Địa kỹ thuật hệ khí hậu

Chia sẻ: Nguyen Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:7

Thêm vào BST

Báo xấu

91
lượt xem 9
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tài liệu tham khảo chuyên đề vật lý học về Địa kỹ thuật hệ khí hậu giúp các bạn mở rộng kiến thức vật lý học của bản thân

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Địa kỹ thuật hệ khí hậu

a kĩ thu t h khí h u T trư c n nay, a kĩ thu t v n ư c xem là tài c m k i v i các nhà khoa h c khí h u. Trong bài vi t, Peter Cox và Hazel Jeffery gi i thích t i sao lúc này c n ph i xem xét v n ó m t cách nghiêm túc. S bi n i khí h u mà chúng ta ang ch u hi n nay gây ra b i s gia tăng lư ng khí nhà kính do các ho t ng c a con ngư i, áng k nh t là vi c t các nhiên li u hóa th ch, thâm canh nông nghi p và tàn phá r ng. M c dù s m lên toàn c u ã có m t trong tác ph m khoa h c k t m t bài báo ánh d u bư c ngo c c a nhà v t lí ngư i Th y i n, Svante Arrhenius, vi t h i năm 1896, nhưng ch n nh ng th p niên g n ây thì ki n th c khoa h c c a chúng ta v h th ng khí h u m i làm sáng t ư c r ng m t s m lên toàn c u cao hơn 2oC so v i m c th i kì ti n công nghi p có th là nguy hi m và vì th c n nên tránh. Các thí d công ngh có th s d ng làm bi n i các i u ki n khí quy n c a Trái t nh m làm gi m các tác d ng c a s bi n i khí h u. T trên xu ng: hai lo i kính ph n x m t tr i; m t khí c u gieo m m cho mây và máy bay th hơi nư c; du thuy n gieo m m cho mây; các b ph n x m t tr i trên bi n và trên t li n; và bón ch t dinh dư ng cho sinh v t phù du trên bi n sinh sôi. ( nh: Henning Dalhoff/Bonnier Publications/Science Photo Library) Trong khi các ch t khí nhà kính không ch có cacbon i-ôxit (CO2) mà còn c mêtan, ni-tơ ôxit, ô-zôn và CFC, thì nh ng cu c thương thuy t chính tr qu c t l i t p trung vào nhu c u c t gi m phát th i CO2. Trong th i gian ba tháng, H i ngh l n th 15 c a các ng c m quy n (CoP15), b ph n c a H i ngh Liên hi p qu c v Bi n i khí h u Copenhagen, s hư ng t i thi t l p nh ng m c tiêu liên k t cho s c t gi m phát khí 1
th i (cái g i là b n th a ư c c t gi m). Nhưng cho dù s phát khí th i CO2 toàn c u ư c c t gi m 50% vào năm 2050, thì hi n nay yêu c u này dư ng như không gi cho s m lên toàn c u dư i 2oC trong th k này. Th t v y, k t khi hi p nh Kyoto ư c ưa ra h i năm 1997, s phát khí th i CO2 v n ti p t c leo thang b t ch p nh ng lo ng i ngày càng tăng v s bi n i khí h u. Bi t r ng b n th a ư c c t gi m hi n nay không hi u qu tránh s bi n i khí h u nguy hi m, v y chúng ta có nên có m t k ho ch B hay không? ây là m t ng cơ thúc y cho a kĩ thu t, m t thu t ng mô t s can thi p có cân nh c và h th ng khí h u ch ng l i s m lên toàn c u do con ngư i gây ra. Kĩ thu t này có th thu ư c theo hai cách, b ng cách d n d p tr c ti p cacbon i-ôxit ho c b ng cách i u khi n b c x m t tr i, cái nh m t i làm ngu i hành tinh b ng cách cho ph n x ánh sáng nhi u hơn vào trong không gian. Lo i tr cacbon i-ôxit Cách ti p c n d th y nh t lo i tr CO2 là r ng cây xanh, nhưng cách này tương i không hi u qu và yêu c u nh ng di n tích t ai l n. M t xu t tri t hơn là chăm bón i dương v i m t ch t dinh dư ng h n nh ví d như s t trong ni m hi v ng tăng cư ng