Tài liệu Ấm lên toàn cầu pdf

Dị thường nhiệt độ mặt đất trung bình thời gian 1999-2008 so với nhiệt độ trung bình 1940-1980 Ấm lên toàn cầu là hiện tượng nhiệt độ trung bình của không khí và các đại dương trên Trái

Ấm lên toàn cầu

Nhiệt độ mặt đất trung bình toàn cầu từ 1856 đến 2005 Đường màu xanh: nhiệt độ trung bình hàng năm, đường đỏ là nhiệt độ trung bình 5 năm

Dị thường nhiệt độ mặt đất trung bình thời gian 1999-2008 so với nhiệt độ trung bình 1940-1980

Ấm lên toàn cầu là hiện tượng nhiệt độ trung bình của không khí và các đại dương trên

Trái Đất tăng lên theo các quan sát trong các thập kỷ gần đây Trong thế kỉ 20, nhiệt độ trung bình của không khí gần mặt đất đã tăng 0,6 ± 0,2 °C (1,1 ± 0,4 °F).[1] Ủy ban Liên chính phủ về Biến đổi Khí hậu (IPCC) nghiên cứu sự gia tăng nồng độ khí nhà kính sinh

ra từ các hoạt động của con người như đốt nhiên liệu hóa thạch và phá rừng làm cho nhiệt

độ Trái Đất tăng lên kể từ giữa thế kỷ 20.[1][a] IPCC cũng nghiên cứu sự biến đổi các hiện

tượng tự nhiên như bức xạ mặt trời và núi lửa gây ra phần lớn hiện tượng ấm lên từ giai đoạn tiền công nghiệp đến năm 1950 và có sự ảnh hưởng lạnh đi sau đó Các kết luận cơ bản đã được chứng thực bởi hơn 45 tổ chức khoa học và viện hàn lâm khoa học, bao gồm tất cả các viện hàn lâm của các nước công nghiệp hàng đầu

Các dự án thiết lập mô hình khí hậu được tóm tắt trong báo cáo gần đây nhất của IPCC chỉ ra rằng nhiệt độ bề mặt Trái Đất sẽ có thể tăng 1,1 đến 6,4 °C (2,0 đến 11,5 °F) trong suốt thế kỷ 21 Các yếu tố không chắc chắn trong tính toán này tăng lên khi khi các mô hình sử dụng nồng độ các khí nhà kính có độ chính xác khác nhau và sử dụng các thông

số ước tính khác nhau về lượng phát thải khí nhà kính tương lai Các yếu tố không chắc chắn khác bao gồm sự ấm dần lên và các biến đổi liên quan sẽ khác nhau giữa các khu vực trên toàn thế giới Hầu hết các nghiên cứu tập trung trong giai đoạn đến năm 2100 Tuy nhiên, sự ấm dần lên sẽ tiếp tục diễn ra sau năm 2100 cả trong trường hợp ngừng phát thải khí nhà kính, đều này là do nhiệt dung riêng của đại dương lớn và carbon

dioxide tồn tại lâu trong khí quyển

Nhiệt độ toàn cầu tăng sẽ làm mực nước biển dâng lên và làm biến đổi lượng giáng thủy,

có thể bao gồm cả sự mở rộng của các sa mạc vùng cận nhiệt đới Hiện tượng ấm lên được dự đoán sẽ diễn ra mạnh nhất ở Bắc Cực

Tiếp tục có những cuộc tranh luận chính trị và tranh cãi trong công chúng về việc liệu có phải là Trái Đất thực sự đang ấm dần lên, và con người cần phải làm gì để đối phó với hiện tượng này Người ta tìm nhiều cách để giảm thiểu lượng phát thải; thích nghi để giảm thiệt hại do sự ấm lên gây ra; và đặc biệt hơn nữa là áp dụng các kỹ thuật địa chất

để có thể làm giảm thiểu sự ấm lên Hầu hết các chính phủ đã ký và thông qua Nghị định thư Kyoto với mục đích giảm phát thải khí nhà kính

Biến đổi nhiệt độ

Nhiệt độ bề mặt trung bình trong 2 ngàn năm theo các tái lập khác nhau, các đường trơn theo thang thập kỷ Dường không trơn, giá trị hàng năm trong năm 2004 cũng được vẽ để tham khảo

Bằng chứng phổ biến nhất về hiện tượng ấm lên toàn cầu là xu hướng thay đổi trong nhiệt độ trung bình trên toàn cầu gần bề mặt Trái Đất Thể hiện trên thang tuyến tính, nhiệt độ trung bình này tăng 0,74 °C ±0,18 °C trong khoảng thời gian 1906-2005 Tốc độ

