ปีแล้งในผืนป่าอะเมซอน 2010 Drought in the Amazon Forest

ความแห้งแล้งมีผลต่อป่าเขตร้อนอย่างไร ต้นไม้รากลึกที่อยู่ผืนป่าอะเมซอนอันหลากหลายอาจทนแล้งได้ นักวิทยาศาสตร์ได้สังเกตว่าต้นไม้นั้นจริงๆ แล้วผลิใบมากขึ้นในช่วงฤดูแล้ง ทว่าความแห้งแล้งนั้นได้สุดขั้วมากกว่าวัฐจักรแล้งตามฤดูกาล และในปี 2005 ภ้ยแล้งทำให้ต้นไม้ไม่โตและตายลงในพื้นที่ที่ได้มีการศึกษาติดตามเป็นอย่างดีในผืนป่าอะเมซอน ด้วยผลการศึกษาที่ขัดแย้งกันว่าความแห้งแล้งที่มีผลกระทบอย่างไรต่อผืนป่าขนาดใหญ่นั้นยังเป็นคำถามทางวิทยาศาสตร์ที่ยังรอการค้นหา

ระหว่างเดือนกรกฎาคมและกันยายน 2010 ภัยแล้งอันรุนแรงเกิดขึ้นทั่วลุ่มน้ำอะเมซอน แม่น้ำเนโกร ซึ่งเป็นสาขาหนึ่งของแม่น้ำอะเมซอน ได้ลดลงถึงจุดต่ำสุดในรอบ 109 ปี เท่าที่มีการบันทึกไว้ และไฟป่าที่มิอาจควบคุมได้ก่อให้เกิดควันไฟปกคลุมไปทั่วพื้นที่ลุ่มน้ำ คำถามคือความแห้งแล้งมีผลกระทบต่อต้นไม้อย่างไร

ภาพข้างบนแสดงถึงคำตอบที่อาจเป็นไปได้ ภาพดังกล่าวเป็นการวัด “ความเขียว” ของพืชพรรณโดย Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer(MODIS) ของดาวเทียม Terra ขององค์การนาซา ชี้ให้เห็นถึงสภาพของพืชพรรณระหว่างเดือนกรกฎาคมถึงเดือนกันยายนปี 2010 เปรียบเทียบกับสภาพทั่วไปโดยเฉลี่ยของช่วงเวลาเดียวกันระหว่างปี 2000 และ 2009 (ยกเว้นปี 2005 ที่เป็นปีแห้งแล้งอีกปีหนึ่ง) ดัชนีพืชพรรณ(the vegetation indices) เป็นการวัดว่าการสังเคราะห์จะเกิดขึ้นมากน้อยเท่าไรโดยดูจากการที่ดาวเทียมจะบันทึกพืชพรรณจากใบได้มากน้อยเพียงใด ในปี 2010 ดัชนีพืชพรรณบันทึกค่าที่ตำ่กว่าเมื่อเทียบกับปีที่ผ่านมา ระบุว่าต้นไม้ภายใต้ความเค้นของความแห้งแล้งจะเกิดใบน้อยลงหรือมีคลอโรฟิลในใบไม้น้อยลง หรือเป็นไปได้ทั้งสองกรณี

แต่การวัดพืชพรรณเหนือผืนป่าเขตร้อนอาจไม่เป็นเรื่องตรงไปตรงมา ดัชนีพืชพรรณ (the vegetation index) นั้นพิจารณาจากแสงอินฟราเรดและแสงที่ตามนุษย์มองเห็นได้ที่พีชสะท้อนกลับออกสู่อวกาศ ผืนป่าที่หนาทึบของป่าเขตร้อนจะดูดซับแสงที่มองเห็นได้ไว้มากที่สุด จึงสะท้อนแสงในช่วงดังกล่าวได้น้อยออกสู่อวกาศซึ่งดาวเทียมสามารถวัดได้ ทำให้ยากที่จะคำนวณดัชนีพืชพรรณเมื่อเทียบกับระบบนิเวศอื่นๆ ขณะเดียวกัน ควันไฟก็เป็นตัวสะท้อนแสงที่มองเห็นได้ เมื่อมีควันในชั้นบรรยากาศในช่วงฤดูแล้ง แสงที่สะท้อนเพิ่มทำให้ดูเหมือนว่าผืนป่านั้นไม่สมบูรณืเหมือนที่ควรจะเป็น ในช่วงปีที่เกิดความแห้งแล้ง ควันจึงเป็นปัญหา และการที่ไฟป่านั้นเกิดขึ้นทั่วไปในสภาพที่แห้งแล้งและผืนป่าอะเมซอนนั้นก็ถูกปกคลุมไปด้วยควันแทบทั้งหมด

