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.

Một bộ chỉ số biến đổi khí hậu được tính toán từ dữ liệu nhiệt độ và lượng mưa hàng ngày, với trọng tâm chính vào các sự kiện cực đoan, đã được tính toán và phân tích. Bằng cách thiết lập một công thức chính xác cho từng chỉ số và sử dụng phần mềm được thiết kế đặc biệt, các phân tích thực hiện ở các quốc gia khác nhau đã được kết hợp một cách liền mạch. Điều này đã cho phép trình bày bức tranh toàn cầu cập nhật và đầy đủ nhất về xu hướng trong các chỉ số nhiệt độ và lượng mưa cực đoan bằng cách sử dụng kết quả từ một số hội thảo được tổ chức ở các khu vực thiếu dữ liệu và dữ liệu trạm chất lượng cao do nhiều nhà khoa học trên toàn thế giới cung cấp. Các chỉ số theo mùa và hàng năm cho giai đoạn 1951–2003 đã được lưới hóa. Xu hướng trong các trường lưới đã được tính toán và kiểm tra độ chính xác thống kê. Kết quả cho thấy sự thay đổi đáng kể phổ biến trong các cực trị nhiệt độ liên quan đến sự nóng lên, đặc biệt là đối với những chỉ số được tính toán từ nhiệt độ tối thiểu hàng ngày. Hơn 70% diện tích đất toàn cầu được lấy mẫu cho thấy sự giảm đáng kể trong tần suất năm các đêm lạnh và sự gia tăng đáng kể trong tần suất năm các đêm ấm. Một số vùng đã chứng kiến sự tăng gấp đôi các chỉ số này. Điều này hàm ý một sự thay đổi tích cực trong sự phân bố nhiệt độ tối thiểu hàng ngày trên toàn cầu. Các chỉ số nhiệt độ tối đa hàng ngày cho thấy những thay đổi tương tự nhưng ở mức độ nhỏ hơn. Những thay đổi trong lượng mưa cho thấy sự tăng đáng kể và rộng rãi, nhưng các thay đổi này ít đồng nhất về mặt không gian so với sự thay đổi nhiệt độ. Các phân phối xác suất của các chỉ số được tính toán từ khoảng 200 trạm nhiệt độ và 600 trạm lượng mưa, với dữ liệu gần như hoàn chỉnh cho giai đoạn 1901–2003 và bao phủ một khu vực rất lớn của miền trung Bắc Bán cầu (và một phần của Australia đối với lượng mưa) đã được phân tích cho các giai đoạn 1901–1950, 1951–1978 và 1979–2003. Kết quả cho thấy sự nóng lên rõ rệt trong suốt thế kỷ 20. Sự khác biệt trong phân bố các chỉ số nhiệt độ đặc biệt rõ ràng giữa hai giai đoạn gần đây nhất và đối với những chỉ số liên quan đến nhiệt độ tối thiểu. Một phân tích về những chỉ số có chuỗi thời gian theo mùa cho thấy rằng những thay đổi này xảy ra cho tất cả các mùa mặc dù chúng thường ít rõ ràng nhất cho tháng Chín đến tháng Mười Một. Các chỉ số lượng mưa cho thấy xu hướng hướng tới điều kiện ẩm ướt trong suốt thế kỷ 20.

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.

