Các dự đoán khí hậu

Bạn có thể đã nghe nói về biến đổi khí hậu sẽ làm cho mọi thứ thay đổi như thế nào trong tương lai gần. Cho dù đó là nhiệt độ không khí bề mặt, tần suất của các hiện tượng thời tiết khắc nghiệt, mực nước biển dâng cao, v. v. thì có vẻ như có nhiều thứ sẽ thay đổi. Nhưng làm sao để chúng ta biết chính xác điều này?

Một mẫu xe mới thân thiện với môi trường của một thương hiệu xe hơi nổi tiếng

Một phần mềm được thiết kế để mô phỏng khí hậu sẽ thay đổi như thế nào trong tương lai

Một mô hình Trái Đất bằng hộp giấy cho bài tập ở trường

Xin lỗi tới tất cả các độc giả yêu thích xe hơi nhưng trong chương này, chúng ta sẽ nói về các mô phỏng khí hậu của Trái đất<a href='https://www.ipcc.ch/report/ar6/wg1/downloads/report/IPCC_AR6_WGI_TS.pdf' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>. Mặc vậy, thật tuyệt khi có được cái nhìn về tương lai tiềm năng phải không?

Kiểm tra các mô hình khí hậu trên các vùng khí hậu trong quá khứ cũng khá hữu ích. Nếu một mô hình khí hậu có thể mô phỏng chính xác các vùng khí hậu trong quá khứ thì nhiều khả năng nó sẽ mô phỏng chính xác các vùng khí hậu trong tương lai<a href='https://www.science.org/doi/10.1126/science.aay3701' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>.

Mặt khác, một projection là một tuyên bố xác suất cho biết điều gì đó có thể xảy ra trong tương lai if các điều kiện nhất định được đáp ứng<a href='https://sciencepolicy.colorado.edu/zine/archives/1-29/26/guest.html' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>. Do đó, các nhà khoa học khí hậu sử dụng các phép dự báo<a href='https://sciencepolicy.colorado.edu/zine/archives/1-29/26/guest.html' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>. Ví dụ, Ủy Ban Liên Chính Phủ về Biến Đổi Khí Hậu dự kiến ​​một loạt các thay đổi nhiệt độ trong tương lai tùy thuộc vào những thay đổi trong tương lai về nồng độ CO₂<a href='https://sciencepolicy.colorado.edu/zine/archives/1-29/26/guest.html' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>.

Các mô hình khí hậu cố gắng dự báo những thay đổi trong tương lai đối với khí hậu để chúng có thể cho phép các nhà hoạch định chính sách đưa ra các chính sách tác động và chính xác hơn<a href='https://sciencepolicy.colorado.edu/zine/archives/1-29/26/guest.html' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>.

Chính xác thì khí hậu thay đổi như thế nào?

hệ thống khí hậu là một hệ thống rất phức tạp bao gồm khí quyển, đại dương, băng, đất, tất cả các sinh vật sống trên Trái đất và mọi cách mà chúng tương tác với nhau<a href='https://www.ipcc.ch/sr15/chapter/glossary/' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>. Khi các yếu tố này tương tác, chúng có thể ảnh hưởng đến hệ thống khí hậu<a href='https://www.ipcc.ch/sr15/chapter/glossary/' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>. Ví dụ, nước tạo thành mưa trên đất liền có thể là nước bốc hơi từ đại dương<a href='https://gpm.nasa.gov/education/water-cycle' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>.

Khí hậu cũng có thể bị thay đổi bởi các sự kiện không thuộc hệ thống khí hậu tự nhiên, chẳng hạn như núi lửa phun trào hoặc tăng lượng khí thải CO₂ từ các hoạt động của con người<a href='https://www.ipcc.ch/sr15/chapter/glossary/' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>. Chúng được gọi là tác động<a href='https://www.ipcc.ch/sr15/chapter/glossary/' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>.

Vậy làm thế nào chúng ta có thể dự đoán những thay đổi trong tương lai của hệ thống khí hậu?

Mô hình khí hậu là các đại diện bằng số của hệ thống khí hậu<a href='https://www.ipcc.ch/sr15/chapter/glossary/' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>. Họ đưa ra các dự báo bằng cách mô phỏng sự tương tác giữa các phần của hệ thống khí hậu và các pháo đài bên ngoài<a href='https://www.ipcc.ch/report/ar6/wg1/downloads/report/IPCC_AR6_WGI_TS.pdf' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>. Để làm được điều này, các nhà khoa học phải biểu diễn các quá trình này bằng các phương trình khoa học<a href='https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/2018/02/WG1AR5_Chapter09_FINAL.pdf' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a><a href='https://royalsocietypublishing.org/doi/pdf/10.1098/rsta.2008.0169' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>. Ví dụ, một số phương trình chỉ đơn giản là mô hình hóa bao nhiêu năng lượng của Mặt trời được Trái đất hấp thụ hoặc phản xạ<a href='https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1111/j.1600-0870.2006.00211.x' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>.

