Theo nghiên cứu khoa học hàng đầu thế giới, nền nhiệt độ trung bình toàn cầu đã vượt hơn mức nóng lên 1,5°C và có thể sẽ vượt qua ngay cả mức +2°C vào cuối thập kỷ này. Những phát hiện đáng lo ngại ấy, dựa trên hồ sơ ghi nhận nền nhiệt độ [hành tinh] nằm trong các bộ xương của loài bọt biển (sea sponge), cho thấy tình trạng biến đổi khí hậu toàn cầu đã tiến xa hơn nhiều so với suy nghĩ trước đây [của giới khoa học].

[Hiển nhiên là,] phát thải khí nhà kính của nền công nghiệp con người đang gây ra hiện tượng nóng lên toàn cầu. Việc thu thập thông tin chính xác về mức độ tăng nhiệt là rất quan trọng vì nó giúp chúng ta tìm hiểu xem, liệu các hiện tượng thời tiết cực đoan có xảy ra nhiều hơn trong tương lai gần hay không và liệu thế giới có đạt được tiến bộ trong việc giảm lượng khí thải nhà kính hay không.

Cho đến nay, các ước tính về tình trạng ấm lên của đại dương chủ yếu dựa vào những hồ sơ ghi nhận nhiệt độ bề mặt nước biển. Tuy nhiên, các con số này chỉ ghi lại khoảng thời gian 180 năm [trở về thời điểm hiện tại] mà thôi. Thay vào đó, nhóm chuyên gia của báo cáo khoa học trên đã nghiên cứu hồ sơ ghi nhận [về nền nhiệt] trong vòng 300 năm được bảo tồn trong các bộ xương của loài bọt biển sống lâu năm ở vùng biển phía Đông Ca-ri-bê (Eastern Caribbean). Đặc biệt, họ đã kiểm tra những thay đổi về lượng hóa chất, được gọi là “strontium” ở trong xương của chúng, nơi phản ánh sự thay đổi của nhiệt độ nước biển trong suốt vòng đời của loài sinh vật này.

Việc giữ mức tăng nhiệt độ trung bình toàn cầu dưới 1,5°C kể từ thời kỳ tiền công nghiệp là mục tiêu của Thỏa thuận Khí hậu Paris năm 2015. Nhưng theo nghiên cứu này, được công bố trên tập san khoa học Nature Climate Change, cơ hội này đã trôi qua rồi. Trên thực tế, Trái Đất có thể đã nóng lên ít nhất +1,7°C kể từ thời tiền công nghiệp – và đây là một khám phá hết sức đáng lo ngại.

Thiết lập tiêu chuẩn đánh giá nhiệt lượng đại dương

Hiện tượng nóng lên toàn cầu đang gây ra những thay đổi lớn đối với nền khí hậu của Trái Đất. Gần đây, điều này được thể hiện rõ rệt trong các đợt nắng nóng chưa từng có, xảy ra trên khắp khu vực Nam Châu Âu, Trung Quốc và phần lớn Bắc Mỹ.

Đại dương bao phủ hơn 70% bề mặt Trái Đất và có khả năng hấp thụ một lượng nhiệt và carbon dioxide khổng lồ. Từ trước đến nay, nhiệt độ bề mặt toàn cầu được [giới chuyên gia khí tượng] tính toán bằng cách lấy trị số trung bình giữa nhiệt độ của nước ở bề mặt biển với nhiệt độ của lớp không khí ngay phía trên bề mặt đất liền.

Nhưng những ghi chép lại về mức nhiệt độ trong lịch sử của các đại dương rất vụn vặt và chắp vá. Những ghi nhận đầu tiên nhất về nhiệt độ nước biển được thu thập bằng cách đưa nhiệt kế vào các mẫu nước được thu thập lại từ tàu thủy. Các hồ sơ ghi nhận có hệ thống [về nhiệt độ nước biển] chỉ mới bắt đầu được thiết lập từ những năm 1850 – nhưng với mức độ bao quát hạn chế. Do thiếu dữ liệu trước đó nên Ủy ban Liên chính phủ về Biến đổi Khí hậu (the Intergovernmental Panel on Climate Change – IPCC) của Liên Hợp Quốc đã xác định thời kỳ tiền công nghiệp là từ năm 1850 đến năm 1900.

