การศึกษาการเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศ
การศึกษาการเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศ เพิ่งจะได้รับความสนใจอย่างจริงจังเมื่อไม่นานมานี้เองซึ่งส่วนใหญ่แล้ว จะศึกษาการเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศในอดีต เช่น สาเหตุที่ทำให้เกิดยุคน้ำแข็งซึ่งปัจจุบัน ยังหาข้อสรุปถึงสาเหตุที่แน่นอนไม่ได้ อย่างไรก็ตาม นักวิทยาศาสตร์ต่างเห็นพ้องกันว่า การเปลี่ยนแปลงของภูมิอากาศเป็นเรื่องในอดีต ที่เกิดขึ้นในช่วงระยะเวลาที่ยาวนานมากตามจุดทางธรณีวิทยา และระยะเวลา 10 - 20 ปี ที่ผ่านมานี้ พบว่า ค่าของธาตุประกอบภูมิอากาศที่ตรวจวัดได้ แตกต่างไปจากค่าปกติทางสถิติ สรุปได้ว่าตามธรรมชาติแล้ว ภูมิอากาศเปลี่ยนแปลงไปตามกาลเวลาที่ผ่านไป นั่นคือ ไม่สามารถที่จะกล่าวได้อีกแล้วว่า ภูมิอากาศคงที่แต่กล่าวได้ว่า ภูมิอากาศมิได้อยู่นิ่ง ยิ่งกว่านั้น ไม่เพียงแต่นักวิทยาศาสตร์ที่ให้ความสนใจ และรับทราบถึงการเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศของโลกเช่นเดียวกัน สาเหตุที่ทำให้ภูมิอากาศเปลี่ยนแปลงยังเป็นที่ถกเถียงกันอยู่ และเมื่อภูมิอากาศเปลี่ยนแปลงไปแล้ว จะมีผลกระทบต่อไปในอนาคตอย่างไร เหตุผลที่ทำให้มนุษย์ให้ความสนใจการเปลี่ยนแปลงของภูมิอากาศ สรุปได้ดังนี้
- จากรายละเอียดการเกิดภูมิอากาศในอดีต ชี้ให้เห็นว่า ภูมิอากาศผันแปรอยู่ตลอดเวลา และเชื่อว่าภูมิอากาศในอนาคตจะแตกต่างจากปัจจุบัน
- จากการวิจัยเกี่ยวกับกิจกรรมของมนุษย์ และอิทธิพลของมนุษย์ที่มีต่อสิ่งแวดล้อมชี้ให้เห็นว่ามนุษย์มีส่วนทำให้ภูมิอากาศเปลี่ยนแปลงไปโดยไม่ได้ตั้งใจ
- จากหลักฐานที่ตรวจวัดได้ พบว่า อย่างน้อยที่สุดมีบางลักษณะที่บ่งบอกว่า ภูมิอากาศของโลกผันแปรมากยิ่งขึ้น
อย่างก็ตามอุณหภูมิในฤดูหนาวของปีหนึ่งสูงกว่าในฤดูหนาวที่ผ่านมา หรือพบว่า ในฤดูร้อนของปีหนึ่งเกิดความแห้งแล้งมากที่สุด เท่าที่เคยเป็นมาในอดีต สิ่งต่าง ๆ เหล่านี้ไม่ใช่ข้อพิสูจน์ว่าภูมิอากาศกำลังเปลี่ยนแปลง จากหลักฐานการบันทึกสภาพอากาศที่ผิดปกติในอดีตที่ผ่านมา ไม่สามารถนำมาเป็นตัวกำหนดสภาพภูมิอากาศของโลกในอนาคตได้ ข้อมูลหลาย ๆ ปี ที่ผ่านมาเป็นเพียงเครื่องชี้ถึงแนวโน้มภูมิอากาศเท่านั้น ซึ่งยังเป็นที่ถกเกียงกันอยู่ในระหว่างนักวิทยาศาสตร์บรรยากาศเนื่องจาก ค่าธาตุประกอบภูมิอากาศที่ตรวจอากาศที่ตรวจวัดได้จากเครื่องมือ ย้อนหลังขึ้นไปได้อย่างมากที่สุดเพียง 200 ปี เท่านั้น นั่นคือ นักวิทยาศาสตร์ทราบถึงลักษณะภูมิอากาศ หรือการเปลี่ยนแปลงของภูมิอากาศก่อนหน้านี้ได้อย่างไร คำตอบคือได้จากหลักฐานทางอ้อม เช่น การตรวจสอบและวิเคราะห์ปรากฎการณ์ที่เป็นผลมาจากการเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศเทคนิคที่สำคัญ และน่าสนใจมากที่สุด
