Khoa học và Mô hình hóa Khí hậu

Mô hình khí hậu là các chương trình máy tính cực kỳ phức tạp mô phỏng hệ thống Trái đất (khí quyển, đại dương, băng, đất liền). Chúng chia hành tinh thành một lưới 3D và sử dụng các phương trình vật lý để tính toán sự di chuyển của năng lượng và vật chất giữa các ô lưới. Bằng cách chạy các mô phỏng này, các nhà khoa học có thể kiểm tra các kịch bản "nếu-thì" khác nhau.

Các nhà khoa học kiểm tra độ tin cậy của các mô hình bằng cách "dự báo quá khứ". Họ chạy mô hình từ một thời điểm trong quá khứ (ví dụ: năm 1900) và xem liệu nó có thể tái tạo chính xác các xu hướng khí hậu đã được quan sát cho đến ngày nay hay không. Nếu một mô hình có thể tái tạo thành công quá khứ, chúng ta có thể tin tưởng hơn vào các dự báo của nó về tương lai.

Vì chúng ta không có nhiệt kế từ hàng nghìn năm trước, các nhà khoa học sử dụng dữ liệu proxy - các bằng chứng vật lý gián tiếp về điều kiện khí hậu trong quá khứ. Ví dụ bao gồm các vòng cây (vòng rộng hơn cho thấy điều kiện phát triển tốt hơn), lõi băng (bọt khí bị mắc kẹt tiết lộ thành phần khí quyển trong quá khứ), và trầm tích đại dương.

RCP (Representative Concentration Pathways) và SSP (Shared Socioeconomic Pathways) là các kịch bản được sử dụng bởi IPCC để mô tả các tương lai có thể xảy ra về phát thải khí nhà kính và phát triển kinh tế-xã hội. Chúng giúp các nhà khoa học mô hình hóa một loạt các kết quả khí hậu có thể xảy ra, từ những kịch bản lạc quan nhất đến bi quan nhất.

Các mô hình khí hậu thực hiện một số lượng tính toán khổng lồ. Chúng phải giải quyết các phương trình phức tạp cho hàng triệu điểm trên toàn cầu qua nhiều bước thời gian. Chỉ có các siêu máy tính mới có đủ sức mạnh xử lý để thực hiện các mô phỏng này trong một khoảng thời gian hợp lý.

Không. Mô hình khí hậu và mô hình dự báo thời tiết là khác nhau. Mô hình thời tiết dự báo các điều kiện chính xác trong một thời gian ngắn. Mô hình khí hậu dự báo các điều kiện trung bình và thống kê trong một thời gian dài. Chúng không thể cho bạn biết trời sẽ mưa vào một ngày cụ thể trong 50 năm tới, nhưng chúng có thể cho bạn biết khả năng xảy ra hạn hán trong thập kỷ đó.

Độ phân giải đề cập đến kích thước của các ô lưới trong mô hình. Mô hình có độ phân giải cao hơn có các ô lưới nhỏ hơn và có thể mô phỏng các đặc điểm quy mô nhỏ hơn (như bão) một cách chi tiết hơn, nhưng chúng đòi hỏi sức mạnh tính toán lớn hơn nhiều.

Vệ tinh cung cấp dữ liệu toàn cầu, liên tục về các biến số khí hậu quan trọng như nhiệt độ bề mặt biển, độ che phủ băng, nồng độ khí nhà kính và độ che phủ của mây. Dữ liệu này rất quan trọng để khởi tạo, hiệu chỉnh và xác thực các mô hình khí hậu.

Các nhà khoa học xử lý sự không chắc chắn bằng cách chạy nhiều mô phỏng từ các mô hình khác nhau (được gọi là "ensemble"). Nếu phần lớn các mô hình cho thấy một xu hướng tương tự, họ có thể tự tin hơn vào dự báo đó. Họ cũng thực hiện các "phân tích độ nhạy" để xem kết quả thay đổi như thế nào khi các giả định đầu vào khác nhau.

Các mô hình khí hậu khu vực có độ phân giải cao có thể cung cấp các dự báo chi tiết về tác động của biến đổi khí hậu đối với Việt Nam, chẳng hạn như các khu vực cụ thể nào ở Đồng bằng sông Cửu Long sẽ bị ảnh hưởng nặng nề nhất bởi mực nước biển dâng. Thông tin này rất quan trọng để lập kế hoạch thích ứng hiệu quả.