Steve Rintoul, tác giả cung cấp
Nam Cực tạo tiền đề cho thác nước vĩ đại nhất thế giới. Hành động diễn ra bên dưới bề mặt đại dương. Tại đây, hàng nghìn tỷ tấn nước lạnh, đậm đặc, giàu oxy chảy ra khỏi thềm lục địa và chìm xuống độ sâu lớn. “Nước đáy” ở Nam Cực này sau đó lan rộng về phía bắc dọc theo đáy biển trong các dòng hải lưu sâu, trước khi từ từ dâng lên, cách xa hàng nghìn km.
Bằng cách này, Nam Cực điều khiển mạng lưới các dòng hải lưu toàn cầu được gọi là “vòng tuần hoàn đảo ngược” giúp phân phối lại nhiệt, carbon và chất dinh dưỡng trên toàn cầu. Việc đảo ngược là rất quan trọng để giữ cho khí hậu Trái đất ổn định. Đó cũng là cách chính oxy đến đại dương sâu thẳm.
Nhưng có những dấu hiệu cho thấy sự lưu thông này đang chậm lại và nó xảy ra sớm hơn dự đoán hàng chục năm. Sự chậm lại này có khả năng phá vỡ mối liên hệ giữa bờ biển Nam Cực và đại dương sâu thẳm, gây ra những hậu quả sâu sắc đối với khí hậu, mực nước biển và sinh vật biển của Trái đất.
Của chúng tôi nghiên cứu mới, được công bố hôm nay trên tạp chí Nature Climate Change, sử dụng các quan sát trong thế giới thực để giải mã cách thức và lý do đại dương sâu quanh Nam Cực đã thay đổi trong ba thập kỷ qua. Các phép đo của chúng tôi cho thấy tuần hoàn đảo lộn đã chậm lại gần một phần ba (30%) và nồng độ oxy trong đại dương sâu đang giảm. Điều này thậm chí còn xảy ra sớm hơn mô hình khí hậu dự đoán.
Chúng tôi nhận thấy băng ở Nam Cực tan chảy đang phá vỡ sự hình thành của nước dưới đáy Nam Cực. Nước tan chảy làm cho nước bề mặt ở Nam Cực trong lành hơn, ít đậm đặc hơn và do đó ít có khả năng bị chìm hơn. Điều này đặt hệ thống phanh trên lưu thông lật.
Bây giờ đó là một thác nước: dòng nước dày đặc chảy từ thềm lục địa vào đại dương sâu thẳm ở Biển Ross. Hiệp hội lập mô hình băng biển-đại dương ở Úc (COSIMA) và Cơ sở hạ tầng tính toán quốc gia.
Tại sao vấn đề này?
Khi dòng chảy của nước dưới đáy chậm lại, việc cung cấp oxy cho đại dương sâu sẽ giảm. Lớp nước dưới đáy giàu oxy bị thu hẹp sau đó được thay thế bằng nước ấm hơn có hàm lượng oxy thấp hơn, làm giảm nồng độ oxy hơn nữa.
Động vật đại dương, lớn và nhỏ, phản ứng với những thay đổi nhỏ trong oxy. Động vật dưới đại dương sâu thích nghi với điều kiện oxy thấp nhưng vẫn phải thở. Mất oxy có thể khiến chúng tìm nơi ẩn náu ở các khu vực khác hoặc điều chỉnh hành vi của chúng. Các mô hình gợi ý chúng ta khóa trong đến sự thu hẹp môi trường “khả thi” dành cho những động vật này với mức giảm dự kiến lên tới 25%.
Sự chậm lại của việc lật ngược cũng có thể tăng cường sự nóng lên toàn cầu. Vòng tuần hoàn đảo ngược mang theo carbon dioxide và nhiệt đến đại dương sâu thẳm, nơi nó được lưu trữ và ẩn khỏi bầu khí quyển. Khi khả năng lưu trữ của đại dương giảm đi, nhiều carbon dioxide và nhiệt được để lại trong khí quyển. Phản hồi này làm tăng tốc độ nóng lên toàn cầu.
