Hiện tượng El Niño là gì và tác động của nó đến địa chất?
El Niño là một trong những hiện tượng khí hậu có ảnh hưởng nhất trên Trái đất. Mặc dù thường được thảo luận trong bối cảnh thời tiết cực đoan—như hạn hán kéo dài, lũ lụt hoặc sự “thay đổi” mùa—El Niño cũng có những tác động gián tiếp quan trọng đến các quá trình địa chất. Trong khi địa chất nghiên cứu đá, cấu trúc vỏ Trái đất, núi lửa và địa hình, nhiều quá trình địa chất bị ảnh hưởng bởi nước, nhiệt và sự thay đổi tải trọng bề mặt Trái đất. Bởi vì El Niño có thể làm thay đổi đáng kể lượng mưa, nhiệt độ và sự lưu thông khí quyển-đại dương, nó có thể gây ra một loạt các tác động cuối cùng ảnh hưởng đến sự ổn định của sườn dốc, tốc độ xói mòn, sự lắng đọng phù sa sông và thậm chí cả hoạt động cháy rừng ảnh hưởng đến đất.
Tìm hiểu El Niño: một phần của ENSO
El Niño là pha ấm của hệ thống ENSO (Dao động Nam El Niño), một dao động tự nhiên xảy ra ở vùng biển nhiệt đới Thái Bình Dương. Trong điều kiện “bình thường”, gió mậu dịch thổi từ đông sang tây dọc theo xích đạo Thái Bình Dương, đẩy nước ấm vào đại dương gần Indonesia và Úc. Kết quả là, phía tây Thái Bình Dương có xu hướng ẩm ướt hơn và thường xuyên hình thành mây mưa, trong khi phía đông Thái Bình Dương (gần bờ biển Nam Mỹ) khô hơn do hiện tượng nước trồi – sự dâng lên của nước biển lạnh, giàu chất dinh dưỡng từ dưới bề mặt.
Khi hiện tượng El Niño xảy ra, gió mậu dịch suy yếu hoặc thậm chí đảo chiều. Nước ấm thường tích tụ ở phía tây di chuyển vào trung tâm và phía đông Thái Bình Dương. Hiện tượng nước trồi ở phía đông suy yếu, nhiệt độ mặt biển ở đó tăng lên, và mô hình hình thành mây và lượng mưa thay đổi. Ảnh hưởng không chỉ mang tính cục bộ mà còn tác động đến các vành đai thời tiết toàn cầu thông qua những thay đổi trong mô hình dòng khí quyển và sự lưu thông khí quyển.
Ngược lại, La Niña là pha lạnh của ENSO, khi gió mậu dịch mạnh lên và sự tương phản giữa điều kiện ẩm ướt và khô hạn ở Thái Bình Dương trở nên gay gắt hơn. Trong nhiều trường hợp, các tác động địa chất do thủy văn (nước) gây ra có thể khác nhau giữa El Niño và La Niña.
Tác động của El Niño đến lượng mưa và thủy văn: một lời giới thiệu về địa chất học.
Mối liên hệ giữa hiện tượng El Niño và địa chất thường diễn ra thông qua những thay đổi về thủy văn và thảm thực vật. Khi lượng mưa giảm mạnh ở một khu vực, đất sẽ khô cạn, thảm thực vật giảm đi và nguy cơ cháy rừng tăng lên. Ngược lại, ở những nơi khác, lượng mưa tăng lên, làm tăng khả năng xảy ra lũ lụt và sạt lở đất. Nói cách khác, El Niño làm thay đổi các "tác nhân địa chất" chính: nước và trọng lực.
Tại Indonesia, hiện tượng El Niño thường đi kèm với mùa khô kéo dài và khô hạn hơn, mặc dù cường độ khác nhau giữa các vùng và không phải lúc nào cũng giống nhau trong mỗi sự kiện. Điều kiện khô hạn kéo dài ảnh hưởng đến nguồn nước ngầm, độ ẩm sườn dốc và khả năng giữ nước của đất. Trong một số trường hợp, sự bắt đầu mùa mưa sau một đợt hạn hán cực đoan thực sự có thể gây ra sạt lở đất vì đất nứt nẻ tạo ra các đường dẫn thấm nước nhanh, cho phép nước dễ dàng đến bề mặt sạt lở.
