Ấm lên toàn cầu

Biến đổi khí hậu, gồm cả ấm lên toàn cầu, với nguyên do là từ việc phát thải khí nhà kính của con người và hệ quả nó mang lại cho chúng ta là những thay đổi quy mô lớn trong các mô hình thời tiết. Mặc dù trong quá khứ từng có những giai đoạn biến đổi khí hậu nhưng kể từ giữa thế kỷ 20 con người đã có tác động chưa từng thấy lên hệ thống khí hậu Trái Đất và gây nên sự biến đổi trên quy mô toàn cầu. Tác nhân chủ yếu làm khí hậu ấm lên là hành vi phát thải khí nhà kính mà trong đó hơn 90% là carbon dioxide () và methane. Đốt nhiên liệu hóa thạch (than đá, dầu mỏ, khí tự nhiên) cho tiêu thụ năng lượng là nguồn khí thải chính, bên cạnh khí thải từ nông nghiệp, phá rừng, và sản xuất công nghiệp. Không có cơ quan khoa học quốc gia hay quốc tế uy tín nào phản bác quan điểm con người gây ra biến đổi khí hậu. Tốc độ gia tăng nhiệt độ được đẩy nhanh hay hãm chậm bởi phản hồi khí hậu, như là việc mất đi lớp phủ băng và tuyết phản chiếu ánh sáng, lượng hơi nước (cũng là một loại khí nhà kính) gia tăng, và những thay đổi ở các bể chứa carbon đất liền và đại dương.
Nhiệt độ trên đất liền tăng cỡ khoảng gấp đôi mức tăng trung bình toàn cầu dẫn đến hậu quả là sa mạc mở rộng cùng cháy thảm thực vật và sóng nhiệt xuất hiện nhiều hơn. Sự gia tăng nhiệt độ còn được khuếch đại ở vùng Bắc Cực, góp phần làm tan tầng băng giá vĩnh cửu, sông băng lùi dần, và hao hụt băng biển. Nhiệt độ ấm lên đang đẩy nhanh tốc độ bay hơi, sinh ra nhiều hơn những cơn bão mạnh và thời tiết cực đoan. Tác động đến hệ sinh thái bao gồm việc nhiều loài phải di dời hoặc tuyệt chủng do môi trường của chúng thay đổi, sớm thấy nhất ở các rạn san hô, những ngọn núi, và vùng Bắc Cực. Biến đổi khí hậu đe dọa đến con người khi nó gây bất an lương thực, khan hiếm nước, lũ lụt, nắng nóng cực đoan, thiệt hại kinh tế và di cư. Những tác động này đã khiến Tổ chức Y tế Thế giới nhận định biến đổi khí hậu là mối đe dọa lớn nhất đến sức khỏe toàn cầu trong thế kỷ 21. Kể cả khi những nỗ lực giảm thiểu sự ấm lên có thành công thì một số tác động sẽ vẫn còn duy trì trong hàng thế kỷ, như mực nước biển dâng, nhiệt độ đại dương tăng, và acid hóa đại dương.
Nhiều tác động sẵn đã cảm nhận được với mức ấm lên hiện tại là khoảng . Ủy ban Liên chính phủ về Biến đổi Khí hậu (IPCC) đã đưa ra một loạt báo cáo dự đoán những tác động này sẽ gia tăng đáng kể khi nhiệt độ tiếp tục ấm lên đến và cao hơn. Sự ấm lên thêm còn làm tăng nguy cơ kích hoạt các ngưỡng then chốt gọi là điểm tới hạn. Con người đối phó biến đổi khí hậu bằng phương án giảm thiểu và thích nghi. Giảm thiểu hay hạn chế biến đổi khí hậu bao gồm hành động giảm phát thải khí nhà kính và loại chúng ra khỏi bầu khí quyển bằng biện pháp phát triển và triển khai các nguồn năng lượng ít carbon như gió và mặt trời, loại dần than đá, nâng cao hiệu quả năng lượng, tái trồng rừng và bảo tồn rừng. Thích nghi bao gồm điều chỉnh sao cho phù hợp với khí hậu thực tế hay dự kiến, như thông qua cải thiện bảo vệ bờ biển, quản lý thiên tai tốt hơn, hỗ trợ di dời động thực vật và phát triển những giống cây trồng bền bỉ hơn. Chỉ mỗi thích nghi thì không thể ngăn chặn rủi ro xảy ra những tác động "nghiêm trọng, lan rộng và không thể đảo ngược.
Dưới Hiệp định Paris 2015, các quốc gia cùng nhau nhất trí giữ mức ấm lên "không tiệm cận " thông qua những nỗ lực giảm thiểu. Tuy nhiên, kể cả những cam kết có được thực hiện thì ấm lên toàn cầu vẫn sẽ đạt ngưỡng đến hết thế kỷ. Để hạn chế mức tăng chỉ là đòi hỏi đến năm 2030 phải giảm một nửa lượng khí thải và đến năm 2050 giảm xuống gần bằng 0.
Thuật ngữ.
Thuật ngữ "ấm lên toàn cầu" không phải mới. Ngay từ những năm 1930 các nhà khoa học đã lo ngại "carbon dioxide gia tăng từ việc đốt nhiên liệu hóa thạch có thể gây ấm lên toàn cầu, khả năng đến mức mà rốt cục làm chỏm băng tan chảy và ngập lụt các thành phố ven biển." Trước thập niên 1980, khi mà chưa rõ liệu ấm lên do khí nhà kính có lấn át mát đi do sol khí, các nhà khoa học thường dùng cụm từ "điều chỉnh khí hậu vô tình" để nói đến tác động của nhân loại đến khí hậu. Vào thập niên 1980, các thuật ngữ "ấm lên toàn cầu" và "biến đổi khí hậu" trở nên phổ biến, trong đó "ấm lên toàn cầu" chỉ đề cập đến sự ấm lên bề mặt gia tăng còn "biến đổi khí hậu" mô tả hiệu ứng đầy đủ của khí nhà kính đối với khí hậu. Sau khi được nhà khí hậu học NASA James Hansen sử dụng trong phiên chứng nhận tại Thượng viện Hoa Kỳ năm 1988, ấm lên toàn cầu đã trở thành thuật ngữ phổ biến nhất. Sang đến thập niên 2000 "biến đổi khí hậu" được nhiều người biết đến hơn. Ấm lên toàn cầu thường nói đến sự ấm lên của hệ thống Trái Đất do con người trong khi biến đổi khí hậu có thể nói đến biến đổi nhân tạo hoặc tự nhiên. Hai thuật ngữ này thường được dùng thay thế cho nhau.
Các nhà khoa học, chính trị gia và nhân vật truyền thông khác nhau dùng thuật ngữ "khủng hoảng khí hậu" hay "khẩn cấp khí hậu" để nói về biến đổi khí hậu và dùng "hâm nóng toàn cầu" thay vì ấm lên toàn cầu. Chủ bút chính sách của "The Guardian" lý giải họ không loại những từ này ra khỏi nguyên tắc biên tập để "vừa đảm bảo tính chính xác về khoa học, vừa truyền đạt rõ ràng với độc giả về vấn đề rất quan trọng này". Từ điển Oxford chọn "khẩn cấp khí hậu" là từ của năm 2019 và định nghĩa thuật ngữ này là "tình huống cần hành động khẩn cấp để giảm thiểu hoặc ngăn chặn biến đổi khí hậu và tránh những thiệt hại môi trường không thể đảo ngược tiềm tàng là hậu quả của nó".
Sự gia tăng nhiệt độ đã quan sát.
Nhiều bộ dữ liệu được tạo ra một cách độc lập cho thấy hệ thống khí hậu đang ấm lên, cụ thể như thập niên 2009–2018 đã ấm hơn mốc tiền công nghiệp (1850–1900) 0,93 ± 0,07 °C (1,67 ± 0,13 °F). Hiện tại, nhiệt độ bề mặt đang tăng khoảng mỗi thập kỷ và mức nhiệt năm 2020 đã cao hơn thời tiền công nghiệp . Kể từ năm 1950 số ngày và đêm lạnh đã giảm trong khi số ngày và đêm ấm tăng lên.
Trong khoảng thế kỷ 18 đến giữa thế kỷ 19 mức độ ấm lên là không đáng kể. Các nguồn thông tin khí hậu từ kho lưu trữ tự nhiên như cây cối và lõi băng cho thấy những biến động tự nhiên đã bù đắp hiệu ứng ban đầu của Cách mạng Công nghiệp. Số liệu nhiệt kế được ghi chép trên phạm vi toàn cầu từ năm 1850. Các hình mẫu ấm lên và mát đi trong quá khứ như Dị thường Khí hậu thời Trung Cổ hay Kỷ Băng hà Nhỏ không xảy ra cùng lúc trên khắp các khu vực khác nhau nhưng nhiệt độ có thể đạt cao đến ngưỡng nhiệt độ cuối thế kỷ 20 ở một số khu vực nhất định. Thời tiền sử cũng đã từng chứng kiến những lần ấm lên toàn cầu, như Cực điểm nhiệt Cổ–Thủy tân. Tuy nhiên, sự gia tăng nhiệt độ và nồng độ quan sát thời hiện đại là quá nhanh đến nỗi kể cả các sự kiện địa vật lý đột ngột đã từng xảy ra trong lịch sử Trái Đất cũng không tiệm cận tốc độ hiện tại.
