เมฆที่ได้รับผลกระทบจากควันไฟป่าอาจทำให้ฝนตกน้อยลง

โดยเฉลี่ยแล้ว หยดน้ำมีขนาดครึ่งหนึ่งของขนาดที่เกิดจากเมฆที่ไม่ได้รับผลกระทบ

เมื่อควันพวยพุ่งขึ้นจากไฟป่าทางภาคตะวันตกของสหรัฐอเมริกา มันจะพ่นเมฆที่มีอนุภาคเล็กๆ ลอยอยู่ในอากาศ อะไรจะเกิดขึ้นต่อไปกับกลุ่มเมฆเหล่านี้ยังไม่มีการศึกษามากนัก แต่ในช่วงฤดูไฟป่าปี 2018 นักวิจัยได้เริ่มทำการบินวิจัย 7 ครั้ง ซึ่งรวมถึงในแปซิฟิกตะวันตกเฉียงเหนือ เพื่อช่วยเติมเต็มช่องว่างนี้

เมื่อใช้เครื่องมือในอากาศเพื่อวิเคราะห์เมฆคิวมูลัสขนาดเล็กที่ได้รับผลกระทบจากควัน นักวิทยาศาสตร์พบว่าเมฆเหล่านี้มีหยดน้ำโดยเฉลี่ยมากกว่าเมฆที่ไม่ได้รับผลกระทบถึงห้าเท่า ในตัวมันเองนั้นไม่น่าแปลกใจเลย เป็นที่ทราบกันว่าอนุภาคอินทรีย์และอนินทรีย์ในควันสามารถทำหน้าที่เป็นนิวเคลียสขนาดเล็กสำหรับสร้างหยด (SN: 12/15/20) แต่ละอองจำนวนมากในก้อนเมฆที่ได้รับผลกระทบทำให้ทีมงานประหลาดใจ

ละอองจำนวนมากเหล่านั้นกลับไม่ได้ทำให้เมฆมีโอกาสเกิดฝนมากขึ้น ในความเป็นจริงสิ่งที่ตรงกันข้ามเกิดขึ้น เนื่องจากละอองน้ำมีขนาดใหญ่กว่าที่พบในเมฆทั่วไปประมาณครึ่งหนึ่ง จึงไม่น่าจะชนกันและรวมตัวกับละอองน้ำอื่นๆ มากพอที่จะทำให้เกิดฝนได้ โอกาสที่ฝนจะตก “แทบเป็นศูนย์” นักวิจัยเขียนไว้ในจดหมายวิจัยธรณีฟิสิกส์เดือนสิงหาคม

งานวิจัยชิ้นใหม่ชี้ให้เห็นว่าไฟป่าอาจนำไปสู่เมฆที่ก่อให้เกิดฝนน้อยลงในฝั่งตะวันตกของสหรัฐฯ เข้าสู่สภาวะแห้งแล้ง และอาจเพิ่มความเสี่ยงจากไฟป่าในอนาคต

แต่การเปลี่ยนแปลงของสิ่งแวดล้อมที่เกี่ยวข้องนั้นซับซ้อน Cynthia Twohy กล่าว เธอเป็นนักวิทยาศาสตร์ด้านบรรยากาศในซานดิเอโกที่ NorthWest Research Associates ซึ่งเป็นองค์กรวิจัยที่เชี่ยวชาญด้านธรณีฟิสิกส์และวิทยาศาสตร์อวกาศซึ่งมีสำนักงานใหญ่อยู่ที่เรดมันด์ รัฐวอชิงตัน ตัวอย่างเช่น ทูไฮและเพื่อนร่วมงานของเธอพบว่า “อัตราส่วนของการดูดกลืนแสงต่ออนุภาคที่กระเจิงแสงใน ควันค่อนข้างต่ำกว่าที่วัดได้จากการศึกษาก่อนหน้านี้หลายชิ้น” เธอกล่าว

