Cháy rừng Bắc Cực và cuộc đua bảo vệ 'lá phổi' carbon bị đóng băng của Trái Đất

Cháy rừng ở vùng Bắc Cực không chỉ là thảm họa môi trường đơn thuần — nó đang đẩy nhanh quá trình tan băng vĩnh cửu và giải phóng lượng carbon khổng lồ tích tụ hàng thiên niên kỷ. Các nhà khoa học tại Mỹ và Canada đang triển khai những công nghệ mới, từ vệ tinh phát hiện cháy đến trực thăng tự hành, nhằm ngăn chặn một vòng lặp khí hậu nguy hiểm.

Rừng cháy ở vùng Bắc Cực Alaska

Khi đám cháy phá tung lớp băng vĩnh cửu

Vào tháng 7/2021, giữa đợt nắng nóng bất thường, một đám cháy rừng bùng phát tại khuôn viên phía bắc Đại học Alaska ở Fairbanks. Ngọn lửa, có thể do sét đánh, lan qua lớp rêu khô và địa y rồi leo lên tán cây, tạo ra cột khói cao tới 150 mét.

Nhiều năm sau, nhóm phóng viên cùng các thành viên Liên minh Khoa học Cháy rừng Alaska quay lại hiện trường. Điều đáng chú ý là khi dùng que dò đất, họ phát hiện lớp băng vĩnh cửu ở đây đã tan sâu gấp ba lần so với khu vực lân cận chưa cháy.

"Đó là tác động tức thời của đám cháy. Khi giám sát ngay sau đó, lớp băng đã tan khá nhiều", Alison York, điều phối viên sắp mãn nhiệm của liên minh, cho biết.

Lớp băng vĩnh cửu bao phủ khoảng 15% diện tích Bắc bán cầu, lưu giữ lượng carbon gấp đôi toàn bộ khí quyển. Khi cháy rừng thiêu rụi lớp rêu và đất hữu cơ cách nhiệt, lớp băng bên dưới tan nhanh hơn, giải phóng khí nhà kính và tạo ra hiệu ứng phản hồi: càng ấm càng cháy nhiều, càng cháy nhiều băng càng tan, càng nhiều carbon thoát ra.

Những con số đáng báo động

• Phát thải từ cháy rừng toàn cầu đã tăng 60% kể từ năm 2001, riêng vùng rừng phương Bắc gần như tăng gấp ba lần.
• Vùng Bắc Cực đang ấm lên nhanh gấp bốn lần mức trung bình toàn cầu.
• Năm 2023, cháy rừng tại Canada thải ra lượng carbon nhiều hơn tổng phát thải nhiên liệu hóa thạch của cả nước.
• Đến năm 2100, quá trình tan băng do cháy có thể giải phóng tương đương gần 80 tỷ tấn CO₂ trong kịch bản ấm lên mạnh.

Đáng lo ngại hơn, hầu hết các mô hình khí hậu dùng cho báo cáo của Liên Hợp Quốc chưa tính đến sự sụp đổ đột ngột của băng vĩnh cửu sau cháy rừng và các đợt nắng nóng. Theo nhà khoa học Brian Buma thuộc Quỹ Bảo vệ Môi trường (EDF), đây là một "điểm mù khổng lồ" khiến chúng ta đánh giá thấp tốc độ nóng lên thực tế.

Nhà khoa học Brendan Rogers của Woodwell nghiên cứu tác động của cháy rừng Bắc Cực

Sáng kiến North Fire và thí điểm Yukon Flats

Nghiên cứu năm 2022 trên tạp chí Science Advances phát hiện rằng dập lửa mạnh tay ở rừng phương Bắc có thể là giải pháp khí hậu hiệu quả về chi phí — thậm chí rẻ hơn xây turbine gió, trang trại mặt trời hay nhà máy hút carbon.

Từ đó, các nhà khoa học tại Woodwell Climate Research Center, Viện Polis (Đại học Victoria) và quỹ phi lợi nhuận Alaska Venture Fund hợp tác triển khai sáng kiến North Fire trị giá hàng triệu USD nhằm nghiên cứu và nâng cao nhận thức về các biện pháp can thiệp cháy rừng.

Một thí điểm nổi bật diễn ra tại Khu bảo tồn Động vật Hoang dã Quốc gia Yukon Flats, nơi lớp đất đóng băng yedoma giàu carbon và băng nằm bên dưới. Sau trận cháy tàn phá 750.000 mẫu Anh năm 2019, giới quản lý đã đồng ý dập lửa tại khu vực 1,6 triệu mẫu Anh nếu đủ nguồn lực và có thể khống chế đám cháy trong 72 giờ — bất kể có nguy hiểm cho con người hay không.

