Biến đổi khí hậu là bất kỳ sự thay đổi dài hạn nào trong các kiểu thời tiết trung bình, trên toàn cầu hoặc khu vực. Như định nghĩa rộng này cho thấy, biến đổi khí hậu đã xảy ra nhiều lần trong lịch sử Trái đất và vì nhiều lý do. Tuy nhiên, những thay đổi về nhiệt độ và thời tiết toàn cầu được thấy ngày nay là do hoạt động của con người. Và chúng đang diễn ra nhanh hơn nhiều so với các biến đổi khí hậu tự nhiên trong quá khứ.
Các nhà khoa học có nhiều cách để theo dõi khí hậu theo thời gian, tất cả đều cho thấy rõ rằng sự thay đổi khí hậu ngày nay có liên quan đến sự phát thải của các khí nhà kính như carbon dioxide và metan. Những khí này có hiệu quả trong việc giữ nhiệt từ các tia mặt trời gần bề mặt Trái đất, giống như các bức tường kính của nhà kính giữ nhiệt bên trong. Những thay đổi nhỏ về tỷ lệ khí nhà kính trong không khí có thể tạo ra sự thay đổi lớn trên quy mô toàn cầu.
Trung bình, tác dụng của khí nhà kính là làm tăng nhiệt độ toàn cầu. Đây là lý do tại sao biến đổi khí hậu đôi khi được gọi là sự nóng lên toàn cầu. Nhưng hầu hết các nhà nghiên cứu ngày nay thích thuật ngữ biến đổi khí hậu vì sự biến đổi của thời tiết và khí hậu trên toàn cầu. Ví dụ, nhiệt độ trung bình toàn cầu ấm lên có thể làm thay đổi dòng chảy của luồng phản lực, dòng không khí chính ảnh hưởng đến thời tiết Bắc Mỹ, từ đó có thể dẫn đến thời kỳ cực lạnh theo mùa ở một số khu vực.
"Điều quan trọng là mọi người phải nhận ra rằng có rất nhiều sự thay đổi từ nơi này sang nơi khác trên trái đất về nhiệt độ", Ellen Mosley-Thompson, nhà nghiên cứu về cổ sinh vật học tại Trung tâm nghiên cứu khí hậu và khí hậu Byrd thuộc Đại học bang Ohio, nói. "Khi chúng ta nói về biến đổi khí hậu toàn cầu, chúng ta đang nói về sự thay đổi nhiệt độ trên các khu vực rộng lớn."
Làm thế nào các nhà khoa học biết biến đổi khí hậu là có thật
Khí hậu của quá khứ được ghi lại trong băng, trầm tích, hình thành hang động, rạn san hô và thậm chí cả vòng cây. Các nhà nghiên cứu có thể xem xét các tín hiệu hóa học - chẳng hạn như carbon dioxide bị mắc kẹt trong bong bóng bên trong băng băng - để xác định điều kiện khí quyển trong quá khứ. Họ có thể nghiên cứu phấn hoa hóa thạch siêu nhỏ để tìm hiểu thảm thực vật nào được sử dụng để phát triển mạnh ở bất kỳ khu vực nào, từ đó có thể tiết lộ khí hậu như thế nào. Họ có thể đo vòng cây để có được kỷ lục về nhiệt độ và độ ẩm theo mùa. Tỷ lệ các biến thể hóa học của oxy trong san hô và nhũ đá và măng đá có thể tiết lộ các mô hình mưa.
