Vào tháng 8 năm 2021, mưa rơi trên đỉnh cao 10.551 foot của chỏm băng Greenland, gây ra một cuộc tan chảy kinh hoàng và đường tuyết rút lui dài hơn 2.000 foot. Sự kiện chưa từng có này đã nhắc nhở Joel Harper, một nhà nghiên cứu băng hà của Đại học Montana, người làm việc trên dải băng Greenland, về một điều bất thường kỳ lạ trong dữ liệu của ông, một điều cho thấy rằng vào năm 2008 trời có thể mưa muộn hơn nhiều trong mùa – vào mùa thu, khi khu vực này thường ở trong tình trạng đóng băng sâu và tối tăm gần 24 giờ một ngày.
Khi Harper và các đồng nghiệp của ông xem xét kỹ lưỡng các phép đo mà họ thu thập được từ các cảm biến trên tảng băng nhiều năm trước, họ đã rất ngạc nhiên. Trời không chỉ mưa mà còn mưa suốt 4 ngày khi nhiệt độ không khí tăng 30 độ C (54 độ F), gần và trên điểm đóng băng. Nó đã làm ấm lớp tuyết trên đỉnh núi – tuyết đang chuyển sang dạng băng – từ 11 đến 42 độ F (6 đến 23 độ C). Nước mưa và sự tan chảy bề mặt sau đó đã xuyên qua lớp vỏ cây sâu tới 20 ft trước khi đóng băng trở lại, tạo ra một rào cản có thể làm thay đổi dòng chảy của nước tan chảy vào năm sau.
Tất cả lượng mưa đó đều có ý nghĩa quan trọng vì sự tan chảy của dải băng Greenland – giống như sự tan chảy của các sông băng khác trên thế giới – là một trong những nguyên nhân quan trọng nhất khiến mực nước biển dâng cao. Harper cho biết, mỗi khi hiện tượng mưa trên tuyết xảy ra, cấu trúc của lớp linh sam sẽ bị thay đổi và nó trở nên dễ bị ảnh hưởng hơn một chút trước các tác động từ sự kiện tan chảy tiếp theo. Ông nói: “Điều đó cho thấy rằng chỉ một sự gia tăng nhỏ về tần suất và cường độ của các hiện tượng mưa trên tuyết tương tự trong tương lai sẽ có tác động quá lớn”.
Lượng mưa lớn hơn sẽ gây ra lũ lụt nhiều hơn, nhiều vụ lở đất và tuyết lở hơn, đồng thời gây thêm đau khổ cho các loài động vật ở Bắc Cực.
Mưa từng rất hiếm ở hầu hết các vùng của Bắc Cực: các vùng cực đã và vẫn thường quá lạnh và khô để các đám mây hình thành và hấp thụ độ ẩm. Khi lượng mưa xảy ra, nó thường xuất hiện dưới dạng tuyết.
Hai mươi năm trước, lượng mưa hàng năm ở Bắc Cực dao động từ khoảng 10 inch ở khu vực phía Nam đến chỉ 2 inch hoặc ít hơn ở vùng cực bắc. Nhưng theo một nghiên cứu gần đây, khi nhiệt độ ở Bắc Cực tiếp tục ấm lên nhanh hơn gấp ba lần so với toàn bộ hành tinh, băng biển tan và nhiều vùng nước thoáng hơn sẽ mang lại lượng mưa nhiều hơn tới 60% trong những thập kỷ tới, với lượng mưa rơi nhiều hơn lượng tuyết rơi trong năm. nhiều nơi.
Theo Mark Serreze, giám đốc Trung tâm dữ liệu băng tuyết quốc gia tại Đại học Colorado, những thay đổi như vậy sẽ có tác động sâu sắc đến băng biển, sông băng và chỏm băng ở Greenland – vốn đang tan chảy với tốc độ kỷ lục. Lượng mưa sẽ gây ra lũ lụt nhiều hơn; sự tăng tốc trong quá trình tan băng vĩnh cửu; những thay đổi sâu sắc về chất lượng nước; nhiều vụ lở đất và tuyết lở hơn; nhiều đau khổ hơn cho các loài động vật ở Bắc Cực, nhiều loài trong số đó đã suy giảm nhanh chóng do khí hậu thay đổi; và những thách thức nghiêm trọng đối với người dân bản địa sống phụ thuộc vào những loài động vật đó.
