ปรากฏการณ์โลกร้อน (Global Warming)
บรรยากาศของโลกประกอบด้วย
ก๊าซไนโตรเจน 78% ก๊าซออกซิเจน 21% ก๊าซอาร์กอน 0.9% นอกจากนั้นเป็น
ไอน้ำ ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จำนวนเล็กน้อย แม้ว่าไนโตรเจน ออกซิเจน
และอาร์กอน จะเป็นองค์ประกอบหลักของบรรยากาศ แต่ก็มิได้มีอิทธิพลต่ออุณหภูมิของโลก
ในทางตรงกันข้ามก๊าซโมเลกุลใหญ่ เช่น ไอน้ำ คาร์บอนไดออกไซด์ มีเทน
ไนตรัสออกไซด์ และโอโซน แม้จะมีอยู่ในบรรยากาศเพียงเล็กน้อยแต่มีความสามารถในการดูดกลืนรังสีอินฟราเรด
ทำให้อุณหภูมิพื้นผิวโลกอบอุ่น เหมาะแก่การดำรงชีวิต เราเรียกก๊าซจำพวกนี้ว่า
ก๊าซเรือนกระจก (Greenhouse gas) เนื่องจากคุณสมบัติในการเก็บกักความร้อน
หากปราศจากก๊าซเรือนกระจกแล้ว พื้นผิวโลกจะมีอุณหภูมิเพียง -18°C
ซึ่งนั่นก็หมายความว่า น้ำทั้งหมดบนโลกนี้จะกลายเป็นน้ำแข็ง (ดูรายละเอียดเพิ่มเติมในเรื่อง
สมดุลพลังงาน)
ภาพที่ 1 ประโยชน์ของภาวะเรือนกระจก
ไอน้ำ
(H2O)
ไอน้ำ
เป็นก๊าซเรือนกระจกที่มีมากที่สุดบนโลก มีอยู่ในอากาศประมาณ 0
4% ขึ้นอยู่กับ
ลักษณะภูมิประเทศ ภูมิอากาศ และอุณหภูมิ ในบริเวณเขตร้อนใกล้เส้นศูนย์สูตรและชายทะเล
จะมีไอน้ำ
อยู่มาก ส่วนในบริเวณเขตหนาวแถบขั้วโลก อุณหภูมิต่ำ จะมีไอน้ำในบรรยากาศเพียงเล็กน้อย
ไอน้ำเป็น
สิ่งจำเป็นต่อสิ่งมีชีวิต ไอน้ำเป็นส่วนหนึ่งของวัฏจักรน้ำในธรรมชาติ
น้ำสามารถเปลี่ยนสถานะไปมาทั้ง
3 สถานะ จึงเป็นตัวพาและกระจายความร้อนแก่บรรยากาศและพื้นผิว
ไอน้ำเกิดขึ้นโดยฝีมือมนุษย์ 2 วิธี คือ จากการเผาไหม้เชื้อเพลิงหรือก๊าซธรรมชาติ
และจากการหายใจและคายน้ำของสัตว์และพืชในการทำเกษตรกรรม
ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2)
ในยุคเริ่มแรกของโลกและระบบสุริยะ
มีก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศถึง 98% เนื่องจากดวงอาทิตย์ยังมีขนาดเล็กและแสงอาทิตย์ยังไม่สว่างเท่าทุกวันนี้
ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ช่วยทำให้โลกอบอุ่นเหมาะสำหรับเป็นถิ่นที่อยู่อาศัยของสิ่งมีชีวิต
ครั้นกาลเวลาผ่านไปดวงอาทิตย์มีขนาดใหญ่ขึ้น น้ำฝนได้ละลายคาร์บอนไดออกไซด์ในอากาศ
ลงมายังพื้นผิว แพลงตอนบางชนิดและพืชตรึงก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในอากาศ
มาสร้างเป็นอาหารโดยการสังเคราะห์ด้วยแสง ทำให้ภาวะเรือนกระจกลดลง
