Mới nhất
Tiêu điểm
Bình luận
Share
Email
Chúng ta có thể thật sự mô hình hóa biến đổi khí hậu không?
Hầu như không có ngày nào trôi qua mà chúng ta không bị vây quanh bởi những tin tức về sự diệt vong và sự ảm đạm về vấn đề “biến đổi khí hậu”. Một số chính trị gia nổi tiếng đã cảnh báo rằng thế giới của chúng ta sẽ không còn tồn tại vào năm 2035 (14 năm ngắn ngủi kể từ hiện nay!).
Chỉ vài tuần trước, các đại diện của chính phủ đã đổ lỗi cho trận lũ lụt thảm khốc ở New York và New Jersey sau cơn bão nhiệt đới Ida là do “biến đổi khí hậu”, cũng như một thành viên khác trước đó đã đổ lỗi cho một hiện tượng thời tiết tự nhiên khác là “biến đổi khí hậu”. Rõ ràng, những người này đều không hiểu sự khác biệt giữa “thời tiết” (nguyên nhân gây ra hỏa hoạn ở California, bão nhiệt đới như Ida, lốc xoáy, …) và “khí hậu” (thay đổi lâu dài về nhiệt độ, lượng mưa, …).
Thực tế là về mặt thống kê, các sự kiện “thời tiết” như vậy (ví dụ như lốc xoáy) không xảy ra thường xuyên hoặc dữ dội hơn so với trước đây. Do đó, quý vị có quyền chất vấn về cơ sở của những tuyên bố vô lý này.
Liệu những người đã tuyên bố này có khả năng nhìn thấy tương lai rõ ràng hơn những người khác hay không, hay đơn giản là người mù chỉ đường cho người mù, và một số người mù thì có tiếng nói hơn những người khác? Rốt cuộc thì các nhà cổ sinh vật học và các nhà khoa học trái đất sẽ cho bạn biết rằng khí hậu Trái đất đã thay đổi từ thời xa xưa; nó đã thay đổi mạnh mẽ và theo chu kỳ trong suốt lịch sử khoảng 2.5 triệu năm của loài người.
Tuy nhiên, vấn đề hiện tại là một hiện tượng phức tạp hơn liên quan đến những thay đổi do chính loài người gây ra. Nhân loại đã có năng lực đó trong vòng chưa đầy 300 năm (kể từ khi cuộc Cách mạng Công nghiệp bắt đầu, từ giữa những năm 1700).
Nhưng, bạn có thể nói rằng 300 năm chỉ là “chớp mắt” trong các chu kỳ khí hậu (không phải thời tiết) điển hình xảy ra trong hàng ngàn, hàng chục ngàn hoặc thậm chí hàng trăm ngàn năm. Ví dụ, 300 năm công nghiệp hóa tạo ra CO2 chỉ chiếm 0.3% chu kỳ kỷ băng hà 100,000 năm.
Để người đọc có thể hình dung về mức độ phức tạp của vấn đề khí hậu, chúng ta hãy cùng xem xét một số thông tin căn bản sau đây. Một chu kỳ khí hậu tự nhiên quan trọng là các kỷ băng hà (các chu kỳ Milankovitch) do sự biến đổi độ lệch tâm của quỹ đạo Trái đất về mặt trời và hiện nay xuất hiện sau mỗi 100,000 năm. Hiện tại, độ lệch tâm của Trái đất gần với hình elip nhất (hình tròn nhất) và đang giảm rất chậm, trong một chu kỳ kéo dài khoảng 100,000 năm.
Tuy nhiên, sự thay đổi độ lệch tâm của quỹ đạo Trái đất được coi là một yếu tố tương đối nhỏ trong sự biến đổi khí hậu lâu dài. Có những yếu tố khác cần được xem xét, bao gồm độ xiên (góc nghiêng của trục Trái đất so với mặt phẳng quỹ đạo) và hướng của đầu nhọn trục quay của Trái đất (“tuế sai trục”).
