Các nhà khoa học lo ngại rằng hệ thống dòng hải lưu ở Đại Tây Dương có thể sắp đạt đến điểm giới hạn (tipping point). Nếu điều này xảy ra, hậu quả sẽ rất nghiêm trọng đối với tất cả chúng ta.

Gió lạnh rít lên qua sông Thames đóng băng, các tảng băng trôi (floes) chặn lối vào bến tàu Mersey, và mùa màng thất bát khắp nước Anh. Trong khi đó, bờ Đông Hoa Kỳ bị ngập lụt bởi mực nước biển dâng cao, và hỗn loạn sinh thái diễn ra ở Amazon khi mùa mưa và mùa khô hoán đổi… Thế giới đã đảo lộn hoàn toàn. Chuyện gì đang xảy ra?

Dù những cảnh tượng này nghe như phim thảm họa Hollywood, một nghiên cứu khoa học mới đây về một yếu tố chính trong hệ thống khí hậu của Trái Đất – dòng chảy lưu thông hoàn lưu Đại Tây Dương (the Atlantic Meridional Overturning Circulation – AMOC) – cho biết điều này có thể xảy ra thật vào năm 2050.

Vậy AMOC là gì và tại sao nó quan trọng? Liệu những thảm họa như vậy có thể xảy ra nếu nó bị gián đoạn, và chúng ta có thể làm gì không?

Tại sao AMOC quan trọng và có gì đang thay đổi?

AMOC – thường được gọi là “băng chuyền lớn của đại dương” – là hệ thống dòng hải lưu lớn bao gồm dòng Gulf Stream. Nó vận chuyển nước ấm, mặn từ vùng nhiệt đới lên phía Bắc Đại Tây Dương, nơi nó nguội đi và trở nên đặc hơn. Khi nước này nguội đi, nó chìm xuống và chảy trở lại phía Nam ở mức sâu hơn, trước khi cuối cùng nổi trở lại bề mặt khắp các vùng khác của đại dương, tạo thành một vòng tuần hoàn liên tục.

Hệ thống này vận chuyển lượng nhiệt khổng lồ xung quanh Đại Tây Dương – tương đương với việc đun sôi khoảng một nghìn tỷ ấm nước. Nó đóng góp 25% tổng lượng nhiệt lưu chuyển vào bán cầu Bắc qua đại dương và khí quyển, làm ấm gió thổi từ Đại Tây Dương vào Tây Bắc châu Âu, góp phần vào khí hậu ôn hòa của những vùng này và giúp ngăn băng biển ở Bắc Cực lan xuống dưới Na Uy.

Nhưng tác động của nó cũng được cảm nhận toàn cầu. Nếu AMOC suy yếu và khiến bán cầu Bắc lạnh đi, tất cả các đai khí hậu trên thế giới – bao gồm đai mưa xích đạo (equatorial rainfall belt) – sẽ dịch chuyển xa hơn về phía Nam.

Do đó, AMOC là một yếu tố quan trọng của sự ổn định trong hệ thống khí hậu toàn cầu. Khi hiện tượng nóng lên toàn cầu tiếp tục, bề mặt Bắc Đại Tây Dương ở vĩ độ cao đang trở nên ấm hơn nhiều. Đồng thời, nước biển cũng trở nên ngọt hơn do băng tan từ Greenland và Bắc Cực, cũng như lượng mưa tăng lên. Điều này làm cho nước trên bề mặt đại dương ít đặc hơn, ngăn cản nó chìm xuống, dẫn đến suy yếu hệ thống khí hậu quan trọng này.

Điều này chắc chắn đang xảy ra?

Các phép đo trực tiếp về cường độ của AMOC chỉ mới bắt đầu từ năm 2004, khi hệ thống RAPID được lắp đặt trên Đại Tây Dương. Sau gần 20 năm đo liên tục, dữ liệu cho thấy sức mạnh của nó đã giảm 10%, nhưng vì sự biến động mạnh mẽ hàng năm trong các quan sát, chúng ta chưa thể chắc chắn đây là một xu hướng suy giảm dài hạn.

Để nhìn xa hơn trước năm 2004, chúng ta phải dựa vào các phép đo gián tiếp về cường độ AMOC. Dữ liệu nhiệt độ bề mặt biển từ phía Nam Greenland cho thấy xu hướng lạnh đi trong vài thập kỷ qua, điều này khá khác thường so với xu hướng nóng lên toàn cầu.

Đồng thời, nước mặn, vốn thường được vận chuyển vào Bắc Đại Tây Dương như một phần của hệ thống AMOC, đang tích tụ ở Nam Đại Tây Dương. Hai xu hướng này được cho là kết quả của sự suy giảm vận chuyển nhiệt và muối do hệ thống này yếu đi.

Các nhà cổ khí hậu học (Palaeoclimatologists) cũng đã sử dụng lõi trầm tích đại dương chứa bùn và vỏ của các sinh vật từng sống, lắng đọng thành từng lớp trên đáy biển qua hàng nghìn năm, để nghiên cứu những biến đổi trong quá khứ. Kết quả cho thấy sự suy yếu hiện tại là chưa từng có trong 1.600 năm qua.

