Ngày Khí tượng Thế giới năm 2023 diễn ra trong dịp kỷ niệm 150 năm thành lập WMO. Đây là mốc đánh dấu những thành tựu đạt được trong quá khứ, những thành quả hiện tại và tiềm năng trong tương lai - từ những phương thức điện báo và dự báo hàng hải cuối thế kỷ 19 đến siêu máy tính và công nghệ vũ trụ hiện nay.

Thế kỷ 19

Lịch sử của cộng đồng WMO rất hấp dẫn và lôi cuốn. Dự báo thời tiết bắt nguồn từ việc chuẩn hóa dữ liệu hải văn và quan trắc khí tượng trên biển. Trung úy Hải quân Hoa Kỳ Matthew Fontaine Maury là một trong những người thúc đẩy việc này, Đô đốc FitzRoy, là người đầu tiên phát hành tin cảnh báo bão cho các thủy thủ ngoài khơi Vương quốc Anh vào năm 1860 và một năm sau đó là bản tin dự báo thời tiết đầy đủ.

Điện báo do Samuel Morse phát triển vào những năm 1830, lần đầu tiên được sử dụng để truyền các bản tin thời tiết vào năm 1849. Tuy nhiên, mã Morse không đáp ứng được nhu cầu đối với một hệ thống quan trắc khí tượng đồng bộ trên một khu vực rộng lớn cùng với khối lượng dữ liệu lớn. Đây là một trong những lý do ẩn sau việc tổ chức họp Đại hội đồng Khí tượng quốc tế lần đầu tiên tại Thủ đô Vienna, Áo vào năm 1873.

Giáo sư Buys Ballot, Giám đốc Viện Khí tượng Hoàng gia Hà Lan (KNMI), Chủ tịch đầu tiên của Tổ chức Khí tượng Quốc tế giai đoạn 1873 - 1879 cho biết: “Điều cốt lõi là phải có một mạng lưới quan trắc khí tượng chung trên toàn thế giới, các dữ liệu quan trắc được trao đổi tự do giữa các quốc gia và thỏa thuận quốc tế về các phương pháp, các đơn vị đo được tiêu chuẩn hóa để có thể đối chiếu các dữ liệu quan trắc này”.

Nguyên tắc trao đổi dữ liệu quan trắc tự do là một trong những định hướng phát triển của WMO kể từ đó và vẫn còn giá trị cho đến tận ngày nay.

Trong những năm đầu của Tổ chức Khí tượng Quốc tế đã chứng kiến những cải tiến về thiết bị khí tượng, tuy chậm nhưng ổn định và nỗ lực để phát triển một mạng lưới các trạm khí tượng trên toàn thế giới. Năm Địa cực Quốc tế đầu tiên 1882-1883 đã thiết lập các trạm quan trắc xung quanh Bắc Cực và Năm Địa cực Quốc tế thứ hai 1932-1933 đã trình diễn các dữ liệu quan trắc ở các vùng Cực có thể cải thiện độ chính xác của các bản tin dự báo ở khắp nơi thế giới.

Thế kỷ 20 chứng kiến những tiến bộ đáng kể về khí tượng học và cả những nhu cầu mới về hợp tác quốc tế - và điều này đã được thể hiện nhiều lần trong cả Thế chiến thứ nhất và thứ hai.

Cấu trúc của Tổ chức khí tượng quốc tế không còn phù hợp nữa. Cuộc họp của Ủy ban Khí tượng Quốc tế năm 1946 đã thông qua dự thảo Công ước Khí tượng Thế giới, được ký vào ngày 11 tháng 10 năm 1947 và có hiệu lực vào ngày 23 tháng 3 năm 1950. Tổ chức khí tượng quốc tế (IMO) chính thức trở thành Tổ chức Khí tượng Thế giới vào ngày 17 tháng 3 năm 1951.

Thế kỷ 20

Sau khi Chiến tranh thế giới thứ hai kết thúc, việc tái thiết các nền kinh tế và sự bùng nổ của vận tải hàng hải, hàng không đã mở rộng khả năng quan trắc và viễn thông trên đất liền, trên biển và trên không. Nhưng vẫn còn tồn tại những lỗ hổng lớn.

