Hôm nay, Guy Callendar chỉ là một chú thích lịch sử, nhưng ngày mai anh ta sẽ có một chương riêng. Sinh năm 1898, Callendar là con trai của nhà kỹ sư hơi hàng đầu của Anh, một học giả và nhà phát minh thành công nuôi dạy con cái mình trong một biệt thự 22 phòng ngủ. Một nhà kính trên khu đất đã được chuyển đổi thành phòng thí nghiệm cho các em nhỏ cho đến khi một trong ba người anh em của Callendar phá nó đi khi cố gắng làm TNT. Cùng anh em, anh ta bắn mất một con mắt trái. Không bị làm phiền bởi sự thiếu thấy sâu sau đó, anh ta trở thành người kế vị của cha mình, làm kỹ sư hơi quan trọng nhất của đất nước.
None of this is why Guy Callendar’s name will be boldfaced in tomorrow’s textbooks. Instead it will be because he was willing to delve into fields he knew nothing about, atmospheric science among them. Nobody knows why he got so interested in the air. Callendar himself attributed it to ordinary curiosity: “As man is now changing the composition of the atmosphere at a rate which must be very exceptional on the geological time-scale, it is natural to seek for the probable effects of such a change.”
Vào đầu những năm 1930, Callendar bắt đầu thu thập các đo lường về các thuộc tính của khí, cấu trúc của khí quyển, ánh sáng mặt trời ở các vĩ độ khác nhau, việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch, tác động của dòng chảy đại dương, nhiệt độ và lượng mưa ở các trạm thời tiết trên khắp thế giới và một loạt các yếu tố khác. Đó là một sở thích, nhưng là một sở thích đầy tham vọng: Anh ta đang tạo ra bản nháp đầu tiên của các mô hình khí hậu lớn hiện đại. Sau nhiều năm tính toán, vào năm 1938, anh ta đến một kết luận đáng ngạc nhiên: Mọi người đang đổ đủ lượng khí carbon dioxide vào không khí để nâng cao nhiệt độ trung bình của thế giới.
Không bị nản chí, Callendar tiếp tục làm việc vào điều được gọi là “Hiệu ứng Callendar.” Điều này không phải vì ông sợ hậu quả của sự tăng carbon dioxide. Ngược lại, Callendar tin rằng việc làm nóng này nghe có vẻ là điều tốt. “Sự tăng nhỏ về nhiệt độ trung bình” sẽ giúp nông dân ở những nơi lạnh, ông lập luận. Còn tốt hơn nữa, chúng sẽ “vô thời hạn” trì hoãn “sự trở lại của các sông băng chết chóc [thời kỳ băng hà].”
Callendar qua đời vào năm 1964. Đến thời điểm đó, nhiều nhà khoa học khí hậu đã xem xét lại sự phản đối của họ với niềm tin ngốc nghếch của ông rằng việc tăng chút carbon dioxide trong không khí có thể ảnh hưởng đến nhiệt độ toàn cầu. Một số người đang nghịch ngợm với một ý tưởng kỳ quái hơn: rằng con người đang bơm đủ carbon dioxide vào không khí để định hình lại bề mặt Trái Đất và đặt sự tồn tại của loài người vào nguy cơ. Nhưng không ai tưởng tượng rằng giải pháp có thể là biến đổi hành tinh thậm chí nhiều hơn để khắc phục sự biến đổi không ý muốn của chúng ta đối với hành tinh.
Biến đổi khí hậu bước vào đấu trường công bố đại chúng hiện đại vào ngày 23 tháng 6 năm 1988, khi nghiên cứu viên của NASA James E. Hansen làm chứng trước Quốc hội Hoa Kỳ về tác động tiềm ẩn của nó. Thượng nghị sĩ Colorado Tim Wirth, một người yêu môi trường và một chính trị gia có trí óc đặc biệt, đã biết về Hiệu ứng Callendar và muốn Hansen, một chuyên gia khí hậu, báo động quốc gia. Để làm cho câu chuyện thêm hấp dẫn, Wirth có ý định sắp xếp phiên điều trần vào ngày có thể coi là ngày nóng nhất trong mùa hè và tắt máy điều hòa không khí trong phòng.
