Bài giảng Đại cương về môi trường

Mục lục Chương 1. BÀI MỞ ĐẦU 3 1.1 Mục tiêu môn học 3 1.2 Đối tượng nghiên cứu, 4 1.3 Nhiệm vụ của môn học 4 Chương 2. MÔI TRƯỜNG VÀ CON NGƯỜI 4 2.1 Môi trường & sự tiến hoá của môi trường 4 2.1.1 Khái niệm môi trường 4 2.1.2. Sự tiến hoá của môi trường 5 2.2. Các thành phần của môi trường 6 2.2.1.Các quyển trên trái đất………………………………………………………. 7 2.3 Vai trò của môi trường 13 2.3.1. Môi trường là không gian sống của con người và các loài sinh vật 13 2.3.2. MT là nơi cung cấp tài nguyên cần thiết cho đời sống và hoạt động sản xuất của con người……………………………………………………………. 13 2.3.3. MT là nơi chứa đựng các chất phế thải do con người tạo ra trong cuộc sống và hoạt động sản xuất của mình…………………………………14 2.3.4. MT là nơi giảm nhẹ các tác động có hại của thiên nhiên tới con người và sinh vật trên Trái đất 14 2.3.5. MT là nơi lưu trữ và cung cấp thông tin cho con người 14 2.4. Tác động qua lại giữa con người và môi trường 15 2.4.1. Các hình thái kinh tế và môi trường 15 2.4.2.Tác động của các yếu tố sinh thái đến con người 17 2.4.3. Tác động của con người đến sinh quyển 18 2.4.4. Gây ô nhiễm môi trường 18 2.4.5. Gây suy giảm đa dạng sinh học 19 2.4.6. Gây suy giảm chất lượng sống của chính mình 19 2.5. Con người Việt Nam 20 2.5.1. Khí hậu Việt Nam 20 2.5.2. Đặc điểm sinh lý và sự thích nghi với điều kiện khí hậu nóng ẩm của Việt Nam 21 Chương 3. NHU CẦU VÀ THOẢ MÃN NHU CẦU CỦA CON NGƯỜI 22 3.1. Thoả mãn nhu cầu về lương thực và thực phẩm của loài người 22 3.1.1. Những lương thực và thực phẩm chủ yếu 22 3.1.2. Sản xuất lương thực và dinh dưỡng thế giới 23 3.1.3. Tiềm năng lương thực và thực phẩm của thế giới 25 3.2. Nhu cầu về năng lượng 27 3.2.1. Khái niệm 27 3.2.2. Tổng quan lịch sử năng lượng 27 3.2.3. Tiêu thụ năng lượng trên thế giới 28 3.2.4. Các dạng năng lượng và sự biến đổi 29 3.2.5. Các giải pháp về năng lượng của loài người 33 3.3. Thoả mãn nhu cầu về ở 33 3.3.1 Những vấn đề chung 33 3.3.2 Nhu cầu về xi măng 34 3.4. Các nhu cầu khác của con người 36 3.4.1. Nhu cầu học tập 36 3.4.2. Nhu cầu thông tin 36 3.4.3. Nhu cầu về du lịch 36 3.4.4. Nhu cầu về đi lại 36 Chương 4. DÂN SỐ VÀ PHÁT TRIỂN BỀN VỮNG 38 1. Các khái niệm chung 38 1.1. Dân số 38 1.2. Phát triển bền vững 38 2. Dân số 38 2.1. Các quan điểm cơ bản về dân số 38 2.1.1. Học thuyết Malthus môi trường 38 2.1.2. Thuyết quá độ dân số 39 Chương 5. HIỆN TRẠNG TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN 44 5.1 Khái niệm về tài nguyên, tài nguyên thiên nhiên (natural resource) 44 5.2 Đánh giá tài nguyên thiên nhiên 45 5.2.1 Quan điểm đánh giá 45 5.2.2. Tổng giá trị của tài nguyên thiên nhiên (giá trị sử dụng và không sử dụng) 46 5.3 Tài nguyên sinh học 47 5.3.1 Tài nguyên rừng 47 5.3.2 Đa dạng sinh học 49 5.4 Tài nguyên nước 53 5.5 Tài nguyên biển và đại dương 58 5.6 Tài nguyên đất 61 5.7 