Antarctica — in from the cold
A. A little over a century ago, men of the ilk of Scott, Shackleton and Mawson battled against Antarctica’s blizzards, cold and deprivation. In the name of Empire and in an age of heroic deeds they created an image of Antarctica that was to last well into the 20th century—an image of remoteness, hardship, bleakness and isolation that was the province of only the most courageous of men. The image was one of a place removed from everyday reality, of a place with no apparent value to anyone.
Hơn một thế kỷ trước, những người như Scott, Shackleton và Mawson đã chiến đấu với bão tuyết, giá rét và thiếu thốn ở Nam Cực. Nhân danh Đế quốc và trong thời đại của những chiến công anh hùng, họ đã tạo ra một hình ảnh về Nam Cực tồn tại mãi tới tận thế kỷ 20—một hình ảnh về sự xa xôi, gian khổ, ảm đạm và cô lập, chỉ dành cho những người can đảm nhất. Đó là hình ảnh của một nơi tách rời thực tại đời thường, một nơi dường như chẳng có giá trị với ai.
B. As we enter the 21st century, our perception of Antarctica has changed. Although physically Antarctica is no closer and probably no warmer, and to spend time there still demands a dedication not seen in ordinary life, the continent and its surrounding ocean are increasingly seen to an integral part of Planet Earth, and a key component in the Earth System. Is this because the world seems a little smaller these days, shrunk by TV and tourism, or is it because Antarctica really does occupy a central spot on Earth’s mantle? Scientific research during the past half century has revealed—and continues to reveal-that Antarctica’s great mass and low temperature exert a major influence on climate and ocean circulation, factors which influence the lives of millions of people all over the globe.
Bước vào thế kỷ 21, nhận thức của chúng ta về Nam Cực đã thay đổi. Dù về mặt địa lý Nam Cực không gần hơn cũng chẳng ấm hơn, và để sống ở đó vẫn đòi hỏi sự cống hiến vượt ngoài đời thường, lục địa này và đại dương bao quanh nó ngày càng được xem là một phần không thể thiếu của Hành tinh Trái Đất, và là thành tố chủ chốt trong Hệ Trái Đất. Có phải vì thế giới dường như nhỏ lại nhờ truyền hình và du lịch, hay vì Nam Cực thực sự chiếm một vị trí trung tâm trên lớp manti của Trái Đất? Nghiên cứu khoa học trong nửa thế kỷ qua đã—và đang—cho thấy: khối lượng lớn và nhiệt độ thấp của Nam Cực có ảnh hưởng mạnh đến khí hậu và tuần hoàn đại dương, những yếu tố tác động tới cuộc sống của hàng triệu người trên toàn cầu.
C. Antarctica was not always cold. The slow break-up of the super-continent Gondwana with the northward movements of Africa, South America, India and Australia eventually created enough space around Antarctica for the development of an Antarctic Circumpolar Current (ACC), that flowed from west to east under the influence of the prevailing westerly winds. Antarctica cooled, its vegetation perished, glaciation began and the continent took on its present-day appearance. Today the ice that overlies the bedrock is up to 4km thick, and surface temperatures as low as-89.2deg C have been recorded. The icy blast that howls over the ice cap and out to sea-the so-called katabatic wind—can reach 300 km/hr, creating fearsome wind-chill effects.
Nam Cực không phải lúc nào cũng lạnh. Sự vỡ tách dần của siêu lục địa Gondwana cùng với chuyển động về phía bắc của châu Phi, Nam Mỹ, Ấn Độ và Australia cuối cùng đã tạo ra đủ khoảng trống quanh Nam Cực để hình thành Dòng hải lưu vòng quanh Nam Cực (ACC), chảy từ tây sang đông dưới tác động của gió tây chủ đạo. Nam Cực nguội đi, thảm thực vật diệt vong, băng hà bắt đầu và lục địa mang diện mạo ngày nay. Hiện nay lớp băng phủ trên đá nền dày tới 4 km, và nhiệt độ bề mặt thấp tới -89,2°C đã được ghi nhận. Luồng gió băng giá gào thét qua chỏm băng và thổi ra biển—loại gió gọi là gió katabat—có thể đạt 300 km/giờ, tạo nên hiệu ứng gió rét khủng khiếp.
