. Đối tác 

• Phía Việt Nam 

1. Viện Tài nguyên và môi trường biển (IMER), VAST
2. Viện Hải dương học (IO, VAST)
3. Viện Công nghệ Vũ trụ (STI)
4. Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN

• Quốc tế 

1. Viện nghiên cứu và Phát triển Pháp (IRD), Pháp
2. Trường ĐH Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées (UFTMIP), Pháp
3. Trường ĐH ULCO, Pháp

 

3. Nguồn tài trợ

Từ năm 2015, phòng thí nghiệm HILO được tài trợ bởi chương trình Objectifs Labos 2016 của Đại sứ quán Pháp tại Việt Nam, do ĐH ULCO và UFTMiP tài trợ.
Từ năm 2018, HILO và nhóm nghiên cứu REMOSAT đều thuộc Phòng thí nghiệm quốc tế LOTUS, do Viện nghiên cứu và phát triển Pháp (IRD), Đại sứ quán Pháp và ĐH ULCO tài trợ. Ngoài ra, Trường ĐH Khoa học và Công nghệ Hà Nội (USTH) cung cấp trang thiết bị và phương tiện cho LOTUS.

 

4. Trang thiết bị nghiên cứu

• Các công cụ tính toán hiệu năng cao (HPC) cho việc mô hình hóa và xử lý dữ liệu vệ tinh: một cụm máy chủ IBM gồm 100 lõi được cài đặt vào năm 2016 tại USTH dành cho các nhóm HILO và REMOSAT (tài trợ của Đại sứ quán Pháp).

• Phòng thí nghiệm WEO với diện tích 90 m2 được sử dụng cho việc phân tích mẫu nước được đặt tại USTH và được trang bị các thiết bị công nghệ cao phục vụ công tác nghiên cứu và đào tạo.

• Các thiết bị đo lường hiện có tại USTH phục vụ cho các chuyến khảo sát thực địa cho các vùng biển và sông (cân, Máy đo độ đục (turbidimeter), ADCP, chai Niskin để lấy mẫu nước biển, vv).

5. Các hoạt động nghiên cứu đang triển khai

Các hoạt động nghiên cứu của chúng tôi được tổ chức, phục vụ cho các nhiệm vụ khác nhau và bổ sung cho  nhau:

- Tác động của động học hải dương lên các hệ sinh thái biển

Các mô hình kết hợp được sử dụng để nghiên cứu các quá trình thủy động lực ở các vùng biển và ven biển của Việt Nam, và để đánh giá tác động của chúng đối với các hệ sinh thái phù du biển, cấp độ đầu tiên của chuỗi dinh dưỡng. Chúng tôi sử dụng các mô hình hải dương học SYMPHONIE, Delft3D và ROMS. Đặc biệt, mô hình SYMPHONIE được phát triển bởi nhóm SIROCCO – đã hỗ trợ tích cực cho HILO về đào tạo, hướng dẫn sinh viên, phát triển và cải tiến mô phỏng số và phân tích kết quả. Mô hình này đặc biệt phù hợp cho các nghiên cứu của chúng tôi: nó cho phép triển khai các lưới có kích thước khác nhau để nghiên cứu các khu vực cần quan tâm, kết hợp với mô hình ECO3M-S mô phỏng các tương tác sinh địa hóa bên trong hệ sinh thái phù du.

Độ cao mặt biển trung bình vào mùa hè và dòng chảy bề mặt tương ứng dựa trên dữ liệu độ cao (trái) và mô phỏng ROM 1/12 (phải).

 

- Sự biến đổi và vận chuyển trầm tích lơ lửng

Vùng Vịnh Bắc Bộ được nhận một lượng lớn trầm tích lơ lửng đến từ sông Hồng. Chúng tôi tập trung nghiên cứu quá trình vận chuyển trầm tích lơ lửng cũng như các yếu tố liên quan đến quá trình này ở cửa sông Hồng và các khu vực ven biển. Chúng tôi thực hiện nhiều đo đạc liên tục tại chỗ và mô phỏng số: mô hình SYMPHONIE kết hợp với mô hình vận chuyển trầm tích MUSTANG do IFREMER (Pháp) phát triển. Mô hình phần tử hữu hạn Delft3D cũng được kết hợp sử dụng.

