Những Hạt Nhỏ Aerosols Tạo Nên Một Tình Huống Khó Khăn Trong Một Thế Giới Đang Ấm Lên

Nhiên liệu hóa thạch đang nhanh chóng làm nóng hành tinh, và các hạt nhỏ aerosol từ sự đốt cháy của chúng giết hàng triệu người mỗi năm. Vì vậy, chúng ta cần phải giảm lượng carbon nhanh chóng. Nhưng một điều lạ lẫm, những hạt nhỏ aerosol thực sự có một hiệu ứng phụ có lợi: Chúng làm mát không khí. Điều này tạo ra một mâu thuẫn khí hậu kỳ quặc. Nếu chúng ta đốt cháy ít xăng, dầu và than đá hơn, chúng ta sẽ ngừng đưa lên bầu trời carbon làm nóng hành tinh, nhưng cũng sẽ đưa ít hạt nhỏ aerosol làm mát hành tinh lên đó nữa.

But exactly how much cooling we get from aerosols, and how strong that effect will be as the world weans off fossil fuels, are huge questions among climate researchers. “It’s taken as read that aerosols are important,” says University of Oxford climate scientist Duncan Watson-Parris. “And this uncertainty in the aerosol effect is a key uncertainty in climate science.”

Tuần trước, Watson-Parris công bố một bài báo trong tạp chí Nature Climate Change trong đó ông mô phỏng một kịch bản về cách nồng độ aerosol sẽ thay đổi qua thế kỷ này. Nó giả định rằng khi chúng ta đốt cháy ít nhiên liệu hóa thạch, chúng ta sẽ tạo ra ít hạt nhỏ aerosol hơn. Nhưng ông cũng có thể điều chỉnh mức độ làm mát mà những hạt nhỏ aerosol này có thể mang lại trong tương lai. Trong một phiên bản của mô hình, giả sử rằng aerosol có một hiệu ứng làm mát mạnh mẽ hơn, việc mất chúng hơi giống như tắt đi máy điều hòa không khí của hành tinh. Sự làm ấm kết quả sẽ đủ để vượt quá mục tiêu của Hiệp ước Paris là giữ cho nhiệt độ toàn cầu không tăng quá 1,5 độ C.

Nhưng nếu chúng ta giả định rằng aerosol thực sự có một hiệu ứng làm mát nhỏ hơn 50%, việc mất chúng sẽ quan trọng ít hơn, và chúng ta sẽ có cơ hội tốt hơn để giữ cho sự làm ấm dưới mức 1,5 độ. Xác định kích thước của hiệu ứng này sẽ quan trọng đối với những người làm chính sách, ông chỉ ra, những người đã dành hai tuần qua tại hội nghị khí hậu COP27 ở Ai Cập để đàm phán về việc các quốc gia được phép thải thêm bao nhiêu carbon.

Tuy nắm bắt con số đó đã khó khăn, nhờ vào sự phức tạp rối ren của hạt nhỏ aerosol và khí quyển Trái Đất. Đốt cháy nhiên liệu hóa thạch tạo ra đám mây hạt nhỏ, chủ yếu là sunfate, làm mát khí hậu theo hai cách chính. “Những hạt nhỏ ấy tự nó hành động như những chiếc gương nhỏ, và chúng phản xạ một số ánh sáng mặt trời thẳng trở lại không gian,” Watson-Parris nói. “Vì vậy, nó giống như một chiếc dù nhỏ.” Tất cả những chiếc dù nhỏ này bảo vệ bề mặt hành tinh khỏi bức xạ mặt trời.

Cách thứ hai là gián tiếp hơn: Chúng ảnh hưởng đến quá trình hình thành đám mây, làm ảnh hưởng đến khí hậu địa phương. “Tất cả aerosol đều làm nhiệm vụ hạt nhân, nơi hơi nước trong khí quyển đọng lại và tạo thành giọt mây,” Watson-Parris nói.

