Cacbon điôxít trong khí quyển Trái Đất

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia
Bước tới: menu, tìm kiếm

Các nhà khoa học quan tâm đến mức cacbon điôxít (CO2) trong khí quyển Trái Đất bởi vì nó có tác động đến hiệu ứng nhà kính. Mức này đã tăng lên đáng kể trong thế kỷ 21, tăng trung bình 2,0 ppm/yr trong giai đoạn 2000–2009 và có dấu hiệu tăng nhanh hơn kể từ đó.[1][2] Trước thời đại công nghiệp mật độ này bằng 280 ppm, nhưng tăng lên tới 400 ppm (phần triệu) (tính đến tháng 5 2013),[3] do chủ yếu từ những nguồn hoạt động của con người ảnh hưởng lên môi trường.[4] Khoảng 57% lượng khí thải CO2 làm tăng mật độ của nó trong khí quyển, những phần còn lại đa số làm axít hóa đại dương. Quá trình quang hợp tiêu thụ cacbon điôxít (ở thực vậtsinh vật quang tự dưỡng), và nó cũng là một trong các loại khí nhà kính. Mặc dù mật độ tập trung của CO2 là khá nhỏ so với các khí khác trong khí quyển, CO2 là nhân tố quan trọng của khí quyển Trái Đất bởi vì các phân tử CO2 hấp thụ và phát xạ tia hồng ngoại tại bước sóng 4,26 µm (trong mode dao động giãn bất đối xứng) và 14,99 µm (mode dao động uốn), và vì vậy đóng vai trò quan trọng trong hiệu ứng nhà kính.[5] Mức hiện tại cao hơn bất kỳ thời gian nào trong 800.000 năm trước,[6] thậm chí khả năng cao hơn hẳn trong 20 triệu năm qua.[7]

Mật độ hiện tại[sửa | sửa mã nguồn]

Mật độ trung bình hàng tháng CO2 năm 2003. Những nơi màu đỏ có mật độ CO2 ~385 ppm, những nơi có giá trị thấp hơn màu xanh với ~360 ppm.
Mức độ CO2 có thể đo được từ vũ trụ sử dụng cảm biến laser.
refer to caption
Sự tương tự giữa đổ đầy bồn tắm bằng nước với quá trình tăng mật độ CO2 trong khí quyển.[8]

Năm 2009, mật độ trung bình toàn cầu của CO2 trong khí quyển Trái Đất là khoảng 0,0387%,[9] hay 387 ppm.[1][10] Biên độ tăng giảm của mật độ gần bằng 3–9 ppmv tương ứng với sự thay đổi các mùa tại Bán cầu bắc. Bắc bán cầu chi phối mật độ tập trung CO2 bởi vì đa số các nước công nghiệp phát triển nằm tại đây, và nhu cầu tiêu thụ năng lượng tăng cao nhất trong mùa đông tại các nước này. Mật độ CO2 đạt cực đại vào tháng 5 khi kết thúc mùa lạnh, và bắt đầu mùa xuân tại Bắc bán cầu, giá trị này đạt cực tiểu vào tháng 10 khi năng lượng tái tạo sinh khối từ quang hợp là lớn nhất.[11]

Tháng 5 năm 2013, kỷ lục đầu tiên trong khoa học Trái Đất khi lượng cacbon điôxít đo tại trạm ở núi Mauna Loa lên tới 400 ppm.[12] Sir Brian Hoskins thuộc Royal Society đây là một dấu mốc "gây sức ép lên chính phủ các nước phải có những hành động mạnh mẽ hơn".[13] Tạp chí National Geographic đưa tin mức CO2 trong khí quyển là cao nhất "trong 55 năm kể từ khi thu thập dữ liệu—và có lẽ cao hơn kể từ 3 triệu năm trước trong lịch sử Trái Đất".[14] Vào tháng 6 năm 2012 ở Bắc Cực cũng đã đạt tới mức này, và theo như giám đốc cơ quan giám sát khí hậu toàn cầu tại Phòng thí nghiệm Nghiên cứu hệ thống Trái Đất thuộc Cục Quản trị Đại dương và Khí quyển Quốc gia (NOAA), "điều này nhắc nhở mọi người rằng chúng ta vẫn chưa khắc phục được, và vấn đề vẫn còn đó."[15]

