Biến đổi khí hậu tồn cầu là một điều khơng thể tránh khỏi trong thời điểm hiện nay. Tuy đã và đang được thế giới quan tâm và cải thiện nhưng chúng ta vẫn khơng thể kiểm sốt được những ngun nhân gây nên biến đổi khí hậu. Nguyên nhân là do tự nhiên và do nhân tạo.
2.1. Nguyên nhân do tự nhiên
Nguyên nhân gây ra biến đổi khí hậu do tự nhiên bao gồm thay đổi cường độ sáng của Mặt Trời, xuất hiện các điểm đen trên Mặt Trời (Sunspots), các hoạt động núi lửa, thay đổi đại dương và thay đổi quỹ đạo quay của trái đất.
2.1.1. Điểm đen trên Mặt Trời
HÌNH 1.9. XUẤT HIỆN CÁC ĐIỂM ĐENTRÊN MẶT TRỜI TRÊN MẶT TRỜI
Sự xuất hiện của các điểm đen làm cho cường độ tia bức xạ mặt trời chiếu xuống Trái Đất thay đổi, nghĩa là năng lượng chiếu xuống mặt đất thay đổi làm thay đổi nhiệt độ bề mặt trái đất. Qua biểu đồ dưới đây, có thể thấy mật độ điểm đen từ năm 1750 đến 2011 mang tính chu kỳ nhưng khơng ổn định. Cứ sau một năm nhất định, các điểm đen sẽ lại đạt cực đại.
BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU NHĨM: LAZY
HÌNH 1.10. SỐ ĐIỂM ĐEN MẶT TRỜI TRUNG BÌNH HÀNG THÁNG
Sự thay đổi cường độ sáng mặt trời gây ra sự thay đổi năng lượng chiếu xuống mặt đất làm thay đổi nhiệt độ bề mặt Trái Đất. Cụ thể, từ khi tạo thành Mặt Trời đến nay gần 4,5 tỷ năm, cường độ sáng của Mặt Trời đã tăng lên hơn 30%. Với khoảng thời gian khá dài như vậy thì sự thay đổi cường độ sáng Mặt Trời có ảnh hưởng đến biến đổi khí hậu nhưng khơng đáng kể.
Số Sunspots xuất hiện trung bình năm từ năm 1750 đến năm 2011. Với sự xuất hiện các Sunspots làm cho cường độ tia bức xạ mặt trời chiếu xuống trái đất thay đổi nghĩa là năng lượng chiếu xuống mặt đất thay đổi làm thay đổi nhiệt độ bề mặt Trái Đất.
2.1.2. Sự thay đổi cường độ sáng của Mặt trời
Sự thay đổi cường độ sáng của Mặt Trời cũng gây ra sự thay đổi năng lượng chiếu xuống mặt đất thay đổi làm thay đổi nhiệt độ bề mặt trái đất. Cụ thể là từ khi tạo thành Mặt Trời đến nay gần 4,5 tỷ năm cường độ sáng của Mặt Trời đã tăng lên hơn 30%. Như vậy có thể thấy khoảng thời gian rất dài như vậy thì sự thay đổi cường độ sáng mặt trời là khơng ảnh hưởng đáng kể đến biến đổi khí hậu.
BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU NHĨM: LAZY
2.1.3. Núi lửa phun trào
HÌNH 1.11. NÚI LỬA PHUN TRÀO
Khi một ngọn núi lửa phun trào sẽ phát thải vào khí quyển một lượng cực kỳ lớn khối lượng sulfur dioxide (SO2), hơi nước, bụi và tro vào bầu khí quyển. Khối lượng lớn khí và tro có thể ảnh hưởng đến khí hậu trong nhiều năm. Các hạt nhỏ được gọi là các sol khi được phun ra bởi núi lửa, các sol khí phản chiếu lại bức xạ (năng lượng) Mặt Trời trở lại vào khơng gian vì vậy chúng có tác dụng làm giảm nhiệt độ lớp bề mặt Trái Đất.
