CÁC KHÁI NIỆM VỀ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬUBiến đổi khí hậu Trái Đất là sự thay đổi của hệ thống khí hậu gồm khí quyển, thuỷ quyển, sinh quyển, thạch quyển hiện tại và trong tương lai bởi các nguy
Trang 1MÔN: BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU GVHD: TS Võ Lê Phú Tên: Trần Thị Việt Anh MSSV: 12260641 Lớp: Cao học QLMT
ĐỀ TÀI TIỂU LUẬN
“NGUYÊN NHÂN CHÍNH YẾU CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU TOÀN CẦU LÀ
DO VIỆC GIA TĂNG HIỆU ỨNG NHÀ KÍNH TỪ CÁC HOẠT ĐỘNG
CỦA CON NGƯỜI”
Trang 2I CÁC KHÁI NIỆM VỀ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU
Biến đổi khí hậu Trái Đất là sự thay đổi của hệ thống khí hậu gồm khí quyển, thuỷ quyển, sinh quyển, thạch quyển hiện tại và trong tương lai bởi các nguyên nhân tự nhiên
và nhân tạo trong một giai đoạn nhất định từ tính bằng thập kỷ hay hàng triệu năm Sự biển đổi có thế là thay đổi thời tiết bình quân hay thay đổi sự phân bố các sự kiện thời tiết quanh một mức trung bình Sự biến đổi khí hậu có thế giới hạn trong một vùng nhất định hay có thế xuất hiện trên toàn Địa Cầu Trong những năm gần đây, đặc biệt trong ngữ cảnh chính sách môi trường, biến đổi khí hậu thường đề cập tới sự thay đổi khí hậu hiện nay, được gọi chung bằng hiện tượng nóng lên toàn cầu Nguyên nhân chính làm biến đổi khí hậu trái đất là do sự gia tăng các hoạt động tạo ra các chất thải khí nhà kính, các hoạt động khai thác quá mức các bể hấp thụ và bể chứa khí nhà kính như sinh khối, rừng, các
hệ sinh thái biển, ven bờ và đất liền khác
Định nghĩa chung nhất cho sự biến đổi khí hậu là sự thay đổi các đặc điểm mang tính thống kê của hệ thống khí hậu khi xét đến những chu kỳ dài hoặc hàng thập kỷ hoặc lâu hơn, mà không kể đến các nguyên nhân.[1][2] Theo đó, những thay đổi bất thường trên những chu kỳ ngắn hơn một vài thập kỷ, như El Niño, không thể hiện sự thay đổi khí hậu Thuật ngữ này đôi khi được sử dụng để nhắc đến những trường hợp đặc biệt của biến đổi khí hậu do tác động của hoạt động con người; ví dụ, trong Công ước Khung của Liên hợp Quốc về Biến đổi Khí hậu (United Nations Framework Convention on Climate Change) định nghĩa biến đổi khí hậu là "là sự thay đổi của khí hậu mà hoặc trực tiếp hoặc gián tiếp do tác động của hoạt động con người dẫn đến thay đổi thành phần khí quyển toàn cầu và ngoài ra là những biến thiên tự nhiên của khí hậu được quan sát trên một chu
kỳ thời gian dài."[3] Trong định nghĩa cuối thay đổi khí hậu đồng nghĩa với ấm lên toàn cầu
II NGUYÊN NHÂN
Những nhân tố có thể hình thành khí hậu là thay đổi bức xạ khí quyển, bao gồm các quá trình như biến đổi bức xạ mặt trời, độ lệch quỹ đạo của Trái Đất, quá trình kiến tạo núi, kiến tạo trôi dạt lục địa và sự thay đổi nồng độ khí nhà kính Nhiều phản ứng khác nhau của môi trường về biến đổi khí hậu có thể tăng cường hoặc giảm bớt các biến đổi ban đầu Một số thành phần của hệ thống khí hậu, chẳng hạn như các đại dương và chỏm băng, phản ứng chậm với biến đổi bức xạ mặt trời vì khối lượng lớn Do đó, hệ thống khí hậu có thể mất hàng thế kỷ hoặc lâu hơn để phản ứng hoàn toàn với những biến đổi từ bên ngoài
1 Tác động từ con người
