Chương 9. Biến đổi khí hậu

Người ta phân biệt 3 thời kỳ biến đổi khí hậu trái đất khác nhau là biến đổi trong thời đại địachất, thời đại lịch sử và thời đại hiện đại.. Thời đại địa chất có thời gian kéo dài gấp nh

Chương IX SỰ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU

1 KHÁI NIỆM

Khí hậu trên trái đất hàng năm đều có sự biến đổi Có thể thấy sự biến đổi này từ haimặt, một là dao động có biên độ lớn hoặc nhỏ xung quanh trị số trung bình, mặt khác là biếnđổi khí hậu theo xu thế dần dần trở thành xấu hoặc dần dần trở thành tốt

Người ta phân biệt 3 thời kỳ biến đổi khí hậu trái đất khác nhau là biến đổi trong thời đại địachất, thời đại lịch sử và thời đại hiện đại

Thời đại địa chất là thời đại trước khi có lịch sử nhân loại Nghiên cứu khí hậu thời đại địa

chất gọi là "cổ khí hậu học" (Paleoclimatology) Thời đại địa chất có thời gian kéo dài gấp

nhiều lần 2 thời đại sau này, vì thế sự biến đổi của khí hậu rất lớn, trong đó lớn nhất là cácbiến đổi trong thời kỳ băng hà Khí hậu Thời đại lịch sử biến đổi ít hơn, có 2 trường phái quanniệm khác nhau về biến đổi khí hậu thời đại lịch sử là trường phái “bất biến” và trường phái

“biến đổi” Trong thời đại hiện nay, khí hậu đang có nhiều biến đổi bất lợi đối với sự sống dohoạt động của con người gây ra nạn ô nhiễm môi trường

2 BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU THỜI ĐẠI ĐỊA CHẤT

2.1 Phương pháp nghiên cứu

Căn cứ vào các nguồn tài liệu gián tiếp như các loại di tích động, thực vật hoá thạch vàcác vật vô cơ hoá thạch phát hiện trong khảo cổ học, quá trình hình thành và hình thức phonghoá của thổ nhưỡng ở các thời đại địa chất Ví dụ, cây gỗ hoá thạch với nhiều vòng tuổi ởthân biểu thị khí hậu ôn đới biến đổi theo mùa, nếu không có vòng tuổi là khí hậu rừng nhiệt

Theo quan điểm của Tổ chức khí tượng thế giới (WMO), biến đổi khí hậu là sự vận động bên trong hệ thống khí hậu, do những thay đổi kết cấu hệ thống hoặc trong mối quan

hệ tương tác giữa các thành phần của nó do các ngoại lực hoặc do hoạt động của con người Năm 1995, khi đánh giá Hệ thống khí hậu toàn cầu Tổ chức khí tượng thế giới (WMO) đã chưa thể đưa ra một vấn đề gì về biến đổi khí hậu trái đất ngoài việc kết luận các xu thế hay những biến động dị thường về khí hậu xảy ra trong những khoảng thời gian ngắn so với động thái hoàn lưu tổng thể, chưa có những xu thế biến đổi dài hạn Năm 1998

Tổ chức khí tượng thế giới (WMO) có báo cáo về xu thế nóng lên với những minh chứng về biến đổi khí hậu dài hạn Các tài liệu quan trắc được về trạng thái đóng băng ở Bắc và Nam cực, thời gian xuất hiện băng và tan băng trên mặt hồ ở phần châu Âu nước Nga, Ucraina, các nước vùng Baltic, sự thu hẹp diện tích đóng băng trên các đỉnh núi trong thế

kỷ XX và sự gia tăng nhiệt độ của phần đất đóng băng vĩnh cửu… đã cho phép khẳng định

sự biến đổi khí hậu trái đất hiện nay Sự dao động đáng kể của khí hậu hàng năm đã phát hiện thấy ở một vài nơi, đặc biệt là vùng nhiệt đới với sự gia tăng cường độ các yếu tố khí hậu Cũng đã phát hiện được các dòng nước biển và nhiệt độ nước biển (SST s) đóng vai trò lớn trong các biển đổi khí hậu Các hệ thống gió quy mô lớn ở vùng nhiệt đới và các dòng chảy dưới biển kèm theo sự biến đổi nhiệt độ nước biển đã tạo nên chu trình nhiễu động Nam Bán cầu (SO) Bằng chứng mới nhất là tần suất của ENSO và cường độ hoạt động của

nó trong thời gian gần đây gia tăng đáng kể Ðiều này có quan hệ tới sự nóng lên trên phạm vi toàn cầu từ giữa thập kỷ 70 thế kỷ trước Các hoạt động của con người, trước hết

là việc gia tăng đốt nhiên liệu hoá thạch và thay đổi độ che phủ thực vật trên mặt đất đã dẫn đến thay đổi thành phần khí quyển và các tính chất hấp thu bức xạ của bề mặt trái đất.