โดยธรรมชาติก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เกิดขึ้นจากการหลอมละลายของหินปูน
ซึ่งโผล่ขึ้นมาจากปล่องภูเขาไฟ และการหายใจของสิ่งมีชีวิต
ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์มีปริมาณเพิ่มขึ้น
เนื่องจากการเผาไหม้ในรูปแบบต่างๆ เช่น การเผาไหม้เชื้อเพลิง โรงงานอุตสาหกรรม
การเผาป่าเพื่อใช้พื้นที่สำหรับอยู่อาศัยและการทำปศุสัตว์ การเผาป่าเป็นการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ขึ้นสู่ชั้นบรรยากาศได้โดยเร็วที่สุด
เนื่องจากต้นไม้มีคุณสมบัติในการตรึงก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ไว้ก่อนที่จะลอยขึ้นสู่ชั้นบรรยากาศ
ดังนั้นเมื่อพื้นที่ป่าลดน้อยลง ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จึงลอยขึ้นไปสะสมอยู่ในบรรยากาศได้มากยิ่งขึ้น
และทำให้พลังงานความร้อนสะสมบนผิวโลกและในบรรยากาศเพิ่มขึ้นประมาณ
1.56 วัตต์/ตารางเมตร (ปริมาณนี้ยังไม่คิดรวมผลกระทบที่เกิดขึ้นทางอ้อม)
ภาพที่ 2 กราฟแสดงปริมาณก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่เพิ่มขึ้นในแต่ละปี
ภาพที่
2 แสดงปริมาณก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่เพิ่มขึ้น ตั้งแต่ปี พ.ศ.2500
เป็นต้นมา เส้นกราฟเป็นลักษณะฟันปลา สูงต่ำสลับกันในแต่ละรอบปี
มีค่าต่างกันประมาณ 5 - 6 ppm (part per million - ส่วนต่ออากาศหนึ่งล้านส่วน)
ในฤดูร้อนมีก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์น้อยลง เนื่องจากพืชตรึงก๊าซเอาไว้สร้างอาหารมากกว่าใช้หายใจ
ส่วนในฤดูหนาวมีก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์มากขึ้น เนื่องจากพืชคายก๊าซออกมาจากการหายใจมากกว่าการตรึ่งเพื่อสร้างอาหาร
อย่างไรก็ตามเมื่อพิจารณาโดยภาพรวมแล้ว อุณหภูมิมีแนวโน้มสูงขึ้นในแต่ละปี
ก๊าซมีเทน
(CH4)
ก๊าซมีเทนเกิดขึ้นจากการย่อยสลายของซากสิ่งมีชีวิต
แม้ว่ามีก๊าซมีเทนอยู่ในอากาศเพียง 1.7 ppm แต่ก๊าซมีเทนมีคุณสมบัติของก๊าซเรือนกระจกสูงกว่าก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์
กล่าวคือ ด้วย
ปริมาตรที่เท่ากัน ก๊าซมีเทนสามารถดูดกลืนรังสีอินฟราเรดได้ดีกว่าก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ก๊าซมีเทน
มีปริมาณเพิ่มขึ้นเนื่องจากการทำนาข้าว ปศุสัตว์ และการเผาไหม้มวลชีวภาพ