Tài nguyên khoáng sản, nhiên liệu và năng lượng 63 5.8 Nhiên liệu và năng lượng 63 ĐẠI CƯƠNG VỀ MÔI TRƯỜNG PHẦN I MÔI TRƯỜNG VÀ CON NGƯỜI Chương 1 BÀI MỞ ĐẦU 1.1 Mục tiêu môn học Sự sống của con người luôn tồn tại trong thế giới tự nhiên bao gồm thế giới sinh vật, đất, không khí và nước đã xuất hiện trước con người hàng tỷ năm và con người cùng là thành phần trong thế giới này - làm thay đổi chúng tạo nên phần nhân tạo trong nó. Thế giới nhân tạo là các hình thức xã hội, các vật thể nhân tạo do con người tạo ra bằng lao động và tư duy của mình qua các thành tựu khoa học, công nghệ, chính trị. Thế giới, bao gồm phần tự nhiên, bản chất của nó và phần do con người tạo nên cần thiết cho sự phát triển của mình, chỉ trong sự hài hoà mới tạo nên sự phát triển bền vững lâu dài. Trước kia, khả năng thay đổi môi trường xung quanh của con người còn hạn chế. Ngày nay, trước sự phát triển của khoa học và kỹ thuật, con người có khả năng khai thác, tiêu thụ tài nguyên, tạo chất thải và thay đổi thế giới bằng nhiều cách trong đó có đe doạ tới điều kiện tồn tại của con người và các sinh vật. Để đảm bảo sự tồn tại và phát triển bền vững trong hiện tại và tương lai, chúng ta cần hiểu thế giới xung quanh đang hoạt động như thế nào, và có thể làm gì để bảo vệ và cải thiện chúng. Môi trường ngày nay là đối tượng nghiên cứu của nhiều môn khoa học, gọi chung là khoa học môi trường (Environmental sciences). Đó là tập hợp các môn học nghiên cứu những khía cạnh khác nhau của môi trường, lý giải những vấn đề môi trường ở những góc độ khác nhau như: sinh thái học, kỹ thuật học, kinh tế học, pháp luật, địa lý, kinh tế - xã hội học .v.v.. Dù tiếp cận cách nào thì khoa học về môi trường đều nhằm mục đích nâng cao chất lượng cuộc sống con người, giải quyết các mối quan hệ giữa con người và môi trường trong đó con người là vị trí trung tâm. Thực hiện Quyết định số 1363/QĐ-TTg, ngày 17/10/2001 của Thủ tướng Chính phủ về việc phê duyệt đề án: “Đưa các nội dung bảo vệ môi trường vào hệ thống giáo dục quốc dân”. Mục tiêu của Dự án đến năm 2010 là: “Đưa các nội dung giáo dục bảo vệ môi trường vào chương trình giảng dạy (chính khóa và ngoại khóa) ở tất cả các cấp học, bậc học trong hệ thống giáo dục quốc dân nhằm trang bị những kiến thức cơ bản phù hợp với độ tuổi và tâm sinh lý của học sinh, sinh viên về môi trường và bảo vệ môi trường. Giáo dục cho thế hệ trẻ ý thức trách nhiệm đến môi trường, hình thành kỷ năng và hành vi ứng xử tích cực và thân thiện đối với môi trường và công tác bảo vệ môi trường. Đào tạo cán bộ quản lý môi trường, nghiên cứu khoa học và công nghệ về môi trường, đáp ứng được nhu cầu công nghiệp hóa hiện đại hóa và phát triển bền vững của đất nước." Môn học Môi trường đại cương cung cấp cho sinh viên các ngành những khái niệm cơ bản về: - Môi trường và mối quan hệ của con người với môi trường - Sự ô