Nhiệt độ bầu ướt (wet-bulb) và điều kiện sống của con người

Khi khí hậu Trái Đất ấm lên, các hiện tượng sốc nhiệt và độ ẩm sẽ gia tăng, gây ra ra những hệ quả dữ dội với thể trạng con người. Các nhà khoa học về khí hậu đang theo dõi những số đo áp lực nhiệt độ đang hâm nóng khí hậu của chúng ta.

Khi khí hậu Trái Đất ấm lên, các trận sóng nhiệt sẽ xảy ra thường xuyên hơn và dữ dội hơn. Các mối nguy hiểm đối với thể trạng do quá nhiệt gây ra đang làm giới khoa học và chuyên gia y tế hết sức quan ngại. Và vì lý do hợp lý: sốc nhiệt đang gây ra những cái chết vì thời tiết tại Mỹ mỗi năm. Ví dụ gần đây nhất là cơn sóng nhiệt kỷ lục tấn công vùng Tây Bắc Thái Bình Dương mùa hè trước, giết chết hàng trăm người.

Các mức sốc nhiệt đã gia tăng gấp đôi trong 40 năm qua, và dự đoán sẽ còn tiếp tục tăng. Colin Raymond thuộc Phòng Thí Nghiệm Jet Propulsion của NASA tại Nam California cho biết. Raymond là tác giả chính của báo cáo 2020 về tình trạng nhiệt và độ ẩm cực đoan, xuất bản trên tạp chí Science Advances.

Các đài dự báo thời tiết dùng nhiều công cụ để tiếp cận có khả năng sốc nhiệt. Tất nhiên, các chỉ số sốc nhiệt đều xuất hiện trong bản tin thời tiết hàng ngày. Ngoài việc dự báo nhiệt độ và độ ẩm tương đối thì bạn còn thấy những thông tin gọi là heat index – chỉ số nhiệt, hay nhiệt độ biểu kiến. Chỉ số nhiệt là số đo cho biết cơ thể chúng ta sẽ cảm nhận nhiệt độ môi trường thế nào khi tính tới độ ẩm tương đối. Chẳng hạn khi ở trong bóng râm thì chỉ số nhiệt sẽ cho biết ta dễ chịu hay khó chịu tới đâu nếu trời nóng và với mức độ ẩm tương ứng của môi trường.

Vì chỉ số nhiệt cần phải điều chỉnh nên nó là một thông số có phần chủ quan. Các quốc gia khác nhau sử dụng những chỉ số khác nhau. Vậy nên các nhà khoa học tiến hành những nghiên cứu toàn cầu đang muốn phát triển một thông số sốc nhiệt khác, gọi là nhiệt độ bầu ướt.

Nhiệt độ bầu ướt (wet-bulb) là nhiệt độ thấp nhất mà một vật có thể tự làm mát khi độ ẩm bốc hơi hết. Nhiệt độ bầu ướt càng thấp thì chúng ta càng dễ làm mát. Thông số này cho ta biết cơ thể chúng ta có khả năng được làm mát tốt tới chừng nào bởi mồ hôi khi trời nóng và ẩm, và cho ta biết liệu các điều kiện khí hậu có hại cho thể trạng ta hay không, hay có gây chết người không.

Cả nhiệt độ bầu ướt và chỉ số nhiệt đều đặn được tính toán bằng dữ liệu nhiệt độ không khí và độ ẩm – hai yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến sốc nhiệt. tuy nhiên, nhiệt độ bầu ướt được đo bằng một kỹ thuật khác.

Ban đầu, nhiệt độ bầu ướt được đo bằng cách cuốn một mảnh vải ướt quanh thân một nhiệt kế, rồi bỏ ra ngoài không khí. Khi nước của tấm vải bốc hơi hết thì nhiệt kế sẽ ghi nhận sự tụt nhiệt độ. Độ ẩm càng cao thì hơi nước bốc hơn càng ít trước khi nhiệt kế và nhiệt độ môi trường xung quanh cân bằng. Ngày nay, nhiệt độ bầu ướt được đo đạc bằng công cụ điện tử tại các trạm khí tượng.