การวิเคราะห์ความเป็นมาของภูมิอากาศโลก
ในการวิเคราะห์ความเป็นมาของภูมิอากาศโลกในระยะเวลา 100 - 1,000 ปี ที่ผ่านมาคือ การวิเคราะห์ตะกอนใต้ท้องมหาสมุทร และการวิเคราะห์ไอโซโทปของก๊าซออกซิเจน
1. การวิเคราะห์ตะกอนใต้ท้องมหาสมุทร แม้ว่าตะกอนใต้ท้องมหาสมุทรมีหลายชนิด แต่ทุกชนิดจะมีส่วนประกอบของสิ่งมีชีวิตรวมอยู่ด้วยเสมอ ซึ่งสิ่งมีชีวิตเหล่านี้ครั้งหนึ่งเคยมีชีวิตอยู่ใกล้ ๆ ผิวหน้าน้ำเมื่อเสียชีวิต ส่วนประกอบที่เป็นของแข็งจะจมลงสู่ท้องมหาสมุทรอย่างช้า ๆ ต่อมาจะกลายเป็นส่วนหนึ่งของตะกอน ข้อมูลที่ได้จากการวิเคราะห์ตะกอนใต้ท้องมหาสมุทรจะมีประโยชน์มาก ในการศึกษาการเปลี่ยนแปลงของภูมิอากาศในอดีตได้เป็นอย่างดีเพราะว่า จำนวนและชนิดของสิ่งมีชีวิตที่อาศัยใกล้ ๆ ผิวหน้าน้ำ จะเปลี่ยนแปลงตามการเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศ ซึ่ง Richard Foster Flint อธิบายว่า "บริเวณรอยต่อระหว่างผิวหน้าน้ำกับอากาศอุณหภูมิเฉลี่ยรายปีของผิวหน้าน้ำในมหาสมุทร จะเท่ากับอุณหภูมิของอากาศที่อยู่ติดกัน อุณหภูมิที่สมดุลย์ระหว่างผิวหน้าน้ำมหาสมุทรกับอากาศที่อยู่เหนือขึ้นไปนี้ หมายความว่า การเแปลี่ยนแปลงภูมิอากาศ จะมีผลต่อการเปลี่ยนแปลงสิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่ใกล้ผิวหน้าน้ำตามไปด้วย จากการวิเคราะห์ตะกอนใต้ท้องมหาสมุทรปรากฎว่า ส่วนใหญ่ประกอบด้วยเปลือกของ Pelagie foraminifers ซึ่งสัตว์จำพวกนี้อ่อนไหวต่อการผันแปรของอุณหภูมิของน้ำมาก นั่นคือ ความสัมพันธ์ระหว่างตะกอนใต้ท้องมหาสมุทรกับการเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศเห็นได้ชัด
จากการศึกษาชี้ให้เห็นว่า ตะกอนใต้ท้องมหาสมุทรเป็นแหล่งข้อมูล ที่มีประโยชน์อย่างมหาศาลในการขยายความเข้าสภาพภูมิอากาศในอดีต
2. การวิเคราะห์ไอโซโทปของก๊าซออกซิเจน วิธีการนี้เป็นการหาอัตราส่วน ระหว่างไอโซโทปของก๊าซออกซิเจน 2 ชนิด คือ 16O กับ 18O ไอโซโทปของ 16O เบากว่า 18O นั่นคือ 16O ระเหยจากมหาสมุทรในรูปของไอน้ำได้ง่ายกว่า เมื่อไอน้ำนี้ควบแน่นและตกลงมาในรูปของหยาดน้ำฟ้า หยาดน้ำฟ้าจึงเต็มไปด้วย 16O ส่วน 18O จะสะสมอยู่ในมหาสมุทรมากกว่า ด้วยเหตุนี้ ระหว่างช่วงเวลาที่เกิดธารน้ำแข็งแผ่เป็นบริเวณกว้างนั้น ปริมาณ 18O ในน้ำทะเลจะเพิ่มสูงมากขึ้น ในทางกลับกัน ในยุคที่โลกร้อนขึ้น ประมาณน้ำแข็งละลายหายไปอย่างรวดเร็ว ปริมาณ 18O เมื่อเปรียบเทียบกับ 16O ในน้ำทะเลลดลงด้วย ถึงเวลานี้ สิ่งมีชีวิตเล็ก ๆ จะสร้างเปลือกที่ประกอบด้วย แคลเซียมคาร์บอเนต ป้องกันตนเอง อัตราส่วนของ 18O กับ 16O วิเคราะห์ได้จากเปลือกของสิ่งมีชีวิตเหล่านี้ที่ผสมอยู่ในตะกอนใต้ท้องมหาสมุทร ความผันแปรของไอโซโทปก๊าซออกซิเจนที่วิเคราะห์ได้อย่างถูกต้อง จะบ่งบอกถึงความผันแปรของภูมิอากาศในอดีตได้เป็นอย่างดี
