ทีมนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยโคลัมเบีย (Columbia University) ประสบความสำเร็จในการไขปริศนาความขัดแย้งของสภาพภูมิอากาศที่ทำให้นักวิทยาศาสตร์สงสัยมานานหลายทศวรรษ ผ่านการตีพิมพ์ผลงานวิจัยล่าสุดในวารสารเนเจอร์จีโอไซเอนซ์ (Nature Geoscience) ซึ่งอธิบายถึงสาเหตุที่อุณหภูมิบริเวณพื้นผิวโลกและชั้นบรรยากาศระดับล่างพุ่งสูงขึ้นอย่างต่อเนื่อง ในขณะที่ชั้นบรรยากาศระดับบนกลับมีอุณหภูมิลดลงอย่างรวดเร็ว โดยการศึกษาชี้ให้เห็นว่าปรากฏการณ์ดังกล่าวเป็นผลมาจากพฤติกรรมการทำปฏิกิริยาระหว่างก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (Carbon dioxide) กับแสงในความยาวคลื่นที่แตกต่างกัน ซึ่งถือเป็นร่องรอยสำคัญที่ยืนยันถึงผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ (Climate change) ด้วยฝีมือมนุษย์
กลไกทางฟิสิกส์ที่อยู่เบื้องหลังความขัดแย้งนี้เกิดจากบทบาทที่แตกต่างกันของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในแต่ละระดับความสูง โดยปกติโมเลกุลของก๊าซเหล่านี้จะทำหน้าที่กักเก็บความร้อนไว้ในชั้นบรรยากาศระดับล่าง แต่เมื่อลอยขึ้นสู่ชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์ (Stratosphere) ที่ระดับความสูง 11 ถึง 50 กิโลเมตร ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จะเปลี่ยนหน้าที่ไปคล้ายกับเครื่องระบายความร้อน (Radiator)
ทีมวิจัยสร้างแบบจำลองและพบว่าก๊าซชนิดนี้จะดูดซับพลังงานแสงอินฟราเรด (Infrared light) จากเบื้องล่าง โดยเฉพาะความยาวคลื่นในบริเวณโซนโกลดิล็อกส์ (Goldilocks zone) ที่มีประสิทธิภาพในการแผ่รังสีออกสู่อวกาศได้สูงเป็นพิเศษ ส่งผลให้อุณหภูมิของชั้นสตราโตสเฟียร์เย็นตัวลงถึง 2 องศาเซลเซียสตั้งแต่ช่วงกลางทศวรรษ พ.ศ. 2520 อย่างไรก็ตาม เมื่อชั้นบรรยากาศด้านบนเย็นลง มันจะปล่อยให้พลังงานความร้อนหลุดรอดออกสู่อวกาศได้น้อยลงในภาพรวม ซึ่งกระบวนการนี้ย้อนกลับมาทวีความรุนแรงให้แก่ภาวะโลกร้อน (Global warming) บนพื้นผิวโลก
การค้นพบสมการและกลไกการทำงานของชั้นบรรยากาศในครั้งนี้นับเป็นก้าวกระโดดที่สำคัญของวงการอุตุนิยมวิทยา (Meteorology) ซึ่งไม่ได้เป็นเพียงการยืนยันถึงวิกฤตสภาพภูมิอากาศที่ทวีความรุนแรงขึ้นเท่านั้น แต่ยังเป็นการสร้างรากฐานองค์ความรู้เชิงปริมาณที่ชัดเจนสำหรับการพยากรณ์และรับมือกับปรากฏการณ์ทางธรรมชาติในอนาคต
ยิ่งไปกว่านั้น นักวิทยาศาสตร์ยังสามารถนำโมเดลความเข้าใจใหม่นี้ไปประยุกต์ใช้ในการศึกษาโครงสร้างชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์ของดาวเคราะห์ดวงอื่นในระบบสุริยะ ตลอดจนดาวเคราะห์นอกระบบ (Exoplanets) เพื่อเปิดพรมแดนใหม่แห่งการสำรวจความลับของจักรวาลต่อไป
- ข้อมูลอ้างอิง: มหาวิทยาลัยโคลัมเบีย (Columbia University)
About Author