Nhưng con người đã bơm một lượng lớn carbon dioxide vào bầu khí quyển ít nhất là từ đầu những năm 1800. Do đó, khoảng thời gian cơ bản [được sử dụng làm mốc để] đối chiếu so sánh mức độ ấm lên lý tưởng nhất nên được xác định là từ giữa những năm 1700 hoặc sớm hơn trước đó.

Hơn nữa, một loạt vụ phun trào núi lửa đặc biệt lớn đã xảy ra vào đầu những năm 1800, gây ra hiện tượng lạnh đi toàn cầu trên diện rộng. Điều này làm cho việc tái tạo chính xác mốc nhiệt độ cơ bản ổn định của đại dương càng trở nên khó khăn hơn [sau giai đoạn này].

Nhưng điều gì sẽ xảy ra nếu có cách đo chính xác nhiệt độ đại dương qua nhiều thế kỷ trước? Có đấy, và nó được gọi là “phép đo nhiệt bọt biển” (sclerosponge thermometry).

Nghiên cứu một mảnh bọt biển đặc biệt

Sclerosponges là một nhóm loài bọt biển giống như san hô cứng, ở chỗ chúng có thể tạo ra được bộ xương bằng chất cacbonat. Nhưng chúng lại phát triển với tốc độ chậm hơn nhiều và có thể sống qua hàng trăm năm.

Các bộ xương này kết hợp một số nguyên tố hóa học, bao gồm strontium và canxi. Tỷ lệ kết hợp của hai nguyên tố này sẽ thay đổi giữa những giai đoạn [nước biển] ấm hơn và mát hơn. Điều này có nghĩa là loài sclerosponges có thể cung cấp nhật ký chi tiết về nhiệt độ nước biển, với độ chính xác chênh lệch chỉ 0,1°C.

Các nhà khoa học đã tiến hành nghiên cứu loài bọt biển Ceratoporella nicholsoni. Chúng sống ở khu vực phía Đông của biển Ca-ri-bê (Eastern Caribbean), nơi có sự biến thiên nhiệt độ tự nhiên khá thấp của khối nước phía trên mặt đại dương, giúp cho việc phát hiện tác động của biến đổi khí hậu trở nên dễ dàng hơn. Họ muốn xem xét nhiệt độ ở một bộ phận đặc trưng của đại dương, được gọi là “tầng nước hỗn hợp đại dương” (ocean mixed layer). Đây là khối nước ở phía trên của biển, nơi nhiệt được trao đổi giữa khí quyển và các phần bên trong đại dương.

Tiến sĩ Amos Winter là giáo sư chuyên nghiên cứu về các hệ thống Trái đất và môi trường thuộc Đại học bang Indiana, và cũng là [một trong những] tác giả tham gia vào nghiên cứu này. Ông nói rằng không có cái gọi là “chỉ báo trung gian hoàn hảo”, nhưng cho biết những dấu ấn ở trong xương bọt biển là “cách tốt nhất trong khả năng hiện tại – là chén thánh của công cuộc tái hiện hồ sơ [nhiệt độ quá khứ hàng thế kỷ]”.

Ts. Winter và Gs. McCulloch cho biết những miếng bọt biển màu cam gỉ có tuổi thọ cao này – một trong số chúng đã sống hơn 320 năm tuổi khi được thu thập – đặc biệt ở chỗ chúng có thể trở thành một công cụ đo lường nhiệt độ môi trường lý tưởng, tốt hơn những gì giới khoa học đã sử dụng làm mốc cơ sở để so sánh đối chiếu nền nhiệt trung bình toàn cầu từ giữa đến cuối thập niên 1800.

