Các siêu máy tính mới dự báo bão ngày càng chính xác hơn

Mỗi siêu máy tính của Cơ quan Thời tiết quốc gia Mỹ có kích thước bằng 10 chiếc tủ lạnh. Siêu máy tính giúp cải thiện khả năng dự báo các cơn bão đang ngày càng khó đoán hơn do tác động của biến đổi khí hậu.

Dự báo đường đi của bão Noru – Ảnh: THE THAIGER

Khi đổ bộ vào bờ vịnh Mexico của bang Florida vào tháng 10-2018, bão Michael là cơn bão cấp 5 với sức gió trên 241km/h.

Trung tâm Bão quốc gia Mỹ (NHC) ban đầu dự báo bão Michael chỉ đạt một nửa sức mạnh này.

Michael đã trải qua quá trình tăng cường độ nhanh và các chuyên gia đã không nhận thấy quá trình này đang diễn ra. Tăng cường độ nhanh là quá trình một cơn bão tăng sức gió lên cao hơn trong thời gian ngắn.

Dự đoán mức độ hỗn loạn tại tâm bão và hiểu cách cơn bão mạnh lên như thế nào vẫn là thách thức đối với các nhà dự báo thời tiết.

Tuy nhiên, với việc được trang bị các mô hình tốt hơn và nhiều kinh nghiệm hơn, các chuyên gia thời tiết đã dự báo chính xác bão Ida (đổ bộ vào thành phố New Orleans tháng 9-2021) sẽ nhanh chóng mạnh lên. Thực tế là Ida còn mạnh hơn so với dự đoán.

Các siêu máy tính đã góp phần không nhỏ vào việc cải thiện khả năng dự báo bão, về cường độ cũng như nơi và thời điểm cơn bão quét qua, theo tạp chí MIT Technology Review.

Đến cuối năm 2021, Cơ quan Thời tiết quốc gia Mỹ (NWS) đã có thêm hai siêu máy tính mới. Cơ quan này hy vọng bản nâng cấp sẽ giúp họ dự báo chính xác hơn nữa, điều cần thiết trong bối cảnh biến đổi khí hậu đang khiến các cơn bão ngày càng “hung hăng” hơn.

NWS sẽ tận dụng siêu máy tính mới trong các hoạt động dự báo, giúp các nhà khí tượng học dự báo mọi thứ tốt hơn, từ khả năng mưa ở thành phố Denver cho tới khả năng một cơn bão đổ bộ vào thành phố Miami.

Mỗi siêu máy tính, một đặt ở bang Virginia và một ở bang Arizona, có kích thước bằng 10 chiếc tủ lạnh và có sức mạnh xử lý lên đến 12,1 petaflop. Flop là thước đo hiệu suất máy tính, đặc biệt trong lĩnh vực tính toán khoa học sử dụng nhiều tính toán thập phân trong một giây. Petaflop tương đương hiệu suất 1 triệu tỉ phép tính/giây.

Các siêu máy tính này là bản nâng cấp cực lớn, gấp gần ba lần kích thước của hệ thống cũ, và sẽ tiêu tốn gần 300 triệu đến 500 triệu USD trong thập kỷ tới.

Ảnh minh họa các siêu máy tính giúp dự báo thời tiết chính xác hơn – Ảnh: TECHNOLOGY

Ngày càng chính xác hơn

Ông Michael Brennan, người đứng đầu bộ phận chuyên về bão tại NHC, cho biết nâng cấp năng lực máy tính là một phần quan trọng trong những cải tiến gần đây trong dự bão về đường đi và cường độ của bão.

Các dự báo về đường đi của cơn bão ngày càng chính xác hơn trong 30 năm qua, khi các mô hình thời tiết quy mô lớn và các máy tính chạy những mô hình này được cải thiện hơn.

Sai số trung bình trong dự báo đường đi của bão đã giảm từ khoảng 161km hồi năm 2005 xuống khoảng 105km năm 2020. Điều này đóng vai trò quan trọng trong các dự báo về nơi bị ảnh hưởng nặng nhất do bão.

Hiểu và dự báo cường độ bão còn nhiều thách thức hơn dự báo đường đi của bão, bởi vì cường độ của một cơn bão phụ thuộc vào nhiều yếu tố hơn, như tốc độ gió và nhiệt độ tại tâm bão.

Dù vậy dự đoán cường độ bão cũng đã bắt đầu được cải thiện trong thập kỷ qua. Sai số trong dự báo cường độ bão trong 48 giờ đã giảm từ 30% xuống còn 20% trong giai đoạn từ năm 2005 đến 2020.

Máy tính càng mạnh sẽ giúp xử lý tốt hơn các mô hình thời tiết phức tạp và có nhiều thông tin hơn, cũng như cho phép mô hình dự báo chính xác hơn về mặt địa lý.

Các mô hình thời tiết hoạt động theo cách chia nhỏ địa cầu thành nhiều mảnh, và cố gắng tính toán xem điều gì sẽ xảy ra đối với từng mảnh đó. Một mô hình có độ phân giải cao hơn có nghĩa là địa cầu sẽ được chia thành các mảnh nhỏ hơn để xem xét kỹ hơn.

Sau cùng, các nhà nghiên cứu sẽ gom chúng thành một mô hình tập hợp để chạy thử các tính toán, nhiều nhất là 20 hoặc 30 lần thử. Mỗi lần chạy thử được thực hiện với những điều kiện thời tiết hơi khác nhau để xem các dự báo sẽ khác nhau như thế nào. Kết quả sẽ được thống kê và xem xét chung.

Những thay đổi cùng các dự báo chính xác hơn đã làm cho cuộc sống của các chuyên gia dự báo như ông Jim Stefkovich, nhà khí tượng học tại Cơ quan quản lý khẩn cấp Alabama (Mỹ), trở nên “dễ thở” hơn.

“Giai đoạn đầu trong sự nghiệp của tôi, rất nhiều thứ sẽ ập đến mà không có cảnh báo, bởi vì công nghệ không được tốt, và các cảnh báo không phải lúc nào cũng chính xác. Bây giờ không còn thấy điều đó nhiều nữa”, ông Stefkovich nói.

Biến đổi khí hậu đang khiến thời tiết trở nên khắc nghiệt hơn. Các chuyên gia hy vọng việc dự báo chính xác hơn và truyền đạt thông tin dự báo đúng cách có thể giúp mọi người đưa ra các quyết định tốt hơn khi bão tới.