Dự báo KH hạn mùa chính xác hơn nhờ hiểu biết mới về tầng bình lưu

Theo dõi MTĐT trên

Trong những tháng qua, một hiện tượng khí quyển hiếm gặp đã xuất hiện ở Nam Cực, nâng mức nhiệt ở tầng trung lưu lên 40 độ, đồng thời đe dọa đảo ngược hướng của dòng tia (jet stream - luồng gió mạnh bao quanh cực ở tầng bình lưu) lần thứ 2.

Eun-Pa Lim, một nhà khoa học khí hậu ở Cục Khí tượng Australia tại Melbourne, đã đưa những dấu hiệu đầu tiên của hiện tượng ấm lên đột ngột của tầng bình lưu này vào một mô hình mà bà đã thiết kế trước đó để dự báo khí hậu thời hạn ngắn ở miền Nam Bán cầu. Mô hình đã dự đoán rằng sự ấm lên ở Nam Cực sẽ khiến các cơn gió nóng và khô thổi qua miền Bắc Australia trong 3 tháng tới.

Dự báo này đã khiến các nhà khí tượng học vô cùng hào hứng bởi nó đã cho thấy lĩnh vực khí tượng đã có bước tiến xa như thế nào trong việc hiểu về tầng bình lưu cùng ảnh hướng của nó đối với thời tiết.

Trong nhiều thập kỷ, các nhà khí tượng học đều nghĩ, những gì diễn ra ở tầng đối lưu - lớp nằm giữa tầng bình lưu và bề mặt trái đất, ảnh hưởng đến thời tiết. Sau đó, vào năm 2001, những bản đồ thời tiết hằng ngày về tầng bình lưu mới làm lộ ra cách mà 2 vùng này tương tác với nhau. 

Hiện nay, những tương tác này đang được đưa vào các mô hình (như mô hình của bà Lim) để dự báo khí hậu trong thời hạn ngắn (trong 7 - 10 ngày giữa 2 lần dự báo và trong 3 tháng tới) ở các khu vực trên toàn thế giới. Ví dụ, các nhà khí tượng học hiện nay có thể dự đoán được trạng thái ở tầng bình lưu sẽ tác động như thế nào đến một hiện tượng khí hậu gây ra lượng mưa lớn ở Hoa Kỳ vào mùa đông.

“Chúng tôi đã có hiểu biết rõ hơn về những ảnh hưởng của tầng bình lưu đối với thời tiết ở bề mặt trái đất”, ông Adam Scaife - người đứng đầu bộ phận dự báo tầm xa của Trung tâm Khoa học khí hậu và Dịch vụ Met Office Hadley ở Exeter, UK cho biết.

Việc các dự báo ngày càng có độ chính xác cao hơn đã tạo ra sự khác biệt lớn cho các cơ quan chính phủ khi chuẩn bị ứng phó với những đợt sóng nhiệt hoặc các vụ hỏa hoạn, đồng thời giúp ích cho những người nông dân trong việc lên kế hoạch tưới tiêu hoặc chăn nuôi, bà Lim đánh giá.

Những dự báo được cải thiện

Hiện tượng tầng bình lưu nóng lên đột ngột rất phổ biến ở bắc bán cầu, trung bình diễn ra vào mỗi 2 năm, tuy nhiên lại hiếm khi xuất hiện ở nam bán cầu. Bởi vậy, khi được ghi nhận lần đầu tiên ở phía nam vào năm 2002, sự kiện này khiến các nhà khoa học vô cùng ngạc nhiên. Thậm chí ngay cả khi họ biết được sự nóng lên sẽ xuất hiện, những mô hình khi ấy vẫn chưa có khả năng dự đoán được tác động của các đợt nóng đột ngột này đến khi hậu, ông Harry Hendon - người phụ trách bộ phận về các chu kỳ khí hậu ở Cục Khí tượng Australia, cho biết.