Sạt lở đất và sự bất ổn định sườn dốc
Sạt lở đất là một hiện tượng địa mạo rất nhạy cảm với sự thay đổi lượng mưa. Nói một cách đơn giản, sườn dốc trở nên không ổn định khi các lực đẩy (trọng lượng vật liệu và độ dốc) vượt quá các lực cản (lực liên kết của đất, ma sát và rễ cây).
Hiện tượng El Niño có thể ảnh hưởng đến sạt lở đất thông qua hai con đường chính:
1. Đất khô và nứt nẻ
Hạn hán kéo dài làm giảm độ ẩm của đất và có thể gây ra các vết nứt. Khi những cơn mưa lớn cuối cùng cũng đến, nước sẽ nhanh chóng thấm qua các vết nứt này và làm tăng áp suất lỗ rỗng trong đất, làm giảm sức ma sát và khiến sườn dốc dễ bị sạt lở hơn.
2. Mất thảm thực vật
Hạn hán và cháy rừng làm giảm thảm thực vật. Rễ cây, vốn thường "giữ" đất lại với nhau, bị giảm đi, làm giảm độ ổn định của sườn dốc. Hơn nữa, bề mặt đất trống dễ bị xói mòn hơn sau trận mưa lớn đầu tiên sau thời kỳ khô hạn.
Các khu vực đồi núi, đặc biệt là những khu vực đã trải qua những thay đổi về sử dụng đất (ví dụ: phá rừng), có thể dễ bị tổn thương hơn trước những tác động gián tiếp của hiện tượng El Niño.
Xói mòn, bồi lắng và thay đổi hình dạng sông
Sự thay đổi trong mô hình lượng mưa ảnh hưởng đáng kể đến tốc độ xói mòn và vận chuyển trầm tích. Khi hiện tượng El Niño gây hạn hán, lưu lượng nước sông giảm, làm suy yếu khả năng vận chuyển trầm tích của sông. Tuy nhiên, nghịch lý thay, nguy cơ xói mòn nghiêm trọng thực tế có thể tăng lên khi lượng mưa xảy ra trong các sự kiện ngắn hạn, cực đoan. Sau một thời kỳ khô hạn, bề mặt đất thường trở nên khó thấm hơn (ví dụ, do sự hình thành lớp vỏ cứng trên bề mặt), cho phép nhiều nước mưa chảy tràn thay vì thấm vào lòng đất. Lượng nước chảy tràn cao mang theo đất tơi xốp vào sông, gây ra:
– Độ đục và lượng trầm tích tăng lên ở các sông, hồ chứa và vùng châu thổ.
– Hiện tượng bồi lắng làm thay đổi dòng chảy của sông và làm tăng nguy cơ lũ lụt trong mùa mưa tiếp theo.
– Gây tổn hại đến hệ sinh thái thủy sinh do trầm tích mịn bao phủ môi trường sống.
Trên quy mô lớn hơn, các chu kỳ El Niño–La Niña lặp đi lặp lại có thể ảnh hưởng đến động lực của vùng châu thổ và đường bờ biển, đặc biệt là khi sự thay đổi về lưu lượng dòng chảy sông và sóng tương tác với thủy triều và dòng hải lưu.
Cháy rừng, địa chất đất và bề mặt
Hiện tượng El Niño thường liên quan đến nguy cơ cháy rừng gia tăng ở các khu vực bị hạn hán, bao gồm cả một số vùng của Indonesia. Cháy rừng gây ra những hậu quả địa mạo nghiêm trọng:
– Mất đi các lớp hữu cơ và thảm thực vật có chức năng hấp thụ nước mưa.
– Sự hình thành một lớp kỵ nước (chống thấm nước) trên đất do nhiệt độ cao, khiến nước chảy dễ dàng hơn trên bề mặt và đẩy nhanh quá trình xói mòn.
– Lượng mảnh vụn đất đá gia tăng sau hỏa hoạn, do vật liệu bề mặt dễ bị cuốn trôi trong những trận mưa lớn.
Ở các vùng đất than bùn, cháy rừng cũng góp phần gây ra hiện tượng sụt lún đất do than bùn bị cháy và khô mất đi thể tích. Hiện tượng sụt lún này có thể gây ra vấn đề về địa chất công trình (địa kỹ thuật), ảnh hưởng đến móng nhà, kênh đào và cơ sở hạ tầng.
