Khuếch đại Bắc Cực là quá trình theo đó khu vực Bắc Cực ấm lên với tốc độ nhanh hơn tốc độ trung bình toàn cầu. Hiện tượng này phần lớn là do các cơ chế phản hồi tích cực làm trầm trọng thêm tác động của phát thải khí nhà kính.
Sự nóng lên nhanh chóng này không chỉ làm mất ổn định sự cân bằng mỏng manh của hệ sinh thái Bắc Cực, mà còn có tác động sâu sắc đến các kiểu khí hậu toàn cầu, quần thể người và động vật hoang dã.
Khoa học vì Xã hội của ESA Arktalas Hoavva dự án, trong ngôn ngữ Sami phía bắc có nghĩa là Bắc Băng Dương, được dành riêng cho việc nghiên cứu sự khuếch đại của Bắc cực bằng cách sử dụng dữ liệu vệ tinh.
MỘT giấy được xuất bản gần đây trong Viễn thám tạp chí, mô tả cách các vệ tinh ghi lại hiện tượng khí hậu này và cách chúng chứng minh là không thể thiếu để theo dõi vùng Bắc Cực xa xôi, nơi thường được đo đạc thưa thớt.
Các vệ tinh đã chứng kiến tác động của sự khuếch đại đối với thực vật phù du và năng suất thực vật cũng như đối với hoạt động của con người và cơ sở hạ tầng.
Hình ảnh được chụp bởi sứ mệnh Copernicus Sentinel-2 cho thấy mức độ tràn dầu ở Vòng Bắc Cực
Ví dụ, vào tháng 5 năm 2020, tình trạng khẩn cấp đã được ban bố sau khi khoảng 20.000 tấn dầu diesel bị rò rỉ từ hồ chứa của nhà máy điện gần Norilsk ở Nga. Dầu đã làm ô nhiễm sông Ambarnaya, chảy vào hồ Pyasino – một vùng nước lớn.
Thảm họa, với chi phí vượt quá 2 tỷ đô la, là do sự sụp đổ của một cây cột – nó sụp đổ vì mặt đất trở nên không ổn định do băng vĩnh cửu tan băng.
Các nhà khoa học đã sử dụng sứ mệnh vệ tinh Copernicus Sentinel-2 để bổ sung cho phân tích, ảnh chụp thực địa và dữ liệu lịch sử để quy tai nạn cho sự khuếch đại của Bắc Cực đối với sự nóng lên toàn cầu.
Ngoài việc gây ra các vấn đề cho cơ sở hạ tầng, khi lớp băng vĩnh cửu tan ra, nó giải phóng một lượng lớn khí mê-tan và carbon dioxide vào khí quyển, tạo ra một vòng phản hồi tích cực nguy hiểm làm trầm trọng thêm tình trạng nóng lên toàn cầu.
Động lực chính của sự khuếch đại ở Bắc Cực là sự tan chảy của băng biển, đã đạt đến mức thấp chưa từng có trong những năm gần đây.
Băng biển được hình thành khi nước biển đóng băng để tạo thành băng nước ngọt. Quá trình đóng băng loại bỏ nước mặn, lạnh và đặc hơn nhiều so với nước biển xung quanh và do đó chìm xuống đại dương sâu dẫn đến sự lưu thông nhiệt muối đại dương toàn cầu.
Nếu không có sự hình thành băng biển, quá trình này sẽ dừng lại và dẫn đến những thay đổi trong hoàn lưu đại dương toàn cầu.
Khi nhiều băng biến mất hơn, bề mặt đại dương tối tiếp xúc sẽ hấp thụ nhiều nhiệt hơn, dẫn đến hiện tượng nóng lên và mất băng nhiều hơn.
Hơn nữa, gió thổi qua bề mặt đại dương lộ thiên làm tăng sóng bề mặt thông qua liên kết ma sát. Sau đó, sóng ngăn cản quá trình tái đóng băng bằng cách làm xói mòn băng một cách cơ học khi nó hình thành, và điều này có thể thúc đẩy các mô hình lưu thông đại dương hoàn toàn mới và năng lượng hơn trên khắp Bắc Băng Dương, tiếp tục đẩy khu vực này vào một trạng thái động mới.
Máy đo độ cao vệ tinh CryoSat và Copernicus Sentinel-3 của ESA đo độ dày băng biển Bắc Cực. Các vệ tinh đo chính xác chiều cao của bề mặt băng so với bề mặt đại dương giữa các đầu băng, cho phép các nhà khoa học xác định độ dày và thể tích của băng.
