Dự báo tan băng Bắc Cực: Điều gì đang chờ đợi chúng ta?

Bắc Cực, một vùng đất xa xôi và lạnh giá, đang trải qua những thay đổi đáng kinh ngạc. Băng biển ở đây, vốn là tấm gương phản chiếu ánh nắng mặt trời và là mái nhà của vô số loài sinh vật, đang tan chảy với tốc độ chưa từng thấy. Đối với các nhà khí hậu học, đây không chỉ là một hiện tượng tự nhiên mà còn là một tín hiệu cảnh báo mạnh mẽ về tốc độ biến đổi khí hậu toàn cầu. Câu chuyện về băng Bắc Cực không chỉ là câu chuyện về những tảng băng tan, mà còn là câu chuyện về tương lai của hành tinh chúng ta, về những thách thức và cơ hội mà sự thay đổi này mang lại.

Sự tan chảy của băng biển Bắc Cực có ý nghĩa sâu rộng đối với môi trường ven biển, sự phát triển kinh tế và các mô hình thời tiết toàn cầu ^[1]. Dữ liệu gần đây cho thấy mức độ băng biển Bắc Cực đã giảm xuống mức thấp thứ hai trong lịch sử, và các nhà khoa học dự đoán quá trình tan chảy sẽ tăng tốc trong những thập kỷ tới ^[1]. Vậy, chúng ta có thể dự báo chính xác điều gì sẽ xảy ra? Và liệu chúng ta đã sẵn sàng cho một Bắc Cực không băng vào mùa hè?

Băng Bắc Cực đang thay đổi như thế nào?

Kể từ khi các quan sát vệ tinh bắt đầu vào năm 1979, diện tích và thể tích băng biển Bắc Cực vào mùa hè đã giảm đáng kể, lần lượt khoảng 50% và 70% ^[3]. Đây là một trong những dấu hiệu đáng báo động nhất của biến đổi khí hậu. Bắc Cực đang ấm lên nhanh hơn gấp hai đến ba lần so với mức trung bình toàn cầu, tạo ra một vòng phản hồi khuếch đại "albedo" khi băng biển phản chiếu bị thay thế bởi nước biển tối màu hơn, hấp thụ nhiều nhiệt hơn ^[2].

Năm 2019, diện tích băng biển Bắc Cực vào cuối mùa hè đo được là 4,15 triệu kilômét vuông, ngang bằng với năm 2007 và 2016 ở mức thấp thứ hai kể từ khi các kỷ lục hiện đại bắt đầu vào cuối những năm 1970 ^[1]. Đến tháng 9 năm 2020, Trung tâm Dữ liệu Băng và Tuyết Quốc gia Hoa Kỳ báo cáo rằng băng biển Bắc Cực đã tan chảy đến mức 3,74 triệu km², là mức thấp thứ hai kể từ năm 1979 ^[4]. Trái đất đã mất đi 28 nghìn tỷ tấn băng từ năm 1994 đến 2017, trong đó băng biển Bắc Cực chiếm 7,6 nghìn tỷ tấn. Tốc độ mất băng đã tăng 57% kể từ những năm 1990 ^[4]. Mùa tan chảy ở Bắc Cực cũng đã kéo dài thêm năm ngày mỗi thập kỷ từ năm 1979 đến 2013, chủ yếu do việc đóng băng vào mùa thu diễn ra muộn hơn ^[4].

Làm thế nào để các nhà khoa học dự báo tương lai của băng Bắc Cực?

Việc hiểu và dự báo hồ sơ quan sát khí hậu (COR) là rất quan trọng cho nhiều nhiệm vụ, đặc biệt là việc lập kế hoạch cơ sở hạ tầng và đầu tư giảm thiểu và thích ứng trong tương lai ^[2]. Các mô hình khí hậu quy mô lớn đã là nguồn phân tích khí hậu toàn cầu và Bắc Cực hướng tới tương lai. Những mô hình này cố gắng nắm bắt các động lực vật lý cơ bản của khí hậu Trái đất với nhiều chi tiết về không gian và thời gian ^[2]. Tuy nhiên, từ góc độ dự báo, các mô hình khí hậu đã ít thành thạo hơn và đặc biệt là đã đánh giá thấp lượng băng biển bị mất trong những thập kỷ gần đây ^[2].