ấm lên trong vòng 50 năm gần đây hầu như tăng gấp đôi trong giai đoạn này (0,13 °C

±0,03 °C mỗi thập kỷ, so với 0,07 °C ± 0,02 °C mỗi thập kỷ trong giai đoạn đầu) Ảnh hưởng của đảo nhiệt đô thị được ước tính góp thêm vào khoảng 0,002 °C cho sự ấm lên trong mỗi thập kỷ kể từ năm 1900 Nhiệt độ trong tầng đối lưu dưới tăng trong khoảng 0,12 - 0,22 °C (0,22 - 0,4 °F) mỗi thập kỷ từ năm 1979 theo các đo đạc nhiệt độ vệ tinh Người ta tin rằng nhiệt độ tương đối ổn định trong một hoặc hai ngàn năm qua cho đến trước năm 1850, và có sự dao động cục bộ như thời kỳ ấm trung cổ hay thời kỳ băng hà nhỏ

Theo các tính toán của Viện Nghiên cứu Không gian Goddard của NASA, năm 2005 là năm ấm nhất, kể từ khi có các số liệu đo đạc đáng tin cậy từ cuối thập niên 1800, cao hơn mức kỷ lục năm 1998 vài phần trăm độ Các ước tính của Tổ chức Khí tượng Thế giới và

Bộ phận Nghiên cứu Khí hậu thì cho rằng năm 2005 là năm ấm nhất thứ hai, thua năm

1998 Nhiệt độ năm 1998 ấm lên bất thường vì đó là năm mà hiện tượng El Nino với cường độ mạnh nhất thế kỷ 20 đã diễn ra Sự ổn định tương đối của nhiệt độ từ 1999 đến

2009 được xem là một giai đoạn ổn định trong thời gian ngắn vì nếu xét trong khoảng thời gian dài thì nó có nhiều dao động

Sự thay đổi nhiệt độ diễn ra khác nhau ở những khu vực khác nhau trên địa cầu Từ năm

1979, nhiệt độ trên đất liền tăng nhanh hơn khoảng 2 lần so với sự gia tăng nhiệt độ ở đại dương (0,25 °C/thập kỷ trên đất liền, 0,13 °C/thập kỷ ở đại dương) Nhiệt độ đại dương tăng chậm hơn trên đất liền bởi vì các đại dương có nhiệt dung riêng hiệu dụng lớn hơn

và do đại dương mất nhiệt nhiều hơn thông qua sự bốc hơi Bắc bán cầu ấm nhanh hơn Nam bán cầu bởi vì nó có diện tích đất lớn hơn và vì nó có những khu vực rộng lớn có

mùa tuyết và vùng biển có băng che phủ, nơi diễn ra hiện tượng phản hồi ice-albedo

Mặc dù có nhiều khí nhà kính được thải vào Bắc bán cầu hơn Nam bán cầu, nhưng nó không góp phần vào sự khác biệt ở mức độ ấm lên ở 2 vùng này vì các khí nhà kính có thể tồn tại đủ lâu để hòa trộn giữa hai bán cầu Vì có độ trễ trong quá trình truyền nhiệt ở các đại dương và vì sự phản ứng chậm chạp của các yếu tố ảnh hưởng gián tiếp khác, khí hậu có thể mất hàng thế kỷ hoặc lâu hơn để điều chỉnh theo các biến đổi này Các nghiên cứu về phản ứng khí hậu chỉ ra rằng thậm chí nếu các khí nhà kính được giữ ổn định ở mức độ của năm 2000, thì sự ấm lên sau đó vào khoảng 0.5 °C (0.9 °F) vẫn có thể diễn

ra

Lực bức xạ

Trong khoa học khí hậu, ngoại lực là các lực bên ngoài tác động vào hệ thống khí hậu (ở đây không nhất thiết là ở ngoài Trái Đất) Khí hậu phản ứng lại một số kiểu ngoại lực như thay đổi nồng độ khí nhà kính, thay đổi độ chiếu sáng của mặt trời, các vụ phun trào núi lửa, và thay đổi quỹ đạo của Trái Đất quay quanh Mặt Trời Do đó, sự biến đổi khí hậu gần đây gây ra chủ yếu bởi 3 loại lực đầu tiên Chu kỳ quỹ đạo biến đổi một cách chậm chạp khoảng hơn 10.000 năm và yếu tố này biến đổi quá chậm để có thể gây ra sự thay đổi nhiệt độ quan sát được trong thập kỷ qua

