ข้อมูลระยะยาวจากดาวเทียมสำรวจชั้นบรรยากาศของ NASA ทั้งหมด 3 ดวง พบว่าบรรยากาศชั้น Mesosphere ของโลกซึ่งอยู่สูงขึ้นไป 50 ถึง 85 กิโลเมตร เหนือพื้นดินนั้น ค่อย ๆ เย็นตัวและหดตัวลงซึ่งคาดว่าเป็นผลจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศของโลกซึ่งกระทำโดยมนุษย์
อ้างอิงจากเปเปอร์ Trends in the polar summer mesosphere temperature and pressure altitude from satellite observations ข้อมูลบรรยากาศชั้น Mesosphere ได้มาจากอุปกรณ์
- HALOE (Halogen Occultation Experiment) บนดาวเทียม UARS (Upper Atmosphere Research Satellite)
- SABER (Sounding of the Atmosphere using Broadband Emission Radiometry) บนดาวเทียม TIMED (Thermosphere, Ionosphere, Mesosphere Energetics and Dynamics Satellite)
- SOFIE (Solar Occultation for Ice Experiment) บนดาวเทียม AIM (Aeronomy of Ice in the Mesosphere)
กว่า 30 ปีของการรวบรวมข้อมูลด้านชั้นบรรยากาศของ Mesosphere พบว่าอุณหภูมิของชั้น Mesosphere บริเวณขั้วโลกเย็นลงประมาณ 15.0 ถึง 15.5 องศาเซลเซียส และหดตัวลงอย่างน้อย 150 ถึง 200 เมตร ต่อหนึ่งทศวรรษ ซึ่งปกติก็เย็นอยู่แล้วโดยชั้น Mesosphere มีอุณหภูมิอยู่ที่ -15 ถึง -120 องศาเซลเซียส โดยอุณหภูมิลดลงตามความสูง แต่กลับเย็นกว่าเดิมอีก
โดยนักวิจัยซึ่งเป็น Lead ของเปเปอร์วิจัยนี้กล่าวว่า “Trend” หรือแนวโน้มของข้อมูลเหล่านี้นั้นจับได้ยากมาก ในความหมายของจับได้ยากมากนั้นหมายถึงว่ามันเปลี่ยนน้อยมาก และต้องใช้ Time Scale ในระดับทศวรรษจึงจะเริ่มมองเห็นแนวโน้มของข้อมูล ในอนาคตหากมนุษย์ยังทำทุกอย่างเหมือนที่เคยทำมา แนวโน้มนี้ก็จะไม่เปลี่ยนไปไหนและท้ายที่สุดผลกระทบของมันก็จะตามแนวโน้มของมันมาด้วยนั่นเอง
บรรยากาศชั้น Mesosphere เป็นชั้นบรรยากาศที่มีความหนาแน่นน้อยกว่าชั้นที่มนุษย์อยู่ในปัจจุบันซึ่งก็คือชั้น Troposphere โดยใชั้น Troposphere นั้นหนาแน่นกว่ามาก และอยู่ใกล้พื้นดินกว่า แก๊สต่าง ๆ ที่เกิดขึ้นบนพื้นผิวของโลกไม่ว่าจะทั้งจากธรรมชาติหรือทั้งจากการกระทำของมนุษย์ล้วนแล้วจะส่งผลกระทบต่อชั้น Troposphere เป็นอันดับแรก
แก๊สเรือนกระจก (Greenhouse Gas) เช่น คาร์บอนไดออกไซด์ มีเทน และไนตรัสออกไซด์ ที่เกิดจากทั้งธรรมชาติและจากมนุษย์ส่วนใหญ่ก็จะสะสมในชั้นบรรยากาศชั้นล่างสุดซึ่งก็คือ Troposphere ทำหน้าที่เป็นเหมือนผ้าห่มที่คอยสะสมความร้อนของโลกไว้ไม่ให้หลุดออกไปนอกอวกาศ ซึ่งทำให้อุณหภูมิของโลกคงที่ในเวลาตอนกลางวันและตอนกลางคืน แก๊สเรือนกระจกจึงเป็นหนึ่งในปัจจัยที่สำคัญต่อการดำรงชีวิตบนโลก อย่างไรก็ตาม หากมีมากเกินไป มันก็จะกลายเป็นผลเสียเช่นกัน
หลักการทำงานของแก๊สเรือนกระจก คือ อาศัยประสิทธิภาพในการแผ่ความร้อนของมัน อย่างคาร์บอนไดออกไซด์ที่สามารถแผ่ความร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพ สลับกันคายละดูดความร้อนที่อีกโมเลกุลแผ่ออกมาซึ่งอยู่ใกล้กัน ทำให้ความร้อนไปไหนไม่ได้ มีเพียงความร้อนบางส่วนเท่านั้นที่หลุดรอดจากการถูกดูดซับและเดินทางไปถึงบรรยากาศชั้นบนอย่างชั้น Mesosphere ซึ่งมีความหนาแน่นน้อยกว่า โมเลกุลแก๊สต่าง ๆ อยู่ห่างกัน ซึ่งความร้อนที่หลุดมาจากบรรยากาศชั้นล่างนี่เองที่ทำให้อุณหภูมิของชั้น Mesosphere คงที่
แต่ด้วยแก๊สเรือนกระจกที่เพิ่มขึ้นจากการกระทำต่าง ๆ ของมนุษย์ทำให้มีแก๊สเรือนกระจกบางส่วนที่ปกติแล้วจะอยู่แต่ใน Troposphere นั้นทะลุขึ้นมาบริเวณชั้น Mesosphere ด้วย ถ้าอ้างอิงจากพฤติกรรมของแก๊สเรือนกระจกในชั้น Troposphere ถ้า Mesosphere มีแก๊สเรือนกระจกมากขึ้น มันก็ควรจะร้อนขึ้น แต่มันกลับเย็นลง เพราะอะไร?
