Bài giảng Cơ sở khoa học của biến đổi khí hậu (Đại cương về BĐKH) – Phần II: Bài 6 – ĐH KHTN Hà Nội

Bài giảng Cơ sở khoa học của biến đổi khí hậu - Bài 6: Khái niệm về Biến đổi khí hậu. Những nội dung chính được trình bày trong bài này gồm có: Cân bằng năng lượng trong hệ thống khí hậu, cân bằng bức xạ trong khí quyển, khái niệm về biến đổi khí hậu, các nguyên nhân gây biến đổi khí hậu,… Mời các bạn cùng tham khảo để biết thêm nội dung chi tiết.

VNU HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE REGIONAL CLIMATE MODELING AND CLIMATE CHANGE CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU (Đại cương BĐKH) Phần II Phan Van Tan phanvantan@hus.edu.vn B06: Khái niệm Biến đổi khí hậu Bài 1: Các thành phần hệ thống khí hậu Bài 2: Sự truyền xạ khí hậu Bài 3: Hồn lưu khí khí hậu Bài 4: Bề mặt đất, Đại dương khí hậu Bài 5: Lịch sử tiến triển khí hậu Trái đất Bài 6: Khái niệm Biến đổi khí hậu Bài 7: Tác động xạ BĐKH Bài 8: Biến đổi thành phần hệ thống khí hậu Bài 9: Biến đổi tượng cực đoan Bài 10: Giới thiệu khí hậu Việt Nam Bài 11: Biến đổi khí hậu Việt Nam Bài 12: Mơ hình hóa khí hậu Bài 13: Dự tính khí hậu Bài 14: Xây dựng kịch BĐKH Bài 15: Tác động BĐKH tính dễ bị tổn thương BĐKH Cân lượng hệ thống khí hậu SW in = 342–107 = 235 = LW out |  Incoming radiation (SW): 342 - 107 = 67 + 168 = 235 (TOA) (Albedo) (Atm) (Surf) |  Outgoing radiation: 165 (Atm) + 30 (Cloud) + 40 (Surf) = 235 |  Surface: 168 + 324 = 390 + 24 + 78 = 492 (Heating by SW + LW) (Cooling by LW+SH+LH) |  Atmosphere: 67 + 350 + 24 + 78 = 165 + 30 + 324 = 519 (Heating by SW + LW + SH + LH) (Cooling by Atm + Cloud + GHE) Cân xạ khí 3.3 DESCRIPTION OF RADIATIVE ENERGY 51 The normalized blackbody emission spectra for the Sun (6000 K) and Earth (255 K) as a function of wavelength The fraction of radiation absorbed by the atmosphere while passing from the surface to the TOA The fraction of radiation absorbed the atmosphere from the tropopause to the top of the TOA FIGURE 3.1 The normalized blackbody emission spectra for the Sun (6000 K) and Earth Radiation absorption by the atmospheric molecules at each frequency (Goody and Yung, 1989) (255 K) as a function of wavelength (a) The fraction of radiation absorbed while passing from the surface to the top of the atmosphere as a function of wavelength (b) The fraction of radiation absorbed from the tropopause to the top of the atmosphere as a function of wavelength (c) The atmospheric molecules contributing the important absorption features at each frequency are indicated From Goody and Yung (1989) Reprinted with permission from Oxford University Press and because it is harmful to life if it reaches the surface Earth’s energy emission is almost all contained between about ␮m and 200 ␮m, and is therefore entirely thermal infrared (Fig 3.1) Atmsopheric Absorption of incoming shortwave (left) and outgoing longwave (right) radiation https://cimss.ssec.wisc.edu/sage/meteorology/ 3.3 DESCRIPTION OF RADIATIVE ENERGY lesson1/AtmAbsorbtion.htm The energy of radiation is measured by its intensity or radiance The monochromatic intensity describes the amount of radiant energy (dFν) within a frequency interval (ν to ν + dν) that will flow through a given Cân xạ khí |  Water vapor is the most important greenhouse