Việc đo lường nhiệt độ không khí cộng thêm một phạm vi rộng những quan sát khác cung cấp bằng chứng chỉ ra sự ấm lên. Giáng thủy cùng băng tuyết tan chảy gia tăng về cường độ và tần suất, trong khi độ ẩm không khí cũng tăng. Hệ động thực vật hành xử tương thích với khí hậu ấm lên, ví dụ là thực vật nở hoa sớm hơn vào mùa xuân. Một dấu hiệu quan trọng khác là thượng tầng khí quyển lạnh đi cho thấy khí nhà kính đã giam nhiệt gần bề mặt Trái Đất và ngăn không cho nó tỏa vào vũ trụ.
Mặc dù những địa điểm ấm lên là khác nhau song hình mẫu không phụ thuộc vào nơi khí nhà kính được thải ra vì khí tồn tại đủ lâu để khuếch tán khắp hành tinh. Kể từ thời tiền công nghiệp, nhiệt độ mặt đất trung bình toàn cầu đã tăng nhanh gần gấp đôi nhiệt độ bề mặt trung bình toàn cầu. Điều này là bởi đại dương có nhiệt dung lớn hơn và đại dương mất nhiều nhiệt hơn do bay hơi. Hơn 90% năng lượng bổ sung trong hệ thống khí hậu 50 năm qua được lưu trữ ở đại dương và phần còn lại thì làm ấm các lục địa, khí quyển và làm tan băng.
Bắc Bán cầu và Bắc Cực đã ấm lên nhanh hơn nhiều Nam Bán cầu và Nam Cực. Bắc Bán cầu có nhiều đất hơn, nhiều băng biển và lớp tuyết phủ theo mùa hơn do kiểu bố trí đất đai quanh Bắc Băng Dương. Khi những dạng bề mặt này chuyển từ phản chiếu lượng lớn ánh sáng sang trở nên tối tăm sau khi băng tan chảy, chúng bắt đầu hấp thu nhiều nhiệt hơn. Carbon đen lắng trên băng và tuyết cũng góp phần làm vùng Bắc Cực ấm lên. Nhiệt độ vùng Bắc Cực đã tăng và được dự đoán tiếp tục tăng trong thế kỷ này với tốc độ hơn gấp đôi phần còn lại của thế giới. Các sông băng và phiến băng ở vùng Bắc Cực tan chảy làm gián đoạn hoàn lưu đại dương, như việc làm Dòng Vịnh suy yếu, càng khiến khí hậu thay đổi thêm.
Tác nhân khiến nhiệt độ gia tăng gần đây.
Hệ thống khí hậu trải qua những chu kỳ khác nhau mà có thể kéo dài hàng năm (như El Niño–Dao động phương Nam), hàng thập kỷ hay thậm chí thế kỷ. Những thay đổi khác có nguyên nhân từ sự mất cân bằng năng lượng "nằm ngoài" hệ thống khí hậu nhưng không phải luôn luôn bên ngoài Trái Đất. Ví dụ về yếu tố chi phối bên ngoài bao gồm thay đổi trong thành phần khí quyển (nồng độ khí nhà kính tăng), độ sáng mặt trời, phun trào núi lửa, biến động trong quỹ đạo Trái Đất quanh Mặt trời.
Để xác định vai trò của con người làm khí hậu thay đổi cần loại trừ tính biến đổi của khí hậu bên trong và những yếu tố tự nhiên bên ngoài. Một phương pháp then chốt là xác định những "dấu chỉ" độc nhất cho mọi nguyên nhân tiềm tàng rồi so sánh chúng với những mô hình biến đổi khí hậu đã quan sát. Ví dụ, có thể loại Mặt trời ra khỏi nhóm nguyên nhân chính do đặc điểm của nó là làm ấm toàn bộ khí quyển chứ không phải chỉ hạ tầng khí quyển như được dự kiến từ khí nhà kính (thứ giam nhiệt năng tỏa ra từ bề mặt). Tính chất của biến đổi khí hậu gần đây cho thấy khí nhà kính gia tăng là nguyên nhân chủ yếu nhưng sol khí cũng đóng vai trò đáng kể.
Khí nhà kính.
Trái Đất hấp thu ánh sáng mặt trời rồi tỏa nó ra dưới dạng nhiệt. Khí nhà kính trong khí quyển hấp thu và phát lại bức xạ hồng ngoại, làm chậm quá trình thoát nhiệt qua khí quyển rồi vào vũ trụ. Trước Cách mạng Công nghiệp, lượng khí nhà kính phát sinh tự nhiên khiến không khí gần bề mặt ấm hơn khoảng so với khi không có khí nhà kính. Trong khi hơi nước (~50%) và mây (~25%) góp phần lớn nhất vào hiệu ứng nhà kính, chúng gia tăng như kiểu chức năng của nhiệt độ và do đó được xem là phản hồi. Mặt khác, nồng độ các khí như (~20%), ozone tầng đối lưu, CFC và dinitơ monoxide không phụ thuộc vào nhiệt độ nên được xem là yếu tố chi phối bên ngoài.
Hoạt động của con người kể từ Cách mạng Công nghiệp, chủ yếu là khai thác và đốt nhiên liệu hóa thạch (than đá, xăng, khí thiên nhiên), đã làm tăng lượng khí nhà kính trong khí quyển dẫn tới mất cân bằng bức xạ. Vào năm 2018, nồng độ và methane đã tăng lần lượt khoảng 45% và 160% so với năm 1750. Mức này cao hơn nhiều bất kỳ mức nào khác trong 800.000 năm qua, quãng thời gian mà dữ liệu đáng tin cậy được thu thập từ không khí bị giam trong lõi băng. Bằng chứng địa chất ít trực tiếp chỉ ra giá trị không cao đến như vậy trong hàng triệu năm.
Trong năm 2018 tổng lượng khí nhà kính con người phát thải trên toàn cầu tương đương 52 tỷ tấn trong đó 72% là , 19% là methane, 6% là dinitơ monoxide, và 3% là các khí fluor. Khí thải chủ yếu đến từ việc đốt nhiên liệu hóa thạch để cung cấp năng lượng cho vận tải, sản xuất, tạo nhiệt, và điện lực. Một lượng khác đến từ việc phá rừng và các quá trình công nghiệp bao gồm sinh ra bởi những phản ứng hóa học phục vụ sản xuất xi măng, thép, nhôm, phân bón. Khí thải methane đến từ chăn nuôi, phân bón, trồng lúa, bãi chôn lấp, nước thải, khai thác than, khai thác dầu khí. Khí thải dinitơ monoxide chủ yếu đến từ phân hủy vi sinh phân bón vô cơ và hữu cơ. Xét khía cạnh sản xuất, nguồn phát thải khí nhà kính toàn cầu chủ yếu được ước tính như sau: điện lực và nhiệt (25%), nông lâm nghiệp (24%), công nghiệp và sản xuất (21%), vận tải (14%), xây dựng (6%).
Mặc dù phá rừng làm tăng lượng khí thải nhà kính nhưng bề mặt Trái Đất, nhất là rừng, vẫn là một bể chứa carbon quan trọng. Các quá trình tự nhiên như cố định carbon trong đất và quang hợp giúp bù đắp khí nhà kính sinh ra bởi phá rừng. Bể chứa bề mặt đất ước tính loại bỏ khoảng 29% khí thải toàn cầu mỗi năm. Đại dương cũng đóng vai một bể chứa carbon quan trọng thông qua quá trình hai bước. Đầu tiên, hòa tan trong nước bề mặt. Kế đến, hoàn lưu đảo lộn phân bổ sâu vào lòng đại dương, ở đó chúng tích lũy qua thời gian như một phần của chu trình carbon. Trong hai thập kỷ vừa qua các đại dương trên Trái Đất đã hấp thu 20 đến 30% khí thải .
Sol khí và mây.
Ô nhiễm không khí mang hình thức sol khí không chỉ áp đặt gánh nặng lớn lên sức khỏe con người mà còn ảnh hưởng đến khí hậu trên quy mô phổ quát. Từ năm 1961 đến 1990 đã quan sát lượng ánh sáng mặt trời đến bề mặt Trái Đất giảm dần, một hiện tượng được nhiều người biết đến như "mờ đi toàn cầu" mà nguyên nhân điển hình là sol khí sinh ra từ hoạt động đốt nhiên liệu sinh học và nhiên liệu hóa thạch. Vì giáng thủy loại bỏ sol khí nên sol khí chỉ tồn tại trong tầng đối lưu khí quyển khoảng độ một tuần, nhưng sol khí ở tầng bình lưu thì có thể duy trì vài năm. Xét phạm vi toàn cầu, sol khí đã đang trên đà giảm từ năm 1990 đồng nghĩa chúng không còn che đậy ấm lên toàn cầu do khí nhà kính nhiều nữa.
Bên cạnh những hiệu ứng trực tiếp (tán xạ và hấp thu bức xạ mặt trời), sol khí còn có hiệu ứng gián tiếp lên quỹ bức xạ của Trái Đất. Các sol khí sulfate đóng vai trò như hạt nhân ngưng tụ mây và do đó khiến mây có nhiều giọt hơn và giọt nhỏ hơn. Mây này phản xạ bức xạ mặt trời hiệu quả hơn mây có ít giọt và giọt lớn hơn. Hiệu ứng này còn khiến các giọt có kích cỡ đồng đều hơn, làm giảm sự phát triển của giọt mưa và khiến mây phản chiếu tốt hơn ánh sáng mặt trời chiếu vào. Hiệu ứng gián tiếp của sol khí là thành phần không chắc chắn nhất của cưỡng bức bức xạ.