Tuy nhiên, một số quá trình (chẳng hạn như cây phát triển ảnh hưởng đến khí hậu như thế nào hoặc mây hình thành như thế nào) vẫn còn khá không chắc chắn và phải được tính gần đúng<a href='https://royalsocietypublishing.org/doi/pdf/10.1098/rsta.2008.0169' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a><a href='https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1111/j.1600-0870.2006.00211.x' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>. Các ghi chép về khí hậu trong quá khứ sau đó được sử dụng để cải thiện các phương trình gần đúng để dự báo khí hậu trong tương lai<a href='https://royalsocietypublishing.org/doi/pdf/10.1098/rsta.2008.0169' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>.

Sau đó, các nhà khoa học khí hậu lấy tất cả các nguồn dữ liệu, phương trình và phép gần đúng khác nhau này và có thể kết hợp chúng lại với nhau để tạo ra một mô hình khí hậu<a href='https://link.springer.com/article/10.1007/s10584-011-0148-z' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>. Các mô hình này có thể giúp chúng tôi đưa ra dự báo về các vùng khí hậu tiềm năng trong tương lai phụ thuộc vào lượng khí thải CO₂ do con người tạo ra khác nhau và các biến số khác<a href='https://link.springer.com/article/10.1007/s10584-011-0148-z' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>.

Các nhà khoa học lấy dữ liệu từ đâu?

Nhìn vào kính thước những vòng tròn trong thân cây

Phân tích các bong bóng của không khí cổ đại và độ dày của các lớp tuyết trong lõi băng từ các sông băng và các dải băng.

Sử dụng mô hình khí hậu trong quá khứ

Tìm thấy hóa thạch và khoáng chất sâu dưới đáy biển

Có nhiều cách khác nhau để ước tính khí hậu như thế nào và một số trong số những quan sát này có từ hàng trăm triệu năm<a href='https://www.earthobservatory.nasa.gov/features/Paleoclimatology_CloseUp' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a><a href='https://www.earthobservatory.nasa.gov/features/Paleoclimatology_IceCores' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a><a href='https://www.earthobservatory.nasa.gov/features/Paleoclimatology_SedimentCores' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a><a href='https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/2018/02/WG1AR5_TS_FINAL.pdf' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>. Ví dụ, khi các nhà khoa học nhìn vào các vòng trong mặt cắt ngang của một số thân cây nhất định, họ có thể ước tính khí hậu như thế nào từ hàng nghìn năm trước[đ].

Tại sao chúng ta cần tất cả dữ liệu lịch sử này?

Có nhiều lợi ích khi ước tính khí hậu như thế nào trước năm 1850. Ví dụ: những ước tính này có thể cho chúng ta biết rằng những thay đổi mà chúng ta đang thấy hiện nay nhanh hơn nhiều so với bất kỳ thay đổi nào trong vài triệu năm qua<a href='https://www.science.org/doi/10.1126/science.aay3701' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>.

Tuy nhiên, các nhà khoa học phải đối mặt với một số thách thức vì sử dụng dữ liệu không được thu thập trực tiếp (các nhà khoa học không sử dụng nhiệt kế để đo nhiệt độ không khí hàng triệu năm trước!) Có nghĩa là có một số sự không chắc chắn trong các dự báo<a href='https://www.science.org/doi/10.1126/science.aay3701' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>.

Ngoài ra còn có một vấn đề là các dự báo và mô phỏng các khía cạnh của hệ thống khí hậu sẽ kém tin cậy hơn nếu không có đủ dữ liệu hoặc nếu các quá trình quá phức tạp để thể hiện chính xác<a href='https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/2018/02/WG1AR5_Chapter09_FINAL.pdf' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>. Ví dụ, đây là trường hợp của lượng mưa, năng lượng mặt trời và[các] băng biển Nam Cực.

Những mô hình khí hậu có chính xác không?