nhiễm môi trường - Các biện pháp bảo vệ môi trường. Đối tượng nghiên cứu, nhiệm vụ của môn học Môi trường là đối tượng nghiên cứu của ngành khoa học tổng hợp, ứng dụng, liên ngành - sử dụng và phối hợp thông tin từ nhiều lĩnh vực khác nhau có mục đích bảo vệ môi trường sống lâu dài của con người trên trái đất. Nhiệm vụ của môn học là : Trang bị những kiến thức cơ bản cho sinh viên về môi trường và bảo vệ môi trường nhằm: Giáo dục ý thức trách nhiệm đến môi trường; Hình thành kỹ năng và hành vi ứng xử tích cực và thân thiện đối với môi trường; Tham gia vào công tác bảo vệ môi trường ở mỗi cương vị, mọi hoạt động đời sống cũng như công việc của mình, đáp ứng được nhu cầu công nghiệp hóa hiện đại hóa và phát triển bền vững của đất nước. Nhờ đó, sau khi tốt nghiệp sinh viên có thể tham gia ở góc độ chuyên môn của mình vào việc giải quyết các vấn đề môi trường của thời đại ngày nay – thời đại kinh tế thị trường của một xã hội công nghiệp và hậu công nghiệp. Đó là các vấn đề: Gia tăng dân số hợp lý. Sản xuất công, nông, lâm, ngư nghiệp bền vững. Xây dựng các khu công nghiệp, đô thị, điểm dân cư bền vững. Phòng, chống và xử lý các ô nhiễm môi trường (đất, nước, không khí…) Khai thác hợp lý và bảo toàn tài nguyên thiên nhiên, rừng, biển, khoáng sản… Quản lý tốt môi trường và phòng tránh các rủi ro về môi trường… Giải quyết các nhu cầu của con người (ăn, mặc, chữa bệnh, ở, đi lại, nghỉ ngơi…), đô thị hóa, công nghiệp hóa một cách bền vững về chất cũng như về lượng. Chương 2 MÔI TRƯỜNG VÀ CON NGƯỜI 2.1 Môi trường & sự tiến hoá của môi trường 2.1.1 Khái niệm môi trường Môi trường có thể được định nghĩa như sau: “Môi trường là tập hợp (aggregate) các vật thể (things), hoàn cảnh (conditions) và ảnh hưởng (influences) bao bọc quanh một đối tượng nào đó”. Định nghĩa này cho thấy, khi nói về môi trường ta phải đứng trên một đối tượng nhất định và đối tượng này chịu tác động của các thành phần môi trường bao quanh nó, đối tượng này không nhất thiết là con người (loài người, cá thể người hoặc cộng đồng loài người) mà có thể là bất cứ một vật thể, hoàn cảnh, hiện tượng nào đó tồn tại trong không gian có chứa các yếu tố tác động tới sự tồn tại và phát triển của nó. Với cách nhìn này, có thể làm chúng ta lầm tưởng mỗi đối tượng chỉ tiếp nhận những tác động của các yếu tố khác ở xung quanh. Thực ra, bản thân đối tượng đó cũng có những tác động ngược lại các yếu tố xung quanh và chính nó trở thành một yếu tố của môi trường đối với một yếu tố khác được xem là đối tượng của môi trường. Vì vậy môi trường có thể còn được định nghĩa: Môi trường là khoảng không gian nhất định có chứa các yếu tố khác nhau, tác dộng qua lại với nhau để cùng tồn tại và phát triển. Khi nói tới môi trường, người ta nghĩ ngay đến mối quan hệ của những yếu tố xung quanh tác động tới đời sống của sinh vật mà trong đó chủ yếu là con