Ts. Winter cho biết: “Chúng là những thánh đường của lịch sử, nhất là về lịch sử loài người, ghi lại lượng carbon dioxide trong khí quyển, nhiệt độ và độ pH của nước. Chúng rất đẹp. Không dễ tìm thấy chúng. Bạn sẽ cần một đội thợ lặn đặc biệt để tìm chiếm chúng. Đó là bởi vì chúng sống ở độ sâu 100 đến 300 feet (33 mét đến 98 mét) trong bóng tối.”

Ông giải thích rằng vùng biển Ca-ri-bê là “địa điểm lý tưởng để đo lường các xu hướng [nhiệt độ trên] toàn cầu”. Theo báo cáo khoa học nói trên, khu vực này có “vị trí lý tưởng”, ít chịu tác động từ Dòng hải lưu xuyên kinh tuyến Đại Tây Dương (Atlantic Meridional Overturning Circulation – AMOC), trong khi “vẫn ghi nhận những tác động rộng hơn” của hiện tượng khí hậu El Niño-Dao động phương Nam. Khả năng ghi dấu lại nhiệt độ môi trường của loài bọt biển là “rất mạnh mẽ” khi so sánh với các đánh giá khác về xu hướng thay đổi nhiệt độ.

Các chuyên gia đã xem xét những mức nhiệt độ thay đổi khác nhau trong vòng 300 năm trở về thời điểm hiện tại, để xem liệu khoảng thời gian được xác định là mốc cơ sở cho nền nhiệt độ thời tiền công nghiệp mà thế giới đang sử dụng hiện nay liệu có chính xác hay không. Vậy họ đã tìm thấy gì?

Các hồ sơ ghi nhận nơi [xương] bọt biển cho thấy nền nhiệt độ [trung bình toàn cầu] gần như không đổi từ năm 1700 đến năm 1790 và từ năm 1840 đến năm 1860 (có một khoảng cách để trống ở giữa do hiệu ứng núi lửa làm nguội đi nền nhiệt lúc này). Nhóm nghiên cứu nhận thấy nhiệt độ đại dương bắt đầu tăng lên từ giữa những năm 1860, và chứng cứ đó càng rõ ràng hơn khi bước vào giữa những năm 1870. Khám phá này cho thấy thời kỳ tiền công nghiệp (lúc con người chưa xả thải khí nhà kính ở mức độ công nghiệp) nên được xác định là trong khoảng thời gian từ năm 1700 đến năm 1860.

Những phát hiện mới này mang ý nghĩa rất sâu sắc.

Điều này có ý nghĩa gì đối với tình trạng nóng lên toàn cầu?

Khi áp dụng đường cơ sở (mốc thời gian của thời kỳ tiền công nghiệp) mới này, một bức tranh rất khác về tình trạng nóng lên toàn cầu sẽ xuất hiện. Nó cho thấy tiến trình tăng nhiệt của đại dương do con người gây ra đã bắt đầu sớm hơn ít nhất vài thập kỷ so với giả định trước đây của IPCC.

Hiện tượng biến đổi khí hậu dài hạn thường được đo lường dựa trên tình trạng nóng lên [toàn cầu] trung bình trong 30 năm từ 1961 đến 1990, cũng như nóng lên trong những thập kỷ gần đây.

Phát hiện trong nghiên cứu khoa học trên cho thấy rằng trong khoảng thời gian giữa thời điểm kết thúc thời kỳ tiền công nghiệp mới được xác định này, với mức trung bình 30 năm được đề cập đến ở trên, nhiệt độ của đại dương và bề mặt đất liền đã tăng +0,9°C. Con số này cao hơn nhiều so với mức nóng lên +0,4°C mà IPCC đã ước tính khi sử dụng khung thời gian thông thường áp đặt cho thời kỳ tiền công nghiệp [mà họ nghĩ].

