VÌ SAO CÁC SƯỜN DỐC TAN BĂNG Ở TÂY TẠNG SỤP ĐỔ THÀNH TỪNG CỤM

Tầng băng vĩnh cửu — đất đóng băng quanh năm — đang ấm lên trên khắp Cao nguyên Tây Tạng, và cảnh quan đang phản ứng. Một trong những phản ứng ngoạn mục nhất là khối sụt tan băng giật lùi (retrogressive thaw slump). Khi đất giàu băng bị lộ ra và tan, đất sụp xuống, trượt và trôi xuống dốc; vách đầu dốc đứng sau đó lùi dần lên phía trên, và vết sẹo lớn dần năm này qua năm khác. Các khối sụt này có thể dịch chuyển lượng lớn đất, trầm tích và carbon hữu cơ, ảnh hưởng đến sông ngòi, chất lượng nước và thảm thực vật phía dưới. Các bản kiểm kê gần đây cho thấy số lượng và mức độ hoạt động của chúng đang tăng trên cao nguyên.

Một sự sụp đổ có chọn lọc

Điều khó hiểu là nơi chúng xuất hiện. Sự ấm lên diễn ra trên diện rộng, nhưng các khối sụt thì không. Khi chia cao nguyên thành các ô 10 × 10 km, những ô xếp hạng đầu — chỉ chiếm 0,17%, 0,69% và 1,20% diện tích — chứa 50%, 80% và 90% tổng số khối sụt trong bản kiểm kê. Các sườn dốc kề nhau thường hành xử hoàn toàn khác nhau.

Không một yếu tố đơn lẻ nào giải thích được điều này. Nhiệt độ, độ ẩm, độ dốc, băng trong đất và lớp phủ mặt đất đều có vai trò, nhưng tác động của chúng là phi tuyến và thay đổi theo từng vùng. Yuting Yang, Gang Mei và các đồng nghiệp tại Đại học Địa chất Trung Quốc ở Bắc Kinh, cùng Đại học Trường An ở Tây An, đề xuất xem xét chúng cùng lúc.

Một bản đồ của sự suy yếu

Công cụ của họ là Trường Suy yếu Sườn đồi (Hillslope Weakening Field): một bản đồ cho biết mỗi sườn đồi suy yếu đến mức nào so với các sườn khác trong cùng vùng, dựa trên tổng hợp các điều kiện nhiệt, độ ẩm, đất, địa hình, băng vĩnh cửu, băng trong đất và lớp phủ mặt đất.

Nghiên cứu bao quát bảy vùng của cao nguyên, chia thành 37.749 đơn vị sườn — các sườn đồi tự nhiên từ đỉnh xuống lòng khe — và 2.672 khối sụt tổng hợp từ nhiều bản kiểm kê đã công bố. Năm mươi biến môi trường được tóm lược cho mỗi đơn vị. Để tránh lập luận vòng quanh, mỗi vùng được kiểm tra mù: bản đồ suy yếu của vùng đó chỉ được xây dựng từ sáu vùng còn lại, và các khối sụt của chính nó chỉ được dùng sau đó, để kiểm chứng kết quả.

Những cụm, qua các con số

Bản thân các khối sụt tập trung thành cụm rõ rệt ở cả bảy vùng:

Chỉ 1.342 trên 37.749 đơn vị sườn (3,56%) có ít nhất một khối sụt.
Khoảng cách giữa các khối sụt kề nhau chỉ bằng 27 đến 40% so với khi phân bố ngẫu nhiên.
Các cặp sườn liền kề cùng có khối sụt phổ biến hơn ngẫu nhiên 4,35 đến 12,12 lần.
Các cụm trải dài 2,8 đến 13,7 km.

Bản đồ suy yếu, được xây dựng mà không dùng đến các khối sụt, tự nó cũng có tổ chức không gian: sườn yếu nằm cạnh sườn yếu khác, trên những khoảng cách điển hình 1,4 đến 7,6 km, tạo thành những miền suy yếu cao liền mạch chứ không phải các điểm rời rạc.

Nơi các sườn dốc đổ sụp

Hai mô thức trùng khớp nhau. Các sườn có khối sụt có điểm suy yếu trung vị 0,694, so với 0,548 ở các sườn không có. Mối liên hệ là dương ở sáu trong bảy vùng và mạnh ở năm vùng; ở một vùng (R1), không thấy mối liên hệ.

Ở năm vùng đó, các khối sụt càng tập trung khi mức suy yếu càng tăng. Trong 30% sườn yếu nhất, khối sụt xuất hiện với tần suất gấp 2,27 đến 2,76 lần mức nền của vùng; trong 10% yếu nhất, gấp 3,35 đến 5,09 lần. Các miền lớn hơn và suy yếu hơn có nhiều khả năng chứa khối sụt hơn. Và quanh một sườn đã sụt, các sườn lân cận cũng yếu hơn mức trung bình, sự tương phản nhạt dần qua từng vòng trong ba vòng lân cận.

Theo các tác giả, đó là cách một sự ấm lên trên diện rộng biến thành những sụp đổ có chọn lọc cao: nó được sàng lọc bởi các điều kiện cục bộ, và các khối sụt tụ lại nơi nhiều điều kiện bất lợi chồng lên nhau trên những dải đất liền mạch.

Một bản đồ để canh chừng, không phải để dự báo

Một sườn yếu mà không có khối sụt không phải là sai sót. Bản đồ mô tả trạng thái tiền điều kiện dài hạn; các tác nhân kích hoạt ngắn hạn như băng trong đất bị lộ ra, xói mòn ở chân dốc hay những đợt nóng ẩm bất thường quyết định khi nào một khối sụt bắt đầu. Vì các bản kiểm kê không có ngày tháng, nghiên cứu không thể tách bạch hai yếu tố này.

Các giới hạn khác: cả bảy vùng đều ở trên Cao nguyên Tây Tạng; dữ liệu về băng trong đất và lớp đất tan băng còn thô; xói mòn bờ sông, công trình làm đường, loại đá và các sự kiện cực đoan chưa được đưa vào. Dù vậy, các tác giả thấy một ứng dụng thực tế: tập trung khảo sát thực địa, lập bản đồ bằng drone và giám sát biến dạng vào những sườn dốc suy yếu nhất và liền mạch nhất — nhất là dọc các tuyến đường và hành lang hạ tầng khác băng qua cao nguyên.