người. Quan điểm về môi trường nhìn từ góc độ sinh học là những quan điểm phổ biến, sau đây là một số định nghĩa: - Môi trường là tập hợp các yếu tố vật lý, hoá học, sinh học, kinh tế - xã hội bao quanh và tác động tới đời sống và sự phát triển của một cá thể hoặc một cộng đồng người (theo Liên hiệp quốc - UNEP chưng trình môi trường của Liên hiệp quốc, 1980). - Môi trường là tất cả các hoàn cảnh bên ngoài tác động lên một cơ thể sinh vật hoặc một cơ thể nhất định đang sống, là mọi vật bên ngoài một cơ thể (theo G.Tyler Miler -Environmental Science, USA, 1988). - Môi trường là hoàn cảnh vật lý, hoá học, sinh học bao quanh các sinh vật (Encyclopedia of Environmental Science, USA, 1992). - Môi trường là tất cả các hoàn cảnh hoặc điều kiện bao quanh một hay một nhóm sinh vật hoặc môi trường là tổng hợp các điều kiện xã hội hay văn hoá ảnh hưởng tới cá thể hoặc cộng đồng. Vì con người vừa tồn tại trong thế giới tự nhiên và đồng thời tạo nên thế giới văn hoá, xã hội và kỹ thuật, và tất cả đều là thành phần môi trường sống của con người. Qua các định nghĩa trên, môi trường được xem như là những yếu tố bao quanh và tác động lên con người (cá thể hay cộng đồng) và sinh vật. Định nghĩa theo Điều 1, Luật Bảo vệ Môi trường của Việt Nam: "Môi trường bao gồm các yếu tố tự nhiên và yếu tố vật chất nhân tạo quan hệ mật thiết với nhau, bao quanh con người, có ảnh hưởng tới đời sống, sản xuất, sự tồn tại, phát triển của con người và thiên nhiên." 2.1.2. Sự tiến hoá của môi trường Lịch sử trái đất được đánh dấu bởi hai mốc cơ bản là xuất hiện sự sống và xuất hiện loài người. a) Trước khi sự sống xuất hiện - Khí quyển nguyên thuỷ: là một khối cô đặc gồm hydro (H) và Helium (He). Khi hành tinh nóng lên (cách đây khong 4,5-5 tỷ năm), H và He biến mất. - Khí quyển chuyển hoá: xuất hiện các khí trên hành tinh gồm: hơi nước (85%), CO2 (10-15%), nitơ và dioxit lưu huỳnh (1-3%). Các thành phàn này giống như các thành phần khí do núi lửa phun. - Hành tinh lạnh: đại dương đông lại quan trọng cho sự tiến hoá của sự sống. Dưới mặt đóng băng không bị đông, các tia cực tím không xuyên qua được nên sự sống có thể tồn tại. Trên khí quyển, O2 rất ít nên không ngăn chặn được sự xâm nhập các tia có hại vì thế sự sống không thể tồn tại (bất cứ sinh vật nào muốn lên bờ đều bị chết bởi các tia cực tím). Địa cầu ban đầu tồn tại với các điều kiện hoạt động phi sinh vật. Môi trường bao gồm địa chất, đất, nước, khí, bức xạ mặt trời. Trong quá trình tồn tại hàng tỷ năm, quả đất và môi trường bao quanh đã sản sinh ra một sẩn phẩm đó là oxy với lượng không lớn lắm, là kết quả của quá trình hoá học hoặc lý hoá đơn thuần. Sau đó ozone được tạo thành dần dần. Lớp ozone dày lên có tác dụng ngăn cản sự xâm nhập các tia tử ngoại bức xạ mặt trời lên bề mặt trái đất, vì vậy sự sống xuất hiện và tồn tại. b) Từ khi xuất hiện sự sống Khi