ความลึกเชิงแสงของละอองลอย(Aerosol Optical Depth)

เราเรียกอนุภาคของแข็งและของเหลวที่แขวนลอยอยู่ในบรรยากาศว่า “ละอองลอย(aerosol)” ตัวอย่างเช่น ฝุ่นที่ลอยมาตามกระแสลม เกลือทะเล เถ้าจากการระเบิดของภูเขาไฟ ควันไฟป่า และมลพิษจากโรงงานอุตสาหกรรม เป็นต้น ละอองลอยสามารถทำให้อุณหภูมิพื้นผิวโลกอุ่นขึ้นหรือเย็นลง ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับขนาด ชนิดและตำแหน่งของมัน ละอองลอยช่วยทำให้เมฆก่อตัวหรือจำกัดการก่อตัวของเมฆ ละอองลอยบางชนิดมีอันตรายต่อสุขภาพของมนุษย์หากรับเข้าไปในร่างกาย

แผนที่ด้านบนแสดงปริมาณเฉลี่ยรายเดือนของละอองลอยทั่วโลกจากข้อมูลการเก็บบันทึกโดยเครื่องมือ Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) บนดาวเทียม Terra ของนาซา เราเรียกวิธีการวัดละอองลอยด้วยดาวเทียมว่าความลึกเชิงแสงของละอองลอย(aerosol optical thickness) การวัดอยู่บนข้อเท็จจริงที่ว่าอนุภาคจะเปลี่ยนวิธีการที่บรรยากาศสะท้อนและดูดกลืนแสงที่ตามองเห็นและแสงอินฟาเรด ความลึกเชิงแสงที่น้อยกว่า 0.1 (สีเหลืองซีดสุด) นั้นสภาพท้องฟ้าจะโปร่งใสและมีความสามารถมองเห็นได้มากที่สุด ถ้าความลึกเชิงแสงเป็น 1 (สีน้ำตามเข้ม) สภาพท้องฟ้าจะขมุกขมัว

ปริมาณละอองลอยที่สูงที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการต่างๆ ในสถานที่ต่างๆ และช่วงเวลาใดเวลาหนึ่งของปี ละอองลอยเกิดขึ้นมากในแถบอเมริกาใต้จากเดือนกรกฏาคมถึงกันยายน อันเนื่องมาจากการเตรียมพื้นที่และการเผาเศษวัสดุเหลือใช้ทางการเกษตรที่เกิดขึ้นอย่างกว้างขวางทั่วทั้งลุ่มน้ำแอมะซอนและภูมิภาค Cerrado ในช่วงฤดูแล้ง ละอองลอยมีแบบแผนที่คล้ายคลึงในอเมริกากลางช่วงเดือนมีนาคมถึงพฤษภาคม ในแอฟริกาตอนกลางและใต้ช่วงเดือนมิถุนายนถึงกันยายน และในเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ช่วงเดือนมกราคมถึงเมษายน

ในหลายกรณี ความเข้มข้นของละอองลอยไม่ได้เกี่ยวข้องกับไฟ เช่น จากเดือนพฤษภาคมถึงสิงหาคมของทุกปี ปริมาณละอองลอยเพิ่มขึ้นอย่างมากในแถบคาบสมุทรอาราเบียและทะเลโดยรอบอันเนื่องมาจากพายุฝุ่นทราย ปริมาณละอองลอยที่สูงมากขึ้นยังพบในแถบเชิงเขาหิมาลัยทางตอนเหนือของอินเดียในบางเดือน และปกคลุมภาคตะวันออกของจีนในช่วงหลายเดือนอันเนื่องมาจากมลพิษทางอากาศจากกิจกรรมของมนุษย์

View, download, or analyze more of these data from NASA Earth Observations (NEO): Aerosol Optical Depth

ว่าด้วยละอองลอย(Aerosol)บนโลก

atmosphere_geo5_2018235

asia_geo5_2018235หายใจลึกๆ ถึงแม้ว่าอากาศจะดูแจ่มใส มันเกือบแน่นอนว่าเราได้หายใจเอาอนุภาคของแข็งและละอองของเหลวเข้าไป สสารที่มีอยู่ทั่วไปนี้รู้จักกันในชื่อ “ละอองลอย(aerosols) ซึ่งพบได้ทุกหนทุกแห่งในอากาศเหนือผิวมหาสมุทร ทะเลทราย เขตเทือกเขา ผืนป่า ทุ่งน้ำแข็งและระบบนิเวศทุกๆ แห่งระหว่างนั้น

