Đại dương lệch nhịp

Theo Cơ quan Khí quyển và Đại dương Mỹ (NOAA), gió thổi qua bề mặt đại dương đẩy nước đi, sau đó nước dâng lên từ bên dưới bề mặt để thay thế lượng nước vừa bị đẩy đi. Quá trình này được gọi là "nước trồi" (upwelling), xảy ra ở đại dương và dọc theo đường bờ biển. Quá trình ngược lại - "nước chìm" (downwelling) - xảy ra khi gió khiến nước mặt tích tụ dọc theo bờ biển và nước mặt cuối cùng chìm xuống đáy.

Các hệ thống nước trồi - tức các khu vực nơi quá trình nước trồi diễn ra thường xuyên và có tác động lớn - được xem là nơi có năng suất sinh học (biological productivity) hiệu quả nhất trên Trái đất. 

Năng suất sinh học là lượng vật chất hữu cơ, carbon, hoặc hàm lượng năng lượng được tích lũy trong một khu vực nhất định trong một khoảng thời gian nhất định. Năng suất sinh học cao là kết quả trực tiếp của việc nước trồi đưa nước lạnh, giàu dinh dưỡng từ đáy đại dương lên bề mặt, nơi có ánh sáng mặt trời để quang hợp.

Đây là lý do tại sao các khu vực nước trồi (như dòng hải lưu California hay dòng hải lưu Humboldt ngoài khơi Peru) là những ngư trường quan trọng nhất trên thế giới. Điều này cũng đồng nghĩa giám sát kỹ và hiểu rõ các hệ thống này là rất quan trọng đối với cả khoa học đại dương và sự ổn định lâu dài của ngành ngư nghiệp toàn cầu.

AxIt hóa nhanh hơn

Một nghiên cứu từ Đại học St Andrews (Scotland), công bố trên tạp chí Nature Communications ngày 17-11, đã đưa ra cảnh báo về tốc độ axit hóa đáng báo động - nhanh hơn mọi dự đoán trước đó - tại các vùng biển ven bờ, mà thủ phạm chính là các hệ thống nước trồi.

Về mặt hóa học, quá trình axit hóa đại dương xảy ra khi CO2, vốn có sẵn tự nhiên trong khí quyển, hòa tan vào nước biển H2O, tạo thành axit carbonic (H2CO3). Do nồng độ CO2 trong khí quyển tăng cao bởi các hoạt động của con người, lượng CO2 hấp thụ vào đại dương ngày càng nhiều, đẩy mạnh quá trình axit hóa đại dương. 

Theo thông tin cập nhật đến ngày 25-9 của NOAA, độ pH trung bình của đại dương hiện nay là khoảng 8,1 - vẫn mang tính kiềm. Nhưng về lý thuyết, khi đại dương tiếp tục hấp thụ thêm CO2, độ pH sẽ giảm xuống và đại dương có tính axit hơn.

Thực tế, theo nhóm nghiên cứu Đại học St Andrews, tại một số nơi quá trình axit hóa này đang bị khuếch đại vì CO2 tăng đồng loạt ở cả hai nơi - không chỉ "trên trời" như đã nói mà còn "dưới biển", nơi xác sinh vật chìm xuống và bị vi sinh vật phân hủy, giải phóng CO2 với cường độ lớn. 

Khi các hệ thống nước trồi kéo lớp nước sâu, vốn đã giàu CO2 và tính axit này lên bề mặt, nó tiếp xúc và tương tác với CO2 từ khí quyển, dẫn đến sự axit hóa cục bộ tăng cường đáng kể so với mức dự kiến chỉ dựa trên hấp thụ khí quyển.

Khi mặt biển nhiều axit hơn, tới mức các loài vỏ cứng hay sinh vật phù du không thể phát triển, toàn bộ mắt xích sinh thái lẫn sinh kế ven bờ có thể bị đe dọa. Theo tiến sĩ James Rae, thành viên nhóm nghiên cứu, biển axit hóa mạnh hơn đồng nghĩa với rủi ro nhiều hơn cho hệ sinh thái và cộng đồng dựa vào chúng. 

