Tổng quan biến đổi khí hậu toàn cầu

1.1.1 Các khái niệm và  thuật ngữ

- Thời tiết là trạng thái khí quyển ở một thời điểm tại một nơi nhất định được xác định bằng tổ hợp các yếu tố: nhiệt độ, áp suất, độ ẩm, tốc độ gió, mưa,…

- Khí hậu là tổng hợp của thời tiết được đặc trưng bởi các trị số thống kê (trung bình, xác suất các cực trị v.v..) của các yếu tố khí tượng biến động trong một khu vực địa lý. Thời kỳ trung bình thường là vài thập kỷ. Định nghĩa chính thức của Tổ chức Khí tượng thế giới (WMO) “Tổng hợp các điều kiện thời tiết ở một khu vực nhất định đặc trưng bởi thống kê dài hạn các biến số của trạng thái khí quyển ở khu vực đó”.

- Aerosols là tập hợp các phân tử rắn và lỏng trên không với kích thước từ 0,01 đến 10 nanomet tồn tại trong khí quyển ít nhất hàng giờ. Aerosols có thể là tự nhiên hoặc nhân tạo, ảnh hưởng đến khí hậu bằng nhiều cách khác nhau: trực tiếp thông qua tán xạ hoặc bức xạ hấp thụ  hoặc gián tiếp qua vai trò hạt nhân ngưng kết mây hoặc điều tiết đặc tính quang học hoặc thời gian tồn tại của mây.

- Biến đổi khí hậu(BĐKH) là sự biến đổi trạng thái của khí hậu so với trung bình và/hoặc dao  động của khí hậu duy trì trong một khoảng thời gian dài, thường là vài thập kỷ hoặc dài hơn. BĐKH là do hoạt động của con người làm thay đổi thành phần của khí quyển hay trong khai thác sử dụng đất.

- El Nino, La Nina, ENSO: Vào những khoảng thời gian không đều đặn, nhưng nhìn chung vào khoảng bốn năm một lần, nhiệt độ bề mặt nước biển phía đông và trung tâm xích đạo Thái Bình Dương lại nóng lên trên diện rộng. Sự nóng lên đó thường kéo dài khoảng một năm, được gọi là hiện tượng El Nino (tên này có nghĩa là “ Đứa con của Chúa”, do hiện tượng này thường xảy ra vào mùa Giáng sinh ngoài khơi Nam Mỹ, kéo dài và mạnh lên khi hiện tượng El Nino trên toàn Thái Bình Dương xảy ra).El Nino có thể được coi như pha nóng lên của dao động khí hậu. Trong pha lạnh đi, gọi là La  Nina, nhiệt độ bề mặt biển Thái Bình Dương xích đạo lạnh đi so với bình thường. Nhiệt độ bề mặt biển đi đôi với sự dịch chuyển lan rộng trong khí quyển về gió, mưa v.v… Dao động nam là để chỉ những biến đổi áp suất  bề mặt vùng nhiệt đới đi kèm chu trình EL Nino/La Nina. Các hiện tượng này bao gồm sự tương tác mạnh giữa đại dương và khí quyển, và thuật ngữ ENSO (El Nino/Shouthem Osciliation) thường được dùng để chỉ một hiện tượng tổng thể. Ở khu vực Thái Bình Dương, chu trình ENSO sinh ra những biến đổi lớn, rõ ràng trong các dòng hải lưu vùng nhiệt đới, nhiệt độ, gió tín phong, các khu vực mưa v.v.. Thông qua các mối liên hệ xa trong khí quyển, ENSO cũng ảnh hưởng đến khí hậu theo mùa ở nhiều khu vực khác trên toàn cầu.

- Khả năng dễ bị tổn thương do tác động của BĐKH là mức độ mà một hệ thống (tự nhiên, xã hội, kinh tế) có thể bị tổn thương do BĐKH, hoặc không có khả năng thích ứng với những tác động bất lợi của BĐKH, kể cả biến đổi tự nhiên và cực trị. Tổn thương là hàm của tính chất, mức độ và tốc độ của biến đổi và biến động khí hậu mà một hệ thống phát lộ ra cùng với độ mẫn cảm và năng lực thích ứng của nó.

- Kịch bản biến đổi khí hậu là giả định có cơ sở khoa học về sự tiến triển trong tương lai của các mối quan hệ giữa kinh tế-xã hội, phát thải khí nhà kính, BĐKH và nước biển dâng. Lưu ý rằng kịch bản BĐKH khác với dự báo thời tiết và dự báo khí hậu là nó chỉ đưa ra quan điểm về mối ràng buộc giữa phát triển kinh tế-xã hội và hệ thống khí hậu.

-Kịch bản phát thải là một cách trình diễn hợp lý sự phát triển tương lai về lượng phát thải của các thực thể có hoạt động bức xạ tiềm năng, tức các khí nhà kính (KNK), aerosols, dựa trên một loạt giả định nội tại nhất quán và chặt chẽ về động lực (chẳng hạn phát triển dân số, kinh tế xã hội, thay đổi kỹ thuật) và quan hệ giữa chúng.

-Phát thải nhân tạo là phát thải các KNK, tiền KNK hoặc aerosols liên quan với các hoạt động nhân tạo bao gồm đốt nhiên liệu hóa thạch, khai phá rừng, thay đổi sử dụng đất, súc vật, phân bón.

