Rất nhiều người thường vô tình (hoặc cố ý) gán ghép “lỗ hổng Ozone” (Ozone hole) và hiện tượng “Trái Đất ấm lên” (global warming) lại với nhau. Họ tin rằng lỗ hổng Ozone là một tác nhân chính trong việc nhiệt độ của Trái Đất đang dần tăng cao. Thế nhưng từ lâu, các nhà khoa học đã cho rằng sự thiếu hụt Ozone ngược lại, sẽ tạo lên hiệu ứng làm mát nhẹ chứ ko phải làm nóng lên.
Các nhà khoa học đã sử dụng một mô hình máy tính mới để kiểm chứng điều này. Kết quả cho thấy, có khả năng lỗ hổng Ozone thực sự làm trái đất nóng lên một chút, thế nhưng nguyên nhân là do nó tác động đến các làn gió chứ không phải do tác động trực tiếp đến nhiệt độ. Nghiên cứu mới này cho thấy rằng, có thể việc thay đổi hướng gió (của lỗ hổng Ozone) sẽ làm đẩy các đám mây bay xa hơn về phía Cực Nam. Từ đó giảm lượng phản xạ bức xạ mặt trời và làm cho trái đất ấm lên thay vì mát đi.
Theo Kevin Grise, một nhà khoa học về Khí Hậu-Môi Trường tại Đài Quan Sát Trái Đất Lamont-Doherty tại Đại Học Columbia (thành phố NewYork), nhóm nghiên cứu đã rất bất ngờ khi phát hiện điều này. Hiệu ứng nóng lên của trái đất (dù chỉ là một chút), có thể sẽ là yếu tố quan trọng để các nhà khí hậu học dự đoán về thay đổi của khí hậu tại Nam Bán Cầu trong tương lai.
Lỗ hổng trên bầu trời
Mỗi phân tử Ozone bao gồm có ba nguyên tử Oxy gắn kết với nhau. Các phân tử này tập trung nhiều ở phần dưới của tầng bình lưu (khoảng 20-30km so với mặt đất- gấp 2 lần độ cao của một máy bay thương mại). Nhờ có lớp bảo vệ Ozone này mà các sinh vật ở thấp hơn có thể tránh được phần nào tia cực tím nguy hiểm trong ánh sáng mặt trời. Tia cực tím được cho rằng là nguyên nhân gây ra cháy nắng, hỏng mắt và thậm chí là ung thư da (chưa kiểm chứng).
Từ những năm 1980, các nhà khoa học đã sớm phát hiện ra hiện tưởng mỏng đi của tầng Ozone phía trên Nam Cực trong những tháng mùa xuân. Nguyên nhân được cho rằng là do các hợp chất chlorofluorocarbons (CFC) đã phá vỡ liên kết của phân tử Ozone. Những hợp chất CFC- ví dụ như Freon– thường có trong các hệ thống làm lạnh, bình xịt và dung môi tẩy dầu mỡ… Mặc dù CFC đã bị cấm trên toàn thế giới từ năm 1987 (theo nghị định thư Montreal), nhưng lỗ hổng Ozone vẫn tồn tại và mở rộng hơn nhiều thập kỷ sau đó.
Nhiều người đã “đánh đồng” lỗ hổng Ozone với hiện tượng nóng lên của trái đất, hoặc cho rằng hiện tượng nóng lên là hệ quả trực tiếp của lỗ hổng Ozone. Cụ thể, vào năm 2010, theo một điều tra của Đại Học Yale thì có đến 61% người được hỏi tin rằng lỗ hổng Ozone là yếu tố quan trọng trong việc Trái Đất nóng lên. Thêm vào đó, có đến 43% đồng tình với ý kiến “Nếu chúng ta dừng bắn tên lửa(gây ảnh hưởng đến tầng Ozone) thì có thể làm giảm hiện tượng nóng lên của trái đất.”
Hệ quả thực sự của lỗ hổng Ozone chính là những ảnh hưởng kỳ lạ đến các dòng không khí ở Cực Nam. Điều thú vị là, mặc dù lỗ hổng Ozone chỉ xuất hiện vào những tháng mùa xuân, nhưng các dòng không khí lại có xu hướng di chuyển nhanh, mạnh mẽ hơn về phía địa cực trong mùa hè sau đó. Nhiều nhà nghiên cứu đã xem xét vấn đề này trong 10 năm nay nhưng vẫn chưa có một câu trả lời xác đáng nào được đưa ra.
