Vòng sinh trưởng cây cổ thụ hé lộ tín hiệu khí hậu bất thường ở Amazon

Giai đoạn 2024-2025, khu vực Amazon hứng chịu những đợt hạn hán nghiêm trọng nhất trong lịch sử. Hiện tượng này khiến giới khoa học đặt câu hỏi liệu toàn bộ lưu vực Amazon có đang dần khô hạn do các chu kỳ El Niño và La Niña ngày càng cực đoan hơn hay không. 

Trong bối cảnh dữ liệu về khu vực còn hạn chế, các nhà khoa học từ các trường đại học ở Anh và Viện Nghiên cứu Quốc gia Amazon của Brazil (INPA) đã tìm kiếm lời giải từ chính những cây cổ thụ trong rừng mưa Amazon.

Tín hiệu đáng lo ngại trong thân cây

Nhóm nghiên cứu tập trung phân tích các vòng sinh trưởng hình thành hằng năm trong thân cây bằng phương pháp niên đại học vòng cây. Ngoài việc xác định tuổi cây, phương pháp này còn giúp tái dựng các điều kiện khí hậu trong quá khứ và đã hé lộ một vấn đề phức tạp hơn nhiều.

Kết quả nghiên cứu cho thấy sự biến động cực đoan của tính mùa vụ lượng mưa trong suốt 40 năm qua, khi chu trình thủy văn bị xáo trộn bởi các mùa mưa ngày càng ẩm ướt hơn, trong khi mùa khô lại trở nên khắc nghiệt hơn.

“Ý tưởng cho nghiên cứu của chúng tôi xuất phát từ một câu hỏi tồn tại từ lâu: điều gì đang xảy ra với khí hậu Amazon khi được phân tích thông qua một bộ dữ liệu có tính đại diện không gian rộng và phạm vi thời gian đủ dài”, tác giả chính Bruno Cintra, nhà sinh học thuộc Đại học Birmingham, cho biết.

Nghiên cứu được thực hiện dựa trên tín hiệu đồng vị oxy trong các vòng sinh trưởng của cây tuyết tùng ish (Cedrela odorata) và cây arapari (Macrolobium acaciifolium). Tỷ lệ các đồng vị này trong gỗ có liên hệ mật thiết với lượng mưa mà cây hấp thụ. Kết quả cho thấy lượng mưa trong mùa mưa ở Amazon đã tăng từ 15-22% kể từ năm 1980, trong khi lượng mưa mùa khô giảm từ 5,8-13,5%.

Mùa mưa ẩm hơn, mùa khô khắc nghiệt hơn

Theo Cintra, điểm mới của nghiên cứu nằm ở việc đánh giá hai kiểu hệ sinh thái rừng khác nhau. Nhóm nghiên cứu thu thập mẫu cây tại các vùng rừng ngập nước được gọi là várzeas và igapós - lấy từ những cây phát triển trong giai đoạn không bị ngập nước, tức giai đoạn sinh trưởng trên cạn - đồng thời khảo sát cả các cây ở rừng đất khô, vốn phát triển mạnh vào mùa mưa.

Ngoài ra, các nhà khoa học nhấn mạnh việc tập trung phân tích các đồng vị oxy hình thành trong thân cây, phản ánh những quá trình vật lý diễn ra trong khí quyển liên quan đến sự ngưng tụ và bốc hơi của nước.

“Mỗi khi nước thay đổi trạng thái, nó sẽ để lại một dấu ấn hóa học trên thân cây”, Cintra cho biết. “Dựa trên hai phương pháp là niên đại học vòng cây và phân tích đồng vị, chúng tôi đã phân tích chuỗi dữ liệu thu được từ các vòng sinh trưởng và xác định được mức độ thay đổi của lượng mưa trong 40 năm qua, qua đó cho thấy sự kéo dài chưa từng có của chu kỳ mưa theo mùa ở Amazon”.

Đồng tác giả Jochen Schöngart, nhà nghiên cứu tại Viện Nghiên cứu Amazon Quốc gia (INPA) ở Manaus, cho biết các hiện tượng thời tiết cực đoan gần đây đã củng cố nhận định về sự gia tăng tính mùa vụ của lượng mưa.

4 trận lũ nghiêm trọng nhất trong lịch sử khu vực trung tâm Amazon vào các năm 2021, 2012, 2009, 2022 và 3 đợt hạn hán thủy văn nghiêm trọng nhất trong khu vực lần lượt diễn ra vào các năm 2024, 2023, 2010.

Những quan sát trong 40 năm qua cho thấy sự hình thành của một “điểm nóng khí hậu”, thể hiện qua mùa mưa ẩm ướt hơn - đặc biệt ở phía bắc Amazon - trong khi mùa khô ở phía nam ngày càng khô hạn và kéo dài hơn. Khu vực trung tâm Amazon, trong khi đó, lại chịu tác động đồng thời của cả hai cực đoan này.

Schöngart cũng cho rằng khoa học hiện nay vẫn gặp khó khăn trong việc tách bạch đâu là tác động của biến động khí hậu tự nhiên và đâu là hệ quả từ hoạt động của con người trong các chu kỳ thủy văn ngày càng dữ dội.

Schöngart cũng là đồng tác giả của một nghiên cứu khác về tái dựng khí hậu dựa trên các vòng sinh trưởng của cây tuyết tùng Tây Ban Nha (Spanish cedar), qua đó giúp các nhà khoa học nhìn lại điều kiện khí hậu Amazon cách đây 256 năm. Ông nhấn mạnh vai trò quan trọng của phương pháp niên đại học vòng cây trong việc lý giải những biến động khí hậu từ nhiều thế kỷ trước - giai đoạn Trái Đất chưa chịu tác động từ biến đổi khí hậu do con người gây ra.

“Nghiên cứu này cho thấy trong quá khứ, đặc biệt là giai đoạn 18 năm từ 1861 đến 1879, những đợt hạn hán nghiêm trọng từng xảy ra ở khu vực đông bắc lưu vực Amazon - nơi hiện nay lại ghi nhận lượng mưa gia tăng. Điều đó cho thấy những gì chúng ta quan sát được trong 40 năm qua là chưa từng có tiền lệ”, ông nói.

Daniela Granato, tác giả chính của nghiên cứu này và hiện đang công tác tại Đại học Arkansas, cũng đã rà soát các tư liệu lịch sử để kiểm chứng những gì mà các thân cây - một số đã hơn 300 năm tuổi - “kể lại” thông qua các vòng sinh trưởng của chúng.

Trong quá trình tìm kiếm bằng chứng về các hiện tượng khí hậu cực đoan trước năm 1900, Granato đã phát hiện nhiều bài báo và ghi chép lịch sử về hạn hán, hiện tượng các đoạn sông cạn nước biến thành hồ, tình trạng cá chết hàng loạt, cũng như những vụ cháy lớn dọc theo sông Madeira - phụ lưu lớn nhất của sông Amazon. Bà cũng tìm thấy các bản tin mô tả những trận lũ lớn trong thế kỷ 19, như các trận lũ xảy ra vào năm 1859 và 1892 tại Rio Negro và Santarém.

“Xét về biến động thủy khí hậu, hệ sinh thái Amazon vô cùng rộng lớn, vì vậy mỗi khu vực đều có đặc điểm biến thiên tự nhiên riêng, mùa mưa và mùa khô riêng”, Granato cho biết. “Và một trong những yếu tố lớn nhất tác động đến những thay đổi hiện nay tại một số khu vực chính là nạn phá rừng, vốn làm gián đoạn quá trình hơi ẩm quay trở lại khí quyển”.