Ví dụ điển hình là vào năm 1815, một trận phun trào núi lửa rất mạnh cửa núi Tambora thuộc đảo Sumbawa, Indonesia đã khiến nơi đây khơng có mùa hè trong một năm.
HÌNH 1.12. NÚI TAMBORA-INDONESIA
Có một yếu tố khác cũng có thể tác động đến núi lửa, đó là sự va chạm của các thiên thạch từ vũ trụ vào Trái Đất gây nên các vụ nổ, phun trào núi lửa…Tuy nhiên, chúng rất hiếm khi xảy ra. Bầu khí quyển là một chắn ngăn cản các thiên thạch nhỏ bay vào Trái đất. Còn các thiên thạch lớn khi va chạm vào Trái đất mà không thể bị cản lại, theo các nhà khoa học chỉ có thể xảy ra trong hàng chục triệu năm nữa.
2.1.4. Sự vận động của đại dương
BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU NHĨM: LAZY
Các đại dương là một thành phần chính của hệ thống khí hậu. Dòng hải lưu di chuyển một lượng lớn nhiệt trên khắp hành tinh. Thay đổi trong lưu thơng đại dương có thể ảnh hưởng đến khí hậu thơng qua sự chuyển động của CO, vào trong khí quyển.
2.1.5. Thay đổi quỹ đạo quay của Trái Đất
Trái Đất quay quanh Mặt Trời với một quỹ đạo. Trục quay có góc nghiêng 23,5° Thay đổi độ nghiêng của quỹ đạo quay Trái Đất có thể dẫn đến những thay đổi nhỏ. Tốc độ thay đổi cực kỳ nhỏ có thể tính đến thời gian hàng tỷ năm, vì vậy có thể nói khơng ảnh hưởng lớn đến biến đổi khí hậu
Có thể thấy rằng các ngun nhân gây ra biến đổi khí hậu do các yếu tố tự nhiên đóng góp một phần rất nhỏ vào sự biến đổi khí hậu và có tính chu kỳ kể từ quá khứ đến hiện nay. Theo các kết quả nghiên cứu và cơng bố tử Ủy Ban Liên Chính Phủ về biến đổi khí hậu thì ngun nhân gây ra biến đổi khí hậu chủ yếu là do các hoạt động của con người.
2.2. Nguyên nhân do con người
BĐKH là do các hoạt động kinh tế - xã hội của con người gây phát thải quá mức vào khí quyển các khí gây hiệu ứng nhà kính như CO2, CH4, N20, HFCs, PFCs các hoạt động khai thác quá mức các bể hấp thụ khí nhà kính như sinh thái rừng, các hệ sinh thái biển, ven bờ và đất liền khác. Các hoạt động tạo ra khí gây hiệu ứng nhà kính: q trình đốt cháy nhiên liệu hóa thạch (than, dầu, khí phát sinh ra khí CO2, CH4); hoạt động cơng nghiệp (sản xuất vật liệu xây dựng, quá trình luyện kim, đốt nhiên liệu); các phương tiện giao thông (các phương tiện giao thơng thải ra các khí CO2, N20, CFC). Khoảng 20% CO2 tồn cầu sinh ra từ khí thải giao thơng vận tải; các hoạt động sản xuất nông lâm ngư nghiệp (đốt nương rẫy, bón nhiều phân hóa học, sử dụng thuốc bảo vệ thực vật không tuân thủ theo đúng nguyên tắc, việc chọn vị trí, kỹ thuật canh tác khơng phù hợp, thực hiện các mơ hình trồng trọt, chăn ni, ni cá nước ngọt theo phương thức không hợp với môi trường). Biến đổi khí hậu cũng có thể có ngun nhân từ hoạt động của con người. Loài người mới xuất hiện cách đây khoảng gần chục nghìn năm, quá ngắn so với các chu kỳ băng hà đề cập trên đây. Nhưng hoạt động của con người đã tác động đáng kể đến hệ thống khí hậu mà có lẽ kể từ thời kỳ tiền cơng nghiệp (khoảng từ năm 1750). Vì nhu cầu mưu sinh, con người đã “can thiệp” vào các thành phần của hệ thống khí hậu, làm thay đổi thuộc tính tự nhiên của nó. Từ chỗ đốt rừng làm nương rẫy, chặt cây lấy củi, khai thác tài nguyên, xây dựng các nhà máy, xí nghiệp, con người ngày càng sử dụng nhiều năng lượng hóa thạch (than, dầu, khí đốt), qua đó đã thải vào khí quyển càng nhiều các chất khí gây hiệu ứng nhà kính . Nền cơng nghiệp càng phát triển, lượng chất phát thải đó ngày càng tăng, làm gia tăng hiệu ứng nhà kính của khí quyển, dẫn đến tăng nhiệt độ của Trái Đất.
BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU NHĨM: LAZY
HÌNH 1.13. PHÁT THẢI KHÍ NHÀ KÍNH THEO LĨNH VỰC
Các khí nhà kính trong khí quyển Trái đất có thể có nguồn gốc tự nhiên hoặc hoàn toàn do con người sinh ra. Chúng có nồng độ rất khác nhau và ảnh hưởng đến khí hậu Trái Đất cũng rất khác nhau. Có những khí nhà kính tồn tại lâu trong khí quyển như CO2, CH4, N2O ổn định về mặt hóa học nên được pha trộn kỹ trong khí quyển, do đó mật độ trung bình tồn cầu của chúng có thể ước lượng được khá chính xác. Bên cạnh đó cũng có những khí nhà kính tồn tại ngắn (ví dụ SO2- sulfua điơxit, CO) có thể dễ dàng bị oxi hóa trong khí quyển hoặc dễ bị loại bỏ do mưa. Các chất khí này có mật độ biến động lớn và khơng đồng nhất trên tồn cầu.
Với mức độ hiểu biết hiện nay, những khí nhà kính có ảnh hưởng quan trọng đến sự biến đổi khí hậu tồn cầu do hoạt động của con người gây ra là điôxit cacbon (CO2), mêtan (CH4), oxit nitơ (N2O) và ozơn (O3) tầng đối lưu. Ngồi ra cịn có các chất khí thuộc nhóm halo-cacbon (CFC, HCFC) và các sol khí.
CO2: Số liệu phân tích lõi băng khoan được ở Greenland và Nam Cực cho thấy khoảng
18.000 năm trước, hàm lượng khí CO2 trong khí quyển chỉ vào khoảng 180 đến 200 ppm (phần triệu), bằng khoảng 70% so với thời kỳ tiền công nghiệp (280 ppm). Từ khoảng năm 1800, hàm lượng khí CO2 trong khí quyển bắt đầu tăng lên và đạt 379 ppm vào năm 2005, nghĩa là tăng khoảng 31% so với thời kỳ tiền công nghiệp, vượt xa hàm lượng CO2 tự nhiên .Tốc độ tăng của CO2 giai đoạn 1960 - 2005 vào khoảng 1,4 ppm/năm. Trong giai đoạn 1995-2005, tốc độ tăng của CO2 nhanh hơn, lên tới 1,9 ppm/năm. Người ta đã ước tính được rằng sự tăng của CO2 từ thời kỳ tiền công nghiệp đã tạo ra tác động bức xạ dương tới +1,66±0,17W/m2 và là nhân tố chủ yếu làm thay đổi cân bằng bức xạ tồn cầu. Ngun nhân chính làm tăng hàm lượng CO2 trong khí quyển được cho là do sử dụng nhiên liệu hóa thạch và biến đổi sử dụng đất làm gia tăng lượng phát thải CO2. Từ những năm 1990, gần 80% lượng phát thải CO2 nhân tạo là do sử dụng nhiên liệu hóa thạch, 20% do biến đổi sử dụng đất.
BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU NHĨM: LAZY
HÌNH 1.14. HÀM LƯỢNG CO2 TRONG THÀNH PHẦN KHÍ QUYỂNTRÁI ĐẤT TRÁI ĐẤT
CH4: Khí CH4 là loại khí quan trọng thứ hai trong số các khí nhà kính do hoạt động
của con người tạo ra. Nguồn khí CH4 được sản sinh chủ yếu từ sự phân giải yếm khí của cây cỏ trong các đầm lầy, ruộng lúa, phân súc vật, các bãi rác thải, v.v. Khí CH4 cũng thốt ra từ các mỏ than, các giếng khoan dầu hoặc do rị rỉ các ống dẫn khí. Khí CH4 trong khí quyển được biết đến từ khoảng những năm 1940, nhưng chỉ đến khoảng cuối những năm 1960 mới có những số liệu đo đạc chính thức. Hàm lượng khí nhà kính CH4 cũng tăng từ 715ppb (phần tỷ) trong thời kỳ tiền công nghiệp lên đến giá trị gấp đôi là 1774ppb vào năm 2005. Trong vịng 10.000 năm trước đó, mật độ CH4 thay đổi chậm trong khoảng từ 550 đến 730 ppb. Sự tăng hàm lượng khí CH4 hiện nay phần lớn là do tăng phát thải nhân tạo. Từ cuối những năm 1970 đầu những năm 1980, CH4 có tốc độ tăng lớn nhất, xấp xỉ 1%/năm. Tuy nhiên kể từ năm 1999, theo các đo đạc ghi nhận được, hàm lượng CH4 có xu hướng tăng chững lại. Sự gia tăng hàm lượng CH4 trong khí quyển làm gia tăng cân bằng bức xạ toàn cầu khoảng +0,48±0,05W/mP2P, đứng thứ hai sau CO2.
N2O: Nguồn sinh khí N2O hiện nay chủ yếu do đốt các loại nhiên liệu, sử dụng phân
hóa học, sản xuất các hóa chất, đốt sinh khối, phá rừng, v.v. Những hoạt động của con người đóng góp khoảng 40% lượng phát thải N2O vào trong khí quyển. Việc đo nồng độ N2O trong khí quyển cũng chỉ mới chính thức thực hiện gần đây. Năm 2005 hàm lượng N2O là 319ppb, cao hơn thời kỳ tiền công nghiệp khoảng 18%. Xu hướng tăng của N2O gần như tuyến tính, xấp xỉ 0,8 ppb/năm trong vài th ập kỷ qua. Sự gia tăng N2O đóng góp kho ảng +0,16±0,02W/mP2P vào sự gia tăng cân bằng bức xạ toàn cầu.
O3: tầng đối lưu: O3 trong tầng đối lưu là một loại khí nhà kính quan trọng đứng hàng
thứ ba sau khí CO2 và CH4. Nguồn O3 nhân tạo chủ yếu từ động cơ ôtô, xe máy hoặc các nhà máy điện. Trong tầng đối lưu, O3 là một loại khí nhà kính mạnh nhưng vì thời gian tồn tại ngắn và biến động theo không gian và thời gian lớn, nên việc xác định được
BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU NHĨM: LAZY
tác động bức xạ của sự tăng O3 do hoạt động của con người hiện mới chỉ ở mức hiểu biết trung bình. Các quan trắc cho thấy xu thế của O3 tầng đối lưu trong vài thập kỷ qua thay đổi về dấu và biên độ ở nhiều nơi khác nhau, tuy nhiên xu thế tăng tương đối rõ ở vùng vĩ độ thấp. O3 tầng đối lưu đóng góp khoảng +0,35 W/mP2P (+0.25 đến +0.65) vào sự thay đổi cân bằng bức xạ tồn cầu. Đối với khí O3, con người phải đứng trước hai thử thách: một là phải tìm cách tăng O3 tầng bình lưu, củng cố “lá chắn” các tia bức xạ cực tím của Mặt Trời; mặt khác phải giảm nồng độ O3 tầng đối lưu để hạn chế hiệu ứng nhà kính do nó gây ra.
