chương 1 sẽ tập trung trình bày các nội dung: 1) Cơ sở lý luận về BĐKH; 2) Cơ sở lý luận về hoạt động sản xuất lúa và đo lường năng suất lúa; 3) Cơ sở lý luận về tác động của khí hậu đến sản xuất lúa, 4) Tổng quan nghiên cứu về tác động của BĐKH đến sản xuất lúa, và 5) Khung nghiên cứu của luận án. Cơ sở lý luận về biến đổi khí hậu 1. Khí hậu và biến đổi khí hậu 1. Khí quyển “Khí quyển là một lớp các chất khí bao bọc xung quanh một thiên thể có khối lượng đủ lớn và nó được giữ lại bởi trọng lực của thiên thể đó.
Khí quyển có thể được giữ trong thời gian dài hơn nếu trọng lực lớn và nhiệt độ khí quyển thấp. Một số hành tinh được cấu thành chủ yếu là các loại khí khác nhau, nhưng chỉ có lớp ngoài cùng là khí quyển” (Từ điển Bách khoa Việt Nam dẫn theo Wikipedia, cập nhật 21-1-2022). Khí quyển Trái Đất là lớp các chất khí bao quanh hành tinh Trái Đất và được giữ lại bởi lực hấp dẫn của Trái Đất và luôn chịu ảnh hưởng của Vũ Trụ, chủ yếu là Mặt Trời. Thành phần chính của khí quyển Trái đất bao gồm có nitơ (78,1% theo thể tích) và oxy (20,9%), với một lượng nhỏ agon (0,9%), carbon dioxide (dao động, khoảng 0,035%), hơi nước và một số chất khí khác.
Bầu khí quyển bảo vệ cuộc sống trên Trái Đất bằng cách hấp thụ các bức xạ tia cực tím của mặt trời và tạo ra sự thay đổi về nhiệt độ giữa ngày và đêm. Bầu khí quyển có vai trò bảo vệ Trái Đất, đảm bảo sự tồn tại và phát triển của sinh vật. Bầu khí quyển không có ranh giới rõ ràng với khoảng không vũ trụ nhưng mật độ không khí của bầu khí quyển giảm dần theo độ cao. Ba phần tư khối lượng khí quyển nằm trong khoảng 11 km đầu tiên của bề mặt hành tinh.
Tại Mỹ, những người có thể lên tới độ cao trên 50 dặm (80,5 km) được coi là những nhà du hành vũ trụ. Độ cao 120 km (75 dặm hay 400.000 ft) được coi là ranh giới do ở đó các hiệu ứng khí quyển có thể nhận thấy được khi quay trở lại. Đường Karman, tại độ cao 100 km (62 dặm), cũng được sử dụng như là ranh giới giữa khí quyển Trái Đất và khoảng không vũ trụ. Cấu tạo của khí quyển được chia thành 5 tầng dựa vào sự biến đổi nhiệt độ theo chiều cao: tầng đối lưu, tầng bình lưu, tầng giữa, tầng nhiệt và tầng ngoài.
Thời tiết Thời tiết là trạng thái của khí quyển ở một thời điểm và không gian nhất định, nó được đặc trưng bởi các chỉ tiêu về nhiệt độ, độ ẩm, sức gió, lượng mưa,… hoặc các hiện tượng quan trắc khí tượng khác như sương mù, tuyết, dông, nắng, mưa. Thời tiết mô tả các điều kiện khí quyển hiện tại, chẳng hạn như mưa, nhiệt độ và tốc độ gió tại một địa điểm và thời gian cụ thể. Và nó thay đổi từ ngày này sang ngày khác. Các trạng thái của thời tiết có thể thay đổi thất thường liên quan mật thiết với trạng thái cân bằng của khí quyển.