Để cải thiện độ tin cậy của các dự báo mô hình và cung cấp thông tin tốt hơn cho việc ra quyết định, việc hiệu chỉnh lại các kết quả ban đầu do các tập hợp mô hình cung cấp là điều cần thiết ^[3]. Phương pháp ràng buộc nổi bật (emergent constraint method), sử dụng một tập hợp các mô hình khí hậu để suy ra mối quan hệ giữa các mô hình, đã trở nên nổi bật trong những năm gần đây. Đây là một cách tiếp cận đầy hứa hẹn để giảm bớt sự không chắc chắn trong các dự báo biến đổi khí hậu ^[3]. Ví dụ, một nghiên cứu gần đây sử dụng hai ràng buộc độc lập để chọn lọc các mô hình, dự báo thời điểm Bắc Cực không băng lần đầu tiên sẽ xảy ra trước năm 2040 theo kịch bản phát thải trung bình ^[3].

Ngoài ra, các dự báo thống kê từ các biểu diễn chuỗi thời gian động đơn giản thường tạo ra các dự báo ít nhất chính xác như các mô hình cấu trúc chi tiết ^[2]. Các dự báo "xu hướng carbon" và "xu hướng thời gian" cho thấy một Bắc Cực gần như không băng vào mùa hè vào giữa những năm 2030 với xác suất 80% ^[2]. Hơn nữa, các dự báo xu hướng carbon cho thấy việc áp dụng lộ trình carbon thấp hơn trên toàn cầu có thể chỉ trì hoãn sự xuất hiện của một Bắc Cực không băng theo mùa trong vài năm ^[2].

Khi nào Bắc Cực sẽ không còn băng vào mùa hè?

Câu hỏi "khi nào" là một trong những điều được quan tâm nhất. "Năm hè không băng Bắc Cực đầu tiên" (FIASY) sẽ xảy ra khi Bắc Cực có ít hơn một triệu kilômét vuông băng biển ^[1]. Một nghiên cứu mới trên tạp chí Climate cho thấy Bắc Cực có thể không còn băng vào mùa hè trong vòng mười lăm năm tới ^[1]. Tuy nhiên, dự báo đó đi kèm với một cảnh báo: các mô hình có thể cần được cải thiện, và băng có thể biến mất nhanh hơn những gì các mô hình hiện tại gợi ý ^[1].

Trong nghiên cứu trên tạp chí Climate, tác giả chính Ge Peng và các đồng nghiệp đã sử dụng mười hai mô hình khí hậu để mô phỏng và dự báo mức độ băng biển Bắc Cực theo hai kịch bản phát thải khác nhau ^[1]. Các kịch bản này đại diện cho các dự báo trung bình (RCP4.5) và cao (RCP8.5) về lượng khí nhà kính sẽ được thải vào khí quyển trong những thập kỷ tới. Theo kịch bản phát thải trung bình, mười hai mô hình khí hậu đã đưa ra năm 2054 là năm hè không băng Bắc Cực đầu tiên có khả năng xảy ra ^[1]. Theo kịch bản phát thải cao, các mô hình gợi ý rằng điều đó có thể xảy ra vào năm 2042 ^[1].

Tuy nhiên, các dự báo về mùa hè không băng đầu tiên rất khác nhau tùy thuộc vào mô hình và kịch bản được sử dụng. Một mô hình dự báo mùa hè không băng sớm nhất là vào năm 2023, mặc dù các tác giả mô tả khả năng đó là "phi thực tế" ^[1]. Trong một mô hình khác, ngưỡng không băng không đạt được cho đến sau năm 2100 ^[1]. Báo cáo đánh giá thứ sáu của IPCC (2021) cũng nêu rõ rằng diện tích băng biển Bắc Cực có thể giảm xuống dưới 1 triệu km² vào ít nhất một số tháng 9 trước năm 2050 ^[4].

Sự tan chảy của băng Bắc Cực sẽ tác động đến thế giới như thế nào?

Sự tan chảy của băng Bắc Cực không chỉ là một vấn đề cục bộ mà còn có những hậu quả sâu rộng trên toàn cầu. Đối với người dân Bắc Cực, đất đai của họ đang bị ảnh hưởng bởi sự xói mòn bờ biển gia tăng ^[1]. Ngược lại, sự biến mất của băng tạo ra các cơ hội kinh tế, bao gồm việc mở các mỏ dầu và các tuyến đường vận chuyển mới ^[1]. An ninh quốc gia cũng có thể bị ảnh hưởng. Diện tích băng biển Bắc Cực cũng có ý nghĩa quan trọng đối với các dòng hải lưu, cũng như các mô hình thời tiết khu vực và toàn cầu ^[1].

