Chương 1. Những khái niệm cơ bản – CPIS Vietnam

Như vậy, trong khi thời tiết chỉ trạng thái vật lý tức thời của khí quyển tại một địa điểm thì khí hậu là khái niệm dùng để mô tả một cách chung chung tất cả các điều kiện thời tiết có thể xảy ra trong một khoảng thời gian nhất định. Vị trí đủ dài. Bầu khí quyển được đặc trưng bởi các dao động ngẫu nhiên khá nhanh theo thời gian và không gian. Do đó, thời tiết thay đổi liên tục. Khí hậu được coi là trạng thái trung bình của thời tiết, là sự tổng hợp của các yếu tố cấu thành nó thông qua một số ràng buộc khả biến và thông tin về sự xuất hiện của các hiện tượng cực đoan. Nói một cách ẩn dụ, khí hậu có thể được ví như một phong bì chứa tất cả các hiện tượng thời tiết có thể xảy ra. Do đó, các yếu tố và hiện tượng quyết định thời tiết, chẳng hạn như nhiệt độ, lượng mưa, tốc độ và hướng gió, v.v. Nó cũng được sử dụng để mô tả các yếu tố và hiện tượng của khí hậu.

ta có thể nói thời tiết tại một thời điểm (ví dụ: bây giờ trời đang mưa), thời tiết của một ngày (ví dụ: hôm qua trời có sương mù), thời tiết của một tuần hoặc thậm chí là một hoặc nhiều ngày cụ thể trong năm với nhiều điểm chí hơn (ví dụ: thời tiết năm nay có nhiều sự kiện bất thường hơn năm ngoái), nhưng chúng tôi không thể nói thời tiết sẽ như thế nào vào một ngày, tháng hoặc năm nhất định. Ví dụ: bạn có thể nói thời tiết năm 2000, nhưng không phải khí hậu năm 2000!

Thường có sự nhầm lẫn cơ bản giữa thời tiết và khí hậu, và nhiều người đặt câu hỏi: tại sao chúng ta có thể dự đoán khí hậu trong tương lai nhiều năm mà không phải vài tuần trong tương lai? Sự biến đổi của khí quyển khiến không thể duy trì trạng thái cân bằng (hệ thống thời tiết) trong khoảng thời gian hơn hai tuần, do đó không thể dự đoán thời tiết (vào một ngày cụ thể) với thời gian dự báo dài hơn hai tuần. Dự báo khí hậu, dự đoán điều kiện thời tiết trung bình dài hạn dựa trên những thay đổi trong thành phần khí quyển và các yếu tố khác, lại là một vấn đề khác. Ví dụ, gần như không thể dự đoán tuổi thọ của một người trẻ tuổi, nhưng có thể dự đoán tuổi thọ trung bình của người dân một quốc gia với độ chính xác cao. Nói một cách đơn giản, dự báo khí hậu tương tự như ước tính tuổi thọ trung bình của dân số một quốc gia, trong khi dự báo thời tiết tương tự như dự đoán tuổi thọ của những người trẻ tuổi.

1.1.2 Quy mô không gian, thời gian và các kiểu thời tiết, khí hậu

Thời tiết và khí hậu phụ thuộc vào mọi quy mô không gian, từ hàng chục mét đến hàng nghìn km và thậm chí trên toàn cầu. Ví dụ, ở quy mô nhỏ, thời tiết có thể được dự báo ở các vùng biển nơi diễn ra cuộc đua thuyền và điều kiện khí hậu của các nhà máy và xưởng có thể được xác định cho mục đích tiêu chuẩn bảo tồn. hộ lao động; ở phạm vi lớn hơn, chúng ta có thể theo dõi sự hình thành, phát triển và tiêu tan của các cơn bão trong các bản tin dự báo thời tiết, hay phân chia và xác định đặc điểm khí hậu cho một vùng nào đó trên trái đất. .

Tuy nhiên, do tính chất động của khí quyển, thời tiết luôn thay đổi theo thời gian. Tùy thuộc vào bản chất của từng hiện tượng, thời tiết có thể dao động trong khoảng thời gian từ vài giờ (hoặc thậm chí ít hơn) cho đến khoảng hai tuần. Ví dụ, có thể chỉ mất nửa giờ đến vài giờ để một đám mây giông tan đi, nhưng một hệ thống quy mô lớn, chẳng hạn như chuyển động của một khối khí lạnh, có thể kéo dài hơn mười ngày.

Không giống như thời tiết, khí hậu tương đối ổn định. Theo một nghĩa nào đó, mức trung bình của thời tiết có thể được hiểu là trạng thái “nền” (ổn định) của khí quyển tại một địa điểm, trong đó thời tiết là trạng thái xáo trộn nhất thời của khí quyển xung quanh. nền này. Nhưng khí hậu không tĩnh. Biến đổi khí hậu chỉ có thể nhận thấy sau một khoảng thời gian đủ dài (thường là hàng chục năm).

1.2 Hệ thống khí hậu

1.2.1 Khái niệm hệ thống khí hậu

Theo ipcc, hệ thống khí hậu là một hệ thống rất phức tạp bao gồm 5 thành phần chính: khí quyển, thủy quyển, băng quyển, bề mặt đất và sinh quyển, và các tương tác của chúng (Hình 1.1). Mặc dù các thành phần này rất khác nhau về cấu trúc và thành phần, nhưng về mặt vật lý và các tính chất khác, chúng được kết nối với nhau bằng dòng khối lượng, dòng năng lượng và động lượng để tạo thành một tổng thể lớn thống nhất. Hệ thống khí hậu phát triển theo thời gian dưới tác động của các yếu tố bên trong và bên ngoài.

Các yếu tố bên trong kiểm soát hệ thống khí hậu bao gồm các đặc tính của khí quyển như thành phần, tính ổn định, hoàn lưu khí quyển và các đặc điểm địa phương như khoảng cách từ đại dương hoặc độ lục địa, độ cao địa hình, điều kiện tự nhiên của bề mặt đất, lớp phủ thực vật và gần hồ và ao, v.v.

Khí quyển là thành phần không ổn định và năng động nhất của hệ thống khí hậu. Bầu khí quyển được tạo thành từ khí, hơi nước, mây, sol khí và các chất khác. Khí quyển ảnh hưởng đến sự truyền bức xạ mặt trời và mặt đất. Chuyển động của khí quyển (chuyển động của khối không khí trong khí quyển) đóng vai trò quan trọng trong việc truyền và phân phối lại năng lượng bức xạ giữa các vùng trên Trái đất. Quá trình này chịu ảnh hưởng của các yếu tố địa phương như độ cao địa hình, tính chất bề mặt, v.v., quyết định điều kiện khí hậu của khu vực.

Hình 1.1: Sơ đồ mô tả các thành phần của hệ thống khí hậu và tương tác của chúng (nguồn ipcc, 2007)

Các yếu tố bên ngoài ảnh hưởng đến hệ thống khí hậu bao gồm bức xạ mặt trời, bản chất hình cầu của Trái đất, chuyển động của Trái đất quanh Mặt trời và sự quay của nó, sự hiện diện của các lục địa và đại dương cũng như những thay đổi do con người gây ra trong thành phần khí quyển và thay đổi sử dụng đất .

Nguồn năng lượng chính của hệ thống khí hậu là bức xạ mặt trời. Mặt trời là một trong khoảng 1011 ngôi sao trong thiên hà của chúng ta. Nhiệt độ bức xạ của mặt trời vào khoảng 6000 độ C (khoảng 5727 độ C). Vì vậy, bức xạ mặt trời chủ yếu là bức xạ sóng ngắn, khoảng 99% nằm trong dải quang học (0,4-0,7mm). Trung bình, lượng bức xạ mặt trời đến đỉnh khí quyển là khoảng 342 w/m2 (Hình 1.2) và khoảng 30% bị phản xạ trở lại không khí trên đường xuyên qua khí quyển đến bề mặt Trái đất. (107 W/m²). Phần còn lại được hấp thụ bởi khí quyển (67 w/m2) và bề mặt trái đất (168 w/m2). Bầu khí quyển và bề mặt trái đất, bị bức xạ mặt trời đốt nóng, nóng lên và được thải trở lại vào không khí. Do hệ thống khí quyển Trái đất mát hơn nhiều (khoảng 288 độ K, tương đương 15 độ C), nên bức xạ do Trái đất phát ra là bức xạ sóng dài.

Tuy nhiên, do Trái đất quay quanh Mặt trời theo quỹ đạo hình elip với tốc độ quay một vòng mỗi năm nên Mặt trời nằm ở một trong hai tiêu điểm (Hình 1.3) và trục quay của Trái đất nghiêng một góc so với Mặt trời. mặt phẳng của quỹ đạo, đến bầu khí quyển Lượng bức xạ mặt trời ở trên đỉnh cũng thay đổi theo thời gian trong năm và các phần khác nhau của Trái đất cũng nhận được lượng bức xạ mặt trời khác nhau tùy theo thời gian trong năm. vĩ độ địa lý. Ngoài ra, do khả năng hấp thụ và phản xạ bức xạ mặt trời của bề mặt đất và mặt nước có sự khác biệt nên sự phân bố không đều giữa các lục địa và đại dương cũng là một yếu tố gây ra sự khác biệt về bức xạ mặt trời. Sự phân bố năng lượng bức xạ mặt trời nhận được.

Các hoạt động của con người có thể làm thay đổi thành phần của khí quyển và thay đổi việc sử dụng đất, dẫn đến những thay đổi về suất phản chiếu, tính chất lớp phủ đất, v.v. Cũng được coi là các yếu tố bên ngoài ảnh hưởng đến hệ thống khí hậu.