เพื่อแก้ปัญหาดังกล่าวนี้ MODIS จึงทำการวัดละอองลอย(aerosols) และเมฆที่เป็นตัวก่อกวนการวัดดัชนีพืชพรรณ ในกรณีของภาพถ่ายดาวเทียมนี้ นักวิทยาศาสตร์วิเคราะห์หมอกควันและเมฆของภาพแต่ละภาพและเอาภาพที่ปะปนกันมากเกินไปออก การวัดที่เหลืออยู่ ทีมนักวิทยาศาสตร์สรุปว่าพื้นที่ป่า 1.68 ล้านตารางกิโลเมตรแสดงถึงสัญญานของความเค้นจากภัยแล้งหรือการลดลงของการสังเคราะห์แสง การวิเคราะห์อีกชุดหนึ่งใช้ข้อมูลปริมาณน้ำฝนซึ่งสรุปว่าต้นไม้ลดลงอย่างมีนัยสำคัญในช่วงความแห้งแล้งของปี 2010

การลดลงของต้นไม้มีผลในวงกว้าง ป่าเขตร้อนโดยเฉพาะอย่างยิ่งผืนป่าอะเมซอนนั้นเป็นแห่งเก็บคาร์บอนที่ใหญ่ที่สุดแห่งหนึ่งของโลก ป่าไม้ดึงเอาคาร์บอนจากบรรยากาศและเปลี่ยนเป็นสสารในต้นพืช หากป่าเขตร้อนแห้งลงภายใต้สภาวะอากาศที่เปลี่ยนแปลงไป ป่าไม้ก็จะปลดปล่อยคาร์บอนที่เก็บไว้ในเนื้อไม้ที่เน่าเปื่อยของต้นไม้ที่ตายแล้วออกสู่ชั้นบรรยากาศซึ่งส่งผลต่อภาวะโลกร้อนมากขึ้น นักวิทยาศาสตร์พยายามที่จะจัดการค้นหาว่าอะไรเกิดขึ้นกับป่าเขตร้อนในสภาพภูมิอากาศต่างๆ เมื่อความแห้งแล้งในป่าฝนเขตร้อนมีแนวโน้มที่จะเกิดมากขึ้น

อ้างอิง

  1. Asner, G.P., and Alencar, A. (2010, August). Drought impacts on the Amazon forest: the remote sensing perspective. New Phytologist, 187 (3), 569-578.
  2. Lewis, S.L., Brando, P.M., Phillips, O.L., van der Heijden, G.M.F., and Nepstad, D. (2011, February 4). The 2010 Amazon drought. Science, 331 (6017), 554.
  3. Li, W., Fu, R., Juárez, R.I.N., and Fernandes, K. (2008, May). Observed change of the standardized precipitation index, its potential cause and implications to future climate change in the Amazon region. Philosophical Transactions of the Royal Society B, 363 (1498), 1767-1772.
  4. Phillips, O.L., et al. (2009, March 6). Drought sensitivity of the Amazon rainforest.Science, 323 (5919), 1344-1347.
  5. Xu, L., Samanta, A., Costa, M.H., Ganguly, S., Nemani, R.R., and Myneni, R.B. (2011, April 8). Widespread decline in greenness of Amazonian vegetation due to the 2010 drought. Geophysical Research Letters, 38, L07402.