Tác động của biến đổi khí hậu toàn cầu đã có thể được theo dõi trong nhiều hệ thống vật lý và sinh học; đặc biệt, các hệ sinh thái trên cạn cung cấp một bức tranh nhất quán về những thay đổi quan sát được. Một trong những chỉ báo được ưa chuộng là hiện tượng học, khoa học nghiên cứu các sự kiện tự nhiên lặp lại, vì ngày tháng ghi lại của chúng cung cấp độ phân giải tạm thời cao về những thay đổi đang diễn ra. Do đó, nhiều phân tích đã chỉ ra rằng các sự kiện xuân bắt đầu sớm hơn ở các vĩ độ giữa và cao, và thời gian sinh trưởng đã kéo dài. Tuy nhiên, các nghiên cứu tại một địa điểm hoặc một loài đơn lẻ được công bố đặc biệt dễ bị nghi ngờ về khả năng thiên lệch đối với việc báo cáo chủ yếu các tác động do biến đổi khí hậu gây ra. Chưa có nghiên cứu tổng thể hoặc phân tích tổng hợp nào xem xét khả năng thiếu bằng chứng cho các thay đổi hoặc sự chuyển dịch tại các địa điểm không quan sát thấy sự thay đổi nhiệt độ. Chúng tôi đã sử dụng một bộ dữ liệu mạng hiện tượng học có hệ thống khổng lồ gồm hơn 125.000 chuỗi quan sát của 542 loài thực vật và 19 loài động vật tại 21 quốc gia châu Âu (1971–2000). Kết quả của chúng tôi cho thấy rằng 78% tất cả các ghi chép về nảy lá, nở hoa và ra quả đã tiến lên (30% một cách đáng kể) và chỉ 3% bị chậm lại một cách đáng kể, trong khi tín hiệu về màu sắc / rụng lá là không rõ ràng. Chúng tôi kết luận rằng các kết quả trước đó về sự thay đổi hiện tượng học không bị thiên lệch bởi báo cáo hay khuynh hướng công bố: sự tiến lên trung bình của mùa xuân/mùa hè là 2,5 ngày/ thập kỷ⁻¹ ở châu Âu. Phân tích của chúng tôi về 254 chuỗi thời gian quốc gia trung bình chắc chắn cho thấy rằng hiện tượng học của các loài phản ứng với nhiệt độ của các tháng trước đó (sự tiến lên trung bình của mùa xuân/mùa hè là 2,5 ngày°C⁻¹, sự chậm lại của việc đổi màu và rụng lá là 1,0 ngày°C⁻¹). Mô hình thay đổi quan sát được trong mùa xuân hoàn toàn phù hợp với sự tăng nhiệt độ quốc gia được đo lường ở 19 quốc gia châu Âu (hệ số tương quan r=−0.69, P<0.001).

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.

Hiện nay có một lượng lớn tài liệu được công bố về những điểm mạnh và yếu của các phương pháp hạ xuống cho các biến khí hậu khác nhau, ở những vùng miền và mùa khác nhau. Tuy nhiên, rất ít sự chú ý được dành cho việc lựa chọn phương pháp hạ xuống khi xem xét các tác động của biến đổi khí hậu đối với hệ thống thủy văn. Bài báo tổng quan này đánh giá tài liệu hạ xuống hiện tại, xem xét những phát triển mới trong lĩnh vực hạ xuống đặc biệt cho các tác động thủy học. Các phần tập trung vào khái niệm hạ xuống; các phương pháp mới; các nghiên cứu phương pháp so sánh; mô hình hóa các cực trị; và ứng dụng vào các tác động thủy học.

Tiếp theo, chúng tôi xem xét các phát triển mới trong việc xây dựng kịch bản khí hậu có thể cung cấp nhiều tiềm năng nhất cho sự tiến bộ trong cộng đồng ‘hạ xuống cho tác động thủy học’, như mô hình hóa xác suất, quy mô họa tiết và hạ xuống của nhiều biến và đề xuất các cách mà chúng có thể được kết hợp với các kỹ thuật hạ xuống trong khuôn khổ kịch bản biến đổi khí hậu xác suất để đánh giá những bất định liên quan đến các dự báo trong tương lai. Trong các nghiên cứu tác động thủy học, vẫn còn ít sự xem xét dành cho nghiên cứu ứng dụng; cách mà các kết quả có thể được sử dụng tốt nhất để giúp các bên liên quan và nhà quản lý đưa ra quyết định sáng suốt, vững chắc về các chiến lược thích ứng và giảm thiểu trong bối cảnh nhiều bất định về tương lai. Chúng tôi gợi ý rằng cần có sự chuyển đổi từ các nghiên cứu so sánh sang cung cấp các công cụ ra quyết định cho việc lập kế hoạch và quản lý mà vững chắc trước những bất định trong tương lai; với việc xem xét và hiểu rõ những bất định trong hệ thống mô hình hóa. Bản quyền © 2007 Hiệp hội Khí tượng Hoàng gia.

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.