Trong thời đại tăng tốc biến đổi khí hậu, dự đoán tương lai gần có thể mang lại lợi ích lớn. Ví dụ, khi các quan chức điện lực biết rằng một đợt nắng nóng sắp xảy ra, họ có thể kế hoạch mua sắm năng lượng để tránh tình trạng mất điện. Khi nông dân ở những vùng thường xuyên bị hạn hán có thể dự đoán cây trồng nào dễ bị thất bại, họ có thể triển khai tưới bổ sung.

Những biện pháp chủ động này được thực hiện bằng cách phát triển các công nghệ được thiết kế để giúp mọi người thích ứng với tác động của biến đổi khí hậu ngày nay. Nhưng tác động của biến đổi khí hậu trong tương lai sẽ như thế nào? Và khi đó con người sẽ thích nghi với chúng như thế nào?

Mô hình khí hậu cung cấp câu trả lời

Các hoạt động của con người đã thúc đẩy những thay đổi về khí hậu Trái đất trong thế kỷ 20 và sẽ quyết định phần lớn khí hậu trong tương lai. Giảm đáng kể trong lượng phát thải khí nhà kính có thể giúp giảm nhẹ khủng hoảng khí hậu. Tuy nhiên, theo kịch bản phát thải cao hơn, thế kỷ 21 sẽ chứng kiến ​​những hậu quả nghiêm trọng hơn nhiều của biến đổi khí hậu.

Các mô hình khí hậu toàn cầu đã mang lại cho các nhà khoa học khí hậu một loạt kỳ vọng về những gì tương lai có thể xảy ra, cho cả Trái đất nói chung và các khu vực cụ thể. Mô hình khí hậu bao gồm việc sử dụng các bộ dữ liệu và các phép tính phức tạp để thể hiện sự tương tác giữa các thành phần chính của hệ thống khí hậu—cụ thể là khí quyển, bề mặt đất, đại dương và băng biển.

Một trong những sáng kiến ​​lập mô hình khí hậu mới nhất là sự hợp tác giữa IBM và NASA. Sự hợp tác hiện đang tập trung vào việc xây dựng một hệ thống hỗ trợ AI mô hình nền tảng để làm cho các ứng dụng khí hậu và thời tiết nhanh hơn và chính xác hơn. Mô hình này có khả năng có thể được sử dụng để xác định các điều kiện làm tăng nguy cơ cháy rừng và dự đoán bão và hạn hán. Một mô hình trước đó được xây dựng thông qua quan hệ đối tác IBM-NASA đã trở thành công cụ giúp các nhà khoa học lập bản đồ các đảo nhiệt đô thị ở Các Tiểu vương quốc Ả Rập Thống nhất và giám sát hoạt động trồng rừng ở Kenya.

Theo Phòng thí nghiệm Động lực học Chất lỏng Địa vật lý của Hiệp hội Khí quyển và Đại dương Quốc gia Hoa Kỳ (NOAA), “Các mô hình khí hậu làm giảm tính không chắc chắn của các tác động của biến đổi khí hậu, hỗ trợ cho việc thích ứng”.¹

Hãy cùng xem những dự đoán của các mô hình về biến đổi khí hậu cũng như cách xã hội có thể thích ứng.

Nhiệt độ trung bình toàn cầu tăng

Dấu hiệu nổi tiếng nhất của biến đổi khí hậu, nhiệt độ bề mặt tăng lên—còn được gọi là hiện tượng nóng lên toàn cầu—là kết quả của hiệu ứng nhà kính: quá trình làm tăng nồng độ carbon dioxide, metan và các khí nhà kính khác đóng vai trò như một rào cản, giữ nhiệt trong bầu khí quyển của Trái đất. Theo cơ quan giám sát khí hậu của Liên minh Châu Âu Copernicus, năm 2023 là năm ấm nhất được ghi nhận—gần 1.48 độ C (2.66 độ F) ấm hơn so với thời kỳ tiền công nghiệp ở thế kỷ 19.²

Nhiệt độ sẽ tăng cao hơn bao nhiêu? Theo Báo cáo đặc biệt về khoa học khí hậu của Chương trình nghiên cứu biến đổi toàn cầu của Hoa Kỳ, dự đoán nhiệt độ có thể lên tới 5 độ C hoặc hơn vào cuối thế kỷ 21. Tuy nhiên, việc giảm mạnh lượng phát thải khí nhà kính có thể hạn chế mức tăng nhiệt độ ở mức 2 độ C hoặc thấp hơn.³