đới; đá vôi hoá thạch chứng tỏ trước kia là khí hậu nhiệt đới, tầng thạch cao và muối ăn biểuthị khí hậu khô hạn, tầng tro than có thể suy đoán là khí hậu ẩm ướt

Ngoài cổ sinh vật, quá trình hình thành thổ nhưỡng cũng là nguồn thông tin dùng để nghiêncứu cổ khí hậu Cái gọi là giải đất sét (varved clay) được hình thành trong mùa hè thì chứacác vật thô nặng chìm lắng do lượng băng tan nhiều hơn Ngược lại, về mùa đông băng tan ítnên các tầng đất chỉ có các vật nhỏ trầm tích, hạt sét cũng mịn hơn Như vậy, các tầng hạt tomùa hè và tầng hạt nhỏ mùa đông xen kẽ nhau xuất hiện trên giải đất sét giúp ta tính được sốtầng đất sét và suy đoán số năm tan băng và tốc độ tan của các khối băng lục địa

Dùng kính hiển vi quan sát phấn hoa thực vật tồn tại trong các vật trầm tích rồi thống kê phânloại cũng có thể đoán được khí hậu Phương pháp này được ứng dụng đầu tiên để phân tíchcác vật trầm tích sau thời kỳ băng hà ở Bắc và Ðông Âu đã thu được kết quả rất tốt

2.2 Ðặc điểm khí hậu ở các thời đại địa chất

Do sự biến đổi địa chất trong suốt các thời đại kéo dài hàng triệu năm nên mỗi thời đạikhí hậu khác nhau rất xa

1 Thời Thái cổ: Ðộ dày của băng tích ở châu phi lên tới 500m.

2 Thời Nguyên cổ: Băng hà phân bố rộng khắp trên thế giới

3 Thời cổ sinh: Đã thấy xuất hiện các đới khí hậu trên địa cầu, được chia ra các kỷ:

Kỷ Hàn vũ, ở cao nguyên Si-bê-ri trước đây đã có các tầng thạch cao, muối natri, canxi,

magiê, ôxit kali trầm tích Do đó, khí hậu lúa bấy giờ nóng và khô

Kỷ Chí lưu, khí hậu tương đối ấm, có nhiều động vật biển nhiệt đới, xuất hiện các đới khí hậu

khác nhau Ở Bắc Mỹ khí hậu rất nóng, hình thành sa mạc Cuối kỷ này khí hậu lạnh dần

Kỷ Nê Bôn, khí hậu ấm dần lên, cho đến cuối kỷ Nê Bôn khí hậu trở nên khá nóng

Kỷ đá vôi, khí hậu ôn hoà và ẩm ướt, mang tính chất hải dương Thực vật thiếu vòng tuổi ở

thân chứng tỏ sinh trưởng, phát triển thuận lợi, khí hậu không có mùa lạnh giá hoặc mùa khôhạn

Kỷ Nhị tuyển, khí hậu khô hạn kéo dài đến tận cuối kỷ Nhị tuyển

4 Thời Trung sinh

Khí hậu trái đất trở nên ấm áp, nửa đầu thời đại này khí hậu nóng hơn hiện nay

Kỷ Tam tuyển, Châu Âu, Trung Quốc và Bắc Mỹ khí hậu đều nóng và khô.

Kỷ Chu la, châu Nam Cực khí hậu ôn hoà, mát mẻ Phần Tây Nam châu Âu tìm được di tích

của thực vật nhiệt đới

Kỷ Bạch Á, khí hậu trái đất khá đồng nhất, vào thời kỳ cuối, sự phân đới khí hậu kém rõ rệt,

không thấy dấu hiệu của băng hà

5 Thời Tân sinh.

Kỷ Ðệ tam, sự phân chia các đới khí hậu rất rõ rệt Vào thời kỳ cuối, khí hậu lạnh dần từ

phương Bắc về phương Nam

Kỷ Ðệ tứ, khí hậu có băng hà phân bố khá rộng, những nơi không có băng hà thì có lượng

mưa nhiều hơn hiện nay

6 Khí hậu hậu kỳ băng hà kỷ Ðệ tứ: Theo Pen-kơ và Bơ-rúc-ken (1909), lần rút lui sau cùng

của băng hà kỷ Ðệ tứ trên núi An-pơ cách đây khoảng 20.000 năm Theo các học giả Nga,băng hà đã bao phủ các nước ở vùng biển Ban Tích và Trung Âu kéo dài tới khoảng thời giancách đây từ 9.000 - 10.000 năm

Sơ-nan-đơ (R.Sernander) phân chia hậu kỳ băng hà làm 4 thời kỳ sau đây:

I Thời kỳ khí hậu Boreal: khô hạn , ấm áp, 6800 - 5000 năm TCN.

II Thời kỳ KH Ðại tây dương: ấm, ẩm, 5000 - 3000 năm TCN

III Thời kỳ khí hậu Subboreal: khô hạn, ấm áp, 3000 - 850 năm TCN.

IV Thời kỳ phụ Ðại tây dương (Subatlantic): ẩm ướt, hơi lạnh, 850 năm TCN.

2.3 Nguyên nhân biến đổi khí hậu các thời đại địa chất

Có 3 giả thuyết chính về quá trình biến đổi khí hậu ở các thời đại địa chất, mỗi giảthuyết đều đã đưa ra những chứng cứ tin cậy Do khuôn khổ giáo trình này chúng tôi xinkhông nêu chi tiết những cơ sở khoa học của các giả thuyết

a) Giả thuyết thiên văn.