"Các giải pháp khí hậu từ xe điện đến bơm nhiệt có thể giảm nóng lên toàn cầu, đồng thời là chìa khóa giảm axit hóa đại dương" - Rae nói thêm.

Và "ngừng thở"

Nghiên cứu của Đại học St Andrews dùng dữ liệu từ dòng hải lưu California, song cảnh báo: các hệ thống nước trồi lớn khác - bao gồm dòng hải lưu Humboldt, dòng hải lưu Benguela và Canary dọc theo bờ biển phía tây châu Phi - cũng có thể trải qua sự tăng cường axit hóa tương tự khi nồng độ CO2 tiếp tục tăng.

Dù nước trồi làm tăng tốc độ axit hóa của đại dương, mọi chuyện sẽ còn tệ hơn nếu nước… không trồi. Đây là thực tế đã xảy ra.

Từ tháng 1 đến tháng 4 hằng năm, tại vùng biển Thái Bình Dương ngoài khơi Panama, khối nước lạnh, giàu dưỡng chất sẽ trồi lên từ tầng sâu, nuôi dưỡng sinh vật phù du và toàn bộ chuỗi thức ăn trên biển. Nhờ vậy, vùng biển này luôn mát lạnh giữa mùa khô cháy nắng, đồng thời là nơi tụ hội của cá voi, cá heo, cá đuối và hàng ngàn ngư dân. Năm 2025 thì không.

Hồi tháng 9, các nhà khoa học thuộc Viện Nghiên cứu nhiệt đới Smithsonian (STRI, Mỹ) và Viện Hóa học Max Planck (MPIC, Đức) xác nhận hiện tượng trồi nước đã hoàn toàn biến mất ở vịnh Panama trong năm nay - lần đầu tiên trong ít nhất 40 năm có dữ liệu quan trắc liên tục. 

"Chúng tôi thật sự bất ngờ. Trước đây chưa từng ghi nhận điều gì tương tự" - nhà cổ sinh học vi mô Ralf Schiebel - từ Viện Hóa học Max Planck, đồng tác giả nghiên cứu - nói.

Schiebel ví sự kiện này như "đại dương bỗng ngừng thở". Nước lạnh không còn dâng lên, nhiệt độ mặt biển không giảm, sinh vật phù du biến mất và toàn bộ nhịp sống của vùng biển lặng đi một cách đáng sợ. Cả một hiệu ứng dây chuyền.

Dữ liệu thu được từ tàu nghiên cứu S/Y Eugen Seibold của MPIC cho thấy nồng độ chlorophyll, là một chỉ báo cho mật độ sinh vật phù du, đã rơi xuống mức thấp nhất kể từ khi có ghi nhận. Các bản đồ vệ tinh minh họa rõ điều ấy. Nếu như tháng 2-2024 vùng vịnh Panama rực đỏ, biểu tượng cho năng suất sinh học cao thì đến tháng 2-2025, chỉ còn một màu xanh lạnh lẽo bao phủ.

Trên The New York Times, nhà sinh thái biển Andrew Sellers, đồng tác giả nghiên cứu đến từ STRI, bình luận: "Đây là lần đầu tiên trong hàng thập kỷ, đại dương nơi đây hoàn toàn im lặng. Trong khi đó cần nhớ, chỉ một thay đổi nhỏ trong mô hình gió cũng đủ phá vỡ nhịp sinh học từng duy trì nghề cá và sự sống ven bờ hàng ngàn năm".

Nguyên nhân được xác định là sự suy yếu bất thường của gió tín phong, loại gió thổi từ bắc xuống nam, có vai trò kích hoạt mùa khô và tạo nên dòng trồi nước. Bình thường, gió thổi sẽ đẩy lớp nước mặt ấm ra xa bờ, tạo khoảng trống để nước lạnh từ tầng sâu dâng lên. Nhưng năm nay, Panama chỉ nhận được khoảng một phần tư cường độ gió thông thường. Các đợt gió xuất hiện cũng ngắn hơn đáng kể.

