Biến đổi khí hậu là gì? Các công bố khoa học về Biến đổi khí hậu

Khả năng lưu giữ carbon của đất nông nghiệp và đất bị suy thoái trên toàn cầu chiếm từ 50 đến 66% tổng lượng carbon đã mất lịch sử, ước tính từ 42 đến 78 gigaton carbon. Tỷ lệ lưu giữ carbon hữu cơ trong đất với việc áp dụng các công nghệ được khuyến nghị phụ thuộc vào kết cấu và tính chất của đất, lượng mưa, nhiệt độ, hệ thống canh tác và quản lý đất. Các chiến lược nhằm tăng cường bể carbon trong đất bao gồm phục hồi đất và tái sinh rừng, canh tác không cày, trồng cây phủ đất, quản lý dinh dưỡng, phân bón và bùn, cải thiện chăn thả, bảo tồn và thu hoạch nước, tưới tiêu hiệu quả, thực hành nông lâm kết hợp, và trồng cây năng lượng trên các vùng đất trống. Sự gia tăng 1 tấn bể carbon trong đất của các vùng đất canh tác bị suy thoái có thể làm tăng năng suất cây trồng từ 20 đến 40 kilogram mỗi hecta (kg/ha) đối với lúa mì, từ 10 đến 20 kg/ha đối với ngô, và từ 0,5 đến 1 kg/ha đối với đậu cove. Bên cạnh việc nâng cao an ninh lương thực, việc lưu giữ carbon còn có tiềm năng bù đắp cho lượng khí thải từ nhiên liệu hóa thạch từ 0,4 đến 1,2 gigaton carbon mỗi năm, tương đương 5 đến 15% tổng lượng khí thải từ nhiên liệu hóa thạch toàn cầu.

Con người tiếp tục chuyển đổi chu trình nitơ toàn cầu với tốc độ kỷ lục, phản ánh việc gia tăng đốt nhiên liệu hóa thạch, nhu cầu nitơ ngày càng tăng trong nông nghiệp và công nghiệp, cùng với sự kém hiệu quả trong việc sử dụng nitơ. Một lượng lớn nitơ do con người thải ra bị mất vào không khí, nước và đất, dẫn đến một loạt vấn đề môi trường và sức khỏe con người. Đồng thời, sản xuất thực phẩm ở một số khu vực trên thế giới lại thiếu hụt nitơ, làm nổi bật sự bất bình đẳng trong phân phối phân bón chứa nitơ. Tối ưu hóa nhu cầu đối với một nguồn lực quan trọng của con người trong khi giảm thiểu những hệ quả tiêu cực của nó đòi hỏi một cách tiếp cận liên ngành tích hợp và phát triển các chiến lược giảm thiểu chất thải chứa nitơ.

Các khoản đầu tư nhằm cải thiện khả năng thích ứng của nông nghiệp với biến đổi khí hậu tất yếu sẽ ưu tiên một số loại cây trồng và vùng miền hơn những nơi khác. Một phân tích về rủi ro khí hậu đối với cây trồng ở 12 khu vực thiếu an ninh lương thực đã được thực hiện để xác định các ưu tiên thích ứng, dựa trên các mô hình thống kê về cây trồng và các dự báo khí hậu cho năm 2030 từ 20 mô hình lưu thông tổng quát. Kết quả cho thấy Nam Á và Nam châu Phi là hai khu vực, nếu không có các biện pháp thích ứng đủ, có khả năng sẽ chịu tác động tiêu cực đến một số loại cây trồng quan trọng đối với các quần thể con người thiếu an ninh lương thực lớn. Chúng tôi cũng tìm thấy rằng độ bất định trái ngược nhau rất nhiều theo từng loại cây trồng, vì vậy các ưu tiên sẽ phụ thuộc vào thái độ rủi ro của các tổ chức đầu tư.

