Ảnh minh họa Bức xạ Mặt trời trên cánh đồng lúa mỳ

Kỹ thuật địa - kỹ thuật năng lượng mặt trời - đưa các sôn khí vào bầu khí quyển để phản xạ ánh sáng mặt trời và giảm sự nóng lên toàn cầu, đây không phải là cách khắc phục tối ưu cho biến đổi khí hậu nhưng là một trong một số công cụ để quản lý rủi ro khí hậu.

Một nhóm nghiên cứu đang phát triển đã khám phá khả năng của địa - kỹ thuật năng lượng mặt trời để giảm các biến đổi khí hậu vật lý. Nhưng ít người biết hơn về cách thức mà địa - kỹ thuật năng lượng mặt trời có thể ảnh hưởng đến hệ sinh thái và đặc biệt là nông nghiệp.

Nghiên cứu của David Keith và các cộng sự từ Trường Đại học Harvard phát hiện ra rằng địa - kỹ thuật năng lượng mặt trời có thể có hiệu quả đáng kể trong việc giảm bớt một số tác động của hiện tượng nóng lên toàn cầu đối với cây trồng.

David Keith, Giáo sư Vật lý Ứng dụng và Chính sách Công tại Trường Harvard Kennedy, cho biết: “Nghiên cứu về địa - kỹ thuật năng lượng mặt trời phải giải quyết có hiệu quả trong việc giảm tác động của con người do biến đổi khí hậu. Nghiên cứu sử dụng mô hình cây trồng tốt nhất trong mô hình khí hậu để kiểm tra tác động tiềm tàng của địa - kỹ thuật mặt trời đối với năng suất nông nghiệp." Nhóm nghiên cứu đã xem xét ba loại địa - kỹ thuật năng lượng mặt trời: phun aerosol tầng bình lưu, làm sáng bầu trời và làm mỏng đám mây và tác động của chúng đối với năng suất toàn cầu của ngô, mía, lúa mì, gạo, đậu nành và bông trong tương lai cũng như điều kiện thông thường khi lượng khí thải tiếp tục ở mức hiện tại.

Thật vậy, cách hiệu quả nhất để bảo vệ cây trồng trước những tác động của biến đổi khí hậu toàn cầu là giảm nhiệt độ bề mặt. Các nhà nghiên cứu nhận thấy rằng cả ba phương pháp địa - kỹ thuật năng lượng mặt trời đều có tác dụng làm mát, có lợi cho năng suất cây trồng. Nghiên cứu trước đây cho rằng nhiệt độ làm mát do phun sôn khí ở tầng bình lưu cũng có thể dẫn đến lượng mưa ít hơn, điều này có thể dẫn đến giảm năng suất đối với các loại cây trồng làm từ nước mưa. Nhưng những nghiên cứu này đã không xem xét một trong những yếu tố sinh thái quan trọng nhất đối với sự thoát hơi nước và năng suất của cây trồng là độ ẩm.

Yuanchao Fan, thành viên của Chương trình nghiên cứu địa - kỹ thuật năng lượng mặt trời Harvard và là tác giả đầu tiên của bài báo cho biết: Thiếu hụt độ ẩm tương đối hoặc áp suất hơi có khả năng kiểm soát việc sử dụng nước và năng suất cây trồng mạnh hơn so với lượng mưa. Chúng tôi phát hiện ra rằng trong một thế giới mát mẻ hơn theo nhiều kịch bản, ngoại trừ mây phủ mỏng, sẽ có độ ẩm tương đối cao hơn, điều này sẽ làm giảm bớt căng thẳng về nước cho các loại cây trồng. Mô hình của chúng tôi cho thấy rằng sự thay đổi lượng mưa do cả ba phương pháp địa - kỹ thuật năng lượng mặt trời rất ít ảnh hưởng đến cây trồng.

Các nhà nghiên cứu đã so sánh năng suất nông nghiệp bị ảnh hưởng như thế nào bởi địa - kỹ thuật năng lượng mặt trời và giảm phát thải. Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng trong khi giảm khí thải có lợi ích về độ ẩm và làm mát nhỏ hơn đối với năng suất cây trồng so với địa - kỹ thuật năng lượng mặt trời vì việc giảm phân bón tạo ra CO₂ làm giảm năng suất của hầu hết các loại cây trồng so với địa - kỹ thuật năng lượng mặt trời đạt được cùng mức giảm nhiệt độ. Phát hiện này nhấn mạnh sự cần thiết phải kết hợp giảm phát thải với các công cụ khác, bao gồm tăng cường sử dụng phân bón nitơ và thay đổi phương pháp sử dụng đất.

Keith cho biết: Rủi ro khí hậu không thể được giải quyết bằng bất kỳ công cụ đơn lẻ nào, ngay cả khi lượng khí thải được loại bỏ, thế giới sẽ vẫn phải chịu tác động của biến đổi khí hậu. Các nhà hoạch định chính sách cần xem xét cách thức cắt giảm khí thải có thể được bổ sung bằng cách thích ứng cụ thể của địa phương để giúp nông dân giảm tác động của khí hậu đối với nông nghiệp và bằng các hành động toàn cầu như loại bỏ cacbon và địa - kỹ thuật năng lượng mặt trời.

Nghiên cứu này được thực hiện với sự hợp tác của Trung tâm Nghiên cứu Na Uy và Trung tâm Nghiên cứu Khí hậu Bergen, Đại học Khoa học và Công nghệ Na Uy, Trung tâm Nghiên cứu Khí quyển Quốc gia Boulder (Mỹ), Đại học Quốc gia Seoul và Học viện Khoa học Trung Quốc và được hỗ trợ một phần bởi Chương trình Nghiên cứu Địa - kỹ thuật Năng lượng Mặt trời của Đại học Harvard, được công bố trên tạp chí Nature Food.

Nguồn tham khảo: Yuanchao Fan, Jerry Tjiputra, Helene Muri, Danica Lombardozzi, Chang-Eui Park, Shengjun Wu, David Keith. Solar geoengineering can alleviate climate change pressures on crop yields. Nature Food, 2021; 2 (5): 373 DOI: 10.1038/s43016-021-00278-w.

Minh Phương