Các nhà khoa học khí hậu cảnh báo rằng một tập hợp các vòng phản hồi mạnh mẽ trong hệ thống khí hậu có thể đẩy thế giới đến gần hơn với các điểm bùng phát khí hậu quan trọng hơn nhiều người nhận ra. Các quá trình tự tăng cường này có thể đẩy nhanh quá trình nóng lên, khóa những thay đổi đột ngột và khiến một số thay đổi có hiệu quả không thể đảo ngược trong khoảng thời gian của con người.
Hiểu các vòng phản hồi trong hệ thống khí hậu
Trong khoa học khí hậu, vòng phản hồi là một quá trình trong đó sự thay đổi ở một phần của hệ thống khí hậu sẽ gây ra các hiệu ứng khuếch đại hoặc làm giảm sự thay đổi ban đầu. Các vòng phản hồi tích cực khuếch đại sự nóng lên, trong khi các vòng phản hồi tiêu cực chống lại nó và thúc đẩy sự ổn định.
Một ví dụ phản hồi tích cực cổ điển là băng biển Bắc Cực: khi nhiệt độ tăng, băng tan, làm lộ ra nước biển sẫm màu hơn, hấp thụ nhiều ánh sáng mặt trời hơn và gây ra sự nóng lên và tan chảy thêm.
Các phản hồi tiêu cực cũng tồn tại, chẳng hạn như một số phản ứng của thực vật và đám mây có thể bù đắp một phần sự nóng lên, mặc dù nhiều phản hồi mạnh nhất hiện nay đang khuếch đại hơn là ổn định.
Điểm bùng phát khí hậu là gì?
Điểm tới hạn của khí hậu là ngưỡng mà một phần của hệ thống khí hậu chuyển sang trạng thái mới khó hoặc không thể đảo ngược theo thời gian của con người. Sau khi vượt qua điểm tới hạn, hệ thống có thể tiếp tục thay đổi ngay cả khi lượng khí thải nhà kính giảm do các vòng phản hồi nội bộ tiếp tục thúc đẩy sự thay đổi.
Nghiên cứu chỉ ra rằng một số yếu tố chính gây biến đổi khí hậu, chẳng hạn như các tảng băng, hệ thống rừng lớn, vùng đóng băng vĩnh cửu và các mô hình lưu thông đại dương quan trọng, có thể dễ bị tổn thương trong phạm vi nhiệt độ dự kiến trong thế kỷ này.
Những thay đổi này sẽ có tác động sâu rộng đến mực nước biển, thời tiết khắc nghiệt, an ninh lương thực và nước cũng như sự ổn định kinh tế toàn cầu.
Vòng phản hồi chính dẫn đến rủi ro khí hậu
Một số vòng phản hồi đặc biệt quan trọng để hiểu cách vượt qua các điểm tới hạn của khí hậu.
- Phản hồi băng-albedo
Băng và tuyết sáng phản chiếu phần lớn ánh sáng mặt trời tới, giúp giữ cho các vùng cực mát mẻ. Khi băng biển và các tảng băng tan chảy, các bề mặt đại dương hoặc đất liền sẫm màu hơn sẽ lộ ra, hấp thụ nhiều nhiệt hơn và đẩy nhanh tốc độ tan chảy hơn nữa, củng cố sự nóng lên của khu vực và toàn cầu. - Phản hồi hơi nước
Không khí ấm hơn có thể chứa nhiều hơi nước hơn và bản thân hơi nước cũng là một loại khí nhà kính mạnh. Khi nhiệt độ tăng lên, lượng hơi nước dư thừa trong khí quyển sẽ giữ lại nhiều nhiệt hơn, tăng cường sự nóng lên ban đầu và ảnh hưởng đến các đám mây cũng như lượng mưa. - Phản hồi carbon băng vĩnh cửu
Những khu vực rộng lớn ở vĩ độ cao lưu trữ chất hữu cơ đông lạnh trong đất đóng băng vĩnh cửu. Khi những loại đất này tan băng, vi khuẩn sẽ phân hủy vật liệu và giải phóng carbon dioxide và metan, bổ sung thêm các loại khí nhà kính mới vào khí quyển và làm tăng thêm sự nóng lên. - Phản hồi về rừng chết và cháy rừng
Những khu rừng lớn như Amazon hiện đang hấp thụ và lưu trữ một lượng carbon đáng kể. Nhiệt độ cao hơn, hạn hán và nạn phá rừng có thể làm suy yếu các bể chứa carbon này, làm tăng nguy cơ cháy rừng và cuối cùng biến rừng từ nơi hấp thụ ròng thành nguồn phát thải khí nhà kính. - Phản hồi của đại dương
Đại dương hấp thụ phần lớn lượng nhiệt dư thừa và một phần lớn lượng khí carbon dioxide được thêm vào khí quyển. Khi chúng ấm lên và phân tầng nhiều hơn, khả năng hấp thụ carbon của chúng có thể yếu đi, đồng thời những thay đổi trong hệ thống tuần hoàn quan trọng sẽ làm thay đổi cách phân bổ nhiệt và carbon trên toàn cầu.