Các loại hồ sơ tự nhiên khác nhau có sức mạnh khác nhau. Trầm tích đại dương không mang các mức độ chi tiết theo mùa hoặc thậm chí theo năm, nhưng chúng có thể cung cấp hình ảnh mờ hơn về khí hậu có niên đại hàng triệu năm, Mosley-Thompson nói với Live Science. (Các lõi lâu đời nhất được khoan từ trầm tích đại dương có niên đại 65 triệu năm, theo Viện Smithsonian.) Các ghi chép về cây tương đối ngắn nhưng rất chi tiết. Và băng có thể chứa đầy thông tin: Không chỉ các sông băng thu giữ các khí trong khí quyển dưới dạng bọt khí, chúng còn giữ bụi và các trầm tích khác, hạt phấn, tro núi lửa và hơn thế nữa. Khi băng trở nên cũ hơn và bị nén nhiều hơn, hồ sơ có thể trở nên mờ nhạt, Mosley-Thompson nói, nhưng băng mới hơn có thể cung cấp một cái nhìn hàng năm về những gì khí hậu đang làm.
Những thay đổi gần đây nhất của khí hậu - kể từ khi bắt đầu Cách mạng Công nghiệp - cũng có thể được theo dõi trực tiếp. Lưu giữ hồ sơ về những thứ như nhiệt độ trên đất liền bắt đầu cải thiện vào cuối những năm 1800, và thuyền trưởng bắt đầu giữ vô số dữ liệu thời tiết trên đại dương trong nhật ký của họ. Sự ra đời của công nghệ vệ tinh trong những năm 1970 đã cung cấp một sự bùng nổ dữ liệu, bao gồm mọi thứ, từ mức độ băng ở các cực đến nhiệt độ mặt nước biển đến độ che phủ của đám mây.
Khí hậu đang thay đổi như thế nào
Kết hợp lại với nhau, những ghi chép này đã chỉ ra rằng khí hậu hiện đại đang trải qua một sự khởi đầu nhanh chóng từ các mô hình của quá khứ.
Trước cuộc cách mạng công nghiệp, có khoảng 280 phân tử carbon dioxide cho mỗi triệu phân tử trong khí quyển, một biện pháp được gọi là phần triệu (ppm). Tính đến năm 2018, mức CO2 trung bình toàn cầu là 407,4 ppm, cao hơn 100 ppm so với mức đó trong 800.000 năm qua, theo Cơ quan Khí quyển và Đại dương Quốc gia (NOAA). Lần cuối cùng carbon trong khí quyển đạt mức ngày nay là 3 triệu năm trước, theo NOAA.
Tốc độ thay đổi carbon trong khí quyển ngày nay cũng nhanh hơn so với trước đây, theo NOAA. Tốc độ gia tăng nhanh hơn 100 lần trong 60 thập kỷ qua so với bất kỳ thời điểm nào trong một triệu năm qua - khoảng thời gian chứng kiến tám lần lật khí hậu chính giữa các chu kỳ băng hà, trong đó băng mở rộng từ các cực đến vĩ độ trung bình, và các chu kỳ liên âm, trong đó băng rút lui về nơi hiện nay. Và tỷ lệ tiếp tục tăng. Trong những năm 1960, carbon trong khí quyển tăng trung bình 0,6 ppm mỗi năm. Trong những năm 2010, nó đã tăng trung bình 2,3 ppm mỗi năm.
Khả năng bẫy nhiệt của tất cả lượng carbon dư thừa đó đã làm tăng nhiệt độ trung bình toàn cầu. Theo Viện nghiên cứu vũ trụ Goddard của NASA (GISS), nhiệt độ trung bình của Trái đất đã tăng chỉ hơn 2 độ F (1 độ C) kể từ năm 1880, một phép đo chính xác trong một phần mười độ Fahrenheit. Theo tốc độ tăng carbon trong khí quyển, tốc độ tăng nhiệt độ toàn cầu cũng đang tăng tốc, theo Đài quan sát Trái đất của NASA: Hai phần ba sự nóng lên đó đã xảy ra kể từ năm 1975.
Tác động của biến đổi khí hậu là gì?
