Nội dung chính
Dập lửa Bắc Cực có thể bảo vệ carbon đóng băng. Việc dập lửa ngăn lớp rêu và đất hữu cơ cách nhiệt cho tầng đất bên dưới bị phá hủy. Tuy nhiên, không thể và cũng không nên dập mọi đám cháy. Các cơ quan phải ưu tiên những nơi có kho carbon dễ tổn thương và khả năng khống chế cao. Mức rủi ro đối với lính cứu hỏa cũng phải ở ngưỡng chấp nhận được.
Một vụ cháy rừng ở Alaska có thể tiếp tục tác động đến khí hậu rất lâu sau khi ngọn lửa tắt. Carbon được giữ trong đất suốt hàng nghìn năm có thể thoát vào khí quyển khi tầng đất đóng băng tan. Lượng carbon đó làm nhiệt độ tăng và tạo điều kiện cho nhiều đám cháy mới.
Theo bài điều tra của MIT Technology Review, các nhóm nghiên cứu tại Mỹ và Canada đang xem xét cách ứng phó mới với cháy rừng phương Bắc. Mục tiêu chữa cháy không còn chỉ là bảo vệ con người và công trình, mà còn bao gồm bảo vệ những kho carbon tự nhiên của hành tinh.
Đây là một lựa chọn khó. Cháy là thành phần tự nhiên của hệ sinh thái rừng. Dập lửa trên những vùng hoang dã rộng lớn cần nhiều tiền và có thể đẩy lính cứu hỏa vào nguy hiểm. Ngay cả khi can thiệp thành công, hiệu quả giảm phát thải vẫn chưa chắc chắn. Giới khoa học chưa biết lượng phát thải tránh được có đủ lớn để biện minh cho chi phí và rủi ro hay không.
Đám cháy làm tầng đất đóng băng tan nhanh ra sao
Lửa thiêu rụi lớp rêu và đất hữu cơ vốn ngăn nhiệt truyền xuống nền đất. Vì mất lớp cách nhiệt này, tầng đất đóng băng tan nhanh hơn. Phép đo sau một vụ cháy tại Alaska cho thấy độ sâu tan băng ở vùng bị cháy ít nhất gấp ba lần khu vực nằm ngoài vết cháy.
Tháng 7 năm 2021, giữa một đợt thời tiết đặc biệt ấm, lửa bùng lên trong khu rừng vân sam đen và bạch dương giấy. Địa điểm cháy nằm tại khuôn viên phía bắc của Đại học Alaska ở Fairbanks. Vụ cháy có thể bắt nguồn từ sét. Khi lực lượng chức năng đến nơi, ngọn lửa đã dài khoảng 12 feet, tương đương 3,7 mét. Cột khói cao khoảng 500 feet, tương đương 152 mét, theo số liệu được MIT Technology Review dẫn lại từ cơ quan thông tin cháy rừng Alaska.
Phép đo tại vết cháy Yankovich
Gần năm năm sau vụ cháy đường Yankovich, Hilary Shook thuộc Hiệp hội Khoa học Cháy Alaska dùng một thanh kim loại hình chữ T để thăm dò ranh giới trên của tầng đất đóng băng. Ngoài vết cháy, thanh thăm chạm lớp đất cứng ở độ sâu khoảng một foot, tương đương 30 cm. Tại nơi lửa đã đốt mất lớp rêu và đất mặt giàu chất hữu cơ, thanh thăm đi sâu ít nhất gấp ba lần.
Tầng đất đóng băng nằm dưới khoảng 15% diện tích đất ở Bắc bán cầu và chứa lượng carbon xấp xỉ gấp đôi khí quyển, theo nghiên cứu được bài báo gốc trích dẫn. Khi lớp đất này tan, vật chất hữu cơ bắt đầu phân hủy và giải phóng khí nhà kính. Một vòng phản hồi hình thành: khí hậu ấm hơn làm cháy rừng nghiêm trọng hơn, cháy làm đất tan nhanh hơn, còn carbon thoát ra tiếp tục thúc đẩy quá trình ấm lên.
