Nghiên cứu tìm hiểu về biến đổi khí hậu

1 | P a g e
MỞ ĐẦU
Năng lượng Mặt trời đốt nóng không đều bề mặt Trái đất. Khu vực xích đạo nhận
được nhiều nhiệt hơn cả. Mỗi năm, khu vực này nhận được lượng nhiệt gấp 2.4 lần so
với vùng cực. Sự tự quay của Trái đất làm phân bố nhiệt vào Đại dương và Khí quyển.
Sau đó, trọng lực sẽ làm san bằng sự phân bố không đều của nhiệt lượng. Tất cả những
hiện tượng trên được coi như thuộc phạm vi của khí hậu và thời tiết. Giờ qua giờ, ngày
qua ngày và mùa qua mùa, chúng ta phải trải qua những thay đổi trong khí quyển. Khi
thời tiết được xét trong một khoảng thời gian dài như vài thập kỷ, vài thế kỷ hay hàng
triệu năm, ta gọi đó là khí hậu. Cũng giống như thời tiết, khí hậu được đặt trưng bởi
những thay đổi và sự đa dạng của nó.
Khi những điều kiện trên Trái đất thay đổi, mọi sự sống phải tự thích hợp với
những điều kiện mới đó. Mọi loài phát triển và sau đó thay đổi, chúng được thay thế bởi
những loài khác có khả năng thích ứng hơn với thời tiết. Trong khi đó có những loài
không thể tồn tại được và chúng đã bị tuyệt chủng.
I. KHÍ HẬU
Có hai nhân tố quyết định đến thời tiết. Đó là:
- Lượng bức xạ Mặt trời mà Trái đất nhận được,
- Lượng bức xạ Mặt trời được Trái đất giữ lại.
Mặc dù năng lượng Mặt trời nhận được tại mỗi thời điểm thì khác nhau nhưng nó
thường được xem như một hằng số. Những điều kiện trên Trái đất có thể làm phản xạ
2 | P a g e
hoặc giữ lại năng lượng Mặt trời, làm Trái đất ấm hoặc lạnh. Ví dụ: nếu có quá nhiều
mây, tuyết hoặc băng phủ thì sẽ khiến cho các tia bức xạ Mặt trời bị phản xạ trở lại
không gian, các tia này được gọi là Albedo và kết quả là làm cho không khí lạnh hơn.
Hình : Tia Albedo
3 | P a g e
Hoặc, nếu khí quyển chứa nhiều loại khí cho phép các tia có bước sóng ngắn từ
Mặt trời xuyên qua nhưng lại ngăn chặn và giữ lại các tia có bước sóng dài quay trở lại.
Với một lượng lớn các loại khí như vậy (CO
2