Tác động đến nước ngầm và hiện tượng sụt lún đất
Hạn hán kéo dài đã dẫn đến việc khai thác nước ngầm gia tăng cho nhu cầu sinh hoạt, nông nghiệp và công nghiệp. Ở một số khu vực, việc khai thác nước ngầm quá mức có thể đẩy nhanh quá trình sụt lún đất, đặc biệt là ở các lưu vực trầm tích cấu tạo từ đất sét và cát mịn. Sụt lún không chỉ do hiện tượng El Niño gây ra; mà El Niño còn có thể đóng vai trò là "tác nhân kích hoạt thủy văn - xã hội" làm tăng sự phụ thuộc vào nước ngầm.
Hiện tượng sụt lún đất gây ra cả những tác động về địa chất và thảm họa: nứt nẻ mặt đất, hư hại đường sá và nhà cửa, và làm tăng nguy cơ ngập lụt do thủy triều ở các khu vực ven biển vì bề mặt đất thấp hơn so với mực nước biển.
Liệu hiện tượng El Niño có gây ra động đất hay núi lửa phun trào không?
Câu hỏi thường được đặt ra là: liệu hiện tượng El Niño có thể gây ra động đất hoặc phun trào núi lửa? Nhìn chung, động đất kiến tạo chủ yếu do sự chuyển động của các mảng kiến tạo gây ra, vì vậy El Niño không phải là nguyên nhân chính. Tuy nhiên, một số nghiên cứu đã tìm hiểu mối quan hệ gián tiếp giữa sự thay đổi về lượng nước (ví dụ: lượng mưa và lượng nước mặt) và sự thay đổi ứng suất trong các đứt gãy hoặc hệ thống núi lửa.
Nguyên tắc là như sau: những thay đổi về khối lượng nước—cho dù là do lượng mưa, hồ chứa, hay thay đổi mực nước ngầm—đều có thể làm thay đổi áp suất và ứng suất trong lớp vỏ Trái Đất nông. Trong một số điều kiện nhất định, những thay đổi nhỏ này có thể đóng vai trò như một "tác nhân kích hoạt" trong một hệ thống đang tiến gần đến điểm tới hạn. Tuy nhiên, mối tương quan này không phải lúc nào cũng mạnh và vẫn là một lĩnh vực nghiên cứu phức tạp. Do đó, chính xác hơn khi nói rằng El Niño ảnh hưởng rõ rệt hơn đến các hiểm họa địa chất bề mặt (sạt lở đất, xói mòn, cháy rừng, sụt lún) so với việc gây ra các trận động đất lớn.
Ý nghĩa đối với việc giảm thiểu tác động và quy hoạch khu vực
Hiểu về hiện tượng El Niño rất quan trọng không chỉ đối với dự báo thời tiết mà còn đối với quản lý rủi ro địa chất. Một số bước chiến lược liên quan bao gồm:
– Lập bản đồ mức độ dễ bị sạt lở đất và điều chỉnh việc sử dụng đất trên các sườn dốc, đặc biệt là khi mùa khô chuyển sang mùa mưa.
– Bảo tồn đất và nước để giảm thiểu dòng chảy và xói mòn cực đoan sau các thời kỳ khô hạn.
– Quản lý chặt chẽ nguồn nước ngầm trong thời kỳ hạn hán để ngăn chặn tình trạng sụt lún đất trở nên trầm trọng hơn.
– Phòng chống cháy rừng và phục hồi thảm thực vật để duy trì độ ổn định của đất.
Đóng cửa
El Niño là một hiện tượng khí hậu toàn cầu bắt nguồn từ sự tương tác giữa khí quyển và đại dương ở vùng nhiệt đới Thái Bình Dương. Tác động của nó không chỉ giới hạn ở những thay đổi thời tiết mà còn ảnh hưởng đến các quá trình địa chất thông qua sự thay đổi lượng mưa, nguồn nước, thảm thực vật và động lực bề mặt Trái đất. Sạt lở đất, xói mòn và bồi lắng, cháy rừng làm thay đổi tính chất đất, và sụt lún do áp lực lên nước ngầm là những ví dụ về tác động địa chất có thể bị ảnh hưởng bởi El Niño. Bằng cách tích hợp thông tin khí hậu và hiểu biết về địa chất, cộng đồng và chính phủ có thể xây dựng các kế hoạch giảm thiểu phù hợp hơn để giảm nguy cơ thiên tai đi kèm với sự thay đổi khí hậu theo mùa này.
