ภาวะโลกร้อน (Global Warming) 

                                           เป็นปรากฏการณ์อันเนื่องจากการที่โลกไม่สามารถระบายความร้อนออกไปได้ จึงทำให้อุณหภูมิสูงขึ้น ปัจจุบันโลกของเรากำลัง ถูกปกคลุมด้วยก๊าซเรือนกระจก (Greenhouse Gases) ที่มากเกินสมดุลของธรรมชาติ ซึ่งก๊าซเรือนกระจกจะทำการเก็บกักความร้อนไม่ให้สะท้อนออกนอกผิวโลก ทำให้อุณหภูมิพื้นผิวโลกเพิ่มสูงขึ้น องค์การสหประชาชาติ ได้ประมาณการว่า อุณหภูมิของโลก จะสูงขึ้นโดยเฉลี่ย 2-4 ^oC ส่งผลให้ระดับน้ำทะเลสูงขึ้น 20-50 cm. ในเวลาอีก 10-50 ปีนับจากปัจจุบัน โดยสาเหตุหลักที่ทำให้อุณหภูมิโลกสูงขึ้น ประกอบด้วยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO₂) , ก๊าซมีเทน (CH₄) , ก๊าซไนตรัสออกไซด์ (N₂O) , คลอโรฟลูโอโร คาร์บอน (CFC₃) และ โอโซน (O₃) ซึ่งมาจากการดำเนินกิจกรรมของมนุษย์ ได้แก่ การใช้ไฟฟ้า การใช้น้ำมันเชื้อเพลิงในการขนส่ง และภาพอุตสาหกรรม  เป็นต้น

เป็นเวลากว่าทศวรรษมาแล้วที่ Syante Arrhenius นักวิทยาศาสตร์ชาวสวีเดน ได้พิสูจน์ว่าก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) สามารถเก็บกักความร้อนได้ โดย CO2 ในชั้นบรรยากาศซึ่งมีอยู่ตามธรรมชาติได้เก็บความร้อนที่ส่งมาจากดวงอาทิตย์ให้คงอยู่ภายในโลก ทำให้โลกมีอุณหภูมิที่เหมาะสม ไม่หนาวเย็นจนสิ่งมีชีวิตไม่สามารถดำรงชีวิตอยู่ได้

แต่ขณะนี้ CO2 ก๊าซเรือนกระจกที่เป็นสาเหตุสำคัญของปัญหาโลกร้อน ได้เพิ่มปริมาณขึ้นมากกว่าช่วงเวลาใดๆ ในประวัติศาสตร์ 420,000 ปีที่ผ่านมา

ปรากฎการณ์เรือนกระจก

ภูมิอากาศของโลกเกิดจากการไหลวนของพลังงานจากดวงอาทิตย์ซึ่งส่วนใหญ่อยู่ในรูปของแสงแดด พลังงานประมาณร้อยละ 70 ได้ถูกดูดซับโดยผ่านชั้นบรรยากาศลงมาให้ความอบอุ่นกับพื้นผิวโลก แต่อีกร้อยละ 30 จะสะท้อนกลับไปสู่ห้วงอวกาศ ในรูปของแสงอินฟราเรดหรือรังสีความร้อน ทำให้โลกไม่ร้อนจนเกินไป

สูงจากโลกเราขึ้นไปในชั้นบรรยากาศมี “ก๊าซเรือนกระจก” ซึ่งเปรียบเสมือน “ผ้าห่มธรรมชาติ” ห่อหุ้มอยู่ ก๊าซเรือนกระจกที่สำคัญคือไอน้ำ ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์(CO2) โอโซน(O3) มีเทน(CH4) ไนตรัสออกไซด์(N2O) ซึ่งเกิดขึ้นตามธรรมชาติ ก๊าซเหล่านี้มีปริมาณรวมกันทั้งสิ้นไม่ถึงร้อยละ 1 ของบรรยากาศ แต่ก็มากเพียงพอที่จะทำให้โลกของเรามีอุณหภูมิอุ่นขึ้นจากเดิมประมาณ 30 องศาเซลเซียส ซึ่งเป็นระดับที่จำเป็นต่อการดำรงชีพของมนุษย์

CO₂ คือตัวการสำคัญ

สาเหตุสำคัญของปัญหาโลกร้อนกว่าร้อยละ 80 เป็นผลมาจากการเพิ่มขึ้นของ CO2ในชั้นบรรยากาศ ในปี พ.ศ. 2534 มีการปล่อย CO2 รวมทั้งโลกในปริมาณสูงถึง 26.4 พันล้านตัน จากการเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิลอย่างถ่านหิน น้ำมันและก๊าซธรรมชาติ รวมทั้งการตัดไม้ทำลายป่า ซึ่งการเปลี่ยนแปลงนี้เกิดขึ้นอย่างรวดเร็วมาก

นักวิทยาศาสตร์ประมาณการเปลี่ยนแปลงของ CO2 ในช่วง 10,000 ปี ก่อนการปฏิวัติอุตสาหกรรมว่ามีไม่ถึงร้อยละ 10 และธรรมชาติสามารถปรับตัวให้สมดุลกับการเปลี่ยนแปลงนั้นได้ แต่ในช่วงระยะเวลาเพียง 200 ปีที่ผ่านมาระดับ CO2 ได้เพิ่มขึ้นถึงประมาณร้อยละ 30 ถึงแม้บางส่วนจะถูกดูดซับไปโดยมหาสมุทรและพืช แต่ปริมาณ CO2 ก็ยังคงเพิ่มขึ้นไม่น้อยกว่าร้อยละ 10 ในทุกๆ 20 ปี ซึ่งขณะนี้มีก๊าซเรือนกระจกในชั้นบรรยากาศมากที่สุดในรอบ 420,000 ที่ผ่านมา