Ở cấp độ toàn cầu, một Bắc Cực tan chảy sẽ dẫn đến những tác động, cơ hội và rủi ro rộng khắp và mang tính chuyển đổi. Việc ít băng biển hơn sẽ làm giảm chi phí vận chuyển, thúc đẩy khai thác tài nguyên thiên nhiên và mở rộng du lịch ^[2]. Tuy nhiên, nó cũng gây ra rủi ro cho động vật hoang dã địa phương như gấu Bắc Cực ^[4]. Một trong những động lực chính của sự khuếch đại Bắc Cực (Arctic amplification), hiện tượng Bắc Cực ấm lên nhanh hơn phần còn lại của thế giới, chính là sự mất mát băng biển ^[4]. Hơn nữa, sự suy giảm băng biển có thể làm cho dòng tia (jet stream) yếu đi, gây ra thời tiết dai dẳng và cực đoan hơn ở các vĩ độ trung bình ^[4].

Để đối phó với những tác động của việc thu hẹp diện tích băng biển, chẳng hạn như lưu trữ nhiều nước ngọt hơn, các sự kiện thời tiết cực đoan thường xuyên hơn ở các vĩ độ trung bình và những thay đổi đối với các tuyến đường vận chuyển và thương mại toàn cầu, việc lập kế hoạch thích ứng và giảm thiểu phải dựa trên các dự báo đáng tin cậy về băng biển Bắc Cực ^[3]. Các mô hình khí hậu đóng vai trò trung tâm trong việc xây dựng các chiến lược quản lý khác nhau, dựa trên các dự đoán xác suất về kết quả theo các kịch bản khác nhau ^[3].

Làm thế nào để chúng ta cải thiện độ chính xác của các dự báo?

Mặc dù đã có những tiến bộ đáng kể, vẫn còn nhiều chỗ để cải thiện các mô hình băng biển ^[1]. Các mô hình hiện tại thường có những dự báo khác nhau, chủ yếu do sự khác biệt trong cách chúng phản ứng với cùng một yếu tố tác động bên ngoài ^[3]. Một số mô hình có thể bị sai lệch theo cùng một cách khi chia sẻ các phần mã, bộ dữ liệu đầu vào hoặc thậm chí chuyên môn của những người phát triển mô hình, điều này có thể khiến giá trị trung bình của nhiều mô hình bị sai lệch thấp hoặc cao ^[3]. Do đó, việc đầu tư vào nghiên cứu và phát triển mô hình là vô cùng quan trọng.

Các nhà khí hậu học và các nhà khoa học dữ liệu đang nỗ lực để kết hợp các phương pháp tiếp cận khác nhau. Bên cạnh các mô hình cấu trúc phức tạp, việc sử dụng các phương pháp kinh tế lượng/thống kê dạng rút gọn có thể giúp tóm tắt các mẫu dữ liệu liên quan, bất kể các cơ chế khí hậu sâu xa bên dưới ^[2]. Sự kết hợp này có thể mang lại những dự báo chính xác hơn và đáng tin cậy hơn. Các nền tảng như EON Tech đang đóng góp vào việc phát triển các công cụ phân tích và mô phỏng tiên tiến, giúp các nhà nghiên cứu hiểu rõ hơn về các hệ thống phức tạp như biến đổi khí hậu.

Việc cải thiện các dự báo không chỉ là một thách thức khoa học mà còn là một yêu cầu cấp bách để hỗ trợ các quyết định chính sách. Nếu một Bắc Cực không băng xuất hiện sớm hơn dự kiến, các hành động quản lý cần được điều chỉnh để phản ứng với một khí hậu thay đổi nhanh chóng hơn trong tương lai ^[3]. Điều này đòi hỏi sự hợp tác liên ngành và quốc tế mạnh mẽ. Tại sao các giải pháp rác thải nhựa đại dương lại quan trọng đối với các nhà sinh vật biển? cũng là một câu hỏi cấp bách khác cần được giải quyết song song với vấn đề tan băng.

Chúng ta nên làm gì để đối phó với những dự báo này?

Đối mặt với những dự báo về sự tan chảy nhanh chóng của băng Bắc Cực, câu hỏi đặt ra là chúng ta nên làm gì. Trước hết, việc tiếp tục nghiên cứu và cải thiện các mô hình dự báo là điều tối quan trọng. Các nhà khoa học cần phải tinh chỉnh các mô hình hiện có, tích hợp dữ liệu mới và phát triển các phương pháp tiếp cận sáng tạo để giảm thiểu sự không chắc chắn.