D. Out of this extreme environment come some powerful forces that reverberate around the world. The Earth’s rotation, coupled to the generation of cells of low pressure off the Antarctic coast, would allow Astronauts a view of Antarctica that is as beautiful as it is awesome. Spinning away to the northeast, the cells grow and deepen, whipping up the Southern Ocean into the mountainous seas so respected by mariners. Recent work is showing that the temperature of the ocean may be a better predictor of rainfall in Australia than is the pressure difference between Darwin and Tahiti-the Southern Oscillation Index. By receiving more accurate predictions, graziers in northern Queensland are able to avoid overstocking in years when rainfall will be poor. Not only does this limit their losses but it prevents serious pasture degradation that may take decades to repair. CSIRO is developing this as a prototype forecasting system, but we can confidently predict that as we know more about the Antarctic and Southern Ocean we will be able to enhance and extend our predictive ability.
Từ môi trường khắc nghiệt này phát sinh những lực tác động mạnh mẽ vang dội khắp thế giới. Sự quay của Trái Đất, kết hợp với việc hình thành các vùng áp thấp ngoài khơi Nam Cực, sẽ cho các phi hành gia một cái nhìn về Nam Cực vừa đẹp vừa hùng vĩ. Xoáy theo hướng đông bắc, các vùng áp thấp lớn dần và sâu thêm, khuấy động Nam Đại Dương thành những ngọn sóng như núi—điều mà các thủy thủ luôn nể sợ. Những nghiên cứu gần đây cho thấy nhiệt độ của đại dương có thể là chỉ báo tốt hơn để dự đoán lượng mưa ở Úc so với chênh lệch áp giữa Darwin và Tahiti—Chỉ số Dao động Nam (SOI). Nhờ nhận được dự báo chính xác hơn, người chăn thả ở miền bắc Queensland có thể tránh thả quá đàn vào những năm ít mưa. Điều này không chỉ hạn chế thiệt hại mà còn ngăn sự suy thoái đồng cỏ có thể mất hàng thập kỷ để phục hồi. CSIRO đang phát triển hệ thống dự báo mẫu này, và chúng ta có thể tự tin dự đoán rằng khi hiểu biết hơn về Nam Cực và Nam Đại Dương, khả năng dự báo của ta sẽ được nâng cao và mở rộng.
E. The ocean’s surface temperature results from the interplay between deep-water temperature, air temperature and ice. Each winter between 4 and 19 million square km of sea ice form, locking up huge quantities of heat close to the continent. Only now can we start to unravel the influence of sea ice on the weather that is experienced in southern Australia. But in another way the extent of sea ice extends its influence far beyond Antarctica. Antarctic krill-the small shrimplike crustaceans that are the staple diet for baleen whales, penguins, some seals, flighted sea birds and many fish-breed well in years when sea ice is extensive and poorly when it is not. Many species of baleen whales and flighted sea birds migrate between the hemispheres and when the krill are less abundant they do not thrive.
Nhiệt độ bề mặt đại dương là kết quả của sự tương tác giữa nhiệt độ nước sâu, nhiệt độ không khí và băng. Mỗi mùa đông có từ 4 đến 19 triệu km² băng biển hình thành, “khóa” một lượng lớn nhiệt gần lục địa. Chỉ giờ đây chúng ta mới bắt đầu gỡ rối ảnh hưởng của băng biển lên thời tiết ở miền nam Úc. Nhưng theo một cách khác, mức độ băng biển còn mở rộng ảnh hưởng của nó vượt xa Nam Cực. Krill Nam Cực—loài giáp xác nhỏ giống tôm là thức ăn chủ lực của cá voi tấm sừng, chim cánh cụt, một số loài hải cẩu, chim biển biết bay và nhiều loài cá—sinh sản tốt trong những năm băng biển rộng, và kém trong những năm băng ít. Nhiều loài cá voi tấm sừng và chim biển biết bay di cư giữa hai bán cầu; khi krill ít, chúng không phát triển tốt.
