Biến đổi khí hậu, đâu là 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.

Kể từ thời kỳ tiền công nghiệp (khoảng từ năm 1750), con người đã sử dụng ngày càng nhiều năng lượng, chủ yếu từ các nguồn nguyên liệu hóa thạch (than, dầu, khí đốt), qua đó đã thải vào khí quyển ngày càng tăng các chất khí gây hiệu ứng nhà kính của khí quyển, dẫn đến tăng nhiệt độ của trái đất.

Những số liệu về hàm lượng khí CO2 trong khí quyển được xác định từ các lõi băng được khoan ở Greenland và Nam cực cho thấy, trong suốt chu kỳ băng hà và tan băng (khoảng 18.000 năm trước), hàm lượng khí CO2 trong khí quyển chỉ khoảng 180 -200ppm (phần triệu), nghĩa là chỉ bằng khoảng 70% so với thời kỳ tiền công nghiệp (280ppm). Từ khoảng năm 1800, hàm lượng khí CO2 bắt đầu tăng lên, vượt con số 300ppm và đạt 379ppm vào năm 2005, nghĩa là tăng khoảng 31% so với thời kỳ tiền công nghiệp, vượt xa mức khí CO2 tự nhiên trong khoảng 650 nghìn năm qua.

Hàm lượng các khí nhà kính khác như khí mêtan (CH4), ôxit nitơ (N2O) cũng tăng lần lượt từ 715ppb (phần tỷ) và 270ppb trong thời kỳ tiền công nghiệp lên 1774ppb (151%) và 319ppb (17%) vào năm 2005. Riêng các chất khí chlorofluoro carbon (CFCs) vừa là khí nhà kính với tiềm năng làm nóng lên toàn cầu lớn gấp nhiều lần khí CO2, vừa là chất phá hủy tầng ôzôn bình lưu, chỉ mới có trong khí quyển do con người sản xuất ra kể từ khi công nghiệp làm lạnh, hóa mỹ phẩm phát triển.

Từ năm 1840 đến 2004, tổng lượng phát thải khí CO2 của các nước giàu chiếm tới 70% tổng lượng phát thải khí CO2 toàn cầu, trong đó ở Hoa Kỳ và Anh trung bình mỗi người dân phát thải 1.100 tấn, gấp khoảng 17 lần ở Trung Quốc và 48 lần ở Ấn Độ.

Riêng năm 2004, lượng phát thải khí CO2 của Hoa Kỳ là 6 tỷ tấn, bằng khoảng 20% tổng lượng phát thải khí CO2 toàn cầu. Trung Quốc là nước phát thải lớn thứ 2 với 5 tỷ tấn CO2, tiếp theo là Liên bang Nga 1,5 tỷ tấn, Ấn Độ 1,3 tỷ tấn, Nhật Bản 1,2 tỷ tấn, CHLB Đức 800 triệu tấn, Canada 600 triệu tấn, Vương quốc Anh 580 triệu tấn.

Các nước đang phát triển phát thải tổng cộng 12 tỷ tấn CO2, chiếm 42% tổng lượng phát thải toàn cầu so với 7 tỷ tấn năm 1990 (29% tổng lượng phát thải toàn cầu), cho thấy tốc độ phát thải khí CO2 của các nước này tăng khá nhanh trong khoảng 15 năm qua. Một số nước phát triển dựa vào đó để yêu cầu các nước đang phát triển cũng phải cam kết theo Công ước Biến đổi khí hậu.

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.

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.

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.  Các dấu hiệu địa chất cho thấy những kiểu tuần hoàn "gió mùa lớn" (megamonsoonal) trong suốt thời gian tồn tại của siêu lục địa 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.

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, quan hệ của chúng với sự phát triển và thoái lui của Sahara,  và đối với sự xuất hiện của chúng trong các địa tầng.

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 (sau vụ phun trào năm 1912 của núi lửa Novarupta 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. 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.  

Diện Hứa