Theo đo đạc của vệ tinh Copernicus Sentinel-5P, diện tích lỗ hổng ozone phía trên Nam Cực trong năm 2023 thuộc vào loại lớn nhất từng được ghi nhận, rộng đến 26 triệu km2 hôm 16/9, tức khoảng 3 lần diện tích Brazil.
Ảnh: Cơ quan Vũ trụ Châu Âu
Lỗ hổng ozone được đo ra sao?
Lỗ hổng tầng ozone biến động thường xuyên. Từ tháng 8 đến tháng 10 hàng năm, phần hổng này thường mở rộng diện tích, đạt cực đại khoảng giữa tháng 9 đến giữa tháng 10. Khi nhiệt độ tầng bình lưu phía Nam bán cầu tăng cao, tốc độ thất thoát ozone chậm lại, xoáy cực yếu dần, để rồi đến cuối tháng 12, mật độ ozone vùng cực trở lại bình thường.
Được phóng lên không gian vào tháng 10/2017, Copernicus Sentinel-5P (hay Sentinel-5 Precursor) là vệ tinh đầu tiên trong loạt Copernicus có nhiệm vụ theo dõi lớp khí quyển. Được biết Cơ quan Vũ trụ Châu Âu (ESA) phát triển loạt vệ tinh Copernicus Sentinel trong khuôn khổ chương trình giám sát môi trường của Ủy ban Châu Âu (EU).
Copernicus Sentinel-5P được trang bị phổ kế tân tiến Tropomi có khả năng phát hiện các chất tồn tại trong khí quyển. Mỗi hợp chất hóa học để lại dấu vết khác nhau trên phổ điện từ, qua đó Tropomi “chụp” được nhiều loại chất gây ô nhiễm một cách chính xác, với độ phân giải cao nhất từ trước đến nay.
Kết quả đo đạc tổng lượng ozone của Tropomi sẽ được xử lý tại một bộ phận tách rời của Sentinel-5P đặt dưới mặt đất, tại Trung tâm Hàng không và Vũ trụ Đức (DLR) nhờ vào các thuật toán do DLR phối hợp với Viện Hàng không Vũ trụ Hoàng gia Bỉ (BIRA-IASB) phát triển.
Diego Loyola, nhà khoa học cấp cao tại DLR, nhận xét: “Kết quả đo tổng lượng ozone của Sentinel-5P có độ chính xác cao đến hàng phần trăm so với những đo đạc tại mặt đất. Điều này cho phép chúng tôi theo dõi sát sao tầng ozone và biến động của nó. Tropomi đã có nhiều đóng góp đáng kể vào bộ dữ liệu ozone toàn cầu được Châu Âu thu thập suốt 3 thập kỷ nay.”
Kết quả tổng lượng ozone theo cột đứng của Sentinel-5P được tính ra sau 3 tiếng kể từ khi có thông số đo đạc, và được truyền đến Dịch vụ Quan sát Khí quyển Copernicus (CAMS) - chủ quản bởi Trung tâm Dự báo Thời tiết Trung hạn Châu Âu (ECMWF) trực thuộc EU. Các dữ liệu gần sát thời gian thực này đã được ghi nhận và sử dụng trong hệ thống phân tích dữ liệu và dự báo thời tiết của CAMS.
Nhà khoa học cấp cao Antje Inness làm việc tại CAMS cho hay: “Quan sát tầng ozone và hoạt động dự báo thời tiết cho thấy lỗ hổng tầng ozone năm 2023 bắt đầu hình thành từ sớm và tăng tốc độ mở rộng từ giữa tháng 8, đạt đỉnh 26 triệu km2 hôm 16/9. Đây là một trong những con số lớn nhất từng được ghi nhận. ”
Vì sao lỗ hổng tầng ozone lại lớn đến vậy?
Yếu tố chính tác động đến diện tích lỗ hổng ozone là cường độ dải gió mạnh thổi quanh Nam Cực. Dải gió này hình thành nhờ vận động quay quanh trục của Trái Đất và chênh lệch nhiệt độ vô cùng lớn giữa vùng cực và ôn đới. Dải gió mạnh có công dụng như một rào chắn, khi đó các khối khí tại vùng cực và vùng ôn đới không hòa lẫn vào nhau được nữa, khối khí vùng cực bị cô lập và lạnh dần qua mùa đông.
Mặc dù vẫn còn quá sớm để kết luận đâu là nguyên do khiến mật độ tầng ozone loãng kỷ lục, nhiều nhà nghiên cứu đặt ra giả thuyết vụ phun trào núi lửa Hunga Tonga-Hunga Ha’apai vào tháng 01/2022 có liên quan trực tiếp.
Inness giải thích: “Đợt phun trào tháng 01/2022 đưa lượng lớn hơi nước vào tầng bình lưu. Chỉ đến cuối năm 2022, lượng hơi này mới di chuyển đến vùng cực Nam và ngưng tụ thành mây ở tầng bình lưu phía trên Nam Cực, tạo ra môi trường thuận lợi cho CFC phản ứng hóa học và gây thất thoát ozone, tạo ra “lỗ hổng”. Hơi nước còn làm tầng bình lưu lạnh hơn bình thường, khiến mây ngưng tụ nhiều hơn, gây ra xoáy cực có cường độ vô cùng lớn.”
Song, cũng cần lưu ý rằng ảnh hưởng của vụ phun trào Hunga Tonga đối với lỗ hổng ozone ở Nam Cực vẫn còn là vấn đề đang được các nhà nghiên cứu tìm hiểu. Đó là do từ trước tới nay họ chưa từng ghi nhận một lượng hơi nước lớn như thế được xả thẳng vào tầng bình lưu.
Claus Zehner, quản lý phi vụ Copernicus Sentinel-5P, bổ sung: “Kết quả đo đạc các cột ozone của Sentinel-5P đưa ra dữ liệu chính xác giúp ta dễ dàng quan sát lỗ hổng từ không gian. Cần lưu ý rằng hiện tượng lỗ hổng ozone không phải là chỉ dấu trực tiếp cho ta biết biến động chung của lượng ozone toàn cầu bởi nó chịu tác động lớn từ cường độ các dải gió thổi quanh vùng cực.”
Chất gây thất thoát ozone vẫn còn tồn đọng
Vào những năm 1970-1980, các hóa chất như CFC được sử dụng phổ biến trong vô số sản phẩm gia dụng (tủ lạnh và bình xịt Sol khí) đã ảnh hưởng nghiêm trọng đến lớp ozone khí quyển - từ đó gây ra lỗ hổng lớn phía trên Nam Cực.
Trước tình hình đó, Nghị định thư Montréal năm 1987 đã ra đời nhằm hạn chế việc sản xuất và sử dụng những chất nguy hại này, nhờ vậy mà tầng ozone mới phục hồi.
Claus Zehner nhận định: “Nhờ Nghị định thư Montréal làm giảm lượng hóa chất nhân tạo gây thất thoát ozone, giới khoa học dự đoán đến năm 2050, tầng ozone sẽ trở lại trạng thái trước kia.”
Huỳnh Trọng Nhân
(Lược dịch)