Ngày 17/6/2013 là một ngày khó có thể quên ở Nam Á - một thiên tai chưa từng có đã càn quét bang Uttarakhand của Ấn Độ, nơi có hơn 5.000 người chết trong trận lụt do mưa liên tục gây ra. Ở phía Tây Nepal, sông Mahakali bị ngập nước đã khiến hơn 2.500 người phải sơ tán vì nước sông tràn bờ ở Darchula và gây ngập lụt vùng đất rộng lớn trong trụ sở chính của huyện Khalanga.
Bốn tháng trước khi thảm họa xảy ra, Nam Á đã trải qua một ngày “đáng nhớ” khác. Ngày 6/2/2013, mưa xối xả đã làm 34 người thiệt mạng ở Pakistan, hầu hết trong số họ sống gần biên giới phía Tây Bắc của đất nước. Ở Nepal, một trận mưa lớn đổ xuống cùng với mưa đá ở những ngọn đồi phía Tây và các huyện miền núi cùng với một vài khu vực ở miền Trung. Ở Humla và các huyện đồi núi khác, tuyết rơi không ngừng làm “tê liệt” cuộc sống chung. Tuy nhiên, khu vực phía Đông của đất nước này không nhận được mưa trong một thời gian dài nên vẫn khô cằn.
Trong khi cả hai sự kiện trên đều liên quan đến “Sự xáo trộn ở phía Tây” – kéo theo mưa đến vĩ độ Nam Á cao hơn thông thường trong mùa đông, những phát hiện từ một nghiên cứu mới cho thấy hiện tượng chưa được biết đến trước đây – “sông khí quyển” cũng có thể tạo ra sự xáo trộn trên.
Theo Cơ quan Khí quyển và Đại dương Quốc gia Mỹ (NOAA), các con sông trong khí quyển là các khu vực dài, hẹp trong khí quyển trông giống như các con sông trên bầu trời. Chúng vận chuyển hơi nước bên ngoài vùng nhiệt đới khi chúng di chuyển theo thời tiết. Khi sông khí quyển đổ bộ hoặc tấn công các ngọn núi, chúng thường giải phóng hơi nước này dưới dạng mưa lớn hoặc tuyết.
Định nghĩa trên hấp dẫn với Kritika Thapa, hiện là kỹ sư môi trường tư vấn ở Syracuse, New York, Mỹ. Cố vấn trường đại học của Thapa tại Đại học bang New York, Theodore Endreny, nơi mà Thapa đang theo đuổi nghiên cứu của cô vào năm 2013 đã đề cập đến “sông khí quyển” trong khi Thapa đang cố gắng theo đuổi một chủ đề cho luận văn thạc sĩ về kỹ thuật tài nguyên nước.
“Ted (Endreny) và tôi đang thảo luận sử dụng Chương trình đo mưa nhiệt đới (TRMM) để tạo đường cong cường độ thời gian tần suất (IDF) cho Nepal vì tôi muốn tập trung vào các sự kiện cực đoan bằng cách sử dụng dữ liệu viễn thám. Sau đó, Ted đề cập đến khả năng phân tích dữ liệu TRMM cho các xu hướng hình thành các dòng sông trong khí quyển. Đó là lần đầu tiên tôi nghe nói về sông khí quyển và bị mê hoặc”- Thapa, tác giả chính của một bài báo về các con sông khí quyển ở vùng Himalaya được công bố trên Tạp chí Nghiên cứu Địa vật lý - Khí quyển cho biết.
Thapa, người gốc Nepal cho rằng sông khí quyển đã được nghiên cứu chủ yếu ở Anh cũng như Bờ Tây và Trung Mỹ, và sông này có thể ảnh hưởng đến lượng mưa và lũ lụt của khu vực. Ví dụ, ở bang California, khoảng 30-60% lượng mưa do sông khí quyển gây ra, đồng nghĩa với việc quản lý các hồ chứa để giải quyết vấn đề này là cần thiết để ngăn lũ lụt và duy trì nguồn nước cho nhu cầu trong nước. Thapa muốn tìm hiểu xem những sự kiện như vậy có tồn tại ở Nepal và vùng Hindu Kush Himalaya hay không.
