Vì sao nước biển dâng?

Mực nước biển dâng cao là một trong những hậu quả được biết đến nhiều nhất của hiện tượng nóng lên toàn cầu. Có hai cách khiến nhiệt độ cao hơn gây ra mực nước biển cao hơn: (1) các tảng băng và sông băng tan chảy và (2) sự giãn nở nhiệt của nước biển.

Chú thích:

• Màu xám cho thấy sự thay đổi mực nước biển ước tính trong quá khứ. 
• Đường màu đỏ biểu thị các phép đo mực nước biển từ máy đo thủy triều và phần tô màu đỏ biểu thị phạm vi biến thiên của dữ liệu máy đo thủy triều. 
• Đường màu xanh lá cây hiển thị mực nước biển trung bình toàn cầu được quan sát từ máy đo độ cao vệ tinh. 
• Màu xanh lam thể hiện phạm vi dự báo mô hình cho kịch bản A1B của IPCC, đã được tính toán độc lập với các quan sát.

Mực nước biển dâng cao là bao nhiêu?

Kể từ năm 1900, mực nước biển đã tăng trung bình từ 1 đến 2 mm mỗi năm (10-20 cm hoặc 3,9-7,9 inch mỗi thế kỷ). Trong suốt 3.000 năm trước đó, các nhà khoa học ước tính rằng mực nước biển gần như không đổi, tăng với tốc độ 0,1 đến 0,2 mm mỗi năm.

Các nhà khoa học sử dụng giá trị trung bình từ một số lượng lớn các thiết bị đo thủy triều trên toàn cầu để ước tính mực nước biển trung bình toàn cầu. Kể từ năm 1992, mực nước biển toàn cầu cũng được quan sát bằng dữ liệu vệ tinh, với kết quả chính xác hơn so với máy đo thủy triều (theo báo cáo AR4 của Ủy ban Liên chính phủ về Biến đổi Khí hậu). Các phép đo vệ tinh cho thấy tốc độ mực nước biển dâng 3 mm mỗi năm, nhiều hơn nhiều so với các máy đo thủy triều. Một số nhà khoa học nghi ngờ rằng vệ tinh được hiệu chuẩn không chính xác. Những người khác nghi ngờ rằng sự khác biệt có thể là do các phép đo vệ tinh bao phủ phần lớn địa cầu trong khi máy đo thủy triều ở gần đường bờ biển.

Sự thay đổi mực nước biển toàn cầu trong tương lai được dự đoán sẽ xảy ra với tốc độ nhanh hơn. Mức độ dâng của mực nước biển phụ thuộc phần lớn vào lượng ấm lên. Theo Báo cáo đánh giá lần thứ tư của IPCC (2007), vào giữa những năm 2090, mực nước biển toàn cầu có thể cao hơn mực nước biển năm 1990 từ 22 đến 44 cm và tăng khoảng 4 mm mỗi năm.

Mực nước biển dâng do băng tan và sông băng  

Có từ 24 đến 30 triệu km khối băng trên đất liền. Khoảng 90% lượng băng này nằm ở Nam Cực. Phần lớn phần còn lại ở Greenland và một phần nhỏ bị nhốt trong các sông băng trên núi ở những nơi khác.  

Khi nhiệt độ toàn cầu tăng lên, một phần băng này đã bắt đầu tan chảy. Khi băng tan, nước tan chảy vào đại dương, dần dần nâng cao mực nước biển. Tất nhiên, mỗi năm lượng băng trên đất liền thay đổi theo mùa, nhưng sự nóng lên toàn cầu nhìn chung đã bắt đầu làm xáo trộn trạng thái cân bằng này. Quá trình tan chảy đã xảy ra nhiều hơn lượng tuyết rơi, và lượng băng mất đi nhiều nhất trên các sông băng trên núi ở vĩ độ trung bình và vùng nhiệt đới cũng như trên dải băng Greenland. Băng ở Nam Cực có vẻ ít bị xáo trộn hơn, tuy nhiên, có bằng chứng cho thấy tốc độ băng chảy về phía đại dương đã tăng lên.

Băng tan có thể tạo ra một vòng phản hồi tích cực – các khu vực tối hơn (đặc biệt là đại dương, nhưng cũng có thể tiếp đất) bên dưới lớp tuyết hoặc băng có độ dày cao hấp thụ nhiều ánh sáng hơn so với tuyết hoặc băng sáng đã từng làm và do đó vẫn ấm hơn, làm tan nhiều băng tuyết hơn . Điều này sẽ được thảo luận kỹ hơn trong tuần tiếp theo của khóa học.

Băng tan có thể làm thay đổi độ mặn của nước biển khi nước ngọt được thêm vào đại dương. Những thay đổi về độ mặn làm thay đổi mật độ nước biển, có thể làm thay đổi các dòng hải lưu chính vận chuyển nhiệt qua đại dương do các dòng chảy, kích thích biến đổi khí hậu nhiều hơn.  