Sét đánh trên Yukon ở miền Bắc Canada.
Prisma của Dukas Pressegentur GmbH / Alamy Kho ảnh
Những thay đổi có thể đã được nhìn thấy. Sấm sét hiện đang xuất hiện ở những nơi mà trước đây chúng hiếm khi xảy ra. Năm 2022, trận giông bão dài nhất trong lịch sử quan sát Bắc Cực được ghi nhận ở Siberia. Cơn bão kéo dài gần một giờ, dài gấp đôi các cơn giông điển hình ở miền Nam. Chỉ vài ngày trước đó, một loạt ba cơn giông đã đi qua một phần Alaska mà hiếm khi xảy ra.
Các vết nứt trên bề mặt, cho phép nước xâm nhập vào bên trong chỏm băng, đang tăng tốc do sự tan chảy nhanh chóng. Và những trận tuyết lở, huy động một lượng lớn tuyết bão hòa nước, đang trở nên phổ biến: Năm 2016, một sự kiện mưa trên tuyết đã gây ra 800 trận tuyết lở ở Tây Greenland.
Rick Thoman, một nhà khoa học khí hậu tại Đại học Alaska Fairbanks, cho biết lượng mưa vào bất kỳ thời điểm nào trong năm đều tăng 17% ở bang này trong nửa thế kỷ qua, gây ra lũ lụt khiến các con đường phải đóng cửa và lở đất, trong một trường hợp đã gây ra lũ lụt. 180 triệu tấn đá đổ vào một vịnh hẹp, tạo ra cơn sóng thần cao tới 633 ft – một trong những cơn sóng thần cao nhất từng được ghi nhận trên toàn thế giới.
Nhưng hiện tượng mưa mùa đông cũng đang gia tăng. Thoman cho biết, nơi Fairbanks thường thấy mưa trên tuyết khoảng hai hoặc ba lần một thập kỷ, giờ đây nó xảy ra ít nhất một lần trong hầu hết các mùa đông. Đó là một vấn đề đối với những người lái xe địa phương vì với ít hệ thống sưởi bằng năng lượng mặt trời, băng hình thành trên đường từ những cơn mưa tháng 11 thường tồn tại cho đến mùa xuân.
Khoa học về cả mưa và mưa trên tuyết ở Bắc Cực vẫn còn ở giai đoạn sơ khai và rất phức tạp bởi thực tế là các vệ tinh và trạm thời tiết tự động gặp khó khăn trong việc phân biệt giữa tuyết và mưa và vì không có đủ nhà khoa học. trên mặt đất để đánh giá trực tiếp điều gì sẽ xảy ra khi mưa rơi trên tuyết, Serreze nói.
Chính những người thợ săn đã báo cáo lần đầu tiên vào năm 2003 rằng ước tính có khoảng 20.000 con xạ hương đã chết trên đảo Banks, vùng Cao Bắc Cực của Canada, sau một đợt mưa trên tuyết vào tháng 10. Nó lại xảy ra vào mùa đông năm 2013-2014 và năm 2020-2021, khi hàng chục nghìn con tuần lộc chết trên bán đảo Yamal của Siberia.
Ở cả hai nơi, mưa đã làm tuyết cứng lại và ở một số nơi tạo ra băng, khiến các loài động vật gần như không thể đào xuống và lấy địa y, cây cói và các loại thực vật khác mà chúng cần để sống sót qua mùa đông dài.
Kyle Joly, một nhà sinh vật học hoang dã thuộc Cơ quan Công viên Quốc gia Hoa Kỳ, coi sự gia tăng các hiện tượng mưa trên tuyết là một thách thức nghiêm trọng khác đối với 2,4 triệu tuần lộc trên thế giới, vốn 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 người dân bản địa phía bắc, những người sống dựa vào tuần lộc để làm thức ăn. Các chuyên gia y tế công cộng lo ngại rằng sức khỏe của người bản địa sẽ bị tổn hại nghiêm trọng nếu động vật không còn bị săn bắt nữa.
