Đất Lạnh Đang Tan Nhanh Đến Mức, Nó Đang Đào Ra Những Khoảng Hổng Ở Vùng Bắc Cực

Đây có lẽ là một trong những vòng lặp phản hồi về khí hậu được biết đến và lo ngại nhất: Khi hành tinh trở nên ấm lên, đất lạnh—những vùng đất và đá đóng băng—bắt đầu tan chảy. Và khi điều đó xảy ra, vi khuẩn tiêu thụ chất hữu cơ, giải phóng CO₂ và methane vào không khí, dẫn đến thêm sự ấm lên, thêm sự tan chảy, và thậm chí còn nhiều hơn khí thải carbon.

Nhưng đây là điều bạn có lẽ chưa bao giờ nghe nói, và đó là một điều mà thậm chí Ban Biên tập Biến đổi khí hậu của Liên Hợp Quốc cũng chưa thực sự xem xét: thermokarst. Đó là đất đai bị tàn phá mỗi khi đất lạnh tan chảy nhanh chóng. Khi lớp băng giữ cho đất đóng lại biến mất, các dốc núi sụp đổ và những hố thấp lớn mở ra. Các nhà khoa học khí hậu đã tích hợp sự tan chảy đất lạnh từ từ vào mô hình của họ—những thay đổi nhỏ sâu từ vài centimet đến vài thập kỷ hoặc thế kỷ. Nhưng sự tan chảy đột ngột của đất lạnh diễn ra ở quy mô met trong vài tháng hoặc năm. Điều này khiến cảnh quan xung quanh shock, khiến nó có thể giải phóng thậm chí nhiều khí carbon hơn so với việc nó tan chảy theo kiểu chậm rãi hơn.

Hôm nay trong tạp chí Nature Geoscience, các nhà nghiên cứu lập luận rằng nếu không tính đến sự tan chảy đột ngột, chúng ta đang đánh giá thấp ảnh hưởng của sự tan chảy đất lạnh một cách 50%. “Lượng carbon thoát ra từ phần rất hẹp đất lạnh tan chảy đột ngột trong cảnh quan, phần diện tích nhỏ, vẫn đủ lớn để làm tăng gấp đôi hậu quả về khí hậu và phản hồi carbon của đất lạnh,” nói Merritt Turetsky, tác giả chính của nghiên cứu, đến từ Đại học Guelph và Đại học Colorado Boulder.

Dưới 20% diện tích đất lạnh ở phía bắc có khả năng bị tan chảy nhanh như vậy. Một số đất lạnh chỉ là đá đóng băng, hoặc thậm chí là cát. Nhưng loại đất lạnh mà chúng ta lo lắng ở đây chứa rất nhiều nước. “Khi đất lạnh thường là bùn hồ hoặc đất hữu cơ, loại vật liệu đất có thể giữ nước nhiều, chúng giống như bọt biển trên cảnh quan,” nói Turetsky. “Khi đất lạnh tan chảy, chúng ta thấy những thay đổi động đất và nhanh chóng.”

Điều này xảy ra vì nước đóng băng chiếm nhiều không gian hơn so với nước lỏng. Khi đất lạnh tan chảy, nó mất một lượng lớn thể tích. Hãy tưởng tượng như việc tan chảy viên đá đóng băng làm từ nước và bùn: Nếu bạn làm tan chảy khay, cây cỏ sẽ chìm xuống đáy và lắng đọng. “Đó chính xác là điều xảy ra trong những hệ sinh thái này khi đất lạnh có nhiều đá đóng băng và nó tan chảy,” nói Turetsky. “Bất cứ thứ gì ở mặt đất chỉ chìm xuống đáy. Vì vậy, bạn có những hố trên mặt đất, đôi khi sâu mét. Chúng giống như những hố chật đất đang phát triển.”

“Về cơ bản, chúng ta đang biến terra firma thành terra soupy,” Turetsky thêm.

