Bắc cực là gì? Các bài báo nghiên cứu khoa học liên quan
Bắc Cực là khu vực xung quanh điểm cực Bắc Trái Đất, bao gồm biển băng và vùng đất liền kề, nằm trên vĩ độ 66°33′ Bắc, đặc trưng bởi điều kiện địa cực. Vùng Bắc Cực điều hòa khí hậu toàn cầu nhờ phản xạ băng biển, điều tiết dòng hải lưu và chu trình carbon, đồng thời duy trì hệ sinh thái giá lạnh.
Giới thiệu
Bắc Cực là khu vực quanh điểm cực Bắc, bao gồm phần băng biển Bắc Băng Dương và vùng đất liền liền kề, chi phối bởi điều kiện địa cực khắc nghiệt. Vùng này có vai trò quan trọng trong điều hòa khí hậu toàn cầu thông qua phản xạ bức xạ mặt trời, điều tiết dòng hải lưu và chu trình carbon.
Mức độ biến đổi nhiệt độ tại Bắc Cực gấp hai lần so với trung bình toàn cầu, dẫn đến hệ quả tan băng nhanh và tác động chuỗi đến hệ sinh thái, mực nước biển và thời tiết các vùng nhiệt đới. Sự nhạy cảm cao với biến đổi khí hậu khiến Bắc Cực trở thành chỉ báo sớm nhất cho xu hướng ấm lên toàn cầu.
Bắc Cực cũng có giá trị chiến lược về an ninh, kinh tế và nghiên cứu khoa học. Tuyến hàng hải phương Bắc (Northern Sea Route) mở ra cơ hội vận tải ngắn hơn từ châu Á sang châu Âu, trong khi trữ lượng dầu khí, khoáng sản và nguồn sinh vật biển phong phú thu hút đầu tư và tranh chấp chủ quyền giữa các quốc gia.
Định nghĩa và giới hạn địa lý
Theo Hội đồng Bắc Cực (Arctic Council), Bắc Cực được định nghĩa bao gồm tất cả khu vực nằm trên vĩ độ 66°33′ Bắc trở lên (tức Vòng Bắc Cực), bao gồm biển và các vùng đất liền Greenland, Bắc Canada, Bắc Nga, Bắc Âu và vùng Bắc Mỹ.
Giới hạn tự nhiên của Bắc Cực không chỉ dựa vào vĩ độ mà còn dựa vào sự hiện diện liên tục của băng biển hằng năm. Một số bản đồ phân vùng theo mật độ băng biển cho thấy ranh giới thay đổi theo mùa, với diện tích băng tối đa vào tháng 3 và tối thiểu vào tháng 9 (NSIDC).
- Vùng băng vĩnh cửu (permanent ice zone): thường xuyên đóng băng dày, chủ yếu ở Bắc Băng Dương.
- Vùng băng mùa (seasonal ice zone): tan băng một phần vào mùa hè, tái tạo trở lại mùa đông.
- Vùng rìa chuyển tiếp (sub-Arctic transition): nơi gặp gỡ giữa khí hậu ôn đới và địa cực, bao gồm các vùng tundra ven biển.
Bản đồ phân vùng chính thức của Hội đồng Bắc Cực được dùng làm cơ sở điều phối chính sách, nghiên cứu khoa học và quản lý tài nguyên chung giữa tám quốc gia thành viên: Canada, Đan Mạch (qua Greenland), Hoa Kỳ, Nga, Na Uy, Thụy Điển, Phần Lan và Iceland.
Đặc điểm khí hậu
Khí hậu Bắc Cực đặc trưng bởi nhiệt độ rất thấp, trung bình tháng 1 dao động từ –30 °C đến –10 °C tùy khu vực, còn trung bình tháng 7 chỉ từ 0 °C đến 10 °C. Chu kỳ ngày đêm cực (polar day/night) kéo dài nhiều tuần: mặt trời không lặn vào mùa hè và không mọc vào mùa đông.
Lưu lượng gió chủ đạo từ tây sang đông, kèm theo bão tuyết và gió lạnh khô, tạo áp suất cao thường trực. Dòng hải lưu lạnh (East Greenland Current, Beaufort Gyre) đóng vai trò giữ ổn định tấm băng biển, trong khi dòng hải lưu ấm (North Atlantic Drift) mang nhiệt độ lên phía Bắc.