Năm Địa Vật lý Quốc tế 1957-1958 đã cố gắng lấp đầy những lỗ hổng này bằng một nỗ lực hợp tác để quan trắc toàn bộ bề mặt Trái đất. Chương trình khí tượng về các phương pháp quan trắc bức xạ mặt trời và ô dôn trong khí quyển đã giúp nâng cao hiểu biết về tầng ô dôn bảo vệ Trái đất và sự cần thiết phải bảo vệ tầng ô dôn khỏi các hóa chất phá hoại.

Đồng thời, sự xuất hiện của các vệ tinh khí tượng đánh dấu sự khởi đầu của một kỷ nguyên mới về việc bao phủ dữ liệu quan trắc cho toàn cầu. Năm 1957, Liên Xô phóng các vệ tinh quay quanh Trái đất đầu tiên là SPUTNIK-1 và SPUTNIK-2. Ngày 02 tháng 01 năm 1958, Hoa Kỳ đã phóng Vệ tinh EXPLORER-1 và  Vệ tinh Quan sát hình ảnh hồng ngoại (TIROS-1),vệ tinh thời tiết chuyên dụng đầu tiên trên thế giới được phóng vào ngày 01 tháng 4 năm 1960.

Trên cơ sở đó, Đại hội đồng Liên Hợp Quốc đã yêu cầu WMO nghiên cứu tiềm năng của các vệ tinh thời tiết như một phần của chương trình nghị sự về việc sử dụng không gian vì mục đích hòa bình. Bỏ qua những khác biệt về chính trị, Hoa Kỳ và Liên Xô đã đưa ra một báo cáo mà từ đó WMO đã khởi động Chương trình Giám sát Thời tiết Thế giới vào năm 1963. Chương trình này đã trở thành nền tảng cho khoa học khí quyển, dịch vụ khí tượng và hợp tác toàn cầu.

Năm 2023, đánh dấu 60 năm hình thành của Chương trình Giám sát Thời tiết Thế giới. Chương trình này được phát triển sớm hơn Hệ thống thông tin toàn cầu (WWW) và có tầm quan trọng lớn. Chương trình Giám sát Thời tiết Thế giới đã tạo ra sản phẩm quan trắc khí tượng trên đất liền, trên biển và trong không gian; bản tin dự báo và cảnh báo thời tiết; trao đổi thông tin thời gian thực một cách miễn phí và không hạn chế trên phạm vi toàn cầu.

Chương trình giám sát thời tiết toàn cầu đã đặt nền móng cho những kiến thức khoa học hiện đại hơn và những tiến bộ công nghệ trong điện toán, viễn thông và vệ tinh, đồng thời đóng vai trò là hình mẫu cho các chương trình hợp tác quốc tế như Hệ thống Quan trắc Khí hậu Toàn cầu (GCOS) và Hệ thống Quan trắc Đại dương Toàn cầu (GOOS).

Sự phát triển của các chương trình Dự báo thời tiết số (NWP) vào cuối thế kỷ 20 cũng quan trọng như sự tiến bộ trong công nghệ vệ tinh. NWP đã mở ra những chiều hướng mới cho phép các nhà khí tượng học ứng dụng dữ liệu liên quan đến thời tiết với độ chính xác cao hơn để phục vụ xã hội.

Những thách thức của thế kỷ 20

Trong suốt thời gian qua, bão, lũ lụt, hạn hán và các thời tiết khắc nghiệt khác đã gây ra thiệt hại lớn về người và sinh kế. Đầu những năm 1970, một loạt các sự kiện thời tiết nguy hiểm, bao gồm cả hạn hán nghiêm trọng diễn ra ở Châu Phi, đã đưa khí tượng trở thành mối quan tâm chung của công chúng và được nhiều gia đình trên khắp thế giới theo dõi trên truyền hình.

