Khí quyển và hải dương - Bầu khí quyển: Vỏ bọc bảo vệ của trái đất ppsx

Khí quyển và hải dương
Bầu khí quyển: Vỏ bọc bảo vệ
của trái đất
Những nhà khí hậu học nghiên cứu khí hậu, là thời tiết xảy ra trong một
vùng qua một thời gian dài. Nền tảng của khoa khí hậu học là một sự
hiểu biết về những khác biệt trong thời tiết theo mùa của vùng này với
vùng tiếp theo của thế giới. (Xem mục “Khí hậu của thế giới”).
Trọng tâm của môn khí hậu học ngày nay là về thay đổi khí hậu. Một
phương pháp mà các nhà khoa học sử dụng để dự đoán sự thay đổi khí
hậu là bằng cách nhận biết sự thay đổi trong các kiểu hình thời tiết. Ví
dụ, nhiệt độ trung bình tại những vùng bị sa mạc hóa đôi khi tăng lên,
còn lượng mưa thì giảm xuống.
Những nhà khí hậu học cũng nghiên cứu những thay đổi trong khí hậu
toàn cầu. Có phải hành tinh này đang trải qua xu hướng ấm dần lên?
Nếu vậy thì tại sao? Để trả lời, các nhà khí hậu học nhìn vào những
hiện tượng như mây núi lửa, những dao động về cường độ của Mặt trời,
và những hoạt động của con người - những vấn đề có thể tác động đến
thời tiết.
Nhiều nhà khí hậu học làm việc chặt chẽ với những nhà sinh vật học và
những nhà hải dương học nhằm tìm hiểu bầu khí quyển bị ảnh hưởng
Khí quyển và hải dương
thế nào bởi những thứ như thảm thực vật, chăn thả gia súc, và dòng
chảy của đại dương.
Các nhà khí hậu học cũng nghiên cứu kỹ quá khứ nhằm so sánh với bầu
khí quyển hiện tại với bầu khí quyển của nhiều kỷ trước đây. Tại Nam
Cực, ví dụ, các nhà khí hậu học nghiên cứu tầng không khí bị kẹt trong
các mẫu băng sông băng cổ.
Một trong những phát hiện của họ là lượng methane trong tầng khí
quyển thấp ngày nay cao hơn gấp 2,5 lần so với tầng khí quyển như vậy
của bất kỳ thời đại nào trong 160.000 năm qua. Methane là một loại khí
góp phần vào làm ấm dần trái đất. Tại sao lượng khí methane ngày nay

lại tăng lên?
Một lực lượng lớn con người đang đốt cháy dầu và than. Với sự giúp
đỡ của các nhà sinh vật học, các nhà khí hậu học đã tìm thấy một lực
lượng đáng ngạc nhiên hơn: gia súc, chúng sản xuất - và thải ra - những
khối methane lớn như là một phần thường lệ trong quá trình tiêu hóa
của chúng. Các nhà khoa học ước tính, trong thế kỷ qua, việc mở rộng
chăn nuôi gia súc đã làm tăng lượng methane do chúng thải ra lên
435%.
Mô phỏng thời tiết và khí hậu. Ngày nay phần lớn thông tin về cái gì
điều khiển thời tiết và khí hậu đều có được từ những mẫu hình toán học
phức tạp thực hiện trên một số siêu máy tính mạnh nhất trên thế giới.
Những máy tính này tạo ra những bản mô phỏng giống thật một cách
đáng ngạc nhiên, mô phỏng hoạt động của bầu khí quyển.
Khí quyển và hải dương
Ví dụ, sử dụng các mẫu máy tính này, các nhà khoa học có thể quan sát
thực tế mức tăng lên của carbon dioxide, và dự đoán chi tiết sự thay đổi
này có thể tác động đến khí hậu thế giới như thế nào qua thời gian.
Một trong những siêu máy tính mạnh nhất trong khí tượng học được
vận hành bởi Trung Tâm Quốc Gia Nghiên Cứu Khí Quyển (NCAR)
tại Boulder, Colorado. Các nhà khoa hoc từ khắp đất nước và trên thế
giới sử dụng siêu máy tính của NCAR qua Internet.
Khoa học khí quyển trong tương lai
Những người nông dân, thủy thủ và phi công sẽ luôn cần có dự báo thời
tiết để thực hiện công việc của mình một cách an toàn và có hiệu quả.
Các chính quyền trên thế giới cần có dự báo chính xác để di dời cộng
đồng đến nơi an toàn khi có thời tiết nguy hiểm, và để lên kế hoạch cho
những khi có hạn hán và các điều kiện bất lợi.
Một mục đích trước mắt của các nhà khí tượng trên khắp thế giới là
nhằm cải thiện độ chính xác của những dự báo lâu dài. Những dự báo
một ngày khá là đáng tin cậy, phần lớn nhờ vào hình ảnh gửi về từ vệ

