Tránh bỏ sót một số hồi tiếp khí hậu (climate feedback) quan trọng diễn ra tự nhiên và chậm rãi, các khoa học gia sẽ có thể cải thiện khả năng dự báo khí hậu trong tương lai. (Nguồn: pixabay.com)
Trong thế kỷ qua, nhiệt độ trung bình của Trái Đất đã tăng nhanh khoảng 1 độ C (1.8 độ F). Đây là điều không cần phải tranh cãi bởi vì nó là kết quả đo đạc chính xác từ các nhiệt kế và dụng cụ cảm biến khác trên khắp thế giới.
Nhưng còn hàng ngàn năm trước cuộc Cách Mạng Công Nghiệp, trước khi có nhiệt kế và trước khi con người làm cho khí hậu ấm lên bằng khí carbon dioxide thì sao?
Thời đó, nhiệt độ Trái Đất đã từng theo khuynh hướng nóng lên hay nguội lạnh đi?
Dù rằng các khoa học gia biết nhiều hơn về 6,000 năm gần đây nhất so với bất kỳ khoảng thời gian nào khác trong bề dày lịch sử Trái Đất, các nghiên cứu về khuynh hướng dài hạn của nhiệt độ toàn cầu vẫn chỉ ra những kết luận trái ngược nhau.
Để cố gắng giải thích cho những khác biệt, một nhóm nghiên cứu từ Trường Đại Học University of Arizona đã tiến hành cuộc đánh giá toàn diện trên quy mô toàn cầu về các bằng chứng hiện có, bao gồm cả những gì được lưu lại trong tự nhiên, như vòng gỗ thân cây và trầm tích đáy biển cũng như mô hình khí hậu. Kết quả nghiên cứu được công bố vào ngày 15 tháng 2 năm 2023, gợi ý một số cách cải thiện khả năng dự báo khí hậu để tránh bỏ sót một số diễn biến khí hậu quan trọng xảy ra tự nhiên và chậm rãi.
Sự nóng lên toàn cầu
Các khoa học gia nghiên cứu khí hậu trong quá khứ, hoặc cổ khí hậu học (paleoclimate), tìm kiếm các dữ liệu nhiệt độ từ rất xa xưa, rất lâu trước khi có nhiệt kế và vệ tinh.
Họ có hai lựa chọn: tìm thông tin về khí hậu trong quá khứ được lưu lại trong thiên nhiên hoặc giả lập lại tình trạng quá khứ dựa trên các mô hình khí hậu.
Có một số ‘kho lưu trữ tự nhiên’ ghi lại những thay đổi của khí hậu theo thời gian. Các vòng sinh trưởng hình thành hàng năm trên cây cối, măng đá và san hô có thể được sử dụng để tái tạo lại tình hình nhiệt độ trong quá khứ. Các dữ liệu tương tự có thể được tìm thấy trong các tảng băng ở sông băng và trong vỏ sò nhỏ được tìm thấy trong trầm tích tích tụ theo thời gian ở đáy đại dương hoặc sông hồ. Chúng có thể đóng vai trò thay thế hoặc đại diện cho các phép đo dựa trên nhiệt kế.
Thí dụ, những thay đổi về độ rộng của các vòng gỗ có thể ghi lại các biến động nhiệt độ. Nếu nhiệt độ trong mùa sinh trưởng quá lạnh, vòng gỗ hình thành năm đó sẽ mỏng hơn so với những năm nhiệt độ ấm hơn.
Một đặc trưng nhiệt độ khác được tìm thấy trong trầm tích đáy biển, trong phần còn lại của các sinh vật nhỏ bé sống ở đại dương có tên là trùng lỗ (foraminifera). Khi một con trùng lỗ còn sống, thành phần hóa học của lớp vỏ của nó thay đổi tùy thuộc vào nhiệt độ của đại dương. Khi nó chết đi, lớp vỏ chìm xuống và bị chôn vùi bởi các mảnh vụn khác theo thời gian, tạo thành các lớp trầm tích dưới đáy đại dương. Các nhà cổ sinh vật học sau đó có thể trích xuất lõi trầm tích và phân tích hóa học các lớp vỏ trong đó để xác định thành phần và tuổi của chúng, đôi khi có từ hàng thiên niên kỷ trước.
Các mô hình khí hậu cũng là công cụ để khám phá các môi trường trong quá khứ. Chúng là các biểu diễn toán học của hệ thống khí hậu Trái Đất. Chúng mô hình hóa các mối quan hệ giữa khí quyển, sinh quyển và thủy quyển để tạo ra bản sao giống với thực tế nhất.