Trong khi sol khí thường kìm hãm ấm lên toàn cầu bằng việc phản chiếu ánh sáng mặt trời, carbon đen trong bồ hóng rơi xuống tuyết hoặc băng có thể góp phần gây ấm lên toàn cầu. Hiện tượng này làm tăng sức hấp thu ánh sáng mặt trời, đẩy nhanh tốc độ tan chảy của băng tuyết và nước biển dâng. Hành động hạn chế carbon đen lắng đọng ở vùng Bắc Cực có thể giảm thiểu ấm lên toàn cầu bớt đi đến năm 2050.
Sự thay đổi bề mặt đất.
Con người thay đổi bề mặt Trái Đất chủ yếu nhằm tạo ra thêm đất nông nghiệp. Hiện nay, đất nông nghiệp chiếm đến 34% diện tích đất của Trái Đất, 26% là rừng và 30% là phần không thể cư ngụ (sông băng, hoang mạc, v.v.). Diện tích đất rừng tiếp tục giảm, đa phần do việc chuyển đổi sang đất trồng trọt ở vùng nhiệt đới. Hành vi phá rừng là khía cạnh quan trọng nhất của việc thay đổi bề mặt đất tác động đến ấm lên toàn cầu. Những nguyên nhân chính dẫn đến hủy hoại rừng là: thay đổi phương thức sử dụng đất dài hạn từ rừng sang đất nông nghiệp tạo ra sản phẩm như thịt bò và dầu cọ (27%), khai thác gỗ để sản xuất lâm sản (26%), du canh ngắn hạn (24%), và cháy rừng (23%).
Ngoài ảnh hưởng đến nồng độ khí nhà kính, sự thay đổi bề mặt đất còn ảnh hưởng đến ấm lên toàn cầu thông qua những cơ chế vật lý và hóa học khác nhau. Khi một dạng thảm thực vật ở một khu vực bị biến đổi thì nhiệt độ khu vực đó sẽ bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi về lượng ánh sáng phản chiếu vào không gian và nhiệt mất đi do bay hơi. Ví dụ, rừng cây tối nếu chuyển thành đồng cỏ sẽ khiến bề mặt sáng hơn dẫn đến phản chiếu nhiều ánh sáng mặt trời hơn. Phá rừng tác động đến những mô hình gió cùng quá trình giải phóng sol khí và những hợp chất hóa học khác mà liên đới đến mây, qua đó góp phần làm nhiệt độ thay đổi. Ở những miền nhiệt đới và ôn đới hiệu ứng ròng là gây ấm lên đáng kể còn ở những nơi gần cực hơn sự gia tăng suất phản chiếu (do rừng bị thay bằng lớp phủ tuyết) dẫn tới hiệu ứng mát đi tổng quan. Xét phạm vi toàn cầu thì những hiệu ứng này ước tính làm hạ nhiệt độ xuống một chút chủ yếu nhờ suất phản chiếu bề mặt tăng.
Hoạt động núi lửa và mặt trời.
Các mô hình khí hậu tự nhiên không thể mô phỏng sự ấm lên nhanh chóng quan sát thấy trong những thập kỷ gần đây nếu chỉ tính đến những biến động trong sản lượng mặt trời và hoạt động núi lửa. Vì Mặt trời là nguồn năng lượng chủ yếu của Trái Đất nên thay đổi trong ánh sáng mặt trời chiếu tới sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến hệ thống khí hậu. Cường độ chiếu rọi của Mặt trời được đo trực tiếp bằng vệ tinh và những phép đo gián tiếp đã có từ đầu những năm 1600. Lượng năng lượng Mặt trời đến Trái Đất không có chiều hướng gia tăng. Các phép đo đạc chỉ ra hạ tầng khí quyển (tầng đối lưu) ấm lên trong khi thượng tầng khí quyển (tầng bình lưu) lạnh đi là một bằng chứng khác nói lên nguyên nhân gây biến đổi khí hậu gần đây là khí nhà kính. Nếu những biến động Mặt trời góp phần gây ra sự ấm lên đã quan sát thì kết quả dự kiến phải là cả tầng đối lưu và tầng bình lưu đều ấm lên chứ không như trường hợp thực tế.
Các vụ phun trào núi lửa dữ dội là yếu tố tự nhiên lớn nhất trong thời đại công nghiệp. Nếu vụ phun trào đủ mạnh (sulfur dioxide vươn đến tầng bình lưu), một phần ánh sáng mặt trời có thể bị chặn trong vài năm với tín hiệu nhiệt độ kéo dài một thời gian cỡ gấp đôi. Trong kỷ nguyên công nghiệp, hoạt động núi lửa đã có những tác động không đáng kể đến khuynh hướng nhiệt độ toàn cầu. Hiện nay lượng khí thải từ núi lửa chỉ bằng chưa đến 1% lượng mà con người thải ra.
Phản hồi biến đổi khí hậu.
Phản ứng của hệ thống khí hậu với yếu tố tác động ban đầu được điều chỉnh bởi phản hồi: gia tăng nếu là phản hồi tự củng cố và giảm thiểu nếu là phản hồi cân bằng. Các phản hồi củng cố chính là phản hồi hơi nước, phản hồi băng–suất phản chiếu và có thể là hiệu ứng ròng của mây. Trong khi phản hồi cân bằng chính đối với sự gia tăng nhiệt độ bề mặt là làm mát bức xạ, hay nhiệt thoát vào không gian dưới dạng bức xạ hồng ngoại. Bên cạnh những phản hồi nhiệt độ, còn có những phản hồi trong chu trình carbon như hiệu ứng tích cực của đối với sự sinh trưởng của thực vật. Việc không biết chắc về những phản hồi là lý do chính giải thích tại sao những mô hình khí hậu khác nhau dự đoán các cấp độ ấm lên khác nhau cho cùng một lượng phát thải.
Khi không khí ấm hơn, nó có thể lưu giữ nhiều ẩm hơn. Khí quyển sau lần ấm lên ban đầu do hành động phát thải khí nhà kính sẽ lưu giữ nhiều nước hơn. Vì hơi nước là một khí nhà kính hiệu nghiệm nên điều này càng làm khí quyển ấm thêm. Nếu mây che phủ gia tăng thì ánh sáng mặt trời sẽ bị phản chiếu nhiều hơn vào không gian giúp làm mát hành tinh. Còn nếu mây trở nên cao và mỏng hơn, chúng sẽ có vai trò như một thứ cách ly phản xạ nhiệt từ bên dưới quay trở lại và làm ấm hành tinh. Tổng quan, phản hồi mây ròng trong thời đại công nghiệp khả năng đã thúc đẩy sự gia tăng nhiệt độ. Diện tích tuyết phủ và băng biển giảm ở vùng Bắc Cực làm giảm suất phản chiếu của bề mặt Trái Đất. Ở những nơi đó giờ đây năng lượng Mặt trời bị hấp thu nhiều hơn, góp phần khuếch đại sự thay đổi nhiệt độ vùng Bắc Cực. Khuếch đại vùng Bắc Cực còn làm tan tầng băng giá vĩnh cửu, giúp giải phóng methane và vào khí quyển.
Khoảng một nửa lượng con người phát thải đã được thực vật mặt đất và đại dương hấp thụ. Trên mặt đất, gia tăng và mùa sinh trưởng kéo dài kích thích thực vật phát triển. Mặt khác, biến đổi khí hậu làm tăng hạn hán và sóng nhiệt, ngăn chặn sự phát triển của thực vật khiến không thể biết chắc bể chứa carbon này sẽ ra sao trong tương lai. Đất chứa lượng lớn carbon và có thể giải phóng một phần khi chúng nóng lên. Khi đại dương hấp thu thêm và nhiệt, chúng bị acid hóa, hoàn lưu của chúng thay đổi và thực vật phù du tiếp nhận ít carbon hơn, làm giảm tốc độ hấp thu carbon khí quyển của đại dương. Biến đổi khí hậu có thể làm tăng khí thải methane từ đất ngập nước, tầng băng giá vĩnh cửu, các hệ nước ngọt và nước mặn.
Diễn biến ấm lên tương lai và quỹ carbon.
Diễn biến ấm lên tương lai phụ thuộc vào độ mạnh của những phản hồi khí hậu và lượng khí nhà kính phát thải. Những phản hồi thường được ước định bằng các mô hình khí hậu khác nhau do nhiều tổ chức khoa học phát triển. Một mô hình khí hậu diễn tả các quá trình sinh học, hóa học, vật lý ảnh hưởng đến hệ thống khí hậu. Các mô hình tính đến thay đổi trong quỹ đạo Trái Đất, thay đổi trong hoạt động của Mặt trời, và yếu tố núi lửa. Chúng nỗ lực mô phỏng và dự đoán hoàn lưu của đại dương, chu kỳ thường niên của mùa, hay những dòng chảy carbon giữa bề mặt đất và khí quyển. Các mô hình dự đoán những mức tăng nhiệt độ trong tương lai khác nhau ứng với những lượng khí thải nhà kính đã cho và không hoàn toàn đồng thuận về mức độ của những phản hồi khác nhau và quán tính của hệ thống khí hậu.
