Kịch bản khí nhà kính trong tương lai
Kịch bản Biến đổi khí hậu (BĐKH) là các kết quả dự tính về các biến đổi có thể xảy ra trong các thành phần hệ thống khí hậu dựa trên một số giả định về xã hội tương lai. Dựa trên các dự tính này mà các quốc gia, các nhà hoạch định chính sách sẽ có những kế hoạch hành động ứng phó tương ứng.
IPCC dự báo, mức tăng trung bình của nhiệt độ ở Tây Phi có thể là 3,3°C, thậm chí tăng 4,7°C ở Bắc Mali vào năm 2100. Nguồn: Samuel TURPIN/Humans & Climate Change Stories.
Kịch bản thường được chú trọng xây dựng cho các giai đoạn tương lai gần (khoảng 20 năm tới), tương lai giữa thế kỷ (giữa những năm 2050) và tương lai xa vào cuối thế kỷ 21.
BĐKH hiện đại có nguyên nhân từ sự thay đổi cán cân bức xạ trong hệ thống khí hậu Trái đất, nghĩa là sự mất cân bằng giữa lượng bức xạ nhận được và lượng bức xạ phát ra từ Trái đất trong một khoảng thời gian xác định. Sự mất cân bằng này còn gọi là cưỡng bức bức xạ. Khi cưỡng bức bức xạ là dương nghĩa là Trái đất đang nóng lên; ngược lại khi cưỡng bức bức xạ là âm thì Trái đất bị lạnh đi. Khoa học đã chứng minh sự thay đổi của nồng độ khí nhà kính trong khí quyển, trong đó khí CO2 đóng vai trò lớn nhất, làm gia tăng cưỡng bức bức xạ. Nồng độ CO2 trong khí quyển đã tăng từ giá trị khoảng 280 ppm (phần triệu) trong thời kỳ tiền công nghiệp lên tới giá trị xấp xỉ 415 ppm ngày nay do phát thải nhân tạo. Sự gia tăng này, cùng với kết quả từ các hoạt động khác của con người đóng góp đến 1,07ºC vào mức tăng nhiệt độ toàn cầu trên tổng mức tăng là 1,09ºC xác định được giữa thời kỳ 2010–2019 và 1850–1900 (IPCC, 2021).
Như vậy nồng độ khí nhà kính là thành tố trung tâm của bất kỳ đánh giá BĐKH nào, là yếu tố đầu vào cơ bản của các mô hình để dự tính các kịch bản BĐKH trong tương lai. Do đó để đánh giá BĐKH tương lai, đầu tiên cần phải xây dựng được các kịch bản khí nhà kính. Trong khi đó, các kịch bản khí nhà kính được xây dựng theo kèm với các giả định, các tưởng tượng về xã hội tương lai. Nồng độ khí nhà kính, hay lượng khí nhà kính phát thải vào khí quyển phụ thuộc vào các nhân tố như sự phát triển kinh tế, dân số, chính trị, công nghệ hay sử dụng đất. Một số kịch bản khí nhà kính đã được phát triển và sử dụng rộng rãi. Ủy ban Liên chính phủ về BĐKH (IPCC) đã phát triển bốn kịch bản SA90 (IPCC Scenario A-D, năm 1990) sử dụng cho Báo cáo đánh giá lần thứ nhất, sau kịch bản IS92 (IPCC Scenarios, 1992) sử dụng trong Báo cáo đánh giá lần thứ ba, các kịch bản Báo cáo đặc biệt về phát thải SRES sử dụng trong Báo cáo đánh giá lần thứ ba và lần thứ tư. Kể từ Báo cáo đánh giá lần thứ năm, IPCC quyết định sử dụng các kịch bản được phát triển bởi cộng đồng nghiên cứu, bao gồm các kịch bản đường nồng độ tiêu biểu RCPs (Representative Concentration Pathways) và các kịch bản kinh tế-xã hội chia sẻ SSPs (Shared Socio-Economic Pathways).