Trong khoảng một triệu năm, độ xiên đã thay đổi từ 22.1 đến 24.5 độ vuông góc với mặt phẳng quỹ đạo của Trái đất. Điều này rất quan trọng vì nó quyết định các mùa và sự thay đổi nhiệt độ theo mùa có thể rất lớn (ví dụ, chênh lệch 80 độ F ở Winnipeg, Manitoba). Hiện tại, độ xiên (23.4 độ) nằm ở khoảng giữa các cực và đang giảm rất chậm trong một chu kỳ khoảng 41,000 năm.
Khi độ xiên giảm dần, các mùa trở nên ôn hòa hơn với mùa đông ngày càng ấm hơn và mùa hè mát hơn. Rõ ràng, độ xiên là một yếu tố đóng góp quan trọng vào “biến đổi khí hậu”, nhưng nó là tự nhiên và không do hoạt động của con người gây ra.
Trái đất dao động trên trục của nó khi nó quay (“tuế sai trục”) do ảnh hưởng bởi lực hấp dẫn của mặt trời và mặt trăng, dẫn đến Trái đất phình ra ở xích đạo, gây ảnh hưởng đến thủy triều. Tuế sai trục có chu kỳ khoảng 25,772 năm. Hiện tượng này cũng tác động đến các chu kỳ dài hạn của khí hậu bằng cách làm cho sự tương phản theo mùa trở nên cực đoan hơn hoặc ít cực đoan hơn ở các bán cầu khác nhau.
Mặc dù việc thảo luận về đề tài này sẽ rất thú vị, nhưng mục đích của tôi khi đề cập đến là để cho thấy rằng khí hậu Trái đất là sự chồng chất của ít nhất ba chu kỳ tự nhiên liên quan đến cơ học của hệ mặt trời. Bởi vì các chu kỳ này có các giai đoạn khác nhau, chúng có thể giao thoa theo hướng xây dựng hoặc phá hủy, dẫn đến nhiệt độ bị thay đổi và không liên quan gì đến con người.
Bây giờ, chồng lên các chu kỳ cơ học này còn có tác động của sinh quyển (không có con người) với tác động riêng của nó đối với khí hậu, bao gồm chu trình quang hợp CO2/O2, hô hấp nước, phản xạ năng lượng mặt trời, khí quyển hỗn loạn, dòng hải lưu, các biến đổi trong sản lượng năng lượng mặt trời và vô số các yếu tố khác.
Quan điểm của tôi là khí hậu là một hệ thống lý hóa cực kỳ phức tạp, và chúng ta phải đặt câu hỏi: Liệu các mô hình khí hậu có bao gồm các hiện tượng nêu trên một cách trung thực với đầy đủ chi tiết, để chúng có thể được mô tả bằng các phương trình liên quan cùng với những ràng buộc của quy luật tự nhiên, trong một dạng thức có thể làm cho các dự đoán trở nên đáng tin cậy hay không (xem bên dưới)? Hay chúng ta lại đang bị người mù dẫn đường?
Nói rõ hơn, mục đích của tôi không phải là đưa ra đánh giá về bất kỳ mô hình khí hậu cụ thể nào, vì điều đó sẽ đòi hỏi một phân tích sâu hơn nhiều so với những gì tôi trình bày ở đây. Tôi chỉ muốn cho người đọc nhận thức được các điều kiện nghiêm ngặt cần phải đáp ứng khi lập mô hình các hệ thống hóa lý phức tạp, chẳng hạn như khí hậu của chúng ta, mà kết quả của chúng có thể ảnh hưởng đến các khoản đầu tư hàng triệu USD trong tương lai.
Hy vọng rằng bài viết này sẽ nhắc nhở mọi người phải đưa ra các câu hỏi đúng trước khi phê duyệt các khoản chi tiêu như vậy.
