Nghiên cứu mới của Glenn Wolfe - UMBC và các cộng sự đang định hình lại cách các nhà khoa học hiểu về những ảnh hưởng của khí mê-tan, một loại khí nhà kính mạnh, trong bầu khí quyển Trái đất.

Trong số các khí nhà kính có ảnh hưởng mạnh nhất đến khí hậu trái đất, khí mê tan (CH4) là khí nhà kính có tác động mạnh đứng thứ 3 sau cacbon dioxit và hơi nước. Khí này càng ở lâu trong bầu khí quyển, nó càng giữ nhiệt, dẫn đến nhiệt độ Trái đất tăng lên. Đó là lý do tại sao cần thiết có các mô hình khí hậu biểu hiện chính xác thời gian mêtan tồn tại bao nhiêu lâu trước khi nó bị phá vỡ. Mê tan bị phá vỡ khi một phân tử metan phản ứng với một gốc hydroxyl - một nguyên tử oxy liên kết với một nguyên tử hydro, được biểu hiển dưới dạng OH- trong quá trình có tên gọi là quá trình oxy hóa. Các gốc hydroxyl này cũng phá hủy các chất gây ô nhiễm không khí nguy hiểm khác.

“OH quả thực là tác nhân gây oxy hóa chính trong tầng khí quyển thấp. Nó kiểm soát “tuổi thọ”của gần như mọi loại khí phản ứng (reactive gas). Tuy nhiên, ở phạm vi toàn cầu, nhóm nghiên cứu không có cách nào để có thể đo OH trực tiếp. Hơn thế nữa, trên thực tế các mô hình khí hậu hiện tại rất khó khăn để có thể mô phỏng chính xác OH. Với các phương pháp hiện có, các nhà khoa học có thể suy ra OH ở quy mô thô nhưng có thông tin rất ít ỏi về sự xuất hiện ở đâu, khi nào và tại sao của các biến thể OH”, Wolfe, giáo sư tại Trung tâm Công nghệ Hệ thống Trái đất của UMBC giải thích.

Mới đây, nhóm nghiên cứu của Wolfe cũng đã phát triển được một phương pháp có thể giúp họ suy ra nồng độ OH toàn cầu thay đổi theo thời gian và ở các khu vực khác nhau. Công trình nghiên cứu này đã được công bố trong Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia. Việc biết rõ hơn về nồng độ của OH có thể giúp các nhà khoa học biết được bao nhiêu lượng khí mê tan toàn cầu tăng và giảm là do các phát thải biến đổi, chẳng hạn như từ sản xuất dầu và khí tự nhiên hoặc các vùng ngập nước, so với nguyên nhân do thay đổi mức độ OH.

“Phòng thí nghiệm bay”

Nghiên cứu mới của Wolfe dựa trên các dữ liệu mà các vệ tinh của NASA đã thực hiện đo nồng độ của formaldehyd (còn được biết đến như là mêtanal) trong khí quyển trong hơn 15 năm qua cộng với các quan sát mới được thu thập trong các nhiệm vụ Chụp cắt lớp khí quyển (ATom) gần đây của NASA. ATom đã bay bốn vòng quanh thế giới, lấy mẫu không khí dưới sự trợ giúp của máy bay nghiên cứu của NASA.

Như Wolfe mô tả, “Phòng thí nghiệm bay” này đã thu thập các dữ liệu về nồng độ formaldehyd và OH trong khí quyển để minh họa mối liên quan đơn giản đáng chú ý giữa hai loại khí này. Điều này không làm các nhà khoa học ngạc nhiên, vì formaldehyd là sản phẩm phụ chính của quá trình oxy hóa metan, tuy nhiên nghiên cứu này lần đầu tiên cung cấp quan sát cụ thể về mối tương quan giữa formaldehyd và OH. Các phát hiện cũng cho thấy nồng độ formaldehyd mà máy bay đo được phù hợp với nồng độ được đo bởi các vệ tinh. Điều đó sẽ cho phép nhóm của Wolfe và những người khác sử dụng dữ liệu vệ tinh hiện có để suy ra các mức OH tồn tại trong hầu hết bầu khí quyển.

Wolfe cũng là người đầu tiên thừa nhận rằng công trình nghiên cứu cải thiện các mô hình khí hậu toàn cầu còn lâu mới hoàn thành. Các mối tương quan mà các nhà nghiên cứu đã xác định được mặc dù cung cấp một cơ sở vững chắc tuy nhiên cần nhiều nghiên cứu hơn để xem xét mức độ OH khác nhau như thế nào trong các môi trường phức tạp hơn.

Nghiên cứu hiện tại đã xem xét các biến đổi OH theo mùa trong bằng cách phân tích các phép đo được thực hiện vào tháng 2 và tháng 8. “Tính thời vụ là một khía cạnh rất quan trọng của nghiên cứu này”, ông nói.

Việc xem xét nồng độ OH thay đổi theo mùa, hoặc thậm chí thay đổi do các hiện tượng như El Niño và La Niña, có thể là một góc cạnh trong các nghiên cứu nỗ lực cải thiện các mô hình khí hậu toàn cầu. Việc nghiên cứu sâu hơn mức độ OH trên quy mô toàn cầu sử dụng dữ liệu vệ tinh đã được xác thực từ dữ liệu máy bay cũng có thể giúp các nhà khoa học tinh chỉnh mô hình của họ.

Nghiên cứu mới này là một bước trong hành trình nâng cao hiểu biết của chúng ta về khí hậu toàn cầu, ngay cả khi nó đang thay đổi nhanh chóng.

P.T.T (NASATI), theo https://phys.org/news/2019-06-team-method-gauge-atmosphere-ability.html, 4/6/2019