Quả cầu đang nóng lên. Cả đất và đại dương đều ấm hơn so với khi bắt đầu lưu trữ hồ sơ, vào năm 1880, và nhiệt độ vẫn đang tăng. Sự gia tăng nhiệt này là sự nóng lên toàn cầu, một cách ngắn gọn.
Dưới đây là những con số trần, theo Cơ quan Khí quyển và Đại dương Quốc gia (NOAA): Trung bình từ năm 1880 đến 1980, nhiệt độ hàng năm trên toàn cầu tăng với tốc độ 0,13 độ F (0,07 độ C) mỗi thập kỷ, trung bình. Kể từ năm 1981, tốc độ tăng đã tăng lên, đến 0,32 độ F (0,18 độ C) mỗi thập kỷ. Điều này đã khiến nhiệt độ trung bình toàn cầu tăng 3,6 độ F (2 độ C) so với thời kỳ tiền chế độ. Năm 2019, nhiệt độ trung bình toàn cầu trên đất liền và đại dương là 1,75 độ F (0,95 độ C) so với mức trung bình của thế kỷ 20. Điều đó làm cho năm 2019 trở thành năm nóng thứ hai trong lịch sử, chỉ sau năm 2016.
Sự gia tăng nhiệt này là do con người. Việc đốt nhiên liệu hóa thạch đã giải phóng khí nhà kính vào khí quyển, giữ hơi ấm từ mặt trời và làm tăng nhiệt độ bề mặt và không khí.
Hiệu ứng nhà kính đóng vai trò như thế nào
Động lực chính của sự nóng lên ngày nay là sự đốt cháy nhiên liệu hóa thạch. Những hydrocacbon này làm nóng hành tinh thông qua hiệu ứng nhà kính, nguyên nhân là do sự tương tác giữa bầu khí quyển của Trái đất và bức xạ tới từ mặt trời.
"Vật lý cơ bản của hiệu ứng nhà kính đã được tìm ra từ hơn một trăm năm trước bởi một anh chàng thông minh chỉ sử dụng bút chì và giấy", Josef Werne, giáo sư khoa học địa chất và môi trường tại Đại học Pittsburgh, nói với Live Science.
"Người thông minh" đó là Svante Arrhenius, một nhà khoa học người Thụy Điển và là người đoạt giải Nobel cuối cùng. Nói một cách đơn giản, bức xạ mặt trời chiếu xuống bề mặt Trái đất và sau đó dội ngược trở lại bầu khí quyển dưới dạng nhiệt. Khí trong khí quyển giữ nhiệt này, ngăn không cho nó thoát vào khoảng trống của không gian (tin tốt cho sự sống trên hành tinh). Trong một bài báo trình bày năm 1895, Arrhenius đã phát hiện ra rằng các khí nhà kính như carbon dioxide có thể giữ nhiệt gần bề mặt Trái đất và những thay đổi nhỏ trong lượng khí đó có thể tạo ra sự khác biệt lớn về lượng nhiệt bị giữ lại.
Khí nhà kính đến từ đâu
Kể từ khi bắt đầu cuộc cách mạng công nghiệp, con người đã nhanh chóng thay đổi sự cân bằng của khí trong khí quyển. Việc đốt nhiên liệu hóa thạch như than và dầu sẽ giải phóng hơi nước, carbon dioxide (CO2), metan (CH4), ozone và oxit nitơ (N 2 O), các khí nhà kính chính. Carbon dioxide là khí nhà kính phổ biến nhất. Giữa khoảng 800.000 năm trước và bắt đầu cuộc Cách mạng Công nghiệp, sự hiện diện của CO2 trong khí quyển lên tới khoảng 280 phần triệu (ppm, nghĩa là có khoảng 208 phân tử CO2 trong không khí trên mỗi triệu phân tử không khí). Tính đến năm 2018 (năm cuối cùng khi có đầy đủ dữ liệu), lượng CO2 trung bình trong khí quyển là 407,4 ppm, theo Trung tâm Thông tin Môi trường Quốc gia.