) sẽ có khả năng giữ nhiệt rất cao và làm
cho Trái đất nóng lên. Hiện tượng này được gọi là Hiệu ứng nhà kính.
Khí hậu phụ thuộc vào những khuynh hướng nóng và lạnh trên bề mặt Trái đất;
nó chịu ảnh hưởng lớn bởi vòng tuần hoàn khí quyển và đại dương. Khí quyển Trái đất
là một hệ thống lớn rất phức tạp, chịu sự tác động qua lại của Mặt trời, Đại dương, Lục
địa và sự sống để phân bố lại năng lượng nhiệt. Vòng tuần hoàn gió, mây và hơi nước
đóng vai trò to lớn trong việc phân phối nhiệt và độ ẩm khắp Trái đất.
Đại dương giữ lượng nhiệt lớn hơn nhờ khối lượng lớn hơn và khả năng giữ nhiệt
trên một đơn vị thể tích cao hơn. Tuy nhiên, sự di chuyển của Đại dương lại chậm hơn.
Sự tuần hoàn bề mặt của Đại dương chịu ảnh hưởng lớn của gió thổi trên bề mặt nước.
Hình 2 : Hiệu ứng nhà kính
4 | P a g e
Dòng chảy ở phía sâu trong Đại dương được xem là quan trọng nhất trong sự trao đổi
của nhiệt độ toàn cầu; Cuối cùng chúng bổ sung cho gió khí quyển và sự phân bố độ ẩm.
II. KHÍ HẬU TRÁI ĐẤT THỜI SƠ KHAI - KHÍ NHÀ KÍNH MẤT DẦN:
Khí hậu xuất hiện từ rất sớm trên Trái Đất - hành tinh thứ 3 trong Hệ Mặt trời.
Hiệu ứng nhà kính vẫn còn tác động lên Trái Đất ngày nay. Trái Đất luôn luôn bị ảnh
hưởng bởi hiệu ứng nhà kính và cuộc sống của con người luôn chịu tác động bởi điều
đó. Tuy nhiên ngày nay, con người đang thay đổi nồng độ của CO
2
trong khí quyển qua
việc tác động đến thực vật sống (cây gỗ, cây bụi) và thực vật hóa thạch (than đá, dầu,
khí thiên nhiên). Thông qua việc đốt cháy cacbon trong thực vật đã thải ra lượng lớn
CO
2
trong bầu khí quyển. Khoảng 6 tỷ tấn khí này được thải ra trên bầu khí quyển mỗi
Hình 3 : Dòng chảy Đại dương
5 | P a g e
năm thông qua việc đốt cháy nguyên liệu hóa thạch; trong số khoảng 5000 tỷ tấn CO
2

được luân chuyển trong tự nhiên. Sự tác động của con người là rất nhỏ so với sự thay
đổi liên tục của khí CO
2
giữa khí quyển với đại dương và giữa khí quyển với các lục địa.
Dự báo vào khoảng năm 2100 với lượng khí nhà kính do con người tạo ra, do một nền
kinh tế chậm phát triển thì nhiệt độ trung bình hằng năm sẽ tăng 2 - 3
o
C, còn nếu với
nền kinh tế phát triển nhanh thì nhiệt độ trung bình hằng năm có thể sẽ tăng 5 - 10
o
C.
Một so sánh: cách đây 11000 năm có 1 thời kỳ ấm lên toàn cầu khoảng 5
o
C đánh
dấu sự kết thúc kỉ băng hà cuối cùng bằng việc băng tan đã gây nên sự dâng lên của mực
nước biển thế giới. Ví dụ: Mực nước ở Đại Tây Dương và vùng biển Gulf (Mexico) đã
tiến vào đất liền khoảng 100 dặm và đã làm thay đổi các khu rừng trên pham vi toàn cầu.
Nếu như con người vẫn thải CO
2
vào bầu khí quyển thì nhiệt độ toàn cầu sẽ tăng
vài độ. Qua những hóa thạch và sự tính toán của máy tính dự báo sẽ có những vấn đề
nghiêm trọng sẽ xảy ra trong tương lai.
Sao Kim là hành tinh thứ hai trong hệ Mặt Trời, do đó nhận được bức xạ mặt trời
cường độ cao. Năng lượng mặt trời bị giữ lại do khí quyển dày đặc carbon dioxide của
nó, tạo nên nhiệt độ bề mặt là 477
o
C. Sự sống trên sao Kim là rất khó để tưởng tượng
khi nhiệt độ rất cao, bề mặt đá rực đỏ.
Sao Hỏa là hành tinh thứ tư trong hệ Mặt Trời, và do khoảng cách xa nên nó nhận
ít năng lượng mặt trời hơn. Tuy nhiên lớp khí quyển mỏng ở Sao hỏa tương đối giàu

