Sự thay đổi khí hậu là gì? Các bài báo nghiên cứu khoa học

Khái niệm “sự thay đổi khí hậu”

Sự thay đổi khí hậu (climate change) là một hiện tượng toàn cầu phản ánh những thay đổi lâu dài trong đặc điểm thống kê của khí hậu – bao gồm nhiệt độ trung bình, lượng mưa, độ ẩm, tốc độ gió và các hình thái thời tiết cực đoan – tại một khu vực hoặc toàn cầu trong một khoảng thời gian kéo dài hàng thập kỷ đến hàng thế kỷ.

Theo Ủy ban Liên chính phủ về Biến đổi Khí hậu (IPCC), thay đổi khí hậu hiện nay chủ yếu do các hoạt động của con người, đặc biệt là việc gia tăng phát thải khí nhà kính từ đốt nhiên liệu hóa thạch như than đá, dầu mỏ và khí đốt tự nhiên. Các khí này gây hiệu ứng nhà kính – làm nhiệt lượng từ mặt trời bị giữ lại trong khí quyển, khiến trái đất nóng lên vượt mức tự nhiên.

Trong bối cảnh hiện đại, thay đổi khí hậu không còn chỉ là khái niệm khoa học mà đã trở thành một chủ đề chính trị, kinh tế và xã hội toàn cầu. Việc đo lường, theo dõi và giảm thiểu tác động của hiện tượng này là nhiệm vụ cấp thiết được Liên Hợp Quốc và cộng đồng quốc tế thúc đẩy thông qua các hiệp định như Thỏa thuận Paris năm 2015.

Phân biệt “biến đổi khí hậu” và “hiện tượng thời tiết”

Biến đổi khí hậu và thời tiết là hai khái niệm thường bị nhầm lẫn. Thời tiết mô tả tình trạng khí quyển trong thời gian ngắn – từ vài giờ đến vài ngày – như mưa, nắng, bão, gió. Trong khi đó, biến đổi khí hậu phản ánh các xu hướng dài hạn về trung bình nhiệt độ, tần suất thiên tai hoặc sự thay đổi mô hình mưa qua nhiều năm hoặc thập kỷ.

Các nhà khí hậu học sử dụng chuỗi dữ liệu kéo dài hàng thập kỷ để xác định liệu có tồn tại một xu hướng rõ ràng, ổn định trong các biến số khí hậu hay không. Do đó, một đợt lạnh đột ngột trong mùa đông không phủ nhận thực tế rằng nhiệt độ trung bình toàn cầu đang gia tăng. Hiện tượng El Niño và La Niña là ví dụ cho thấy sự dao động tự nhiên của thời tiết có thể lấn át xu hướng khí hậu trong ngắn hạn, nhưng không thay đổi xu thế dài hạn của biến đổi khí hậu.

Theo NOAA (National Centers for Environmental Information), việc phân biệt hai khái niệm này là quan trọng để xây dựng chính sách ứng phó. Thời tiết thay đổi từng ngày, nhưng khí hậu thay đổi ảnh hưởng lâu dài đến hệ sinh thái, mùa vụ nông nghiệp và mô hình kinh tế.

Bằng chứng khoa học về sự thay đổi khí hậu

Bằng chứng về biến đổi khí hậu hiện đại đến từ nhiều nguồn dữ liệu khác nhau: ghi chép nhiệt độ trực tiếp từ các trạm khí tượng, ảnh vệ tinh, phân tích lõi băng, vòng cây và trầm tích đáy biển. Tất cả đều cho thấy xu hướng nhiệt độ toàn cầu tăng rõ rệt, đặc biệt kể từ sau năm 1950.

Các phép đo từ Đài quan sát Mauna Loa ở Hawaii xác nhận nồng độ CO₂ trong khí quyển đã vượt 420 phần triệu (ppm) – mức cao nhất trong hơn 800.000 năm qua, theo dữ liệu lõi băng từ Nam Cực. Biểu đồ sau cho thấy sự tăng trưởng nồng độ CO₂ theo thời gian:

Báo cáo Đánh giá lần thứ 6 (AR6) của IPCC công bố năm 2021 xác nhận rằng trái đất đã nóng lên 1,1°C so với thời kỳ tiền công nghiệp (1850–1900), và sự gia tăng này không thể đảo ngược trong vài thế kỷ tới nếu không cắt giảm nhanh lượng khí nhà kính. Tác động của biến đổi khí hậu đã được quan sát rõ ràng tại các vùng cực, nơi tốc độ tan băng đang diễn ra nhanh gấp 2–4 lần so với mức trung bình toàn cầu.