Điều đó nghe có vẻ không nhiều, nhưng theo Viện Hải dương học Scripps, mức độ CO2 chưa cao kể từ kỷ nguyên Pliocene, xảy ra từ 3 triệu đến 5 triệu năm trước. Vào thời điểm đó, Bắc Cực không có băng ít nhất là một phần của năm và ấm hơn đáng kể so với ngày nay, theo nghiên cứu năm 2013 được công bố trên tạp chí Science.
Trong năm 2016, CO2 chiếm 81,6% tổng lượng khí thải nhà kính của Hoa Kỳ, theo một phân tích từ Cơ quan Bảo vệ Môi trường (EPA).
"Chúng tôi biết thông qua các phép đo công cụ có độ chính xác cao rằng có sự gia tăng chưa từng thấy trong khí quyển. Chúng tôi biết rằng CO2 hấp thụ bức xạ hồng ngoại và nhiệt độ trung bình toàn cầu đang tăng lên", Keith Peterman, giáo sư hóa học tại Đại học York, Pennsylvania, nói. và đối tác nghiên cứu của ông, Gregory Foy, phó giáo sư hóa học tại Đại học York Pennsylvania, đã nói với Live Science trong một thông điệp email chung.
CO2 xâm nhập vào khí quyển thông qua nhiều tuyến đường khác nhau. Việc đốt nhiên liệu hóa thạch giải phóng CO2 và cho đến nay, là đóng góp lớn nhất của Hoa Kỳ vào khí thải làm ấm toàn cầu. Theo báo cáo của EPA năm 2018, quá trình đốt nhiên liệu hóa thạch của Mỹ, bao gồm cả sản xuất điện, đã thải ra hơn 5,8 tỷ tấn (5,3 tỷ tấn CO2) vào khí quyển vào năm 2016. Các quá trình khác - như sử dụng nhiên liệu, sản xuất sắt và thép , sản xuất xi măng và đốt rác thải - tăng tổng lượng phát thải CO2 hàng năm ở Mỹ lên 7 tỷ tấn (6,5 tỷ tấn).
Phá rừng cũng là một đóng góp lớn cho lượng CO2 dư thừa trong khí quyển. Trên thực tế, nạn phá rừng là nguồn carbon dioxide nhân tạo (nhân tạo) lớn thứ hai, theo nghiên cứu được công bố bởi Đại học Duke. Sau khi cây chết, chúng giải phóng carbon mà chúng đã lưu trữ trong quá trình quang hợp. Theo Đánh giá tài nguyên rừng toàn cầu năm 2010, nạn phá rừng thải ra gần một tỷ tấn carbon vào khí quyển mỗi năm.
Trên toàn cầu, khí mê-tan là loại khí nhà kính phổ biến thứ hai, nhưng nó hiệu quả nhất trong việc giữ nhiệt. EPA báo cáo rằng khí mê-tan hiệu quả hơn 25 lần so với nhiệt bẫy so với carbon dioxide. Trong năm 2016, khí đốt chiếm khoảng 10% tổng lượng khí thải nhà kính của Hoa Kỳ, theo EPA.
Khí mê-tan có thể đến từ nhiều nguồn tự nhiên, nhưng con người gây ra một phần lớn khí thải mê-tan thông qua khai thác, sử dụng khí đốt tự nhiên, chăn nuôi đại trà và sử dụng bãi rác. Gia súc tạo thành nguồn khí mêtan lớn nhất ở Hoa Kỳ, theo EPA, với các động vật sản xuất gần 26% tổng lượng khí thải mêtan.
Có một số xu hướng hy vọng về số lượng phát thải khí nhà kính ở Hoa Kỳ. Theo báo cáo của EPA năm 2018, những phát thải này đã tăng 2,4% trong giai đoạn 1990-2016 nhưng giảm 1,9% trong giai đoạn 2015-2016.
