เมื่อ”ฝุ่น” กับ “พายุ” มาเจอกัน

September 14 – 16, 2020

ในเดือนกันยายน 2563 ไฟป่าครั้งประวัติศาสตร์ตามแนวชายฝั่งตะวันตกของสหรัฐ ทำให้กลุ่มฝุ่นควันไฟยกตัวขึ้นสูงขึ้นไปในชั้นบรรยากาศ อิทธิพลของกระแสลมบนพัดพาให้ฝุ่นลอยจากตะวันตกไปตะวันออก ดาวเทียมต่างๆ ทำการติดตามฝุ่นควันไฟป่าเมื่อมันแพร่กระจายครอบคลุมพื้นที่ส่วนใหญ่ของประเทศ อันตรายที่สอง พายุหมุนเขตร้อน(Tropical cyclones)—ก็ช่วยการกระจายตัวของฝุ่นควันที่ลอยตัวในระดับสูง ในขณะที่พายุเคลื่อนตัวอยู่เหนือตอนกลางและตะวันออกเฉียงเหนือ(ของสหรัฐ) ระหว่างวันที่ 14-16 กันยายน

ภาพชุดด้านบนแสดงความเข้มข้นและการกระจายตัวของ black carbon ซึ่งเป้นละอองลอย(aerosol) ที่พบในควันไฟป่าโดยที่มันฝ่าขึ้นไปจนถึงชั้นกระแสลมกรด(jet stream winds) กระจายทั่วทั้งสหรัฐ ข้อมูล black carbon มาจากแบบจำลอง GEOS forward processing (GEOS-FP) ที่รวบรวมมาจากดาวเทียม ยานบินและระบบการสังเกตการณ์ภาคพื้นดิน ส่วนเครื่องมือ Visible Infrared Imaging Radiometer Suite (VIIRS) บนดาวเทียม NOAA-NASA Suomi NPP จะบันทึกภาพของพายุ

เมื่อพายุเฮอร์ริเคน Paulette ก่อตัวขึ้นในมหาสมุทรแอตแลนติกในวันที่ 14 กันยายน การหมุนตัวของพายุช่วยให้ท้องฟ้าบริเวณโดยรอบปลอดโปร่ง ในวันที่ 15 กันยายน ฝุ่นควันไฟป่าเริ่มเคลื่อนตัวมาถึงขอบด้านนอกของพายุ Paulette จนถึงวันที่ 16 กันยายน พายุ Paulette เคลื่อนไปทางตะวันออกเฉียงเหนือ ใกล้กับ Newfoundland เปิดทางให้ฝุ่นขยายออกไปทางตะวันออก

ภาพชุดด้านบนที่แสดงถึงการกระจายตัวของฝุ่นควันไฟป่าเกือบทั่วทั้งสหรัฐฯ นี้ไม่ได้หมายถึงว่า มันจะมีผลกระทบต่อคุณภาพอากาศในระดับพื้นดินเท่ากันทั้งหมด ในณะที่คนในรัฐแคลิฟอร์เนียและโอเรกอนที่อยู่ใกล้จุดการเกิดไฟป่าได้รับผลกระทบหนัก คุณภาพอากาศระดับพื้นผิวในพื้นที่ทางตะวันออกของสหรัฐฯ ยังอยู่ในระดับที่ดี ทั้งนี้เนื่องจากฝุ่นควันลอยและเคลื่อนตัวสูงในบรรยากาศ

อ้างอิงจาก NASA Earth Observatory images by Joshua Stevens, using GEOS-5 data from the Global Modeling and Assimilation Office at NASA GSFC and VIIRS data from NASA EOSDIS/LANCE and GIBS/Worldview and the Suomi National Polar-orbiting Partnership. Story by Adam Voiland.