“ข้อความที่น่าจดจำคือในขณะที่การศึกษาอื่นๆ แสดงให้เห็นว่าควันไฟป่ามีอิทธิพล (อุ่น) ที่ดูดซับซึ่งอาจมีความสำคัญต่อการก่อตัวของเมฆและการพัฒนา ผลกระทบเหล่านี้อาจน้อยกว่าในสหรัฐอเมริกาฝั่งตะวันตก เนื่องจากควันไม่มืดเท่า ” ทูไฮพูด ผลกระทบของควันที่เบาลงยังคงเป็นคำถามเปิด “เป็นอีกวิธีหนึ่งที่ทำให้ปฏิสัมพันธ์ระหว่างควันกับเมฆเป็นสัญลักษณ์เสริมในภูมิภาคนี้”

ทีมงานใช้โพรบในตัวเพื่อสุ่มตัวอย่างเมฆที่ได้รับผลกระทบจากควันไฟป่าและเปรียบเทียบกับเมฆที่เก่าแก่กว่า หัววัดจะวัดจำนวนละอองเมฆที่มีอยู่ในตัวอย่าง ช่วงขนาดของหยดน้ำเหล่านั้น และปริมาณน้ำที่เป็นของเหลวในก้อนเมฆ

ท่อพิเศษที่ติดตั้งอยู่ด้านนอกของเครื่องบินเพื่อรวบรวมและระเหยละอองเมฆถูกใช้เพื่อ “เปิดเผยอนุภาคที่หยดละอองควบแน่น” Robert Yokelson นักเคมีบรรยากาศที่มหาวิทยาลัยมอนทานาในมิสซูลากล่าว ซึ่งไม่ได้เกี่ยวข้องกับ วิจัย. กระบวนการนี้ทำให้นักวิจัยสามารถยืนยันได้ว่าอนุภาคควันเดิมทำมาจากอะไร ซึ่งเป็นเทคนิคที่ Yokelson เรียกว่า “เรียบร้อย”

การวิเคราะห์ตรวจพบปริมาณคาร์บอน ออกซิเจน ไนโตรเจน กำมะถัน และโพแทสเซียมที่พบในอนุภาคตกค้างที่ระเหยจากละอองเมฆ องค์ประกอบเหล่านี้มีอยู่ในปริมาณที่ใกล้เคียงกับที่พบในอนุภาคควันที่สุ่มตัวอย่างจากใต้ก้อนเมฆ “หมายความว่าละอองเมฆก่อตัวขึ้นบนอนุภาคควันด้วย” Twohy กล่าว

การศึกษาก่อนหน้านี้ที่ดำเนินการในอเมซอนแสดงให้เห็นว่า “ควันจะทำให้ละอองเมฆมีขนาดเล็กลงและมีจำนวนมากขึ้น” ซึ่งจะช่วยลดปริมาณน้ำฝนได้ Yokelson กล่าว แต่การศึกษานี้ให้หลักฐานที่ชัดเจนว่าปรากฏการณ์นี้ไม่ได้แยกจากอเมซอน ซึ่งสะท้อนผลการศึกษาเมฆควันที่ปกคลุมพื้นที่ทางตะวันตกของสหรัฐฯ ที่มีขนาดเล็กกว่ามากในปี 1974 ซึ่งเป็นภาพรวมที่สำคัญในปัจจุบันของความท้าทายที่ภูมิภาคนี้เผชิญอยู่

ไฟป่าทางตะวันตกของสหรัฐอเมริกาได้ทำลายสถิติในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา โดยเพิ่มจำนวนและขนาดเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ ซึ่งเป็นแนวโน้มที่นักวิทยาศาสตร์คิดว่าจะเลวร้ายลงเมื่อโลกยังคงร้อนขึ้น ผลที่ตามมาคือ Twohy กล่าวว่า นักวิจัยยังคงเฝ้าติดตามอิทธิพลของไฟเหล่านี้ที่มีต่อบรรยากาศ

ไฟป่าที่เลวร้ายที่สุดสามารถส่งควันสูงพอที่จะส่งผลกระทบต่อชั้นโอโซนได้

เมฆไพโรคิวมูโลนิมบัสสามารถส่งเขม่าและอนุภาคที่เป็นอันตรายอื่นๆ ขึ้นไปในอากาศได้ 23 กิโลเมตร