Các kịch bản phát thải khí nhà kính từ SRES về trước được thực hiện dựa trên cách tiếp cận tuần tự. Những kịch bản này đưa ra một phổ giả định rộng lớn về các nhân tố chính tác động đến phát thải trong tương lai như dân số, sự phát triển kinh tế, cấu trúc của hệ thống năng lượng, mức độ thay đổi công nghệ, và thay đổi sử dụng đất; từ đó tính toán lượng phát thải tương ứng. Với cách tiếp cận này, quá trình xây dựng kịch bản và các đánh giá, hoạt động ứng phó theo kèm sẽ bao gồm các bước tuần tự như sau: xây dựng các kịch bản kinh tế xã hội; xây dựng các kịch bản phát thải khí nhà kính trong tương lai; đánh giá các tác động của các kịch bản phát thải này lên hệ thống khí hậu; hay nói một cách khác là thực hiện dự tính BĐKH; triển khai các hoạt động đánh giá tác động, tính dễ bị tổn thương, thích ứng, và chiến lược giảm nhẹ BĐKH.
Tiêu biểu cho cách tiếp cận này là việc xây dựng các kịch bản phát thải SRES. SRES gồm một tập 40 kịch bản phản ánh khá đa dạng khả năng phát thải khí nhà kính có thể xảy ra trong thế kỷ 21 và được tổ chức thành bốn họ kịch bản gốc: A1, A2, B1, B2 (Hình 1). Các kịch bản này khác nhau về các viễn cảnh tương lai của các tác nhân phát thải chính như tốc độ tăng dân số, tốc độ phát triển kinh tế, công nghệ, cách thức sử dụng năng lượng, khả năng tương tác văn hóa, xã hội, chính sách, khả năng kết nối vùng miền của các khu vực trên thế giới. Hình 1 minh họa hai xu hướng chính của bốn họ kịch bản: một là sự ưu tiên giữa phát triển kinh tế hay bảo vệ môi trường, hai là xu hướng tăng cường toàn cầu hóa hoặc địa phương hóa. Từ đó có thể nhận được các nhóm kịch bản phát thải cao (A1FI, A2), thấp (A1T, B1) và trung bình (A1B, B2).
Sau khi xác định được các đặc điểm cơ bản của bốn họ kịch bản, các mô hình đánh giá tích hợp sẽ lượng hóa mức độ phát thải chi tiết, từ đó đưa ra được tập hợp gồm 40 kịch bản khác nhau. Chính vì vậy khi nhắc đến các kịch bản phát thải SRES, ta thường thấy chúng được gọi bằng những tên như A1B-MARIA, A2-MESSAGE, …, gồm hai phần chính là các họ kịch bản và mô hình sử dụng để đưa ra kết quả lượng hóa phát thải chi tiết.
Theo thời gian, các kịch bản phát thải khí nhà kính được xây dựng mới nhằm phản ánh những tiến bộ trong các nghiên cứu, những thay đổi trong các chính sách hợp tác phát triển trên thế giới, nhằm tích hợp các số liệu mới cũng như hỗ trợ các phân tích đánh giá và các mô hình khí hậu có mức phức tạp càng ngày càng cao. Với các kịch bản sử dụng từ Báo cáo đánh giá lần thứ năm của IPCC năm 2013, cách tiếp cận song song đã được áp dụng.
Cách tiếp cận song song có ưu điểm là rút ngắn thời gian phát triển và áp dụng các kịch bản mới, đồng thời đảm bảo việc tích hợp tốt hơn giữa các điều kiện kinh tế xã hội tương lai, các biến đổi của hệ thống khí hậu, và tính dễ bị tổn thương của hệ thống tự nhiên và con người. Thay vì bắt đầu với các kịch bản kinh tế xã hội từ đó xây dựng các kịch bản phát thải khí nhà kính, người ta bắt đầu với việc xem xét nồng độ khí nhà kính trong khí quyển. Cách tiếp cận song song được thực hiện như sau: 1. nồng độ khí nhà kính và mức cưỡng bức bức xạ tương lai được mô tả; 2. các mô hình khí hậu toàn cầu dự tính những thay đổi tương lai trong hệ thống khí hậu Trái đất do sự thay đổi nồng độ khí nhà kính trong khí quyển và cưỡng bức bức xạ mô tả ở bước một; 3. các mô hình đánh giá tích hợp nghiên cứu các điều kiện kinh tế xã hội dẫn tới sự thay đổi nồng độ khí nhà kính trong khi quyển như được mô tả ở bước một; 4. các hoạt động đánh giá tác động, thích ứng, tính dễ bị tổn thương và chiến lược giảm nhẹ.