- Nước biển dâng là sự dâng mực nước của đại dương trên toàn cầu, trong đó không bao gồm triều, nước dâng do bão,…Nước biển dâng tại một vị trí nào đó có thể cao hơn hoặc thấp hơn so với trung bình toàn cầu vì có sự khác nhau về nhiệt độ của đại dương và các yếu tố khác.

- Ứng phó với biến đổi khí hậu là các hoạt động của con người nhằm thích ứng và giảm nhẹ các tác nhân gây ra BĐKH.

- Thích ứng vời biến đổi khí hậu là sự điều chỉnh hệ thống tự nhiên hoăc con người đối với hoàn cảnh hoặc môi trường thay đổi, nhằm mục đích giảm khả năng bị tổn thương do BĐKH và tận dụng các cơ hội do nó mang lại.

- Giảm nhẹ biến đổi khí hậug là các hoạt dộng  nhằm giảm mức độ hoặc cường độ phát thải khí nhà kính.

- Hoạt động ưu tiên là những hoạt động cấp bách mà nếu trì hoãn thực hiện sẽ làm gia tăng tính dễ bị tổn thương hoặc sẽ tiêu tốn nhiều chi phí hơn về sau này.

- Tích hợp vấn đề biến đổi khí hậu vào các kế hoạch phát triển của ngành là hoạt động  điều chỉnh, bổ sung kế hoạch phát triển đó, bao gồm chủ trương, chính sách, cơ chế, tổ chức có liên quan đén việc thực hiện kế hoạch phát triển cho phù hợp với xu thế BĐKH, các hiện tượng khí hậu cực đoan và những tác động trước mắt và lâu dài của chúng đối với kế hoạch phát triển.

1.1.2.Nhận thức

Ban Liên Chính phủ về Biến đổi khí hậu (IPCC) đã tổ chức 4 lần báo cáo đánh giá tình hình BĐKH toàn cầu:
- Báo cáo đánh giá lần thứ nhất (1990) là cơ sở để Liên Hợp Quốc quyết định thành lập Ủy ban Hiệp thương liên Chính phủ về một Công ước khí hậu tiến tới Công ước Khung của Liên Hợp Quốc về Biến đổi khí hậu, được ký kết vào tháng 6 năm 1992.
-Báo cáo đánh giá lần thứ hai (1994) là cơ sở để thảo luận và thông qua Nghị định thư Kyoto tại Hội nghị lần thứ 3 các Bên Công ước (1997).

-Báo cáo đánh giá lần thứ ba (2001), sau 10 năm thông qua Công ước Khung của Liên Hợp Quốc về Biến đổi khí hậu.
-Báo cáo đánh giá lần thứ tư (2007), sau 10 năm thông qua Nghị định thư Kyoto và một năm trước khi bước vào thời kỳ cam kết đầu tiên theo Nghị định thư (2008 - 2012), để chuẩn bị cho việc thương lượng về thời kỳ cam kết tiếp theo.

Mỗi lần đánh giá đều có những tiến bộ mới về nguồn số liệu và phương pháp, làm giảm đáng kể những điều chưa chắc chắn tồn tại trước đây, do đó, nâng cao rõ rệt mức độ tin cậy của những kết luận về biến đổi khí hậu trong quá khứ cũng như tương lai.

Sau đây là những kết luận chính trong báo cáo đánh giá lần thứ tư của IPCC được công bố tháng 2 năm 2007:

-Sự nóng lên toàn cầu của hệ thống khí hậu hiện nay là chưa từng có và rất rõ ràng từ những quan trắc nhiệt độ và đại dương trung bình toàn cầu, sự tan chảy của băng và tuyết trên phạm vi rộng lớn và sự dâng lên của mực nước biển trung bình toàn cầu:

-Xu thế tăng nhiệt độ trong chuỗi số liệu 100 năm (1906 - 2005) là 0,740C; Xu thế tăng nhiệt độ trong 50 năm gần đây là 0,130C/1 thập kỷ, gấp 2 lần xu thế tăng của 100 năm qua.

-Nhiệt độ trung bình ở Bắc cực đã tăng với tỷ lệ 1,50C/100 năm, gấp 2 lần tỷ lệ tăng trung bình toàn cầu, nhiệt độ trung bình ở Bắc cực trong 50 năm cuối thế kỷ XX cao hơn bất kỳ nhiệt độ trung bình của 50 năm nào khác trong 500 năm gần đây và có thể là cao nhất, ít nhất là trong 1300 năm qua.

-Nhiệt độ trung bình ở đỉnh lớp băng vĩnh cửu ở Bắc bán cầu đã tăng 30C kể từ năm 1980.

-11 trong số 12 năm gần đây (1995 - 2006) nằm trong số 12 năm nóng nhất trong chuỗi quan trắc bằng máy kể từ năm 1850.

-Mực nước biển trung bình toàn cầu đã tăng với tỷ lệ trung bình 1,8 mm/năm trong thời kỳ 1961 - 2003 và tăng nhanh hơn với tỷ lệ 3,1 mm/năm trong thời kỳ 1993 - 2003. Tổng cộng, mực nước biển trung bình toàn cầu đã tăng lên 0,31 m trong 100 năm gần đây.

