Phát hiện bằng chứng đầu tiên về dấu vân tay mực nước biển

Một nghiên cứu mới của các nhà khoa học ở Đại học Harvard đã phát hiện ra bằng chứng đầu tiên về sự thay đổi mực nước biển do băng tan, được gọi là dấu vân tay mực nước biển. Đây có thể là chìa khóa để dự đoán sự thay đổi của mực nước biển trong tương lai trước ảnh hưởng của biến đổi khí hậu.

Khi các tảng băng tan chảy, một hiện tượng kì lạ và phản trực quan sẽ diễn ra với mực nước biển. Theo logic thông thường, hầu hết mọi người nghĩ rằng mực nước ở khu vực gần khối băng tan sẽ tăng lên – trên thực tế, chúng giảm xuống. Tuy nhiên, ở cách nơi đó hàng ngàn dặm, mực nước lại tăng lên. Điều này xảy ra do lực hấp dẫn kéo về phía tảng băng bị mất đi, khiến nước phân tán ra xa. Các mô hình này được gọi là dấu vân tay mực nước biển bởi vì mỗi sông băng hoặc tảng băng tan chảy có tác động hoàn toàn khác biệt đến mực nước biển. Khoa học về mực nước biển hiện đại đã xây dựng các yếu tố liên quan đến khái niệm này hơn một thế kỷ nay. Đây cũng là cốt lõi cho thấy mực nước biển toàn cầu không tăng đồng đều. Dù được chấp nhận rộng rãi, song lý thuyết này lại gặp phải một vướng mắc từ lâu: các nhà nghiên cứu chưa bao giờ phát hiện được dấu vân tay mực nước biển.

Một nhóm nghiên cứu do TS. Sophie Coulson và nhà địa vật lý Harvard Jerry X. Mitrovica ở Đại học Harvard dẫn đầu – cho biết họ đã phát hiện ra dấu vân tay mực nước biển đầu tiên. Kết quả này đã được công bố trên Science. Công trình không chỉ cung cấp bằng chứng cho khoa học mực nước biển mà còn góp phần củng cố độ tin cậy của các mô hình dự đoán mực nước biển dâng trong tương lai.

“Các dự án về mực nước biển, quy hoạch ven biển và đô thị – tất cả đều được xây dựng dựa trên ý tưởng về dấu vân tay mực nước biển”, GS. Mitrovica ở Khoa Khoa học Trái đất và hành tinh, Đại học Harvard cho biết. “Đó là lý do tại sao các dấu vân tay này rất quan trọng. Chúng cho phép bạn ước tính mực nước biển sẽ thay đổi như thế nào… Nếu vật lý về dấu vân tay nước biển không đúng, chúng ta sẽ phải xem xét lại tất cả các nghiên cứu về mực nước biển hiện đại”.

Dấu vân tay mực nước biển nổi tiếng là khó phát hiện do những dao động của mực nước biển phụ thuộc vào sự biến đổi thủy triều, dòng chảy và gió. Nó càng trở thành một câu hỏi hóc búa khi các nhà nghiên cứu đang cố gắng phát hiện các chuyển động của nước ở cấp độ milimet và tìm ra mối liên hệ giữa chúng với các sông băng đang tan chảy cách đó hàng ngàn dặm.

Mitrovica đã so sánh nghiên cứu này với việc tìm kiếm hạt hạ nguyên tử Higgs Boson. “Trong vật lý mực nước biển, hầu hết mọi người đều cho rằng dấu vân tay mực nước biển tồn tại, nhưng các nhà khoa học chưa bao giờ tìm thấy chúng với mức độ tin cậy có thể so sánh được”, Mitrovica nói.

Trong nghiên cứu mới, nhóm tác giả đã sử dụng dữ liệu vệ tinh từ một cơ quan giám sát biển châu Âu, ghi lại hơn 30 năm quan sát vùng lân cận tảng băng Greenland và phần lớn đại dương nằm gần trung tâm Greenland để ghi lại sự thay đổi của mực nước biển.

