Tiểu luận Những ảnh hường của biến đổi khí hậu

sự tích lũy của tuyết và hình thành sông băng không còn tồn tại. Kỷ hậu Paleocen Torrid. Thế giới đã nóng lên trong thời gian Paleocen (65 - 55 triệu năm trước). Đại dương và khí quyển trong kỷ Paleocen nóng nhất kể từ trước tới nay. Khu vực xích đạo có khí hậu nhiệt đới và lượng mưa cao, tương tự như những gì ta thấy ngày hôm nay. Tuy nhiên, khu vực cận cực ấm hơn rõ rệt. Nhiệt độ bề mặt nước ở đại dương phía Nam gần Nam Cực là 10 - 15oC ấm hơn so với ngày nay. Nhiệt độ cổ đại được xác định từ tỉ lệ đồng vị ổn định của ôxy trong vỏ CaCO3 hóa thạch của động vật đơn bào. Một nguyên tử ôxy hoặc là có16, 17 hoặc 18 proton và nơtron trong hạt nhân của nó. Ôxy 16 (O16 ) thường là nhẹ hơn và do đó bốc hơi dễ dàng hơn, để lại đằng sau tương đối nhiều đồng vị ôxy nặng (O18). Lớp vỏ tạo nên trong nước biển với tỉ lệ O18/O16 nhất định của nước đại dương trong suốt vòng đời của nó tạo thành lớp vỏ chứa CaCO3. Vì vậy, đo tỷ lệ O18/O16 trong lớp vỏ để ước tính nhiệt độ của biển thời cổ đại. Thế giới thì ra sao trong thời hậu Paleocen Torrid? Có ít sự khác biệt về nhiệt độ giữa các vùng biển nhiệt đới và vùng cực; cái lạnh mất đi, nước chìm ở hai cực; có sự chênh lệch nhỏ về nhiệt độ giữa nước bề mặt và dưới biển sâu,nghĩa là lực hút của lực hấp dẫn sẽ ít hiệu quả và vòng tuần hoàn đại dương trở nên khó khăn. Chênh lệch nhiệt độ trong khí quyển cũng sẽ giảm đi, dẫn đến thời tiết trên toàn thế giới ôn hòa. Không có thời tiết khắc nhiệt, các mùa ít thay đổi, tần suất và lượng mưa phân bố đều trong năm. Hầu hết các nơi trên Trái Đất thì ẩm ướt và ấm hơn. Giáp ranh nước Mỹ được bao phủ bởi một trong hai vùng khí hậu nhiệt đới hoặc cận nhiệt đới. Dọc theo vùng ven biển, khí hậu cận nhiệt đới tồn tại ở vành đai Bắc cực bởi việc tìm thấy hóa thạch cá sấu và cây cọ. Lớp băng lục địa dường như không tồn tại bất cứ nơi nào trên thế giới. Rừng thường xanh và thực vật rụng lá bao phủ nhiều vùng đất. Sa mạc nóng và lãnh nguyên bắc cực chiếm tỷ lệ nhỏ trên mặt đất. Khí hậu thế giới thiếu đi sự khắc nghiệt. Làm thế nào mà khí hậu Trái Đất trở nên ấm áp? Một số yếu tố kết hợp làm gia tăng nhiệt độ là: Khu vực xích đạo phần lớn được bao phủ bởi các đại dương, cho phép hấp thu thêm nhiệt mặt trời. Đại dương nóng lên, các khu vực bao phủ bởi tuyết và băng giảm, do đó đất lộ ra. Tuyết và băng phản xạ ánh mặt trời, đất hấp thụ nhiệt. Lượng lớn dung nham từ việc mở rộng Bắc Đại Tây Dương có thể thải ra một lượng lớn các loại khí vào bầu khí quyển, làm ấm lên toàn cầu thông qua tăng hiệu ứng nhà kính. Các đại dương thay đổi đặc điểm của nó về sự khác biệt mật độ. Hiện nay, nước lạnh ở vùng biển Nam Cực và Bắc Cực là nặng nhất, nó chìm xuống và tạo dòng chảy bên dưới sâu đại dương. Trong Kỷ Eocen, nước ở vùng cực trở nên quá ấm. Nước nặng nhất là nước biển nhiệt đới do lượng muối cao thông qua việc bốc hơi. Nước ấm, thiếu ôxy, mặn chìm xuống, chảy dưới biển và ấm lên do bề mặt đáy đại dương. Khối lượng nước mặn di chuyển dọc theo đáy đại dương ảnh hưởng sự sống ở sâu trong đại dương. Sinh vật sống trong nước lạnh với lượng ôxy cao ở dưới đáy sẽ bị sốc đột ngột do môi trường trở nên ấm áp và nghèo ôxy. 55.5 triệu năm trước, sự thay đổi lớn về nhiệt độ sâu nước biển đã đạt đến đỉnh cao, làm cho 50% các loài động vật đơn bào biển sâu bị tuyệt chủng - một thảm họa thiên nhiên. Nguyên nhân gây nên sự tăng nhiệt này? Sự nóng lên của nước dưới đáy đại dương khoảng 8oC gây ra tan băng CH4 dưới đáy biển, làm phát thải khí mê tan vào bầu khí quyển. Hydrates methane là gì? Vi khuẩn sống sâu dưới đáy đại dương tạo ra mê tan như là một phần của chu kì sống của nó, nhưng lớp nước bên trên quá lạnh và áp lực từ trọng lượng của nước là quá lớn khiến mê tan bị giữ lại được liên kết với phân tử nước đóng băng để tạo thành một lớp băng giống trầm tích. CH4 giữ năng lượng bức xạ nhiều hơn dầu, than đá, và khí tự nhiên của Trái Đất kết hợp. Nó trở nên không ổn định nếu nhiệt độ tăng lên một vài độ trên điểm đóng băng, hoặc nếu áp suất thấp hơn áp suất ở độ sâu 500m nằm dưới đại dương. Ngày nay, khoảng 15 nghìn tỷ tấn CH4 tồn tại ở đáy biển, làm tan nó thế giới sẽ tăng mạnh nhiệt độ. Phân tích gần đây của các đồng vị cacbon trong đá trầm tích hậu Paleocen cho thấy rằng một sự giải phóng mê tan xảy ra khoảng 55.5 triệu năm trước. Việc giải phóng mê tan xảy ra khoảng 10.000 năm. Đây là một thời gian rất ngắn cho khí quyển để nhận được một khối lượng lớn các khí nhà kính (methane có hiệu suất gấp 24 lần trong việc hấp thụ nhiệt so với cacbon dioxide). Trong khoảng 250.000 năm lượng metan dư thừa đã được loại bỏ, nhưng theo sau đó là sự thay đổi về sự sống rất khác trên Trái Đất. Ví dụ, sự tuyệt chủng hàng loạt ở đáy biển cùng với các đại di cư và xuất hiện của nhiều loài động vật có vú trên đất liền. Trên thế giới đã thay đổi từ một ngôi nhà băng hậu Đại Cổ sinh đến một ngôi nhà hậu Paleocen nóng. Kỷ băng hà cuối Tân sinh: Bắt đầu từ đỉnh nhiệt độ tại 55.5 triệu năm trước, Trái Đất bắt đầu có xu hướng mát đi trong 1 khoảng thời gian dài đưa chúng ta vào kỉ Băng hà. Chuỗi sự kiện bao gồm: - 40 triệu năm trước, Nam Cực được bao quanh bởi các dòng nước lạnh. - 36 triệu năm trước, các băng hà nhỏ đã lan rộng ở Nam Cực. - 5 triệu năm trước, những dải băng Nam Cực đã mở rộng - 14 triệu năm trước, một dải băng lục địa tồn tại trên châu Nam Cực và băng hà núi cao đã có ở Bắc bán cầu. Tại sao có những thay đổi này xảy ra? Đó không phải là câu trả lời đơn giản. Vài yếu tố ảnh hưởng phức tạp trong hình dạng mang đến khí hậu mát tại 55.5 triệu năm trước. Tầm quan trọng tương đối của các yếu tố này là trọng tâm của việc nghiên cứu ở hiện tại cho nhiều nhà khoa học trên thế giới. Các yếu tố chính xuất hiện liên quan đến việc kiến tạo mảng thay đổi tức là sự thay đổi vị trí của châu lục và đại dương. 1. Sự thay đổi khí hậu gắn liền với việc tách rời đang diễn ra của Pangaea thành những lục địa nhỏ. 2. Khi lục địa trôi dạt, đường bờ tạo ra và khép lại, do đó thay đổi các hòan lưu trong các đại dương và sự phân bố về nhiệt toàn cầu. 3. Các khối lục địa đã di chuyển về vĩ độ ở vùng cực, với trung tâm Nam Cực xoay và di chuyển về phía cực Nam, trong khi Bắc Mỹ và Á - Âu đã di chuyển đến xung quanh khu vực phía Bắc Cực. 4. Tuyết và băng bắt đầu tích lũy trên vùng đất rộng lớn, nó phản xạ nhiều ánh sáng mặt trời (trong phản xạ toàn phần) và do đó nhiệt lượng quay về không gian. 5. Hoàn lưu nước biển xung quanh xích đạo đã bị ngăn lại khoảng 23 triệu năm trước với việc đóng kín phía đông Địa Trung Hải và kết thúc lúc 3 triệu năm trước khi núi lửa đã hình thành nên eo đất của Panama như rào cản ngăn dòng chảy đông - tây của đại dương. 