Kế hoạch hoạt động vượt xa những giấc mơ mơ hồ nhất của ông. Hansen ngồi xuống giữa một đợt thời tiết xấu trên toàn hành tinh. Mưa lớn lụt ở một số khu vực của Châu Phi; lạnh lẽo không mùa làm héo úa mùa mùa mì ở châu Âu; hạn hán thiêu rụi mùa mùa mỹ ở Trung Tây Hoa Kỳ; rừng cháy rụi khắp miền Tây. Ngày đó, Washington, DC, trải qua một nhiệt độ kỷ lục là 101ºF; mồ hôi rơi lấp lánh trên tháp mày của Hansen khi ông nói. Ông nói, "Trái đất ấm hơn vào năm 1988 so với bất kỳ thời điểm nào trong lịch sử đo lường bằng dụng cụ." Ông nói, "Với 99% độ tin cậy, chúng ta có thể khẳng định rằng sự ấm lên trong khoảng thời gian này là một xu hướng ấm lên thực sự." Khí cacbonic, ông nói, "đang thay đổi khí hậu của chúng ta ngay bây giờ."
Những lời nói thẳng thừng của Hansen đã tạo ra tiêu đề trên toàn thế giới. The New York Times đặt biểu đồ của ông trên trang nhất, và ông xuất hiện trên một tá chương trình truyền hình. Bất ngờ những cánh đồng khô cằn, rừng cháy và thành phố nóng bức thêm vào thành một mô hình nhất quán - báo hiệu của một tương lai bất lạc. Thêm vào đó, nhà báo Bill McKibben đã xuất bản vào năm 1989 cuốn sách nổi tiếng về biến đổi khí hậu đầu tiên, The End of Nature, một bán chạy trên toàn thế giới mặc dù tựa đề đe dọa của nó. Quan trọng hơn, nghiên cứu khoa học bắt đầu phát triển. Trước năm 1988, các tạp chí đánh giá từ chối chưa bao giờ xuất bản hơn một điểm số bài báo trong một năm cụ thể chứa các thuật ngữ "biến đổi khí hậu" hoặc "ấm lên toàn cầu." Sau năm 1988 con số này tăng lên: 55 vào năm 1989; 138 vào năm 1990; 348 vào năm 1991. Đến năm 2000: 1.340. Năm 2015 là 16.576.
Mặc dù có tất cả các xuất bản, ít người không phải là nhà học về khí hậu có thậm chí là hiểu biết cơ bản về lý do tại sao khí cacbon dioxide trong không khí làm tăng nhiệt độ - về điều gì Callendar đã tìm ra vào năm 1938. Mặt trời tưới những tia sáng mọi loại vào Trái đất: tia cực tím, sóng vi, tia hồng ngoại, sóng radio, ánh sáng nhìn thấy được, bạn đặt tên cho nó. Khoảng một nửa của ánh sáng này được phản xạ bởi mây hoặc được hấp thụ bởi khí quyển. Phần còn lại, chủ yếu là ánh sáng nhìn thấy được, đi qua không khí và bị hấp thụ bởi đất, đại dương và thực vật. Sau khi tiếp nhận tất cả năng lượng này, mặt đất, nước và thực vật tự nhiên ấm lên, điều này làm cho chúng phát ra ánh sáng hồng ngoại (loại ánh sáng mà chúng ta có thể nhìn thấy bằng kính đêm trong các bộ phim James Bond cũ). Việc phát ra năng lượng này ngăn chặn bề mặt của Trái đất từ việc trở nên nóng bức khó chịu.
Hơn 95% của khí quyển bao gồm nitơ và oxi. Một sự thật nghe có vẻ không quan trọng nhưng quan trọng về nitơ và oxi là chúng không thể hấp thụ ánh sáng hồng ngoại. Nếu không khí của chúng ta chỉ bao gồm hai khí này, ánh sáng hồng ngoại từ bề mặt sẽ đi qua khí quyển ra ngoài không gian như một cú bắn súng xuyên qua giấy mỡ và hành tinh của chúng ta sẽ trở nên không thể chịu nổi lạnh lẽo. May mắn thay, còn một thứ khác trong khí quyển: hơi nước, có thể và thực sự hấp thụ phần lớn năng lượng hồng ngoại đi ra. Nếu hơi nước bắt hết tất cả, không khí sẽ trở nên nóng bức khó chịu. Thay vào đó, một chút năng lượng hồng ngoại trượt qua hơi nước - đúng đủ để ngăn chặn không khí từ việc nóng lên đến mức không thể chịu đựng.
