CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Khái niệm, biểu hiện và nguyên nhân của biến đổi khí hậu a. Thời tiết và khí hậu Thời tiết là “trạng thái khí quyển tại một địa điểm nhất định được xác định bằng tổ hợp các yếu tố như nhiệt độ, áp suất, độ ẩm, tốc độ gió, mưa,…”. Khí hậu là “trạng thái trung bình theo thời gian (thường là 30 năm) của thời tiết”[6].Nếu như thời tiết thể hiện sự thay đổi hàng ngày về các yếu tố như nhiệt độ, áp suất, độ ẩm, tốc độ gió, mưa,… và có tính thất thường thì khí hậu thể hiện sự thay đổi lâu dài về các yếu tố đó và thường có tính ổn định.
Hiệu ứng nhà kính tự nhiên Nhiệt độ bề mặt trái đất được tạo nên do sự cân bằng giữa năng lượng mặt trời đến bề mặt trái đất và năng lượng bức xạ của trái đất vào vũ trụ. Năng lượng mặt trời đến bề mặt trái đất chủ yếu dưới dạng ánh sáng nhìn thấy được (thường là các tia sóng có bước sóng ngắn) nên dễ dàng xuyên qua cửa sổ khí quyển. Khoảng 30% năng lượng đó phản xạ và quay trở lại ngay lập tức vào vũ trụ và 70% năng lượng còn lại xuyên qua bầu khí quyển xuống trái đất. Do trái đất lạnh hơn rất nhiều so với mặt trời nên trái đất không bức xạ năng lượng nhận được từ mặt trời trở lại vũ trụ dưới dạng ánh sáng nhìn thấy mà dưới dạng bức xạ hồng ngoại.
Bức xạ hồng ngoại không thể xuyên thẳng qua không khí giống như ánh sang nhìn thấy mà nó di chuyển ra khỏi bề mặt của trái đất nhờ không khí và cuối cùng thoát ra vũ trụ từ tầng khí nhà kính. Tuy nhiên, tầng khí nhà kính trong khí quyển (bao gồm hơi nước, khí CO2, ô zôn, CH4, N2O, Halocarbons và các khí công nghiệp khác) sẽ ngăn chặn bức xạ nhiệt của trái đất vào vũ trụ nên một phần năng lượng bức xạ của trái đất vào vũ trụ được giữ lại trong bầu khí quyển để làm ấm trái đất; một phần bức xạ sẽ đi qua lớp khí nhà kính này vào vũ trụ. Kết quả của sự trao đổi không cân bằng về năng lượng đến và năng lượng đi đã dẫn đến sự gia tăng nhiệt độ của khí quyển trái đất. Hiện tượng này diễn ra theo cơ chế tương tự như nhà kính trồng cây và được gọi là hiệu ứng nhà kính.
Trừ các khí công nghiệp, tất cả những khí nhà kính còn lại xuất hiện một cách tự nhiên và chiếm chưa đầy 1% bầu khí quyển đủ để tạo ra một hiệu ứng nhà kính tự nhiên để giữ cho trái đất ấm hơn 30oC (khoảng 86oF) so với bản thân nó vốn có và nhờ vậy duy trì sự sống cho trái đất [6]. Luan van PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.com to remove the waterma 4 c. Hiệu ứng nhà kính nhân tạo Nồng độ của tất cả các khí nhà kính chính (trừ hơi nước) đang tăng lên đáng kể là do hoạt động của con người. Ví dụ, sự gia tăng các khí như CO2 (chủ yếu từ việc đốt than, dầu, và các khí tự nhiên), mê tan và N2O (chủ yếu từ nông nghiệp và thay đổi sử dụng đất), ô zôn (sinh ra từ chất thải của các động cơ), và các khí công nghiệp tồn tại lâu ngày như chlorofluorocarbons (CFCs), hydrochlorofluorocarbons (HCFCs) và perchlorofluorocarbons (PCFCs) đang làm thay đổi cách mà khí quyển hấp thụ năng lượng.