การเผาไหม้เชื้อเพลิงประเภทถ่านหิน น้ำมัน และก๊าซธรรมชาติ การเพิ่มขึ้นของก๊าซมีเทนส่งผลกระทบโดยตรงต่อภาวะเรือนกระจกมากเป็นอันดับสอง
รองจากก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ พลังงานรวมที่เกิดขึ้นโดยเฉลี่ย 0.47
วัตต์/ตารางเมตร
ก๊าซไนตรัสออกไซด์
(N2O)
ก๊าซไนตรัสออกไซด์ในธรรมชาติ
เกิดจากการย่อยสลายซากสิ่งมีชิวิตโดยแบคทีเรีย ก๊าซไนตรัสมีปริมาณเพิ่มขึ้นเนื่องจากอุตสาหกรรมที่ใช้กรดไนตริกในกระบวนการผลิต
เช่น อุตสาหกรรมผลิตเส้นใยไนลอน อุตสาหกรรมเคมีและพลาสติกบางชนิด
ก๊าซไนตรัสออกไซด์ที่เพิ่มขึ้นส่งผลกระทบโดยตรงต่อการเพิ่มพลังงานความร้อน
สะสมบนพื้นผิวโลกประมาณ 0.14 วัตต์/ตารางเมตร นอกจากนั้นเมื่อก๊าซไนตรัสออกไซด์ลอยขึ้นสู่บรรยากาศชั้นสตราโตสเฟียร์
มันจะทำปฏิกิริยากับก๊าซโอโซน ทำให้เกราะป้องกันรังสีอัลตราไวโอเล็ตของโลกลดน้อยลง
สารประกอบคลอโรฟลูออโรคาร์บอน
(CFC)
มีแหล่งกำเนิดจากโรงงานอุตสาหกรรม
และอุปกรณ์เครื่องใช้ในชีวิตประจำวัน เช่น ตู้เย็น เครื่องปรับอากาศ
แม้ว่าจะมีการจำกัดการใช้ก๊าซประเภทนี้ให้น้อยลง 40% เมื่อเทียบกับสิบกว่าปีก่อน
แต่ปริมาณสารคลอโรฟลูออโรคาร์บอนที่ยังคงสะสมอยู่ในชั้นบรรยากาศ
ยังเป็นต้นเหตุที่ทำให้มีพลังงานความร้อนสะสมบนพื้นผิวโลกประมาณ
0.28 วัตต์ต่อตารางเมตร นอกจากนี้สารคลอโรฟลูออโรคาร์บอนยังทำลายชั้นโอโซนในบรรยากาศชั้นสตราโตสเฟียร์
โอโซน
(O3)
โอโซนเป็นก๊าซที่มีคุณสมบัติความเป็นก๊าซเรือนกระจกมากที่สุด
ทำให้เกิดพลังงานความร้อนสะสมบนพื้นผิวโลกประมาณ 2.85 วัตต์/ตารางเมตร
ก๊าซโอโซนเกิดขึ้นจากการเผาไหม้มวลชีวภาพและการสันดาปของเครื่องยนต์
มีอยู่ในหมอกควันซึ่งเกิดจากการจราจรและโรงงาน ก๊าซโอโซนที่อยู่ในบรรยากาศชั้นโทรโพสเฟียร์
(บนพื้นผิวโลก) เป็นพิษต่อร่างกาย แต่ก๊าซโอโซนในบรรยากาศชั้นสตราโตสเฟียร์
ดูดกลืนรังสีอัลตราไวโอเล็ต ไม่ให้ส่องลงมาทำอันตรายต่อสิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่บนพื้นโลก
ภาพที่ 3 กราฟแสดงอัตราการเพิ่มพลังงานของก๊าซเรือนกระจก
คลิก เพื่อดูภาพเคลื่อนไหว
กราฟในภาพที่
3 แสดงอัตราการเพิ่มปริมาณของก๊าซเรือนกระจกแต่ละชนิด นับตั้งแต่ปี
พ.ศ.2400 เป็นต้นมา จะเห็นได้ว่าก๊าซเรือนกระจกในบรรยากาศมีปริมาณเพิ่มขึ้น
นับตั้งแต่การเติบโตทางอุตสาหกรรมในปี พ.ศ.2443 เป็นต้นมา และได้หยุดใช้สารประกอบคลอโรฟลูออโรคาร์บอน
