Vào tháng 8/2021, một trận mưa đã đổ xuống trên đỉnh cao 10.551 foot (hơn 3.200m) của chỏm băng Greenland, kích hoạt một đợt tan chảy băng kinh khủng, để lại một khoảng trống không còn băng tuyết dài hơn 2.000 foot (gần 610m). Sự kiện chưa từng có này đã nhắc nhở Ts. Joel Harper, một nhà nghiên cứu sông băng của Đại học Montana (Hoa Kỳ), là chuyên gia đang làm việc trên phiến băng Greenland, về một điểm bất thường kỳ lạ trong dữ liệu thu được của ông, cho thấy rằng hồi năm 2008, trời ở đây chỉ có thể mưa muộn hơn nhiều trong mùa này – vào mùa thu, khi toàn bộ khu vực thường ở trong tình trạng đóng băng từ lâu và bầu trời tối tăm gần như 24 giờ một ngày.

Khi Harper và các đồng nghiệp của ông xem xét kỹ lưỡng các số liệu đo mà họ thu thập được từ những cảm biến đặt trên phiến băng từ nhiều năm trước, họ đã rất ngạc nhiên. Trời không chỉ đã mưa, mà còn mưa suốt 4 ngày khi nhiệt độ không khí tăng thêm 30 độ C (54 độ F), chạm đến gần và cao hơn điểm đóng băng. Điều kiện này đã làm ấm lên khối tuyết đóng trên đỉnh núi – là lớp tuyết đang dần chuyển sang dạng băng – từ 11 đến 42 độ F (tức là từ 6 đến 23 độ C). Sau đó, nước mưa và tình trạng tan chảy bề mặt tuyết đã xuyên qua lớp tuyết hạt (fern) đang ở dạng nén nằm bên dưới, khoét sâu lớp này tới 20 feet (6m) trước khi bị đóng băng trở lại, tạo ra một rào cản có thể làm thay đổi dòng chảy của nước băng tan trong năm tiếp theo sau.

Tất cả những trận mưa đó đều có ý nghĩa quan trọng bởi vì tình trạng tan rã của phiến băng trên đảo Greenland – giống như sự tan chảy của các sông băng khác trên thế giới – là một trong những nguyên nhân quan trọng nhất dẫn đến hiện tượng mực nước biển dâng. Ts. Harper cho biết, mỗi khi hiện tượng mưa trên tuyết xảy ra, cấu trúc của lớp tuyết hạt dạng nén (lớp trung gian giữa tuyết xốp ở bên trên và băng ở bên dưới) sẽ bị thay đổi, khiến nó trở nên dễ bị tổn thương hơn một chút trước các tác động từ sự kiện tan chảy xảy ra tiếp theo [trong mùa băng tan năm sau chẳng hạn]. Ông nói: “Điều đó cho thấy rằng chỉ một sự gia tăng nhỏ về tần suất và cường độ của các trận mưa trên tuyết tương tự xảy ra trong tương lai sẽ đưa đến những tác động lớn”.

Lượng mưa lớn hơn sẽ gây ra lũ lụt nhiều hơn, nhiều vụ lở đất và tuyết trượt hơn, đồng thời đưa đến nhiều tình trạng khốn khổ cho các loài động vật ở Bắc Cực.

Mưa từng rất hiếm xảy ra ở hầu hết các vùng ở Bắc Cực: thời tiết ở các vùng cực đã, và vẫn, thường quá lạnh và khô để các đám mây có thể được hình thành và hấp thụ thêm hơi ẩm. Khi mưa xảy ra, nó thường đến dưới dạng tuyết rơi.