คาดการณ์ว่าปริมาณการปล่อย CO2 อาจเพิ่มสูงขึ้นจากระดับปัจจุบันร้อยละ 4 ถึง 320 ในปี พ.ศ. 2643 ซึ่งจำนวนนี้ถือว่ามากกว่าระดับที่มีอยู่ตามธรรมชาติก่อนที่มนุษย์จะเริ่มเผาเชื้อเพลิงฟอสซิลครั้งใหญ่ในยุคปฏิวัติอุตสาหกรรม ประมาณสองถึงสามเท่า

ก๊าซเรือนกระจกที่มีปริมาณรองลงมาอย่างก๊าซมีเทน (CH4) ก็เพิ่มปริมาณขึ้นเป็นสองเท่าเนื่องจากการทำการเกษตรโดยเฉพาะการปลูกข้าวในนาที่มีน้ำขังและการปศุสัตว์ นอกจากนี้ การฝังกลบขยะ การทำเหมืองถ่านหินและการผลิตก๊าซธรรมชาติก็ปล่อย CH4 เช่นกัน คาดว่าปริมาณก๊าซเรือนกระจกที่เพิ่มขึ้นเป็นผลมาจาก CH4 ประมาณร้อยละ 15-20 และการเพิ่มขึ้นของไนตรัสออกไซด์ (N2O) คลอโรฟลูออโรคาร์บอน (CFCs) และโอโซน (O3)ประมาณร้อยละ 20 ปริมาณ N2O ที่เพิ่มขึ้นประมาณร้อยละ 15 เป็นผลมาจากการทำการเกษตรเป็นส่วนใหญ่

ใครปล่อย CO2

ในปี พ.ศ.2541 ประเทศอุตสาหกรรมชั้นนำ 7 ประเทศ (แคนาดา ฝรั่งเศส เยอรมัน อิตาลี ญี่ปุ่น สหราชอาณาจักร และสหรัฐอเมริกา) ปล่อย CO2 รวมกันถึง ร้อยละ 79 ของปริมาณที่ปล่อยจากประเทศที่พัฒนาแล้ว 25 ประเทศ (OECD) ในปี พ.ศ.2542 กลุ่มประเทศ G8 ได้แก่ ประเทศอุตสาหกรรมชั้นนำ 7 ประเทศ และรัสเซีย ได้ปล่อย CO2 รวมกัน คิดเป็นร้อยละ 48.7 ของการปล่อยจากทั่วโลก

ดังนั้นประเทศอุตสาหกรรมชั้นนำจึงควรแสดงความรับผิดชอบโดยการเร่งดำเนินการเพื่อลดการปล่อย CO2 อย่างจริงจังในประเทศของตนเพื่อเป็นตัวอย่างและแนวทางให้แก่ประเทศอื่นๆ ได้ปฏิบัติตาม ซึ่งเป็นไปตามหลักการของพิธีสารเกียวโต คือ ไม่มีการกำหนดพันธกรณีในการลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกให้แก่ประเทศที่กำลังพัฒนา ในขณะที่ประเทศที่พัฒนาแล้วต้องเป็นผู้นำในการลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกเพื่อมุ่งสู่การแก้ปัญหาการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศอย่างจริงจัง

เกิดอะไรขึ้นกับโลกใบนี้

           จากเหตุการณ์ไม่คาดฝันคลื่นยักษ์สึนามิถล่มภาคใต้ของประเทศไทย และอีกหลายประเทศแถบมหาสมุทรอินเดียเมื่อปลายปี 2547 ยังไม่ทันจางหาย ก็เกิดเหตุการณ์น้ำท่วมครั้งใหญ่ที่ประเทศจีน ตามมาด้วยพายุพัดถล่มญี่ปุ่น และไต้หวัน รวมถึงภาคเหนือของประเทศไทย และที่หนักที่สุดในประวัติศาสตร์อเมริกาก็คือ พายุเฮอริเคนพัดถล่มทางภาคใต้ของประเทศ สร้างความเสียหายไม่ต่ำกว่า 35,000 ล้านดอลลาร์สหรัฐ หรือประมาณ 1.4 ล้านล้านบาท...

            ต่อมาในปีนี้  พาเหรดน้ำท่วมได้ย้อนรอยสร้างความเสียหายมหาศาลในหลายพื้นที่ทั่วโลก รวมทั้งประเทศไทย ซึ่งรุนแรงและครอบคลุมพื้นที่กว้างกว่าเดิม... เหตุการณ์ที่เกิดขึ้นเหล่านี้จึงดึงความสนใจของมนุษย์โลก โดยเฉพาะนักวิทยาศาสตร์ให้หันกลับมาตั้งคำถามด้วยความวิตกกังวลว่า “เกิดอะไรขึ้นกับโลก?”  

              นักวิทยาศาสตร์จากทั่วโลกพยายามหาคำตอบในเรื่องนี้  นักวิทยาศาสตร์หลายคนพยายามตั้งสมมติฐาน (ที่ยังรอคำตอบ) ว่า หายนะบางอย่างที่เกิดขึ้น เป็นผลพวงมาจากปรากฏการณ์ Climate Change หรือการเปลี่ยนแปลงของสภาพอากาศ

 ที่มาภาพ: http://www.climatescience.gov/Library/stratplan2003/vision/VisionFig1.jpg  

                ชวนให้หันกลับไปทบทวนในเรื่อง “ภาวะเรือนกระจก (Green house effect)” ที่อาจโยงใยกับหายนะต่างๆ เหล่านี้

ที่มาภาพ:  (ซ้าย)http://www.oilandgasforum.net/impacts/media/greenhouse_effect.jpg                (ขวา)  http://www.acmecompany.com/stock_thumbnails/13808.greenhouse_effect_2.jpg 