Bản chất dễ thay đổi của khí quyển làm nó không thể duy trì trạng thái cân bằng (hệ thống thời tiết) trong một thời gian dài hơn hai tuần nên ta không thể dự báo thời tiết (của một ngày cụ thể nào đó) với tầm xa dự báo vượt quá hai tuần. Khí hậu Khác với thời tiết, khí hậu có tính ổn định tương đối, theo nghĩa là trung bình của thời tiết hoặc có thể hiểu khí hậu là trạng thái “nền” (có tính ổn định) của khí quyển ở một nơi nào đó mà thời tiết chính là những nhiễu động tức thời (ngắn hạn) của khí quyển xung quanh trạng thái nền này. Nhưng khí hậu không phải là không biến đổi. Sự biến đổi của khí hậu chỉ có thể được nhận thấy sau một khoảng thời gian đủ dài, thường là nhiều năm hoặc hàng thập kỷ.
Khí hậu là sự tổng hợp các trạng thái thời tiết trong một không gian nhất định, có tính chất chu kì tương đối ổn định. Nó được đặc trưng bởi các tham số thống kê phản ánh trung tâm, độ biến thiên và các cực trị đo được hoặc quan trắc được của các yếu tố và hiện tượng thời tiết trong một khoảng thời gian đủ dài. Hiểu một cách đơn giản, khí hậu là trạng thái trung bình và những cực trị của thời tiết được xác định trên một khoảng thời gian đủ dài (có thể trong nhiều năm hoặc vài thập kỉ) ở một không gian cụ thể nào đó. Dự báo khí hậu là dự báo điều kiện trung bình, các xu thế điển hình mang tính chất dài hạn của thời tiết dựa vào sự thay đổi của các thành phần khí quyển và các nhân tố khác.
Những thay đổi về khí hậu sẽ khó có thể phát hiện nếu không có dữ liệu dài hạn. Như vậy, trong khi thời tiết là khái niệm chỉ trạng thái vật lý tức thời của khí quyển tại một không gian, thời điểm cụ thể nào đó thì khí hậu là khái niệm dùng để mô tả khái quát các đặc trưng có thể xảy ra của thời tiết trong một khoảng thời gian đủ dài ở không gian đó. Khí quyển được đặc trưng bởi những dao động ngẫu nhiên diễn ra khá nhanh theo thời gian và không gian. Do đó thời tiết biến đổi một cách liên tục theo quy luật vận động của khí quyển hàng ngày, hàng giờ.
Còn khí hậu được xem là trạng thái thời tiết trung bình, được tổng hợp lại từ các trạng thái thời tiết có thể xảy ra và từ những 11 thông tin về sự xuất hiện các sự kiện cực trị về các yếu tố thời tiết. Một cách hình tượng hóa, có thể ví khí hậu như một cái bọc mà bên trong nó bao hàm mọi khả năng xảy ra của thời tiết. Do đó, các yếu tố hay hiện tượng xác định đặc điểm thời tiết như nhiệt độ, lượng mưa, tốc độ và hướng gió, v. cũng chính là các yếu tố và hiện tượng được dùng để phản ánh khí hậu nhưng được xác định ở phạm vi thời gian rộng hơn.
Thời tiết và khí hậu được xác định trên mọi qui mô không gian, từ vài chục mét đến hàng nghìn kilômét, thậm chí toàn cầu. Tuy nhiên, do tính chất linh động của khí quyển, thời tiết luôn thay đổi từ thời điểm này đến thời điểm khác. Và phụ thuộc vào bản chất của từng hiện tượng mà phạm vi thời gian của thời tiết có thể kéo dài từ một vài giờ (thậm chí ngắn hơn nữa) đến tối đa khoảng hai tuần. Ví dụ, một đám mây dông tồn tại, từ lúc xuất hiện đến lúc tan đi, có thể chỉ trong khoảng nửa giờ đến một vài giờ, nhưng các hệ thống qui mô lớn như sự di chuyển của một khối không khí lạnh, có thể kéo dài cả 10 ngày.
