Hình ảnh vệ tinh vào ngày 9 tháng 9, 7 cho thấy ba cơn bão: Irma ở trung tâm phía bắc đảo Hispaniola, Katia bên trái ở Vịnh Mexico và Jose ở Đại Tây Dương bên phải. NOAA qua AP

Bão Harvey, với lượng mưa lịch sử ở Texas, theo sau là một cơn bão Irma, Jose và Katia trong lưu vực Bắc Đại Tây Dương ở 2017, đã đặt ra những câu hỏi từ lâu về bất kỳ mối liên hệ nào giữa bão và khí hậu.

Chúng ta có thể thực sự đổ lỗi cho những cơn bão gần đây về thay đổi khí hậu? Hay chúng chỉ đơn giản là sự trùng hợp ngẫu nhiên của thiên nhiên cứ sau vài thập kỷ, tương tự như bộ ba cơn bão Beulah, Chloe và Doria trở lại trong 1967?

Trả lời những câu hỏi này nằm ở trung tâm của nghiên cứu khí hậu bão hiện nay mà các nhà khoa học khí quyển đang cố gắng tìm hiểu. Có những dấu hiệu cho thấy biến đổi khí hậu có thể ảnh hưởng đến bão theo nhiều cách khác nhau. Tuy nhiên, những tín hiệu này không thuyết phục do sự hiểu biết không đầy đủ của chúng ta về cách các cơn bão tương tác với môi trường.

Liên kết với nhiệt độ đại dương

Vi-rút cúm biến hình trong các môi trường khác nhau và trở nên dễ lây nhiễm hơn trong nhiệt độ mùa đông lạnh, các cơn bão phụ thuộc vào môi trường xung quanh cho sự tồn tại và chuyển động của chúng. Ở mức độ nào môi trường xung quanh ảnh hưởng đến sự phát triển của bão thực sự là một trong những chủ đề được nghiên cứu rộng rãi nhất trong nghiên cứu bão.

Bằng chứng về vai trò của môi trường đối với sự phát triển của bão đã được ghi nhận từ những 1950 đầu tiên, nhưng một cột mốc quan trọng đã đạt được bằng cách Kerry Emanuel tại MIT nghiên cứu của động lực bão trong cuối 1980.

Ý tưởng của ông là coi các cơn bão là động cơ nhiệt có thể trích nhiệt từ bề mặt đại dương và xả nó ở tầng đối lưu phía trên. Bằng cách này, Emanuel đã có thể có được một biểu thức toán học cho thấy cường độ tiềm năng tối đa mà một cơn bão có thể đạt được trong một môi trường nhất định phụ thuộc vào nhiệt độ mặt nước và nhiệt độ gần đỉnh của tầng đối lưu khí quyển xung quanh km 14, hoặc 8.8, trên biển. Nhiệt độ mặt nước biển ấm hơn sẽ dẫn đến cường độ cao hơn, theo công thức của Emanuel.

"Nhiên liệu" cho các cơn bão đến từ năng lượng trong sức nóng của đại dương. NASA, CC BY

Về bản chất, mối quan hệ của Emanuel giữa cường độ bão và nhiệt độ mặt nước biển cho thấy mức độ mạnh của một cơn bão đối với một điều kiện môi trường nhất định. Nhiều nghiên cứu sau đó đã xác nhận tầm quan trọng của nhiệt độ mặt nước biển trong việc kiểm soát cường độ tối đa của bão và cho thấy sự gia tăng của 2-3 phần trăm trong cường độ bão trên mỗi lần tăng mức độ 1 Celsius trong điều kiện thuận lợi.

Từ quan điểm này, do đó rất hấp dẫn để khẳng định rằng các biến thể cường độ bão phải được kết nối với khí hậu toàn cầu do vai trò quan trọng của nhiệt độ đại dương trong sự phát triển của bão. Thật vậy, nhiều nghiên cứu của khí hậu cường độ bão coi nhiệt độ đại dương là một ủy quyền chính để phát hiện xu hướng tương lai trong thay đổi cường độ bão.

Sự đồng thuận chung giữa các nghiên cứu này là kết luận rằng các cơn bão trong tương lai sẽ có xu hướng mạnh hơn các cơn bão trong thời tiết hiện nay, cho rằng nhiệt độ mặt nước biển sẽ tiếp tục xu hướng ấm lên hiện tại trong tương lai.

Nhìn vào thái cực cho manh mối

Mặc dù chúng ta có thể mong đợi sự gia tăng cường độ bão do nhiệt độ đại dương tăng, nhưng làm thế nào để giải thích kết quả này với một cơn bão cụ thể hóa ra lại rất khác nhau.

Để minh họa trực quan về mức độ khó khăn này, hãy xem xét sự thay đổi khí hậu có thể ảnh hưởng đến các khía cạnh của thời tiết của chúng ta, chẳng hạn như sự thay đổi nhiệt độ hàng ngày.

Ví dụ, sự nóng lên của nhiệt độ không khí trong tương lai của 0.5 trong những năm 10 tiếp theo sẽ bị che khuất bởi bất kỳ sự thay đổi nhiệt độ hàng ngày nào, nằm trong phạm vi của 10 giữa ngày và đêm. Theo nghĩa này, sẽ rất vội vàng khi đưa ra kết luận rằng cường độ cao của cơn bão Harvey hoặc Irma là do biến đổi khí hậu, đơn giản là vì sự biến động của điều kiện thời tiết địa phương có thể đóng góp nhiều hơn tín hiệu biến đổi khí hậu.

