El niño là gì? Các bài báo nghiên cứu khoa học liên quan

Định nghĩa và nguồn gốc của El Niño

El Niño là hiện tượng biến đổi của nhiệt độ bề mặt nước biển tại khu vực trung–đông xích đạo Thái Bình Dương, khi dòng nước ấm từ phía Tây lan tỏa về phía Đông, gây ra sự suy yếu hoặc đảo chiều gió mậu dịch (trade winds). Hiện tượng này nằm trong bộ dao động El Niño–Southern Oscillation (ENSO), với hai pha đối lập: El Niño (pha ấm) và La Niña (pha lạnh).

Các nhà nghiên cứu ghi nhận El Niño xuất hiện đột ngột khoảng hai đến bảy năm một lần. Nguồn gốc vật lý chủ yếu liên quan đến sự tích tụ năng lượng nhiệt và sự thay đổi áp suất giữa trung và đông Thái Bình Dương, được ghi nhận lần đầu vào những năm 1950 qua dữ liệu đo nhiệt độ.

Các yếu tố ảnh hưởng bao gồm:

• Sức mạnh gió mậu dịch: gió càng yếu, El Niño càng dễ phát triển.
• Dòng hải lưu nhiệt đới: sự di chuyển dòng nước ấm về phía Đông.
• Tương tác khí quyển–đại dương: phản hồi giữa áp suất và nhiệt độ mặt biển.

Cơ chế vật lý và động lực học

Vật lý của El Niño liên quan đến cân bằng nhiệt trong lớp hỗn hợp bề mặt đại dương. Nhiệt lượng hấp thụ từ bức xạ Mặt Trời và trao đổi với khí quyển được mô tả bởi phương trình:

$Q = \rho c_p h \frac{\partial T}{\partial t}$

trong đó $Q$ là năng lượng thu vào, $\rho$ mật độ nước, $c_p$ nhiệt dung riêng, $h$ độ sâu lớp hỗn hợp, và $\partial T/\partial t$ biến thiên nhiệt độ theo thời gian.

Khi gió mậu dịch suy yếu, dòng nước ấm từ Tây Thái Bình Dương (warm pool) lan tỏa về phía Đông, làm tăng nhiệt độ mặt biển trung bình từ 0.5–2°C so với mức bình thường.

Chu kỳ và biến thể của ENSO

ENSO có chu kỳ trung bình từ 2 đến 7 năm, không cố định. Mỗi pha El Niño thường kéo dài 9–12 tháng, có thể lan rộng 12–18 tháng. Một số sự kiện El Niño cực đoan (strong El Niño) có thể kéo dài hơn 18 tháng.

Biến thể El Niño Modoki được đặc trưng bởi xu thế ấm chủ yếu ở khu vực trung Thái Bình Dương, khác với El Niño cổ điển nơi vùng ấm tập trung về phía đông.

Tác động khí hậu toàn cầu

El Niño làm thay đổi mô hình gió và đối lưu, dẫn đến biến đổi lượng mưa và nhiệt độ tại nhiều vùng trên thế giới. Khu vực Tây Nam Mỹ thường trải qua mưa lớn và lũ lụt, trong khi Đông Nam Á và Úc dễ gặp hạn hán nghiêm trọng.

• Nam Mỹ: tăng mưa ở Peru, Ecuador; nguy cơ sạt lở đất.
• Châu Phi Đông: giảm mưa, ảnh hưởng đến mùa vụ.
• Châu Á: hạn hán tại Ấn Độ, Việt Nam; nhiệt độ cao đột biến.

Số liệu năm 1997–1998 cho thấy lượng mưa tăng hơn 30% so với bình thường tại bờ biển Peru, đồng thời nhiệt độ trung bình toàn cầu tăng 0.2°C so với năm trước El Niño :contentReference[oaicite:0]{index=0}.

Tác động lên hệ sinh thái và nông nghiệp

El Niño gây ra những biến động mạnh mẽ trong nhiệt độ và mưa, ảnh hưởng trực tiếp đến hệ sinh thái ven bờ và vùng biển nhiệt đới. Tại ven biển Peru và Ecuador, sự ấm lên của mặt biển làm giảm nguồn dinh dưỡng lên tầng mặt, khiến trữ lượng cá ngừ, cá cơm suy giảm đến 60% so với bình thường trong những năm El Niño mạnh. Sự thay đổi này kéo theo mất cân bằng chuỗi thức ăn hải dương, ảnh hưởng đến chim biển và các loài thủy sản khác.

Ở lục địa, El Niño làm gián đoạn mùa mưa truyền thống tại Đông Nam Á và khu vực Tây Phi, dẫn đến hạn hán kéo dài. Cây trồng sẽ chịu stress thủy hạn, năng suất lúa, ngô giảm trung bình 10–20% tùy khu vực. Ngược lại, ở Nam Mỹ, mưa lớn gây ngập lụt làm giảm diện tích canh tác, tăng nguy cơ mất mùa.

• Suy giảm sản lượng thủy sản ven biển do giảm dinh dưỡng tầng mặt.
• Giảm năng suất cây trồng chính (lúa, ngô, đậu tương) do hạn hán hoặc ngập úng.
• Thay đổi vùng canh tác: nông dân di chuyển lên cao nguyên hoặc vùng ven bắc.