b n ch a cacbon i dương ( i tư ng hi n nay h p th kho ng 25% lư ng khí th i CO2 do con ngư i). Các thí nghi m chăm bón i dương quy mô nh ã t o ra nh ng bông hoa nhân t o trôi n i trên bi n qua vi c thêm s t, nhưng i u áng ng là không bi t ho t ng này có chuy n thành s c i thi n lâu dài b ch a cacbon hay không. M t r i ro l n v i phương th c ti p c n này là các dòng h i lưu khi n ngư i ta không th x lí khu v c trên ó các h sinh v t bi n b bi n i b i vi c bón ch t dinh dư ng. M t phương pháp an toàn hơn l c b cacbon i-ôxit là b y không khí, s d ng phương pháp chi t tách b ng hóa ch t ho c b ng tác nhân v t lí l c CO2 ra kh i không khí và chôn cacbon trong các kho a ch t. B ph n tr c a phương pháp này gi ng v i phương pháp b t và tr cacbon thông thư ng, nh m t i vi c lo i CO2 ra kh i các ch t khí th i c a các nhà máy i n nhiên li u hóa th ch. B y không khí trên nguyên t c có th th c hi n b t kì a i m nào, m c dù nó h u d ng nh t là g n các kho tr a ch t. Các phương pháp hóa h c c a b y không khí thư ng i cùng v i ph n ng c a cacbon i-ôxit v i natri hy rôxit t o ra natri cacbonat, trong khi phương pháp b y v t lí s d ng các ch t nh a trao i ion có kh năng l c CO2 ra kh i không khí, sau ó có th r a s ch chúng t các b l c v i nư c. Có nh ng ưu i m n i tr i i v i các kĩ thu t b y không khí vì chúng lo i b ư c nguyên do chính c a s m lên toàn c u và, không gi ng như các phương pháp khác, nó mang l i kh năng h hàm lư ng CO2 xu ng dư i m c hi n nay. Tuy nhiên, nh ng kĩ thu t này hi n nay th t t n kém và còn g p khó khăn ch tìm các kho tr a ch t n nh thích h p cho cacbon. Ch n b t m t tr i ho c làm cho hành tinh sáng hơn M t phương pháp khác l c lo i cacbon i-ôxit là i u khi n b c x m t tr i, bao g m vi c làm gi m lư ng ánh sáng m t tr i b h p th b i Trái t như m t t ng th . Nhi t trung bình toàn c u c a hành tinh ư c xác nh b i s cân b ng gi a b c x m t tr i b h p th và b c x h ng ngo i b m t b i Trái t vào trong không gian. Ngư i ta có th làm ngu i hành tinh b ng cách ho c tăng lư ng b c x h ng ngo i b m t vào trong không gian (như trong các kĩ thu t l c lo i CO2), ho c gi m lư ng b c x m t tr i b hành tinh h p th . i u khi n b c x m t tr i là ho c ch n b t m t ph n ánh sáng m t tr i b ng nh ng t m ch n m t tr i t trong không gian, ho c là tăng sáng (h s ph n x ) c a hành tinh chúng ta. 2
M t lá ch n m t tr i có di n tích kho ng 3 × 106 km2 t cao 1.5 × 103 km phía trên hành tinh chúng ta s là c n thi t ch ng l i s tăng g p ôi hàm lư ng cacbon i-ôxit trong khí quy n c a Trái t. ( nh: Victor Habbick Visions/Science Photo Library) Có nhi u kĩ thu t khác nhau làm ch b c x m t tr i t trên m t t: cái g i là phương pháp nóc nhà tr ng, trong ó nh ng công trình c a con ngư i, ch y u là mái nhà và m t ư ng lát, ư c sơn nh ng ch t li u ph n x ; ch n tr ng các lo i hoa màu sáng hơn và nuôi ng v t chăn th ; và nh ng k ho ch tri t hơn còn xu t ph lên các sa m c nh ng t m plastic có h s ph n x cao. L i ích v m t khí h u c a nh ng kĩ thu t này thay i theo khu v c ư c c i t o. Ví d , các phương pháp nóc nhà tr ng có tác ng tương i nh lên nhi t trung bình toàn c u, vì các công trình c a con ngư i v n ch chi m có 2% di n tích t li n toàn c u. M t khác, s c i t o quy mô l n su t ph n chi u c a hành tinh có th mang l i s ngu i i toàn c u bù l i s m lên toàn c u tính cho t i nay, nhưng nh ng áp l c kh n c p khác t lên n n s n xu t nông nghi p có th khi n cho phương pháp này không kh thi v m t th c t . Vi c làm các sa m c sáng hơn lên có th có tác d ng làm ngu i còn l n hơn, nhưng s cư ng ép c c b như th c a h khí h u 3
