Thềm băng (Ice Shelf)

Thềm băng là một phiến băng dày, nổi, được hình thành nơi các sông băng hoặc tảng băng tràn ra bờ biển và nổi trên mặt đại dương. Chúng được nối liền với đất liền nhưng phần còn lại trải rộng ra biển. Thềm băng chỉ được tìm thấy ở Nam Cực, Greenland, Canada và Nga.

Sự hình thành

Thềm băng được hình thành do sự tích tụ tuyết trên đất liền. Tuyết này nén lại thành băng và chảy chậm ra biển dưới dạng sông băng. Khi băng đến bờ biển, nó tiếp tục di chuyển ra biển, nổi trên mặt nước, tạo thành thềm băng. Độ dày của thềm băng có thể dao động từ vài trăm mét đến hơn một kilomet. Lớp băng bên dưới liên tục được bổ sung bởi dòng chảy của sông băng từ đất liền và tuyết rơi tích tụ trên bề mặt thềm băng. Đồng thời, phần đáy của thềm băng cũng bị tan chảy do tiếp xúc với nước biển ấm hơn, và các tảng băng trôi cũng thường xuyên tách ra khỏi mép của thềm băng, một quá trình được gọi là “calving”.

Đặc điểm

Phần nổi: Phần lớn thềm băng nổi trên mặt nước, nhưng một phần nhỏ nằm dưới mực nước biển.
Kết nối với đất liền: Thềm băng được neo giữ vào đất liền, thường là các đảo, bán đảo, hoặc dãy núi ven biển. Vị trí neo giữ này được gọi là “grounding line”.
Mặt trên: Mặt trên của thềm băng tương đối bằng phẳng, tuy nhiên có thể có các vết nứt, khe hở, và các gợn đồi tuyết.
Mặt dưới: Mặt dưới của thềm băng tiếp xúc với nước biển và thường không bằng phẳng, có thể có các kênh và hang động do nước biển ấm làm tan chảy. Quá trình này được gọi là “basal melting”.
Ảnh hưởng của nhiệt độ: Thềm băng rất nhạy cảm với sự thay đổi nhiệt độ của cả khí quyển và đại dương. Sự ấm lên của đại dương có thể làm tan chảy mặt dưới của thềm băng, trong khi nhiệt độ khí quyển tăng cao có thể làm suy yếu cấu trúc của thềm băng, dẫn đến sự hình thành các vết nứt và cuối cùng là sự sập đổ của các mảng băng lớn.

Vai trò

Ổn định sông băng: Thềm băng đóng vai trò quan trọng trong việc ổn định các sông băng trên đất liền. Chúng hoạt động như một “phanh” tự nhiên, ngăn cản sông băng chảy nhanh ra biển. Khi thềm băng bị sập đổ, tốc độ chảy của sông băng tăng lên, góp phần làm mực nước biển dâng cao.
Sinh thái: Thềm băng cung cấp môi trường sống cho một số loài động vật, bao gồm chim cánh cụt, hải cẩu, và một số loài cá. Chúng cũng đóng vai trò quan trọng trong chuỗi thức ăn của vùng biển Nam Cực.
Ảnh hưởng đến khí hậu: Thềm băng phản xạ ánh sáng mặt trời trở lại không gian, giúp làm mát hành tinh. Sự tan chảy của thềm băng làm giảm diện tích phản xạ, góp phần vào sự ấm lên toàn cầu. Điều này còn được gọi là hiệu ứng albedo.

Sự tan chảy và sập đổ

Sự tan chảy của thềm băng là một vấn đề đáng lo ngại vì nó góp phần vào sự dâng cao của mực nước biển. Mặc dù bản thân thềm băng nổi đã chiếm chỗ trong đại dương, nhưng sự sập đổ của chúng cho phép các sông băng trên đất liền chảy nhanh hơn ra biển, làm tăng lượng nước trong đại dương. Quá trình này không làm mực nước biển dâng ngay lập tức, nhưng nó gián tiếp làm tăng tốc độ dâng của mực nước biển.

Ví dụ

Một số thềm băng lớn nhất thế giới bao gồm Thềm Băng Ross và Thềm Băng Filchner-Ronne ở Nam Cực.

Thềm băng là một phần quan trọng của hệ thống băng ở các vùng cực. Sự hình thành, đặc điểm và vai trò của chúng có ảnh hưởng đáng kể đến mực nước biển toàn cầu và khí hậu. Việc theo dõi và nghiên cứu thềm băng là cần thiết để hiểu rõ hơn về biến đổi khí hậu và dự đoán các tác động trong tương lai.