Rất nhiều thách thức được đề cập ở trên khiến một số người tự hỏi liệu các mô hình khí hậu có chính xác hay không. Chà, chúng tôi ở đây để làm rõ điều này. Các mô hình khí hậu đã được sử dụng để đưa ra các dự báo chính xác trong 50 năm qua<a href='https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2019GL085378?casa_token=vdbhxrxouscAAAAA%3AEW5cgotEGAxRvFC7sXFpbu5AcX8cBRpWimrHocW-ZrMhnCmIakSnHGwSRnETfGBFbtb6WnE6aU166JE' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a> và đã tiến bộ đáng kể trong thời gian này<a href='https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2019GL085378?casa_token=vdbhxrxouscAAAAA%3AEW5cgotEGAxRvFC7sXFpbu5AcX8cBRpWimrHocW-ZrMhnCmIakSnHGwSRnETfGBFbtb6WnE6aU166JE' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>.

Tất cả các mô hình đều không hoàn hảo ở một mức độ nào đó<a href='https://royalsocietypublishing.org/doi/pdf/10.1098/rsta.2008.0169' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>. Nếu các nhà khoa học muốn có những mô hình hoàn hảo, họ sẽ cần hiểu và mô phỏng mọi khía cạnh của hệ thống khí hậu và biết chính xác mỗi người trong chúng ta sẽ hành động như thế nào trong tương lai<a href='https://scied.ucar.edu/longcontent/climate-modeling' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a><a href='https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/2018/02/WG1AR5_Chapter09_FINAL.pdf' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>. Nếu không có phép màu, điều này rõ ràng là khá khó khăn<a href='https://ojs.unbc.ca/index.php/design/article/download/1723/1324' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a><a href='https://journals.ametsoc.org/doi/pdf/10.1175/2009BAMS2607.1' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>!

Tại sao chúng ta cần các mô hình khí hậu?

Bất chấp một số dự báo mô hình khí hậu không chắc chắn, chúng vẫn cực kỳ hữu ích. Một điểm chính cần nhận ra là các nhà khoa học khí hậu không cần phải dự đoán tương lai để giúp các nhà hoạch định chính sách. Bằng cách sử dụng một số kịch bản được cân nhắc kỹ lưỡng khác nhau về phản ứng của con người với biến đổi khí hậu (từ việc không làm gì đến giảm nhanh lượng khí thải), các nhà lập mô hình khí hậu có thể cung cấp cho các nhà hoạch định chính sách ý tưởng về range về những thay đổi có thể xảy ra trong khí hậu do các hành động chính sách khác nhau<a href='https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0959378016300681' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a><a href='https://link.springer.com/article/10.1007/s10584-011-0148-z' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a><a href='https://link.springer.com/article/10.1007/s00382-012-1636-1' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>.

Do đó, các mô hình khí hậu có thể cung cấp cho các nhà hoạch định chính sách thông tin và bằng chứng để bắt đầu đưa ra các quyết định sáng suốt về các hành động môi trường trong tương lai<a href='https://royalsocietypublishing.org/doi/pdf/10.1098/rsta.2008.0169' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a><a href='https://www.nature.com/articles/nature08823.pdf' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>. Ví dụ, các mô hình có thể được sử dụng để dự đoán các hoạt động của con người, chẳng hạn như lượng khí thải tăng lên, sẽ ảnh hưởng đến khí hậu như thế nào và lượng khí thải này cần giảm nhanh như thế nào để hạn chế sự nóng lên ở các mức cụ thể, ví dụ, giới hạn của Thỏa thuận Paris là 1,5 ° C<a href='https://www.ipcc.ch/sr15/chapter/spm/' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a><a href='https://www.nature.com/articles/nature08019.pdf' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>.

Một công dụng khác là chúng có thể làm nổi bật những hiệu ứng bị trì hoãn - tức là ngay cả khi chúng ta ngừng thải khí thải ngày hôm nay, thì các khí nhà kính mà chúng ta đã thải ra sẽ tiếp tục gây ra hiện tượng ấm lên trong ít nhất vài thập kỷ<a href='https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/2018/02/WG1AR5_Chapter12_FINAL.pdf' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>.

Tất cả các mô hình khí hậu đều có những hạn chế, nhưng khi được sử dụng đúng cách, chúng có thể cho đóng góp quan trọng cho các nhà hoạch định chính sách khi họ bàn luận về cách giải quyết biến đổi khí hậu.

AR6WG1TS

predvsproj

NOAA

past

Mô hình khí hậu

Mô hình khí hậu: Làm sao chúng ta có thể dự đoán biến đổi khí hậu?

Sự nóng lên toàn cầu

Khí hậu trong tương lai

Vòng tuần hoàn của nước

Khí hậu nhiệt đới

Điểm bùng phát

Mực nước biển dâng cao

Các vấn đề mở

Dr. Jantin Kala

Kevin Trenberth

Dr. Jonathan S.C. Low

Am hiểu tương lai: làm sao chúng ta có thể dự đoán biến đổi khí hậu?