Với sự xuất hiện của biến đổi khí hậu toàn cầu, chúng ta đang dần nhận ra tầm quan trọng của những thay đổi trong đại dương đối với hệ sinh thái trái đất. Đại dương không chỉ là nơi chứa carbon lớn nhất trên Trái đất mà sự thay đổi nhiệt độ của nó còn liên tục định hình lại các kiểu khí hậu của chúng ta. Bài viết này xem xét nhiệt độ nước biển ảnh hưởng như thế nào đến khí hậu toàn cầu, đặc biệt là mối quan hệ giữa sự phân tầng đại dương và biến đổi khí hậu.
Sự phân tầng đại dương là một hiện tượng tự nhiên trong đó nước bị phân tầng do mật độ. Hiện tượng này có tác động quan trọng đến quá trình trao đổi nhiệt, carbon, oxy và các chất dinh dưỡng khác trong đại dương.
Sự phân tầng của đại dương chủ yếu là do mật độ nước khác nhau. Thông thường, nước ấm nổi trên mặt nước lạnh vì bức xạ mặt trời làm nóng nước bề mặt và gió biển tạo ra sự phân tầng ổn định. Theo nghiên cứu, khi khí hậu thay đổi, sự phân tầng của bề mặt đại dương tăng dần khiến việc hòa trộn giữa các lớp nước khác nhau trở nên khó khăn hơn.
Từ năm 1956 đến năm 2018, sự phân tầng phía trên đại dương tăng với tốc độ 0,7% đến 1,2% mỗi thập kỷ, cho thấy tác động của biến đổi khí hậu.
Quá trình liên lạc giữa tầng trên và tầng dưới của đại dương chủ yếu được điều khiển bởi gió. Khi nước lạnh nổi lên trên bề mặt, nó được gọi là nước trồi lên, trong khi nước ấm tạo thành nước chìm khi nước lạnh chìm xuống. Các quá trình này diễn ra khắp nơi trên các đại dương trên thế giới và có những đặc điểm khác nhau ở các vùng biển khác nhau. Khi nhiệt độ toàn cầu tăng lên, lượng nước ấm tuyệt đối cũng tăng lên, càng củng cố thêm hiện tượng phân tầng.
Mật độ của nước có thể bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố, chủ yếu là nhiệt độ, độ mặn và áp suất. Khi nhiệt độ nước tăng, khoảng cách giữa các phân tử nước tăng lên khiến mật độ giảm; ngược lại, độ mặn tăng khiến mật độ tăng. Những thay đổi nhanh chóng như vậy do nhiệt độ hoặc độ mặn gây ra, tạo ra cái gọi là các lớp mật độ ảnh hưởng đến chế độ thủy văn của toàn bộ đại dương.
Trên toàn cầu, tốc độ tăng trưởng của sự phân tầng diễn ra rõ rệt nhất ở các vùng biển phía Nam, tiếp theo là Thái Bình Dương, Đại Tây Dương và Ấn Độ Dương.
Khi nhiệt độ trung bình toàn cầu tăng lên, nhiệt độ của nước biển cũng tăng theo. Điều này không chỉ làm tăng sự phân tầng đại dương mà còn tác động đến hệ sinh thái. Ví dụ, khi vùng nước phía trên ấm lên, chu kỳ tăng trưởng và mô hình sinh sản của sinh vật bị ảnh hưởng, dẫn đến giảm nguồn lợi thủy sản. Ngoài ra, sự sống ở vùng biển sâu còn bị ảnh hưởng do sự hòa trộn của nước biển làm giảm cơ hội mang oxy và chất dinh dưỡng.
Vào năm 2022, tầng trên của đại dương toàn cầu sẽ tiếp tục phát triển, một xu hướng cho thấy tác động liên tục của biến đổi khí hậu đối với đại dương. Sức khỏe của đại dương ảnh hưởng trực tiếp đến hệ thống khí hậu. Những thay đổi trong lớp nước trong đại dương không chỉ làm thay đổi chu trình nước mà còn ảnh hưởng đến các kiểu khí hậu toàn cầu. Khi các hiện tượng khí hậu cực đoan như lốc xoáy nhiệt đới, bão và hạn hán gia tăng, chúng ta phải hiểu rõ hơn về đại dương đang thay đổi như thế nào.
Nếu không giảm lượng khí thải carbon một cách hiệu quả, chúng ta có thể phải đối mặt với những tác động về khí hậu khó khắc phục hơn trong tương lai. Vậy làm cách nào chúng ta có thể hành động để bảo vệ đại dương và hệ thống khí hậu?