CFC và HCFC: Khác với các chất khí có nguồn gốc tự nhiên, các chất CFC và HCFC
hoàn toàn là sản phẩm do con người tạo ra. Các chất khí này bắt đầu xuất hiện từ những năm 1930 và là một loại hóa chất được sử dụng rộng rãi trong kỹ thuật làm lạnh như tủ lạnh, điều hịa nhiệt độ, các loại máy lạnh, các bình xịt mỹ phẩm, chất tẩy rửa linh kiện điện tử, v.v. Do những đặc tính kỹ thuật tốt, nên việc sử dụng các chất này đã tăng lên nhanh chóng kể từ khi được chế tạo lần đầu tiên cho tới những năm 1970, khi người ta phát hiện ra nó có khả năng phá hoại tầng ơzơn. Cho đến cuối những năm 1980, nồng độ các CFC và HCFC trong khí quyển vẫn tăng khá mạnh. Mặc dù lượng khí CFC và HCFC khơng nhiều nhưng xu hướng tăng lên của chúng đã làm các nhà khí hậu lo ngại do đặc tính nguy hiểm phá hoại tầng ơzơn. Vì vậy các chất CFC và HCFC đã nằm trong danh sách hàng đầu của các chất bị cấm trong các hiệp ước về bảo vệ tầng ôzôn. Từ năm 1995, dưới hiệu lực của nghị định thư Montreal, nồng độ của các chất khí CFC và HCFC đã tăng chậm lại hoặc có xu hướng giảm. Từ năm 2010 trở đi, sẽ ngừng sản xuất các chất này trên tồn thế giới theo Nghị định thư Montreal.
Sonkhí: Xon khí tự nhiên bao gồm bụi vô cơ từ bề mặt, các hạt bụi muối biển, phát thải
sinh vật từ đất và đại dương, và bụi sinh ra do núi lửa phun trào.
BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU NHĨM: LAZY
HÌNH 1.15. MỘT NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN XẢ KHÍ THẢI VÀO MƠI TRƯỜNG
Như vậy, phát thải các khí CO2 của Việt Nam tăng khá nhanh trong 15 năm qua, song vẫn ở mức thấp so với trung bình tồn cầu và nhiều nước trong khu vực. Dự tính tổng lượng phát thải các khí nhà kính cửa Việt Nam sẽ đạt 233,3 triệu tấn CO2 tương đương vào năm 2020, tăng 93% so với năm 1998.
HÌNH 1.16. BIỂU ĐỔ KẾT QUẢ KIỂM KÊ KHÍ NHÀ KÍNH NĂM 2000 CỦA VIỆT NAM
Chính vì thế, một ngun tắt cơ bản, đầu tiên được ghi trong công ước khung của Liên hợp quốc về biến đổi khí hậu là “Các bên phải bảo vệ hệ thống khí hậu vì lợi ích của các
BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU NHĨM: LAZY
thế hệ hơm nay và mai sau của nhân loại, trên cơ sở công bằng, phù hợp với trách nhiệm chung nhưng có phân biệt và bên các nước phát tiển phải đi đầu trong việc đấu tranh chống biến đổi khí hậu và những ảnh hưởng có hại của chúng.”
- Khí nhà kính và hiệu ứng nhà kính
HÌNH 1.17. SƠ ĐỒ HIỆU ỨNG NHÀ KÍNH
Trong thành phần của khí quyển trái đất, khi nitơ chiếm 78% khối lượng khí oxy chiếm 21%, cịn lại khoảng 1% các khí khác như argon, đioxit cacbon, mêtan, ơxit nitơ, nêon, heli hyđrô, ôzôn....và hơi nước. Tuy chỉ chiếm một tỷ lệ rất nhỏ các khí vết này, đặc biệt là khí CO, CH, NOx, và CFCs - một loại khí mới chỉ có trong khí quyển từ khi cơng nghệ làm lạnh phát triển, là những khi có vai trị 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 thốt ra ngồi khoảng không vũ trụ và giữ cho mặt đất khỏi bị lạnh đi quá nhiều, nhất là về ban đêm khi khơng 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