Hãy tưởng tượng một biểu đồ. Trên trục đứng là một biến số của phúc lợi con người: dinh dưỡng, thu nhập, tử vong, tuổi thọ, sự hiểu biết chữ, dân số tổng cộng. Trên trục hoành là thời gian. Trong hầu hết mọi trường hợp, biểu đồ nhảy nhót ở mức thấp suốt hàng nghìn năm, sau đó tăng đột ngột vào thế kỷ XVIII và XIX. Lý do cho sự tăng trưởng đột ngột, phổ biến trong phúc lợi là Cuộc Cách mạng Công nghiệp. Nó cho phép mọi người sản xuất lượng lớn các chất liệu quan trọng duy trì nền văn minh như xi măng, thép và phân bón. Để tạo ra những lượng lớn đó, cần phải có lượng năng lượng khổng lồ. Năng lượng đó bao gồm năng lượng hóa thạch: than, dầu, khí tự nhiên, dầu hỏa, và các nguồn năng lượng khác. Loài người đã say mê năng lượng.
Kết quả là đáng kinh ngạc. Theo nhà khoa học môi trường tại Đại học Manitoba, Vaclav Smil, giữa năm 1900 và 2000, tiêu thụ năng lượng toàn cầu tăng khoảng 17 lần. Trong cùng khoảng thời gian đó, sản lượng kinh tế tăng gấp 16 lần - "một mối liên kết chặt chẽ nhất mà bạn có thể tìm thấy trong lĩnh vực kinh tế rối bời." Có khả năng bạn đang đọc bài viết này trên một chiếc ghế thoải mái trong một căn phòng thoải mái và sáng sủa, được sưởi ấm hoặc làm mát theo sở thích của bạn - một mức độ xa xỉ gần như không có ở bất kỳ nơi nào hai thế kỷ trước. Một phần quan trọng để bạn cảm thấy thoải mái là hàng tỷ tấn năng lượng hóa thạch.
Trước Cách mạng Công nghiệp, nguồn cung năng lượng bị hạn chế bởi những gì mọi người có xung quanh: gió (cối xay gió), nước (cối xay nước), động vật (ngựa, bò, lạc đà), và sinh khối (gỗ, than củi, phân). Tất cả đã thay đổi trong thế kỷ XVIII và XIX. Đột nhiên, mọi người có quyền truy cập vào năng lượng đã được lưu trữ dưới lòng đất hàng triệu năm. Đó là sự khác biệt giữa việc bị hạn chế chỉ vào một dòng nước chảy qua một dòng suối và có hồ Michigan ở sự sắp xếp của bạn. Năng lượng hóa thạch giúp mọi người phá vỡ khí nitrogen để tạo ra lượng lớn phân bón nhân tạo.
Hy vọng vào điều tốt đẹp nhất nhưng lên kế hoạch cho điều tồi tệ—đó là triết lý của chúng ta.
Về biến đổi khí hậu, điều đó sẽ liên quan đến gì? Bảo hiểm khí hậu chống lại thảm họa trông như thế nào?
Khi cơn bão tiếp theo đến gần New Orleans, mọi cư dân sẽ biết phải làm gì: làm trống tủ lạnh. Trong năm 2005, hầu như không ai làm điều đó cho cơn bão Katrina. Gia đình trong thành phố thường quen rời đi trong vài ngày khi trời xấu, rồi quay lại với đường phố trải đầy cành cây, rác và có thể là một vài tấm lợp. Khi Katrina đổ bộ, lũ lụt quá tệ đến nỗi người dân không thể trở lại trong vài tuần. Đó là NOLA—New Orleans, Louisiana: Trời nắng nóng. Do cơn bão, điện đã mất. Khắp khu vực đô thị, một tỷ tủ lạnh trở thành những thí nghiệm ngẫu nhiên trong lĩnh vực sinh học phân hủy.