Đằng sau hiện tượng tưởng đơn giản ấy là một chuỗi phản ứng khí quyển phức tạp. Áp cao Bermuda - Azores trên Đại Tây Dương và dải hội tụ liên nhiệt đới (ITCZ) quanh xích đạo vốn tạo nên sự chênh lệch áp suất để hình thành gió tín phong. 

Tuy nhiên trong năm 2025, vị trí của ITCZ đã bị lệch do pha La Niña - giai đoạn lạnh của dao động Thái Bình Dương cùng với nhiệt độ bề mặt biển tăng bất thường. Hai yếu tố này kết hợp khiến hệ thống gió yếu đi, "tắc nghẽn" dòng trồi nước từ đáy sâu.

Đại dương bất ổn

Các nhà khoa học cho rằng đây là dấu hiệu sớm cho thấy biến đổi khí hậu đang làm lung lay những quy luật từng ổn định của đại dương. "Khi khí hậu thay đổi, gió đổi hướng, dòng chảy bị rối loạn. Mọi thứ mà chúng ta từng xem là 'vĩnh cửu' trong biển cả có thể biến mất chỉ sau một mùa" - Schiebel nói.

Ngoài làm biển ấm lên, sự vắng mặt của dòng nước lạnh còn kéo theo hàng loạt hệ lụy mà các nhà khoa học mô tả là chấn động dây chuyền trong toàn hệ sinh thái. Dòng nước trồi mang theo nitrat và phosphate, tức những loại phân bón tự nhiên cho sinh vật phù du. 

Khi sinh vật phù du suy giảm, cá nhỏ mất nguồn thức ăn, rồi cá lớn, cá voi, cá đuối cũng rời đi. "Cả chuỗi thức ăn sụp đổ, và nghề cá địa phương chịu ảnh hưởng trực tiếp" - Sellers nói.

Ở vùng duyên hải Panama, ngư dân vốn phụ thuộc gần như hoàn toàn vào nguồn cá từ bờ Thái Bình Dương, nơi nước trồi diễn ra mạnh mẽ nhất. Khi dòng nước không còn trồi lên, sản lượng đánh bắt giảm, cộng đồng ven biển mất kế sinh nhai và các loài di cư dần biến mất khỏi khu vực.

Đáng nói là những dòng nước lạnh tương tự cũng xuất hiện quanh Galápagos, Costa Rica, Peru. Mỗi nơi được điều khiển bởi các cấu trúc gió và dòng chảy riêng. Khi Trái đất ấm dần, các hệ thống này cũng có thể suy yếu theo. "Điều chúng tôi sợ nhất là kịch bản tương tự xảy ra ở các vùng trồi nước khác. Khi đó, hậu quả sẽ không còn nằm trong phạm vi một quốc gia" - Schiebel thừa nhận.

Các nhà khoa học ví hệ thống trồi nước như "trái tim" của đại dương. Nó bơm dưỡng chất từ đáy sâu lên mặt biển, duy trì sự sống và điều tiết khí hậu toàn cầu. Khi trái tim ấy ngừng đập, không chỉ nghề cá hay san hô chịu thiệt, mà cả nhịp tuần hoàn của Trái đất cũng bị ảnh hưởng.

Aaron O'Dea, một đồng tác giả nghiên cứu từ STRI, nói: "Hiện tượng năm 2025 là hồi chuông cảnh báo. Đại dương đang thay đổi nhanh hơn khả năng quan sát của chúng ta. Nếu không mở rộng mạng lưới giám sát khí hậu và đại dương ở vùng nhiệt đới, chúng ta có thể đánh mất khả năng hiểu và rồi kiểm soát nhịp sống của hành tinh".