Hình 1.2: Biểu đồ mô tả sự truyền bức xạ và dòng năng lượng trong hệ thống khí hậu (nguồn ipcc, 2007)

(nguồn http://mesoscale.agron.iastate.edu/)

1.2.2 Các thành phần của hệ thống khí hậu

1) Khí quyển: Khí quyển là thành phần quan trọng nhất của hệ thống khí hậu. Khối lượng của bầu khí quyển vào khoảng 5,14×1018 kg, nhỏ hơn khối lượng của đại dương (1,39×1021 kg) và khối lượng của trái đất nguyên chất (5,98×1024 kg). Thành phần không khí khô chủ yếu là nitơ (n2, chiếm 78,1%), oxi (o2, chiếm 20,9%) và argon (ar, chiếm 0,93%). Các chất khí đóng vai trò quan trọng trong việc hấp thụ và phát xạ năng lượng bức xạ chỉ chiếm dưới 1% khối lượng khí quyển. Những khí này bao gồm hơi nước (khoảng 3,3 ´10-3 tổng khối lượng không khí), carbon dioxide (co2 – khoảng 5,3´10-7), ozon (o3 – khoảng 6,42 ´10-7) và các loại khí khác như metan (ch4) , a Khoảng 99% khối lượng của khí quyển, chẳng hạn như oxit nitơ (n2o), nằm trong các lớp cách bề mặt trái đất hàng chục km, do đó, tầng khí quyển thấp hơn là quan trọng nhất đối với khí hậu.

Hình 1.3: Sơ đồ mô tả chuyển động của trái đất quanh mặt trời

(nguồn http://mesoscale.agron.iastate.edu/)

Dựa vào sự phân bố nhiệt độ theo phương thẳng đứng, có thể chia khí quyển Trái đất thành 4 tầng chính (Hình 1.4). Ở dưới cùng là tầng đối lưu, ở đây nhiệt độ giảm dần theo độ cao vì càng xa bề mặt khí quyển càng bị bức xạ nhiệt bề mặt đốt nóng. Phía trên tầng đối lưu là tầng bình lưu, nhiệt độ tăng dần theo độ cao vì trên đỉnh tầng bình lưu có tầng ozon hấp thụ bức xạ sóng ngắn từ mặt trời. Tiếp theo là lớp ở giữa, nhiệt độ giảm dần theo độ cao và lớp ngoài cùng là tầng đối lưu, nhiệt độ tăng dần theo độ cao. Sự gia tăng nhiệt độ tầng nhiệt với độ cao là do các quá trình ion hóa và quang hóa của các phân tử oxy và nitơ gây ra bởi bức xạ mặt trời.

Độ ẩm không khí là thước đo lượng hơi nước chứa trong khí quyển. Khí quyển hấp thụ nước từ bề mặt thông qua sự thoát hơi nước và đưa nước trở lại bề mặt thông qua lượng mưa. Nước chảy từ đất liền ra đại dương bằng sông được vận chuyển trở lại đất liền bằng hơi nước trong khí quyển. Hơi nước đóng vai trò rất quan trọng trong việc phản xạ bức xạ mặt trời và giảm sự phát xạ bức xạ hồng ngoại từ Trái đất.

2) Thủy quyển và các đại dương trên thế giới: So với tổng lượng nước trong hệ thống khí hậu, lượng nước trong khí quyển rất nhỏ — khoảng 1/105. Hầu hết nước trên bề mặt Trái đất được chứa trong các đại dương và các tảng băng. Tổng lượng nước trên trái đất là khoảng 1,35×109 km3, khoảng 97% trong số đó là nước biển. Vì tất cả các đại dương gần như liên kết với nhau nên có thể gọi chúng là đại dương của thế giới. Các đại dương trên thế giới là một thành phần cơ bản của hệ thống khí hậu. Các đại dương bao phủ khoảng 71% bề mặt Trái đất. Độ sâu trung bình của các đại dương trên thế giới là 3729 mét. Đại dương có khả năng lưu trữ và giải phóng nhiệt khổng lồ theo các khoảng thời gian khác nhau, từ các mùa cho đến hàng thế kỷ. Các đại dương trên thế giới đóng một vai trò quan trọng trong việc vận chuyển năng lượng từ xích đạo đến các cực để sưởi ấm các vùng này và làm mát xích đạo. Các đại dương trên thế giới cũng là một bể chứa, cung cấp hơi nước cho khí quyển để tạo thành mưa rơi xuống bề mặt nói chung và các vùng lục địa nói riêng. Đại dương cũng đóng vai trò quyết định trong việc xác định thành phần của khí quyển thông qua quá trình trao đổi các hạt khí và bụi qua bề mặt tiếp giáp giữa đất liền và đại dương, phân hủy carbon dioxide trong khí quyển và tạo ra O2, tham gia vào đại dương. môi trường bề mặt.

Hình 1.4: Các tầng khí quyển chính được xác định bởi sự phân bố nhiệt độ thẳng đứng 150n trong điều kiện trung bình hàng năm (nguồn: dennis l. hartmann, 1994)

3) Tầng lạnh: Các sông băng được tạo thành từ những khối băng và tuyết lớn trên bề mặt Trái đất. Khoảng 2% lượng nước trên Trái đất bị đóng băng, và khoảng 80% lượng nước đóng băng này là nước ngọt. Hầu hết băng trên thế giới nằm ở Nam Cực (89%) và đảo băng (Greenland, 8,6%). Đối với khí hậu, khối lượng của băng không phải là điều quan trọng nhất, mà quan trọng hơn là diện tích bề mặt được bao phủ bởi băng, bởi vì bề mặt của băng phản xạ bức xạ mặt trời rất hiệu quả. Băng biển có thể là một chất cách nhiệt tốt, giữ cho nhiệt độ không khí dưới lớp băng cách xa nhiệt độ của nước biển. Hiện tại, lớp băng vĩnh cửu bao phủ khoảng 11% diện tích đất liền và 7% diện tích đại dương. Diện tích bề mặt bị băng tuyết bao phủ thay đổi theo mùa và cũng phụ thuộc vào điều kiện thời tiết hàng năm.

Xem Thêm: Nhà văn Hê-minh-uê và tác phẩm Ông già và biển cả – Ngữ Văn 12

4) Sinh quyển: Sinh quyển bao gồm thực vật và động vật trên cạn và dưới biển. Sinh quyển là một thành phần quan trọng của hệ thống khí hậu. Thảm thực vật làm thay đổi độ gồ ghề, suất phản chiếu, sự thoát hơi nước, dòng chảy bề mặt và khả năng chứa của đất. Sinh quyển còn tham gia vào quá trình trao đổi vật chất với khí quyển và đại dương, đồng thời tác động đến cân bằng khí cacbonic trong khí quyển và đại dương thông qua quá trình quang hợp và hô hấp. Sinh quyển thay đổi khi khí hậu Trái đất thay đổi và chúng ta có thể thu được thông tin về khí hậu Trái đất thông qua hồ sơ hóa thạch trong quá khứ.

5) Bề mặt đất: Mặc dù bề mặt đất đóng vai trò nhỏ hơn trong hệ thống khí hậu so với bầu khí quyển hoặc đại dương, nhưng khí hậu của bề mặt đất cực kỳ quan trọng đối với con người. Ở bề mặt đất, nhiệt độ và độ ẩm của đất là những yếu tố cơ bản quyết định đời sống thực vật tự nhiên và tiềm năng nông nghiệp. Lớp phủ thực vật, lớp phủ tuyết và điều kiện đất đai ảnh hưởng đến khí hậu địa phương và do đó ảnh hưởng đến khí hậu toàn cầu và ngược lại.

Bề mặt đất chỉ chiếm khoảng 30% diện tích bề mặt Trái đất. Sự phân bố các lục địa và đại dương trên Trái đất đóng vai trò quan trọng đối với khí hậu toàn cầu. Hiện nay, khoảng 70% diện tích bề mặt trái đất nằm ở bán cầu bắc, sự bất đối xứng này gây ra sự khác biệt đáng kể về khí hậu giữa miền bắc và miền nam. Địa hình của bề mặt đất, vị trí địa lý, hướng, độ cao và kích thước của các ngọn núi cũng là những yếu tố cơ bản để xác định khí hậu lục địa.

1.2.3 Tương tác giữa các thành phần của hệ thống khí hậu

Như đã đề cập trước đó, các thành phần của hệ thống khí hậu rất khác nhau về thành phần, cấu trúc, động lực và tính chất vật lý và hóa học. Ví dụ, bầu khí quyển là một thành phần cực kỳ di động và không ổn định; thủy quyển, giống như các đại dương trên thế giới, là một môi trường lỏng giống như khí quyển, nhưng ổn định hơn nhiều; và sinh quyển và bề mặt đất là khá khác nhau. Tuy nhiên, các thành phần này luôn tương tác và liên kết chặt chẽ với nhau thông qua trao đổi năng lượng, nước, khối lượng và động lượng để tạo thành một hệ thống khí hậu vô cùng phức tạp. Tương tác giữa các thành phần của hệ thống khí hậu xảy ra trên tất cả các quy mô không gian và thời gian.

Có thể đưa ra ví dụ về sự tương tác của khí quyển và đại dương. Nước từ đại dương bốc hơi vào khí quyển, mang theo một phần nhiệt của đại dương. Hơi nước trong khí quyển có thể ngưng tụ tạo thành mây và có thể dẫn đến kết tủa trên bề mặt, tạo thành dòng chảy; nhiệt sinh ra do ngưng tụ là nguồn năng lượng của các hệ thống thời tiết. Mặt khác, lượng mưa ở đại dương cũng ảnh hưởng đến độ mặn của đại dương, dẫn đến sự thay đổi chu trình nhiệt của muối. Bầu khí quyển và đại dương cũng trao đổi các chất, chẳng hạn như carbon dioxide, duy trì sự cân bằng của hệ thống bằng cách hòa tan chúng và nhấn chìm chúng ở độ sâu của nước biển lạnh ở cực và giải phóng chúng vào khí quyển ở những vùng lạnh hơn của đại dương. Nước trồi gần xích đạo.

Nhiều quá trình trao đổi nước, năng lượng và vật chất giữa khí quyển, sinh quyển và bề mặt đất thường xảy ra thông qua sự thoát hơi nước ở thực vật, quá trình quang hợp và hô hấp ở thực vật và động vật. .Thay đổi mục đích sử dụng đất có thể làm thay đổi suất phản chiếu bề mặt, do đó ảnh hưởng đến thành phần cân bằng năng lượng. Nhiệt độ đại dương và khí quyển tăng lên có thể làm tan băng; băng tan có thể bổ sung một lượng nước đáng kể vào các đại dương, khiến mực nước biển dâng cao. Kích thước dải băng giảm sẽ làm giảm suất phản chiếu bề mặt và do đó làm tăng lượng bức xạ mặt trời được hấp thụ.