Trang 3Gia tăng lượng khí CO2 trong khí quyển (Wikipedia) Trong hoàn cảnh biến đổi khí hậu, các yếu tố nhân sinh cũng ảnh hưởng đến khí hậu Quan điểm khoa học về biến đổi khí hậu được nhiều người đồng ý là "khí hậu đang thay đổi và những thay đổi này một phần lớn do tác động của con người." [4] Do
đó, các cuộc thảo luận đang hướng vào 2 cách, một là giảm tác động của con người và tìm cách thích nghi với sự biến đổi đã từng xảy ra trong quá khứ[5] và được dự kiến xảy ra trong tương lai.[6]
Vấn đề được quan tâm nhất trong yếu tố nhân sinh là việc tăng lượng khí CO2 do đốt nhiên liệu hóa thạch, tạo thành các sol khí tồn tại trong khí quyển và sản xuất xi măng Các yếu tố khác như sử dụng đất, sự suy giảm ôzôn[7] và phá rừng, cũng góp phần quan trọng làm ảnh hưởng đến khí hậu, vi khí hậu
2 Kiến tạo mảng
Qua hàng triệu năm, sự chuyển động của các mảng làm tái sắp xếp các lục địa
và đại dương trên toàn cầu đồng thời hình thành lên địa hình bề mặt Đều này có thể ảnh hưởng đến các kiểu khí hậu khu vực và toàn cầu cũng như các dòng tuần hoàn khí quyển-đại dương.[8]
Vị trí của các lục địa tạo nên hình dạng của các đại dương và tác động đến các kiểu dòng chảy trong đại dương Vị trí của các biển đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm soát sự truyền nhiệt và độ ẩm trên toàn cầu và hình thành nên khí hậu toàn cầu Một ví dụ về ảnh hưởng của kiến tạo đến sự tuần hoàn trong đại dương
là sự hình thành eo đất Panama cách đây khoảng 5 triệu năm, đã làm dừng sự trộn lẫn trực tiếp giữa Đại Tây Dương và Thái Bình Dương Đều này có ảnh hưởng rất mạnh mẽ đến các chế độ động lực học của đại dương của hải lưu Gulf Stream và
đã làm cho bắc bán cầu bị phủ băng.[9][10] Trong suốt kỷ Cacbon, khoảng 300 đến
365 triệu năm trước, hoạt động kiến tạo mảng có thể đã làm tích trữ một lượng lớn cacbon và làm tăng băng hà.[11] Các dấu hiệu địa chất cho thấy những kiểu tuần hoàn "gió mùa lớn" (megamonsoonal) trong suốt thời gian tồn tại của siêu lục
Trang 4địa Pangaea, và từ mô hình khí hậu người ta cho rằng sự tồn tại của siêu lục địa đã dẫn đến việc hình thành gió mùa.[12]
3 Thay đổi quỹ đạo
Những biến đổi nhỏ về quỹ đạo Trái Đất gây ra những thay đổi về sự phân bố năng lượng mặt trời theo mùa trên bề mặt Trái Đất và cách nó được phân bố trên toàn cầu Đó
là những thay đổi rất nhỏ theo năng lượng mặt trời trung bình hàng năm trên một đơn vị diện tích; nhưng nó có thể gây biến đổi mạnh mẽ về sự phân bố các mùa và địa lý Có 3 kiểu thay đổi quỹ đạo là thay đổi quỹ đạo lệch tâm của Trái Đất, thay đổi trục quay,
và tiến động của trục Trái Đất Kết hợp các yếu tố trên, chúng tạo ra các chu kỳ Milankovitch, là các yếu tố ảnh hưởng mạnh mẽ đến khí hậu và mối tương quan của chúng với các chu kỳ băng hà và gian băng,[13] quan hệ của chúng với sự phát triển và thoái lui của Sahara,[13]và đối với sự xuất hiện của chúng trong các địa tầng.[14]
4 Hiện tượng núi lửa
Núi lửa là một quá trình vận chuyển vật chất từ vỏ và lớp phủ của Trái Đất lên bề mặt của nó Phun trào núi lửa, mạch nước phun, và suối nước nóng, là những ví dụ của các quá trình đó giải phóng khí núi lửa và hoặc các hạt bụi vào khí quyển
Phun trào đủ lớn để ảnh hưởng đến khí hậu xảy ra trên một số lần trung bình mỗi thế
