Năng lượng bức xạ đi vào hệ thống của Trái đất từ ánh sáng mặt trời chiếu vào hành tinh của chúng ta. Một số năng lượng này phản xạ từ bề mặt Trái đất hoặc bầu khí quyển trở lại không gian, phần còn lại bị hấp thụ, làm nóng hành tinh, và sau đó được phát ra dưới dạng năng lượng bức xạ nhiệt giống như cách nhựa đường đen nóng lên và tỏa nhiệt vào một ngày nắng. Cuối cùng thì năng lượng này cũng hướng tới không gian, nhưng một phần trong số đó bị các đám mây và khí nhà kính trong khí quyển hấp thụ lại. Năng lượng hấp thụ cũng có thể được phát ngược trở lại Trái đất, nơi nó sẽ làm nhiệt độ bề mặt tăng lên. Việc thêm nhiều thành phần hấp thụ bức xạ - như khí nhà kính - hoặc loại bỏ những thành phần phản xạ nó - làm mất cân bằng năng lượng của Trái đất và khiến Trái đất hấp thụ nhiều năng lượng hơn thay vì thoát ra ngoài không gian. Đây được gọi là lực bức xạ và đó là nguyên nhân chính mà các hoạt động của con người đang ảnh hưởng đến khí hậu.
Mô hình khí hậu dự đoán rằng các hoạt động của con người đang gây ra việc giải phóng khí nhà kính và aerosol đang ảnh hưởng đến nguồn dự trữ năng lượng của Trái đất. Gần đây, một nghiên cứu của NASA đã lần đầu tiên xác nhận những dự đoán này với những quan sát trực tiếp: các bức xạ phóng xạ ngày càng gia tăng do hành động của con người, ảnh hưởng đến sự cân bằng năng lượng của hành tinh và cuối cùng là gây ra biến đổi khí hậu. Bài báo được xuất bản trực tuyến vào ngày 25 tháng 3 năm 2021, trên tạp chí Geophysical Research Letters.
Ryan Kramer, tác giả đầu tiên của bài báo và là nhà nghiên cứu tại Trung tâm Chuyến bay Vũ trụ Goddard của NASA ở Greenbelt, Maryland, cho biết: “Đây là tính toán đầu tiên về tổng lực bức xạ của Trái đất bằng cách sử dụng các quan sát toàn cầu. Đó là bằng chứng trực tiếp cho thấy các hoạt động của con người đang gây ra những thay đổi đối với ngân sách năng lượng của Trái đất”. Dự án Đám mây của NASA và Hệ thống Năng lượng Bức xạ của Trái đất (CERES) nghiên cứu dòng bức xạ trên đỉnh bầu khí quyển của Trái đất. Một loạt các thiết bị CERES đã liên tục bay trên các vệ tinh kể từ năm 1997. Mỗi thiết bị đo lượng năng lượng đi vào hệ thống của Trái đất và lượng rời ra, đưa ra thay đổi tổng thể về bức xạ. Dữ liệu đó, kết hợp với các nguồn dữ liệu khác, chẳng hạn như đo nhiệt độ đại dương, cho thấy rằng có sự mất cân bằng năng lượng trên hành tinh của chúng ta. Kramer cho biết thêm: “Nhưng nó không cho chúng ta biết những yếu tố nào đang gây ra những thay đổi trong cân bằng năng lượng.
Các vệ tinh và công cụ khác - như CERES - theo dõi năng lượng đến từ Mặt trời và năng lượng được phát ngược trở lại không gian.
Nghiên cứu này sử dụng một kỹ thuật mới để phân tích mức độ thay đổi tổng năng lượng do con người gây ra. Các nhà nghiên cứu đã tính toán mức độ mất cân bằng gây ra bởi sự dao động của các yếu tố thường xảy ra trong tự nhiên, chẳng hạn như hơi nước, mây, nhiệt độ và độ dày bề mặt (về cơ bản là độ sáng hoặc hệ số phản xạ của bề mặt Trái đất). Ví dụ: công cụ Máy đo âm thanh hồng ngoại trong khí quyển (AIRS) trên vệ tinh Aqua của NASA đo hơi nước trong bầu khí quyển của Trái đất. Hơi nước hấp thụ năng lượng dưới dạng nhiệt, vì vậy những thay đổi trong hơi nước sẽ ảnh hưởng đến lượng năng lượng cuối cùng rời khỏi hệ thống của Trái đất. Các nhà nghiên cứu đã tính toán sự thay đổi năng lượng gây ra bởi mỗi yếu tố tự nhiên này, sau đó lấy tổng số trừ đi các giá trị và phần còn lại là lực bức xạ. Nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng các hoạt động của con người đã khiến lực bức xạ trên Trái đất tăng khoảng 0,5 Watts mỗi mét vuông từ năm 2003 đến năm 2018. Sự gia tăng chủ yếu là do phát thải khí nhà kính từ những thứ như sản xuất điện, giao thông và sản xuất công nghiệp. Giảm phản xạ aerosol cũng góp phần vào sự mất cân bằng.
Kỹ thuật mới nhanh hơn về mặt tính toán so với các phương pháp dựa trên mô hình trước đây, cho phép các nhà nghiên cứu theo dõi lực bức xạ trong thời gian gần như thực. Phương pháp này có thể được sử dụng để theo dõi lượng khí thải của con người đang ảnh hưởng đến khí hậu như thế nào, giám sát mức độ hiệu quả của các nỗ lực giảm thiểu khác nhau và đánh giá các mô hình để dự đoán những thay đổi trong tương lai đối với khí hậu.
Gavin Schmidt, Giám đốc Viện Nghiên cứu Không gian Goddard (GISS) của NASA tại Thành phố New York cho biết: “Việc tạo ra một bản ghi trực tiếp về lực bức xạ được tính toán từ các quan sát sẽ cho phép chúng tôi đánh giá các mô hình khí hậu có thể mô phỏng những pháo đài này tốt như thế nào. “Điều này sẽ cho phép chúng tôi đưa ra những dự báo tự tin hơn về việc khí hậu sẽ thay đổi như thế nào trong tương lai.”
Biên dịch: Thanh Tâm
.jpg)
.jpg)
.jpg)
.png)