Biến đổi khí hậu khiến tài nguyên nước khó dự đoán hơn

Cụ thể, nhóm nghiên cứu này phát hiện ra rằng, ngay cả ở những khu vực tiếp nhận lượng mưa giống nhau, dòng chảy vẫn sẽ thay đổi và không thể đoán trước được. Khi băng tuyết rút đi trong một tương lai ấm hơn và không cung cấp dòng chảy phù hợp, số lượng và thời gian của nguồn nước sẽ ngày càng phụ thuộc vào các đợt mưa định kỳ.

Nhà khoa học Will Wieder, nghiên cứu chính của NCAR cho biết: “Các nhà quản lý nước sẽ theo dõi thời gian mưa riêng lẻ thay vì  thời gian từ 4-6 tháng để dự đoán các hiện tượng như tuyết tan hay nước chảy tràn. Ông cho rằng: “Các hệ thống quản lý nước ở các khu vực bị tuyết chi phối dựa trên khả năng dự đoán của băng tuyết và dòng chảy, và phần lớn khả năng dự đoán đó có thể mất đi do biến đổi khí hậu.”

Các quan sát cho thấy rằng băng tuyết đã tan sớm hơn và thậm chí đang giảm dần ở nhiều vùng. Sự suy giảm này sẽ trở nên rõ rệt vào cuối thế kỷ này đến mức lượng nước chứa trong băng tuyết vào cuối mùa đông trung bình ở các vùng của dãy núi Rocky (Hoa Kỳ) có thể giảm mạnh gần 80%.

Nghiên cứu cảnh báo những thay đổi về dòng chảy và dòng chảy đó có thể có tác động theo tầng đối với các hệ sinh thái phụ thuộc vào nguồn nước từ tuyết. Mặc dù những thay đổi sẽ không đồng đều giữa các vùng, nhưng ngày không có tuyết nhiều hơn và mùa trồng trọt kéo dài hơn sẽ gây khó khăn cho cung cấp nước, làm khô đất ở nhiều khu vực và làm tăng nguy cơ hỏa hoạn.

Nghiên cứu giả định rằng việc phát thải khí nhà kính tiếp tục với tốc độ cao (được biết đến với tên gọi SSP3-7.0). Wieder nói rằng những tác động nghiêm trọng nhất đối với băng tuyết, dòng chảy và hệ sinh thái có thể sẽ tránh được nếu giảm phát thải khí nhà kính.

Các nhà khoa học đã dựa trên một bộ mô phỏng máy tính tiên tiến để điền thông tin chi tiết về tương lai của tài nguyên nước, cho thấy mức độ thay đổi nhiệt độ và lượng mưa sẽ làm thay đổi mô hình tích tụ tuyết và dòng chảy ở Bắc bán cầu. Mặc dù theo nghiên cứu trước đây đã xem xét các tác động của biến đổi khí hậu đối với nguồn nước sẵn có, nghiên cứu mới tập trung vào sự biến đổi ngày càng tăng của các nguồn nước.

Hiện nghiên cứu này đã được công bố vào ngày 18/07 vừa qua trong Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia.

Những khó khăn trong việc dự đoán

Nhiều vùng trên Trái Đất dựa vào sự tích tụ của tuyết trong mùa đông và sự tan chảy sau đó vào mùa xuân và mùa hè để điều chỉnh dòng chảy. Tuy nhiên, trong nhiều năm, các nhà khoa học đã cảnh báo rằng lớp băng tuyết sẽ trở nên mỏng hơn và tan sớm hơn khi lượng mưa tăng cao trong những tháng mùa lạnh, với hình thái rơi xuống dưới dạng mưa thay vì dạng tuyết, và sự tan chảy xảy ra vào mùa đông thay vì vào mùa xuân.

Để xác định lượng tuyết giảm sẽ ảnh hưởng như thế nào đến sự biến đổi của nguồn nước, Wieder và các nhà nghiên cứu khác đã chuyển sang một mô hình khí hậu dựa trên mô hình tiên tiến của NCAR – Mô hình Hệ thống Trái Đất Cộng đồng (phiên bản 2.0). Họ đã dựa trên một cơ sở dữ liệu mô phỏng được tạo gần đây, được gọi là CESM2 Large Ensemble, để so sánh giai đoạn trong quá khứ (1940 – 1969) với giai đoạn trong tương lai (2070 – 2099). Các mô phỏng này được chạy trên siêu máy tính Aleph tại Viện Khoa học Cơ bản Busan (Hàn Quốc).

Kết quả cho thấy, mức độ thay đổi trên diện rộng về thời gian và mức độ của các dòng nước sẽ xảy ra ở trên toàn bộ Trái Đất vào năm 2100. Trung bình sẽ có thêm khoảng 45 ngày không có tuyết hàng năm ở Bắc bán cầu, với lượng khí thải nhà kính cao hơn mức bình thường. Sự gia tăng lớn nhất sẽ xảy ra ở các vùng biển trung bình tương đối ấm và các vùng biển có vĩ độ cao chịu ảnh hưởng của sự thay đổi băng biển.

Những khu vực phụ thuộc nhiều nhất vào các mối quan hệ có thể dự đoán được giữa băng tuyết và dòng chảy sẽ bị mất khả năng dự đoán lớn nhất vì sự sụt giảm mạnh về xung đáng tin cậy của dòng chảy mùa xuân. Những khu vực này bao gồm dãy núi Rocky, Bắc Cực thuộc Canada, Đông Bắc Mỹ và Đông Âu. Các nhà nghiên cứu cảnh báo rằng điều này về cơ bản sẽ làm phức tạp việc quản lý các nguồn nước ngọt, cho cả xã hội và hệ sinh thái.

Flavio Lehner, giáo sư khoa học Trái Đất và khí quyển tại Đại học Cornell và là đồng nghiên cứu cho biết: “Chúng ta đang trong một cuộc đua về khả năng dự đoán khi nói đến luồng vì chúng tôi đang cố gắng cải thiện dự báo của mình thông qua dữ liệu, mô hình và hiểu biết vật lý tốt hơn, nhưng những nỗ lực này đang bị hủy bỏ bởi sự biến mất nhanh chóng của dự báo tốt nhất của chúng tôi. Đó có thể là một cuộc đua mà chúng tôi sẽ thua, nhưng dù vậy vẫn đang cố gắng giành chiến thắng từng ngày.”

Mặc dù dòng chảy giảm sẽ dẫn đến điều kiện đất khô hơn vào mùa hè ở phần lớn Bắc bán cầu, nhưng các mô phỏng cho thấy một số khu vực nhất định – bao gồm Đông Á, dãy Himalaya và vùng Tây Bắc Mỹ - sẽ duy trì độ ẩm cho đất do lượng mưa tăng lên.

Keith Musselman, nhà thủy văn học tại Đại học Colorado Boulder cho biết: “Các số liệu liên quan đến tuyết là rất quan trọng để cung cấp thông tin cho xã hội quản lý các nguồn nước quý giá. Khi các cơ quan tiện ích và công trình dân dụng lên kế hoạch cho các hồ chứa mới và các cơ sở hạ tầng khác để thích ứng với khí hậu thay đổi, chúng tôi hiện đang phải giải quyết các câu hỏi nghiên cứu cơ bản về đặc điểm thay đổi của băng tuyết mùa đông và kết quả của dòng chảy mà chúng tôi đã dựa vào từ lâu.”