แหล่งที่มาข้อมูล

ไฟป่าเดือนสิงหาคมทิ้งร่องรอยเผาไหม้ในแคลิฟอร์เนีย

ไฟป่าที่เกิดขึ้นต่อเนื่องมากกว่า 1 สัปดาห์ ในพื้นที่แคลิฟอร์เนียทางตอนเหนือ ดูเหมือนว่าจะบรรเทาลงอยู่ในสถานการณ์ที่สามารถควบคุมได้อันเนื่องมาจากกระแสลมที่อ่อนลง อุณหภูมิในอากาศลดต่ำลงและปฏิบัติการดับไฟป่าที่เข้ามาช่วยเจ้าหน้าที่ดับไฟป่าของรัฐแคลิฟอร์เนีย อย่างไรก็ตาม ไฟป่ายังคงทิ้งร่องรอยเผาไหม้ในพื้นที่

ภาพด้านบนแสดงร่องรอยพื้นที่เผาไหม้จากเหตุการณ์ไฟป่าที่ใหญ่ที่สุดสองเหตุการณ์ซึ่งทีมดับไฟป่าเรียกว่า August Lightning Siege of 2020 โดยเป็นเหตุการณ์ที่เกิดฟ้าผ่าและทำให้เกิดไฟลุกขึ้นนับร้อยจุดทั่วแคลิฟอร์เนียทางตอนเหนือ ภาพทั้งสองบันทึกในวันที่ 26 สิงหาคม 2563 ด้วยเครื่องมือ Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) บนดาวเทียม Terra ขององค์การนาซา จุดสีแดงแสดงการตรวจพบไฟ(fire detections) หรือจุด(pixels)ในเครื่องมือตรวจวัดและอัลกอริทึมของคอมพิวเตอร์ระบุว่าเป็นจุดที่มีไฟเกิดขึ้น ภาพ false-color ที่ใช้การรวมกันของแสงที่เห็นด้วยตาเปล่าและแสงอินฟาเรด(MODIS bands 7,2,1) เพื่อให้เห็นพื้นที่เดผาไหม้ผ่านควันไฟป่า พืชพรรณที่ถูกเผาไหม้จะปรากฏเป็นสีน้ำตาลและพืชพรรณที่ไม่ถูกเผาไหม้จะปรากฏเป็นสีเขียวอ่อน

ตั้งแต่วันที่ 17 สิงหาคม 2563 ไฟป่าเผาไหม้ครอบคลุมพื้นที่ 1 ล้านเอเคอร์ (4,000 ตารางกิโลเมตร) ทำลายโครงสร้างต่างๆ มากกว่า 2,000 แห่ง และมีผู้เสียชีวิต 7 ราย ไฟป่าที่ the LNU Lightning Complex ใกล้ Santa Rosa และไฟป่าที่ the SCU Lightning Complex ใกล้ San Jose มีพื้นที่เผาไหม้มากกว่า 360,000 เอเคอร์ (140,000 ตารางกิโลเมตร) จนถึงวันที่ 27 สิงหาคม ถือเป็นไฟป่าที่มีขนาดใหญ่อันดับสองและสามเมื่อเทียบในเชิงพื้นที่ในประวัติศาสตร์ของรัฐแคลิฟอร์เนีย

August 25, 2020 PNG

แผนที่ด้านบนแสดงความเข้มข้นของอนุภาคแบลกคาร์บอน(black carbon particulates หรือรุ้จักกันทั่วไปว่า เขม่า(soot) ในวันที่ 25 สิงหาคม Black carbon คือ อนุภาคหรือผงเขม่าที่เกิดจากกระบวนการเผาไหม้ต่างๆ อันได้แก่ การเผาเศษวัสดุชีวมวลจำพวกเศษวัชพืชและต้นไม้ (Biomass burning) การเผาเชื้อเพลิงแข็ง (ถ่าน ไม้ ฟืน) เพื่อการประกอบอาหารหรือกิจกรรมอื่นๆ และการเผาไหม้เชื้อเพลิงของเครื่องยนต์ (Engine combustion) โดยเฉพาะไอเสียการจากเผาไหม้ของน้ำมันดีเซล เป็นต้น ความสำคัญของผงฝุ่นเขม่าดำในปัจจุบัน คือ เป็น 1 ใน 3 ของสารกลุ่ม Short-Lived Climate Forcers (SLCFs) (เขม่า (black carbon), ก๊าซโอโซนในชั้นบรรยากาศ (Tropospheric ozone) and ก๊าซมีเทน (methane)) ที่เป็นกลุ่มสารมลพิษที่มีความสำคัญต่อภาวะโลกร้อนและการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศของโลก ตลอดจนทำให้เกิดผลกระทบด้านต่างๆ ในสิ่งแวดล้อม

