Mô hình khí hậu: Chúng ta có thể dự đoán biến đổi khí hậu như thế nào?

12 phút để đọc

Updated on: 28 tháng 1

Chắc hẳn bạn đã từng nghe rất nhiều về việc nhiệt độ toàn cầu đang tăng một cách chóng mặt như thế nào trong thời gian gần đây do biến đổi khí hậu. Nhưng làm thế nào để chúng ta có thể nhận biết được điều này?

Xin lỗi đến tất cả các bạn độc giả yêu xe nhưng trong chương này chúng ta sẽ nói về những sự mô phỏng khí hậu của Trái Đất. Thật tuyệt khi chúng ta có thể dự đoán trước tương lai phải không?

Image of Từ những dự đoán đến những chính sách hành động

Từ những dự đoán đến những chính sách hành động

Những mô hình khí hậu cho phép chúng ta thực hiện điều này như thế nào?

Khí hậu là một hệ thống bao gồm cả khí quyển, đại dương, băng tuyết, đất liền và tất cả những sinh vật sống trên Trái Đất. Nhờ những sự tác động lẫn nhau giữa các yếu tố trên giúp cho khí hậu thay đổi không ngừng. Ví dụ, những cơn mưa trên đất liền nơi mà chúng ta sống thực ra đều bắt nguồn từ quá trình bốc hơi nước ở bề mặt đại dương.

Khí hậu cũng có thể bị thay đổi bởi những sự kiện không nằm trong hệ thống khí hậu tự nhiên, như núi lửa phun trào, lượng khí thải CO₂ tăng lên. Chúng đều được gọi là sự tác động.

Image of Hệ thống khí hậu

Hệ thống khí hậu

Những mô hình khí hậu thực hiện những dự đoán bằng việc mô phỏng những sự tác động lẫn nhau của các yếu tố trong hệ thống khí hậu và những tác động từ bên ngoài. Để có thể làm được điều này, các nhà khoa học phải miêu tả được những quá trình này bằng cách sử dụng những phương trình khoa học phức tạp. Ví dụ như, một vài những phương trình sẽ dựa trên việc cân bằng những năng lượng đến từ mặt trời và năng lượng được hấp thụ hoặc phản chiếu lại bởi Trái Đất và những đám mây trong bầu khí quyển.

Image of Cân bằng năng lượng ở khí quyển

Cân bằng năng lượng ở khí quyển

Tuy nhiên, một vài quá trình (như việc trồng cây ảnh hưởng đến khí hậu như thế nào hay việc mây hình thành ra sao) vẫn không được chắc chắn và cần ước tính bằng phương trình. Những ghi chép về khí hậu trong quá khứ sau này được sử dụng để cải thiện những phương trình dự báo khí hậu.

Nếu mô hình khí hậu có thể mô phỏng khí hậu trong quá khứ, thì những mô hình này có khả năng mô phỏng khí hậu trong tương lai.

Các nhà khoa học khí hậu dự đoán khí hậu tương lai sử dụng những mô hình khí hậu, bằng cách đặt những tình huống có khả năng xảy ra đối với lượng khí thải CO₂ và những khí thải khác vào phương trình.

Các nhà khoa học lấy dữ liệu từ đâu?

Có nhiều cách khác nhau để ước tính được khí hậu đã từng như thế nào vào một triệu năm trước. Ví dụ, khi các nhà khoa học nhìn vào mặt cắt của những thân cây nhất định, họ có thể ước tính được khí hậu hàng nghìn năm trước ra sao.

Image of Ước tính khí hậu theo chiều rộng vòng tròn

Ước tính khí hậu theo chiều rộng vòng tròn

Có nhiều lợi ích khi ước tính khí hậu vào trước những năm 1850 như thế nào, Chẳng hạn, vào khoảng thời gian này bao gồm những sự thay đổi về khí hậu lớn hơn và nhanh hơn bất kỳ thời gian trong 170 năm qua. Bằng cách sử dụng dữ liệu từ những sự thay đổi chóng mặt trong khí hậu trước đây ta có thể cải thiện những dự đoán về sự biến đổi khí hậu bất thường và cực đoan mà chúng ta đang đối mặt gần đây.

Các nhà khoa học sử dụng dữ liệu này như thế nào?

Các nhà khoa học sử dụng dữ liệu trong quá khứ để kiểm tra những mô hình của họ. Hãy nhớ rằng, nếu mô hình khí hậu có thể mô phỏng được khí hậu trong quá khứ, thì kiểu khí hậu trong tương lai sẽ có khả năng được mô phỏng một cách chính xác hơn. Tuy nhiên các nhà khoa học đang phải đối mặt với nhiều thử thách bởi vì khi họ sử dụng dữ liệu không được thu thập trực tiếp (các nhà khoa học đã không sử dụng nhiệt kế để đo nhiệt độ không khí vào 500 năm trước đây đâu!) điều này có nghĩa là còn có một số điểm không chắc chắn trong các thí nghiệm.