Biến đổi khí hậu có thể gây gián đoạn tiến trình hướng tới một thế giới không còn đói nghèo. Có thể nhận thấy một mẫu hình toàn cầu rõ rệt về tác động của biến đổi khí hậu đối với năng suất cây trồng, điều này có thể có những hậu quả đối với khả năng cung cấp thực phẩm. Sự ổn định của toàn bộ hệ thống thực phẩm có thể gặp rủi ro dưới tác động của biến đổi khí hậu do sự biến động ngắn hạn trong nguồn cung. Tuy nhiên, tác động tiềm năng vẫn chưa rõ ràng ở quy mô khu vực, nhưng có khả năng rằng biến động và thay đổi khí hậu sẽ làm trầm trọng thêm sự bất an lương thực ở những vùng hiện đang dễ bị tổn thương trước nạn đói và tình trạng suy dinh dưỡng. Tương tự, có thể dự đoán rằng khả năng tiếp cận thực phẩm và việc sử dụng sẽ bị ảnh hưởng một cách gián tiếp qua những tác động phụ lên thu nhập của hộ gia đình và cá nhân, và việc sử dụng thực phẩm có thể bị suy giảm do mất khả năng tiếp cận nước uống và tổn hại đến sức khỏe. Những bằng chứng này hỗ trợ nhu cầu đầu tư đáng kể vào các hành động thích ứng và giảm thiểu nhằm xây dựng một "hệ thống thực phẩm thông minh với khí hậu" có khả năng chống chịu tốt hơn trước ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đối với an ninh lương thực.

Hệ thống thực phẩm góp phần từ 19% đến 29% tổng lượng khí nhà kính (GHG) phát sinh do con người trên toàn cầu, thải ra 9,800–16,900 triệu tấn khí carbon dioxide tương đương (MtCO₂e) vào năm 2008. Sản xuất nông nghiệp, bao gồm cả khí phát thải gián tiếp liên quan đến biến đổi phủ đất, chiếm 80%–86% tổng lượng khí thải của hệ thống thực phẩm, với sự khác biệt đáng kể giữa các vùng. Những tác động của biến đổi khí hậu toàn cầu đối với hệ thống thực phẩm dự kiến sẽ trên diện rộng, phức tạp, biến đổi theo không gian và thời gian, và bị ảnh hưởng sâu sắc bởi các điều kiện kinh tế – xã hội. Các nghiên cứu thống kê lịch sử và mô hình đánh giá tích hợp cung cấp bằng chứng cho thấy biến đổi khí hậu sẽ ảnh hưởng đến năng suất và thu nhập nông nghiệp, giá thực phẩm, độ tin cậy trong cung cấp, chất lượng thực phẩm và, đáng chú ý, là an toàn thực phẩm. Những người sản xuất và tiêu dùng thực phẩm có thu nhập thấp sẽ dễ bị tổn thương hơn trước biến đổi khí hậu do khả năng đầu tư hạn chế vào các thể chế và công nghệ thích ứng trước những rủi ro khí hậu ngày càng gia tăng. Một số sự tương hợp giữa an ninh lương thực, thích ứng và giảm thiểu là khả thi. Tuy nhiên, những can thiệp đầy hứa hẹn, như tăng cường sản xuất nông nghiệp hoặc giảm chất thải, sẽ cần quản lý cẩn thận để phân phối chi phí và lợi ích một cách hiệu quả.

Nhiệt độ là một mối nguy hiểm môi trường và nghề nghiệp. Việc ngăn ngừa tỷ lệ tử vong trong cộng đồng do nhiệt độ cao cực đoan (sóng nhiệt) hiện nay đang là một vấn đề được quan tâm trong lĩnh vực y tế công cộng. Nguy cơ tử vong liên quan đến nhiệt độ tăng lên cùng với sự lão hóa tự nhiên, nhưng những người có tính dễ bị tổn thương xã hội và/hoặc thể chất cũng đang ở trong tình trạng nguy cơ. Có những sự khác biệt quan trọng về tính dễ bị tổn thương giữa các quần thể, tùy thuộc vào khí hậu, văn hóa, cơ sở hạ tầng (nhà ở), và các yếu tố khác. Các biện pháp y tế công cộng bao gồm tuyên truyền sức khỏe và hệ thống cảnh báo sóng nhiệt, nhưng hiệu quả của các biện pháp cấp bách ứng phó với sóng nhiệt vẫn chưa được đánh giá chính thức. Biến đổi khí hậu sẽ tăng cường tần suất và cường độ của các đợt nắng nóng, và một loạt các biện pháp, bao gồm cải thiện nhà ở, quản lý bệnh mãn tính, và chăm sóc thể chế cho người già và những người dễ bị tổn thương, sẽ cần được phát triển để giảm thiểu tác động đến sức khỏe.