Sự tan chảy hoàn toàn của các sông băng và các tảng băng sẽ làm tăng mực nước biển trên toàn thế giới lên gần 70 mét (230 feet) so với mực nước biển hiện tại. 7,2 mét của sự gia tăng này sẽ là từ tảng băng Greenland, trong khi 61,1 mét của sự gia tăng này sẽ là từ lớp băng Nam Cực. Các sông băng tan chảy sẽ thêm nửa mét nữa.  

Đối với một số quan điểm về toàn bộ băng tan này, hãy xem xét điều này: mực nước biển đã tăng khoảng 120 mét kể từ lần cực đại băng hà cuối cùng khoảng 20.000 năm trước khi băng bao phủ các phần lớn của Bắc bán cầu và voi ma mút lang thang khắp Trái đất.

Khi băng trên đất liền tan chảy, nước chảy vào đại dương và mực nước biển dâng cao. Nhưng băng biển, thứ tạo thành một nắp đông lạnh nổi trên mặt nước, chỉ có tác động rất nhỏ đến mực nước biển. Nước đá ít đặc hơn nước lỏng; đó là lý do tại sao băng nổi và một phần băng nổi trên mặt nước. Khi nước đá tan chảy, khối lượng tương tự sẽ phù hợp với khối lượng nhỏ hơn. Sự thay đổi về thể tích rất chặt chẽ bù đắp phần băng thừa bám trên bề mặt nước.

Băng biển tan chảy là một dấu hiệu của biến đổi khí hậu và trên thực tế, gây ra hiện tượng ấm lên nhiều hơn thông qua phản hồi của lớp băng. Băng biển tan chảy cũng làm thay đổi độ mặn của đại dương (băng biển chỉ có một ít muối, vì vậy về cơ bản nó giải phóng nước ngọt khi tan chảy) và nhiệt độ đại dương. Những thay đổi này có thể làm thay đổi các dòng hải lưu, cũng ảnh hưởng đến khí hậu.

Mực nước biển dâng do nhiệt độ giãn nở của nước

Cũng giống như hầu hết các vật liệu nở ra khi nóng lên, nước nở ra khi ấm lên do biến đổi khí hậu. Sự giãn nở nhiệt của nước có vai trò trong việc dâng mực nước biển. Đại dương dần dần chiếm nhiều nhiệt lượng bổ sung do biến đổi khí hậu. Sự gia tăng nhiệt độ này lúc đầu có thể là khá nhỏ; tuy nhiên, khối lượng nước bị ảnh hưởng là rất lớn.

Ví dụ, giả sử 1 lít nước, ban đầu ở 20 ° C, được làm nóng đến 21 ° C. Nó sẽ nở ra 0,021% (xem bảng thể tích và nhiệt độ). Nó sẽ tăng thể tích thêm 0,21 mililít. Sự gia tăng nhỏ bé này có vẻ tầm thường, nhưng đại dương chứa khoảng 1.400.000.000 km khối nước. Ngay cả một sự gia tăng một phần nhỏ cũng làm tăng khối lượng rất lớn, và do đó mực nước biển dâng đáng kể. 

Các lớp khác nhau của đại dương (lớp bề mặt và đại dương sâu) không được làm nóng như nhau. Ngoài ra, khối lượng của các lớp khác nhau không giống nhau; nhiệt độ ban đầu của chúng cũng không ảnh hưởng đến tốc độ chúng nở ra.

• Lớp bề mặt của đại dương chứa khoảng 50.000.000 km3 nước và có nhiệt độ từ đóng băng gần các cực đến khoảng 30 ° C ở vùng nhiệt đới.
• Vùng giữa đại dương, nơi đường nhiệt tạo ra quá trình chuyển đổi từ bề mặt ấm sang vùng nước sâu lạnh giá, chứa khoảng 460.000.000 km3 nước và trải dài trong một phạm vi nhiệt độ lớn.
• Đại dương sâu chứa nhiều nước nhất, khoảng 890.000.000 km3, nhưng do nhiệt độ tương đối mát mẻ từ 4 ° C trở xuống nên nó cũng ít bị giãn nở hơn khi nhiệt độ của nó tăng lên một chút.

Nhiệt ảnh hưởng đến đại dương như thế nào và nó sẽ ảnh hưởng đến đại dương như thế nào trong tương lai là một lĩnh vực đang được nghiên cứu tích cực. Các mô hình siêu máy tính về biến đổi khí hậu dự đoán rằng sự giãn nở nhiệt của nước biển sẽ đóng một vai trò lớn, hoặc có thể lớn hơn so với dòng chảy của nước tan trong nước biển dâng trong những thập kỷ và thế kỷ tới.

Nguồn: https://scied.ucar.edu/