Khí nhà kính làm cho không khí gần bề mặt nóng lên, nhưng cũng làm cho bầu khí quyển phía trên lạnh đi và co lại, giống như bầu trời đang sụp xuống bề mặt Trái đất.
Bầu khí quyển của trái đất có nhiều lớp . Vùng xảy ra các hiện tượng thời tiết ảnh hưởng đến con người là tầng đối lưu, lớp không khí dày 8-15km. Tầng đối lưu dày đặc đến mức nó chiếm 80% khối lượng nhưng chỉ chiếm một phần nhỏ thể tích của khí quyển.
Phía trên tầng đối lưu là các khối khí loãng, bao gồm tầng bình lưu dày khoảng 50 km, sau đó là tầng trung lưu dày khoảng 80 km và cuối cùng là tầng đối lưu dày hơn 640 km.
Ngoài tầng đối lưu, biến đổi khí hậu cũng xảy ra ở các tầng cao hơn của khí quyển . Martin Mlynczak, một nhà vật lý khí quyển tại Trung tâm nghiên cứu Langley của NASA, nói với Wired: “Sự gia tăng CO2 hiện nay xảy ra khắp bầu khí quyển .
CO2 làm nóng không khí bề mặt, làm mát không khí trên cao
Con người thải ra hơn 40 tỷ tấn CO2 mỗi năm. Loại khí nhà kính này có đặc tính hấp thụ và phát xạ lại bức xạ mặt trời. Ở tầng đối lưu, do mật độ dày đặc của các phân tử không khí, bức xạ CO2 phát ra làm nóng các phân tử xung quanh, làm tăng nhiệt độ chung.
Tầng đối lưu, lớp không khí gần bề mặt nhất, chỉ chiếm một phần nhỏ thể tích khí quyển Trái đất. (Ảnh: Shutterstock).
Ở tầng khí quyển cao hơn, do không khí loãng nên bức xạ CO2 không tương tác với các phân tử khác mà đi vào không gian. Do khả năng hấp thụ bức xạ mặt trời thấp hơn so với CO2 , các phân tử không khí bị khí nhà kính “hấp thụ” sẽ mất năng lượng. Đồng thời, khí nhà kính cũng tạo ra hiệu ứng giữ nhiệt ở tầng đối lưu. Kết quả là, bầu khí quyển phía trên nguội đi nhanh chóng.
Dữ liệu vệ tinh gần đây đã xác nhận rằng từ năm 2002-2019, tầng trung lưu và tầng đối lưu đã giảm 1,7 độ C. Mlynczak ước tính rằng vào cuối thế kỷ này, khi nồng độ CO2 dự kiến sẽ tăng gấp đôi, nhiệt độ trong tầng khí quyển phía trên sẽ giảm khoảng 7,5 độ C. Tốc độ mất nhiệt này nhanh gấp 2-3 lần tốc độ tăng nhiệt độ ở tầng đối lưu.
Không khí lạnh đi cũng đồng nghĩa với việc các tầng khí quyển co lại, bầu trời như đang sụp xuống bề mặt Trái đất theo đúng nghĩa đen. Theo Petr Pisoft, nhà vật lý khí quyển tại Đại học Charles, Cộng hòa Séc, độ dày của tầng bình lưu đã giảm khoảng 1% hay 400 mét kể từ năm 1980. Ở tầng bình lưu, Mlynczak phát hiện ra rằng tầng trung lưu và tầng nhiệt đới thấp hơn đã giảm khoảng 1.300m trong giai đoạn 2002-2019.
Nồng độ CO2 trong khí quyển ngày càng tăng có khả năng gây ra nhiều hiện tượng thời tiết cực đoan. (Ảnh: NASA).