Các quá trình liên lạc và tương tác giữa các thành phần khác nhau của hệ thống khí hậu thường không được mô tả đầy đủ. Trên đây chỉ là một vài ví dụ có thể thấy tương đối rõ ràng. Trên thực tế, nhiều quá trình phức tạp hơn nằm ngoài tầm hiểu biết của con người.

1.2.4 Mặt trời và cân bằng năng lượng toàn cầu

Nguồn năng lượng chính kiểm soát hệ thống khí hậu là bức xạ mặt trời. Khoảng một nửa bức xạ mặt trời có bước sóng trong quang phổ ánh sáng, nửa còn lại có bước sóng cận hồng ngoại và một phần bước sóng tử ngoại. Bức xạ mặt trời trung bình hàng năm nhận được trên một mét vuông ở đỉnh khí quyển trái đất là 342w, trong đó khoảng 30% bị mây, khí quyển và bề mặt trái đất phản xạ trở lại không khí (Hình 1.2). .235w/m2 còn lại được hấp thụ một phần bởi khí quyển, phần lớn (168w/m2) được hấp thụ bởi đất liền và bề mặt đại dương. Bề mặt làm nóng và hâm nóng bầu khí quyển thông qua bức xạ sóng dài và các dòng không bức xạ (thu nhiệt và ẩn nhiệt). Sự trao đổi năng lượng giữa bề mặt và khí quyển này là cơ chế duy trì điều kiện nhiệt độ toàn cầu khoảng 15 độ C gần bề mặt và giảm nhanh theo độ cao xuống khoảng -58 độ C ở đỉnh tầng đối lưu.

Xem Thêm : Top 10 bài kể về người bạn thân của em hay và ý nghĩa

Việc duy trì khí hậu ổn định đòi hỏi sự cân bằng có hệ thống giữa bức xạ mặt trời tới và bức xạ sóng dài vào không khí. Do đó, bản thân hệ thống khí hậu phải phát ra bức xạ sóng dài trung bình khoảng 235w/m2 vào không khí.

1.2.5 Khái niệm về hiệu ứng bức xạ

Ở trạng thái cân bằng khí hậu, bức xạ ròng trung bình ở đỉnh khí quyển (lượng bức xạ mặt trời mà hệ thống nhận được trừ đi bức xạ sóng dài rời khỏi hệ thống) bằng 0 và những thay đổi trong bức xạ bức xạ mặt trời hoặc sóng dài có thể thay đổi bức xạ ròng gây ra sự mất cân bằng. Nguyên nhân của sự mất cân bằng này được gọi là cưỡng bức bức xạ. Trên thực tế, từ câu hỏi này, đỉnh của tầng đối lưu được coi là đỉnh của khí quyển.

Các ảnh hưởng bên ngoài, chẳng hạn như bức xạ mặt trời hoặc sự giải phóng lớn sol khí vào bầu khí quyển của núi lửa, có thể thay đổi theo các thang thời gian rất khác nhau, dẫn đến các dao động tự nhiên trong hiệu ứng bức xạ. Những biến động này có thể là tiêu cực hoặc tích cực. Dù bằng cách nào, hệ thống khí hậu sẽ cần phản ứng để khôi phục lại sự cân bằng. Ảnh hưởng bức xạ tích cực có xu hướng làm ấm bề ​​mặt, trong khi ảnh hưởng bức xạ tiêu cực có xu hướng làm mát bề mặt. Các quá trình và phản hồi nội tại của khí hậu cũng dẫn đến những dao động trong cân bằng bức xạ do ảnh hưởng của phản xạ bức xạ mặt trời hoặc phát xạ sóng dài. Tuy nhiên, những dao động này không được coi là một phần của hiệu ứng bức xạ.

1.2.6 Hiệu ứng nhà kính

Thuật ngữ “hiệu ứng nhà kính” được dùng để mô tả các hiện tượng tự nhiên sau đây. Bức xạ sóng ngắn của mặt trời có thể xuyên qua các môi trường trong suốt (như mái nhà kính, cửa sổ kính, bầu khí quyển của trái đất) để đến một vật thể và bị hấp thụ. Sau khi hấp thụ bức xạ mặt trời, vật thể nóng lên và phát ra bức xạ sóng dài. Bức xạ sóng dài này gần như không thể “thoát ra” qua môi trường truyền dẫn mà thay vào đó bị giữ lại như một nguồn năng lượng nhiệt bổ sung (Hình 1.5)

Một ví dụ về hiện tượng này là nếu bạn để ô tô của mình dưới ánh nắng mặt trời với tất cả các cửa sổ đều đóng đủ lâu, sau đó bạn mở cửa và bước vào, bạn sẽ ngay lập tức cảm thấy bên trong ô tô. Bên trong xe nóng hơn bên ngoài. Tức là ngoài ánh nắng chiếu trực tiếp vào trong xe, thân xe còn bị bức xạ mặt trời đốt nóng khiến xe bạn nóng lên và phát ra nhiệt (bức xạ sóng dài). . Lượng bức xạ sóng dài do chính các bộ phận bên trong xe phát ra không thể thoát ra ngoài do không thể xuyên qua kính cửa sổ (và vỏ xe) và trở thành bộ phận sinh nhiệt bổ sung làm tăng nhiệt độ bên trong xe. Tuy nhiên, trong trường hợp này, nếu bạn mở hết cỡ các cửa sổ thay vì đóng lại, chênh lệch nhiệt độ giữa không khí trong và ngoài xe gần như biến mất.

Hình 1.5: Biểu đồ mô tả Hiệu ứng nhà kính (Nguồn: http://www.comeniusweb.eu/wiki/index.php?title=greenhouse_effect)

(nguồn http://mesoscale.agron.iastate.edu/)

Khoảng 30% bức xạ mặt trời đi vào hệ thống khí hậu bị phản xạ trở lại khí quyển, phần còn lại bị khí quyển và bề mặt Trái đất hấp thụ (Hình 1.2). Bề mặt Trái đất nóng lên và trở thành vật phát xạ hướng lên trên. Vì bức xạ mặt trời chủ yếu là sóng ngắn và bức xạ của trái đất chủ yếu là sóng dài nên ảnh hưởng của khí quyển đối với bức xạ mặt trời và trái đất là rất khác nhau. Trong khi bầu khí quyển có thể được coi là gần như “trong suốt” đối với bức xạ mặt trời, thì nó gần như “không trong suốt” đối với bức xạ của Trái đất. Chỉ một phần nhỏ bức xạ từ bề mặt Trái đất có thể xuyên qua bầu khí quyển và thoát ra ngoài không gian. Phần còn lại được hấp thụ và làm nóng bởi khí quyển trước khi được phát xạ trở lại bề mặt. Đây là “hiệu ứng nhà kính” của khí quyển. Có thể thấy nếu không có bầu khí quyển, nhiệt độ bề mặt trái đất chỉ khoảng -18 độ C, trong khi nhiệt độ trung bình quan sát được là khoảng 15 độ C. Do đó, hiệu ứng nhà kính làm khí hậu trái đất nóng lên. Hiệu ứng nhà kính tự nhiên giúp duy trì sự sống trên Trái đất.

1.2.7 Khí nhà kính trong khí quyển Trái đất

Khí nhà kính là những chất khí trong khí quyển có khả năng hấp thụ và phát xạ bức xạ sóng dài (bức xạ nhiệt), gây ra hiệu ứng nhà kính. Các khí nhà kính tự nhiên chính trong bầu khí quyển của Trái đất bao gồm hơi nước, carbon dioxide, metan, oxit nitơ và ozone. Nitơ, oxy và argon không phải là khí nhà kính, mặc dù chúng chiếm hơn 99,9% khối lượng khí quyển và góp phần vào nhiều quá trình vật lý và hóa học quan trọng trong khí quyển.

Hơi nước là khí nhà kính quan trọng nhất trong khí quyển. Hơi nước chiếm 36-72% hiệu ứng nhà kính của khí quyển. Carbon dioxide (co2) là khí nhà kính quan trọng thứ hai. Nó đóng góp khoảng 9-26% hiệu ứng nhà kính trong khí quyển. Khí mê-tan chiếm 4-9% hiệu ứng nhà kính của khí quyển và ôzôn 3-7%.

Sự đóng góp của các loại khí này vào hiệu ứng nhà kính của bầu khí quyển chỉ là ước tính. Trong thực tế, rất khó để nói chính xác chúng đóng góp bao nhiêu phần trăm, bởi vì một số khí hấp thụ và phát ra bức xạ ở cùng bước sóng với các khí khác, và tổng hiệu ứng nhà kính lớn hơn tổng đóng góp của mỗi loại khí. Ngoài ra, một số chất không phải là khí nhà kính, chẳng hạn như mây, cũng hấp thụ và phát ra bức xạ nhiệt, do đó ảnh hưởng đến tính chất bức xạ của khí nhà kính.

Một số loại khí khác, chẳng hạn như carbon monoxide (co) hoặc hydro clorua (hcl), cũng hấp thụ bức xạ sóng dài, nhưng “tuổi thọ” trong khí quyển của chúng thường ngắn nên không đóng vai trò quan trọng đối với môi trường. Hiệu ứng nhà kính, nhưng thường không được đề cập.

Hơi nước (h2o) là loại khí đóng góp nhiều nhất vào hiệu ứng nhà kính của khí quyển, nhưng do lượng hơi nước tự nhiên lớn nên nó không phải là khí nhà kính nguy hiểm. Hơi nước trong khí quyển thay đổi liên tục khi nó ngưng tụ lại thành mây và thậm chí có thể tạo thành mưa. Tuy nhiên, các hoạt động của con người cũng có ảnh hưởng trực tiếp nhưng không đáng kể đến lượng hơi nước trong khí quyển. Nhưng con người có thể có tác động gián tiếp, có khả năng đáng kể đối với hơi nước do biến đổi khí hậu. Ví dụ, không khí ấm hơn chứa nhiều hơi nước hơn. Các hoạt động của con người cũng có thể làm tăng lượng hơi nước thông qua khí thải CH4, vì CH4 bị phân hủy bởi các phản ứng hóa học trong tầng bình lưu, tạo ra một lượng nhỏ hơi nước.