Khi sự gia tăng này xảy ra ở tốc độ nhanh khó dự đoán, hiệu ứng nhà kính tự nhiên sẽ gia tăng và chuyển thành hiệu ứng nhà kính nhân tạo. Hệ thống khí hậu trên trái đất đòi hỏi sự cân bằng năng lượng toàn cầu. Trong dài hạn, trái đất phải giải thoát năng lượng ở một mức độ hợp lý tự nhiên giống như khi nó nhận năng lượng từ mặt trời. Tuy nhiên, sự dày lên của lớp khí nhà kính sẽ làm giảm năng lượng từ trái đất thoát ra vũ trụ nên bằng cách nào đó, khí hậu phải thay đổi nhằm duy trì sự cân bằng giữa năng lượng đến và năng lượng đi.
Những điều chỉnh này bao gồm cả sự nóng lên toàn cầu của bề mặt trái đất và sự nóng lên này là cách đơn giản nhất để khí hậu hấp thụ năng lượng dư thừa. Khi năng lượng bức xạ của trái đất vào vũ trụ gặp tầng khí nhà kính và một phần năng lượng bị tầng khí nhà kính giữ lại, từ đó làm cho nhiệt độ trái đất ấm lên, nên sự phát thải ngày càng tăng các khí nhà kính sẽ làm cho bầu khí quyển nóng dần lên. Hiện tượng này được gọi là hiệu ứng nhà kính nhân tạo [6]. Biến đổi khí hậu Theo Điều 1, điểm 2 của Công ước khung của Liên Hiệp Quốc về Biến đổi Khí hậu (UNFCCC) năm 1992, biến đổi khí hậu là sự biến đổi của khí hậu do hoạt động của con người gây ra một cách trực tiếp hoặc gián tiếp làm thay đổi thành phần của khí quyển toàn cầu và do sự biến động tự nhiên của khí hậu quan sát được trong những thời kỳ có thể so sánh được[United Nations, 1992 ].
Bộ Tài nguyên và Môi trường[2008,trang 6]định nghĩa biến đổi khí hậu “là sự biến đổi trạng thái của khí hậu so với trung bình và/hoặc sự dao động của khí hậu duy trì trong một khoảng thời gian dài, thường là vài thập kỷ hoặc dài hơn”. Biểu hiện của biến đổi khí hậu Các biểu hiện của biến đổi khí hậu bao gồm[IPCC,2007]: - Nhiệt độ trung bình toàn cầu tăng lên do sự nóng lên của bầu khí quyển toàn cầu; - Sự dâng cao mực nước biển do giãn nở vì nhiệt và băng tan; - Sự thay đổi thành phần và chất lượng khí quyển; - Sự di chuyển của các đới khí hậu trên các vùng khác nhau của trái đất; - Sự thay đổi cường độ hoạt động của quá trình hoàn lưu khí quyển, chu trình tuần hoàn nước trong tự nhiên và các chu trình sinh địa hoá khác. Luan van PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.com to remove the waterma 5 - Sự thay đổi năng suất sinh học của các hệ sinh thái, chất lượng và thành phần của thuỷ quyển, sinh quyển, địa quyển. Tuy nhiên, sự gia tăng nhiệt độ trung bình toàn cầu và mực nước biển dâng thường được xem là hai biểu hiện chính của biến đổi khí hậu.
Nguyên nhân gây biến đổi khí hậu [6] a) Khí nhà kính Khí nhà kính tên gọi chung của một số loại khí trong thành phần khí quyển như: hơi nước (H20), Điôxít cácbon (CO2), Oxitnitơ (N20), Mêtan (CH4), Ozon (O3) và Chloro fluoro cacbon (CFC). trong tầng thấp của khí quyển (khoảng 25km từ mặt đất đến tầng đối lưu), có tác dụng hấp thụ một phần bức xạ từ mặt đất phát ra, một phần phản xạ và phát xạ trở lại mặt đất Khí nhà kính chiếm tỷ lệ nhỏ trong khí quyển, nhưng lại có ảnh hưởng lớn đến bức xạ khí quyển. Trong số này, có những khí đã sẵn có trong khí quyển, như H2O, CO2… trong khi một số khác như CFCs (chloroflourocarbon – CFC) là hoàn toàn do con người tạo ra. b)Hiệu ứng nhà kính Hiệu ứng nhà kính là sự nóng lên của trái đất do sự có mặt của một số khí có khả năng hấp thụ, phản xạ lại các tia bức xạ của bề mặt trái đất, hạn chế lượng nhiệt bề mặt thoát ra ngoài vũ trụ, tương tự hiệu ứng được sản sinh bởi nhà trồng cây bằng kính.