xuất hiện sự sống đầu tiên, môi trường toàn cầu chuyển sang một giai đoạn mới. Môi trường gồm hai thành phần, tuy lúc đầu chưa phân biệt rõ lắm đó là phần vô sinh và phần hữu sinh. Các sinh vật đầu tiên sống trong điều kiện vô cùng khắc nghiệt, chủ yếu là các vi khuẩn kỵ khí (3,5 tỷ năm). Lúc này chưa có quá trình hô hấp của các sinh vật mà chủ yếu thông qua bằng con đườmg sinh hoá lên men để cung cấp năng lượng cho các hoạt động sinh vật. Sinh vật phát triển thông qua chọn lọc tự nhiên, bước đầu là các sinh vật sơ khởi có diệp lục đơn giản (tảo lam đã xuất hiện cách đậy 2,5 tỷ năm) nên có khả năng quang hợp, hấp thụ CO2, H2O và thải ra khí O2. Nhờ quá trình quang hợp đã tạo ra sự biến đổi sâu sắc về môi trường sinh thái địa cầu, O2 được tạo ra nhanh chóng từ đó, kéo theo sự xuất hiện hàng loạt các vi sinh vật khác. Lượng O2 tăng lên đáng kể đủ để tạo ra ozone (O3), lượng O3 từ từ tăng lên tạo thành lớp ozone. Lớp ozone dày lên đủ để bảo vệ sự sống trên trái đất sinh sôi nẩy nở. Cùng với quá trình này, nhiệt độ trái đất ấm dần lên, sự phát triển nhanh của sinh vật về chủng loại và số lượng. Mặc dù trải qua hàng chục quá trình thay đổi địa chất, mối quan hệ phụ thuộc giữa các yếu tố của môi trường ngày càng chặt chẽ. Sự phát triển hệ gen của sinh vật cũng theo đó ngày càng đa dạng và phong phú cả trên cạn lẫn dưới nước. Trên trái đất dần dần hình thành các quyển: Khí quyển, thuỷ quyển, địa quyển (còn gọi là thạch quyển) và sinh quyển. Sau đó xuất hiện loài người, quá trình tiến hoá loài đã làm cho môi trường sinh thái địa cầu có sự phong phú vượt bậc về số lượng lẫn chủng loại. Bên cạnh chọn lọc tự nhiên đã xuất hiện hệ sinh vật phát triển theo chọn lọc nhân tạo. Loài người được xem như là một loài sinh vật siêu đẳng không những chỉ phụ thuộc vào môi trường tự nhiên mà còn có thể cải tạo môi trường, bắt môi trường phục vụ cho cuộc sống của mình. Từ đây môi trường không chỉ vô sinh và hữu sinh mà còn có con người và các hoạt động sống của con người. Từ đó xuất hiện các dạng môi trường dân số xã hội, môi trường nhân văn, môi trường đô thị, môi trường nông thôn, môi trường ven biển.v.v.. các loại môi trường này đều lấy con người làm trung tâm, các thành phần vật chất và môi trường khác liên quan chặt chẽ với sự sinh tồn và phát triển của loài người. 2.2 Các thành phần của môi trường Môi trường nói chung bao gồm tập hợp tất cả các thành phần của thế giới vật chất bao quanh có khả năng tác động đến sự tồn tại và phát triển của mọi sinh vật. Môi trường sống của con người bao gồm các thành phần môi trường tự nhiên, môi trường xã hội, môi trường nhân tạo. - Môi trường tự nhiên: bao gồm các yếu tố tự nhiên với tính chất vật lý, thành phần hoá học, sinh học tồn tại khách quan, ngoài ý muốn con người hoặc ít chịu tác động chi phối của con người. - Môi trường nhân tạo: gồm các yếu tố nhân tạo có