Những mối liên hệ rất mỏng manh giữa chu kỳ Mặt Trời 11 năm, tầng bình lưu và Thái Bình Dương  nhiệt đới  hoạt động  một cách đồng bộ để tạo ra chu kỳ thời tiết có ảnh hưởng lớn đến toàn cầu, theo nghiên cứu  trên tạp chí  Science tuần này. Nghiên cứu  này có thể giúp các nhà khoa học  dự đoán độ mạnh yếu của một số hiện tượng khí hậu, ví dụ như gió màu Ấn Độ  và lượng mưa vùng nhiệt đới  Thái Bình Dương, trước nhiều năm.

Một nhóm các nhà khoa học  quốc tế  do Trung tâm  nghiên cứu  khí quyển quốc gia  (NCAR) chỉ đạo, đã sử dụng những quan sát thời tiết trong hơn 1 thế kỷ  và 3 mô hình máy tính  rât mạnh để tìm hiểu một trong những câu hỏi  khó nhất của khí tượng học: nếu tổng năng lượng từ Mặt Trời đến Trái Đất thay đổi khoảng 0,1% trong chu kỳ Mặt Trời 11 năm, làm thế nào sự thay đổi nhỏ như vậy có thể tạo ra những thay đổi lớn trong chu trình thời tiết trên Trái Đất?

Câu trả lời, theo nghiên cứu  mới, liên quan đến tác động của Mặt Trời đối với hai khu vực  có vẻ như không hề liên quan. Trong giai đoạn năng lượng Mặt trời đến Trái Đất là tối đa, hóa chất trong tầng bình lưu và nhiệt độ bề mặt biển tại Thái Bình Dương  phản ứng theo một cách làm khuếch đại ảnh hưởng của Mặt Trời đối với một số khía cạnh của dịch chuyển không khí. Điều này sẽ làm tăng cường độ gió và lượng mưa, thay đổi nhiệt độ bề mặt biển và độ che phủ của mây trên những khu vực  nhiệt đới  và cận nhiệt đới, và cuối cùng là ảnh hưởng đến thời tiết toàn cầu.

Nhà khoa học  của NCAR, Gerald Meehl, tác giả  chỉnh của nghiên cứu  cho biết: “Mặt Trời, tầng bình lưu và đại dương liên kết với nhau theo những cách có thể ảnh hưởng đến những yếu tố như lượng mưa mùa đông tại Bắc Mỹ. Hiểu rõ vai trò của chu kỳ Mặt Trời có thể cung cấp những kiến thức  quý báu nhằm dự đoán chu trình thời tiết khu vực  trong vài thập kỷ tới”.

Nghiên cứu được tài trợ bởi Quỹ khoa học  quốc gia, NCAR và Bộ năng lượng. Nó xây dựng  dựa trên một số bài báo gầ đây của Meehl và các đồng nghiệp tìm hiểu mối liên hệ giữa đỉnh điểm của chu kỳ Mặt Trời và các sự kiện trên Trái Đất biểu hiện một số đặt điểm của La Nina. Biên độ của La Nina và El Nino lớn hơn luôn đi kèm với những thay đổi áp suất bề mặt, được biết đến với tên gọi sự dao động phương Nam. Mối liên hệ giữa năng lượng Mặt Trời cực đại và nước biển lạnh hơn tại khu vực  Thái Bình Dương  gần xích đọa được phát hiện lần đầu tiên bởi Harry Van Loon thuộc NCAR và Hiệp hội  nghiên cứu  Colorado.

Trên xuống và dưới lên

Đóng góp mới của Meehl và các đồng nghiệp cho thấysự hoạt động  chung của hai cơ chế liên kết những thay đổi trong nănglượng Mặt Trời và những dao động trong khí hậu của Trái Đất để khuếchđại phản ứng trong khu vực  nhiệt đới  Thái Bình Dương.

Nhóm nghiên cứu  lần đầu tiên khẳng định lý thuyết rằng phần tăng lên của năng lượng Mặt Trời trong giai đoạn đỉnh điểm tạo ra vệt đen Mặt Trời được hấp thụ bởi ozon tầng bình lưu.Năng lượng này làm ấm không khí trong tầng bình lưu ở những khu vựcnhiệt đới, nơi ánh sáng Mặt Trời là mạnh nhất, cùng lúc kích thích sựhình thành thêm ozon. Vì tầng bình lưu ấm lên không đều, với sự ấm lênrõ rệt nhất ở vĩ độ thấp hơn, gió bình lưu bị thayd dổi, và qua mộtchuỗi các qua trình liên kết với nhau, làm tăng lượng mưa nhiệt đới.

Cùng lúc, ánh nắng Mặt Trời tăng lên khiến bề mặt biển ấm lên một chútdọc theo khu vực  cận nhiệt đới  Thái Bình Dương, nơi những đám mây chắnMặt Trời thường hiếm. Lượng nhiệt nhỏ này làm tăng quá trình bốc hơi vàtạo ra nhiều hơi nước. Hơi nước bị gió mậu dịch thổi đén những khu vựcnhiều mưa phía Tây vùng nhiệt đới  Thái Bình Dương, khiến mưa nặng hạthơn và tăng tác động của cơ chế tầng bình lưu.