Sự phản xạ của các đám mây
Nhóm nghiên cứu đã đặt ra giải thuyết về ảnh hưởng gián tiếp của lỗ hổng Ozone đến những đám mây bao phủ khu vực Cực Nam. Và để kiểm chứng điều này, họ đã sử dụng mô hình máy tính để quan sát sự thay đổi các đám mây dưới ảnh hưởng của các dòng không khí. Nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng, những đám mây ở tầng cao và trung sẽ đi theo dòng không khí hướng đến Cực Nam và Nam Lục Địa. Độ bao phủ của các đám mây ở tầng thấp hơn trên toàn vùng biển phía Nam cũng giảm đi. Mặc dù việc mô hình hóa các đám mây là một việc không hề dễ dàng- do có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành và hướng phát triển của chúng. Nhưng Grise cho rằng, giả thuyết của họ khá tương đồng với những bằng chứng quan sát từ Dự Án Vệ Tinh Mây Quốc Tế (International Satellite Cloud Climatology Project)- một trong những nỗ lực của NASA để xây dựng bản đồ phân bố mây toàn cầu đã được thực hiện hàng thập kỷ.
Khi những đám mây di chuyển về địa cực, lượng năng lượng mà chúng phản xạ giảm đi, đồng nghĩa với việc bức xạ xuống mặt đất tăng lên. Thêm vào đó, so với các khu vực khác thì bức xạ tại địa cực cũng yếu hơn rất nhiều, nên lượng phản xạ càng ít hơn so với tại xích đạo.
Vào năm 2007, Hội Đồng Liên Chính Phủ về Biến Đổi Khí Hậu đã có báo cáo về hiệu ứng làm lạnh trực tiếp từ việc tầng Ozone bị mỏng đi –khoảng 0.05W/m2 năng lượng bị giảm khi đến mặt đất. Tuy nhiên, Grise và nhóm của ông dự đoán ảnh hưởng gián tiếp của việc thay đổi dòng không khí và đám mây có thể làm tăng đến 0.2 W/m2. Kết quả này không chỉ cho thấy khả năng trái đất bị ấm lên mà còn cả những ảnh hưởng mang tính tổng thể khác nữa. Tất nhiên, do các dòng không khí chỉ di chuyển mạnh vào tầm mùa hè nên hiện tượng nóng lên cũng có thể chỉ xuất hiện vào thời gian đó mà thôi.
Dennis Hartmann, một nhà khoa học về Khí Quyển tại Đại Học Washington– không nằm trong dự án, cho rằng đây là một đề tài thú vị và có ý nghĩa quan trọng trong việc thực tế hóa dự đoán về thay đổi khí hậu tại Nam Bán Cầu và cả tỷ lệ nóng lên của trái đất. Tuy nhiên, do việc mô hình hóa/ dự đoán hành vi của các đám mây có tính thử thách khá cao nên có thể mô hình của Grise đã hơi đánh giá thấp khả năng các đám mây ở phía Bắc của dòng không khí có thể tụ lại tại xích đạo. Nếu điều này xảy ra thì lượng ánh sáng bị phản xạ sẽ tăng cao, làm suy giảm hoặc thậm chí là đi ngược lại hiện tượng nóng lên không chừng.
Trò chơi kéo co của khí hậu
Nhìn về tương lai, nếu lỗ hổng Ozone được phục hồi thì các dòng không khí sẽ di chuyển ít hơn về phía Nam Cực. Thế nhưng, với lượng khí thải gây hiệu ứng nhà kính đang dần tăng cao, thì những dòng không khí tại vĩ độ trung tâm có thể bị thay đổi và di chuyển về phía địa cực. Điều đó tạo thành một tình huống rất phức tạp mà Grise và nhóm của ông dự định sẽ nghiên cứu trong tương lai. Nhưng dòng chảy sẽ có xu hướng trở về xích đạo trong mùa hè (khi tầng Ozone được phục hồi) nhưng hiệu ứng nhà kính lại đẩy chúng về phía địa cực. Trong trường hợp đó, các đám mấy sẽ có xu hướng như thế nào ? Rõ ràng là một thách thức với các nhà khoa học.
Nghiên cứu này được tài trợ bởi Quỹ Khoa Học Quốc Gia và Phòng Khoa Học thuộc Bộ Năng Lượng Mỹ.
Người dịch: Trungmaster, theo Sciencedaily
Link luận văn:
Kevin M. Grise, Lorenzo M. Polvani, George Tselioudis, Yutian Wu, Mark D. Zelinka. The ozone hole indirect effect: Cloud-radiative anomalies accompanying the poleward shift of the eddy-driven jet in the Southern Hemisphere. Geophysical Research Letters, 2013; DOI: 10.1002/grl.50675
Ơ, vụ này lạ nhỉ? Mới biết là nhiều người tưởng lỗ thủng tầng ozone liên quan đến đến sự ấm lên của trái đất. Em thì trước giờ vẫn nghĩ chính hiệu ứng nhà kính mới gây nên tình trạng này. Còn lỗ thủng tầng ozone chỉ gây tác dụng tiêu cực về mặt sinh học do tác hại của tia cực tím.