Bầu khí quyển lạnh hơn tác động tiêu cực đến tầng ôzôn ở tầng bình lưu , tầng bảo vệ con người khỏi bức xạ mặt trời có hại gây ung thư da. Sự phá hủy tầng ozone được khuếch đại bởi các đám mây tầng bình lưu ở cực, chúng chỉ hình thành ở nhiệt độ rất thấp. Tầng bình lưu mát hơn có nghĩa là những đám mây này dễ hình thành hơn.
“Trời sập” làm thủng tầng ozon, thời tiết khắc nghiệt
Lỗ thủng tầng ozone ở Nam Cực đang phục hồi khi khí CFC dần biến mất sau Nghị định thư Montreal 1987. Trong khi đó ở Bắc Cực, bầu không khí lạnh đi đang làm trầm trọng thêm tình trạng mất tầng ozone, theo Peter Von der Gathen, nhà nghiên cứu tại Viện Alfred Wegener (Đức). Không rõ tại sao tầng ozone ở Bắc Cực bị ảnh hưởng nhiều hơn Nam Cực bởi hiệu ứng làm mát.
Vào mùa xuân năm 2020, Bắc Cực xuất hiện lỗ thủng tầng ozone đầu tiên. Peter von der Gathen cho rằng nguyên nhân là do nồng độ CO 2 . Trong một bài báo trên tạp chí Nature Communications, ông cảnh báo rằng việc tiếp tục làm mát bầu khí quyển sẽ cản trở mục tiêu phục hồi hoàn toàn tầng ozone vào giữa thế kỷ này.
Dòng phản lực (màu đỏ), gây ra nhiều hiện tượng thời tiết trên bề mặt Trái đất, chịu ảnh hưởng của tầng khí quyển phía trên. (Ảnh: NASA).
Các khu vực bên dưới các lỗ thủng tầng ozone ở Nam Cực trước đây không có người ở, nhưng các khu vực bên dưới các lỗ thủng tầng ozone đang hình thành ở Bắc Cực thì có. Nó phụ thuộc vào vị trí tương lai của lỗ hổng, nhưng von der Gathen dự đoán khu vực bị ảnh hưởng có thể là Trung và Tây Âu, những khu vực có mật độ dân số cao.
Các nhà vật lý khí quyển cũng lo ngại rằng hiệu ứng làm mát của bầu khí quyển có thể thay đổi chuyển động của không khí ở độ cao lớn, từ đó ảnh hưởng đến thời tiết và khí hậu ở mặt đất. Gió tây trong tầng bình lưu đảo ngược định kỳ, dẫn đến nhiệt độ dao động mạnh và tầng bình lưu có thể nóng lên tới 50 độ C chỉ trong vài ngày. Nhiệt độ tăng đẩy không khí chìm xuống, tác động đến dòng phản lực Đại Tây Dương ở đỉnh tầng đối lưu.
Dòng phản lực , điều khiển các hệ thống thời tiết trên khắp Bắc bán cầu, đang chuyển động và có thể gây ra nhiều loại thời tiết khắc nghiệt, từ hạn hán mùa hè đến những đợt lạnh kéo dài hàng tuần ở Bắc Mỹ, Châu Âu và một số vùng của Châu Á.
Mark Baldwin, nhà khoa học khí hậu tầng bình lưu tại Đại học Exeter ở Anh, cho biết hầu hết các kết quả mô phỏng cho đến nay đều cho thấy tầng bình lưu rất nhạy cảm với nồng độ CO2 . Tuy nhiên, một số mô hình dự đoán sự nóng lên đột ngột hơn, những mô hình khác dự đoán ít hơn.
Baldwin nói : “Nếu chúng ta hiểu rõ hơn về tầng trên của bầu khí quyển, dự báo thời tiết dài hạn và dự đoán biến đổi khí hậu sẽ được cải thiện.
- Tái hiện khuôn mặt pharaoh Tutankhamun sau 3.300 năm
- Tuyến xe buýt chỉ chạy 7 chuyến/năm, chuyên đi nghĩa trang
- Phát hiện toilet cổ 2.700 năm tuổi ở Jerusalem