Cũng theo sự vận động của trái đất và linh động của khí quyển chúng ta cũng có thể thấy trong cùng một thời điểm, thời tiết ở các vùng, khu vực cũng khác nhau. Chúng ta có thể nói thời tiết tại một thời điểm (ví dụ, bây giờ trời đang mưa), trong một ngày (ví dụ, hôm qua sương mù dày đặc), thậm chí một hoặc vài tuần nhưng ta không thể nói khí hậu của một ngày hay khí hậu tại một thời điểm mà chỉ có thể nói khí hậu của mùa hoặc năm ở một vùng (ví dụ: mùa Xuân, mùa Hè; miền Bắc, miền Nam.); khí hậu lục địa hay khí hậu đại dương. Điều này hàm ý khí hậu cần được hiểu là một trạng thái điển hình (thường là trung bình) của các yếu tố thời tiết trong một khoảng thời gian dài và được xác định trong một phạm vi không gian đủ lớn. Biến đổi khí hậu Khi nói BĐKH tức là đề cập đến sự thay đổi lâu dài trong điều kiện khí quyển của một khu vực hoặc các khu vực cụ thể; và BĐKH là sự thay đổi dần dần của hệ thống khí hậu cả do cả những tác động vật lý tự nhiên và nhân tạo.
BĐKH là do sự thay đổi trong các thành phần của hệ thống khí hậu như khí quyển, thủy quyển, sinh quyển, đông lạnh và thạch quyển hoặc bởi những tương tác phức tạp giữa các thành phần này. Theo IPCC (2007), biến đổi khí hậu (BĐKH) là sự biến đổi trạng thái của hệ thống khí hậu, có thể được nhận biết qua sự biến đổi về giá trị trung bình và sự biến động của các thuộc tính của nó, được duy trì trong một thời gian đủ dài, điển hình là hàng thập kỷ hoặc dài hơn. Nói cách khác, nếu coi trạng thái cân bằng của hệ thống khí hậu là điều 12 kiện thời tiết trung bình và những biến động của nó trong khoảng một vài thập kỷ hoặc dài hơn, thì BĐKH là sự biến đổi từ trạng thái cân bằng này sang trạng thái cân bằng khác của hệ thống khí hậu. Trên thực tế, khí hậu của trái đất của chúng ta đang có những thay đổi đáng kể mà dấu hiệu rõ ràng nhất chính là sự nóng lên toàn cầu (sự gia tăng của nhiệt độ trung bình toàn cầu) cùng với đó là sự xuất hiện nhiều hơn của các hiện tượng khí hậu cực đoạn như bão, rét đậm, nắng nóng kéo dài hay đó là sự biến dạng của thời tiết giữa các mùa trong năm (ví dụ mùa lạnh trở lên ấm hơn bình thường) và sự thất thường của khí hậu giữa các năm.
Những thay đổi này đang trở thành một xu hướng lớn và nghiêm trọng ở phạm vi toàn cầu; nó có thể gây ra hàng loạt những thay đổi đáng kể về sinh kế của con người trong tương lai (Hội đồng Cố vấn Tổng thống về Giáo dục, Khoa học & Công nghệ: PACEST, 2007). Có thể hiểu dao động (hay biến động) khí hậu như là sự biến đổi thăng giáng của các biến khí hậu (như nhiệt độ và lượng mưa) xung quanh trạng thái trung bình nhiều năm (thường là khoảng một hoặc một vài thập kỉ), nghĩa là lớn hơn hoặc nhỏ hơn giá trị trung bình nhiều năm. Chẳng hạn, nhiệt độ cao nhất trung bình tháng 7 (30 năm qua) ở Hà Nội là 33,5 độ C, nhưng giá trị hàng năm của nó có thể vượt quá hoặc thấp hơn giá trị trung bình nhiều năm này. Tuy nhiên, nếu so sánh giá trị nhiệt độ cao nhất hàng ngày trong tháng 7 của từng năm với giá trị trung bình nhiều năm đó thì sự chênh lệch có thể lớn hơn nhiều.
Những dao động đó thường mang tính ngẫu nhiên, được đặc trưng bởi biên độ và chu kỳ lặp lại.
