Nghiên cứu mới cho thấy lượng khí thải mêtan từ vùng đất ngập nước đã tăng nhanh hơn trong thế kỷ này so với cả những kịch bản khí hậu bi quan nhất.
Từ Bắc Cực đến vùng nhiệt đới, vùng đất ngập nước bao quanh khoảng 6% bề mặt hành tinh. Những vùng đất ngập nước này là nguồn khí mê-tan tự nhiên lớn nhất hành tinh – một loại khí nhà kính mạnh, đóng vai trò chính trong việc tăng nhiệt độ toàn cầu.
Khi biến đổi khí hậu làm tăng nhiệt độ toàn cầu và làm gián đoạn lượng mưa, các vùng đất ngập nước đang giải phóng khí mê-tan vào khí quyển nhanh hơn – một hiện tượng được gọi là “phản hồi khí mê-tan ở vùng đất ngập nước”.
Nghiên cứu mới, được công bố dưới dạng “thông tin ngắn gọn” trên tạp chí Nature Native local weather Change, cho thấy rằng giai đoạn 2020-21 đánh dấu mức tăng trưởng “đặc biệt” về lượng phát thải khí mê-tan ở vùng đất ngập nước.
Bài báo cho biết thêm rằng các vùng đất ngập nước nhiệt đới nói riêng là “điểm nóng” về phát thải khí mê-tan ở vùng đất ngập nước, trong đó Nam Mỹ là quốc gia góp phần lớn nhất làm tăng lượng phát thải đất ngập nước nhiệt đới trong thế kỷ 21.
Trong khi đó, một nghiên cứu riêng biệt – cũng được công bố trên tạp chí Nature Native local weather Change – cho thấy sự nóng lên toàn cầu cũng đang ảnh hưởng đến lượng khí thải carbon dioxide và oxit nitơ ở vùng đất ngập nước.
Bài viết kết luận rằng “sự nóng lên làm suy yếu tiềm năng giảm nhẹ của các vùng đất ngập nước nguyên sơ ngay cả khi nhiệt độ tăng ở mức giới hạn 1,5-2C”.
Phản hồi khí mêtan ở vùng đất ngập nước
Khí mê-tan là một loại khí nhà kính mạnh, gây ra khoảng 30% nguyên nhân gây ra hiện tượng nóng lên toàn cầu do con người gây ra kể từ Cách mạng Công nghiệp. Hầu hết lượng khí thải mêtan đến từ hoạt động của con người – bao gồm từ ngành công nghiệp nhiên liệu hóa thạch, các bãi chôn lấp và nông nghiệp.
Vào năm 2021, Hoa Kỳ, EU, Indonesia, Canada, Brazil, Vương quốc Anh và nhiều quốc gia khác đã ký “Cam kết mêtan toàn cầu” hứa hẹn sẽ cắt giảm 30% lượng khí thải mêtan trong giai đoạn 2020-2030.
Trong khi đó, một báo cáo được công bố năm ngoái bởi cơ quan theo dõi khí mê-tan toàn cầu của Cơ quan Năng lượng Quốc tế đã kết luận rằng “các cơ hội hiệu quả nhất về mặt chi phí để giảm khí mê-tan là trong lĩnh vực năng lượng, đặc biệt là trong các hoạt động dầu khí”.
Tuy nhiên, 40% lượng khí thải mêtan là từ các nguồn tự nhiên. Các vùng đất ngập nước được gọi là vùng đất ngập nước, ngập nước ít nhất một phần trong năm, là nguồn phát thải khí mê-tan tự nhiên lớn nhất thế giới.
Các vùng đất ngập nước có nhiều dạng khác nhau, từ vùng đất than bùn đóng băng vĩnh cửu ở Bắc Cực đến các đồn điền rừng ngập mặn nhiệt đới đến đầm lầy muối. Khoảng 40% tất cả các loài sống hoặc sinh sản ở vùng đất ngập nước. Chúng cũng cung cấp các dịch vụ hệ sinh thái quan trọng, chẳng hạn như lọc nước và là bể chứa carbon quan trọng. Vì vậy, phục hồi vùng đất ngập nước thường được thảo luận như một phương án quan trọng để giảm thiểu tác động của khí hậu.
Tuy nhiên, vùng đất ngập nước cũng thải khí nhà kính vào khí quyển. Nghiên cứu mới khám phá xem biến đổi khí hậu ảnh hưởng như thế nào đến lượng khí thải mêtan ở hai loại vùng đất ngập nước chính – vùng đất ngập nước đóng băng vĩnh cửu và vùng đất ngập nước nhiệt đới.
