วิทยาศาสตร์ ดาราศาสตร์ ฟิสิกส์ เคมี ชีววิทยา >>

ก๊าซเรือนกระจก

ปรากฏการณ์เรือนกระจก ค้นพบโดยโจเซฟ ฟูเรียร์ เมื่อ พ.ศ. 2367 และได้รับการตรวจสอบเชิงปริมาณโดยสวานเต อาร์รีเนียส ในปี พ.ศ. 2439 กระบวนการเกิดขึ้นโดยการดูดซับและการปลดปล่อยรังสีอินฟราเรดโดยก๊าซเรือนกระจกเป็นตัวทำให้บรรยากาศและผิวโลกร้อนขึ้น การเกิดผลกระทบของปรากฏการณ์เรือนกระจกดังกล่าวไม่เป็นที่ถกเถียงกันแต่อย่างใด เพราะโดยธรรมชาติก๊าซเรือนกระจกที่เกิดขึ้นนั้นจะมีค่าเฉลี่ยของอุณหภูมิอยู่ที่ 33 องศาเซลเซียส อยู่แล้ว ซึ่งถ้าไม่มี มนุษย์ก็จะอยู่อาศัยไม่ได้ ประเด็นปัญหาจึงอยู่ที่ว่าความแรงของปรากฏการณ์เรือนกระจกจะเปลี่ยนไปอย่างไร เมื่อกิจกรรมของมนุษย์ไปเพิ่มความเข้มของก๊าซเรือนกระจกในบรรยากาศ

ก๊าซเรือนกระจกหลักบนโลกคือ ไอระเหยของน้ำ ซึ่งเป็นต้นเหตุทำให้เกิดปรากฏการณ์โลกร้อนมากถึงประมาณ 30-60% (ไม่รวมก้อนเมฆ) คาร์บอนไดออกไซด์เป็นตัวการอีกประมาณ 9–26% ก๊าซมีเทน (CH4) เป็นตัวการ 4–9% และโอโซนอีก 3–7% ซึ่งหากนับโมเลกุลต่อโมเลกุล ก๊าซมีเทนมีผลต่อปรากฏการณ์เรือนกระจกมากกว่าคาร์บอนไดออกไซด์ แต่ความเข้มข้นน้อยกว่ามาก ดังนั้นแรงการแผ่ความร้อนจึงมีสัดส่วนประมาณหนึ่งในสี่ของคาร์บอนไดออกไซด์ และยังมีก๊าซอื่นอีกที่เกิดตามธรรมชาติแต่มีปริมาณน้อยมาก หนึ่งในนั้นคือ ไนตรัสออกไซด์ (N2O) ซึ่งเพิ่มขึ้นจากการทำกิจกรรมของมนุษย์ เช่นเกษตรกรรม ความเข้มในบรรยากาศของ CO2 และ CH4 เพิ่มขึ้น 31% และ 149 % ตามลำดับนับจากการเริ่มต้นของยุคการปฏิวัติอุตสาหกรรมในช่วงประมาณ พ.ศ. 2290 (ประมาณปลายรัชสมัยพระบรมโกศฯ) เป็นต้นมา ระดับอุณหภูมิเหล่านี้สูงกว่าอุณหภูมิของโลกที่ขึ้นๆ ลงๆ ในช่วง 650,000 ปีที่ผ่านมา ซึ่งเป็นช่วงที่มีข้อมูลที่เชื่อถือได้ที่ได้มาจากแกนน้ำแข็งที่เจาะมาได้ และจากหลักฐานทางธรณีวิทยาด้านอื่นก็ทำให้เชื่อว่าค่าของ CO2 ที่สูงในระดับใกล้เคียงกันดังกล่าวเป็นมาประมาณ 20 ล้านปีแล้ว การเผาผลาญเชื้อเพลิงซากดึกดำบรรพ์หรือเชื้อเพลิงฟอสซิล (Fossil fuel) มีส่วนเพิ่ม CO2 ในบรรยากาศประมาณ 3 ใน 4 ของปริมาณ CO2 ทั้งหมดจากกิจกรรมมนุษย์ในรอบ 20 ปีที่ผ่านมา ส่วนที่เหลือเกิดจากการเปลี่ยนแปลงการใช้ที่ดิน โดยเฉพาะการทำลายป่าเป็นส่วนใหญ่ ความเข้มของปริมาณ CO2 ที่เจือปนในบรรยากาศปัจจุบันมีประมาณ 383 ส่วนในล้านส่วนโดยปริมาตร (ppm) ประมาณว่าปริมาณ CO2 ในอนาคตจะสูงขึ้นอีกจากการเผาผลาญเชื้อเพลิงฟอสซิล และการเปลี่ยนแปลงการใช้ที่ดิน อัตราการเพิ่มขึ้นอยู่กับความไม่แน่นอนทางเศรษฐกิจ สังคม เทคโนโลยี และการพัฒนาของตัวธรรมชาติเอง แต่อาจขึ้นอยู่กับการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลเป็นหลัก รายงานพิเศษว่าด้วยการจำลองการปลดปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์ (Special Report on Emissions Scenarios) ของ IPCC ได้จำลองว่าปริมาณ CO2 ในอนาคตจะมีค่าอยู่ระหว่าง 541 ถึง 970 ส่วนในล้านส่วน ในราวปี พ.ศ. 2643 ด้วยปริมาณสำรองของเชื้อเพลิงฟอสซิลจะยังคงมีเพียงพอในการสร้างสภาวะนั้น และยังสามารถเพิ่มปริมาณขึ้นได้อีกเมื่อเลยปี 2643 ไปแล้ว ถ้าเรายังคงใช้ถ่านหิน น้ำมันดิน น้ำมันดินในทราย หรือมีเทนก้อน (methane clathratesmethane clathrates เป็นก๊าซมีเทนที่ฝังตัวในผลึกน้ำแข็งในสัดส่วนโมเลกุลมีเทน:โมเลกุลน้ำ = 1 : 5.75 เกิดใต้ท้องมหาสมุทรที่ลึกมาก) ต่อไป