Các mô hình được kiểm tra năng lực bằng cách xem chúng mô phỏng khí hậu quá khứ và hiện tại chính xác đến đâu. Các mô hình quá khứ đánh giá thấp tốc độ thu hẹp vùng Bắc Cực cũng như tốc độ gia tăng giáng thủy. Mức dâng mực nước biển từ năm 1990 cũng bị những mô hình cũ đánh giá thấp nhưng những mô hình gần đây hơn thì nhất trí với những quan sát. Bản Đánh giá Khí hậu Quốc gia 2017 của Hoa Kỳ lưu ý rằng "các mô hình khí hậu vẫn có thể đánh giá thấp hoặc bỏ sót những quá trình phản hồi liên quan".
Các Đường Nồng độ Đại diện (RCP) có thể được dùng làm đầu vào cho mô hình khí hậu: "một kịch bản giảm thiểu nghiêm ngặt (RCP 2.6), hai kịch bản ở giữa (RC P4.5 và RCP 6.0), và một kịch bản phát thải khí nhà kính rất nhiều (RCP 8.5)". RCP chỉ nhìn vào nồng độ khí nhà kính, do đó không tính đến phản ứng của chu kỳ carbon. Những dự báo mô hình khí hậu được tổng kết trong Báo cáo Đánh giá lần thứ 5 của IPCC chỉ ra rằng trong thế kỷ 21, nhiệt độ bề mặt toàn cầu có chiều hướng tăng thêm với kịch bản vừa phải, hoặc gần với kịch bản tột cùng tùy thuộc vào mức độ xả thải khí nhà kính tương lai và những hiệu ứng phản hồi khí hậu.
Một tập con của các mô hình khí hậu thêm các yếu tố xã hội vào một mô hình khí hậu tự nhiên đơn giản. Các mô hình này mô phỏng cách thức mà dân số, tăng trưởng kinh tế, sử dụng năng lượng tác động và tương tác với khí hậu tự nhiên. Với thông tin này, chúng có thể tạo ra những kịch bản mô tả biến động của khí thải nhà kính trong tương lai. Đầu ra này sau đó được dùng làm đầu vào cho mô hình khí hậu tự nhiên để tạo ra dự báo biến đổi khí hậu. Trong một số kịch bản, lượng khí thải tiếp tục tăng xuyên suốt thế kỷ còn số khác thì nhận định giảm. Các nguồn nhiên liệu hóa thạch quá phong phú khiến không thể trông chờ vào việc thiếu hụt chúng sẽ giúp hạn chế khí thải carbon trong thế kỷ 21. Các kịch bản phát thải có thể được kết hợp với việc lập mô hình chu kỳ carbon nhằm dự đoán nồng độ khí nhà kính thay đổi thế nào trong tương lai. Theo những mô hình kết hợp này thì đến năm 2100 nồng độ khí quyển có thể thấp đến 380 hoặc cao đến 1400 ppm, tùy vào kịch bản kinh tế xã hội và kịch bản giảm thiểu.
Quỹ khí thải carbon còn dư được xác định bằng cách lập mô hình chu kỳ carbon và độ nhạy cảm của khí hậu với khí nhà kính. Theo IPCC, ấm lên toàn cầu có 2/3 cơ hội được giữ dưới ngưỡng nếu sau năm 2018 lượng khí thải không vượt quá 420 hoặc 570 giga-tấn , tùy vào nhiệt độ toàn cầu được xác định chính xác như thế nào. Con số này tương đương 10 đến 13 năm phát thải hiện tại. Có những sự không chắc chắn về quỹ carbon, ví dụ lượng có thể bớt đi 100 giga-tấn do sự giải phóng methane từ đất ngập nước và tầng băng giá vĩnh cửu.
Tác động.
Môi trường tự nhiên.
Biến đổi khí hậu có tác động quy mô và sâu sắc đến môi trường, cụ thể đến đại dương, băng, và thời tiết. Sự thay đổi có thể xảy ra dần dần hoặc nhanh chóng. Chứng cứ cho những tác động này đến từ công tác nghiên cứu biến đổi khí hậu trong quá khứ, từ mô hình hóa và những quan sát thời hiện đại. Kể từ thập niên 1950 hạn hán và sóng nhiệt đã xuất hiện đồng thời với tần suất gia tăng. Tình trạng cực kỳ khô hoặc ẩm trong thời kỳ gió mùa ngày càng thấy nhiều ở Ấn Độ và Đông Á. Sức gió và lượng mưa cao nhất từ xoáy thuận nhiệt đới có vẻ đang tăng lên.
Mực nước biển đang dâng cao là hệ quả của việc sông băng cùng các phiến băng ở Greenland và châu Nam Cực tan chảy. Giai đoạn 1993 đến 2017 mức dâng tăng theo thời gian, trung bình 3,1 ± 0,3 mm một năm. IPCC dự báo trong kịch bản phát thải rất nhiều thì đến hết thế kỷ 21 mực nước biển có thể dâng cao đến 61–110 cm. Đại dương ấm lên đang đào mòn và đe dọa tháo rời phần cửa sông băng châu Nam Cực, dễ khiến phiến băng tan nhiều và khả năng mực nước biển dâng cao 2 mét vào năm 2100 dưới điều kiện mức phát thải cao.
Vì biến đổi khí hậu, băng biển vùng Bắc Cực đã mỏng đi và thu hẹp qua hàng thập kỷ khiến nó trở nên mong manh trước những dị thường bầu khí quyển. Những mùa hè không băng được dự kiến hiếm gặp với mức ấm lên nhưng sẽ xảy ra một lần mỗi ba đến mười năm với mức ấm lên . Hàm lượng khí quyển cao hơn dẫn đến những thay đổi trong hóa học đại dương. Lượng hòa tan tăng khiến đại dương bị acid hóa. Trong khi đó nồng độ oxy sụt giảm vì oxy ít hòa tan trong nước ấm hơn và những vùng chết thiếu oxy mở rộng do nhiệt độ cao kích thích tảo nở hoa, hàm lượng cao, khử oxy đại dương, và phú dưỡng.
Các điểm tới hạn và tác động dài hạn.
Khí hậu càng ấm thêm thì càng có nguy cơ đi quá các điểm tới hạn, ngưỡng mà nếu vượt qua đó những tác động nhất định là không thể tránh kể cả khi nhiệt độ có giảm. Một ví dụ là sự sụp đổ phiến băng Greenland và Tây Nam Cực, những nơi mà nhiệt độ tăng có thể làm phiến băng tan chảy, dù vậy phạm vi thời gian là không rõ ràng và phụ thuộc vào diễn biến ấm lên tương lai. Một số thay đổi quy mô lớn có thể xảy ra trong thời gian ngắn, như việc Hoàn lưu Đảo lộn Kinh tuyến Đại Tây Dương sụp đổ sẽ kích hoạt những thay đổi lớn về khí hậu ở Bắc Đại Tây Dương, châu Âu và Bắc Mỹ.
Tác động lâu dài của biến đổi khí hậu bao gồm băng tan, đại dương ấm lên, mực nước biển dâng, và acid hóa đại dương tiếp diễn. Xét quãng thời gian hàng thế kỷ đến hàng thiên niên kỷ, mức độ của biến đổi khí hậu được quyết định chủ yếu bởi hành vi phát thải của con người. Điều này là do tồn tại lâu trong khí quyển. Tốc độ hấp thu của đại dương đủ chậm để acid hóa đại dương tiếp tục trong hàng trăm đến hàng ngàn năm. Việc phát thải ước tính làm kéo dài thời kỳ gian băng hiện tại thêm ít nhất 100.000 năm. Nước biển vẫn sẽ dâng trong hàng thế kỷ tới với mức dâng ước tính 2,3 m ứng với mức nhiệt tăng 1 °C sau 2000 năm.
Thiên nhiên và sự sống hoang dã.
Diễn biến ấm lên gần đây đã dồn nhiều loài nước ngọt và trên cạn đến địa cực và những điểm cao hơn. Hàm lượng khí quyển tăng và mùa sinh trưởng kéo dài dẫn tới phủ xanh toàn cầu, trong khi các đợt sóng nhiệt và hạn hán làm giảm năng suất hệ sinh thái ở một số khu vực. Không rõ tính cân bằng của các hiệu ứng đối lập này trong tương lai ra sao. Biến đổi khí hậu góp phần làm các đới khí hậu khô hơn mở rộng, như việc sa mạc mở rộng ở những miền cận nhiệt đới. Quy mô và tốc độ của ấm lên toàn cầu dễ đang tạo ra những thay đổi đột ngột trong các hệ sinh thái. Tổng quan thì biến đổi khí hậu dự kiến sẽ làm nhiều loài tuyệt chủng.
Đại dương ấm lên chậm hơn đất liền nhưng thực vật và động vật ở đại dương di cư đến địa cực nhanh hơn các loài trên cạn. Cũng như trên đất liền, sóng nhiệt ở đại dương xảy ra thường xuyên hơn do biến đổi khí hậu và có ảnh hưởng tiêu cực đến nhiều sinh vật như san hô, tảo bẹ, chim biển. Acid hóa đại dương đang tác động đến những sinh vật tạo vỏ và xương cũng như những rạn san hô, thứ bị tẩy trắng rộng khắp sau những đợt sóng nhiệt. Tảo nở hoa có hại sinh sôi nhờ biến đổi khí hậu cùng phú dưỡng gây thiếu oxy, phá vỡ lưới thức ăn và làm chết hàng loạt sinh vật biển. Các hệ sinh thái ven biển đặc biệt dễ tổn thương khi mà gần một nửa vùng đất ngập nước đã biến mất như hệ quả của biến đổi khí hậu và các tác động của con người.
Con người.
