Khía cạnh khoa học của hiện tượng khí hậu quyền năng nhất hành tinh

Nếu bạn từng tự hỏi tại sao thời tiết toàn cầu có những năm bỗng trở nên vô cùng hỗn loạn: nơi thì lũ lụt nhấn chìm đường phố, nơi lại hạn hán nứt nẻ đồng ruộng, kèm theo những đợt nắng nóng kỷ lục, thì câu trả lời phần lớn nằm ở một cái tên: El Niño.

Dù diễn ra ở vùng biển nhiệt đới Thái Bình Dương xa xôi, hiện tượng này lại sở hữu một “hiệu ứng cánh bướm” mạnh mẽ, có khả năng định hình lại bức tranh thời tiết và tác động trực tiếp đến đời sống kinh tế & xã hội của hàng tỷ người trên Trái Đất.

1. Điểm xuất phát của mọi chuyện

Để hiểu được sự bất thường của El Niño, trước hết chúng ta cần phải biết vùng biển nhiệt đới Thái Bình Dương vận hành như thế nào trong những năm bình thường. Hệ thống này hoạt động dựa trên một trạng thái cân bằng động tự duy trì liên tục giữa đại dương và khí quyển.

Động lực học từ gió Mậu Dịch (Trade Winds)

Ở khu vực xích đạo, do Trái Đất tự quay và sự chênh lệch nhiệt độ giữa các vĩ độ, một hệ thống gió thổi liên tục từ Đông sang Tây được hình thành, gọi là Gió Mậu Dịch (Trade Winds).

Hàng ngày, luồng gió này thổi dọc theo bề mặt đại dương rộng lớn, vô tình kéo theo lớp nước ấm trên bề mặt đẩy về phía Tây. Kết quả là nước ấm bị “tích tụ” lại thành một vùng bồn địa nhiệt lớn ở vùng biển phía Tây Thái Bình Dương, xung quanh khu vực Đông Nam Á, Bắc Úc (Australasia). Tại đây, mực nước biển thực tế thậm chí có thể cao hơn phía bên kia đại dương khoảng vài chục centimet do lượng nước bị dồn nén.

Hiện tượng nước trồi lên (Upwelling) tại phía Đông

Trong khi nước ấm bị đẩy đi ở phía Tây, thì ở bờ bên kia đại dương dọc theo vùng biển Nam và Trung Mỹ (đặc biệt là Peru), một khoảng trống sinh ra. Để bù đắp vào lượng nước bề mặt đã dịch chuyển, dòng nước lạnh, giàu dinh dưỡng từ tầng sâu của đại dương buộc phải trồi lên bề mặt. Khoa học gọi đây là Hiện tượng nước trồi lên (Upwelling).

Hiện tượng nước trồi lên này đóng vai trò sống còn: nó mang các hợp chất hữu cơ và muối khoáng từ đáy biển lên, nuôi sống các thảm sinh vật phù du, biến vùng biển Nam Mỹ thành một trong những ngư trường giàu có nhất thế giới.

Hoàn lưu Walker (Walker Circulation): Vòng lặp tự duy trì

Sự phân bổ nước ấm ở phía Tây và nước lạnh ở phía Đông tạo ra một sự chênh lệch nhiệt độ rõ rệt trên toàn bộ bề mặt Thái Bình Dương.

• Tại phía Tây: Vùng nước ấm liên tục truyền nhiệt và hơi ẩm vào không khí. Không khí nóng ẩm nhẹ hơn nên bốc hơi mạnh mẽ lên cao (đối lưu mạnh), ngưng tụ tạo thành mây và những vùng mưa lớn kéo dài.
• Tại phía Đông: Không khí phía trên vùng nước lạnh bị làm mát, trở nên đậm đặc và chìm xuống (vùng áp cao), tạo ra thời tiết khô ráo, ít mưa.

Khi luồng khí bốc lên ở phía Tây, nó di chuyển trên cao về phía Đông, chìm xuống, rồi quay trở lại phía Tây dưới dạng Gió Mậu Dịch bề mặt. Vòng hoàn lưu khí quyển khép kín này được gọi là Hoàn lưu Walker. Nó tự củng cố và giữ cho Thái Bình Dương ở trạng thái ổn định năm này qua năm khác.

2. El Niño sinh ra từ đâu?

Mọi thứ sẽ diễn ra êm đềm như vậy cho đến khi một mắt xích trong Hoàn lưu Walker bị trục trặc. Cứ sau mỗi vài năm, chu kỳ tự nhiên này lại bị phá vỡ và kích hoạt hiện tượng El Niño.

[Trạng thái bình thường] -> Gió Mậu Dịch mạnh -> Nước ấm phía Tây | Nước lạnh phía Đông
                                    ↓ (Sự cố khí quyển/đại dương)
[Hiện tượng El Niño]   -> Gió Mậu Dịch yếu   -> Nước ấm tràn về phía Đông | Giảm nước trồi

Cơ chế kích hoạt

Vì một vài lý do mang tính chu kỳ của hệ thống khí hậu (như các dao động nội tại của đại dương hoặc các sóng khí quyển nhiệt đới kéo dài), Gió Mậu Dịch bắt đầu suy yếu hoặc thậm chí đảo chiều thổi từ Tây sang Đông.

Khi lực đẩy từ gió không còn đủ mạnh:

1. Nước ấm tràn ngược về phía Đông: Lượng nước ấm khổng lồ vốn bị giữ lại ở phía Tây nay tự do tràn ngược trở lại trung tâm và phía Đông Thái Bình Dương.
2. Triệt tiêu hiện tượng nước trồi: Lớp nước ấm này phủ lên bề mặt vùng biển phía Đông, ngăn chặn dòng nước lạnh sâu trồi lên.

