Các trận cháy rừng ở Úc vào năm 2019 và 2020 đã khiến cả thế giới khiếp sợ khi cháy rừng lan rộng, hoành hành và phá hủy thảm thực vật và nhà cửa, giết chết hàng tỷ động vật. Hơn 17 triệu ha đất đã bị đốt cháy và hơn 1 triệu tấn hạt khói (các hạt vật chất lơ lửng sinh ra sau quá trình đốt cháy không hoàn toàn) đã được thải vào khí quyển.
Những đám mây khói khổng lồ hình pyrocumulonimbus đã đi vào bầu khí quyển xa tới 35 km, sâu vào tầng bình lưu, nơi có tầng ôzôn. Khối lượng và mức độ của các hạt bụi tới tầng bình lưu có thể so sánh với tác động của một vụ phun trào núi lửa.
Trong nghiên cứu trước đây, Susan Solomon, Giáo sư Lee về Nghiên cứu Môi trường và Geraldine Martin tại Viện Công nghệ Massachusetts đã phát hiện ra rằng các hạt vật chất phun ra trong quá trình phun trào núi lửa có thể phá hủy tầng ôzôn xuyên qua bầu khí quyển. thông qua một loạt các phản ứng hóa học.
Những hạt vật chất nhỏ bé này tập trung hơi ẩm trên bề mặt của chúng, và một khi ẩm ướt, chúng sẽ cung cấp diện tích bề mặt cho nhiều phản ứng giữa các hạt ở tầng bình lưu, bao gồm cả những phản ứng mà đỉnh điểm là sự phá hủy tầng ôzôn. Sau khi đám cháy ở Úc lắng xuống vào tháng 3 năm 2020, cô tự hỏi liệu các hạt khói từ đám cháy có gây ra tác động tương tự và đẩy nhanh quá trình suy giảm tầng ôzôn hay không?
Khói từ cháy rừng là “chất xúc tác” phá hủy tầng ôzôn
Trong một nghiên cứu mới, Solomon và một nhóm các nhà khoa học khí quyển từ MIT xác nhận rằng khói từ các đám cháy kinh hoàng gây ra các phản ứng hóa học trong tầng bình lưu góp phần làm suy giảm tầng ôzôn. Nghiên cứu này là nghiên cứu đầu tiên thiết lập mối liên hệ hóa học giữa khói cháy rừng và sự suy giảm tầng ôzôn.
Sau khi đám cháy lắng xuống vào tháng 3 năm 2020, các nhà khoa học ghi nhận sự giảm mạnh NO2 trong tầng bình lưu. Đây là bước đầu tiên trong một loạt các phản ứng dẫn đến sự suy giảm tầng ôzôn. Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng sự sụt giảm NO2 tương quan trực tiếp với lượng khói đi vào tầng bình lưu từ các đám cháy.
Theo đó, trong quá trình núi lửa phun trào, các hạt nhỏ tạo ra bề mặt cho các phản ứng hóa học tạo thành axit nitric (HNO3) từ dinitrogen pentoxit (N2O5), một chất hóa học lưu thông trong tầng bình lưu. N2O5 thường phản ứng dưới ánh sáng mặt trời và tạo ra các hợp chất nitơ khác nhau, bao gồm cả NO2, làm giảm tác dụng của khí chứa clo và là nguyên nhân phá hủy ôzôn. Vì vậy, khi khói núi lửa chuyển hóa N2O5 thông thường thành HNO3, nồng độ của NO2 giảm và điều này làm cho các khí chứa clo trở nên dư thừa. Các khí có chứa clo này có thể kể đến là CFC và HCFC. Đây đều là những tác nhân nhân tạo lớn và có nguy cơ phá hủy tầng ôzôn.
