Tác động vào tầng bình lưu giúp Trái đất ngừng nóng lên

Nhóm nghiên cứu dự kiến đưa các hạt canxi cacbonat vào tầng trên của bầu khí quyển để hạ nhiệt độ. Họ hy vọng, khí này sẽ tạo ra hiệu quả làm mát như mong muốn và không gây hại cho tầng ozon.

“Bài toán” khó

Một nhóm nghiên cứu tại Đại học Harvard (Mỹ) cho rằng, có thể đạt được mức giảm tạm thời nhiệt độ toàn cầu bằng cách điều chỉnh thành phần bầu khí quyển trên của Trái đất. Các nhà nghiên cứu hy vọng sẽ thử nghiệm một số công nghệ đó vào mùa hè này. Đây là phương pháp Thử nghiệm nhiễu loạn có kiểm soát tầng bình lưu (SCoPEx).

Nguồn nhiệt lớn nhất của Trái đất là Mặt trời, với luồng bức xạ hồng ngoại liên tục. Khoảng 30% trong số này được phản xạ trở lại không gian bởi bầu khí quyển. Trong khi đó, phần còn lại làm ấm hành tinh vào ban ngày và được bức xạ trở lại không gian vào ban đêm. Trong thời kỳ tiền công nghiệp, nhiệt lượng truyền vào được bù đắp chính xác bởi lượng bị mất vào không gian.

Hiện tại, CO2 phá vỡ sự cân bằng này bằng cách hấp thụ một phần nhiệt lượng cần được bức xạ trở lại không gian, giữ nó bên trong bầu khí quyển. Càng có nhiều CO2 trong khí quyển, nhiệt độ càng tăng.

Về lâu dài, con người phải giảm lượng khí cacbonic trong khí quyển. Nhờ đó, ngăn chặn những tác động xấu nhất của biến đổi khí hậu. Song, các quá trình khác có thể làm giảm nhiệt độ toàn cầu trong thời gian ngắn.

Hiện tại, nhóm khoa học muốn tận dụng những vụ phun trào như vậy bằng cách đưa các hạt vào tầng trên của bầu khí quyển để hạ nhiệt độ. Ý tưởng cơ bản là phun aerosol tầng bình lưu (SAI). Một chiếc máy bay hoặc khinh khí cầu sẽ phân phối các hạt cực nhỏ được gọi là aerosol vào tầng bình lưu ở độ cao 12,4 dặm (20 km) hoặc hơn.

Hạt aerosol sẽ lơ lửng trong không khí. Bởi, chúng quá nhỏ để có thể nhìn thấy như những đám mây từ mặt đất, nhưng đủ mờ để phản chiếu một phần năng lượng của Mặt trời trở lại không gian.

Trong các mô phỏng, SAI dường như là một phương pháp khả thi. Báo cáo của Ủy ban liên chính phủ về biến đổi khí hậu (IPCC) năm 2018 cho thấy, phương pháp này có thể tích tụ đủ aerosol để bù đắp mức độ ấm lên toàn cầu hiện nay. Tuy nhiên, các hạt aerosol sẽ cần được bổ sung vài năm một lần.

Ngoài ra, phương pháp này chỉ giải quyết một trong những vấn đề của biến đổi khí hậu thay vì nguyên nhân gốc rễ – đó là hiệu ứng nhà kính. Do đó, đây được coi là một biện pháp ngăn chặn, chống lại nhiệt độ tăng, trong bối cảnh các quốc gia giảm mức CO2.

Đến nay, nghiên cứu về SAI chỉ mang tính lý thuyết, được bổ sung bởi một số dữ liệu thực tế còn hạn chế từ các vụ phun trào núi lửa. Nhóm nghiên cứu muốn thực hiện các phép đo ở thế giới thực trong điều kiện được kiểm soát cẩn thận. Từ đó, cho phép hiệu chuẩn tốt hơn các mô hình máy tính.