mang l i m i r i ro là làm thay i vòng tu n hoàn khí quy n h t s c quan tr ng, ví d như gió mùa mang mưa n cho nh ng ph n l n dân cư c a Trái t. Nh ng r i ro tương t i cùng v i các kĩ thu t trên là làm cho các ám mây sáng lên, vì nh ng kĩ thu t này rõ ràng ch ho t ng nơi t n t i các ám mây. Tuy nhiên, vi c c i t o su t ph n chi u c a mây có kh năng là m t òn b y l n i v i khí h u có th mang l i s ngu i i toàn c u bù tr s g p ôi hàm lư ng cacbon i-ôxit khí quy n. xu t c i t o mây tiên ti n nh t là gieo r c thêm mu i bi n cung c p thêm nhân ngưng t mây có th làm cho nh ng ám mây tích i dương sáng hơn lên – ây là nh ng ám mây th p trên các vùng duyên h i và i dương. xu t c i t o mây còn ti n xa n ch thi t k nh ng con tàu t ng phân ph i mu i bi n cho nh ng ám mây tích t ng th p. Chi phí cho phương pháp này thì không rõ, nhưng chúng có kh năng th p hơn áng k so v i phương pháp làm ngu i tương t b ng nh ng kĩ thu t h nhi t thông thư ng khác. M t kĩ thu t còn r ti n hơn n a có th là b t chư c các tác ng lên khí h u c a nh ng t phun trào núi l a quan tr ng b ng cách bơm các h t nh li ti hay "aerosol" vào t ng bình lưu c a Trái t (khí quy n t ng trên). Nh ng h t aerosol này s ph n x ánh sáng m t tr i gi ng h t như chúng ã làm sau t phun trào c a núi l a Pinatubo h i năm 1991, d n n s ngu i i toàn c u ch ng 0,5oC. Các ý tư ng thu c lo i này có kh năng xu t phát t nhà v t lí ngư i Nga Mikhail Budyko vào nh ng năm 1970, ngư i xu t s d ng sunphua làm cơ s cho aerosol t ng bình lưu như trong trư ng h p núi l a phun. Khái ni m a kĩ thu t thông qua các h t aerosol t ng bình lưu sau ó ư c theo u i vào nh ng năm 1990 b i nhà v t lí và là ngư i phát minh ra bom H, Edward Teller, ngư i ã d tính t i các h t ph n x ph c t p hơn. Nhưng vi c bàn t i các xu t a kĩ thu t v n là th c m k trong s các nhà khoa h c khí h u chính th ng mãi cho n năm 2006, khi nhà hóa h c o t gi i Nobel Paul Crutzen ánh giá l i l i ích c a vi c bơm sunphua vào t ng bình lưu b t chư c các tác ng lên khí h u c a t phun trào núi l a Pinatubo. Các e ng i còn l i là nh ng s không ch c ch n ph n ng vùng c a lư ng mưa i v i s k t h p c a vi c l c lo i CO2 và làm gi m ánh sáng m t tr i, và tác ng ti m tàng c a vi c thêm aeosol i v i s h i ph c c a l th ng t ng ô-zôn. Tuy nhiên, chi phí theo ư c tính c a vi c duy trì m t t m ch n aerosol sunphat, có kh năng nh t là thông qua m t s máy bay t m cao chuyên d ng, r hơn áng k so v i chi phí th a ư c c t gi m n hàng trăm hay hàng nghìn l n. Vì nh ng lí do ó, các kĩ thu t aerosol t ng bình lưu ư c nhi u ngư i xem là gi i pháp thay th h a h n nh t cho th a ư c c t gi m. Mang tính khoa h c vi n tư ng nh t trong s các kĩ thu t i u khi n b c x m t tr i trên là vi c t nh ng lá ch n m t tr i gi a M t tr i và Trái t. V trí t t m ch n tri n v ng nh