kỷ, và gây ra làm mát (bằng một phần ngăn chặn sự lây truyền của bức xạ mặt trời đến bề mặt trái đất) trong thời gian một vài năm Các vụ phun trào của núi lửa Pinatubo vào năm
1991, là vụ phun trào núi lửa lớn thứ hai trên mặt đất của thế kỷ 20 [15] (sau vụ phun trào năm 1912 của núi lửa Novarupta[16] ) ) ảnh hưởng đến khí hậu đáng kể Nhiệt độ toàn cầu giảm khoảng 0,5 °C (0.9 °F) Vụ phun trào của núi Tambora năm 1815 đã khiến không
có một mùa hè trong một năm [17] Phần lớn các vụ phun trào lớn hơn xảy ra chỉ một vài lần mỗi trăm triệu năm, nhưng có thể gây ra sự ấm lên toàn cầu và tuyệt chủng hàng loạt
[18]
Núi lửa cũng là một phần của chu kỳ carbon mở rộng Trong khoảng thời gian rất dài (địa chất), chúng giải phóng khí cacbonic từ lớp vỏ Trái Đất và lớp phủ, chống lại sự hấp thu của đá trầm tích và bồn địa chất khác dioxide carbon Cục Khảo sát Địa chất Hoa
Kỳ ước tính rằng các hoạt động của con người tạo ra nhiều hơn 100-300 lần số lượng khí carbon dioxide phát ra từ núi lửa.[19]
5 Thay đổi ở đại dương
Đại dương là một nền tảng của hệ thống khí hậu Những dao động ngắn hạn (vài năm đến vài thập niên) như El Niño, dao động thập kỷ Thái Bình Dương (Pacific decadal oscillation), và dao động bắc Đại Tây Dương (North Atlantic oscillation), và dao động Bắc Cực (Arctic oscillation), thể hiện khả năng dao động hậu hơn là thay đổi khí hậu Trong khoảng thời gian dài hơn, những thay đổi đối với các quá trình diễn ra trong đại dương như hoàn lưu muối nhiệt đóng vai trò quan trọng trong sự tái phân bố nhiệt trong đại dương trên thế giới
Trang 5III ĐÁNH GIÁ NGUYÊN NHÂN BĐKH DO CON NGƯỜI:
1 Lịch sử khí hậu trong khoảng hàng triệu năm gần đây
Trong lịch sử hàng triệu năm gần đây, trái đất đã trải qua những thời kỳ băng hà rét lạnh và những thời kỳ ấm lên hay còn gọi là thời kỳ không băng hà với chu kỳ khoảng 100.000 năm
Trong các thời kỳ băng hà nhiệt độ trung bình bề mặt trái đất lạnh đi khoảng 5 – 7 0C,
có lúc tới 10 – 15 0C ở các vĩ độ trung bình và vĩ độ cao Trong các thời kỳ không băng
hà, nhiệt độ trung bình toàn bộ bề mặt trái đất cao hơn thời kỳ tiền công nghiệp khoảng 2 0C
Lịch sử khí hậu trong khoảng 20.000 năm gần đây
Cách đây 20.000 năm cho đến khoảng 10.500 năm trái đất vẫn lạnh hơn hiện nay khoảng 5 0C Đó cũng là thời kỳ băng hà cuối cùng trong lịch sử trái đất
Từ cách đây 10.500 năm trái đất ấm dần lên và đến khoảng 8.000 năm trước đây, nhiệt độ trái đất trở lại ở mức gần như bình thường, chỉ hơn kém hiện tại không đến 10C
Lịch sử BĐKH trong khoảng 1.000 năm gần đây
Từ khoảng 1010 cho đến năm 1360, trái đất nóng hơn hiện nay
Từ khoảng 1360 đến 1750, trái đất lạnh hơn hiện nay và lạnh nhất vào khoảng năm
1670, thấp hơn hiện nay khoảng 0,60C
Các sự kiện liên quan đến biến đổi khí hậu trong 3 thế kỷ gần đây
Trong 3 thế kỷ gần đây, các sự kiện liên quan đến biến đổi khí hậu chủ yếu là dân số tăng trưởng, phát minh động cơ sử dụng nhiên liệu và một số văn bản hiệp định quốc tế liên quan đến năng lượng và phát thải KNK Trình tự thời gian của các sự kiện như sau: 1712: Động cơ hơi nước ra đời
1800: Dân số thế giới chạm vạch 1 tỷ
1824: Nhà vật lý người Pháp, Joseph Fourier mô tả hiệu ứng nhà kính
1861: Nhận định hơi nước và một số khí là nguyên nhân dẫn tới hiệu ứng nhà kính 1886: Ra đời xe hơi với động cơ đốt trong
