Một đội nhà khoa học người Anh và Australia vừa làm sáng tỏ cơ chế bí ẩn mà nhờ đó Nam Băng Dương hấp thu carbon từ khí quyển. Gió, những xoáy nước khổng lồ và các dòng hải lưu tương tác tạo ra những cái phễu cục bộ rộng tới 1000 km, chúng thu lấy carbon hòa tan vào lòng đại dương sâu thẳm và giam giữ nó trong hàng thế kỉ. Điều quan trọng là chính những quá trình này – và khả năng của Nam Băng Dương ảnh hưởng đến sự ấm lên toàn cầu do con người gây ra – có thể nhạy với sự biến đổi khí hậu theo những kiểu cho đến nay vẫn chưa rõ.
Đại dương là một cái bể carbon toàn cầu quan trọng, hấp thụ 25% lượng khí thải CO2 do con người tạo ra hàng năm và giúp làm chậm tốc độ biến đổi khí hậu. Nam Băng Dương đặc biệt được biết là một cái bể đại dương quan trọng, và nó hấp thụ tới 40% lượng carbon đi vào đại dương sâu. Nhưng trước nay, chưa ai có thể trình bày được làm thế nào carbon từ nước trên mặt đi vào lòng đại dương.
“Chúng tôi đã nghĩ gió là một nhân tố chính,” phát biểu của tác giả đứng tên đầu nghiên cứu trên, Jean-Baptiste Sallée thuộc Cục Nam Cực Anh quốc. “Nam Băng Dương giống như một củ hành tây – chia làm nhiều lớp – và có rất ít liên hệ giữa các lớp bề mặt và lớp sâu bên dưới,” ông giải thích. Khi gió mạnh làm dịch chuyển một khối lớn nước trên mặt và làm cho nó tập trung vào một vùng nhất định, thì chỗ nhô lên cục bộ trên lớp nước mặt đi xuống vào lòng đại dương. Nhưng loại hoạt động gió này có ảnh hưởng khá đều trên những vạt lớn nước đại dương – đó không phải là cái các nhà khoa học đã đo.
Đảo Vua George (trái), ngoài khơi nam Cực ở Nam Băng Dương, và Luồng Drake (phải), đường nước giữa mũi nam của Nam Mĩ tại Mũi Sừng, Chile và Đảo Vua George. Có những địa điểm nhất định ở Nam Băng Dương, nơi đó có những lượng lớn carbon bị hấp thu xuống lòng đại dương. (Ảnh: Cục Nam Cực Anh quốc)
Những điểm nóng rút nước
Khảo sát 10 năm số liệu nhiệt độ, độ mặn và áp suất từ một hạm đội gồm 80 thiết bị rô bôt nhỏ rải khắp Nam Băng Dương xa xôi, các nhà nghiên cứu phát hiện thấy nước trên mặt bị kéo xuống – hay bị dẫn xuống - ở một số địa điểm nhất định. Hiện tượng này xảy ra do sự tác động qua lại giữa gió, các dòng hải lưu chính và các dòng xoáy tròn gọi là “xoáy nước”. “Bạn đi tới một cấu trúc phân vùng rất đặc biệt cho sự bòn rút carbon,” Sallée nói.
Đội nghiên cứu đã định vị năm vùng như thế trong Nam Băng Dương, gồm một vùng ở ngoài khơi mũi nam Chile và một vùng khác ở tây nam New Zealand. Ở đâu cũng vậy, các dòng biển xoay vòng carbon lên bề mặt trong một quá trình gọi là “thông lại”, nhưng xét tổng thể Nam Băng Dương là một cái bể rút carbon.
Cổ chai carbon
Cơ chế chi phối sự chuyển vận carbon khí quyển sang đại dương – tác dụng cơ tổng hợp của gió và sóng, và sự hấp thu sinh vật học bởi vi sinh vật trong lớp nước ngập sáng trên cùng – đã được biết rõ. Bước tiếp theo xác định tốc độ hấp thu carbon của đại dương, theo lời đồng tác giả của nghiên cứu trên, Richard Matear thuộc Tổ chức Nghiên cứu Khoa học và Công nghiệp Quốc gia Australia, là sự chuyển vận vật lí của lượng carbon hòa tan này từ nước trên mặt xuống lòng đại dương. “Nghiên cứu của chúng tôi lần đầu tiên nhận ra những đường dẫn này,” ông nói.
Việc hiểu đầy đủ những đường dẫn rút xuống này là cái quan trọng để dự đoán sự biến đổi khí hậu có thể làm thay đổi khả năng hấp thu carbon của Nam Băng Dương như thế nào. Cả sự ấm lên toàn cầu và lỗ thủng tầng ozone ở Nam cực đều làm tăng gradient nhiệt độ giữa xích đạo và hai cực, làm mạnh thêm cho những cơn gió ở bán cầu nam. Các mô hình khí hậu dự đoán những cơn gió mạnh có thể khuấy nước dưới sâu, nhất là ở những vùng biển hoạt động mạnh như Nam Băng Dương, và mang lại sự giải phóng carbon khỏi khí quyển.
“Cái cho đến nay chúng ta chưa biết là tác động của sự biến đổi khí hậu lên sự hình xoáy nước,” Sallée nói. Các xoáy nước phát sinh từ sự mất cân bằng đại dương gây ra bởi những cơn gió mạnh, sự ấm lên hay lạnh đi cực nhiều của bề mặt, hay những dòng biển mạnh gặp phải địa hình đáy biển không đều, và có xu hướng vượt khỏi tầm của những mô hình khí hậu chi tiết nhất. “Chúng ta có thể cho rằng nếu gió tăng lên, cũng sẽ có nhiều xoáy nước hơn để đối trọng với những tác động của nó,” Sallée giải thích. “Nhưng đó là một câu hỏi chúng ta chưa biết cách trả lời. Và đó là một khích lệ lớn cho các mô hình khí hậu trau chuốt nội dung của chúng.”
Cải tiến các mô hình khí hậu
Chuyên gia nghiên cứu chu trình carbon đại dương Corinne Le Quéré, giám đốc Trung tâm Tyndall Nghiên cứu Biến đổi Khí hậu, Anh quốc, người không có liên quan trong nghiên cứu trên, đã hưởng ứng lời kêu gọi của Sallée cải tiến kiến thức của sự tương tác qua lại gió-xoáy nước. “Gió ở Nam Băng Dương đã tăng lên trong 15 qua do sự trút xả ozone tầng bình lưu,” bà giải thích, “Hiện nay có rất nhiều ý kiến khác nhau về cách thức [các biến đổi do gió gây ra] đối trọng với sự biến đổi ở các xoáy nước.”
Do vậy, các mô hình khí hậu hiện nay đi lệch nhau khi dự đoán phản ứng hấp thu carbon trong tương lai của Nam Băng Dương. “Tôi nghĩ bài báo này thật sự là lần đầu tiên chúng ta đã có một lời giải ở quy mô nhỏ như thế trong sự trao đổi carbon trong đại dương từ sự quan sát trực tiếp,” Le Quéré nói. “Bước tự nhiên tiếp theo sẽ là chọn các mô hình khí hậu và xem chúng hoạt động tốt như thế nào trong không gian và [thời gian]… nghiên cứu này thật sự có thể giúp ràng buộc đâu là mô hình tốt.”
Nghiên cứu công bố trên tạp chí Nature Geoscience.
Hoài Ân (thuvienvatly.com)
Nguồn: physicsworld.com