           ภาวะเรือนกระจก เป็นภาวะที่ชั้นบรรยากาศของโลกกระทำตัวเสมือนกระจก ที่ยอมให้รังสีคลื่นสั้นผ่านลงมายังผิวโลกได้ แต่จะดูดกลืนรังสีคลื่นยาวช่วงอินฟราเรดที่แผ่ออกจากพื้นผิวโลกเอาไว้ จากนั้นจึงคายพลังงานความร้อนให้กระจายอยู่ในชั้นบรรยากาศและพื้นผิวโลก จึงเปรียบเสมือนกระจกที่ปกคลุมผิวโลกให้มีภาวะสมดุลทางอุณหภูมิ และหมาะสมต่อสิ่งมีชีวิตบนผิวโลก แต่ในปัจจุบันมีก๊าซบางชนิดสะสมอยู่ในชั้นบรรยากาศมากเกินสมดุล ซึ่งส่วนมากเป็นก๊าซคาร์บอนไดออกไซต์ ก๊าซนี้มีคุณสมบัติดูดกลืนรังสีคลื่นยาวช่วงอินฟราเรดและคายพลังงานความร้อนได้ดี พื้นผิวโลกและชั้นบรรยากาศ จึงมีอุณหภูมิสูงขึ้น ส่งผลกระทบต่อสภาพภูมิอากาศของโลก และสิ่งมีชีวิตพื้นผิวโลกอย่างมากมาย 

 

              20 ปีที่ผ่านมา  นักวิทยาศาสตร์ทั่วโลกพบว่า อุณหภูมิโลกสูงขึ้นเฉลี่ย 0.5 องศาเซลเซียส สำหรับคนทั่วไปอาจเป็นตัวเลขที่ไม่น่าตื่นเต้น  แต่กลับภูมิอากาศ หากลองได้เปลี่ยนแล้ว ผลลัพธ์ไม่ได้ “น้อยนิด” ตามตัวเลขที่ปรากฎเลย...มีรายงานผลการวิจัยว่าในรอบ 40 ปี หากอุณหภูมิของโลกที่สูงขึ้นเพียง 0.6 หรือ 1 องศาเซลเซียส ส่งผลต่อระดับความรุนแรงของภัยธรรมชาติทางอากาศ เช่น พายุหมุน  เพิ่มขึ้น 4-5 เท่าตัว  ในขณะเดียวกัน ก็มีรายงานว่า มีความเป็นไปได้สูงว่าภัยธรรมชาติที่เกี่ยวกับอากาศและเกิดขึ้นในหลายประเทศทั่วโลก เช่น พายุพัดถล่มในประเทศสหรัฐอเมริกา น้ำท่วม ภัยแล้ง ที่มีระดับความรุนแรงมากขึ้น อาจเป็นผลกระทบจากภาวะโลกร้อน

             จากการศึกษาของศาสตราจารย์แคร์รี เอ็มมานูเอล (Kerry Emanuel) แห่งสถาบันเทคโนโลยีแมสสาชูเสตส์หรือเอ็มไอที (MIT) พบว่าตั้งแต่ปี ค.ศ 1970 เป็นต้นมา พายุลูกใหญ่ โดยเฉพาะ พายุเฮอร์ริเคนที่เกิดขึ้นในมหาสมุทรแอตแลนติกและแปซิฟิก เพิ่มความรุนแรงของแต่ละลูกมากกว่าเดิมถึง 50 เปอร์เซนต์ ซึ่งปัจจัยสำคัญ คือ ความร้อนเหนือน้ำทะเลที่สูงขึ้น

 หากโลกร้อนได้รับการพิสูจน์ว่าเป็นตัวการที่ทำให้เกิดหายนะบนโลกใบนี้ จะเรียกสิ่งที่เกิดขึ้นว่า “กรรมใดใครก่อ  กรรมนั้นย่อมตอบสนอง”  คงไม่ผิด   บรรยากาศของโลกประกอบด้วย ก๊าซไนโตรเจน 78% ก๊าซออกซิเจน 21% ก๊าซอาร์กอน 0.9% นอกจากนั้นเป็น ไอน้ำ ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จำนวนเล็กน้อย แม้ว่าไนโตรเจน ออกซิเจน และอาร์กอน จะเป็นองค์ประกอบหลักของบรรยากาศ แต่ก็มิได้มีอิทธิพลต่ออุณหภูมิของโลก ในทางตรงกันข้ามก๊าซโมเลกุลใหญ่ เช่น ไอน้ำ คาร์บอนไดออกไซด์ มีเทน ไนตรัสออกไซด์ และโอโซน แม้จะมีอยู่ในบรรยากาศเพียงเล็กน้อยแต่มีความสามารถในการดูดกลืนรังสีอินฟราเรด ทำให้อุณหภูมิพื้นผิวโลกอบอุ่น เหมาะแก่การดำรงชีวิต เราเรียกก๊าซจำพวกนี้ว่า “ก๊าซเรือนกระจก” (Greenhouse gas) เนื่องจากคุณสมบัติในการเก็บกักความร้อน หากปราศจากก๊าซเรือนกระจกแล้ว พื้นผิวโลกจะมีอุณหภูมิเพียง -18 องศาเซลเซียส ซึ่งนั่นก็หมายความว่า น้ำทั้งหมดบนโลกนี้จะกลายเป็นน้ำแข็ง 

ภาพที่ 1 ประโยชน์ของภาวะเรือนกระจก

ไอน้ำ (H2O)
          ไอน้ำ เป็นก๊าซเรือนกระจกที่มีมากที่สุดบนโลก มีอยู่ในอากาศประมาณ 0 – 4% ขึ้นอยู่กับลักษณะภูมิประเทศ ภูมิอากาศ และอุณหภูมิ ในบริเวณเขตร้อนใกล้เส้นศูนย์สูตรและชายทะเล จะมีไอน้ำอยู่มาก ส่วนในบริเวณเขตหนาวแถบขั้วโลก อุณหภูมิต่ำ จะมีไอน้ำในบรรยากาศเพียงเล็กน้อย ไอน้ำเป็นสิ่งจำเป็นต่อสิ่งมีชีวิต ไอน้ำเป็นส่วนหนึ่งของวัฏจักรน้ำในธรรมชาติ น้ำสามารถเปลี่ยนสถานะไปมาทั้ง 3 สถานะ จึงเป็นตัวพาและกระจายความร้อนแก่บรรยากาศและพื้นผิว
          ไอน้ำเกิดขึ้นโดยฝีมือมนุษย์ 2 วิธี คือ จากการเผาไหม้เชื้อเพลิงหรือก๊าซธรรมชาติ และจากการหายใจและคายน้ำของสัตว์และพืชในการทำเกษตรกรรม

ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2)
          ในยุคเริ่มแรกของโลกและระบบสุริยะ มีก๊าซคาร์บอนได ออกไซด์ในบรรยากาศถึง 98% เนื่องจากดวงอาทิตย์ยังมีขนาดเล็กและแสงอาทิตย์ยังไม่สว่างเท่าทุกวันนี้ ก๊าซคาร์บอนไดออก ไซด์ช่วยทำให้โลกอบอุ่นเหมาะสำหรับเป็นถิ่นที่อยู่อาศัยของสิ่งมีชีวิต ครั้นกาลเวลาผ่านไปดวงอาทิตย์มีขนาดใหญ่ขึ้น น้ำฝนได้ละลายคาร์บอนไดออกไซด์ในอากาศ ลงมายังพื้นผิว แพลงตอนบางชนิดและพืชตรึงก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในอากาศ มาสร้างเป็นอาหารโดยการสังเคราะห์ด้วยแสง ทำให้ภาวะเรือนกระจกลดลง โดยธรรมชาติก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เกิดขึ้นจากการหลอมละลายของหินปูน ซึ่งโผล่ขึ้นมาจากปล่องภูเขาไฟ และการหายใจของสิ่งมีชีวิต
          ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์มีปริมาณเพิ่มขึ้น เนื่องจากการเผาไหม้ในรูปแบบต่างๆ เช่น การเผาไหม้เชื้อเพลิง โรงงานอุตสาหกรรม การเผาป่าเพื่อใช้พื้นที่สำหรับอยู่อาศัยและการทำปศุสัตว์ การเผาป่าเป็นการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ขึ้นสู่ชั้นบรรยากาศได้โดยเร็วที่สุด เนื่องจากต้นไม้มีคุณสมบัติในการตรึงก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ไว้ก่อนที่จะลอยขึ้นสู่ชั้นบรรยากาศ ดังนั้นเมื่อพื้นที่ป่าลดน้อยลง ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จึงลอยขึ้นไปสะสม อยู่ในบรรยากาศได้มากยิ่งขึ้น และทำให้พลังงานความร้อนสะสมบนผิวโลกและในบรรยากาศเพิ่มขึ้นประมาณ 1.56 วัตต์/ตารางเมตร (ปริมาณนี้ยังไม่คิดรวมผลกระทบที่เกิดขึ้นทางอ้อม)

ภาพที่ 2 กราฟแสดงปริมาณก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่เพิ่มขึ้นในแต่ละปี

          ภาพที่ 2 แสดงปริมาณก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่เพิ่มขึ้น ตั้งแต่ปี พ.ศ.2500 เป็นต้นมา เส้นกราฟเป็นลักษณะฟันปลา สูงต่ำสลับกันในแต่ละรอบปี มีค่าต่างกันประมาณ 5 - 6 ppm ((part per million - ส่วนต่ออากาศหนึ่งล้านส่วน) ในฤดูร้อนมีก๊าซคาร์ บอนไดออกไซด์น้อยลง เนื่องจากพืชตรึงก๊าซเอาไว้สร้างอาหารมากกว่าใช้หายใจ ส่วนในฤดูหนาวมีก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์มากขึ้น เนื่องจากพืชคายก๊าซออกมาจากการหายใจมากกว่าการตรึ่งเพื่อสร้างอาหาร อย่างไรก็ตามเมื่อพิจารณาโดยภาพรวมแล้ว อุณหภูมิมีแนวโน้มสูงขึ้นในแต่ละปี

ก๊าซมีเทน (CH4)
          ก๊าซมีเทนเกิดขึ้นจากการย่อยสลายของซากสิ่งมีชีวิต แม้ว่ามีก๊าซมีเทนอยู่ในอากาศเพียง 1.7 ppm แต่ก๊าซมีเทนมีคุณสมบัติของก๊าซเรือนกระจกสูงกว่าก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ กล่าวคือ ด้วยปริมาตรที่เท่ากัน ก๊าซมีเทนสามารถดูดกลืนรังสีอินฟราเรดได้ดีกว่าก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ก๊าซมีเทนมีปริมาณเพิ่มขึ้นเนื่องจากการทำนาข้าว ปศุสัตว์ และการเผาไหม้มวลชีวภาพ การเผาไหม้เชื้อเพลิงประเภทถ่านหิน น้ำมัน และก๊าซธรรมชาติ การเพิ่มขึ้นของก๊าซมีเทนส่งผลกระทบโดยตรงต่อภาวะเรือนกระจกมากเป็นอันดับสอง รองจากก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ พลังงานรวมที่เกิดขึ้นโดยเฉลี่ย 0.47 วัตต์/ตารางเมตร

ก๊าซไนตรัสออกไซด์ (N2O)
          ก๊าซไนตรัสออกไซด์ในธรรมชาติ เกิดจากการย่อยสลายซากสิ่งมีชิวิตโดยแบคทีเรีย ก๊าซไนตรัสมีปริมาณเพิ่มขึ้นเนื่องจากอุตสาหกรรมที่ใช้กรดไนตริกในกระบวนการผลิต เช่น อุตสาหกรรมผลิตเส้นใยไนลอน อุตสาหกรรมเคมีและพลาสติกบางชนิด ก๊าซไนตรัสออกไซด์ที่เพิ่มขึ้นส่งผลกระทบโดยตรงต่อการเพิ่มพลังงานความร้อน สะสมบนพื้นผิวโลกประมาณ 0.14 วัตต์/ตารางเมตร นอกจากนั้นเมื่อก๊าซไนตรัสออกไซด์ลอยขึ้นสู่บรรยากาศชั้นสตราโตสเฟียร์ มันจะทำปฏิกิริยากับก๊าซโอโซน ทำให้เกราะป้องกันรังสีอัลตราไวโอเล็ตของโลกลดน้อยลง