Các-bon đi-ô-xít (co2) là khí nhà kính quan trọng nhất sau hơi nước. Các quá trình tự nhiên chính tạo ra và tiêu thụ carbon dioxide trong khí quyển bao gồm: hô hấp của động vật và thực vật, quang hợp của thực vật; quá trình trao đổi khí quyển-đại dương; hoạt động núi lửa. Các hoạt động của con người làm tăng lượng CO2 chủ yếu do sử dụng nhiên liệu hóa thạch, sản xuất máy sưởi, máy làm lạnh, sản xuất xi măng, phá rừng, thay đổi mục đích sử dụng đất, v.v.

Methane (ch4) là khí tự nhiên cơ bản và là nguồn năng lượng quan trọng. Thời gian tồn tại của khí mê tan trong khí quyển là khoảng 9-15 năm. Nếu bạn so sánh hiệu ứng nhà kính của các phân tử riêng lẻ, thì khí mê-tan lớn hơn 8 lần so với carbon dioxide. Nhưng vì khí mê-tan tập trung trong khí quyển ít hơn nhiều so với carbon dioxide, nên đóng góp tổng thể của nó nhỏ hơn. Khí mê-tan được tạo ra bởi các quá trình tự nhiên như vùng đất ngập nước và đại dương, hoặc bởi các hoạt động của con người như sản xuất nông nghiệp, chôn lấp và ủ khí tự nhiên, và khai thác than.

Ozone (o3) là một loại khí liên tục được tạo ra và phân hủy bởi các phản ứng hóa học. Ở tầng bình lưu phía trên có tầng chứa một lượng lớn ôzôn, có tác dụng hấp thụ bức xạ cực tím của Mặt trời và đóng vai trò rất quan trọng trong việc cân bằng bức xạ của hệ thống khí hậu. Tầng này được gọi là tầng ozon. Ôzôn ở tầng đối lưu và tầng bình lưu thấp hơn là chất hấp thụ bức xạ sóng dài rất hiệu quả. Trên thực tế, ozone được ước tính là giống như nhà kính gấp 3.000 lần so với carbon dioxide. Do đó, mặc dù hàm lượng ôzôn nhỏ nhưng ảnh hưởng của nó đối với hiệu ứng nhà kính trong khí quyển vẫn rất đáng kể. Các hoạt động của con người đã làm tăng ôzôn trong tầng đối lưu bằng cách giải phóng các khí như ôxít cacbon, hydrocacbon và ôxít nitơ. Những khí này phản ứng hóa học với nhau và tạo ra ozone.

Nitơ oxit (n2o) là một loại khí nhà kính quan trọng khác. Oxit nitơ được sản xuất tự nhiên từ quá trình đốt sinh khối do hoạt động của vi sinh vật, khí thải khí quyển, cháy rừng, cháy cỏ, các quá trình tự nhiên trong đất và đại dương, v.v. Mặc dù lượng oxit nitơ do các hoạt động của con người tạo ra là nhỏ, nhưng khả năng hấp thụ năng lượng bức xạ sóng dài của nó gần gấp 300 lần so với carbon dioxide. Người ta ước tính rằng oxit nitơ đóng góp khoảng 7% vào sự gia tăng hiệu ứng nhà kính trong khí quyển.

Ngoài ra, một số khí (cfc, hcfc) trong halocacbon chủ yếu được tạo ra bởi các hoạt động của con người, chẳng hạn như chlorofluorocarbons (cfc-11 và cfc-12), hydrochlorofluorocarbons ( hcfc ). được sử dụng trong sản xuất thiết bị điện lạnh và các quy trình công nghiệp khác. Sự hiện diện của chúng trong khí quyển là một trong những nguyên nhân gây suy giảm tầng ozone ở tầng bình lưu phía trên. Tuy nhiên, sau khi Công ước quốc tế về bảo vệ tầng ôzôn được ban hành, sự gia tăng của các chất này đã được kiểm soát.

Không giống như các loại khí nhà kính nói trên, sự hiện diện của aerosol (sol khí) trong khí quyển ảnh hưởng chủ yếu đến quá trình truyền bức xạ mặt trời. Sol khí là những hạt nhỏ trong khí quyển có kích thước, hàm lượng và thành phần hóa học rất khác nhau. Sol khí có thể ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp đến sự vận chuyển bức xạ mặt trời trong khí quyển. Tác động trực tiếp của sol khí đối với bức xạ mặt trời là làm thay đổi tính chất quang học của khí quyển, do đó làm giảm lượng bức xạ mặt trời mà hệ thống khí hậu hấp thụ. Tác dụng gián tiếp của sol khí là làm thay đổi các tính chất quang học và vi vật lý của mây: sol khí làm tăng quá trình tạo mầm của các hạt nhân kết tụ, dẫn đến độ che phủ của mây tăng lên, sol khí cũng làm giảm kích thước của các hạt nước trong mây làm tăng “tuổi thọ” của mây, điều này đến lượt nó làm tăng suất phản chiếu của đám mây, làm giảm lượng bức xạ mặt trời mà nó nhận được. Ngoài ra, sol khí có thể hấp thụ bức xạ mặt trời và làm ấm các đám mây, dẫn đến lượng mưa ít hơn và “tuổi thọ” của đám mây dài hơn. Hiệu ứng này được gọi là hiệu ứng sol khí bán trực tiếp.

1.3 Biến đổi khí hậu

1.3.1 Khái niệm và định nghĩa

Theo ipcc (2007), biến đổi khí hậu (bĐkh) là sự thay đổi trạng thái của hệ thống khí hậu, có thể nhận biết được bằng sự thay đổi về giá trị trung bình và sự biến đổi về tính chất của nó, được duy trì trong một khoảng thời gian đủ dài, thường là thời gian dài hàng chục năm trở lên. Nói cách khác, nếu coi sự cân bằng của hệ thống khí hậu là các điều kiện thời tiết trung bình và sự biến động của chúng trong nhiều thập kỷ trở lên, thì biến đổi khí hậu là sự thay đổi của hệ thống khí hậu từ trạng thái cân bằng này sang trạng thái cân bằng khác.

Xem Thêm: Soạn bài Thực hành tiếng Việt lớp 6 trang 26 Tập 1 – Kết nối tri thức

Biến đổi khí hậu hiện đại được công nhận là sự nóng lên toàn cầu thông qua sự gia tăng nhiệt độ trung bình của bề mặt Trái đất. Biến đổi khí hậu còn thể hiện ở mực nước biển dâng cao do nhiệt độ toàn cầu tăng lên.

Khái niệm “biến đổi khí hậu” không còn xa lạ, thay vào đó, nó được coi là hiểm họa tiềm ẩn bởi những tác động của nó. Sự gia tăng nhiệt độ trung bình toàn cầu đã tác động tiêu cực ngày càng nghiêm trọng đến môi trường tự nhiên, kinh tế và xã hội. Nhiệt độ toàn cầu tăng, kết hợp với những thay đổi trong phân bố năng lượng trên bề mặt Trái đất và bầu khí quyển, dẫn đến những thay đổi trong hệ thống hoàn lưu khí quyển và đại dương, với hậu quả là biến đổi khí hậu, sự thay đổi thời tiết và các cực đoan khí hậu. Nhiều bằng chứng cho thấy thiên tai và các hiện tượng khí tượng cực đoan ngày càng gia tăng ở nhiều khu vực trên trái đất mà nguyên nhân là do sự biến đổi bất thường của các hiện tượng thời tiết và khí hậu. Sự nóng lên toàn cầu cũng là nguyên nhân chính gây ra hiện tượng nước biển dâng, hiện tượng tan chảy và giãn nở nhiệt của nước biển, dẫn đến tình trạng ngập úng lâu dài ở nhiều vùng đất thấp, gia tăng xâm nhập mặn, v.v.

Các nhà khoa học nghiên cứu tác động của các hoạt động của con người đối với biến đổi khí hậu phải đối mặt với câu hỏi quan trọng là làm thế nào để phát hiện biến đổi khí hậu. Chúng ta biết rằng thời tiết có thể thay đổi nhiều theo quy mô hàng ngày, hàng tuần và thậm chí hàng năm, nhưng khí hậu cũng dao động theo quy mô thời gian dài hơn. Nếu khí hậu 30 năm trước ấm hơn so với 30 năm trước, đây có phải là bằng chứng thuyết phục rằng khí hậu đang thay đổi? Hay đây chỉ là một biến động dài hạn thông thường của khí hậu? Trả lời câu hỏi này là điều vô cùng khó khăn đối với các nhà khoa học. Mặc dù các mô hình có thể dự đoán biến đổi khí hậu, nhưng người bình thường khó có thể tin chúng. Chừng nào họ còn chưa chắc chắn rằng biến đổi khí hậu là một thực tế chứ không chỉ là những biến động ngẫu nhiên, thì họ không thể ủng hộ những thay đổi trong hành vi kinh tế và xã hội cũng như thay đổi công nghệ để làm chậm tốc độ biến đổi khí hậu một cách hiệu quả hơn. Rõ ràng, để giải quyết câu hỏi này, điều quan trọng là phải hiểu thấu đáo về biến đổi khí hậu bình thường là gì và chúng khác với biến đổi khí hậu như thế nào.