Tuần lộc gần Kangerlussuaq, Greenland. Lượng mưa đóng băng thành băng, khiến tuần lộc tuần lộc khó tiếp cận thảm thực vật cần thiết để sống sót qua mùa đông.
Hình ảnh Joe Raedle / Getty
Đàn ở phía tây Bắc Cực của Alaska, đôi khi lớn nhất ở Bắc Mỹ, có 490.000 con vào năm 2003 nhưng chỉ còn 152.000 con vào năm 2023. Nhưng ít nhất đàn đó vẫn có thể bị săn bắt. Ở trung tâm Bắc Cực của Canada, đàn Bathurst đã giảm mạnh từ khoảng 470.000 con vào những năm 1980 xuống chỉ còn 6.240 con ngày nay; săn bắn tuần lộc ở Lãnh thổ Tây Bắc hiện bị cấm.
Theo Joly, tuần lộc có khả năng thích ứng cao với sự biến đổi khắc nghiệt của môi trường và số lượng của chúng có thể tăng giảm vì nhiều lý do. Sự gia tăng của ruồi đốt trong điều kiện khí hậu ấm lên có thể làm hao mòn năng lượng của chúng, cũng như việc di cư bằng đường vòng do sự mở rộng của đường sá và sự phát triển công nghiệp, cũng như sự gia tăng các bãi tuyết sâu và mềm, có liên quan đến việc mất đi băng biển. (Bề mặt đại dương không có băng làm tăng độ ẩm gần bề mặt, dẫn đến độ ẩm trong khí quyển tăng lên.)
Lớp băng sắc nhọn và tuyết đóng cứng cũng có thể làm rách chân tuần lộc tuần lộc và mưa trên tuyết đã ảnh hưởng định kỳ đến một số trong 32 đàn tuần lộc ở Alaska. Ví dụ, một ngày sau lễ Giáng sinh năm 2021, nhiệt độ đã tăng lên hơn 60 độ F (15 độ C) trong một cơn bão gây mưa 1 inch trên một khu vực rộng lớn của bang. Cục Cá và Trò chơi Alaska ước tính rằng 40% nai sừng tấm, tuần lộc và cừu ở nội địa bang này đã chết vào mùa đông năm đó vì chúng không thể đào xuyên qua băng tuyết cứng.
Dòng chảy từ lượng mưa đang đẩy nhanh quá trình tan băng vĩnh cửu và sụt lún mặt đất, đồng thời làm trầm tích lấp đầy các hồ chứa cá.
Không chỉ tuần lộc và xạ hương đang bị đe dọa. Ngày càng có nhiều bằng chứng cho thấy mưa rơi ở các vùng của Bắc Cực, nơi lượng mưa thường xuất hiện khi tuyết đang giết chết những con chim ưng peregrine, vốn chỉ có lông tơ để bảo vệ chúng khỏi cái lạnh. Một khi nước thấm vào chúng, gà con sẽ không 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 các vùng sa mạc vùng cực, nơi bị bao phủ bởi lớp băng vĩnh cửu và nhận được rất ít tuyết vào mùa đông. Các nghiên cứu gần đây được công bố bởi nhà khoa học Melissa Lafrenière của Đại học Queen và các đồng nghiệp từ một số trường đại học ở Canada và Hoa Kỳ đã chỉ ra một bức tranh đáng lo ngại đang diễn ra tại Đài quan sát lưu vực Bắc Cực Cape Bounty trên đảo Melville, ở vùng Bắc Cực cao của Canada, đã hoạt động từ năm 2003.
Sự thay đổi từ dòng chảy chủ yếu do tuyết tan vào mùa xuân và mùa hè sang dòng chảy do cả mưa và tuyết tan đang đẩy nhanh quá trình tan băng vĩnh cửu và sụt lún mặt đất, đồng thời làm trầm tích lấp đầy các hồ nuôi cá. Một nghiên cứu cho thấy độ đục trong một hồ nước tăng gấp 50 lần, dẫn đến thủy ngân tăng lên và làm giảm sức khỏe của cá than Bắc Cực, một loài cá mà người Inuit ở Bắc Cực dựa vào.