Nghiêncứu mới được công bố gần đây cho thấy tác động của những tương tác giữaMặt Trời và Trái Đất đối với khí hậu của chúng ta. (Ảnh: UCAR)

Tác động từ trên xuống của tầng bình lưu vàtừ dưới lên của biển cùng với nhau tăng cường vòng tuần hoàn này và làmgió mậu dịch mạnh hơn. Vì nhiều ánh nắng đến với những khu vựckhô hơn, những thay đổi này hỗ trợ lẫn nhau, dẫn đến khu vực  cận nhiệtđới ít mây hơn, cho phép thêm ánh sáng Mặt Trời đến được bề mặt.

Những phản ứng của tầng bình lưu và biển trong giai đoạn đỉnh điểm củaMặt trời giữ cho vùng xích đọa phía Đông Thái Bình Dương  mát hơn và khôhơn bình thường, tạo ra điều kiện tương tự như La Nina.

Tuy nhiên, nhiệt độ giảm từ 1-2 độ F tập trung xa hơn về phía Đông sovới một La Nina thực sự, và chỉ mạnh bằng một nửa đồng thời liên kếtvới những chu trình khác nhau trong tầng bình lưu.

Phản ứng của Trái Đất đối với chu kỳ Mặt Trời tiếp tục trong một hoặc hai năm.Chu trình giống như La Nina được kích thích bởi năng lượng tối đa củaMặt Trời có xu hướng phát triển thành một chu trình tương tự như ElNino khi những dòng hải lưu chậm thay thế nước mát vùng nhiệt đới  phíaĐông Thái Bình Dương  bằng nước ấm hơn. Phản ứng của biển chỉ mạnh bằngmột nửa so với El Nino và khối nước ấm đến chậm không nhất quán như chutrình xuất hiện trong thời kỳ cực đại của chu kỳ Mặt Trời.

Hỗ trợ quá trình làm “nguội” biển

Năng lượng Mặt Trời cực đại có thể hỗ trợ một sự kiện La Nina thực hoặclàm giảm một sự kiện El Nino thật. La Nina năm 1988-89 xuất hiện gầnthời điểm cực đại của năng lượng Mặt Trời. La Nina năm đó trở nên đặcbiệt mạnh và đi kèm với những thay đổi rõ rệt trong chu trình thờitiết, ví dụ như mùa đông khô tại Tây Nam Hoa Kỳ.

Gió mùa Ấn Độ, nhiệt độ bề mặt biển và lượng mưa, và các chutrình thời tiết khu vực  khác bị chi phi chủ yếu do không khí nâng lênvà hạ xuống trong khu vực  nhiệt đới  và cận nhiệt đới  của TráiĐất. Do đó nghiên cứu  này giúp các nhà khoa học  sử dụng các dự đoán vềchu kỳ Mặt Trời để xác định sự biến đổi của chu trình này trong 1 hoặc2 thập kỷ tới.

3 góc nhìn, 1 câu trả lời

Để tìm hiểu những cơ chế rất khó nắm bắt liên kết Mặt Trời vàTrái Đất, nhóm nghiên cứu  đã cần đến 3 mô hình máy tinh cung cấp nhữnggóc nhìn chồng lên nhau về hệ thống  khí hậu

Một mô hình, phân tích  tương tác giữa nhiệt độ bề mặt biển và khí quyểnthấp hơn, tạo ra quá trình nguội đi của khu vực  xích đạo Thái BìnhDương trong những năm năng lượng Mặt Trời cực đại. Mô hình thứ hai, môphỏng cơ chế phản ứng của ozon bình lưu, tạo ra một số gia tăng tronglượng mưa nhiệt đới  nhưng với quy mô nhỏ hơn những chu trình được quansát thấy. Mô hình thứ ba  chứa những tương tác biển – khí quyển cũng nhưozon. Nó cho thấy biển và khí quyển kết hợp để tạo ra một phản ứngtrong khu vực  nhiệt đới  Thái Bình Dương  trong những năm năng lượng MặtTrời cực đại.

Meehl cho biết: “Với sự trợ giúp của sức mạnh máy tính, cũngnhu các phát hiện quan sát, chúng tôi  đang từng bước tìm hiểu về làmthế nào những cơ chế này kết hợp để kết nối những biến đổi Mặt Trời vớikhí hậu và thời tiết của chúng ta”.

Đại học nghiên cứu  khí quyển quản lý Trung tâm  nghiên cứu  khí quyển quốc gia  dưới sự tài trợ của Quỹ khoa học  quốc gia.

Tham khảo:

1. Gerald Meehl, JulieArblaster, Katja Matthes, Fabrizio Sassi, and Harry van Loon.Amplifying the Pacific Climate System  Response to a Small 11-Year SolarCycle Forcing. Science, 2009; 325 (5944): 1114 DOI:10.1126/science.1172872

Bạn có ý kiến gì về bài viết Thay đổi nhỏ trong hoạt động mặt trời ảnh hưởng mạnh đến khí hậu này? Hãy gởi suy nghĩ, bình luận, đánh giá, lời khuyên ... của bạn về bài viết Thay đổi nhỏ trong hoạt động mặt trời ảnh hưởng mạnh đến khí hậu bạn tại đây.