tính chất vật lý, thành phần hoá học, sinh học, tính xã hội .v.v… do con người tạo dựng và chịu sự chi phối của con người. - Môi trường xã hội: gồm mối quan hệ giữa con người với con người (con người ở đây với tư cách là cá thể, cá nhân và nhân cách nghĩa là quan hệ giữa con người với con người, con người với cộng đồng, cộng đồng với cộng đồng. Ba thành phần môi trường này cùng tồn tại, xen lẫn vào nhau và tương tác chặt chẽ với nhau. Các thành phần môi trường luôn chuyển hoá và diễn ra theo chu kỳ, thông thường là ở dạng cân bằng động. Sự cân bằng này đảm bảo cho sự sống trên trái đất phát triển ổn định. Các chu trình tuần hoàn phổ biến thường gặp là: chu trình tuần hoàn các bon, nitơ, lưu huỳnh, phospho ... gọi chung là chu trình sinh địa hoá học. Sinh vật và môi trường xung quanh luôn có quan hệ tương hỗ lẫn nhau về vật chất và năng lượng thông qua các thành phần về môi trường như khí quyển, thuỷ quyển, địa quyển và sinh quyển, cùng các hoạt động của hệ mặt trời. Sự sống là phương thức tồn tại với những thuộc tính đặc biệt của vật chất trong điều kiện nhất định của môi trường. Trong quá trình xuất hiện, phát triển, tiến hoá, sự sống luôn gắn chặt với môi trường mà nó tồn tại. Không hề có sự sống trong môi trường mà nó tồn tại mà lại không thích ứng. Con người vừa là một thực thể sinh học, vừa là một thực thể văn hoá – Môi trường sống của con người, là tổng hợp các điều kiện vật lý, hoá học, sinh học, kinh tế, chính trị, xã hội, văn hoá bao quanh và có ảnh hưởng đến sự sống và phát triển của từng cá nhân và của các cộng đồng người. 2.2.1 Các quyển trên trái đất 2.2.1.1 Khí quyển (Atmosphere) + Cấu trúc của khí quyển Khí quyển hay môi trường không khí là hỗn hợp các khí bao quanh bề mặt trái đất, có khối lượng khoảng 5,2x1015 tấn (0,0001% khối lượng trái đất). Khí quyển đóng vai trò quyết định trong việc duy trì cân bằng nhiệt của trái đất, thông qua quá trình hấp thụ bức xạ hồng ngoại từ mặt trời và tái phản xạ khỏi trái đất. Khí quyển được chia thành nhiều tầng khác nhau theo sự thay đổi của chiều cao và chênh lệch nhiệt độ, bao gồm: - Tầng đối lưu (Troposphere): cao đến 10km tính từ mặt đất. Nhiệt độ và áp suất của tầng này giảm dần theo chiều cao. Trên mặt đất có nhiệt độ trung bình là 150C, lên đến độ cao 10km chỉ còn -50 đến -800C. - Tầng bình lưu (Stratosphere): ở độ cao từ 10-50km. Đặc điểm của tầng bình lưu là nhiệt độ và áp suất của tầng này tăng theo chiều cao. Các nhà khoa học giải thích rằng sự gia tăng nhiệt độ là do càng lên cao càng gần với lớp ozone. Lớp ozon là lớp khí trong đó có hàm lượng khí ozone rất cao, có khả năng hấp thụ tia cực tím của mặt trời. Lớp ozone xuất hiện ở độ cao từ 18-30km. Nồng độ ozone cao nhất ở độ cao 20-25km, cao hơn 1000 lần so với ở tầng đối lưu. - Tầng trung lưu (Mesosphere): ở độ cao từ 50-90km. Đặc điểm của tầng trung lưu là nhiệt