Sa mạc Sahara đã trở nên khô cằn như thế nào?

Khoảng 6.000 năm trước, sa mạc Sahara thường xuyên ngập lụt do các cơn mưa nhiệt đới. Nơi đó không hề là sa mạc, mà là những đồng cỏ rộng lớn. Ngày nay, đặc trưng của Sahara chính là nơi có một số diện tích khô hạn nhất trên Trái đất.

Mới đây, hai nhà nghiên cứu đến từ Đại học Texas A&M và Đại học Yale đã đặt ra vấn đề giải thích về sự biến đổi khí hậu rộng lớn như thế lại có thể xảy ra trong một khoảng thời gian ngắn như vậy. Để làm điều đó, các nhà nghiên cứu đã xây dựng một mô hình để đối chiếu với mô hình mưa của thế Holocen với mô hình mưa hiện tại (Thế Holocene hay còn gọi là thế Toàn Tân – một thế địa chất bắt đầu khoảng 11.700 năm trước, sau khi kết thúc thế Canh Tân Pleistocen).

Phân tích của họ đã đưa ra những hiểu biết mới về bản chất của vòng hoàn lưu Hadley - chu trình không khí ấm tăng lên ở gần xích đạo và giảm đi ở vùng cận nhiệt đới. Hoàn lưu Hadley ảnh hưởng tới mọi thứ, từ gió mậu dịch và vành đai mưa nhiệt đới cho tới gió xoáy và bão tố.

Robert Korty, giáo sư về khoa học khí quyển tại Đại học Texas A&M đã phát biểu trong thông cáo báo chí rằng, “khuôn khổ mà ông và cộng sự phát triển giúp cho chúng ta hiểu được tại sao vành đai mưa nhiệt đới rậm rạp lại hình thành ở đó. Vành đai mưa nhiệt đới gắn liền với những điều xảy ra ở các nơi khác trên khắp Trái đất thông qua hoàn lưu Hadley, nhưng nó không thể dự đoán những thay đổi ở nơi khác một cách trực tiếp, vì chuỗi sự kiện này rất phức tạp. Tuy nhiên, đó là một bước để tiến tới mục tiêu”.

Theo thời gian, vành đai mưa đã từng cung cấp một lượng mưa trung bình cho Sahara dần dịch chuyển lên phía bắc hướng về Đại Trung Hải.

Korty phát biểu: “Đó là điều rất bí ẩn để có thể hiểu được tại sao vành đai mưa nhiệt đới lại dịch chuyển rất xa về phía bắc của đường xích đạo. Phát hiện này cho thấy rằng sự di cư lớn của lượng mưa có thể xảy ra ở một phần nào đó của thế giới, ngay cả khi vành đai đó không di chuyển nhiều ở các nơi khác”

Korty và đồng nghiệp William Boos từ Đại học Yale cho rằng chỉ riêng sự dịch chuyển vành đai mưa không thể giải thích được cho sự thay đổi của Sahara. Thay vào đó, dường như sự suy giảm tổng lượng mưa mới có khả năng tạo ra một phần vòng phản hồi khí hậu và làm hiển thị nhiều thay đổi mạnh mẽ hơn trong đất và không khí.

Giáo sư Korty giải thích: “Có thể kết luận rằng, sự thay đổi trong quỹ đạo Trái đất đã làm lượng mưa không còn đủ để duy trì ở bắc Phi 6000 năm trước và các bằng chứng về địa chất cũng cho thấy sự suy giảm lượng mưa ở khu vực được gọi là sa mạc Sahara hiện nay. Thông tin phản hồi giữa thay đổi lượng mưa và thảm thực vật tồn tại cùng với lượng mưa là cần thiết để có được các trận mưa lớn ở Sahara”

Trước đó, nhà khoa học về khí hậu của Viện nghiên cứu không gian Goddard của NASA đã giải thích rằng khoảng 8.000 năm trước, quỹ đạo Trái đất đã thay đổi một chút so với hiện tại. Độ nghiêng của Trái đất đã chuyển từ khoảng 24,1 độ thành 23,5 độ như hiện nay. Sự thay đổi quỹ đạo này ảnh hưởng đến ánh nắng mặt trời - hay lượng năng lượng đện từ mà Trái đất nhận từ mặt trời. Những thay đổi về lượng ánh nắng mặt trời này có tác động làm thay đổi các mô hình thời tiết khí quyển, chẳng hạn như gió mùa. Hàng ngàn năm trước, khi bắc bán cầu nhận được nhiều ánh sáng mặt trời hơn, thì các đợt gió mùa cũng được tăng cường. Sau khi trục nghiêng của Trái đất thay đổi, gió mùa giảm đi và thảm thực vật bắt đầu biến mất. Khi không còn cây để giữ nước và đưa nước trở lại không khí, lượng mưa cũng dần giảm xuống. Cuối cùng, kết quả của vòng thông tin phản hồi giữa đời sống thực vật và khí hậu đã tạo ra điều kiện sa mạc hiện nay.

Hai nhà khoa học hy vọng rằng phát hiện mới được công bố trên tạp chí Nature Geoscience này của họ sẽ cải thiện các mô hình đã được thiết kế để dự đoán tác động của biến đổi khí hậu trên các mô hình thời tiết khu vực.

Anh Thư (Tổng hợp)