Mục lục bài họcĐang ở b2
← AP Environmental Science
0/36 bài đã học xong
Chương 9 · Unit 9 — Global Change · Bài 2/4 của chương · bài 34/36 của AP Environmental Science

Evidence for Climate Change

Bằng chứng của biến đổi khí hậu
← Mục lục bài học
Lý thuyết · English

Ice cores: not a proxy for the gas, a sample of the gas

As snow compacts into glacial ice it traps air bubbles. Drilling at Vostok and EPICA in Antarctica has recovered a continuous record back roughly $800{,}000$ years. The bubbles are actual ancient atmosphere, so carbon dioxide and methane concentrations are measured directly rather than inferred. Temperature comes from a separate proxy in the same core: the ratio of heavy to light isotopes of oxygen and hydrogen in the ice, because colder air delivers isotopically lighter snow.

Over eight glacial cycles carbon dioxide oscillated between about $180$ ppm in glacial maxima and about $280$ ppm in warm interglacials, and temperature tracked it closely. The present value, above $420$ ppm, lies far outside that entire $800{,}000$-year envelope.

The instrumental and satellite records

  • Keeling curve — continuous carbon dioxide measurement at Mauna Loa since $1958$, rising from $315$ ppm to over $420$ ppm, with an annual sawtooth of $6$–$7$ ppm caused by Northern Hemisphere plants taking up carbon each summer.
  • Surface temperature — about $1{,}2\ ^\circ\text{C}$ of warming since the late $1800$s, with the fastest rise in the Arctic.
  • Sea level — roughly $1{,}7$ mm per year through the twentieth century, now about $3{,}4$ mm per year from satellite altimetry.

Sea level rises from two independent causes: thermal expansion of seawater already in the ocean, and the addition of meltwater from ice resting on land. Floating sea ice already displaces its own weight, so its melting does not change sea level.

Giải thích tiếng Việt

Lõi băng: không phải chỉ số gián tiếp, mà là mẫu khí thật

Khi tuyết nén lại thành băng, nó nhốt luôn các bọt khí. Các mũi khoan ở Vostok và EPICA (Nam Cực) đã lấy được chuỗi liên tục lùi khoảng $800\,000$ năm. Điều làm bằng chứng này mạnh: bọt khí là khí quyển cổ đại thật — nồng độ CO₂ và metan được đo trực tiếp, không phải suy ra.

Nhiệt độ thì lấy từ một chỉ thị khác trong cùng lõi băng: tỉ lệ đồng vị nặng/nhẹ của oxy và hydro trong nước đá. Không khí lạnh hơn cho tuyết nhẹ hơn về đồng vị, nên tỉ lệ này quy ra được nhiệt độ lúc tuyết rơi.

Qua tám chu kỳ băng hà, CO₂ dao động giữa khoảng $180$ ppm ở đỉnh băng hà và khoảng $280$ ppm ở gian băng ấm, còn nhiệt độ bám sát theo. Giá trị hiện nay, trên $420$ ppm, nằm hoàn toàn ngoài dải $800\,000$ năm đó.

Chuỗi đo bằng máy và bằng vệ tinh

  • Đường Keeling — đo CO₂ liên tục tại Mauna Loa từ $1958$, từ $315$ ppm lên trên $420$ ppm. Đường có răng cưa $6$–$7$ ppm mỗi năm do cây cối Bắc bán cầu hút cacbon vào mùa sinh trưởng rồi trả lại vào mùa đông.
  • Nhiệt độ bề mặt — ấm lên khoảng $1{,}2\ ^\circ\text{C}$ so với cuối thế kỷ 19, nhanh nhất ở Bắc Cực.
  • Mực nước biển — khoảng $1{,}7$ mm/năm trong thế kỷ 20, nay khoảng $3{,}4$ mm/năm theo đo cao vệ tinh.

Mực nước biển dâng vì hai nguyên nhân độc lập: nước biển sẵn có nở ra khi ấm lên, và nước tan từ băng nằm TRÊN ĐẤT LIỀN chảy thêm vào. Băng biển đang nổi thì đã chiếm chỗ đúng bằng trọng lượng nó, nên nó tan không làm dâng mực nước.