Raymond nói rằng nhiệt độ bầu ướt cao nhất mà con người có khả năng tồn tại khi phơi nhiễm là khoảng 35^OC. Nhiệt độ bầu ướt trên khắp thế giới đang gia tăng, và khí hậu Trái Đất đang bắt đầu vượt ngưỡng giới hạn.

Kể từ 2005, đã có 9 lần nhiệt độ bầu ướt đã vượt qua 35^OC trong một khoảng thời gian ngắn ở một vài vùng nhiệt đới như Pakistn và vịnh Ba Tư. Và hiện đang có xu hướng xảy ra thường xuyên hơn. mặt khác, số lần nhiệt độ này tiến sát mức giới hạn (khoảng 32 đến 35^OC) đã tăng gấp ba lần trong 40 năm nghiên cứu.

tìm hiểu về biến đổi khí hậu:Nhiệt độ toàn cầu được đo đạc và xử lý thế nào?Băng vùng cực đang tan chảy và những hệ quảNhững vấn đề chính về biến đổi khí hậu

Kết quả này cho thấy những điều rất hệ trọng. Khí hậu càng nóng thì cơ thể chúng ta càng cảm thấy giãn ra, và càng cần toát mồ hôi để giải nhiệt. Nhưng không khí ẩm có khả năng giữ hơi ẩm bổ sung kém, nên nước bay hơi chậm hơn trong khó khăn ẩm.

Các bạn hãy tưởng tượng vừa bước ra từ một vòi tắm nước nóng. Hơi nước bốc ra từ cơ thể bạn, và bạn cảm thấy lạnh. Nhưng nếu trong phòng đang nóng hoặc ẩm, thì bạn sẽ ít cảm thấy lạnh hơn. Cảm giác này liên quan trực tiếp tới cái mà nhiệt độ wet-hulb đang đo.

Chừng nào mà nhiệt độ wet-hulb thấp hơn nhiệt độ da bạn thì cơ thể có thể giải phóng nhiệt ra môi trường xung quanh bằng cách đổ mồ hôi hoặc phát ra bức xạ. Nhưng nếu nhiệt độ wet-hulb tiệm cận với nhiệt độ cơ thể thì bạn sẽ mất khả năng giải nhiệt. Khi đó cơ thể bạn sẽ xảy ra một số thay đổi ngay. Bạn bị hấp nước (dehydrate). các bộ phận nội tạng bị dồn nén, nhất là tim. Máu sẽ tăng tốc độ lưu thông để cố tìm cách giải nhiệt, bỏ đói các bộ phận nội tạng của bạn. Kết quả là bạn sẽ chết.

Raymond cho biết:

“Nếu nhiệt độ wet-hulb vượt quá 35^OC thì mồ hôi không thể đổ, và các biện pháp giải nhiệt khác sẽ không đủ để làm mát cơ thể bạn về ngưỡng nhiệt độ an toàn. Thông thường thì nhiệt độ bầu ướt luôn thấp hơn nhiệt độ cơ thể khoảng 5-10^OC, ngay cả ở những nơi nóng ẩm.

Tất nhiên, nếu độ ẩm thấp thì nhiệt độ có thể chịu được. “Nếu bạn ngồi trong bóng râm, có sẵn nước để uống, thì dù trời có nóng thì bạn vẫn sống được. Nhưng ở những vùng có độ ẩm cao thì nhiệt độ bầu ướt ở khoảng 34-36^OC thì dù có làm gì thì bạn cũng không sống nổi.”