ผลกระทบจากตัวกระทำที่สร้างแรงในบรรยากาศมีความซับซ้อนตามกระบวนการป้อนกลับหลายแบบหนึ่งในผลการป้อนกลับที่เด่นชัดหลายแบบดังกล่าวสัมพันธ์กับการระเหยของน้ำ กรณีความร้อนที่เพิ่มขึ้นเนื่องจากการเพิ่มขึ้นของก๊าซเรือนกระจกที่มีอายุยืนยาว เช่น CO2 ทำให้น้ำระเหยปะปนในบรรยากาศมากขึ้น และเมื่อไอน้ำเองก็เป็นก๊าซเรือนกระจกชนิดหนึ่งด้วย จึงทำให้บรรยากาศมีความร้อนเพิ่มขึ้นไปอีกซึ่งเป็นการป้อนกลับไปทำให้น้ำระเหยเพิ่มขึ้นอีก เป็นรอบๆ เรื่อยไปดังนี้จนกระทั่งระดับไอน้ำบรรลุความเข้มถึงจุดสมดุลขั้นใหม่ซึ่งมีผลต่อปรากฏการณ์เรือนกระจกมากกว่าลำพัง CO2 เพียงอย่างเดียว แม้กระบวนการป้อนกลับนี้จะเกี่ยวข้องกับการเพิ่มปริมาณความชื้นสัมบูรณ์ในบรรยากาศ แต่ความชื้นสัมพัทธ์จะยังคงอยู่ในระดับเกือบคงที่และอาจลดลงเล็กน้อยเมื่ออากาศอุ่นขึ้น ผลการป้อนกลับนี้จะเปลี่ยนกลับคืนได้แต่เพียงช้าๆ เนื่องจาก CO2 มีอายุขัยในบรรยากาศ (atmospheric lifetime) ยาวนานมาก