Chương trình Xoáy thuận nhiệt đới của WMO ra đời từ sau thảm họa thiên tai tại Bangladesh vào tháng 11 năm 1970, khi cơn bão chết chóc nhất của lịch sử cướp đi tính mạng của 500.000 người. Chương trình này bao phủ tới tất cả các khu vực đại dương dễ hình thành bão nhiệt đới nhằm thúc đẩy công tác quan trắc, nghiên cứu, hợp tác và truyền thông, từ đó cải thiện năng lực quan trắc, dự báo và cảnh báo. Sự phối hợp và hợp tác toàn cầu dưới sự bảo trợ của WMO đã cải thiện đáng kể độ chính xác của bản tin dự báo và cảnh báo xoáy thuận nhiệt đới. Điều này đã cứu sống hàng ngàn người trong những năm qua.

Thập kỷ Nước, còn được gọi là Thập kỷ Cung cấp Nước uống và Vệ sinh Quốc tế vào những năm 1980 đã gióng lên hồi chuông cảnh báo về áp lực ngày càng tăng đối với các nguồn nước ngọt. Khoảng 70% diện tích Trái đất được bao phủ bởi nước, nhưng chỉ một phần rất nhỏ là có thể sử dụng trực tiếp cho con người. Do đó, cộng đồng toàn cầu đã nhận ra tầm quan trọng của các dịch vụ hải dương học và thủy văn đối với dự báo khí hậu, quản lý và an ninh tài nguyên nước. Trong những thập kỷ qua, nhu cầu về các dịch vụ này đã tăng lên, các thảm họa liên quan đến nước và an ninh nguồn nước ngày càng tăng.

Biến đổi khí hậu cũng tiến gần đến giai đoạn trọng tâm trong những năm 1970 và 1980 do lo ngại rằng việc gia tăng phát thải khí nhà kính vào khí quyển từ các hoạt động của con người sẽ dẫn đến những thay đổi lớn về khí hậu.

Năm 1976, WMO đưa ra tuyên bố đầu tiên về biến đổi khí hậu và thành lập Chương trình Khí hậu Thế giới vào năm 1979. Chương trình Nghiên cứu Khí hậu Thế giới (do WMO đồng tài trợ) được thành lập năm 1980 và khoa học khí hậu đã có một bước tiến xa hơn vào năm 1988 với việc thành lập Ủy ban Liên chính phủ về Biến đổi Khí hậu (IPCC).

Năm tiếp theo, WMO và UNEP đã khởi xướng quá trình đàm phán về Công ước khung của Liên hợp quốc về biến đổi khí hậu (UNFCCC). Khí hậu ngày càng trở thành một vấn đề chính sách toàn cầu, WMO được kêu gọi cung cấp dữ liệu khoa học và dự báo thông qua các sáng kiến như Chương trình Giám sát Khí quyển Toàn cầu và Chương trình Nghiên cứu Thời tiết Toàn cầu.

Với sự phát triển trong thế kỷ 20, các nhà khí hậu học đã cảnh báo sớm các tác động ngày càng lớn hơn và rõ ràng hơn của biến đổi khí hậu. Tuy nhiên việc ứng phó với biến đổi khí hậu vẫn chưa được thực sự quan tâm. Chúng ta càng trì hoãn việc giảm phát thải khí nhà kính thì việc thích ứng với biến đổi khí hậu sẽ càng trở nên khó khăn và tốn kém hơn.

Thế kỷ 21 

Thế kỷ 21 đánh dấu sự phát triển mạnh mẽ của các mô hình và công nghệ quan trắc mới, giúp nâng cao hiểu biết về hệ thống khí hậu và thời tiết toàn cầu phức tạp trên Trái đất. Hiện nay kết quả dự báo hạn 5 ngày cũng có độ tin cậy tương đương như kết quả dự báo hạn 2 ngày của 25 năm trước. Những tiến bộ này mang lại lợi ích kinh tế hàng tỷ đô la cho thế giới.

