สายพานลำเลียงแห่งมหาสมุทร
-
The Ocean Conveyor Belt
ภาพประกอบจาก
http://www.aph.gov.au
ในห้วงมหาสมุทรของโลกนั้นมีสายพานการไหลเวียนของกระแสน้ำอุ่นและน้ำเย็นหมุนเวียนไปทั่วโลกอยู่ตลอดเวลา
ซึ่งเราเรียกว่าสายพานลำเลียงขนาดยักษ์แห่งมหาสมุทร (The
Great Ocean Conveyor Belt) สายพานที่ว่านี้จะทำหน้าที่นำความร้อนจากดวงอาทิตย์และปริมาณเกลือในน้ำทะเลส่งผ่านไปยังส่วนต่างๆของมหาสมุทรทั่วโลก
หรืออาจกล่าวได้อีกนัยหนึ่งก็คือ ความร้อนและความเข้มข้นของน้ำทะเลที่แตกต่างกันในแต่ละส่วนของมหาสมุทรนี่แหละที่เป็นส่วนสำคัญในการขับเคลื่อนให้สายพานที่ว่านี้ทำงาน
ดังนั้นสายพานที่ว่านี้จึงอาจถูกเรียกในอีกชื่อหนึ่งก็คือ การไหลเวียนของเทอร์โมฮาไลน์
(Thermohaline circulation) โดย Thermo
นั้นจะหมายถึงความร้อนหรืออุณหภูมิของน้ำทะเล และ Haline นั้นหมายถึงเกลือหรือความเค็มของน้ำทะเลนั่นเอง
แต่นอกจากอุณหภูมิและความเค็มที่แตกต่างในส่วนต่างๆของมหาสมุทรแล้ว
ระดับน้ำขึ้นน้ำลง (Tides) และแรงลมที่พัดเหนือพื้นผิวมหาสมุทรก็มีส่วนเกี่ยวข้องในการขับเคลื่อนวงจรของสายพานนี้เช่นกัน
บางคนจึงอาจเรียกสายพานการไหลเวียนกระแสน้ำนี้ว่า Meridional
Overturning Circulation หรือ MOC
ซึ่งอธิบายถึงกลไกการไหลเวียนของกระแสน้ำทั้งโลก
กระบวนการสายพานลำเลียงพลังงานนี้เริ่มต้นจากการที่พื้นผิวน้ำทะเลบริเวณเส้นศูนย์สูตรถูกทำให้อุ่นขึ้นเนื่องจากความร้อนจากดวงอาทิตย์และน้ำทะเลอุ่นนั้นได้เริ่มต้นไหลไปสู่ขั้วโลก
นำพาเอาความร้อนจากเส้นศูนย์สูตรขึ้นไปยังละติจูดที่สูงขึ้นและปลดปล่อยมันออกสู่บรรยากาศ
กระแสน้ำอุ่นซึ่งไหลขึ้นไปถึงทางด้านฝั่งตะวันตกของสกอตแลนด์นั้นจะช่วยทำให้ฤดูหนาวของเกาะอังกฤษนั้นไม่หนาวจัดจนเกินไปเมื่อเทียบกับเมืองที่อยู่ในระดับละติจูดเดียวกันอย่างเมืองนิวฟาวด์แลนด์ ประเทศแคนาดา
หลังจากกระแสน้ำอุ่นที่ว่านี้ได้ขึ้นไปสู่บริเวณละติจูดสูงใกล้ขั้วโลกแล้ว
มันจะปลดปล่อยความร้อนเข้าสู่บรรยากาศ และเมื่ออุณหภูมิน้ำทะเลลดลงความหนาแน่นน้ำทะเลก็จะเพิ่มมากขึ้น
กระแสน้ำอุ่นก็จะค่อยๆจมตัวลงสู่พื้นท้องทะเล ที่ยิ่งไปกว่านั้น ในบริเวณละติจูดสูงๆใกล้ขั้วโลก
อากาศจะเย็นลงจนน้ำทะเลกลายเป็นน้ำแข็ง ซึ่งน้ำแข็งนั้นจะประกอบด้วยน้ำจืดมาจับตัวกันและคืนเกลือในตัวให้กับน้ำทะเลที่อยู่บริเวณรอบๆ
ส่งผลให้น้ำทะเลบริเวณนั้นมีความเข้มข้นของเกลือเพิ่มมากขึ้น ความหนาแน่นจึงมากขึ้นตามไปด้วย