Một phần của sự suy giảm đó được thúc đẩy bởi một mùa đông ấm áp vào năm 2016, đòi hỏi nhiên liệu sưởi ấm ít hơn bình thường. Nhưng một lý do quan trọng khác cho sự suy giảm gần đây là việc thay thế than bằng khí tự nhiên, theo Trung tâm Giải pháp Khí hậu và Năng lượng. Hoa Kỳ cũng đang chuyển từ nền kinh tế dựa trên sản xuất sang nền kinh tế dịch vụ ít sử dụng carbon. EPA phương tiện tiết kiệm nhiên liệu và tiêu chuẩn tiết kiệm năng lượng cho các tòa nhà cũng đã cải thiện lượng khí thải, theo EPA.
Ảnh hưởng của sự nóng lên toàn cầu
Sự nóng lên toàn cầu không chỉ có nghĩa là sự nóng lên, đó là lý do tại sao "biến đổi khí hậu" đã trở thành thuật ngữ được ưa chuộng trong các nhà nghiên cứu và hoạch định chính sách. Trong khi trung bình toàn cầu đang trở nên nóng hơn, sự gia tăng nhiệt độ này có thể có những tác động nghịch lý, như bão tuyết thường xuyên và nghiêm trọng hơn. Biến đổi khí hậu có thể và sẽ ảnh hưởng đến toàn cầu theo nhiều cách lớn: bằng cách làm tan băng, làm khô các khu vực khô cằn, bằng cách gây ra sự khắc nghiệt của thời tiết và phá vỡ sự cân bằng tinh tế của các đại dương.
Băng tan
Có lẽ tác động rõ rệt nhất của biến đổi khí hậu cho đến nay là sự tan chảy của sông băng và băng biển. Các tảng băng đã rút lui kể từ cuối kỷ băng hà cuối cùng, khoảng 11.700 năm trước, nhưng sự nóng lên của thế kỷ trước đã đẩy nhanh sự sụp đổ của chúng. Một nghiên cứu năm 2016 cho thấy có 99% khả năng sự nóng lên toàn cầu đã gây ra sự rút lui gần đây của sông băng; Trên thực tế, nghiên cứu cho thấy, những dòng sông băng này rút lui từ 10 đến 15 lần khoảng cách mà chúng sẽ có nếu khí hậu vẫn ổn định. Công viên quốc gia sông băng ở Montana có 150 sông băng vào cuối những năm 1800. Ngày nay, nó có 26. Mất sông băng có thể gây ra sự mất mát của cuộc sống con người, khi các đập băng giữ lại các hồ băng gây mất ổn định và vỡ hoặc khi tuyết lở do các làng chôn băng không ổn định gây ra.
Tại Bắc Cực, sự nóng lên đang diễn ra nhanh gấp đôi so với ở vĩ độ trung bình và băng biển đang cho thấy sự căng thẳng. Mùa thu và mùa đông băng ở Bắc Cực đạt mức thấp kỷ lục trong cả năm 2015 và 2016, có nghĩa là dải băng mở rộng không bao phủ nhiều vùng biển mở như quan sát trước đây. Theo NASA, 13 giá trị nhỏ nhất cho phạm vi băng mùa đông tối đa ở Bắc Cực đều được đo trong 13 năm qua. Băng cũng hình thành vào cuối mùa và tan chảy dễ dàng hơn vào mùa xuân. Theo Trung tâm dữ liệu băng tuyết quốc gia, phạm vi băng biển tháng 1 đã giảm 3,15% mỗi thập kỷ trong 40 năm qua. Một số nhà khoa học nghĩ rằng Bắc Băng Dương sẽ chứng kiến mùa hè không có băng trong vòng 20 hoặc 30 năm.
Ở Nam Cực, hình ảnh đã rõ ràng hơn một chút. Bán đảo Tây Nam Cực đang nóng lên nhanh hơn bất cứ nơi nào khác ngoài một số khu vực của Bắc Cực, theo Liên minh Nam Cực và Nam Đại Dương. Bán đảo là nơi thềm băng Larsen C vừa vỡ vào tháng 7 năm 2017, sinh ra một tảng băng có kích thước bằng Delkn. Bây giờ, các nhà khoa học nói rằng một phần tư băng của Tây Nam Cực có nguy cơ sụp đổ và sông băng Thwaites và Đảo thông khổng lồ đang chảy nhanh hơn năm lần so với năm 1992.