Một trạm thời tiết trên dải băng Greenland đang tan chảy.
Cơ quan Vũ trụ Châu Âu
Lafrenière nói rằng chỉ với 20 năm đo lường, thật khó để chỉ ra một cách thuyết phục xu hướng. “Nhưng chúng tôi nhận thấy mưa rơi nhiều hơn trong các sự kiện lớn hơn, đặc biệt là vào cuối mùa hè. Vào năm 2022, chúng ta đã có trận mưa lớn bất thường, làm giảm lượng mưa trung bình của mùa hè trong vòng chưa đầy 48 giờ.”
Để giúp các nhà khoa học và những người ra quyết định hiểu rõ hơn về tác động của những gì đang xảy ra, Serreze và các đồng nghiệp của ông đã tạo ra một cơ sở dữ liệu về tất cả các hiện tượng mưa trên tuyết đã biết trên khắp Bắc Cực. Và ngày càng nhiều nhà khoa học như Robert Means của Đại học Queen ở Canada đang làm việc với người Inuit và những người bản địa phía bắc khác để tìm ra sự thật những gì họ nghĩ rằng vệ tinh và trạm thời tiết tự động đang nói với họ và chia sẻ dữ liệu mà họ đang thu thập và đánh giá.
Means, người gốc Inuit, còn là một chàng trai trẻ khi chứng kiến các bộ phận của đàn George River, một trong những đàn tuần lộc lớn nhất thế giới, di cư qua băng ở trung tâm Labrador. “Có hàng ngàn, hàng ngàn người trong số họ,” anh nhớ lại với vẻ ngạc nhiên. Đàn có 750.000 con vào những năm 1980; ngày nay, nó có không quá 20.000. 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 nhà khoa học cho biết các nhà nghiên cứu cần phải làm việc với người bản địa “những người đang trực tiếp đối phó với tác động của mưa đối với tuyết”.
Means đang hợp tác với người Inuit của Labrador để hiểu rõ hơn về những sự kiện thời tiết này sẽ ảnh hưởng như thế nào đến tuần lộc và an ninh lương thực, cũng như việc di chuyển trên băng tuyết của chúng. Tuy nhiên, ông nói, “Việc thực hiện nghiên cứu này ở Canada ngày càng khó khăn vì một nửa số trạm thời tiết đã ngừng hoạt động” do cắt giảm ngân sách liên bang. Means cho biết thêm, hầu hết các trạm vận hành thủ công “đang được thay thế bằng các trạm tự động tạo ra dữ liệu khiến các nhà khoa học khó xác định liệu trời đang mưa hay có tuyết khi nhiệt độ dao động xung quanh mức đóng băng”.
Serreze cho biết, để hiểu rõ hơn về các sự kiện mưa trên tuyết ảnh hưởng đến Bắc Cực như thế nào, các nhà nghiên cứu cần hiểu rõ hơn về tần suất và địa điểm những sự kiện này xảy ra cũng như tác động của chúng đối với cảnh quan đất liền và biển. Ông nói: “Dữ liệu vệ tinh và các mô hình thời tiết có thể tiết lộ một số sự kiện này, nhưng những công cụ này không hoàn hảo”. “Để xác nhận những gì đang xảy ra trên bề mặt và tác động của những sự kiện này đối với tuần lộc, tuần lộc và bò xạ hương cần có con người trên mặt đất. Và chúng tôi không có đủ người trên mặt đất.” Ông lưu ý rằng các nhà nghiên cứu cần phải làm việc với người bản địa “những người đang trực tiếp đối phó với tác động của mưa đối với tuyết”.
Năm 2007, Serreze tuyên bố trong một nghiên cứu của Đại học Colorado Boulder rằng Bắc Cực có thể đã đạt đến điểm bùng phát về biến đổi khí hậu và có thể gây ra một loạt các sự kiện. Mưa nhiều hơn tuyết rơi ở Bắc Cực là một trong những sự kiện như vậy và anh mong đợi sẽ có nhiều điều bất ngờ hơn nữa. “Chúng tôi đang cố gắng theo kịp những gì đang diễn ra,” anh ấy nói, “nhưng chúng tôi cứ thấy ngạc nhiên.”