สารประกอบคลอโรฟลูออโรคาร์บอน (CFC)
          มีแหล่งกำเนิดจากโรงงานอุตสาหกรรม และอุปกรณ์เครื่องใช้ในชีวิตประจำวัน เช่น ตู้เย็น เครื่องปรับอากาศ แม้ว่าจะมีการจำกัดการใช้ก๊าซประเภทนี้ให้น้อยลง 40% เมื่อเทียบกับสิบกว่าปีก่อน แต่ปริมาณสารคลอโรฟลูออโรคาร์บอนที่ยังคงสะสมอยู่ในชั้นบรรยากาศ ยังเป็นต้นเหตุที่ทำให้มีพลังงานความร้อนสะสมบนพื้นผิวโลกประมาณ 0.28 วัตต์ต่อตารางเมตร นอกจากนี้สารคลอโรฟลูออโรคาร์บอนยังทำลายชั้นโอโซนในบรรยากาศชั้นสตราโตสเฟียร์

โอโซน (O3)
          โอโซนเป็นก๊าซที่มีคุณสมบัติความเป็นก๊าซเรือนกระจกมากที่สุด ทำให้เกิดพลังงานความร้อนสะสมบนพื้นผิวโลกประมาณ 2.85 วัตต์/ตารางเมตร ก๊าซโอโซนเกิดขึ้นจากการเผาไหม้มวลชีวภาพและการสันดาปของเครื่องยนต์ มีอยู่ในหมอกควันซึ่งเกิดจากการจราจรและโรงงาน ก๊าซโอโซนที่อยู่ในบรรยากาศชั้นโทรโพสเฟียร์ (บนพื้นผิวโลก) เป็นพิษต่อร่างกาย แต่ก๊าซโอโซนในบรรยากาศชั้นสตราโตสเฟียร์ ดูดกลืนรังสีอัลตราไวโอเล็ต ไม่ให้ส่องลงมาทำอันตรายต่อสิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่บนพื้นโลก

ภาพที่ 3 กราฟแสดงอัตราการเพิ่มพลังงานของก๊าซเรือนกระจก

         กราฟในภาพที่ 3 แสดงอัตราการเพิ่มปริมาณของก๊าซเรือน กระจกแต่ละชนิด นับตั้งแต่ปี พ.ศ.2400 เป็นต้นมา จะเห็นได้ว่าก๊าซเรือนกระจกในบรรยากาศมีปริมาณเพิ่มขึ้น นับตั้งแต่การเติบโตทางอุตสาหกรรมในปี พ.ศ.2443 เป็นต้นมา และได้หยุดใช้สารประกอบคลอโรฟลูออโรคาร์บอน (CFC) ตั้งแต่ พ.ศ.2530 เนื่องจากการประชุมนานาชาติที่เมืองมอนทรีล ประเทศแคนนาดา (Montreal Protocol) อย่างไรก็ตามยังมีสารนี้ตกค้างในบรรยากาศอีกนับร้อยปี (รายละเอียดในตารางที่ 2)

ตารางที่ 2 เปรียบเทียบปริมาณก๊าซเรือนกระจก (ไม่รวมไอน้ำ)

-	คาร์บอนไดออกไซด์ (CO2)	มีเทน (CH4)	ไนตรัสออกไซด์ (N2O)	คลอโรฟลูออคาร์บอน (CFC)	โอโซน (O3)
แหล่งกำเนิดตามธรรมชาติ	วัฏจักรธรรมชาติ การหายใจ	พื้นที่ชุ่มน้ำ	ดิน ป่าเขตร้อน	-	สารไฮโดรคาร์บอน
แหล่งกำเนิดโดยมนุษย์	การเผาป่า ถ่านหิน น้ำมัน ก๊าซเชื้อเพลิง	นาข้าว ปศุสัตว์ การเผาไหม้เชื้อเพลิง มวลชีวภาพ	ปุ๋ย การใช้ประโยชน์ที่ดิน	เครื่องทำความเย็น ละอองอากาศ โรงงานอุตสาหกรรม	การเผาไหม้เชื้อเพลิง มวลชีวภาพ
อายุ	50 – 200 ปี	8 – 10 ปี	120 ปี	60 – 100 ปี	30 – 40 สัปดาห์
ปริมาณก่อนยุคอุตสาหกรรม (ตรวจวัดที่ระดับพื้นผิว)	280,000 ppm (ppm = ส่วน ต่ออากาศล้านส่วน)	790 ppm	288 ppm	0 ppm	10 ppm
ปริมาณในปัจจุบัน	370,000 ppm	1,752 ppm	317 ppm	0.1 ppm	20 – 40 ppm
อัตราการเพิ่ม	0.4%	0.4%	0.3%	1%	0.5 – 2.0%
สะสมความร้อน (วัตต์/ตารางเมตร)	1.56	0.47	0.14	0.28	2.85
อิทธิพลต่อภาวะเรือนกระจก	55%	16%	5%	10%	14%

          

            นักวิทยาศาสตร์ทำการศึกษาอุณหภูมิของโลกย้อนกลับไปในอดีตสี่แสนปี โดยการวิเคราะห์ฟองอากาศในแท่งน้ำแข็ง ซึ่งทำการขุดเจาะที่สถานีวิจัยวอสต็อก ทวีปแอนตาร์คติก พบว่าอุณหภูมิของโลกแปรผันตามปริมาณก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ดังกราฟในภาพที่ 4 นั่นก็หมายความว่า การเพิ่มปริมาณก๊าซคาร์บอนไดออก ไซด์เข้าสู่บรรยากาศของโลกยุคปัจจุบัน ย่อมทำให้อุณหภูมิของพื้นผิวโลกสูงขึ้นตามไปด้วย

ภาพที่ 4 กราฟแสดงความสัมพันธ์ระหว่างอุณหภูมิและปริมาณก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์

