Biến đổi khí hậu — Hiệu ứng nhà kính, nguyên nhân và bằng chứng

Khoa học về biến đổi khí hậu giải thích vì sao Trái Đất đang ấm lên và bằng cách nào các nhà khoa học biết điều gì đang thúc đẩy quá trình đó. Câu trả lời ngắn gọn là: hiệu ứng nhà kính là hiện tượng tự nhiên, nhưng nồng độ khí nhà kính cao hơn như $CO_2$ và methane khiến một phần nhiệt khó thoát ra ngoài không gian hơn. Nhiều dòng bằng chứng cho thấy xu hướng ấm lên dài hạn gần đây chủ yếu được giải thích bởi sự gia tăng do con người gây ra này.

Điều đó không có nghĩa là mọi nơi đều ấm lên với cùng một tốc độ hoặc năm nào cũng nóng hơn năm trước. Nó có nghĩa là mô hình dài hạn trên toàn cầu đã thay đổi, dù thời tiết ngắn hạn vẫn còn biến động.

Hiệu Ứng Nhà Kính Là Gì

Ánh sáng Mặt Trời đến Trái Đất chủ yếu dưới dạng bức xạ sóng ngắn. Sau đó, Trái Đất phát năng lượng trở lại không gian chủ yếu dưới dạng bức xạ hồng ngoại. Các khí nhà kính hấp thụ và phát xạ lại một phần năng lượng hồng ngoại đi ra đó, làm chậm sự thất thoát nhiệt vào không gian.

Nếu không có hiệu ứng nhà kính, Trái Đất sẽ lạnh hơn rất nhiều. Vì vậy, điểm phân biệt quan trọng không phải là "có hiệu ứng nhà kính hay không có hiệu ứng nhà kính". Câu hỏi thực sự là cường độ của hiệu ứng đó thay đổi như thế nào khi thành phần khí quyển thay đổi.

Vì Sao Nhiều Khí Nhà Kính Hơn Làm Khí Hậu Ấm Lên

Nếu nồng độ các khí giữ nhiệt tăng lên, Trái Đất có xu hướng giữ lại nhiều năng lượng hơn trước cho đến khi hệ thống khí hậu tự điều chỉnh. Phần năng lượng bổ sung đó không chỉ nằm trong không khí. Một phần lớn được tích trữ trong các đại dương, còn phần còn lại ảnh hưởng đến nhiệt độ không khí, băng, mô hình mưa và các hệ sinh thái.

Điều kiện cũng rất quan trọng ở đây. Một vụ phun trào núi lửa, một đợt El Nino, hoặc một kiểu thời tiết tạm thời có thể làm nhiệt độ thay đổi trong một thời gian, nhưng khoa học khí hậu tìm kiếm những thay đổi kéo dài qua nhiều thập kỷ và trên nhiều phần của hệ Trái Đất.

Nguyên Nhân Gây Ra Biến Đổi Khí Hậu Gần Đây

Đối với hiện tượng nóng lên toàn cầu gần đây, tác nhân chính là sự gia tăng khí nhà kính từ các hoạt động của con người. Đóng góp lớn nhất đến từ carbon dioxide phát thải khi đốt than, dầu và khí tự nhiên, cùng với các đóng góp bổ sung từ thay đổi sử dụng đất, methane và các khí nhà kính khác.

Các tác động tự nhiên vẫn có vai trò. Biến đổi của Mặt Trời và các vụ phun trào núi lửa có thể ảnh hưởng đến khí hậu, và biến thiên nội tại có thể phân bố lại nhiệt trong hệ thống. Nhưng những yếu tố đó không giải thích được toàn bộ mô hình ấm lên hiện đại tốt bằng sự gia tăng khí nhà kính.

Bằng Chứng Về Biến Đổi Khí Hậu

Lập luận không chỉ dựa trên một chuỗi số liệu nhiệt kế. Nó đến từ nhiều nguồn bằng chứng khác nhau nhưng đều chỉ theo cùng một hướng.

• nồng độ khí nhà kính đã tăng mạnh kể từ thời kỳ công nghiệp
• nhiệt độ bề mặt trung bình toàn cầu cho thấy xu hướng tăng dài hạn rõ ràng
• các đại dương đã tích lũy thêm nhiệt theo thời gian
• sông băng và các chỏm băng đã mất khối lượng ở nhiều khu vực
• mực nước biển trung bình toàn cầu đã dâng lên
• nhiều mô hình sinh học và theo mùa đã thay đổi, bao gồm các hiện tượng mùa xuân đến sớm hơn và sự dịch chuyển phạm vi phân bố của một số loài

Khi các phép đo độc lập đều phù hợp với cùng một cách giải thích, mức độ tin cậy sẽ tăng lên.