Nguồn phát sinh[sửa | sửa mã nguồn]

Khí nhà kính phát ra từ các nhà máy điện.[16]
Công nghệ Miêu tả Phần trăm thứ 50
(g CO2/kWhe)
Thủy điện Hồ chứa 4
Gió Cánh đồng điện gió 12
Hạt nhân các lò phản ứng thế hệ II 16
Sinh khối nhiều nguồn 18
Nhiệt điện Mặt Trời Gương parabol 22
Địa nhiệt Đá khô nóng 45
Solar PV Silic đa tinh thể 46
Khí tự nhiên khí chưa qua xử lý 469
Than than chưa qua xử lý 1001
Các nước thải ra nhiều CO2 nhất (2008)
Các quốc gia có lượng khí thải CO2 lớn nhất
Quốc gia Lượng CO2 trên
một năm (106 tấn) (2008)
So với toàn cầu Chú giải
 Toàn cầu 29.888.121 100% UN[17]
 Trung Quốc 7.031.916 23.5% UN[17]
Cờ Hoa Kỳ Hoa Kỳ 5.461.014 18.27% UN[17]
 Liên minh Châu Âu (27) 4.177.817 13.98% UN[18]
Flag of India.svg Ấn Độ 1.742.698 5.83% UN[17]
 Nga 1.708.653 5.72% UN[17]
 Nhật Bản 1.208.163 4.04% UN[17]
Flag of Germany.svg Đức 786.660 2.63% UN[17]
 Canada 544.091 1.82% UN[17]
 Iran 538.404 1.8% UN[17]
 Anh Quốc 522.856 1.75% UN[17]
 Hàn Quốc 509.170 1.7% UN[17]
Flag of Mexico.svg México 475.834 1.59% UN[17]
Flag of Italy.svg Ý (cả San Marino) 445.119 1.49% UN[17]
các quốc gia khác 4.735.726 15.84% UN[17]

Quan hệ với nồng độ trong đại dương[sửa | sửa mã nguồn]

Các đại dương trên Trái Đất chứa một lượng rất lớn cacbon đi-ô-xít ở dạng các ion bicacbonat và cacbonat — lớn hơn nhiều so với lượng cacbon đi-ô-xít trong khí quyển. Bicacbonat được sinh ra từ các phản ứng giữa đá, nước, và cacbon đi-ô-xít. Ví dụ về sự hòa tan của canxi cacbonat:

CaCO3 + CO2 + H2O Ca2+ + 2 HCO3-

Tính không thể đảo ngược và độc đáo của cacbon đi-ô-xít[sửa | sửa mã nguồn]

Cacbon điôxít có những tác động lâu dài đặc trưng đối với biến đổi khí hậu mà theo đó phần lớn "không thể hồi phục" trong khoảng thời gian hàng ngàn năm sau khi chấm dứt việc phát thải thậm chí cacbon điôxít có khuynh hướng cân bằng với đại dương trong khoảng thời gian tính theo 100 năm. Các khí nhà kính khác như metanđinitơ ôxít không tồn tại theo thời gian giống như cacbon đi-ô-xít. Thậm chí nếu lượng phát thải khí cacbon điôxít ngưng hoàn toàn, nhiệt độ khí quyển sẽ không giảm đáng kể trong khoảng thời gian ngắn.[19][20][21][22]

Tham khảo[sửa | sửa mã nguồn]