Khi thêm vào đó là mức tăng nhiệt trung bình trên toàn cầu 0,8°C từ năm 1990 đến thời điểm hiện tại, thì Trái Đất có thể đã ấm lên trung bình ít nhất 1,7°C kể từ thời kỳ tiền công nghiệp [mốc thời gian mới của chúng tôi]. Điều này cho thấy chúng ta đã vượt qua mục tiêu giới hạn tăng nhiệt 1,5°C của Thỏa thuận Paris rồi.

Và nó cũng cho thấy mục tiêu quan trọng nhất của thỏa thuận này – là duy trì mức tăng nhiệt trung bình trên toàn cầu dưới +2°C – hiện rất có thể sẽ bị vượt qua vào cuối thập kỷ 2020 – sớm hơn gần hai thập kỷ so với dự kiến.

Nghiên cứu cũng đưa ra một phát hiện đáng báo động khác. Kể từ cuối thế kỷ 20, nhiệt độ không khí trên đất liền đã tăng với tốc độ gần gấp đôi so với bề mặt đại dương, và hiện vượt trên mức nhiệt của thời kỳ tiền công nghiệp đến hơn 2°C. Điều này phù hợp với tình trạng suy giảm được ghi nhận rõ ràng ở vùng băng vĩnh cửu tại Bắc Cực và tần suất gia tăng các đợt nắng nóng, cháy rừng và hạn hán trên khắp thế giới.

Trong các báo cáo của IPCC – được xem là bản tóm tắt có căn cứ nhất về khoa học khí hậu – giới chuyên gia khoa học sử dụng kết hợp nhiệt độ không khí bề mặt đất và nhiệt độ mặt nước biển để đánh giá sự thay đổi nền nhiệt độ trung bình trên bề mặt toàn cầu (global mean surface temperatures – GMST).

Cơ quan Liên Hợp Quốc báo cáo tình trạng nóng lên toàn cầu dựa trên mốc thời gian là “đường cơ sở tiền công nghiệp” (pre-industrial baseline) từ năm 1850-1900. Đường cơ sở này được mô tả là “một lựa chọn thực tế dựa trên những cân nhắc về tính sẵn có của dữ liệu” – một phần vì phần lớn dữ liệu khí hậu quan sát được mà họ đang sử dụng chỉ có sẵn từ năm 1850.

Ví dụ như: bộ dữ liệu HadSST4 của Cơ quan Khí tượng Quốc gia Met Office (Vương quốc Anh) – một trong ba bộ dữ liệu được sử dụng trong công việc ước tính nhiệt độ mặt nước biển của IPCC – có niên đại từ năm 1850.

IPCC cũng thừa nhận rằng “có những thay đổi do con người và tự nhiên tác động lên nền khí hậu đã xảy ra” trước đường cơ sở 1850-1900. Ví dụ như, trong báo cáo năm 2021 về khoa học biến đổi khí hậu, IPCC ước tính rằng trong khoảng thời gian từ 1750 đến giai đoạn 1850-1900, GMST đã tăng khoảng 0,1 độ C. Trong số này, hoạt động của con người gây ra mức tăng từ 0,0 – 0,2 độ C.

Do đó, giới nghiên cứu thường sử dụng nền nhiệt trung bình trong giai đoạn 1850-1900 làm “đường cơ sở tiền công nghiệp” để đo lường và đối chiếu tình trạng nóng lên toàn cầu.

Vào năm 2015, các quốc gia trên thế giới đã đồng ý với Thỏa thuận Paris về việc duy trì mức tăng nhiệt độ trung bình toàn cầu ở dưới +2 độ C so với thời kỳ tiền công nghiệp, và theo đuổi nỗ lực hạn chế tình trạng tăng nhiệt ở mức + 1,5 độ C. Thuật ngữ “Thời kỳ Tiền Công nghiệp” (Pre-industrial) không được định nghĩa rõ ràng trong thỏa thuận này, nhưng nó thường được hiểu là mốc nhiệt độ trung bình trong khoảng thời gian từ năm 1850-1900.