1896: Nhận định rằng đốt than thúc đẩy hiệu ứng nhà kính
1900: Nhận thức rằng CO2 gây hiệu ứng nhà kính
1927: Phát thải Cac bon đạt mức 1 tỷ tấn/năm
1930: Dân số thế giới chạm ngưỡng 2 tỷ
1938: Nhận định nhiệt độ toàn cầu đang tăng lên
1957: Nhận định nước biển không hấp thụ toàn bộ CO2 thải vào khí quyển
Trang 61960: Dân số thế giới chạm ngưỡng 3 tỷ
1972: Hội nghị về BĐKH tại Stockholm
1975: Dân số thế giới chạm vạch 4 tỷ 1975: Khái niệm “nóng lên toàn cầu” được công chúng biết tới
1987: Dân số thế giới đạt 5 tỷ
1987: Ký kết Nghị định thư Montreal
1988: IPCC ra đời
1989: Lượng phát thải Cac bon đạt 6 tỷ tấn
1990: Báo cáo đánh giá lần thứ 1 của IPCC
1994: Công ước khung về BĐKH có hiệu lực
1995: Báo cáo đánh giá lần thứ 2 của IPCC
1997: Nghị định thư Kyoto được ký kết
1999: Dân số thế giới chạm vạch 6 tỷ
2001: Chính quyền Mỹ tuyên bố rút khỏi KP
2001: Báo cáo đánh giá lần thứ 3 của IPCC
2005: Nghị định thư Kyoto có hiệu lực
2006: Nhà kinh tế Stern Review nhận định, BĐKH gây thiệt hại đến 20% GDP nếu không có giải pháp khắc phục, trong khi chỉ cần 1% GDP cho nỗ lực giảm nhẹ BĐKH
2006: Lượng Cac bon phát thải đạt 8 tỷ tấn
2007: Báo cáo thứ 4 đánh giá BĐKH (IPCC)
2007: Giải thưởng Nobel hòa bình cho các tổ chức và cá nhân liên quan đến BĐKH 2009: Trung Quốc vượt Mỹ về phát thải KNK
Hội nghị Copenhagen
Hiệp định Copenhagen được khởi thảo
2010: Hội nghị lần thứ 16 Các bên tham gia Công ước khí hậu (COP16) và Hội nghị lần thứ 6 Các bên tham gia Nghị định thư Kyoto (CMP6) tại Cancun, Mexico
2 Các khí nhà kính, nguồn gốc và đặc điểm
Trong thành phần của khí quyển trái đất, khí nitơ chiếm 78% khối lượng, khí oxy chiếm 21%, còn lại khoảng 1% các khí khác như argon, đioxit cacbon, mêtan, ôxit nitơ, nêon, hêli, hyđrô, ôzôn,… và hơi nước Tuy chỉ chiếm một tỷ lệ rất nhỏ, các khí vết này, đặc biệt là khí CO2, CH4, NOx, và CFCs - một loại khí mới chỉ có trong khí quyển từ khi
Trang 7công nghệ làm lạnh phát triển, là những khí có vai trò rất quan trọng đối với sự sống trên trái đất Trước hết, đó là vì các chất khí nói trên hấp thụ bức xạ hồng ngoại do mặt đất phát ra, sau đó, một phần lượng bức xạ này lại được các chất khí đó phát xạ trở lại mặt đất, qua đó hạn chế lượng bức xạ hồng ngoại của mặt đất thoát ra ngoài khoảng không vũ trụ và giữ cho mặt đất khỏi bị lạnh đi quá nhiều, nhất là về ban đêm khi không có bức xạ mặt trời chiếu tới mặt đất
Các chất khí nói trên, trừ CFCs, đã tồn tại từ lâu trong khí quyển và được gọi là các khí nhà kính tự nhiên Nếu không có các chất khí nhà kính tự nhiên, trái đất của chúng ta
sẽ lạnh hơn hiện nay khoảng 33oC, tức là nhiệt độ trung bình trái đất sẽ khoảng 18oC Hiệu ứng giữ cho bề mặt trái đất ấm hơn so với trường hợp không có các khí nhà kính được gọi là “Hiệu ứng nhà kính” Ngoài ra, khí ôzôn tập trung thành một lớp mỏng trên tầng bình lưu của khí quyển có tác dụng hấp thụ các bức xạ tử ngoại từ mặt trời chiếu tới trái đất và thông qua đó bảo vệ sự sống trên trái đất
1) Điôxít Cacbon (CO2)
Chiếm khoảng một nửa khối lượng KNK
Đóng góp tới 60% cho quá trình làm tăng nhiệt độ khí quyển
Từ 1975 đến nay, nồng độ CO- 2 trong khí quyển tăng lên 28%.