ที่ชั้น Mesosphere เย็นลงเมื่อแก๊สเรือนกระจกเพิ่มขึ้นเป็นเพราะว่าแก๊สเรือนกระจกเก็บความร้อนโดยการถ่ายโอนความร้อนของมันไป ๆ มา ๆ กับโมเลกุลอื่น แต่ในชั้น Mesosphere นั้นหนาแน่นน้อยกว่าชั้น Troposphere มาก โมเลกุลของอากาศแต่ละอันอยู่ห่างกันมากเกินกว่าที่มันจะสลับกันดูดและคายความร้อนได้ ทำให้เมื่อโมเลกุลแก๊สที่ร้อนกว่าแผ่ความร้อนออกมา โมเลกุลที่จะมาดูดซับความร้อนต่อนั้นอยู่ห่างเกินไปทำให้แทนที่จะดูดซับความร้อนกลายเป็นคายความร้อนเสียฟรีออกไปนอกอวกาศแทน จึงทำให้ชั้น Mesosphere เย็นลง และเมื่ออากาศเย็นตัวลง มันก็หดตัว (ปกติมันก็เย็นอยู่แล้ว)
และนี่ก็เป็นจุดแรกที่บ่งบอกว่าผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศของโลกกำลังจะมาถึง เพราะมันไม่ได้สร้างผลกระทบต่อบรรยากาศชั้น Troposphere ที่เราอยู่อย่างเดียวแล้ว แต่มันกำลังสร้างผลกระทบกับบรรยากาศของโลกทั้งหมด
หนึ่งใน Marker ที่สำคัญในการสำรวจการเปลี่ยนแปลงในชั้น Mesosphere ซึ่งนักวิทยาศาสตร์กำลังศึกษาอยู่ คือ การติดตามการเปลี่ยนแปลงของเมฆที่เรียกว่า Polar Mesospheric Cloud (PMC) หรือ Noctilucent Cloud หรือที่รู้จักกันในชื่อเมฆเรืองแสง ซึ่งเป็นเมฆที่จะก่อตัวบริเวณขั้วโลกเหนือและขั้วโลกใต้และมีลักษณะเรืองแสงได้เมื่อมองจากบนโลก
เมฆ PMC เป็นเมฆที่ไวต่อการเปลี่ยนแปลงของ อุณหภูมิ ค่าความชื้นสัมพัทธ์ และอื่น ๆ ในการก่อตัว เนื่องจากเราไม่สามารถส่งอุปกรณ์ขึ้นไปวัดค่าเหล่านี้ในชั้น Mesosphere ได้บ่อย ๆ การสังเกตการณ์จากโลกและอวกาศจึงเป็นหนึ่งในวิธีที่เราสามารถติดตามการเปลี่ยนแปลงของพวกมันได้นั่นเอง
การสำรวจเมฆ PMC นี่เองที่นักวิทยาศาสตร์พบว่าเมฆ PMC กำลังเคลื่อนตัวออกจากแทบขั้วโลกเรื่อย ๆ และมันก่อตัวมากขึ้นผิดปกติ สว่างก็ปกติ ซึ่งกรณีที่จะทำให้เกิดเหตุการณ์แบบนี้ก็คือการเย็นตัวลงของชั้น Mesosphere ซึ่งทำให้ไอน้ำใน Mesosphere มากขึ้น จึงทำให้มีการก่อตัวของเมฆ PMC มากขึ้นนั่นเอง ซึ่งถือเป็นการยืนยันว่าชั้น Mesosphere ของเรากำลังเย็นลงและหดตัวลง และผลกระทบจาก Climate Change ได้เดินทางไปถึงบรรยากาศชั้นบนของโลกเรียบร้อยแล้วนั่นเอง
เรียบเรียงโดย ทีมงาน SPACETH.CO
อ้างอิง
NASA Satellites See Upper Atmosphere Cooling and Contracting Due to Climate Change
Trends in the polar summer mesosphere temperature and pressure altitude from satellite observations