(CFC) ตั้งแต่ พ.ศ.2530 เนื่องจากการประชุมนานาชาติที่เมืองมอนทรีล
ประเทศแคนนาดา (Montreal Protocol) อย่างไรก็ตามยังมีสารนี้ตกค้างในบรรยากาศอีกนับร้อยปี
(รายละเอียดในตารางที่ 2)
ตารางที่ 2 เปรียบเทียบปริมาณก๊าซเรือนกระจก (ไม่รวมไอน้ำ)
- |
คาร์บอนไดออกไซด์
(CO2) |
มีเทน
(CH4) |
ไนตรัสออกไซด์
(N2O) |
คลอโรฟลูออคาร์บอน
(CFC) |
โอโซน
(O3) |
แหล่งกำเนิดตามธรรมชาติ |
วัฏจักรธรรมชาติ
การหายใจ |
พื้นที่ชุ่มน้ำ |
ดิน
ป่าเขตร้อน |
- |
สารไฮโดรคาร์บอน
|
แหล่งกำเนิดโดยมนุษย์ |
การเผาป่า
ถ่านหิน น้ำมัน ก๊าซเชื้อเพลิง |
นาข้าว
ปศุสัตว์ การเผาไหม้เชื้อเพลิง มวลชีวภาพ |
ปุ๋ย
การใช้ประโยชน์ที่ดิน |
เครื่องทำความเย็น
ละอองอากาศ
โรงงานอุตสาหกรรม |
การเผาไหม้เชื้อเพลิง
มวลชีวภาพ |
อายุ |
50
200 ปี |
8
10 ปี |
120
ปี |
60
100 ปี |
30
40 สัปดาห์ |
ปริมาณก่อนยุคอุตสาหกรรม
(ตรวจวัดที่ระดับพื้นผิว) |
280,000
ppm
(ppm = ส่วน ต่ออากาศล้านส่วน) |
790
ppm |
288
ppm |
0
ppm |
10
ppm |
ปริมาณในปัจจุบัน |
370,000
ppm |
1,752
ppm |
317
ppm |
0.1
ppm |
20
40 ppm |
อัตราการเพิ่ม |
0.4% |
0.4% |
0.3% |
1% |
0.5
2.0% |
สะสมความร้อน
(วัตต์/ตารางเมตร) |
1.56 |
0.47 |
0.14 |
0.28 |
2.85 |
อิทธิพลต่อภาวะเรือนกระจก |
55% |
16% |
5% |
10% |
14% |
นักวิทยาศาสตร์ทำการศึกษาอุณหภูมิของโลกย้อนกลับไปในอดีตสี่แสนปี
โดยการวิเคราะห์ฟองอากาศในแท่งน้ำแข็ง ซึ่งทำการขุดเจาะที่สถานีวิจัยวอสต็อก
ทวีปแอนตาร์คติก พบว่าอุณหภูมิของโลกแปรผันตามปริมาณก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์
ดังกราฟในภาพที่ 4 นั่นก็หมายความว่า การเพิ่มปริมาณก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เข้าสู่บรรยากาศของโลกยุคปัจจุบัน
ย่อมทำให้อุณหภูมิของพื้นผิวโลกสูงขึ้นตามไปด้วย
ภาพที่ 4 กราฟแสดงความสัมพันธ์ระหว่างอุณหภูมิและปริมาณก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์
การเพิ่มขึ้นของระดับน้ำในมหาสมุทร
อุณหภูมิของบรรยากาศมีความสัมพันธ์ต่อการเปลี่ยนสถานะของน้ำบนโลก
อุณหภูมิที่สูงขึ้นจะทำให้อัตราการระเหยของน้ำมากขึ้น รวมถึงอัตราการหลอมละลายของแผ่นน้ำแข็งขั้วโลกก็จะมากขึ้นตามไปด้วย
ถ้าหากอุณหภูมิของบรรยากาศลดต่ำลง อัตราการควบแน่นของไอน้ำในบรรยากาศก็จะมากขึ้น
รวมถึงอัตราการเยือกแข็งของน้ำในมหาสมุทรก็จะมากขึ้นเช่นกัน กราฟในภาพที่