Vấn đề này cho thấy vì sao các công nghệ được xếp vào nhóm công nghệ khí hậu ngày càng phải xử lý cả phát thải trực tiếp lẫn các phản hồi tự nhiên bị hoạt động của con người kích hoạt.
Một điểm mù lớn trong dự báo khí hậu
Nhiều mô hình khí hậu chưa phản ánh đầy đủ carbon giải phóng khi cháy rừng làm tầng đất đóng băng tan nhanh. Điểm mù này có thể khiến dự báo đánh giá thấp lượng khí nhà kính phát sinh từ các vùng phương Bắc trong những kịch bản nóng lên cao.
Phát thải từ cháy rừng trên toàn cầu đã tăng 60% kể từ năm 2001, còn tại các rừng phương Bắc thì gần như tăng gấp ba, theo số liệu nghiên cứu được MIT Technology Review dẫn lại. Khu vực này đang ấm lên nhanh gấp bốn lần mức trung bình của hành tinh. Không khí ấm hơn cũng làm tăng năng lượng đối lưu trong khí quyển, tạo điều kiện cho giông và sét gây cháy.
Những đám cháy dữ dội tại Canada trong năm 2023 đã giải phóng nhiều carbon hơn tổng lượng phát thải từ nhiên liệu hóa thạch của cả nước trong cùng năm, theo nghiên cứu được bài báo gốc trích dẫn. Nhiều vụ cháy xảy ra tại vùng hẻo lánh, nơi chính sách hiện hành thường cho phép lửa tiếp tục cháy nếu không đe dọa khu dân cư.
Kho carbon đang thu hẹp
Tầng đất đóng băng quanh Canada, Greenland, Siberia, Scandinavia và các vùng Bắc Cực khác lưu trữ khoảng 1,5 nghìn tỷ tấn carbon. Diện tích tầng đất này đã thu hẹp kể từ năm 1850, trong đó tốc độ suy giảm tăng mạnh trong 50 năm gần đây.
Trong kịch bản nóng lên cao, quá trình tan băng do cháy có thể giải phóng lượng khí tương đương gần 80 tỷ tấn carbon dioxide vào năm 2100. Con số đó lớn hơn một nửa lượng phát thải trực tiếp dự kiến từ việc thảm thực vật bị đốt cháy. Sự nóng lên nói chung có thể giải phóng thêm hơn 400 tỷ tấn carbon dioxide tương đương trong cùng giai đoạn. Số liệu này đến từ nghiên cứu tháng 1 được bài báo gốc dẫn lại.
Dù vậy, chỉ một phần nhỏ các mô hình được dùng trong những báo cáo khí hậu lớn của Liên Hợp Quốc tính đến sự mất dần của tầng đất đóng băng. Không mô hình nào trong số đó đưa đầy đủ hiện tượng sụp đổ đột ngột và tan nhanh sau cháy rừng hoặc sóng nhiệt vào tính toán, theo các nghiên cứu được MIT Technology Review trích dẫn.
Thử nghiệm tại Yukon Flats
Thử nghiệm tại Yukon Flats đặt mục tiêu dập những đám cháy đe dọa yedoma, một dạng tầng đất đóng băng sâu và giàu carbon, ngay cả khi lửa chưa đe dọa khu dân cư. Lực lượng chức năng chỉ can thiệp khi còn đủ nguồn lực và dự kiến có thể khống chế đám cháy trong 72 giờ.
Khu bảo tồn động vật hoang dã quốc gia Yukon Flats rộng 11 triệu acre, tương đương khoảng 4,45 triệu hecta. Bên dưới khu vực chân đồi là yedoma, một dạng tầng đất đóng băng rất sâu, giàu băng và carbon. Nó hình thành từ những lớp trầm tích bụi mịn bị gió cuốn đi rồi đóng băng vào cuối thế Pleistocene, kết thúc khoảng 11.700 năm trước.
