Kexue kết hợp theo dõi bão với nghiên cứu khí hậu và đáy biển

Tàu nghiên cứu Kexue của Viện Hải dương học thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc đã trở về Thanh Đảo sau chuyến khảo sát kéo dài 35 ngày ở Tây Thái Bình Dương, vượt qua 5.845 hải lý. Đây không phải một chuyến đi chỉ tập trung vào một thí nghiệm: đoàn nghiên cứu đồng thời theo dõi bão, khảo sát vật lý đại dương, sinh thái biển, hóa học nước biển và địa chất đáy biển để ghép nối bức tranh rộng hơn về tác động của khu vực này đối với khí hậu và hoạt động hàng hải.

Hai câu hỏi khoa học liên quan

Chuyến khảo sát tập trung vào hai hướng chính:

• Dòng hải lưu và biến động của hồ nước ấm Tây Thái Bình Dương ảnh hưởng như thế nào đến khí hậu và môi trường biển.
• Quá trình tiến hóa địa chất phức tạp của khu vực tác động ra sao đến tài nguyên và môi trường xung quanh.

Hồ nước ấm Tây Thái Bình Dương — vùng tập trung nước biển mặt có nhiệt độ cao — giữ vai trò quan trọng trong trao đổi nhiệt giữa đại dương và khí quyển. Những thay đổi tại đây có thể liên quan đến sự hình thành và phát triển của các hệ thống thời tiết. Vì vậy, Kexue thu thập dữ liệu về các mối liên hệ này bên cạnh những dấu hiệu biến đổi môi trường dài hạn.

Một chiến dịch quan trắc đa ngành

Các nhà khoa học sử dụng nhiều thiết bị và phương pháp lấy mẫu để khảo sát từ khí quyển, cột nước cho đến hệ sinh thái và đáy biển. Những công cụ chính gồm:

• Các trạm đo CTD toàn tầng nước — thiết bị ghi nhận độ dẫn điện, nhiệt độ và độ sâu, qua đó mô tả các đặc điểm vật lý của nước biển.
• Ống lấy mẫu hộp và ống lấy mẫu trọng lực để nghiên cứu trầm tích cũng như lịch sử địa chất.
• Phao đo Langya, phao trôi và tàu lượn dưới nước nhằm kéo dài phạm vi quan trắc trong những điều kiện biển thay đổi.
• Mẫu nước phục vụ phân tích vật lý, sinh học và hóa học.

Kết hợp lại, các phương pháp này giúp nhóm nghiên cứu xem xét tương tác khí quyển–đại dương, vật lý đại dương, sinh thái biển, hóa học nước biển và các quá trình địa chất như những phần của cùng một hệ thống, thay vì các chủ đề tách rời.

Ba cơn bão tạo phép thử trong thời gian thực

Trong chuyến đi, Kexue đã quan sát bão Bavi, Noul và Dolphin. Hoạt động này góp phần xây dựng năng lực quan trắc ba chiều đại dương–khí quyển theo thời gian thực, trong đó các nhà nghiên cứu ghi lại những thay đổi của lớp biên liên kết giữa biển và khí quyển khi bão đi qua.

Các số liệu được báo cáo gồm áp suất gần 996 hPa, sức gió khoảng 15 m/giây và lượng mưa cực đại trong một giờ khoảng 500 mm. Những quan sát như vậy có giá trị vì cường độ bão không chỉ phụ thuộc vào khí quyển; nó còn chịu ảnh hưởng bởi tương tác giữa xoáy thuận với lớp nước trên cùng của đại dương và lớp biên khí quyển–mặt biển.

Tuy nhiên, một chuyến khảo sát đơn lẻ không thể tự mình làm thay đổi toàn bộ công tác dự báo. Giá trị của dữ liệu nằm ở việc bổ sung chi tiết cho các hệ thống dự báo và giúp kiểm chứng mức độ phản ánh chính xác của mô hình đối với tương tác đại dương–khí quyển. Dữ liệu từ chuyến đi được kỳ vọng hỗ trợ dự báo bão chính xác hơn và tăng mức độ an toàn cho hoạt động trên biển.

Lấy mẫu nước để nghiên cứu khí hậu và El Niño

Kexue cũng thực hiện chương trình lấy mẫu liên quan đến khả năng xuất hiện một đợt El Niño mạnh bất thường. Đoàn nghiên cứu thu hơn 900 lít nước dưới bề mặt và 8.000 lít nước mặt để phân tích trong phòng thí nghiệm.

Các chỉ số dự kiến được kiểm tra gồm:

• Nhiệt độ và độ mặn
• Độ pH và oxy hòa tan
• Diệp lục và sulfide
• Các chất chlorofluorocarbon
• Hydrocarbon thơm đa vòng, hay PAH
• Thủy ngân
• Các đồng vị phóng xạ

Nhóm nghiên cứu sẽ đối chiếu các mẫu mới với 14 năm dữ liệu trước đó. Việc so sánh này giúp đặt điều kiện hiện tại vào bối cảnh dài hạn, đồng thời làm rõ mối liên hệ giữa biến động đại dương, khí hậu, môi trường biển và diễn biến của bão.

Giá trị nằm ở bộ dữ liệu kết hợp

Kexue chưa công bố một “phát hiện duy nhất” có thể ngay lập tức thay đổi dự báo thời tiết hay đánh giá khí hậu. Đóng góp chính của chuyến đi là tạo ra một bộ dữ liệu liên ngành, kết nối các quan sát thường được thu thập riêng rẽ: dòng biển và vùng nước ấm, điều kiện tương tác biển–khí quyển khi có bão, các chỉ dấu sinh học và hóa học, cùng hồ sơ biến đổi của đáy biển.

Những ứng dụng trước mắt được xác định cho dữ liệu này gồm nghiên cứu khí hậu, dự báo bão, bảo đảm an toàn hàng hải và hỗ trợ ra quyết định trên biển. Kết luận cuối cùng vẫn phụ thuộc vào quá trình phân tích mẫu trong phòng thí nghiệm và việc đối chiếu với các quan trắc trước đây. Vì thế, chuyến đi nên được xem là một chiến dịch quan trắc và thu thập bằng chứng quy mô lớn — chưa phải một mô hình dự báo hoàn chỉnh hay đánh giá khí hậu cuối cùng.