Khi trái đất biến thành sôi lỏng, cảnh quan bắt đầu bị sẹo. Quá trình diễn ra rất nhanh và bạo lực, Turetsky nói, đến mức đôi khi khi cô trở lại một địa điểm cô đang giám sát để kiểm tra cảm biến nhiệt độ và methane, cô sẽ phát hiện chúng đã biến mất. “Khi bạn quay lại, đó là một cái hồ và có ba mét nước ở mặt đất. Bạn có thể phải nói lời tạm biệt với thiết bị của bạn,” cô nói.

Khi những vùng đất này tan chảy, chúng trở thành nơi diễn ra nhiều quá trình. Khi đá đóng băng chuyển thành nước lỏng, cây cỏ ngập lụt và chết đi. Do đó, ánh sáng chiếu vào đất nền nhiều hơn, làm tăng tốc độ tan chảy. Ngược lại, trong quá trình tan chảy từ từ, khi cộng đồng thực vật chủ yếu giữ nguyên khi đá đóng băng tan chảy. Đất ở mặt trời được chảy ra ngày càng dày, nhưng nó không sụp đổ một cách thảm khốc.

Ngoài ra, khi bạn nghĩ đến các khu vực đất lạnh, bạn có thể nghĩ đến những vùng đất hoang vắng không đặc sắc, nhưng thực tế là hầu hết chúng là rừng Bắc cực. Những khu rừng phía bắc này gần đây đã chứng kiến một số lượng cháy rừng chưa từng có. “Nhiều phần lớn rừng Bắc cực cháy ngày càng thường xuyên, và khi hệ sinh thái cháy, nó thực sự có thể tăng tốc quá trình tan chảy đất lạnh,” nói David Olefeldt của Đại học Alberta, cộng tác viên trên bài báo. Thiếu bóng cây che phủ, đất ấm lên ngày càng mạnh mẽ.

Sự ấm lên đột ngột cũng làm tăng cường khí thải từ đất lạnh. Trong quá trình tan chảy từ từ, các lớp đất ở phía trên, khi ấm lên, mở ra cho vi khuẩn đói bụng, chúng tiêu thụ chất dinh dưỡng và phát ra CO₂. “Vào mùa hè, đất lạnh—ít nhất là lớp trên cùng—tan chảy, và sau đó có thể hình thành các rạn nứt,” nói Christina Schaedel, nhà hóa học sinh thái và sinh thái học thực vật tại Đại học Northern Arizona, người hợp tác với tác giả của bài báo mới này, nhưng không tham gia vào công việc nghiên cứu. Vào mùa thu, nó đóng băng lại, tạo ra một chu kỳ trong đó các lớp đất được trộn xuống đến tận nền đá, tập trung carbon ở phía dưới cùng. “Với sự tan chảy đột ngột, bạn đang phơi lớp đất sâu hơn cho nhiệt độ ấm hơn nhiều, và lớp sâu trong đất lạnh có thể chứa lượng carbon rất lớn,” Schaedel nói.

Điều này có thể trở nên đặc biệt phức tạp từ góc độ khí thải nếu vùng đất sụp đổ tạo ra một hồ nước có nồng độ oxy thấp và có một lớp carbon dày đặc ở đáy. Vi khuẩn phát triển mạnh trong môi trường như vậy sẽ sản xuất methane như một sản phẩm phụ, một loại khí nhà kính mạnh mẽ hơn cả CO₂.

Một điều quan trọng cần xem xét: Khi đất lạnh tan chảy đột ngột, nó không chỉ phát ra carbon và sau đó rút lui. Hệ sinh thái đó có thể chữa lành và bắt đầu giam giữ carbon lại. Nếu đất đã tan chảy, sau đó sụp đổ và trở nên ngập nước, cây cỏ mới không thể phát triển. Thay vào đó, hệ sinh thái đó có khả năng trở thành nơi chủ đạo bởi các loại rêu và các loại cỏ giống như bãi. Vì vật liệu thực vật bị ngập nước, quá trình phân hủy thực sự chậm lại khi tạo ra lớp torf—lớp chất hữu cơ đậm đặc.