Khí nhà kính

Cơ chế gây hiệu ứng nhà kính trên biểu đồ dòng năng lượng giữa khí quyển, không gian,

và bề mặt Trái Đất Sự trao đổi năng lượng tính theo W/m2

Carbon dioxide (CO2) trong khí quyển tăng lên trong thời gian gần đây Giá trị CO2 đo hàng tháng dao động theo mùa nhưng nhìn chung là có xu hướng tăng lên từng năm; các năm có giá trị lớn nhất xảy ra vào thời gian cuối mùa xuân ở Bắc bán cầu, và giảm xuống trong mùa thực vật phát triển do chúng hấp thụ CO2 trong khí quyển

Hiệu ứng nhà kính là quá trình mà theo đó các khí trong khí quyển hấp thụ và phát ra bức

xạ hồng ngoại làm ấm tầng dưới của khí quyển và bề mặt của hành tinh Hiệu ứng này được Joseph Fourier phát hiện vào năm 1824 và được Svante Arrhenius nghiên cứu đầu tiên một cách định lượng vào năm 1896 Sự tồn tại của hiệu ứng nhà kính là vấn đề không thể chối cải thậm chí đối với những người không chấp nhận yếu tố nhiệt độ tăng lên gần đây là do các hoạt động của con người Một câu hỏi là mức độ của hiệu ứng nhà kính làm thay đổi như thế nào khi các hoạt động của con người làm tăng nồng độ các khí nhà kính trong khí quyển

Các khí nhà kính trong tự nhiên giữ cho nhiệt độ Trái đất trung bình khoảng 33 °C

(59 °F) Các khí nhà kính chính là hơi nước, chúng góp phần tạo ra khoảng 36–70% hiệu ứng nhà kính; carbon dioxide (CO2) gây ra 9–26%; metan (CH4) 4–9%; và ôzôn (O3) 3– 7%.Mây cũng ảnh hưởng đến sự cân bằng bức xạ, nhưng chúng là thành phần của nước ở thể lỏng hoặc băng và do chúng được xem xét một cách độc lập với hơi nước và các khí khác

Hoạt động của con người kể từ cách mạng công nghiệp đã làm tăng số lượng các khí nhà kính trong khí quyển, làm tăng lực bức xạ từ CO2, metan, ôzôn tầng đối lưu, CFC và nitơ ôxit Nồng độ CO2 và metan đã tăng khoảng 36% và 148% kể từ giữa thập niên 1700 Các mức này được xem là cao hơn các mức trong suốt giai đoạn 650.000 năm gần đây, là giai đoạn có các dữ liệu đáng tin cậy được phân tích từ các lõi băng Ít có dấu hiệu địa chất trực tiếp cho thấy giá trị CO2 này cao trong khoảng thời gian cách đây 20 triệu năm Đốt nhiên liệu hóa thạch tạo ra khoảng 3/4 lượng khí CO2 tăng thêm từ các hoạt động của con người trong vòng 20 năm qua Hầu hết các đóng góp còn lại là do thay đổi mục đích

sử dụng đất đặc biệt là phá rừng

Nồng độ CO2 đang tiếp tục tăng do việc đốt nhiên liệu hóa thạch và thay đổi sử dụng đất Tốc độ tăng nồng độ này trong tương lai sẽ phụ thuộc vào sự phát triển của kinh tế không bền vững, xã hội, công nghệ và tự nhiên Báo cáo về các kịch bản phát thải của IPCC đưa

ra các kịch bản kịch bản CO2 trong tương lai từ 541 đến 970 ppm vào năm 2100 (tăng 90-250% kể từ năm 1750) Nếu số lượng nhiên liệu hóa thạch đủ để đạt đến mức này và tiếp tục phát thải sau năm 2100 nếu than, cát dầu nặng hay metan clathrat được khai thác nhiều hơn

Các sol khí

Các vệt mây trên Đại Tây Dương thuộc bờ biển phía đông Hoa Kỳ

Trái Đất mờ đi là sự giảm dần lượng bức xạ trực tiếp trên toàn cầu tại bề mặt Trái Đất, một phần làm chống lại hiện tượng ấm lên toàn cầu từ năm 1960 đến nay

Nguyên nhân chính gây nên sự mờ đi này là các sol khí được tạo ra bởi núi lửa và các chất ô nhiễm Các sol khí này tạo ra hiệu ứng làm lạnh bằng cách tăng sự phản xạ của ánh sáng mặt trời đến tầng khí quyển của Trái Đất James E Hansen và cộng sự đã đề xuất rằng những ảnh hưởng của các sản phẩm từ việc đốt nhiên liệu hóa thạch - như CO2 và sol khí - đã được thay thế phần lớn bởi những khí khác trong những thập kỷ gần đây, vì vậy sự ấm lên chủ yếu là do ảnh hưởng của các khí nhà kính khác CO2