Những nguy cơ tiềm ẩn là vô số. Hợp chất lưu huỳnh sẽ tác động với tầng ozone tầng bào quang, lớp bảo vệ cho những người sống ở bề mặt như chúng ta khỏi tác động nguy hại của tia tử ngoại nguy hiểm của mặt trời. Lưu huỳnh sẽ sớm rơi xuống trái đất, góp phần làm tăng ô nhiễm không khí gây chết người. (Vì lý do này, một số người đã đề xuất sử dụng hạt titanium, oxit nhôm, hoặc calcite, có giá cao hơn nhưng ít tương tác với ozone và không thể tạo thành axit.) Kỹ thuật quản lý môi trường có thể làm giảm nhiệt độ toàn cầu, nhưng vẫn sẽ có những kẻ thất bại và người chiến thắng cục bộ—những nơi mà trải qua quá nhiều hoặc quá ít mưa, những nơi chịu đựng nhiệt độ đột ngột. Và bất kể lượng lưu huỳnh đioxit con người ném lên trời có nhiều đến mức nào, khí CO2 vẫn sẽ tồn tại; thực tế, để chống lại sự tăng tổng ngày càng, phải ném thêm lưu huỳnh vào không khí mỗi năm. Thậm chí, việc dừng lại đột ngột sẽ gây thảm họa; tất cả sự ấm lên được hoãn lại sẽ xuất hiện trong vài tháng.
Mối nguy lớn nhất do việc đánh bại hành tinh đến từ đức tính vĩ đại nhất của nó: chi phí thấp. Wagner và Weitzman, những nhà kinh tế, gọi đó là một vấn đề “lái xe miễn phí”; lái xe là rất rẻ, bất cứ ai cũng có thể đi thử. Việc phun lưu huỳnh là rẻ và dễ dàng đến mức một quốc gia hoang dã có thể tự tái cấu trúc hành tinh. Hoặc hai quốc gia có thể quyết định thay đổi khí hậu mỗi người theo cách xung đột. Trong thời đại bất bình đẳng kinh tế của chúng ta, thế giới dường như đang rơi vào triệu tỉ phú không hề bận rộn. “Một Greenfinger đơn độc, tự bổ nhiệm bảo vệ hành tinh và làm việc với một phần nhỏ của tài khoản ngân hàng Gates, có thể buộc nhiều kỹ thuật quản lý môi trường trên riêng mình,” nhận xét chuyên gia quan hệ quốc tế của Stanford, David Victor.
Những người bảo vệ môi trường nổi giận khi nghe những ý kiến này. Chiến đấu chống ô nhiễm bằng cách ô nhiễm, theo quan điểm của họ, là bước đi chính xác theo hướng ngược lại. Không chỉ là điều điên rồ với họ, họ lập luận, đó còn là một sự làm phiền muộn từ những cải cách xã hội cần thiết cho tương lai. Hơn nữa, kỹ thuật quản lý môi trường mãi mãi làm mất linh thiêng của Tự nhiên; nó đặt dấu niêm phong cuối cùng trên sự thay thế của thế giới tự nhiên chín tỷ năm bằng một thế giới mới, nhân tạo, mà mọi bề mặt đều mang dấu vết dầu mỡ của con người. Nhưng bóng ma của hạn hán, thành phố ngập nước và hệ sinh thái hủy hoại là quá gần kề, nhiều người đã bắt đầu nghĩ, dù có lo lắng, về hình thức kỹ thuật quản lý môi trường của họ. Giống như loại kỹ thuật quản lý môi trường đầu tiên, nó được thúc đẩy bởi một tầm nhìn về quá khứ. Nhưng quá khứ này là cổ điển: cuối thời kỳ Carbon.
Tại Burkina Faso, một nhân viên cứu trợ tên là Mathieu Ouédraogo đã tổ chức những người nông dân trong khu vực của mình để thử nghiệm các kỹ thuật khôi phục đất, một số trong số đó là những phương pháp truyền thống mà Ouédraogo đã đọc về trong trường học. Một trong số đó là cordons pierreux: dãy đá dài, mỗi viên không lớn hơn một nắm. Bởi vì mưa hiếm hoi ở khu vực này trải qua lớp đất cứng, nó lưu trữ quá ít độ ẩm cho cây cỏ sống sót. Bị giữ lại bởi dãy đá, nước dừng lại đủ lâu để hạt giống nảy mầm và phát triển trong môi trường phong phú hơn một chút. Dãy đá trở thành một dãy cỏ làm chậm nước hơn. Cây bụi và sau đó là cây thay thế cỏ, làm phong phú thêm đất với lá rơi. Trong vài năm, một dãy đá tối thiểu có thể khôi phục lại một cả mảng đất. Như một quy tắc, những người nông dân nghèo thường ngần ngại với các kỹ thuật mới—phạt cho thất bại quá cao. Nhưng những người này ở Burkina đang rơi vào tình cảnh khốn khổ và đá lại ở khắp mọi nơi và không tốn gì ngoài lao động. Trăm người nông dân đặt cordons, mang lại hàng nghìn dặm vuông đất hóa sa mạc.