การป้อนกลับเนื่องจากเมฆกำลังอยู่ในระยะดำเนินการวิจัย มองจากทางด้านล่างจะเห็นเมฆกระจายรังสีอินฟราเรดลงสู่พื้นล่าง ซึ่งมีผลเป็นการเพิ่มอุณหภูมิผิวล่าง ในขณะเดียวกัน หากมองทางด้านบน เมฆจะสะท้อนแสงอาทิตย์และกระจายรังสีอินฟราเรดสู่ห้วงอวกาศจึงมีผลเป็นการลดอุณหภูมิ ผลลัพธ์ของผลต่างของปรากฏการณ์นี้จะมากน้อยต่างกันอย่างไรขึ้นอยู่กับรายละเอียด เช่น ประเภทและความสูงของเมฆ รายละเอียดเหล่านี้มีความยากมากในการสร้างแบบจำลองภูมิอากาศเนื่องจากก้อนเมฆมีขนาดเล็ก กระจัดกระจายและมีช่องว่างมากระหว่างก้อนมาก อย่างไรก็ดี การป้อนกลับของเมฆมีผลน้อยกว่าการป้อนกลับของไอน้ำในบรรยากาศ และมีผลชัดเจนในแบบจำลองทุกแบบที่นำมาใช้ในรายงานผลการประเมิน IPCC ครั้งที่ 4 (IPCC Fourth Assessment Report (32)

กระบวนการป้อนกลับที่สำคัญอีกแบบหนึ่งคือการป้อนกลับของอัตราส่วนรังสีสะท้อนจากน้ำแข็ง เมื่ออุณหภูมิของโลกเพิ่ม น้ำแข็งแถบขั้วโลกจะมีอัตราการละลายเพิ่ม ในขณะที่น้ำแข็งละลายผิวดินและผิวน้ำจะถูกเปิดให้เห็น ทั้งผิวดินและผิวน้ำมีอัตราส่วนการสะท้อนรังสีน้อยกว่าน้ำแข็งจึงดูดซับรังสีดวงอาทิตย์ไว้ได้มากกว่า จึงทำให้อุณหภูมิสูงขึ้นป้อนกลับให้น้ำแข็งละลายมากขึ้นและวงจรนี้เกิดต่อเนื่องไปอีกเรื่อยๆ

การป้อนกลับที่ชัดเจนอีกชนิดหนึ่งได้แก่การปลดปล่อย CO2 และ CH4 จากการละลายของชั้นดินเยือกแข็งคงตัว (permafrost) เช่นพรุพีท เยือกแข็ง (frozen peat bogs) ในไซบีเรียที่เป็นกลไกที่เพิ่มการอุ่นขึ้นของบรรยากาศ การปลดปล่อยอย่างมหาศาลของก๊าซมีเทนจาก “มีเทนก้อน” สามารถทำให้อัตราการอุ่นเป็นไปได้รวดเร็วขึ้น ซึ่งเป็นไปตาม “สมมุติฐานปืนคลาทเรท” (clathrate gun hypothesis)

ขีดความสามารถในการเก็บกักคาร์บอนลดต่ำลงเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ทั้งนี้เนื่องมาจากการลดลงของธาตุอาหารในชั้นเมโสเพลาจิก (mesopelagic zone) ประมาณความลึกที่ 100 ถึง 200 เมตร ที่ทำให้การเจริญเติบโตของไดอะตอมลดลงเนื่องจากการเข้าแทนที่ของไฟโตแพลงตอนที่เล็กกว่าและเก็บกักคาร์บอนในเชิงชีววิทยาได้น้อยกว่า

» ภาวะโลกร้อน (Global Warming)

» วิธีลดภาวะโลกร้อน

» วิธีประหยัดพลังงาน

» ผลกระทบจากภาวะโลกร้อน ต่อการเกิดโรคสัตว์สู่คนอุบัติใหม่และอุบัติซ้ำ

» ดาราศาสตร์กับปัญหาโลกร้อน

» คาร์บอนเครดิต(Carbon Credit)

» ผลจากภาวะโลกร้อน

» ก๊าซเรือนกระจก

» พิธีสารเกียวโต

» ปรากฎการณ์วิกฤตโลกร้อน

» สภาวะโลกร้อนกับความพร้อมของสังคมไทย

» ผลกระทบต่อประเทศไทย

» ประเทศไทยกับภาวะโลกร้อน