น้ำทะเลบริเวณนี้จึงจมตัวลงด้านล่างของมหาสมุทร
อันที่จริงแล้วบริเวณเขตร้อนใกล้เส้นศูนย์สูตรก็มีการเพิ่มขึ้นของความเข้มข้นของเกลือในน้ำทะเลเช่นกัน
แม้ว่าจะมีฝนตกหนัก
แต่ความร้อนอันเนื่องมาจากดวงอาทิตย์นั้นก็ทำให้อัตราการระเหยของน้ำทะเลบริเวณนี้สูงไปด้วย
เมื่อน้ำระเหยไปเป็นจำนวนมาก
สิ่งที่เหลืออยู่ในท้องทะเลคือน้ำเกลือที่เข้มขึ้นและจมลงสู่พื้นทะเลด้านล่างด้วยเช่นกัน
ผลของกระบวนการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิและความเข้มข้นของน้ำทะเลดังกล่าวมาแล้วข้างต้นนี่เอง
ที่ส่งผลให้เกิดการขับเคลื่อนของสายพานขนาดมหึมานี้ไปรอบโลกโดยประมาณกันว่าแต่ละรอบของสายพานที่จะมาบรรจบครบรอบเดิมนั้นกินเวลาถึง
1,000 ปีเลยทีเดียว ถึงแม้ว่าจะช้า แต่ปริมาณของน้ำที่สายพานนี้ขับเคลื่อนไปนั้นมีมากพอๆกับแม่น้ำอเมซอนจำนวน
100 สายมารวมกัน มันจึงมีอิทธิพลอย่างมหาศาลต่อสภาพภูมิอากาศของโลก
มหาสมุทรนั้นยังมีความเกี่ยวข้องอย่างลึกซึ้งกับปริมาณของคาร์บอนไดออกไซค์ในชั้นบรรยากาศ
ในมหาสมุทรมีสิ่งมีชีวิตสีเขียวเล็กๆชนิดหนึ่งซึ่งเรียกว่าไฟโตแพลงค์ตอน(phytoplankton) อาศัยอยู่ สิ่งมีชีวิตชนิดนี้มีความสำคัญต่อวงจรชีวิตในมหาสมุทรเป็นอย่างมาก
มันเป็นแหล่งอาหารของปลาจำนวนมาก
รวมไปถึงสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมบางชนิดที่อาศัยอยู่ในทะเลด้วย บทบาทที่สำคัญมากอีกอย่างหนึ่งของเจ้าไฟโตแพลงค์ตอนนี้ก็คือมันสามารถจับเอาก๊าซคาร์บอนไดออกไซค์ที่มนุษย์
สัตว์และกระบวนการอุตสาหกรรมต่างๆปล่อยออกมา เปลี่ยนกลับไปเป็นออกซิเจนสำหรับให้สิ่งมีชีวิตใช้หายใจได้
โดยปริมาณคาร์บอนไดออกไซค์ที่มันเปลี่ยนให้กลายเป็นออกซิเจนนั้น
เทียบได้กับปริมาณที่ได้จากกระบวนการเดียวกันของต้นไม้ทั้งโลกเลยทีเดียว
หรือกล่าวได้ว่าปริมาณออกซิเจนในชั้นบรรยากาศของโลกเรานั้นมีครึ่งหนึ่งมาจากไฟโตแพลงค์ตอนนั่นเอง
นอกจากนี้ไฟโตแพลงค์ตอนยังมีส่วนสำคัญในการรักษาปริมาณของคาร์บอนไดออกไซค์ซึ่งเป็นก๊าซเรือนกระจกตัวสำคัญ
ให้คงปริมาณอยู่ในระดับที่เหมาะสมอีกด้วย
อุณหภูมิของน้ำทะเลก็มีความสำคัญต่อปริมาณของคาร์บอนไดออกไซค์ในอากาศ
โดยคาร์บอนไดออกไซค์นั้นจะสามารถละลายได้ดีในน้ำทะเลที่เย็นมากกว่าในน้ำทะเลที่อุ่น
โดยน้ำทะเลที่เย็นจะจับคาร์บอนไดออกไซค์เอาไว้และพาลงไปสู่ทะเลลึก
ในทางตรงกันข้ามเมื่อน้ำทะเลมีอุณหภูมิสูงขึ้น มันก็จะปลดปล่อยคาร์บอนได้ออกไซค์คืนกลับมาสู่ชั้นบรรยากาศ
ปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์ที่ศึกษาเกี่ยวกับเรื่องโลกร้อนได้ให้ความสนใจกับ
สายพานขนาดยักษ์อันนี้นี้อย่างใกล้ชิด เพราะผลจากการตรวจวัดพบว่าเมื่อโลกร้อนขึ้น
แผ่นน้ำแข็งที่บริเวณขั้วโลกก็มีอัตราการละลายตัวที่เร็วขึ้นกว่าเดิม
ซึ่งมีผลทำให้น้ำจืดปริมาณมหาศาลถูกปลดปล่อยออกมาสู่ทะเล
ส่งผลให้ความเข้มข้นของน้ำทะเลบริเวณมหาสมุทรแอตแลนติกตอนเหนือเจือจางลง
สิ่งที่นักวิทยาศาสตร์พากันวิตกกังวลก็คือ
การเจือจางนี้จะส่งผลให้ความหนาแน่นของน้ำทะเลบริเวณนั้นลดลงจนไม่สามารถจมตัวลงสู่พื้นมหาสมุทรด้านล่างได้ตามปกติ
และอาจส่งผลร้ายแรงถึงขั้นสายพานซึ่งนำพาพลังงานความร้อนหมุนเวียนไปทั่วมหาสมุทรนี้หยุดตัวลง
สิ่งซึ่งดูเหมือนจะขัดแย้งกันอยู่ในที-แต่ทว่ามันคือความจริงก็คือ เมื่อโลกร้อนขึ้นนั้นมันอาจส่งผลกระทบให้ทวีปยุโรปทั้งทวีปปกคลุมด้วยน้ำแข็งได้
มีหลักฐานทางโบราณคดีว่า สายพานนี้ได้เคยหยุดตัวลงมาแล้วในอดีต ครั้งล่าสุดที่สายพานนี้หยุดไหลเวียนก็คือเมื่อ 14,500 ปีก่อน
ซึ่งส่งผลให้พื้นที่แถบกรีนแลนด์ มีอุณหภูมิลดลงต่ำกว่าปกติถึง 15 องศาเซลเซียส
ซึ่งเป็นอุณหภูมิที่ต่ำเกือบจะเท่าอุณหภูมิในช่วงยุคน้ำแข็งเลยทีเดียว (ช่วงเวลานี้เราเรียกว่าช่วง ยังเกอร์ ดรายอัส (The Younger Dryas) ผู้สนใจสามารถไปค้นหารายละเอียดเพิ่มเติมได้ในhttp://en.wikipedia.org/wiki/Younger_Dryas) เหตุการณ์นี้กินเวลาอยู่ประมาณ 1,300 กว่าปี
จากนั้นยุคนี้ก็สิ้นสุดอย่างรวดเร็วในช่วง 11,500 ปีก่อน
โดยอุณหภูมิที่แถบกรีนแลนด์ได้เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วถึง 10 องศาเซลเซียสในช่วงเวลาแค่สิบปี
เชื่อกันว่าน่าจะมีสาเหตุมาจากสายพานที่ทำหน้าที่ส่งพลังงานความร้อนไปทั่วโลกนี้ได้กลับมาทำงานใหม่อีกหน
ปัจจุบันได้มีนักวิทยาศาสตร์บางคนคาดการณ์เอาไว้ว่ามีโอกาสอยู่ราวๆ 70% ที่สายพานลำเลียงพลังงานแห่งมหาสมุทรนี้จะหยุดไหลเวียนอีกครั้งภายในระยะเวลา
200 ปี
ถ้าเราไม่พยายามลดก๊าซคาร์บอนไดออกไซค์ที่ปลดปล่อยขึ้นสู่ชั้นบรรยากาศให้น้อยลงกว่าที่เป็นอยู่ในปัจจุบัน
.............................................................................
แหล่งข้อมูลอ้างอิงจาก
Science101
Weather , TE Bell - 2007 - Harper Paperbacks
แปลและเรียบเรียง โดย
นายอนุชา ศรีเริงหล้า นักอุตุนิยมวิทยาปฏิบัติการ
ตรวจทานและแก้ไข โดย
ดร.วัฒนา กันบัว (ผู้อำนวยการศูนย์อุตุนิยมวิทยาทะเล)