นอกจากนี้ยังพบว่า อัตราส่วนของไอโซโทปก๊าซออกซิเจน 18O กับ 16O มีผลมาจากอุณหภูมิอีกด้วยกล่าวคือ เมื่ออุณหภูมิของน้ำในมหาสมุทรเพิ่มสูงขึ้น 18O จะระเหยออกได้มาก หากอุณหภูมิของน้ำลดลง 18O จะระเหยออกได้น้อยกว่า ดังนั้น ไอโซโทปก๊าซออกซิเจนที่หนักกว่า (18O) จะมีอยู่มากในหยาดน้ำฟ้ายุคที่อากาศร้อนขึ้น และจะมีอยู่น้อยในยุคที่อากาศหนาวเย็นลง นักวิทยาศาสตร์ใช้หลักการศึกษาชั้นน้ำแข็งที่เกาะกรีนแลนด์ ซึ่งสามารถคาดหมายการเปลี่ยนแปลงของภูมิอากาศในอดีตได้ยังมีวีธีการต่าง ๆ อีกมากมายที่ใช้ในการศึกษาภูมิอากาศในอดีต เนื่องจากภูมิอากาศมีอิทธิพลโดยตรงอย่างใกล้ชิดต่อการกำเนิดดิน และการเจริญเติบโตตลอดจนธรรมชาติของพืชพรรณ นั่นคือ การวิเคราะห์ดินและการวิเคราะห์วงปีของต้นไม้ ก็สามารถนำมาใช้ในการศึกษาการเปลี่ยนแปลงของภูมิอากาศได้จากบันทึกทางประวัติศาสตร์
ถึงแม้ว่า ไม่ได้มีวัตถุประสงค์เพื่อการศึกษาการเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศก็ตาม แต่เหตุการณ์ต่าง ๆ ที่ระบุในบันทึกนั้น เช่น ภาวะน้ำท่วม ความแห้งแล้ง หรือการย้ายถิ่นของประชากร เป็นไปได้ว่า เป็นผลมาจากการเปลี่ยนแปลงของภูมิอากาศ การศึกษาการเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศจากหลักฐานต่าง ๆ ในอดีต จะต้องระบุเวลาของการเปลี่ยนแปลงนั้นด้วยว่าเกิดขึ้นเมื่อไร แม้ว่าผลจากการศึกษาสามารถนำมาคาดหมายแนวโน้ม และความผันแปรของภูมิอากาศ ในอนาคตได้โดยอาศัยเหตุและผล แต่อาจผิดพลาด ได้การศึกษาการเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศ จากข้อมูลที่ได้จากการตรวจวัดธาตุประกอบอุตุนิยมวิทยามาเป็นเวลานาน อาจมีข้อผิดพลาดได้เช่นกัน ซึ่ง Howard J. Crichfield สรุปว่า "ข้อมูลภูมิอากาศที่ได้จากการตรวจวัดมาเป็นเวลานาน อาจมีข้อผิดพลาดได้ ประการแรก คือ ผิดพลาดจากกระบวนการตรวจวัด เช่น คำนวณผิด การติดตั้งเครื่องมือเหนือพื้นดินไม่ได้มาตรฐาน ค่าผิดพลาดนี้อาจเล็กน้อยเท่านั้น ซึ่งจะส่งผลถึงการคาดหมายแนวโน้มต่อไปข้างหน้าด้วย
ประการที่สอง การเคลื่อนย้ายสถานีตรวจอากาศ ไปยังสถานที่แห่งใหม่ นับเป็นการทำลายการบันทึกที่มีคุณค่า สำหรับวัตถุประสงค์ในการศึกษา การเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศเป็นอย่างยิ่ง ซึ่งหากสถานีตรวจอากาศตั้งอยู่ที่เดิมนานเป็นศตวรรษ แล้วการเปลี่ยนแปลงของพืชพรรณธรรมชาติ การระบายน้ำ สิ่งก่อสร้างรอบ ๆ สถานี และภาวะมลพิษทางอากาศสิ่งต่าง ๆ เหล่านี้มีประโยชน์อย่างใหญ่หลวงต่อการศึกษาการเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศมากกว่าจากวิธีการอื่น ๆ ดังนั้นจะต้องทำการตรวจวัด ตรวจสอบ และเปรียบเทียบ ธาตุประกอบภูมิอากาศอย่างละเอียดรอบคอบ เพื่อให้การศึกษาการผันแปรของภูมิอากาศได้ผลอย่างมีประสิทธิภาพ