Được tìm thấy ở nhiệt độ lạnh ở vĩ độ cao, vùng đất ngập nước đóng băng vĩnh cửu bao gồm đất bị đóng băng một phần và ngập nước. Khi khí hậu ấm lên và lớp băng vĩnh cửu tan ra, các vi khuẩn không hoạt động lâu ngày bắt đầu “thức dậy” và giải phóng khí mê-tan vào khí quyển.
Trong khi đó, vùng đất ngập nước nhiệt đới thường được tìm thấy ở vùng khí hậu nóng ẩm. Bài báo cho biết, khi khí hậu thay đổi gây ra sự thay đổi trong mô hình lượng mưa, các vùng đất mới đang bị úng nước và những vùng đất ngập nước này ngày càng mở rộng.
Nhìn chung, điều này có nghĩa là sự nóng lên toàn cầu đang thúc đẩy lượng khí thải mêtan ở vùng đất ngập nước lớn hơn. Quá trình này được gọi là “phản hồi khí metan ở vùng đất ngập nước”.
Đánh giá thấp lượng khí thải
Bài viết đánh giá phản hồi về khí mêtan ở vùng đất ngập nước bằng cách sử dụng hai loại dữ liệu khác nhau – các mẫu được thu thập qua nhiều thập kỷ nghiên cứu thực địa và dữ liệu “phân tích lại” kết hợp các quan sát từ nhiều nguồn với mô phỏng mô hình.
Các tác giả sử dụng hai nguồn dữ liệu để chạy mô phỏng mô hình khí mê-tan ở vùng đất ngập nước mà họ sử dụng để dự đoán lượng phát thải khí mê-tan trong tương lai từ cả vùng đất ngập nước nhiệt đới và vùng đất đóng băng vĩnh cửu theo một loạt các kịch bản nóng lên.
Biểu đồ bên dưới thể hiện lượng khí thải mêtan ở vùng đất ngập nước trong giai đoạn 2000-2022, so với mức của năm 2000-06, theo ước tính của dữ liệu nghiên cứu thực địa (đường chấm màu đen) và dữ liệu phân tích lại (đường liền nét màu đen). Nó cũng cho thấy lượng khí thải dự kiến được lấy từ Dự án so sánh mô hình kết hợp lần thứ năm (CMIP5) cho đến năm 2100. CMIP là một khuôn khổ cho các thí nghiệm mô hình khí hậu, cho phép các nhà khoa học nghiên cứu và so sánh kết quả đầu ra của các mô hình khí hậu khác nhau.
Các đường màu xanh đậm, xanh nhạt, vàng và đỏ lần lượt hiển thị các kịch bản phát thải thấp (RCP2.6), trung bình (RCP4.5), cao (RCP 6.0) và cực cao (RCP8.5).
Các tác giả nhận thấy rằng, trong 20 năm qua, lượng khí thải mêtan ở vùng đất ngập nước đã tăng 1,2-1,4 triệu tấn mỗi năm. Tốc độ này nhanh hơn dự báo trung bình theo kịch bản phát thải bi quan nhất (RCP8.5), cho thấy mức tăng trưởng 0,9 triệu tấn khí mêtan mỗi năm.
Các tác giả cũng nhận thấy lượng khí thải mêtan tăng “đặc biệt” trong giai đoạn 2020-21.
Lượng phát thải trung bình hàng năm trên toàn cầu tăng 8-10 triệu tấn mỗi năm trong giai đoạn 2007-2021 do biến đổi khí hậu, so với mức cơ sở giai đoạn 2000-06. Tuy nhiên, lượng khí thải đã tăng 14-26 triệu tấn vào năm 2020 và 13-23 triệu tấn vào năm 2021.
Tiến sĩ Benjamin Poulter là nhà khoa học nghiên cứu tại Trung tâm bay không gian Goddard của NASA và là tác giả của nghiên cứu. Ông nói với Carbon Transient rằng thật khó để quy lượng khí thải mêtan là do biến đổi khí hậu do khí hậu có sự biến đổi cao theo từng năm, nhưng nói rằng “bây giờ chúng tôi đang trở nên tự tin hơn rằng chúng tôi thấy tác động của biến đổi khí hậu đối với lượng khí thải mêtan “.