NASA Earth Observatory image created by Jesse Allen, using data provided courtesy of Ranga Myneni, Boston University. Caption by Holli Riebeek.

Instrument: 
Terra – MODIS

ละอองลอย(Aerosols) – ฝุ่นละออง(ถ่านหิน)ในสายลม!

นับตั้งแต่ปี 2543 เป็นต้นมา เครื่องมือ Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) บนดาวเทียม Terra ขององค์การนาซาได้ทำการวัดแบบแผนของละอองลอย(aerosols) ซึ่งหมายถึงอนุภาคขนาดเล็กแขวนลอยในอากาศ ทั้งนี้เพื่อช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เข้าใจถึงอิทธิพลอันสลับซับซ้อนที่ “ละอองลอย” มีต่อภูมิอากาศโลก แผนที่โลกเปรียบเทียบให้เห็นแบบแผนการกระจายตัวของละอองลอยทั่วโลกในช่วงปี 2543-2550 (ภาพบน) และค่าเฉลี่ยของละอองลอยในปี 2550(ภาพด้านล่าง)

แผนที่บนแสดงความหนา(ทึบแสง)ของละอองลอย จากสีเหลืองซึ่งหมายถึงทึบแสงน้อย ไปหาสีแดงเข้มซึ่งหมายถึงทึบแสงมาก ความหนา(ทึบแสง) บ่งบอกถึงว่า ละอองลอยจะป้องกันมิให้แสงผ่านออกไปสู่ชั้นบรรยากาศได้มากน้อยเท่าใด

แบบแผนของละอองลอย(aerosol patterns) ที่แสดงนี้เป็นผลมาจากทั้งกิจกรรมของมนุษย์และธรรมชาติ ในกรณีทางตอนเหนือของแอฟริกา ด้านตะวันออกของจีนและภูมิภาคตะวันออกกลางนั้นเป็นเรื่องของพายุฝุ่น ที่สำคัญโรงไฟฟ้าถ่านหินและยานยนต์ของจีนก่อให้เกิดละอองลอยปลดปล่อยออกสู่บรรยากาศเป็นจำนวนมหาศาล ส่วนทางตอนเหนือและตอนกลางของแอฟริกา เอเชียตะวันออกเฉียงใต้ อินโดนีเซีย อเมริกากลางและใต้ จะเป็นเรื่องของฤดูกาลเผาเศษวัสดุทางการเกษตร ส่วนทางตอนเหนือของอเมริกาตะวันตก ละอองลอยมาจากไฟป่าที่เกิดขึ้นโดยมนุษย์และธรรมชาติ ส่วนทางตอนเหนือของแอนตาร์ติก กระแสลมที่ไม่เคยหยุดพัดนำพาเอาละอองเกลือทะเลขึ้นสู่บรรยากาศ

แผนที่ด้านล่างแสดงค่าเฉลี่ยปี 2550 ที่ซึ่งมีละอองลอยเข้มข้นมากกว่าค่าเฉลี่ยจะเป็นสีแดง ส่วนที่ซึ่งมีค่าเฉลี่ยน้อยกว่าจะเป็นสีฟ้า การเผาไหม้ที่เกิดขึ้นในอเมริกาใต้นั้นมีความชัดเจนมากในปี 2550 ละอองฝุ่นควันจากลุ่มน้ำอะเมซอนแพร่กระจายลงไปทางตอนใต้สู่ชายฝั่งของอุรุกวัยและตอนเหนือของอาร์เจนตินา ละอองฝุ่นควันจากจีนตะวันออกก็มีความเข้มข้นสูงกว่าค่าเฉลี่ยเช่นกัน ส่วนอินเดียและเขตซาเฮลของแอฟริกาตะวันตกมีความเข้มข้นสูงกว่าค่าเฉลี่ยแต่น้อยกว่าเมื่อเทียบกับด้านตะวันออกของจีน