Các yếu tố chính gây biến đổi khí hậu đang bị đe dọa
Một số phần của hệ thống khí hậu được công nhận rộng rãi là yếu tố tới hạn tiềm năng vì chúng bị ảnh hưởng mạnh mẽ bởi các vòng phản hồi.
- Dải băng Greenland và Nam Cực
Những tảng băng này chứa đủ nước đóng băng để nâng mực nước biển toàn cầu lên nhiều mét. Sau khi đạt đến mức tan chảy tới hạn, động lực của tảng băng và phản hồi suất phản chiếu của băng có thể khiến thế giới phải đối mặt với tình trạng mực nước biển dâng cao trong thời gian dài ngay cả khi lượng khí thải sau đó giảm đi. - Băng biển Bắc Cực
Phạm vi băng biển Bắc Cực vào mùa hè đã giảm mạnh trong những thập kỷ gần đây. Sự mất mát liên tục làm tăng sự nóng lên ở Bắc Cực, ảnh hưởng đến các kiểu thời tiết ở vĩ độ trung bình và góp phần làm tan thêm lớp băng vĩnh cửu gần đó. - Vùng băng giá vĩnh cửu
Lớp băng vĩnh cửu ở Siberia, Alaska, Canada và các khu vực vĩ độ cao khác chứa lượng lớn carbon đông lạnh. Sự tan băng dần dần có thể giải phóng khí nhà kính trong nhiều thế kỷ, tạo ra ảnh hưởng nóng lên lâu dài và cực kỳ khó đảo ngược. - Rừng nhiệt đới Amazon và các khu rừng lớn khác
Các mô hình và quan sát khí hậu cho thấy Amazon có thể phải đối mặt với nguy cơ suy thoái do tình trạng nóng lên và nạn phá rừng tiếp tục. Nếu các khu vực rộng lớn chuyển đổi từ rừng nhiệt đới sang hệ sinh thái giống thảo nguyên, mô hình lượng mưa trong khu vực có thể thay đổi và lượng carbon lưu trữ khổng lồ có thể được giải phóng. - Điểm tới hạn lưu thông đại dương
Vòng tuần hoàn Kinh tuyến Đại Tây Dương (AMOC), một hệ thống dòng hải lưu quan trọng vận chuyển nhiệt và chất dinh dưỡng, dường như đang suy yếu. Nước ngọt từ băng tan và lượng mưa thay đổi có thể làm gián đoạn quá trình lưu thông này hơn nữa, có khả năng dẫn đến những thay đổi khí hậu đột ngột trong khu vực trên khắp Châu Âu, Châu Phi và Châu Mỹ.
Điểm tới hạn xếp tầng và tương tác
Các nhà khoa học ngày càng nhấn mạnh rằng các điểm tới hạn của khí hậu không tồn tại một cách biệt lập. Những thay đổi trong một phần của hệ thống khí hậu có thể làm tăng khả năng xảy ra hiện tượng lật đổ ở những phần khác, tạo ra khả năng xảy ra các sự kiện lật đổ “xếp tầng”.
Ví dụ, việc mất băng ở biển Bắc Cực làm tăng sự nóng lên của khu vực, làm tăng tốc độ tan băng vĩnh cửu và thải ra nhiều khí nhà kính hơn. Sự nóng lên thêm có thể làm tăng tốc độ tan băng của Greenland và ảnh hưởng đến sự lưu thông của đại dương, bao gồm cả AMOC, dẫn đến những thay đổi hơn nữa về thời tiết, mực nước biển và hệ sinh thái.
Các nghiên cứu cho thấy rằng một số yếu tố lật đổ có thể gặp rủi ro ngay cả khi nhiệt độ toàn cầu nóng lên ở khoảng 1,5 đến 2 độ C, một phạm vi mà thế giới đang nhanh chóng tiếp cận theo xu hướng phát thải hiện nay.
Điều này làm tăng khả năng một số quá trình bùng phát có thể được kích hoạt trong cùng một khoảng thời gian nóng lên rộng rãi, khuếch đại những rủi ro vượt xa những rủi ro được dự đoán chỉ từ sự nóng lên dần dần.