Những bằng chứng này cho thấy hệ thống có thể đã suy yếu khoảng 15%. Tuy nhiên, do tính chất gián tiếp của các bằng chứng, chúng ta chưa chắc chắn liệu AMOC có giảm đáng kể hay không.

Vậy tương lai sẽ ra sao?

Các mô hình khí hậu cho thấy AMOC có thể suy yếu từ 30-50% vào cuối thế kỷ 21 nếu khí thải gây hiệu ứng nhà kính tiếp tục ở mức hiện tại. Điều này sẽ dẫn đến các kiểu thời tiết thay đổi và thời tiết cực đoan hơn ở châu Âu; thay đổi các kiểu mưa nhiệt đới, có thể dẫn đến hạn hán hoặc lũ lụt; cũng như thay đổi mực nước biển khu vực, bao gồm cả việc tăng nhanh hơn dọc theo bờ Đông Hoa Kỳ thêm vài chục cm.

Nhưng một tương lai thảm khốc hơn có thể ở phía trước: ngay cả với một lượng nhỏ nhiệt độ toàn cầu tăng, AMOC có thể chuyển từ mạnh sang rất yếu, hoặc ngừng hẳn trong vài thập kỷ tới. Điều này được gọi là điểm tới hạn, và các mô hình cho thấy nó có thể dẫn đến những tác động nghiêm trọng về khí hậu đã đề cập trước đó.

Tại sao AMOC có thể ngừng hoạt động?

AMOC có thể vượt qua điểm tới hạn do cơ chế “phản hồi muối.” Các quan sát cho thấy AMOC nhập nước mặt có độ mặn cao vào Đại Tây Dương và xuất nước ít mặn hơn vào đại dương sâu. Nếu AMOC suy yếu, bề mặt Đại Tây Dương sẽ trở nên ngọt hơn, gây ra sự suy yếu tiếp tục trong một quá trình tự tăng cường có thể dẫn đến sự sụp đổ đột ngột. Chỉ cần một yếu tố khởi đầu nhỏ (chẳng hạn như sự tan chảy liên tục của băng Greenland) có thể khởi động quá trình này.

Các mô hình toán học đơn giản đã tiết lộ hành vi điểm tới hạn này từ đầu những năm 1960, nhưng cho đến gần đây, hầu hết các mô hình khí hậu – chẳng hạn như những mô hình được sử dụng cho các báo cáo của Ủy ban Liên chính phủ về Biến đổi Khí hậu (IPCC) – không thể hiện thay đổi này. Điều này có nghĩa là quan điểm đồng thuận của IPCC vào năm 2021 là AMOC khó có khả năng sụp đổ trước năm 2100.

Ngoài ra, hầu hết các mô phỏng trong tương lai không bao gồm tác động của sự tan chảy băng Greenland. Phân tích thống kê các chỉ báo của AMOC gần đây đã được sử dụng để gợi ý về một điểm tới hạn AMOC có thể xảy ra vào giữa thế kỷ.

Các nghiên cứu này đã bị đặt dấu hỏi, vì chúng được suy luận từ các chuỗi thời gian dài hơn nhưng gián tiếp của AMOC, không phải từ dữ liệu của mảng RAPID. Những tiến bộ mới đang được thực hiện bằng cách sử dụng mô hình khí hậu phức tạp để khám phá hành vi điểm tới hạn và xác định vị trí cũng như chỉ số tốt nhất để phát hiện các dấu hiệu cảnh báo sớm của điểm tới hạn do “phản hồi muối” gây ra.

Bằng cách áp dụng kiến thức dựa trên mô hình này vào các tập dữ liệu quan sát, một nghiên cứu chưa được đánh giá đã ước tính xác suất AMOC sụp đổ trước năm 2050 vào khoảng từ 42–76%. Đây là một con số đáng lo ngại.

Chúng ta có thể làm gì để giảm rủi ro AMOC?

Sự sụp đổ của AMOC có thể gây gián đoạn nguồn cung cấp lương thực và tài nguyên nước, tăng nhu cầu năng lượng cho việc sưởi ấm và gây áp lực lên cơ sở hạ tầng. Điều này đòi hỏi chúng ta phải giải quyết nguyên nhân gốc rễ – sự ấm lên toàn cầu – bằng cách giảm phát thải khí nhà kính càng nhanh càng tốt. Chúng ta cũng có thể giảm thiểu các rủi ro liên quan bằng cách tăng cường khả năng chống chịu của khí hậu.

Một khu rừng Amazon bị cháy rụi do sức nóng của khí hậu bất thường ở Manaus, Bang Amazonas Brazil năm 2022.

Sông Thames ở London

Sông băng Thwaites và phần lớn tảng băng Tây Nam Cực có thể biến mất vào thế kỷ 23