Việc giảm lượng nước dưới đáy Nam Cực đến đáy đại dương cũng tăng lên mực nước biển bởi vì nước ấm hơn thay thế nó chiếm nhiều không gian hơn (sự giãn nở nhiệt).
Làm ngọt vùng nước thềm làm giảm dòng chảy của nước dày đặc và làm chậm các phần sâu nhất của dòng tuần hoàn đảo ngược đồng thời làm giảm quá trình oxy hóa sâu. Kathy Gunn, tác giả cung cấp
Dấu hiệu của một sự thay đổi đáng lo ngại
Việc quan sát nước dưới đáy là một thách thức. Nam Đại Dương xa xôi và là nơi có gió mạnh nhất và sóng lớn nhất trên hành tinh. Việc tiếp cận cũng bị hạn chế bởi băng biển trong mùa đông, khi nước dưới đáy hình thành.
Điều này có nghĩa là các quan sát về Nam Đại Dương sâu thẳm rất thưa thớt. Tuy nhiên, các phép đo độ sâu đầy đủ lặp đi lặp lại được thực hiện từ các chuyến đi của tàu đã cung cấp cái nhìn thoáng qua về những thay đổi đang diễn ra trong đại dương sâu thẳm. Lớp nước dưới cùng là trở nên ấm hơn, ít đậm đặc hơn và mỏng hơn.
Dữ liệu vệ tinh cho thấy dải băng ở Nam Cực là co lại. Các phép đo đại dương được thực hiện ở hạ lưu các khu vực tan chảy nhanh chóng cho thấy nước tan chảy là giảm độ mặn (và mật độ) của vùng nước ven biển.
Mất khối lượng băng ở Nam Cực trong vài thập kỷ qua dựa trên dữ liệu vệ tinh, cho thấy từ năm 2002 đến 2020, Nam Cực đã đổ trung bình ~150 tỷ tấn băng mỗi năm, thêm nước tan vào đại dương và làm tăng mực nước biển (Nguồn: NASA ).
Những dấu hiệu này cho thấy một sự thay đổi đáng lo ngại, nhưng vẫn chưa có quan sát trực tiếp nào về hoàn lưu đảo chiều sâu.
Chúng ta đã làm gì?
Chúng tôi đã kết hợp các loại quan sát khác nhau theo một cách mới, tận dụng điểm mạnh của từng loại.
Các phép đo toàn bộ độ sâu do tàu thu thập cung cấp ảnh chụp nhanh về mật độ đại dương, nhưng thường được lặp lại khoảng một thập kỷ một lần. Mặt khác, các thiết bị neo đậu cung cấp các phép đo mật độ và tốc độ liên tục, nhưng chỉ trong một thời gian giới hạn tại một địa điểm cụ thể.
Chúng tôi đã phát triển một phương pháp mới kết hợp dữ liệu tàu, hồ sơ neo đậu và mô phỏng số có độ phân giải cao để tính toán cường độ của dòng nước dưới đáy Nam Cực và lượng oxy mà nó vận chuyển đến đại dương sâu thẳm.
Nghiên cứu của chúng tôi tập trung vào một lưu vực sâu ở phía nam Australia, nơi nhận nước dưới đáy từ nhiều nguồn. Những nguồn này nằm ở hạ lưu của các đầu vào nước tan lớn, vì vậy khu vực này có khả năng đưa ra cảnh báo sớm về những thay đổi sâu dưới đại dương do khí hậu gây ra.
Những phát hiện là đáng chú ý. Trong ba thập kỷ, từ năm 1992 đến năm 2017, sự hoàn lưu đảo ngược của khu vực này đã chậm lại gần một phần ba (30%) khiến lượng oxy xuống sâu ít hơn. Sự chậm lại này là do sự làm mới gần Nam Cực.
Chúng tôi nhận thấy việc làm mới này làm giảm mật độ và thể tích của nước dưới đáy Nam Cực được hình thành, cũng như tốc độ mà nó chảy.
Sự chậm lại quan sát được thậm chí còn lớn hơn nếu không phải do một sự kiện khí hậu tồn tại trong thời gian ngắn dẫn đến phục hồi một phần và tạm thời sự hình thành nước đáy. Sự phục hồi, được thúc đẩy bởi độ mặn tăng lên, minh họa thêm cho sự nhạy cảm của sự hình thành nước dưới đáy đối với sự thay đổi độ mặn trên thềm lục địa Nam Cực.