ในขณะที่ ละอองฝุ่นควันจากอินโดนีเซีย (โดยเฉพาะอย่างยิ่งจากเกาะบอร์เนียวที่ซึ่งไฟจากป่าพรุส่งละอองฝุ่นควันเข้าปกคลุมท้องฟ้าในช่วงฤดูเผาไหม้) นั้นมีความเข้มข้นที่ไม่มากนัก เช่นเดียวกับพื้นที่แอฟริกาตอนกลาง ระดับของละอองลอยในเขตละติจูดสูงของป่าโบเรียลนั้นก็มีค่าต่ำ ชี้ให้เห็นว่า ปี 2550 นั้น มิใช่เป็นช่วงที่เกิดไฟป่าโบเรียลครั้งใหญ่

อุณหภูมิเฉลี่ยผิวโลก

This slideshow requires JavaScript.

ช่วงการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ (องศาเซลเซียส)

 

โลกกำลังร้อนขึ้น ไม่ว่าจะมาจากกิจกรรมของมนุษย์หรือความแปรปรวนของธรรมชาติ และหลักฐานบอกเราว่า มนุษย์เป็นตัวการสำคัญ เทอร์โมมิเตอร์ทั่วโลกตรวจวัดบักทึกอุณหภูมินับตั้งแต่การปฏิวัติอุตสาหกรรมได้เริ่มต้นขึ้น

การวิเคราะห์โดยนักวิทยาศาสตร์ที่ NASA’s Goddard Institute for Space Studies (GISS) และภาพสไลด์ที่แสดงข้างต้น อุณหภูมิเฉลี่ยผิวโลกเพิ่มขึ้นโดยประมาณ 0.8 องศาเซลเซียส (1.4 องศาฟาเรนไฮท์) นับตั้งแต่ปี ค.ศ. 1880  ความร้อนที่เพิ่มขึ้นสองในสามเกิดขึ้นนับตั้งแต่ปี ค.ศ. 1975 ที่อัตราประมาณ 0.15-0.20 องศาเซลเซียสต่อทศวรรษ

คำถามคือ ทำไมเราต้องสนใจอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นเพียงแต่หนึ่งองศา จะว่าไปแล้ว การผกผันของอุณหภูมิเกิดขึ้นหลายองศาในทุก ๆ วัน ในที่ที่เราอาศัยอยู่

บันทึกอุณหภูมิโลกนี้เป็นค่าเฉลี่ยทั่วทั้งผิวโลก อุณหภูมิที่เราประสบอยู่ทุกเมื่อเชื่อวันและในระยะเวลาสั้น ๆ นั้นสามารถเปลี่ยนแปลงขึ้นลงได้มากเนื่องจากเหตุการณ์ที่เป็นวัฐจักรที่เราสามารถทำนายได้ เช่น กลางวัน กลางคืน ฤดูร้อน ฤดูหนาว เป็นต้น และแบบแผนการตกของน้ำจากฟากฟ้า(precipitation) และการเคลื่อนที่ของลมที่ยากแก่การคาดการณ์

ส่วนอุณหภูมิเฉลี่ยผิวโลกนั้นขึ้นอยู่กับว่ามีพลังงานเท่าไรที่โลกรับจากดวงอาทิตย์และมีจำนวนเท่าใดที่สะท้อนกลับจากผิวโลกออกสู่อวกาศ ปริมาณพลังงานดังกล่าวนี้มีการเปลี่ยนแปลงเพียงเล็กน้อย รังสีความร้อนที่แผ่ออกจากผิวโลกนั้นส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบทางเคมีของชั้นบรรยากาศ โดยเฉพาะอย่างยิ่งปริมาณของก๊าซเรือนกระจกที่เป็นตัวกักเก็บความร้อน

การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิเฉลี่ยผิวโลก 1 องศา นั้นจึงมีความสำคัญเพราะว่ามันต้องใช้ความร้อนปริมาณมหาศาลเพื่อที่จะทำให้มหาสมุทร ชั้นบรรยากาศ และแผ่นดินอุ่นขึ้น ในอดีต อุณหภูมิที่ลดลง 1 ถึง 2 องศา ทำให้โลกทั้งโลกอยู่ในยุคน้ำแข็งน้อย (the Little Ice Age) อุณหภูมิที่ลดลง 5 องศา นั้นเพียงพอที่จะฝังให้ทวีปอเมริกาเหนือให้อยู่ภายใต้ชั้นน้ำแข็งมหึมาเมื่อ 20,000 ปีก่อน