Ngay từ đầu, người đọc cần lưu ý rằng khoa học không phát triển bằng sự đồng thuận (thỏa thuận chung). Nếu tất cả mọi người đều đồng ý về điều gì đó, có thể đơn giản là tất cả họ đều sai. Đây là trường hợp trước khi những thay đổi mang tính cách mạng trong khoa học xảy ra (ví dụ như cuộc cách mạng thuyết tương đối của Einstein và cuộc cách mạng lượng tử của Planck).
Thế nên, khi tôi nghe những người ủng hộ biến đổi khí hậu tuyên bố rằng 97% các nhà khoa học đồng ý rằng biến đổi khí hậu do con người gây ra là có thật, tôi không thể không nghĩ đến Albert Einstein và các nhà cách mạng khoa học khác và tự hỏi liệu họ sẽ nghĩ gì về tuyên bố đó!
Tương tự như vậy, khoa học là dựa trên bằng chứng ở mức độ chi tiết chứ không dựa trên “niềm tin”, vốn không có vị trí trong từ điển khoa học. Khi tôi nghe ai đó tuyên bố: “Tôi tin vào biến đổi khí hậu”, tôi rùng mình và muốn đáp lại: “Chà, vậy hãy chứng minh điều đó cho tôi xem”.
Có hai triết lý lớn tồn tại liên quan đến việc dự đoán: chủ nghĩa kinh nghiệm, là triết lý cho rằng mọi thứ chúng ta có thể biết được thì chúng ta đều phải trải qua; và thuyết tất định, cho rằng chúng ta có thể dự đoán tương lai từ quá khứ trên cơ sở các quy luật vật lý đã biết (“Quy luật tự nhiên”). Vì vậy, tất cả các nhà khoa học thu thập dữ liệu, rồi chuyển đổi thành kiến thức, và kiến thức đó cuối cùng được sử dụng để xây dựng các Quy luật tự nhiên, mà không giống như Quy luật của con người, là bất khả xâm phạm và đúng trong mọi hoàn cảnh và ở mọi nơi trong vũ trụ.
Thật vậy, tôi thường định nghĩa “khoa học” là quá trình chuyển đổi từ chủ nghĩa kinh nghiệm (những gì chúng ta quan sát) sang thuyết tất định (những gì chúng ta biết và có thể dự đoán) dựa trên việc xây dựng các Quy luật tự nhiên. Vì vậy, các Quy luật tự nhiên đại diện cho sự cô đọng của tất cả kinh nghiệm khoa học để khi chúng ta viện dẫn ra một định luật như vậy, nó chứa đựng kiến thức kéo dài hàng ngàn năm, trước cả Aristotle và Archimedes.
Tuy nhiên, cản trở quá trình chuyển đổi từ chủ nghĩa kinh nghiệm sang thuyết tất định còn có “sự phức tạp”. Rất nhiều sách đã viết về chủ đề này và tôi sẽ không có đủ chỗ để thậm chí giới thiệu sơ lược về nó ở đây.
“Sự phức tạp” giống như lái xe trên đường cao tốc vào buổi tối sương mù. Sương mù che khuất tầm nhìn của bạn và bạn chỉ có thể nhìn thấy một khoảng cách ngắn trên đường. Bây giờ, bạn bật đèn pha và có thể nhìn thấy xa hơn nhiều. Vậy là bạn đã sử dụng một công cụ (đèn pha) để có thể nhìn xa hơn và rõ ràng hơn.
Trên thực tế, trong khoa học, có thể nói một cách công bằng rằng máy tính kỹ thuật số (“đèn pha xe hơi”) đã giúp chúng ta thúc đẩy khoa học hơn trong bốn thập kỷ qua so với suốt lịch sử trước đó. Nói cách khác, máy tính đã mở rộng trí tuệ của chúng ta rất nhiều, đó là vai trò của các mô hình!
Sự phát triển của các mô hình trong các hoạt động theo đuổi trí tuệ con người là một chủ đề rất phức tạp nằm ngoài bài viết này, nhưng có một bài đánh giá kỹ thuật tương đối xuất sắc đã được Frigg và Hartmann đưa ra. Tôi sẽ tập trung vào các mô hình tất định, vì sức mạnh dự đoán của chúng cao hơn rất nhiều so với các mô hình thực nghiệm, và “dự đoán” chính là thuộc tính quan trọng nhất mà các mô hình khí hậu đều tuyên bố là có.