Thứ hai, cần có sự chuẩn bị cho những tác động không thể tránh khỏi. Điều này bao gồm việc phát triển các chiến lược thích ứng cho các cộng đồng ven biển, bảo vệ đa dạng sinh học Bắc Cực, và quản lý các cơ hội kinh tế mới một cách bền vững. Ví dụ, việc mở rộng các tuyến đường vận chuyển mới đòi hỏi quy định chặt chẽ để ngăn ngừa ô nhiễm và bảo vệ môi trường mỏng manh của Bắc Cực. Các nhà quản lý cơ sở doanh nghiệp cũng cần xem xét chuyển đổi không gian văn phòng thương mại linh hoạt để thích ứng với các thách thức môi trường và xã hội mới.

Cuối cùng, và quan trọng nhất, là hành động giảm phát thải khí nhà kính. Mặc dù các dự báo cho thấy ngay cả một lộ trình carbon thấp hơn cũng chỉ có thể trì hoãn mùa hè không băng trong vài năm, nhưng mỗi năm trì hoãn đều mang lại cơ hội quý giá để thích nghi và phát triển các giải pháp. Đây là một cuộc đua với thời gian, và mỗi nỗ lực nhỏ đều có ý nghĩa. Các nhà khí hậu học, với kiến thức và chuyên môn của mình, có vai trò dẫn dắt trong việc truyền đạt sự cấp bách của tình hình và thúc đẩy hành động toàn cầu.

Kết luận: Tương lai nào cho Bắc Cực và thế giới?

Câu chuyện về băng Bắc Cực đang tan chảy là một lời nhắc nhở mạnh mẽ về sự mong manh của hành tinh chúng ta và tầm quan trọng của khoa học khí hậu. Các dự báo về một Bắc Cực không băng vào mùa hè trong những thập kỷ tới, dù còn nhiều biến động, đều chỉ ra một tương lai mà chúng ta phải đối mặt ^{với sự nghiêm túc và hành động}. Từ những mô hình phức tạp đến các quan sát vệ tinh, mọi bằng chứng đều cho thấy một xu hướng không thể chối cãi ^{về sự thay đổi nhanh chóng}.

Là các nhà khí hậu học, chúng ta có trách nhiệm không chỉ theo dõi và dự báo những thay đổi này mà còn phải truyền đạt ý nghĩa của chúng một cách rõ ràng và thuyết phục. Tương lai của Bắc Cực, và rộng hơn là tương lai của khí hậu toàn cầu, phụ thuộc vào cách chúng ta phản ứng với những dự báo này. Bằng cách tiếp tục nghiên cứu, cải thiện mô hình, và thúc đẩy các chính sách giảm phát thải, chúng ta có thể hy vọng định hình một tương lai bền vững hơn cho hành tinh xanh của chúng ta ^{trước khi quá muộn}.

More Information

1. FIASY (First Ice-Free Arctic Summer Year): Thuật ngữ dùng để chỉ năm đầu tiên mà diện tích băng biển Bắc Cực vào mùa hè giảm xuống dưới một triệu kilômét vuông, được coi là ngưỡng "không băng".
2. Hiệu ứng Albedo: Là khả năng phản xạ ánh sáng mặt trời của một bề mặt. Băng biển có albedo cao (phản xạ nhiều nhiệt), trong khi nước biển tối màu có albedo thấp (hấp thụ nhiều nhiệt), tạo ra vòng phản hồi làm tăng tốc độ ấm lên.
3. Mô hình Khí hậu CMIP6: Là thế hệ mô hình khí hậu mới nhất được sử dụng trong Báo cáo Đánh giá thứ sáu của IPCC. Chúng mô phỏng các kịch bản phát thải và tác động aerosol khác nhau để dự báo khí hậu tương lai.
4. Phương pháp Ràng buộc Nổi bật (Emergent Constraint Method): Một kỹ thuật khoa học sử dụng tập hợp các mô hình khí hậu để tìm ra mối quan hệ giữa một biến số có thể quan sát được trong hiện tại và một thay đổi dự kiến trong tương lai, nhằm giảm sự không chắc chắn trong dự báo.
5. Khuếch đại Bắc Cực (Arctic Amplification): Hiện tượng Bắc Cực ấm lên với tốc độ nhanh hơn đáng kể so với mức trung bình toàn cầu. Nguyên nhân chính là do sự mất mát băng biển và tuyết, làm giảm khả năng phản xạ nhiệt của bề mặt.