Dữ liệu này đã tiết lộ sự suy giảm đáng kể lượng băng ở biển Bắc Cực, đặc biệt là trong những tháng mùa hè, làm nổi bật tính cấp bách của tình hình. Vệ tinh ESA SMOS bổ sung cho những dữ liệu này cung cấp các phép đo độ mặn trên bề mặt đại dương và băng biển mỏng ở vùng băng biên. Chúng được bổ sung bởi hình ảnh radar Copernicus Sentinel-1 cung cấp khả năng lập bản đồ băng biển trong mọi thời tiết. Khi được sử dụng cùng với hình ảnh hồng ngoại từ Sentinel-3, đây là khả năng giám sát đa vệ tinh đáng gờm đối với các vùng Bắc Cực.
Bắc cực nhiệt độ không khí bất thường
Ngoài việc đo băng biển, các vệ tinh do ESA phát triển đã tạo điều kiện thuận lợi cho việc quan sát các thông số quan trọng khác, bao gồm nhiệt độ bề mặt, suất phản chiếu và thành phần khí quyển.
Các phép đo này cho phép các nhà khoa học nghiên cứu các cơ chế phản hồi phức tạp góp phần vào sự khuếch đại ở Bắc Cực. Ví dụ, nhiệm vụ Copernicus Sentinel-3 cung cấp thông tin có giá trị về nhiệt độ bề mặt biển, hỗ trợ phân tích các dòng nhiệt đại dương và tác động của chúng đối với băng tan.
Ngoài ra, sự tan chảy của dải băng Greenland rộng lớn, được thúc đẩy bởi sự khuếch đại của Bắc Cực, đang góp phần làm tăng mực nước biển trên toàn cầu. Việc giải phóng nước ngọt từ băng tan vào Bắc Đại Tây Dương đang phá vỡ các mô hình lưu thông đại dương, có khả năng dẫn đến các hiện tượng thời tiết khắc nghiệt hơn như bão và sóng nhiệt ở nhiều nơi trên thế giới.
Cũng như các nhiệm vụ vệ tinh riêng lẻ làm sáng tỏ vùng Bắc Cực xa xôi, các nhà khoa học đang tạo ra các bộ dữ liệu dài hạn thông qua Sáng kiến Biến đổi Khí hậu của ESA. Các bộ dữ liệu kéo dài 40 năm này, tuân thủ dữ liệu từ nhiều vệ tinh, cho phép các nhà nghiên cứu nghiên cứu các xu hướng và biến thể dài hạn ở Bắc Cực, góp phần hiểu rõ hơn về phản ứng của khu vực đối với sự nóng lên toàn cầu.
Dữ liệu được thu thập bởi các vệ tinh do ESA phát triển không chỉ nâng cao kiến thức của chúng ta về sự khuếch đại ở Bắc Cực mà còn hỗ trợ quá trình ra quyết định và phát triển các chiến lược giảm thiểu và thích ứng hiệu quả.
Các chính phủ, nhà hoạch định chính sách và cộng đồng khoa học phụ thuộc rất nhiều vào các quan sát vệ tinh này để đánh giá tác động môi trường, dự đoán các kịch bản trong tương lai và đưa ra các chính sách quản lý bền vững khu vực Bắc Cực.
Nhiệm vụ mở rộng Copernicus Sentinel
Tầm quan trọng của Bắc Cực được phản ánh trong hệ thống Copernicus hiện đang phát triển để triển khai các khả năng vệ tinh mới ưu tiên các phép đo mới ở Bắc Cực mà Dịch vụ Copernicus đang rất cần, bao gồm máy đo độ cao CRISTAL tần số kép, Máy đo phóng xạ vi sóng đa tần số hình ảnh Copernicus (CIMR) ) và ROSE-L, một nhiệm vụ radar khẩu độ tổng hợp băng tần L.
Cùng với dữ liệu Copernicus hiện có, các phép đo vệ tinh của Bắc Cực sẽ cung cấp khả năng giám sát chưa từng có tại thời điểm có những thay đổi mạnh mẽ do biến đổi khí hậu do con người gây ra.
Craig Donlon của ESA cho biết: “Hiện tượng khuếch đại Bắc Cực và mối quan hệ của nó với tình trạng khẩn cấp khí hậu toàn cầu là một lời nhắc nhở rõ ràng rằng hậu quả của biến đổi khí hậu không phải là những mối đe dọa từ xa mà là những cuộc khủng hoảng tức thời và gia tăng, không chỉ ảnh hưởng đến những người sống ở Bắc Cực mà còn cuối cùng là tất cả chúng ta.
“Bài báo của chúng tôi phác thảo cách các quan sát vệ tinh đã thu được sự khuếch đại của Bắc Cực khi nó đang phát triển và với độ chi tiết không gian tốt. Những quan sát này là không thể thiếu để theo dõi sự khuếch đại ở khu vực xa xôi và khắc nghiệt này, nơi được lấy mẫu thưa thớt bằng các quan sát trên mặt đất.
“Dữ liệu vệ tinh là duy nhất ở khả năng nắm bắt và giám sát quá trình chuyển đổi môi trường ở khu vực Bắc Cực, cả trước và sau tác động mới nổi của sự khuếch đại ở Bắc Cực.”