In science we trust! Biến đổi khí hậu (1)

Tranh chấp ở biển Đông, sự bất ổn định tại Trung Đông, nghèo nàn lạc hậu ở châu Phi hay đảo chính, tham nhũng ở Nam Mỹ,.. đều chỉ là mang tính cục bộ. Những vấn đề đó mặc dù khó khăn nhưng vẫn còn lối ra ở trên bàn đàm phán. Tuy nhiên, toàn bộ loài người không kể châu lục nào, văn hóa, tín ngưỡng ra sao thì hiện đều sống chung trên trái đất và đều chịu ảnh hưởng của biến đổi khí hậu (bdkh). Đó chính là vấn đề chung, không chỉ của Mỹ, của Trung Quốc đó là vấn đề của nhân loại.

Một số bài viết gần đây mình đọc được trên Spiderum, có 1 số bạn coi nhẹ, chính xác hơn là không tin hoặc nặng nề hơn theo thuyết âm mưu cho rằng có 1 thế lực đã ngụy tạo ra việc biến đổi khí hậu này. Điều đó là bình thường vì sự khác biệt, phân hóa là yếu tố quan trọng trong cộng đồng. Nhưng vấn đề lớn hơn mình thấy đó là những bạn khác tranh luận không được trang bị đủ kiến thức để có thể phản biện lại, dẫn tới niềm tin trong xã hội với những người làm khoa học mất dần.

Mình dự định viết bài này từ khá lâu nhưng đều phải hoãn lại, một phần vì công việc, một phần vì kiến thức chưa đủ vững, hơn nữa khoa học môi trường là một ngành cũng rất rộng, các nghiên cứu làm sáng tỏ biến đổi khí hậu thường trải dài trong nhiều lĩnh vực.

Mình cũng làm việc trong ngành khoa học và đã hoàn thành chương trình nghiên cứu sinh (PhD) tại 1 trường đại học ở châu Âu. Mặc dù chuyên ngành mình theo đuổi là về Vật lý (nói chung), tuy nhiên cũng như các bạn làm khoa học khác, mình tin là được trang bị đủ kỹ năng để bắt đầu 1 nghiên cứu như tìm kiếm dẫn chứng, đọc, đánh giá… các tài liệu khoa học.

Nói vậy không có nghĩa là bắt các bạn phải tin mình bằng mọi giá, trong mỗi luận điểm mình sẽ có trích dẫn để ai đọc bài này cũng có thể kiểm chứng. Mặc dù ngành mình làm việc không có nhiều liên quan tới khí hậu, tuy nhiên đi sâu vào đọc thì mình thấy có nhiều hiện tượng hoàn toàn được giải thích bằng mô hình vật lý, các thí nghiệm trong ngành cũng sử dụng kiến thức vật lý rất nhiều. Nói có vẻ đơn giản, nhưng ngay cả trong ngành Vật lý cũng có rất nhiều chuyên ngành khác nhau, giáo sư ở lĩnh vực này chưa chắc đã nắm vững kiến thức ở lĩnh vực khác, do vậy, những thứ mình viết hoàn toàn chỉ là bề mặt của tảng băng chìm. Bạn nào muốn tìm hiểu sâu hơn thì có thể lần theo những dẫn chứng tới các bài báo khoa học trước đó. Tới đây, muốn nói tới mục đích của bài viết này (có thể bao gồm vài bài viết nữa).

1. Tạo 1 đường dẫn cố định để bất cứ ai tranh cãi về biến đổi khí hậu mà chưa hiểu rõ có thể trỏ vào bài viết này

2. Dĩ nhiên là để cung cấp 1 chút kiến thức

3. Có nhiều bạn trẻ (hơn mình) không hiểu rõ cách làm việc trong ngành khoa học. Hy vọng qua đây có thể giới thiệu cách thức mà những người làm khoa học làm để chứng minh một luận điểm

Nói trước: Bài viết này chỉ bàn về khoa học, vậy những vấn đề như chính trị, tôn giáo, kinh tế bạn vui lòng không comment trong bài này, hãy viết 1 bài khác. Nếu bạn nào muốn phản đối thì hy vọng bạn có thể làm 2 việc như sau:

1. Trích dẫn trực tiếp đoạn văn trong bài mà bạn cảm thấy sai.

2. Nếu trích dẫn hay bình luận nào của mình mà bạn cho rằng không chính xác so với tài liệu mà bạn có, vui lòng dẫn link tới tài liệu mà bạn cho là đúng hơn, và dĩ nhiên để đỡ tốn thời gian của mình và mọi người, vui lòng không dẫn link từ các blog, youtube.

