Gilbert Walker - người gióng chuông báo động về hiểm họa El Nino_Ảnh: TL

Nhà vật lý say mê với nghề thống kê khí tượng

Gilbert Walker sinh ngày 14-6-1868 ở Rochdale, Lancashire, Anh. Sau khi nhận bằng tiến sĩ khoa học ở Đại học Trinity, Cambridge, ông được mời ở lại giảng dạy môn toán tại trường. Góc nhìn toán học về các vấn đề vật lý, kỹ thuật lúc đó khiến ông ngày càng nổi tiếng trong giới trí thức Cambridge và London.

Năm 1901, John Eliot - Giám đốc Cục Khí tượng Ấn Độ - về London tìm kiếm người sang xứ thuộc địa Ấn Độ để thay mình chuẩn bị nghỉ hưu. Với tiếng tăm về nền tảng toán học vững mạnh, Walker được Eliot mời chọn vào công việc hoàn toàn mới lạ với ông. Walker đã nghiêm túc nhận lời. Ông dành trọn 2 năm 1902 và 1903 để đến tìm hiểu Cục Khí tượng các nước Anh, Pháp, Đức và Mỹ. Thành thử, khi đặt chân đến Ấn Độ vào cuối năm 1903 và được bổ nhiệm làm Giám đốc Cục Khí tượng Ấn Độ, ông đã có một nền tảng kiến thức vững chắc về ngành khoa học mà ông “chưa từng được đào tạo bài bản” này.

Nạn đói khủng khiếp năm 1876 và 1896 tước đi sinh mạng của hơn 10 triệu người dân tại Ấn Độ. Nguyên nhân chủ yếu là mất mùa do hạn hán nặng nề vì gió mùa không mang mưa đến. Các dự báo khí tượng hoàn toàn sai. Tân Giám đốc Cục Khí tượng Ấn Độ hiểu rằng, nhiệm vụ cấp bách lúc này là phải nắm bắt được hệ thống gió mùa đang biến đổi như thế nào và vì sao nó không mang mưa tới. Walker bắt đầu bền bỉ nghiên cứu số liệu thống kê về gió mùa Ấn Độ và dải nhiệt đới chạy dài từ Đông Thái Bình Dương qua Tây Ấn Độ Dương: khí áp, nhiệt độ và lượng mưa của 40 năm trước đó. Ông gặp muôn vàn khó khăn do số liệu khí tượng hết sức nghèo nàn, nhất là tại khu vực Thái Bình Dương - Ấn Độ Dương. Khoa học thống kê hồi đó cũng chưa phát triển, ông phải lập hàng loạt mô hình toán học mới để giải quyết các bài toán thống kê của mình.

Đúng lúc công việc lên đến cao trào, châu Âu bắt đầu đối diện với căng thẳng ngoại giao và leo thang dẫn tới Chiến tranh thế giới lần thứ nhất. Ông mất toàn bộ đội ngũ nhân viên người châu Âu, cạn kiệt hầu hết nguồn lực cho việc nghiên cứu này. Nhưng “cái khó ló cái khôn”, Walker bỗng nhận ra rằng người Ấn Độ rất có năng khiếu toán học, ông đã tạo ra một “máy tính người”, sử dụng nhân viên văn thư Ấn Độ của mình để thay thế đội ngũ chuyên gia người Âu về nước tham gia chiến tranh.

Tìm ra lý do 10 triệu người Ấn Độ chết đói

Các nghiên cứu của Walker cho thấy mối liên hệ kiểu bập bênh giữa các chỉ số áp suất khí quyển tại các trạm khí tượng ở phía Đông và phía Tây của Thái Bình Dương. Khi áp suất tăng ở phía Đông, nó sẽ giảm ở phía Tây và ngược lại. Ông gọi nó là “Dao động phương Nam”. Bên cạnh đó, ông cũng phát hiện ra dao động áp suất khí quyển kiểu bập bênh giữa Iceland và Azores, cũng như dao động kiểu bập bênh ở Bắc Đại Tây Dương, nhưng Dao động phương Nam là dao động chiếm ưu thế. Ông viết: “Dao động phương Nam có ảnh hưởng sâu rộng hơn so với 2 dao động còn lại, nhưng vì ảnh hưởng của một mùa bất thường thường lan truyền với độ trễ nhất định, nên nó có thể không xuất hiện ở phía bên kia địa cầu cho đến sau khoảng thời gian 6 tháng hoặc hơn”. Ông cho rằng đây là chìa khóa để dự báo gió mùa và thời tiết theo mùa. Từ đó, ông đề xuất sử dụng Dao động phương Nam vào dự báo thời tiết thế giới. Các kết quả này được công bố trong một loạt bài báo về thời tiết thế giới vào giữa những năm 20 đến 30 của thế ky XX, khi Walker kết thúc nhiệm kỳ tại Cục Khí tượng Ấn Độ.

