Núi lửa phun trào là một trong những lực mạnh nhất trên Trái đất. Ở mức phun trào mạnh nhất, núi lửa phun hàng triệu tấn hạt có khả năng chặn ánh sáng Mặt trời trong gần 5 năm, gây nguy hiểm cho mùa màng và dẫn đến “nhiều năm không có mùa hè”.

Những vụ phun trào khổng lồ này cũng đang bị thay đổi bởi biến đổi khí hậu. Một nghiên cứu mới cho thấy lượng khí nhà kính tăng lên sẽ khiến cho các chùm khí từ các vụ phun trào lớn vươn cao hơn, lan nhanh hơn và phản xạ nhiều ánh sáng mặt trời hơn, gây ra hiện tượng lạnh đột ngột và cực đoan hơn.

Trong nghiên cứu mới đăng trên tạp chí Nature Communications, Thomas Aubry, nhà địa vật lý tại Đại học Cambridge, và các đồng nghiệp đã kết hợp các mô phỏng máy tính về các vụ phun trào núi lửa với một mô hình khí hậu toàn cầu. Họ mô phỏng tác động khí hậu của các chùm khí thải ra từ các vụ phun trào núi lửa cỡ vừa hoặc cỡ lớn trong điều kiện của năm 2100 (nghiên cứu giả định vào năm 2100 Trái đất sẽ ấm rất nhiều so với hiện nay).

Thông thường, mỗi năm trên Trái đất chỉ có một hoặc hai vụ phun trào cỡ vừa vượt qua tầng đối lưu, vươn lên đến tầng bình lưu, vùng yên tĩnh, khô ráo ở trên môi trường khí hậu bề mặt Trái đất. Các nhà nghiên cứu đã tìm thấy hai chiều tác động trái ngược nhau. Khi các hạt phản xạ lan truyền vào đến tầng bình lưu, chúng gây ra một đợt làm mát toàn cầu. Nhưng ngược lại, khí hậu cũng ảnh hưởng đến các vụ phun trào núi lửa: khi tầng đối lưu dần ấm lên, chiều cao của nó sẽ tăng, và những vụ phun trào núi lửa cỡ vừa sẽ không thể vượt qua tầng đối lưu để vào tầng bình lưu và gây ra tác động làm mát nữa.

Tuy nhiên, với những vụ phun trào cỡ lớn như Pinatubo thì khác. Trong kịch bản thế giới ấm lên 6°C vào năm 2100, tầng đối lưu sẽ cao thêm 1,5 km, nhưng những vụ phun trào siêu lớn như vậy vẫn có thể xuyên thủng tầng bình lưu.

Ngoài ra, trong tương lai, các vụ phun trào cỡ lớn sẽ có tác động làm mát mạnh hơn. Khi đó, khí nhà kính giữ nhiệt độ ở gần bề mặt Trái đất, tầng bình lưu sẽ nguội đi, đặc biệt là ở các lớp trên của nó, vì thế không khí sẽ dịch chuyển lên xuống nhiều hơn trong lớp khí quyển này. Theo mô hình của nhóm nghiên cứu, vào năm 2100, sự dịch chuyển không khínày sẽ đưa các chùm hạt từ núi lửa di chuyển cao hơn khoảng 1,5 km trong tầng bình lưu so với trước đây. Ngoài ra, sự ấm lên toàn cầu sẽ tăng cường gió ở tầng bình lưu, khiến các hạt phản xạ từ núi lửa lan nhanh hơn khắp tầng trên của bầu khí quyển tới các cực, tạo ra hiệu ứng chặn ánh sáng mặt trời và làm mát mạnh hơn.

Michael Mills, nhà hóa học khí quyển tại Trung tâm Nghiên cứu Khí quyển Quốc gia, người không tham gia nghiên cứu, nói, kết quả cho thấy các vụ phun trào cỡ trung có thể không còn chạm tới tầng bình lưu là phát hiện "thú vị và quan trọng". Nhưng vẫn chưa chắc chắn liệu cơ chế hoạt động của các hạt được mô phỏng bởi mô hình mới có phản ánh những gì sẽ xảy ra trong thế giới thực hay không, Mills nói thêm.

Nghiên cứu này đặt ra nhiều câu hỏi hơn là câu trả lời, theo Aubry. Thứ nhất, nó chỉ nghiên cứu các vụ phun trào ở vùng nhiệt đới chứ không phải những vụ phun trào gần các cực hơn, nơi tầng bình lưu gần hơn với mặt đất. Và không rõ hiệu ứng làm mát từ các vụ phun trào núi lửa lớn hay hiệu ứng làm nóng từ các vụ phun trào nhỏ hơn sẽ tác động nhiều hơn đến khí hậu.