6. Diện tích các đại dương nông đã giảm xuống; do đó, lượng nước mặt để hấp thụ ánh sáng mặt trời 7. Các mảng cao của cao nguyên Tây Tạng / dãy núi Himalaya ở Châu Á và cao nguyên Colorado ở miền tây nước Mỹ đã làm chệch hướng hoàn lưu đông - tây của khí quyển ở vĩ độ trung Ba triệu năm trước: Dải băng trên Nam Cực lớn tuổi và ổn định hơn ở Bắc Cực. Hoàn lưu nước biển lạnh quanh Nam Cực sẽ giúp nó không bị ảnh hưởng từ những biến động lớn. Các lớp băng trên Bắc Mỹ và Á-Âu có một ảnh hưởng lớn hơn về biến đổi khí hậu toàn cầu, vì nó mở rộng và thu nhỏ trong hình dạng liên tục. Sự phát triển ban đầu của nó là băng hà lục địa xảy ra giữa 3 và 2.7 triệu năm trước và trùng hợp với sự hình thành của eo đất Panama. Nguyên nhân và ảnh hưởng ở đây là gì? Sau khi Trung Mỹ hình thành một dải liên tục giữa Bắc Mỹ và Nam Mỹ nó bị ngăn cản dòng biển Tây, bắt đầu chuyển hướng dòng hải lưu ấm của biển Caribe và dòng hải lưu Gulf của Vịnh Mexico, đẩy nó vào dòng chảy phía bắc dọc theo phía tây Đại Tây Dương. Các dòng hải lưu ấm chuyển tới Canada và Châu Âu gây ra bốc hơi lớn hơn và hình thành hơi nước, kết quả tuyết rơi nhiều hơn tích lũy để hình thành các sông băng. Khi lớp băng lục địa tồn tại ở Bắc bán cầu, nó trải qua các chu kỳ phức tạp của băng hà tiến và lùi. Các chu kỳ dường như đã được trình bày trong suốt kỷ băng hà cổ và được liên kết chặt chẽ cho sự biến đổi thường xuyên trong quỹ đạo và quanh trục của Trái Đất.  BĂNG TIẾN VÀ BĂNG LÙI: Trong suốt 2 triệu năm cuối, Trái đất đã trải qua khoảng 20 kỳ băng tiến. Khi một kỉ Băng hà bắt đầu, bề mặt của Đại dương bốc hơi, và tạo tuyết rơi xuống các Lục địa. Tuyết rơi xuống thành đống, bị nén dưới áp suất và thành băng. Những băng hà trên lục địa dày khoảng 3 km, chôn sâu lớp đất mặt. Dưới sức nặng và sự chuyển động chậm của những khối băng lớn, chúng là méo mó, gây nên những vết xước và tạo những hình dạng mới cho bề mặt đất đai. Những vết tích trên lớp trầm tích cho ta biết về những kỳ băng tiến và lùi lớn của lịch sử. Bắt đầu vào những năm 1970, những hiểu biết của chúng ta về lịch sử băng lùi tăng lên một bước mới, chúng ta đã dựa vào những vết tích của trầm tích dưới đáy Đại dương và những vết tích để lại do sự di chuyển của sông băng từ Greenland. Mỗi vết tích là kết quả tích lũy của sự lắng đọng trầm tích và băng một cách thường xuyên. Hình : Những vết xước trên đá do sự di chuyển của các dòng sông băng Lịch sử của 1 triệu năm cuối là thời kỳ băng tiến trải qua khoảng 100,000 năm, và theo sau đó là thời lỳ băng lùi đã diễn ra rất nhanh, khoảng vài thập kỷ đến 100 năm. Cái tạo nên vòng tuần hoàn của sự hình thành một cách chậm chạp của băng hà chính là sự co rút và lùi một cách nhanh chóng của nó? Câu trả lời dựa trên những tính chất đặc biệt mang tính chu kỳ của vòng