REMOCLIC Mô hình hóa khí hậu khu vực và biến đổi khí hậu
Biến đổi khí hậu và tác động của nó có thể được xem xét trên nhiều phương diện khác nhau. Dưới góc độ ứng dụng thông tin khí tượng, khí hậu, những câu hỏi cần phải trả lời là “Thiên tai (do các hiện tượng khí tượng) có xảy ra không? Xảy ra ở đâu? Khi nào? Mức độ nguy hiểm đến đâu?,…”.
Như đã đề cập trên đây, thiên tai là hậu quả của các hiện tượng cực đoan, mà hiện tượng cực đoan có thể xảy ra ở bất cứ đâu và bất cứ lúc nào, ngay cả khi khí hậu không biến đổi. Vấn đề là ở chỗ sự biến đổi khí hậu có thể dẫn đến các hiện tượng cực đoan càng trở nên cực đoan hơn, dị thường hơn. Do đó, việc nghiên cứu biến đổi khí hậu hiện nay không còn dừng lại ở việc tìm ra dấu hiệu hay nguyên nhân của sự nóng lên toàn cầu mà cần phải xác định được tác động của nó đối với những hiện tượng thiên tai hiện hữu.
- Việt Nam với hơn 3000 km bờ biển, nằm trong khu vực châu Á gió mùa, hàng năm phải đối mặt với sự hoạt động của bão, xoáy thuận nhiệt đới trên khu vực Tây bắc Thái Bình dương và biển Đông, chịu tác động của nhiều loại hình thế thời tiết phức tạp. Các hiện tượng thiên tai khí tượng xảy ra hầu như quanh năm và trên khắp mọi miền lãnh thổ.
- Việc nghiên cứu tác động của biến đổi khí hậu đến các hiện tượng cực đoan và tìm kiếm khả năng dự báo chúng thực sự là một trong những bài toán hết sức cấp bách. Giải quyết thành công bài toán này sẽ góp phần nâng cao hiệu quả phòng tránh thiên tai, tạo tiền đề cho việc xây dựng các giải pháp giảm nhẹ và hạn chế những tác hại của chúng, cung cấp cơ sở khoa học và thực tiễn cho các nhà quản lý, các nhà hoạch định chính sách xác định chiến lược phát triển kinh tế bền vững và bảo đảm an sinh xã hội. Muốn vậy, cần phải dựa trên cơ sở những luận cứ khoa học đầy đủ và chính xác. Đó chính là mục tiêu hướng tới của đề tài. Những vấn đề mà đề tài cần giải quyết là:
1) Trước hết, làm rõ mức độ biến đổi, tính chất biến đổi và xu thế biến đổi của các yếu tố và hiện tượng khí hậu cực đoan như: nhiệt độ, lượng mưa, bão và áp thấp nhiệt đới, nắng nóng, rét đậm, mưa lớn, hạn hán,…
Cũng như nhiều hiện tượng tự nhiên khác, các yếu tố và hiện tượng khí hậu cực đoan biến đổi phức tạp theo không gian và thời gian. Để nắm bắt được bản chất của chúng cần phải khảo sát chúng thông qua các chuỗi số liệu quan trắc lịch sử. Nghĩa là từ số liệu, tài liệu quan trắc thực tế trong quá khứ, bằng việc tính toán, xử lý, phân tích, đánh giá, nhận định phải trả lời được các câu hỏi: a) Các yếu tố và hiện tượng khí hậu cực đoan có biến đổi không? b) Nếu có, mức độ biến đổi của chúng như thế nào, tức tính cực đoan tăng lên hay giảm đi? c) Tính chất biến đổi, tức khả năng lặp lại (tính chu kỳ), tính chất đột biến? d) Xu thế theo thời gian và không gian, tức tần suất xuất hiện tăng hay giảm, vị trí xuất hiện có bị dịch chuyển không và dịch chuyển như thế nào?
2) Đánh giá được tác động của biến đổi khí hậu toàn cầu đến các yếu tố và hiện tượng khí hậu cực đoan.
Như đã phân tích ở mục 15.1, nhiều bằng chứng đã chứng tỏ khả năng tác động của biến đổi khí đến mọi lĩnh vực môi trường, kinh tế, xã hội,… Tuy nhiên tính chất và mức độ tác động lại rất khác nhau tùy thuộc vào đối tượng đang xem xét. Vì vậy, trong phạm vi của đề tài, cần xác định được mối liên hệ giữa sự biến đổi khí hậu với các yếu tố và hiện tượng khí hậu cực đoan, qua đó đánh giá được mức độ tác động của biến đổi khí hậu đến các yếu tố và hiện tượng này.
3) Đánh giá khả năng dự báo được của các hiện tượng cực đoan để từ đó tìm phương pháp giải quyết bài toán dự báo, cảnh báo và dự đoán.
Có rất nhiều hiện tượng cực đoan, tuy nhiên không phải hiện tượng nào cũng có thể dự báo được. Tùy thuộc vào qui mô của hiện tượng và bản chất vật lý của quá trình, có những hiện tượng không thể dự báo theo đúng nghĩa của dự báo. Do đó cần làm rõ những yếu tố nào, hiện tượng nào có thể dự báo, dự đoán và độ chính xác có thể chấp nhận được.
4) Nghiên cứu ứng dụng, thử nghiệm, xây dựng và lựa chọn được các mô hình thích hợp có khả năng mô phỏng các yếu tố và hiện tượng khí hậu cực đoan.