Tuy nhiên, một số nhà khoa học tranh luận rằng mốc thời kỳ “tiền công nghiệp” nên [được cho là] bắt đầu trước cả năm 1850.

Nghiên cứu mới sử dụng dữ liệu chỉ báo trung gian được lấy từ bọt biển ở vùng biển Ca-ri-bê để biểu thị chuỗi thời gian về các mức nhiệt độ đại dương trong khu vực từ năm 1700 đến ngày nay. Các nhà khoa học đã thu thập những bộ xương xơ cứng của bọt biển nằm ở khối nước biển hỗn hợp trong đại dương (ocean mixed layer) – là vùng đại dương nơi nhiệt lượng được trao đổi dễ dàng giữa bầu khí quyển và lòng đại dương.

Theo nghiên cứu, trong khoảng thời gian từ năm 1700-1790 và từ năm 1840-1860, dữ liệu chỉ báo trung gian [qua xương bọt biển] cho thấy đại dương ấm lên khoảng +0,9 độ C. Các tác giả của nghiên cứu cho biết khoảng thời gian ở giữa hai giai đoạn lịch sử trên đã xuất hiện một đợt lạnh đi, phần lớn là do các vụ phun trào núi lửa gây ra.

Biểu đồ bên dưới hiển thị dữ liệu chỉ báo qua trung gian [xương bọt biển] (màu xanh dương) từ năm 1770, cùng với bản ghi nhiệt độ quan sát được HadSST4 (màu tím), bắt đầu vào năm 1850, so với giai đoạn tham chiếu 1961-1990. Các tác giả của nghiên cứu đã áp dụng “độ lệch” 0,9 độ C cho dữ liệu chỉ báo trung gian của họ để giải thích cho sự gia tăng nhiệt độ thời tiền kỳ công nghiệp.

Hiện các nhà khoa học khác vẫn tỏ ra nghi ngờ tuyên bố của nghiên cứu này rằng thế giới đã ấm lên nhiều hơn người ta nghĩ. Nhưng nếu tính toán về cách đo nhiệt bằng bọt biển là đúng thì sẽ có những hậu quả lớn.

Tiến sĩ Gavin Schmidt, giám đốc Viện Nghiên cứu Vũ trụ Goddard (NASA Goddard Institute) của NASA, nói rằng dữ liệu mới từ nghiên cứu này là “sự bổ sung hữu ích cho bộ cơ sở dữ liệu” về các chỉ báo trung gian của nền cổ khí hậu. Tuy nhiên, ông còn cho biết:

“Các ước tính về nền nhiệt độ trung bình toàn cầu trước thời điểm năm 1850 đòi hỏi nhiều chỉ báo trung gian đến từ phạm vi thay đổi càng rộng hơn càng tốt, và do đó việc tuyên bố rằng, các số liệu lấy từ một mẫu bản ghi duy nhất đã có thể xác định chắc chắn về tình trạng nóng lên trung bình toàn cầu kể từ thời kỳ tiền công nghiệp, có thể vẫn chưa đủ sức thuyết phục.”

Giáo sư Gabi Hegerl, một chuyên gia nghiên cứu về khoa học hệ thống khí hậu tại Đại học Edinburgh, nhận xét rằng nghiên cứu trên đã trình bày một “bản ghi mới tuyệt vời” về nhiệt độ đại dương, nhưng cho biết “việc chuyển dịch ý nghĩa của nó đối với các mục tiêu giới hạn tăng nhiệt toàn cầu [của loài người] đã vượt quá mức ý nghĩa của nghiên cứu”.

Bà cảnh báo rằng

“một địa điểm nghiên cứu duy nhất không thể đại diện cho dữ liệu của toàn cầu, vì nền khí hậu thay đổi trên bình diện cả hành tinh, mà đó là lý do tại sao cách duy nhất để đo lường nhiệt độ toàn cầu là phải lấy dữ liệu từ khắp nơi trên thế giới”.