độ giảm dần từ đỉnh của tầng bình lưu (50km) đến hết tầng trung lưu (90km). Nhiệt độ giảm nhanh hơn ở tầng đối lưu có thể đạt nhiệt độ -1000C. - Tầng nhiệt quyển (Thermosphere), và tầng ngoài (Exosphere): Đặc điểm của tầng khí quyển là nhiệt độ tăng lên rất nhanh và rất cao. Mật độ phân tử khí ở đây rất loãng. + Thành phần khí ở tầng đối lưu: Khí quyển gồm các thành phần sau: Các khí không thay đổi như O2 (20,95%), N2 (78,08%), Ar (0,93%), và một số khí khác như Ne (18,18ppmV), He (5,24 ppmV), Kr(1,14 ppmV), Xe (0,087 ppmV); Các khí thay đổi như hơi nước (1- 4%, thay đổi tuỳ theo nhiệt độ) và CO2 (0,03%, thay đổi tuỳ theo mùa); các dạng vết như O3, NOx, SO2, CO các khí này thường thay đổi có hàm lượng rất thấp và thường là các chất ô nhiễm trong không khí. Bảng 2.1: Hàm lượng trung bình của khí quyển Chất khí % thể tích % trọng lượng Khối lượng ( n. 1010tấn) N2 78,08 75,51 386.480 O2 20,91 23,15 118.410 Ar 0,93 1,28 6.550 CO2 0,035 0,005 233 Ne 0,0018 0,00012 6,36 He 0,0005 0,000007 0,37 CH4 0,00017 0,000009 0,43 Kr 0,00014 0,000029 1,46 N2O 0,00005 0,000008 0,4 H2 0,00005 0,0000035 0,02 O3 0,00006 0,000008 0,35 Xe 0,000009 0,00000036 0,18 + Chế độ nhiệt, bức xạ và hoàn lưu khí quyển Trái đất tiếp nhận năng lượng từ vũ trụ, chủ yếu là năng lượng mặt trời. Theo tính toán, dòng năng lượng đến từ mặt trời ở tầng cao khí quyển là 2 Cal/cm2/phút, nhưng 30-40% bị khí quyển phản xạ vào vũ trụ, 60% - 70% bị khí quyển hấp thụ. Hàng năm,trái đất nhận được 1,4.1013Kcal năng lượng từ Mặt trời, khoảng 1-2% số lượng đó ứng với bước sóng 6.700- 7.350A được cây xanh sử dụng để tạo ra sinh khối. Trái đất hoàn trả lại vũ trụ một phần năng lượng từ mặt trời dưới dạng bức xạ nhiệt sóng dài. Phần còn lại được tích lũy dưới dạng nhiên liệu hóa thạch hoặc sinh khối. Quá trình tiếp nhận và phân phối dòng năng lượng từ Mặt trời đến Trái đất thông qua khí quyển, sinh quyển, thạch quyển và thủy quyển đạt trạng thái cân bằng trong suốt thời gian gần 2 tỷ năm trở lại đây. Do đó nhiệt độ trên bề mặt Trái đất hầu như không có thay đối đáng kể theo thời gian. Dòng nhiệt từ Mặt Trời phân bố không đồng đều trên bề mặt Trái đất. Do chuyển động tự quay quanh Mặt Trời, trên Trái đất có hiện tượng ngày đêm và biến đổi mùa. Do ánh sáng Mặt trời chiếu xuống bề mặt Trái đất theo những góc độ khác nhau, nên lượng nhiệt ở các khu vực trên Trái đất hấp thụ cũng khác nhau.Tất cả các hiện tượng trên làm cho nhiệt độ bề mặt Trái đất thay đổi theo chu kỳ ngày đêm, theo mùa và giữa các vùng có vĩ độ khác nhau. Bề mặt Trái đất tiếp nhận nhiều năng lượng Mặt trời bị nung nóng lên kéo theo sự nóng lên của toàn bộ khối khí nằm trên. Dòng khí nóng trở nên nhẹ hơn không khí xung quanh, hướng lên các tầng cao của khí quyển. Không khí ở các vùng lạnh hơn có xu hướng chuyển tới khu vực nóng để thay thế cho không khí nóng bay đi, xuất hiệ