Hai mươi năm trước, lượng mưa đổ xuống hàng năm ở Bắc Cực dao động từ khoảng 10 inch ở các khu vực phía Nam cho đến chỉ 2 inch hoặc ít hơn ở vùng càng về phía cực bắc. Nhưng theo một nghiên cứu gần đây, khi nền nhiệt ở Bắc Cực tiếp tục ấm lên nhanh hơn gấp ba lần so với phần còn lại của hành tinh, tình trạng băng biển tan rã và nhiều vùng nước mở ra sẽ khiến lượng mưa tăng thêm tới 60% trong những thập kỷ tới, với lượng mưa rơi nhiều hơn lượng tuyết đổ ở nhiều nơi.

Theo Ts. Mark Serreze, giám đốc Trung tâm Dữ liệu Băng Tuyết Quốc gia tại Đại học Colorado (Hoa Kỳ), những thay đổi như vậy sẽ có tác động sâu sắc đến băng biển, sông băng và chỏm băng ở Greenland – vốn đã đang tan chảy với tốc độ kỷ lục. Các trận mưa sẽ gây ra nhiều đợt lũ; đẩy nhanh quá trình tan băng vĩnh cửu; những thay đổi sâu sắc về chất lượng nước; nhiều vụ lở đất và tuyết trượt hơn; đưa đến nhiều sự kiện đau khổ hơn cho các loài động vật ở Bắc Cực, mà nhiều loài trong số đó hiện đã suy giảm nhanh chóng do nền khí hậu đang thay đổi; và tạo ra những thách thức nghiêm trọng đối với người dân bản địa sống phụ thuộc vào những loài động vật đó.

Những thay đổi đã có thể được chứng kiến tận mắt. Các trận sấm sét hiện đang xuất hiện ở những nơi trước đây hiếm khi xảy ra. Vào năm 2022, cơn giông sấm dài nhất trong lịch sử quan trắc Bắc Cực đã được ghi nhận ở Siberia. Cơn giông này đã kéo dài gần một giờ, gấp đôi các cơn giông điển hình thường xảy ra ở miền Nam vùng này. Chỉ vài ngày trước đó, một loạt ba cơn giông đã quét qua một phần của bán đảo Alaska – nơi hiếm khi xảy ra [chuyện đó].

Hiện tượng các vết nứt xuất hiện trên bề mặt băng, cho phép dòng nước xâm nhập vào bên trong chỏm băng, đang tăng tốc do tình trạng tan chảy nhanh chóng. Và hiện tượng tuyết trượt (avalanches), do sự kết hợp của một lượng lớn tuyết bão hòa với nước, đang trở nên phổ biến ở đây: Vào năm 2016, một sự kiện mưa trên tuyết đã gây ra 800 trận tuyết trượt ở khu vực Tây Greenland.

Ts. Rick Thoman, một nhà khoa học khí hậu tại Đại học Alaska Fairbanks (Hoa Kỳ), cho biết lượng mưa rơi xuống vào bất kỳ thời điểm nào trong năm ở bang này đều đã tăng 17% trong nửa thế kỷ qua, gây ra các trận lũ lụt khiến những con đường bị lở đất và phải đóng cửa, và trong một sự kiện cực đoan, đã đổ 180 triệu tấn đá rơi xuống một vịnh hẹp, tạo ra cơn sóng thần cao tới 633 feet (193m) – là một trong những cơn sóng cao nhất từng được ghi nhận trên toàn thế giới.

Nhưng hiện tượng mưa rơi trong mùa Đông cũng đang gia tăng nữa. Ts. Thoman cho biết, ở khu vực Fairbanks (Alaska, Mỹ) thường chứng kiến mưa rơi trên tuyết khoảng hai hoặc ba lần một thập kỷ, thì giờ đây nó xảy ra ít nhất một lần trong hầu hết các mùa Đông. Đó là một vấn đề đối với những dân lái xe địa phương, vì bức xạ nhiệt từ mặt trời ít khi chiếu xuống đây, lớp băng [trơn trượt] hình thành trên đường từ những cơn mưa tháng 11 thường nằm ở đó cho đến tận mùa Xuân.