Giáo sư Grant Allen từ Đại học Manchester, người không tham gia vào nghiên cứu, nói với Carbon Transient rằng bài báo “tăng thêm sức nặng cho kết luận được đưa ra trong nhiều nghiên cứu gần đây khác rằng lượng khí thải mêtan liên quan đến vùng đất ngập nước đang tăng nhanh trước những phản hồi tích cực về khí hậu”. “.
Điểm nóng nhiệt đới
Để điều tra sự gia tăng phát thải khí mê-tan ở vùng đất ngập nước trên toàn cầu một cách chi tiết hơn, các tác giả đã kiểm tra lượng phát thải theo lục địa.
Biểu đồ bên dưới thể hiện phần trăm mức tăng phát thải khí mê-tan ở vùng đất ngập nước, được đo bằng dữ liệu nghiên cứu thực địa (màu cam) và dữ liệu phân tích lại (màu xanh lá cây), trong giai đoạn 2000-2021, so với đường cơ sở 2000-06. Năm phát thải khí mêtan “đặc biệt” là 2020 và 2021 được thể hiện bằng các chấm màu đỏ và xanh lam.
Kết quả được hiển thị cho địa cầu (GL), bán cầu bắc (NH), bán cầu nam (SH), Bắc Mỹ (NAm), Nam Mỹ (SAm), Châu Phi (Afr), Bắc Á (NAs), Nam Á (SAs) và Đông Nam Á (SEA).
Dữ liệu trên mặt đất cho thấy Nam Mỹ là quốc gia đóng góp lớn nhất vào lượng khí thải mêtan ở vùng đất ngập nước trên toàn cầu, trong khi dữ liệu vệ tinh chỉ ra rằng Nam Á và Đông Nam Á cũng đóng góp một phần.
Nghiên cứu kết luận rằng sự gia tăng lớn nhất về phát thải khí metan ở vùng đất ngập nước trên toàn cầu đến từ các vùng đất ngập nước nhiệt đới, trong khi các vùng đất than bùn đóng băng vĩnh cửu ở vĩ độ cao lại đóng góp ít hơn.
Giáo sư Euan Nisbet – giáo sư danh dự tại Đại học Royal Holloway ở London – cho biết trong một bài bình luận kèm theo: “Các mô hình trong nghiên cứu “phù hợp với các quan sát bằng viễn thám của vệ tinh rằng một số vùng đất ngập nước nhiệt đới đang lan rộng, thời tiết trở nên ấm hơn và ấm hơn”. Anh ấy tiếp tục:
“Các quan sát vệ tinh cho thấy phần lớn sự gia tăng khí mê-tan gần đây là do lượng khí thải tăng lên, đặc biệt là do ngập lụt ở các vùng đất ngập nước ở châu Phi. Những phát hiện này được hỗ trợ bởi lượng khí thải lớn được đo gần đây trong các chiến dịch máy bay bay thấp trên vùng đất ngập nước ở Bolivian và Amazonia của Brazil, cũng như trên lưu vực Thượng Congo và Zambezi ở Zambia. Ví dụ, trên các vùng đất ngập nước lớn của Zambia, lượng khí thải mêtan lớn hơn nhiều so với lượng phát thải được mô phỏng trong các mô hình bề mặt đất liền.”
Mặc dù phản hồi về khí mêtan ở vùng đất ngập nước đã được thiết lập rõ ràng trong các tài liệu khoa học, nhưng các nhà khoa học thường “gặp khó khăn” trong việc thể hiện lượng khí thải mêtan ở vùng đất ngập nước trong các mô hình, Poulter nói với Carbon Transient.
Các tác giả của nghiên cứu cảnh báo rằng hầu hết các mô hình hệ thống Trái đất và mô hình đánh giá tích hợp – được sử dụng để cung cấp thông tin cho các báo cáo có ảnh hưởng, chẳng hạn như báo cáo đánh giá của Hội đồng liên chính phủ về biến đổi khí hậu (IPCC) mới nhất – không kết hợp trực tiếp quá trình này vào các mô hình khí hậu của họ.
Tiến sĩ Gabrielle Dreyfus là nhà khoa học trưởng tại Viện Quản trị và Phát triển bền vững – một tổ chức phi lợi nhuận có trụ sở tại Hoa Kỳ – và cũng không tham gia vào nghiên cứu. Cô nói với Carbon Transient rằng các lộ trình phát thải IPCC hiện tại đòi hỏi “giảm nhanh và sâu lượng khí thải mêtan liên quan đến các hoạt động của con người” để hạn chế sự nóng lên ở mức 1,5C. Tuy nhiên, những điều này “giả định lượng phát thải khí mê-tan từ các nguồn tự nhiên tăng rất hạn chế”.