Giả thuyết này cho rằng biển đổi khí hậu do nguyên nhân vũ trụ gây nên, đó là nhữngảnh hưởng từ bên ngoài địa cầu Người ta cho rằng, quỹ đạo địa cầu, độ nghiêng hoàng đạo,tâm sai của quỹ đạo và điểm xuân phân đã có những thay đổi lớn giữa các thời đại địa chất, dovậy khí hậu đã biến đổi (Bảng 9.1)

b) Giả thuyết địa chất:

Biến đổi lục đia về hình dạng và tỷ lệ phân bố hải - lục trong các thời đại địa chất đãgây tra biến đổi khí hậu Giả thuyết này cho rằng các châu lục trên trái đất luôn di động trượttrên một lớp đệm nằm sâu trong lòng đất Vì thế các châu lục thường có quá trình tạo sơn và

di chuyển gây ra biến đổi khí hậu

c) Giả thuyết vật lý

Giả thuyết vật lý cho rằng biến đổi khí hậu trong các thời đại địa chất là do sự thay

đổi đặc tính phát xạ của mặt trời và đặc tính hấp thụ bức xạ của địa cầu Trước đây, thànhphần khí quyển trái đất khác xa hiện nay và thay đổi rất nhiều qua các thời đại địa chất Mặtkhác, sự phát xạ của mặt trời đã có những thời kỳ yếu đi gây ra băng hà ở bề mặt trái đất vànhững thời kỳ hoạt động mãnh liệt gây ra khí hậu khô, nóng trên bề mặt trái đất

Bảng 9.1 Sự thay đổi vĩ độ ở một số nơi trong các thời đại địa chất

Ðịa điểm

Thời đại

Kỷ đá vôi

Kỷ Nhị tuyển

Kỷ Tam tuyển

Kỷ Chu la

Kỷ Bạch Á

Ðệ tam

Tân sinh

Kỷ Ðệ tứ

Hiện nay

Spi-sư-pếch 240N 320N 420N 400N 400N 380N 650N 700N 790NI-kút-skơ 220N 120N 280N 290N 310N 370N 540N 370N 520NCô-lôm-bô 820S 690S 680S 690S 700S 580S 240S 180S 70NMa-đa-gát-sca 800S 650S 600S 650S 650S 610S 400S 260S 190SBô-sư 780S 720S 670S 700S 700S 400S 460S 540S 320SNiu York 0 180N 200N 180N 120N 110N 380N 620N 410NNúi Ai-ri-pút 600S 640S 800S 750S 680S 530S 800S 800S 770S

3 BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU THỜI ĐẠI LỊCH SỬ

3.1 Phương pháp nghiên cứu khí hậu thời đại lịch sử

Khí hậu thời đại lịch sử được xác định khoảng từ 4000 - 5000 năm TCN tới thế kỷXIX Sự giao thoa giữa khí hậu kỷ đệ tứ và khí hậu thời đại lịch sử là các thời kỳ khí hậu

Subboreal (3000 - 850 năm TCN) và thời kỳ khí hậu phụ Ðại tây dương (Subatlantic) Dẫn

chứng về biến đổi khí hậu trong thời đại lịch sử là những ghi chép trong các văn kiên, nhữngghi chép hàng ngày về tình hình thời tiết, khí hậu trước kia và số liệu quan trắc bằng máy mócsau này Những kết quả nghiên cứu di tích thành cổ An Dương đời nhà Ân, sổ sách thời đạiChu Tần (Trung Quốc) là những bằng chứng khá tin cậy trong việc nghiên cứu biến đổi khíhậu Tương tự như vậy, những ghi chép trong các văn kiện lịch sử về nước lụt, hạn hán, biếnđộng của sông, hồ, sự hình thành các nguồn nước, thời kỳ đóng băng ở hồ ao, sông ngòi, eobiển và sự tiến thoái của băng hà của các Quốc gia, các nền văn minh nhân loại cũng đãđược khai thác Những ghi chép về biến đổi mực nước biển Cát-spiên, thời kỳ thu hoạch nho

ở Pháp qua nhiều thế kỷ là những chứng cứ rất có giá trị Gần nhất là nguồn số liệu quan trắcbằng các thiết bị khí tượng thế kỷ XVIII, XIX ở nhiều nơi là những minh chứng xác thựcdùng để nghiên cứu biến đổi khí hậu thời đại lịch sử

3.2 Một số kết quả nghiên cứu về biến đổi khí hậu thời đại lịch sử.

a) Các kết quả nghiên cứu

Những kết quả nghiên cứu về biến đổi khí hậu thời đại lịch sử của nhiều tác giả có thểchia làm 2 trường phái lý thuyết khác nhau:

1 Thuyết bất biến cho rằng trong thời đại lịch sử không có biến đổi khí hậu rõ rệt Bằngnhững minh chứng thuyết phục về thời kỳ tan băng ở các sông, hồ vùng Bắc Âu, thời kỳ thuhoạch nho và một số loại cây khác ở Pháp (bảng 9.2 và bảng 9.3)… người ta cho rằng không

có biến đổi khí hậu trong thời đại lịch sử Trường phái này cho rằng những dao động của khíhậu của vùng này hay vùng khác chỉ là những thay đổi bình thường trong các chu kỳ dao độngcủa khí hậu

Bảng 9.2 Ngày tan băng trên các sông, hồ thuộc Bắc Âu qua các thời kỳ

1753 - 1822, ngày 26 -.IV 1713 - 1792, ngày 9 -.IV 1530 - 1752, ngày 25 - III

1823 - 1892, ngày 25 -.IV 1793 - 1862, ngày 8 - IV 1753 - 1852, ngày 26 - III

Bảng 9.3 Thời điểm thu hoạch nho qua các thế kỷ ở Dijion, Pháp

Biến đổi trực tiến cho rằng, khí hậu biến đổi chỉ theo một hướng nhất định; Những người theo

phái Biến đổi mạch động cho rằng, trong thời đại lịch sử khí hậu có biến đổi dạng sóng luân

chuyển, từ khí hậu ẩm, lạnh biến thành khí hậu khô, ấm, hoặc từ khí hậu khô, ấm biến thànhkhí hậu ẩm, lạnh

b) Các loại chu kỳ của biến đổi khí hậu thời đại Lịch sử

Theo kết quả nghiên cứu của các nhà khoa học thấy rằng, khí hậu trái đất trong thờiđại lịch sử đã biến đổi theo những chu kỳ rõ rệt