Từ cháy lớn đến chương trình thí điểm
Năm 2019, các vụ cháy tại Yukon Flats thiêu rụi khoảng 750.000 acre, tương đương hơn 303.000 hecta, theo dữ liệu được MIT Technology Review dẫn lại. Jimmy Fox, khi đó là quản lý khu bảo tồn, bắt đầu đề xuất dập lửa nếu đám cháy đe dọa yedoma, ngay cả khi nó chưa đe dọa nơi con người sinh sống.
Cuối cùng, Cơ quan Phòng cháy Alaska thuộc Cục Quản lý Đất đai Mỹ đồng ý thử nghiệm trên một khu vực rộng 1,6 triệu acre, tương đương khoảng 647.000 hecta. Lực lượng chức năng sẽ cố dập lửa nếu còn đủ nguồn lực và đánh giá rằng đám cháy có thể được khống chế trong 72 giờ.
Chương trình từng đứng trước nguy cơ bị chấm dứt sau khi Donald Trump tái đắc cử và sáng kiến DOGE cắt hồi tố nguồn tài trợ công cho hoạt động nghiên cứu. Tuy nhiên, vào tháng 2, chính phủ liên bang Mỹ chính thức duy trì dự án và mở rộng mục tiêu sang bảo vệ đa dạng sinh cảnh, chất lượng nước và chất lượng không khí.
Không thể dập mọi đám cháy
Không thể dập mọi đám cháy vì nguồn lực có hạn, chữa cháy ở vùng xa gây nguy hiểm và lửa vẫn giữ vai trò tự nhiên trong nhiều hệ sinh thái. Chiến lược đang được nghiên cứu là ưu tiên những nơi có kho carbon dễ tổn thương và khả năng phát thải cao nếu bị cháy.
Woodwell Climate Research Center và các đối tác đang lập bản đồ rủi ro cháy cùng mức độ dễ tổn thương của các kho carbon tại nội địa Alaska. Dự án dự kiến mở rộng sang phần lớn Canada, xác định nơi có yedoma và các dạng tầng đất đóng băng khác, đồng thời dự báo điểm cháy có khả năng xuất hiện trong 10 đến 15 năm tới.
Việc ngăn cháy quá mức trong quá khứ từng khiến vật liệu thực vật khô tích tụ, làm những vụ cháy sau dữ dội hơn. Bản đồ cần giúp cơ quan chức năng phân biệt nơi có nguy cơ phát thải cao với những khu vực mà lửa vẫn giữ vai trò sinh thái tự nhiên.
Brendan Rogers, nhà khoa học cấp cao tại Woodwell, cho rằng phát hiện cháy sớm, quản lý thảm thực vật, lập kế hoạch chữa cháy tốt hơn và bố trí nguồn lực phù hợp đều có thể giảm nguy hiểm cho cộng đồng lẫn lực lượng cứu hỏa.
Dùng lửa nhẹ để ngăn cháy lớn
Đốt có kiểm soát và đốt văn hóa có thể loại bỏ bớt thực vật dễ cháy trước khi chúng nuôi một đám cháy lớn. Biện pháp này không loại bỏ hoàn toàn rủi ro vì lửa có thể vượt khỏi khu vực dự kiến và khói vẫn có thể ảnh hưởng đến cộng đồng gần đó.
Một hướng can thiệp là loại bỏ bớt nhiên liệu dễ cháy bằng thiết bị cơ giới hoặc những đợt đốt có kiểm soát. Các cộng đồng bản địa Bắc Mỹ đã thực hành đốt văn hóa suốt hàng nghìn năm để giảm nguy cơ cháy và dọn đất. Hoạt động này bị cấm trên diện rộng từ thế kỷ 19, dù quy định đã được nới lỏng trong những năm gần đây.
