Thay đổi cái nhìn về dòng đối lưu

Quan điểm truyền thống lâu nay về nguyên nhân tạo ra sự xoay vòng của dòng đối lưu giờ đã phải thay đổi sau một công bố khoa học ngày 12/9 vừa qua trên tờ Nature Geoscience. Những kết quả của nghiên cứu sẽ giúp các mô hình về biến đổi khí hậu trở nên chính xác hơn.

Người ta đã biết rằng dòng hải lưu nhiệt đới chảy về phía Bắc qua Đại Tây Dương, nó trở nên mát hơn và đặc hơn. Hiện tượng bốc hơi trên dọc đường khiến nước biển mặn hơn và gia tăng trọng lượng riêng. Khi tới Bắc Băng Dương lạnh giá, dòng hải lưu sẽ chìm xuống bên dưới và lộn ngược về phía Nam; rồi sẽ lại trồi lên trên sau khi được hâm nóng trở lại. 

Nhưng bức tranh đơn giản này vốn còn được biết đến với tên gọi là dòng đối lưu kinh tuyến (meridional overturning circulation gọi tắt là MOC) nay đang bị nghi ngờ khi một nghiên cứu mới khẳng định rằng, trong suốt 50 năm qua, dòng hải lưu gần Xích đạo đã trở nên yếu hơn, trong khi lại trở nên mạnh hơn khi chảy về phía Bắc.

“Càng tìm hiểu, chúng ta càng thấy đại dương phức tạp hơn”, nhận định từ Susan Lozier, nhà hải dương học từ Đại học Duke tại Durham, North Carolina, tác giả đứng đầu của bài nghiên cứu.

Khi lý thuyết về dòng đối lưu được hình thành vào thập kỷ 1980, các nhà nghiên cứu chỉ mới hiểu cơ bản về các dòng biển, bà nói. Do khó để có thể tiến hành đo lường sâu dưới lòng biển, các mô hình MOC không thể phản ánh sự phức tạp của mọi yếu tố liên quan.

Nhằm tăng độ chính xác, Lozier và các cộng sự đã thu thập tới 500.000 kết quả đo đạc về nhiệt độ và độ mặn của nước biển lấy từ các con tàu nghiên cứu trong thời gian từ 1950 tới 2000. Trọng lượng riêng của nước biển vốn tăng theo độ mặn và giảm theo nhiệt độ, vì vậy nhóm nghiên cứu có thể dùng các dữ liệu này để đo mức độ xoay vòng của dòng đối lưu. Nhóm nghiên cứu từ đó nhận ra rằng mức độ này không giống nhau tại mọi nơi mọi lúc như người ta tưởng. Mức độ xoay vòng tại các vùng nhiệt đới và vùng cực là khác nhau, và chúng thể hiện sự thay đổi sâu sắc trong giai đoạn 50 năm. 

Khó để có thể dự đoán

Những kết quả đo đạc khác trong những năm gần đây đã thể hiện rõ con người đang thiếu hiểu biết cặn kẽ về hiện tượng đổi hướng của dòng đối lưu. Bắt đầu từ 2004, các nghiên cứu đứng đầu bởi Stuart Cunningham, một nhà hải dương học từ Trung tâm Hải dương học Quốc gia tại Đại học Southamton, Anh, đã dùng các thiết bị đo đạc tại những độ sâu khác nhau dọc theo vĩ tuyến 26.5° Bắc để đo đạc các biến thiên về mức độ xoay chuyển của dòng hải lưu trên Đại Tây dương. Chỉ trong 1 năm, họ thu thập được số lượng biến thiên mà trước đây người ta dự kiến có trong khoảng 50 năm. Và hiện tượng này trên dải  26.5°-Bắc nhỏ hẹp hẳn chưa thể phản ánh hết thông tin ở Nam Đại Tây Dương trên những vĩ độ cao hơn, Lozier nhận xét. 

Ý tưởng trước đây cho rằng các dòng biển di chuyển như một vòng xoay êm ái, nay đã thay đổi bởi khả năng theo dõi bằng vệ tinh của con người, nhận xét từ nhà hải dương học Joël Hirschi cũng của Trung tâm Hải dương học Quốc gia, và là đồng tác giả của một bài nghiên cứu trước đây. Về lý thuyết cơ bản thì không có gì thay đổi, ông nói, “nhưng bên cạnh khung lý thuyết về dòng đối lưu, vẫn còn rất nhiều biến thiên đang xảy ra”.

Hirschi so sánh biến thiên của dòng chảy hằng ngày với quy luật thời tiết hằng ngày trong bầu khí quyển của Trái đất. Mô hình hóa MOC cũng giống như tìm kiếm một trạng thái đặc trưng nhất của khí quyển, ông nói. Điều này giúp có một cái nhìn tổng quan về khí tượng, nhưng sẽ rất khó để dự đoán chính xác điều gì sẽ xảy ra tại nơi nào, vào lúc nào.

Ông cho rằng có thêm các dữ liệu mới sẽ giúp xây dựng những mô hình biến đổi khí hậu tốt hơn. Bởi vì nhiệt lượng sinh ra khi nước chảy về phía cực Bắc chính là một trong các yếu tố giúp duy trì nhiệt độ ấm ở châu Âu, có thêm các dữ liệu sẽ giúp hoàn thiện cái nhìn tổng quan về điều gì sẽ xảy ra, và ở đâu.

Lozier đồng tình với nhận định này, và bổ sung ý kiến cho rằng khi các dòng nước trên bề mặt đổi chiều, chúng kéo theo các luồng khí bên trên mình xuống dưới biển sâu và khóa chúng tại đó. Hiểu biết về các dòng biển sẽ giúp chúng ta hiểu hơn về hiện tượng khí CO2 bị ghìm giữ dưới biển. “Để dự đoán lượng CO2  trong khí quyển, chúng ta cần biết phải đo đạc ở đâu”, bà nói.

(Adam Mann, Nature News)

Tác giả