แผนที่ข้างบนแสดงถึงความแปรปรวนหรือความเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ มิใช่”อุณหภูมิสัมบูรณ์ (absolute temperature) แผนที่ชี้ให้เห็นว่า ภูมิภาคต่างๆ ของโลกร้อนขึ้นหนือเย็ยลงเท่าไรเมื่อเปรียบเทียบกับช่วงปี ค.ศ.1951-1980 ซึ่งใช้เป็นปีฐาน (ต้องไม่ลืมว่าอุณหภูมิอากาศเหนือพื้นผิวโลกในช่วงเวลาดังกล่าวอยู่ที่ราว ๆ 14 องศาเซลเซียส (หรือ 57 องศาฟาเรนไฮท์) โดยค่าความไม่แน่นอนนั้นอยู่ราวสิบเท่า) หรืออีกนัยหนึ่ง แผนที่พยายามจะบอกว่า ภูมิภาคต่างๆ ของโลกจะร้อนกว่าหรือเย็นกว่าเมื่อเทียบกับค่าเฉลี่ยของภูมิภาคนั้นในช่วงปี ค.ศ.1951-1980

ข้อมูลในแผนที่เริ่มจากปี ค.ศ.1880 เพราะการสังเกตการณ์ในระดับโลกไม่อาจทำได้ก่อนหน้านี้ มีการเลือกช่วงปี ค.ศ. 1951-1980 เนื่องจาก the U.S. National Weather Service ใช้ช่วง 3 ทศวรรษ (a three-decade period) เพื่อกำหนดค่าปกติหรืออุณหภูมิเฉลี่ย การวิเคราะห์อุณหภูมิของ GISS เริ่มในราวปี ค.ศ.1980 ดังนั้น ช่วง 3 ทศวรรษที่ผ่านมาล่าสุดคือปี ค.ศ.1951-1980 มันเป็นช่วงเวลาเดียวกับที่คนรุ่นผู้ใหญ่ในปัจจุบันได้เติบโตขึ้น จึงเป็นจุดอ้างอิงร่วมกันของคนจำนวนมากสามารถระลึกถึงได้

การทำการวิเคราะห์ GISS ใช้ข้อมูลที่อยู่จากสถานีอุตุนิยมวิทยา 6,300 แห่งทั่วโลก ตลอดจนดาวเทียมและเรือสังเกตการณ์อุณหภูมิพื้นผิวทะเล และสถานีวิจัยในแอนตาร์กติก ข้อมูลทั้งสามชุดนี้ถูกป้อนเข้าในโปรแกรมวิเคราะห์คอมพิวเตอร์ซึ่งสามารถให้สาธารณะชนดาวน์โหลดได้จากเว็บไซต์ของ GISS ซึ่งคำนวณแนวโน้มในความผันผวนของอุณหภูมิที่สัมพันธ์กับอุณหภูมิเฉลี่ยของเดือนเดียวกันในช่วงปี ค.ศ. 1951-1980

เป้าหมายของทีมนักวิทยาศาสตร์ที่ GISS คือต้องการให้ข้อมูลการประมาณการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิที่สามารถเปรียบเทียบกับการคาดการณ์ของการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศโลกอันเกี่ยวเนื่องกับคาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศ ฝุ่นละออง(aerosols) และการเปลี่ยนแปลงที่เกี่ยวข้องกับกิจกรรมของดวงอาทิตย์