1 Chu kỳ 3 - 4 năm: Braak C nhận thấy có chu kỳ biến đổi của khí áp, Berlage nhận thấy

chu kỳ này trên vòng tuổi của thực vật, Tạ Nghĩa Bình (TQ) nhận thấy chu kỳ qua lượng

giáng thủy

2 Chu kỳ 11 năm: Vilet (1951) nhận thấy chu kỳ của nhiệt độ, Meldrum C nhận thấy qua

chu kỳ của xoáy thuận, Thanvensunpin (1921) nhận thấy chu kỳ đóng băng trên hồ Sufan(Nhật Bản)

Bảng 9.4 Biến đổi khí hậu từ sau Công nguyên đến thế kỷ XIX

0 Như hiện nay Mưa nhiều hơn hiện

Khô hạn Mưa nhiều

thúc

Khô hạn

900 Lượng mưa tương

đối nhiều Mực nước biển Cát - spiên tăng cao 29 Inch Mưa khá nhiều Mưa khá nhiều

1000 Tương đối khô Trung quốc khô hạn Khô hạn Tương đối khô

1100 Tương đối lạnh,

Lượng mưa lớn

Khô, mực biển Cát - spiên hạ thấp 14 Inch

Mưa nhiều Rất khô

Khô hạn Mưa nhiều,

Lượng mưa đạt cực đại

1600 Băng hà tiến triển

rất nhanh Mưa nhiều Mực nước biển Cát - spiên tăng

cao 15 Inch

Lượng mưa khá nhiều Tương đối khô

1700 Tây Âu khô hạn

Mưa nhiều Tương đối khô

1900 Băng hà rút đi rất

nhanh Mực nước biển Cát spiên hạ thấp Tương đối khô Khô hạn

3 Chu kỳ 16 năm: Wagner A (1928) nhận thấy chu kỳ qua nhiệt độ ở Vien, Enge (1930)

nhận thấy chu kỳ này qua lượng giáng thủy ở Rome (Italy)

4 Chu kỳ 35 năm: Bruckener E nhận thấy chu kỳ của nhiều yếu tố như lượng mưa, nhiệt

độ , Richter E cho rằng sự tiến thoái của băng hà trên núi Anpơ xảy ra theo chu kỳ này

4 BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU THỜI ĐẠI NGÀY NAY

4.1 Khí quyển - nhân tố quan trọng gây ra biến đổi khí hậu

Từ thuở nguyên sơ đến ngày nay, khí quyển trái đất đã trải qua nhiều giai đoạn biếnđổi thành phần và cấu tạo, ngày nay khí quyển trái đất bao gồm hỗn hợp các chất khí có nồng

độ khác nhau Khối lượng khí quyển ước tính khoảng 5,15 x 1015 tấn (Sytnick, 1985) Cácđám cháy rừng và đốt nhiên liệu hoá thạch thải ra khói, tro, bụi và các chất gây ô nhiẽm khíquyển như HF, SO2, CFC, CO, CO2 … Sự phát thải các chất khí độc vào không khí đã tácđộng đến đời sống động, thực vật và con người, làm phương hại tới các công trình xây dựng

và đặc biệt là làm biến đổi khí hậu trái đất

Như chung ta đã biết, nếu không có không khí nhiệt độ trên bề mặt trái đất vào banngày sẽ tăng lên rất cao và ban đêm sẽ giảm xuống rất thấp do không có sự hấp thu các dòngbức xạ chiếu tới và bức xạ phản xạ Nhiều hành tinh khác không có không khí cũng có biên

độ nhiệt độ rất rộng,.mọi sự sống đã không thể tồn tại

Lượng cacbonic được thực vật cố định hàng năm trên phạm vi toàn cầu khoảng4,9.1013kg Trong một ngày thực vật hấp thụ CO2 bắt đầu từ lúc mặt trời mọc do đó ban ngàylượng CO2 giảm thấp còn oxy tăng lên và đạt đến cực đại vào buổi chiều Sự trao đổi CO2cũng xảy ra giữa đại dương và khí quyển vì đại dương chứa lượng CO2 lớn hơn 50 lần so vớikhí quyển Đại dương vì thế đóng vai trò điều chỉnh nồng độ CO2 trong khí quyển CO2 cókhả năng hấp thụ bức xạ sóng dài do đó làm cho nhiệt độ không khí không quá lạnh về banđêm Hiện nay do hoạt động của con người mà hàm lượng CO2 trong khí quyển ngày càngtăng gây nên "hiệu ứng nhà kính", nhiệt độ không khí không ngừng tăng lên

4.2 Các nguồn gây ô nhiễm không khí

a) Nguồn gốc tự nhiên

 Núi lửa: phun thải vào không khí nham thạch nóng nhiều khói, bụi giàu sunfuadioxit,sunfit hữu cơ, mêtan và những loại khí khác

 Cháy rừng: phát thải cacbon monoxit (CO), cacbon đioxit (CO2) và tro bụi

 Quá trình phân huỷ chất hữu cơ: phát thải amôniac, mêtan, oxit nitơ (N2O, NO) và CO2

 Sấm sét: gây ra hiện tượng điện phân Nitơ (N2) làm xuất hiện axit nitric (HNO3)