Các nguyên nhân chính gây ra sự thay đổi khí hậu

Nguyên nhân tự nhiên của biến đổi khí hậu như thay đổi trong quỹ đạo trái đất, hoạt động núi lửa hay chu kỳ mặt trời chỉ đóng vai trò rất nhỏ trong xu hướng nóng lên hiện tại. Theo IPCC, hơn 95% nguyên nhân là do hoạt động của con người. Những nguồn phát thải chủ yếu bao gồm:

• Đốt nhiên liệu hóa thạch cho sản xuất điện, giao thông, công nghiệp
• Phá rừng, chuyển đổi đất rừng thành đất nông nghiệp
• Sản xuất và sử dụng các loại phân bón, chất làm lạnh gây phát thải CH₄ và N₂O

Ba loại khí nhà kính chính đóng vai trò trong quá trình này gồm:

Việc tích lũy các khí nhà kính trong khí quyển làm gia tăng hiệu ứng nhà kính tự nhiên, dẫn đến tình trạng giữ nhiệt nhiều hơn, phá vỡ cân bằng bức xạ năng lượng. Phương trình đơn giản mô tả mối quan hệ này là: $\Delta T = \lambda \cdot \Delta F$trong đó \( \Delta T \) là thay đổi nhiệt độ, \( \lambda \) là độ nhạy khí hậu, và \( \Delta F \) là thay đổi trong cưỡng bức bức xạ khí quyển (W/m²).

Các hệ quả môi trường và sinh thái

Biến đổi khí hậu đang gây ra những biến động lớn đối với các hệ sinh thái tự nhiên và môi trường sống của hàng triệu loài sinh vật. Tăng nhiệt độ trung bình toàn cầu kéo theo nhiều hệ quả nghiêm trọng như băng tan ở vùng cực, mực nước biển dâng, gia tăng sóng nhiệt và sụt giảm đa dạng sinh học.

Một trong những hậu quả đáng chú ý nhất là sự tan rã của các hệ sinh thái biển như rạn san hô. Theo nghiên cứu của NOAA, hơn 50% diện tích rạn san hô Great Barrier Reef tại Úc đã bị tẩy trắng do nhiệt độ nước biển tăng vượt ngưỡng sinh lý. Các loài sinh vật biển bị mất nơi cư trú, kéo theo suy giảm nguồn lợi thủy sản.

Hệ sinh thái trên cạn cũng không tránh khỏi tổn thương. Nhiều loài động thực vật di cư lên cao hơn hoặc về phía cực để thích ứng với điều kiện mới, dẫn đến mất cân bằng chuỗi thức ăn. Nhiệt độ tăng làm thay đổi mùa vụ và làm khô hạn kéo dài tại các khu vực bán hoang mạc, đe dọa sản lượng nông nghiệp.

Ảnh hưởng kinh tế – xã hội

Biến đổi khí hậu không chỉ là vấn đề môi trường mà còn là thách thức lớn đối với phát triển kinh tế và ổn định xã hội. Hậu quả của nó tác động trực tiếp lên các ngành kinh tế mũi nhọn như nông nghiệp, ngư nghiệp, du lịch và năng lượng, đồng thời làm gia tăng nghèo đói, bất bình đẳng và xung đột tài nguyên.

Báo cáo của IMF (2022) dự báo nếu không kiểm soát khí thải, nhiệt độ toàn cầu có thể tăng 2,6°C vào cuối thế kỷ và gây tổn thất GDP toàn cầu từ 10% đến 18%. Các quốc gia nghèo hoặc đang phát triển, vốn phụ thuộc vào nông nghiệp và có hạ tầng kém, là những đối tượng chịu thiệt hại lớn nhất.

Các tác động cụ thể bao gồm:

• Thiếu nước sạch, mất mùa do hạn hán kéo dài
• Suy giảm an ninh lương thực và gia tăng giá thực phẩm
• Gia tăng bệnh truyền nhiễm và rối loạn sức khỏe tâm thần
• Di cư môi trường và căng thẳng xã hội

Liên Hợp Quốc ước tính đến năm 2050, sẽ có hơn 200 triệu người trở thành "người tị nạn khí hậu" – buộc phải di cư do các yếu tố thời tiết cực đoan và biến đổi khí hậu.

Mô hình và công cụ dự báo khí hậu

Để phân tích và dự đoán xu thế khí hậu trong tương lai, các nhà khoa học sử dụng mô hình khí hậu toàn cầu (GCMs – General Circulation Models). Các mô hình này dựa trên phương trình vật lý mô phỏng sự vận động của khí quyển, đại dương, băng tuyết và bề mặt đất.