Cùng với sự phát triển của công nghệ thông tin và khoa học máy tính, trước sự đòi hỏi của thực tiễn rất nhiều mô hình đã được xây dựng và phát triển. Song do bản chất của các quá trình khí tượng, nói chungkhông thể có mô hình nào “vạn năng” có thể áp dụng cho mọi quá trình và cho mọi khu vực. Bởi vậy, việc tìm tòi, nghiên cứu để xác định được những mô hình phù hợp nhất cho khu vực của mình không ai khác là các nhà khí tượng, khí hậu sở tại.
Có hai lớp mô hình cần phải khảo sát là lớp các mô hình thống kê và lớp các mô hình động lực (hay còn gọi là mô hình số trị, hay mô hình số). Vì mỗi lớp mô hình như vậy có thể có nhiều mô hình khác nhau, mỗi một trong chúng có những điểm mạnh, điểm yếu riêng, đặc biệt đối với lớp các mô hình động lực. Do đó cần phải khảo sát nhiều mô hình nhằm xác định được một hoặc một số mô hình khả dụng.
° Đối với lớp các mô hình thống kê cần phải tiếp cận theo cả hai hướng là thống kê “cổ điển” (theo nghĩa đã đề cập ở mục 15.1) và “hạ thấp qui mô” (downscaling).
° Đối với lớp các mô hình động lực chủ yếu sử dụng phương pháp mô phỏng khí hậu quá khứ. Tùy thuộc vào đặc điểm cấu trúc của từng mô hình, các mô phỏng độ nhạy theo từng tùy chọn sơ đồ tham số hóa vật lý sẽ được thực hiện. Hơn nữa, các mô hình cần phải chạy với nhiều nguồn số liệu tái phân tích khác nhau. Kết quả chạy các mô hình này sau đó sẽ được phân tích, đánh giá dựa trên hệ thống các chỉ tiêu thống nhất. Các mô hình có khả năng ứng dụng để dự báo, dự tính khí hậu cực đoan sẽ được lựa chọn trên cơ sở kết quả đánh giá này.
5) Thử nghiệm ứng dụng các mô hình khí hậu khu vực để dự báo mùa (với các hạn 1, 2, 3, 6, 9 tháng) các yếu tố và hiện tượng khí hậu cực đoan.
° Đối với các mô hình thống kê, sử dụng các tập số liệu độc lập để tính toán, dự báo thử nghiệm, qua đó đánh giá độ chính xác của từng mô hình cho từng yếu tố và hiện tượng.
° Đối với các mô hình khí hậu khu vực đòi hỏi phải có các trường khí hậu dự báo toàn cầu. Trong điều kiện hiện nay, mặc dù đã có một số nước (Hoa Kỳ, Anh, Pháp, Đức, Nhật, Australia,…) chạy mô hình toàn cầu cho mục đích dự báo mùa, nhưng người ta chỉ công bố kết quả (trên Internet) dưới dạng ảnh hoặc cho phép tải (download) miễn phí các trường trung bình tháng hoặc mùa ở độ phân giải thấp, không thể dùng làm đầu vào cho các mô hình khu vực. Bởi vậy, để có thể dự báo mùa chúng ta phải tự mình chạy mô hình khí hậu toàn cầu và sử dụng sản phẩm của nó làm đầu vào cho mô hình khu vực.
Sản phẩm kết xuất của các mô hình khí hậu khu vực sẽ được phân tích, tính toán, xác định mối liên hệ giữa các biến dự báo của mô hình với giá trị yếu tố hoặc hiện tượng cực đoan, qua đó xây dựng chỉ tiêu dự báo và đánh giá kết quả dự báo thử nghiệm.
6) Mô phỏng, dự tính điều kiện khí hậu cực đoan trong tương lai dựa theo các kịch bản biến đổi khí hậu.
Bài toán dự báo mùa (hay dự báo hạn mùa) chỉ có thể cung cấp thông tin dự báo tối đa tới một năm. Để có thể đưa ra giải pháp chiến lược ứng phó với các hiện tượng khí hậu cực đoan cần phải biết được khả năng xảy ra của chúng trong tương lai xa. Muốn vậy phải dựa vào kịch bản khí hậu [60]. Từ những kịch bản này, các mô hình khí hậu toàn cầu sẽ được tích phân để nhận được các trường khí hậu tương lai trên qui mô lớn. Sau đó các mô hình khí hậu khu vực sẽ sử dụng các trường này như là đầu vào với chức năng “hạ thấp qui mô” để chi tiết hóa các quá trình địa phương và khu vực. Trên cơ sở đó các hiện tượng khí hậu cực đoan sẽ được dự tính.
Tuy nhiên, trong điều kiện Việt Nam, chúng ta sẽ không thể chạy các mô hình toàn cầu theo kịch bản biến đổi khí hậu, vì điều đó đòi hỏi phải có một hệ thống máy tính cực mạnh với tốc độ tính toán rất lớn (siêu máy tính), đồng thời đi kèm với nó là một hệ thống lưu trữ thông tin (kết quả tính toán) với dung lượng khổng lồ (hàng trăm TB). Thay cho điều đó có thể khai thác những sản phẩm này từ các nguồn miễn phí hoặc thông qua hợp tác quốc tế.
7) Nghiên cứu xây dựng và đề xuất giải pháp chiến lược ứng phó với các hiện tượng khí hậu cực đoan. Ở đây thông tin dự báo mùa và dự tính về khí hậu cực đoan sẽ được phân tích, đánh giá dựa trên mức độ tác động của nó đối với các lĩnh vực kinh tế, xã hội, môi trường,… Kết quả nhận được của quá trình này sẽ là cơ sở để đưa ra những giải pháp chiến lược phòng tránh, thích ứng với điều kiện khí hậu tương lai.