Mitrovica và đồng nghiệp David Sandwell ở Viện Hải dương học Scripps đã chú ý đến dữ liệu vệ tinh. Thông thường, các dữ liệu vệ tinh ở khu vực này chỉ kéo dài đến cực nam Greenland, nhưng dữ liệu mới phát hành đã mở rộng hơn 10 vĩ độ, cho phép nhóm nghiên cứu quan sát một dấu vết tiềm năng trong sự thay đổi mực nước biển do dấu vân tay mực nước biển gây ra.

Mitrovica nhanh chóng chuyển những kết quả thu được cho Coulson, từng làm nghiên cứu sinh trong phòng thí nghiệm của Mitrovica, và hiện là nghiên cứu sinh sau tiến sĩ tại Phòng thí nghiệm quốc gia Los Alamos, để xác định xem đây có thực sự là dấu vân tay mực nước biển mà các nhà khoa học đã theo đuổi trong nhiều thập kỷ hay không.

“Cô ấy là người giỏi nhất trong việc lập mô hình chính xác để tìm hiểu dấu vân tay mực nước biển trông như thế nào, giúp chúng tôi hiểu thêm về quá trình giảm khối lượng của lớp băng Greenland. Đồng thời, Coulson có thể xác định liệu dự đoán đó có khớp với dữ liệu quan sát vệ tinh hay không”, Mitrovica nói.

Khi dữ liệu gửi đến hòm thư của Coulson – một chuyên gia về mô hình mực nước biển và biến dạng lớp vỏ Trái đất liên quan đến băng tan, cô đang về thăm gia đình ở Anh. Ngay lập tức, cô ấy đã nhận ra tiềm năng của chúng.

Coulson nhanh chóng thu thập những dữ liệu quan sát tốt nhất trong ba thập kỷ về sự thay đổi độ cao của tảng băng Greenland cũng như tái tạo sự thay đổi độ cao của sông băng trên khắp các quần đảo Bắc Cực thuộc Canada và Iceland. Cô đã kết hợp các bộ dữ liệu này để đưa ra các dự đoán về sự thay đổi mực nước biển trong khu vực vào thời kỳ 1993-2019, sau đó so sánh với dữ liệu vệ tinh mới. Sự tương đồng ở mức hoàn hảo. Kết quả đối chiếu 1-1 với độ tin cậy hơn 99,9% cho thấy, mô hình về sự thay đổi mực nước biển là một dấu vân tay của tảng băng tan.

“Tôi hoàn toàn bất ngờ khi thấy bằng chứng về sự tồn tại của dấu vân tay mực nước biển”, Coulson nói. “Đây là khoảnh khắc thực sự thú vị. Có rất ít khoảnh khắc trong khoa học vừa đáng chú ý, lại rõ ràng và đơn giản như vậy về các quá trình phức tạp của Trái đất”.

Nghiên cứu khoa học thường tốn nhiều năm để phát triển kết quả và soạn thảo thành bài báo. Nhưng trong trường hợp này, các nhà nghiên cứu đã tiến hành rất nhanh chóng. Họ chỉ mất khoảng vài tháng kể từ khi có dữ liệu vệ tinh cho đến khi gửi bài.

Đó là nhờ phần lớn công việc đã được thực hiện trước đó. Hầu hết lý thuyết, công nghệ, phương pháp đều được phát triển và nâng cao kể từ khi nhóm nghiên cứu của Mitrovica trình bày công trình nghiên cứu về dấu vân tay mực nước biển khoảng 20 năm trước – các phép tính đã được chấp nhận rộng rãi và được đưa vào hầu hết các mô hình dự đoán mực nước biển gia tăng.

Giờ đây khi các nhà khoa học đã phát hiện ra dấu vân tay mực nước biển đầu tiên, câu hỏi mang ý nghĩa toàn cầu lớn nhất hiện nay là những kết quả này sẽ dẫn đến đâu.

“Sẽ có thêm nhiều phát hiện hơn nữa”, Mitrovica nói. “Chẳng bao lâu nữa, toàn bộ công dụng của dấu vân tay mực nước biển sẽ được phát huy để dự báo sự thay đổi mực nước biển trong thập kỷ, thế kỷ tới và xa hơn thế”.

Thanh Bình tổng hợp

Nguồn: https://phys.org/news/2022-09-definitive-proof-elusive-sea-fingerprints.html

https://www.thecrimson.com/article/2022/10/13/sea-level-fingerprint-research/