Núi lửa phun trào làm giảm hiện tượng El Niño ở Ấn Độ Dương tới 8 năm
Theo nghiên cứu mới trên tạp chí Geophysical Research Letters, các vụ phun trào núi lửa xảy ra ở vùng nhiệt đới (23°phía Bắc/Nam xích đạo) có liên quan đến tình trạng gián đoạn đột ngột các chu kỳ khí hậu có quy mô toàn cầu ở Ấn Độ Dương trong một triệu năm qua.
El Niño Dao động Nam (ENSO) và Lưỡng cực Ấn Độ Dương (IOD) là các tương tác giữa biển và khí quyển. Các nhà khoa học phát hiện chúng bị gián đoạn trong gần một thập kỷ trước khi quay trở lại mức cơ sở trước phun trào, và tác động tỷ lệ thuận với cường độ phun trào.
IOD xảy ra do sự tương phản nhiệt độ giữa bề mặt nước biển ở Đông và Tây Ấn Độ Dương, mức nhiệt mát hơn bình thường ở phía đông và ấm hơn ở phía tây. Trong giai đoạn IOD tích cực, điều này khiến nhiệt độ, lượng mưa và kiểu gió ở các khu vực lân cận thay đổi đáng kể, điển hình là lũ lụt xảy ra ở Đông Phi và hạn hán ở Đông Á, Úc. Những trạng thái này sẽ đảo ngược trong giai đoạn IOD tiêu cực.
Benjamin Tiger, nhà nghiên cứu của chương trình hợp tác giữa Viện công nghệ Massachusetts và Viện Hải dương học Woods Hole (WHOI) về Hải dương học/Khoa học – kỹ thuật đại dương ứng dụng, và tiến sĩ Caroline Ummenhofer từ WHOI, đã lập mô hình mô phỏng bằng cách sử dụng Mô hình hệ thống trái đất cộng đồng Thiên niên kỷ trước (CESM-LME) và dữ liệu đầu vào từ một số vụ phun trào lớn nhất trong lịch sử.
Họ xác định được các vụ phun trào núi lửa mạnh ở vùng nhiệt đới gây ra IOD tiêu cực trong năm phun trào, giai đoạn tích cực sẽ đến vào năm tiếp theo; và hiệu ứng này đủ lớn để tạo ra nhiều ảnh hưởng hơn xu hướng làm mát thường thấy ở vùng nhiệt đới sau phun trào. Những bất thường của IOD tích cực và tiêu cực kéo dài trong 7 – 8 năm sau vụ phun trào, trước khi dấu hiệu lại quay lại trạng thái trước đó.
Mô hình này chịu ảnh hưởng nhiều hơn bởi giai đoạn của một chu kỳ khí hậu khác diễn ra cùng lúc. Đó là Dao động đa thập niên Thái Bình Dương (IPO), kéo dài 20-30 năm và diễn ra trên phạm vi lớn hơn, trải dài cả hai bán cầu. Trong giai đoạn tích cực, vùng nhiệt đới Thái Bình Dương ấm hơn và các khu vực phía bắc mát hơn; và đảo ngược lại trong giai đoạn tiêu cực.
Các nhà nghiên cứu phát hiện, mỗi giai đoạn IPO tiêu cực dẫn đến một IOD tiêu cực mạnh hơn, tương tự với giai đoạn IPO/IOD tích cực. Điều này khiến nhiệt độ bề mặt nước biển vùng nhiệt đới Thái Bình Dương trong giai đoạn IPO trở thành tác nhân chính ảnh hưởng đến cường độ của phản ứng IOD ban đầu.
Trong khi đó, dao động ENSO (nhiệt độ bề mặt nước biển Thái Bình Dương thay đổi đến 3°C và dẫn đến biến đổi khí hậu) tương ứng với sự nóng lên của El Niño sau các vụ phun trào nhiệt đới lớn, nhất là trong những tháng mùa đông ở phương Bắc (tháng 12 – tháng 2) của năm đầu tiên sau vụ phun trào, với trạng thái La Niña chiếm ưu thế sau đó.
Có thể giải thích điều này bằng gradient nhiệt độ giữa đất liền và biển của châu Phi và Ấn Độ Dương, ảnh hưởng đến gió tín phong phía tây, cũng như vùng nước mát hơn trồi lên ở phía đông Thái Bình Dương. Tiger và TS Ummenhofer còn phát hiện phản ứng ENSO chậm hơn phản ứng của IOD tích cực tới 2 tháng. Trong khi đó, các mô phỏng xác định IOD tiêu cực trùng khớp với các trạng thái mạnh của La Niña trong thời gian 3 – 5 năm sau vụ phun trào.
Một yếu tố khác ảnh hưởng đến nhiệt độ bề mặt biển, và từ đó ảnh hưởng phản ứng khí hậu, là độ sâu của đường phân cách nhiệt (thermocline) trong Ấn Độ Dương và Thái Bình Dương. Các vụ phun trào xảy ra trong điều kiện IPO tích cực có đường phân cách nhiệt nông hơn ở khu vực Bể nước ấm Ấn Độ Dương – Thái Bình Dương (Indo-Pacific Warm Pool), và sâu hơn ở phía tây Ấn Độ Dương và Đông Thái Bình Dương; ngược lại trong điều kiện IPO tiêu cực.
Ở trường hợp vụ phun trào xảy ra trong điều kiện IPO tích cực, đường phân cách nhiệt nông hơn ở phía đông Ấn Độ Dương làm giảm chênh lệch nhiệt độ bề mặt nước biển, từ đó vô hiệu hóa IOD sau vụ phun trào. Còn với các trạng thái sau của đường phân cách nhiệt trong trường hợp, chênh lệch nhiệt độ bề mặt nước biển đã lớn hơn, tạo tiền đề cho lưu vực Ấn Độ Dương xảy ra các hiện tượng IPO tiêu cực với tác động mạnh hơn sau vụ phun trào. Những tác động này dễ thấy nhất trong năm đầu tiên sau khi phun trào, rồi giảm dần sau đó.
Cũng cần phải lưu ý thời điểm xảy ra vụ phun trào. Núi lửa phun trào vào mùa xuân ở phương Bắc (tháng 3 – tháng 5) nhiều khả năng ảnh hưởng nhất đến phản ứng IOD/ENSO trong cùng năm đó, trong khi những vụ phun trào xảy ra muộn hơn có thể chậm ảnh hưởng đến khí hậu hoặc trung hòa hơn.
Những phát hiện này rất quan trọng đối với các khu vực dễ xảy ra phun trào núi lửa trong việc đánh giá rủi ro và chuẩn bị cho các hiện tượng khí hậu cực đoan xảy ra, từ đó giúp giảm bớt một số tác động đến môi trường và cộng đồng địa phương.
Lan Oanh tổng hợp
https://phys.org/news/2023-10-volcanic-eruptions-dampen-indian-ocean.html
————————————
https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2023GL103991
