- Thí nghiệm buồng CLOUD của CERN đã tái hiện quá trình các chất dễ bay hơi do cây phát thải tạo ra hạt mầm mây, khiến người ta phải xem lại bầu khí quyển thời tiền công nghiệp và mốc tham chiếu của các mô hình khí hậu hiện nay
- Sesquiterpene do cây cối và thực vật phát thải đóng góp vào sự hình thành mây mạnh hơn dự đoán; chỉ với tỷ lệ 1:50 so với các chất dễ bay hơi khác cũng có thể làm sự hình thành mây tăng gấp đôi
- Tùy khu vực, mây có thể phản xạ ánh sáng Mặt Trời để tạo hiệu ứng làm mát hoặc giữ nhiệt trên băng ở vùng cực, nên vẫn là một trong những bất định lớn nhất của dự báo khí hậu
- Trong một thế giới có mức ô nhiễm công nghiệp giảm xuống, thực vật và cây cối có thể trở thành yếu tố lớn hơn trong quá trình hình thành mây, và điều này cũng ảnh hưởng tới cách tính hiệu ứng aerosol nhân tạo dựa trên phát thải lưu huỳnh
- Rất khó đưa vật lý của các aerosol tự nhiên nhỏ như sesquiterpene vào mô hình khí hậu, nhưng để dự đoán các chiến lược giảm thiểu thực tế hơn, cần xử lý cả tương tác giữa phát thải của con người và phát thải từ thực vật
Bầu khí quyển trên rừng được tái hiện trong buồng CLOUD của CERN
- Lubna Dada và các đồng nghiệp đã thí nghiệm trong một buồng thép không gỉ 7.000 gallon ở CERN, Thụy Sĩ, để quan sát quá trình các phát thải tự nhiên phản ứng với ozone tạo thành aerosol
- Mây là một trong những bất định lớn nhất trong dự báo khí hậu
- Tùy khu vực, chúng có thể phản xạ ánh sáng Mặt Trời mà đất liền và đại dương lẽ ra sẽ hấp thụ
- Ngược lại, chúng cũng có thể giữ nhiệt trên lớp băng ở Bắc Cực và Nam Cực
- Trên bầu trời, các hạt aerosol hút hơi nước hoặc băng, và những cụm giọt nhỏ đủ lớn sẽ trở thành hạt mầm mây
- Một nửa số đám mây trên Trái Đất hình thành quanh các vật chất như cát, muối, muội than, khói và bụi
- Nửa còn lại được tạo mầm quanh các hơi do sinh vật hoặc máy móc phát thải, chẳng hạn sulfur dioxide sinh ra từ việc đốt nhiên liệu hóa thạch
- Buồng CLOUD của CERN mô phỏng quá trình này bằng cách bơm vào các loại hơi đại diện cho những môi trường cụ thể
- Nó có thể mô phỏng khí phía trên đô thị
- Nhóm của Dada đã tái hiện bầu khí quyển trên rừng không có phát thải do con người để ước tính sự hình thành mây trước thời kỳ công nghiệp hóa
Vai trò của sesquiterpene do cây phát thải
- Nghiên cứu đăng trên Science Advances cho thấy sesquiterpene là một trong những hóa chất do cây phát thải có vai trò lớn trong việc tạo mây
- Cây cối phát thải các chất dễ bay hơi tự nhiên như isoprene và monoterpene, và những chất này có thể kích hoạt các phản ứng hóa học hình thành mây
- Nghiên cứu lần này tập trung vào sesquiterpene, chất được phát thải tương đối ít hơn và trước đây ít được chú ý hơn
- Tùy phân tử cũng như loài thực vật hoặc vi sinh vật phát thải ra nó, chất này có thể có mùi như gỗ, đất, cam quýt hoặc gia vị
- Kết quả thí nghiệm cho thấy sesquiterpene tạo hạt mầm mây hiệu quả hơn dự đoán
- Chỉ với tỷ lệ 1:50 so với các chất dễ bay hơi khác, sự hình thành mây đã tăng gấp đôi
- Trong một thế giới giảm phát thải lưu huỳnh, thực vật và cây cối có thể trở thành động lực lớn hơn của quá trình hình thành mây
Kết quả thí nghiệm đầu tiên hiện ra như “quả chuối”
- Nhóm nghiên cứu đã mô phỏng không khí rừng không bị ô nhiễm bởi phát thải của con người để kiểm tra khả năng tạo mây của sesquiterpene