"Có người từng hỏi tôi: 'Anh định cho người nhảy dù xuống để cứu voi ma mút lông xoăn đông lạnh, và có thể chết vì việc đó sao?'", Jimmy Fox, cựu quản lý khu bảo tồn, nhớ lại.

Dù vậy, chương trình vẫn được chính phủ liên bang chính thức duy trì và mở rộng vào tháng 2, bổ sung các mục tiêu như bảo vệ đa dạng sinh cảnh, chất lượng nước và không khí.

Bản đồ rủi ro và đốt kiểm soát

Nhiệm vụ trọng tâm của Woodwell là xác định thời điểm và địa điểm cơ quan chức năng nên can thiệp. Họ đang xây dựng bản đồ rủi ro cháy và mức độ tổn thương carbon trên khắp nội địa Alaska, dự kiến mở rộng sang phần lớn Canada.

Bản đồ sẽ làm nổi bật các mỏ yedoma giàu carbon, dự báo nơi cháy dễ xảy ra trong 10-15 năm tới và dự đoán cách đám cháy lan rộng.

"Mục tiêu cuối cùng là có một lớp dữ liệu cho biết nếu cháy xảy ra, khu vực nào dễ tổn thương nhất về phát thải carbon và tan băng", Rogers giải thích.

Giải pháp phòng ngừa được ưu tiên bao gồm đốt có kiểm soát và đốt văn hóa — tập tục của các bộ tộc bản địa bị cấm từ thế kỷ 19 nhưng đang được nới lỏng quy định trong những năm gần đây. Edward Alexander, đồng chủ tịch Hội đồng Gwich'in International, nhấn mạnh: "Chúng ta cần lửa nhẹ, không phải cháy rừng thảm khốc".

Nhóm nghiên cứu đo lớp tro tại khu vực cháy ở Alaska

Vệ tinh FireSat và trực thăng tự hành

Công nghệ đóng vai trò then chốt trong việc phát hiện cháy sớm. Chòm vệ tinh FireSat dự kiến cung cấp dữ liệu cháy ít nhất hai lần mỗi ngày trên toàn cầu vào cuối năm nay, với hơn 50 vệ tinh khi hoàn thiện vào đầu thập niên 2030, có khả năng phát hiện đám cháy nhỏ tới 5x5 mét và cập nhật hình ảnh mỗi 20 phút.

Các hệ thống tương tự cũng đang nổi lên: OroraTech (Đức) đã phóng 18 vệ tinh trong 18 tháng qua, còn Canada lên kế hoạch triển khai chòm WildFireSat từ năm 2029.

EDF đang phát triển công cụ phân loại ưu tiên dựa trên AI để giúp cơ quan chức năng xử lý lượng lớn dữ liệu phát hiện cháy. Bên cạnh đó, Sikorsky (thuộc Lockheed Martin) và startup Rain Industries đang thử nghiệm trực thăng Black Hawk tự hành, được trang bị cảm biến nhiệt và bồn nước, có thể tiếp cận đám cháy nhanh chóng.

Bài toán chi phí và giới hạn của công nghệ

Dập lửa mạnh tay ước tính tốn khoảng 12,63 USD mỗi tấn CO₂ ngăn chặn được. Nhưng để giữ mức phát thải cháy ở Alaska ổn định như lịch sử, cần thêm khoảng 7 tỷ USD trong thập kỷ này, và 7-50 tỷ USD trong 30 năm tiếp theo.

Trong khi đó, Alaska tạo ra khoảng một nửa phát thải cháy rừng của nước Mỹ nhưng chỉ nhận khoảng 4% ngân sách chữa cháy liên bang.

Không phải ai cũng lạc quan. Giáo sư Michelle Mack (Đại học Bắc Arizona) cho rằng bằng chứng thực nghiệm chưa đủ để khẳng định các biện pháp can thiệp sẽ tạo ra khác biệt lớn: "Nếu có thể giải quyết bằng công nghệ thì tuyệt vời. Nhưng nếu giải quyết bằng thiên nhiên thì sao?"

"Chúng ta không thể hứa hẹn quá mức về những gì khả thi. Chúng ta chưa biết điều gì khả thi", Buma thừa nhận. "Mọi thứ đều mới. Nhưng chúng ta đang ở trong một khí hậu mới và phải cân nhắc thử những điều mới."

Với độc giả Việt Nam, câu chuyện này mang ý nghĩa gián tiếp nhưng quan trọng: các giải pháp vệ tinh, AI phân tích dữ liệu và tự động hóa trong ứng phó thảm họa đều là những hướng công nghệ có thể áp dụng cho công tác phòng chống thiên tai trong nước, từ cháy rừng đến lũ lụt và sạt lở đất.