Đốt văn hóa và đốt theo kế hoạch vẫn gây tranh cãi vì lửa có thể vượt khỏi tầm kiểm soát. Ngay cả khi được khống chế, khói vẫn có thể lan vào thị trấn. Edward Alexander, đồng chủ tịch Hội đồng Quốc tế Gwich’in, cho rằng diện tích Alaska quá lớn để chỉ dựa vào lực lượng cưa cây và chữa cháy sau khi lửa đã bùng lên.
Alexander tóm tắt cách tiếp cận này bằng yêu cầu sử dụng những đám lửa nhẹ thay vì để xảy ra đại hỏa hoạn. Sáng kiến North Fire dự kiến nghiên cứu các đợt đốt văn hóa gần Fort Yukon. Các nhà khoa học tại Woodwell và Đại học Alaska ở Fairbanks sẽ theo dõi tính dễ cháy, lượng carbon và tầng đất đóng băng trong nhiều năm.
Vệ tinh có thể phát hiện lửa trong 20 phút
FireSat được thiết kế để phát hiện những đám cháy nhỏ hoặc có nhiệt độ thấp và cập nhật hình ảnh thường xuyên hơn các hệ thống hiện nay. Khi chòm vệ tinh hoàn chỉnh hoạt động, hệ thống được kỳ vọng quan sát các điểm cháy trên toàn cầu sau mỗi 20 phút hoặc nhanh hơn.
Một số nhà nghiên cứu cho rằng cơ hội lớn nhất nằm ở đợt tấn công ban đầu, tức điều máy bay, xe bồn và lính cứu hỏa đến ngay khi lửa vừa xuất hiện. Khi đám cháy đã lan tới quy mô lớn, thời gian khống chế dài hơn và công việc nguy hiểm hơn nhiều.
FireSat dự kiến có hơn 50 vệ tinh với camera độ phân giải cao và cảm biến nhiệt, đủ khả năng phát hiện đám cháy nhỏ hoặc có nhiệt độ thấp với kích thước chỉ 5 x 5 mét, theo MIT Technology Review.
Từ nhiều ngày xuống còn vài phút
Hiện nay, một đám cháy có thể mất nhiều ngày mới được phát hiện. Khi chòm vệ tinh hoàn chỉnh đi vào hoạt động, có thể vào đầu thập niên 2030, FireSat được kỳ vọng phát hiện và cập nhật ảnh cháy ở bất cứ nơi nào trên thế giới sau mỗi 20 phút hoặc nhanh hơn.
Vệ tinh nguyên mẫu đầu tiên được phóng năm 2025. Ba vệ tinh vận hành đã vào quỹ đạo trong tháng 7, và Earth Fire Alliance dự kiến phóng thêm bốn vệ tinh trước cuối năm sau. OroraTech của Đức cũng đã phóng 18 vệ tinh phát hiện cháy trong một năm rưỡi, còn Canada dự kiến bắt đầu triển khai WildFireSat từ năm 2029, theo các số liệu trong bài điều tra gốc.
Lượng cảnh báo mới sẽ cần một hệ thống sàng lọc để cơ quan cứu hỏa biết đám cháy nào phải được ưu tiên. Quỹ Bảo vệ Môi trường đang hợp tác trong một số dự án và muốn xây dựng công cụ phân loại bằng trí tuệ nhân tạo. Cách tiếp cận này có điểm tương đồng với việc dùng trí tuệ nhân tạo để dự báo thời tiết theo giờ. Dữ liệu nhanh hơn chỉ hữu ích khi hệ thống biến nó thành quyết định kịp thời.