Chính sự tan băng ở Greenland, Bắc cực và Nam cực đã làm cho mực nước biển tăng nhanh hơn trong thời kỳ 1993 - 2003. Ngoài ra, nhiệt độ trung bình của đại dương toàn cầu tăng lên (ít nhất là tới độ sâu 3000 m) cũng góp phần vào sự tăng lên của mực nước biển.

Số liệu vệ tinh cho thấy, diện tích biển băng trung bình năm ở Bắc Cực đã thu hẹp 2,7%/thập kỷ. Riêng mùa hè giảm 7,4%/thập kỷ. Diện tích cực đại của lớp phủ băng theo mùa ở Bắc bán cầu đã giảm 7% kể từ năm 1990, riêng trong mùa xuân giảm tới 15%.

Mới đây, tại Hội nghị quốc tế về biến đổi khí hậu họp tại Bruxen (Bỉ), các báo cáo khoa học cho biết, ở Bắc cực, khối băng dày 2 dặm (khoảng trên 3 km) đang mỏng dần và đã mỏng đi 66 cm. Ở Nam Cực, băng cũng đang tan với tốc độ chậm hơn và những núi băng ở Tây Nam cực đổ sụp. Những lớp băng vĩnh cửu ở Greenland tan chảy. Ở Alaska (Bắc Mỹ, trong những năm gần đây nhiệt độ đã tăng 1,50C so với trung bình nhiều năm, làm tan băng và lớp băng vĩnh cửu đã giảm 40%, những lớp băng hàng năm dày khoảng 1,2 m đã giảm 4 lần, chỉ còn 0,3 m. Báo cáo cũng cho biết, các núi băng trên cao nguyên Thanh Hải (Trung Quốc) ở độ cao 5000 m mỗi năm giảm trung bình 7% khối lượng và 50 - 60 m độ cao, uy hiếp nguồn nước của các sông lớn ở Trung Quốc. Trong 30 năm qua, trung bình mỗi năm, diện tích lớp băng trên cao nguyên Tây Tạng bị tan chảy khoảng 131 km2, chu vi vùng băng tuyết bên sườn cao nguyên mỗi năm giảm 100 - 150 m, có nơi tới 350 m. Diện tích các đầm lầy trong khu vực này cũng giảm 10%. Tất cả đang làm cạn kiệt hồ nước Thanh Hải, một hồ lớn nhất Trung Quốc, đe dọa hồ sẽ bị biến mất trong vòng 200 năm tới. Nếu nhiệt độ trái đất tiếp tục tăng, khối lượng băng tuyết ở khu vực cao nguyên sẽ giảm 1/3 vào năm 2050 và chỉ còn 1/2 vào năm 2090.

Biến đổi khí hậu có thể do 2 nguyên nhân: do những quá trình tự nhiên và do ảnh hưởng của con người.

Phần lớn các nhà khoa học đều khẳng định rằng hoạt động của con người đã và đang làm BĐKH toàn cầu. Nguyên nhân chủ yếu của sự biến đổi đó là sự tăng nồng độ khí nhà kính trong khí quyển dẫn đến tăng hiệu ứng nhà kính. Đặc biệt quan trọng là khí CO2 được tạo thành do sử dụng năng lượng từ nhiên liệu hóa thạch (như dầu mỏ, than đá, khí tự nhiên…), phá rừng và chuyển đổi sử dụng đất. Để đánh giá vai trò của khí nhà kính đến BĐKH cần xét 4 đặc trưng sau:

  -Thay đổi nồng độ khí nhà kính;

  -Đặc tính hấp thụ bức xạ của khí nhà kính;

  -Thời gian tồn tại(tuổi thọ) của khí nhà kính;

  -Tác động qua lại giữa các khí nhà kính.

Một điều cần chú ý khi nói đến vai trò của khí nhà kính đối với BĐKH là những đặc trưng của chúng chỉ có ý nghĩa khi xét trên quy mô toàn cầu. Vì vậy, những kết quả đo đạc thường là những đặc trưng mang tính toàn cầu. Những kết quả đo đạc được cho thấy,  nhiều loại khí hiếm có xu thế tăng lên đáng kể trong những năm gần đây. Những nghiên cứu chỉ rõ, có mối liên quan giữa sự tăng lên của nhiệt độ bề mặt trái đất với sự tăng lên nồng độ của một số loại khí nhà kính trong khí quyển như CO2 và CH4.

Khí quyển hiện nay có khoảng 750 tỷ tấn cacbon. Đại dương chứa lượng cacbon gấp khoảng 50 lần, sinh quyển trái đất khoảng 3 lần và lục địa khoảng 5 lần nhiều hơn trong khí quyển. Số liệu về sản xuất năng lượng cho thấy nồng độ CO2 tăng hàng năm khoảng 4,4% cho tới khi có cuộc khủng hoảng năng lượng năm 1975. Sau đó, mức tăng giảm dần vào khoảng năm 1980 mặc dù có biến động hàng năm. Theo những đánh giá mới nhất, than và dầu hỏa góp phần thải CO2 gần tương đương nhau (khoảng 40%), khí đốt khoảng 20%, tuy mức thải CO2 cho mỗi đơn vị khối lượng của từng loại nhiên liệu có khác nhau.

