Khoảng 700 năm trước, trước khi loài người bắt đầu bơm carbon vào khí quyển và làm nóng khí hậu, Trái đất lạnh giá trong một sự kiện làm mát kéo dài hàng thế kỷ có tên là Kỷ băng hà nhỏ.
Ngày nay, nghiên cứu mới phát hiện, độ sâu của Thái Bình Dương vẫn lưu giữ những ký ức về thời gian lạnh hơn này. Chỉ hơn một dặm (2 km), Thái Bình Dương đang trở nên mát hơn một chút khi những vùng nước tồn tại trên bề mặt trong Kỷ băng hà nhỏ chỉ mới hòa quyện với vùng nước sâu hơn, ấm hơn.
Nhà nghiên cứu Jake Gebbie, nhà hải dương học vật lý tại Viện nghiên cứu hải dương học Woods Hole ở Massachusetts cho biết, tiếng vang kỳ lạ về nhiệt độ từ thời kỳ trước rất quan trọng đối với các nhà khoa học khí hậu hiện đại.
"Nếu chúng ta sẽ hiểu biến đổi khí hậu," Gebbie nói với Live Science, "tất cả chỉ là cố gắng nghiên cứu nơi nhiệt và carbon di chuyển xung quanh hệ thống Trái đất."
Lặn sâu
Gebbie và đồng nghiệp của ông tại Đại học Harvard, Peter Huybers, trước đây đã phát hiện ra rằng vùng nước sâu của Thái Bình Dương thực sự rất cũ. Dưới đây khoảng 1,5 dặm (2,5 km) bên dưới bề mặt, vùng biển sâu Thái Bình Dương cưa cuối cùng bề mặt khoảng 1.000 năm trước đây, các nhà nghiên cứu báo cáo trong năm 2012. Điều này có nghĩa là, Gebbie nói, là bạn sẽ có thể phát hiện những dấu hiệu của bề mặt đại dương trong quá khứ là như thế nào bằng cách kiểm tra vùng nước sâu của đại dương.
Vấn đề là thật khó để nghiên cứu nửa dưới của đại dương, Gebbie nói. Từ năm 2002, một tập đoàn quốc tế có tên Chương trình Argo đã sử dụng các công cụ nổi để đo nhiệt độ, độ mặn và các đặc điểm đại dương khác trên toàn cầu; những công cụ, tuy nhiên, không đi dưới 1,2 dặm (2 km). Cuộc khảo sát sâu toàn cầu cuối cùng là một thứ gọi là Thí nghiệm Lưu thông Đại dương Thế giới vào những năm 1990, Gebbie nói.
Sử dụng dữ liệu từ cuộc khảo sát đó, Gebbie và Huybers đã đào tạo một mô hình máy tính để mô phỏng các mô hình lưu thông thời hiện đại của đại dương. Tuy nhiên, để xem xét các mô hình lịch sử, họ cần một số dữ liệu trong thế giới thực để so sánh. May mắn thay, họ đã có nó trong cuộc khảo sát hải dương học hiện đại đầu tiên: Đó là HMS Challenger vào giữa những năm 1870.
Cuộc sống mới cho dữ liệu cũ
HMS Challenger là một tàu khảo sát của Anh mà đi 70.000 hải lý (130.000 km) cho một chuyến thám hiểm giữa năm 1872 và 1876. Các phi hành đoàn của Challenger kỳ giảm nhiệt kế trên dây thừng xuống dưới 1,2 dặm (2 km). Gebbie và Huybers đã phải sửa chữa dữ liệu này một chút, vì áp lực trong đại dương sâu có thể nén thủy ngân trong một nhiệt kế kiểu cũ, làm sai lệch các phép đo.
Những điều chỉnh tiết lộ rằng trong vòng 125 năm trở lại đây, Đại Tây Dương đã ấm ở tất cả các độ sâu, trong khi Thái Bình Dương cho thấy một xu hướng làm mát so với thế kỷ 20 bắt đầu từ giữa 1.1 và 1.6 dặm (1,8 và 2,6 km) sâu, các nhà nghiên cứu báo cáo trong Jan 4 số tạp chí Khoa học.
Các nhà nghiên cứu nhận thấy lượng làm mát chính xác vẫn chưa rõ ràng, nhưng nó rất nhỏ, có thể nằm trong khoảng từ 0,036 độ đến 0,144 độ F (0,02 độ đến 0,08 độ C). Những con số này là sơ bộ, Gebbie nói, và các nhà nghiên cứu có kế hoạch xem xét kỹ hơn dữ liệu để làm cho chúng chính xác hơn.
Tuy nhiên, sự khác biệt nhiệt độ giữa vùng biển Đại Tây Dương và Thái Bình Dương có ý nghĩa, Gebbie nói. Vùng biển Đại Tây Dương hòa trộn dễ dàng hơn so với Thái Bình Dương. Điều này một phần là do nước lạnh, dày đặc xâm nhập Đại Tây Dương từ cả hai vùng cực Nam và Bắc, Gebbie nói. Những vùng nước này chìm xuống đáy khá nhanh, buộc phải khuấy nhanh. Thái Bình Dương lớn hơn và không được bổ sung từ phía bắc, do đó, vùng nước sâu của nó tồn tại gần đáy lâu hơn.
Điều đó có nghĩa là các kiểu khí hậu cũ cũng kéo dài hơn. Trong trường hợp này, Gebbie cho biết, xu hướng làm mát được gây ra bởi sự pha trộn của nước mặt cũ từ hai thời kỳ rõ rệt. Đầu tiên là Thời kỳ ấm áp thời trung cổ, thời kỳ cân bằng giữa khoảng năm 950 và 1250 sau Công nguyên. Ở độ sâu hơn một dặm (2 km), những vùng nước ở trên bề mặt trong Thời kỳ ấm áp Trung cổ hiện đang được thay thế bằng vùng nước lạnh từ Little Kỷ băng hà.
Tuy nhiên, tất cả những điều này bị lu mờ rất nhiều bởi sự nóng lên của thời hiện đại, Gebbie nói. Sự khác biệt về nhiệt độ bề mặt đại dương từ Thời kỳ ấm áp Trung cổ đến Thời kỳ băng hà nhỏ là khoảng 0,72 độ F (0,4 độ C) trong hơn 900 năm, ông nói. Để so sánh, nhiệt độ mặt nước biển đã tăng 1,5 độ F (0,8 độ C) kể từ năm 1901, theo dữ liệu của Cơ quan Khí quyển và Đại dương Quốc gia (NOAA). Các nhà khoa học khí hậu trong nhiều thế kỷ trong tương lai sẽ không thể thấy bất kỳ gợi ý nào về Thời kỳ ấm áp Trung cổ hay Kỷ băng hà nhỏ trong dữ liệu Thái Bình Dương, Gebbie nói; tất cả sẽ bị xóa sổ bởi những ảnh hưởng của sự nóng lên của thế kỷ 20.
Tuy nhiên, những phát hiện rất quan trọng cho ngày hôm nay. Việc tính đến đại dương sâu sẽ giúp các nhà mô hình khí hậu phát triển các ước tính tốt hơn cho sự thay đổi khí hậu trong tương lai, Gebbie nói.
"Nếu bạn thực sự muốn đi đến tận cùng của xu hướng khí hậu dài hạn, nhiều thập kỷ và lâu hơn", ông nói, "bạn không thể bỏ qua đại dương sâu thẳm."