Trong 15 năm qua, các mô hình khí hậu đã được cải thiện rất nhiều, một phần trong đó là nhờ vào việc các máy tính có tốc độ xử lý nhanh hơn và giá thành thấp hơn. Bên cạnh đó, khả năng kết hợp các nguồn dữ liệu quan sát, ví dụ như phép đo vệ tinh về nhiệt độ tầng bình lưu và độ ẩm khí quyển cũng được cải thiện.

Những tiến bộ trên đã giúp cho các nhà khí tượng học dự báo được thời điểm tầng bình lưu bắt đầu nóng lên trước khoảng một tuần. Hiện tượng này có tên gọi là sóng Rossby, thường xuất hiện vào cuối mùa đông, khi các dãy núi hay sự tương phản giữa nhiệt độ ấm ở đại dương và các khối khí lạnh từ đất liền tạo ra sự nhiễu loạn khí quyển ở quy mô lục địa. Nếu đủ lớn, các sóng Rossby có thể chạm đến tầng bình lưu và vỡ ra như sóng trên mặt biển, đồng thời ép và làm cho không khí ở tầng bình lưu trên điểm cực của trái đất nóng lên.

Ông Scaife cho biết, áp lực này có thể khiến cho dòng tia đêm vùng cực (the polar-night jet stream) - các luồng gió mạnh bao quanh cực ở tầng bình lưu, đột ngột giảm tốc độ và đảo hướng, thay đổi từ gió hướng tây sang hướng đông.

Chưa có sự đảo hướng hoàn toàn nào diễn ra ở trường hợp hiện tại, tuy nhiên tốc độ gió đã có sự giảm mạnh. Các nhà khoa học ở Cục Khí tượng không biết chính xác điều gì gây ra trường hợp nóng lên năm nay, tuy nhiên họ dự đoán rằng nó sẽ còn mạnh hơn so với năm 2002 - và đồng thời cũng có tác động lớn hơn đối với thời tiết.

Và mô hình của Lim đã giúp dự đoán được hiện tượng này diển ra như thế nào. Bên cạnh việc đem lại thời tiết ấm áp hơn cho miền bắc Australia, hiện tượng này còn khiến thời tiết ở Tây Tasmania, đảo Nam New Zealand và mũi phía Nam của Nam Mỹ trở nên lạnh và ẩm ướt hơn.

Sự nóng lên cho đến nay cũng đã đem một luồng không khí giàu khí ozone đến để chống lại sự mỏng dần của tầng ozone - tình trạng thường diễn ra vào mùa xuân ở Nam Cực. “Tất cả mọi thứ có vẻ hơi tồi tệ, tuy nhiên ít nhất là chúng ta sẽ có thể được bao bọc khỏi tia UV độc hại trong mùa xuân này”, Lim nói.

Các nhà khí tượng học hiện đang chờ đợi để xem liệu dự báo này có giá trị hay không. Nếu câu trả lời là có, Cục Khí tượng sẽ bắt đầu kết hợp mô hình của Lim với những hoạt động tiêu chuẩn để đưa ra những dự báo khí hậu ngắn hạn vào mỗi mùa xuân.

Các công cụ dự báo tương tự cũng đang được triển khai để cải thiện dự báo của các hệ thống thời tiết khác. Ví dụ như năm 2016, các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng sự biến đổi gió ở tầng bình lưu sẽ tác động đến một hiện tượng khí hậu có tên là dao động Madden - Julian, và điều này có thể đem đến lượng mưa lớn cho bờ tây Hoa Kỳ vào mùa đông. Ông Hendon và các cộng sự đã tính toán rằng các mô hình có cân nhắc đến sự biến đổi của gió sẽ có thể kéo dài dự báo về hiện tượng này thêm 8 ngày.

“Hầu hết các mô hình hoạt động năm 2000 thậm chí còn không thể mô phỏng được dao động nhiệt đới Madden - Julian này”, ông Hendon cho biết. “Và hiện nay thì chúng ta đã có thể dự đoán được nó trong 3 - 4 tuần”.

Theo Tạp chí Tia sáng