Những Bức Ảnh Tuyệt Vời Nhưng Đầy Ám Ảnh về Vùng Bắc Cực Ngày Càng Xanh Mướt

Nhìn từ xa, vùng Bắc Cực trở nên xanh mướt, nhưng cảnh đẹp này đồng thời cũng là một cảnh báo đáng sợ. Các khu vực ven biển rộng lớn tỏ ra rực rỡ giữa đại dương màu xanh da trời. Nhưng tất cả những mảng xanh đó thực sự là một hồi chuông báo động: Thảm thực vật đang trở nên ngày càng phong phú khi vùng này ấm lên gấp đôi so với phần còn lại của hành tinh. Cảnh quan Bắc Cực đang trải qua những biến đổi lớn, có thể gây hậu quả không chỉ cho Bắc Cực mà còn cho toàn thế giới.

Một nhóm nghiên cứu đã dành nhiều năm để hiểu rõ sự thay đổi đó ở mức độ tinh tế. Họ kết hợp dữ liệu vệ tinh, đo đạc bằng quadcopter và công việc nghiên cứu trên thực địa dưới bàn chân lạnh buốt. Chúng ta nói về công việc như đo đạc từng chiếc lá cây để xác định chúng phát triển bao nhiêu, từng năm một. “Vì vậy, nó một cách tăng dần từ tất cả những kịch bản nhỏ này của các cây cá thể diễn ra, sau đó ảnh hưởng đến việc cây cá thể nào tồn tại trên cảnh quan,” Jeffrey Kerby, một nhà sinh thái tại Đại học Aarhus ở Đan Mạch và đồng tác giả của một bài báo mới từ nhóm nghiên cứu nói. “Và khi bạn lan truyền nó ra trên một khu vực lớn, nó có thể có tác động rất lớn đến chu kỳ carbon.”

Điều này xảy ra bởi vì có lẽ một phần ba carbon được lưu trữ trong đất trên toàn cầu nằm trong tầng băng vĩnh cửu ở Bắc Cực - đơn giản là đất đông lạnh. Trong đất đó phát triển chủ yếu là cỏ và cây bụi, không có cây nào cao hơn đầu gối. Nhưng các nhà khoa học đang phát hiện ra rằng khi Bắc Cực ấm lên, khoảng thời gian giữa khi tuyết tan và khi tuyết trở lại càng trở nên dài hơn, vì vậy các cây bắt đầu mọc xanh sớm hơn trong năm. Một số cây cũng mọc cao hơn.

Thường thì, các bụi cây và cỏ của vùng cực trung cấp làm màng chắn tuyết vào mùa đông, giữ cho nó không phải cuốn theo cảnh quan. Nhưng khi nhiệt độ tăng lên, các loại bụi cây cao hơn trở nên phổ biến hơn, giữ một lớp tuyết dày hơn. Điều này có vẻ tuyệt vời - tất cả tuyết đó giữ cho tầng đất đông lạnh không bị ấm lên - nhưng thực tế lại làm cho lạnh của mùa đông không thể thâm nhập đủ sâu vào đất để giữ cho nó đóng băng. Và đó là một vấn đề, vì nếu tầng đất đông lạnh không đủ lạnh để giữ đóng lạnh - như là vĩnh viễn - nó sẽ bắt đầu phát thải khí carbon dioxide và methane đã bị giam giữ, một loại khí nhà kính cực kỳ mạnh mẽ.

“Trong những trường hợp khác, các bụi cây có màu tối hơn so với cỏ, vì vậy điều đó thay đổi hệ số phản xạ ánh sáng của cảnh quan,” Jeffrey Kerby nói, đề cập đến cách cảnh quan phản ánh ánh sáng trở lại không gian. Tuyết màu trắng phản ánh ánh sáng, trong khi đất trần màu tối và cây xanh hấp thụ nó. “Nó giống như việc mặc áo thun đen vào một ngày hè so với áo thun trắng: Bạn sẽ cảm thấy nóng hơn, vì màu đen hấp thụ nhiều nhiệt,” Jeffrey Kerby tiếp tục. “Và vì vậy, điều đó sẽ làm tan tuyết nhanh hơn, hoặc nó có thể làm tan đất đông lạnh nhanh hơn.”

Để làm cho chu kỳ carbon ở Bắc Cực trở nên phức tạp hơn, tất cả những thực vật đó đương nhiên lưu trữ carbon: Cây cây hút CO₂ và thải ra oxy. “Vì vậy, một trong những câu hỏi lớn là, tín hiệu xanh này, sự tăng lên của cây cỏ này, liệu có đủ để đối mặt với mất mát carbon từ các hệ thống khi đất đông lạnh tan?” Isla Myers-Smith, một nhà sinh thái tại Đại học Edinburgh, người giám sát nghiên cứu và đồng tác giả của bài báo nói.