Biến động độ dày và diện tích băng biển được theo dõi liên tục qua viễn thám vệ tinh và trạm đo khí tượng thủy văn. Dữ liệu từ NSIDC cho thấy diện tích băng biển hiện giảm khoảng 13% mỗi thập kỷ kể từ năm 1979 (NSIDC).
| Tháng | Temp. trung bình (°C) | Diện tích băng tối thiểu (triệu km²) |
|---|---|---|
| Tháng 1 | –25 | >14 |
| Tháng 7 | 5 | 4–6 |
Đa dạng sinh học và hệ sinh thái
Hệ sinh thái Bắc Cực được phân thành ba vùng chính: vùng băng biển, vùng tundra và vùng rìa chuyển tiếp. Mỗi vùng có loài thực vật và động vật thích nghi đặc trưng với nhiệt độ thấp, ánh sáng biến động và dinh dưỡng giới hạn.
Thực vật tundra bao gồm địa y, rêu và cây thân gỗ thấp (willow, birch dwarf) phát triển vào mùa hè ngắn ngủi. Địa y là nguồn thức ăn quan trọng cho tuần lộc (caribou) và hươu hoẵng châu Âu (reindeer), đồng thời hỗ trợ chu trình nito thông qua quan hệ cộng sinh với vi khuẩn.
- Thực vật: Salix herbacea, Betula nana, Cladonia rangiferina.
- Động vật: Ursus maritimus (gấu bắc cực), Phoca hispida (hải cẩu vòng), Balaena mysticetus (cá voi xanh).
- Động vật bay: Alca torda (chim mỏ giày), Larus hyperboreus (hải âu).
Chuỗi thức ăn Bắc Cực khởi đầu từ vi tảo biển (phytoplankton) phát triển mạnh vào mùa tan băng, cung cấp năng lượng cho động vật phù du, sau đó đến cá, hải cẩu và gấu bắc cực. Sự bất ổn khí hậu và ô nhiễm vi nhựa ảnh hưởng xấu đến hệ sinh thái thông qua thay đổi chu trình dinh dưỡng và mất nơi cư trú của sinh vật.
Con người và các cộng đồng bản địa
Các cộng đồng bản địa sinh sống tại Bắc Cực bao gồm Inuit ở Bắc Mỹ và Greenland, Saami ở Bắc Âu, Nenets và Chukchi ở Nga. Lịch sử định cư của họ gắn liền với săn bắn, đánh cá và chăn tuần lộc, sử dụng kiến thức sinh thái bản địa để tồn tại trong điều kiện địa cực khắc nghiệt.
Văn hóa truyền thống thể hiện qua ngôn ngữ, trang phục, kiến trúc igloo và lễ hội mùa băng. Kiến thức môi trường truyền khẩu chỉ ra chu kỳ băng, di cư của động vật và thời điểm săn bắt an toàn, đóng vai trò quan trọng trong quản lý tài nguyên bền vững.
Sự hiện đại hóa và khai thác tài nguyên đã gây biến động sinh kế: ô nhiễm, thay đổi môi trường và áp lực kinh tế buộc nhiều gia đình bản địa chuyển đổi nghề nghiệp. Các hiệp ước như Hiệp ước Ottawa 1971 và cơ chế Tham vấn CBMP (Circumpolar Biodiversity Monitoring Program) đảm bảo quyền lợi và tiếng nói của cộng đồng bản địa trong quản lý vùng Bắc Cực (Arctic Council).
Khám phá và nghiên cứu khoa học
Ngoài các chuyến thám hiểm lịch sử của Fridtjof Nansen (1893–1896) và Robert Peary (1909), Bắc Cực hiện có hơn 200 trạm nghiên cứu do NOAA (Mỹ), AWI (Đức) và SPRI (Anh) vận hành. Các trạm này thu thập dữ liệu khí hậu, băng biển, động vật hoang dã và địa hóa học.
Công nghệ viễn thám và vệ tinh (MODIS, Sentinel) cung cấp ảnh độ phân giải cao, theo dõi biến động diện tích băng, nhiệt độ bề mặt và sự dịch chuyển dòng hải lưu. Dữ liệu này tích hợp vào các mô hình khí hậu toàn cầu (CMIP6) để dự báo xu hướng tan băng và tác động đến mực nước biển (NSIDC).
- Hệ thống đo băng đa điểm (buoys): đo độ dày, độ mặn và nhiệt độ nước biển.
- Khảo sát địa chấn biển sâu: đánh giá cấu trúc địa tầng và tiềm năng tài nguyên.