Phát hiện nhanh chưa đủ
Cảnh báo vệ tinh chỉ giúp giảm thiệt hại nếu lực lượng chữa cháy có thể đánh giá và tiếp cận điểm cháy trước khi lửa vượt tầm kiểm soát. Điều đó đòi hỏi nhân lực, thiết bị, trung tâm vận hành và chính sách ưu tiên các vùng có kho carbon dễ tổn thương.
Ngay cả khi vệ tinh báo cháy trong vài phút, lực lượng chữa cháy vẫn phải đến được những vùng xa xôi. Các cơ quan có thể phải mở thêm trung tâm vận hành và bố trí sẵn nhân lực cùng thiết bị ở những vị trí có thể tiếp cận vùng rủi ro cao.
Các công nghệ đang được thảo luận còn có gieo mây nhằm hạn chế sét và trực thăng chữa cháy tự hành. Sikorsky, thuộc Lockheed Martin, đang phát triển phiên bản tự hành của trực thăng Black Hawk với cảm biến nhiệt và bồn nước. Công ty hợp tác với Rain Industries để dùng phần mềm theo dõi điều kiện thay đổi và điều khiển máy bay không người lái trong quá trình dập lửa.
Max Brodie, giám đốc điều hành Rain, xem yedoma và rừng phương Bắc là trường hợp phù hợp cho máy bay tự hành vì đây là hai điểm có nguy cơ vượt ngưỡng khí hậu nhưng hiện thiếu nguồn lực nghiêm trọng. Tuy vậy, Woodwell nhấn mạnh rằng tổ chức này không quảng bá cho một doanh nghiệp cụ thể.
Chi phí bảo vệ carbon
Một nghiên cứu năm 2022 ước tính tăng cường dập cháy sẽ tốn 12,63 USD cho mỗi tấn carbon dioxide được ngăn phát thải. Alaska có thể cần thêm hàng tỷ USD để giữ phát thải từ cháy ở mức lịch sử, trong khi hiệu quả khí hậu dài hạn của khoản đầu tư vẫn chưa được xác định chắc chắn.
Nghiên cứu năm 2022 trên tạp chí Science Advances đưa ra mức chi phí 12,63 USD cho mỗi tấn carbon dioxide được ngăn phát thải. Theo nghiên cứu sắp công bố được MIT Technology Review đề cập, mức chi phí này sẽ giảm nếu tính cả carbon trong tầng đất đóng băng.
Dù vậy, Alaska vẫn cần chi thêm khoảng 7 tỷ USD trong thập niên này để giữ phát thải từ cháy ở mức lịch sử. Trong 30 năm tiếp theo, khoản chi bổ sung được ước tính từ 7 tỷ đến 50 tỷ USD khi mức độ nghiêm trọng của cháy tiếp tục tăng. Các tác giả lưu ý đây là chi phí để duy trì hiện trạng, không nhất thiết là mục tiêu chính sách tối ưu.
Sự chênh lệch nguồn lực cũng rất lớn. Alaska tạo ra khoảng một nửa phát thải do cháy rừng của Mỹ nhưng chỉ nhận khoảng 4% ngân sách chữa cháy liên bang, theo số liệu được bài báo gốc dẫn lại. Cơ quan Cứu hỏa Hoang dã Mỹ vẫn khẳng định an toàn của lính cứu hỏa và công chúng là ưu tiên cao nhất.
Can thiệp có thực sự giữ được carbon?
Can thiệp sớm có thể giữ carbon trong đất ở một số vụ cháy, nhưng bằng chứng hiện chưa đủ để kết luận biện pháp này sẽ làm giảm đáng kể quy mô cháy trên toàn vùng. Một đám cháy bị dập hôm nay cũng có thể chỉ bị trì hoãn nếu nhiên liệu tiếp tục tích tụ.
Michelle Mack, giáo sư sinh thái hệ sinh thái tại Đại học Bắc Arizona, cho rằng bằng chứng thực nghiệm hiện chưa đủ để kết luận các biện pháp can thiệp có thể thay đổi đáng kể quy mô cháy. Bà vẫn nhận thấy một số trường hợp rõ ràng mà phản ứng sớm có thể giữ carbon trong lòng đất.