Sản sinh từ đốt nhiên liệu hóa thạch (than, dầu, khí…) và khai phá rừng
2) Mê tan (CH 4 )
Xếp thứ hai sau CO2 về khối lượng
Xếp thứ hai sau CO2 trong quá trình làm tăng nhiệt độ khí quyển
Khoảng cuối thập kỷ 1960 mới có những đo đạc chính thức
Trang 8Sản sinh ra từ ruộng lúa nước, phân súc vật, mỏ khai thác nhiên liệu.
3) Ôzôn đối lưu (O 3 )
Ôzôn đối lưu làm tăng nồng độ KNK trong khi Ôzôn bình - lưu dưới gọi là lá chắn
bảo vệ sinh vật trên trái đất khỏi các tia bức xạ tử ngoại từ mặt trời
Xếp thứ ba sau khí CO- 2 và CH4 về khối lượng.
Xếp thứ ba sau khí CO- 2 và CH4 trong quá trình làm tăng nhiệt độ khí quyển Tạo ra trong tự nhiên, sản sinh từ động cơ ô tô, xe máy, - nhà máy điện
4) Ôxít nitơ (N 2 O)
Vốn có trong khí quyển
Mới được đo đạc trong khoảng vài mươi năm gần đây
Từ đầu thế kỷ đến nay tăng khoảng 8%
Tạo ra trong tự nhiên
Sản sinh từ đốt nhiên liệu hóa thạch, sản xuất và sử dụng phân bón, sản xuất hóa chất, phá rừng
5) Chlorofluorocarbons (CFC)
Hoàn toàn do hoạt động nhân tạo sinh ra
Bắt đầu xuất hiện từ những năm 1930
Từ năm 1970, được phát hiện là tác nhân phá hủy tầng Ôzôn
Sản sinh ra từ thiết bị làm lạnh (điều hòa nhiệt độ, tủ - lạnh, bình xịt mỹ phẩm),…
Từ năm 2010 trở đi ngừng sản xuất
6) Hơi nước (H 2 O)
Vốn có trong tự nhiên
Đóng vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh nhiệt độ trái đất thông qua mây
Hình thành và mất đi nhanh chóng
Đang được nghiên cứu về vai trò đối với BĐKH
Bảng 1 1: Tiềm năng nóng lên toàn cầu của một số khí nhà kính so với khí CO 2[20]
Tiềm năng nóng lên toàn cầu theo mặt bằng thời gian
Trang 9Ôxít nitơ N 2 O 114 275 296 156
Nguồn: Báo cáo đánh giá lần 3 của IPCC, 2001
Nguồn: Báo cáo đánh giá lần 4 của IPCC, 2007
3 Đánh giá nguyên nhân gây ra biến đổi khí hậu:
Nguyên nhân của sự biến đổi khí hậu (BĐKH) hiện nay, tiêu biểu là sự nóng lên toàn cầu đã được khẳng định là chủ yếu do hoạt động của con người Vì nói về biến đổi khí hậu là nói về vấn đề năng lượng Con người đã và đang phát triển một xã hội công nghiệp hoàn toàn phụ thuộc vào nguồn nhiên liệu dự trữ Bằng việc sử dụng các nguồn nhiên liệu hóa thạch (than, khí thiên nhiên…), chúng ta đã đưa khối các-bon đã được chôn
Trang 10trong lòng đất hàng triệu năm – trở lại bầu khí quyển, đi vào chu trình các-bon hiện đại, dẫn đến gia tăng mật độ các-bon trong khí quyển dưới dạng khí CO2 Bên cạnh các hoạt động gây phát thải từ đốt cháy nhiên liệu hóa thạch, Con người cũng có các hoạt động công nghiệp như sản xuất xi măng và phá rừng cũng góp phần làm gia tăng hàm lượng khí nhà kính Song song đó, dân số thế giới tăng nhanh làm hoạt động nông nghiệp phải gia tăng phù hợp Sự gia tăng này xuyên suốt thể kỷ 20 cho đến nay