Ts. Serreze cho biết ngành khoa học nghiên cứu về cả hiện tượng mưa lẫn mưa-trên-tuyết ở Bắc Cực đang ở giai đoạn sơ khai, và thực tế là rất phức tạp do các vệ tinh và trạm quan trắc thời tiết tự động gặp khó khăn trong việc phân biệt giữa tuyết và mưa, cũng như không có đủ nhân sự chuyên gia tại thực địa để đánh giá trực tiếp điều gì sẽ xảy ra khi mưa rơi trên tuyết.

Vào năm 2003, giới thợ săn là những người đầu tiên đã báo cáo rằng ước tính có khoảng 20.000 con bò xạ hương (musk-oxen) đã chết đói trên Đảo Banks, thuộc vùng Cao nguyên Bắc Cực của Canada, sau một đợt mưa trên tuyết vào tháng 10. Điều đó lại xảy ra vào mùa Đông năm 2013-2014 và năm 2020-2021, với hàng chục nghìn con tuần lộc chết trên bán đảo Yamal ở Siberia.

Ở cả hai nơi này, cơn mưa đã làm cho mặt tuyết cứng lại, và ở một số nơi, đã tạo thành băng, khiến các loài động vật gần như không thể đào xuống đất và tìm địa y, cỏ lách và các loại thực vật khác mà chúng cần để sống sót qua mùa Đông dài.

Ts. Kyle Joly, một nhà nghiên cứu sinh vật học hoang dã thuộc Cơ quan Công viên Quốc gia Hoa Kỳ (U.S. National Park Service), xem việc gia tăng các cơn mưa trên tuyết là một thách thức nghiêm trọng khác đối với 2,4 triệu con tuần lộc trên thế giới, và con số này đã suy giảm nhanh chóng ở hầu hết mọi nơi trong ba thế hệ qua. Số lượng giảm sút là mối lo ngại lớn đối với dân bản địa sống ở phương Bắc, những người phần lớn sống dựa vào tuần lộc để làm thức ăn. Các chuyên gia y tế cộng đồng lo ngại rằng sức khỏe của người bản địa sẽ bị tổn hại nghiêm trọng nếu không thể săn bắt được loài động vật này nữa.

Đàn tuần lộc ở khu vực phía Tây của Bắc Cực ở Alaska, đôi khi là đàn lớn nhất tại Bắc Mỹ, từng có 490.000 con vào năm 2003 nhưng đã giảm xuống chỉ còn 152.000 con vào năm 2023. Nhưng ít nhất thì đàn tuần lộc đó vẫn có thể được săn bắt. Ở khu vực trung tâm Bắc Cực của Canada, đàn tuần lộc thuộc bãi đẻ Bathurst đã giảm mạnh từ khoảng 470.000 con vào thập niên 1980 xuống chỉ còn 6.240 con ngày nay; việc săn bắn tuần lộc trong Lãnh thổ Tây Bắc của Bắc Cực hiện đã bị cấm.

Theo Ts. Joly, tuần lộc có khả năng thích ứng cao với những biến đổi khắc nghiệt của môi trường, và số lượng con trong đàn của chúng có thể tăng giảm vì nhiều lý do. Sự gia tăng của quần thể ruồi đốt [gia súc] trong điều kiện khí hậu ấm lên, việc phải di chuyển theo đường vòng do đường sá mở rộng và khu công nghiệp phát triển, cũng như sự gia tăng các bãi tuyết sâu và mềm, có liên quan đến tình trạng suy giảm băng biển (do mặt đại dương không có băng làm tăng độ ẩm gần bề mặt đất, dẫn đến độ ẩm trong khí quyển tăng lên), cũng có thể làm hao mòn năng lượng của chúng.

