Biến đổi khí hậu và dòng chảy sông ngòi đang làm suy yếu khả năng lưu trữ carbon của Bắc Băng Dương như thế nào

Khổng Tước

15-04-2025

There must be a plan of action because delaying will be dangerous. Kingfisher is unsure if he is too worried, but every time he counts the fish in the pond, the number of fish seems to decrease. The hot and stressful weather also makes his feathers molt and grow slower. The situation seems life-threatening!

Trích “GHG Emissions”; Wild Wise Weird [1]

Bắc Băng Dương đang trải qua một trong những quá trình biến đổi nhanh nhất trên hành tinh, với hệ quả sâu rộng đối với khí hậu toàn cầu [2–4]. Một nghiên cứu gần đây của Oziel và cộng sự [5] đã làm sáng tỏ một nghịch lý đáng lo ngại: mặc dù năng suất sinh học sơ cấp ròng (Net Primary Production – NPP) ở Bắc Cực dự kiến tăng 75% nhờ sự tan băng biển và tăng cường ánh sáng, nhưng bơm carbon sinh học (Biological Carbon Pump – BCP)—cơ chế chính giúp hấp thụ và lưu trữ carbon sâu dưới đáy biển—lại được dự đoán suy giảm 40% hiệu quả vào cuối thế kỷ này.

Bằng cách sử dụng một mô hình địa sinh học đại dương độ phân giải cao tiên tiến, nhóm nghiên cứu cho thấy nguyên nhân chính của sự suy giảm BCP là do biến đổi khí hậu, đặc biệt là sự ấm lên đại dương và gia tăng vật chất có nguồn gốc lục địa (terrigenous inputs)—bao gồm dinh dưỡng và carbon hữu cơ từ sông ngòi và xói mòn ven biển.

Mặc dù các dòng chảy lục địa ban đầu giúp tăng năng suất sinh học, chúng cũng thúc đẩy quá trình tái khoáng hóa vi sinh (microbial remineralization)—biến chất hữu cơ thành CO₂ ở tầng nước mặt. Hệ quả là, thay vì được chôn sâu dưới đáy biển, carbon bị thải ngược trở lại khí quyển.

Cụ thể, nghiên cứu cho thấy dòng chảy lục địa góp phần gây ra 10% suy giảm hiệu suất BCP; Tăng tốc độ tái khoáng hóa: +11% đối với carbon, +18% đối với nitơ; Giảm hiệu quả xuất khẩu sinh khối hữu cơ xuống tầng sâu: −10%; Giảm 3% lưu trữ carbon vô cơ hòa tan (Dissolved Inorganic Carbon – DIC) tại tầng đáy biển; Gia tăng sự phát thải CO₂ trở lại khí quyển, đặc biệt tại kệ lục địa Bắc Cực [5].

Về mặt sinh thái, hậu quả cũng rất nghiêm trọng. Khi nguồn dinh dưỡng suy giảm, cộng đồng phiêu sinh thực vật dịch chuyển về những dạng nhỏ hơn, ít dinh dưỡng hơn, với tỷ lệ C:N cao hơn. Điều này làm suy yếu mạng lưới thức ăn biển, kéo theo:

• Giảm sinh khối sinh vật phù du (zooplankton);

• Giảm dòng năng lượng lên các bậc dinh dưỡng cao hơn [6,7];

• Tăng hô hấp và tái khoáng hóa dẫn đến giảm oxy ở vùng trung tầng (mesopelagic zone), đe dọa nghiêm trọng đến sinh vật biển sống sâu.

  
  

Nghiên cứu này nhấn mạnh mối liên hệ phức tạp giữa biến đổi do con người gây ra và các phản hồi tự nhiên [8,9]. Khi băng vĩnh cửu tan và dòng chảy sông tăng do nhiệt độ tiếp tục tăng, vai trò của Bắc Băng Dương như một “bể chứa carbon” đang suy yếu—thậm chí có thể đảo ngược thành một nguồn phát thải carbon ròng.

Việc bảo vệ hệ thống điều tiết khí hậu quan trọng này không chỉ đòi hỏi cắt giảm mạnh khí thải nhà kính, mà còn cần mô hình hệ thống Trái Đất (Earth System Models) được cải tiến, có khả năng mô phỏng tương tác đất–biển và các phản hồi địa sinh học một cách chính xác hơn.

Tài liệu tham khảo

[1] Vuong QH. (2024). Wild Wise Weird. https://www.amazon.com/dp/B0BG2NNHY6/ 

[2] Pörtner HO, et al. (2019). Special report on the ocean and cryosphere in a changing climate. Cambridge University Press. https://www.ipcc.ch/srocc/ 

[3] Lewis KM, et al. (2020). Changes in phytoplankton concentration now drive increased Arctic Ocean primary production. Science, 369(6500), 198-202. https://www.science.org/doi/10.1126/science.aay8380 

[4] Shu Q, et al. (2022). Arctic Ocean amplification in a warming climate in CMIP6 models. Science Advances, 8, eabn9755. https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abn9755 

[5] Oziel L, et al. (2025). Climate change and terrigenous inputs decrease the efficiency of the future Arctic Ocean’s biological carbon pump. Nature Climate Change, 15, 171-179. https://www.nature.com/articles/s41558-024-02233-6 

[6] Wiedmann I, et al. (2020). Arctic observations identify phytoplankton community composition as driver of carbon flux attenuation. Geophysical Research Letters, 47(14), e2020GL087465. https://doi.org/10.1029/2020GL087465 

[7] Wassmann P. (2011). Arctic marine ecosystems in an era of rapid climate change. Progress in Oceanography, 90(1-4), 1-17. https://doi.org/10.1016/j.pocean.2011.02.002 

[8] Ho MT, Nguyen DH. (2025). Of Kingfisher and Man. https://philarchive.org/rec/HOOKAW 

[9] Nguyen MH. (2024). How can satirical fables offer us a vision for sustainability? Visions for Sustainability. https://ojs.unito.it/index.php/visions/article/view/11267