Đáng lo ngại, những quan sát này cho thấy những thay đổi dự đoán sẽ xảy ra vào năm 2050 đang được tiến hành.
Sự nóng lên của đại dương sâu thẳm được thúc đẩy bởi sự chậm lại khi lật ngược ở Nam Cực, Tín dụng: Matthew England và Qian Li.
Tiếp theo là gì?
Mất băng từ Nam Cực dự kiến sẽ tiếp tục, thậm chí tăng tốc, khi thế giới ấm lên. Chúng tôi là gần như chắc chắn vượt qua mức 1.5? ngưỡng nóng lên toàn cầu vào năm 2027.
Mất nhiều băng hơn có nghĩa là làm mới nhiều hơn, vì vậy chúng ta có thể dự đoán sự chậm lại trong quá trình lưu thông và tổn thất oxy sâu sẽ tiếp tục.
Hậu quả của sự chậm lại sẽ không chỉ giới hạn ở Nam Cực. Hoàn lưu đảo lộn kéo dài khắp đại dương toàn cầu và ảnh hưởng đến tốc độ biến đổi khí hậu và mực nước biển dâng. Nó cũng sẽ gây rối loạn và gây hại cho sinh vật biển.
Nghiên cứu của chúng tôi cung cấp một lý do khác để làm việc chăm chỉ hơn - và nhanh hơn - để giảm phát thải khí nhà kính.
Giới thiệu về tác giả
Kathy Gunn,, CSIRO; Matthew Anh, Giáo sư Khoa học và Phó Giám đốc Trung tâm Xuất sắc về Khoa học Nam Cực ARC Úc (ACEAS), UNSW Sydneyvà Steve Rintoul, Thành viên CSIRO, CSIRO
Bài viết này được tái bản từ Conversation theo giấy phép Creative Commons. Đọc ban đầu bài viết.
Sách liên quan:
Tương lai chúng ta chọn: Sống sót qua Khủng hoảng Khí hậu
của Christiana Figueres và Tom Rivett-Carnac
Các tác giả, những người đóng vai trò quan trọng trong Thỏa thuận Paris về biến đổi khí hậu, đưa ra những hiểu biết sâu sắc và chiến lược để giải quyết khủng hoảng khí hậu, bao gồm cả hành động cá nhân và tập thể.
Bấm để biết thêm thông tin hoặc đặt hàng
Trái đất không thể ở được: Sự sống sau khi ấm lên
của David Wallace-Wells
Cuốn sách này khám phá những hậu quả tiềm tàng của biến đổi khí hậu không được kiểm soát, bao gồm sự tuyệt chủng hàng loạt, khan hiếm thực phẩm và nước, và bất ổn chính trị.
Bấm để biết thêm thông tin hoặc đặt hàng
Bộ cho tương lai: Tiểu thuyết
bởi Kim Stanley Robinson
Cuốn tiểu thuyết này tưởng tượng về một thế giới trong tương lai gần đang vật lộn với những tác động của biến đổi khí hậu và đưa ra một tầm nhìn về cách xã hội có thể chuyển đổi để giải quyết khủng hoảng.
Bấm để biết thêm thông tin hoặc đặt hàng
Dưới bầu trời trắng: Bản chất của tương lai
của Elizabeth Kolbert
Tác giả khám phá tác động của con người đối với thế giới tự nhiên, bao gồm biến đổi khí hậu và tiềm năng của các giải pháp công nghệ để giải quyết các thách thức môi trường.
Bấm để biết thêm thông tin hoặc đặt hàng
Giải ngân: Kế hoạch toàn diện nhất từng được đề xuất để đảo ngược sự nóng lên toàn cầu
Paul Hawken biên tập
Cuốn sách này trình bày một kế hoạch toàn diện để giải quyết biến đổi khí hậu, bao gồm các giải pháp từ nhiều lĩnh vực như năng lượng, nông nghiệp và giao thông vận tải.