CO
2
giúp nó giữ lượng nhiệt nhận được và làm gia tăng nhiệt độ bề mặt. Khí quyển Sao
6 | P a g e
kim và sao Hỏa rất ít thay đổi trong hơn 4 tỉ năm, thế nhưng khí quyển Trái Đất đã trải
qua một sự thay đổi căn bản từ giàu CO
2
chuyển sang lượng CO
2
như bây giờ.
Tại sao khí quyển của Trái Đất luôn thay đổi? Các thay đổi một phần lớn là do các
quá trình sống. Cây hấp thu CO
2
từ khí quyển thông qua quang hợp và thải O
2
như một
bằng sản phẩm của quá trình hô hấp, tạo nên bầu khí quyển. Tuy nhiên, lượng CO
2
được
giữ trong trong thực vật là rất nhỏ so với lượng ban đầu trong không khí. Ngoài ra, trên
Trái Đất thời sơ khai thực vật có khả năng quang hợp không thể tồn tại ở nồng độ CO
2
và nhiệt độ cao ở thời kì đó.
Vậy lượng CO
2
trong khí quyển của Trái Đất đã đi đâu? Nó được lưu trữ vật lý
theo nhiều cách nhưng hơn 99% khí CO
2
liên kết hóa học gắn trong đá vôi. Phần lớn đá
vôi được tạo thành từ những phần cứng của các sinh vật sống ở đại dương như vỏ ốc,

rạn san hô và mô khoáng của các loài động vật không xương sống và các loại tảo . CO
2
trong khí quyển dễ dàng hòa tan trong nước. Trong thực tế, tồn tại một trạng thái cân
bằng giữa lượng khí CO
2
trong nước đại dương và khí quyển. Do đó, khí CO
2
có trong
khí quyển lại có trong bề mặt lớp nước của các đại dương, đây không phải là do ngẫu
nhiên.
Ví dụ: Một là, nó sẽ xảy ra những trận khô hạn nghiêm trong vào mùa hè ở những
vùng trồng ngũ cốc ở miền Trung nước Mỹ. Hai là, một vài vùng trên Trái Đất sẽ ẩm và
lạnh hơn, một số nơi khác lại nóng hơn. Ba là, rừng và đất nông nghiệp sẽ phải thay đổi
và di chuyển sang những vùng địa lý khác. Bốn là, mực nước biển sẽ dâng lên 1m trong
7 | P a g e
100 năm tới, làm ảnh hưởng tới các thành phố và hải cảng thấp. Năm là, việc chìm
xuống của nước mặn tại Bắc Đại Tây Dương tạo nên hệ thống hải lưu hiện nay ở đại
đương, hệ thống này sẽ bị thay đổi do sự hòa nhập của nước ngọt tan ra từ băng. Sự thay
đổi này sẽ có tác động lên khí hậu toàn cầu.
Dự báo những hậu quả thảm khốc do con người gây ra qua việc nóng lên của hiệu
ứng nhà kính thì không được chấp nhận. Do việc thải CO
2
của con người là quá nhỏ so
với tự nhiên. Kết quả từ các hoạt động của con người thì không đủ điều kiện để tiên
đoán hệ thống khí hậu của Trái Đất vốn đã rất phức tạp.
Nguyên nhân thứ 2 là do bức xạ của Mặt Trời, giữa 1978 - 1997 bức xạ thay đổi
0.14% và có thể thay đổi lớn hơn trong thời gian dài. Nguyên nhân thứ 3 là do núi lửa
phun trào, nó có tác động trực tiếp lên sự biến đổi khí hậu toàn cầu.
Chúng ta sẽ xem xét tác động đến khí hậu do phun trào gần đây của Tampora, El
Chichon, Pinatubo ("hiệu ứng khí hậu do núi lửa"). Thứ tư, thay đổi khí hậu là thay đổi