Ví Dụ Minh Họa: Khí Nhà Kính So Với Năng Lượng Mặt Trời Tăng

Hãy tưởng tượng có hai cách giải thích khả dĩ cho sự ấm lên gần đây.

Ở cách thứ nhất, Mặt Trời đơn giản là đang gửi nhiều năng lượng hơn đến Trái Đất. Ở cách thứ hai, khí nhà kính khiến nhiệt khó thoát ra ngoài hơn. Hai cách giải thích đó không dự đoán chính xác cùng một mô hình.

Nếu khí nhà kính là tác nhân chính, bạn sẽ kỳ vọng một số tín hiệu liên kết với nhau: tầng khí quyển thấp ấm lên, đại dương tích trữ nhiều nhiệt hơn, ban đêm có xu hướng ấm lên cũng như ban ngày, và tầng khí quyển trên lạnh đi trong khi tầng khí quyển dưới ấm lên. Mô hình đó quan trọng vì nó phù hợp với sự giữ nhiệt mạnh hơn do khí nhà kính tốt hơn là với việc bức xạ Mặt Trời chỉ đơn giản tăng lên.

Đó là lý do khoa học về biến đổi khí hậu dựa vào việc đối chiếu mô hình trên toàn bộ hệ thống, chứ không chỉ dựa vào một con số riêng lẻ.

Vì Sao Biến Đổi Khí Hậu Quan Trọng Trong Sinh Học

Biến đổi khí hậu quan trọng trong sinh học vì sinh vật sống trong những giới hạn về nhiệt độ, nước và tính mùa vụ. Nếu các điều kiện nền đó thay đổi, sinh sản, di cư, nguồn thức ăn, sự lây lan bệnh tật và phạm vi sinh cảnh cũng có thể thay đổi theo.

Các tác động sinh học không giống nhau ở mọi nơi. Một loài có thể chịu được sự ấm lên nếu độ ẩm, thức ăn và các tuyến di cư vẫn phù hợp. Trong những điều kiện khác, cùng một mức độ ấm lên có thể trở thành yếu tố gây căng thẳng hoặc thậm chí gây chết.

Những Hiểu Lầm Phổ Biến Về Biến Đổi Khí Hậu

Nhầm Lẫn Giữa Thời Tiết Và Khí Hậu

Thời tiết là ngắn hạn. Khí hậu là mô hình dài hạn hơn. Một tuần lạnh hoặc một mùa đông nhiều tuyết không phủ nhận xu hướng ấm lên kéo dài nhiều thập kỷ.

Xem Hiệu Ứng Nhà Kính Là Nhân Tạo

Hiệu ứng nhà kính là hiện tượng tự nhiên và cần thiết cho sự sống. Vấn đề hiện đại là sự ấm lên bổ sung do nồng độ khí nhà kính tăng lên.

Mong Đợi Mọi Tín Hiệu Đều Thay Đổi Theo Đường Thẳng

Sự ấm lên dài hạn không có nghĩa là mọi khu vực, mùa hay năm đều thay đổi một cách trơn tru. Biến thiên tự nhiên vẫn tạo ra những dao động và giai đoạn chững lại trong xu hướng lớn hơn.

Cho Rằng Sinh Học Chỉ Phản Ứng Với Nhiệt Độ

Nhiệt độ rất quan trọng, nhưng lượng mưa, hóa học đại dương, hạn hán, cháy rừng, thời điểm các mùa và tương tác giữa các loài cũng quan trọng. Tác động sinh học phụ thuộc vào toàn bộ tập hợp điều kiện.

Khoa Học Về Biến Đổi Khí Hậu Được Ứng Dụng Ở Đâu

Khoa học về biến đổi khí hậu được ứng dụng trong sinh thái học, bảo tồn, nông nghiệp, y tế công cộng, khoa học đại dương và khoa học hệ Trái Đất. Trong sinh học, nó giúp giải thích sự thay đổi của sinh cảnh, hiện tượng học theo mùa, lưới thức ăn và nguy cơ tuyệt chủng.

Nó cũng liên hệ tự nhiên với chu trình carbon, vì những thay đổi về nơi carbon được lưu trữ sẽ ảnh hưởng đến $CO_2$ trong khí quyển, và $CO_2$ trong khí quyển lại ảnh hưởng đến khí hậu.

Hãy Thử Một Bước Liên Quan Tiếp Theo

Hãy thử phiên bản của riêng bạn với một hệ sinh thái mà bạn biết rõ, chẳng hạn như rừng, đất ngập nước, rạn san hô hoặc đồng cỏ. Hãy tự hỏi biến khí hậu nào quan trọng nhất ở đó, sinh vật nào nhạy cảm nhất với nó, và bằng chứng nào sẽ cho thấy một sự thay đổi dài hạn thực sự thay vì một dao động ngắn hạn. Nếu bạn muốn học tiếp trực tiếp, hãy xem chu trình carbon.