หากเราเคยเห็นควันที่กระจายปกคลุมจากการเกิดไฟป่า เถ้าจากการระเบิดของภูเขาไฟและฝุ่นละอองในสายลม ที่เราเห็นนั่นแหละคือละอองลอย เครื่องมือวัดบนดาวเทียมหลายดวง เช่น  Terra, Aqua, Aura, and Suomi NPP  ก็เห็น (see) ละอองลอยเหล่านี้ด้วย โดยเป็นมุมมองที่แตกต่างอย่างสิ้นเชิงสูงจากพื้นผิวโลกนับร้อยกิโลเมตร แบบจำลองของ Nasa ที่เรียกว่า Goddard Earth Observing System Forward Processing (GEOS FP) ทำให้เราได้ภาพที่ครอบคลุมของละอองลอยที่กระจายไปทั่วชั้นบรรยากาศโลก

ภาพด้านบนเป็นผลของแบบจำลอง GEOS FP ในวันที่  23 สิงหาคม 2561 ในวันดังกล่าว มีแนวควันขนาดใหญ่ลอยอยู่เหนือทวีปอเมริกาเหนือและแอฟริกา พายุหมุนเขตร้อนสามลูกเคลื่อนตัวอยู่ในมหาสมุทรแปซิฟิก และกลุ่มก้อนของฝุ่นขนาดใหญ่ลอยอยู่ในทะเลทรายของแอฟริกาและเอเชีย สามารถมองเห็นพายุได้ชัดในขดขนาดยักษ์ของเกลือทะเล (sea salt aerosol)แสดงเป็นสีฟ้าโดยมีลมยกตัวขึ้นสู่อากาศเป็นส่วนหนึ่งของสเปร์ยทะเล(sea spray) เขม่าดำ(Black carbon) (แสดงเป็นสีแดง)เป็นอนุภาคที่เกิดจากการเปาไหม้ การสันดาปของเครื่องยนต์และการปล่อยจากกิจกรรมอุตสาหกรรม ส่วนอนุภาคที่แบบจำลองได้จำแนกว่าเป็น “ฝุ่น” นั้นแสดงเป็นสีม่วง ภาพด้านบนยังแสดงถึงชั้นของข้อมูลแสงกลางคืน(night light data) ที่บันทึกโดยเครื่องมือวัด Visible Infrared Imaging Radiometer Suite (VIIRS) บนดาวเทียม Suomi NPP ซึ่งแสดงให้เห็นถึงตำแหน่งที่ตั้งของเมืองต่างๆ

หมายเหตุ : ละอองลอยในภาพสองภาพด้านบนไม่ได้เป็นตัวแทนข้อมูลภาพถ่ายดาวเทียมโดยตรง แบบจำลอง GEOS FP เป็นเช่นเดียวกับแบบจำลองอากาศและสภาพภูมิอากาศทุกแบจำลอง กล่าวคือมีการใช้สูตรทางคณิตศาสตร์ที่นำเสนอถึงกระบวนการทางกายภาพเพื่อคำนวณว่ามีอะไรเกิดขึ้นบ้างในชั้นบรรยากาศในวันที่ 23 สิงหาคม การวัดคุณสมบัติทางกายภาพ เช่น อุณหภูมิ ความชื้น ละอองลอย และกระแสลม เป็นสิ่งที่ต้องทำเป็นประจำและป้อนเข้าไปในแบบจำลองเพื่อทำการจำลองสภาพจริงของโลกให้ดีขึ้น

ข้อมูลบางส่วนมาจากการทำงานของดาวเทียม และข้อมูลอื่นๆ มาจากการเก็บรวบรวมโดยเครื่องมือวัดภาคพื้นดิน ข้อมูล Fire radiative power มาจากเครื่องมือวัด Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) บนดาวเทียม Aqua และ Terra นั้นเป็นข้อมูลดาวเทียมชุดหนึ่งที่นำมาใช้ในแบบจำลองโดยตรง

เหตุการณ์ที่ปรากฎอยู่ในภาพด้านบนนั้นเป็นปัญหาที่ค่อนข้างรุนแรงในภาคพื้นดิน ในวันที่ 23 สิงหาคม ชาวเกาะฮาวายต้องเผชิญกับพายุฝนที่กระหน่ำนำไปสู่น้ำท่วมและดินถล่มเมื่อพายุเฮอริเคนเลน  (Hurricane Lane) เข้าถล่ม ในขณะที่พายุหมุนเขตร้อนสองลูกคือ โซลิก(Soulik) และชิมารอน(Cimaron)พัดเข้าจ่อเกาหลีใต้และญี่ปุ่น แนวควันที่ลอยอยู่เหนือแอฟริกาตอนกลางเป็นเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นตามฤดูกาล(seasonal occurrence) ส่วนใหญ่เกิดจากการแผ้วถางพื้นที่เพาะปลูกและเลี้ยงสัตว์ ควันไฟที่ลอยอยู่เหนือทวีปอเมริกาเหนือมาจากไฟป่าขนาดใหญ่ในแคนาดา (Canada) และสหรัฐอเมริกา(the United States).

อ่านเพิ่มเติม :

NASA Earth Observatory images by Joshua Stevens, using GEOS data from the Global Modeling and Assimilation Office at NASA GSFC. Story by Adam Voiland.