Bài học từ vụ cháy sông Anaktuvuk
Vụ cháy sông Anaktuvuk năm 2007 là một ví dụ. Đám cháy đồng rêu tại North Slope của Alaska có thể đã được dập tương đối dễ trong những ngày đầu. Tuy nhiên, lửa tiếp tục cháy cho đến khi tuyết mùa đông dập tắt gần ba tháng sau đó. Trong thời gian này, lửa lan qua 400 dặm vuông, tương đương khoảng 1.036 km vuông. Đám cháy giải phóng hơn 2 triệu tấn carbon, theo nghiên cứu của Mack được MIT Technology Review dẫn lại.
Tuy nhiên, dập một đám cháy trong mùa này không làm nguy cơ cháy của khu rừng biến mất. Can thiệp có thể chỉ trì hoãn thay vì ngăn lượng carbon cuối cùng thoát ra. Mack cho rằng tỉa thưa rừng, đốt theo kế hoạch và trồng cây rụng lá ít bắt lửa để tạo vành đai xanh có thể hứa hẹn hơn việc chỉ dựa vào công nghệ chữa cháy.
Rogers phản hồi rằng các biện pháp đang được nghiên cứu bao gồm cả phòng ngừa lẫn dập lửa và có thể tạo khác biệt thực sự. Brian Buma thuộc Quỹ Bảo vệ Môi trường thận trọng hơn: chưa ai biết cơ quan chức năng có thể hành động nhanh đến đâu khi vệ tinh phát cảnh báo, hoặc trở ngại chính trị sẽ lớn thế nào.
FAQs
Dập lửa Bắc Cực có thể bảo vệ carbon đóng băng không?
Dập sớm một số đám cháy có thể ngăn lửa phá hủy lớp rêu và đất hữu cơ cách nhiệt, qua đó làm chậm quá trình tan của tầng đất đóng băng. Tuy nhiên, hiệu quả phụ thuộc vào vị trí, thời điểm can thiệp và khả năng ngăn cháy tái diễn trong tương lai.
Vì sao cháy rừng làm tầng đất đóng băng tan nhanh hơn?
Lửa phá hủy lớp rêu và đất hữu cơ vốn cách nhiệt cho nền đất. Khi lớp bảo vệ mất đi, nhiệt truyền xuống sâu hơn và làm tầng đất đóng băng tan nhanh.
Tại sao không dập tất cả các đám cháy ở Bắc Cực?
Cháy có vai trò tự nhiên trong hệ sinh thái, còn dập lửa quá mức có thể làm vật liệu khô tích tụ và gây cháy nghiêm trọng hơn sau này. Nguồn lực hạn chế và nguy hiểm đối với lính cứu hỏa cũng buộc các cơ quan phải chọn nơi ưu tiên.
FireSat có thể thay đổi công tác chữa cháy thế nào?
Khi hoàn chỉnh, FireSat được kỳ vọng cập nhật hình ảnh cháy trên toàn cầu sau mỗi 20 phút hoặc nhanh hơn. Dữ liệu đó có thể hỗ trợ phản ứng sớm, nhưng chỉ hiệu quả nếu có đủ nhân lực, thiết bị và chính sách để hành động.
Đốt có kiểm soát có an toàn không?
Đốt có kiểm soát có thể giảm lượng thực vật dễ cháy, nhưng vẫn có nguy cơ vượt khỏi khu vực dự kiến hoặc tạo khói ảnh hưởng đến cộng đồng. Biện pháp này cần kế hoạch, điều kiện thời tiết phù hợp và lực lượng chuyên môn.
Hãy tiếp tục theo dõi Sine để cập nhật những công nghệ và lựa chọn chính sách đang định hình cách thế giới ứng phó với khí hậu nóng lên.