Phá rừng là việc loại bỏ rừng bằng cách đốn cây hay đốt để lấy đất làm nông nghiệp, xây dựng nhà ở hay khu công nghiệp, đường xá v.v hoặc lấy gỗ làm vật liệu xây dựng hay nhiên liệu
Con người đã phá rừng hàng nghìn năm nay Cho tới đầu thế kỷ trước, điều đó chủ yếu xảy ra ở những vùng ôn đới, gần đây tập trung ở vùng nhiệt đới Phá rừng có một số tác động tiềm tàng đến khí hậu: Thông qua các chu trình cacbon và nitơ (ở những nơi nó đưa đến sự thay đổi nồng độ CO2 trong khí quyển, thông qua thay đổi độ phản xạ của mặt đất khi rừng bị chặt quang, qua tác động của nó lên các chu trình thủy văn (giáng thủy, bốc hơi và dòng chảy), và độ gồ ghề của bề mặt và như vậy đến hoàn lưu khí quyển, có thể gây ảnh hưởng đến khí hậu Ước tính mỗi năm khoảng 2 Gt cacbon (GtC) được thải vào khí quyển do phá rừng nhiệt đới Khó ước tính được tốc độ chặt phá rừng Có lẽ cho đến giữa thế kỷ XX, sự phá rừng ôn đới và việc mất các chất hữu cơ trong đất có đóng góp quan trọng hơn vào CO2 trong khí quyển so với việc đốt các nhiên liệu hóa thạch Sau đó, nhiên liệu hóa thạch trở nên chiếm ưu thế; có ước tính cho rằng khoảng năm
1980, 1,6 GtC đã được thải hàng năm từ việc phá rừng nhiệt đới, so với khoảng 5 GtC từ việc đốt các nhiên liệu hóa thạch Nếu tất cả các rừng nhiệt đới bị phá đi, lượng CO2 ước tính là từ 150 đến 240 GtC; như vậy, CO2 trong khí quyển sẽ tăng từ 35 đến 60 ppm Để phân tích tác động của việc trồng lại rừng, ta giả định rằng 10 triệu ha rừng được trồng hàng năm trong thời kỳ 40 năm, tức là 4 triệu km2 sẽ được trồng cho tới năm 2030, lúc
đó 1 GtC sẽ được hấp thụ hàng năm cho tới khi các rừng đó trưởng thành Điều đó sẽ xảy
ra trong 40 – 100 năm đối với phần lớn các rừng Kịch bản đó hàm ý tổng lượng hấp thụ
là khoảng 20 GtC vào năm 2030 và lên đến 80 GtC sau 100 năm Tổng lượng cacbon tích
tụ trong rừng như vậy tương đương khoảng 5 - 10% phát thải do đốt nhiên liệu hóa thạch theo kịch bản “Mọi việc cứ tiếp diễn - BAU”
Các nhà khoa học đã có thể đo đạc nhiều yếu tố của biến đổi khí hậu Một trong những yếu tố cơ bản nhất, là các khí nhà kính, trong đó ba loại khí quan trọng nhất là cac-bon dioxit, mê-tan và oxit nitơ – dù mật độ của chúng trong khí quyển rất nhỏ nhưng lại
có tác động lớn tới hệ thống khí hậu Tất nhiên còn nhiều loại khí nhà kính khác, nhưng đây là ba loại quan trọng nhất, vì chúng có thời gian lưu trong khí quyển lâu nhất, từ vài năm cho tới hàng thế kỷ