quay Trái đất và quỹ đạo của nó quanh Mặt trời, chúng ảnh hưởng đến năng lượng Mặt trời mà Trái đất nhận được. Bằng chứng quan trọng của quỹ đạo và sự luân phiên của vòng tuần hoàn được biết vào năm những năm 1980, khi máy tính phân tích những dữ liệu từ trầm tích và vết tích băng hà được đưa ra để so sánh với những lý thuyết thiên văn học đã được nhà địa chất học Milutin Milankovitch hợp nhất trong những năm 1920 và 1930. Vòng tuần hoàn của băng tiến và lùi, bao gồm: sự dao động đầu tiên, lần thứ hai và lần thứ ba, được giải thích rõ hơn bởi ba tính chất thiên văn học. Độ lệch tâm của quỹ đạo Trái đất quanh Mặt trời. Hình dạng của quỹ đạo thay đổi mỗi 100,000 năm, từ quỹ đạo gần tròn đến hình dạng ellipse, thời gian dài gần bằng một thời kỳ băng hà lùi hoặc tiến; điều này được dự đoán là do sự lệch tâm đã tạo nên nền tảng cho những vòng tuần hoàn. Độ nghiêng của trục Trái đất. Sự tự quay của trục Trái đất nghiêng so với mặt phẳng quỹ đạo với một vòng tuần hoàn 41,000 năm, độ nghiêng đó dao động từ 21.50 đến 24.50. Hiện tại góc nghiêng đó là 23.50. Sự tiến động của xuân phân và thu phân khi mà hướng nghiêng thay đổi mặc dù góc nghiêng vẫn được giữ nguyên. Hiệu ứng sự lắc lư như sự quay tròn của đỉnh một đồ chơi. Sự lắc lư có hai chu kỳ: 23,000 và 19,000 năm. Hiện tại, sự lắc lư khiến cho Trái đất ở gần Mặt trời nhất trong suốt mùa đông ở Bắc bán cầu, đem lại mùa đông và mùa xuân ôn hòa hơn Nam bán cầu. Sự thay đổi theo thời gian của độ lệch tâm, độ nghiêng, và chu kỳ lắc lư được tính toán cho hiện tại và cả quá khứ.M Những vết tích của băng hà và trầm tích đã chỉ ra rằng những thời kỳ băng tiến và lùi gần như đồng bộ ở cả Bán cầu Bắc và Nam. Làm thế nào mà những khối băng lớn ở cực bị ảnh hưởng cùng một lúc bởi sự nghiêng và sự lắc lư? Cũng có thể bởi sự phân phối nhiệt giữa Đại dương và Lục địa. Cứ mỗi lượng nhiệt tăng lên nhận được ở một Bán cầu sẽ được chia cho bán cầu còn lại. Ví dụ như, những vết băng ở Greenland đã chỉ ra sự thay đổi mãnh liệt. Khoảng cách đây 14,000 năm, nhiệt độ Trái đất bắt đầu tăng lên do sự thay đổi hằng năm trong các lớp băng – lượng O18, CO2 và methane tăng lên. Sự tăng lên của O18 có nghĩa là nhiệt có khả năng làm bốc hơi một lượng lớn hơn đồng vị của oxi, sự tăng lên của CO2 làm cho Trái đât nóng lên thông qua Hiệu ứng nhà kính, và sự tăng lên của khí Methane là do sự tăng lên của số lượng đầm lầy. Đó đều là những triệu chứng của sự nóng lên của Trái đất trong thời kỳ băng gian hiện tại của chúng ta, thời kỳ mà những khối băng bị đẩy lùi một cách nhanh chóng. Từ cách đây 18,000 đến 20,000 năm, khi những khối băng hà còn ở trên đỉnh, Trái đất của chúng ta lúc đó như thế nào? Những dải băng trên lục địa chứa khoảng 70 triệu km3 băng, và những khối băng lớn che phủ khoảng 27% bề mặt đất đai, bao gồm toàn bộ Canada, một phần Đông bắc nước Mỹ. Mỗi dải băng đều có áp suất cao, áp suất này thế chỗ cho hệ thống bão phía Nam. Sự thế chỗ của hệ thống bão làm gia tăng mưa ở vĩ độ giữa, chuyển khu vực sa mạc của Tây nam nước Mỹ thành những hồ lớn và gây lượng mưa lớn khắp vùng Mediterranean. Áp suất cao ở Châu Á đẩy những cơn mưa gió mùa đi, vì vậy mà làm