1.3.2 Nguyên nhân của biến đổi khí hậu

Biến đổi khí hậu có thể do các quá trình tự nhiên trong hệ thống khí hậu gây ra, do ảnh hưởng bên ngoài hoặc do tác động thường xuyên của con người làm thay đổi thành phần của khí quyển hoặc việc sử dụng đất. Hiểu và định lượng tác động của nguyên nhân bệnh tiểu đường không hề đơn giản. Trong báo cáo đầu tiên của ipcc (đến nay) vào năm 1990, có rất ít bằng chứng về ảnh hưởng của con người đối với khí hậu. Báo cáo lần thứ hai (SAR) năm 1995 đưa ra những ví dụ cụ thể về vai trò của con người đối với khí hậu trong thế kỷ 20. Báo cáo thứ ba (tar) năm 2001 kết luận rằng sự nóng lên toàn cầu được quan sát thấy trong nửa cuối thế kỷ 20 dường như chủ yếu là do nồng độ khí nhà kính trong khí quyển tăng lên. Những tiến bộ gần đây trong quan sát và mô hình cung cấp những hiểu biết sâu sắc hơn về kết luận rằng biến đổi khí hậu có hai nguyên nhân: tự nhiên và do con người tạo ra (Báo cáo thứ tư- ar4).

Các nguyên nhân tự nhiên được coi là nguyên nhân bên ngoài hệ thống khí hậu của Trái đất, cũng như do các biến đổi và tương tác bên trong giữa các thành phần của nó, bao gồm:

1) Sự thay đổi các thông số quỹ đạo của Trái đất. Chuyển động của Trái đất quanh Mặt trời theo quỹ đạo hình elip phụ thuộc vào ba thông số chính: độ lệch tâm, độ nghiêng và độ tiến động của trục quay của Trái đất. Sự thay đổi các thông số này sẽ làm thay đổi lượng bức xạ mặt trời cung cấp cho hệ thống khí hậu, từ đó làm thay đổi khí hậu Trái đất.

(a) Độ lệch tâm là thông số phản ánh độ “biến dạng” của quỹ đạo so với đường tròn. Sự thay đổi của tham số này xác định mức độ biến thiên hàng năm của bức xạ mặt trời tới, cũng như sự khác biệt về lượng bức xạ mặt trời tới giữa hai bán cầu do sự thay đổi khoảng cách giữa mặt trời và trái đất trong một năm. . Giá trị của độ lệch tâm thay đổi trong khoảng từ 0 (không biến dạng, tức là tròn) và 0,07 (hình tròn bị biến dạng 7%), với giá trị hiện tại là 0,0174, tương ứng với bán cầu nam nhận được bức xạ mặt trời nhiều hơn khoảng 6,7% so với bán cầu bắc. Chu kỳ dao động của tham số này là khoảng 96.000 năm;

(b) Độ nghiêng của trục quay của Trái đất. Trái đất quay trên trục của nó mỗi ngày một lần. Độ nghiêng của trục Trái đất so với pháp tuyến với mặt phẳng quỹ đạo thay đổi trong khoảng 21,5 đến 24,5 độ, với chu kỳ dao động xấp xỉ 41.000 năm. Khi độ nghiêng này lớn sẽ làm tăng độ tương phản giữa các mùa, do đó làm thay đổi độ dài của các mùa, do các cực hướng về phía mặt trời hoặc ngược lại thì dài hơn;

(c) Tuế sai. Hình elip quỹ đạo của trái đất, ngoài sự thay đổi độ lệch tâm, hướng của trục chính (hoặc bán trục chính) của nó cũng đang quay chậm dần. Hiện tượng này được gọi là tuế sai. Tuế sai có thể làm cho các mùa trở nên khắc nghiệt hơn. Ví dụ, vào những thời điểm nhất định, điểm xa mặt trời nhất xảy ra ở bán cầu đông bắc (điều này làm cho các mùa ở bán cầu bắc khắc nghiệt hơn, vì mùa đông trùng với khoảng thời gian xa mặt trời nhất và mùa hè trùng với khoảng thời gian gần mặt trời nhất ), vào những thời điểm khác, điểm xa mặt trời nhất xảy ra trong mùa hè ở bán cầu bắc (làm cho các mùa ở bán cầu bắc ít khắc nghiệt hơn vì mùa đông ở gần mặt trời nhất). và xa mặt trời nhất vào mùa hè). Thời kỳ tuế sai thay đổi từ 19.000 đến 21.000 năm.

2) Sự thay đổi phân bố lục địa – đại dương trên bề mặt Trái Đất. Bề mặt Trái đất được tạo thành từ các lục địa và đại dương. Bề mặt Trái đất có thể bị biến dạng theo thời gian địa chất do trôi dạt lục địa, quá trình tạo núi, phun trào núi lửa, v.v. Sự biến dạng này sẽ làm thay đổi sự phân bố của các lục địa và đại dương, hình dạng bề mặt trái đất và dẫn đến những thay đổi trong sự phân bố bức xạ mặt trời nhận được, cân bằng bức xạ mặt đất và cân bằng nhiệt, hoàn lưu khí quyển và hoàn lưu khí quyển. đại dương.

3) Sự biến đổi tính chất bức xạ của mặt trời và sự hấp thụ bức xạ của trái đất. Mặt trời là nguồn năng lượng duy nhất của trái đất. Nguồn năng lượng này cũng thay đổi theo thời gian. Mặt trời đã tăng độ sáng khoảng 30% kể từ khi hình thành Trái đất cho đến nay (khoảng 5 tỷ năm). Đã có những thời kỳ bức xạ mặt trời yếu đi, dẫn đến thời kỳ băng giá và thời kỳ hoạt động mạnh. Gây ra khí hậu khô nóng trên bề mặt trái đất. Thành phần của bầu khí quyển Trái đất cũng đã thay đổi đáng kể theo thời gian địa chất. Nguyên nhân có thể là do các vụ phun trào núi lửa đã giải phóng dung nham nóng, bốc khói, bụi giàu sulfur dioxide, sulfit hữu cơ, mêtan và các loại khí khác vào không khí. Có bằng chứng cho thấy nhiều vụ phun trào trong quá khứ lớn hơn chúng ta từng thấy, dẫn đến sự thay đổi mạnh mẽ trong cân bằng bức xạ trong khí quyển.

Có thể quan sát thấy sự thay đổi khí hậu tự nhiên qua các thời kỳ băng hà và gian băng tương ứng với các vùng khí hậu lạnh hơn và ấm hơn của Trái đất. Quy mô thời gian của những thay đổi này là hàng trăm nghìn năm (thời gian trung bình giữa hai lần băng hà là khoảng 200.000 năm).

Biến đổi khí hậu cũng có thể do các hoạt động của con người gây ra. Loài người mới xuất hiện cách đây khoảng hàng vạn năm, tức là quá ngắn so với các chu kỳ băng hà kể trên. Nhưng hoạt động của con người có thể đã có tác động đáng kể đến hệ thống khí hậu kể từ thời kỳ tiền công nghiệp (khoảng năm 1750).

Con người đã “can thiệp” vào các thành phần của hệ thống khí hậu, làm thay đổi các đặc tính tự nhiên của nó, vì sinh kế của họ. Từ việc đốt rừng, đốt rừng, chặt cây lấy củi, khai thác tài nguyên, xây dựng nhà máy, xí nghiệp, con người ngày càng sử dụng năng lượng hóa thạch (than, dầu, khí tự nhiên), từ đó thải vào khí quyển ngày càng nhiều khí nhà kính (Hình 1.6) . Lượng khí thải này ngày càng tăng khi ngành công nghiệp phát triển, làm trầm trọng thêm hiệu ứng nhà kính của bầu khí quyển và khiến hành tinh nóng lên.

Khí nhà kính trong bầu khí quyển của Trái đất có thể xuất hiện tự nhiên hoặc hoàn toàn do con người tạo ra. Chúng có nồng độ rất khác nhau và có những tác động rất khác nhau đối với khí hậu Trái đất. Có các loại khí nhà kính tồn tại lâu dài trong khí quyển, chẳng hạn như co2, ch4, n2o, ổn định về mặt hóa học và do đó trộn đều trong khí quyển, vì vậy mật độ trung bình toàn cầu của chúng có thể được ước tính rất chính xác. Ngoài ra còn có một số khí nhà kính ngắn hạn (chẳng hạn như so2 (sulfur dioxide), co) dễ bị oxy hóa trong khí quyển hoặc dễ bị loại bỏ bằng lượng mưa. Những loại khí này rất khác nhau và không đồng đều trên toàn cầu.

Theo trình độ hiểu biết hiện nay, các khí nhà kính do hoạt động của con người gây ra có tác động quan trọng đến biến đổi khí hậu toàn cầu bao gồm khí các-bon đi-ô-xít (co2), mê-tan (ch4), ô-xít ni-tơ (n2o) và ô-zôn (o3) trong tầng đối lưu Các chất khí (CFC, HCFC) và sol khí thuộc nhóm halocacbon.

Hình 1.6 Sự thay đổi nồng độ co2, ch4, n2o và các khí khác trong khí quyển từ 20.000 năm trước đến 2005 (nguồn ipcc, 2007)

co2: Phân tích các lõi băng được khoan ở Greenland và Nam Cực cho thấy khoảng 18.000 năm trước, nồng độ CO2 trong khí quyển chỉ khoảng 180 đến 200 ppm (phần triệu), xấp xỉ 70 % (280 ppm) của mức tiền công nghiệp. Từ khoảng năm 1800, nồng độ CO2 trong khí quyển bắt đầu tăng lên, đạt 379 ppm vào năm 2005, tăng khoảng 31% so với trước khi công nghiệp hóa, vượt xa hàm lượng CO2 tự nhiên (Hình 1.6). Tốc độ tăng CO2 trong giai đoạn 1960-2005 là khoảng 1,4 ppm/năm. Trong giai đoạn 1995-2005, tốc độ tăng của carbon dioxide còn nhanh hơn, đạt 1,9 ppm/năm. Sự gia tăng CO2 kể từ thời kỳ tiền công nghiệp được ước tính là có tác động bức xạ tích cực +1,66±0,17 W/m2 và là nhân tố chính dẫn đến những thay đổi trong cân bằng bức xạ toàn cầu. Nguyên nhân chính của sự gia tăng CO2 trong khí quyển là việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch và thay đổi sử dụng đất làm tăng lượng khí thải CO2. Kể từ những năm 1990, gần 80% lượng khí thải CO2 do con người tạo ra là do sử dụng nhiên liệu hóa thạch và 20% do thay đổi sử dụng đất.