- Thí nghiệm chuẩn đo hỗn hợp gồm isoprene, chất bay hơi sinh học phổ biến nhất, và α-pinene, một monoterpene, bằng cách ion hóa chúng
- Tổ hợp này tạo ra hạt mầm mây đúng như dự đoán
- Sau đó họ thêm β-caryophyllene, một sesquiterpene có trong cây thông và cây có múi, có mùi giống hạt tiêu vỡ ra
- Dada dự đoán β-caryophyllene sẽ gây ra phản ứng hóa học tạo aerosol và cuối cùng dẫn tới hình thành mây
- Trên màn hình trong phòng thí nghiệm, biểu đồ kích thước hạt chuyển từ màu xanh sang màu vàng như chuối khi số lượng hạt mầm mây tăng lên, và ngay ở lần chạy đầu tiên biểu đồ đã chuyển sang màu vàng
- Chỉ cần thêm 2% β-caryophyllene theo thể tích vào hỗn hợp, sự hình thành mây đã tăng gấp đôi và các hạt cũng phát triển nhanh hơn
- Đây là thí nghiệm đầu tiên cho thấy sesquiterpene tạo ra hạt mầm mây
Aerosol tự nhiên đang làm lung lay mốc tham chiếu của các mô hình khí hậu
- Paquita Zuidema nhấn mạnh rằng chúng ta vẫn chưa thực sự biết chính xác bầu khí quyển nguyên thủy từng ở trạng thái nào
- Ở những khu vực đông dân cư, phát thải nhân tạo chi phối sự hình thành mây, nhưng ở các vùng đất sạch hơn, các chất dễ bay hơi từ thực vật trở nên quan trọng hơn
- Thiết bị thí nghiệm chỉ mới gần đây mới đủ nhạy để hiểu chất dễ bay hơi nào đóng góp lớn nhất
- Các phát hiện liên quan tới sesquiterpene chỉ mới tăng lên tương đối gần đây
- Năm 2010, các nhà nghiên cứu đã phát hiện sesquiterpene gần nền rừng Amazon
- Ở phía trên tán cây, việc truy vết khó hơn nhiều, điều này gợi ý rằng ozone đang biến sesquiterpene thành aerosol hạt mầm mây
- Dada cho biết năm trước đó bà cũng đã quan sát thấy một cơ chế tương tự ở rừng và vùng đất than bùn của Phần Lan
- Jiwen Fan cho rằng dữ liệu về sesquiterpene có thể giúp giải thích tốt hơn dòng chảy aerosol trên toàn cầu
- Aerosol tạo ra hiệu ứng cưỡng bức bức xạ, khiến mây phản xạ nhiều nhiệt đến Trái Đất hơn
- Khi có nhiều aerosol hơn, mây trắng hơn, tồn tại lâu hơn và ít mưa hơn
- Nhiều mô hình khí hậu có thể đã đánh giá quá cao cưỡng bức aerosol nhân tạo, và một lý do có thể là họ đã đánh giá quá thấp aerosol tự nhiên trước Cách mạng Công nghiệp
- Nếu aerosol sinh học trước công nghiệp hóa nhiều hơn dự kiến, thì phần đóng góp do phát thải công nghiệp tạo ra sẽ tương đối nhỏ hơn
Thí nghiệm tiếp theo để có mô hình thực tế hơn
- Việc tính toán lại này có ý nghĩa gì đối với dự báo nóng lên toàn cầu vẫn rất khó đoán vì nhiều yếu tố đan xen với nhau
- Stress nhiệt, thời tiết cực đoan và hạn hán có thể khiến thực vật phát thải nhiều hợp chất hữu cơ dễ bay hơi sinh học hơn, từ đó tạo ra nhiều hạt mầm mây hơn
- Phá rừng và stress nhiệt đang đẩy ranh giới cây gỗ lên độ cao và vĩ độ lớn hơn, điều này ảnh hưởng đến nơi mây hình thành
- Dada chú ý tới vòng phản hồi trong đó khí hậu ảnh hưởng đến sự hình thành mây, còn mây cũng ảnh hưởng trở lại khí hậu
- Các mô hình khí hậu tốt hơn có thể giúp dự đoán các chiến lược giảm thiểu như liệu cần nhiều mây hơn hay ít mây hơn
- Tuy nhiên, do mô hình khí hậu đòi hỏi khối lượng tính toán rất lớn, không dễ để đưa vào những quá trình vật lý nhỏ như aerosol từ cây
- Nhóm của Dada đang tiếp tục thí nghiệm tại CERN để kiểm tra xem phát thải nhân tạo như sulfur dioxide ảnh hưởng thế nào đến khả năng tạo hạt mầm mây của thực vật
- Hai nguồn phát thải này có thể làm chậm nhau hoặc thúc đẩy nhau
- Mục tiêu là mở rộng kết luận sang các điều kiện gần hơn với phần lớn khu vực trên thế giới, nơi nhiều nguồn phát thải cùng trộn lẫn, chứ không chỉ những khu rừng sạch