Nhóm nghiên cứu đang bắt đầu giải đáp câu hỏi đó và một loạt các câu hỏi khác bằng các chiếc drone tinh tế. Việc có thể hướng một vệ tinh vào thực vật ở Bắc Cực là tuyệt vời để thu thập dữ liệu về một khu vực lớn, nhưng độ phân giải thường không cao; nó nằm trong khoảng 30 mét nếu bạn may mắn, nhưng thường là hơn 250 mét. Điều đó giống như một nhà sinh học vi khuẩn chỉ có thể nghiên cứu vi khuẩn bằng kính lúp. Với quadcopters có sẵn, như DJI Phantom, nhóm nghiên cứu có thể bay qua một hecta thực vật ở Bắc Cực và quét nó chi tiết. Một cách, họ bây giờ có một kính hiển vi cho chính mình.

Những chiếc drone này được trang bị các máy ảnh có thể nhìn thấy vào phổ gần hồng ngoại, chứ không phải thế giới nhìn thấy bởi bạn và tôi. “Cách mà một lá cây phản xạ ánh sáng gần hồng ngoại—và đỏ—phụ thuộc vào cả nội dung chlorophyll bên trong, cũng như cấu trúc của các lớp tế bào trên lá,” nhà sinh thái của Đại học Aarhus, Jakob Assmann, người dẫn đầu công việc và đồng tác giả của bài báo, nói. “Mọi người đã sử dụng điều này để ước lượng năng suất thực vật, lượng hoạt động quang hợp.” Hoạt động đó là một chỉ số của sự phát triển và mức độ mà vùng Bắc Cực đang trở nên xanh mướt.

Dữ liệu này phong phú và đáng tin cậy hơn nhiều so với việc chỉ đưa một chiếc máy ảnh thông thường vào một cây và xác định nó màu xanh như thế nào, vì ánh sáng có thể thay đổi mạnh mẽ ngoại trời. Bằng cách nhìn vào tỷ lệ giữa ánh sáng đỏ và gần hồng ngoại, nhóm nghiên cứu có thể hiển thị một cách chính xác hơn về cách sản xuất của thực vật có thể thay đổi khi Bắc Cực ấm lên.

Những chiếc drone là điều nhóm nghiên cứu cần để đặc tính đầy đủ cách khu vực đang thay đổi. Không phải là dữ liệu vệ tinh giờ đây trở nên không có giá trị—trên thực tế, dữ liệu đó kết hợp với công việc của drone và đo lường trên thực địa về thực vật cung cấp một hình ảnh tổng thể hơn về cảnh quan. “Vì vậy, mặc dù chúng tôi không thể bao phủ toàn bộ cảnh quan bằng drone, nhưng chúng tôi vẫn có thể bao phủ một phần lớn đủ để sau đó có thể liên quan thống kê đến những thay đổi mà chúng tôi thấy trong dữ liệu vệ tinh và hiểu được điều đó,” Assmann nói.

Với nguồn dữ liệu mới này, nhóm nghiên cứu đã bắt đầu trả lời một loạt câu hỏi. Ví dụ, hậu quả của việc cây cỏ xanh mọc sớm trong năm là gì? “Một trong những câu hỏi lớn chúng tôi có là liệu điều này có nghĩa là cây cỏ sẽ phát triển lâu hơn qua mùa hè, hay chúng chỉ sẽ dời sự phát triển của mình vào đầu mùa,” Isla Myers-Smith nói. Việc này sẽ ảnh hưởng như thế nào đến chu kỳ carbon? Liệu một Bắc Cực ngày càng xanh mướt có thể phát thải carbon đã bị kẹt, hay nó cũng có thể lưu trữ thêm carbon trong thực vật mới? Và điều này sẽ ảnh hưởng như thế nào đến động vật ăn cỏ như bò tẩy và tuần lộc—chắc chắn thói quen ăn của họ sẽ thay đổi khi cộng đồng thực vật thay đổi?

A greening Arctic is at once a beautiful and alarming sight, climate change visualized on a massive scale. And this new work is one of our first looks that combines both minute close-ups and a large-scale portrait of the landscape from above. “Plants are kind of books that you can read, because they experience environments all year round, and then reflect that in themselves,” says Kerby. “And so if you want to see what's changing with the climate, and you can just visualize that in the plants.”

UPDATE, 11/30/20, 1:15 pm ET: This story has been updated to clarify that the researchers are looking at the ratio between red and near-infrared light, as opposed to looking at just near-infrared light.

More Great Mytour Stories

• 📩 Want the latest on tech, science, and more? Sign up for our newsletters!
• One man’s search for the DNA data that could save his life
• Wish List: Gift ideas for your social bubble and beyond
• The “dead zone” could help this car take on Tesla
• The vulnerable can wait. Vaccinate the super-spreaders first
• 7 simple tech tips to keep your family safe this holiday
• 🎮 Mytour Games: Get the latest tips, reviews, and more
• 🏃🏽‍♀️ Want the best tools to get healthy? Check out our Gear team’s picks for the best fitness trackers, running gear (including shoes and socks), and best headphones