Các đại dương hấp thụ khoảng một phần tư lượng khí thải carbon dioxide (CO₂) do con người thải ra khí quyển. Trong số này, riêng đại dương quanh Nam Cực lưu trữ khoảng 40%, khiến nơi đây hoạt động như “bể chứa” CO₂, đóng vai trò quan trọng trong việc giảm sự nóng lên toàn cầu.
Vai trò quan trọng của Nam đại dương đến từ sự lưu thông các khối nước trong khu vực, theo đó các khối nước trào lên từ các tầng nước sâu hơn, được làm mới, sau đó trở lại tầng nước sâu. Quá trình này giải phóng CO₂ tự nhiên từ đại dương sâu thẳm và hấp thụ cũng như lưu trữ CO₂ nhân tạo từ khí quyển.
Khả năng hấp thụ CO₂ nhân tạo của Nam đại dương phụ thuộc lượng CO₂ tự nhiên từ tầng nước sâu nổi lên bề mặt, càng nhiều CO₂ tự nhiên nổi lên bề mặt từ tầng nước sâu thì Nam đại dương càng ít khả năng hấp thụ CO₂ nhân tạo hơn. Quá trình này ảnh hưởng bởi sự lưu thông và phân tầng các khối nước khác nhau.
Các mô hình khí hậu trước đây cho thấy, biến đổi khí hậu có thể làm giảm khả năng hấp thụ CO₂ của Nam đại dương. Tuy nhiên, dữ liệu quan sát thực tế cho thấy, biến đổi khí hậu dường như vẫn chưa ảnh hưởng đến khả năng giảm hấp thụ CO₂ của Nam đại dương trong các thập kỷ gần đây.
Trong một nghiên cứu gần đây, các nhà khoa học từ Viện Alfred Wegener (AWI), trung tâm nghiên cứu hàng đầu thế giới về vùng cực và biển, phát hiện ra nguyên nhân có thể dẫn đến điều này. Nước biển có độ mặn thấp ở tầng trên của đại dương thường giúp giữ CO₂ ở tầng sâu, từ đó làm chậm quá trình giải phóng CO₂ vào khí quyển.
Thành phần hóa học ở tầng trên của đại dương, hay lớp trên cùng, chịu ảnh hưởng nhiều nhất của khí quyển, giúp giữ CO₂ ở vùng biển sâu. Nhưng khi biến đổi khí hậu tiếp tục làm thay đổi Nam đại dương, câu hỏi quan trọng đặt ra là liệu nó có thể tiếp tục giữ CO₂ ở mức thấp, hay cuối cùng sẽ giải phóng CO₂ vào khí quyển, đe dọa thế giới như chúng ta đã biết.
Miễn là CO₂ tự nhiên không nổi lên từ đại dương sâu thẳm, Nam đại dương vẫn có thể tiếp tục hấp thụ CO₂ do con người tạo ra, các tác giả nghiên cứu giải thích. Lớp trên cùng của biển, gần bề mặt nhất, giữ lại lớp nước giàu CO₂ đậm đặc hơn, do hàm lượng muối thấp.
Tuy nhiên, các mô hình nghiên cứu dự đoán gió tây mạnh lên do biến đổi khí hậu, sẽ khiến lớp nước giàu CO₂ này cuối cùng tràn lên bề mặt. Về lâu dài, làm giảm khả năng hấp thụ CO₂ của Nam đại dương. Nhưng sự kiện dự kiến này đã không xảy ra. Lớp nước có độ mặn thấp ở tầng trên của đại dương vẫn tiếp tục hoạt động như một rào cản tự nhiên.
Tin tốt là biến đổi khí hậu vẫn chưa làm thay đổi thành phần đại dương xung quanh Nam Cực. Nghiên cứu của họ, phân tích dữ liệu từ các quan sát dài hạn và các cuộc thám hiểm biển từ năm 1972 đến năm 2021, xác định rằng, “hai khối nước này trở nên khác biệt hơn với nhau”.
Độ mặn của nước bề mặt Nam đại dương đã giảm bởi lượng nước ngọt tăng lên, do lượng mưa, nhưng cũng do các sông băng và băng biển tan chảy. Độ mặn giảm này thực sự đã củng cố sự phân tầng mật độ giữa hai lớp, giúp giữ nước đậm đặc CO₂ bên dưới bề mặt.
Nghiên cứu của các nhà khoa học cho thấy nguồn nước mặt tươi mới này đã tạm thời bù đắp cho sự suy yếu của bể chứa carbon ở Nam đại dương, đúng như dự đoán của mô hình mô phỏng, các tác giả nghiên cứu cho biết.
Tuy nhiên, tình hình này có thể đảo ngược nếu sự phân tầng bị suy yếu. Họ quan sát thấy rằng, kể từ những năm 1990, ranh giới trên của vùng nước sâu đã dịch chuyển khoảng 40 mét đến gần hơn điểm phá vỡ. Theo thời gian, rào cản tự nhiên đó có thể biến mất nếu hai lớp nước bắt đầu hòa trộn.
Các nhà nghiên cứu chưa thể xác nhận liệu đại dương có thải thêm nhiều CO₂ vào khí quyển trong các năm gần đây hay không. Một nghiên cứu gần đây cho thấy quá trình này có thể đang bắt đầu. Kết quả là tầng nước sâu giàu CO₂ có thể tiếp cận bề mặt, từ đó làm giảm khả năng hấp thụ CO₂ do con người tạo ra, thúc đẩy biến đổi khí hậu hơn nữa.
Để xác nhận liệu có nhiều CO₂ hơn thải ra từ đại dương sâu thẳm trong những năm gần đây hay không, chúng ta cần thêm dữ liệu, đặc biệt là những tháng mùa đông, khi các khối nước có xu hướng hòa trộn”, Giáo sư Alexander Haumann, đồng tác giả của nghiên cứu, cho biết trong một thông cáo báo chí. Nghiên cứu này có trên tạp chí Nature Climate Change.