Nhu cầu về năng lượng của nhân loại ngày càng nhiều, trong đó năng lượng hóa thạch chiếm phần lớn. Mặc dù năng lượng hạt nhân hoặc một số dạng năng lượng sạch khác có xu hướng tăng lên nhưng vẫn chỉ chiếm một phần nhỏ so với nhu cầu năng lượng nói chung. Sử dụng nhiều năng lượng hóa thạch là nguyên nhân làm tăng đáng kể nồng độ khí CO2 trong khí quyển, trong đó các nước phát triển đóng góp phần lớn.Trong việc đánh giá hiệu ứng của các khí nhà kính, có 2 vấn đề rất đáng lưu ý là:

 -Các khí nhà kính tồn tại lâu trong khí quyển, từ vài tháng đến vài trăm năm, được xáo trộn nhanh chóng và làm thay đổi thành phần khí quyển toàn cầu.

- Do sự xáo trộn như vậy, phát thải khí nhà kính từ bất kỳ nguồn nào, ở đâu cũng đều ảnh hưởng đến mọi nơi trên thế giới.

Như vậy, phát thải khí nhà kính là nguyên nhân chủ yếu dẫn đến BĐKH hiện nay, một sự thay đổi môi trường lớn lao nhất mà con người phải chịu đựng. Đây cũng là lý do vì sao BĐKH là một vấn đề mang tính toàn cầu.

Tăng nồng độ khí nhà kính dẫn đến tăng hiệu ứng nhà kính của khí quyển và kết quả là tăng nhiệt độ trung bình bề mặt trái đất. Trên phạm vi khu vực, sự phát ra những chất khí và những phần tử gây ô nhiễm khác dẫn đến những tác động lớn, mặc dù một số trong các khí đó có thể có tác động ngược lại. Ví dụ, chất muội mồ hóng (sooty aerosols) có khuynh hướng làm khí hậu khu vực ấm lên, trong khi chất sunfat làm lạnh đi bởi phản xạ ánh sáng mặt trời nhiều hơn. Trong khi ta có cảm giác chịu tác động trực tiếp ở các vùng công nghiệp, các chất sol khí này còn có thể tác động gián tiếp lên nhiệt độ trung bình toàn cầu.

Từ trước thời kỳ tiền công nghiệp (1750), hàm lượng khí CO2 trong khí quyển vốn rất ổn định tồn tại trong khoảng 10.000 năm, tương ứng với khoảng 280ppm (phần triệu) vào thời kỳ 1000 - 1750, đã tăng lên 370ppm vào năm 2000, tương ứng với 31 (±4)%. Trong khi đó, lượng mêtan đã tăng từ 700ppb (phần tỷ) vào thời kỳ 1000 - 1750 lên đến 1750ppb vào năm 2000, tương ứng với 151 (±25)%; khí ôxit nitơ tăng từ 270ppb thời kỳ 1000 - 1750 đến 316ppb vào năm 2000, tướng ứng với 17 (±5)%, lượng ôzôn tầng đối lưu tiếp tục tăng với tỷ lệ 35(±15)% so với thời kỳ tiền công nghiệp và thay đổi theo vùng. Các chất khí cacbon thuộc nhóm halogen không có trong khí quyển thời kỳ tiền công nghiệp, đã tăng rõ rệt trong khoảng năm chục năm gần đây. Từ 1995, nồng độ các khí này đã giảm dần nhờ được kiểm soát bởi Nghị định thư Montreal.

Việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch phát thải 70 - 90% lượng CO2 vào khí quyển. Năng lượng hóa thạch được sử dụng trong giao thông vận tải, chế tạo các thiết bị điện: tủ lạnh, hệ thống điều hòa nóng lạnh và các ứng dụng khác. Lượng CO2 còn do hoạt động trong nông nghiệp và khai thác rừng (kể cả cháy rừng), khai hoang và công nghiệp.

Mỗi năm con người thải vào khí quyển 22 tỷ tấn CO2 do đốt năng lượng hóa thạch, trong đó việc đốt, phá rừng và sản xuất nông nghiệp đóng góp khoảng 2 đến 9 tỷ tấn.

Khí mêtan xuất hiện do hai nguyên nhân: nguồn gốc tự nhiên và hoạt động của con người. Đây là loại khí nhà kính lớn thứ 2, sau CO2. Mỗi năm, trung bình lượng khí CH4 được thải vào khí quyển là 500 triệu tấn, trong đó do hoạt động nông nghiệp chiếm 70 - 80%. Sản xuất lúa nước, chăn nuôi gia súc, đốt sinh khối, rác thải, khai thác than đá, khoan dầu mỏ và làm rò rỉ ống dẫn dầu khí, đều liên quan đến sự phát sinh khí mêtan.

Cũng như khí mêtan, N2O phát sinh do 2 nguyên nhân: nguồn gốc tự nhiên và hoạt động con người. Việc đốt các nhiên liệu hóa thạch, hoạt động công nghiệp và nông nghiệp, sử dụng các hóa chất, phân bón hóa học đã làm tăng lượng N2O trong khí quyển. Phần lớn lượng phát thải khí N2O hàng năm  (3 - 4,5 triệu tấn) bắt nguồn từ nông nghiệp.

Các chất CFC và các halôcácbon khác được sử dụng trong máy lạnh, điều hòa không khí, đã bổ sung lượng khí nhà kính, tuy phần lớn trong số đó được loại trừ theo thỏa thuận quốc tế, bởi các loại khí đó làm suy giảm lượng ôzôn trên tầng bình lưu. Ôzôn trong tầng đối lưu là khí nhà kính quan trọng được hình thành do hoạt động công nghiệp.