Dự báo thời tiết các vùng, khu vực phụ thuộc vào khả năng truy cập thông tin quan trắc thời gian thực từ khắp nơi trên thế giới thuộc chương trình Hệ thống Quan trắc tích hợp Toàn cầu (WIGOS) của WMO.

Hiện tại, hơn 30 vệ tinh khí tượng và 200 vệ tinh nghiên cứu, 10.000 trạm thời tiết bề mặt thủ công và tự động, 10.000 trạm thám không, 7.000 tàu, hơn 1.100 phao, hàng trăm ra đa thời tiết và 3.000 máy bay thương mại được trang bị thiết bị chuyên dùng để đo đạc các thông số của khí quyển, đất và bề mặt đại dương mỗi ngày. Những thông tin quan trắc này được cung cấp miễn phí cho mọi quốc gia trên thế giới thông qua Hệ thống thông tin của WMO (WIS).

Các nhà khoa học khí tượng và khí hậu đã đưa ra các bản tin dự báo hạn mùa và hạn dài, đồng thời đang phát triển “dự báo thời tiết và khí hậu liên tục” để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao về các dịch vụ thời tiết và khí hậu cho các lĩnh vực chính như nông nghiệp, y tế, nước, giao thông và năng lượng.

Nhưng đó không chỉ là về vấn đề thời tiết và khí hậu. Khi chúng ta tiếp tục tăng thời hạn  dự báo và nâng cao hiểu biết về toàn bộ Hệ thống Trái đất, nhu cầu tăng cường trao đổi dữ liệu trong các lĩnh vực khác như thủy văn, thành phần khí quyển, băng quyển và thời tiết không gian trở nên đặc biệt quan trọng.

Một nhóm làm việc đến từ các lĩnh vực khác nhau đã được thành lập và đang tích cực hoạt động trong việc xây dựng và sử dụng dữ liệu, bao gồm các Cơ quan khí tượng thủy văn quốc gia, khối tư nhân và các cơ quan nghiên cứu. Hệ thống dữ liệu Trái đất ngày càng nhiều hơn nhờ những bước tiến trong công nghệ viễn thám trên mặt đất và không gian, cũng như tốc độ xử lý và kích thước bộ nhớ của máy tính được sử dụng cho các mô hình khí tượng.

Trước nhu cầu phát triển nhanh chóng, Đại hội đồng bất thường Khí tượng Thế giới đã thông qua Chính sách Dữ liệu Thống nhất của WMO vào năm 2021. Chính sách này cung cấp bản cập nhật toàn diện về hướng dẫn trao đổi dữ liệu quốc tế về thời tiết, khí hậu và dữ liệu hệ thống Trái đất có liên quan, đồng thời khẳng định lại cam kết cung cấp miễn phí và trao đổi dữ liệu không hạn chế, vốn là nền tảng của cộng đồng WMO trong 150 năm qua.

Điều này sẽ giúp cộng đồng WMO tăng cường và duy trì tốt hơn việc giám sát và dự báo tất cả các yếu tố của hệ thống Trái đất, để góp phần đạt được là những lợi ích kinh tế xã hội. Điều này dẫn đến việc trao đổi và bổ sung tất cả các dữ liệu về môi trường, từ đó cho phép tất cả các thành viên WMO cung cấp các dịch vụ liên quan đến thời tiết và khí hậu tốt hơn, chính xác hơn và kịp thời hơn.

Những thách thức của thế kỷ 21

Các báo cáo về tình trạng khí hậu toàn cầu của WMO thể hiện những thay đổi của hệ thống khí hậu trong những năm qua. Các báo cáo cho thấy các chỉ số chính về biến đổi khí hậu - nồng độ khí nhà kính, nhiệt độ bề mặt, sức nóng của đại dương, axit hóa đại dương, băng tan, băng biến mất trên biển và mực nước biển dâng, đều ở mức cao kỷ lục tại thời điểm quan trắc. Chúng ta đang tiến gần hơn đến giới hạn nhiệt độ thấp hơn 1,5°C của thỏa thuận Paris về biến đổi khí hậu.

