Các nhà nghiên cứu ở Mỹ đã chỉ ra rằng tác động của việc tăng gấp đôi lượng carbon dioxide trong khí quyển đối với khí hậu trở nên rõ rệt hơn khi nồng độ carbon dioxide tăng lên. Hiệu ứng này, vốn chưa được đưa vào các ước tính trước đây về lượng bức xạ của Trái đất, giải thích khoảng một nửa sự khác biệt giữa các ước tính về độ nhạy cảm của khí hậu với lượng carbon dioxide tăng lên. Nó cũng gợi ý một cách tiếp cận mới đầy tiềm năng đối với địa kỹ thuật.

Bề mặt Trái đất được sưởi ấm bởi bức xạ mặt trời và nó phát ra bức xạ hồng ngoại trở lại không gian. Tuy nhiên, phần lớn bức xạ hồng ngoại này bị hấp thụ bởi carbon dioxide và các loại khí khác ở tầng khí quyển thấp hơn (tầng đối lưu). Cái bẫy này giữ nhiệt giống như kính của nhà kính. Nếu không có hiệu ứng nhà kính này, Trái đất sẽ không đủ ấm để có nước ở dạng lỏng và không thể hỗ trợ sự sống.

Trong hai thế kỷ qua, hoạt động của con người đã làm tăng lượng carbon dioxide trong khí quyển - tăng cường hiệu ứng nhà kính và làm nóng bề mặt Trái đất và tầng đối lưu.

Hiệu ứng tầng bình lưu

Tuy nhiên, mô tả này là một sự đơn giản hóa. Khoảng 8–15 km phía trên bề mặt Trái đất là tầng đối lưu và phía trên là tầng bình lưu. Tầng bình lưu cũng hấp thụ bức xạ mặt trời tới và phát lại năng lượng ở bước sóng hồng ngoại – hầu hết trong số đó quay trở lại không gian. Vì nguồn nhiệt chính của tầng bình lưu là từ phía trên nên nó ấm nhất ở phía trên.

Nhà khoa học khí quyển giải thích: “Trong khi tầng đối lưu được kết nối với bề mặt bởi các dòng nhiệt hỗn loạn, thì sự trao đổi nhiệt duy nhất trong tầng bình lưu xảy ra thông qua bức xạ”. Brian Soden của Đại học Miami ở Florida. “Khi chúng tôi bổ sung carbon dioxide, chúng tôi đang tăng độ phát xạ ở bước sóng hồng ngoại, khiến tầng bình lưu muốn phát ra nhiều bức xạ hơn.” Điều này phải được đưa vào khi tính toán “lực bức xạ” của lượng carbon dioxide ngày càng tăng, đây là thước đo mức độ tăng lên làm xáo trộn sự cân bằng năng lượng bức xạ của Trái đất.

Lực bức xạ là một thông số quan trọng trong dự báo khí hậu do Ủy ban liên chính phủ về biến đổi khí hậu (IPCC) đưa ra, nhưng độ chính xác của nó đã bị nghi ngờ đáng kể trong 30 năm qua. Ví dụ, các mô hình khác nhau có tỷ lệ không đồng ý lên tới 50% về lực bức xạ do việc tăng gấp đôi nồng độ carbon dioxide trong khí quyển. Hiện nay Soden và các đồng sự tin rằng họ có thể giải thích được một phần quan trọng của sự khác biệt chưa giải thích được cho đến nay.

Điều kiện tiền công nghiệp

“Hầu hết tất cả các tính toán trước đây về lực bức xạ từ carbon dioxide sẽ lấy đặc tính khí hậu của các cấu hình nhiệt độ từ các điều kiện tiền công nghiệp – vì vậy bạn sẽ có sự phân bổ nhiệt độ và độ ẩm toàn cầu và 280 ppm carbon dioxide – và bạn sẽ lặp lại điều đó tính toán, nhưng thay vì 280 ppm bạn sẽ nhân đôi nó lên,” Soden giải thích. “Bạn thậm chí có thể làm điều đó với một phạm vi: chúng tôi biết rằng lực ép từ carbon dioxide tăng không tuyến tính mà theo logarit từ 1 ppm đến khoảng 10,000 ppm…Nhưng tất cả những tính toán đó đều giả định cùng một đặc điểm khí hậu – và đó là nơi có sự mất kết nối : bạn sẽ không mong đợi các cấu hình nhiệt độ và độ ẩm tương tự cho 10 trang/phút cũng như cho 100 trang/phút hoặc 1000 trang/phút.” Do đó, các nhà nghiên cứu đã phát triển các mô hình về lực bức xạ sẽ thay đổi như thế nào khi nồng độ carbon dioxide trong khí quyển tăng lên.