แผนที่กากระจายตัวของ black carbon มาจากแบบจำลอง GEOS forward processing (GEOS-FP) ซึ่งเก็บรวบรวมข้อมูลทั้งจากดาวเทียม อากาศยาน และระบบการสังเกตการณ์ภาคพื้นดิน ในกรณีนี้ GEOS-FP เก็บรวบรวมข้อมูลการสังเกตุการณ์ไฟป่าและละอองลอยด้วยข้อมูลอุตุนิยมวิทยารวมถึง อุณหภูมิอากาศ ความชื้น กระแสลมเพื่อคาดการณ์พฤติกรรมและขนาดของแนวควันไฟป่า

อ้างอิงจาก NASA Earth Observatory images by Lauren Dauphin and Joshua Stevens, using MODIS data from NASA EOSDIS/LANCE and GIBS/Worldview and GEOS-5 data from the Global Modeling and Assimilation Office at NASA GSFC. Story by Kasha Patel.

หมอกควันจากไฟป่าและการเผาในที่โล่งลอยได้สูงและไกลแค่ไหน?

ธารา บัวคำศรี แปลเรียบเรียงจาก https://earthobservatory.nasa.gov/images/144658/how-the-smoke-rises

หมอกควันมีความลับอยู่มากมายที่ซ่อนเร้นไปจากสายตาของมนุษย์ หมอกควันสามารถลอยได้สูงและไกลแค่ไหน? มันเปลี่ยนแปลงไปอย่างไรเมื่อเคลื่อนตัว? ในหมอกควันมีองค์ประกอบของอนุภาคขนาดเล็กใดอยู่บ้าง?

คำถามข้างต้นกลายมาเป็นเรื่องด่วนมากขึ้นเมื่อฤดูกาลไฟป่าเพิ่มความเข้มข้นและยาวนานขึ้นอันเนื่องมาจากผลของการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ ดังกรณีไฟป่าที่เกิดขึ้นในรัฐแคลิฟอร์เนีย สหรัฐอเมริกา

ในขณะที่เกิด ไฟป่า ลุกลามขยายตัวทางตอนเหนือของแคลิฟอร์เนียเมื่อวันที่ 9 พฤศจิกายน ปี พ.ศ.2561 ดาวเทียม Terra ได้เก็บข้อมูลภาพของกลุ่มหมอกควันไฟ และภาพจากเครื่องมือตรวจวัด Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) ดาวเทียมแสดงให้เห็นถึงกลุ่มหมอกควันขนาดใหญ่ลอยตัวอยู่เหนือบริเวณเกิดไฟ(ภาพบนซ้าย) กล้อง MISR(Multi-angle Imaging SpectroRadiometer) ที่ติดตั้งบนดาวเทียม Terra แสดงถึงแนวหมอกควันไฟที่ลอยตัวขึ้นไปสูง 2-3 กิโลเมตร (ภาพบนขวา) เหนือพื้นที่ พอที่จะทำให้หมอกควันจากการเผายกตัวขึ้นไปยังชั้นบรรยากาศโทรโพสเฟียร์ที่เรียกว่า free troposphere ซึ่งเป็นเงื่อนไขสำคัญที่ทำให้หมอกควันกระจายตัวกว้างขวางออกไป กลุ่มหมอกควันได้ค่อยๆ ลดตัวลงลอยสูงจากพื้นราว 1 กิโลเมตรเมื่อเคลื่อนตัวไปทางด้านใต้และตะวันตก และออกสู่มหาสมุทร(แปซิฟิก) แผนภาพด้านล่างแสดงถึงระดับความสูงของกลุ่มหมอกควันในระยะทางต่างๆ จากแหล่งกำเนิดที่มาจากไฟป่าและการเผาในที่โล่ง

ความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์ที่ยิ่งใหญ่บางอันไม่ได้มาจากการวิเคราะห์ภาพใดภาพหนึ่งหรือเหตุการณ์ใดเหตุการณ์หนึ่ง แต่มาจากการรวบรวมข้อมูลจากหลายร้อยหลายพันเหตุการณ์ของของหมอกควันที่บันทึกภาพด้วยเครื่องวัดต่างๆ เช่น MISR ทีมงานวิจัยทำการรวมรวมฐานข้อมูลมาเป็นเวลาหลายปีในเรื่องนี้ ในปี พ.ศ.2553 Maria Val Martin และเพื่อนร่วมงาน ตีพิมพ์ข้อมูล การสังเกตการณ์ 5 ปีในอเมริกาเหนือ และทีมงานวิจัยนี้ได้ วิเคราะห์ขยายครอบคลุม การเกิดไฟทั่วโลกช่วง 3 ปี

พวกเขาพบว่าบางส่วนของหมอกควันไฟป่าที่เกิดขึ้นในทวีปอเมริกาเหนือราวร้อยละ 4-12 ลอยตัวขึ้นไปบริเวณชั้นบรรยากาศโทรไพสเฟียร์ที่เรียกว่า planetary boundary layer ในทวีปอเมริกาเหนือ ไฟป่าดังกล่าวมีขนาดใหญ่ที่สุดและมักจะเกิดขึ้นในเขตป่าบอเรียลของแคนาดาและอลาสะกาในช่วงฤดูแล้ง การเผาในที่โล่งที่เกิดขึ้นในภาคเกษตรและพื้นที่ทุ่งหญ้าจะเกิดขึ้นทั่วไปใน 48 รัฐของสหรัฐอเมริกาซึ่งจะเกิดกลุ่มหมอกควันที่มีขนาดเล็กและมีทางยาวน้อยกว่า

นาย Val Martin นักวิทยาศาสตร์ด้านบรรยากาศที่มหาวิทยาลัย Sheffield กล่าวว่า “ความสูงที่หมอกควันสามารถลอยขึ้นไปถึงนั้นมีความสำคัญ มันจะเป็นตัวกำหนดช่วงชีวิตของมลพิษทางอากาศ เส้นทางใต้ลมที่มันจะเคลื่อนตัวไปและขนาดของผลกระทบด้านสิ่งแวดล้อม นี่คือข้อมูลที่เป็นหัวใจในการเตือนประชาชนเมื่อเกิดเหตุการณ์มลพิษทางอากาศซึ่งจะช่วยลดหรือเลี่ยงผลกระทบต่อสุขภาพได้

นักวิจัยกำลังทำงานเพื่อสรุปข้อมูลจาก MISR เข้าไปในแบบจำลองบรรยากาศที่สำคัญๆ แบบจำลองต่างๆ ยังขาดข้อมูลที่ถูกต้องเกี่ยวกับความสูงของกลุ่มหมอกควัน “ถ้าแบบจำลองบรรยากาศของเราสามารถจัดการข้อมูลในโลกจริง เราก็มีโอกาสมากขึ้นในการได้ข้อมูลที่ถูกต้อง เช่น กลุ่มหมอกควันจะเคลื่อนตัวไปที่ไหน และพื้นที่ใดที่หมอกควันจะส่งผลต่อคุณภาพอากาศและสุขภาพของคน”