1 bình luận
Các ý kiến trên Hacker News
Hiện tượng này thật sự đáng kinh ngạc. Gần đây tôi mới biết hiện tượng cây gọi mưa đã được biết đến, nhưng vẫn chưa được hiểu đầy đủ
Việc lượng mưa giảm sau khi chặt rừng là manh mối rõ ràng nhất, vì vậy có vẻ như cây thực sự có thể tạo ra mưa
Trước đây từng có giả thuyết rằng nhiễu động của không khí phía trên rừng gây ra mưa, và đó vẫn có thể là một phần yếu tố, nhưng cách giải thích lần này gọn gàng và dễ hiểu hơn nhiều
Tôi từng muốn dùng luận điểm này khi nói về rừng và thủy văn, nhưng theo tôi biết thì chỉ mới là tương quan nên vẫn phải thận trọng. Chưa phải đã giải quyết hoàn toàn, nhưng chắc chắn giúp giải thích mối liên hệ nhân quả
Cách tiến hóa vận hành cũng thật kỳ diệu. Tất nhiên là cây sẽ gọi mưa rồi, cảm giác là vậy. Tôi tò mò không biết các loài thực vật khác như cỏ trên những đồng bằng rộng lớn có chiến lược riêng để tạo mưa hay không, hay chiến lược của chúng là chịu được hạn hán khắc nghiệt
Dù chưa được hiểu hoàn toàn, trong nông nghiệp người ta biết rõ rằng cây làm tăng độ ẩm địa phương và tạo ra vi khí hậu giúp tăng lượng mưa. Ví dụ như trồng cây hạt ở thung lũng
Có vẻ nông nghiệp hiện đại đã quên hoặc phớt lờ tri thức cũ
Tôi biết chắc rằng rừng có mùi và cảm giác dễ chịu hơn nhiều so với vùng bị đốn hạ. Tôi mong USDA và Forest Service áp dụng các phương thức khai thác gỗ bền vững hơn, đặc biệt trên đất cho thuê. Hiện nay logic kinh tế đang ưu ái việc chặt trắng, nhưng những cách làm như của Menominee ở miền bắc Wisconsin có vẻ tốt hơn
Cuốn "climate: a new story" của Charles Eisenstein là một tài liệu hay giúp hiểu biến đổi khí hậu từ góc nhìn sự phá hủy hệ sinh thái, thay vì chỉ đơn giản là "CO2 xấu". Ông cho rằng góc nhìn chỉ nhấn mạnh CO2 là một thứ mồi nhử làm mờ bản chất vấn đề
Quan niệm thông thường gần với "thời tiết tốt tạo ra nhiều sinh khối hơn", nhưng thực tế có thể là "nhiều sinh khối hơn tạo ra thời tiết tốt". Vì mọi hệ sinh thái đều hoạt động như những bộ đệm hóa học và năng lượng
Wikipedia tại https://en.wikipedia.org/wiki/The_Extended_Phenotype giải thích như sau
"Dawkins develops this idea by pointing to the effect that a gene may have on an organism's environment through that organism's behaviour."
Tôi nghĩ mình khá cởi mở, nhưng ý tưởng rằng cây phóng thích hóa chất để tạo mây còn đáng kinh ngạc hơn tôi tưởng rất nhiều
Nó khiến tôi một lần nữa nhận ra thế giới tự nhiên trước thời công nghiệp hóa đáng kinh ngạc đến mức nào
Tôi muốn quay lại 300 năm trước để ngửi mùi rừng và lặn trên những rạn san hô chưa bị tàn phá
Nhờ vậy, động lực để tôi bắt đầu lại việc làm vườn du kích bằng cách trồng cây trên các khu đất nông nghiệp bị bỏ hoang trong khu mình đang lớn hơn bao giờ hết
Nếu từng đến một khu rừng lá kim rậm rạp, hẳn bạn đã thấy lớp sương mù nhìn chung hơi xanh lam nhưng có sắc từ xám đến tím. Đó là cảm giác thấy ở những nơi như Smoky Mountains hay Pacific Northwest
Nguyên nhân là terpene và các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi khác do cây thải ra. Những chất này phản ứng với ozone và tạo ra các hợp chất tán xạ ánh sáng xanh
Tôi không chắc, nhưng tôi cho rằng lớp sương này, cùng với một số vi cấu trúc và mật độ nhất định trên bề mặt lá kim, đóng vai trò trong việc tạo ra sự ngưng tụ nước. Cây có thể hấp thụ trực tiếp hơn các giọt nước rơi xuống hoặc nước tụ ở phần gốc lá kim, và khả năng chính xác có lẽ khác nhau tùy loài