Một dự đoán phản trực giác bắt nguồn từ những dự đoán chi tiết đầu tiên về biến đổi khí hậu do con người gây ra vào những năm 1960 và đã được xác minh bằng thực nghiệm, đó là tầng bình lưu nguội đi do lượng carbon dioxide tăng lên làm tăng khả năng phát xạ của nó, khiến nó mất nhiều nhiệt hơn vào không gian. Đồng thời, ở phía dưới tầng đối lưu tỏa ít nhiệt hơn do lượng carbon dioxide tăng lên giữ lại nhiều bức xạ hồng ngoại hơn.

“Khi bạn tăng độ phát xạ, bạn phải giảm nhiệt độ để [tầng bình lưu] duy trì trạng thái cân bằng bức xạ.” Sự làm mát này có nghĩa là, ở nồng độ carbon dioxide cao hơn, nhiệt độ sẽ giảm hơn nữa và Trái đất khó tỏa nhiệt hơn. Lực bức xạ của carbon dioxide do đó trở nên lớn hơn bao giờ hết. Mỗi lượng khí carbon dioxide đầu vào bổ sung  do đó có tác dụng cưỡng bức lớn hơn.

Theo logic này, các nhà nghiên cứu hiện đang xem xét những ý tưởng mới cho địa kỹ thuật. Các nghiên cứu trước đây đã tập trung vào việc sử dụng các sol khí phản chiếu ánh sáng mặt trời trở lại không gian: “Trong nghiên cứu này, chúng tôi đang đề xuất sử dụng các sol khí hấp thụ để làm ấm [tầng bình lưu] và dẫn đến lực ép carbon dioxide nhỏ hơn, cho biết Hạo Triết Hà, người đứng đầu công việc với tư cách là nghiên cứu sinh tiến sĩ của Soden và hiện là nghiên cứu sinh sau tiến sĩ tại Đại học Princeton. Ý tưởng này được ủng hộ bởi thực tế là vụ phun trào núi Pinatubo năm 1991, gây ra sự lạnh đi đáng kể ở tầng đối lưu, đi kèm với sự nóng lên của tầng bình lưu do các sol khí sunfat.

“Đây là một [kết quả] rất quan trọng đối với cộng đồng khí hậu – nó giải quyết một bí ẩn lớn về việc liệu chúng ta có xử lý trung thực các quá trình thúc đẩy sự nóng lên toàn cầu hay không,” nói William Collins của Phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Berkeley ở Hoa Kỳ, tác giả chính điều phối Đánh giá lần thứ sáu của IPCC. “Điều mà [Soden và các đồng nghiệp] đã chỉ ra là cộng đồng khí hậu đã và đang làm tốt hơn nhiều so với những gì chúng tôi nghi ngờ trong nhiều thập kỷ. Các mô hình đều đúng nhưng chúng tôi đã thử nghiệm chúng sai cách. Họ luôn đưa ra câu trả lời hay hơn chúng tôi nghĩ.”

Nghiên cứu được mô tả trong Khoa học.

• Phân phối nội dung và PR được hỗ trợ bởi SEO. Được khuếch đại ngay hôm nay.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Trao quyền cho chính mình. Truy cập Tại đây.
• PlatoAiStream. Thông minh Web3. Kiến thức khuếch đại. Truy cập Tại đây.
• Trung tâmESG. Than đá, công nghệ sạch, Năng lượng, Môi trường Hệ mặt trời, Quản lý chất thải. Truy cập Tại đây.
• PlatoSức khỏe. Tình báo thử nghiệm lâm sàng và công nghệ sinh học. Truy cập Tại đây.
• nguồn: https://physicsworld.com/a/stratospheric-effect-boosts-global-warming-as-carbon-dioxide-levels-rise/