Trong một số cộng đồng thổ dân ở Úc, cầu vồng đại diện cho Rắn Cầu Vồng (Rainbow Serpent), một đấng sáng tạo, nhưng cũng là lực lượng siêu nhiên mang đến sự hủy diệt. Sự xuất hiện của sinh vật huyền thoại này gắn liền với các chu kỳ gió mùa hằng năm - kết thúc trong mùa khô và quay lại vào mùa mưa, thường là khắc nghiệt hơn.

Ở Hy Lạp, nữ thần Iris đại diện cho cầu vồng. Cô thường đóng vai trò là sứ giả giữa các vị thần và người phàm, tức cầu nối giữa Trái đất và thế giới bên kia, nhưng cô thường mang đến thông điệp về chiến tranh hoặc xung đột. Và ở Babylonia cổ đại, nhiều tai ương, ví dụ sự sụp đổ của một nhà lãnh đạo nổi tiếng vào năm 651 TCN, cũng xảy ra đúng lúc cầu vồng đang tỏa ánh sáng. Điều này củng cố niềm tin tâm linh về việc cầu vồng báo hiệu điềm gở.

Nếu tạm gác những câu chuyện dân gian sang một bên, thì cầu vồng, dưới góc nhìn khoa học, thực sự là điềm báo hiểm họa. Thực tế bầu trời càng rực rỡ sắc màu, thì càng có nhiều vấn đề về biến đổi khí hậu trên toàn cầu.

Một buổi sáng, tại một ngôi nhà ở Thung lũng Mānoa trên Oahu, nhà khoa học Kimberly Carlson nhìn ra ngoài cửa sổ và trông thấy một cầu vồng đẹp rực rỡ. Nếu bạn muốn ngắm cầu vồng thường xuyên, thung lũng Mānoa ở Hawaii có lẽ là một trong những nơi lý tưởng nhất trên thế giới, đó là nhờ điều kiện tự nhiên đặc biệt giúp mưa rào và ánh mặt trời thường xuyên xuất hiện cùng một lúc.  

Là giáo sư khoa học môi trường tại Đại học New York, Carlson không nhìn ngắm cầu vồng như một hiện tượng thông thường. Sự kiện dẫn cô đến một câu hỏi: Liệu biến đổi khí hậu có ảnh hưởng đến sự hiện diện của cầu vồng tại Hawaii hay toàn hành tinh không? Cô đặt câu hỏi cho một số đồng nghiệp là nhà khoa học nghiên cứu khí hậu, và câu hỏi khiến họ tò mò đến mức họ mời cả sinh viên tham gia vào cuộc điều tra. Vào tháng 11, đội nhóm đã công bố phát hiện của mình.

Carlson, tác giả chính của bài báo, người đã sử dụng các mô hình máy tính để mô phỏng điều kiện tự nhiên để cầu vồng xuất hiện, cho biết: "Biến đổi khí hậu rõ ràng đang ảnh hưởng đến cầu vồng. Khi các kiểu thời tiết thay đổi do biến đổi khí hậu, mưa sẽ diễn ra tại nhiều nơi trên thế giới, đặc biệt là những nơi gần các cực, như Alaska hoặc Siberia. Vào cuối thế kỷ 21, các nơi này sẽ có thêm rất nhiều ngày xuất hiện cầu vồng".

Nhưng mặt trái là nhiều nơi sẽ có rất ít mưa. Địa Trung Hải, miền nam châu Phi và thậm chí một phần của Nam Mỹ nhiệt đới được dự đoán sẽ trở nên khô hạn hơn trong tương lai và vào năm 2100 thì số ngày mà cầu vồng xuất hiện sẽ giảm đi đáng kể.

CẦU VỒNG, DƯỚI GÓC ĐỘ KHOA HỌC, THỰC SỰ LÀ ĐIỀM BÁO HIỂM HỌA

Raymond Lee Jr., một chuyên gia về quang học và khí tượng học tại Học viện Hải quân Hoa Kỳ ở Annapolis, Maryland, cho biết: "Cầu vồng như cỏ dại, chúng xuất hiện ở bất cứ đâu có thể, với đủ các sắc độ khác nhau". Đó là bởi vì yếu tố để tạo nên cầu vồng rất dễ gặp trong tự nhiên, và chỉ cần tác động bởi một số hiện tượng vật lý đơn giản. Lee nói: "Công thức cơ bản để nhìn thấy cầu vồng tự nhiên là trời vừa nắng vừa mưa".