t hình như là t i i m Lagrange L1, nơi cách Trái t kho ng 1.5 × 106 km v phía M t tr i, t i ó l c hút h p d n c a hai thiên th tri t tiêu nhau. T i i m này, nh ng t m ch n kho ng ch ng 3 × 106 km2 s là c n thi t ch ng l i s tăng g p ôi lư ng CO2. Có nh ng thách th c ghê g m i cùng v i vi c thi t k và s n xu t các ch t li u nh , b n có th dùng cho các t m ch n m t tr i, nhưng s t n kém lâu dài có th i cùng v i vi c phóng các b ph n c a t m ch n cũng như vi c s a ch a và thay th nh kì c a chúng. Cho dù m t phương pháp a kĩ thu t như v y t ra kh thi v m t công ngh và kinh t , thì v n còn ó nh ng v n chính sách qu c t c n ph i dàn x p trư c khi tri n khai ư c. Nh ng v n y cũng ph bi n i v i nh ng kĩ thu t quy mô l n khác, ví d như c i t o su t ph n chi u c a sa m c, c i t o su t ph n chi u mây và bơm aerosol t ng bình lưu, t t c nh ng kĩ thu t này u làm ngu i khí h u toàn c u nhưng s không bù p ư c nh ng bi n i khí h u vùng mi n và có kh năng còn làm tr m tr ng thêm s bi n i khí h u m t s nơi. Ngoài ra, các kĩ thu t xây d ng trên vi c i u khi n b c x m t 4
tr i rõ ràng không gi i quy t ư c nh ng tác d ng không ch c ch n c a s axit hóa i dương do CO2 tăng thêm. B tc mk Theo Stern Riview, xu t b n h i năm 2006 và là m t trong nh ng tư li u có s c nh hư ng nh t v tính kinh t c a s bi n i khí h u, vi c s d ng th a ư c c t gi m tránh m t s m lên toàn c u có kh năng nguy hi m c 2oC là tiêu t n t i 1% t ng GDP toàn c u, kho ng ch ng 350 t ôla m i năm th i giá hi n nay. Con s trên t ng k t ti m năng c a các xu t a kĩ thu t khác nhau xây d ng trên m t b n ánh giá do H i Hoàng gia Anh công b trong tháng này. Ngoài ra, nó còn so sánh t ng kĩ thu t v i th a ư c c t gi m, vì ây là gi i pháp rõ ràng nh t i v i s m lên toàn c u và nó n m t i tr ng tâm c a nh ng cu c àm phán khí h u qu c t . So sánh giá thành theo l i ích c a các xu t a kĩ thu t v i th a ư c bi n i khí h u. Nh ng r i ro i cùng v i nh ng xu t này ư c bi u th là th p (màu xanh), trung bình (màu vàng) và cao (màu ). L a ch n thay th an toàn nh t i v i th a ư c c t gi m là b y cacbon i-ôxit không khí, nhưng gi i pháp bơm aerosol t ng bình lưu có t s l i ích trên giá thành cao nh t. Các gi i pháp a kĩ thu t thay th có th ư c nh d a trên chi phí thư ng niên, l i ích thu ư c tính theo gi m nhi t trung bình toàn c u và nh ng r i ro i cùng v i t ng kĩ thu t m t. Nh ng y u t này ư c trình bày dư i d ng gi n trong hình trên. Trong khi m t s phương pháp, ví d như bón phân i dương ho c kĩ thu t nóc nhà tr ng, có th b bác b vì chúng không có kh năng có l i ích khí h u toàn c u áng k , thì a s xu t a kĩ thu t dư ng như r ti n so v i th a ư c c t gi m. Quan tr ng hơn, nhi u phương pháp có l i ích khí h u tính trên chi phí thư ng niên cao hơn so v i th a ư c c t gi m (t c là chúng n m phía trên ư ng t nét). 5