về quỹ đạo và độ nghiêng của Trái Đất. Độ nghiêng của trục Trái Đất sẽ thẳng lên có
nghĩa là trên 8000 - 1000 năm tới, bức xạ được nhận sẽ ít hơn.
Trái Đất lúc nguyên sơ nhất, khi chưa có tại của sự sống, một lượng nhỏ đá vôi
được hình thành và bầu khí quyển đầy khí CO
2
, thì nhiệt độ bề mặt của Trái Đất có thể
là 290
o
C. Tại sao Trái Đất lại quá nóng như vậy? Điều này là do sự nóng lên toàn cầu là
một phần của hiệu ứng nhà kính. Bức xạ mặt trời bước sóng ngắn (khoảng 0.05
micromet) làm ấm đối tượng bên trong nhà kính. Nhiệt tích tụ bên trong nhà kính và
8 | P a g e
phát ra bức xạ hồng ngoại với bước sóng dài hơn (khoảng 10 micromet) . Tuy nhiên,
kính thì chắn các bức xạ sóng dài, và như vậy năng lượng bức xạ bị giữ lại, tạo ra một
môi trường ấm bên trong nhà kính.
Hiệu ứng nhà kính còn được tạo ra bởi các khí khác trong khí quyển như: CO
2
,
hơi nước, mêtan và CFC. Do sự biến động liên tục, CO
2
là khí nhà kính quan trọng nhất.
Qua thời gian biến đổi địa chất, như CO
2
hòa tan trong nước và trầm tích CaCO
3
được
hình thành, nồng độ CO
2
trong khí quyển thấp dần. Thực vật quang hợp cổ sống trên
Trái Đất hấp thụ CO

2
trong khí quyển làm giảm nồng độ. Qua các loài động vật có thành
phần xương là CaCO
3
, thì quá trình giảm nồng độ CO
2
lại giảm mạnh. Sinh vật sử dụng
khí CO
2
đã làm giảm đi hiệu ứng nhà kính, và tạo nhiệt độ giống với nhiệt độ hiện nay
trên Trái Đất.
Ngày nay, CO
2
chỉ chiếm 0,033% khí quyển Trái Đất, nhưng nó tạo hiệu ứng nhà
kính cường độ nhẹ và giữ nhiệt độ trung bình Trái Đất là 16
o
C, cao hơn nhiều lúc không
tồn tại khí CO
2
. Nếu không có mặt CO
2
trong khí quyển, nhiệt độ trung bình ở bề mặt
Trái Đất là khoảng -18
o
C, và sẽ có nhiều dạng sống khác nhau mà chúng ta đã biết.
III. LỊCH SỬ KHÍ HẬU TRÁI ĐẤT:
Nhiều loại đá trầm tích có chứa các thông tin về khí hậu tại thời điểm nó được
sinh ra. Khí hậu nóng được hiển thị qua: 1)Các rạn san hô và đá vôi (đá hóa thạch),
9 | P a g e
2)Các quặng bauxit nhôm, loại quặng chỉ hình thành ở đất nhiệt đới, 3)Trầm tích của các

khoáng vật, thứ được kết tinh từ các vật thể mất nước (muối mỏ) .
Khí hậu lạnh có thể được đánh dấu bởi sự xói mòn mạnh mẽ của các sông băng
tạo nên đường vân trong cảnh quang. Nó bào mòn đường rãnh bên dưới bề mặt chúng.
Sự phân bố của sinh vật hóa thạch nói nhiều về khí hậu cổ đại. Trước tiên, các
paleomagnetic trong các loại đá có thể xác định được khu vực đá này hình thành. Khi
khu vực cổ xưa được biết, việc phân tích paleoclimatic có thể bắt đầu. Ví dụ, khi vỏ hóa
thạch của các sinh vật chỉ sống ở vùng biển cực được tìm thấy rất nhiều trong các loại đá
hình thành trong vĩ độ trung, thì khí hậu từ phải lạnh hơn tại thời điểm hiện tại.
Tập hợp các điều kiện trên và những điều kiện khác nhau cho ta biết rõ hơn về
lịch sử biến đổi khí hậu của Trái Đất. Các loại đá cho biết về những thay đổi về nhiệt độ
thế giới và lượng mưa trong suốt thời gian địa chất. Đặc điểm của các thời kỳ:
- Kỷ băng hà Đại cổ sinh muộn thì lạnh và ẩm ướt.
- Kỷ Eocen sớm thì nóng và ẩm ướt
- Việc lạnh toàn cầu bắt đầu từ cuối kỷ Eocen đưa chúng ta vào trong khoảng
thời băng giá hiện tại
Khí hậu Trái Đất phụ thuộc vào sự cân bằng giữa nhiệt thu vào và tỏa ra. Tại thời
điểm bất kỳ, hệ thống khí quyển đại dương - lục địa có thể thu được hay mất đi tổng
nhiệt của nó. Trao đổi nhiệt toàn cầu có một ảnh hưởng sâu sắc bởi nước, trên bề mặt
10 | P a g e
của Trái Đất luôn chuyển tiếp giữa ba giai đoạn của băng: rắn, lỏng, và hơi (khí). Điều
này tạo ra một nguồn năng lượng lớn để hấp thụ hoặc tỏa nhiệt. Nó hoạt động như một
bộ đệm tác động mạnh mẽ đến khí hậu toàn cầu
Bề mặt của Trái Đất được chia thành các vùng nhiệt độ lạnh và nóng được xác
định bằng vĩ độ. Khí hậu phân bố theo chu kì không đều lúc thì nhiệt độ lạnh thống trị
Trái Đất lúc khác thì khí hậu ấm áp bao trùm. Trong suốt một thời gian lạnh lẽo - kỷ
băng hà, các vùng có khí hậu lạnh thuộc vĩ độ cao mở rộng trong khu vực, trong khi khu
vực nóng ở vĩ độ thấp thu nhỏ nhưng không biến mất. Ngược lại, trong thời đại của sự
ấm áp, kỷ torrid, toàn cầu được đánh dấu bằng việc mở rộng các khu vực khí hậu cận
nhiệt đới, trong khi các vành đai khí hậu lạnh thu về phía cực. Chúng ta hãy xem xét ví
dụ của thời đại có khí hậu khắc nghiệt.