Sự nóng lên này đã chuyển thành những thay đổi trong hệ sinh thái và môi trường Trái đất. Trong số những thay đổi mạnh mẽ nhất đã xảy ra ở Bắc Cực, nơi băng biển đang suy giảm. Mức độ băng và mức thấp kỷ lục là mức bình thường mới kể từ năm 2002, theo NASA, và các nghiên cứu đang phát hiện ra rằng ngay cả băng biển nhiều năm tuổi nhất cũng đang mỏng đi nhanh chóng. Các nhà khoa học hiện đang mong đợi mùa hè ở Bắc Cực không có băng đầu tiên vào khoảng giữa năm 2040 và 2060.
Sông băng đang rút lui trên toàn cầu, đặc biệt là ở vĩ độ trung bình, Mosley-Thompson nói. Công viên quốc gia Glacier của Montana là nơi có 150 sông băng vào năm 1850. Ngày nay, chỉ có 25. Mosley-Thompson và nhóm của cô ước tính rằng các sông băng nhiệt đới cuối cùng sẽ biến mất trong thập kỷ tới.
Băng tan và sự mở rộng của nước biển do nhiệt đã góp phần làm tăng mực nước biển. Theo NOAA, mực nước biển trung bình toàn cầu đã tăng 8-9 inch (21-24 cm) kể từ năm 1880. Tốc độ tăng đang tăng, từ 0,06 inch (1,4 mm) mỗi năm trong thế kỷ 20 lên 0,14 inch (3,6 mm) mỗi năm từ 2006-2015. Theo NOAA, mực nước biển dâng cao này đã làm tăng mức ngập lụt từ 300% đến 900% ở các khu vực ven biển ở Hoa Kỳ.
Nước biển hấp thụ carbon dioxide từ khí quyển, tạo ra phản ứng hóa học gây ra axit hóa đại dương. Độ pH trung bình toàn cầu của nước mặt đại dương đã giảm 0,11 kể từ khi Cách mạng công nghiệp bắt đầu, độ axit tăng 30%, theo Phòng thí nghiệm môi trường biển Thái Bình Dương của NOAA. Tăng độ axit đại dương làm cho san hô khó khăn hơn trong việc xây dựng bộ xương carbonate của chúng và cho các động vật có vỏ như nghêu và một số loại sinh vật phù du để tồn tại.
Biến đổi khí hậu thậm chí còn ảnh hưởng đến thời gian của thời tiết như mùa xuân. Mùa xuân sớm nhất (như được xác định bởi sự tăng trưởng và nhiệt độ của thực vật) được ghi nhận tại Hoa Kỳ là vào tháng 3 năm 2012. Các mô hình khí hậu hiện nay cho thấy các lò xo sớm như vậy có thể là tiêu chuẩn vào năm 2015. Nhưng đóng băng muộn vẫn có thể xảy ra, tạo ra các điều kiện trong đó cây có thể ra lá sớm và sau đó bị hư hại bởi nhiệt độ lạnh. Các mô hình khí hậu cũng dự đoán sự trầm trọng của các xu hướng đáng báo động trong hạn hán và cháy rừng nhờ nhiệt độ ấm hơn.
Các mô hình là một công cụ quan trọng cho các nhà khoa học khí hậu, theo bà Kathie Dello, nhà khí hậu học bang Bắc Carolina. Dello cho biết không có hành tinh so sánh với Trái đất, nhưng các mô hình cho phép các nhà khoa học tạo ra các phiên bản ảo của hành tinh để thử nghiệm các kịch bản khác nhau. Mặc dù hệ thống Trái đất rất phức tạp, những mô hình máy tính này đã chứng tỏ khả năng dự đoán tương lai. Một bài báo năm 2020 trên tạp chí Geophysical Research Letters đã phát hiện ra rằng các dự đoán mô hình khí hậu được công bố giữa những năm 1970 và 2010 là chính xác khi so sánh với sự nóng lên thực tế xảy ra sau khi xuất bản.
Chúng ta có thể đảo ngược biến đổi khí hậu?
Ngày càng nhiều nhà lãnh đạo doanh nghiệp, quan chức chính phủ và công dân tư nhân lo ngại về biến đổi khí hậu và những tác động của nó, và đang đề xuất các bước để đảo ngược xu hướng.