tăng sự khô cằn ở Ấn Độ. Hình : Canada và Đông bắc nước Mỹ bị che phủ bởi băng hà Một lượng lớn nước biển biến thành băng nên mực nước biển thấp hơn hiện tại, chỉ khoảng 130 m. Sự mở rộng của những khối băng là mầm mống cho sự phá hoại lớn: bề mặt Đại dương bị thu hẹp cộng với nước biển lạnh hơn đồng nghĩa với việc lượng bốc hơi ít hơn, sự phản xạ năng lượng Mặt trời tăng, vì vậy mà năng lượng được hấp thụ sẽ ít hơn. Lượng bốc hơi bị giảm cũng có nghĩa là giảm lượng tuyết rơi cần thiết để giữ những khối băng, vì vậy mà chúng ngày càng thu nhỏ lại. Thời kỳ băng hà của chúng ta không hề qua đi. Chúng ta đang sống trong một thời kỳ ấm hơn của lịch sử Trái đất, vì đây là thời kỳ băng lùi. Khoảng 10% lục địa ngày nay còn giữ 25 triệu km3 băng, ở Nam Cực và Greenland. Nếu những khối băng này tan chảy, do con người hoặc không do con người, mực nước biển sẽ tăng lên khoảng 65 m, và những thành phố lớn của Thế giới sẽ bị nhấn chìm trong biển nước. Sự thay đổi kết hợp với sự dao động khí hậu là áp lực cho thực vật và động vật, khi khả năng chịu đựng thấp các loài vật này sẽ bị tuyệt chủng. SỰ ĐA DẠNG CỦA KHÍ HẬU: QUY MÔ VÀI TRĂM NĂM: Nhiệt độ của không khí ở Greenland có một thời kỳ ấm lên đáng kể, theo sau là một khoảng thời gian lạnh hơn, điều này có được là do tỷ lệ giữa khí O2 và các đồng vị ở các lớp băng. Thậm chí trong suốt khoảng giữa của cuối kỷ băng hà, cách đây 20 ngàn năm và sớm hơn, có một thời kỳ nhiệt độ ấm hơn. Thời kỳ cách đây 20 ngàn năm trở về sau: Nhiệt độ bắt đầu tăng lên; Sự ấm lên bị ngắt quãng bởi thời kỳ Older Dryas, ở thời kỳ này nhiệt độ lạnh hơn; Khoảng thời kỳ lạnh đột ngột này được thay thế bởi sự tăng nhiệt độ của thời kỳ Bolling; Nhiệt độ cao bắt đầu hạ xuống trong suốt thời kỳ Allerod; Ở thời kỳ Younger Dryas cách đây từ 12,900 đến 11,600 năm, nhiệt độ lại tiếp tục hạ xuống thấp hơn; Cuối cùng là đến thời kỳ gian băng. Hình : Biểu đồ nhiệt độ của Greenland Tại sao nhiệt độ lại thay đổi lên xuống một cách đột ngột như vậy? Một lí do được dự đoán dựa trên sự thay đổi xảy ra ở khu vực Bắc Đại Tây Dương. Khi những tảng băng lớn trên lục địa tan chảy sẽ tạo nên những hồ nước tinh khiết lớn, nước lạnh được giữ bởi những con đập làm bằng băng. Hình dạng của bề mặt mặt đất và lớp trầm tích nói cho chúng ta biết về những đợt lũ lớn do sự tan vỡ của những đập băng. Dòng lũ chảy từ Mississppi, Lawrence, Columbia, và những con sông khác, tạo nên lớp nước bề mặt lạnh và ngọt. Ở Bắc Đại Tây Dương, lớp nước lạnh ở bề mặt này làm thay đổi vòng tuần hoàn đại dương(1.12)… Khi nước biển lạnh và mặn ở Bắc Đại Tây Dương chìm xuống và di chuyển thành dòng ở phía dưới Đại dương, chúng được thay thế lớp nước ấm hơn chảy từ vùng biển Gulf của Mehico và Caribean. Cùng với lớp nước ấm ở vùng vĩ độ bắc, gió đưa thêm một lượng nhiệt từ bề mặt nước và mặt đất có nhiệt độ ấm hơn ở lân cận Greenland và Châu Âu. Tuy nhiên khi bề mặt nước của Đại Tây Dương lạnh đi, mật độ thấp của nó ngăn cản việc chìm xuống và nhiệt độ lạnh của nó làm cho nhiệt độ không khí lạnh hơn. Những gì xảy ra trong suốt thời kỳ Younger Dryas là một điều hiển nhiên. Những cơn lũ do băng tan kéo dài từ cách