Các quá trình ảnh hưởng đến thềm băng

Ngoài sự tan chảy do nước biển ấm, còn một số quá trình khác ảnh hưởng đến sự ổn định và tồn tại của thềm băng:

Calving: Đây là quá trình mà các mảng băng lớn tách ra khỏi thềm băng và rơi xuống biển, tạo thành các tảng băng trôi. Quá trình này là một phần tự nhiên của chu kỳ sống của thềm băng, nhưng tần suất và quy mô của calving đang tăng lên do biến đổi khí hậu.
Rạn nứt: Sự hình thành và lan rộng của các rạn nứt trên bề mặt thềm băng có thể làm suy yếu cấu trúc của nó và dẫn đến calving. Các rạn nứt này có thể được hình thành do ứng suất bên trong thềm băng, sự thay đổi nhiệt độ, hoặc sự tác động của sóng biển.
Tan chảy bề mặt: Mặc dù ít quan trọng hơn so với tan chảy từ bên dưới (basal melting), sự tan chảy bề mặt do nhiệt độ khí quyển tăng cao cũng góp phần làm mất khối lượng của thềm băng. Nước tan chảy trên bề mặt có thể chảy vào các khe nứt, làm chúng rộng ra và sâu hơn, góp phần vào sự sập đổ của thềm băng.
Tương tác với băng biển: Băng biển đóng vai trò như một lớp đệm, bảo vệ thềm băng khỏi tác động của sóng biển. Sự suy giảm của băng biển do biến đổi khí hậu làm cho thềm băng dễ bị tổn thương hơn trước sóng biển, dẫn đến tăng calving.

Ảnh hưởng của sự tan chảy thềm băng đến mực nước biển

Như đã đề cập, bản thân thềm băng nổi không trực tiếp làm tăng mực nước biển khi tan chảy (tương tự như viên đá tan trong cốc nước). Tuy nhiên, sự sập đổ của thềm băng làm mất đi “phanh” tự nhiên, cho phép các sông băng trên đất liền chảy nhanh hơn ra biển. Lượng băng mới này từ đất liền đổ vào đại dương chính là nguyên nhân làm mực nước biển dâng cao. Sự gia tăng tốc độ chảy của sông băng có thể đáng kể, góp phần đáng kể vào sự dâng cao của mực nước biển toàn cầu.

Nghiên cứu và quan trắc

Các nhà khoa học sử dụng nhiều phương pháp để nghiên cứu và quan trắc thềm băng, bao gồm:

Vệ tinh: Hình ảnh vệ tinh cung cấp thông tin về diện tích, độ dày và sự thay đổi của thềm băng theo thời gian.
Trạm quan trắc trên mặt đất: Các trạm này thu thập dữ liệu về nhiệt độ, độ mặn của nước biển, tốc độ gió và các yếu tố khác ảnh hưởng đến thềm băng.
Mô hình máy tính: Các mô hình máy tính được sử dụng để mô phỏng sự hình thành, phát triển và sập đổ của thềm băng, giúp dự đoán các tác động trong tương lai của biến đổi khí hậu.
Khảo sát thực địa: Các nhà khoa học thực hiện các chuyến khảo sát thực địa để thu thập dữ liệu trực tiếp về thềm băng, bao gồm khoan băng để phân tích cấu trúc và lịch sử của thềm băng.

Tóm tắt về Thềm băng

Thềm băng đóng vai trò quan trọng trong hệ thống khí hậu Trái Đất. Chúng hoạt động như “phanh” tự nhiên, kìm hãm tốc độ chảy của sông băng từ lục địa ra đại dương. Sự tan chảy và sụp đổ của thềm băng không trực tiếp làm mực nước biển dâng cao, tương tự như viên đá tan chảy trong một cốc nước. Tuy nhiên, việc mất đi “phanh” này khiến sông băng trên đất liền chảy nhanh hơn ra biển, và chính lượng băng mới này từ lục địa đổ vào đại dương mới là nguyên nhân làm mực nước biển dâng cao.

Biến đổi khí hậu đang gây ra sự tan chảy đáng kể của thềm băng, cả từ phía trên do nhiệt độ không khí tăng và từ phía dưới do nước biển ấm lên. Các quá trình khác như calving (sự tách rời của các tảng băng lớn) và hình thành các vết nứt cũng góp phần vào sự mất ổn định và sụp đổ của thềm băng. Sự suy giảm diện tích và độ dày của thềm băng là một chỉ báo quan trọng về biến đổi khí hậu và có tác động đáng kể đến mực nước biển toàn cầu.

Việc nghiên cứu và giám sát thềm băng là rất quan trọng để hiểu rõ hơn về biến đổi khí hậu và dự đoán các tác động của nó trong tương lai. Các nhà khoa học sử dụng nhiều công cụ, bao gồm cả hình ảnh vệ tinh, trạm quan trắc trên mặt đất và mô hình máy tính, để theo dõi thềm băng và dự đoán sự thay đổi của chúng. Sự hiểu biết về các quá trình phức tạp ảnh hưởng đến thềm băng sẽ giúp chúng ta đưa ra các chiến lược hiệu quả để giảm thiểu tác động của biến đổi khí hậu.

Tài liệu tham khảo:

IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change). (Các báo cáo đánh giá của IPCC cung cấp thông tin tổng hợp về biến đổi khí hậu, bao gồm cả về thềm băng).
National Snow and Ice Data Center (NSIDC). (NSIDC cung cấp dữ liệu và thông tin về băng và tuyết, bao gồm cả thềm băng).
British Antarctic Survey (BAS). (BAS tiến hành nghiên cứu về Nam Cực, bao gồm cả nghiên cứu về thềm băng).