Tương tự, Ts. Hausfather gọi phát hiện này là “điều thú vị”, nhưng góp ý thêm rằng

nó “nên được kết hợp với các bản ghi chỉ báo trung gian khác trong một tổng hợp nghiên cứu lớn hơn trước khi có thể thay đổi quan điểm [tăng nhiệt] hiện nay của chúng ta”.

Ts. Michael Mann, chuyên gia khoa học khí hậu hàng đầu của Đại học Pennsylvania (Hoa Kỳ), người không tham gia vào nghiên cứu trên, dù từ lâu đã không đồng ý với đường cơ sở của IPCC và cho rằng hiện tượng nóng lên toàn cầu đã bắt đầu còn sớm hơn mốc thời gian này, vẫn hoài nghi về kết quả nghiên cứu. Ông nói:

“Theo quan điểm của tôi, cần phải nhẹ dạ lắm mới khẳng định rằng bản ghi chép tiêu chuẩn về nền nhiệt [đang sử dụng] hiện nay là sai dựa trên các miếng bọt biển sơ khai đến từ một vùng duy nhất trên thế giới. Thành thật mà nói, nó chẳng có ý nghĩa gì với tôi cả.”

Trong cuộc họp báo công bố nghiên cứu khoa học của mình, Ts. Winter và Gs. McCulloch liên tục bảo vệ việc sử dụng bọt biển như là một đại diện chỉ báo trung gian chính xác cho sự thay đổi nền nhiệt độ thế giới. Họ cho biết ngoại trừ thập niên 1800, việc tái tạo lại lịch sử nền nhiệt độ của họ dựa trên bọt biển phù hợp với các kỷ lục về nhiệt trên toàn cầu được ghi nhận từ các thiết bị hiện đại và từ những đại diện chỉ báo trung gian khác khác như san hô, lõi băng và vòng cây.

Và mặc dù những miếng bọt biển này chỉ có ở biển Ca-ri-bê, Gs. McCulloch và Ts. Winter cho biết chúng là đại diện điển hình cho phần còn lại của thế giới vì chúng ở độ sâu không bị ảnh hưởng quá nhiều bởi các chu kỳ ấm và lạnh của El Nino và La Nina, nơi có khối nước rất phù hợp với nhiệt độ đại dương trên toàn cầu.

Gs. McCulloch cho biết, mặc dù nghiên cứu dừng lại ở năm 2020 với mức đo tăng nhiệt chạm + 1,7 độ C (3,1 độ F) kể từ thời kỳ tiền công nghiệp, nhưng mức nóng kỷ lục vào năm 2023 đã đẩy con số đó lên tới 1,8 độ C (3,2 độ F) rồi. Ông khẳng định:

“Tốc độ thay đổi nhanh hơn nhiều so với chúng tôi nghĩ. Chúng ta đang tiến tới những kịch bản có rủi ro cao rất nguy hiểm cho tương lai. Và cách duy nhất để ngăn chặn điều này là giảm lượng khí thải. Một cách khẩn cấp, khẩn trương nhất.”

Chúng ta phải hành động ngay bây giờ

Các ước tính đã sửa đổi của nhóm nghiên cứu cho thấy biến đổi khí hậu đang ở giai đoạn phức tạp hơn chúng ta tưởng. Đây là nguyên nhân gây ra mối quan tâm lớn.

Có vẻ như nhân loại đã bỏ lỡ cơ hội hạn chế tiến trình nóng lên toàn cầu ở mức tăng nhiệt +1,5°C và đang phải đối mặt với một nhiệm vụ rất khó khăn phía trước là giữ mức tăng nhiệt độ dưới +2°C. Điều này nhấn mạnh nhu cầu cấp thiết phải giảm một nửa lượng khí thải toàn cầu vào năm 2030.