การเพิ่มขึ้นของระดับน้ำในมหาสมุทร
          อุณหภูมิของบรรยากาศมีความสัมพันธ์ต่อการเปลี่ยนสถานะของน้ำบนโลก อุณหภูมิที่สูงขึ้นจะทำให้อัตราการระเหยของน้ำมากขึ้น รวมถึงอัตราการหลอมละลายของแผ่นน้ำแข็งขั้วโลกก็จะมากขึ้นตามไปด้วย ถ้าหากอุณหภูมิของบรรยากาศลดต่ำลง อัตราการควบแน่นของไอน้ำในบรรยากาศก็จะมากขึ้น รวมถึงอัตราการเยือกแข็งของน้ำในมหาสมุทรก็จะมากขึ้นเช่นกัน กราฟในภาพที่ 5 แสดงให้เห็นความสัมพันธ์ของอุณหภูมิของบรรยา กาศและระดับน้ำทะเลในมหาสมุทรในช่วงศตวรรษที่แล้ว จะเห็นได้ว่าระดับน้ำทะเลสูงขึ้นนับตั้งแต่ปี พ.ศ.2450 เป็นต้นมา ซึ่งเป็นผลมาจากอุณหภูมิของบรรยากาศที่สูงขึ้น เนื่องจากการเพิ่มปริมาณของก๊าซเรือนกระจก

ภาพที่ 5 กราฟแสดงความสัมพันธ์ระหว่างอุณหภูมิและระดับน้ำทะเล

 

          เมื่อประมาณ 2 หมื่นปีมาแล้วโลกเป็นยุคน้ำแข็ง ร้อยละ 30 ของพื้นทวีปทั้งหมดถูกปกคลุมด้วยแผ่นน้ำแข็ง นับตั้งแต่ขั้วโลกเหนือลงมาจรดตอนกลางของทวีปอเมริกาเหนือ ยุโรป และเอเชีย ระดับน้ำทะเลในยุคนั้น ต่ำกว่าปัจจุบันประมาณ 110 – 140 เมตร ในเอเชียอาคเนย์ บริเวณทะเลอันดามันและทะเลจีนใต้เกือบทั้งหมด เคยแห้งกลายเป็นแผ่นดิน ทั้งนี้เนื่องจากน้ำทะเลที่ระเหยขึ้นไปเป็นไอน้ำในบรรยากาศ ไปควบแน่นเป็นหิมะและตก ลงมา สะสมตัวกันบนยอดเขาและพื้นที่ตอนเหนือกลายเป็นแผ่นน้ำแข็ง ต่อมาเมื่อโลกอุ่นขึ้นเนื่องจากปริมาณก๊าซเรือนกระจกที่ปรับตัวเองตามธรรมชาติ ระดับน้ำทะเลจึงสูงขึ้นจนมีระดับใกล้เคียงกับทุกวันนี้ แต่ทว่าในช่วงศตวรรษที่ผ่านมา ได้มีการตัดไม้ทำลายป่าและทำอุตสาหกรรมหนัก ทำให้ปริมาณก๊าซเรือนกระจกเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วจนเกิด ปรากฏการณ์โลกร้อน (Global warming) และหากอัตราการเพิ่มขึ้นของก๊าซเรือนกระจกยังคงเป็นเช่นนี้ แผ่นน้ำแข็งขั้วโลกจะละลายทำให้ระดับน้ำทะเลสูงขึ้น 
       การละลายของแผ่นน้ำแข็งขั้วโลกนอกจากจะส่งผลให้ระดับน้ำทะเลสูงขึ้นแล้ว ยังทำให้อัลบีโดของโลกลดลงอีกด้วย กล่าวคือ พื้นที่สีขาวซึ่งทำหน้าที่สะท้อนรังสีจากดวงอาทิตย์คืนสู่อวกาศลดน้อยลง (น้ำทะเลมีอัลบีโดยน้อยกว่าก้อนน้ำแข็ง) พื้นที่สีเข้มเช่นน้ำทะเล จะดูดความร้อนได้ดีขึ้น และส่งผลซ้ำเติมทำให้อุณหภูมิของโลกและระดับน้ำทะเลสูงขึ้นไปอีกอย่างรวดเร็ว บริเวณพื้นที่เกาะและที่ราบลุ่มชายฝั่งทะเล เช่น ตอนใต้ของประทศเวียดนามและประเทศกัมพูชาจะถูกน้ำท่วม ดังภาพที่ 6 ความเค็มของน้ำทะเลซึ่งเจือจางลงเนื่องจากการละลายของน้ำแข็ง จะส่งผลให้การไหลเวียนของกระแสน้ำในมหาสมุทรเปลี่ยนทิศทาง และความจุความร้อนเปลี่ยนไป ส่งผลกระทบให้เกิดการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศโลกอย่างรุนแรง

 

ภาพที่ 6 ระดับน้ำทะเลในอดีต ปัจจุบัน และอนาคต

เกิดอะไรขึ้นกับโลกใบนี้   I  ภาวะโลกร้อน  I โลกร้อนได้อย่างไร  I การเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศโลก I เอลนีโญ/ลานีญา I ภาวะเรือนกระจก I พลังจากดวงอาทิตย์ I การลดลงของโอโซน I ผลกระทบระดับโลก I ผลกระทบระดับประเทศ I การแก้ปัญหาโลกร้อน

ขอขอบคุณข้อมูลจาก LESAPROJECT   www.lesaproject.com  

การลดลงของโอโซน (Ozone Depletion)

          โอโซน (O3) เป็นก๊าซซึ่งประกอบด้วยธาตุออกซิเจนจำนวน 3 โมเลกุล มีอยู่เพียง 0.0008% ในบรรยากาศ แต่มีความสำคัญอย่างยิ่ง เนื่องจากเป็นเกาะป้องกันรังสีอุลตราไวโอเล็ต (UV) ซึ่งเป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิตบนโลก โอโซนไม่ใช่ก๊าซที่มีเสถียรภาพสูง มันมีอายุอยู่ในอากาศได้เพียง 20 - 30 สัปดาห์แล้วสลายตัว โอโซนเกิดจากก๊าซออกซิเจน (O2) ดูดกลืนรังสีอุลตราไวโอเล็ตแล้วแตกตัวเป็นออกซิเจนอะตอมเดี่ยว (O) จากนั้นออกซิเจนอะตอมเดี่ยวรวมตัวกับก๊าซออกซิเจนและโมเลกุลชนิดอื่น (M) ซึ่งทำหน้าที่เป็นตัวกลาง แล้วให้ผลผลิตเป็นก๊าซโอโซนออกมา ตามตารางที่ 1