Bên cạnh ảnh hưởng trực tiếp do sự tán xạ và hấp thụ bức xạ mặt trời, các sol khí cũng

có những ảnh hưởng gián tiếp đến tổng lượng bức xạ Các sol khí gốc sulfat có vai trò hạt nhân ngưng tụ mây và điều này làm cho các đám mây có giọt nhỏ và nhiều hơn Các đám mây này phản xạ bức xạ mặt trời có hiệu quả hơn là các đám mây ở dạng giọt lớn hơn và

ít hơn Hiệu ứng này cũng làm cho các giọt mây có kích thước đồng nhất hơn, làm giảm

sự hình thành giọt mưa và làm mây phản chiếu mạnh hơn đối với ánh sáng mặt trời tới trái đất

Bồ hống có thể là lạnh hoặc ấm tùy thuộc vào vật thể nó bám trong khí quyển Bồ hống bám trên các sol khí trong khí quyển hấp thụ trực tiếo bức xạ mặt trời làm nóng khí quyển và làm lạnh bề mặt đất Ở mức độ khu vực, khoảng 50% bề mặt trái đất ấm lên do các khí nhà kính có thể bị che phủ bởi các đám mây đen Khi tích tụ, đặc biệt trên băng ở các vùng thuộc Bắc cực, bề mặt phản chiếu bên dưới có thể cũng nung nóng mặt đất một cách trực tiếp Những ảnh hưởng của các sol khí bao gồm cả carbon đen là mối lo quan trọng nhất trong các vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới, đặc biệt ở châu Á, trong khi các hiệu ứng khí nhà kính chủ yếu ở nam bán cầu và vùng ngoại nhiệt đới

Biến đổi bức xạ mặt trời

Biến đổi bức xạ mặt trời trong 30 năm qua

Các biến đổi về bức xạ mặt trời đã gây nên các biến đổi khí hậu trong quá khứ Mặc dù, bức xạ mặt trời nhìn chung là quá nhỏ để có thể ảnh hưởng đến sự ấm lên toàn cầu trong những thập niên gần đây, một số ít nghiên cứu đã bác bỏ quan điểm trên, ví dụ như các hiện tượng gần đây cho thấy rằng sự đóng góp của năng lượng mặt trời vào quá trình này

có thể bị đánh giá thấp

Các khí nhà kính và bức xạ mặt trời gây biến đổi nhiệt độ theo các cách khác nhau Trong khi cả việc tăng bức xạ mặt trời và khí nhà kính đều được cho là làm ấm tầng đối lưu, nếu việc tăng bức xạ mặt trời sẽ làm ấm tầng bình lưu trong khi việc tăng các khí nhà kính sẽ làm lạnh tầng bình lưu.[2] Các quan sát cho thấy rằng nhiệt độ của tầng bình lưu đang giảm kể từ năm 1979, từ khi các vệ tinh khí tượng được đưa vào sử dụng Dữ liệu thăm dò từ thời trước khi vệ tinh khí tượng ra đời cho thấy trái đất lạnh đi từ năm 1958, mặc dù các số liệu trước đây không chính xác bằng hiện nay

Một giả thuyết có liên quan do Henrik Svensmark đưa ra rằng các hoạt động của từ trường mặt trời làm lệch hướng các tia vũ trụ mà nó có thể ảnh hưởng đến việc tạo ra hạt nhân ngưng tụ mây và gây ảnh hưởng đến khí hậu Các nghiên cứu khác không thấy mối quan hệ giữa sự ấm lên với các tia vũ trụ trong các thập kỷ gần đây Một nghiên cứu gần đây kết luận rằng các ảnh hưởng của tia vũ trụ lên các đám mây có hệ số 100 thấp hơn các biến đổi quan sát được trong các đám mây hoặc góp phần vào sự biến đổi khí hậu ngày nay

Phản ứng của môi trường

Sự nóng lên của khí hậu toàn cầu có thể gây ra những hậu quả nghiêm trọng Dưới đây là một số ví dụ:

Hơi nước

Nếu khí quyển ấm lên là áp suất hơi nước bão hòa tăng và lượng hơi nước trong khí quyển sẽ có xu hướng tăng Vì hơi nước là khí nhà kính, nên sẽ làm cho khí quyển càng