"Trong khi một số người lập luận rằng" Trái đất sẽ tự chữa lành ", thì các quá trình tự nhiên để loại bỏ CO2 do con người này tạo ra trong bầu khí quyển có thời gian từ hàng trăm nghìn đến hàng triệu năm," Josef Werne, nhà hóa học và nhà cổ sinh vật học tại Đại học Pittsburgh, cho biết. "Vì vậy, vâng, Trái đất sẽ tự chữa lành, nhưng không kịp để các tổ chức văn hóa của chúng ta được bảo tồn như hiện tại. Vì vậy, vì lợi ích của chính mình, chúng ta phải hành động theo cách này hay cách khác để đối phó với những thay đổi của khí hậu chúng tôi đang gây ra. "
Nếu tất cả khí thải nhà kính của con người dừng lại ngay lập tức, Trái đất có thể vẫn sẽ trải qua sự nóng lên hơn, một số nghiên cứu cho thấy, vì carbon dioxide vẫn tồn tại trong khí quyển trong hàng trăm năm. Về mặt lý thuyết, có thể đảo ngược một phần sự nóng lên "bị khóa" này bằng cách loại bỏ carbon dioxide trong khí quyển, chẳng hạn như thu giữ và lưu trữ carbon, liên quan đến việc bơm carbon vào các hồ chứa dưới lòng đất. Những người ủng hộ lập luận rằng thu hồi và lưu trữ carbon là khả thi về mặt công nghệ, nhưng các lực lượng thị trường đã ngăn chặn việc áp dụng rộng rãi.
Cho dù có loại bỏ carbon đã thải ra khỏi khí quyển hay không là khả thi, việc ngăn chặn sự nóng lên trong tương lai đòi hỏi phải ngăn chặn sự phát thải của khí nhà kính. Nỗ lực đầy tham vọng nhất để sưởi ấm rừng cho đến nay là Thỏa thuận Paris. Hiệp ước quốc tế không ràng buộc này, có hiệu lực vào tháng 11 năm 2016, nhằm mục đích giữ ấm "dưới 2 độ C so với mức trước công nghiệp và theo đuổi các nỗ lực nhằm hạn chế sự gia tăng nhiệt độ hơn nữa đến 1,5 độ C", theo Liên Hợp Quốc. Mỗi bên ký kết hiệp ước đều đồng ý đặt ra giới hạn phát thải tự nguyện của riêng họ và khiến chúng nghiêm ngặt hơn theo thời gian. Các nhà khoa học khí hậu cho rằng các giới hạn phát thải được cam kết theo thỏa thuận sẽ không giữ ấm ở mức thấp nhất là 1,5 hoặc thậm chí 2 độ C, nhưng đó sẽ là một sự cải thiện so với kịch bản "kinh doanh như thường lệ".
Dưới thời chính quyền Obama, Hoa Kỳ cam kết hạn chế lượng khí thải nhà kính ở mức dưới 28% mức năm 2005 vào năm 2025. Tuy nhiên, Tổng thống Donald Trump đã tuyên bố ngay sau cuộc bầu cử rằng chính quyền của ông sẽ không tôn trọng Thỏa thuận Paris. Chính quyền Trump đã bắt đầu quá trình rút tiền chính thức từ thỏa thuận vào năm 2019.
Một số chính quyền tiểu bang và địa phương đã đưa ra những nỗ lực riêng của họ để chống biến đổi khí hậu. Chẳng hạn, 24 tiểu bang và Puerto Rico đã gia nhập Liên minh Khí hậu Hoa Kỳ, cam kết đáp ứng các mục tiêu được đặt ra theo Thỏa thuận Paris.
"Chính phủ liên bang, ngay cả khi nó hoạt động tốt, không phải là tổ chức nhanh nhẹn nhất", Dello nói. "Nhưng các tiểu bang và thành phố linh hoạt hơn một chút."
