Để Chiến Đấu với Biến Đổi Khí Hậu, Đầu Tiên Bạn Cần Phải Đo Lường Nó

Từ những đám cháy rừng tàn phá đến chúng hải cẩu dựa vào băng nước tan chảy, không thiếu những hình ảnh gây sốc để minh họa sự cần thiết phải hành động trước biến đổi khí hậu. Nhưng việc thu thập dữ liệu đáng tin cậy để theo dõi tốc độ biến đổi—và giúp xác định cách giải quyết vấn đề này—là không dễ dàng.

Các nhà khoa học tại Viện Vật lý Quốc gia ở Teddington, phía Tây Nam London, đang sử dụng thiết bị giám sát chính xác để đo lường chất ô nhiễm và theo dõi tác động của chúng ta đối với hành tinh một cách chính xác hơn bao giờ hết.

Công cụ mới nhất của viện là Boreas, một máy phổ laser được thiết kế để thu thập và phân tích khí methane—một loại khí nhà kính được phát ra từ hàng chục hoạt động của con người, từ nông nghiệp đến đốt nhiên liệu. Tại một tháp viễn thông không đáng chú ý ở Heathfield, Surrey, Boreas hoạt động 24 giờ mỗi ngày trong mọi điều kiện thời tiết để lấy mẫu lượng không khí lớn. Máy sử dụng một đoạn ống chứa các hạt nhựa mịn, sau đó được làm lạnh xuống -160 độ C, cho phép các nhà nghiên cứu tại trụ sở chính của NPL tách cryogenically các hạt methane khỏi oxy và nitơ, có thể đóng băng ở nhiệt độ thấp hơn nhiều.

Mục tiêu là xác định nồng độ tương đối của các phân tử methane khác nhau và hiểu rõ hơn về nguồn gốc của chất ô nhiễm, giải thích bởi Emmal Safi, một nhà nghiên cứu cao cấp tại NPL. “Trong khi các thiết bị trước đây có thể đo lường nồng độ methane, dữ liệu đó một mình không nói cho chúng ta biết nhiều về nguồn gốc của methane,” cô ấy nói.

Methane là một phân tử gồm một nguyên tử carbon được bao quanh bởi bốn nguyên tử hydrogen (công thức hóa học là CH4). Tuy nhiên, trong không khí có các loại khác nhau của methane, được gọi là methane isotopologues. “Các quy trình khác nhau tạo ra methane với sự khác biệt rất nhỏ về lượng tương đối của mỗi isotopologue, vì vậy tỷ lệ tương đối của mỗi isotopologue có thể được sử dụng như một dấu vết để xác định nguồn gốc của nó,” Safi nói.

Cho đến nay, các đọc số đang cho thấy những gì các nhà nghiên cứu mong đợi: “Chúng tôi đang thấy methane mang dấu vết của nền bắc bán cầu—không khí tương đối sạch từ Đại Tây Dương—và một số nguồn nông nghiệp địa phương,” Chris Rennick, cũng là một nhà nghiên cứu cao cấp trong nhóm Boreas nói. “Nó phụ thuộc vào hướng gió vào bất kỳ ngày nào.”

Điều làm cho Boreas độc đáo là tiềm năng của nó: Trong tương lai, NPL hy vọng xây dựng thêm các thiết bị như vậy và triển khai chúng đến các khu vực khác nhau, bao gồm cả Bắc Cực, nơi có thể có lượng lớn methane bị mắc kẹt trong tuyết lâu đài. “Chúng tôi đang sử dụng dữ liệu từ phòng lab Heathfield của chúng tôi để đóng góp vào ước tính lượng khí methane thải của Vương quốc Anh,” Rennick giải thích. “Tuy nhiên, còn nhiều mạng lưới khác ở nhiều quốc gia khác nữa sẽ cũng hưởng lợi từ các đo lường mà Boreas có thể thực hiện—điều này sẽ giúp giảm lượng khí methane toàn cầu.”

Boreas là một trong số hàng chục thiết bị độc đáo đo lường chất ô nhiễm tại NPL. Một trong những thiết bị có ý nghĩa lịch sử lớn nhất là Cân Kibble, một bộ cân chính xác cao phát triển vào những năm 1970 để so sánh điện và cơ khí. Năm thập kỷ sau, thiết bị được sử dụng để cân các hạt không khí cá nhân để xác định nồng độ methane.

