Tại sao dự báo thời tiết suốt ngày sai?

Sáng nắng, chiếu mưa, trưa ẩm ướt, thời tiết lúc nào cũng luôn dở dở ương ương như vậy. Và mặc cho rất nhiều cố gắng của các nhà khí tượng học trong suốt hàng chục năm qua, thì việc dự báo hoàn toàn chính xác thời tiết vẫn là điều hết sức khó khăn.

Trong khi các nhà khoa học được kính trọng vì tìm ra và giải quyết nhiều vấn đề của vũ trụ phức tạp và bao la, thì công việc của những nhà khí tượng học vẫn luôn bị công chúng coi như trò đùa. Mặc dù chúng ta đã thành công trong việc đưa được con người lên tới mặt trăng, hay dự đoán được khi nào các hành tinh thẳng hàng, nhưng làm thế nào mà vẫn chưa thể dự báo hoàn toàn chính xác thời tiết?

Nói vậy chứ, thực ra dự báo thời tiết hiện nay đã chính xác hơn trước đây rất nhiều, và đó hoàn toàn do công sức của các nhà khí tượng học trong suốt hàng chục năm qua. Nhờ vậy mà chúng ta có thể sẵn sàng chuẩn bị cho các hiện tượng thời tiết khắc nghiệt, như bão lốc, lũ lụt, v…v… Nhưng để dự báo thời tiết tuyệt đối chính xác thì lại là một vấn đề hoàn toàn khác.

Dự báo chính xác thời tiết vẫn là vấn đề "khó nhằn" với các nhà khí tượng học.

Các nhà khí tượng học hiện đại giải quyết vấn đề dự báo thời tiết bằng cách sử dụng các công thức cũng như mô hình toán học. Phương pháp này cần đến sự hỗ trợ của các siêu máy tính, cùng với một lượng lớn dữ liệu quan sát mặt đất, không khí và đại dương. Đương nhiên, một trạm khí tượng không thể đảm nhận khối lượng công việc lớn như vậy, mà cần tới hàng ngàn trạm ở khắp mọi nơi trên thế giới liên kết với nhau. Dữ liệu có thể được thu thập từ các cảm biến nhiệt độ, độ ẩm, thông qua các máy bay thương mại, hay các phao cứu sinh lênh đênh trên mặt biển. Các trái khí cầu và vệ tinh sẽ đảm nhận nhiệm vụ thu thập thông tin trên tầng cao khí quyển.

Tổng cộng lại, có tới hơn một triệu dữ liệu thời tiết khác nhau được thu thập hàng ngày. Phần việc tiếp theo là của các siêu máy tính, sử dụng các thuật toán phức tạp để dự đoán xem khí hậu sẽ thay đổi thế nào, trên nền tảng từ các thông tin thu thập được. Tại Mỹ, siêu máy tính dự báo thời tiết được đặt tại Trung tâm Dự báo Khí tượng Quốc gia (NCEP). Kết quả thời tiết được phân tích là cơ sở cho các chương trình dự báo thời tiết phát trên TV cũng như trên Radio khắp toàn nước Mỹ.

Có thể bạn sẽ nghĩ rằng siêu máy tính thì không bao giờ mắc lỗi, nhưng không, dù chúng mạnh tới đâu thì việc dự báo thời tiết vẫn luôn luôn là thử thách vô cùng phức tạp. Bởi lẽ, các thuật toán dự báo cần phải tính đến rất nhiều hiện tượng khác nhau, mỗi hiện tượng lại chịu ảnh hưởng bởi nhiều biến số và yếu tố ảnh hưởng. Chẳng hạn như, các máy tính cần phải cân nhắc xem nhiệt độ trái đất thay đổi ra sao khi có ánh nắng mặt trời chiếu vào, chênh lệch áp suất không khí tạo ra gió ra sao, v…v… Thậm chí, chúng còn phải tính đến chuyển động của trái đất trong hệ mặt trời cũng như việc trái đất tự quay quanh trục vào trong kết quả dự báo của mình. Và khi bất cứ một biến số nào, dù là nhỏ nhất, đột ngột thay đổi, cũng có thể khiến cho kết quả dự báo thời tiết bị sai lệch hoàn toàn.

Một chú bướm đập cánh ở châu Á có thể tạo ra bão ở châu Âu.

Vào những năm 1960, một nhà khí tượng học mang tên Edward Lorenz đã đưa ra một định nghĩa mô tả vấn đề này, mang tên “Hiệu ứng cánh bướm”, để nhắc đến việc một chú bướm bay ở châu Á có thể khiến cho thời tiết tại New York thay đổi hoàn toàn. Ngày nay, Lorenz được biết đến như “cha đẻ” của thuyết hỗn mang (Chaos theory), là một bộ các lý thuyết mô tả các hệ thống có độ phức tạp cao (chẳng hạn như dự báo thời tiết), nơi mà chỉ cần một thay đổi nhỏ trong điều kiện ban đầu có thể dẫn đến việc kết quả cuối cùng bị biến đổi hoàn toàn. Bởi vậy, luôn có một giới hạn về độ chính xác của dự báo thời tiết, và sai số được Lorenz đặt ra là trong khoảng 2 tuần.

Các nhà khí tượng học hiện đại sử dụng các thiết bị và kỹ thuật tiên tiến để cố gắng làm giảm thiểu tối đa sai số có thể xảy ra. Chẳng hạn, kỹ thuật rất hay được sử dụng trong dự báo thời tiết hiện tại là “dự báo tổ hợp”, gồm nhiều dự báo thời tiết với các xuất phát điểm khác nhau một chút. Nếu tất cả các kết quả dự báo thời tiết được đưa ra giống nhau, thời tiết sẽ có xu hướng ổn định, trường hợp ngược lại là xu hướng “bất ổn”.

Hệ thống Radar Doppler dùng trong khí tượng học.

Một phương tiện khác cũng hay được các nhà khí tượng học sử dụng là Radar Doppler. Hệ thống này cần một bộ phát tín hiệu radio ra ngoài bầu trời, và sẽ nảy lại khi gặp phải các vật cản trên bầu khí quyển. Các đám mây bay tới sẽ có tín hiệu phản hồi khác với các đám mây bay xa khỏi radar. Tín hiệu phản hồi sẽ được máy tính xử lý, qua đó đưa ra các thông tin liên quan như mật độ mây ngoài khí quyển, hướng gió, tốc độ gió…

Nhờ vào công nghệ hiện đại, các nhà khí tượng học đã có thể dự báo thời tiết chính xác hơn trước đây rất nhiều, đặc biệt là các dự báo trong thời gian ngắn. Chẳng hạn như thông tin thời tiết trong vòng 12h đổ lại có độ tin cậy rất cao. Tuy nhiên, do ảnh hưởng của thuyết hỗn mang, sẽ chẳng bao giờ các nhà khí tượng học có thể dự báo thời tiết một cách hoàn toàn chính xác, và đây chính là lý do tại sao mà các trận bão bất chợt diễn ra có thể gây ra thiệt hại cho rất nhiều người dân mà không hề báo trước. Vậy nên bạn cũng đừng bao giờ quên mang theo ô hay áo mưa mỗi khi ra khỏi nhà, dẫu cho chương trình dự báo thời tiết có thông báo rằng hôm nay trời quang mây tạnh.

• Ai đã thiết kế các biểu tượng dự báo thời tiết hiện đại?
• Có thể dự báo chính xác thời tiết trong phạm vi vài km
• Siêu máy tính dự báo thời tiết giá 30 triệu bảng Anh