F. The circulatory system of the world’s oceans is like a huge conveyor belt, moving water and dissolved minerals and nutrients from one hemisphere to the other, and from the ocean’s abyssal depths to the surface. The ACC is the longest current in the world, and has the largest flow. Through it, the deep flows of the Atlantic, Indian and Pacific Oceans are joined to form part of a single global thermohaline circulation. During winter, the howling katabatics sometimes scour the ice off patches of the sea’s surface leaving large ice-locked lagoons, or ‘polynyas’. Recent research has shown that as fresh sea ice forms, it is continuously stripped away by the wind and may be blown up to 90km in a single day. Since only fresh water freezes into ice, the water that remains becomes increasingly salty and dense, sinking until it spills over the continental shelf. Cold water carries more oxygen than warm water, so when it rises, well into the northern hemisphere, it reoxygenates and revitalises the ocean. The state of the northern oceans, and their biological productivity, owe much to what happens in the Antarctic.
Hệ thống tuần hoàn của đại dương thế giới giống như một băng chuyền khổng lồ, di chuyển nước và các khoáng chất hoà tan, dưỡng chất từ bán cầu này sang bán cầu kia, và từ vực thẳm đại dương lên tới bề mặt. ACC là dòng hải lưu dài nhất thế giới, có lưu lượng lớn nhất. Nhờ nó, các dòng chảy sâu của Đại Tây Dương, Ấn Độ Dương và Thái Bình Dương hợp lại để tạo thành một phần của hệ tuần hoàn nhiệt muối toàn cầu. Vào mùa đông, gió katabat gào thét đôi khi quét sạch băng ở những mảng mặt biển, để lại các đầm phá bị băng bao, hay “polynya”. Nghiên cứu gần đây cho thấy khi băng biển ngọt hình thành, nó liên tục bị gió lột đi và có thể bị thổi xa tới 90 km chỉ trong một ngày. Vì chỉ có nước ngọt mới đóng băng, phần nước còn lại ngày càng mặn và đặc, chìm xuống cho tới khi tràn qua thềm lục địa. Nước lạnh mang nhiều oxy hơn nước ấm, nên khi nó trồi lên—tận tới Bắc bán cầu—nó tái cung cấp oxy và hồi sinh đại dương. Tình trạng của các đại dương phía bắc, và năng suất sinh học của chúng, chịu ơn rất lớn từ những gì xảy ra ở Nam Cực.
G. Antarctica has, truly, ‘come in from the cold’. As we learn more about its effect on climate, ocean circulation and biota we see that it is not a place that is unconnected to the rest of the world; nor is it useless and barren. On the contrary; it is a powerful engine that has impacts on human, animal and plant life across the globe. Australia’s Antarctic scientific research program, undertaken by government and university scientists and facilitated by the Australian Antarctic Division, publishes about 300 research papers and articles annually and is fully engaged in answering fundamental questions about the Continent’s physical and biological attributes, and its role in System Earth. Much of this research was on show at the Australian Academy of Technological Sciences and Engineering’s symposium “Looking SouthManaging Technology, Opportunities and the Global Environment” held in Hobart late last year.
Nam Cực, thực sự, đã “trở lại từ giá lạnh”. Khi chúng ta hiểu hơn về tác động của nó tới khí hậu, tuần hoàn đại dương và quần thể sinh vật, ta thấy rằng đây không phải nơi tách rời phần còn lại của thế giới; cũng không hề vô dụng và cằn cỗi. Ngược lại, đó là một động cơ mạnh mẽ tác động tới đời sống của con người, động vật và thực vật trên toàn cầu. Chương trình nghiên cứu khoa học Nam Cực của Australia—do các nhà khoa học chính phủ và đại học thực hiện, với sự hỗ trợ của Cục Nam Cực Australia—mỗi năm công bố khoảng 300 bài báo và bài viết, và đang dốc sức trả lời các câu hỏi nền tảng về các thuộc tính vật lý và sinh học của lục địa, cũng như vai trò của nó trong Hệ Trái Đất. Phần lớn nghiên cứu này đã được trưng bày tại hội thảo “Nhìn về phương Nam—Quản lý công nghệ, cơ hội và môi trường toàn cầu” của Học viện Khoa học & Công nghệ Australia tổ chức ở Hobart vào cuối năm ngoái.