Tóm lại, tiêu thụ năng lượng do đốt các nhiên liệu hóa thạch đóng góp khoảng một nửa (46%) vào tiềm năng nóng lên toàn cầu. Phá rừng nhiệt đới đóng góp khoảng 18% và hoạt động nông nghiệp tạo ra khoảng 9% tổng số các khí thải gây ra lượng bức xạ cưỡng bức làm nóng lên toàn cầu. Sản phẩm hóa học (CFC, Halon…): 24% và các nguồn khác như chôn rác dưới đất, nhà máy xi măng…: 3%.

1.1.3. Các biểu hiện chính của biến đổi khí hậu toàn cầu

Theo đánh giá lần thứ 4 của Ban liên Chính phủ về biến đổi khí hậu (IPCC, 2007) đã nhận định rằng sự nóng lên của hệ thống khí hậu trái đất hiện nay là chưa từng có, điều đó đã được minh chứng từ những quan trắc về sự tăng lên của nhiệt độ không khí và đại dương trung bình toàn cầu, sự tan chảy băng và tuyết trên phạm vi rộng lớn, sự dâng lên của mực nước biển trung bình toàn cầu.

- Nhiệt độ trung bình toàn cầu tăng khoảng 0,74OC trong thời kỳ 1906 - 2005, tốc độ tăng của nhiệt độ trong 50 năm gần đây gần gấp đôi so với 50 năm trước đây. Hai năm được công nhận có nhiệt độ trung bình toàn cầu cao nhất từ trước đến nay là 1998, 2005; 11/12 năm gần đây (1995 - 2006) nằm trong số 12 năm nóng nhất trong chuỗi số liệu quan trắc. Nhiệt độ trên lục địa tăng rõ rệt và nhanh hơn hẳn so với nhiệt độ trên đại dương với thời kỳ tăng nhanh nhất là mùa đông (tháng XII, I, II) và mùa xuân (tháng III, IV, V). Nhiệt độ cực trị cũng có chiều hướng biến đổi tương tự như nhiệt độ trung bình;

 

Hình 1.1: Thay đổi nhiệt độ toàn cầu giai đoạn 1860 - 1999

-  Lượng mưa có chiều hướng tăng lên trong thời kỳ 1900 - 2005 ở phía Bắc vĩ độ 30ºN, tuy nhiên lại có xu hướng giảm đáng kể từ năm 1970 ở vùng nhiệt đới. Lượng mưa ở khu vực từ 10ºN đến 30ºN tăng lên từ năm 1900 đến 1950 ở vùng nhiệt đới và giảm trong thời kỳ sau đó. Nhìn chung, lượng mưa có xu hướng biến đổi theo mùa và theo không gian rõ rệt hơn hẳn so với nhiệt độ. Hiện tượng mưa lớn có dấu hiệu tăng lên trong thời gian gần đây;

- Mực nước biển trung bình toàn cầu đã tăng với tỷ lệ trung bình 1,8mm/năm trong thời kỳ 1961 - 2003 và với tỷ lệ 3,1mm/năm trong thời kỳ từ năm 1993 - 2003. Trong những năm gần đây, tổng cộng mực nước biển đã dâng 0,31m (± 0,07m).

Diện tích băng biển trung bình năm ở Bắc cực đã thu hẹp với tỷ lệ 2,7%/1 thập kỷ. Diện tích cực đại của lớp phủ băng theo mùa ở bán cầu Bắc đã giảm 7% kể từ 1990, riêng trong mùa xuân giảm tới 15%.

Các báo cáo tại Hội nghị Quốc tế về BĐKH tại Brucxen (Bỉ) cho biết trung bình mỗi năm, các núi băng trên cao nguyên Thanh Hải (Trung Quốc) bị giảm 7% khối lượng và 50 - 60 m độ cao. Trong 30 năm qua, trung bình mỗi năm cao nguyên Tây Tạng bị tan chảy khoảng 131km2 , chu vi vùng băng tuyết bên sườn cao nguyên mỗi năm giảm 100 - 150m có nơi tới 350m;

 - Hạn hán xuất hiện thường xuyên hơn ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới từ năm 1970. Nguyên nhân chính của sự gia tăng này là lượng mưa giảm và nhiệt độ tăng dẫn đến bốc hơi tăng. Khu vực thường xuyên xảy ra hạn hán là phía Tây Hoa Kỳ, Úc, Châu Âu;

- Hoạt động của xoáy thuận nhiệt đới, đặc biệt là các cơn bão mạnh gia tăng từ những năm 1970 và ngày càng có xu hướng xuất hiện nhiều hơn các cơn bão có quỹ đạo bất thường. Điều này có thể thấy trên cả Ấn Độ Dương, Bắc và Tây Bắc Thái Bình Dương, số cơn bão ở Đại Tây Dương ở mức trung bình trong khoảng 10 năm gần đây;

 - Có sự biến đổi trong chế độ hoàn lưu quy mô lớn trên cả lục địa và đại dương, biểu hiện rõ rệt nhất là sự gia tăng về số lượng và cường độ của hiện tượng El Nino và biến động mạnh mẽ của hệ thống gió mùa.