Ảnh hưởng kinh tế và xã hội

Thiệt hại kinh tế toàn cầu do El Niño ước tính lên tới 25–30 tỷ USD, bao gồm chi phí khắc phục lũ lụt, hạn hán và mất sản lượng nông nghiệp. Giá cá ngừ tăng vọt tại các thị trường châu Âu và Bắc Mỹ khi nguồn cung giảm, ảnh hưởng đến chi phí chế biến và xuất khẩu thủy sản.

Các cộng đồng ven biển phụ thuộc vào khai thác hải sản mất thu nhập, buộc phải tìm kiếm nguồn sinh kế khác như thủ công mỹ nghệ hoặc du lịch nội địa. Ở vùng đồng bằng, nông dân đối diện tình trạng thiếu nước tưới, phải mua nước sạch với giá cao khiến chi phí đầu vào tăng 15–25%.

Giám sát và dự báo El Niño

Việc giám sát El Niño dựa vào các chỉ số quan trọng như Oceanic Niño Index (ONI), tính bằng độ lệch nhiệt độ mặt biển trung bình 3 tháng tại vùng Niño 3.4. Khi ONI vượt +0.5°C trong ít nhất 5 tháng liên tiếp, NOAA chính thức công bố pha El Niño.

Mạng lưới quan trắc TAO/TRITON bao gồm hơn 70 phao đo nhiệt độ và độ mặn dọc xích đạo Thái Bình Dương, phối hợp với dữ liệu vệ tinh đo SST (Sea Surface Temperature) và altimetry để theo dõi biến động nhiệt độ và chiều cao mặt biển theo thời gian thực.

• Chỉ số ONI (NOAA CPC): cảnh báo pha ấm/lạnh.
• Dự báo khí hậu toàn cầu (GCMs): ECMWF, NOAA GFS.
• Mô hình thống kê và machine learning tại IRI.

Thách thức và bất định trong dự báo

Mặc dù công nghệ quan trắc đã tiến bộ, dự báo El Niño vẫn gặp hạn chế do “rào cản độ chính xác mùa xuân” (spring predictability barrier): dự báo đưa ra trước mùa hè thường có sai số cao. Điều này liên quan đến nhiễu nội sinh của hệ thống khí–hải vận động mạnh vào đầu mùa xuân.

Các mô hình động lực (dựa trên GCM) và mô hình thống kê thường cho kết quả không trùng khớp, đặc biệt trong dự báo pha kết thúc El Niño. Việc kết hợp hai loại mô hình và áp dụng kỹ thuật ensemble giúp giảm sai số, nhưng vẫn chưa loại trừ được độ lệch 0.3–0.5°C trong 6 tháng tiếp theo.

Ảnh hưởng của biến đổi khí hậu lên ENSO

Theo kịch bản RCP4.5 và RCP8.5 trong mô hình CMIP6, El Niño có xu hướng trở nên dữ dội hơn nhưng không chắc tăng tần suất. Các nghiên cứu IPCC AR6 cho thấy biến đổi khí hậu có thể làm tăng biên độ nhiệt độ mặt biển tại khu vực Niño, khiến sự kiện El Niño trở nên mạnh hơn 10–15% so với giai đoạn tiền công nghiệp.

Tuy nhiên, sự không đồng nhất giữa các mô hình CMIP6 vẫn còn lớn; một số mô hình cho kết quả ngược lại, cho thấy tần suất El Niño giảm nhẹ. Vì vậy, đánh giá tác động dài hạn vẫn còn nhiều bất định và cần bổ sung quan trắc liên tục kết hợp phân tích paleoclimate từ trầm tích biển.

Kết luận và hướng nghiên cứu tương lai

El Niño là một trong những biến cố khí hậu có tầm ảnh hưởng toàn cầu, tác động sâu rộng lên khí hậu, sinh thái, kinh tế – xã hội. Việc hiểu rõ cơ chế và cải tiến dự báo sẽ giúp giảm thiểu thiệt hại thiên tai và xây dựng chính sách ứng phó hiệu quả.

Hướng nghiên cứu tương lai cần tập trung vào:

• Mở rộng mạng lưới quan trắc đại dương–khí quyển, đặc biệt tại vùng Tây Thái Bình Dương.
• Phát triển mô hình lai (hybrid) kết hợp động lực và machine learning.
• Khảo sát ảnh hưởng biến đổi khí hậu thông qua phân tích dữ liệu paleoclimate.

Tài liệu tham khảo

1. Food and Agriculture Organization (FAO). “The Impact of El Niño on Fisheries”. FAO Fisheries and Aquaculture Technical Paper, 2020. https://www.fao.org/3/ca7543en/CA7543EN.pdf.
2. National Oceanic and Atmospheric Administration – Climate Prediction Center (NOAA CPC). “El Niño/Southern Oscillation (ENSO) Diagnostic Discussion”. Monthly Bulletin. https://www.cpc.ncep.noaa.gov/products/analysis_monitoring/enso_advisory/.
3. Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC). “AR6 Climate Change 2021: The Physical Science Basis”. Working Group I Contribution. https://www.ipcc.ch/report/ar6/wg1/.
4. International Research Institute for Climate and Society (IRI). “ENSO Forecasts and Monitoring”. https://iri.columbia.edu/our-expertise/climate/forecasts/enso/.
5. World Bank. “Economic Impacts of El Niño Events”. Climate Change Knowledge Portal, 2021. https://climateknowledgeportal.worldbank.org/.