• Kỷ băng hà hậu đại cổ sinh:
Một trong những kỷ băng hà chính trong lịch sử Trái Đất bắt đầu từ kỷ tiền
Carbon (360 triệu năm trước) và kéo dài hàng chục triệu năm cho đến kỷ Hậu Permi
(260 triệu năm trước) là 1 khoảng thời băng hà kéo dài. Một thời kỳ băng hà cần một
khoảng không gian rộng và thời gian lâu dài. Đó là yếu tố chính để xuất hiện, thay đổi
hình dạng, kích cỡ, định hướng của các châu lục và đại dương
1. Lúc đầu điều kiện tuyệt đối của một thời kì băng hà là có một hoặc nhiều đại
lục địa gần cực. Một đất rộng vùng cực là cần thiết để tích tụ lượng tuyết rơi, cho phép
sự tích tụ rộng lớn 3km lớp băng dày lục địa. Sông băng Massive không thể được hình
11 | P a g e
thành trên mặt nước biển. Trong thời Hậu Đại Cổ sinh, phần lớn các lục địa đã được tập
trung thành một vùng đất rộng duy nhất là Pangaea. Phần phía Nam của siêu lục địa
Pangaea được biết đến như Gondwanaland, nó hình thành nên Nam Mỹ, Châu Phi, Nam
Cực, Úc và Ấn Độ ngày nay. Trong thời gian Hậu Giới cổ sinh, Gondwanaland di
chuyển ngang qua vùng cực Nam, những lớp băng chính luôn luôn tồn tại gần cực nam.
Phía Nam Mỹ - Châu Phi có lẽ tạo nên lớp băng vĩ đại đầu tiên Antarctica Và Cuối cùng
Australia.
2. Một mặt quan trọng khác là sự tuần hoàn nước đại dương. Do bức xạ mặt trời
thay đổi, những lớp nước ở xích đạo sẽ nhận được nhiều năng lượng mặt trời hơn lớp ở
cực. Nếu hiện tại không có lục địa để ngăn chặn dòng hải lưu, thì lớp nước ở xích đạo sẽ
di chuyển theo vĩ độ (phương tây sang đông) vì sự quay tròn của Trái Đất
Dòng hải lưu ấm toàn cầu tại đường xích đạo sẽ tác động ra sao với các lớp băng
lớn? Trong chu trình thủy văn, nước đầu tiên phải được bốc hơi từ đại dương để tạo
thành mây và di chuyển tới vùng lạnh hơn để tạo nên tuyết. Nước lạnh rất khó khăn để
bốc hơi, nước ấm bốc hơi dễ hơn. Các hồ sơ địa chất cho thấy rằng ở kỉ băng hà, vòng
tuần hoàn đại dương theo hướng dọc (phía bắc và phía nam) chiếm ưu thế hơn theo
hướng vĩ độ (phía đông và phía tây) vì châu lục này là một liên kết theo phía bắc - nam,
nó ngăn cản việc di chuyển theo hướng vĩ độ của nước biển, do đó đẩy vùng biển ấm
hơn ở xích đạo về phía cực, nơi việc bốc hơi hình thành những đám mây tạo nên tuyết
rơi và cuối cùng tạo nên các tảng băng. Các lục địa đã có dạng bắc - nam trong thời Đại

