Một phương pháp mới để dự báo hạn hán có thể giúp cung cấp thông tin cho việc quản lý tài nguyên nước, cháy rừng và nhiên liệu cũng như nông nghiệp.
Một kỹ thuật lập mô hình máy tính mới do các nhà khoa học tại Trung tâm Nghiên cứu Khí quyển Quốc gia (NCAR) phát triển mang lại khả năng tạo ra các dự báo hạn hán vào mùa hè trước nhiều tháng trên khắp miền Tây Hoa Kỳ với khả năng phân biệt giữa các điều kiện khô hạn tại các địa điểm chỉ cách nhau vài dặm…
Kỹ thuật này sử dụng các phương pháp thống kê và học máy để phân tích các chỉ số hạn hán chính trong mùa đông và mùa xuân, đồng thời tương quan chúng với khả năng khô hạn trên toàn cảnh vào mùa hè năm sau. Các nhà khoa học cho biết phương pháp này, nếu được điều chỉnh để các nhà dự báo sử dụng, có thể cung cấp thông tin quan trọng cho các ưu tiên như quản lý tài nguyên nước, cháy rừng, nhiên liệu, và nông nghiệp.
Nhà khoa học Ronnie Abolafia-Rosenzweig của NCAR, tác giả chính của một bài báo mới mô tả kỹ thuật này cho biết: “Phương pháp này dự báo các điều kiện hạn hán trước khi chúng có tác động lớn nhất. Nó cung cấp cho các nhà quản lý một công cụ bổ sung mà họ có thể sử dụng để chuẩn bị và hướng dẫn các quyết định mà họ đang đưa ra.”
Abolafia-Rosenzweig và các đồng tác giả của ông đã phát hiện ra rằng các dự đoán được đưa ra trước một đến ba tháng có thể xác định chính xác sự xuất hiện của hạn hán mùa hè trong khoảng 81%–94% trường hợp ở độ phân giải 4 kilômét (2,5 dặm) trên vùng đất gồ ghề và thường xuyên khô hạn một phần ba phía tây của Hoa Kỳ.
Các dự đoán được chứng minh là chính xác nhất ở những vùng hạn hán kéo dài, cho thấy điều kiện khô hạn sắp tới có thể thay đổi như thế nào từ cánh đồng canh tác đến sườn núi hoặc khu vực có rừng gần đó. Tuy nhiên, ở những khu vực mà các đợt khô hạn bị chấm dứt bởi các đợt mưa lớn vào mùa hè, các dự đoán tỏ ra kém chính xác hơn.
Các nhà khoa học đã trình bày chi tiết những phát hiện của họ trong một bài báo gần đây trên tờ Water Resources Research.
Tăng cường khả năng phục hồi xã hội
Hạn hán có thể gây ra những tác động tàn phá về kinh tế và sức khỏe, gây thiệt hại cho Hoa Kỳ ít nhất 249 tỷ đô la kể từ năm 1980 và tạo ra các đám cháy lan rộng. Ở phương Tây, giai đoạn từ 2000–2021 là khoảng thời gian 22 năm khô hạn nhất kể từ ít nhất là năm 800, theo dữ liệu vòng cây. Chỉ riêng trong năm 2021, hạn hán và các đợt nắng nóng liên quan đã khiến hàng trăm người chết trong khu vực.
Để tăng cường khả năng phục hồi của xã hội, các nhà khoa học đang nỗ lực cải thiện các kỹ thuật lập mô hình máy tính để đưa ra các dự đoán về hạn hán trong nhiều tháng tới. Tuy nhiên, các dự báo hạn hán hiện tại có độ phân giải tương đối thô, độ chính xác là khoảng 10 km, không thể hiện đầy đủ các mức độ khô hạn khác nhau trên các đặc điểm cảnh quan khác nhau ở phương Tây.
Nhưng một bộ dữ liệu mới mà các nhà khoa học NCAR gần đây đã sản xuất với sự cộng tác của Cơ quan Khảo sát Địa chất Hoa Kỳ đã giúp mở đường cho các dự báo hạn hán chi tiết hơn. Bộ dữ liệu được đặt tên là CONUS404 vì nó chứa các mô phỏng về điều kiện thủy văn và khí hậu ở độ phân giải 4 km trên khắp lục địa Hoa Kỳ (hoặc CONUS) trong hơn 40 năm qua. Abolafia-Rosenzweig và các đồng tác giả của ông cũng đã dựa trên bộ dữ liệu của Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ có độ phân giải cao tương đương, được gọi là PRISM (Hồi quy độ cao tham số trên mô hình độ dốc độc lập) để quan sát khí tượng.
Những bộ dữ liệu này cho phép các nhà khoa học xác định các mối quan hệ phức tạp, ở độ phân giải 4 km, giữa khí hậu và điều kiện hạn hán vào cuối mùa thu và mùa đông cũng như mức độ khô hạn trong mùa hè năm sau. Để xác định các mối quan hệ này, họ đã sử dụng các kỹ thuật máy học để huấn luyện các mô hình thống kê chuyên biệt.
Các nhà khoa học tập trung vào các biến khí hậu trước mùa hè như nhiệt độ, lượng mưa và độ ẩm, cũng như các kiểu khí quyển đại dương xa xôi như Dao động đa thập kỷ Thái Bình Dương có tác động sâu rộng đến khí hậu. Họ phát hiện ra rằng các biện pháp hạn hán thường được sử dụng, Chỉ số mức độ nghiêm trọng của hạn hán Palmer và phần trăm độ ẩm của đất, có sự tồn tại mạnh mẽ từ mùa đông và mùa xuân sang mùa hè, khiến mức độ nghiêm trọng của hạn hán trước mùa hè trở thành một yếu tố dự báo đặc biệt quan trọng về tình trạng hạn hán vào mùa hè.
Abolafia-Rosenzweig cho biết phương pháp dự báo hạn hán có thể bổ sung cho kỹ thuật dự đoán hỏa hoạn mà ông và các đồng tác giả đã phát triển vào năm ngoái. Việc kết hợp các mô hình hạn hán và hỏa hoạn mang lại khả năng có được cái nhìn rất chi tiết về nguy cơ hỏa hoạn trên khắp miền Tây.
Ông nói: “Phương Tây đang ở trong một thời kỳ rất đặc biệt về cả hạn hán và hỏa hoạn với những kỷ lục đã bị phá vỡ từ hàng ngàn năm trước. “Các dự báo về khí hậu cho thấy tình trạng hạn hán sẽ tiếp tục gia tăng trong tương lai. Việc có các công cụ có thể cung cấp thông tin tốt hơn cho việc quản lý ngày càng trở nên quan trọng.”
Hoàng Vinh (dịch)
Nguồn: https://phys.org/news/2023-05-high-res-western-drought-horizon.html