Tuy nhiên, băng biển ngoài khơi Nam Cực là vô cùng thay đổi, và một số khu vực đã thực sự đạt mức cao kỷ lục trong những năm gần đây. Tuy nhiên, những hồ sơ đó có thể mang dấu vân tay của biến đổi khí hậu, vì chúng có thể xuất phát từ băng trên mặt đất di chuyển ra biển khi các sông băng tan chảy hoặc do những thay đổi liên quan đến sự nóng lên của gió. Tuy nhiên, vào năm 2017, mô hình băng cao kỷ lục này đột ngột đảo ngược, với sự xuất hiện của mức thấp kỷ lục. Vào ngày 03 tháng 3 năm 2017, băng biển Nam Cực được đo ở một mức độ 71.000 dặm vuông (184.000 km vuông) thấp hơn mức thấp trước đó, từ năm 1997.
Làm nóng lên
Sự nóng lên toàn cầu cũng sẽ thay đổi mọi thứ giữa các cực. Nhiều khu vực đã khô dự kiến sẽ còn khô hơn khi thế giới ấm lên. Chẳng hạn, vùng đồng bằng phía tây nam và trung tâm của Hoa Kỳ, dự kiến sẽ trải qua những "trận siêu tốc" kéo dài hàng thập kỷ so với bất kỳ điều gì khác trong ký ức của con người.
"Tương lai của hạn hán ở miền tây Bắc Mỹ dường như tồi tệ hơn bất kỳ ai từng trải qua trong lịch sử Hoa Kỳ", Benjamin Cook, nhà khoa học khí hậu tại Viện nghiên cứu vũ trụ Goddard của NASA tại thành phố New York, người đã công bố nghiên cứu vào năm 2015 những hạn hán này, nói với Live Science. "Đây là những đợt hạn hán vượt xa trải nghiệm đương đại của chúng tôi đến mức chúng gần như không thể nghĩ tới."
Nghiên cứu dự đoán 85% khả năng hạn hán kéo dài ít nhất 35 năm trong khu vực vào năm 2100. Động lực chính, các nhà nghiên cứu nhận thấy, là sự bốc hơi nước ngày càng tăng từ đất nóng hơn và nóng hơn. Phần lớn lượng mưa rơi vào các khu vực khô cằn này sẽ bị mất.
Trong khi đó, nghiên cứu năm 2014 cho thấy nhiều khu vực có thể sẽ thấy lượng mưa ít hơn khi khí hậu ấm lên. Các khu vực cận nhiệt đới, bao gồm Địa Trung Hải, Amazon, Trung Mỹ và Indonesia, có thể sẽ bị ảnh hưởng nặng nề nhất, nghiên cứu được tìm thấy, trong khi Nam Phi, Mexico, tây Australia và California cũng sẽ khô.
Thời tiết khác nghiệt
Một tác động khác của sự nóng lên toàn cầu: thời tiết khắc nghiệt. Bão và bão dự kiến sẽ trở nên dữ dội hơn khi hành tinh ấm lên. Các đại dương nóng hơn bốc hơi nhiều hơi ẩm hơn, đó là động cơ thúc đẩy những cơn bão này. Hội đồng liên chính phủ về biến đổi khí hậu (IPCC) của Liên Hợp Quốc dự đoán rằng ngay cả khi thế giới đa dạng hóa các nguồn năng lượng và chuyển đổi sang nền kinh tế ít sử dụng nhiên liệu hóa thạch (được gọi là kịch bản A1B), lốc xoáy nhiệt đới có khả năng cao hơn tới 11% cường độ trung bình. Điều đó có nghĩa là thiệt hại nhiều hơn về gió và nước trên bờ biển dễ bị tổn thương.