Đầu tiên, ta cần những hạt mưa càng lớn càng tốt. Lee nói, vì với hạt mưa nhỏ, sự phản xạ và khúc xạ ánh sáng làm các sóng ánh sáng đan xen với nhau. Sự đan xen làm giảm độ sáng của các vòng cung trên cầu vồng. Sau đó, ánh sáng mặt trời trực tiếp xuyên qua bầu khí quyển ở một góc nhỏ hơn 42 độ. Và yếu tố cuối cùng, bầu trời phải có mưa rào chứ không phủ đầy mây đen. 

Carlson và đồng nghiệp có thể mô phỏng gần chính xác các điều kiện tự nhiên bằng các mô hình máy tính, đồng thời so sánh với các cầu vồng thực tế để khẳng định tính chính xác của các dự đoán. Họ kiểm tra Flickr, một trang web chia sẻ ảnh, để tìm các bức ảnh gắn tag "cầu vồng" ở mọi nơi trên thế giới trong khoảng 10 năm đổ lại. 

Sau đó, họ so sánh chúng với những địa điểm mà mô hình khí hậu dự đoán là thích hợp để tạo cầu vồng. Các dự đoán trên máy khá sát với hình ảnh thực tế. Nghĩa là giờ họ đã có trong tay công cụ dự đoán sự xuất hiện của cầu vồng trong tương lai. 

Khi nhóm nghiên cứu dựng mô hình khí hậu của năm 2100 và tìm kiếm các điều kiện lý tưởng để tạo ra cầu vồng, họ nhận ra Trái Đất càng nóng lên thì càng có nhiều cầu vồng. 

Cả hành tinh sẽ tăng khoảng 4 đến 5 cầu vồng hằng năm. Tùy thuộc vào mô hình bạn dùng để nghiên cứu mà sẽ có nơi xuất hiện cầu vồng với cường độ khá cao. Ví dụ ở Nga, Canada, Alaska và hay những nơi như cao nguyên Himalaya, một năm có thể có tới 40, 50 ngày có cầu vồng. 

Sự thay đổi dự báo nhiều rủi ro và nguy hiểm. Cầu vồng sẽ xuất hiện nhiều hơn ở Bắc Cực vì mưa tuyết sẽ ít đi do Trái Đất nóng lên, thay vào đó là "những giọt nước" to làm tăng độ sáng của các vòng cung. Amazon, khu vực có nhiều cầu vồng, lại được dự đoán sẽ thường xuyên hạn hán hơn, một phần vì diện tích bị co lại, một phần vì biến đổi khí hậu cũng tác động đến những trận mưa nhiệt đới.

Khi Andrew Gettelman, một nhà khoa học khí hậu tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Tây Bắc Thái Bình Dương, biết đến bài báo của Carlson, anh đã gửi email để trao đổi về một dự án tương tự. Dự án của anh tập trung nghiên cứu tính chính xác và cách vận hành của các mô hình mô phỏng khí hậu trên máy tính. Tuy nhiên anh nhận thấy các mô hình hiện nay rất đột phá, nhưng vẫn chưa tái tạo chính xác hoàn toàn các điều kiện tạo cầu vồng: mưa rào và mây che phủ (mây che phủ ngăn ánh sáng mặt trời chiếu qua nước mưa). Ngoài ra, Lee cũng nhận định các mô hình bớt chính xác trong những ngày có mưa lớn trút xuống.

Trong tương lai, có thể có ít mây hơn, mưa nhiều, đồng nghĩa là bạn có nhiều cơ hội nhìn thấy cầu vồng hơn. Các mô hình và nghiên cứu cũng chỉ ra mây không những ít đi mà còn mỏng hơn. Gettelman nhấn mạnh rằng mây mỏng và ít hơn báo hiệu nhiều rắc rối, bởi vì mây, đặc biệt là mây tầng thấp, giúp làm giảm sức nóng của mặt trời. 

Steven Businger, đồng tác giả bài báo khoa học của Đại học Hawaii, Mānoa cho hay, mặc dù các mô hình chưa cho thấy sự thay đổi quá lớn về số lượng cầu vồng sẽ xuất hiện tại Hawaii, nhưng hạn hán hoàn toàn có thể xảy ra. 

Ông đùa vui một chút: "Nhắc tới biến đổi khí hậu là liên tưởng tới hạn hán, thảm họa, sự hủy diệt, nhưng giờ chúng ta có thêm một liên tưởng mới lạ và nên thơ hơn, đó là cầu vồng".

Tuấn Anh (tổng hợp)