Hình 1. Cây phát thải minh họa 4 họ kịch bản phát thải SRES (Nakicenovic và ccs., 2000).
Điểm khác biệt là bước hai và bước ba ở trên có thể được tiến hành song song, vì vậy rút ngắn được thời gian một cách đáng kể so với cách tiếp cận tuần tự.
Các kịch bản đường nồng độ tiêu biểu (RCPs) dựa trên việc tổng quan lại toàn diện cưỡng bức bức xạ của các kịch bản khí nhà kính trong quá khứ, với mục tiêu là lựa chọn được các RCPs sẽ có thể đại diện cho phần lớn các kịch bản này về mặt cưỡng bức bức xạ. Kết quả cho thấy cưỡng bức bức xạ từ các kịch bản đã được xây dựng trước đây có thể thay đổi từ các giá trị thấp là 2,5 Wm-2 đến các giá trị cao là giữa 8 Wm-2 và 9 Wm-2 hoặc thậm chí cao hơn. Từ đó 4 RCPs đã được lựa chọn và xác định, bao gồm:
1) RCP2.6: kịch bản giảm nhẹ với giá trị cưỡng bức bức xạ nhỏ và nồng độ khí nhà kính nhỏ vào cuối thế kỷ 21 là 2,6 Wm-2. Theo RCP2.6, mức độ cưỡng bức bức xạ đạt đỉnh xấp xỉ là 3,1 Wm-2 vào giữa thế kỷ 21, sau đó giảm dần về mức 2,6 Wm-2 vào năm 2100. Vì thế cũng có khi RCP2.6 được gọi là RCP3PD (peak decline – đỉnh giảm)
2) RCP4.5: kịch bản ổn định trung bình thấp với cưỡng bức bức xạ không vượt quá 4,5 Wm-2 và ổn định sau năm 2100.
3) RCP6: kịch bản ổn định trung bình cao với cưỡng bức bức xạ không vượt quá 6 Wm-2 và ổn định sau năm 2100.
4) RCP8.5: kịch bản cao với mức tăng của cưỡng bức bức xạ lên tới 8,5 Wm-2 vào năm 2100.
Việc sử dụng thuật ngữ “nồng độ” trong RCPs thay thế cho “phát thải” trong SRES cũng nhằm nhấn mạnh đến nồng độ được sử dụng như là sản phẩm chính của các RCPs, được xác định như là đầu vào của các mô hình khí hậu. Trong các RCPs, cưỡng bức bức xạ được đưa ra cho đến cuối thế kỷ XXI, còn giai đoạn hậu 2100 thì được gọi là giai đoạn mở rộng, mô tả bởi các ECPs (Extended Concentration Pathways).
Báo cáo đánh giá mới nhất của IPCC (IPCC, 2021) dựa trên các kết quả từ các kịch bản RCPs và các kịch bản kinh tế xã hội chia sẻ SSPs mới được xây dựng. Có năm họ kịch bản SSPs được dùng chủ yếu theo kèm với các giả định kinh tế xã hội tương ứng được phát triển, tương ứng gọi là SSP1-1.9, SSP1-2.6, SSP2-4.5, SSP3-7.0, SSP5-8.5. Con số phía trước chỉ đặc điểm kịch bản kinh tế xã hội, các con số phía sau tương ứng chỉ mức cưỡng bức bức xạ vào cuối thế kỷ 21 so với thời kỳ tiền công nghiệp. Với SSPs, đã xuất hiện mức cưỡng bức bức xạ 1.9 W/m2 (trong SSP1-1.9), thấp hơn so với mức thấp nhất của RCPs. SSP3-7.0 và SSP5-8.5 là các kịch bản với phát thải cao và rất cao các khí nhà kính, với lượng phát thải CO2 gần như gấp đôi mức hiện tại tương ứng vào năm 2100 và 2050. Các kịch bản phát thải trung bình SSP2-4.5 với phát thải CO2 được giữ ở mức như hiện tại cho tới giữa thế kỷ. Các kịch bản phát thải rất thấp SSP1-1.9 và phát thải thấp SSP1-2.6 với sự phát thải CO2 giảm dần đến mức phát thải ròng bằng 0 (net-zero) vào xung quanh hoặc sau năm 2050, sau đó có các mức độ phát thải ròng đạt giá trị âm khác nhau. Lưu ý, mức phải thải ròng bằng 0 là khi lượng phát thải do con người đưa vào khí quyển bằng với lượng khí thải được hấp thu nhân tạo khỏi khí quyển.