 Bão bụi: gió mạnh tung bụi cát vào không khí

 Sóng biển: tung bọt nước mang theo muối biển lan truyền vào không khí

b) Nguồn nhân tạo

Theo thống kê Liên Hiệp Quốc (1991), các nước công nghiệp phát triển có số dân chỉchiếm 1/4 dân số thế giới nhưng mức tiêu thụ năng lượng năm 1970 lớn gấp 7 lần, năm 1980khoảng 4 lần và năm 1990 khoảg 3 lần so với các nước đang phát triển Hàng năm lượng phátthải vào khí quyển trên toàn thế giới rất lớn, số liệu thống kê 1992 của Liên hợp Quốc đượctrình bày ở bảng 9.5

4.3 Các tác nhân gây hiệu ứng nhà kính

a) Cacbon đioxit và monoxit (CO 2 và CO) :

Theo Hoffman và Wells (1987) trong cuộc cách mạng công nghiệp, lượng CO2 sẽ tănglên gấp hai lần vào giữa thế kỷ XXI Trong khí quyển lượng CO2 ước tính có khoảng 711x109tấn (0,033%), trao đổi hàng năm với sinh quyển trên cạn khoảng 56 x 109 tấn và nhận khoảng

5 x 109 tấn do đốt cháy nhiên liệu hoá thạch Ðại dương chứa khoảng 580 x 109 tấn CO2 ở lớpnước mặt và khoảng 38.400 x 109 tấn ở lớp giữa và lớp sâu hơn Trao đổi cacbonic giữa mặtbiển và khí quyển hàng năm khoảng 90 x 109 tấn/năm Theo Smith (1984), hàng năm trên tráiđất phát thải khoảng 6,0x108 tấn CO (riêng Mỹ - 65x106 tấn).

Bảng 9.5 Số lượng các tác nhân ô nhiễm nhân tạo trên toàn thế giới năm 1992

Ðơn vị: Triệu tấn

Nguồn gây ô nhiễm

Tác nhân ô nhiễm chính

1 Giao thông vận tải

- Ôtô chạy xăng

- Ôtô chạy dầu diezel

- Máy bay

- Tàu hoả và các loại khác

58.1

53.50.22.42.0

1.2

0.50.30.00.4

0.8

0.20.10.00.5

15.1

13.80.40.30.6

7.3

6.00.50.00.8

8.1

7.40.30.20.2

22.2

18.33.90.00.0

0.7

0.20.10.00.4

8.8

3.60.94.10.2

8.8

6.12.20.40.1

0.5

0.00.00.50.0

3.8

2.01.50.20.1

1.6

1.10.30.20.0

b) Clorofluorocacbon (còn gọi là CFC):

CFCl11 hoặc CFCl3 và CFCl2 hoặc CF2Cl2 (tên gọi kinh doanh là Freon 12 hoặc F12), đó

là những chất thông dụng của CFC, chúng có thể ở dạng sol khí và không sol khí Dạng solkhí thường làm tổn hại tầng ôzôn Do có sự báo động về môi trường, các nước phát triển đãbắt đầu hạn chế sử dụng dạng sol khí của CFC, nhưng dạng không sol khí thì vẫn tiếp tụcđược sản xuất và ngày càng tăng về số lượng CFC có tính ổn định cao và không bị phân huỷ

Có những giả thiết cho rằng, nếu như sự phát thải CFC hiện nay hoàn toàn được chấm dứt thìcũng phải cần khoảng 100 năm nữa mới phân huỷ hết lượng CFC hiện có

c) Mêtan (CH 4 ):

Nguồn gây ô nhiễm chính của CH4 là các quá trình sinh học, ví dụ như sự lên menđường ruột của loài động vật móng guốc, sự phân giải kị khí ở đất ngập nước CH4 bị oxi hoátạo thành hơi nước ở tầng bình lưu gây hiệu ứng nhà kính mạnh hơn nhiều so với hiệu ứngtrực tiếp của CH4 Theo Hoffman và Wells (1987) thì hiện nay hàng năm trên toàn thế giới khíquyển thu nhận khoảng 400 đến 765 x 109 kg CH4

d) Nitơ oxit (N 2 O):

Theo số liệu của cơ quan vũ trụ Mỹ (NASA) thì tỷ lệ tăng N2O hàng năm khoảng từ0,2% - 0,3% Hoffman và Wells (1987) cho biết lượng N2O phát thải vào khí quyển do phângiải các hợp chất hữu cơ, phân khoáng và những quá trình tự nhiên khác chiếm tỷ lệ 70 - 80%,đốt cháy nhiên liệu khoảng 20 - 30%

e) Khói quang hoá

Nguyên tử oxy sinh ra do sản phẩm quang hoá từ NO2 dưới sự xúc tác của bức xạ mặttrời lại tác dụng với các hyđrocacbon hoạt hoá (mêtan, êtan, tôluen ) Tất cả các chất này đềuđược sinh ra từ quá trình đốt cháy nhiên liệu hoá thạch hay phụ phẩm thực vật Kết quả là nitơđioxyt mất đi, nitơ oxit được sinh ra, ôzôn tích luỹ lại và một số chất ô nhiễm thứ sinh khácđược tạo thành như focmanđehyt, anđehyt và peroxyaxetyl nitrat, hỗn hợp này gọi là Pan(C2H3O5N) Tập hợp tất cả các chất trên hình thành khói quang hoá Khói quang hoá có thểlàm chết người Ở Luân Đôn, tháng 12/1952 khói quang hoá làm chết 3-4 nghìn người Ðốivới con người Pan gây ra các bệnh như cay và đau nhói mắt, ho, đau đầu, mệt mỏi, suy hôhấp, viêm phổi, khô cổ họng Đối với thực vật, Pan gây xạm lá, phá hoại tế bào lá, hạn chếquá trình quang hợp, phá hủy chất lục lạp, đặc biệt đối với cây thuốc lá, đậu Hà Lan, khoai tây