Những người nhạy cảm nhất với nhiệt độ bầu ướt cao là người già, người phải làm việc ngoài trời, và những người đang gặp vấn đề về thể trạng. Những người không thể có máy điều hòa cũng dễ bị tổn thương. Máy điều hòa sẽ giúp loại bỏ độ ẩm khỏi không khí, và là giải pháp hấp dẫn nhất khi nhiệt độ bầu ướt tăng quá cao. Quạt của máy có khả năng giúp mồ hôi bay hơi hiệu quả hơn, nhưng hiệu quả của chúng cũng kém.

Raymond nói rằng người ta chết vì sốc nhiệt khi nhiệt độ bầu ướt thấp hơn 35^OC. Ví dụ, nhiệt độ bầu ướt khi xảy ra trận sóng nhiệt Tây Bắc Thái Bình Dương hồi tháng Sáu 2021 tiệm cận mức 25^OC.

Những nơi có nhiệt độ bầu ướt rất cao nằm ở các nước đang phát triển vùng cận nhiệt đới, nơi có rất ít trạm khí tượng đáng tin về dài hạn. Thực tế đó làm các nhà khoa học rất khó có thể theo dõi các sự kiện bức nhiệt. tuy nhiên, dữ liệu vệ tinh có thể giúp xác định các điểm nóng và các quy trình làm tăng nhiệt độ bầu ướt ở những nơi đó.

do đó nên các đài quan sát Trái Đất của NASA đóng vai trò rất quan trọng. Các công cụ ngoài không gian như Atmospheric Infrared Sounder (AIRS) trên Vệ tinh Aqua của NASA và thiết bị ECOsystem Spaceborne Thermal Radiometer Experiment (ECOcăng thẳng) trên Trạm Không gian Quốc tế cung cấp dữ liệu để nghiên cứu sốc nhiệt. Các nhà khoa học dùng dữ liệu này để phát triển các mô hình máy tính cho các sự kiện bức nhiệt khu vực. Những mô hình này cho phép họ phóng đại một số khu vực cụ thể để thống kê nhiệt độ và độ ẩm cụ thể nơi đó. Các dự án trong tương lai, như Surface Biology and Geology của NASA (SBG), hiện đang trong quy trình xây dựng, sẽ cung cấp dữ liệu có độ phân giải cao hơn về những quy trình quan trọng như sự bay hơi.

Các công cụ mới này có thể cung cấp dữ liệu cần thiết để tính toán trước thông số sốc nhiệt, gọi là nhiệt độ bầu ướt toàn cầu (WBGT). WBGT cũng dùng dữ liệu độ ẩm và nhiệt độ, nhưng các yếu tố khác như tốc độ gió, góc chiếu mặt trời, và độ phủ mây (bức xạ mặt trời), đều là những biến hiện đang có rất ít thông tin đáng tin cậy ở quy mô toàn cầu. Nhiệt độ bầu ướt toàn cầu nguyên mẫu đang được Cơ quan Quản lý Khí quyển và Đại dương Quốc gia xây dựng để dữ đoán chính xác hơn các sự kiện sốc nhiệt tại Mỹ. mặc khác, nhiệt độ bầu ướt vẫn là tiêu chuẩn đo lường áp nhiệt và độ ẩm, nhất là trong nghiên cứu khí hậu toàn cầu trường kỳ.

Theo Raymond thì rất khó nói khi nào nhiệt độ bầu ướt toàn cầu đạt ngưỡng 35^OC. Vì đây là một quy trình phức tạp, xảy ra tiệm tiến và mỗi nơi mỗi khác. Nhưng các mô hình khí hậu cho chúng ta biết một số khu vực chi tiết rất có thể sẽ vượt ngưỡng nhiệt độ giới hạn trong 30 đến 50 năm tới. Các khu vực dễ tổn thương nhất bao gồm Nam Á, vịnh Ba Tư, và Biển Đỏ, khoảng cỡ năm 2050. Đông Trung Quốc, một số vùng ở Đông Nam Á, và Brazil khoảng năm 2070.