Các mô hình khí hậu được sử dụng để nghiên cứu các điều kiện hiện tại, dự báo những thay đổi trong tương lai và tái tạo lại quá khứ. Thí dụ: chúng ta có thể biết được thông tin về nồng độ khí nhà kính trong quá khứ từ các bong bóng nhỏ trong băng cổ đại (nghiên cứu ice core: lõi băng). Các khoa học gia có thể nhập thông tin này vào, rồi mô hình có thể sử dụng nó để mô phỏng lại nhiệt độ trong quá khứ. Người ta sẽ sử dụng dữ liệu khí hậu hiện đại và chi tiết từ kho lưu trữ thiên nhiên để kiểm tra độ chính xác của chúng.
Dữ liệu đặc trưng “proxy data” và mô hình khí hậu có những điểm mạnh khác nhau.
Các dự liệu đặc trưng proxy là hữu hình và có thể đo lường được. Chúng cũng thường có phản ứng dễ hiểu đối với nhiệt độ. Tuy nhiên, chúng không được phân bổ đều khắp thế giới hoặc theo thời gian. Điều này gây khó khăn cho việc tái tạo lại môi trường nhiệt độ liên tục trên toàn cầu.
Ngược lại, các mô hình khí hậu tồn tại liên tục trong không gian và thời gian, nhưng dù vậy, chúng sẽ không nắm bắt được hết mọi chi tiết của hệ thống khí hậu.
Nhiệt độ thời cổ xưa: một câu hỏi hóc búa
Trong bài nghiên cứu mới, nhóm nghiên cứu đã đánh giá lý thuyết khí hậu, dữ liệu đại diện và mô hình mô phỏng, tập trung vào các chỉ số về nhiệt độ toàn cầu. Họ đã xem xét cẩn thận các quá trình xảy ra tự nhiên có ảnh hưởng đến khí hậu, bao gồm các biến thể dài hạn trong quỹ đạo của Trái Đất quanh Mặt Trời, nồng độ khí nhà kính, các vụ phun trào núi lửa và cả cường độ năng lượng nhiệt của Mặt Trời.
Nhóm cũng đã kiểm tra các tiếp hồi khí hậu quan trọng, chẳng hạn như sự thay đổi của thảm thực vật và băng biển, có thể ảnh hưởng đến nhiệt độ toàn cầu. Thí dụ, có bằng chứng mạnh mẽ cho thấy trong khoảng thời gian khoảng 6,000 năm trước so với thế kỷ 19, Bắc Cực từng có ít băng biển hơn và nhiều thảm thực vật hơn. Điều đó sẽ khiến bề mặt Trái Đất tối hơn, khiến nó hấp thụ nhiều nhiệt hơn.
Hai loại bằng chứng đưa ra những câu trả lời khác nhau về khuynh hướng nhiệt độ của Trái Đất trong 6,000 năm trước khi xảy ra sự nóng lên toàn cầu hiện nay. Những dữ liệu trong tự nhiên thường cho thấy nhiệt độ trung bình của Trái Đất vào khoảng 6,000 năm trước ấm hơn khoảng 0.7 độ C (1.3 độ F) so với nhiệt độ trung bình của Trái Đất ở thế kỷ 19, sau đó nguội dần cho đến Cách Mạng Công Nghiệp. Hầu hết các bằng chứng đều chỉ ra kết quả này.
Trong khi đó, các mô hình khí hậu nói chung cho thấy khuynh hướng ấm lên nhẹ, tương ứng với sự gia tăng dần lượng khí carbon dioxide.
Làm thế nào để cải thiện dự báo khí hậu
Nghiên cứu mới nêu lên một số cách để cải thiện dự báo khí hậu.
Thí dụ: nhóm nghiên cứu nhận thấy rằng các mô hình sẽ hiệu quả hơn nếu chúng thể hiện đầy đủ hơn các diễn biến khí hậu nhất định. Một thí nghiệm mô hình khí hậu có tính tới sự gia tăng độ che phủ của thảm thực vật ở một số vùng cách đây 6,000 năm có thể mô phỏng đỉnh nhiệt độ toàn cầu tương tự như những gì được thấy qua các dữ liệu proxy. Hầu hết các mô phỏng dựa trên mô hình khác không tính tới thảm thực vật mở rộng này.
Hiểu và kết hợp tốt những diễn biến khí hậu là điều quan trọng để các khoa học gia cải thiện khả năng dự đoán những thay đổi khí hậu trong tương lai.
Việt Báo phỏng dịch theo bài viết “Was Earth already heating up, or did global warming reverse a long-term cooling trend?” của Ellie Broadman và Darrell Kaufman, được đăng trên trang TheConversation.
Gửi ý kiến của bạn