Vai trò chính của các nhà nghiên cứu như những người làm việc trên Boreas không phải là tiến hành nghiên cứu về khí hậu, hoặc thậm chí là trình bày bằng chứng về biến đổi khí hậu chính mình. Họ là những người đo lường - ở đó để nghiên cứu và giám sát khoa học đo lường để giữ cho khoa học càng chính xác càng tốt.

Trong quá trình làm như vậy, những người đo lường hành động như người giữ cổng vào “sự chân lý tuyệt đối” như Richard Barker, trưởng bộ môn năng lượng và môi trường tại NPL, mô tả. “Đo lường khoa học là lĩnh vực cố gắng tiếp cận sự thật càng gần càng tốt,” ông giải thích. “Chúng tôi làm gì là tìm ra chúng ta đang đứng gần sự thật đến đâu?” Nếu điều đó nghe có vẻ triết học, thì đúng vậy. Đa số chúng ta sẽ không bao giờ đặt câu hỏi vì sao một gram là một gram hoặc một kilômét là một kilômét. Nhưng đối với những người đo lường như Barker, sự chính xác của những đo lường này là một cuộc trò chuyện ngày càng phức tạp. Khi các nhà lãnh đạo thế giới tụ tập tại Glasgow để thảo luận về hành động khí hậu tại COP26, Barker cũng có mặt, đưa ra lý lẽ cho sự chính xác lớn hơn trong đo lường khoa học.

Lịch sử, NPL đã chịu trách nhiệm cho việc hiệu chuẩn cách chúng ta đo lường và xác định các thuật ngữ để làm như vậy—gram, mét, giây, và cetera. Gần đây hơn, phòng lab đã đặt đo lường lượng khí nhà kính là một trong những lĩnh vực chính của mình.

Quyết định đến từ ý thức ngày càng tăng rằng các dự đoán về tốc độ biến đổi khí hậu đang được thực hiện hoàn toàn dựa trên mô hình thống kê, mà không có dấu hiệu về sự chắc chắn. “Chỉ cần nhìn vào sự lớn lao của những câu hỏi mà chúng tôi đang đặt ra và quy mô đầu tư mà chính phủ và ngành công nghiệp sẽ phải thực hiện để đối phó với biến đổi khí hậu—chúng ta đang nói về hàng nghìn tỷ đô la,” Barker nói. “Nó đặt ra câu hỏi về chúng ta đang đứng gần sự thật đến đâu?”

Trong khi các nhà khoa học có thể đo lường như nhiệt độ biển và nhận ra sự tăng lên, sự biến động do các yếu tố bên ngoài và sự không đáng tin cậy của các công cụ sử dụng có nghĩa là thông thường mất 20 năm để một xu hướng như tăng nhiệt độ biển được thống nhất là sự thật—điều này không để lại nhiều thời gian cho các quốc gia để đạt được mục tiêu ròng không.

Barker có một ý tưởng lớn hơn nữa: Thông qua Sứ mệnh Truths của Cơ quan Vũ trụ châu Âu, NPL dự định gửi thiết bị tham chiếu lên không gian để cho phép việc hiệu chuẩn lại đo lường của vệ tinh trong quỹ đạo. Hi vọng rằng sứ mệnh sẽ tạo ra một cải tiến gấp mười lần về độ chính xác của dữ liệu quan sát môi trường.

Cuối cùng, các nhà khoa học sẽ không còn phải đợi lâu như vậy để đưa ra dự báo hoặc xác định một xu hướng trong thay đổi nhiệt độ—điều này có thể ảnh hưởng lớn đến tốc độ hành động về khí hậu. “Đo lường khoa học chủ yếu là vô hình, nhưng nó là một phần không thể thiếu của tất cả những gì các nhà khoa học làm,” Barker nói.

Những bài viết tuyệt vời khác trên Mytour

• 📩 Những thông tin mới nhất về công nghệ, khoa học, và nhiều hơn nữa: Nhận bản tin của chúng tôi!
• Người theo dõi cháy rừng trên Twitter theo dõi đám cháy ở California
• Sự sụp đổ và sự hồi phục của trò chơi chiến thuật thời gian thực
• Một bước ngoặt trong vụ hack máy kem của McDonald’s
• 9 bộ điều khiển trò chơi di động tốt nhất
• Tôi tình cờ hack một băng tội phạm ở Peru
• 👁️ Khám phá trí tuệ nhân tạo như chưa bao giờ có với cơ sở dữ liệu mới của chúng tôi
• ✨ Tối ưu hóa cuộc sống gia đình của bạn với những lựa chọn tốt nhất từ đội ngũ Gear của chúng tôi, từ robot hút bụi đến đệm giá rẻ đến loa thông minh