  1. ^ Carbon Budget 2009 Highlights, globalcarbonproject.org, truy cập ngày 2 tháng 11 năm 2012 
  2. ^ “Carbon dioxide passes symbolic mark”. BBC. 10 tháng 5 năm 2013. Truy cập ngày 10 tháng 5 năm 2013. 
  3. ^ Etheridge, D. M.; L. P. Steele, R. L. Langenfelds, R. J. Francey, J.-M. Barnola, V. I. Morgan (1996). “Natural and anthropogenic changes in atmospheric CO2 over the last 1000 years from air in Antarctic ice and firn”. Journal of Geophysical Research 101 (D2): 4115–4128. Bibcode:1996JGR...101.4115E. doi:10.1029/95JD03410. ISSN 0148-0227. 
  4. ^ Petty, G.W. (2004). A First Course in Atmospheric Radiation. Sundog Publishing. tr. 229–251. 
  5. ^ Amos, Jonathan (4 tháng 9 năm 2006). “Deep ice tells long climate story”. BBC News. Truy cập ngày 28 tháng 4 năm 2010. 
  6. ^ Climate Change 2001: The Scientific Basis
  7. ^ US Environmental Protection Agency (EPA), Causes of Climate Change: Climate Change: US EPA 
  8. ^ Earth System Research Laboratory Global Monitoring Division>“Trends in Atmospheric Carbon Dioxide”. 
  9. ^ “Current atmospheric CO2 concentration at http://co2unting.com”. 
  10. ^ “Frequently Asked Questions”. Carbon Dioxide Information Analysis Center (CDIAC). 
  11. ^ “Up-to-date weekly average CO2 at Mauna Loa”. NOAA. Truy cập ngày 11 tháng 5 năm 2013. 
  12. ^ “Scientists call for action to tackle CO2 levels”. BBC News. 11 tháng 5 năm 2013. Truy cập ngày 12 tháng 5 năm 2013. 
  13. ^ Kunzig, Robert (9 tháng 5 năm 2013). “Climate Milestone: Earth’s CO2 Level Passes 400 ppm”. National Geographic. Truy cập ngày 12 tháng 5 năm 2013. 
  14. ^ “Greenhouse gas levels pass symbolic 400ppm CO2 milestone”. The Guardian. 1 tháng 6 năm 2012. Truy cập ngày 11 tháng 5 năm 2013. 
  15. ^ http://srren.ipcc-wg3.de/report/IPCC_SRREN_Annex_II.pdf see page 10 Moomaw, W., P. Burgherr, G. Heath, M. Lenzen, J. Nyboer, A. Verbruggen, 2011: Annex II: Methodology. In IPCC Special Report on Renewable Energy Sources and Climate Change Mitigation.
  16. ^ a ă â b c d đ e ê g h i k l United Nations Statistics Division, Millennium Development Goals indicators: Carbon dioxide emissions (CO2), thousand tonnes of CO2 (collected by CDIAC) Human-produced, direct emissions of carbon dioxide only. Excludes other greenhouse gases; land-use, land-use-change and forestry (LULUCF); and natural background flows of CO2 (xem thêm: chu trình cacbon)
  17. ^ United Nations Framework Convention on Climate Change (23 tháng 10 năm 2011). “UNFCCC Greenhouse Gas Inventory Data - Detailed data by Party”. Unfccc.int. Truy cập ngày 21 tháng 4 năm 2012. 
  18. ^ Solomon S, Plattner GK, Knutti R, Friedlingstein P (February năm 2009). “Irreversible climate change due to carbon dioxide emissions”. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 106 (6): 1704–9. Bibcode:2009PNAS..106.1704S. doi:10.1073/pnas.0812721106. PMC 2632717. PMID 19179281. 
  19. ^ “2010 in the top three warmest years, 2001–2010 warmest 10-year period”. WMO statement on the global climate in 2010. World Meteorological Organization. 2010. Truy cập ngày 7 tháng 11 năm 2011. 
  20. ^ Cohen, Judah (25 tháng 12 năm 2010). “Bundle Up, It's Global Warming”. The New York Times. 
  21. ^ Carrington, Damian (4 tháng 7 năm 2011). “Sulphur from Chinese power stations 'masking' climate change”. The Guardian (London).