Hệ quả trực tiếp là sự chênh lệch nhiệt độ giữa hai bờ Thái Bình Dương biến mất. Vùng nước ấm nhất hiện tại đã dịch chuyển về phía trung tâm và phía Đông đại dương.

Sự dịch chuyển của vùng

Do nước ấm đi đến đâu thì mưa và giông bão theo đến đó, tâm điểm của thời tiết bất ổn bị kéo ra xa khỏi Đông Nam Á và dịch chuyển về phía Đông. Sự thay đổi căn bản trong cấu trúc gió và mưa dọc đường xích đạo này chính là cốt lõi của hiện tượng ENSO (El Niño–Southern Oscillation), tạo ra một phản ứng dây chuyền làm đảo lộn khí hậu toàn cầu.

3. Những hệ lụy khốc liệt

Dù khởi nguồn từ xích đạo Thái Bình Dương, El Niño lại có khả năng can thiệp vào các dòng xiết gió (jet streams) trên cao, từ đó thay đổi đường đi của các hệ thống thời tiết trên toàn thế giới.

Thiên tai đối nghịch: nơi lũ lụt, chỗ hạn hán

Tác động rõ rệt nhất thường tập trung ở các vùng nhiệt đới:

• Lũ lụt tại Nam Mỹ: Vùng ven biển Peru và Ecuador vốn là nơi khô ráo nay phải hứng chịu các trận mưa lớn dữ dội do dòng nước ấm ngoài khơi bốc hơi. Điều này dẫn đến lũ quét, sạt lở đất nghiêm trọng.
• Hạn hán tại Đông Nam Á và Úc: Ngược lại, khu vực Indonesia, Ấn Độ, Úc và một phần Nam Mỹ (như Brazil) lại rơi vào tình trạng thiếu mưa nghiêm trọng. Hạn hán kéo dài làm suy giảm nghiêm trọng sản lượng nông nghiệp, cạn kiệt nguồn nước sinh hoạt và làm gia tăng nguy cơ cháy rừng quy mô lớn.

Đẩy nhiệt độ trái đất lên mức kỷ lục

Bên cạnh việc phân bổ lại lượng mưa, El Niño còn hoạt động giống như một chiếc “máy sưởi khổng lồ” của hành tinh. Vùng nước ấm trải dài trên diện tích hàng triệu ki-lo-met vuông ở Thái Bình Dương giải phóng một lượng năng lượng nhiệt khổng lồ vào bầu khí quyển.

Chính lượng nhiệt bổ sung này làm tăng nhiệt độ trung bình của toàn cầu một cách tạm thời. Đó là lý do tại sao các năm có El Niño mạnh hoạt động luôn nằm trong danh sách những năm nóng nhất trong lịch sử khí tượng.

Tác động gián tiếp đến Kinh tế và Xã hội

Không dừng lại ở những con số dự báo thời tiết, El Niño tấn công trực tiếp vào nền kinh tế toàn cầu:

• An ninh lương thực: Việc mất mùa cà phê, lúa gạo tại Đông Nam Á hay mía đường tại Ấn Độ đẩy giá nông sản toàn cầu tăng vọt.
• Ngư nghiệp suy thoái: Việc mất dòng nước trồi lạnh ở Nam Mỹ khiến cá tôm mất nguồn thức ăn và di cư đi nơi khác, gây thiệt hại kinh tế nặng nề cho ngành thủy sản.
• Sức khỏe cộng đồng: Hạn hán gây thiếu nước sạch, trong khi lũ lụt làm bùng phát các dịch bệnh lây truyền qua đường nước như sốt xuất huyết hoặc tả.

4. Tại sao Việt Nam lại bị hụt mưa và khô hạn? (Phá vỡ Hoàn lưu Walker)

• Việt Nam nằm ở rìa phía Tây Thái Bình Dương nơi có dòng nước biển ấm tích tụ, tạo ra vùng áp thấp đối lưu (không khí nóng ẩm bốc lên cao tạo mây, mưa).
• Khi El Niño xảy ra, gió Mậu Dịch yếu đi khiến vùng nước ấm này bị đẩy ngược về phía Đông (trung tâm đại dương). Hệ quả là tâm đối lưu gây mưa bị kéo đi xa khỏi Việt Nam. Thay vào đó, khu vực Đông Đông Nam Á và Việt Nam lúc này lại nằm dưới khối không khí khô, nén chìm xuống (vùng áp cao tạm thời), dập tắt điều kiện hình thành mây đối lưu. Không có mây đồng nghĩa với việc lượng mưa giảm mạnh và nắng nóng gia tăng do bức xạ mặt trời thiêu đốt trực tiếp xuống bề mặt.

5. Tại sao số lượng bão trên Biển Đông lại giảm?

• Để một cơn bão hình thành và phát triển, nó cần một môi trường khí quyển ổn định theo chiều thẳng đứng. Tuy nhiên, trong những năm El Niño, sự thay đổi hoàn lưu khí quyển quy mô lớn tạo ra một hiện tượng gọi là Độ đứt gió thẳng đứng mạnh (Vertical Wind Shear) trên khu vực Biển Đông và Tây Bắc Thái Bình Dương.
• Nghĩa là tốc độ và hướng gió ở tầng thấp và tầng cao khí quyển lệch nhau quá nhiều. Lực đứt gió này hoạt động như một “chiếc kéo” chặt đứt phần đỉnh đối lưu của bão, khiến các xoáy thuận nhiệt đới rất khó tích tụ năng lượng để lớn mạnh thành bão. Vì vậy bão ít xuất hiện hơn. Nhưng nếu một cơn bão nào vượt qua được “lực cản” này, nó thường tích tụ năng lượng rất dị thường và trở thành siêu bão nguy hiểm.