Trước công trình mới về phản hồi khí mê-tan ở vùng đất ngập nước, cô kết luận:
“Những khoảng trống được nêu bật trong nghiên cứu này chỉ ra một tương lai mà việc giảm thiểu phát thải khí mê-tan do con người gây ra có thể cần được bổ sung bằng các phương pháp loại bỏ khí mê-tan.”
Tiến sĩ Mark Lunt – một cộng tác viên nghiên cứu sau tiến sĩ tại trường khoa học địa chất của Đại học Edinburgh, người không tham gia vào nghiên cứu – cảnh báo Carbon Transient rằng “lượng khí thải cam kết từ phản hồi khí mê-tan ở vùng đất ngập nước có khả năng bù đắp bất kỳ mức giảm nào được thực hiện thông qua các thỏa thuận như đây là Cam kết Khí mê-tan toàn cầu”.
Allen nói rằng các phép đo và lập mô hình tiếp theo là “cần thiết” để “mô tả đầy đủ xu hướng đáng lo ngại này”.
Nguồn hay chìm?
Khí mê-tan không phải là khí nhà kính duy nhất được thải ra từ vùng đất ngập nước. Chúng cũng là nguồn cung cấp carbon dioxide và oxit nitơ.
Một nghiên cứu riêng biệt về Biến đổi Khí hậu Tự nhiên sử dụng các quan sát từ 167 địa điểm để đánh giá sự nóng lên toàn cầu sẽ tác động như thế nào đến lượng phát thải đất ngập nước của cả ba loại khí.
Các tác giả nhận thấy rằng mặc dù vùng đất ngập nước hiện là nơi chứa khí nhà kính, “tiềm năng nóng lên toàn cầu trong 100 năm của vùng đất ngập nước” có thể tăng 57% khi nhiệt độ toàn cầu tăng 1,5-2C.
Các tác giả nhận thấy rằng lượng khí thải nhà kính từ vùng đất ngập nước phụ thuộc một phần vào loại thực vật được tìm thấy ở vùng đất ngập nước. Họ tập trung vào thực vật có mạch – một nhóm thực vật bao gồm cây lá kim và thực vật có hoa có ống gọi là “xylem” và “phloem” để vận chuyển thức ăn và nước bên trong – và thực vật mật mã sinh sản bằng bào tử, chẳng hạn như tảo.
Tiến sĩ Xiyan Xu – một nhà nghiên cứu tại Viện Vật lý Khí quyển Trung Quốc và là tác giả của nghiên cứu – giải thích những phát hiện chính của nghiên cứu với Carbon Transient:
“Mặc dù sự nóng lên làm tăng khả năng hấp thụ CO2 ở các vùng đất ngập nước do thực vật có mạch chiếm ưu thế, nhưng nó lại tăng cường đáng kể nguồn CO2 ở các vùng đất ngập nước chiếm ưu thế bởi cryptogam. Là một nguồn cung cấp khí mê-tan và oxit nitơ, các vùng đất ngập nước cho thấy phản ứng tích cực trước sự nóng lên, đặc biệt là ở các vùng đất ngập nước đóng băng vĩnh cửu có thực vật có mạch thống trị.”
Nghiên cứu cảnh báo rằng “sự nóng lên làm suy yếu tiềm năng giảm nhẹ của các vùng đất ngập nước nguyên sơ”, đồng thời nói thêm rằng có “sự không chắc chắn lớn” về việc liệu các vùng đất ngập nước có còn là bể chứa carbon khi hành tinh ấm lên hay không.
Dreyfus nói với Carbon Transient rằng nghiên cứu này là một “sự bổ sung tuyệt vời” cho nghiên cứu đầu tiên, đồng thời nói thêm rằng nó “tổng hợp một cách khéo léo dữ liệu từ các địa điểm đất ngập nước ở vĩ độ cao hơn ở bán cầu bắc để hiển thị một bức tranh phức tạp hơn”.
Poulter cho biết thêm rằng bài báo này “cung cấp sự hỗ trợ” cho thấy sự nóng lên được quan sát thấy là “thủ phạm dẫn đến sự gia tăng nhanh chóng lượng khí mê-tan trong khí quyển trong thập kỷ qua”.
Những dòng chia sẻ từ câu chuyện này