Một trong những người nông dân là Yacouba Sawadogo. Sáng tạo và độc lập, Sawadogo muốn ở lại trang trại của mình với ba vợ và 31 đứa con. “Từ ông nội của ông nội của ông nội, chúng tôi luôn ở đây,” ông nói với tôi. Sawadogo đặt cordons pierreux trên ruộng của mình. Ông cũng đào hàng ngàn lỗ sâu một foot trong ruộng của mình—zaï, như họ gọi—an kỹ thuật ông đã nghe từ bố mẹ mình. Sawadogo bón mỗi cái hố bằng phân bón, thu hút gián. Những con gián đào các kênh trong đất. Khi mưa đến, nước chảy qua các lỗ gián vào đất, thay vì trôi đi. Trong mỗi cái hố, Sawadogo trồng cây. “Không có cây, không có đất,” ông nói. Cây phát triển tốt trong đất thoải mái, ẩm hơn trong từng zaï. Từng viên đá, từng lỗ, Sawadogo biến 50 dặm vuông đất sa mạc thành khu rừng tư nhân lớn nhất trong hàng trăm dặm.
Với đôi mắt không chuyên môn của tôi, khu rừng của ông ta trông mọi thứ ngoại trừ kỳ diệu: một rối loạn không đặc sắc của cây cỏ nhỏ và cây bụi xen kẽ với cỏ cao đến đầu. Sau đó, Sawadogo cho tôi xem một bức ảnh của đất của ông ta vào thời kỳ hạn hán: đất đỏ trơ, búi cỏ, và một vài bụi bẩn. Không có cây nào nằm trong tầm nhìn. Đối với tôi, nghĩ rằng đất của ông trông không đặc sắc giống như nhìn vào một chiếc ô tô hoạt động mà ai đó xây dựng từ đồ phế liệu trong tầng hầm và nhìn chua chát về công việc sơn.
Tại nhà, Sawadogo có một danh sách các loại cây trong khu rừng của mình, được biên soạn bởi một nhà thực vật học ở Ouagadougou, thủ đô. Ở đầu danh sách là Jatropha curcas, một loại cây nhỏ, cây bụi với hạt được sử dụng để làm dầu nhiên liệu. Năm 2014, các nhà nghiên cứu Đức đào lên cây jatropha từ Luxor, Ai Cập, và đo lường hàm lượng carbon của chúng. Họ xác định rằng một acre jatropha sa mạc lưu trữ carbon từ 209,5 tấn carbon dioxide mỗi năm. Trung bình, mỗi công dân Mỹ phát thải 18,7 tấn carbon dioxide mỗi năm; mỗi người Đức, 8,9; mỗi người Ấn Độ, 1,7. Nếu giá trị lưu trữ carbon của jatropha là điển hình, đi bộ qua khu trang trại cây 50 mẫu của Sawadogo giống như đẩy qua đám đông 560 người Mỹ, 1.175 người Đức, hoặc 6.160 người Ấn Độ.