Walker cũng phát hiện ra rằng những đợt “gió mùa không mang mưa đến” ngẫu nhiên ở Ấn Độ thường trùng với áp suất thấp ở Tahiti, áp suất cao ở Darwin và gió dịu hơn ở Thái Bình Dương. Ông đinh ninh rằng, tất cả những sự kiện này là một phần của cùng một hiện tượng. Tuy nhiên, ông chưa kiện toàn những phát hiện của mình thành một phương pháp dự đoán bản chất của gió mùa. Ông cũng thừa nhận rằng chưa chứng minh được lý thuyết của mình. Mặc dù vậy, ông tin khi số liệu thống kê khí tượng đầy đủ hơn, lý thuyết của ông sẽ được chứng minh. Niềm tin của ông đã trở thành hiện thực vào năm 1960, khi Jacob Bjerknes nghiên cứu hiện tượng El Nino, kết nối những phát hiện của Walker và của những người khác về đại dương để giải thích các tác động toàn cầu của El Nino/Dao động phương Nam.

Với phương pháp thống kê và mô hình toán học dữ liệu khí tượng, Walker phát hiện ra hiện tượng Dao động phương Nam kiểu bập bênh mà ngày nay chúng ta biết tới dưới cái tên là El Nino. Phát hiện của ông đã giải thích được hiện tượng khiến người Ấn Độ sợ hãi suốt hàng thế kỷ: vì sao gió mùa không mang mưa tới, khiến đồng ruộng khô hạn và hơn 10 triệu người chết đói chỉ trong 2 cuộc hạn hán năm 1876 và 1896. Phát hiện về Dao động phương Nam của Walker cũng gióng lên hồi chuông cảnh tỉnh cho chúng ta về sự biến đổi khí hậu đang đe dọa sự tồn vong của nhân loại. Đây là một thách thức mới và rất nguy hiểm đòi hỏi loài người phải tập trung trí lực đối phó với nó.

Nhà khoa học được vinh danh

Giám đốc Cục Khí tượng Ấn Độ Walker được vua Anh phong tước hiệp sĩ năm 1924 và người ta bắt đầu gọi ông là Ngài (Sir) Gilbert Walker từ đó. Sau khi hoàn thành sứ mệnh tại Ấn Độ, ông trở về Anh làm giáo sư khí tượng học tại Đại học Khoa học và Công nghệ Hoàng gia thuộc Đại học London. Ông tiếp tục nghiên cứu về thời tiết thế giới với những biến đổi mà con người đang phải đối mặt. Đồng thời, ông cũng tham gia nghiên cứu vật lý thực nghiệm như sự đối lưu trong chất lỏng vô định hình, sự hình thành các đám mây. Ngài Walker rời Đại học London năm 1934 để tập trung nghiên cứu về mối tương quan khí tượng trên khu vực Đại Tây Dương trong Chiến tranh thế giới thứ hai và sống ở Cambridge, Surrey và Sussex.

Dù nghỉ hưu, Ngài Walker vẫn nghiên cứu sâu rộng các hiện tượng khí tượng. Ông là thành viên danh dự của nhiều hiệp hội hoàng gia và khoa học của Anh cùng các nước ở châu Âu. Ông qua đời ở tuổi 90 tại Surrey, ngày 4-11-1958.

Năm 2001, Hiệp hội Khí tượng Ấn Độ đã lập ra Huy chương Vàng Sir Gilbert Walker để trao 2 năm một lần cho một nhà khoa học Ấn Độ hoặc quốc tế lỗi lạc được công nhận trong lĩnh vực nghiên cứu gió mùa. Ngày 2-11-2006, Đại học Reading của Vương quốc Anh đã thành lập Viện Walker để tưởng nhớ công lao và đóng góp của Ngài Walker cho sự nghiệp khoa học thế giới. Tên tuổi của ông được nhắc đến trên hầu hết các công trình khoa học nghiên cứu về hiện tượng El Nino - “cậu bé” thích chơi bập bênh cùng những tai họa khủng khiếp cho hàng triệu người./.