Tại sao Vòng phản hồi lại thách thức các dự báo về khí hậu
Các mô hình khí hậu bao gồm nhiều, nhưng không phải tất cả, các quá trình phản hồi đã biết và một số động lực sinh quyển và tảng băng phức tạp vẫn khó nắm bắt đầy đủ. Kết quả là, có cuộc thảo luận khoa học tích cực về việc liệu các dự báo tiêu chuẩn có thể đánh giá thấp tốc độ hoặc mức độ thay đổi trong tương lai hay không nếu phản hồi quan trọng tăng cường.
Các nghiên cứu về sự giải phóng carbon của lớp băng vĩnh cửu, sự tàn lụi của rừng và sự mất ổn định của dải băng cho thấy rằng cam kết nóng lên trong dài hạn có thể cao hơn mức được ngụ ý bởi các mô hình chỉ thể hiện một phần các quá trình này.
Điều này không có nghĩa là các kết quả đã được xác định trước, nhưng nó có nghĩa là việc chỉ dựa vào các ước tính của mô hình trung tâm có thể mang lại cảm giác an toàn sai lầm về khoảng cách đến điểm mấu chốt. điểm bùng phát khí hậu.
Bảo vệ hệ thống khí hậu khỏi sự thay đổi không thể đảo ngược
Sự tập trung khoa học ngày càng tăng vào các điểm tới hạn của khí hậu và các vòng phản hồi nhấn mạnh rằng hệ thống khí hậu không phải là một cỗ máy tuyến tính đơn giản. Thay vào đó, nó là một mạng lưới năng động gồm các thành phần tương tác có thể tổ chức lại khi bị đẩy vượt quá các ngưỡng nhất định, với những hậu quả kéo dài hàng thế kỷ hoặc lâu hơn.
Giữ mức độ nóng lên ở mức thấp nhất có thể trong thế kỷ này sẽ làm giảm đáng kể khả năng gây ra những thay đổi không thể đảo ngược này và giúp duy trì sự ổn định của các tảng băng, rừng, dòng hải lưu và các yếu tố quan trọng khác của hệ thống khí hậu.
Bằng cách hiểu cách thức hoạt động của các vòng phản hồi và hành động sớm để hạn chế sức mạnh của chúng, xã hội vẫn có thể tác động đến tương lai mà hệ thống khí hậu hướng tới, ngay cả khi đối mặt với những điều không chắc chắn về điểm tới hạn chính xác.
Câu hỏi thường gặp
1. Có phải các điểm tới hạn của khí hậu luôn là vĩnh viễn sau khi chúng bị vượt qua?
Không phải mọi điểm tới hạn của khí hậu đều là vĩnh viễn, nhưng nhiều điểm có tác động kéo dài đến mức không thể đảo ngược theo thời gian của con người. Ví dụ, ngay cả khi một tảng băng cuối cùng sẽ mọc lại sau khi tan chảy trên quy mô lớn, thì quá trình này có thể mất hàng nghìn năm, vượt xa phạm vi quy hoạch cho các xã hội và hệ sinh thái.
2. Các hệ thống kinh tế và xã hội tương tác với các vòng phản hồi khí hậu như thế nào?
Các lựa chọn kinh tế và xã hội có thể tăng cường hoặc làm suy yếu phản hồi vật lý trong hệ thống khí hậu. Ví dụ: các chính sách khuyến khích phá rừng khuếch đại phản hồi liên quan đến rừng, trong khi quá trình khử cacbon và bảo tồn nhanh chóng có thể làm giảm một số vòng lặp bằng cách giảm lượng khí thải và bảo tồn các bể chứa cacbon tự nhiên.
3. Các vòng phản hồi cục bộ có thể ảnh hưởng đáng kể đến hệ thống khí hậu toàn cầu không?
Có, phản hồi cục bộ lặp đi lặp lại hoặc trên quy mô lớn có thể tích lũy để tác động đến các mô hình toàn cầu. Mất băng ở Bắc Cực, tan băng vĩnh cửu và sự suy thoái của Amazon đều bắt đầu như các quá trình mang tính khu vực, nhưng khí nhà kính mà chúng thải ra và những thay đổi hoàn lưu mà chúng gây ra có thể ảnh hưởng đến nhiệt độ toàn cầu và các hiện tượng thời tiết khắc nghiệt.
4. Tại sao các nhà khoa học lại nói về “rủi ro” hơn là sự chắc chắn về điểm tới hạn của khí hậu?
Điểm tới hạn liên quan đến các quá trình phức tạp, phi tuyến tính, khó mô phỏng chính xác, vì vậy các nhà khoa học đóng khung chúng theo xác suất và phạm vi rủi ro. Ngay cả khi không chắc chắn về các ngưỡng chính xác, các tác động tiềm tàng vẫn đủ lớn đến mức sự thận trọng lập luận rằng cần có hành động mạnh mẽ để duy trì sự nóng lên ở mức xa nhất có thể so với phạm vi nghi ngờ là tới hạn.
Nguồn ScienceTimes