"Nepal có dãy Himalaya cao với một số ảnh hưởng bão nhiệt đới phụ ở dạng xáo trộn phía Tây và không xa bờ biển. Tôi đã viết cho một nhà khoa học nổi tiếng nghiên cứu về sông khí quyển trong một thời gian dài và hỏi rằng sông khí quyển có thể hoạt động trên dãy Himalaya hay không. Các nhà khoa học không có câu trả lời dứt khoát và đưa ra sự xuất hiện không nhiều của xoáy thuận ngoài nhiệt đới mà sông khí quyển có liên quan, không có xu hướng nghi ngờ rằng sông khí quyển sẽ hoạt động trong khu vực” – Thapa cho biết.
Tuy nhiên, Thapa đã quyết định theo đuổi tìm hiểu về sông khí quyển bằng mọi cách, với những lợi ích tiềm tàng nếu sông này được phát hiện trong khu vực.
Endreny, đồng tác giả của bài báo và là người đứng đầu của bộ phận kỹ thuật môi trường tại SUNY ESF cho biết: “Nghiên cứu được thiết kế để thúc đẩy kỹ thuật nhân đạo bằng cách tập trung các thuật toán tính toán mới trên dữ liệu môi trường toàn cầu nhằm mang lại lợi ích cho các cộng đồng dễ bị tổn thương nhất”. Endreny cùng với Craig Ferguson, một nhà nghiên cứu và giảng viên tại Trung tâm Nghiên cứu Khoa học Khí quyển (SUNY-Albany) đã giúp thiết kế nghiên cứu này.
Sau đó, Thapa đã điều hành thuật toán dựa trên vận tải hơi nước tích hợp (IVT), được chứng minh là mạnh mẽ cho trình diễn sông khí quyển, sử dụng ERA-Interim, một phép phân tích khí quyển toàn cầu được tạo ra bởi Trung tâm dự báo thời tiết tầm trung châu Âu. "Chúng tôi không có báo cáo mưa cho tất cả các khu vực chúng tôi muốn hướng đến, đó là lý do tại sao chúng tôi sử dụng dữ liệu ERA tạm thời cho lượng mưa”, Thapa nói với thethirdpole.net.
Các nhà nghiên cứu trên đã quyết định không xem xét dữ liệu từ gió mùa vì lượng mưa gió mùa đã được nghiên cứu kỹ. “Giai đoạn từ tháng 10 năm trước đến tháng 5 năm sau mang lại lượng mưa thảm khốc ở một số khu vực nhất định và bảo đảm một nghiên cứu tập trung để cải thiện dự báo và giảm nguy cơ và nguy hại” - Endreny nhấ mạnh.
Thapa hoàn thành luận văn thạc sĩ vào năm 2015 và gửi bản thảo của cô cho JGR-Atmospheres để xem xét một số phân tích lượng mưa bổ sung vào tháng 8/2017. Trong khi đó, một nhóm các nhà khoa học khác cũng nghiên cứu bản chất của sông khí quyển ở Nam Á, đặc biệt là ở Vịnh Bengal sử dụng thuật toán IVT tương tự. Họ đã hoàn thành dự án vào tháng 7/2017.
Sông khí quyển có thật và ảnh hưởng đến Nam Á
Cả hai bài báo đều cho thấy sông khí quyển có ảnh hưởng đến thời tiết ở Nepal và các vùng lân cận. Thapa phát hiện sự xuất hiện của 433 sông khí quyển trong hơn 35 năm, hay khoảng 12 sông khí quyển mỗi năm, xung quanh phía Tây Nepal. Theo phát hiện, sông khí quyển có thể giải thích 78% lượng mưa hàng ngày vượt quá 33 mm trong mùa không gió mùa từ tháng 10 năm trước đến tháng 5 năm sau.