Như vậy BĐKH đã và đang diễn ra trên quy mô toàn cầu, biểu hiện của chúng có thể khác nhau giữa các khu vực nhưng có thể kết luận một số đặc điểm chung là nhiệt độ tăng lên, lượng mưa biến động mạnh mẽ và có dấu hiệu tăng lên vào mùa mưa, giảm vào mùa ít mưa, hiện tượng mưa lớn gia tăng, hạn hán xuất hiện thường xuyên hơn, hoạt động của bão và áp thấp nhiệt đới phức tạp hơn, hiện tượng El Nino xuất hiện thường xuyên hơn và có biến động mạnh.

1.1.4 Nguyên nhân của sự biến đổi khí hậu hiện nay

 (1) Biến đổi khí hậu trong thời đại địa chất

Khí hậu trái đất đã trải qua nhiều lần biến đổi. Khoảng 45 triệu năm về trước, một thiên thạch khổng lồ va vào trái đất làm bề mặt trái đất bị bao phủ một lượng khói bụi dày đặc, và trái đất bị chìm trong bóng tối một thời gian dài do không có ánh sáng mặt trời. Trái đất bị lạnh đi và loài khủng long bị tiêu diệt.
Khoảng 2 triệu năm trước công nguyên, trái đất cũng trải qua nhiều lần băng hà lạnh lẽo và gian băng ấm áp, với chu kỳ mỗi lần khoảng 100 nghìn năm. Chênh lệch nhiệt độ trung bình giữa kỳ băng hà và gian băng khoảng 5 - 70C, riêng ở vùng cực khoảng 10 - 150C.
Thời kỳ gian băng khoảng 125 nghìn đến 130 nghìn năm trước công nguyên, nhiệt độ trung bình của bề mặt trái đất cao hơn thời kỳ tiền công nghiệp (1750) khoảng 20C và mực nước biển trung bình cao hơn trong thế kỷ XX từ 4 đến 6 m.
Thời kỳ băng hà cuối cùng kết thúc cách đây khoảng 10 -15 nghìn năm. Sau thời kỳ này, trái đất ấm dần lên, các sinh vật mới dần dần phát triển. Sa mạc Sahara trong khoảng 12 nghìn đến 4 nghìn năm trước công nguyên có cây cỏ và chim muông. Khoảng 5 - 6 nghìn năm trước công nguyên, nhiệt độ trái đất cao hơn hiện nay.
Đầu thế kỷ XIV, châu Âu trải qua một kỷ băng hà nhỏ kéo dài khoảng vài trăm năm. Những khối băng khổng lồ hình thành và những mùa đông khắc nghiệt làm cho mùa màng thất bát, dẫn đến nạn đói, nhiều gia đình phải di cư đi nơi khác.
Những biến đổi khí hậu xảy ra trong thời kỳ địa chất đều do các nguyên nhân tự nhiên, trong đó chủ yếu là sự chuyển động của trái đất, các vụ phun trào của núi lửa và hoạt động của mặt trời.