và nho

4.4 Hiệu ứng nhà kính (green house effect).

Khi khí quyển bị ô nhiễm, hàm lượng các chất khí thay đổi, không khí chứa nhiềuCO2, CO, NO2, CH4, bụi, hơi nước… là những chất hấp thu nhiều bức xạ làm khí quyển nónglên gọi là hiệu ứng nhà kính Nhiệt độ Trái đất tăng lên là nguyên nhân làm tan lớp băng baophủ ở 2 cực và trên các ngọn núi cao làm cho mực nước biển dâng cao Theo dự đoán của cácnhà khoa học thì nếu nồng độ CO2 trong khí quyển tăng gấp đôi, nhiệt độ trung bình mặt đấttăng lên khoảng 3,60C Hội nghị Rio De Janeiro (3/6/1992) đã chỉ ra rằng, trong 30 năm tớinếu không ngăn chặn được "hiệu ứng nhà kính" thì mực nước biển sẽ dâng lên khoảng 1,5 -3,5 mét Số liệu quan trắc cho thấy, trong khoảng thời gian từ 1885 đến 1940, nhiệt độ trungbình bề mặt trái đất đã tăng lên khoảng 0,50C Sau năm 1940, sự nóng lên của toàn Trái đất có

xu hướng giảm bớt, riêng Bắc Âu và Bắc Mỹ nhiệt độ vẫn tiếp tục tăng từ năm 1940 đến

1980, ít nhất khoảng 0,110C Theo Tổ chức Khí tượng quốc tế (WMO) thì nhiệt độ Trái đất đãtăng lên gần 0,40C trong vòng 134 năm trở lại đây Trong hội thảo ở Châu Âu, các nhà nghiêncứu khí hậu cho rằng nhiệt độ của Trái đất sẽ tăng lên 1,5 - 4,50C vào năm 2050 do "hiệu ứngnhà kính" Biến đổi khí hậu có tác động sâu sắc tới các hệ sinh thái tự nhiên và xã hội, đặcbiệt là những hoạt động nông nghiệp, sử dụng nguồn nước Trong vòng hai ngàn năm trước,nhiệt độ của Trái đất đã từng tăng lên 4 - 50C do những thay đổi sâu sắc trong rừng, hồ vàthuỷ vực nhưng chỉ có tác động nhỏ đến loài người vì dân số thấp, phương thức sống cònđơn giản, nhu cầu của con người còn nhỏ Hiện nay, con người là nhân tố chủ đạo của sinhquyển, những hoạt động của con người cần phải cân nhắc để hạn chế đến mức tối đa "hiệuứng nhà kính" Hiệu ứng nhà kính sẽ gây ra những ảnh hưởng chính như sau:

1 Tác động đến rừng: sự nóng lên của Trái đất dẫn đến những thay đổi lớn ở các loài thựcvật, cân bằng quang hợp - hô hấp bị ảnh hưởng

2 Tác động đến cây trồng: hiệu ứng nhà kính có tác động khác nhau đối với cây trồng, lúa mì

và ngô có thể bị các stress ẩm độ do quá trình bốc thoát hơi nước tăng Mặt khác, nhiệt dộtăng sẽ làm gia tăng sự phá hoại của sâu bệnh

3 Tác động đến đất và nguồn nước: nhiệt độ tăng lên dẫn tới chế độ thuỷ văn cũng thay đổi,mùa hè kéo dài, quá trình rửa trôi ở miền khí hậu ôn đới sẽ tăng lên

4 Tác động đến sức khoẻ con người: Nhiều loại bệnh tật sẽ xuất hiện khi thời tiết biến đổi,

dịch bệnh như tả, cúm, viêm phổi, bệnh ngoài da cũng gia tăng

4.5 Suy thoái tầng ôzôn

Ôzôn (O3) là loại khí hiếm ở lớp không khí gần mặt đất nhưng tập trung thành lớp dày

ở tầng bình lưu từ 25 km đến khoảng 40 km Lớp ôzôn trên cao rất có ích vì nó làm nhiệm vụnhư một bộ phận lọc và hấp thụ các bức xạ tử ngoại từ mặt trời chiếu xuống Những tia tửngoại nguy hiểm có tác động đến ADN, gây đột biến tế bào và ung thư Lớp ôzôn nờ khảnăng hấp thu các tia tử ngoại đã trở thành tác nhân bảo vệ sự sống trên mặt đất

Bức xạ Mặt trời chiếu xuống trái đất dưới dạng sóng điện từ với một phổ bước sóng rất rộng

Ở giới hạn ngoài của khí quyển (độ cao cách mặt đất khoảng 3000km) bức xạ mặt trời gồmcác tia gamma, rơn ghen, tử ngoại, tia nhìn thấy, hồng ngoại và các sóng điện (sóng TV,rađiô) Tầng điện ly có tác dụng hấp thụ sóng cực ngắn (bước sóng nhỏ hơn 0,099m) Khảnăng hấp thu các tia tử ngoại có bước sóng từ 0,20 - 0,39m của lớp ôzon diễn ra theo các bướcsau: khí ôzôn tự nhiên được hình thành do các tia tử ngoại chiếu vào các phân tử oxi (O2),phân tách thành các nguyên tử (O), các nguyên tử oxi lại tiếp tục hoá kết hợp với các phân tửoxi khác để hình thành ôzôn (O3) theo phản ứng:

O2 + Bức xạ tử ngoại = O + O

O + O2 = O3

Ôzôn hấp thụ bức xạ tử ngoại có thể bị phân huỷ

O3 + Bức xạ tử ngoại = O2 + O

Ccác chất ô nhiễm như Clorofluorocacbon (CFC), mêtan (CH4), các khí nitơ oxit (N2O, NO)

có khả năng thúc đẩy phản ứng phân hủy ôzôn thành oxi Trong tự nhiên CFC xâm nhập mộtcách chậm chạp vào tầng ôzôn của khí quyển, tiếp xúc với các tia tử ngoại rồi xúc tiến phânhuỷ ôzôn giải phóng ra CFClO

CFCl + O3 = CFClO + O2 CFClO tiếp tục hoá hợp với phân tử ôzôn khác tạo thành 2 phân tử oxi và giải phóng 1nguyên tử Clo:

4.6 Hiện tượng En Nino và Dao động Nam Bán Cầu (EN - SO)

En Nino (viết tắt là EN) là tên gọi dân gian của các ngư dân Pêru đối với hiện tượngnhiễu động nóng hơn bình thường của nước biển vùng nhiệt đới phía Ðông Thái Bình Dương

La Nina là tên gọi hiện tượng nhiều động ngược pha với En Nino khi nhiệt độ mặt nước biểnlạnh hơn mức bình thường Sau này các nhà khoa học phát hiện ra rằng các hiện tượng nóng,

lạnh cục bộ này có liên kết với hoàn lưu khí quyền toàn cầu và các nhiễu loạn của thời tiết.Phát hiện nổi tiếng đầu tiên là quan hệ giữa hiện tượng En Nino và dao động nam bán cầu(Southern Oscilation viết tắt là SO) của nhà bác học người Anh Gilbert Walker Vì thế xuấthiện từ viết tắt là ENSO, các nhà khoa học dùng từ ENSO để chỉ các nhiễu động nhiệt độ củanước biển vùng nhiệt đới Thái Bình Dương Khi nói "ENSO nóng" là chỉ hiện tượng En Nino,còn khi nói "ENSO lạnh" là chỉ hiện tượng La Nina ENSO là hiện tượng thiên nhiên đã xảy

ra từ xa xưa mà người Trung Quốc cũng đã ghi lại được từ hơn 500 năm nay Tuy nhiên, gầnđây người ta mới hiểu rõ hơn về bản chất vật lý và quy mô to lớn của nó Ảnh hưởng củaENSO rất sâu rộng trên quy mô khí hậu toàn cầu, liên quan tới nhiều lĩnh vực kinh tế, chínhtrị, xã hội, môi trường… thu hút nhiều chính phủ và tổ chức trên thế giới quan tâm nghiên cứunhằm phòng chống và hạn chế ảnh hưởng của nó Tháng 10/1997 Chính phủ Mỹ đã tổ chứchội thảo Quốc tế chuyên đề về ENSO

a) Khái niệm cơ bản về ENSO.

ENSO là sự phối hợp giữa 2 hiện tượng xảy ra ở đại dương là En Nino và dao độngkhí quyển Nam bán cầu (Sonthern Oscilation - viết tắt là SO) Về bản chất SO tồn tại thườngxuyên trong khí quyền Nam Thái Bình Dương, là nguyên nhân sự trao đổi không khí giữaÐông và Tây Bán Cầu Ðược biết đến từ cuối thế kỷ trước, nhưng mãi đến đầu những năm 30Walker và Bliss mới mô tả chi tiết quy mô, đặc trưng và khẳng định mối liên hệ của SO vớinhững dao động nhiệt độ và lượng mưa ở Châu Ðại Dương, Nam Á và một số vùng khác

SO được xác định qua trị số chênh lệch áp suất khí quyển mặt biển giữa Tahiti (17,50S,149,60W) nằm ở Ðông Nam Thái Bình Dương và Darwin (12,40S, 130,90E) nằm ở Tây bắcAustralia Sự biến đổi áp suất không khí ở hai địa điểm này thường trái ngược nhau (hệ sốtương quan khoảng -0,8) Khi chỉ số SO dương (khí áp ở Darwin thấp), tín phong thổi mạnh

từ Nam Thái Bình Dương cung cấp một lượng ẩm phong phú cho gió mùa Đông Nam Á Khichỉ số SO âm (khí áp ở Darwin cao), tín phong thổi yếu hoặc theo chiều ngược lại, lượng ẩmhội tụ vào khu vực gió mùa Ðông Nam Á suy giảm nhiều

En Nino (viết tắt là EN) biểu thị sự nóng lên khác thường của nước biển vùng xích đạoThái Bình Dương Thuật ngữ En Nino do ngư dân Nam Mỹ ven bờ Thái Bình Dương dùng đểchỉ dòng nước nóng lan truyền từ xích đạo dọc theo bờ biển Pêru và Ecuađo xuống phía Nam.Hiện tượng này thường xảy ra vào sau dịp lễ Giáng sinh, chính vì thế nó được đặt cho cái tên

En Nino theo tiếng Tây Ban Nha có nghĩa là con của chúa (*Christ child)