Tất cả các mô hình tất định đều có cấu trúc chung, rõ ràng hoặc ngầm định. Chúng phải có cơ sở lý thuyết dựa trên quan sát. Những quan sát này có thể được trình bày dưới dạng định đề hoặc giả định, với các định đề được dựa trực tiếp vào quan sát.
Do đó, điều quan trọng cần lưu ý là một lý thuyết không thể có giá trị hơn các định đề và giả định mà nó dựa vào. Ngoài ra, các định đề không được giả định trước đầu ra của mô hình; nghĩa là, các định đề không được chấp nhận trước rằng sự nóng lên toàn cầu là do con người gây ra.
Do đó, nếu người ta bắt đầu với một định đề nói rằng khí hậu đang thay đổi và con người phải chịu trách nhiệm cho sự thay đổi đó, thì rất có thể mô hình sẽ dự đoán chính xác điều đó, nhưng dự đoán này sẽ không hợp lệ vì đầu vào đã mang theo sẵn định kiến.
Môi trường dự đoán cũng là một vấn đề, bởi vì những gì được tìm kiếm là sự khác biệt đáng tin cậy giữa hai con số dao động lớn: khí hậu như chúng ta biết hiện nay (bao gồm cả tác động của con người) và khí hậu nếu không có tác động của con người. Chúng ta có thể đo lường khí hậu đang thay đổi như thế nào trong thời điểm hiện tại bằng nhiều kỹ thuật khác nhau, nhưng làm thế nào để đo khí hậu có thể đã tồn tại trong cùng thời kỳ mà không có tác động của con người? Câu trả lời ngắn gọn là chúng ta không thể!
Thật không may là chỉ có thông tin về khí hậu hiện tại được đăng phổ biến trên báo chí, gây ấn tượng cho những người không phải chuyên gia rằng tất cả là do tác động của con người. Nó không phải vậy, và tác động của con người thường chỉ là nhỏ, tuy cũng là một phần quan trọng. Các tiêu đề sẽ không gây ấn tượng mạnh hoặc gây sợ hãi nếu người đọc được nhắc nhở rằng thành phần con người là sự khác biệt giữa những gì chúng ta quan sát và những gì chúng ta mô hình hóa khi không có tác động của con người, và sự khác biệt đó thường là nhỏ.
Vì vậy, chúng ta lo ngại về sự thay đổi nhiệt độ do tác động của con người khoảng vài phần mười độ C trên nền dao động vài chục độ C hàng ngày đến hàng tháng (do thời tiết) và thậm chí cao hơn (thường là 30 đến 45 độ C) qua các mùa trong năm.
Điều đó không phải là để phủ nhận mức độ nghiêm trọng có thể xảy ra của biến đổi khí hậu do tác động của con người, nếu nó thực sự đang diễn ra với tốc độ mà những người tiên tri tận thế đã tuyên bố. Đó là thách thức vẫn chưa có lời giải.
Không nghi ngờ gì mô hình biến đổi khí hậu tồn tại ở rìa của tính khả thi, và chính vì lý do này mà bản chất của các mô hình được sử dụng phải được kiểm tra một cách nghiêm túc. Bạn thấy đấy, một phần của vấn đề là nghệ thuật và khoa học về mô hình hóa hiếm khi được giảng dạy trong các trường đại học; bằng cách nào đó, sinh viên phải biết cách mô hình hóa các hệ thống hóa lý phức tạp như thể nó là một phần của bộ gen con người.
Người viết đã cảm thấy lo lắng về việc thiếu kỹ năng xây dựng mô hình của các sinh viên cao học đến nỗi ông đã giảng dạy một khóa học có tiêu đề “Các lý thuyết và mô hình trong Khoa học và Kỹ thuật” trong khi làm một giáo sư xuất sắc về khoa học vật liệu và kỹ thuật tại Đại học Tiểu Bang Pennsylvania. Tôi không nhớ có ai liên quan đến biến đổi khí hậu đã tham gia khóa học.