tinh và kỹ thuật máy tính. Nhưng một bản dự báo ba ngày chính xác
vẫn hơi khó nắm bắt được.
Những lĩnh vực trong ngành khí hậu học và ngành nghiên cứu những
thay đổi thời tiết càng ngày càng trở nên quan trọng trong thế kỷ 21.
Những hoạt động nào - cả của con người và thiên nhiên - tạo ra những
thay đổi trong bầu khí quyển, và lớp vỏ bảo vệ lớn của Trái đất phản
Khí quyển và hải dương
ứng lại với những thay đổi này như thế nào đều là nhu cầu của những ai
quan tâm đến khí hậu học.
NGUYỄN ĐĂNG KHOA biên dịch
Khí quyển và hải dương
Bầu khí quyển ngày nay
Ở dạng hiện tại, bầu khí quyển hoạt động phần lớn giống như mái kính
của nhà kính. Nó làm giảm đi sự thay đổi về nhiệt độ giữa ngày và đêm,
giữa mùa hè và mùa đông.
Các tia nhiệt của Mặt trời xâm nhập vào bầu không khí và làm ấm bề
mặt Trái đất vào ban ngày. Bầu khí quyển phía trên giữ lại lượng nhiệt
này để nó có thể thoát vào không gian chậm hơn, làm dịu đi cái lạnh
vào ban đêm.
Bầu khí quyển bảo vệ sự sống trên Trái đất khỏi một trận mưa thiên
thạch. Người ta ước tính có hơn 100.000 phân tử như vậy va chạm vào
bầu khí quyển của Trái đất cứ mỗi 24 giờ.
Nhưng sự va chạm của bầu khí quyển làm giảm đi tất cả nhưng đặc biệt
là lượng khí và bụi trước khi chúng chạm đến mặt đất. Bầu khí quyển
cũng làm chệch hướng của nhiều loại bức xạ khác nhau và những phân
tử tích điện từ Mặt trời.
Nhờ bầu khí quyển mà sự sống trên Trái đất trải qua mưa, gió, mây và
các loại thời tiết khác, cũng như là màu sắc của bình minh và hoàng
hôn, cầu vồng, và những ánh ban mai hay ánh sáng địa cực đẹp rực rỡ.
Hỗn hợp khí

Khí quyển và hải dương
Bầu khí quyển ngày nay gồm có phần lớn là khí nitơ (78%) và khí oxy
(21%). Những loại khí khác gồm có argon (0,9%), carbon dioxide
(0,04%), và một lượng nhỏ neon, hydro, heli, ozone, methane và
nitrous oxide. Lượng hơi nước trong không khí cực kỳ khác nhau, phụ
thuộc vào địa điểm và thời gian đo lường.
Lượng oxy trong không khí cần thiết cho các quá trình hô hấp và trao
đổi chất, những quá trình mà con người và những loài động vật khác
nhận lấy năng lượng cần có để duy trì sự sống. Oxy cũng là một yếu tố
cần thiết cho nhiều quá trình vật lý, như sự đốt cháy. Khí nitơ, cũng
đóng một vai trò quan trọng trong quá trình hô hấp và vô số các quá
trình sinh học và lý học khác.
Carbon dioxide góp một phần nhỏ, nhưng quan trọng vào bầu khí
quyển. Thực vật sử dụng nó trong quá trình quang hợp, trong quá trình
đó chúng sản xuất ra cả năng lượng và oxy. Ngược lại, động vật hấp
thu oxy và phóng thích carbon dioxide như một sản phẩm thải.
Tỉ lệ carbon dioxide trong không khí khác nhau tùy theo thời gian và
địa điểm. Tia chớp dường như làm tăng thêm sự tập trung của lượng
carbon dioxide trong vùng. Tổng thể tích của carbon dioxide trong khí
quyển tăng lên ổn định trong nhiều thế kỷ qua, có lẽ là do sự tăng lên
trong việc đốt nhiên liệiu hóa thạch.
Nằm ở trung tâm trên trái đất khoảng 25km là một lớp oxy “được tăng
nạp” gọi là ozone. Mỗi phân tử của tầng ozone đều chứa ba nguyên tử
oxy thay vì hai nguyên tử trong một phân tử oxy thông thường.
Khí quyển và hải dương
Tầng ozone hấp thụ một lượng lớn nhiệt bức xạ của mặt trời, và do đó
làm ấm bầu khí quyển bên dưới và bảo vệ sự sống khỏi những tác động
phá hủy của bức xạ nhiệt. Sự suy yếu của tầng ozone do các chất gây ô
nhiễm của con người tạo ra là mối quan tâm lớn ngày nay, và nổi lên
như là một lĩnh vực nghiên cứu khoa học quan trọng.

NGUYỄN ĐĂNG KHOA biên dịch