Thoạt đầu En Nino chỉ được xem là hiện tượng đặc trưng ở vùng biển nhiệt đới Nam

Mỹ Từ giữa thế kỷ XIX, nghề đánh bắt hải sản vươn tới các vùng biển xa, những đo đạc khítượng, hải văn được mở rộng thì người ta đã khám phá ra rằng, không chỉ có hiện tượng nướcbiển ấm lên mà còn có hiện tượng ngược lại - nước biển lạnh đi (gọi là La Nina) Cả 2 hiệntượng này xảy ra trên một vùng biển rộng lớn, từ bờ biển Pêru - Ecuađo tới giữa Thái BìnhDương (gần quần đào Marsan)

Thông thường, sự tăng đột biến của nhiệt độ nước biển bắt đầu từ khu vực ven bờ phíaÐông rồi lan truyền sang phía Tây Song cũng có trường hợp quá trình đó lại bắt đầu từ khuvực giữa Thái Bình Dương phát triển sang phía Ðông, điển hình là sự kiện En Nino 1982 -

1983 và 1986 - 1987

Giữa hiện tượng En Nino, La Nina và SO có mối liên hệ khá chặt chẽ Thông thường

En Nino xảy ra đồng thời với SO âm tính, được gọi là pha ENSO nóng (Warm ENSO), còn

La Nina xuất hiện đồng bộ với SO dương tính, tạo thành pha ENSO lạnh (cold ENSO) Tuyvậy, cũng có những trường hợp En Nino hoặc La Nina xuất hiện, nhưng SO không đạt đến độcực trị và ngược lại, có trường hợp SO đạt đến độ cực trị, nhưng nhiệt độ nước biển chỉ daođộng mạnh ở dải hẹp ven bờ, do đó En Nino và La Nina không xảy ra Cơ chế phối hợp giữa

En Nino, La Nina với dao động Nam bán cầu tạo thành hiện tượng ENSO là một quá trìnhphức tạp, nhiều vấn đề còn đang chờ lời giải đáp.

b) Chỉ số ENSO và các khu vực theo dõi ENSO

Như đã trình bày ở trên, ENSO là tổ hợp của 2 hiện tượng En Nino và dao động phíanam Vì vậy, chỉ số ENSO cũng bao gồm chỉ số En Nino (En Nino Index = ENI) và chỉ sốdao động Nam bán cầu (Southern Oscilation Index - SOI)

chỉ số dao động Nam bán cầu SOI được tính cho từng tháng theo công thức sau:

SOI = 10 x (dP (Tahiti) - dP (Darwin)/SD)

Trong đó:

dP (Tahiti)-chuẩn sai khí áp trung bình tháng mực mặt biển trạm Tahiti

dP (Darwin)- chuẩn sai khí áp trung bình tháng mực mặt biển trạm Darwin

SD - hiệu số độ lệch chuẩn sai khí áp tháng giữa Tahiti và Darwin

Chỉ số En Nino và La Nina được xác định thông qua chuẩn sai nhiệt độ nước biển tầng mặt ở

4 khu vực A, B, C, D với giới hạn như sau:

Theo quan điểm của phần đông các chuyên gia thì hiện tượng En Nino xuất hiện khi chuẩn sainhiệt độ nước biển ở 3 khu vực phía Ðông có dấu dương, trong đó ở khu vực C và B cao hơn

10C liên tục 3 tháng liền, ngược lại là hiện tượng La Nina Quan điểm này cho đến nay cũngchưa được thống nhất, vì vậy số liệu về các sự kiện En Nino và La Nina, số lần xuất hiện trong các tài liệu còn có sự khác nhau, tuy không nhiều

c) Cơ chế hiện tượng El Nino và La Nina

El Ninô là một trong những hiện tượng tự nhiên xảy ra trong hệ thống khí hậu trái đấtđược hình thành bởi tương tác giữa đại dương và khí quyển Thông thường ngoài khơi bờ biểnnước Pê-ru và Ê-cua-đo ở Nam Mỹ (Đông Thái Bình Dương) là một vùng nước tương đối mát

so với các vùng biển nhiệt đới phía Tây Thái Bình Dương Vùng nước mát được hình thànhbởi tác động của gió Đông Nam (tín phong thổi từ vĩ độ 30o về xích đạo), các dòng hải lưukéo nước ấm về phía Tây, do đó nước lạnh từ các lớp sâu hơn đùn lên thay thế Hiện tượngnày được các nhà hải dương học gọi là hiện tượng nước trồi Nước lạnh từ dưới các độ sâumang theo các sinh vật và chất phù du từ dưới đại dưong lên trên mặt làm cho nước mặt trởnên giàu chất dinh dưỡng hơn Nhờ vậy vùng biển ngoài khơi Nam Mỹ trở thành một trongnhững vùng biển nhiều cá trên thế giới và đó là hiện tượng tự nhiên vốn có của vùng

Tuy vậy, thỉnh thoảng vào mùa đông, vùng nước lạnh ngoài khơi Nam Mỹ lại ấm lên,các chất dinh dưỡng trên mặt biển bị suy kiệt, số lượng cá đến vùng biển này giảm hẳn Hiệntượng này thường xảy ra vào dịp lễ giáng sinh nên ngư dân ở vùng thường gọi là El ninô Từ

El ninô trong tiếng Tây Ban Nha có nghĩa là “chúa hài đồng” hoặc là “chú bé con” Hiệntượng này nếu kéo dài nhiều tháng liền sẽ làm giảm sản lượng đánh bắt cá của các nước ởvùng biển Nam Mỹ

Hiện tương El Ninô được giải thích như sau:

Tín phong ở bán cầu Bắc thổi theo hướng Đông Bắc và càng gần xích đạo càng chuyển dầnsang hướng Đông Còn ở bán cầu Nam, tín phong thổi theo hướng Đông Nam và càng gần