Tác động của biến đổi khí hậu đến con người đã được quan sát trên toàn cầu. Biến đổi khí hậu có những ảnh hưởng riêng biệt đến từng khu vực lục địa và đại dương, trong đó những địa bàn vĩ độ thấp, kém phát triển đối diện rủi ro lớn nhất. Nếu hành vi phát thải khí nhà kính tiếp diễn, Trái Đất sẽ ấm thêm và hệ thống khí hậu sẽ có những thay đổi lâu dài với tiềm năng "tác động nghiêm trọng, lan rộng và không thể đảo ngược" đến con người và các hệ sinh thái. Không phải đối tượng nào cũng hứng chịu rủi ro như nhau từ biến đổi khí hậu mà nhìn chung người có hoàn cảnh khó khăn ở các nước đang và đã phát triển sẽ gặp bất lợi hơn.
Lương thực và sức khỏe.
Ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đến sức khỏe con người có thể là trực tiếp từ thời tiết cực đoan gây ra thương tật và tử vong, hay gián tiếp như kém dinh dưỡng có nguyên do từ mùa màng thất bát. Khí hậu ấm áp hơn dễ làm bùng phát các bệnh truyền nhiễm như sốt xuất huyết và sốt rét. Trẻ em là đối tượng nhạy cảm nhất với tình trạng thiếu lương thực và tương tự cùng với người già là nắng nóng cực đoan. Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) ước tính giai đoạn từ năm 2030 đến 2050, biến đổi khí hậu sẽ khiến thêm khoảng 250.000 người già tử vong mỗi năm do tiếp xúc với nắng nóng và làm gia tăng các bệnh tiêu chảy, sốt rét, sốt xuất huyết, cùng thiếu đói ở trẻ em. Hơn 500.000 người lớn được dự kiến tử vong mỗi năm đến năm 2050 do sụt giảm số lượng và chất lượng thực phẩm. Chất lượng nước và không khí cũng là những rủi ro sức khỏe lớn khác liên quan đến biến đổi khí hậu. WHO đánh giá tác động của biến đổi khí hậu là mối đe dọa lớn nhất đến sức khỏe toàn cầu trong thế kỷ 21.
Biến đổi khí hậu đang ảnh hưởng đến an ninh lương thực và làm giảm sản lượng ngô, lúa mì và đậu nành toàn cầu trong khoảng 1981 đến 2010. Sản lượng những giống cây trồng chính sẽ còn giảm thêm nếu chiều hướng ấm lên tiếp diễn. Các quốc gia miền vĩ độ thấp dễ bị ảnh hưởng tiêu cực còn quốc gia ở phương bắc thì có thể là tích cực hoặc tiêu cực. Hậu quả là 183 triệu người trên khắp thế giới, đặc biệt người có thu nhập thấp, có nguy cơ lâm vào cảnh đói ăn. Ở đại dương, trữ lượng cá sụt giảm kéo theo sụt giảm sản lượng đánh bắt, duy chỉ trữ lượng vùng cực là biểu hiện tiềm năng gia tăng. Các khu vực phụ thuộc vào nước sông băng, khu vực vốn đã khô hạn, và những hòn đảo nhỏ đối diện nguy cơ thiếu nước do biến đổi khí hậu.
Kinh tế.
Thiệt hại kinh tế do biến đổi khí hậu đã bị đánh giá thấp và có thể đến mức nghiêm trọng với xác suất những sự kiện rủi ro đuôi tai hại trở nên đáng kể. Có vẻ như biến đổi khí hậu đã khiến cho bất bình đẳng kinh tế toàn cầu gia tăng và điều này được dự đoán tiếp diễn. Các tác động nặng nề chủ yếu xảy ra ở châu Phi hạ Sahara và Đông Nam Á, những nơi mà nghèo đói vốn đã trở nên trầm trọng hơn. Ngân hàng Thế giới ước tính đến năm 2030 biến đổi khí hậu có thể khiến hơn 120 triệu người lâm vào cảnh nghèo khổ. Tình trạng bất bình đẳng hiện tại giữa nam và nữ, giữa người giàu và người nghèo, giữa các sắc tộc khác nhau đã được quan sát là tồi tệ hơn do khí hậu thay đổi. Vai trò của biến đổi khí hậu trong xung đột vũ trang là nhỏ so với những yếu tố như bất bình đẳng kinh tế-xã hội và năng lực nhà nước nhưng sự ấm lên trong tương lai sẽ khiến rủi ro gia tăng.
Các cộng đồng ven biển và trên những hòn đảo trũng thấp bị đe dọa bởi những hiện tượng bắt nguồn từ việc mực nước biển dâng như ngập lụt và chìm vĩnh viễn. Điều này có thể khiến người dân các đảo quốc như Maldives và Tuvalu trở nên vô quốc tịch. Ở một số nơi, nhiệt độ và độ ẩm có thể tăng cao quá mức khiến con người không thích ứng được. Trong kịch bản tồi tệ nhất, các mô hình dự đoán gần một phần ba nhân loại sẽ sống trong khí hậu cực kỳ nóng và không thể cư ngụ, tương tự như khí hậu Sahara hiện tại. Các yếu tố này cộng thêm thời tiết cực đoan tiềm năng gây nên di cư do môi trường cả trong và giữa các quốc gia. Con người sẽ phải dịch chuyển nhiều hơn khi mà thời tiết cực đoan, mực nước biển dâng, và xung đột nảy sinh từ sự cạnh tranh tài nguyên thiên nhiên ngày càng gay gắt gia tăng tần suất. Tuy nhiên còn những nhóm người không thể rời đi do không đủ tiềm lực, họ sẽ bị kẹt lại và đối mặt với tương lai khốn khó và rủi ro.
Đối phó: giảm thiểu và thích nghi.
Giảm thiểu.
Tác động của biến đổi khí hậu có thể được giảm thiểu bằng biện pháp giảm phát thải khí nhà kính và tăng cường các bể chứa hấp thu khí nhà kính từ khí quyển. Để hạn chế ấm lên toàn cầu dưới ngưỡng 1,5 °C với cơ hội thành công cao thì đến năm 2050 lượng khí thải nhà kính toàn cầu cần là 0 ròng, hoặc đến năm 2070 với mục tiêu 2 °C. Điều này đòi hỏi những thay đổi hệ thống, sâu rộng trên một quy mô chưa từng có trong lĩnh vực năng lượng, đất đai, vận tải, xây dựng, công nghiệp. Các kịch bản hạn chế ấm lên toàn cầu ở 1,5 °C thường mô tả phát thải đạt âm ròng tại một số thời điểm. Để tiến tới mục tiêu hạn chế ấm lên ở 2 °C, Chương trình Môi trường Liên Hợp Quốc ước tính rằng trong thập kỷ tới các quốc gia cần giảm gấp ba lần lượng khí thải mà họ cam kết trong Hiệp định Paris hiện tại, tức là nếu muốn đạt mục tiêu 1,5 °C thì thậm chí còn phải giảm thêm nữa.
Tuy chưa có giải pháp thiết thực để hạn chế ấm lên toàn cầu ở mức 1,5 hay 2 °C (2,7 hay 3,6 °F) nhưng đa số chiến lược và kịch bản trông thấy hành động đẩy mạnh sử dụng năng lượng tái tạo kết hợp với những biện pháp hiệu quả năng lượng nhằm làm giảm lượng khí nhà kính cần thiết. Để giải tỏa áp lực lên hệ sinh thái và củng cố năng lực thu giữ carbon của chúng thì cũng cần những thay đổi trong lĩnh vực như nông và lâm nghiệp.
Các phương pháp giảm thiểu biến đổi khí hậu khác đi kèm mức độ rủi ro cao hơn. Những kịch bản hạn chế mức ấm lên là 1,5 °C thường dự báo việc áp dụng phương pháp loại bỏ carbon dioxide trên phạm vi phổ quát trong thế kỷ 21. Dẫu vậy tồn tại nỗi lo về việc quá phụ thuộc vào những công nghệ này cũng như tác động đến môi trường có thể xảy ra. Các cách quản trị bức xạ Mặt trời (SRM) cũng được tìm tòi như để bổ sung cho công tác giảm sâu lượng khí thải. Tuy nhiên phương án này sẽ làm nảy sinh những vấn đề pháp lý và đạo đức, đồng thời rủi ro cũng chưa được nắm tường tận.
Năng lượng sạch.
Các kịch bản loại bỏ carbon lâu dài chỉ dẫn đầu tư nhanh và nhiều vào năng lượng tái tạo, bao gồm năng lượng gió, năng lượng mặt trời, năng lượng sinh học, năng lượng địa nhiệt, và năng lượng nước. Nhiên liệu hóa thạch chiếm đến 80% năng lượng của thế giới trong năm 2018, phần còn lại là năng lượng hạt nhân và năng lượng tái tạo. Tỷ phần các dạng năng lượng được dự đoán thay đổi đáng kể trong 30 năm tới. Khai thác điện mặt trời và gió trên bờ là những cách bổ sung công suất phát điện mới tiết kiệm chi phí nhất ở đa số quốc gia. Năng lượng tái tạo chiếm 75% toàn bộ nguồn phát điện mới được lắp đặt trong năm 2019 mà hầu hết là năng lượng gió và mặt trời. Trong khi đó do chi phí đang tăng nên năng lượng hạt nhân hiện đắt đỏ hơn năng lượng gió và mặt trời vài lần mỗi megawatt-giờ.