Mây làm điều này một cách tự nhiên khi nước đọng lại xung quanh những hạt bụi. Nhưng nếu bạn đặt thêm aerosol vào một khu vực cụ thể, những giọt mây kết quả sẽ nhiều hơn, nhưng nhỏ hơn: Chỉ có một lượng hơi nước cố định cho tất cả các hạt. Giọt nhỏ sáng hơn giọt lớn, làm trắng đám mây, khiến cho nó phản xạ thêm năng lượng mặt trời trở lại không gian. “Nếu bạn làm giọt nhỏ hơn, chúng có thể ít khi gây mưa, và đám mây có thể sống lâu hơn,” Watson-Parris nói. “Và hiệu ứng này - chúng tôi gọi là hiệu ứng tuổi thọ - là một trong những đóng góp không chắc chắn và có thể là một trong những đóng góp lớn nhất cho sự làm mát tổng thể.”

Việc điều tra hiệu ứng này toàn cầu vẫn khó khăn. Một lý do, theo Watson-Parris, là khó xác định đến mức độ nào hạt nhỏ từ nhiên liệu hóa thạch đã ảnh hưởng đến quá trình hình thành một đám mây nhất định. (Có một số ngoại lệ rõ ràng, như “đuôi tàu,” hoặc khí thải lưu hành từ tàu vận tải hàng hải. Chúng cung cấp aerosol làm sáng đám mây bên trên và xuất hiện như những vệt trắng trên hình ảnh vệ tinh.) Và ngoài ra, không có dữ liệu lịch sử để so sánh với các đo lường hiện đại. Chúng ta không biết động lực của đám mây trước Cách mạng Công nghiệp, khi nhiên liệu hóa thạch vẫn lớn phần bị khóa chặt dưới lòng đất.

Ngoài ra, khí quyển là một hệ thống 3D vô cùng phức tạp kéo dài hàng dặm lên bầu trời. Nhiệt độ, độ ẩm và gió liên tục biến đổi. Và aerosol nhân tạo chính nó cũng vô cùng phức tạp, với kích thước và thành phần hóa học khác nhau.

Mô hình có thể mô phỏng cách những hạt này tương tác với đám mây, nhưng bất kỳ mô hình nào cũng là một sự đơn giản hóa của hiện thực - không có cách nào cho thậm chí cả những máy tính siêu mạnh nhất để tính toán sự phức tạp đó. Bạn có thể mô phỏng một phần nhỏ hơn, cô lập của bầu trời, nhưng đó không phải là cách khí quyển thực sự hoạt động. Nó là một nồi lớn, đại dương xoáy của các hệ thống tương tác. “Đó là lý do tại sao có nhiều không chắc chắn,” nhà khoa học Trái Đất Hailong Wang nói, người mô phỏng ảnh hưởng của aerosol trong khí quyển cho Viện Dân dụ Thái Bình Dương.

Đó là lý do tại sao các nhà khoa học vẫn chưa thể nói rằng nếu chúng ta đốt cháy ít nhiên liệu hóa thạch và giảm aerosol đi X lượng, chúng ta có thể mong đợi Y lượng tăng nhiệt. Có quá nhiều điều chưa biết. Và đó là lý do tại sao các nghiên cứu như Watson-Parris chơi xấu với một loạt các kết quả. Thêm dữ liệu khí quyển, họ nói, và máy tính siêu mạnh mẽ hơn sẽ cho phép họ chạy các mô phỏng phức tạp hơn và đến gần với các con số cụ thể hơn.

Trong lúc chờ đợi, nếu sự không chắc chắn đó có vẻ khá làm mất tinh thần, Watson-Parris nói rằng đó lại là một lý do khác để giảm carbon mạnh mẽ. Nếu chúng ta tìm ra cách tốt hơn để loại bỏ các hạt hiện có khỏi không khí - ví dụ, với một thế hệ mới của máy lọc hoặc bộ lọc - nhưng vẫn tiếp tục đốt cháy nhiên liệu giải phóng khí CO2 và methane làm nóng hành tinh, chúng ta sẽ làm tăng nhiệt độ trong khi loại bỏ các dù khí nhỏ trong khí quyển đang đền bù một phần của nhiệt độ đó. Và điều đó, ông nói, sẽ là “một đòn đôi.”