Nghiên cứu, được đăng vào ngày 21/4 trên cơ sở dữ liệu arXiv, đã vẽ ra một bức tranh toàn cảnh và tổng quát về tác động tiềm tàng của hoạt động con người đối với khí hậu. Đáng nói, đó là những tác động tiêu cực.
Thay đổi khí hậu
Theo các nhà khoa học, nghiên cứu không trình bày mô phỏng hoàn chỉnh về một mô hình khí hậu, song đã vẽ ra một bản phác thảo rộng về nơi chúng ta sẽ sống, nếu không hạn chế biến đổi khí hậu cũng như kiểm soát việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch.
Nghiên cứu được thực hiện bởi các nhà khoa học tại Khoa Vật lý và Thiên văn học, Trường Đại học Porto (Bồ Đào Nha). Nhà nghiên cứu Orfeu Bertolami cho biết: “Tác động của biến đổi khí hậu đã được biết rõ (hạn hán, sóng nhiệt, hiện tượng cực đoan...). Nếu hệ thống Trái đất rơi vào vùng có hỗn loạn, chúng ta sẽ mất hết hy vọng trong việc khắc phục sự cố”.
Trái đất thường trải qua những thay đổi lớn trong các kiểu khí hậu. Cụ thể, những thay đổi đi từ trạng thái cân bằng ổn định này sang cân bằng ổn định khác. Những thay đổi này thường được thúc đẩy bởi các yếu tố bên ngoài, như sự thay đổi trong quỹ đạo của Trái đất hoặc sự gia tăng lớn trong hoạt động núi lửa.
Tuy nhiên, nghiên cứu trước đây cho thấy, chúng ta đang bước vào một giai đoạn mới, được thúc đẩy bởi hoạt động của con người. Khi con người tạo ra nhiều carbon hơn vào bầu khí quyển, cũng đồng nghĩa với việc thiết lập kỷ nguyên Anthropocene. Đây là thời kỳ của các hệ thống khí hậu do con người tạo ra ảnh hưởng - điều mà hành tinh của chúng ta chưa từng trải qua trước đây.
Trong nghiên cứu mới, các nhà khoa học đã mô hình hóa kỷ Anthropocene như một sự chuyển pha. Hầu hết mọi người đều quen thuộc với sự chuyển pha trong vật liệu. Ví dụ như khi một cục nước đá chuyển pha từ thể rắn sang lỏng, bằng cách tan thành nước hoặc khi nước bay hơi thành khí.
Song, sự chuyển pha cũng xảy ra trong các hệ thống khác. Trong trường hợp này, hệ thống là khí hậu Trái đất. Một khí hậu nhất định tạo ra các mùa và thời tiết thường xuyên, cũng như có thể dự đoán được.
Sự chuyển pha trong khí hậu dẫn đến một kiểu thời tiết và mùa mới. Khi khí hậu bước vào giai đoạn chuyển đổi, có nghĩa là Trái đất đang trải qua một sự thay đổi đột ngột và nhanh chóng trong các mô hình. Điều đó có nghĩa là chúng ta đang khiến hành tinh phát triển một loạt các kiểu thời tiết mới.
Những mô hình đó sẽ như thế nào là một trong những vấn đề cấp bách nhất của khoa học khí hậu. Khí hậu Trái đất sẽ phụ thuộc đáng kể vào chính xác hoạt động của con người trong vài thập kỷ tới. Các nhà nghiên cứu cho biết, việc giảm mạnh carbon sẽ dẫn đến các kết quả khác, chứ không phải là không thay đổi được gì.
Các nhà nghiên cứu đã sử dụng một công cụ toán học gọi là bản đồ logistic. Bản đồ này có khả năng tuyệt vời trong việc mô tả các tình huống mà một vài biến số - như lượng carbon trong khí quyển - có thể phát triển nhưng tự nhiên đạt đến giới hạn.
Ví dụ, các nhà khoa học thường sử dụng bản đồ logistic để mô tả các quần thể động vật. Động vật có thể tiếp tục sinh đẻ, tăng số lượng, nhưng chúng đạt đến giới hạn khi tiêu thụ hết thức ăn trong môi trường. Hoặc, những kẻ săn mồi quá đói và tiêu thụ chúng.
Ảnh hưởng của chúng ta đối với môi trường chắc chắn đang tăng. Tình trạng này được cho là đã diễn ra hơn một thế kỷ. Tuy nhiên, theo các nhà nghiên cứu, tình trạng đó sẽ tự đạt đến một giới hạn. Ví dụ, dân số loài người có thể tăng trưởng và có nhiều hoạt động tạo ra carbon.
Cuối cùng, ô nhiễm sẽ làm suy thoái môi trường. Tại một thời điểm nào đó trong tương lai, lượng carbon sẽ đạt đến giới hạn tối đa. Các nhà nghiên cứu nhận thấy, một bản đồ logistic có thể nắm bắt rất tốt quỹ đạo tương lai của lượng carbon đó.
Thời tiết không thể dự đoán
Các nhà nghiên cứu đã khám phá những cách khác nhau mà bản đồ logistic của con người có thể phát triển, tùy thuộc vào nhiều yếu tố như dân số, các chiến lược giảm carbon và công nghệ tốt, hiệu quả hơn.
Khi nhận thấy lượng carbon sẽ phát triển như thế nào theo thời gian, bản đổ sử dụng điều đó để kiểm tra xem, khí hậu Trái đất sẽ như thế nào thông qua quá trình chuyển đổi giai đoạn đó.
Trong những trường hợp tốt nhất, một khi nhân loại đạt đến giới hạn về việc tạo ra lượng carbon, khí hậu Trái đất sẽ ổn định ở một nhiệt độ trung bình mới, cao hơn. Nhiệt độ cao hơn này nhìn chung có hại cho con người.
Bởi, nó vẫn dẫn đến mực nước biển cao hơn và nhiều hiện tượng thời tiết khắc nghiệt. Song, ít nhất, khí hậu này ổn định. Anthropocene sẽ tương tự các thời kỳ khí hậu trước đó. Đồng thời, vẫn sẽ có các kiểu thời tiết thường xuyên và lặp lại.
Tuy nhiên, trong trường hợp xấu nhất, các nhà nghiên cứu phát hiện, khí hậu Trái đất có thể dẫn đến sự hỗn loạn. Đây là sự hỗn loạn toán học. Trong một hệ thống hỗn loạn, không có trạng thái cân bằng hay mô hình lặp lại.
Một khí hậu hỗn loạn sẽ có các mùa thay đổi dữ dội từ thập kỷ này sang thập kỷ khác (hoặc thậm chí năm này sang năm khác). Một số năm sẽ trải qua những đợt thời tiết khắc nghiệt đột ngột. Trong khi đó, những năm khác sẽ hoàn toàn bình thường.
Ngay cả nhiệt độ trung bình của Trái đất cũng có thể dao động dữ dội. Cụ thể, nhiệt độ có thể dao động từ thời kỳ mát sang nóng hơn trong khoảng thời gian tương đối ngắn. Do đó, các nhà khoa học sẽ hoàn toàn không thể xác định được khí hậu Trái đất đi theo hướng nào.