Không có gì ngạc nhiên, những kỹ thuật mới, đơn giản và giá rẻ, lan rộng xa và rộng. Càng nhiều người làm việc đất, nó càng phong phú, cây càng nhiều. Lượng mưa lớn hơn đã góp phần vào sự tái sinh. Một yếu tố đóng góp khác, có thể là lượng carbon dioxide khí quyển cao hơn, khuyến khích sự phát triển của cây cỏ, đặc biệt là ở những khu vực khô hạn. (Trên một mức độ nào đó, những lợi ích của mức độ carbon dioxide cao hơn đối với sự phát triển của cây cỏ bị lấn át bởi các yếu tố tiêu cực, bao gồm hạn hán, căng nhiệt và sự thất bại của enzyme.) Nhưng chủ yếu là do bàn tay và trái tim của hàng nghìn người đàn ông và phụ nữ. Bên cạnh đó ở Niger là một thành công lớn hơn, theo Mahamane Larwanou, một nhà lâm nghiệp tại Đại học Dioffo ở Niamey. Với ít hoặc không có sự hỗ trợ hoặc hướng dẫn từ chính phủ hoặc tổ chức cứu trợ, nông dân sử dụng cái búa và cái xẻ để tái rừng hơn 40,000 dặm vuông, diện tích bằng Virginia.
Các trang trại carbon mà những kỹ sư địa học xanh mơ ước có quy mô lớn hơn và nằm ở những khu vực khô hạn hơn. Ban đầu, chúng sẽ cần tưới tiêu. Trong nhiều trường hợp, nước có thể phải đến từ các nhà máy lọc muối ở bờ biển. Ban đầu, những nhà máy này có thể chạy bằng năng lượng mặt trời; sau khoảng ba năm, chúng có thể được chạy bằng những bộ phận cắt tỉa, lá và hạt từ cây. Các nghiên cứu cho thấy rằng cây cỏ có thể cung cấp đủ năng lượng để cung cấp nước cho chúng—có thể nói là bền vững. Sau vài thập kỷ, người nông dân carbon sẽ thu hoạch cây cỏ và thay thế chúng bằng cây con mới, nhanh phát triển. Tất cả điều này sẽ tốn kém, nhưng tất cả các kế hoạch khắc phục carbon đều tốn kém. Không ngớt nghĩ rằng hoạt động kinh tế từ việc làm sa mạc trở nên có thể ổn định một phần chi phí.
Các cây cổ thụ có thể được “pyrolized”—đốt trong môi trường thiếu oxi, biến chúng thành than củi. Tùy thuộc vào cách nó được sản xuất, than củi thường giữ lại khoảng hai phần ba carbon ban đầu của nó. Than củi có thể được nghiền và chôn, làm phong phú đất. Đất sa mạc thường không giữ chất dinh dưỡng và chất hữu cơ vì chúng được tạo ra từ các loại đất không liên kết hóa học với chúng. Mọi lượng mưa làm chúng trôi đi. Theo thời gian, than củi chôn dưới đất chậm rãi ox hóa, cung cấp các điểm kết nối cần thiết. Chất dinh dưỡng và chất hữu cơ “bám” vào nó, cung cấp thức ăn cho vi khuẩn, nấm, và các vi sinh vật khác làm cho đất màu mỡ. Than củi, được sản xuất và triển khai đúng cách, có thể cải thiện đáng kể đất nông nghiệp xấu. Nó cũng lưu trữ carbon: Johannes Lehmann, một chuyên gia đất than tại Đại học Cornell, đã tính toán rằng việc chuyển đổi chất còn lại từ nông nghiệp và lâm nghiệp có thể đối phó với tới một tám của lượng carbon dioxide thế giới nếu các khí từ việc làm than củi được bắt và biến thành nhiên liệu. Con số này cao hơn nếu các khí thay đổi khí hậu methane và nitrous oxide, phát ra từ chất thải nông nghiệp trong ruộng lúa, được tính vào. Có lẽ những kỹ thuật này có thể được áp dụng trong các trang trại carbon.
Tự nhiên những ý tưởng này đã thu hút những người phê phán. Những khu rừng này sẽ phá hủy hệ sinh thái sa mạc, họ nói. Hoặc chúng sẽ đòi hỏi số lượng lớn người phải thay đổi đối với cách họ sống. Hoặc nó là hình thức bắt buộc xanh—ép buộc những người nghèo ở khu vực sa mạc phải đền bù cho lượng phát thải của những người giàu xa xôi. Những người bảo vệ môi trường nói rằng việc tái rừng như thế này hoạt động tốt nhất khi nó là từ dưới lên, kết hợp sự tham gia tự nguyện của những người như Yacouba Sawadogo. Hoặc phải phối hợp hành động của hàng triệu người để có ảnh hưởng hoặc tạo ra các quy trình mà cần rất ít người để kiểm soát.