Trước những biến động cường độ hàng ngày do điều kiện môi trường địa phương, bão cũng có thể có những hành vi hỗn loạn khiến cường độ của chúng rất khác nhau. Mới đây nghiên cứu cho thấy sự thay đổi nội bộ của cường độ bão có thể là lớn như 10-18 dặm một giờ, mà là lớn hơn so với những gì sẽ được gây ra bởi sự thay đổi khí hậu.

Mặt khác, người ta không nên từ chối một cách ngây thơ bất kỳ tuyên bố nào rằng các tác động cực đoan của cơn bão Harvey hoặc Irma là triệu chứng của biến đổi khí hậu.

Các sự kiện cực đoan, như mưa liên quan đến cơn bão Harvey, tạo cơ hội cho các nhà nghiên cứu nghiên cứu tác động của biến đổi khí hậu vì chúng nằm ngoài sự biến đổi của thời tiết hàng ngày. Ảnh AP / David J. Philip

Một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng sự thay đổi của khí hậu toàn cầu có thể dẫn đến một sự thay đổi của các hành vi dòng máy bay phản lực trên Bắc Mỹ. Lũ lụt liên quan đến Harvey là một phần bất thường vì cơn bão đã kéo dài trên Texas lâu hơn nhiều so với bất kỳ cơn bão nào khác. Vì vậy, trong khi kiến ​​thức hiện tại của chúng tôi không cho phép chúng tôi kết nối cường độ của Harvey với bất kỳ thay đổi cụ thể nào về khí hậu, thì sự bất thường của Harvey đình trệ trong một thời gian dài trên đất liền có thể là một biểu hiện của sự thay đổi trong lưu thông toàn cầu trong một khí hậu ấm hơn.

Tương tự như vậy, sự xuất hiện của ba cơn bão trong lưu vực Đại Tây Dương trong tháng 9 2017 có thể là một tín hiệu tiềm năng khác về các điều kiện thuận lợi hơn để hình thành bão từ biến đổi khí hậu.

Từ góc độ khí hậu, tần suất và cường độ của các thái cực bất thường này, chẳng hạn như thời gian kéo dài trên vùng đất của cơn bão Harvey hoặc cường độ cực đoan của cơn bão Irma, thường được các nhà nghiên cứu cực kỳ quan tâm. Điều này là do các thái cực này là tín hiệu của sự thay đổi khí hậu có thể được phân biệt với các biến đổi hàng ngày.

Giới hạn hiểu biết của chúng tôi

Cùng với tác động trực tiếp của khí hậu đến cường độ bão, một ảnh hưởng có thể tưởng tượng khác của khí hậu đối với bão là sự dịch chuyển của mô hình theo dõi bão trong khí hậu trong tương lai.

Về nguyên tắc, một sự thay đổi trong mô hình lưu thông không khí toàn cầu có thể ảnh hưởng đến các luồng lái hướng dẫn chuyển động của bão, giống như một chiếc lá được mang đi bởi một dòng sông. Như vậy, các biến thể trong lưu thông toàn cầu liên quan đến biến đổi khí hậu có thể đưa ra một mức độ biến đổi khác đối với các tác động của bão mà chúng ta phải tính đến.

Một nghiên cứu về khí hậu gần đây do James Kossin dẫn đầu tại Đại học Wisconsin đã đề xuất một chính trị sự thay đổi của vị trí cường độ tối đa của cơn bão trong một khí hậu ấm lên. Nhưng không giống như mối liên hệ giữa cường độ bão và môi trường xung quanh, mối liên kết giữa thay đổi lưu thông toàn cầu và chuyển động của bão khó hơn nhiều để định lượng hiện nay.

Mặc dù nghiên cứu về các cơn bão cho chúng ta cảm nhận tốt về việc các cơn bão sẽ thay đổi như thế nào trong điều kiện khí hậu ấm hơn, đo lường sự thay đổi này và đặc biệt, buộc một đặc điểm độc đáo của một cơn bão cụ thể đối với biến đổi khí hậu vượt quá mức độ tin cậy hiện tại.

Trong thực tế, có một số yếu tố khác có thể can thiệp mạnh vào sự phát triển của bão, chẳng hạn như sự thay đổi của nhiệt độ khí quyển theo chiều cao. Những yếu tố này ảnh hưởng trực tiếp đến sự tương tác của bão với môi trường xung quanh. Tuy nhiên, những điều này rất khó định lượng trong bối cảnh biến đổi khí hậu do quy mô thời gian khác nhau giữa sự phát triển của cơn bão - được đo theo thứ tự ngày và tuần - và biến đổi khí hậu, xảy ra trong nhiều thập kỷ.

Từ quan điểm của một nhà khoa học, việc thiếu hiểu biết về tác động của khí hậu đối với các cơn bão là đáng thất vọng, nếu không muốn nói là khó chịu. Mặt khác, những sự không chắc chắn này tiếp tục thúc đẩy chúng tôi tìm kiếm bất kỳ mối liên hệ nào có thể có giữa các cơn bão - bao gồm cường độ, tần suất, thời gian hình thành và vị trí của chúng - và khí hậu. Hiểu rõ hơn về mối quan hệ bão-khí hậu là cần thiết, vì cuối cùng kiến ​​thức đó có thể giúp phục vụ xã hội.

Chanh Kiều, Trợ lý Giáo sư Khoa học Khí quyển, Đại học Indiana

Bài viết này ban đầu được xuất bản vào Conversation. Đọc ban đầu bài viết.

Sách liên quan

at Thị trường InnerSelf và Amazon