Trong khi đó, một bài báo khác đã phát hiện có tổng cộng 149 sông khí quyển ở khu vực Vịnh Bengal từ năm 1979 - 2011. Phát hiện cho thấy có nhiều sự kiện sông khí quyển hơn trong khu vực vào tháng 5 và tháng 10 so với bất kỳ thời điểm nào khác trong năm. Thêm vào đó, các nhà nghiên cứu nhận thấy 24% sông khí quyển xuất hiện trong các cơn bão nhiệt đới. "Điều này cho thấy sự kết nối giữa sông khí quyển và lốc xoáy nhiệt đới bên cạnh việc rải rác nội bộ hàng năm tương tự”, bài báo cho biết.
Các nhà nghiên cứu cũng tìm thấy mối tương quan chặt chẽ giữa các sự kiện sông khí quyển và các trận mưa lớn. "Một tỷ lệ lớn của việc sông khí quyển sẽ dẫn đến mưa lớn, trong khi chỉ có một phần nhỏ của mưa lớn xảy ra sau sông khí quyển" – các nhà nghiên cứu nhấn mạnh.
Madan Sigdel, Trợ lý Giáo sư tại Khoa Khí tượng và Thủy văn Trung ương thuộc Đại học Tribhuvan ở Kathmandu (Nepal) cho biết: “Các con sông khí quyển là điều mới mẻ đối với bài diễn văn khí tượng ở khu vực này trên thế giới”. Ông cho rằng các nhà dự báo của Nepal không hiểu rõ về sông khí quyển.
Cùng với biến đổi khí hậu
Một nghiên cứu do NASA dẫn đầu gần đây đã chỉ ra rằng biến đổi khí hậu có thể làm tăng sông khí quyển trên toàn thế giới vào cuối thế kỷ này. Mặc dù nghiên cứu cho thấy số lượng của sông khí quyển sẽ giảm nhẹ nhưng sông này sẽ dài hơn và rộng hơn đáng kể. Theo nghiên cứu, tần suất của các cơn bão sông khí quyển mạnh nhất được dự báo sẽ tăng gần gấp đôi.
Ferguson, đồng tác giả luận văn của Thapa và đồng tác giả của bài báo cho biết: “Quản lý tài nguyên nước hiệu quả và chuẩn bị ứng phó với thiên tai được thành lập dựa trên sự hiểu biết chắc chắn về sự điều khiển chính của lượng mưa trung bình và lượng mưa đỉnh điểm của khu vực”.
“Lần đầu tiên chúng tôi thấy lượng mưa lớn hàng năm đáng ngạc nhiên ở Nepal có liên quan đến các sự kiện sông khí quyển xảy ra ngoài mùa mưa trong mùa hè. Phát hiện này là đáng chú ý bởi vì cho đến nay, quản lý nguồn nước chủ yếu tập trung vào gió mùa” – Ferguson cho biết thêm.
Ông cho rằng việc tính toán bổ sung sông khí quyển sẽ cải thiện đáng kể khả năng quản lý khu vực. “Khi thế giới ấm lên, nước tan chảy băng giá sẽ tạo ra một phần nhỏ hơn của dòng chảy trong khu vực. Ngược lại, theo dự báo, sông khí quyển sẽ tăng cường về cả về cường độ và tần suất. Do đó, vai trò của sông khí quyển trong nghiên cứu trữ lượng nguồn nước Nepal đang gia tăng” – Ferguson nhấn mạnh.
Thapa cho rằng những lợi ích từ sông khí quyển có thể giúp dự báo chính xác hơn, quản lý tốt hơn tài nguyên nước ở những nơi như California, Mỹ và giúp cộng đồng Himalaya linh hoạt hơn trong việc ứng phó với biến đổi khí hậu. “Nghiên cứu của chúng tôi chưa phải là nghiên cứu chi tiết về hoạt động của sông khí quyển ở vùng Hindu Kush Himalaya và tôi hy vọng sẽ có nhiều nghiên cứu tiếp theo trong tương lai”, Thapa cho biết.