Núi lửa chủ yếu phun ra các hợp chất gốc lưu huỳnh. Những hợp chất này làm mát bầu khí quyển, nhưng dẫn đến hỏng tầng ozon bảo vệ của Trái đất. Vì vậy, nhóm SCoPEx đang tập trung vào một loại khí ít độc hại hơn – canxi cacbonat. Các nhà nghiên cứu hy vọng, khí này sẽ tạo ra hiệu quả làm mát như mong muốn và không gây hại cho tầng ozon.

Phương pháp bổ sung

Năm 2021, Trái đất đã chạm đến một cột mốc ảm đạm. Theo Văn phòng Met của Vương quốc Anh, nồng độ carbon dioxide (CO2) trong khí quyển đạt 150% so với thời kỳ tiền công nghiệp. Để ngăn chặn những tác động tồi tệ nhất của biến đổi khí hậu, thế giới cần giảm lượng khí thải CO2 xuống 0 vào năm 2050.

Nhóm nghiên cứu dự định triển khai một quả khinh khí cầu lớn có gắn cánh quạt. Với sự hỗ trợ từ Tập đoàn Vũ trụ Thụy Điển, các nhà khoa học đã lên kế hoạch phóng khinh khí cầu gần Kiruna (Thụy Điển).

Lần phóng đầu tiên dự kiến được lên kế hoạch vào năm sau. Trong lần đầu, khinh khí cầu sẽ không thả bất cứ thứ gì vào tầng bình lưu. Thay vào đó, nó sẽ bay lên độ cao 20 km. Nhờ đó, các nhà khoa học có thể thử nghiệm hệ thống và kiểm tra tất cả công cụ cũng như hoạt động liên lạc.

Nếu thành công, lần phóng thứ hai sẽ thực hiện việc giải phóng có kiểm soát từ 2,2 – 4,4 pound (1 – 2 kg) canxi cacbonat ở cùng độ cao. Khí cầu sẽ chuyển động đều trên một đường thẳng trong khi thả canxi cacbonat. Nhờ đó, các hạt aerosol sẽ tạo thành một chùm hẹp dài khoảng 0,6 dặm (1 km).

Một trong những nhà khoa học của dự án – David Keith, giáo sư Vật lý Ứng dụng tại Harvard, chia sẻ, sẽ cần ít nhất một thập kỷ nghiên cứu nữa trước khi áp dụng phương pháp này ở quy mô lớn. Nếu thực hiện, có thể cần bơm khoảng 1,4 triệu tấn vào tầng bình lưu mỗi năm. Khoảng 100 máy bay sẽ cần liên tục lên đến độ cao khoảng 20 km.

Tuy nhiên, SAI đã gây ra nhiều tranh cãi. Có khả năng phương pháp này sẽ mang lại những tác dụng phụ không lường trước được. SAI có thể phá vỡ các hình thái thời tiết, gây hại cho cây trồng do giảm lượng ánh sáng Mặt trời, hoặc làm hỏng tầng ozon.

Vì những lo ngại này, nhóm SCoPEx đã tạm dừng kế hoạch cho đến khi có thể tiến hành một kỹ lưỡng hơn để giải quyết các vấn đề liên quan. Vấn đề lớn khác đối với nghiên cứu là, các tập đoàn vốn đã miễn cưỡng giảm lượng khí thải CO2 sẽ “vin” vào SAI để làm bằng chứng rằng, việc cắt giảm như vậy là không cần thiết.

Tuy nhiên, ngay cả khi nhiệm vụ SCoPEx thành công và SAI được thực hiện, phương pháp sẽ bổ sung và không thay thế việc giảm CO2. Lizzie Burns – Giám đốc điều hành Chương trình nghiên cứu địa kỹ thuật năng lượng Mặt trời của Harvard, lấy dẫn chứng: “Nó giống như một loại thuốc giảm đau. Nếu bạn cần phẫu thuật và uống thuốc giảm đau, điều đó không có nghĩa là bạn không cần phẫu thuật nữa”.