Trong khi quá trình chuyển đổi từ nhiên liệu hóa thạch sang năng lượng sạch, năng lượng tái tạo các nguồn năng lượng đang được tiến hành, việc đẩy nhanh quá trình chuyển đổi này có thể giúp hạn chế hơn nữa lượng khí thải, ngay cả trong bối cảnh nhu cầu năng lượng toàn cầu ngày càng tăng. Cơ quan Năng lượng Quốc tế dự đoán rằng sự kết hợp giữa năng lượng tái tạo và năng lượng hạt nhân sẽ đáp ứng hơn 90% nhu cầu gia tăng vào năm 2025.⁴

Thêm nhiều đợt nắng nóng cực độ và sóng nhiệt

Khi hiện tượng nóng lên toàn cầu ngày càng gia tăng, các đợt nắng nóng sẽ trở nên phổ biến và dữ dội hơn. Hội đồng liên chính phủ về biến đổi khí hậu (IPCC) của Liên hợp quốc dự đoán người dân sống ở Châu Phi, Úc, Bắc Mỹ và Châu Âu sẽ phải đối mặt với những rủi ro về sức khỏe do nhiệt độ tăng và các đợt nắng nóng.⁵

Trung tâm Phòng chống Thiên tai Toàn cầu khuyến nghị các nhà hoạch định chính sách và những người khác áp dụng một loạt biện pháp để giúp khu vực của họ thích ứng với nhiệt độ cao hơn. Chúng bao gồm các bước để giảm nhiệt độ bề mặt—như thiết lập nhiều không gian xanh hơn và thiết kế các tòa nhà với các lớp thực vật trên mái—để tạo ra các trung tâm làm mát và công viên phun thuốc.⁶

Hạn hán và khan hiếm nước trầm trọng hơn

Sự nóng lên toàn cầu đang gây ra hạn hán dữ dội hơn và ảnh hưởng đến việc trữ nước trên đất liền, làm giảm khả năng tiếp cận nguồn nước ngọt. IPCC dự đoán rằng nguồn nước sẵn có cho con người sử dụng sẽ tiếp tục giảm ở Bắc Mỹ, trong khi an ninh nước sẽ gặp nguy hiểm ở Châu Phi, Châu Á và Nam Mỹ. Hạn hán và khan hiếm nước cũng sẽ ảnh hưởng đến tăng trưởng cây trồng, làm suy yếu an ninh lương thực. Nhiều khu vực ở Châu Phi sẽ đặc biệt dễ bị tổn thương, với năng suất nông nghiệp giảm tới 50% ở một số khu vực.⁷ Ngoài ra, điều kiện khô hạn đang kéo dài mùa cháy rừng trên khắp thế giới.

Các giải pháp công nghệ và dựa vào thiên nhiên đưa ra một số hướng để thích ứng với điều kiện khô hơn. Các nghiên cứu cho thấy trồng cây giúp chống sa mạc hóa và tạo ra lượng mưa lớn hơn,⁸ trong khi dự báo khí hậu dựa trên trí tuệ nhân tạo và phân tích dữ liệu cây trồng có thể giúp nông dân đưa ra quyết định sáng suốt về quản lý cây trồng trong những hoàn cảnh đầy thách thức. Vòng quanh thế giới, Các mô hình khí hậu được hỗ trợ bởi AI và các công nghệ khác có thể giúp các nhà khoa học, quan chức chính phủ và các nhà cung cấp tiện ích dự báo điều kiện tiếp cận nguồn nước và cải thiện việc quản lý tài nguyên nước.

Diễn biến các mô hình lượng mưa và lũ lụt

Khi một số nơi trên Trái đất trở nên khô hơn thì những nơi khác sẽ ẩm ướt hơn. Ngay cả khi mức tăng nhiệt độ được giới hạn ở 1.5 độ C, IPCC dự đoán lượng mưa lớn và lũ lụt sẽ trở nên thường xuyên và dữ dội hơn ở Châu Phi, Châu Á, Bắc Mỹ và Châu Âu. Bão và lốc xoáy nhiệt đới cũng được dự báo sẽ tăng cường.