 

          

          ก๊าซโอโซนมีความสามารถดูดกลืนรังสีอุลตราไวโอเล็ต แต่จะสลายตัวเมื่อกระทบกับแสงแดด (visible light) เกิดเป็นก๊าซออกซิเจนและออกซิเจนอะตอมเดี่ยว และเมื่อออกซิเจนเดี่ยวรวมตัวกับก๊าซโอโซนอีกครั้ง จะให้ผลผลิตเป็นก๊าซออกซิเจนออกมา ตามตารางที่ 2

 

          เมื่อเปรียบเทียบตารางที่ 1 และ 2 จะพบว่าก๊าซโอโซนสลายตัวได้รวดเร็วกว่าก๊าซออกซิเจน และการสร้างก๊าซโอโซนให้เกิดขึ้นนั้นจำเป็นต้องอาศัยโมเลกุลของธาตุชนิดอื่นด้วย ดังนั้นปริมาณของก๊าซโอโซนในอากาศจึงขึ้นอยู่กับอัตราการผลิตซึ่งมากกว่าอัตราการเสื่อมสลาย

บทบาทของก๊าซโอโซน
          ก๊าซโอโซนมีสองบทบาทคือ เป็นทั้งพระเอกและผู้ร้ายในตัวเดียวกันขึ้นอยู่ว่าวางตัวอยู่ที่ใด โอโซนเป็นก๊าซพิษที่เป็นอันตรายต่อร่างกาย และมีคุณสมบัติเป็นก๊าซเรือนกระจกดูดกลืนรังสีอินฟราเรดทำให้บรรยากาศมีอุณหภูมิสูง และดูดกลืนรังสีอุลตราไวโอเล็ตซึ่งเป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิต เราแบ่งก๊าซโอโซนเป็น 2 บทบาท คือ

           โอโซนในชั้นโทรโพสเฟียร์ (Troposphere Ozone) เกิดจากการเผาไหม้มวลชีวภาพ ส่วนใหญ่เกิดขึ้นจากเครื่องยนต์ เครื่องจักร และโรงงานอุตสาหกรรม ซึ่งปะปนอยู่ในหมอกควัน เมื่อโอโซนอยู่ในบรรยากาศชั้นล่างหรือเหนือพื้นผิว มันจะให้โทษมากกว่าให้คุณ เนื่องจากเป็นพิษต่อร่างกาย ดังนั้นคำพูดที่ว่า “ออกไปสูดโอโซนให้สบายปอด” จึงเป็นความเข้าใจผิด

           โอโซนในชั้นสตราโตสเฟียร์ (Stratosphere Ozone) ในธรรมชาติโอโซนที่เกิดขึ้นบนพื้นผิวมีเพียง 10% โอโซนส่วนใหญ่ในชั้นสตราโตสเฟียร์รวมตัวเป็นชั้นบางๆ ที่ระยะสูงประมาณ 20 – 30 กิโลเมตร ทำหน้าที่กรองรังสีอุลตราไวโอเล็ตจากดวงอาทิตย์ออกไป 99% ก่อนถึงพื้นโลก หากร่างกายมนุษย์ได้รับรังสีนี้มากเกินไป จะทำให้เกิดมะเร็งผิวหนัง ส่วนจุลินทรีย์ขนาดเล็ก เช่น แบคทีเรีย จะถูกฆ่าตาย

สารประกอบคลอโรฟลูออโรคาร์บอน (CFC) 

          สารประกอบคลอโรฟลูออโรคาร์บอนเรียกสั้นๆ ว่า “สาร CFC” หรืออีกชื่อหนึ่ง “ฟรีออน” (Freon) เป็นสิ่งประดิษฐ์ของมนุษย์ มิได้เกิดเองตามธรรมชาติ หากแต่มีแหล่งกำเนิดจากโรงงานอุตสาหกรรม และอุปกรณ์เครื่องใช้ในชีวิตประจำวัน เช่น ตู้เย็น เครื่องปรับอากาศ และสเปรย์ สาร CFC มีองค์ประกอบเป็น คลอรีน ฟลูออไรด์ และโบรมีน ซึ่งมีความสามารถในการทำลายโอโซน ตามปกติสาร CFC ในบริเวณพื้นผิวโลกจะทำปฏิกิริยากับสารอื่น แต่เมื่อมันดูดกลืนรังสีอุลตราไวโอเล็ตในบรรยากาศชั้นสตราโตสเฟียร์ โมเลกุลจะแตกตัวให้คลอรีนอะตอมเดี่ยว และทำปฏิกิริยากับก๊าซโอโซน เกิดก๊าซคลอรีนโมโนออกไซด์ (ClO) และก๊าซออกซิเจน ดังตารางที่ 3

 

         

         ถ้าหากคลอรีนจำนวน 1 อะตอมทำลายก๊าซโอโซน 1 โมเลกุล ได้เพียงครั้งเดียวก็คงไม่เป็นปัญหา แต่ทว่าคลอรีน 1 อะตอม สามารถทำลายก๊าซโอโซน 1 โมเลกุลได้นับพันครั้ง เนื่องจากเมื่อคลอรีนโมโนออกไซด์ทำปฏิกิริยากับออกซิเจนอะตอมเดี่ยว แล้วเกิดคลอรีนอะตอมเดี่ยวขึ้นอีกครั้ง ปฏิกิริยาลูกโซ่เช่นนี้จึงเป็นการทำลายโอโซนอย่างต่อเนื่อง ดังที่แสดงในภาพที่ 1