(2) Nguyên nhân của biến đổi khí hậu trong thời kỳ hiện đại
Nguyên nhân của sự biến đổi khí hậu hiện nay, tiêu biểu là sự nóng lên toàn cầu đã được khẳng định là do hoạt động của con người. Kể từ thời kỳ tiền công nghiệp (khoảng từ năm 1750), con người đã sử dụng ngày càng nhiều năng lượng, chủ yếu từ các nguồn nhiên liệu hóa thạch (than, dầu, khí đốt), qua đó đã thải vào khí quyển ngày càng tăng các chất khí gây hiệu ứng nhà kính, làm tăng hiệu ứng nhà kính của khí quyển, dẫn đến tăng nhiệt độ của trái đất.
Những số liệu về hàm lượng khí CO2 trong khí quyển được xác định từ các lõi băng được khoan ở Greenland và Nam cực cho thấy, trong suốt chu kỳ băng hà và gian băng (khoảng 18 nghìn năm trước), hàm lượng khí CO2 trong khí quyển chỉ khoảng 180 - 200 ppm (phần triệu), nghĩa là chỉ bằng khoảng 70% so với thời kỳ tiền công nghiệp (280 ppm). Từ khoảng năm 1800, hàm lượng khí CO2 bắt đầu tăng lên, vượt con số 300 ppm và đạt 379 ppm vào năm 2005, nghĩa là tăng khoảng 31% so với thời kỳ tiền công nghiệp, vượt xa mức khí CO2 tự nhiên trong khoảng 650 nghìn năm qua.
Hàm lượng các khí nhà kính khác như khí mêtan (CH4), ôxit nitơ (N2O) cũng tăng lần lượt từ 715 ppb (phần tỷ) và 270 ppb trong thời kỳ tiền công nghiệp lên 1774 ppb (151%) và 319 ppb (17%) vào năm 2005. Riêng các chất khí chlorofluoro cacbon (CFCs) vừa là khí nhà kính với tiềm năng làm nóng lên toàn cầu lớn gấp nhiều lần khí CO2, vừa là chất phá hủy tầng ôzôn bình lưu, chỉ mới có trong khí quyển do con người sản xuất ra kể từ khi công nghiệp làm lạnh, hóa mỹ phẩm phát triển.
Đánh giá khoa học của IPCC cho thấy, việc tiêu thụ năng lượng do đốt nhiên liệu hóa thạch trong các ngành sản xuất năng lượng, công nghiệp, giao thông vận tải, xây dựng v.v... đóng góp khoảng một nửa (46%) vào sự nóng lên toàn cầu, phá rừng nhiệt đới đóng góp khoảng 18%, sản xuất nông nghiệp khoảng 9%, các ngành sản xuất hóa chất (CFC, HCFC) khoảng 24%, còn lại (3%) là các hoạt động khác (chôn rác thải v.v...).
Từ năm 1840 đến năm 2004, tổng lượng phát thải khí CO­2­ của các nước giàu chiếm tới 70% tổng lượng phát thải khí CO2toàn cầu, trong đó ở Hoa Kỳ và Anh, trung bình mỗi người dân phát thải 1100 tấn, gấp khoảng 17 lần ở Trung Quốc và 48 lần ở Ấn Độ.
Riêng năm 2004, lượng phát thải khí CO2­­ của Hoa Kỳ là 6 tỷ tấn (lấy tròn), bằng khoảng 20% tổng lượng phát thải khí CO2toàn cầu. Trung Quốc là nước phát thải lớn thứ 2 với 5 tỷ tấn CO2([1]), tiếp theo là Liên Bang Nga 1,5 tỷ tấn, Ấn Độ 1,3 tỷ tấn, Nhật Bản 1,2 tỷ tấn, CHLB Đức 800 triệu tấn, Canada 600 triệu tấn, Vương quốc Anh 580 triệu tấn. Các nước đang phát triển phát thải tổng cộng 12 tỷ tấn CO2­, chiếm 42% tổng lượng phát thải toàn cầu so với 7 tỷ tấn năm 1990 (29% tổng lượng phát thải toàn cầu), cho thấy tốc độ phát thải khí CO­2 của các nước này tăng khá nhanh trong khoảng 15 năm qua. Một số nước phát triển dựa vào đó để yêu cầu các nước đang phát triển cũng phải cam kết giảm phát thải như là điều kiện để họ thực hiện các cam kết của mình theo Công ước khí hậu.
Năm 1990, Việt Nam phát thải 21,4 triệu tấn CO2 (không kể các khí nhà kính khác). Năm 2004, phát thải 98,6 triệu tấn CO2­, tăng gần 5 lần, bình quân đầu người 1,2 tấn một năm (trung bình của thế giới là 4,5 tấn/năm, Singapo 12,4 tấn, Malaisia 7,5 tấn, Thái Lan 4,2 tấn, Trung Quốc 3,8 tấn, Indonesia 1,7 tấn, Philippin 1,0 tấn, Myanma 0,2 tấn, Lào 0,2 tấn)([2]). Như vậy, phát thải các khí CO2­­ của Việt Nam tăng khá nhanh trong 15 năm qua, song vẫn ở mức rất thấp so với trung bình toàn cầu và nhiều nước trong khu vực. Dự tính tổng lượng phát thải các khí nhà kính của nước ta sẽ đạt 233,3 triệu tấn CO­2­ tương đương vào năm 2020, tăng 93% so với năm 1998([3])
Tuy nhiên, điều đáng lưu ý là trong khi các nước giàu chỉ chiếm 15% dân số thế giới, nhưng tổng lượng phát thải của họ chiếm tới 45% tổng lượng phát thải toàn cầu; các nước châu Phi và cận Sahara với 11% dân số thế giới chỉ phát thải 2%, và các nước kém  phát triển với 1/3 dân số thế giới chỉ phát thải 7% tổng lượng phát thải toàn cầu.
Đó là điều mà các nước đang phát triển nêu ra về bình đẳng và nhân quyền tại các cuộc thương lượng về Công ước khí hậu và Nghị định thư Kyoto.
Chính vì thế, một nguyên tắc cơ bản, đầu tiên được ghi trong Công ước Khung của Liên Hợp Quốc về Biến đổi khí hậu là "Các Bên phải bảo vệ hệ thống khí hậu vì lợi ích của các thế hệ hiện nay và mai sau của nhân loại, trên cơ sở công bằng, phù hợp với những trách nhiệm chung nhưng có phân biệt và Bên các nước phát triển phải đi đầu trong việc đấu tranh chống Biến đổi khí hậu và những ảnh hưởng có hại của chúng" [4].
Trong Nghị định thư Kyoto (Điều 10) còn ghi "Tất cả các Bên, có  xem xét những trách nhiệm chung nhưng có phân biệt và các tình huống, mục tiêu và những ưu tiên phát triển đặc biệt của quốc gia và khu vực, không đưa thêm bất kỳ cam kết mới nào cho các Bên không thuộc Phụ lục 1" (tức Bên các nước đang phát triển).