Các nhà hoạch định chính sách đang tìm kiếm nhiều chiến lược khác nhau để giảm thiểu lũ lụt ven biển và nội địa, bao gồm lắp đặt kênh mương, hệ thống thoát nước và hệ thống trữ nước mưa, cũng như bảo tồn và phục hồi các rào cản tự nhiên “xốp” như cồn cát, rừng ngập mặn và vùng đất ngập nước. Trong một số trường hợp, điều sau có thể có nghĩa là lùi lại các chiến lược giảm thiểu lũ lụt cũ. Ví dụ, tại một thành phố ở Trung Quốc, các quan chức đã dỡ bỏ bức tường bê tông chống lũ để nhường chỗ cho cây cối và ao nước tràn.⁹

Thay đổi hóa học đại dương

Theo IPCC, hiện tượng nóng lên toàn cầu và phát thải khí nhà kính đang làm thay đổi thành phần của các đại dương trên thế giới và sẽ tiếp tục làm như vậy cho đến cuối thế kỷ này. Khi nhiệt độ trung bình toàn cầu tăng lên, nồng độ oxy trong đại dương sẽ tiếp tục giảm trong cái gọi là quá trình khử oxy trong đại dương. Quá trình axit hóa đại dương cũng sẽ tiếp tục. Cả hai quá trình đều được coi là có hại cho sinh vật biển.

Chìa khóa để giảm thiểu những thay đổi này là giảm lượng khí thải carbon, nhưng cũng có những giải pháp khác. Dòng chảy và ô nhiễm nước góp phần khử oxy; theo Liên minh Bảo tồn Thiên nhiên và Tài nguyên Quốc tế, việc giám sát pháp luật và hạn chế dòng chảy có thể giúp ích.¹⁰ Về vấn đề axit hóa đại dương, một số nhà khoa học đang hy vọng về một công nghệ mới có thể loại bỏ axit khỏi nước biển.¹¹

Mực nước biển toàn cầu dâng cao

Mực nước biển tăng nhanh trong thế kỷ 20, phần lớn là do sông băng tan chảy và sự giãn nở nhiệt của đại dương. Xu hướng đó dự kiến ​​sẽ tiếp tục: NASA nhận thấy rằng kể từ năm 1993, tốc độ tăng mực nước biển trung bình toàn cầu đã tăng từ khoảng 2.5 mm (0.1 inch) mỗi năm lên 3.4 mm (0.13 inch) mỗi năm.¹² Mực nước biển dâng cao liên tục có thể do sự mất ổn định và tan rã của các thềm băng và dải băng ở Nam Cực và Greenland. IPCC dự đoán mực nước biển trung bình toàn cầu sẽ tăng tới 0.29 mét (0.95 feet) vào năm 2050 và 1.01 mét (3.3 feet) vào cuối thế kỷ này.¹³

Giống như lũ lụt, việc thích ứng với mực nước biển dâng có thể dưới dạng các giải pháp nhân tạo và dựa vào thiên nhiên, bao gồm việc dựng lên các rào cản vật lý như tường chắn sóng và đê và khôi phục hoặc bảo tồn các rào cản tự nhiên như vùng đất ngập nước. Việc xem xét mực nước biển dâng cao trong quá trình thiết kế cơ sở hạ tầng và các dự án xây dựng có thể làm cho các công trình đó trở nên kiên cường hơn: Ví dụ, ở California, các quan chức giao thông vận tải đang lên kế hoạch nâng một phần đường cao tốc đông đúc lên cao 30 feet do mực nước biển dâng cao.¹⁴

Thay đổi hệ sinh thái và mất đa dạng sinh học

Những thay đổi trong hệ thống khí hậu trái đất sẽ bao gồm những thay đổi đối với hệ sinh thái và quần thể động vật hoang dã. Ví dụ, nghiên cứu cho thấy rằng phần lớn diện tích Amazon đang tiến gần tới điểm bùng phát của việc chuyển đổi từ rừng nhiệt đới sang thảo nguyên do cháy rừng và hạn hán, gây nguy hiểm cho các loài sinh sống trong rừng.¹⁵ Trong khi đó, sự nóng lên toàn cầu và các đợt nắng nóng ở biển đang tiếp tục gây nguy hiểm cho các rạn san hô, IPCC dự đoán số lượng rạn san hô sẽ giảm từ 70% đến 90% khi nhiệt độ trung bình toàn cầu cao hơn 1.5 độ C. Theo Liên Hợp Quốc, việc vi phạm ngưỡng nhiệt độ đó cũng sẽ khiến 4% động vật có vú mất ít nhất một nửa môi trường sống.¹⁶