การเคลื่อนที่ของเปลือกโลกกับการเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศ
เมื่อประมาณ 30 ปี ที่ผ่านมานี้เอง ทฤษฎีที่ว่าด้วยการเคลื่อนที่ของเปลือกโลก (Plate Techtonics Theory) ได้รับความสนใจจากนักธรณีวิทยาอย่างกว้างขวาง ทฤษฎีนี้กล่าวว่า ส่วนนอกสุดของโลกที่เรียกว่าเปลือกโลก ประกอบด้วย ชิ้นส่วนเดี่ยว ๆ หลายชิ้นรวมอยู่ด้วยกันโดยลอยอยู่บนหินเหลวที่รอบข้างล่าง ต่อมาชิ้นส่วนเหล่านี้เคลื่อนที่ออกจากกัน จนกระทั่งอยู่ในตำแหน่งปัจจุบันซึ่งคือผืนแผ่นดินทวีปต่าง ๆ จากทฤษฎีนี้ไม่เพียงแต่ทำให้นักธรณีวิทยาเข้าใจ หรือสามารถอธิบายกระบวนการและลักษณะต่าง ๆ ของเปลือกโลกได้ จากที่เมื่อก่อนนี้ไม่สามารถอธิบายได้ ยังทำให้นักภูมิอากาศสามารถอธิยาย การเปลี่ยนแปลงของภูมิอากาศที่ผ่านมาในอดีตได้ ซึ่งก่อนหน้านี้ก็ไม่สามารถอธิบายได้เช่นเดียวกัน ตัวอย่างเช่น การที่ปัจจุบัน ยังคงมีน้ำแข็งปรากฎอยู่ที่อาฟริกา ออสเตรเลีย อเมริกาใต้ และอินเดีย เชื่อว่าภูมิภาคต่าง ๆ เหล่านี้ ครั้งหนึ่งเคยอยู่ในยุคน้ำแข็ง ปลายยุค Paleozoic ประมาณ 250 ล้านปีมาแล้ว มาก่อน ลักษณะเช่นนี้เป็นที่สงสัยของนักวิทยาศาสตร์เป็นเวลานานหลายปี ลักษณะภูมิอากาศในละติจูดเขตร้อน ครั้งหนึ่งเคยเหมือนกับภูมิอากาศที่เป็นอยู่บนเกาะกรีนแลนด์ และแอนตาร์กติกา ด้วยหรือไม่ ซึ่งไม่สามารถหาเหตุผลมาอธิบายได้ จนกระทั่งค้นพบ และพิสูจน์ได้เกี่ยวกับทฤษฎีที่ว่าด้วยการเคลื่นที่ของเปลือกโลก ทำให้มีปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์เชื่อว่า บริเวณที่ยังคงปรากฎธารน้ำแข็งโบราณอยู่นั้น เคยอยู่รวมกันเป็นผืนแผ่นดินเดียวกัน ที่เรียกว่า "Supercontinent" ซึ่งอยู่ในเขตละติจูดสูง
ทางขั้วโลกใต้ห่างไกลจากตำแหน่งปัจจุบันมาก ต่อมาแผ่นดินนี้แตกออกเป็นชิ้น ๆ แต่ละชิ้นเคลื่อนที่ออกจากกันอย่างช้าๆ จนกระทั่งอยู่ในตำแหน่งปัจจุบัน ธารน้ำแข็งที่แตกออกตามชิ้นส่วนของแผ่นดิน จะติดไปกับชิ้นแผ่นดินนั้นด้วย ทำให้ปัจจุบันมีธารน้ำแข็งกระจายอยู่ในบริเวณกึ่งเขตร้อนได้การเคลื่อนที่ของเปลือกโลก นอกจากทำให้ภูมิอากาศเปลี่ยนแปลงโดยตรงแล้ว ยังทำให้การหมุนเวียนของกระแสน้ำเปลี่ยนแปลงไปด้วย เกิดการเปลี่ยนแปลงการถ่ายเทความร้อนและความชื้น ซึ่งมีผลกระทบต่อการเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศอีกทางหนึ่ง เนื่องจากการเคลื่อนที่ของเปลือกโลกเป็นไปช้ามาก ในอัตรา 2 - 3 ซ.