Một số người cho rằng kỷ băng hà tiếp theo đang đến gần. Nếu đúng như vậy, chúng ta có cần lo lắng về hiện tượng nóng lên toàn cầu không?

Kanon KinoCredit: University of TokyoPhó giáo sư bậc 1 (Assitant Professor) Kanon Kino, Graduate School of Engineering cho biết:
“Trái Đất sẽ không nguội đi ít nhất trong vài chục nghìn năm nữa.”

Thời kỳ gian băng hiện tại được dự báo sẽ tiếp tục trong vài chục nghìn năm nữa

Trong một triệu năm qua, Trái Đất đã trải qua các chu kỳ gần như định kỳ của các kỷ băng hà (giai đoạn giảm nhiệt độ lâu dài của Trái Đất) xen kẽ với các thời kỳ gian băng (giai đoạn tăng nhiệt độ lâu dài của Trái Đất). Mỗi chu kỳ kéo dài vài chục hoặc hàng trăm nghìn năm và bị chi phối bởi các hiện tượng thiên văn (sự thay đổi trong độ lệch tâm của quỹ đạo Trái Đất quanh Mặt Trời, độ nghiêng của trục quay Trái Đất và sự thay đổi phương của trục quay Trái Đất), dẫn đến sự phân bố bức xạ mặt trời thay đồi theo mùa và vĩ độ trên Trái Đất. Hiện tại, chúng ta đang ở trong một kỷ gian băng bắt đầu khoảng 10.000 năm trước. Thời gian của các thời kỳ gian băng đã thay đổi trong suốt một triệu năm qua. Kỷ gian băng hiện tại dự kiến sẽ kéo dài từ 30.000 đến 50.000 năm nếu chỉ tính đến sự thay đổi trong bức xạ mặt trời trong tương lai (Archer & Ganopolski, 2005).

Khí thải CO2 và các khí nhà kính khác do hoạt động của con người sẽ tác động đáng kể đến thời gian của thời gian băng. Sự thay đổi nồng độ CO2 trong khí quyển (sau đây được gọi tắt là CO2) trong các chu kỳ băng hà và gian băng trước đây có thể được xác định bằng cách nghiên cứu các lõi băng Nam Cực (Hình 1). CO2 đã duy trì từ 180 đến 280 ppm trong các chu kỳ này, nhưng hoạt động của con người đã làm CO2 tăng đột ngột trong 100 năm qua, đạt 416 ppm vào năm 2022 (Hình 2). Vì quan điểm chủ đạo của các chuyên gia là sự gia tăng CO2 trong khí quyển sẽ kéo dài thời gian của kỷ gian băng hiện tại, chúng ta có thể giả định rằng nhiệt độ sẽ không giảm trong thời gian gần.

Hình 1  Tỷ lệ đồng vị nặng của nước trong lượng mưa giảm theo nhiệt độ không khí, đặc biệt là ở các vùng cực.

Quá khứ là chìa khóa cho tương lai.

Các nhà khí hậu học trên toàn thế giới đang sử dụng các mô hình khí hậu để dự báo những thay đổi khí hậu trong tương lai; tuy nhiên, độ chính xác của những dự báo này vẫn chưa chắc chắn. Thật không may, chúng ta không thể bước vào một cỗ máy thời gian để xem khí hậu đã trở nên ấm hơn như thế nào vào cuối thế kỷ 21. Tuy nhiên, dù không thể sử dụng cỗ máy thời gian, chúng ta vẫn có thể áp dụng các phương pháp gián tiếp để nghiên cứu khí hậu trong quá khứ. Ví dụ, các lõi băng Nam Cực có thể cho chúng ta biết sự thay đổi của CO2 (Hình 2), cũng như cung cấp nhiều thông tin khác về khí hậu trong quá khứ. Trong số đó, một chỉ số quan trọng là sự thay đổi nhiệt độ không khí trong quá khứ, vốn có thể được xác định bằng cách đo tỷ lệ đồng vị của nước trong các lõi băng. Có một số đồng vị bền vững của phân tử nước. Nồng độ của các đồng vị nặng của nước trong hơi nước khí quyển giảm khi nhiệt độ không khí giảm (Hình 1). Nghiên cứu nồng độ các đồng vị này cho phép tái dựng lại nhiệt độ không khí trong quá khứ từ các lõi băng. Vì vậy, nếu một mô hình khí hậu có thể tái hiện chính xác những thay đổi nhiệt độ không khí trong quá khứ, độ tin cậy về các dự báo khí hậu trong tương lai của mô hình sẽ được tăng lên.

Câu hỏi then chốt là làm thế nào để ước tính chính xác sự thay đổi nhiệt độ không khí dựa trên sự biến đổi của tỷ lệ đồng vị bền của nước. Các nghiên cứu truyền thống đã sử dụng các phương trình thực nghiệm và các mô hình lý thuyết một chiều đơn giản để chuyển đổi tỷ lệ đồng vị thành nhiệt độ không khí. Ngược lại, nghiên cứu của tôi mô phỏng khí hậu trong quá khứ bằng cách sử dụng một mô hình – cũng được sử dụng để dự báo biến đổi khí hậu trong tương lai – mô tả rõ sự di chuyển các đồng vị nước trong khí quyển. Với mô hình này, chúng tôi đã phát hiện rằng các yếu tố khí tượng, bao gồm gió Tây và các áp suất cao và thấp, ảnh hưởng đáng kể đến mối quan hệ giữa tỷ lệ đồng vị trong tuyết rơi ở Nam Cực và nhiệt độ không khí. Hơn nữa, chúng tôi có kế hoạch đánh giá các mô hình khí hậu bằng cách sử dụng các lõi băng Nam Cực và các tái dựng khí hậu từ khắp nơi trên thế giới.

Hình 2: Chuỗi thời gian nồng độ CO2 trong khí quyển. Nồng độ CO2 đã duy trì trong một phạm vi ổn định trong suốt 800.000 năm qua nhưng đã tăng nhanh chóng trong khoảng 100 năm trở lại đây.

* Bài viết này được đăng lần đầu trên Tansei 46 (bằng tiếng Nhật). Tất cả thông tin trong bài viết này tính đến tháng 3 năm 2023.
– Đường dẫn đến bài viết gốc (Anh):
https://www.u-tokyo.ac.jp/focus/en/features/z1304_00266.html
– Đường dẫn đến Tansei46 (Nhật):
https://www.u-tokyo.ac.jp/content/400209584.pdf

Tansei là tạp chí định kì của Đại học Tokyo (University of Tokyo – Tokyo Daigaku). Tạp chí xoay quanh các vấn đề khoa học và xã hội dưới góc nhìn của những giáo sư, nhà nghiên cứu tại Đại học Tokyo, một trong những đại học hàng đầu Nhật Bản. Qua những bài viết từ Tansei, độc giả được tiếp cận đến những thông tin khoa học với các chủ đề thú vị như giới thiệu về các giải Nobel từ đại học Tokyo (Tansei số 32), các đề tài liên kết với địa phương (Tansei số 35), các vấn đề về môi trường (Tansei số 46),… Tansei cũng bao gồm những bài viết giới thiệu về các hoạt động và cuộc thảo luận với sinh viên đại học Tokyo, đưa đến một sự đa dạng và năng động trong nội dung của mình.