Câu hỏi và Giải đáp

Quá trình hình thành thềm băng khác với quá trình hình thành tảng băng trôi như thế nào?

Trả lời: Thềm băng hình thành do sự mở rộng của sông băng ra biển và nổi trên mặt nước, trong khi tảng băng trôi hình thành do sự tách rời của các mảng băng lớn từ thềm băng hoặc sông băng. Về cơ bản, thềm băng là một phần mở rộng nổi của sông băng, còn tảng băng trôi là những mảnh băng đã tách rời và trôi dạt tự do.

Sự tan chảy của thềm băng ảnh hưởng như thế nào đến dòng chảy của sông băng?

Trả lời: Thềm băng đóng vai trò như một “phanh” tự nhiên, kìm hãm dòng chảy của sông băng ra biển. Khi thềm băng tan chảy hoặc sụp đổ, “phanh” này bị mất đi, khiến sông băng chảy nhanh hơn ra biển, góp phần làm mực nước biển dâng cao.

Ngoài biến đổi khí hậu, còn yếu tố nào khác ảnh hưởng đến sự ổn định của thềm băng?

Trả lời: Một số yếu tố khác cũng ảnh hưởng đến sự ổn định của thềm băng, bao gồm: sóng biển, thủy triều, dòng chảy của đại dương, và tương tác với băng biển. Các yếu tố này có thể làm tăng tốc độ tan chảy, gây ra các vết nứt và dẫn đến sự sụp đổ của thềm băng.

Làm thế nào các nhà khoa học có thể dự đoán sự sụp đổ của thềm băng?

Trả lời: Các nhà khoa học sử dụng nhiều công cụ và kỹ thuật để dự đoán sự sụp đổ của thềm băng, bao gồm: hình ảnh vệ tinh để theo dõi sự thay đổi về kích thước và độ dày, mô hình máy tính để mô phỏng các quá trình vật lý, và đặt các thiết bị cảm biến trực tiếp trên thềm băng để đo lường các yếu tố như nhiệt độ, ứng suất và chuyển động.

Nếu tất cả thềm băng trên thế giới tan chảy, mực nước biển sẽ dâng cao bao nhiêu?

Trả lời: Mặc dù bản thân thềm băng tan chảy không trực tiếp làm mực nước biển dâng cao đáng kể, nhưng sự sụp đổ của chúng sẽ cho phép các sông băng trên đất liền chảy nhanh hơn ra biển. Nếu tất cả băng trên đất liền ở Greenland và Nam Cực tan chảy, mực nước biển toàn cầu có thể dâng cao khoảng 70 mét. Tuy nhiên, việc dự đoán chính xác mực nước biển dâng trong tương lai là rất phức tạp và phụ thuộc vào nhiều yếu tố.

Một số điều thú vị về Thềm băng

Âm thanh kỳ lạ: Các nhà khoa học đã ghi lại được những âm thanh kỳ lạ phát ra từ thềm băng Ross, âm thanh này được tạo ra bởi gió thổi qua các cồn tuyết trên bề mặt. Nó nghe như một bản nhạc ma quái và có thể được sử dụng để theo dõi sự thay đổi của thềm băng.
Những hồ ẩn giấu: Bên dưới bề mặt của một số thềm băng, có những hồ nước ngọt khổng lồ bị mắc kẹt giữa băng và nền đá. Các hồ này có thể chứa đựng các dạng sống độc đáo chưa được khám phá.
Tảng băng trôi khổng lồ: Thềm băng là nguồn gốc của một số tảng băng trôi lớn nhất thế giới. Năm 2021, tảng băng trôi A-76 tách ra khỏi thềm băng Ronne ở Nam Cực, trở thành tảng băng trôi lớn nhất thế giới vào thời điểm đó, với diện tích lớn hơn cả đảo Majorca của Tây Ban Nha.
“Sông” nước ấm dưới băng: Các dòng hải lưu ấm có thể chảy bên dưới thềm băng, làm tan chảy chúng từ phía dưới. Những “con sông” nước ấm này có thể tạo ra các kênh và hang động lớn bên dưới thềm băng, làm suy yếu cấu trúc của chúng.
Môi trường sống độc đáo: Mặc dù có vẻ ngoài cằn cỗi, mặt dưới của thềm băng lại là môi trường sống cho một loạt các sinh vật, bao gồm cả các loài cá thích nghi với môi trường tối và lạnh giá.
Dấu vết của quá khứ: Nghiên cứu lõi băng khoan từ thềm băng có thể cung cấp thông tin quý giá về khí hậu Trái Đất trong quá khứ, giúp chúng ta hiểu rõ hơn về biến đổi khí hậu hiện nay.
Sự biến mất nhanh chóng: Một số thềm băng đang biến mất với tốc độ đáng báo động. Ví dụ, thềm băng Larsen B ở Bán đảo Nam Cực đã sụp đổ một cách ngoạn mục vào năm 2002, một sự kiện được cho là do sự ấm lên toàn cầu.