Hơn thế nữa, dù cho những dữ liệu lịch sử có chính xác đi chăng nữa, vẫn luôn luôn tồn tại những điểm không chắc chắn về những gì sẽ xảy ra trong tương lai. Nhưng chỉ vì mô hình khí hậu có thể dự đoán chính xác với dữ liệu lịch sử, điều đó không có nghĩa rằng những dự đoán trong tương lai sẽ chính xác như vậy!

Vẫn còn vấn đề về việc những dự đoán và mô phỏng những khía cạnh của hệ thống khí hậu ít đáng tin cậy hơn nếu không có đủ dữ liệu hoặc nếu những quá trình đó quá phức tạp để có thể được biểu thị một cách chính xác. Đây là trường hợp đối với những dự đoán về lượng mưa, tuyết rơi, nhiệt độ nước biển sâu và biển băng ở Bắc Cực.

Các nhà khoa học vẫn đang làm việc không ngừng nghỉ để kiểm tra và cải thiện độ chính xác của các mô hình trong việc dự đoán khí hậu và phần lớn công việc đó được thực hiện dựa trên việc xem xét những mô hình này có thể dự đoán tốt như thế nào, thông qua so sánh với việc dự đoán khí hậu từ năm 1980 đến bây giờ nếu chúng được chạy từ năm 1980.

Những mô hình khí hậu có chính xác không?

Mô hình khí hậu đã được sử dụng để dự đoán chính xác trong 50 năm qua và có tiến bộ đáng kể trong khoảng thời gian này. Ví dụ những mô hình được sử dụng trong báo cáo khoa học được viết bởi hàng ngàn nhà khoa học trong năm 2013 đã mô phỏng nhiệt độ bề mặt toàn cầu thực sự với tỷ lệ chính xác đến 99%!

Image of Tỉ lệ thành công ở mức 99%

Tỉ lệ thành công ở mức 99%

Những mô hình sẽ không bao giờ có thể chính xác 100%. Để có thể thực hiện được điều này các nhà khoa học cần phải hiểu và mô phỏng mọi khía cạnh của mô hình khí hậu và biết chính xác mỗi người trong chúng ta sẽ hành động như thế nào trong tương lai. Không có quả cầu thủy tinh, điều này rõ ràng khá là khó khăn!

Vậy tại sao chúng ta lại cần chúng, khi những mô hình khí hậu không chính xác 100%?

Những mô hình này vẫn cực kỳ hữu dụng, mặc dù còn một vài điểm chưa chắc chắn trong những dự đoán. Một điểm chính cần phải nhận ra rằng các nhà khoa học khí hậu không cần dự đoán tương lai chính xác để giúp những nhà hoạch định chính sách; bằng cách sử dụng một vài trường hợp khác nhau, ta có thể nghĩ đến ảnh hưởng của con người đối với biến đổi khí hậu (từ việc nhỏ đến việc lớn), những người tạo ra mô hình khí hậu có thể đưa ra những ý tưởng cho các nhà hoạch định chính sách về dải thay đổi có khả năng trong khí hậu dẫn đến những chính sách hành động khác nhau.

Image of Những dự đoán dựa trên chính sách

Những dự đoán dựa trên chính sách

Vì vậy những mô hình khí hậu có thể cảnh báo những nhà hoạch định chính sách với những thông tin và bằng chứng để có thể đưa ra những quyết định về những hành động môi trường trong tương lai. Ví dụ, việc phát thải khí nhà kính sẽ làm tăng nhiệt độ trong tương lai và ảnh hưởng đến mô hình thời tiết trong tương lai. Những mô hình có thể được sử dụng để dự đoán những hoạt động của con người, như tăng lượng khí thải, sẽ ảnh hưởng đến khí hậu như thế nào và cần phải nhanh chóng giảm lượng khí thải CO₂ đế hạn chế sự ấm lên ở mức nhất định như thế nào, ví dụ giới hạn mức tăng ở mức 1,5°C.

Những mô hình cũng có thể lưu ý đến tác động trì hoãn – ví dụ nếu chúng ta không ngừng thải ra lượng khí thải hôm nay, khí nhà kính mà chúng ta đã thải ra vẫn sẽ tiếp tục gây ra hiện tượng ấm lên ít nhất trong vài thập niên tới.

Kết luận

Tất cả những mô hình đều có những giới hạn, nhưng sử dụng một cách hợp lý, chúng cũng có thể có những đóng góp quan trọng để giải quyết hiện tượng biến đổi khí hậu.

Chương tiếp theo