Nghịch lý thay, khí hậu cũng có thể gây ra bão tuyết thường xuyên hơn. Theo Trung tâm Thông tin Môi trường Quốc gia, những cơn bão tuyết cực đoan ở miền đông Hoa Kỳ đã trở nên phổ biến gấp đôi so với những năm đầu thập niên 1900. Một lần nữa, sự thay đổi này xuất hiện bởi vì nhiệt độ đại dương ấm lên dẫn đến sự bốc hơi của hơi ẩm vào khí quyển. Độ ẩm này tạo ra những cơn bão tấn công vào lục địa Hoa Kỳ.
Sự gián đoạn đại dương
Một số tác động tức thời nhất của sự nóng lên toàn cầu nằm dưới sóng. Đại dương hoạt động như các bể chứa carbon, có nghĩa là chúng hấp thụ carbon dioxide hòa tan. Đó không phải là một điều xấu cho bầu khí quyển, nhưng nó không tuyệt vời cho hệ sinh thái biển. Khi carbon dioxide phản ứng với nước biển, độ pH của nước giảm (nghĩa là nó trở nên có tính axit hơn), một quá trình được gọi là axit hóa đại dương. Lượng axit tăng lên này ăn mòn vỏ canxi cacbonat và bộ xương mà nhiều sinh vật đại dương phụ thuộc vào để sinh tồn. Những sinh vật này bao gồm động vật có vỏ, động vật chân đốt và san hô, theo NOAA.
San hô, đặc biệt, là chim hoàng yến trong một mỏ than cho sự thay đổi khí hậu trong các đại dương. Các nhà khoa học biển đã quan sát mức độ đáng báo động của tẩy trắng san hô, các sự kiện trong đó san hô trục xuất tảo cộng sinh cung cấp cho san hô các chất dinh dưỡng và cho chúng màu sắc sống động. Tẩy trắng xảy ra khi san hô bị căng thẳng, và các yếu tố gây căng thẳng có thể bao gồm nhiệt độ cao. Trong năm 2016 và 2017, Great Barrier Reef của Úc đã trải qua các sự kiện tẩy trắng ngược. San hô có thể sống sót sau quá trình tẩy trắng, nhưng các sự kiện tẩy trắng lặp đi lặp lại khiến khả năng sống sót ngày càng ít đi.
Không có sự gián đoạn khí hậu
Mặc dù có sự đồng thuận khoa học áp đảo về nguyên nhân và thực tế của sự nóng lên toàn cầu, vấn đề này gây tranh cãi về mặt chính trị. Chẳng hạn, những người từ chối biến đổi khí hậu đã lập luận rằng sự nóng lên chậm lại giữa năm 1998 và 2012, một hiện tượng được gọi là "gián đoạn biến đổi khí hậu".
Thật không may cho hành tinh, sự gián đoạn không bao giờ xảy ra. Hai nghiên cứu, một được công bố trên tạp chí Science năm 2015 và một nghiên cứu được công bố vào năm 2017 trên tạp chí Science Advances, đã đánh giá lại dữ liệu nhiệt độ đại dương cho thấy sự chậm lại của sự nóng lên và thấy rằng đó chỉ là một lỗi đo lường. Giữa những năm 1950 và 1990, hầu hết các phép đo nhiệt độ đại dương đã được đưa lên tàu nghiên cứu. Nước sẽ được bơm vào các đường ống qua phòng máy, cuối cùng làm nóng nước một chút. Sau những năm 1990, các nhà khoa học bắt đầu sử dụng các hệ thống dựa trên phao đại dương, chính xác hơn, để đo nhiệt độ đại dương. Vấn đề xảy ra bởi vì không ai sửa chữa sự thay đổi trong các phép đo giữa thuyền và phao. Thực hiện những điều chỉnh đó cho thấy các đại dương ấm lên trung bình 0,22 độ F (0,12 độ C) mỗi thập kỷ kể từ năm 2000, nhanh gần gấp đôi so với ước tính trước đó là 0,12 độ F (0,07 độ C) mỗi thập kỷ.
Sự kiện nóng lên toàn cầu
Theo NASA:
