Năm ngoái, từ mùa hè sang mùa thu, phần lớn châu Âu đã trải qua hiện tượng được gọi là “hạn hán do gió”. Tốc độ gió ở nhiều nơi chậm lại khoảng 15% so với mức trung bình hàng năm, và ở những nơi khác, mức giảm thậm chí còn rõ rệt hơn. Đó là một trong những thời kỳ ít gió nhất ở Vương quốc Anh trong 60 năm qua và ảnh hưởng đến việc sản xuất điện rất lớn. Các trang trại gió sản xuất ra 18% năng lượng của Vương quốc Anh vào tháng 9 năm 2020, nhưng vào tháng 9 năm 2021, tỷ lệ đó giảm mạnh xuống chỉ còn 2%. Để bù đắp khoảng trống năng lượng, Vương quốc Anh buộc phải khởi động lại hai nhà máy than bị đóng băng.
Sự suy giảm gần đây của gió bề mặt ở châu Âu làm dấy lên mối lo ngại về “sự tĩnh lặng trên mặt đất toàn cầu” liên quan đến biến đổi khí hậu. Từ năm 1978 đến năm 2010, nghiên cứu cho thấy gió đã ngừng hoạt động trên toàn thế giới, với tốc độ giảm 2,3% mỗi thập kỷ. Tuy nhiên, vào năm 2019, một nhóm các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng sau năm 2010, tốc độ gió trung bình toàn cầu đã thực sự tăng lên – từ 7 dặm một giờ lên 7,4 dặm một giờ.
Bất chấp những dữ liệu mâu thuẫn đó, Hội đồng liên chính phủ về biến đổi khí hậu dự báo gió sẽ chậm lại trong những thập kỷ tới. Cơ quan này cho biết đến năm 2100, tốc độ gió trung bình hàng năm có thể giảm tới 10%.
“Tại sao trên hành tinh chúng ta lại có gió?” hỏi Paul Williams, người nghiên cứu về gió với tư cách là giáo sư khoa học khí quyển tại Đại học Studying ở Anh. “Đó là do nhiệt độ không đồng đều – rất lạnh ở hai cực và ấm áp ở vùng nhiệt đới. Sự chênh lệch nhiệt độ đó thúc đẩy gió và sự chênh lệch nhiệt độ đó đang yếu đi. Bắc Cực đang nóng lên nhanh hơn vùng nhiệt đới.”
Gió bề mặt chậm lại có thể làm gián đoạn Dòng chảy Vịnh, góp phần gây ra hạn hán và những cơn bão mùa đông dữ dội hơn.
Theo một nghiên cứu gần đây ở Thiên nhiênBắc Cực, kể từ năm 1979, đã ấm lên nhanh hơn bốn lần so với phần còn lại của thế giới. Tốc độ này nhanh hơn nhiều so với những gì các nhà khoa học nghĩ trước đây và sự nóng lên này có thể dự đoán lượng gió thậm chí còn giảm mạnh hơn dự đoán. Một yếu tố khác có thể góp phần gây ra hiện tượng tĩnh lặng là sự gia tăng “độ nhám bề mặt” – sự gia tăng về số lượng và quy mô của các tòa nhà đô thị, hoạt động như lực cản gió.
Gió là một yếu tố bị bỏ qua trong các nghiên cứu về biến đổi khí hậu, điều này giúp giải thích tại sao cuộc tranh luận về những xu hướng này vẫn tiếp tục. Lĩnh vực này còn non trẻ, mới có dữ liệu 70 năm – ngược lại, dữ liệu nhiệt độ có từ hàng nghìn năm trước – và hệ thống gió nổi tiếng là khó nghiên cứu và phân tích. Những biến động đáng kể hàng năm khiến cho các xu hướng dài hạn khó phát hiện và kết luận hiếm khi chắc chắn.
Tuy nhiên, một nghiên cứu tiên phong gần đây đã làm sáng tỏ hoạt động của gió bằng cách kiểm tra vị trí và lượng bụi bám trên trái đất trong kỷ Pliocene, khi nhiệt độ và nồng độ carbon dioxide tương tự như ngày nay.
“Bằng cách sử dụng thế Pliocene như một sự tương tự cho sự nóng lên toàn cầu hiện đại, có vẻ như sự chuyển động của gió tây” – loại gió vĩ độ trung bình thịnh hành thổi từ tây sang đông – “về phía các cực được quan sát trong thời kỳ hiện đại sẽ tiếp tục xa hơn nữa”. Gisela Winckler, nhà nghiên cứu tại Đài quan sát Trái đất Lamont Doherty của Đại học Columbia và là tác giả của bài báo về bụi Pliocene, cho biết: “sự nóng lên do con người gây ra”. Mô hình của cô chỉ ra rằng “gió [will be] yếu hơn và yên tĩnh hơn.”
Dự kiến thay đổi tốc độ gió trung bình dưới 1,5 độ C khi nhiệt độ tăng lên. Màu xanh biểu thị gió chậm hơn, màu xanh lá cây biểu thị gió nhanh hơn.
IPCC
Một nghiên cứu khác gần đây cho thấy rằng sẽ có sự thay đổi theo khu vực và theo mùa về gió ở Hoa Kỳ khi nồng độ carbon dioxide tăng lên: đến năm 2100, tốc độ gió sẽ giảm ở hầu hết miền Tây Hoa Kỳ và Bờ Đông Hoa Kỳ, nhưng miền Trung Hoa Kỳ sẽ chứng kiến sự gia tăng. . Một số nghiên cứu khác dự đoán sự biến đổi tương tự – cả theo khu vực và theo mùa – trên toàn thế giới.
Williams nói, sự không chắc chắn là “vấn đề cơ bản về tín hiệu trên tạp âm vốn có trong tự nhiên. Từ năm này sang năm khác có rất nhiều biến động và rất khó để rút ra tín hiệu dài hạn khi có nhiều biến động diễn ra cùng một lúc.”
Sự tĩnh lặng hoặc sự gia tăng gió có thể gây ra hậu quả nghiêm trọng cho cả thế giới con người và phi nhân loại. “Gió ảnh hưởng đến sự phát triển, sinh sản, phân bố, cái chết và cuối cùng là sự tiến hóa của thực vật”, nhà sinh lý học thực vật PS Nobel đã viết trong một bài báo năm 1981 có tựa đề “Gió như một yếu tố sinh thái”.
Ví dụ, những cây sequoia khổng lồ ở Bờ Tây Hoa Kỳ phụ thuộc vào việc cung cấp phốt pho thường xuyên từ sa mạc Gobi, qua Thái Bình Dương. Và gió bề mặt chịu trách nhiệm điều khiển dòng hải lưu Gulf Stream, dòng hải lưu điều khiển phần lớn khí hậu thế giới. Gió bề mặt chậm lại có thể làm gián đoạn băng tải này, góp phần gây ra hạn hán, thời tiết lạnh hơn và những cơn bão mùa đông dữ dội hơn. Gió cao hơn bình thường có thể làm hư hại hoặc phá hủy cây cối và làm tăng tốc độ thoát hơi nước – một thách thức đối với nông dân và chủ trang trại ở những khu vực vốn đã khô hạn. Và những cơn gió cực đoan hơn có liên quan đến mùa cháy rừng ngày càng tồi tệ ở miền Tây Hoa Kỳ
“Hạn hán do gió gần đây là một lời nhắc nhở rõ ràng về mức độ thay đổi của [wind energy] thế hệ có thể,” một nhà nghiên cứu viết.
Những cơn gió mạnh có thể giúp giảm bớt các thành phố đang nghẹt thở vì ô nhiễm và thay thế không khí tù đọng bằng không khí trong lành. Mặt khác, gió chậm hơn sẽ làm trầm trọng thêm tình trạng khốn khổ của các đợt nắng nóng, được dự đoán là sẽ trở nên thường xuyên hơn và kéo dài hơn. Gió chậm cũng khiến máy bay khó cất cánh hơn vì phi công phải dựa vào gió ngược để nâng. Theo Williams, trong 30 năm qua, trọng lượng cất cánh tối đa của một chiếc Airbus 320 đã giảm 4 tấn tại một sân bay ở Hy Lạp, do gió ngược chậm lại và nhiệt độ tăng cao.
Sự tĩnh lặng toàn cầu, nếu điều đó xảy ra, sẽ có tác động lớn đến việc sản xuất năng lượng thay thế. Williams nói: “Gió giảm 10% không có nghĩa là năng lượng giảm 10%. Tua bin có phần kém hiệu quả, bị giới hạn về lượng năng lượng chúng có thể lấy từ gió. Theo Williams, tốc độ gió giảm 10% thực tế sẽ dẫn đến “giảm 30% và điều đó sẽ là thảm họa”.
Châu Âu tập trung hoàn toàn vào năng lượng gió như một giải pháp thay thế cho than đá và các nhiên liệu hóa thạch khác. Vương quốc Anh tạo ra khoảng 24% năng lượng từ hơn 11.000 tuabin gió trong và ngoài khơi, còn Liên minh châu Âu nhận được khoảng 15% điện năng từ gió. Tỷ lệ đó ngày càng tăng khi có nhiều tua-bin gió đi vào hoạt động hơn. Ở Mỹ, các trang trại gió cung cấp gần 10% sản lượng điện quy mô tiện ích. Đến năm 2050, lượng điện sản xuất được dự đoán sẽ tăng gần gấp bốn lần. Nhưng nếu tốc độ gió giảm đi, việc đạt được mục tiêu đó có thể khó khăn hơn.
Một chiếc Airbus A320neo cất cánh từ Sân bay Quốc tế Athens. Gió chậm hơn khiến máy bay khó cất cánh hơn.
Nicolas Economou / NurPhoto qua Getty Images
Hannah Bloomfield, nhà nghiên cứu sau tiến sĩ tại Đại học Bristol, nghiên cứu về gió và năng lượng gió. Cô tin rằng, cho đến gần đây, những thay đổi về tốc độ gió vẫn nằm trong phạm vi có thể thay đổi và ngày nay không có bằng chứng chắc chắn nào về sự tĩnh lặng toàn cầu do biến đổi khí hậu gây ra. Nhưng các mô hình của tương lai còn đáng quan tâm hơn. “Các nghiên cứu cho thấy nếu bạn bắt đầu tiến xa hơn, từ năm 2050 trở đi, các lập luận của IPCC [for stilling] bắt đầu có vẻ thuyết phục hơn rất nhiều.”
“Hạn hán do gió gần đây là một lời nhắc nhở rõ ràng về mức độ thay đổi của hình thức phát điện này,” cô viết vào năm ngoái trên tạp chí Cuộc trò chuyện“và nó không thể là khoản đầu tư duy nhất cho một mạng lưới năng lượng đáng tin cậy trong tương lai.”
Upmanu Lall, giáo sư kỹ thuật dân dụng tại Đại học Columbia, cho biết: Việc giải quyết hạn hán do năng lượng gió sẽ đòi hỏi các chiến lược mới để lưu trữ năng lượng và các giải pháp thay thế đáng tin cậy. Ông nói, do sự biến đổi của cả gió và ánh nắng, năng lượng thay thế “bắt đầu trông giống một hệ thống nước hơn là một hệ thống năng lượng”. Giống như các hệ thống nước với nguồn cung cấp thay đổi cần phải được quản lý để phù hợp với xu hướng lượng mưa xảy ra theo quy mô hàng năm, hàng thập kỷ và kéo dài hàng thế kỷ, “điều này cũng sẽ là một phần từ vựng của hệ thống năng lượng”.
Lall cho biết hầu hết công nghệ pin hiện tại sẽ không giúp ích gì trong thời gian hạn hán năng lượng kéo dài vì pin ngày nay chỉ lưu trữ năng lượng trong vài ngày. Ông tiếp tục: “Nhiều người đang thảo luận về hydro và hạt nhân trong bối cảnh này. “Bạn có thể tạo ra hydro khi có dư thừa năng lượng mặt trời và gió, và nó có thể được sử dụng khi bạn có nguồn năng lượng dồi dào. [renewable energy] thiếu.” Năng lượng tái tạo dư thừa cũng có thể được sử dụng để bơm nước lên hồ chứa; năng lượng được tạo ra sau đó bằng cách giải phóng nước ngược xuống dốc, đi qua tuabin.
Giá khí đốt tự nhiên ở châu Âu đã tăng hơn 450% trong đợt lặng gió châu Âu năm ngoái.
Gió giảm cũng có thể làm trầm trọng thêm sự biến động của thị trường năng lượng. Nếu giá khí đốt tự nhiên tăng vọt – chẳng hạn như do chiến tranh ở Ukraine, hoặc do mùa đông đặc biệt lạnh giá – cùng lúc với sự kiện tĩnh lặng trong khu vực, giá năng lượng có thể tăng vượt quá khả năng chi trả của hàng triệu người. Giá khí đốt tự nhiên ở châu Âu đã tăng hơn 450% trong thời kỳ châu Âu tĩnh lặng năm ngoái và giá điện ở khu vực Bắc Âu đã tăng tới 470% so với năm trước.
Trong khi tình trạng tĩnh lặng đã xảy ra ở một số nơi trên thế giới, các báo cáo giai thoại ở những nơi khác cho thấy gió đang thổi dữ dội hơn – và thường xuyên hơn – hơn bao giờ hết. Ví dụ, đầu năm nay ở miền trung New Mexico, lính cứu hỏa vùng đất hoang, chủ trang trại và những người khác đã mô tả các hiện tượng gió là chưa từng có. Martin Baca, một người trồng cỏ linh lăng và chủ trang trại lâu năm ở phía nam Albuquerque, cho biết ông chưa bao giờ thấy gió thổi thường xuyên như gần đây. Ông nói: “Bạn có thể tưới nước và năm ngày sau nó sẽ khô. “Gió nóng đó giống như máy sấy tóc. Và không có sương [to] giúp cỏ phát triển.”
Thật không could, khoa học vẫn chưa xác định được nơi nào gió tĩnh và tăng gió – do xu hướng biến đổi khí hậu lâu dài – sẽ xảy ra. “Không có khoa học ổn định ở đây,” Williams nói. Bài báo năm 2019 chỉ ra rằng gió nhanh hơn trong khoảng thời gian 9 năm, đã bị bối rối bởi tình trạng ảm đạm ở châu Âu vào mùa hè năm ngoái.
“Mọi thứ lại đi theo hướng khác,” Williams nói, có vẻ cam chịu trước những điều không chắc chắn. “Ở châu Âu đáng lẽ không nên yên tĩnh như vậy vào mùa hè.”