đây 12,900 đến 12,700 năm đưa lớp nước lạnh lên phía trên Bắc Đại Tây Dương, kết thúc một vòng tuần hoàn. Phải tốn thêm 1,100 năm khác để năng lượng Mặt trời trở lại làm bề mặt Đại dương nóng lên và mặn hơn. Mực nước biển thấp hơn 130m (425ft) và nước được giữ trên mặt đất dưới dạng băng tuyết. Băng tan ra và làm mực nước biển tăng lên. Sự quay trở lại của một thể tích nước lớn này ảnh hưởng đến sự phân phối nhiệt của Đại Dương; đây cũng là một quá trình thay đổi khí hậu. Thời kỳ cuối của quá trình tan băng được thể hiện bằng một đường cong đi lên của mực nước biển (9.21) Khoảng cách đây 7,000 năm, nhiệt độ trung bình của Trái đất cao hơn và tổng lượng mưa thì lớn hơn. Thời gian này được biết đến như “khí hậu tối ưu”, thậm chí Bắc Phi cũng có đủ lượng mưa để cung cấp cho mùa vụ. Sau thời kỳ đó, nhiệt độ hạ xuống, nhiệt độ trung bình là 20C. Kéo dài thang đo thời gian ra xa hơn, ta thấy rằng sự đa dạng của khí hậu vẫn rất rõ ràng. Thời kỳ băng hà ngắn ảnh hưởng đến Châu Âu từ 1450 đến 1850 trước công nguyên(?), nhiệt độ thấp hơn chỉ khoảng 10C nhưng đủ để làm giảm năng suất mùa màng, dẫn đến mùa đông khắc nhiệt hơn thế kỷ 20. Con người không biết rằng cái gì đã tạo nên những vòng tuần hoàn khí hậu dài hàng trăm năm như vậy, có nhiều nghi vấn cho câu trả lời dựa trên những luồng nhiệt tỏa ra từ Mặt trời. ví dụ như, có những vệt đen Mặt trời trong suốt thời kỳ băng hà ngắn, làm giảm hoạt động của Mặt trời, chính vì vậy mà Trái Đất nhận được ít nhiệt hơn. Có nhiều giả thiết được đưa ra để giải thích cho sự biển đổi khí hậu xảy ra trong những thời kỳ khác nhau. Khi một giả thiết được kiểm tra sẽ những kết quả không mong muốn, tuy nhiên đôi khi nó lại làm tăng giá trị của những giả thiết khác. Sự biến đổi khí hậu là một phần của một hệ thống thực sự phức tạp. BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU TRONG THỜI KỲ NGẮN:QUY MÔ VÀI NĂM El Nino Khả năng giữ nhiệt cao của nước khiến nó có khả năng hấp thu và giữ một lượng nhiệt lớn khi trời nóng và thoát nhiệt khi trời lạnh. Nhiệt lượng cung cấp trong đại dương có ảnh hưởng lớn lên khí quyển và khí hậu thế giới. Một ví dụ cho mối liên hệ này là một hiện tượng thường gặp ở phía Nam Châu Mỹ bởi sự xuất hiện của khối nước nóng ở Peru và Ecuado gần mùa giáng sinh, được gọi là EL Nino (tiếng Tây Ban Nha là đứa bé trai). Nguyên nhân của áp suất khí quyển cao ở phía Đông Thái Bình Dương là kết quả của gió Mậu Dịch, loại gió thổi từ hai cực về phía Xích Đạo. Trong vùng xích đạo, lớp nước bề mặt hấp thụ năng lượng Mặt trời và bị gió Mậu Dịch thổi về phía Tây Thái Bình Dương. Gió thổi mạnh đến mức làm cho mực nước biển phần phía tây của đại dương cao hơn 1.5 feet (45.72 cm) so với bình thường. Phần nước ấm bị đẩy dồn về phía tây, sau đó bốc hơi, tạo thành những cơn mưa lớn ở những khu rừng nhiệt đới của Indonexia và Đông Nam Á, cung cấp môi trường sống cho rặng san hô Great Barrier Reef của Australia. Khi đó, ở phía Đông Thái Bình Dương, dòng nước lạnh ở cực cùng với dòng nước lạnh ở tầng sâu hơn trồi lên thay thế cho lớp nước ấm đã bị dồn về phía Tây. Do nước lạnh nên lượng nước bay hơi rất ít, chính vì vậy mà hình thành nên những