นับเป็นครั้งแรกที่นักวิทยาศาสตร์ได้เห็นอย่างชัดเจนว่าเมฆสูงตระหง่านที่ก่อตัวขึ้นจากไฟป่ารุนแรงปล่อยควันขึ้นสู่ชั้นบรรยากาศได้อย่างไร ซึ่งมันสามารถคงอยู่ได้นานหลายเดือนและรบกวนชั้นโอโซนที่ป้องกันไว้

โดยปกติอากาศที่เย็นกว่าซึ่งอยู่ใกล้พื้นผิวโลกจะช่วยไม่ให้ควันลอยขึ้นสูงเกินไป แต่เมื่อเกิดไฟป่าหลายสิบครั้งในแคนาดาตะวันตกและแปซิฟิกตะวันตกเฉียงเหนือของสหรัฐฯ ในฤดูร้อนปี 2560 พวกเขาได้สร้างเมฆพายุขนาดยักษ์ที่เรียกว่า pyrocumulonimbus หรือ pyroCb หรือเมฆ ภายในสองเดือน เมฆเหล่านี้ได้ลอยควันขึ้นสูง 12 ถึง 23 กิโลเมตรสู่ชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์ นักวิจัยรายงานเมื่อวันที่ 9 ส.ค. เขม่าความร้อนจากรังสีดวงอาทิตย์ในควันช่วยให้มันไปถึงความสูงที่พุ่งสูงขึ้น

ทีมงานใช้ดาวเทียม บอลลูนตรวจอากาศ และการสำรวจระยะไกลภาคพื้นดินเพื่อติดตามกลุ่มควันเหนือซีกโลกเหนือ วัดระดับสารอินทรีย์และคาร์บอนดำหรือเขม่าควัน เผิงเฟย หยู นักวิทยาศาสตร์ภูมิอากาศแห่งมหาวิทยาลัยจี่หนาน ในเมืองกว่างโจว ประเทศจีน กล่าวว่า ควันยังคงอยู่ในชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์เป็นเวลาประมาณ 8 เดือน

แม้ว่าจะมีการสังเกตควันในชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์มาก่อน แต่ “แม่ของ pyroCbs ทั้งหมด” นี้เสนอการสังเกตโดยตรงครั้งแรกของกระบวนการที่เรียกว่า

การสังเกตยืนยันว่าการจำลองใดที่แนะนำว่าจะเกิดขึ้นหากมีการฉีดควันจำนวนมากเข้าไปในชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์ผ่านสงครามนิวเคลียร์ ทีมงานกล่าว “ธรรมชาติทำการทดลองเพื่อเรา” Robock กล่าว พร้อมยืนยันสถานการณ์ “ฤดูหนาวนิวเคลียร์” ซึ่งควันในชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์จากการเผาไหม้ในเมืองจะส่งผลกระทบทางภูมิอากาศที่กว้างไกลและยาวนาน รวมถึงการปิดกั้นแสงแดดและส่งผลกระทบต่อโอโซน

การทำความเข้าใจเกี่ยวกับชะตากรรมของอนุภาคควันที่ระดับความสูง “เป็นสิ่งสำคัญมากสำหรับการวิจัยสภาพภูมิอากาศ” ยาฟาง เฉิง นักเคมีบรรยากาศแห่งสถาบันมักซ์พลังค์เพื่อเคมีในไมนซ์ ประเทศเยอรมนี กล่าว ซึ่งงานวิจัยของเขาแสดงให้เห็นว่าเขม่าไฟป่าจำนวนมากเข้าไปใน สตราโตสเฟียร์