Kết quả mô hình Deflt3D: phân bố trầm tích lơ lửng trong tháng 6 (trái) và tháng 9 (phải) 2014

- Phát triển thuật toán cho các quan trắc vệ tinh

Chúng tôi phát triển các thuật toán mới được xây dựng cho các vùng ven biển đặc thù để đánh giá hàm lượng chất diệp lục bề mặt từ dữ liệu vệ tinh Ocean Color trong các khu vực đó và kiểm chứng qua các bộ dữ liệu đo trực tiếp. Cụ thể, đối với tất cả các ảnh trong vùng phổ khả kiến,, mây gây ảnh hưởng đến số lượng và chất lượng của các quan sát. Các giả định liên quan tới phổ phản xạ của nước biển cho các vùng biển ngoài khơi không phù hợp đối với các vùng nước đục ở ven bờ do tác động của vật chất lơ lửng và sol khí (aerosol).  Cần đặc biệt quan tâm tới việc xử lý các pixel bị ảnh hưởng bởi mây tự do / bóng / đất liền khi làm việc với dữ liệu không gian độ phân giải cao. Từ đó, chúng tôi phát triển các công cụ mới cho các vùng ven biển bị mây che khuất trên ảnh vệ tinh. Sự kết hợp của ảnh vệ tinh và kết quả thu được từ mô phỏng số giúp nghiên  cứu sự thay đổi quan sát được của nồng độ chlorophyll theo thời gian và không gian.

 

So sánh SPM dựa trên hình ảnh Landsat -8 trong mùa mưa (trái) và mùa khô (phải) cho vùng ven biển Hải Phòng và cửa sông Bạch Đằng.

- Thu thập, xử lý và phân tích đo đạc trực tiếp

Các công cụ mô phỏng số và quan trắc vệ tinh phải được sử dụng kết hợp với các dữ liệu đo đạc trực tiếp.

Một  vài khảo sát  hải dương học quan sát các cửa sông và vùng ven biển ở cửa sông Hồng và cửa sông Mekong đã diễn ra từ năm 2012 đến năm 2016, đặc biệt trong khuôn khổ các dự án VIETNAMINS (USTH), VITEL (CNES / TOSCA), GlobCoast (ANR) và MERIS lần thứ 4 (ESA) với sự cộng tác chặt chẽ của các đồng nghiệp từ Viện Công nghệ Vũ Trụ (STI) và Viện Tài nguyên và Môi trường biển (IMER).

Trạm đo đạc cho khảo sát cửa sông Cấm, tháng 9 năm 2015

6. Công tác giáo dục đào tạo

HILO đóng góp vào việc đào tạo sinh viên và các nghiên cứu viên Việt Nam về mô hình hóa và quan trắc vùng tiếp giáp sông-cửa sông-biển , và đóng góp vào sự kết nối các hoạt động đào tạo và nghiên cứu tại USTH. Trước hết, hầu hết các nghiên cứu viên của PTN HILO là các giảng viên của chương trình thạc sĩ Nước- Môi trường- Hải dương học (WEO) và Vũ trụ (Space). Tiếp theo, PTN HILO tạo ra một môi trường hợp tác cho việc đào tạo các sinh viên đại học, học viên thạc sĩ và tiến sĩ. Điều này mang lại cho họ cơ hội được làm việc trong một môi trường liên ngành và quốc tế, học các kĩ thuật và phương pháp tiếp cận khoa học khác nhau liên quan đến lĩnh vực môi trường.

Nhu cầu đào tạo cho các chuyên ngành cụ thể về mô hình hoá và quan trắc hệ thống khí quyển – hải dương là rất cao tại Việt ,Nam. Vì vậy các lớp đào tạo này được tổ chức hàng năm, cùng với các buổi hội thảo được tổ chức thường xuyên với sự tham gia hướng dẫn của các chuyên gia trong và ngoài nước

Trường đào tạo trong mô hình hải dương học cung cấp bởi nhóm SIROCCO cho các nghiên cứu trẻ vào tháng 3 năm 2016.

 

7. Thành viên PTN

No	Họ tên	Vị trí	Viện/Trường đại học	Ghi chú
Việt Nam
1	Trịnh Bích Ngọc	Kỹ sư phòng TN, Học viên TS	USTH
2	Đinh Ngọc Đạt	Nghiên cứu viên, Học viên TS của USTH	STI, VAST
3	Vũ Duy Vĩnh	Nghiên cứu viên, Học viên TS của USTH	IMER, VAST
4	Tô Duy Thái	Học viên TS	IO, VAST / LEGOS, IRD
5	Nguyễn Duy Tùng	Học viên TS	USTH, VAST / LEGOS, IRD
6	Nguyễn Minh Huân	PGS. TS	VNU-HUS
Quốc tế
1	Marine Herrman	Nghiên cứu viên	LEGOS/IRD
2	Sylvain Ouillon	Nghiên cứu viên	LEGOS/IRD
3	Fernando Nino	Nghiên cứu viên	LEGOS/IRD
4	Florent Lyard	Nghiên cứu viên	LEGOS/CNRS
5	Sylvain Biancamaria	Nghiên cứu viên	LEGOS/CNRS
6	Rosemarry Morrow	Nghiên cứu viên	LEGOS/ UFTMIP
7	Thomas Duhaut	Nghiên cứu viên	LA/CNRS
8	Patrick Marsaleix	Nghiên cứu viên	LA/CNRS
9	Caroline Ulses	Nghiên cứu viên	LA/ UFTMIP
10	Hubert Loisel	Nghiên cứu viên	LOG/ULCO
11	Cédric Jamet	Nghiên cứu viên	LOG/ULCO
12	Alexei Sentchev	Nghiên cứu viên	LOG/ULCO

