Khi hình dung về một vụ phun trào núi lửa, chúng ta thường nghĩ đến những dòng dung nham đỏ rực, những cột tro bụi khổng lồ vươn cao lên trời hoặc những đợt sóng lan rộng trên biển.

Thế nhưng, ảnh hưởng của một vụ phun trào có thể lan xa hơn rất nhiều so với những gì mắt thường nhìn thấy.

Một vụ phun trào mạnh có thể đẩy khí và vô số hạt cực nhỏ lên cao trong khí quyển, làm thay đổi lượng ánh sáng Mặt Trời, nhiệt độ và lượng mưa ở những khu vực cách xa hàng nghìn kilômét. Vậy tại sao một hiện tượng nóng dữ dội như núi lửa phun trào lại có thể khiến bề mặt Trái Đất trở nên lạnh hơn? Hãy cùng khám phá cơ chế khoa học thú vị đằng sau hiện tượng này.

Núi lửa ảnh hưởng đến không khí như thế nào?

Trong quá trình phun trào, núi lửa giải phóng dung nham, tro bụi, khí và nhiều hạt vật chất cực nhỏ. Tro núi lửa chứa các mảnh đá, khoáng chất và thủy tinh núi lửa. Phần lớn lượng vật chất này tồn tại trong tầng khí quyển thấp, nơi chúng có thể ngăn cản và tán xạ ánh sáng Mặt Trời. Điều này có thể gây ra hiện tượng giảm nhiệt trong thời gian ngắn tại khu vực gần nơi phun trào. Tuy nhiên, tro bụi thường không tồn tại quá lâu trong khí quyển. Mưa và trọng lực dần kéo nhiều hạt vật chất trở lại bề mặt Trái Đất. Tác động lâu dài hơn đối với khí hậu thường bắt nguồn từ các loại khí chứa lưu huỳnh được giải phóng trong những vụ phun trào mạnh. Khi những loại khí này vươn tới các tầng cao của khí quyển, các phản ứng hóa học có thể tạo ra những hạt khí dung sunfat. Những hạt cực nhỏ này có khả năng lan rộng trên phạm vi lớn nhờ sự lưu thông của khí quyển và tồn tại lơ lửng trong nhiều tháng, thậm chí lâu hơn.

Chiếc ô vô hình trong khí quyển

Có thể hình dung những hạt khí dung này giống như một chiếc ô mỏng vô hình bao phủ khí quyển. Chúng tán xạ và phản xạ một phần ánh sáng Mặt Trời chiếu tới trở lại không gian. Kết quả là lượng năng lượng Mặt Trời đến được bề mặt Trái Đất giảm xuống, từ đó có thể khiến nhiệt độ gần mặt đất hạ thấp. Đồng thời, các hạt này cũng có thể hấp thụ một phần năng lượng do Trái Đất và tầng khí quyển thấp phát ra. Điều đó có thể khiến một số khu vực ở tầng khí quyển phía trên ấm lên trong khi bề mặt Trái Đất lại lạnh đi. Đây là một sự tương phản đặc biệt thú vị. Bản thân vụ phun trào có nhiệt độ cực cao, nhưng những hạt vật chất mà nó đẩy lên bầu trời lại có thể làm giảm lượng năng lượng đến mặt đất. Đây chính là một trong những cách đáng chú ý nhất mà hoạt động núi lửa có thể tác động đến khí hậu.

Khi nào núi lửa ảnh hưởng đến khí hậu?

Không phải vụ phun trào nào cũng đủ mạnh để tác động đến khí hậu trên phạm vi rộng. Các nhà khoa học sử dụng Chỉ số Bùng nổ Núi lửa để mô tả mức độ mạnh của một vụ phun trào. Thang đo này kéo dài từ 0 đến 8, trong đó giá trị càng cao thể hiện vụ phun trào càng lớn và dữ dội. Khi một vụ phun trào mạnh đưa lượng lớn khí và các hạt cực nhỏ lên tầng cao của khí quyển, ảnh hưởng của chúng có thể kéo dài lâu hơn nhiều so với chính thời gian núi lửa phun trào. Những vật chất này có thể lan rộng nhờ sự lưu thông khí quyển, làm giảm lượng ánh sáng Mặt Trời chiếu xuống và tác động đến nhiệt độ cũng như quy luật mưa theo thời gian. Vụ phun trào càng mạnh và vật chất được đẩy lên càng cao thì khả năng gây ảnh hưởng trên phạm vi rộng càng lớn. Vì vậy, các nhà khoa học đặc biệt chú ý đến lượng vật chất được giải phóng cũng như độ cao mà chúng đạt tới sau mỗi vụ phun trào.