5 แสดงให้เห็นความสัมพันธ์ของอุณหภูมิของบรรยากาศและระดับน้ำทะเลในมหาสมุทรในช่วงศตวรรษที่แล้ว
จะเห็นได้ว่าระดับน้ำทะเลสูงขึ้นนับตั้งแต่ปี พ.ศ.2450 เป็นต้นมา
ซึ่งเป็นผลมาจากอุณหภูมิของบรรยากาศที่สูงขึ้น เนื่องจากการเพิ่มปริมาณของก๊าซเรือนกระจก
ภาพที่ 5 กราฟแสดงความสัมพันธ์ระหว่างอุณหภูมิและระดับน้ำทะเล
เมื่อประมาณ
2 หมื่นปีมาแล้วโลกเป็นยุคน้ำแข็ง ร้อยละ 30 ของพื้นทวีปทั้งหมดถูกปกคลุมด้วยแผ่นน้ำแข็ง
นับตั้งแต่ขั้วโลกเหนือลงมาจรดตอนกลางของทวีปอเมริกาเหนือ ยุโรป
และเอเชีย ระดับน้ำทะเลในยุคนั้น ต่ำกว่าปัจจุบันประมาณ 110
140 เมตร ในเอเชียอาคเนย์ บริเวณทะเลอันดามันและทะเลจีนใต้เกือบทั้งหมด
เคยแห้งกลายเป็นแผ่นดิน ทั้งนี้เนื่องจากน้ำทะเลที่ระเหยขึ้นไปเป็นไอน้ำในบรรยากาศ
ไปควบแน่นเป็นหิมะและตกลงมา สะสมตัวกันบนยอดเขาและพื้นที่ตอนเหนือกลายเป็นแผ่นน้ำแข็ง
ต่อมาเมื่อโลกอุ่นขึ้นเนื่องจากปริมาณก๊าซเรือนกระจกที่ปรับตัวเองตามธรรมชาติ
ระดับน้ำทะเลจึงสูงขึ้นจนมีระดับใกล้เคียงกับทุกวันนี้ แต่ทว่าในช่วงศตวรรษที่ผ่านมา
ได้มีการตัดไม้ทำลายป่าและทำอุตสาหกรรมหนัก ทำให้ปริมาณก๊าซเรือนกระจกเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วจนเกิด
ปรากฏการณ์โลกร้อน (Global warming) และหากอัตราการเพิ่มขึ้นของก๊าซเรือนกระจกยังคงเป็นเช่นนี้
แผ่นน้ำแข็งขั้วโลกจะละลายทำให้ระดับน้ำทะเลสูงขึ้น
การละลายของแผ่นน้ำแข็งขั้วโลกนอกจากจะส่งผลให้ระดับน้ำทะเลสูงขึ้นแล้ว
ยังทำให้อัลบีโดของโลกลดลงอีกด้วย กล่าวคือ พื้นที่สีขาวซึ่งทำหน้าที่สะท้อนรังสีจากดวงอาทิตย์คืนสู่อวกาศลดน้อยลง
(น้ำทะเลมีอัลบีโดยน้อยกว่าก้อนน้ำแข็ง) พื้นที่สีเข้มเช่นน้ำทะเล
จะดูดความร้อนได้ดีขึ้น และส่งผลซ้ำเติมทำให้อุณหภูมิของโลกและระดับน้ำทะเลสูงขึ้นไปอีกอย่างรวดเร็ว
บริเวณพื้นที่เกาะและที่ราบลุ่มชายฝั่งทะเล เช่น ตอนใต้ของประทศเวียดนามและประเทศกัมพูชาจะถูกน้ำท่วม
ดังภาพที่ 6 ความเค็มของน้ำทะเลซึ่งเจือจางลงเนื่องจากการละลายของน้ำแข็ง
จะส่งผลให้การไหลเวียนของกระแสน้ำในมหาสมุทรเปลี่ยนทิศทาง และความจุความร้อนเปลี่ยนไป
ส่งผลกระทบให้เกิดการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศโลกอย่างรุนแรง
ภาพที่
6 ระดับน้ำทะเลในอดีต ปัจจุบัน และอนาคต
© 2003 - 2010 The LESA Project
All rights reserved.
|