Kết quả đánh giá sự hồi đáp của khí hậu cho thấy một bức tranh tương lai khá khác biệt với các kịch bản SSPs khác nhau. Nhiệt độ toàn cầu thời kỳ 2081–2100 được dự tính tăng so với thời kỳ 1850–1900 trung bình là 1.4ºC theo kịch bản phát thải khí nhà kính rất thấp SSP1-1.9, 1.8ºC theo kịch bản phát thải thấp SSP1-2.6, 2.7ºC theo kịch bản trung bình SSP2-4.5, 3.6ºC theo kịch bản SSP3-7.0, và 4.4ºC theo kịch bản phát thải rất cao SSP5-8.5.
Như vậy để có thể tiến tới việc đạt được mục tiêu đề ra trong Thỏa thuận Paris 2015 là giữ cho nhiệt độ toàn cầu vào cuối thế kỷ không tăng quá 2ºC, và tham vọng hơn là không tăng quá 1.5ºC so với thời kỳ tiền công nghiệp, cả thế giới sẽ cần nỗ lực trong việc cắt giảm khí nhà kính một cách toàn diện và ngay lập tức. Các kịch bản SSP1-1.9 và SSP1-2.6 minh họa một bức tranh rõ nét về con đường có thể thực hiện để đạt được mục tiêu. Hội nghị lần thứ 26 Các bên tham gia Công ước khung của Liên Hợp Quốc về BĐKH (COP26) vừa được tổ chức tại Glasgow, vương quốc Anh đã nhận được nhiều cam kết mạnh mẽ từ nhiều quốc gia. Đã có nhiều nước đưa ra tuyên bố ủng hộ mục tiêu đưa mức phát thải ròng về 0 vào năm 2050. Chúng ta cùng kỳ vọng các quốc gia, các tổ chức, các nhân, bao gồm cả chúng ta, bên cạnh các cam kết, sẽ có được các giải pháp và kế hoạch cụ thể để thực hiện thành công các cam kết này …
Tài liệu tham khảo
IPCC, 2021: Summary for Policymakers. In: Climate Change 2021: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Masson- Delmotte, V., P. Zhai, A. Pirani, S. L. Connors, C. Péan, S. Berger, N. Caud, Y. Chen, L. Goldfarb, M. I. Gomis, M. Huang, K. Leitzell, E. Lonnoy, J. B. R. Matthews, T. K. Maycock, T. Waterfield, O. Yelekçi, R. Yu and B. Zhou (eds.)]. Cambridge University Press. In Press.
Meinshausen, M., Smith, S. J., Calvin, K., Daniel, J. S., Kainuma, M. L. T., Lamarque, J., Matsumoto, K., Montzka, S. A., Raper, S. C. B., Riahi, K., Thomson, A., Velders, G. J. M., & van Vuuren, D. P. P. (2011). The RCP greenhouse gas concentrations and their extensions from 1765 to 2300. Climatic Change. https://doi.org/10.1007/s10584-011-0156-z
Nakicenovic, N., Swart, R., & Cambridge University Press U.K., C. (2000). Special Report on Emissions Scenarios: A Special Report of Working Group III of the Intergovernmental Panel on Climate Change. http://www.grida.no/climate/ipcc/emission/index.htm
