Giải Nobel vật lý 2021: Các nhà khoa học tìm ra mô hình biến đổi khí hậu như thế nào?

Updated: Oct 18

Translated from Vox's article How scientists found patterns in chaos

By Umair Irfan, on 05-10-2021, 01:00:00

Klaus Hasselmann, Syukuro Manabe, và Giorgio Parisi đã định hình lại các mô hình về biến đổi khí hậu và cả hiểu biết của chúng ta về tương lai.

Ba nhà khoa học, những người đã bắt đầu nhìn xuyên qua sự hỗn loạn của khí hậu toàn cầu và đặt nền móng cho những dự báo về tương lai của hành tinh, đã được trao giải Nobel Vật lý 2021 vào hôm thứ ba. Khoa học nghiên cứu về khí hậu đã có sự chuyển mình mạnh mẽ trong vài năm trở lại đây, nhưng nền tảng lại được đặt ra từ hàng trăm năm trước và trước cả khi giải Nobel đầu tiên được trao vào năm 1901. Vào những năm 1820s, nhà khoa học người Pháp Joseph Fourier đã đặt ra giả thuyết rằng Trái Đất phải có một cách nào đó để duy trì nhiệt độ của mình và bầu khí quyển hẳn phải đóng một vài trò nào đó. Vào năm 1850, nhà khoa học người Mỹ Eunice Newton Foote đặt nhiệt kế vào trong những ống thủy tinh và thử nghiệm bằng cách đặt chúng dưới ánh nắng mặt trời. Bên trong mỗi ống, Foote so sánh không khí khô, không khí ẩm và khí CO2, và phát hiện ra rằng ống có chứa khí CO2 ấm hơn những ống còn lại và giữ nhiệt lâu hơn. “Một bầu khí quyển chứa chất khí đó sẽ khiến cho Trái Đất có nhiệt độ cao,” bà viết trong bản báo cáo trình bày phát hiện của mình. Vào năm 1859, nhà khoa học người Ai-len John Tyndall bắt đầu đo lường lượng nhiệt các khối khí khác nhau trong bầu khí quyển hấp thụ. “Một cái đập xây ngang con sông sẽ khiến dòng chảy sâu hơn, còn bầu khí quyển của chúng ta, bao trùm lên các tia nhiệt trên mặt đất như một tấm chắn, nâng nhiệt độ của bề mặt Trái Đất lên,” Tyndall viết. Năm 1896, nhà khoa học Thụy Điển Svante Arrhenius đã tính toán cần bao nhiêu lượng khí CO2 để làm trái đất ấm lên, và đặt giả thuyết càng nhiều khí CO2 sẽ càng làm trái đất nóng lên. Nhưng việc tìm hiều xem những khuynh hướng diện rộng này có hiệu ứng như thế nào ở một quy mô nhỏ và hữu hình hơn thì không hề đơn giản. Một khu vực nhất định sẽ ấm lên bao nhiêu vì lượng phát thải khí nhà kính cũng phụ thuộc vào các điều kiện địa phương như độ che phủ của cây cối, mức độ ô nhiễm không khí, kiểu gió và lượng mưa cùng với mức nhiệt mà bầu khí quyển có thể giữ lại. Syukuro Manabe, một nhà khí tượng học cho chính phủ Hoa Kỳ và ở ĐH Princeton vào những năm 1960, đã liên kết năng lượng bầu khí quyển hấp thụ với sự chuyển động của không khí theo phương thẳng đứng trên Trái đất, một thông số quan trọng để mô phỏng khí hậu. Tại Viện Khí tượng Max Planck vào những năm 1980, Klaus Hasselmann đã nghiên cứu liên kết các mô hình thời tiết ngắn hạn, phức tạp với sự thay đổi dài hạn của khí hậu. Ông phát hiện ra rằng ngay cả dữ liệu thời tiết nhiễu loạn cũng có thể mang lại cái nhìn sâu sắc về các mô hình diện rộng hơn, và thậm chí cho phép các nhà khoa học theo dõi ảnh hưởng của con người đối với khí hậu. Những phát hiện này đã gieo mầm cho ngành khoa học phân bổ khí hậu- climate attribution science, được các nhà khoa học hiện nay sử dụng để định lượng mức độ con người đã làm cho một đợt nắng nóng hoặc trận mưa như trút nước trở nên tệ hại hơn như thế. Còn công trình của Giorgio Parisi vốn dĩ không liên quan đến các hệ thống khí hậu. Nhưng vào những năm 1980, nghiên cứu của ông đã chứng minh rằng các chuyển động dường như ngẫu nhiên của các hạt vật chất có thể định lượng thành các mô hình và dự đoán. Sự hiểu biết sâu sắc này đã giúp các nhà khoa học khí hậu xây dựng các mô phỏng chuyển động khí từ các phân tử khí riêng lẻ. Trải qua vài thập niên, các mô hình khí hậu trở nên tinh vi hơn, cùng với sự giúp sức của công nghệ điện toán. Nó giúp các nhà nghiên cứu có cái nhìn rõ ràng hơn về tương lai nếu khí nhà kính tiếp tục phát thải vào bầu khí quyển với số lượng lớn. Nhưng sai số lớn nhất ảnh hưởng đến dự đoán khí hậu vẫn là hoạt động của con người. Liệu các quốc gia, tập đoàn, và cá nhân có lựa chọn cắt giảm lượng khí độc hại nhanh chóng và quyết liệt không. Đó là điều cần tiếp tục nghiên cứu. Hasselmann phát biểu trên trang web của Nobel Prize: “Cần hành động quyết liệt để chống lại biến đổi khí hậu. Có rất nhiều điều chúng ta có thể làm để ngăn chặn biến đổi khí hậu. Trên hết, liệu mọi người có nhận ra rằng điều mà sẽ xảy ra sau 20 hay 30 năm nữa là kết quả của hành động của chúng ta ngay tại thời điểm này”. Hasselman, Manabe, và Parisi đã giúp thế giới hiểu về biến đổi khí hậu. Giải quyết vấn đề này thế nào là trách nhiệm của chúng ta.

Người dịch: Ha Do Thanh & Chau Tran

Biên tập: Le Tran