GCM được xây dựng trên hệ phương trình động lực học và cân bằng năng lượng: $\frac{dT}{dt} = R_{in} - R_{out} + F_{anthro}$trong đó:

• \( T \): nhiệt độ trung bình toàn cầu
• \( R_{in}, R_{out} \): bức xạ đến và bức xạ thoát khỏi trái đất
• \( F_{anthro} \): cưỡng bức bức xạ do hoạt động của con người

Dựa trên kịch bản phát thải khác nhau (SSP1-1.9, SSP2-4.5, SSP5-8.5), các mô hình khí hậu có thể đưa ra các dự báo về sự tăng nhiệt, mực nước biển, lượng mưa và tần suất thiên tai đến năm 2100. Dữ liệu từ mô hình này là cơ sở cho các chính sách giảm phát thải và thích ứng của từng quốc gia.

Biện pháp thích ứng và giảm thiểu

Ứng phó với biến đổi khí hậu gồm hai nhóm giải pháp chính: giảm thiểu (mitigation) và thích ứng (adaptation). Giảm thiểu nhằm giảm lượng khí nhà kính phát thải, còn thích ứng nhằm giảm tổn thất khi tác động khí hậu xảy ra.

Các chiến lược giảm thiểu bao gồm:

1. Chuyển đổi sang năng lượng tái tạo (năng lượng mặt trời, gió, thủy điện)
2. Thúc đẩy giao thông xanh và đô thị bền vững
3. Áp dụng công nghệ thu giữ và lưu trữ carbon (CCS)
4. Tái trồng rừng và phục hồi hệ sinh thái tự nhiên

Về mặt thích ứng, các chính sách phổ biến là:

• Phát triển hạ tầng chống chịu (đê biển, hệ thống cảnh báo sớm)
• Điều chỉnh lịch mùa vụ, lựa chọn giống cây trồng chịu hạn
• Quản lý tài nguyên nước và tái chế nước

Thỏa thuận Paris 2015 yêu cầu các quốc gia cam kết mục tiêu giảm phát thải (NDCs) nhằm giữ nhiệt độ tăng toàn cầu dưới 2°C so với mức tiền công nghiệp, với nỗ lực tối ưu không vượt quá 1,5°C. Theo UNFCCC, đến năm 2023, hơn 190 quốc gia đã tham gia vào hiệp định này.

Vai trò của cá nhân và cộng đồng

Bên cạnh chính sách vĩ mô, thay đổi từ cấp cá nhân và cộng đồng có vai trò rất quan trọng trong việc làm chậm tốc độ biến đổi khí hậu. Sự thay đổi lối sống, tiêu dùng và nhận thức góp phần giảm nhu cầu năng lượng và phát thải khí nhà kính.

Những hành động cá nhân hiệu quả:

• Sử dụng phương tiện công cộng hoặc xe đạp
• Tiêu thụ điện hiệu quả, chuyển sang điện tái tạo
• Giảm tiêu dùng thịt đỏ và các sản phẩm carbon cao
• Tái sử dụng, phân loại và tái chế rác thải

Giáo dục khí hậu và truyền thông cộng đồng đóng vai trò nâng cao nhận thức, thúc đẩy hành vi xanh trong cộng đồng địa phương. Theo WRI, những sáng kiến cộng đồng như “trường học xanh”, “nông nghiệp tái tạo” và “thành phố bền vững” có tiềm năng lớn trong việc phổ cập giải pháp khí hậu đến từng người dân.

Triển vọng tương lai và vai trò nghiên cứu liên ngành

Giải quyết biến đổi khí hậu đòi hỏi nỗ lực đa ngành và hợp tác quốc tế sâu rộng. Không chỉ là vấn đề khoa học, đây còn là thách thức về quản trị toàn cầu, công bằng xã hội và đạo đức liên thế hệ. Các quyết định chính sách phải dựa trên hiểu biết khoa học kết hợp với yếu tố văn hóa, kinh tế và nhân văn.

Nghiên cứu liên ngành giữa vật lý khí hậu, kinh tế học môi trường, xã hội học và kỹ thuật năng lượng ngày càng đóng vai trò trọng yếu. Chỉ với cách tiếp cận hệ thống – từ phòng thí nghiệm đến hành lang chính sách – nhân loại mới có thể xây dựng một lộ trình thích ứng và phát triển bền vững dưới tác động khí hậu đang diễn tiến nhanh chóng.

Danh mục tài liệu tham khảo

• IPCC – Intergovernmental Panel on Climate Change
• NOAA – National Centers for Environmental Information
• U.S. Climate.gov – Scientific Climate Data
• IEA – World Energy Outlook 2023
• IMF – Climate and Long-Term Growth
• United Nations – Paris Agreement
• WRI – World Resources Institute