gas in the atmosphere: {  Important contributing to the absorption of radiation with wavelength in between 2-3, 4-7 and >11 µm |  Carbon dioxide is the next important greenhouse gas: {  Absorb radiation (almost 100%) with wavelength >11 µm Điều xảy cân bị phá vỡ? Khái niệm BĐKH |  Theo IPCC (2007), biến đổi khí hậu (BĐKH) biến đổi trạng thái hệ thống khí hậu, nhận biết qua biến đổi trung bình biến động thuộc tính nó, trì thời gian đủ dài, điển hình hàng thập kỷ dài |  Nếu coi trạng thái cân hệ thống khí hậu điều kiện thời tiết trung bình biến động khoảng vài thập kỷ dài hơn, BĐKH biến đổi từ trạng thái cân sang trạng thái cân khác hệ thống khí hậu Khái niệm •  Các giai đoạn phát triển người: Trẻ thơ à Trường thành à Về già •  Có biết lớn lên lúc già sao? •  BĐKH nhận biết sau hàng thập kỷ Các nguyên nhân gây BĐKH |  BĐKH trình tự nhiên bên hệ thống khí hậu, tác động từ bên ngoài, tác động thường xuyên người làm thay đổi thành phần cấu tạo khí sử dụng đất {  FAR (IPCC, 1990): nêu chứng ảnh hưởng người đến khí hậu {  SAR (1995): đưa minh chứng cụ thể vai trò người khí hậu kỷ 20 {  TAR (2001): kết luận ấm lên toàn cầu 50 năm cuối kỷ 20 chủ yếu tăng nồng độ khí nhà kính khí {  AR4: BĐKH có nguồn gốc từ hai nguyên nhân: nguyên nhân tự nhiên nguyên nhân người Các nguyên nhân gây BĐKH |  Các nguyên nhân tự nhiên: {  Sự biến đổi tham số quĩ đạo Trái đất |  Độ lệch tâm: biến thiên từ đến 0,07 Giá trị 0,0174, tương ứng với Nam Bán cầu nhận nhiều xạ mặt trời Bắc Bán cầu khoảng 6,7% Tham số có chu kỳ dao động khoảng 96.000 năm |  Độ nghiêng Trục Trái đất: biến thiên từ 21,5o - 24,5o Chu kỳ dao động khoảng 41.000 năm |  Tiến động: quay bán trục lớn ellip quĩ đạo Trái đất Tiến động làm cho mùa trở nên cực đoan Chu kỳ tiến động nằm khoảng từ 19.000 năm đến 21.000 năm Các nguyên nhân gây BĐKH |  Các hoạt động người phát thải KNK vào KQ Các nguyên nhân gây BĐKH ! |  Sự tăng hàm lượng KNK tác động xạ Cân lượng xạ tồn cầu Điều xảy hàm lượng chất khí nhà kính tăng lên? Các nguyên nhân gây BĐKH Data from Petit,et al (1999), and GISS (2003) 2000 Kỷ nguyên nghiệp Các chucông kỳ ấm 1990 Các chu kỳ lạnh 1980 1970 1960 1750 Vostok, Antarctica Ice Core Các chu kỳ khí hậu Trái đất hàm lượng CO2 khí •  Có liên hệ chặt chẽ hàm lượng CO2 khí với chu kỳ ấm – lạnh khí hậu Trái đất •  Trong kỷ ngun cơng nghiệp hàm lượng CO2 tăng đột biến Các nguyên nhân gây BĐKH ? Năm 2014 = 398 2001-2014: tăng 0.52%/năm Năm 2001 = 371 Đến năm 2001: Tăng 35% kể từ đầu kỷ nguyên CN Thời kỳ tiền CN = 275 Số liệu phân tích lõi băng Sự gia tăng đột biến CO2 kỷ nguyên công nghiệp phù hợp với tốc độ nóng lên bất thường khí hậu tồn cầu Các nguyên nhân gây BĐKH |  Sự biến đổi Tự nhiên {  Sự biến đổi tham số quĩ đạo Trái đất {  Sự biến đổi phân bố lục địa – biển bề mặt Trái đất: Sự trơi dạt lục địa, q trình vận động tạo sơn, phun trào núi lửa, v.v {  Sự biến đổi tính chất phát xạ mặt trời hấp thụ xạ Trái đất: Từ Trái đất hình thành (khoảng tỷ năm) độ chói mặt trời tăng khoảng 30% |  Do hoạt động người {  Đốt nhiên liệu hóa thạch {  Chất thải từ nhà máy {  Biến đổi sử dụng đất {  Sản xuất nông nghiệp {  v.v |  Nguyên nhân quan trọng hơn? Các nguyên nhân gây BĐKH Các nguyên nhân gây BĐKH Nhận định chung: |  Các nguyên nhân tự nhiên gây nên biến đổi khí hậu, thể rõ rệt qua dao động thời kỳ khí hậu lạnh (băng hà) khí hậu ấm áp (gian băng) |  Sự nóng lên bất thường khí hậu tồn cầu hiểu biến đổi khí hậu đại, ngồi ngun nhân tự nhiên, vai trị đóng góp người quan trọng Đó gia tăng hiệu ứng nhà kính gia tăng đột biết hàm lượng chất khí nhà kính từ hoạt động sống người Bằng chứng gia tăng KNK người |  Sự tăng nồng độ CO2 khí quan trắc khơng phải hồn tồn người phát thải |  Có khoảng 55% CO2 thải hoạt động người tính từ 1959, phần lại thực vật đất đại dương |  Nồng độ khí nhà kính khí tăng lên chúng xác định cân nguồn sinh (phát thải khí từ hoạt động người hệ tự nhiên) tiêu hao (chuyển hóa khí khí thành hợp phần hóa học khác) |  Sự đốt cháy nhiên liệu hóa thạch (cộng với lượng đóng góp nhỏ từ nhà máy xi măng) đóng góp 75% phát thải CO2 người |  Sự biến đổi đất sử dụng (chủ yếu phá rừng) đóng góp phần cịn lại |  Đối với methane khí nhà kính quan trọng khác, 25 năm qua phát thái người vượt phát thải tự nhiên Bằng chứng gia tăng KNK người |  Đối với nitrous oxide, phát thải người tương đương với phát thải tự nhiên |  Hầu hết khí chứa halogen có tuổi thọ dài (như chloro- fluorcarbons) sinh người, khí trước kỷ ngun cơng nghiệp |  Tính trung bình, ozone tầng đối lưu tăng 38% tính từ thời kỳ tiền cơng nghiệp |  Nồng độ CO2 379 phần triệu (ppm) methane 1774 phần tỷ (ppb), cao nhiều so với giá trị chúng khoảng 650 kyr (650 nghìn năm) (CO2 trì 180 300 ppm methane 320 790 ppb) |  Trước tăng CO2 chưa vượt 30 ppm/1000 năm – CO2 tăng khoảng 30 ppm 17 năm qua Biến đổi CO2 khí Bằng chứng gia tăng KNK người a)  Các nguồn sinh tiêu hao CO2 (GtC) Mỗi năm CO2 người thải vào khí bao gồm đốt nhiên liệu hóa thạch biến đổi đất sử dụng 57-60% CO2 phát thải từ hoạt động người lưu lại khí Một số phân hủy đại dương số tiêu thụ thực vật chúng trưởng thành b)  Phát thải toàn cầu CFCs hợp phần chứa halogen khác cho 1990 (màu da cam nhạt) 2002 (màu da cam đậm) HCFCs bao gồm HCFC-22, -141b -142b, HFCs bao gồm HFC-23, -125, -134a -152a Một Gg = 109 g (1000 tấn) Bằng chứng gia tăng KNK người c)  Các nguồn sinh tiêu hao CH4 cho thời kỳ 1983-2004 Nguồn CH4 người bao gồm sản sinh lượng, lấp-san đất, động vật nhai lại (tức gia súc cừu), đốt cháy sinh khối rơm rạ Một Tg = 1012 g (1 triệu tấn) d)  Các nguồn sinh tiêu hao N2O Nguồn N2O người gây nên bao gồm chuyển hóa nitrogen vào N2O hậu phát thải từ đất nơng nghiệp, đốt sinh khối, gia súc số hoạt động công nghiệp sản xuất nylon Bằng chứng gia tăng KNK người Ozone tầng đối lưu kỷ 19 kỷ 20, thời kỳ 1990-2000 Sự tăng ozone tầng đối lưu người gây ra, kết phản ứng hóa học khí chất ô nhiễm phát thải từ đốt cháy nhiên liệu hóa thạch nhiên liệu sinh học (biofuels) Hiểu biết người vai trò KNK ... hậu Trái đất Bài 6: Khái niệm Biến đổi khí hậu Bài 7: Tác động xạ BĐKH Bài 8: Biến đổi thành phần hệ thống khí hậu Bài 9: Biến đổi tượng cực đoan Bài 10: Giới thiệu khí hậu Việt Nam Bài 11: Biến. ..B 06: Khái niệm Biến đổi khí hậu Bài 1: Các thành phần hệ thống khí hậu Bài 2: Sự truyền xạ khí hậu Bài 3: Hồn lưu khí khí hậu Bài 4: Bề mặt đất, Đại dương khí hậu Bài 5: Lịch sử tiến triển khí. .. tự nhiên gây nên biến đổi khí hậu, thể rõ rệt qua dao động thời kỳ khí hậu lạnh (băng hà) khí hậu ấm áp (gian băng) |  Sự nóng lên bất thường khí hậu tồn cầu hiểu biến đổi khí hậu đại, ngồi ngun