Vì sao mùa đông có thể thay đổi?

Hiện tượng giảm nhiệt do núi lửa không đồng nghĩa với việc mọi khu vực trên thế giới đều trở nên lạnh hơn. Kết quả còn phụ thuộc vào vị trí, thời điểm xảy ra vụ phun trào và mức độ ảnh hưởng của nó đối với sự lưu thông khí quyển. Một vụ phun trào lớn tại vùng nhiệt đới có thể tác động đến nhiệt độ đại dương và các hình thái áp suất khí quyển. Những thay đổi này có khả năng làm biến đổi các hệ thống gió lớn và đưa những khối không khí ấm, giàu hơi ẩm tới một số khu vực trong mùa đông. Do khí quyển hoạt động như một hệ thống liên kết chặt chẽ, một khu vực có thể trải qua mùa đông ấm hơn trong khi nơi khác lại trở nên lạnh hơn. Điều này khiến tác động của núi lửa đối với khí hậu phức tạp hơn rất nhiều so với nhận định đơn giản rằng một vụ phun trào sẽ làm nhiệt độ giảm ở mọi nơi.

Lượng mưa cũng thay đổi

Nhiệt độ chỉ là một phần của câu chuyện. Những vụ phun trào lớn còn có thể ảnh hưởng đến lượng mưa. Khi bề mặt Trái Đất trở nên lạnh hơn, quá trình bốc hơi có thể diễn ra chậm lại. Khi lượng hơi ẩm đi vào khí quyển giảm, lượng mưa trung bình cũng có thể giảm trong một khoảng thời gian sau một vụ phun trào mạnh. Một số nghiên cứu khí hậu cho thấy những hình thái mưa bất thường có thể tiếp tục kéo dài từ một đến hai năm. Tuy nhiên, sự thay đổi không giống nhau ở mọi khu vực. Gió theo mùa, nhiệt độ đại dương và sự lưu thông khí quyển đều ảnh hưởng đến cách hơi ẩm di chuyển. Một số nơi có thể nhận được ít mưa hơn, trong khi những khu vực khác lại có lượng mưa tăng lên do các luồng gió thay đổi đưa không khí ẩm về phía chúng.

Vì sao núi lửa có vai trò quan trọng?

Mặc dù những vụ phun trào lớn có thể làm xáo trộn hệ sinh thái và khí hậu, núi lửa cũng là một phần quan trọng trong lịch sử tự nhiên của Trái Đất. Hoạt động núi lửa đã góp phần giải phóng nhiều loại khí trong giai đoạn đầu hình thành hành tinh và đóng vai trò trong quá trình tạo nên bầu khí quyển sơ khai. Trải qua thời gian địa chất kéo dài, các quá trình núi lửa còn góp phần hình thành núi, đảo, thung lũng cùng nhiều dạng địa hình khác. Vì vậy, núi lửa không đơn thuần chỉ là những hiện tượng thiên nhiên dữ dội và ngoạn mục. Chúng còn là một phần của những quá trình lâu dài đã góp phần định hình bề mặt và khí quyển Trái Đất.

Chúng ta có thể học được gì?

Những vụ phun trào núi lửa nhắc nhở chúng ta rằng các hệ thống trên Trái Đất luôn có mối liên hệ chặt chẽ với nhau. Một vụ phun trào mạnh có thể đưa vật chất lên cao trong khí quyển, làm giảm lượng ánh sáng Mặt Trời đến bề mặt, thay đổi nhiệt độ và tác động đến quy luật mưa. Vì vậy, khi quan sát một vụ phun trào núi lửa, chúng ta có thể nhìn xa hơn những dòng dung nham đỏ rực và những cột tro bụi đang bốc lên. Ở rất cao phía trên mặt đất, một quá trình khí quyển vô hình có thể đã bắt đầu làm thay đổi điều kiện tự nhiên trên khắp hành tinh. Điều gì khiến bạn bất ngờ nhất: khả năng làm giảm nhiệt độ, sự thay đổi lượng mưa hay việc các hạt vật chất từ núi lửa có thể tồn tại trong tầng cao khí quyển suốt một thời gian dài?