Để đến năm 2050 trung hòa được lượng carbon thì năng lượng tái tạo sẽ trở thành hình thức sinh điện chủ đạo, lên tới 85% hoặc hơn vào năm 2050 trong một số kịch bản. Điện sẽ là dạng năng lượng phục vụ nhiều nhất cho những nhu cầu khác như sưởi ấm. Con người sẽ chấm dứt đầu tư vào than đá và loại dần việc sử dụng than đến năm 2050.
Có những trở ngại trong việc tiếp tục nhanh chóng phát triển năng lượng tái tạo. Đối với năng lượng gió và mặt trời, thách thức đáng kể nhất là chúng biến động theo mùa và có tính gián đoạn. Thường thì các đập nước kèm hồ chứa cùng nhà máy điện thông thường sẽ được sử dụng khi sản lượng năng lượng ở mức thấp. Các biện pháp như sử dụng tiết kiệm, phát triển kho lưu trữ điện và hệ thống truyền tải điện khoảng cách xa cũng góp phần giúp giải quyết vấn đề sản lượng không đều của năng lượng tái tạo ở những khu vực địa lý rộng hơn. Có một số lo ngại về sử dụng đất và môi trường liên hệ với những dự án năng lượng gió và mặt trời lớn, trong khi năng lượng sinh học thường là có carbon và có thể gây hậu quả tiêu cực cho an ninh lương thực. Năng lượng nước đang phát triển chậm lại và trên đà giảm thêm do những lo ngại về tác động xã hội và môi trường.
Năng lượng sạch giúp con người khỏe mạnh hơn vì nó hạn chế tối đa biến đối khí hậu, đồng thời có lợi ích thấy ngay là làm giảm con số người chết do ô nhiễm không khí mà ước tính là 7 triệu mỗi năm vào năm 2016. Nếu đạt được những mục tiêu của Hiệp định Paris, cụ thể hạn chế ấm lên ở mức 2 °C có thể cứu khoảng một triệu sinh mạng mỗi năm cho đến năm 2050, trong khi hạn chế ấm lên ở mức 1,5 °C có thể cứu hàng triệu sinh mạng đồng thời củng cố an ninh năng lượng và làm giảm đói nghèo.
Hiệu quả năng lượng.
Giảm bớt nhu cầu năng lượng là một đặc điểm quan trọng khác của các kịch bản và kế hoạch loại bỏ carbon. Bên cạnh giảm khí thải trực tiếp, các biện pháp giảm nhu cầu năng lượng tạo thêm tính linh hoạt cho phát triển năng lượng ít carbon, hỗ trợ quản lý lưới điện và hạn chế tối đa phát triển cơ sở hạ tầng cần nhiều carbon. Trong vài thập kỷ tới, cần có sự gia tăng mạnh mẽ trong đầu tư hiệu quả năng lượng để đạt những mục tiêu giảm thiểu, tương tự mức đầu tư dự kiến vào năng lượng tái tạo. Tuy nhiên, một số thay đổi liên quan đến COVID-19 trong các hình mẫu sử dụng năng lượng, đầu tư hiệu quả năng lượng, và tài trợ khiến những dự báo cho thập kỷ này thêm khó khăn và không chắc chắn.
Các chiến lược hiệu quả nhằm làm giảm nhu cầu năng lượng tùy vào lĩnh vực. Trong vận tải, lợi nhuận có thể thu được bằng cách chuyển hành khách và hàng hóa sang những phương thức di chuyển hiệu quả hơn như xe buýt và xe lửa, hay tăng cường sử dụng xe điện. Chiến lược công nghiệp nhằm làm giảm nhu cầu năng lượng bao gồm gia tăng hiệu quả năng lượng của động cơ và hệ thống sưởi, thiết kế những sản phẩm tiết kiệm năng lượng, gia tăng tuổi thọ sản phẩm. Trong xây dựng trọng tâm là thiết kế những tòa nhà mới tốt hơn và trang bị thêm công nghệ có mức hiệu quả năng lượng cao hơn cho công trình hiện có. Các tòa nhà sẽ được bổ sung điện khí hóa với việc áp dụng công nghệ như máy bơm nhiệt có hiệu quả cao hơn nhiên liệu hóa thạch.
Nông nghiệp, công nghiệp và vận tải.
Nông nghiệp và lâm nghiệp đối mặt ba thách thức: hạn chế phát thải khí nhà kính, ngăn chặn quá trình chuyển đổi rừng sang đất nông nghiệp, và đáp ứng nhu cầu lương thực gia tăng của thế giới. Một loạt hành động có thể làm giảm khí thải nhà kính có nguồn gốc nông lâm nghiệp đi 66% so với mức năm 2010 thông qua kìm hãm sự gia tăng trong nhu cầu lương thực và những sản phẩm nông nghiệp khác, tăng năng suất đất, bảo vệ và khôi phục rừng, giảm thiểu khí nhà kính từ hoạt động sản xuất nông nghiệp.
Hai ngành sản xuất thép và xi măng mà cùng nhau tạo ra khoảng 13% khí thải công nghiệp trình bày những khó khăn cụ thể. Trong các ngành này, những vật liệu nhiều carbon như than cốc và vôi đóng vai trò không thể thiếu trong quá trình sản xuất. Để giảm bớt khí thải ở đây thì cần những nỗ lực nghiên cứu biện pháp khử carbon trong các quá trình. Trong vận tải, các kịch bản hình dung đến sự gia tăng đột ngột trong thị phần xe điện và việc thay thế nhiên liệu ít carbon cho những loại hình khác như vận chuyển hàng hóa.
Cô lập carbon.
Các bể chứa carbon tự nhiên có thể được củng cố để cô lập lượng nhiều hơn đáng kể mức tự nhiên. Tái trồng rừng và trồng mới rừng là một trong những biện pháp quen thuộc nhất, dù vậy chúng làm dấy lên nỗi lo về an ninh lương thực. Cô lập carbon đất và carbon duyên hải là những phương án ít được nắm bắt hơn. Các mô hình không chắc chắn về tính khả thi của những phương pháp giảm khí thải trên mặt đất, IPCC nhận định chiến lược giảm thiểu dựa vào chúng là rủi ro.
Ở những nơi dư thừa tiếp tục được tạo ra, nó có thể được thu hồi và lưu trữ thay vì để thoát vào khí quyển. Mặc dù hiện tại thu hồi và lưu trữ carbon (CCS) chưa phổ biến và tốn kém nhưng đến giữa thế kỷ nó có thể đóng vai trò quan trọng trong hạn chế khí thải . Công nghệ này kết hợp với sản xuất năng lượng sinh học (BECCS) có thể đem tới phát thải ròng âm, tức là lượng khí nhà kính thải vào khí quyển ít hơn lượng được cô lập hay lưu trữ trong nhiên liệu năng lượng sinh học. Không rõ kỹ thuật loại bỏ carbon dioxide như BECCS có tác dụng nhiều trong việc hạn chế ấm lên ở mức 1,5 °C hay không và các quyết sách tin tưởng vào loại bỏ carbon dioxide làm tăng rủi ro ấm lên toàn cầu vượt quá các mục tiêu quốc tế.
Thích Nghi.
Thích nghi hay thích ứng là "quá trình điều chỉnh với những thay đổi hiện tại hoặc dự kiến trong khí hậu và hiệu ứng của nó". Nếu không kết hợp cùng giảm thiểu, thích nghi không thể ngăn chặn nguy cơ xảy ra những tác động "nghiêm trọng, lan rộng và không thể đảo ngược". Biến đổi khí hậu càng khắc nghiệt thì thích nghi càng khó khăn, có thể tốn kém đến mức không thể đáp ứng. Khả năng và tiềm năng thích nghi của con người, gọi là "năng lực thích nghi", không đồng đều giữa các khu vực và nhóm dân khác nhau, nhìn chung kém hơn ở các nước đang phát triển. Hai thập kỷ đầu tiên của thế kỷ 21 chứng kiến sự gia tăng trong năng lực thích nghi của các quốc gia thu nhập thấp và trung bình với việc điện và vệ sinh cơ bản trở nên dễ dàng tiếp cận hơn, song tiến độ còn chậm chạp. Có nhiều quốc gia đã thi hành những chính sách thích nghi, tuy nhiên nguồn kinh phí sẵn có còn kém xa mức cần thiết.
Để thích nghi với mực nước biển dâng, biện pháp gồm có tránh những khu vực rủi ro, học cách sống chung với ngập lụt gia tăng, bảo vệ hoặc di dời nếu cần thiết. Trong khâu hạn chế tác động nguy hại của nắng nóng tồn tại những rào cản về kinh tế: khó mà làm việc nặng nhọc hoặc phải sử dụng điều hòa không khí điều mà không phải ở đâu cũng áp dụng được. Trong nông nghiệp, các phương án thích nghi bao gồm chuyển sang những chế độ ăn phù hợp hơn, đa dạng hóa, kiểm soát xói mòn và cải thiện về di truyền để chống chịu tốt hơn với khí hậu biến đổi. Bảo hiểm cho phép san sẻ rủi ro nhưng thường khó tiếp cận với người có thu nhập thấp. Giáo dục, di cư và những hệ thống cảnh báo sớm có thể giúp con người giảm thiểu đi các tác động của khí hậu.