Các nỗ lực giám sát, bảo tồn và phục hồi có thể giúp cứu hệ sinh thái và động vật. Tại Châu Âu, các nhà hoạch định chính sách đã thông qua luật năm 2023 đặt ra các mục tiêu phục hồi thiên nhiên cho Liên minh Châu Âu, bao gồm các mục tiêu ràng buộc nhằm khôi phục ít nhất 30% môi trường sống bị suy thoái ở các nước EU vào năm 2030 và 90% vào năm 2050.¹⁷

Khi ngày càng nhiều công ty nỗ lực thích ứng với biến đổi khí hậu của Trái đất, các công cụ phù hợp có thể giúp họ giám sát, dự đoán và ứng phó với tác động của thời tiết và khí hậu. IBM® Environmental Intelligence Suite là nền tảng SaaS bao gồm bảng thông tin, cảnh báo và thông báo, giao diện lập trình ứng dụng dữ liệu thời tiết và không gian địa lý (API) cũng như các tiện ích bổ sung với các mô hình môi trường dành riêng cho ngành để phục hồi và tối ưu hóa doanh nghiệp. Tìm hiểu về Công cụ tăng tốc bền vững của IBM.

Khám phá Bộ thông minh môi trường của IBM

^{1 Mô hình hóa khí hậu. (liên kết nằm bên ngoài ibm.com). Phòng thí nghiệm Động lực học Chất lỏng Địa vật lý, Cơ quan Khí quyển và Đại dương Quốc gia.}

^{2Copernicus: Năm 2023 là năm nóng nhất được ghi nhận, với nhiệt độ toàn cầu gần đạt giới hạn 1.5°C.” (liên kết nằm bên ngoài ibm.com). Copernicus, ngày 9 tháng 2024 năm XNUMX.}

^{3 Báo cáo đặc biệt về khoa học khí hậu: Đánh giá khí hậu quốc gia lần thứ tư, Tập I. (liên kết nằm bên ngoài ibm.com). Chương trình Nghiên cứu Thay đổi Toàn cầu của Hoa Kỳ, 2017.}

^{4IEA: Hơn 2025/XNUMX điện năng thế giới sẽ đến từ năng lượng tái tạo vào năm XNUMX” (liên kết nằm bên ngoài ibm.com). Diễn đàn Kinh tế Thế giới, ngày 16 tháng 2023 năm XNUMX.}

^{5 Biến đổi khí hậu 2023: Báo cáo tổng hợp. Đóng góp của Nhóm công tác I, II và III cho Báo cáo đánh giá lần thứ sáu của Ủy ban liên chính phủ về biến đổi khí hậu. (liên kết nằm bên ngoài ibm.com). IPCC, 2023.}

^{6Hướng dẫn về Sóng nhiệt cho Thành phố.” (liên kết nằm bên ngoài ibm.com.) Trung tâm Khí hậu Trăng lưỡi liềm đỏ Chữ thập đỏ, 2019.}

^{7 “Những tác động lâu dài của biến đổi khí hậu là gì?” (liên kết nằm bên ngoài ibm.com). Khảo sát Địa chất Hoa Kỳ.}

^{8Ước tính thực nghiệm về sự thay đổi lượng mưa do trồng rừng ở Châu Âu.” (liên kết nằm bên ngoài ibm.com). Nature Geoscience, 14, 473 tầm 478 (2021).}

^{9Làm cho các thành phố trở nên 'xốp' có thể giúp chống lũ lụt - bằng cách đưa nước xuống dưới lòng đất” (liên kết nằm bên ngoài ibm.com). NPR. Ngày 3 tháng 2023 năm XNUMX.}

^{10Khử oxy đại dương.” (liên kết nằm bên ngoài ibm.com). Liên minh Bảo tồn Thiên nhiên và Tài nguyên Thiên nhiên Quốc tế, tháng 2019 năm XNUMX.}

^{11 "Hệ thống mới sử dụng nước biển để thu giữ và lưu trữ CO2.” (liên kết nằm bên ngoài ibm.com). Nghiên cứu của NOAA, ngày 8 tháng 2023 năm XNUMX.}

^{12Tốc độ nước biển dâng có gia tăng không?” (liên kết nằm bên ngoài ibm.com). Thay đổi mực nước biển: Quan sát từ không gian, NASA.}

^{13 2021: Thay đổi đại dương, tầng băng và mực nước biển. (liên kết nằm bên ngoài ibm.com) Trong Biến đổi khí hậu 2021: Cơ sở khoa học vật lý. Đóng góp của Nhóm công tác I cho Báo cáo đánh giá lần thứ sáu của Ủy ban liên chính phủ về biến đổi khí hậu, Trang 1211 tầm 1362.}