สิ่งสำคัญคือ Yu และเพื่อนร่วมงานของเขาแสดงให้เห็นว่า “ควันในชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์ลอยอยู่เป็นเวลานาน” Loretta Mickley นักเคมีบรรยากาศแห่งมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ดกล่าว ยิ่งควันอยู่ในชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์นานเท่าใด สารอินทรีย์และเขม่าควันในชั้นควันก็ยิ่งมีเวลามากขึ้นในการดูดซับแสงแดดหรือสะท้อนกลับสู่อวกาศ เมื่อการปะทุของภูเขาไฟครั้งใหญ่ในศตวรรษที่ผ่านมาทำให้เกิดแสงสะท้อนจากแสงอาทิตย์ เธอกล่าวว่า ผลกระทบที่ลดลงได้นำไปสู่ความล้มเหลวในการเพาะปลูกและความอดอยาก

ไม่น่าเป็นไปได้ที่ไฟป่าจะพ่นควันออกมามากพอที่จะทำให้เกิดแสงสลัวครึ่งซีก แต่ควันสามารถทำลายชั้นโอโซนซึ่งปกป้องโลกจากรังสีอัลตราไวโอเลตที่เป็นอันตรายมากเกินไปจากดวงอาทิตย์ได้สองวิธี

ทันทีทันใด เมื่อควันที่มีปริมาณโอโซนต่ำลอยขึ้นสู่ชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์ มันจะดันอากาศที่อุดมด้วยโอโซนออกมา ทำให้สูญเสียโอโซนชั่วคราวในบริเวณนั้น Yu กล่าว การใช้เครื่องมือที่ละเอียดอ่อนบนดาวเทียม CALIPSO ทีมงานของ Yu วัดการสูญเสียโอโซนได้มากถึง 50 เปอร์เซ็นต์ในพื้นที่ต่างๆ ของแคนาดาในช่วงที่เกิดไฟป่าในปี 2560

นอกจากนี้ ปฏิกิริยาทางเคมีกับไอน้ำที่พัดพาเข้าสู่ชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์โดยควันไฟป่าที่เกิดขึ้นเมื่อเวลาผ่านไป ยังสามารถทำลายโอโซนได้อีกด้วย เมื่อไอน้ำแตกตัว จะปล่อยโมเลกุลไฮโดรเจนออกไซด์ที่ทำปฏิกิริยาซึ่งเรียกว่า อนุมูล ซึ่งทำลายโอโซน “แม้ว่าเราจะไม่สามารถบอกได้ว่าโอโซนที่สังเกตได้ [การสูญเสียจากไฟเหล่านี้] เกิดจากสารเคมี” ความเสี่ยงของการสูญเสียโอโซนจะเพิ่มขึ้นหากมีควันจำนวนมากขึ้นสู่ชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์ Yu กล่าว

การสูญเสียโอโซนเหล่านี้มีนัยสำคัญเพียงใด “เป็นเครื่องหมายคำถามที่สำคัญในขณะนี้ แต่กำลังได้รับการศึกษาอย่างแข็งขัน” Michael Fromm ผู้เขียนการศึกษาร่วม นักอุตุนิยมวิทยาแห่ง Naval Research Laboratory ในวอชิงตัน ดี.ซี. กล่าว PyroCbs เกิดขึ้นสามถึงหกโหลครั้งต่อปี ทั่วโลก Fromm กล่าว แต่เมฆไฟเหล่านี้มีหลายขนาด โดยเมฆที่ใหญ่และรุนแรงที่สุดนั้นต้องการ “พายุที่สมบูรณ์แบบ” ที่มีสภาพอากาศร้อน แห้ง และมีลมแรง พร้อมกับกลุ่มของไฟที่ร้อนจัดในบริเวณใกล้ๆ เพื่อที่จะไปถึงชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์ เขากล่าว

เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศได้เพิ่มความถี่และความรุนแรงของไฟในบางแห่ง เช่น ทางตะวันตกของอเมริกาเหนือ เราอาจคาดหวังได้ว่าจะเห็นเมฆไฟเหล่านี้มาถึงชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์มากขึ้น ฟรอมม์กล่าว แต่เขาเตือนว่า “เรายังอยู่ในช่วงการเรียนรู้เมื่อต้องทำความเข้าใจเกี่ยวกับไพโรซีบส์”

สามารถอัพเดตข่าวสารเรื่องราวต่างๆได้ที่ liveloveaugusta.com