จากที่แผนที่แสดงให้เห็น ภาวะโลกร้อน(global warming) มิได้หมายถึง การที่อุณหภูมิเพิ่มขึ้น 1 องศา ในทุกหนทุกแห่ง ในทุกๆ วันเวลา อุณหภูมิในแต่ละช่วงปีหรือช่วงทศวรรษอาจเพิ่มขึ้น 5 องศา ในภูมิภาคใดภูมิภาคหนึ่งและลดลงมา 2 องศาในอีกช่วงปีหรือช่วงทศวรรษหนึ่ง ฤดูหนาวที่เย็นยะเยือกสุดขั้วในที่ที่หนึ่งอาจตามมาด้วยฤดูร้อนสุด ๆ หรือฤดูกาลอันหนาวเย็นในพื้นที่หนึ่งอาจทำให้เกิดสมดุลโดยฤดูหนาวอันอบอุ่นในอีกพื้นที่หนึ่งของโลก

โดยทั่วไป การเกิดความร้อนจะอยู่ในแผ่นดินมากกว่าในมหาสมุทรเพราะน้ำดูดซับและคายความร้อนได้ช้ากว่า (thermal inertia) การเกิดความร้อนอาจแตกต่างกันอย่างสิ้นเชิงภายในมวลแผ่นดินและแอ่งมหาสมุทรแต่ละแห่ง

ในช่วงทศวรรษที่ผ่านมา (ค.ศ.2000-2009) การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิบนผิวดินเกิดขึ้นร้อยละ 50 มากกว่าการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิในมหาสมุทร ในกรณีของสหรัฐอเมริกา ในแถบยูเรเชียเกิดขึ้นสองในสามเท่า และในกรณีของอาร์กติกและคาบสมุทรแอนตาร์กติกเกิดขึ้นสามในสี่เท่า พื้นผิวมหาสมุทรที่เกิดความร้อนมากที่สุดคือมหาสมุทรอาร์กติก รองลงมาเป็นมหาสมุทรอินเดียและมหาสมุทรแปซิฟิกด้านตะวันตก ตามาด้วยมหาสมุทรแอตแลนติก

จากการวิเคราะห์ ปี ค.ศ. 1880 ถึง 1950 ดูเหมือนจะเย็นกว่า (มีสีฟ้ามากกว่าสีแดง) และเริ่มเย็นน้อยลงเมื่อเข้าสู่ช่วงทศวรรษ 1950s ทศวรรษในช่วงปีฐานนั้นไม่พบว่ามีความร้อนหรือเย็นเพราะใช้เป็นค่ามาตรฐานเทียบกับช่วงทศวรรษต่าง ๆ ที่มีการวัดค่า ระดับที่แตกต่างกันมากขึ้นระหว่างทศวรรษ 1940s และ 1970s อาจมาจากความแปรปรวนของธรรมชาติและโดยฝุ่นละออง(Aerosols) ที่ส่งผลให้เกิดการเย็นลง อันเป็นผลมาจากการเจริฐเติบโตทางเศรษฐกิจอย่างรวดเร็วหลังสงครามโลกครั้งที่สอง

เจมส์ แฮนเซน ผู้อำนวยการ GISS ระบุว่า การใช้เชื้อเพลิงจากซากดึกดำบรรพ์นั้นเพิ่มขึ้นในช่วงหลังสงครามด้วยเช่นกัน (ร้อยละ 5 ต่อปี) ผลคือก๊าซเรือนกระจกเพิ่มปริมาณมากขึ้น แต่เนื่องจากผลการทำให้เย็นลงของฝุ่นละออง(Aerosols) นั้นเป็นผลกระทบในทันที ในขณะที่ ก๊าซเรือนกระจกจะสะสมตวัอย่างช้า ๆ และใช้เวลานานกว่าในการสลายไปจากชั้นบรรยากาศ  แนวโน้มการเกิดความร้อนที่มากขึ้นในช่วงสามทศวรรษล่าสุดสะท้อนให้เห็นว่าอิทธิพลของการเกิดความร้อนจากก๊าซเรือนกระจกนั้นมามีมากขึ้นกว่าผลของฝุ่นละออง(Aerosols) ที่ทำให้เกิดความเย็นลง พร้อมๆ กับการที่ฝุ่นละอองนั้นลดปริมาณลงจากมาตรการควบคุมด้านสิ่งแวดล้อม