Là sự thay đổi của hệ thống khí quyển, thủy quyển (đại dương), sinh quyển (sinh vật), thạch quyển (đất đai), băng quyển [wikipedia]. Các thay đổi này có thể đến từ tự nhiên hay nhân tạo, nhiệm vụ của chúng ta là tìm hiểu xem tự nhiên ảnh hưởng ra sao và con người ảnh hưởng như thế nào tới khí hậu.

Chúng ta thường hiểu bdkh chỉ diễn ra trong khí quyển, nơi mà từng cá nhân có thể dễ dàng đo đạc bằng nhiệt kế thủy ngân, tuy nhiên đó chỉ là phần nổi của tảng băng chìm mà thôi. Để hiểu rõ, trước hết chúng ta cần lướt qua lịch sử các nghiên cứu liên quan tới bdkh.

Hãy thử làm 1 thí nghiệm nhỏ, có thể chỉ là thí nghiệm tưởng tượng thôi: bạn có 1 chiếc bật lửa đầy gas, bạn bật nó lên và cách ngọn lửa khoảng 5cm, bạn đặt 1 chiếc thìa bằng gỗ. Chẳng cần phải hỏi, ai cũng có thể nhận ra chiếc thìa gỗ sẽ nóng dần lên, và tùy thuộc vào độ lớn của ngọn lửa, có thể sẽ thiêu cháy cả chiếc thìa.

Đặt thí nghiệm kia trên một hệ quy chiếu khác, chiếc bật lửa là mặt trời và chiếc thìa tượng trưng cho trái đất. Rõ ràng rằng khoảng cách giữa trái đất và mặt trời phải tính bằng năm (phút) ánh sáng chứ không phải 5cm, tuy nhiên năng lượng mặt trời phát ra khi tới trái đất cũng rất lớn, khoảng 1000 W/m2 [1], đủ để phát sáng 10 cái bóng đèn dây tóc 100W (tính trên 1m2 chứ không phải toàn bộ bề mặt trái đất). Vậy tại sao trái đất lại không nóng như cái bóng đèn?

Dĩ nhiên, các nhà khoa học đã tìm hiểu vấn đề này từ rất lâu.

Đây là một dấu mốc rất quan trọng, để hiểu được lý do tại sao trái đất không bùng cháy như mặt trời J. Fourier chỉ ra rằng trái đất không chỉ hấp thu năng lượng từ mặt trời, nó còn phát xạ nhiệt lượng với bước sóng nằm trong vùng hồng ngoại. Một quá trình liên tục diễn ra, trái đất nhận năng lượng từ mặt trời, đồng thời phát xạ năng lượng để đạt được một trạng thái cân bằng.

Tuy nhiên, theo tính toán của mình, Fourier nhận ra rằng trái đất đáng lẽ phải lạnh hơn rất nhiều [2]. Ông mới nghĩ rằng, tồn tại một lớp khí quyển vừa giữ không khí không thoát khỏi trái đất, vừa giữ nhiệt lượng trên bề mặt trái đất và dĩ nhiên là cho năng lượng từ mặt trời xuyên qua. Hiện tượng này giống như  thí nghiệm đã được kiểm chứng - một chai thủy tinh chứa không khí được chiếu bằng ánh sáng mặt trời khiến cho nhiệt lượng không thể thoát ra và làm nóng không khí bên trong chai, hoặc cũng giống như trong nhà kính. Đây cũng chính là tiền đề cho nghiên cứu hiệu ứng nhà kính sau này.

Mặc dù cách giải thích của Fourier là đơn giản và trực quan, nhưng vì sự phát triển khoa học trong thời kỳ đó không đủ để ông giải thích toàn bộ hiện tượng. Hay như ví dụ về hiệu ứng nóng lên trong chai thủy tinh cũng không hoàn toàn chính xác khi so sánh với hiệu ứng nhà kính mà hiện tại các nhà khoa học đang hiểu. Vẫn còn rất nhiều câu hỏi khác như: tại sao lại gán cho CO2 mà không phải khí nào khác là tác nhân chủ yếu gây ra hiện tượng phía trên, hay làm sao để cân đo đong đếm số lượng CO2 nhân tạo mà con người thải ra, so sánh nó với CO2 có trong tự nhiên, hay khí hậu đã thay đổi cả triệu năm trước, lúc đó đã làm gì có công nghiệp mà đốt ra nhiều CO2 đến thế. Mình sẽ cố gắng giải quyết trong các bài tiếp theo. 

Hẹn gặp lại!

[1] The Sun's Energy

[2] Nếu không tính tới hiệu ứng nhà kính, nhiệt độ trái đất có thể thấp tới -19°C thay vì cỡ 13-14°C như trong thế kỷ 19. Các tính toán bạn có thể xem tại Planetary Science