ภาพที่ 1 การทำลายโอโซนของสาร CFC

การลดลงของโอโซน

          นักวิทยาศาสตร์ได้ตรวจพบรูโหว่ขนาดใหญ่ของชั้นโอโซนเหนือทวีปแอนตาร์คติก บริเวณขั้วโลกใต้ เกิดขึ้นจากกระแสลมพัดคลอรีนเข้ามาสะสมในก้อนเมฆในชั้นสตราโตสเฟียร์ ในช่วงฤดูหนาวเดือนพฤษภาคม – กันยายน (ขั้วโลกเหนือไม่มีเมฆในชั้นสตราโตสเฟียร์ เนื่องจากอุณหภูมิไม่ต่ำพอที่จะทำให้เกิดการควบแน่นของไอน้ำในอากาศ) เมื่อถึงเดือนตุลาคม ซึ่งแสงอาทิตย์กระทบเข้ากับก้อนเมฆ ทำให้คลอรีนอะตอมอิสระแยกตัวออกและทำปฏิกิริยากับก๊าซโอโซน ทำให้เกิดรูโหว่ขนาดใหญ่ของชั้นโอโซน ซึ่งเรียกว่า “รูโอโซน” (Ozone hole) ดังในภาพที่ 2 แสดงถึงความหนาแน่นของชั้นโอโซน (มีหน่วยเป็นด๊อบสัน) จะเห็นว่า ชั้นโอโซนในปี พ.ศ.2541 มีความบางกว่าเมื่อปี พ.ศ.2522

ภาพที่ 2 การลดลงของโอโซน (ที่มา: NASA)

          การเกิดปรากฏการณ์รูโอโซนเป็นอันตรายมากต่อสิ่งมีชีวิตที่อยู่เบื้องล่าง โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากเกิดขึ้นเหนือเมืองใหญ่ที่มีประชากรอาศัยอยู่หนาแน่น นานาชาติจึงทำความร่วมมือภายใต้ “ข้อตกลงมอลทรีออล” (Montreal Protocol) ณ เมืองมอนทรีออล ประเทศแคนาดา ในปลายศตวรรษที่แล้ว ในการยกเลิกการใช้สาร CFC ในอุตสาหกรรม และใช้สารชนิดอื่นที่ไม่ทำลายโอโซนแทน แต่อย่างไรก็ตามสาร CFC ก็ยังคงลอยตกค้างอยู่ในบรรยากาศ อีกหลายทศวรรษกว่าจะสลายตัวไป

ขอขอบคุณข้อมูลจาก LESAPROJECT   www.lesaproject.com

 

ผลกระทบระดับโลก

งานวิจัยทางวิทยาศาสตร์จำนวนมากจากทั่วโลกแสดงให้เห็นว่า ผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศได้เกิดขึ้นแล้ว และส่งผลถึงสภาพชีวิตความเป็นอยู่ของมนุษย์โดยตรงในทุกภูมิภาคทั่วโลก

• นับจากปี พ.ศ. 2393 เป็นต้นมา พื้นที่ Alpine Glaciers ในทวีปยุโรปลดลงถึงครึ่งหนึ่ง ในขณะที่รัฐบาลของสหรัฐคาดการณ์ว่าในปี พ.ศ. 2573 ธารน้ำแข็งจะละลายหมดไปจาก Montana's Glacier National Park
• ปลาแซลมอนที่อยู่ในมหาสมุทรแปซิฟิคตอนเหนือลดจำนวนลงอย่างมากเนื่องจากน้ำทะเลในบริเวณนั้นร้อนขึ้นกว่าปกติถึง 6 องศาเซลเซียส
• ทะเลที่ร้อนขึ้นทำให้นกทะเลหลายร้อยตัวจากจำนวนนับพันบริเวณชายฝั่งแคลิฟอเนียตายลงเนื่องจากขาดแคลนอาหาร
• ปะการังทั่วโลกกำลังถูกทำลายจากน้ำทะเลที่ร้อนขึ้นอย่างผิดปกติ และถ้าอัตราการทำลายยังคงที่ในระดับปัจจุบัน แนวปะการัง Great Barrier Reef ทั้งหมดอาจจะตายได้ภายในหนึ่งชั่วอายุคน
• มีผู้เสียชีวิตจากคลื่นรังสีความร้อนเป็นจำนวนมาก เพิ่มขึ้นเรื่อยๆ ดังตัวอย่างในเมืองชิคาโก เอเธนส์ และนิวเดลี
• ระดับน้ำทะเลที่สูงขึ้นส่งผลกระทบต่อทุกประเทศที่มีพื้นที่ซึ่งสูงจากระดับน้ำทะเลไม่มาก ทั้งในมหาสมุทรแปซิฟิค และมหาสมุทรอินเดีย เช่น เกาะตูวาลู ซึ่งอยู่ทางตอนเหนือของประเทศฟิจิ ประชากรกว่า 10,000 คน ต้องอพยพไปอยู่ที่นิวซีแลนด์ เนื่องจากระดับน้ำทะเลที่เพิ่มสูงขึ้นจนท่วมที่อยู่อาศัย
• ยุโรปกลางเกิดน้ำท่วมครั้งที่รุนแรงที่สุดในศตวรรษถึง 3 ครั้งภายในช่วง 5 ปีที่ผ่านมา เนื่องจากปริมาณน้ำฝนได้เพิ่มขึ้นเพราะอุณหภูมิเพิ่มสูงขึ้น

ผลกระทบที่คาดว่าจะเกิดตามมา

• การเพิ่มจำนวนของพายุเฮอริเคน
• น้ำท่วม ภัยแล้ง และการแพร่ระบาดของโรคติดต่อ เช่น มาลาเรีย ซึ่งจะเกิดขึ้นในพื้นที่ที่ไม่เคยประสบปัญหามาก่อน อันจะนำไปสู่ภาวะขาดแคลนน้ำและอาหาร และเกิดความขัดแย้งในระดับภูมิภาคเนื่องจากปัญหาภัยธรรมชาติ
• ป่าไม้ของโลกจำนวนหนึ่งในสามอยู่ในภาวะเสี่ยงต่อการถูกทำลาย เช่นเดียวกับสิ่งมีชีวิตที่จำเป็นต้องพึ่งพาอาศัยป่าไม้เพื่อความอยู่รอด