Lớp băng sắc nhọn và các khối tuyết bị đóng cứng có thể làm rách chân tuần lộc, và hiện tượng mưa trên tuyết đã ảnh hưởng định kỳ đến một số đàn trong số 32 đàn tuần lộc ở Alaska. Ví dụ như, một ngày sau lễ Giáng Sinh vào năm 2021, nền nhiệt độ [khí quyển gần mặt đất] đã tăng vọt lên hơn 60 độ F (15 độ C) trong một cơn bão đổ một lượng mưa 1 inch (25mm) trên toàn bộ khu vực rộng lớn của bang này. Thế rồi Cơ quan Quản lý Câu cá và Giải trí ở Alaska (Alaska’s Fish and Game Department) ước tính rằng 40% quần thể nai sừng tấm, tuần lộc và cừu sống trong nội địa bang này đã chết vào mùa Đông năm đó vì chúng không thể đào xuyên qua lớp băng tuyết đông cứng [để tìm thức ăn].

Dòng chảy từ lượng mưa đang đẩy nhanh quá trình tan băng vĩnh cửu và sụt lún mặt đất, đồng thời lấp đầy các hồ cho cá cư ngụ với nhiều lớp trầm tích.

Không chỉ tuần lộc và bò xạ hương đang bị đe dọa. Ngày càng có nhiều bằng chứng cho thấy hiện tượng mưa rơi ở các vùng của Bắc Cực, nơi lượng mưa thường chỉ xuất hiện dưới dạng tuyết đổ, đang giết chết những con chim ưng peregrine còn nhỏ, vốn chỉ mới mọc lông tơ để bảo vệ cơ thể chúng khỏi cái lạnh. Một khi dòng nước thấm vào bộ lông, nhóm chim con này sẽ không thể chịu nổi tình trạng hạ thân nhiệt.

Một số nhà khoa học đã đánh giá tác động thủy văn và địa hóa của các hiện tượng mưa trên tuyết ở những lãnh nguyên thuộc vùng cực, nơi luôn bị bao phủ bởi lớp băng vĩnh cửu và rất ít tuyết rơi vào mùa Đông. Các nghiên cứu gần đây, được công bố bởi nhà khoa học Melissa Lafrenière, thuộc Đại học Queen, và các đồng nghiệp từ một số trường đại học ở Canada và Hoa Kỳ, đã chỉ ra một cảnh tượng đáng lo ngại đang diễn ra tại Trạm Quan sát Lưu vực Bắc Cực Cape Bounty (Cape Bounty Arctic Watershed Observatory) trên đảo Melville, ở vùng lãnh nguyên Bắc Cực của Canada, nơi bắt đầu được đưa vào hoạt động từ năm 2003.

Một sự thay đổi, từ dòng nước chảy chủ yếu do tuyết tan vào mùa Xuân và mùa Hạ sang dòng chảy do cả mưa và tuyết tan, đang đẩy nhanh quá trình tan băng vĩnh cửu và sụt lún nền đất, đồng thời đưa nhiều trầm tích lấp đầy các hồ đang là nơi cư ngụ của nhiều loài cá địa phương. Một nghiên cứu cho thấy độ đục trong một hồ nước đã tăng gấp 50 lần, khiến lượng thủy ngân tăng lên và làm giảm sức khỏe của cá char Bắc Cực (một chi của giống cá hồi), là loài cá mà người Inuit ở Bắc Cực đang sống dựa vào [như nguồn thực phẩm chính].

Ts. Lafrenière nói rằng chỉ với 20 năm quan trắc, thật khó để chỉ ra một cách thuyết phục xu hướng này. “Nhưng chúng tôi nhận thấy lượng mưa ngày càng rơi nhiều hơn trong các sự kiện lớn hơn, đặc biệt là vào cuối mùa hè. Vào năm 2022, chúng ta đã có một trận mưa lớn bất thường tương đương với lượng mưa trung bình trong cả mùa hè trong vòng chưa đầy 48 giờ.”