Các hệ sinh thái thích ứng với biến đổi khí hậu, quá trình mà con người có thể can thiệp hỗ trợ. Phản ứng có thể xảy ra là các hệ sinh thái kết nối với nhau hơn, cho phép các loài dịch chuyển đến những nơi có khí hậu phù hợp hơn và tái định cư. Việc bảo vệ và khôi phục những khu vực tự nhiên hay bán tự nhiên mang đến cơ hội phục hồi, giúp các hệ sinh thái dễ dàng thích ứng hơn. Có nhiều hành động thúc đẩy sự thích nghi trong các hệ sinh thái, đồng thời giúp con người thích nghi dựa vào hệ sinh thái. Ví dụ, khôi phục những chế độ cháy tự nhiên làm giảm tần suất các vụ cháy thảm khốc, qua đó con người cũng ít bị ảnh hưởng. Tạo thêm không gian cho sông thì nước được lưu trữ ngoài tự nhiên nhiều hơn giúp giảm nguy cơ lũ lụt. Rừng cây được phục hồi đóng vai trò bể chứa carbon, song trồng cây ở những địa bàn không phù hợp có thể làm trầm trọng thêm các tác động khí hậu.
Có những sự hiệp lực và đánh đổi giữa thích nghi và giảm thiểu. Các biện pháp thích nghi thường đem lại lợi ích trước mắt trong khi giảm thiểu có lợi ích lâu dài hơn. Sử dụng nhiều điều hòa không khí giúp con người ứng phó tốt hơn với nắng nóng nhưng lại làm tăng nhu cầu năng lượng. Thiết kế đô thị nhỏ gọn có thể giúp giảm khí thải từ xây dựng và vận tải nhưng đồng thời còn làm tăng hiệu ứng đảo nhiệt đô thị dẫn đến nhiệt độ cao hơn và tiếp xúc nhiều hơn. Năng suất lương thực gia tăng mang lại lợi ích lớn cho cả giảm thiểu và thích nghi.
Chính sách và chính trị.
Các quốc gia nhạy cảm nhất với biến đổi khí hậu thường không phát thải nhiều khí nhà kính, làm nảy sinh câu hỏi về công bằng và công lý. Biến đổi khí hậu có liên hệ mật thiết với phát triển bền vững. Hạn chế ấm lên toàn cầu là đồng thời hướng đến đạt được các mục tiêu phát triển bền vững như xóa bỏ đói nghèo và giảm bất bình đẳng. Mối liên kết giữa hai vấn đề được công nhận trong Mục tiêu Phát triển Bền vững 13 đó là "hành động khẩn cấp để chống lại biến đổi khí hậu và các tác động của nó". Các mục tiêu về lương thực, nước sạch và bảo vệ hệ sinh thái có tính hòa hợp với giảm thiểu biến đổi khí hậu.
Khía cạnh địa chính trị của biến đổi khí hậu là phức tạp và thường được đóng khung với vấn đề kẻ ăn không, tức là tất cả các nước hưởng lợi từ giảm thiểu do một số nước làm nhưng một số nước đó sẽ thua thiệt từ việc đầu tư vào chuyển đổi sang nền kinh tế ít carbon. Có những phản biện cho điều này. Ví dụ, lợi ích cải thiện môi trường địa phương và sức khỏe cộng đồng của việc loại dần than đá là lớn hơn chi phí ở gần như mọi khu vực. Một luận điểm phản bác khác là các nước nhập khẩu ròng nhiên liệu hóa thạch được lợi về kinh tế từ việc chuyển đổi, khiến các nước xuất ròng có nguy cơ mắc kẹt tài sản hay không thể bán nhiên liệu hóa thạch.
Các tùy chọn chính sách.
Một phạm vi rộng các chính sách, quy tắc và luật lệ được áp dụng để làm giảm lượng khí nhà kính. Cơ chế định giá carbon gồm có thuế carbon và hệ thống mua bán khí thải. Kể từ năm 2019 có khoảng 20% lượng khí thải nhà kính được định giá carbon trên toàn cầu. Khoản trợ cấp nhiên liệu hóa thạch trực tiếp toàn cầu là 319 tỷ đôla trong năm 2017 và 5,2 ngàn tỷ đô nếu tính chi phí gián tiếp như ô nhiễm không khí. Chấm dứt việc làm này có thể làm giảm 28% lượng carbon phát thải toàn cầu và 46% số người tử vong do ô nhiễm không khí. Các khoản trợ cấp có thể được chuyển hướng sang hỗ trợ công tác chuyển đổi sang năng lượng sạch. Biện pháp có tính ép buộc hơn bao gồm tiêu chuẩn hiệu quả xe cộ, tiêu chuẩn nhiên liệu tái tạo và những quy định về ô nhiễm không khí trong ngành công nghiệp nặng. Một số quốc gia ban hành tiêu chuẩn danh mục đầu tư có thể tái tạo nhằm gia tăng tỷ lệ điện được tạo ra từ các nguồn năng lượng có thể tái tạo.
Có những suy xét liên quan đến thách thức kinh tế và xã hội nảy sinh từ việc giảm sử dụng nhiên liệu hóa thạch. Một ví dụ là việc làm của người lao động trong những ngành công nghiệp bị ảnh hưởng cùng với lợi ích của cộng đồng lớn hơn liên quan. Công lý khí hậu là một khía cạnh quan trọng khác của chính sách giảm thiểu.
Các hiệp định khí hậu quốc tế.
Gần như tất cả quốc gia trên thế giới đều tham gia Công ước Khung Liên Hợp Quốc về Biến đổi Khí hậu (UNFCCC) 1994. Mục tiêu của UNFCCC là ngăn chặn can thiệp nguy hại của con người vào hệ thống khí hậu. Theo như nội dung công ước thì nồng độ khí nhà kính trong khí quyển phải được giữ ổn định ở mức mà các hệ sinh thái có thể thích ứng tự nhiên với biến đổi khí hậu, sản xuất lương thực không bị đe dọa, và phát triển kinh tế có thể duy trì. Khí thải toàn cầu đã tăng kể từ thời điểm ký kết UNFCCC, nó không thực sự hạn chế phát thải mà tạo ra một khuôn khổ cho những nghị định thư làm điều đó. Những hội nghị thường niên là cơ hội cho các cuộc đàm phán toàn cầu.
Nghị định thư Kyoto 1997 mở rộng UNFCCC và bao gồm những cam kết ràng buộc pháp lý cho hầu hết các nước phát triển nhằm hạn chế lượng phát thải của họ. Trong các phiên đàm phán nghị định thư, G77 (đại diện các nước đang phát triển) xúc tiến một nhiệm vụ đòi hỏi các nước phát triển "đi đầu" trong công tác giảm thiểu khí thải vì các nước phát triển góp phần chủ yếu làm khí nhà kính tích lũy trong khí quyển, vì mức phát thải đầu người của các nước đang phát triển vẫn khá thấp và sẽ gia tăng để đáp ứng nhu cầu phát triển của họ.
Hiệp ước Copenhagen 2009 bị nhiều người xem là nỗi thất vọng bởi những mục tiêu khiêm tốn và nó đã bị các nước nghèo bao gồm G77 bác bỏ. Các bên liên quan hướng đến hạn chế mức tăng của nhiệt độ trung bình toàn cầu dưới ngưỡng . Hiệp ước đặt mục tiêu gửi 100 tỷ đôla mỗi năm cho các nước đang phát triển đến năm 2020 nhằm hỗ trợ giảm thiểu và thích ứng, bên cạnh đó đề xuất sáng lập Quỹ Khí hậu Xanh. Tính đến năm 2020 quỹ này đã không đạt được mục tiêu kỳ vọng và có nguy cơ bị cắt giảm tài trợ.
Vào năm 2015 tất cả quốc gia Liên Hợp Quốc cùng đàm phám Hiệp định Paris hướng đến giữ cho ấm lên toàn cầu không tiệm cận đồng thời hàm chứa một mục tiêu mơ ước là giữ cho ấm lên dưới . Hiệp định này đã thay thế Nghị định thư Kyoto. Không như Nghị định thư Kyoto, trong Hiệp định Paris không có mục tiêu phát thải ràng buộc nào. Thay vào đó là việc thường xuyên đặt ra những mục tiêu tham vọng chưa từng thấy và đánh giá lại những mục tiêu này sau mỗi năm năm. Hiệp định Paris nhắc lại rằng các nước đang phát triển phải được hỗ trợ tài chính. Tính đến năm 2021 đã có 194 quốc gia cùng Liên minh châu Âu ký hiệp định và 188 quốc gia cùng Liên minh châu Âu phê chuẩn hoặc tán thành hiệp định.
Nghị định thư Montreal 1987, một hiệp định quốc tế nhằm ngăn chặn hành vi phát thải khí phá hủy ozone, có lẽ kìm chế phát thải khí nhà kính hiệu quả hơn là Nghị định thư Kyoto vốn được sáng lập để chuyên trách vấn đề này. Tu chính Kigali 2016 của Nghị định thư Montreal nhắm đến giảm phát thải hydrofluorocarbon, một nhóm khí nhà kính đáng kể mà đã được sử dụng để thay cho các khí phá hủy ozone bị cấm. Điều này biến Nghị định thư Montreal thành một thỏa thuận chống biến đổi khí hậu hiệu lực hơn.
Đồng thuận khoa học và xã hội.
Đồng thuận khoa học.