ch4: ch4 là khí nhà kính lớn thứ hai do các hoạt động của con người tạo ra. Nguồn khí ch4 chủ yếu sinh ra do quá trình phân hủy kỵ khí của thực vật như đầm lầy, ruộng lúa, phân gia súc, bãi rác. Khí Ch4 cũng được thải ra từ mỏ than, giếng dầu hoặc đường ống dẫn khí bị rò rỉ. Ch4 khí quyển đã được biết đến từ khoảng những năm 1940, nhưng không có phép đo chính thức nào được thực hiện cho đến cuối những năm 1960. Hàm lượng khí nhà kính ch4 cũng tăng từ 715 ppb (phần tỷ) trong thời kỳ tiền công nghiệp lên 1774 ppb vào năm 2005 (Hình 1.6). Trong 10.000 năm qua, nồng độ ch4 đã thay đổi dần dần trong khoảng từ 550 đến 730 ppb. Sự gia tăng hàm lượng ch4 hiện nay chủ yếu là do lượng khí thải nhân tạo tăng lên. Từ cuối những năm 1970 đến đầu những năm 1980, ch4 có tốc độ tăng trưởng cao nhất khoảng 1%/năm. Tuy nhiên, kể từ năm 1999, đã có xu hướng tăng và giảm mức ch4 dựa trên các phép đo được ghi lại. Sự gia tăng hàm lượng CH4 trong khí quyển làm tăng cân bằng bức xạ toàn cầu khoảng +0,48±0,05W/m2, chỉ đứng sau CO2.

Xem Thêm : Phân tích khổ 1 từ ấy của Tố Hữu hay nhất ngắn nhất

n2o: Hiện nay, nguồn khí n2o chủ yếu là đốt nhiên liệu, sử dụng phân bón hóa học, sản xuất hóa chất, đốt sinh khối, chặt phá rừng. Các hoạt động của con người đóng góp khoảng 40% lượng khí thải n2o vào khí quyển. Việc đo nồng độ n2o trong khí quyển chỉ mới được triển khai chính thức trong thời gian gần đây. Năm 2005, nồng độ n2o là 319 ppb, cao hơn khoảng 18% so với thời kỳ tiền công nghiệp. Xu hướng tăng của n2o gần như tuyến tính, khoảng 0,8 ppb/năm trong vài thập kỷ qua (Hình 1.6). Sự gia tăng n2o đóng góp khoảng +0,16±0,02w/m2 vào sự gia tăng cân bằng bức xạ toàn cầu.

o3 Tầng đối lưu: O3 trong tầng đối lưu là khí nhà kính quan trọng bên cạnh co2 và ch4. Các nguồn ozone nhân tạo chủ yếu đến từ động cơ ô tô và xe máy hoặc nhà máy điện. Ở tầng đối lưu, O3 là khí gây hiệu ứng nhà kính mạnh, nhưng do thời gian tồn tại ngắn và tính biến thiên không gian thời gian lớn nên việc xác định tác động bức xạ của sự gia tăng O3 do con người gây ra chỉ ở mức độ hiểu biết chung. Các quan sát cho thấy xu hướng thay đổi của o3 tầng đối lưu đã thay đổi về dấu hiệu và cường độ ở những nơi khác nhau trong những thập kỷ gần đây, nhưng xu hướng gia tăng rõ ràng hơn ở các vĩ độ thấp. Tầng đối lưu o3 đóng góp khoảng +0,35 w/m2 (+0,25 đến +0,65) vào sự thay đổi trong cân bằng bức xạ toàn cầu. Đối với khí O3, loài người phải đứng trước hai thách thức: một là tìm cách tăng lượng O3 ở tầng bình lưu để tăng cường khả năng “che chắn” tia tử ngoại của mặt trời, mặt khác phải giảm nồng độ O3 ở tầng đối lưu. nhằm hạn chế hiệu ứng nhà kính do nó gây ra.

cfc và hcfc: Không giống như khí thiên nhiên, các chất cfc và hcfc hoàn toàn là sản phẩm nhân tạo. Các loại khí này xuất hiện từ những năm 1930 và là hóa chất được sử dụng rộng rãi trong điện lạnh như tủ lạnh, điều hòa, máy lạnh, bình xịt mỹ phẩm, chất tẩy rửa, rửa linh kiện điện tử, v.v. Do các đặc tính kỹ thuật thuận lợi của chúng, việc sử dụng các chất này đã tăng lên nhanh chóng kể từ khi chúng được sản xuất lần đầu tiên cho đến khi chúng được phát hiện là có khả năng phá hủy tầng ôzôn vào những năm 1970. Nồng độ khí quyển của cfc và hcfc tăng đáng kể cho đến cuối những năm 1980. Mặc dù CFC và HCFC không hiện diện với số lượng lớn, nhưng xu hướng gia tăng của chúng là mối quan tâm của các nhà khí hậu học do đặc tính làm suy giảm tầng ozone nguy hiểm của chúng. Vì vậy, cfc và hcfc luôn đứng đầu danh sách các chất bị cấm trong hiệp ước bảo vệ tầng ozon. Từ năm 1995, dưới tác động của Nghị định thư Montreal, nồng độ khí cfc và hcfc tăng chậm hoặc có xu hướng giảm. Từ năm 2010, việc sản xuất toàn cầu các chất này sẽ chấm dứt theo Nghị định thư Montreal.

Sol khí: Sol khí tự nhiên bao gồm bụi vô cơ từ bề mặt Trái đất, các hạt muối biển, khí thải sinh học từ đất liền và biển cũng như bụi từ các vụ phun trào núi lửa. Một số sol khí được thải trực tiếp vào khí quyển, trong khi một số khác được hình thành trong khí quyển từ các hợp chất thải ra. Các hoạt động của con người cũng dẫn đến sự gia tăng nồng độ sol khí trong khí quyển. Việc đốt nhiên liệu hóa thạch và sinh khối làm tăng mức độ sol khí sunfua, chất hữu cơ và bồ hóng đen.

1.3.3 Biến động khí hậu và các hiện tượng cực đoan

Có sự phân biệt giữa các khái niệm “biến đổi khí hậu” và “biến đổi khí hậu” hay “sự biến thiên của khí hậu”. Tình trạng mất cân bằng phát sinh từ sự mất cân bằng năng lượng trong hệ thống, khiến hệ thống tự điều chỉnh để khôi phục lại trạng thái cân bằng mới. Thời gian cần thiết để thiết lập sự cân bằng này thường là hàng chục năm. Ngoài ra, khái niệm biến đổi khí hậu được liên kết với khái niệm xu hướng thay đổi, tức là nhu cầu thay đổi để duy trì theo một hướng nhất định. Dao động khí hậu là những dao động của khí hậu xung quanh trạng thái trung bình. Những biến đổi này thường ngược pha nhau và diễn ra lặp đi lặp lại trong một khoảng thời gian nhất định, tức là các biến động khí hậu thường liên quan đến khái niệm chu kỳ. Có những dao động ngắn và dễ nhận thấy, nhưng cũng có những dao động có chu kỳ lặp lại khá dài (chu kỳ băng hà-gian băng). Một trong những ví dụ điển hình về dao động khí hậu là hiện tượng enso của các pha El Niño (pha nóng) và La Niña (pha lạnh). Các giai đoạn này có thể xen kẽ, nhưng không nhất thiết phải liên tiếp. Những hiện tượng này xảy ra trong khoảng thời gian từ 2 đến 8 năm và đi kèm với những hậu quả bất lợi về thời tiết và khí hậu.

Cụ thể hơn, dao động (hay biến động) khí hậu có thể hiểu là dao động của các biến số khí hậu (như nhiệt độ và lượng mưa) xung quanh mức trung bình nhiều năm (thường là nhiều thập kỷ), tức là lớn hơn hoặc nhỏ hơn trung bình nhiều năm. Ví dụ, Hà Nội có nhiệt độ tối đa trung bình là 33,5°C vào tháng 7 (trong 30 năm qua), nhưng giá trị hàng năm của nó có thể vượt quá hoặc thấp hơn mức trung bình nhiều năm này. Tuy nhiên, nếu so sánh giá trị nhiệt độ tối cao ngày trong tháng 7 hàng năm với trung bình nhiều năm thì mức chênh lệch sẽ lớn hơn nhiều. Những dao động như vậy thường có bản chất ngẫu nhiên và được đặc trưng bởi biên độ và tính tuần hoàn. Đối với mỗi sự kiện quan tâm, có một xác suất xảy ra nhất định. Xác suất này có thể thay đổi. Chẳng hạn, xác suất để nhiệt độ tối đa trung bình tháng 7 ở một nơi nào đó vượt ngưỡng 33,0 độ C là 60%, nhưng nếu lấy 35,0 độ C làm ngưỡng thì xác suất chỉ là 10%. Xác suất càng thấp, sự kiện càng ít có khả năng xảy ra và do đó khoảng thời gian lặp lại càng dài.

Những hiện tượng có xác suất xảy ra thấp và có thể gây tác động xấu đến môi trường tự nhiên, kinh tế, xã hội và con người được coi là cực đoan. Nói cách khác, hiện tượng cực đoan được hiểu là hiện tượng: 1) hiếm, tức là có xác suất xảy ra thấp trong một khoảng thời gian dài; 2) có quy mô lớn; 3) nghiêm trọng, tức là có khả năng gây ra tác động trực tiếp hoặc gián tiếp. mối đe dọa đối với hành tinh Tác động đáng kể hoặc nghiêm trọng đến cuộc sống.

Theo ipcc (2007), hiện tượng thời tiết cực đoan là hiện tượng không thường xuyên xảy ra tại một địa điểm cụ thể vào một thời điểm cụ thể trong năm. Định nghĩa “hiếm” có thể được hiểu theo nhiều cách khác nhau, nhưng các hiện tượng thời tiết cực đoan được hiểu là các sự kiện có xác suất xảy ra rất nhỏ, thường được chọn là dưới 10%. Theo định nghĩa này, bản chất của cái gọi là “thời tiết khắc nghiệt” có thể khác nhau giữa các nơi. Khi các sự kiện thời tiết cực đoan xảy ra vào một thời điểm nhất định trong năm, chẳng hạn như một mùa, khá ổn định, thì nó có thể được gọi là khí hậu cực đoan. Nói cách khác, hiện tượng khí hậu cực đoan là tổng hợp các hiện tượng thời tiết cực đoan được đặc trưng bởi số cực đoan trung bình và tuyệt đối của các hiện tượng thời tiết cực đoan trong một khoảng thời gian nhất định. Điều quan trọng nữa là phải phân biệt khái niệm cực trị với khái niệm cực trị tuyệt đối vẫn được gọi là chuỗi nhiều năm của các giá trị được ghi lại.

Hình 1.7: Sơ đồ tác động của sự thay đổi nhiệt độ trung bình và độ lệch chuẩn đối với các hiện tượng thời tiết cực đoan

Biến đổi khí hậu và sự nóng lên toàn cầu làm thay đổi hệ thống tuần hoàn khí quyển và đại dương bằng cách gây ra sự phân phối lại năng lượng trên bề mặt Trái đất, đại dương và bầu khí quyển của Trái đất. Những thay đổi như vậy ảnh hưởng đến biến động khí hậu tự nhiên, đặc biệt là ở quy mô khu vực và địa phương. Nhìn chung, biến động khí hậu ở quy mô khu vực và địa phương mạnh hơn ở quy mô toàn cầu và bán cầu (do dao động ở một nơi được bù đắp bởi những thay đổi ở nơi khác), dẫn đến sự khác biệt rõ rệt trong cấu trúc không gian của hiện tượng. Sự khác biệt về biến đổi khí hậu giữa các vùng là kết quả của sự tương tác của hoàn lưu khí quyển với đất liền và bề mặt đại dương. Những thay đổi về biến động khí hậu có thể dẫn đến sự gia tăng các hiện tượng thời tiết và khí hậu cực đoan. Hình 1.7 minh họa hiệu ứng khi các đặc tính thống kê của hiện tượng phụ thuộc vào nhiệt độ thay đổi. Có thể thấy, khi nhiệt độ trung bình tăng lên (sự nóng lên toàn cầu) thì khả năng xảy ra thời tiết có nhiệt độ cao cũng tăng lên, đặc biệt là sự gia tăng của thời tiết có nhiệt độ cực cao. Trong trường hợp này, sự gia tăng biến thiên nhiệt độ có thể dẫn đến sự gia tăng các hiện tượng cực nóng và cực lạnh.

1.4 Đánh giá biến đổi khí hậu

1.4.1 Khái niệm

Xem Thêm: Tả Ngôi Trường Của Em Đang Học ❤ 15 Bài Văn Hay Nhất

Đánh giá biến đổi khí hậu là một khái niệm rất rộng. Trên toàn cầu, các đánh giá về biến đổi khí hậu nhằm mục đích trả lời câu hỏi: Làm thế nào có thể xác định và theo dõi nhiệt độ bề mặt Trái đất trong quá khứ và tương lai? Nêu ý nghĩa và công dụng của nhiệt độ trung bình toàn cầu? Khí hậu Trái đất đã thay đổi như thế nào trong thế kỷ qua, Kỷ băng hà trẻ và trước đó, và điều gì có thể suy ra từ điều này về những biến động tự nhiên của khí hậu trước khi con người tiến hành công nghiệp hóa? Hoặc, xu hướng nóng lên toàn cầu hiện tại so với những biến động khí hậu trong quá khứ như thế nào và xu hướng nóng lên hiện nay có phải chỉ đơn giản là sự biến đổi tự nhiên của khí hậu chứ không phải là kết quả trực tiếp của con người? Người tạo ra khí nhà kính? Các mô hình khí hậu đáng tin cậy đến mức nào khi chúng cho rằng khí nhà kính là nguyên nhân chính gây ra sự nóng lên trong thế kỷ 20 và dự đoán rằng tác động của chúng sẽ mạnh mẽ hơn trong thế kỷ 21? Đợi

Nói một cách đơn giản, đánh giá biến đổi khí hậu là việc xác định liệu khí hậu có khả năng thay đổi hay không và nếu có thì thay đổi như thế nào, tại sao và tại sao. .

Theo Beckman và Mahoney [donald rap, 2008], các nhà khí tượng học, khí hậu học và vật lý khí quyển chịu trách nhiệm nghiên cứu sự đóng góp của nhu cầu do con người gây ra đối với hiệu ứng nóng lên toàn cầu đã nhất quán nhấn mạnh tầm quan trọng của vấn đề này từ quan điểm khoa học tự nhiên, trong khi cộng đồng những người theo thuyết nhật vật, đặc biệt là những người quan tâm đến mối quan hệ giữa Mặt trời và Trái đất, đã nhấn mạnh tầm quan trọng của những dao động dài hạn trong hằng số mặt trời như một nguyên nhân chính của biến đổi khí hậu. Vì vậy, đánh giá biến đổi khí hậu dựa trên cơ sở phân tích sự biến đổi của các nhân tố, hiện tượng khí hậu và trên cơ sở xem xét tác động của biến đổi khí hậu để đánh giá những biến đổi của khí hậu quá khứ, khí hậu hiện tại và khí hậu tương lai. Để làm rõ vai trò của các hoạt động của con người trong biến đổi khí hậu.

Ở quy mô khu vực, các đánh giá về biến đổi khí hậu tập trung vào việc phân tích các xu hướng thay đổi, những thay đổi đột ngột của khí hậu và sự biến đổi của các yếu tố và hiện tượng khí hậu, bên cạnh những đánh giá tổng thể về biến đổi khí hậu trong quá khứ, hiện tại và tương lai. Ngoài ra còn đề cập đến sự thay đổi của các thành phần khí hậu khu vực như sự thay đổi của chế độ thủy văn, địa hình, mặt đệm…

Ở quy mô quốc gia, vùng lãnh thổ và địa phương, các đánh giá về biến đổi khí hậu được thực hiện ở cấp độ chi tiết hơn, với mục đích chính là cung cấp thông tin cho các đánh giá về tác động của biến đổi khí hậu. .Nói cách khác, đánh giá biến đổi khí hậu ở quy mô quốc gia và địa phương nhằm trả lời các câu hỏi sau: 1) Khí hậu có thực sự thay đổi hay chỉ là những dao động tự nhiên? 2) Bệnh tiểu đường có những biểu hiện gì? 3) Xu hướng, mức độ và bản chất của biến đổi khí hậu là gì? Đợi

1.4.2 Phương pháp đánh giá biến đổi khí hậu

1) Quy định chung

Về nguyên tắc, các câu hỏi đánh giá biến đổi khí hậu sẽ bao gồm: đánh giá sự thay đổi của khí nhà kính và sol khí trong khí quyển; những thay đổi quan sát được về nhiệt độ không khí, nhiệt độ đất và đại dương, lượng mưa, sông băng và các tảng băng, mực nước biển và mực nước biển; quá khứ Biến đổi khí hậu và cổ khí hậu. Giải quyết những vấn đề này cũng sẽ yêu cầu giải quyết một loạt các vấn đề khác, chẳng hạn như nghiên cứu về các quá trình hóa sinh và chu trình carbon, khí và sol khí; dữ liệu vệ tinh và các nguồn dữ liệu khác; mô hình khí hậu; dự đoán khí hậu, nguyên nhân của biến đổi khí hậu (http:// www.ipcc.ch).

Với mục đích ứng dụng, có thể chia đánh giá biến đổi khí hậu thành hai loại vấn đề: 1) nghiên cứu, điều tra các dấu hiệu, bằng chứng về sự bất ổn trong quá khứ và hiện tại; Loại câu hỏi đầu tiên dựa trên chuỗi dữ liệu lịch sử. Loại câu hỏi thứ hai dựa trên sản phẩm của các mô hình khí hậu chạy theo các kịch bản phát thải khí nhà kính. Tuy nhiên, hai dạng bài toán này đều dựa trên việc khảo sát tính chất chuỗi thời gian của các nhân tố, hiện tượng tương ứng để phân tích, đánh giá sự biến đổi của các nhân tố, hiện tượng khí hậu. Các thuộc tính của chuỗi số cần nghiên cứu có thể là xu hướng thay đổi (tăng, giảm theo thời gian), mức độ thay đổi (có thể dựa trên tốc độ của xu hướng) và bản chất của sự thay đổi.

Về phân bố không gian, trên phạm vi toàn cầu, có thể thực hiện các đánh giá về biến đổi khí hậu dựa trên các thành phần của phương trình cân bằng năng lượng và nước, các hiệu ứng bức xạ và cấu trúc của toàn bộ hệ thống. Hoàn lưu khí quyển và đại dương, thành phần khí quyển, các trường khí hậu cơ bản, các hiện tượng thời tiết, các cực khí hậu, v.v. Ở quy mô khu vực và lục địa, các đánh giá tập trung nhiều hơn vào cấu trúc của các lĩnh vực khí hậu và đại dương, sự thay đổi trong sử dụng đất và các sự kiện cực đoan. Ở quy mô quốc gia và địa phương, sự nhấn mạnh đặc biệt được đặt vào những thay đổi của các yếu tố và hiện tượng khí hậu, bao gồm cả các sự kiện cực đoan.

Về mặt cấu trúc thời gian, các đánh giá về biến đổi khí hậu cần giải quyết các biến động và thay đổi trong nhiều năm, thay đổi hàng năm và thay đổi hàng ngày, chẳng hạn như thay đổi theo thập kỷ hoặc thậm chí từ thế kỷ này sang thế kỷ khác. Những thay đổi đột ngột, cơ cấu thời vụ và biên độ biến động, v.v.