MỰC NƯỚC BIỂN DÂNG — 3,4 mm mỗi năm (đo bằng vệ tinh) Giãn nở nhiệt 1,4 mm Sông băng núi 0,8 mm Băng Greenland 0,8 mm Băng Nam Cực 0,4 mm Băng BIỂN tan 0,0 mm — đã nổi sẵn, không dâng mực Nước ấm nở ra đóng góp ~41%; phần còn lại là băng TRÊN ĐẤT chảy xuống biển
Bốn nguồn cộng lại đúng $3{,}4$ mm/năm. Cột cuối là chỗ hay mất điểm: băng BIỂN tan đóng góp $0{,}0$ mm vì nó đang nổi. Muốn kể tên nguyên nhân dâng mực nước, chỉ được kể gian nở nhiệt và băng TRÊN ĐẤT.
Ví dụ — so tốc độ tăng CO₂ ngày nay với tốc độ thời băng hà

Lõi băng cho thấy khi ra khỏi kỳ băng hà cuối, CO₂ tăng từ $180$ ppm lên $280$ ppm trong khoảng $5\,000$ năm. Từ $1850$ đến $2020$, CO₂ tăng từ $280$ ppm lên $412$ ppm. So sánh tốc độ hai lần tăng đó.

Giải.

Bước 1 — tốc độ tự nhiên sau băng hà.

$$\frac{280-180}{5\,000}=\frac{100}{5\,000}=0{,}020\ \text{ppm/năm}$$

Bước 2 — tốc độ giai đoạn công nghiệp. Khoảng thời gian là $2020-1850=170$ năm.

$$\frac{412-280}{170}=\frac{132}{170}=0{,}776\ \text{ppm/năm}$$

Bước 3 — lập tỉ số.

$$\frac{0{,}776}{0{,}020}=38{,}8\approx39\ \text{lần}$$

Tức là trung bình giai đoạn công nghiệp nhanh gấp gần $39$ lần quá trình tự nhiên. Nếu lấy tốc độ hiện tại — khoảng $2{,}4$ ppm/năm của thập niên gần đây — thì tỉ số là $2{,}4/0{,}020=120$ lần.

Điều rút ra: lập luận "khí hậu vẫn luôn thay đổi" đúng về mặt sự kiện nhưng lạc đề về mặt số học. Đại lượng quyết định không phải có thay đổi hay không mà là tốc độ thay đổi — vì tốc độ mới là thứ quyết định hệ sinh thái có kịp dịch chuyển vùng phân bố hay không.

Bẫy hay mất điểm — Đề rất hay cho một bảng số liệu rồi hỏi "bằng chứng nào MẠNH nhất". Câu trả lời được điểm gần như luôn là lõi băng, và lý do phải nêu ra là: bọt khí trong băng là mẫu khí quyển THẬT nên CO₂ được đo trực tiếp, đồng thời cùng một lõi cho cả nhiệt độ (đồng vị) nên hai đại lượng so được với nhau trên cùng một trục thời gian. Cách chặn: mỗi khi nêu một bằng chứng, viết luôn nó đo cái gì và đo bằng cách nào — chỉ kể tên bằng chứng thì rubric không có chỗ cho điểm.
Phải nhớ — Bốn bằng chứng cần thuộc kèm con số: lõi băng ($800\,000$ năm, $180$–$280$ ppm), đường Keeling ($315\to420$ ppm từ $1958$), nhiệt độ ($+1{,}2\ ^\circ\text{C}$), mực nước biển ($3{,}4$ mm/năm). Và một cái bẫy chỉ có một câu trả lời đúng: băng biển tan KHÔNG làm dâng mực nước biển.

Đọc xong rồi — làm thử ngay

Bài tập của chương Unit 9 — Global Change gồm 14 câu trắc nghiệm và 4 đề tự luận. Đáp án hiện ngay khi chọn, miễn phí.

Làm bài tập chương →