“Vì vậy, quá trình tích tụ torf nhanh chóng sau khi tan chảy cuối cùng là cách nó phục hồi một số carbon đã mất,” nói nhà địa chất nghiên cứu của USGS Miriam Jones, cộng tác viên trên bài báo mới. “Nhưng tôi sẽ nói rằng trong đất lạnh, carbon đã tích tụ qua hàng ngàn năm. Và vì vậy, khi tan chảy, nó nhanh chóng mất trong vài năm đến vài thập kỷ.”

Việc giam giữ lại tất cả carbon đó sẽ mất hàng thế kỷ hoặc hàng ngàn năm, tùy thuộc vào hệ sinh thái. Và tất nhiên ở Vùng cực, nơi đang ấm lên gấp đôi so với phần còn lại của hành tinh, thành phần của các loại cây cỏ tạo nên một số hệ sinh thái đang biến đổi, từ đó thay đổi cách chúng giam giữ carbon.

Càng chi tiết hóa được những gì xảy ra khi đất lạnh tan chảy nhanh chóng, các nhà khoa học càng tốt cho việc tính toán cách những cảnh quan này phát ra khí nhà kính—và cuối cùng là cách chúng giam giữ một số khí nhà kính. Tin xấu là, khí thải có thể tương đương với lượng khí nhà kính của một quốc gia công nghiệp hoàn chỉnh. Tin tốt hơn là, nó sẽ không nhiều bằng tổng lượng khí nhà kính toàn cầu của nhân loại. “Mặc dù đây là những điểm nóng phát thải carbon, mất nhiều thập kỷ nữa để những điểm nóng này trở nên đủ lớn để ảnh hưởng nghiêm trọng đến hệ thống khí hậu,” nói Turetsky. “Nhưng đây vẫn là một vấn đề chúng ta cần nghiêm túc đối mặt.”

Và đó là điều cần nghiên cứu nhiều hơn. Mọi mô hình hóa khí hậu đều đi kèm với sự không chắc chắn tích cực—không có cách nào hoàn toàn đại diện cho các hệ thống phức tạp như vậy. Sự không chắc chắn ở đây là dự đoán bao nhiêu đất có thể chịu sự tan chảy đột ngột, nói Vladimir Romanovsky, nhà địa vật lý lạnh tại Đại học Alaska Fairbanks, người không tham gia vào công việc này. Các nhà khoa học chỉ mới bắt đầu nghiên cứu những sự kiện tan chảy nhanh này, thường xảy ra ở quy mô cực kỳ nhỏ.

“Rất khó khăn trong trường hợp cụ thể này là sử dụng quá khứ để dự đoán tương lai,” nói Romanovsky. “Điều đó là điều hiểu được, và chắc chắn có một số cách để cố gắng thu hẹp sự không chắc chắn này. Nhưng sự không chắc chắn sẽ còn tồn tại mãi mãi, do hạn chế của tất cả các mô hình để dự đoán quá trình này trong tương lai, đặc biệt là toàn bộ khu vực có đất lạnh.”

Tuy nhiên, điều rõ ràng là hệ sinh thái ở Vùng cực đang chịu đựng sự đảo lộn. Và càng nhanh chóng chúng ta giảm khí thải, chúng sẽ càng ít chịu tổn thương.

Các bài viết tuyệt vời khác từ Mytour

• Mark Warner đối đầu với Big Tech và các điệp viên Nga
• Chris Evans đến Washington
• Tương lai mảnh vụng của quyền riêng tư trình duyệt
• Tôi tưởng con tôi đang chết. Hóa ra chỉ là bệnh croup
• Cách mua thiết bị đã qua sử dụng trên eBay—một cách thông minh, an toàn
• 👁 Lịch sử bí mật của công nghệ nhận diện khuôn mặt. Ngoài ra, các tin tức mới nhất về trí tuệ nhân tạo
• 🏃🏽‍♀️ Muốn có những công cụ tốt nhất để duy trì sức khỏe? Kiểm tra các lựa chọn của đội ngũ Gear của chúng tôi cho các thiết bị theo dõi sức khỏe tốt nhất, trang thiết bị chạy bộ (bao gồm giày dép và tất), và tai nghe tốt nhất