ấm hơn; việc ấm lên này làm cho khí quyển giữ nhiều hơi nước hơn, và kéo dài cho đến khi các quá trình khác trong khí quyển đạt đến sự cân bằng Kết quả là hiệu ứng nhà kính không chỉ do một mình CO2 gây ra Mặc dù quá trình này làm tăng độ ẩm tuyệt đối của không khí, trong khi độ ẩm tương đối vẫn ở mức gần hoặc thậm chí giảm một chút do không khí ấm hơn

Mây

Sự ấm lên được cho là sẽ thay đổi sự phân bố và kiểu mây Về không gian bên dưới, các đám mây phát bức xạ hồng ngoại trở về bề mặt Trái Đất, và tăng hiệu ứng ấm; còn không gian phía trên, các đám mây phản xạ ánh sáng mặt trời và phát xạ bức xạ hồng ngoại vào không gian điều này làm tăng hiệu ứng lạnh Mặc dù các hiệu ứng làm ấm hoặc làm lạnh phụ thuộc vào các yếu tố chi tiết như kiểu và độ cao của mây Các yếu tố này rất ít được quan sát trước khi dữ liệu được thu thập bằng vệ tinh và rất khó để mô phỏng trong các

mô hình khí hậu

Nhiệt độ

Nhiệt độ khí quyển giảm theo chiều cao trong tầng bình lưu Vì sự phát xạ bức xạ hồng ngoại biến đổi theo nhiệt độ, bức xạ sóng dài thoát vào không gian từ tầng khí quyển tương đối lạnh ở trên thì ít hơn phát xạ về hướng mặt đất từ tầng khí quyển bên dưới Do

đó, sự tăng mạnh các hiệu ứng nhà kính tùy thuộc vào tốc độ giảm nhiệt độ của tầng khí quyển theo độ cao Lý thuyết và các mô hình khí hậu chỉ ra rằng hiện tượng ấm lên toàn cầu sẽ làm giảm tốc độ giảm nhiệt độ theo độ cao, tạo ra một phản ứng giảm nhiệt độ làm yếu đi hiệu ứng nhà kính Việc đo đạc tốc độ biến đổi nhiệt độ theo độ cao là rất nhạy cảm đối với các sai số rất nhỏ, gây khó khăn cho việc thiết lập các mô hình chính xác

Băng

Băng tan tại hai cực làm nước biển dâng cao, dẫn đến nguy cơ mất đi vĩnh viễn của những đảo quốc có độ cao xấp xỉ mực nước biển và những vùng đất thấp ven biển Khi băng tan, sẽ lộ ra các vùng đất hoặc nước Các vùng này có độ phản xạ trung bình thấp hơn băng và sẽ hấp thụ nhiều bức xạ mặt trời hơn, làm ấm hơn và cứ thể chu trình này sẽ tiếp diễn

Thoát metan ở Bắc Cực

Sự ấm lên cũng làm kích hoạt việc giải phóng khí mêtan ở Bắc Cực Mêtan thoát ra từ băng vĩnh cửu như đầm lầy than đóng băng ở Siberi, và từ mêtan clathrat dưới đáy biển Giảm sự hấp thụ CO2 bởi các hệ sinh thái biển

Khả năng tách cacbon của các hệ sinh thái biển được cho là làm giảm sự ấm lên ở các đại dương Do sự ấm lên làm giảm lượng dinh dưỡng trong tầng nước biển sâu trung bình (ở

độ sâu khoảng 200 đến 1.000 m), do đó làm hạn chế sự phát triển của tảo cát làm thuận lợi cho các sinh vật phù du nhỏ hơn làm bơm sinh học cacbon nghèo hơn

CO2 thoát khỏi đại dương

Nước lạnh có thể hấp thụ nhiều CO2 hơn nước ấm Khi nhiệt độ đại dương tăng thì một lượng CO2 sẽ được giải phóng Đây là một trong những lý do mà tại sao CO2 trong khí quyển giảm xuống trong thời kỳ băng hà và cao hơn trong các giai đoạn ấm hơn Khối lượng CO2 trong các đại dương lớn hơn trong khí quyển

Giải phóng khí

Sự giải phóng các khí có nguồn gốc sinh học có thể bị ảnh hưởng bởi hiện tượng ấm lên toàn cầu nhưng những nghiên cứu chuyên sâu về vấn đề này chỉ mới ở giai đoạn khởi đầu Một số khí dạng này như ôxít đinitơ (N2O) thoát ra từ than bùn ảnh hưởng trực tiếp đến khí hậu Các khí khác như đimetyl sulfua thoát ra từ đại dương gây những ảnh hưởng gián tiếp