- Sinh trắc học động vật: theo dõi di cư và sinh sản của cá voi, gấu trắng bằng thiết bị gắn GPS.
Biến đổi môi trường và hậu quả
Nhiệt độ Bắc Cực tăng gấp đôi so với trung bình toàn cầu trong 50 năm qua, dẫn đến tan băng biển nhanh và suy giảm băng vĩnh cửu (permafrost). Sự rã băng giải phóng methane, tăng hiệu ứng nhà kính và thúc đẩy chu trình carbon phản hồi tích cực (UNEP).
Sự mất đi nền băng vĩnh cửu ảnh hưởng đến cơ sở hạ tầng, gây lún đất, rạn nứt đường ống và công trình. Hàng loạt hiện tượng sạt lở ven bờ do sóng biển mạnh hơn và băng bảo vệ giảm thiểu độ xói mòn.
Đa dạng sinh học bị đe dọa: nhiều loài phụ thuộc vào môi trường băng biển như hải cẩu và gấu bắc cực gặp khó trong săn mồi; thực vật tundra thay đổi quy mô và mùa sinh trưởng do nhiệt độ tăng, ảnh hưởng chuỗi thức ăn (NSIDC).
Tiềm năng kinh tế
Bắc Cực chứa 13% trữ lượng dầu mỏ chưa khai thác và 30% khí đốt tự nhiên ngoài khơi, tập trung chủ yếu trên biển Chukchi và Biển Barents. Tuyến hàng hải Phương Bắc (Northern Sea Route) rút ngắn 40% thời gian vận tải từ châu Á sang châu Âu so với kênh đào Suez.
Du lịch sinh thái và nghiên cứu khoa học thu hút đầu tư vào cơ sở lưu trú, tàu thám hiểm và dịch vụ hỗ trợ. Tuy nhiên, chi phí cao, rủi ro thời tiết và yêu cầu bảo tồn môi trường đặt ra thách thức lớn cho phát triển bền vững.
- Khai thác dầu khí: Shell, Gazprom thử nghiệm khoan ngoài khơi.
- Vận tải biển: Maersk và Norilsk Nickel thử nghiệm tuyến NSR.
- Ngư nghiệp: đánh cá cá tuyết và cá trích trong vùng nước ấm lên.
Bảo tồn và quản lý
Hiệp định Bắc Cực về Đa dạng Sinh học (Arctic Biodiversity Agreement) và Công ước về Đa dạng Sinh học (CBD) xác lập khu bảo tồn biển, vùng cấm đánh bắt và quy chuẩn khai thác tài nguyên. Arctic Council vận hành CBMP và AMAP (Arctic Monitoring and Assessment Programme) theo dõi chất lượng môi trường.
Hợp tác đa phương tạo ra mạng lưới trạm giám sát tự động và chỉnh sửa chính sách dựa trên dữ liệu khoa học. Quốc gia thành viên ký cam kết giảm khí thải đen carbon (black carbon) và sulfur dioxide để hạn chế tan băng và ô nhiễm.
| Sáng kiến | Mô tả | Cơ quan phụ trách |
|---|---|---|
| AMAP | Giám sát ô nhiễm và biến đổi khí hậu | Arctic Council |
| CBMP | Giám sát đa dạng sinh học | Arctic Council |
| SAO | Phân vùng vùng tiếp giáp biển | UNECE |
Tài liệu tham khảo
- Arctic Council. Arctic Biodiversity Monitoring Programme. Truy cập tại: https://arctic-council.org.
- National Snow and Ice Data Center. Arctic Data. Truy cập tại: https://nsidc.org.
- United Nations Environment Programme. Arctic Environment. Truy cập tại: https://www.unep.org.
- Noaa Arctic Program. Arctic Research. Truy cập tại: https://www.arctic.noaa.gov.
- Alfred-Wegener-Institut. Polar and Marine Research. Truy cập tại: https://www.awi.de.
- Scott Polar Research Institute. Arctic Studies. Truy cập tại: https://www.spri.cam.ac.uk.
- Smith, L. C., & Stephenson, S. R. (2013). New Trans-Arctic shipping routes navigable by midcentury. Proceedings of the National Academy of Sciences, 110(13), E1191–E1195.
- Larsen, J. N., Fondahl, G. (Eds.). (2015). Arctic Human Development Report II. Nordic Council of Ministers.
Các bài báo, nghiên cứu, công bố khoa học về chủ đề bắc cực:
- 1
- 2
- 3
- 4
- 5
- 6
- 10