T s l i ích trên giá thành dư ng như là l n nh t i v i gi i pháp bơm aerosol t ng bình lưu, m c dù phương pháp này mang l i r i ro là làm bi n i khí h u vùng mi n và làm ch m s h i ph c c a l th ng t ng ô-zôn. Ngoài ra, các kĩ thu t hi u qu cao i v i vi c làm ch b c x m t tr i ví d như bơm aerosol sunphua mang l i cái ôi khi g i là “r i ro ch t ngư i”, nghĩa là r i ro c a vi c m lên toàn c u m t cách t ng t n u như phương pháp a kĩ thu t ó không thành công. M t i l p c a r i ro ch t ngư i này là nh ng phương pháp như th có th cho d ng l i có cân nh c n u xu t hi n nh ng h qu không như d tính. L a ch n an toàn nh t cho th a ư c c t gi m là b y CO2 không khí, lo i b nguyên do ch y u c a s m lên toàn c u và do ó tránh ư c nh ng r i ro i cùng v i s bi n i vùng mi n ch t ngư i và s axit hóa i dương. Tuy nhiên, hi n nay, b y không khí dư ng như tương i t n kém so v i th a ư c c t gi m và r t t ti n so v i các kĩ thu t quy mô l n nh m làm ch b c x m t tr i. Nguyên do chính khi n ít có s tranh lu n v a kĩ thu t gi a các nhà khoa h c khí h u là ngư i ta e ng i r ng m t cu c tranh lu n như th s ng ý m t l a ch n khác làm gi m trách nhi m phát th i cacbon c a con ngư i. Trong trư ng h p t hơn, i u này có th làm ch m ti n trình àm phán khí h u qu c t . Nhưng hi n nay có c m giác ang tăng lên là th i gian ã nâng i u c m k a kĩ thu t n ch nh ng nghiên c u khoa h c thích h p có th ư c th c hi n trư c khi có b t kì s th c thi quy mô l n có kh năng gây nguy h i nào lên h khí h u, như b n báo cáo trong tháng này c a H i Hoàng gia Anh nêu b t. Ưu tiên nghiên c u lúc này s là vi c ánh giá tác ng c a các kĩ thu t làm ch b c x m t tr i lên khí h u vùng mi n, s d ng các mô hình khí h u và nh ng cái tương t như các t phun trào núi l a t quá kh c a Trái t, và s phát tri n ngày càng nhanh c a các kĩ thu t b y không khí, bao g m c ngành khoa h c v t li u h t s c tinh vi. i v i các nhà khoa h c mu n c u l y hành tinh, thì không có lĩnh v c nghiên c u nào có s c cu n hút hơn là a kĩ thu t. Tóm t t Ngày nay, dư ng như vi c nghiêm kh c c t gi m 50% lư ng khí th i cacbon i- • ôxit vào năm 2050 là không ngăn c n s m lên toàn c u nguy hi m. a kĩ thu t mang l i m t gi i pháp thay th nh m c t gi m phát th i cacbon i- • ôxit, m c dù c n có thêm nhi u nghiên c u ư c th c hi n xác th c tính hi u qu và r i ro i cùng v i nh ng s can thi p quy mô l n lên h khí h u. Có hai lo i xu t a kĩ thu t: l c lo i cacbon i-ôxit tr c ti p và làm ch b c x • m t tr i. Nhi u xu t a kĩ thu t có t s l i ích khí h u trên giá thành thư ng niên cao • hơn th a ư c c t gi m. Tài li u tham kh o S Arrhenius 1896 On the influence of carbonic acid in the air on the temperature of the ground Phil. Mag. 41 237–276 P J Crutzen 2006 Albedo enhancement by stratospheric sulphur injections: A contribution to resolve a policy dilemma? Climatic Change 77 211–219 Royal Society 2009 Geoengineering the Climate (London, Royal Society) N Stern 2006 The Economics of Climate Change: The Stern Review (Cambridge University Press) E Teller, L Wood and R Hyde 1997 Global warming and ice ages: I. Prospects for physics- 6
based modulation of global change Lawrence Livermore National Laboratory Preprint UCRL-JC-128715 Peter Cox là giáo sư ng l c h c h khí h u t i trư ng i h c Exeter, Anh, và Hazel Jeffery là trư ng ban i u hành chi n lư c t i Trung tâm Nghiên c u Môi trư ng T nhiên c a Anh. Bài báo này ra m t trong b n báo cáo a kĩ thu t H khí h u c a H i Hoàng gia Anh, công b trong tháng này, nhưng các quan i m th hi n ây là c a các tác gi . trannghiem@ymail.com 7