Hiệu ứng nhà kính có vai trò cực kỳ quan trọng đối với trái đất và sự sống của sinh vật. Hiệu ứng nhà kính là một quá trình vật lý tự nhiên, có tác dụng điều chỉnh khí hậu trái đất làm cho trái đất trở nên ấm ápđể con người có thể sinh sống. Theo tính toán của các nhà khoa học, nhờ có hiệu ứng nhà kính, trái đất có nhiệt độ trung bình là 15oC, trong trường hợp không có hiệu ứng nhà kính, nhiệt độ trung bình của bề mặt trái đất sẽ vào khoảng -18oC. Các khí nhà kính và hiệu ứng nhà kính đã tồn tại từ khi có khí quyển trái đất.1:Các dạng bức xạ gây hiệu ứng nhà kính (Nguồn: vea.vn) Luan van PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.com to remove the waterma 6 c) Tình hình phát thải khí nhà kính Hiện tại, chưa có khảo sát cụ thể định lượng về lượng khí nhà kính được phát thải cũng như nồng độ khí nhà kính trên địa bàn thành phố Tuy Hòa, tỉnh Phú Yên.
Vì vậy, tình hình phát thải khí nhà kính được nhận định thông qua hiện trạng và tình hình phát sinh các nguồn khí thải. - Khí Cacbonic (CO2): là loại khí thải nhà kính quan trọng, chiếm đến ½ khối lượng toàn bộ các loại khí nhà kính và đóng góp đến 60% vào quá trình làm gia tăng nhiệt độ trái đất. Khí CO2được hình thành từ các quá trình tự nhiên sinh ra và tiêu hao cacbonic bao gồm sự hô hấp của động vật, sự quang hợp của thực vật,… Hoạt động của con người phát thải khí cacbonic chủ yếu là đốt các loại nhiên liệu hoá thạch như than, dầu từ các nhà máy sản xuất công nghiệp, khai phá rừng làm giảm khả năng hấp thụ khí cacbonic, góp phần vào sự gia tăng lượng khí cacbonic trong bầu khí quyển; hoạt động đốt rừng làm nương rẫy, đốt phế, phụ phẩm nông nghiệp, hoạt động của các nhà máy thủy điện chạy bằng than và dầu; các phương tiện giao thông dùng xăng, dầu… - Khí Metan (CH4): là một chất khí tự nhiên nhưng cũng là một trong các chất khí nhà kính có nồng độ gia tăng do các hoạt động của con người. Khí metan chủ yếu do quá trình phân giải yếm khí trong đầm lầy, các hồ chứa nước, hồ thủy điện, đại dương, trong sản xuất nông nghiệp, từ phân súc vật, rác thải bị phân hủy.
- Khí Ozon (O3): được tạo ra trong tự nhiên và trong các hoạt động của con người như vận hành động cơ đốt trong sử dụng nhiên liệu hóa thạch (xăng, dầu) hoặc các nhà máy phát điện. - Khí Oxit Nito (N2O): được hình thành trong tự nhiên do hoạt động của vi khuẩn, sự phóng điện trong khí quyển do sấm sét khi xuất hiện mưa giông, các quá trình tự nhiên diễn ra trong đất và đại dương… N2O được sinh ra chủ yếu từ việc đốt các loại nhiên liệu, sử dụng phân hoá học (phân đạm), sản xuất các chất hoá học, phá rừng. - Hơi nước: là khí nhà kính quan trọng trong khí quyển, đóng góp lớn nhất vào hiệu ứng nhà kính của khí quyển, do nó ngưng tụ, tạo thành mây. Những đám mây dày và rộng có thể ngăn cản và hấp thụ năng lượng phát xạ từ trái đất ra ngoài không gian, làm tăng nhiệt độ bề mặt trái đất.