TÓM TẮT. Nghiên cứu trình bày sự phát triển của bộ dữ liệu lượng mưa lưới theo ngày mới (IMD4) với độ phân giải không gian cao (0.25° × 0.25°, vĩ độ × kinh độ) bao phủ một khoảng thời gian dài 110 năm (1901-2010) trên đất liền chính của Ấn Độ. Nghiên cứu cũng đã so sánh IMD4 với 4 bộ dữ liệu lượng mưa lưới theo ngày khác với các độ phân giải không gian và thời gian khác nhau. Để chuẩn bị dữ liệu lưới mới, các ghi nhận lượng mưa hàng ngày từ 6955 trạm đo mưa ở Ấn Độ đã được sử dụng, đây là số lượng trạm cao nhất được sử dụng cho tới nay trong các nghiên cứu như vậy. Bộ dữ liệu lưới này được phát triển sau khi thực hiện kiểm soát chất lượng các trạm đo mưa cơ bản. So sánh IMD4 với các bộ dữ liệu khác cho thấy rằng các đặc điểm khí hậu và biến đổi của lượng mưa trên Ấn Độ được suy ra từ IMD4 có thể so sánh với dữ liệu lượng mưa lưới theo ngày hiện có. Ngoài ra, phân bố lượng mưa không gian như các khu vực mưa lớn ở các vùng địa hình của bờ biển phía tây và khu vực đông bắc, lượng mưa thấp ở phía tây Ghats, v.v... được thể hiện thực tế hơn và tốt hơn trong IMD4 nhờ độ phân giải không gian cao hơn và mật độ trạm đo mưa cao hơn được sử dụng để phát triển nó.

Một mảnh lõi bùn từ một đầm lầy ở tây bắc Tây Ban Nha cung cấp một bản ghi về sự tích lũy khí quyển của thủy ngân kể từ 4000 năm trước đây. Nghiên cứu cho thấy khí hậu lạnh thúc đẩy sự tích lũy gia tăng và sự bảo tồn thủy ngân có độ ổn định nhiệt thấp, trong khi khí hậu ấm áp có đặc điểm là sự tích lũy thấp hơn và sự chiếm ưu thế của thủy ngân có độ ổn định nhiệt từ trung bình đến cao. Bản ghi này có thể được chia thành các thành phần tự nhiên và nhân tạo. Thành phần thủy ngân nhân tạo đáng kể bắt đầu từ khoảng 2500 năm trước, gần thời điểm bắt đầu khai thác thủy ngân ở Tây Ban Nha. Thủy ngân nhân tạo đã chiếm ưu thế trong bản ghi lắng đọng kể từ thời kỳ Hồi giáo (thế kỷ 8 đến 11 sau Công nguyên). Các kết quả được trình bày ở đây có những tác động đến chu trình thủy ngân toàn cầu và cũng gợi ý rằng độ labil nhiệt của thủy ngân tích lũy có thể được sử dụng không chỉ để định lượng các tác động của hoạt động con người, mà còn như một công cụ mới cho việc tái tạo nhiệt độ cổ đại một cách định lượng.