 

8. Các công bố khoa học tiêu biểu

No	Publications	Authors	Journal	Year
1	Water and suspended sediment budgets in the lower Mekong from high-frequency measurements (2009-2016)	Dang T.H., Ouillon S., Giap V.V.	Water,10, 846, doi:10.3390/w10070846	2018
2	Why and how do we study sediment transport? Focus on coastal zones and ongoing methods	S. Ouillon	Water, 10, 390,  doi: 10.3390/w10040390	2018
3	Estuarine Turbidity Maxima and Variations of Aggregate Parameters in the Cam-Nam Trieu Estuary, North Vietnam, in Early Wet Season	Vinh, V.D.; Ouillon, S.; Uu, D.V.	Water, 10, 68, doi: 10.3390/w10010068	2018
4	Tong Phuoc H. S., Tran Van (2017), Abnormal features of oceanographic characteristics in upwelling Vietnam waters under impact of El Niño events.	C., Nguyen Huu H., Ngo Manh T., Vu Van T., Nguyen Hoang T. K., Nguyen Truong T. H., M. Herrmann, E. Siswanto	Vietnam Journal of Earth Sciences, 39(3), 225-239, doi:10.15625/0866-7187/39/3/10268	2017
5	Assessment and analysis of the Chlorophyll-a concentration variability over the Vietnamese coastal waters from the MERIS ocean color sensor (2002-2012)	Loisel, H., V. Vantrepotte, S. Ouillon, Dat Dinh Ngoc, M. Herrmann, Viet Tran, X. Mériaux, D. Dessailly, C. Jamet, T. Duhaut, Huan Huu Nguyen, Thao Van Nguyen	Rem. Sens. Env	2017
6	Development of a semi-analytical algorithm for the retrieval of Suspended Particulate Matter from remote sensing over clear to very turbid waters doi:10.3390/rs8030211	Han B., Loisel H., Vantrepotte V., Mériaux X., Bryère P., Ouillon S., Dessailly D., Xing Q., Zhu J.	Remote Sensing, 8, 211	2016
7	Numerical Simulations of Suspended Sediment Dynamics Due to Seasonal Forcings in the Mekong Coastal Area doi:10.3390/w8060255	Vinh V.D., Ouillon S., Thao N.V., Tien N.N.	Water, 8, 255	2016
8	CDOM-DOC relationship in contrasted coastal waters : implication for DOC retrieval from ocean color remote sensing observation doi:10.1364/OE.23.000033	Vantrepotte V., Danhiez F.P., Loisel H., Ouillon S., Mériaux X., Cauvin A., Dessailly D.	Optics Express, 23 (1), 33-54	2015
9	Analysis of the suspended particulate matter concentration variability of the coastal waters under the Mekong’s influence: a remote sensing approach DOI: 10.1016/j.rse.2014.05.006	Loisel H., Mangin A., Vantrepotte V., Dessailly D., Dinh Ngoc Dat, Garnesson P., Ouillon S., Lefebvre J.P., Mériaux X., Phan Minh Thu	Remote Sensing of Environment, 150, 218-230	2014
10	Tidal characteristics of the Gulf of Tonkin doi:10.1016/j.csr.2014.08.003	Nguyen, N.M., P. Marchesiello, F. Lyard, S. Ouillon, G. Cambon, D. Allain, U.V. Dinh	Continental Shelf Research, 91, 37-56	2014
11	Impact of the Hoa Binh dam (Vietnam) on water and sediment budgets in the Red River basin and delta doi:10.5194/hess-18-3987-2014	Vinh V.D., Ouillon S., Tran Duc Tanh, La Van Chu	Hydrology and Earth System Sciences, 18 (10), 3987-4005	2014

 

Các thông tin thêm về các hoạt động của LOTUS, bao gồm các thông tin về PTN HILO và REMOSAT, có thể tìm thấy trên http://lotus.usth.edu.vn/.