Lớp sương hóa học này cũng hoạt động như một lá chắn phòng vệ chung chống lại nhiều loài sâu hại và mầm bệnh. Cây lá kim đứng cô lập dễ tổn thương hơn vì không có lớp bảo vệ này
Startup Terraformation(https://www.terraformation.com/) của Yishan Wong là một công ty đang cố ứng phó với biến đổi khí hậu dựa trên tiền đề đại khái như vậy
Bón sắt cho đại dương vốn đã có vẻ hứa hẹn xét từ góc độ suất phản chiếu, và nếu có thể tổng hợp hiệu quả terpene với tỷ lệ phù hợp để tạo mây, có lẽ chúng ta có thể mua thêm thời gian
Tôi đã liên tục nói rằng có rất nhiều thứ trong các mô hình khí hậu mà chúng ta chưa hiểu và chưa phản ánh được, nhưng cứ bị downvote. Có quá nhiều biến số phức tạp và sự phụ thuộc lẫn nhau để có thể mô hình hóa khí hậu một cách chính xác
Ai từng tạo dù chỉ một mô phỏng đơn giản cũng sẽ biết nó mong manh đến mức nào. Ngay cả khi không có nhiều biến số, một sai sót hoặc thiếu sót rất nhỏ cũng có thể làm lệch toàn bộ
Khi số lượng biến tăng lên, hiệu ứng không yếu đi mà mạnh lên. Sai số không bị pha loãng trong nhiều biến đúng, mà bị khuếch đại do sự phụ thuộc lẫn nhau
Mô phỏng cực kỳ dễ bị ảnh hưởng bởi hiệu ứng cánh bướm
Việc bình chọn trên HN không phải lúc nào cũng nắm bắt tốt những khác biệt tinh tế như vậy
Vì đây là lĩnh vực tôi không biết rõ nên thấy rất thú vị, và tôi tò mò trong các mô hình mô phỏng phức tạp, tích lũy, người ta truyền đạt khoảng bất định như thế nào
Canada đã trải qua mùa cháy rừng kỷ lục vào năm 2023, và giờ tôi tò mò hiệu ứng này sẽ phình to như quả cầu tuyết ra sao
Những nỗ lực tái trồng rừng hiện tại là chưa đủ, và phần lớn được thực hiện không phải để phục hồi hệ sinh thái mà để hỗ trợ các hoạt động khai thác gỗ trong tương lai
Bài này nói rằng cháy rừng ở Úc đã làm La Niña trong những năm gần đây mạnh hơn, tôi thấy khá thú vị
Dù vậy, tôi vẫn mong họ cấm mọi người ra ngoài gây cháy rừng như năm 2020. Năm đó thật tốt
Thật đáng kinh ngạc khi chúng ta nghĩ mình hiểu được khí hậu, hiện tượng phức tạp nhất trên Trái Đất. Chưa nắm được đến một nửa mà vẫn làm như biết, thậm chí còn dự đoán nữa
Dự báo thời tiết 5 ngày và dự báo khí hậu là hai chuyện hoàn toàn khác nhau, và ngay cả dự báo thời tiết đó đôi khi cũng hóa ra sai
Xét đến việc Trái Đất đang ở trạng thái nóng nhất trong 100.000 năm qua, tôi nghĩ đây là một trong những dự đoán xuất sắc nhất trong lịch sử khoa học Trái Đất
Thuật ngữ “gieo mầm” có hai nghĩa à? Tôi hiểu nó là rải hạt/tiểu phân vào mây để gây mưa, nhưng trong bài có vẻ dùng theo nghĩa sử dụng các tiểu phân để kích hoạt sự hình thành mây
Ở Bắc California này tôi đã tận mắt thấy. Rừng ven biển thở ra vật liệu tạo mây
Khi điều kiện phù hợp, rừng phóng ra thứ gì đó, nó lập tức ngưng tụ thành sương mù, bốc lên thành mây rồi trôi vào đất liền. Cây cối trên từng dãy sống núi dường như được đồng bộ hóa, nên lớp sương mù ban đầu có kích thước bằng cả sống núi, rồi lớn dần khi bay lên
Việc hiện tượng này được giới khoa học quan tâm là điều tuyệt, nhưng việc nó được đón nhận như một kiểu mặc khải thì khá lạ. Chỉ cần quan sát rừng là thấy quá rõ
Tôi nhớ hiện tượng này cùng nhiều nội dung khác từng được đề cập trong The Nature of Things của CBC, tập “What Trees Talk About”. Rất đáng xem
[0] https://www.cbc.ca/natureofthings/episodes/what-trees-talk-a...