Có sự đồng thuận khoa học áp đảo về việc nhiệt độ bề mặt toàn cầu gia tăng trong những thập kỷ gần đây và nguyên nhân chủ yếu của diễn biến này là con người phát thải khí nhà kính với 90–100% các nhà khoa học về khí hậu đồng tình. Vào năm 2019 mức độ đồng thuận đã lên tới 100% giữa các nhà khoa học nghiên cứu ấm lên toàn cầu do con người. Không có cơ quan khoa học quốc gia hay quốc tế nào phản bác quan điểm này. Sự đồng thuận còn tiến xa hơn đến việc cần thực hiện một số hành động để bảo vệ con người trước những tác động của biến đổi khí hậu và các viện hàn lâm khoa học quốc gia đã kêu gọi những lãnh đạo thế giới cắt giảm lượng khí thải toàn cầu.
Sự bàn luận khoa học diễn ra trong các bài đăng tạp chí được bình duyệt, ở đó các nhà khoa học căn cứ vào đánh giá trong những bản báo cáo của IPCC. Vào năm 2013, Báo cáo Đánh giá lần 5 của IPCC phát biểu rằng gần như chắc chắn tác động của con người là nguyên nhân chính gây ra sự ấm lên đã quan sát từ giữa thế kỷ 20. Báo cáo 2018 đi tới kết luận dứt khoát hơn thể hiện sự đồng thuận khoa học: "tác động của con người đến khí hậu là nguyên nhân chính gây ra sự ấm lên đã quan sát kể từ giữa thế kỷ 20". Các nhà khoa học đã đưa ra hai cảnh báo đến nhân loại vào năm 2017 và 2019, bày tỏ lo ngại về lộ trình đi đến biến đổi khí hậu thảm khốc tiềm tàng hiện tại và hậu quả là nỗi thống khổ không kể xiết mà con người phải hứng chịu.
Công chúng.
Công chúng quốc tế bắt đầu chú ý đến biến đổi khí hậu từ cuối thập niên 1980. Do tin tức truyền thông nhập nhằng hồi đầu thập niên 1990, nhiều người đã nhận thức biến đổi khí hậu chung với những vấn đề môi trường khác như suy giảm ozone. Trong văn hóa đại chúng, "The Day After Tomorrow" là phim đầu tiên về đề tài này đến với đông đảo quần chúng vào năm 2004 và sau đó một năm là phim tài liệu "An Inconvenient Truth". Sách, truyện và phim về biến đổi khí hậu thuộc thể loại khí hậu viễn tưởng.
Sự hiểu biết và quan tâm của công chúng đến biến đổi khí hậu khác biệt đáng kể giữa các khu vực. Vào năm 2015, trung vị 54% người được hỏi cho rằng đó là "một vấn đề rất nghiêm trọng", nhưng người Trung Quốc và người Mỹ (người thuộc các nền kinh tế có lượng khí thải hàng năm lớn nhất) thì lại thuộc hàng ít quan tâm nhất. Một cuộc khảo sát năm 2018 phát hiện người dân ở đa số quốc gia đã quan tâm đến vấn đề này hơn so với năm 2013. Số người có học thức gia tăng và tại một số nước, phụ nữ và người trẻ thấy rõ hơn rằng biến đổi khí hậu là một hiểm họa thực sự. Ở Hoa Kỳ có một cách biệt phe phái lớn trong dư luận.
Sự phủ nhận và thông tin sai lệch.
Tranh cãi của công chúng về biến đổi khí hậu bị tác động mạnh mẽ bởi hành vi phủ nhận và thông tin sai lệch có nguồn gốc ở Hoa Kỳ và từ đó lan ra các nước khác, đặc biệt là Canada và Australia. Các nhân vật đứng sau trào lưu phủ nhận biến đổi khí hậu thành lập một liên minh được tài trợ và hợp tác tương đối gồm các công ty nhiên liệu hóa thạch, nhóm công nghiệp, viện chính sách bảo thủ và các nhà khoa học đối lập. Cũng như ngành công nghiệp thuốc lá trước kia, chiến lược chủ đạo của các nhóm này là bịa ra những nghi ngờ về kết quả và dữ liệu khoa học. Người phủ nhận, chối bỏ, hoặc lưu giữ quan điểm ngờ vực không lý do về biến đổi khí hậu do con người được gọi là "người hoài nghi biến đổi khí hậu", nhưng một số nhà khoa học cho rằng cách gọi đó không đúng.
Tồn tại những hình thức phủ nhận khác nhau: một số cho rằng khí hậu không hề ấm lên, số khác thì đồng ý là ấm lên nhưng quy bởi những ảnh hưởng tự nhiên, và một số thì tối thiểu hóa các tác động tiêu cực của biến đối khí hậu. Sự không chắc chắn bịa đặt về khoa học về sau phát triển thành tranh luận bịa đặt: tạo niềm tin rằng cộng đồng khoa học còn nghi ngờ đáng kể về biến đổi khí hậu nhằm trì hoãn những thay đổi chính sách. Chiến lược để xúc tiến ý đồ này bao gồm chỉ trích các tổ chức khoa học và nêu nghi vấn về động cơ của các nhà khoa học. Các blog mạng càng xúi bẩy thêm những sự hiểu lầm về biến đổi khí hậu và hậu quả của nó.
Phản đối và kiện tụng.
Hoạt động chống biến đổi khí hậu đã trở nên phổ biến trong thập niên 2010 dưới hình thức như biểu tình công cộng, bài trừ nhiên liệu hóa thạch và kiện tụng. Các cuộc biểu tình nổi bật gần đây gồm bãi khóa vì khí hậu và bất tuân dân sự. Trong phong trào bãi khóa, thanh niên toàn thế giới bỏ học để phản đối và được truyền cảm hứng bởi Greta Thunberg. Các chiến dịch bất tuân dân sự đông đảo của những nhóm như Extinction Rebellion thường gây rối loạn trật tự. Hành vi kiện cáo đang ngày một nhiều nhắm đến yêu cầu chính phủ có giải pháp quyết liệt hơn hoặc thi hành những luật lệ hiện tại liên quan đến biến đổi khí hậu. Việc kiện tụng chống lại công ty nhiên liệu hóa thạch, cổ đông, nhà đầu tư từ các nhà hoạt động nhìn chung đòi bồi thường cho tổn thất và mất mát.
Khám phá.
Để lý giải tại sao nhiệt độ Trái Đất cao hơn dự liệu trong bối cảnh chỉ có bức xạ Mặt trời chiếu tới, Joseph Fourier đã đề xuất sự tồn tại của hiệu ứng nhà kính. Năng lượng Mặt trời đến bề mặt do khí quyển không cản trở bức xạ Mặt trời. Bề mặt ấm phát bức xạ hồng ngoại nhưng nó lại bị cản trở tương đối bởi khí quyển và năng lượng bị chậm giải phóng, khiến hành tinh ấm lên. Kể từ năm 1859, John Tyndall xác định rằng nitơ và oxy (99% không khí khô) không cản trở bức xạ hồng ngoại nhưng hơi nước và lượng nhỏ các khí (đáng kể nhất là methane và carbon dioxide) hấp thụ và khi ấm lên phát bức xạ hồng ngoại. Sự thay đổi nồng độ những khí này có thể gây "tất cả đột biến về khí hậu mà các nhà nghiên cứu địa chất phát hiện" bao gồm các kỷ băng hà.
Svante Arrhenius để ý thấy hơi nước trong không khí không ngừng đa dạng nhưng carbon dioxide thì do những quá trình địa chất lâu dài quyết định. Tại điểm kết của một kỷ băng hà, sự ấm lên do gia tăng sẽ làm tăng lượng hơi nước, khuếch đại hiệu ứng trong một quá trình phản hồi. Vào năm 1896, ông công bố mô hình khí hậu đầu tiên về hiện tượng này, chỉ ra giảm một nửa có thể khiến nhiệt độ giảm một mức đủ để khởi động kỷ băng hà. Arrhenius tính toán rằng nếu gấp đôi lượng thì nhiệt độ sẽ tăng cỡ . Các nhà khoa học khác lúc đầu nghi ngờ và tin rằng hiệu ứng nhà kính bị bão hòa nên có thêm thêm thì cũng không khác gì. Họ nghĩ khí hậu sẽ tự điều chỉnh. Từ năm 1938 Guy Stewart Callendar công bố bằng chứng chỉ ra khí hậu đang ấm lên và hàm lượng đang tăng nhưng những tính toán của ông cũng vấp phải sự phản đối tương tự.
Vào thập niên 1950, Gilbert Plass tạo ra một mô hình máy tính chi tiết tính đến các lớp khí quyển khác nhau và phổ hồng ngoại, phát hiện hàm lượng tăng sẽ khiến khí hậu ấm lên. Cùng thời gian, Hans Suess tìm thấy bằng chứng về việc đã đang tăng, Roger Revelle chỉ ra đại dương sẽ không hấp thu lượng tăng và họ cùng nhau hỗ trợ Charles Keeling bắt đầu ghi chép sự gia tăng tiếp diễn thể hiện qua Đường cong Keeling. Giới khoa học cảnh báo công chúng và nguy cơ được trình bày tại phiên chứng nhận trước Quốc hội của James Hansen năm 1988. Ủy ban Liên chính phủ về Biến đổi Khí hậu được thành lập năm 1988 để đưa ra lời khuyên chính thức cho các chính phủ trên thế giới và thúc đẩy nghiên cứu liên ngành.
Tham khảo.
Nguồn.
Báo cáo của IPCC.
 AR4 Working Group I Report
AR4 Working Group II Report
AR4 Working Group III Report
AR5 Working Group I Report
AR5 Working Group II Report
AR5 Working Group III Report
AR5 Synthesis Report
 Special Report: Global Warming of 1.5 °C
 Special Report: Climate change and Land
Special Report: The Ocean and Cryosphere in a Changing Climate