Để giúp giới khoa học và những chuyên gia hoạch định [chính sách] hiểu rõ hơn về tác động của những gì đang xảy ra, Ts. Serreze và các đồng nghiệp của ông đã tạo ra một cơ sở dữ liệu về tất cả các sự kiện mưa trên tuyết từng được biết đến trên khắp Bắc Cực. Và ngày càng có nhiều nhà khoa học như Ts. Robert Way của Đại học Queen ở Canada đang làm việc với người Inuit và những người dân bản địa khác sống ở phương Bắc để tìm ra sự thật về những gì họ nghĩ rằng các vệ tinh và trạm quan trắc thời tiết tự động đang thể hiện, và để chia sẻ dữ liệu mà họ đang thu thập và đánh giá.

Way, người gốc Inuit, còn là một chàng trai trẻ khi chứng kiến từng nhóm của đàn tuần lộc thuộc bãi đẻ sông George River, một trong những đàn tuần lộc lớn nhất thế giới, di cư qua băng giá ở khu vực trung tâm Labrador. “Có hàng ngàn, hàng ngàn con trong số đó,” anh nhớ lại mà vẫn còn tỏ ra sửng sốt. Đàn này có đến 750.000 cá thể vào những năm 1980; ngày nay, chúng chỉ còn không quá 20.000 cá thể. Các loài động vật đang phải đối mặt với những thách thức về biến đổi khí hậu giống như tuần lộc ở khắp mọi nơi.

Một khoa học gia cho biết các nhà nghiên cứu cần phải làm việc với người bản địa, là “những người đang trực tiếp đối mặt với những tác động của hiện tượng mưa trên tuyết”.

Ts. Way đang hợp tác với người Inuit ở vùng Labrador để hiểu rõ hơn về cách mà những sự kiện thời tiết này sẽ ảnh hưởng như thế nào đến loài tuần lộc và tình hình an ninh lương thực, cũng như việc di chuyển trên băng tuyết của chúng. Tuy nhiên, ông nói: “Việc tiến hành nghiên cứu này ở Canada ngày càng khó khăn vì một nửa số trạm quan trắc thời tiết đã ngừng hoạt động” do ngân sách liên bang bị cắt giảm. Ông còn cho biết thêm rằng, hầu hết các trạm đã vận hành thủ công “đang được thay thế bằng những trạm tự động tạo ra dữ liệu, khiến chuyên gia nghiên cứu khó xác định liệu trời đang mưa hay đang đổ tuyết khi mà nhiệt độ môi trường xung quanh dao động ở mức đóng băng”.

Ts. Serreze nói rằng, để thấu hiểu hơn về những sự kiện mưa trên tuyết đang ảnh hưởng đến Bắc Cực như thế nào, các nhà nghiên cứu cần hiểu rõ về tần suất và địa điểm mà những sự kiện này đã xảy ra, cũng như tác động của chúng đối với cảnh quan đất liền và biển. Ông chia sẻ: “Dữ liệu vệ tinh và các mô hình dự báo thời tiết có thể tiết lộ một số sự kiện này, nhưng những công cụ này không hoàn hảo. Để xác thực những gì đang xảy ra trên bề mặt đất và tác động của những sự kiện này đối với loài hươu, tuần lộc và bò xạ hương, cần có con người hiện diện tại thực địa. Và chúng tôi không có đủ người trên thực địa.” Ông lưu ý rằng các nhà nghiên cứu cần phải làm việc với người bản địa, là “những người đang trực tiếp đối mặt với tác động của hiện tượng mưa trên tuyết”.

Vào năm 2007, Ts. Serreze đã tuyên bố trong một nghiên cứu của Đại học Colorado Boulder rằng Bắc Cực có thể đã đạt đến điểm tới hạn của biến đổi khí hậu, và có thể kích hoạt một loạt các sự kiện [xảy ra sau đó]. Hiện tượng mưa nhiều hơn cả lượng tuyết rơi ở Bắc Cực là một trong những sự kiện như vậy, và ông dự đoán sẽ còn có nhiều điều bất ngờ xảy ra hơn nữa. Ông nói: “Chúng tôi đang cố gắng bắt kịp những gì đang diễn ra, nhưng chúng tôi cứ liên tục bị làm cho kinh ngạc.”