sa mạc dọc bờ biển Ecuado, Peru, Baja California và California. Hình : Vòng tuần hoàn khí quyển Cứ khoảng 2 đến 7 năm, gió Mậu Dịch yếu đi, áp suất khí quyển thấp ở Indonexia sẽ di chuyển về trung tâm Thái Bình Dương, và gió sẽ thổi vào khu vực này theo hướng Tây. Lớp nước ấm trên bề mặt sẽ chảy về hướng Nam và trung tâm của Châu Mỹ. Khi gió từ phía Tây thổi lớp nước bề mặt về phía Đông thì một số dòng nước bề mặt sẽ được giữ lại, không di chuyển sang phía Đông nữa. Chúng thế chỗ cho một lượng nước ấm, vì vậy mà lượng nước bốc hơi nhiều hơn, mây nhiều hơn và áp suất khí quyển giảm xuống. Khi áp suất khí quyển giảm, không khí ẩm ướt sẽ di chuyển về phía Châu Mỹ hình thành những cơn mưa lớn. Gió khí quyển ở trên cao (jet stream) cũng chịu ảnh hưởng như thế, bao gồm một nhánh phía Nam mang lượng mưa lớn về Đông Nam nước Mỹ và gây bão lớn ở Đại Tây Dương và Caribbean. Hình : Điều kiện thời tiết khi El Ninô xảy ra Hình : Điều kiện thời tiết khi El ninô không xảy ra Một trong những EL Nino mạnh nhất là vào năm 1982 – 1983. Trên vùng biển phía Đông Thái Bình Dương, những khu vực đánh bắt cá nước lạnh ở vùng biển Peru và Ecuado bị thất thu khi nước biển ấm lên khoảng 140F so với bình thường. Nước ấm lên làm lượng hơi nước bốc hơi nhiều hơn, dẫn đến những trận mưa cực lớn. Chúng tạo thành những trận lũ quét và sạt lở, giết chết 600 người ở Peru và Ecuado và ảnh hưởng lớn đến nền kinh tế của nhiều quốc gia. Dòng nước ấm dọc bờ biển cũng làm tăng những cơn mưa lớn trong các cơn bão ở phía Tây nước Mỹ. California chịu thiệt hại 300 triệu $, 10,000 phải di dời do nước lũ và lở đất, 12 người chết. Bên cạnh đó, vành đai mưa nhiệt đới cũng di chuyển tới trung tâm Thái Bình Dương, hình thành những trận mưa lớn ở Hawaii và Tahiti. Ở phía Tây Thái Bình Dương, Australia và Indonexia bị che phủ bởi vùng không khí có áp suất cao và lượng mưa dưới mức trung bình. Australia phải gánh chịu thời kỳ hạn hán nặng nề nhất thế kỷ và không thể kiểm soát được những trận cháy rừng do gió thổi quá mạnh, giết chết 75 người, nhiều gia súc và động vật hoang dã, gây thiệt hại 2.5 tỷ $ (see chapter 13). Những ảnh hưởng của EL Nino đến khu vực Thái Bình Dương thật sự rất lớn, nhưng hệ thống Đại dương – Khí quyển đã được kết nối với nhau thành một hệ thống lớn hơn. Ở Ấn Độ Dương, sự thay đổi của khí hậu được biết như dao động phía Nam (Southern Oscillation), xuất hiện khi khí quyển có áp suất thấp được thay thế bằng áp suất cao, được đo ở Darwin, Australia. Ví dụ như, vào cuối 1996, một hệ thống khí hậu lớn ở Ấn Độ Dương di chuyển sang phía Tây Thái Bình Dương, hình thành EL Nino lớn năm 1997 – 1998. Khi sự hiểu biết của con người ngày càng tăng lên, con người biết một điều hiển nhiên rằng: những cơn mưa lớn không thường xuyên ở một vùng nào đó và hiện tượng khô hạn ở một khu vực khác không phải là những hiện tượng cô lập, mà hơn thế nữa, cả hai đều là một bộ phân của một hệ thống khí hậu đã được kết nối toàn cầu. Một sự thay đổi xuất hiện ở khu vực này có thể gây những thay đổi khắp thế giới, giống như những quân cờ Domino – Khi một quân cờ bắt đầu tiến trình thì tất cả những quân còn lại sẽ ngã xuống theo. Cứ vài năm, khí hậu ở vùng nhiệt đới thay đổi và sự thay đổi này được liên kết khắp thế giới. Ấn Độ Dương ấm lên và vùng khí hậu của nó bị thổi sang phía Tây Thái Bình Dương, gây nên hiện tượng EL Nino. Sau khi những cơn gió El Nino thổi xuyên qua Thái Bình Dương và Nam Mỹ, vùng Đại Tây Dương bắt đầu ấm lên. Vòng tuần hoàn này kéo dài 4 năm. La Nina Lớp nước bề mặt Đại dương giống như một lớp khảm của những khối nước ấm xen giữa những khối lạnh hơn. Nhiệt độ khác nhau của những khối nước bề mặt Thái Bình Dương được đo bởi hệ thống vệ tinh Topex – Poseidon và được tải lên trang Khi bề mặt nước ấm hơn so với bình thường kéo dài dọc theo bờ biển phía Tây của châu Mỹ trong suốt một thời kỳ EL Nino sẽ mang đến lượng mưa lớn và đi kèm với những trận lũ. Nhưng EL Nino còn có một người chị em khác được gọi là La Nina (đứa bé gái) – có những tính chất hoàn toàn khác so với El Nino. La Nina xuất hiện khi dòng nước lạnh di chuyển đến vùng xích đạo Thái Bình Dương và hệ thống gió thay đổi mang lại những kiểu khí hậu khác ở Bắc Mỹ. Một mùa đông La Nina điển hình sẽ có không khí lạnh với lượng mưa cao ở Tây bắc nước Mỹ và Bắc Canada, nhưng lại khiến cho khí hậu hầu hết Bắc Mỹ nóng lên và lượng mưa dưới mức trung bình. Mùa đông 1999 – 2000 là mùa đông điển hình với lượng mưa lớn ở Tây bắc và lượng mưa thấp ở những nơi khác đi cùng với những trận cháy rừng lớn ở phía Tây. Hình : La Nina trên vùng biển Thái Bình Dương Có những tai biến đi cùng với không khí lạnh của La Nina ở Thái Bình Dương. La Nina gây nên những cơn bão rất lớn ở Đại Tây Dương, gây nên những thiệt hại cho vùng phía Đông nước Mỹ và vùng bờ biển Guft của Mehico. La Nina làm giảm lượng mưa ở Tây nam Châu Mỹ, gây hạn hán và những trận cháy rừng như vào mùa hè 2000. NÚI LỬA VÀ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU: Năm 1784, Benjamin Franklin công nhận rằng núi lửa có thể ảnh hưởng đến khí hậu. Ông cho rằng các đám mây và thời tiết lạnh tại châu Âu từ 1783 - 1784 là do sự phun trào dung nham và khí đốt ở Laki, Iceland. Núi lửa ảnh hưởng đến khí hậu như thế nào? Một đợt phun trào lớn có thể làm bùng nổ một lượng tro khổng lồ và đủ cao ở phía trên khu vực xảy ra các hiện tượng thời tiết. Tại đây, bụi thoát khỏi tác dụng làm sạch bởi mưa, vì thế các sản phẩm núi lửa có thể lơ lửng trong nhiều năm và ngăn cản ánh sáng mặt trời Hầu hết hơi nước và các hiện tượng thời tiết diễn ra trong lớp thấp nhất của bầu khí quyển là tầng đối lưu. Tầng đối lưu dày khoảng 8 km, ở xích đạo có thể dày đến 18 km. Tầng đối lưu thì ấm ở dưới và lạnh hơn ở trên, tạo nên sự bất ổn định không khí ấm có khuynh hướng di chuyển lên trên và không khí lạnh chìm xuống dưới. Sự xáo trộn của không khí ở tầng đối lưu là một phần của mô hình thời tiết thay đổi Đỉnh của tầng đối lưu - tropopause, là một ranh giới quan trọng nơi có sự nghịch đảo của không khí lạnh và không khí bắt đầu ấm lên qua tầng bình lưu. Sự đảo ngược nhiệt độ hoạt động như một rào cản, giới hạn các hiện tượng thời tiết trong phạm vi tầng đối lưu. Ở trên Tropopause là tầng bình lưu, cái tên đã cho thấy tình trạng phân tầng của nó. Tại đây, lớp không khí ấm nằm phía trên lớp khôn