ม./ปี นั้นคือ จะรู้ได้ถึงการเปลี่ยนแปลงตำแหน่งของทวีป ต้องใช้เวลาที่ยาวนานมากตามยุคทางธรณีวิทยาเท่านั้น การเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศตามการเคลื่อนที่ของเปลือกโลก จะเป็นไปอย่างช้า ๆ เช่นเดียวกันซึ่งต้องใช้เวลานานนับล้านปี การจะนำทฤษฎีที่ว่าด้วยเคลื่อนที่ของเปลือกโลก มาใช้อธิบายการเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศในช่วงระยะเวลาสั้น ๆ เพียง 10 ปี 100 ปี หรือ 1,000 ปี จะไม่ได้ผล ต้องศึกษาจากทฤษฎีอื่น
ที่มา www.tmd.go.th
ปัจจัยทางธรรมชาติที่มีต่อการเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศ
มีข้อสมมุติฐานมากมายที่อธิบายถึงการเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศ บางข้อสมมุติฐานได้รับการสนับสนุนอย่างกว้างขวางในสมัยหนึ่ง ต่อมาภายหลังได้รับการเชื่อถือลดน้อยลง และบางกรณีถูกหยิบยกขึ้นมาใหม่ อย่างไรก็ตาม คำอธิบายบางอย่างที่เกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศยังหาข้อยุติไม่ได้ เพียงแต่คาดว่าเท่านั้นเนื่องจากกระบวนการต่าง ๆ ในบรรยากาศของโลกกว้างขวางและสลับซับซ้อนมาก ไม่สามารถทำการทดลองได้ ดังนั้น การศึกษากระบวนการทางภูมิอากาศ เหมาะที่ต้องใช้แบบทดลองทางคณิตศาสตร์โดยอาศัยคอมพิวเตอร์ขนาดใหญ่ แบบจำลองที่ว่านี้เป็นเครื่องมือที่สำคัญมากในการศึกษากระบวนการทางบรรยากาศระยะยาว ที่ก่อให้เกิดเป็นภูมิอากาศของโลก
แม้ว่าแบบจำลองนี้ทันสมัยพอที่จะเป็นเครื่องมือเบื้องต้นสำหรับการวิจัยภูมิอากาศได้ แต่ยังไม่สามารถเข้าถึงความสลับซับซ้อนของบรรยากาศปัจจุบันได้ นั่นคือ แบบจำลองทางคณิตศาสตร์โดยใช้คอมพิวเตอร์ แม้จะมีศักยภาพสูงและจำเป็นมาก แต่การพยากรณ์ภูมิอากาศตามแบบจำลองนี้ ยังเต็มไปด้วยความไม่แน่นอน ข้อสมมุติฐานปัจจุบันที่เชื่อกันว่ามีผลต่อการเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศ ซึ่งแต่ละข้อสมมุติฐานได้รับการสนับสนุน จากนักวิทยาศาสตร์มากน้อยแตกต่างกัน คือ การเคลื่อนที่ของเปลือกโลก ภูเขาไฟระเบิด การเปลี่ยนแปลงทางดาราศาสตร์ และความผันแปรพลังงานดวงอาทิตย์ การเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศที่เกิดจากสาเหตุทางธรรมชาติ บางลักษณะจะเกิดขึ้นในช่วงเวลาที่ยาวนานมาก และค่อย ๆ เปลี่ยนแปลงไป เช่น การเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศเมื่อ 1 ล้านปีผ่านมา จะนำทฤษฎีเดียวกันนี้มาใช้อธิบายการเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศที่เกิดขึ้นภายใน 100 ปี ไม่ได้ ถ้าหากเข้าใจธรรมชาติของบรรยากาศ และการเปลี่ยนแปลงตามกาลเวลาอย่างดีแล้ว ข้อสมมุติฐานต่าง ๆ เหล่านี้ ผนวกกับแนวความคิดอื่น ๆ จะเป็นตัวการสำคัญที่บ่งบอกถึงการเปลี่ยนแปลงของภูมิอากาศ