Ngay sau khi các nhà khoa học về khí quyển ghi nhận sự suy giảm NO2 trong tầng bình lưu sau các đám cháy, họ đã dự đoán điều này sẽ dẫn đến sự phá hủy tầng ôzôn, giống như những gì được quan sát thấy sau các sự kiện. Sự phun trào núi lửa. Trên thực tế, trong nghiên cứu, các nhà khoa học đã ước tính rằng một phản ứng dây chuyền hóa học gây ra bởi các hạt khói trong tầng bình lưu sẽ làm suy giảm lượng ozone đi 1%.
Giáo sư Solomon, tác giả chính của nghiên cứu cho biết: “Một khi có ít NO2 hơn, sẽ có nhiều clo monoxide (ClO) hơn, và điều đó làm cạn kiệt tầng ôzôn.
Nhóm nghiên cứu đã sử dụng các phép đo NO2 ở tầng bình lưu được thực hiện bởi ba vệ tinh độc lập khảo sát Nam bán cầu vào những khoảng thời gian khác nhau. Họ so sánh các bản ghi của từng vệ tinh trong thời gian sau vụ cháy ở Úc. Cả ba đều cho thấy mức NO2 giảm đáng kể vào tháng 3 năm 2020. Đối với bản ghi của một vệ tinh, dữ liệu của tháng đó là mức thấp kỷ lục trong số các lần quan sát trong 20 năm qua.
Sau đó, các nhà nghiên cứu đã sử dụng một mô hình toàn cầu ba chiều để mô phỏng những tác động tiềm tàng của khói lửa cháy rừng đối với bầu khí quyển. Mô hình này lập bản đồ hàng trăm phản ứng hóa học diễn ra trong khí quyển, từ bề mặt Trái đất lên đến tầng bình lưu. Là một phần của thử nghiệm mô hình hóa, họ đã đưa “các đám mây hạt khói” vào mô hình để bắt chước các quan sát từ đám cháy. Họ giả định rằng các hạt giống như sol khí núi lửa sẽ tập hợp độ ẩm, và sau đó họ chạy mô hình nhiều lần để so sánh kết quả, có và không có đám mây khói.
Trong mọi mô phỏng kết hợp khói cháy rừng, nhóm nghiên cứu nhận thấy rằng khi khối lượng các hạt khói tăng lên trong tầng bình lưu, nồng độ NO2 giảm xuống, khớp chính xác với các quan sát thời gian thực do ba vệ tinh thực hiện. .
Solomon cho biết: “Hành vi mà chúng ta đang thấy, đó là ngày càng ít sol khí và NO2, trong cả mô hình và dữ liệu. Đó là một dấu hiệu rất rõ ràng. Đây là lần đầu tiên khoa học xác lập nó”. một cơ chế hóa học liên kết khói cháy rừng với sự suy giảm tầng ôzôn. Nó có thể chỉ là một trong số rất nhiều, nhưng rõ ràng là có. “
Đáng buồn thay, việc mất đi 1% tầng ôzôn do cháy rừng ở Úc có thể so sánh với việc phục hồi tầng ôzôn đã xảy ra kể từ khi có thỏa thuận Nghị định thư Montreal về việc ngừng sản xuất khí làm suy giảm. khí quyển.
Vì vậy, hậu quả của vụ cháy gần như thiêu rụi toàn bộ thành quả. Chưa kể biến đổi khí hậu sẽ dẫn đến cháy rừng thường xuyên hơn trong tương lai, và suy giảm tầng ôzôn sẽ tiếp tục trở thành một vấn đề nghiêm trọng hơn.
Solomon nói: “Các đám cháy ở Úc có vẻ là sự kiện lớn nhất cho đến nay nhưng khi thế giới tiếp tục ấm lên, có lý do để nghĩ rằng những đám cháy này sẽ trở nên thường xuyên hơn và dữ dội hơn”. Đó là một lời cảnh tỉnh khác, giống như lỗ thủng ôzôn ở Nam Cực. “
Nghiên cứu gần đây đã được công bố trên tạp chí Proceedings of the National Academy of Sciences.
Tham khảo Earth
Tổng hợp: Công Nghệ Chính Nhân