2) Một số phương pháp cụ thể

A. Đánh giá xu hướng thay đổi: Thông thường xu hướng thay đổi của một chuỗi thời gian được đánh giá bằng phương trình hồi quy tuyến tính thể hiện sự phụ thuộc của nhân tố, hiện tượng đang xét (x) vào thời gian (t). : x = a0 + a1t, trong đó a0 là hệ số cắt và a1 là hệ số góc. Trong nghiên cứu biến đổi khí hậu, các thành phần liền kề của chuỗi thời gian thường cách nhau một năm, vì vậy đơn vị của t là năm. Dấu hiệu của độ dốc a1 cho biết chuỗi đang có xu hướng đi lên (a1>0) hay đi xuống (a1<0). Để rút ra kết luận chắc chắn về xu hướng của chuỗi, cần phải kiểm tra tầm quan trọng của độ dốc a1.

Xu hướng tuyến tính của chuỗi cũng có thể được xác định bằng phép thử Mann-Kendall. Xu hướng của một chuỗi thời gian được xác định bằng cách so sánh kích thước tương đối của các thành phần trong chuỗi chứ không phải bằng cách xem xét các giá trị của chính các thành phần đó. Nói cách khác, các thành phần trong chuỗi thời gian được so sánh với nhau theo thứ tự độ lớn, bất kể giá trị của chúng chênh lệch nhau bao nhiêu. Ưu điểm của kiểm định này là không cần biết tập mẫu tuân theo luật phân phối nào. Phương pháp này có thể được mô tả ngắn gọn như sau.

Giả sử chúng ta có chuỗi thời gian {xt, t=1..n}. Mỗi phần tử trong dãy sẽ được so sánh với tất cả các phần tử còn lại sau nó (theo thời gian). Thống kê mann-kendall(s) ban đầu được đặt thành 0 (nghĩa là chuỗi không có xu hướng). Nếu cái sau lớn hơn cái trước, s được tăng thêm 1. Ngược lại, nếu thành phần sau nhỏ hơn thành phần trước thì giảm s đi 1. Nếu hai thành phần có cùng giá trị thì s không thay đổi. Tổng của tất cả các so sánh sẽ được sử dụng để đánh giá xu hướng chung của chuỗi. tức là chúng ta có:

Ở đâu:

Giá trị tuyệt đối của s càng lớn thì xu hướng càng rõ ràng. S dương biểu thị xu hướng tăng của chuỗi và âm s biểu thị xu hướng giảm của chuỗi. Để phán đoán chính xác xu hướng của dãy số, chúng ta cũng cần kiểm tra độ rõ ràng của s.

Cũng có thể sử dụng phương pháp kiểm tra giáo viên. Đây cũng là một dạng kiểm định phi tham số nhằm kiểm định mức độ ý nghĩa của hệ số tương quan Spearman (hay hệ số tương quan hạng) giữa hai chuỗi số liệu.

So với các phương pháp hồi quy, phương pháp kiểm định mann-kendall và spearman có ưu điểm là chúng ít nhạy cảm hơn với dữ liệu chứa lỗi thô và phù hợp hơn với các chuỗi dữ liệu có độ biến động cao. . Nhược điểm chính của các phương pháp này là không thể định lượng được mức độ biến đổi.

Độ dốc của phương trình xu hướng tuyến tính là thước đo độ chính xác định lượng khi xem xét các xu hướng trong một loạt các yếu tố hoặc sự kiện khí hậu cực đoan. Nhưng do tính không ổn định cao của các đặc trưng cực trị, các kiểm định mann-kendall và spearman có thể thích hợp hơn, mặc dù chúng không cho phép ước tính độ lớn của xu hướng tăng hoặc giảm.

Đánh giá mức độ thay đổi: Mức độ thay đổi là mức độ thay đổi nhiều hay ít, tăng hay giảm và mức độ biến động của sự thay đổi. Mức độ thay đổi có thể được đánh giá qua các xu hướng tăng, giảm, biến động hoặc tăng giảm theo thời gian, sự thay đổi biên độ dao động, dao động ngẫu nhiên tăng giảm theo thời gian. Mức độ thay đổi tuyến tính có thể được xác định bởi độ dốc của phương trình xu hướng. Giá trị tuyệt đối của hệ số góc a1 của phương trình xu hướng càng lớn thì sự thay đổi càng lớn và ngược lại. Mức độ biến thiên cũng có thể được đánh giá bằng hệ số góc tính toán từ chuỗi số liệu (x1,x2,…,xn) của nhân tố hoặc hiện tượng được xem xét, trong đó xi đại diện cho quan sát tại thời điểm i. Độ dốc, được xác định bởi trung vị của dãy n(n-1)/2 phần tử {, k=1,2,…,n-1; j>k}. Hệ số góc dương (âm) biểu thị xu hướng tăng (giảm) của nhân tố hoặc hiện tượng đang xem xét. Giá trị tuyệt đối của độ dốc càng lớn thì xu hướng tăng (xu hướng giảm) càng mạnh. Tầm quan trọng của độ dốc được xác định bằng phép thử Man-Kendall.

Đánh giá tính biến đổi: Các thuộc tính biến đổi có thể được xem từ nhiều góc độ khác nhau. Nếu như người ta chú ý đến tính lặp lại của hiện tượng hay giá trị xác định của các nhân tố thì khảo sát tính biến thiên chính là xét tính dao động tuần hoàn của dãy số. Nếu bạn quan tâm đến tính khả biến của một nhân tố hoặc hiện tượng, thì tính khả biến là sự thay đổi về độ lệch chuẩn, độ lớn hoặc hệ số biến thiên.

Sự biến đổi của trị số cực trị tuyệt đối trong từng thời kỳ có thể coi là biểu hiện của mức độ và tính chất của sự biến đổi đó. Các giá trị này phần nào phản ánh tác động của biến đổi toàn cầu đối với tính biến đổi khí hậu của địa phương và khu vực. Ví dụ, đối với nhiệt độ, nếu xu hướng chung của nhiệt độ trung bình là tăng, nhưng mức tăng của nhiệt độ tối thấp lớn hơn mức tăng của nhiệt độ tối đa, thì nhiệt độ trung bình sẽ giảm về mức độ lớn. Nhưng vẫn có thể trong dãy số liệu nhiệt độ cực tiểu này, giá trị tuyệt đối cực tiểu của các thời kỳ sau nhỏ hơn các thời kỳ trước. Do đó, sự thay đổi nhiệt độ tối thiểu tăng theo thời gian.

Tương ứng với hai dạng bài toán đánh giá biến đổi khí hậu nêu trên, cần chuẩn bị hai bộ dữ liệu là dữ liệu phản ánh hiện trạng khí hậu trong quá khứ và hiện tại và dữ liệu khí hậu dự báo trong tương lai.

Dữ liệu quá khứ và hiện tại có thể bao gồm hai phần: loại dữ liệu quan sát gián tiếp hoặc hồ sơ tài liệu và loại dữ liệu được đo bằng các công cụ và thiết bị giám sát.

Dữ liệu quan sát gián tiếp có thể là kết quả phân tích mẫu hóa thạch, lõi băng, mạch cây… hoặc có thể là tài liệu được ghi chép trong các kho lưu trữ, văn hóa dân gian. Nhìn chung, những con số này không nhiều và chỉ đến một độ chính xác nhất định.

Các phép đo trực tiếp về máy móc và công cụ chỉ có từ khoảng thế kỷ 17, nhưng chuỗi dữ liệu dài nhất trên toàn cầu bắt đầu từ năm 1850, nhưng khác nhau tùy theo khu vực. Cụ thể, độ dài của chuỗi giám sát sẽ khác nhau. Chẳng hạn, ở Việt Nam chỉ có số liệu quan trắc thời tiết từ cuối thế kỷ 19, đầu thế kỷ 20 và nhiều trạm khí tượng chỉ bắt đầu quan trắc sau ngày miền Nam hoàn toàn giải phóng. Mật độ phân bố của mạng site cũng có sự khác biệt đáng kể giữa các khu vực khác nhau trên thế giới, nhìn chung phụ thuộc vào trình độ phát triển của mỗi quốc gia.

Xác định các đặc trưng hoặc tập mẫu dẫn xuất từ ​​tập dữ liệu quan sát ban đầu (dữ liệu gốc) để tạo thành chuỗi dữ liệu mới làm cơ sở xử lý, tính toán và phân tích.

Các dự đoán về khí hậu trong tương lai thường là sản phẩm của các mô hình khí hậu (toàn cầu hoặc khu vực). Đầu tiên, các mô hình khí hậu toàn cầu chạy hiện tại đủ lâu (ví dụ: 30 năm), thậm chí cả thế kỷ 20. Các điều kiện ban đầu và biên cho mô hình trong trường hợp này là từ lĩnh vực phân tích dữ liệu quan sát về thành phần khí quyển và các yếu tố liên quan. Kết quả của mô hình sẽ được sử dụng để đánh giá khả năng tái tạo khí hậu hiện tại của mô hình và làm cơ sở để đánh giá biến đổi khí hậu trong tương lai. Khoảng thời gian được chọn làm gốc được gọi là khoảng thời gian chuẩn hoặc đường cơ sở. Các mô hình toàn cầu sau đó được chạy để dự đoán khí hậu trong tương lai dựa trên các kịch bản phát thải khí nhà kính. Trong trường hợp này, thành phần khí quyển (chủ yếu là khí nhà kính), điều kiện bề mặt đệm, v.v. Tùy thuộc vào kịch bản, sẽ được sử dụng để xác định các điều kiện biên của mô hình. Các dự báo khí hậu trong tương lai (thế kỷ 21 hoặc xa hơn) sau đó được so sánh với một giai đoạn tham chiếu để xây dựng các kịch bản biến đổi khí hậu.

Do độ phân giải theo chiều ngang của mô hình toàn cầu hiện nay còn tương đối thô (thường khoảng 200-300km) nên chưa đủ để mô tả chi tiết điều kiện khí hậu của từng địa phương và khu vực nên việc xây dựng các kịch bản biến đổi khí hậu ở cấp địa phương là rất cần thiết. cấp quốc gia, khu vực và địa phương, thông qua Người ta thường sử dụng các mô hình thống kê hoặc mô hình khí hậu khu vực để thu nhỏ sản phẩm của các mô hình toàn cầu. Kết quả của việc thu hẹp quy mô này là trường khí hậu chi tiết hơn, có độ phân giải cao hơn, phản ánh đầy đủ hơn các quy trình vừa và nhỏ.