Lớp băng Nam Cực đã vượt qua một điểm bùng phát cách đây khoảng một triệu năm, khiến nó trở nên nhạy cảm hơn nhiều với các biến đổi khí hậu, theo một nghiên cứu mới công bố trên tạp chí Nature Geoscience. Công trình này chỉ ra rằng sau khi vượt qua một ngưỡng khí hậu cụ thể, hành vi của băng Nam Cực không còn mang tính từ từ mà bắt đầu phản ứng mạnh mẽ hơn với những thay đổi của môi trường. Hiện tượng này, trước đây ít được ghi nhận, có hàm ý trực tiếp đến các dự báo về mực nước biển dâng – một trong những ẩn số lớn nhất của các mô hình khí hậu hiện nay. Các nhà khoa học đã tái dựng lại lịch sử khí hậu Trái Đất trong ba triệu năm qua và xác định thời điểm chính xác mà dải băng mất đi sự ổn định tương đối.
Hành trình về quá khứ của Nam Cực
Nghiên cứu tập trung vào giai đoạn được gọi là Chuyển tiếp Pleistocene Giữa, diễn ra khoảng từ 1,2 triệu đến 700 nghìn năm trước. Trước thời kỳ này, các chu kỳ băng hà và ấm lên của hành tinh xảy ra mỗi 41.000 năm, xen kẽ theo cách tương đối có thể dự đoán. Sau đó, các chu kỳ này kéo dài khoảng 100.000 năm, với các giai đoạn lạnh dài hơn và dữ dội hơn. Dù sự tồn tại của sự thay đổi này đã được biết đến, nhưng vẫn thiếu các bằng chứng chi tiết về cách các dải băng phản ứng trong quá trình đó, chủ yếu do khan hiếm các ghi chép khí hậu cổ xưa như vậy.
Vai trò của CO₂ trong cuộc chuyển đổi
Để lấp đầy khoảng trống kiến thức này, một nhóm nghiên cứu do Kyung-Sook Yun từ Trung tâm Vật lý Khí hậu tại Đại học Quốc gia Pusan, Hàn Quốc dẫn đầu, đã sử dụng các mô hình máy tính có độ phân giải cao. Các nhà khoa học đưa dữ liệu nhiệt độ và lượng mưa vào một mô hình chuyên mô phỏng hành vi của các dải băng Nam Cực, có khả năng theo dõi các quá trình như dòng chảy, độ dày, sự nóng lên bên trong và tương tác với đại dương. Quá trình mô phỏng đòi hỏi sử dụng một trong những siêu máy tính khoa học tiên tiến nhất của Hàn Quốc. Nhờ đó, các nhà khoa học phát hiện một điểm bùng phát chưa từng được biết đến: khi nồng độ CO₂ trong khí quyển giảm xuống dưới khoảng 240 phần triệu, dải băng đã thay đổi hoàn toàn kiểu phản ứng của nó.
Phát hiện bất ngờ từ mô hình
Theo các tác giả của bài báo, sự biến đổi không diễn ra từ từ mà tương đối đột ngột. Từ ngưỡng CO₂ đó, băng bắt đầu phản ứng khuếch đại hơn với các kích thích môi trường, đánh dấu một thay đổi cơ bản trong hoạt động của hệ thống. Các nhà nghiên cứu chỉ ra ba yếu tố chính góp phần vào bước ngoặt này: sự lạnh đi của đại dương, sự sụt giảm mực nước biển toàn cầu, và sự nâng lên của nền đá bên dưới Nam Cực. Những yếu tố này kết hợp với nhau tạo ra một trạng thái khí hậu mới, trong đó dải băng trở nên vừa chống chịu hơn vừa nhạy cảm hơn với những biến động môi trường.
Ba yếu tố quyết định sự thay đổi
Yếu tố đầu tiên là sự lạnh đi của các đại dương trong các thời kỳ băng hà, điều này đã làm giảm sự tan chảy ở đáy của các tảng băng. Yếu tố thứ hai là sự hạ thấp của mực nước biển toàn cầu, khi rút bớt trọng lượng lên vỏ Trái Đất, cho phép nền đá bên dưới Nam Cực từ từ nâng lên. Sự nâng lên này, kết hợp với nước biển lạnh hơn, thúc đẩy sự tích tụ băng ở các vùng ven biển và hình thành các lớp băng dày hơn và ổn định hơn. Theo nhóm nghiên cứu, sự kết hợp này đã rất quan trọng để kích hoạt điểm bùng phát. Phát hiện, được công bố trên EurekAlert, củng cố ý tưởng rằng các khối băng lớn có thể phản ứng phi tuyến tính với các lực bên ngoài.
Dù sự kiện được phân tích đã xảy ra cách đây khoảng một triệu năm, kết luận của nghiên cứu có liên quan trực tiếp đến bối cảnh hiện tại. Chúng củng cố sự tồn tại của cái gọi là điểm bùng phát khí hậu – những ngưỡng vượt qua đó hệ thống có thể thay đổi một cách đột ngột và không thể đảo ngược. Nếu dải băng Nam Cực từng có thể thay đổi mạnh mẽ độ nhạy cảm của nó để đáp ứng với sự lạnh đi, nó cũng có thể có những thay đổi đột ngột trước sự nóng lên toàn cầu. Theo đồng tác giả Axel Timmermann, nghiên cứu cho thấy băng Nam Cực có thể phản ứng mạnh hơn với các lực bên ngoài so với suy nghĩ trước đây, gợi ý rằng một số dự báo có thể không nắm bắt được đầy đủ các biến đổi nhanh chóng trong hệ thống. Nam Cực được coi là một trong những nguồn bất định lớn nhất trong các ước tính về mực nước biển dâng trong thế kỷ này.