Mối quan hệ giữa dòng nitơ oxit (N₂O) và sự sẵn có của nitơ trong các hệ sinh thái nông nghiệp thường được giả định là tuyến tính, với tỷ lệ nitơ mất như N₂O không đổi bất kể mức đầu vào. Chúng tôi đã thực hiện một nghiên cứu phản ứng phân bón nitơ có độ phân giải cao kéo dài 3 năm tại tây nam Michigan, Mỹ, để kiểm tra giả thuyết rằng dòng N₂O tăng chủ yếu là do sự bổ sung nitơ vượt quá nhu cầu của cây trồng. Chúng tôi đã thêm urê ammonium nitrate hoặc urê hạt tại chín mức khác nhau (0–292 kg N ha⁻¹) vào bốn ô lặp lại của ngô liên tục. Chúng tôi đo dòng N₂O và lượng nitơ sẵn có trong đất hai tuần một lần sau khi bón phân và năng suất hạt vào cuối mùa sinh trưởng. Từ năm 2001 đến 2003, dòng N₂O ở mức bổ sung nitơ đến 101 kg N ha⁻¹, nơi mà năng suất hạt được tối ưu hoá, vào khoảng (ca. 20 g N₂O-N ha⁻¹ ngày⁻¹), sau đó dòng này tăng hơn gấp đôi (lên >50 g N₂O-N ha⁻¹ ngày⁻¹). Phản ứng ngưỡng này của N₂O đối với việc bón phân nitơ gợi ý rằng việc giảm dòng N₂O nông nghiệp có thể đạt được mà không hoặc ít ảnh hưởng đến năng suất bằng cách giảm đầu vào phân bón nitơ xuống các mức chỉ đáp ứng nhu cầu của cây trồng.

Phổ biến ở các khu vực cận nhiệt đới và nhiệt đới thuộc Nam Bán cầu, thảo nguyên là một loại thảm thực vật tự nhiên có tính không đồng nhất và tính mùa vụ rất cao, khiến việc phát hiện thay đổi (tự nhiên so với nhân tạo) trở thành một nhiệm vụ thách thức. Cerrado của Brazil đại diện cho thảo nguyên lớn nhất ở Nam Mỹ, và là kiểu sinh cảnh bị đe dọa nhất ở Brazil do mở rộng nông nghiệp. Để đánh giá những khu vực thực vật Cerrado tự nhiên (NV) dễ bị thay đổi tự nhiên và nhân tạo nhất theo thời gian, chúng tôi đã phân loại 33 năm (1985–2017) dữ liệu ảnh Landsat có sẵn trên nền tảng Google Earth Engine (GEE). Chiến lược phân loại đã sử dụng sự kết hợp giữa cây quyết định kinh nghiệm và thống kê để tạo ra các bản đồ tham chiếu cho phân loại học máy và một tập dữ liệu hàng năm mới của các loại Cerrado NV chính (rừng, thảo nguyên và đồng cỏ). Chúng tôi thu được các bản đồ NV hàng năm với độ chính xác trung bình từ 87% (ở cấp độ phân loại NV 1) đến 71% trong chuỗi thời gian, phân biệt ba loại NV chính. Chuỗi thời gian này sau đó được sử dụng để tạo bản đồ xác suất cho mỗi lớp NV. Thực vật tự nhiên trong sinh cảnh Cerrado đã giảm với tốc độ trung bình 0,5% mỗi năm (748.687 ha/năm), chủ yếu ảnh hưởng đến rừng và thảo nguyên. Từ năm 1985 đến năm 2017, 24,7 triệu hecta NV đã bị mất, và hiện chỉ còn 55% phân bố NV ban đầu. Trong số NV còn lại vào năm 2017 (112,6 triệu hecta), 65% đã ổn định qua các năm, 12% thay đổi giữa các loại NV, và 23% đã chuyển đổi sang các mục đích sử dụng đất khác nhưng hiện đang ở một mức độ nào đó của NV thứ cấp. Kết quả của chúng tôi rất cơ bản trong việc chỉ ra các khu vực có tỷ lệ thay đổi cao trong chuỗi thời gian dài ở Cerrado Brazil và để làm nổi bật các thách thức của việc lập bản đồ các loại NV khác biệt trong một thảo nguyên có tính mùa vụ và không đồng nhất cao.