Biến đổi khí hậu đang gây ra nhiều hiện tượng thời tiết và khí hậu khắc nghiệt hơn chẳng hạn như các đợt nắng nóng kéo dài với cường độ cao hơn, lượng mưa lớn hơn và hạn hán nghiêm trọng hơn. Tính dễ bị tổn thương của con người trước những tác động bất lợi của các hiện tượng thời tiết đang gia tăng ở nhiều khu vực. Có nhiều người dân hơn bao giờ hết hiện đang sinh sống tại các siêu đô thị hoặc ở các khu vực có nguy cơ cao chẳng hạn như vùng trũng thấp, vùng ven biển lộ thiên và vùng đồng bằng lũ lụt.

Cải thiện khả năng quan trắc, dự báo và truyền thông là vấn đề cần thiểt để đáp ứng nhu cầu về Thời tiết sẽ như thế nào và thời tiết sẽ gây ra những gì, đồng thời giúp xã hội hiểu và thích ứng với tác động của thời tiết có thể diễn ra trong tương lai. Những tác động của biến đổi khí hậu diễn ra đều có liên quan đến nước và ứng phó với BĐKH là cần thiết.

Mặc dù có những bước tiến lớn về công nghệ nhưng vẫn còn tồn tại những thiếu hụt cơ bản trong hệ thống quan trắc toàn cầu. Nhiều người dân ở các quốc gia dễ bị tổn thương thiếu những bản tin cảnh báo sớm về thiên tai, thời tiết xấu.

Một nửa số quốc gia trên toàn cầu vẫn chưa có hệ thống cảnh báo sớm và thậm chí rất ít các quốc gia có khung pháp lý để lồng ghép cảnh báo sớm với các kế hoạch ứng phó khẩn cấp. Điều này diễn ra chủ yếu tại các nước đang phát triển và dễ bị tổn thương do biến đổi khí hậu, cụ thể: các nước kém phát triển nhất (LDC) và các quốc đảo nhỏ đang phát triển (SIDS).

Do đó, WMO đang chủ trì sáng kiến mới về “Cảnh báo sớm cho tất cả” nhằm đảm bảo cho tất cả người dân trên thế giới đều được bảo vệ bởi các hệ thống cảnh báo sớm trong vòng 5 năm tới. Sáng kiến này bao trùm cộng đồng WMO, các thành viên Liên Hợp Quốc, các ngân hàng phát triển và khu vực tư nhân, bao gồm cả các công ty lớn về công nghệ.

Tổng thư ký LHQ António Guterres phát đi thông điệp khi công bố chiến dịch Cảnh báo sớm cho tất cả: “Chúng ta phải tăng cường khả năng dự báo và xây dựng năng lực ứng phó cho nhân loại. Chúng ta cần nhận ra giá trị của thông tin cảnh báo sớm và hành động sớm như những công cụ hữu hiệu để giảm nhẹ rủi ro thiên tai và hỗ trợ thích ứng với biến đổi khí hậu”

Các hệ thống cảnh báo sớm được nhiều người coi là giải pháp dễ dàng nhất để thích ứng với biến đổi khí hậu, bởi vì các hệ thống đó tương đối rẻ và hiệu quả để bảo vệ con người và tài sản khỏi các điều kiện thời tiết và khí hậu cực đoan, bao gồm bão, lũ lụt và sóng nhiệt. Người ta ước tính rằng hệ thống cảnh báo sớm có thể mang lại lợi ích đầu tư gấp mười lần.

Ủy ban Toàn cầu về Thích ứng cho rằng chỉ cần chi 800 triệu đô la Mỹ cho các hệ thống cảnh báo sớm ở các nước đang phát triển sẽ tránh được tổn thất từ 3 đến 16 tỷ đô la mỗi năm.

Và câu hỏi đặt ra “đâu là cái giá để đạt được điều này?” Câu trả lời là “hệ thống cảnh báo sớm tương đương với 50 xu (khoảng 12.000 VND) mỗi người mỗi năm trong 5 năm tới”.