Cổ sinh, như trong suốt kỉ băng hà này.
12 | P a g e
Tại sao kỉ băng hà ở hậu Đại Cổ sinh lại kết thúc? Có lẽ vì Gondwanaland bắt đầu
tách ra. Khi lục địa di chuyển, vòng tuần hòan đại dương trên toàn thế giới đã thay đổi.
Vùng nước ấm vẫn ở gần xích đạo và vùng nước lạnh bao quanh vùng cực, làm giảm độ
ẩm cung cấp cho những vùng đất rộng lớn ở cực. Ngoài ra, khi lục địa di chuyển ra khỏi
vùng cực, điều kiện cho 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 - 15
o
C ấm hơn so với ngày nay.
Nhiệt độ cổ đại được xác định từ tỉ lệ đồng vị ổn định của ôxy trong vỏ CaCO
3
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 (O
16
) thường là nhẹ hơn và do đó bốc hơi dễ dàng
hơn, để lại đằng sau tương đối nhiều đồng vị ôxy nặng (O
18
). Lớp vỏ tạo nên trong nước
biển với tỉ lệ O
18
/O
16
nhất định của nước đại dương trong suốt vòng đời của nó tạo thành
lớp vỏ chứa CaCO

3
. Vì vậy, đo tỷ lệ O
18
/O
16
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
13 | P a g e
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.

14 | P a g e
- 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 8
o
C gây ra tan băng CH
4
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. CH
4
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 CH
4
tồn tại ở đáy
biển, làm tan nó thế giới sẽ tăng mạnh nhiệt độ. Phân tích gần đây của các đồng vị

15 | P a g e
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
16 | P a g e
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
17 | P a g e
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.

18 | P a g e
IV. 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
19 | P a g e
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.
1. 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.
20 | P a g e
2. 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 21.5
0
đến
24.5
0
. Hiện tại góc nghiêng đó là 23.5
0
.
3. 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 O
18
, CO
2
và methane tăng lên.
Sự tăng lên của O

18
có nghĩa là nhiệt có khả năng làm bốc hơi một lượng lớn hơn đồng
vị của oxi, sự tăng lên của CO
2
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.
21 | P a g e
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 km
3
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
22 | P a g e
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 km

3
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.
V. 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 O
2
và các đồng vị ở
23 | P a g e
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:
1. Nhiệt độ bắt đầu tăng lên;
2. Sự ấm lên bị ngắt quãng bởi thời kỳ Older Dryas, ở thời kỳ này nhiệt độ lạnh hơn;
3. Khoảng thời kỳ lạnh đột ngột này được thay thế bởi sự tăng nhiệt độ của thời kỳ
Bolling;
4. Nhiệt độ cao bắt đầu hạ xuống trong suốt thời kỳ Allerod;
5. Ở thời kỳ Younger Dryas cách đây từ 12,900 đến 11,600 năm, nhiệt độ lại tiếp tục
hạ xuống thấp hơn;
6. Cuối cùng là đến thời kỳ gian băng.
Hình : Biểu đồ nhiệt độ của Greenland
24 | P a g e
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.
25 | P a g e
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 2
0
C.
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 1
0
C 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