1.1.5. Khí nhà kính và hiệu ứng nhà kính
Trong thành phần của khí quyển trái đất, khí nitơ chiếm tới 78% khối lượng khí quyển, khí oxy chiếm 21%, còn lại khoảng 1% là các khí khác như acgon, đioxit cacbon, mêtan, ôxit nitơ, nêôn, hêli, hydro, ôzôn v.v... và hơi nước. Tuy chỉ chiếm một tỷ lệ rất nhỏ, các khí vết này, đặc biệt là khí điôxit cacbon, mêtan, ôxit nitơ và CFCs, một loại khí chỉ mới có trong khí quyển từ khi công nghệ làm lạnh phát triển, là những khí có vai trò rất quan trọng đối với sự sống trên trái đất. Trước hết, đó là vì các chất khí nói trên có khả năng hấp thụ bức xạ hồng ngoại do mặt đất phát ra, sau đó, một phần lượng bức xạ này lại được các chất khí đó phát xạ trở lại mặt đất, qua đó hạn chế lượng bức xạ hồng ngoại của mặt đất thoát ra ngoài khoảng không vũ trụ và giữ cho mặt đất khỏi bị lạnh đi quá nhiều, nhất là về ban đêm khi không có bức xạ mặt trời chiếu tới mặt đất.
Các chất khí nói trên, (trừ CFCs), đã tồn tại từ lâu trong khí quyển và được gọi là các khí nhà kính tự nhiên. Nếu không có các chất khí nhà kính tự nhiên, trái đất sẽ lạnh hơn hiện nay khoảng 330C, tức là nhiệt độ trung bình bề mặt trái đất sẽ khoảng -180C. Hiệu ứng giữ cho bề mặt trái đất ấm hơn so với trường hợp không có các khí nhà kính được gọi là "hiệu ứng nhà kính". Ngoài ra, khí ôzôn tập trung thành 1 lớp mỏng trên tầng bình lưu của khí quyển có tác dụng hấp thụ các bức xạ tử ngoại từ mặt trời chiếu tới trái đất và qua đó bảo vệ sự sống trên trái đất.
Kể từ thời kỳ tiền công nghiệp về trước, ít nhất khoảng 10 nghìn năm, nồng độ các khí nhà kính rất ít thay đổi, trong đó khí CO2chưa bao giờ vượt quá 300 ppm. Chỉ riêng lượng phát thải khí CO2 do sử dụng nhiên liệu hóa thạch đã tăng hàng năm trung bình từ 6,4 tỷ tấn cacbon (~ 23,5 tỷ tấn CO2) trong những năm 1990 lên đến 7,2 tỷ tấn cacbon (~ 45,9 tỷ tấn CO2) mỗi năm trong thời kỳ 2000 - 2005.
Sự tăng lên của các khí nhà kính dẫn đến gia tăng hiệu ứng nhà kính của lớp khí quyển đã tạo ra một lượng bức xạ cưỡng bức với độ lớn trung bình là 2,3 w/m2, làm cho trái đất nóng lên.
Các nhân tố khác, trong đó có các sol khí (bụi, cacbon hữu cơ, sulphat, nitrat...) gây ra hiệu ứng âm (lạnh đi) với lượng bức xạ cưỡng bức tổng cộng trực tiếp là -0,5 w/m2 và gián tiếp qua phản xạ của mây là -0,7 w/m2; thay đổi sử dụng đất làm thay đổi suất phản xạ bề mặt, tạo ra lượng bức xạ cưỡng bức tổng cộng được xác định bằng -0,02 w/m2; trái lại, sự tăng khí ôzôn trong tầng đối lưu do sản xuất và phát thải các hóa chất và sự thay đổi trong hoạt động của mặt trời trong thời kỳ từ 1750 đến nay được xác định là tạo ra hiệu ứng dương với tổng lượng bức xạ cưỡng bức lần lượt là 0,35 w/m2 và 0,12 w/m2.

Như vậy, tác động tổng cộng của các nhân tố khác, ngoài khí nhà kính, đã tạo ra lượng bức xạ cưỡng bức âm. Vì thế, trên thực tế, sự tăng lên của nhiệt độ trung bình toàn cầu quan trắc được trong thời gian qua đã bị triệt tiêu một phần, nói cách khác, sự tăng lên của riêng hàm lượng khí nhà kính nhân tạo trong khí quyển làm trái đất nóng lên nhiều hơn so với những gì đã quan trắc được, và điều đó càng khẳng định sự biến đổi khí hậu hiện nay là do các hoạt động của con người mà không thể được giải thích là do các quá trình tự nhiên.

1.1.6. Biến đổi khí hậu và nước biển dâng trên thế giới trong thế kỷ XXI
Theo báo cáo đánh giá lần thứ 4 của Ban Liên Chính phủ về Biến đổi khí hậu, đến cuối thế kỷ XXI, hàm lượng khí CO2 trong khí quyển sẽ đạt 540 - 970 ppm theo các kịch bản khác nhau về phát thải khí nhà kính, nghĩa là tăng ít nhất gấp đôi so với thời kỳ tiền công nghiệp, và như vậy, nhiệt độ trung bình toàn cầu sẽ tăng lên tương ứng là 2,0 - 4,50C (1,1 ¸ 6,40C), mực nước biển trung bình toàn cầu sẽ tăng lên từ 0,18 đến 0,59 m so với cuối thế kỷ XX.

Tuy kịch bản mực nước biển dâng còn chưa chắc chắn, vì có nhiều điều không biết rõ về sự đóng góp của băng Greenland và Nam cực. Nhưng thực tế, các nghiên cứu gần đây đưa ra tốc độ tăng mực nước biển cao hơn, từ 0,5 đến 1,4 m vào cuối thế kỷ XXI.

Tình hình trên đây có thể coi là bất khả kháng, ít nhất trong thế kỷ XXI, cho dù hàm lượng các khí nhà kính được giữ ổn định ở mức năm 2000, thì nhiệt độ trung bình toàn cầu vẫn tăng và mực nước biển trung bình toàn cầu vẫn dâng cao hơn, tương ứng 20C và 0,1 ¸ 0,25 m/thế kỷ.