Ứng dụng kỹ thuật đồng vị trong dự báo tác động của biến đổi khí hậu đối với tài nguyên nước10:21:00 02/10/2019

Nhằm dự đoán ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đối với nguồn tài nguyên nước trong vòng 100 năm tới, một trong những phương pháp được các nhà khoa học sử dụng hiện nay là mô hình cân bằng nước theo thành phần đồng vị của Cơ quan Năng lượng nguyên tử quốc tế (IAEA). Phương pháp này có thể giúp các chuyên gia dự đoán chính xác và tin cậy về ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đến nguồn nước trong tương lai, giúp ích cho việc hoạch định chính sách quản lý nước bền vững cho các thế hệ mai sau.

Mô hình cân bằng nước theo thành phần đồng vị của IAEA có thể giúp các chuyên gia dự đoán chính xác tác động của biến đổi khí hậu đối với tài nguyên nước trong tương lai  (Ảnh: L. Toro/IAEA)

Mô hình cân bằng nước theo thành phần đồng vị của IAEA

Các nhà khoa học sử dụng mô hình cân bằng theo thành phần đồng vị của IAEA để mô phỏng và ước tính ảnh hưởng lâu dài của biến đổi khí hậu đối với sự tồn tại và vận động của nước trên mặt đất, trong lòng đất và trong bầu khí quyển của Trái Đất (vòng tuần hòan nước). Bằng việc ứng dụng kỹ thuật đồng vị trong theo dõi và định lượng các thành phần của nước qua thời gian, sự dịch chuyển và chuyển trạng thái của nước ở các khu vực có thể được mô hình hóa một cách chính xác.

Các mô hình cân bằng nước thường mô tả vòng tuần hoàn nước về lượng mưa, sự thoát hơi nước, dòng chảy và thay đổi trữ lượng nước. Không giống như nhiều mô hình cân bằng nước truyền thống, mô hình cân bằng nước theo thành phần đồng vị của IAEA sử dụng các kỹ thuật đồng vị để hiệu chỉnh và kiểm chứng tính chính xác của mô hình dựa trên đặc trưng của các đồng vị. Với mô hình cân bằng nước được hiệu chỉnh và xác minh tốt, các nhà khoa học có thể ước tính chính xác về những tác động của biến đổi khí hậu đối với tài nguyên nước trong khoảng 100 năm trở lên.

Được giới thiệu lần đầu tiên vào năm 2015, phần mềm ứng dụng mô hình này là phần mềm mã nguồn mở, dễ sử dụng, bao gồm các công cụ cho quá trình mô hình hóa, xử lý và phân tích dữ liệu một cách dễ dàng, trực quan. Mô hình được thiết kế để có thể liên kết với nhiều bộ dữ liệu về khí hậu, thảm thực vật, lượng mưa, dòng nước, địa hình và đất đai từ các vùng khác nhau và với quy mô toàn cầu. Dữ liệu đồng vị được sử dụng để hiệu chỉnh mô hình và việc xác nhận kết quả thường dựa trên dữ liệu được thu thập tại địa phương, cũng như dữ liệu từ các kho lưu trữ toàn cầu ví dụ như Mạng lưới toàn cầu về ứng dụng kỹ thuật đồng vị trong nghiên cứu lượng mưa (GNIP) và Mạng lưới toàn cầu về ứng dụng kỹ thuật đồng vị nghiên cứu các con sông (GNIR).

Dự báo ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đối với tài nguyên nước

PGS. Dessie Nedaw Habtemariam tại Đại học Addis Ababa, Ethiopia cho biết, đối với mỗi quốc gia, sự chuẩn xác trong các nghiên cứu về khí hậu, tài nguyên nước trong dài hạn là rất quan trọng bởi việc đánh giá không chính xác về nguồn cung ứng nước trong tương lai sẽ gây nên nhiều tác động bất lợi. Ví dụ, nếu chúng ta ước tính quá cao lượng nước có thể được bổ cập, những nhà hoạch định chính sách có thể dựa vào đánh giá này để thực hiện các chính sách dẫn đến việc nguồn nước ngầm có thể bị cạn kiệt nhanh hơn mức có thể bổ sung lại. Mặt khác, nếu như chúng ta ước lượng quá thấp nguồn nước có thể được bổ cập sẽ dẫn đến các chính sách quản lý nước nghiêm ngặt không cần thiết và ảnh hưởng đến các quyết sách phát triển, ví dụ như cản trở việc mở rộng đô thị do thiếu tài nguyên nước.

Theo PGS. Tricia Stadnyk tại Đại học Manitoba, Canada, đối với những nghiên cứu cho dài hạn từ 100 năm trở lên, việc có được kết quả chính xác khi sử dụng các mô hình cân bằng nước khác không phải là điều đơn giản. Nhiều mô hình cân bằng nước làm rất tốt trong việc mô phỏng dòng chảy của nước ở suối, sông và các vùng nước khác, nhưng lại rất tệ trong việc mô tả lượng hơi nước bốc hơi liên tục. Điều này rất quan trọng đối với việc dự đoán biến đổi khí hậu vì một trong những vấn đề được quan tâm hiện nay chính là sự bốc hơi của nước. Khi nhiệt độ trở nên khắc nghiệt hơn do biến đổi khí hậu, tốc độ bốc hơi nước ngày càng nhanh, gây ra sự sụt giảm lượng nước trên bề mặt Trái đất. Điều này ảnh hưởng đến toàn bộ vòng tuần hoàn của nước hàng năm và có thể dẫn đến những hậu quả khó lường như hạn hán hay lũ lụt.

Không vùng đất nào trên Trái Đất nằm ngoài vùng tác động của biến đổi khí hậu. Biến đổi khí hậu có thể ảnh hưởng từ nơi có có bốn mùa rõ rệt và hơn 60% diện tích mặt đất đóng băng như Canada đến nơi chỉ có một mùa và phần lớn diện tích thuộc vùng nhiệt đới có nhiệt độ cao liên tục như Ethiopia. Những điều kiện tự nhiên đa dạng như vậy có thể được nắm bắt được bằng cách điều chỉnh mô hình và có thể áp dụng trên toàn cầu. IAEA hiện đang hỗ trợ các nhà khoa học từ một số quốc gia trong việc sử dụng mô hình cân bằng nước theo thành phần đồng vị và các mô hình khác nhằm nâng cao hiệu quả công tác quản lý tài nguyên nước. Điển hình như tại Ethiopia, một dự án hợp tác kỹ thuật kéo dài ba năm đang được triển khai để nghiên cứu vùng thượng lưu của lưu vực sông Awash - một hồ chứa nước ngầm lớn cung cấp nước ngọt cho hơn 2,6 triệu người dân. Các quốc gia khác, như Canada, đã và đang thiết lập mạng lưới lấy mẫu đồng vị để cải thiện độ chính xác khi sử dụng các mô hình cân bằng nước theo thành phần đồng vị

Vũ Thùy Vân, Phòng Quản lý KH&CN hạt nhân (Biên dịch)

Nguồn: IAEA

Google translate
Liên kết
  • Bộ Khoa học và Công nghệ
    Bộ Khoa học và Công nghệ
Thư viện ảnh
Đối tác
Media
Thống kê truy cập