Tôi đã bắt đầu bài viết này với câu hỏi “Chúng ta có thể thực sự mô hình hóa biến đổi khí hậu không?” và tôi sẽ kết thúc bằng một ý kiến đã được cân nhắc. Câu trả lời là “có”, nhưng chỉ nếu, theo ý kiến khiêm tốn của tôi, những người lập mô hình tuân thủ các quy tắc nhất định. Người lập mô hình phải:
- Mô tả cẩn thận các cơ sở lý thuyết của mô hình, trình bày rõ ràng tất cả các định đề và giả định, đồng thời chứng minh rằng chúng không phản ánh bất kỳ định kiến nào về một kết quả nhất định.
- Liệt kê và mô tả các phương trình cấu thành và các ràng buộc, chứng minh rằng tất cả các phương trình là độc lập và có đủ số lượng phương trình để bao hàm tất cả các ẩn số.
- Không đưa vào các yếu tố “đột xuất” (“hằng số lừa đảo” trong thời sinh viên của tôi) để làm cho mô hình “hoạt động”.
- Bảo đảm rằng mọi dữ liệu hiệu chuẩn đều được biết đến từ các thí nghiệm độc lập và được biết là đúng trong các giới hạn rõ ràng.
- Định nghĩa cẩn thận “thành công” là gì và bảo đảm rằng phương pháp dự đoán và đánh giá khoa học được tuân thủ nghiêm ngặt, bao gồm cả việc loại bỏ mô hình nếu chỉ đưa ra một dự đoán sai mà không thể sửa chữa bằng cách đánh giá lại các thông số mô hình và dữ liệu đầu vào.
Tôi nhấn mạnh rằng các “quy tắc” mô hình hóa nêu trên đã được nhiều nhà khoa học cùng thiết lập qua hàng ngàn năm nghiên cứu và đã được thấu hiểu trong quá trình chuyển đổi từ chủ nghĩa kinh nghiệm sang thuyết tất định mà tôi gọi là “khoa học”.
Có câu nói rằng: “Cái khó nằm ở các tiểu tiết”. Việc nhấn mạnh vào các quy luật tự nhiên khiến các quy tắc này tuân theo kinh nghiệm khoa học trước đây và phải được tuân thủ khi mô hình hóa các hệ thống hóa lý phức tạp theo thuyết tất định, bao gồm (và đặc biệt là) khí hậu Trái đất.
Nếu bỏ qua các quy tắc này thì chính là quý vị (và chúng ta) đang làm liều.
Quan điểm được trình bày trong bài viết này là của tác giả và không nhất thiết phản ánh quan điểm của The Epoch Times.
Tác giả Digby D. Macdonald là người gốc New Zealand, nhập quốc tịch Hoa Kỳ và là Giáo sư (bán nghỉ hưu) tại Khoa Kỹ thuật Hạt nhân và Khoa học Vật liệu và Kỹ thuật tại Đại học California ở Berkeley. Ông có bằng cử nhân, bằng cao học khoa học của Đại học Auckland và bằng Tiến sĩ của Đại học Calgary (1969), tất cả đều về Hóa học. Giáo sư Macdonald đã xuất bản hơn 1,100 bài báo trên các tạp chí được bình duyệt và kỷ yếu hội nghị và đã xuất bản bốn cuốn sách. Ông là thành viên của Hiệp hội Hoàng gia Canada, Hiệp hội Hoàng gia New Zealand (“Viện Hàn lâm Quốc gia” của các quốc gia này) và là Thành viên của Viện Hàn lâm Khoa học EU. Ông có chỉ số H (Hirsch index) là 79 và các bài báo của ông đã được được trích dẫn hơn 27.846 lượt.
Joe Nguyễn biên dịch
Quý vị tham khảo bài gốc từ The Epoch Times
Xem thêm:
