เมฆคืออะไร? ในระดับที่เล็กที่สุด ทำได้ง่ายๆ แค่ความชื้นที่ควบแน่นบนอนุภาคเล็กๆ เว็บตรง — ฝุ่น ละอองเกสร ละอองเกลือจากมหาสมุทร หรือเขม่า แต่ทันทีที่ละอองเมฆเหล่านี้มากกว่าหนึ่งหยดรวมกัน สิ่งต่างๆ ก็จะวุ่นวายอย่างรวดเร็ว นักวิทยาศาสตร์อธิบายว่าเมฆเป็นปรากฏการณ์ ที่เกิดขึ้น ซึ่งส่วนประกอบที่มีขนาดเล็กกว่าก่อให้เกิดรูปแบบที่ซับซ้อนและจัดตัวเองได้ เช่น ฝูงปลาที่แหวกว่ายรวมกัน หรือการ พึมพัม ของนกกิ้งโครง
ความโกลาหลนี้เป็นสาเหตุที่ทำให้เมฆคาดเดาได้ยาก แต่ผลที่ตามมาของการไม่สามารถมองเห็นผ่านก้อนเมฆนี้ได้นอกเหนือไปจากแสงแดดและเงา มันยังบดบังความเข้าใจของเราเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ
แอ งเจลีน เพ นเดอร์กราสส์ ผู้ช่วยศาสตราจารย์
ด้านวิทยาศาสตร์บรรยากาศที่มหาวิทยาลัยคอร์เนลล์กล่าวว่า “การเปลี่ยนแปลงของเมฆเป็นตัวกำหนดว่าความร้อนจะร้อนเพียงใดเพื่อตอบสนองต่อแรงกดดันของก๊าซเรือนกระจกในปริมาณหนึ่ง” และเดิมพันว่าความสัมพันธ์นี้จะเกิดขึ้นได้อย่างไร
ไม่ว่าพื้นที่ใดจะเห็นปริมาณน้ำฝน ความแห้งแล้ง ความร้อน หรือความเย็นเพิ่มขึ้นในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า จะขึ้นอยู่กับชนิดของเมฆที่มีอยู่ และตอนนี้ นักวิทยาศาสตร์ยังคงดิ้นรนเพื่อทำความเข้าใจว่าสิ่งนี้จะเกิดขึ้นได้อย่างไร ส่วนหนึ่งเกิดจากการขาดข้อมูลเกี่ยวกับความหลากหลายของคลาวด์ที่มีอยู่ ส่วนหนึ่งเกิดจากการขาดพลังในการประมวลผล และส่วนหนึ่งเกิดจากประวัติที่ไม่แน่นอน
ใน พ็อดคาสท์ ที่ อธิบายไม่ได้ในตอนนี้เราได้พูดคุยกับนักวิจัยเกี่ยวกับสาเหตุที่ยากที่จะเข้าใจสภาพอากาศที่แพร่หลายเหล่านี้ เหตุใดการประเมินพลังของพวกมันจึงง่าย และเหตุใดจึงควรค่าแก่การสละเวลาสักครู่เพื่อชื่นชมการแสดงออกของพวกเขาบนท้องฟ้า
ในขณะที่ดาวเคราะห์มีความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์สูงเป็นประวัติการณ์ในชั้นบรรยากาศ ทำให้อุณหภูมิสูงขึ้นและสภาพอากาศสุดขั้วที่อันตรายยิ่งขึ้น นักวิทยาศาสตร์จึงใช้เครื่องมือทุกอย่างในกล่องของตน ไม่ว่าจะเป็นบอลลูนตรวจอากาศ ดาวเทียม แบบจำลอง เครื่องบิน และแม้แต่ ท่อนซุง ของกะลาสีผ่านเมฆและสู่อนาคตของโลกอย่างที่เรารู้
เหตุใดเมฆจึงบดบังภาพการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศของเรา
แหล่งที่มาของความไม่แน่นอนที่ใหญ่ที่สุดในความเข้าใจของเราเกี่ยวกับอนาคตภายใต้การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศคือสิ่งที่มนุษย์จะทำ
หลังจากนั้นก็มีเมฆ
กลไกพื้นฐานของการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศนั้นค่อนข้างง่าย: ก๊าซดักจับความร้อน เช่น คาร์บอนไดออกไซด์ ถูกปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศในขณะที่มนุษย์เผาผลาญเชื้อเพลิงฟอสซิลและทำลายแหล่งกักเก็บคาร์บอนตามธรรมชาติ ยิ่งก๊าซเรือนกระจกสะสมในชั้นบรรยากาศมากเท่าไร โลกก็ยิ่งร้อนขึ้นเท่านั้น
ดังนั้น จำนวนคนที่ทำงานจริงเพื่อควบคุมเชื้อเพลิงฟอสซิลและลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก จะเป็นตัวกำหนดว่าโลกจะร้อนขึ้นมากเพียงใดในศตวรรษหน้า
แน่นอน การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศยังมีอะไรอีกมากมายมากกว่าที่โลกจะร้อนขึ้นสองสามองศา ไม่ใช่ว่าทุกส่วนของโลกจะร้อนขึ้นในอัตราที่เท่ากัน และการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิเฉลี่ยก็มีผลกระทบสำคัญต่อการกระแทก เช่น น้ำแข็งละลาย ระดับน้ำทะเลที่สูงขึ้น และเหตุการณ์สภาพอากาศที่กดดันให้รุนแรงยิ่งขึ้น
ผลกระทบเหล่านี้คือสิ่งที่ตามมามากที่สุดของการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศสำหรับมนุษย์ การเปลี่ยนแปลงที่ที่เราจะอยู่ได้ ปริมาณอาหารที่เราสามารถเติบโตได้ และไม่ว่าเราจะสามารถซื้อไลฟ์สไตล์ของเราต่อไปได้หรือไม่
คลาวด์มีความสำคัญต่อผลกระทบเหล่านี้ทั้งหมด แต่การคำนึงถึงปัจจัยเหล่านี้อาจทำให้สับสนและสับสนได้
พวกมันมีลักษณะเป็นหน่วยที่มีลักษณะเฉพาะซึ่งมีลักษณะเฉพาะ แผ่ออกเป็นชั้นบางๆ หรือซ้อนเป็นกอง ลอยขึ้นหรือตกบนท้องฟ้า และเมื่อพูดถึงสภาพอากาศ คุณลักษณะที่สำคัญที่สุดอย่างหนึ่งของเมฆก็คือ พวกมันสามารถทำให้พื้นที่เย็นลงหรือกักเก็บความร้อน
“พฤติกรรมของพวกมันขึ้นอยู่กับตำแหน่งที่พวกเขานั่งในบรรยากาศ” สกอตต์ คอลลิสนักวิทยาศาสตร์ด้านบรรยากาศที่ Argonne National Laboratory กล่าว ตัวอย่างเช่น เมฆคิวมูลัสเป็นก้อนที่ระดับความสูงต่ำ มีแนวโน้มที่จะสะท้อนแสงแดดกลับเข้าสู่อวกาศ เพิ่มอัลเบโด หรือการสะท้อนแสงของโลก ที่มีผลเย็น ในทางกลับกัน เมฆเซอร์รัสที่อยู่สูงที่แผ่วเบาและแผ่วเบา สะท้อนรังสีอินฟราเรดที่ขึ้นมาจากพื้นดินกลับคืนมา ซึ่งทำให้พื้นผิวอุ่นขึ้น และเมฆจำนวนมากสามารถทำทั้งสองอย่างได้ในระดับที่แตกต่างกัน
ตอนนี้โลกทั้งใบกำลังอุ่นขึ้น และทุกๆ องศาเซลเซียส อากาศอุ่นขึ้น มันสามารถดูดซับน้ำได้มากขึ้นประมาณ 7 เปอร์เซ็นต์ น้ำในอากาศมากขึ้นอาจทำให้มีเมฆมากขึ้น แต่อันไหนล่ะ ผลกระทบที่ต้องพิจารณาก็คือการตอบกลับ เมฆดักความร้อนสามารถเพิ่มความร้อนจากก๊าซเรือนกระจก นำไปสู่การระเหยของน้ำมากขึ้นและทำให้เกิดเมฆเหล่านี้มากขึ้น
และเอฟเฟกต์ก็ไม่เหมือนกันทั่วโลก บางแห่งอาจเห็นเมฆที่สะท้อนแสงมากกว่ามาก ในขณะที่บางแห่งอาจพบเมฆที่ร้อนกว่า และบางแห่งอาจมองเห็นทั้งสองมากขึ้นหรือน้อยลง ผลกระทบเหล่านี้สอดคล้องกันอย่างไรจะเปลี่ยนวิธีที่โลกร้อนขึ้นในทศวรรษต่อ ๆ ไป และผลที่ตามมาในทางปฏิบัติ
“ถ้าเราประเมินค่าสูงไปว่าระดับที่เมฆทำให้โลกเย็นลงเพื่อตอบสนองต่อแรงกดดันของก๊าซเรือนกระจก เราจะประเมินว่าโลกร้อนแค่ไหนเมื่อตอบสนองต่อก๊าซเรือนกระจกในปริมาณหนึ่ง” เพนเดอร์กราสส์กล่าว
โลกต้องการความมหัศจรรย์มากกว่านี้
จดหมายข่าวที่ไม่สามารถอธิบายได้จะแนะนำคุณเกี่ยวกับคำถามทางวิทยาศาสตร์ที่ยังไม่มีคำตอบที่น่าสนใจที่สุด และวิธีที่นักวิทยาศาสตร์พยายามที่จะตอบคำถามเหล่านี้ สมัครวันนี้ .
การหาสิ่งนี้เป็นเรื่องยากเพราะนักวิทยาศาสตร์เพิ่งสามารถทำให้ภาพเมฆของพวกเขาคมชัดขึ้นได้ เรดาร์และภาพถ่ายจากดาวเทียมภาคพื้นดินช่วยให้นักวิจัยเข้าใจถึงรูปแบบกว้างๆ ของเมฆทั่วโลก ในขณะที่บอลลูนตรวจอากาศและเครื่องบินได้ภาพที่แคบแต่มีรายละเอียดของการทำงานภายใน
แต่เทคนิคเหล่านี้จำนวนมากได้ถูกนำมาใช้ในช่วงครึ่งศตวรรษที่ผ่านมาเท่านั้น ก่อนหน้านั้น การสังเกตการณ์เมฆมีความหยาบกว่ามาก และไม่เหมือนกับการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิและปริมาณน้ำฝนในอดีต ซึ่งสามารถทิ้งร่องรอยไว้ในตะกอน แกนน้ำแข็ง วงแหวนของต้นไม้ และหินที่มีอายุนับพันปี เมฆมีรอยเท้าแสง ไม่มีฟอสซิลเมฆ
ดังนั้น หากนักวิทยาศาสตร์ต้องการทำความเข้าใจว่าเมฆเป็นอย่างไรก่อนการปฏิวัติอุตสาหกรรม ก่อนที่มนุษย์จะเริ่มสูบฉีดก๊าซเรือนกระจกและมลพิษขึ้นสู่ท้องฟ้าในปริมาณมหาศาล พวกเขาต้องตรวจสอบข้อสังเกตทางประวัติศาสตร์: บันทึกสภาพอากาศ บันทึกการเดินเรือ แม้แต่งานศิลปะและวรรณกรรม แต่ด้วยภาพในอดีตที่พร่ามัวเช่นนี้ ก็ยิ่งยากที่จะมองเห็นอนาคต
คลาวด์อาจซับซ้อนเกินไปสำหรับคอมพิวเตอร์
การสังเกตเมฆจะถูกป้อนเข้าสู่แบบจำลองสภาพภูมิอากาศ แต่โมเดลคอมพิวเตอร์ยังพยายามทำความเข้าใจกับเมฆ “คำถามสำคัญสำหรับแบบจำลองสภาพภูมิอากาศคือ การผสมผสานกันจะเป็นอย่างไรในอนาคต” คอลลิสกล่าว
มีสองแนวทางทั่วไปสำหรับเมฆในแบบจำลองสภาพอากาศ: จากบนลงล่างและล่างขึ้นบน การจำลองจากบนลงล่างสามารถจำลองดาวเคราะห์ทั้งดวงและใช้กำลัง เช่น ความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์ที่แตกต่างกัน และดูว่าเกิดอะไรขึ้นเมื่อเวลาผ่านไป โดยขยายไปยังภูมิภาคต่างๆ
การจำลองอื่นๆ เริ่มที่ระดับจุลภาคของหยดละอองและละอองลอย จากนั้นจึงขยายขนาดขึ้น ปัญหาคือมีเมฆอยู่ตรงกลางระหว่างสองแนวทางนี้ ซึ่งมีขนาดเล็กเกินไปและไม่ต่อเนื่องในการจำลองสภาพอากาศทั่วโลกส่วนใหญ่ และซับซ้อนเกินไปสำหรับคอมพิวเตอร์ที่จะประกอบจากส่วนประกอบต่างๆ ดังนั้นเมฆจึงมักจะแสดงในรูปแบบที่เข้าใจง่ายเกินไปในแบบจำลองคอมพิวเตอร์
“เราต้องเข้าใจว่าเกิดอะไรขึ้นกับเกล็ดเล็กๆ
เหล่านี้ ซึ่งคุณต้องใช้กล้องจุลทรรศน์เพื่อดู ไปจนถึงระดับของดาวเคราะห์ทั้งดวง” เพนเดอร์กราสส์กล่าว “สิ่งเหล่านั้นทั้งหมดเกี่ยวข้องกับปัญหา ดังนั้นการพยายามสร้างแบบจำลองคอมพิวเตอร์ที่ไม่สามารถทำได้ในเชิงคำนวณโดยตรง”
แม้จะมีความท้าทาย นักวิทยาศาสตร์กำลังก้าวหน้าและเติมเต็มความไม่แน่นอนเกี่ยวกับอนาคตของโลก
ตัวอย่างเช่น นักวิจัยเมื่อปีที่แล้วได้ตีพิมพ์การประเมินขอบเขตของความไวต่อสภาพอากาศ ใหม่ เป็นครั้งแรกในรอบหลายทศวรรษ ความไวต่อสภาพภูมิอากาศหมายถึงจำนวนดาวเคราะห์ที่คาดว่าจะอุ่นขึ้นเพื่อตอบสนองต่อความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศที่เพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าเมื่อเทียบกับระดับก่อนยุคอุตสาหกรรม เป็นตัวชี้วัดที่สำคัญที่ใช้ในการปรับแต่งแบบจำลองการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ ความเข้าใจที่ดีขึ้นเกี่ยวกับเมฆและความคิดเห็นที่มีต่อระบบสภาพอากาศเป็นเหตุผลสำคัญว่าทำไมพวกเขาจึงสามารถจำกัดการคาดการณ์ให้แคบลงได้
แต่นักวิทยาศาสตร์ไม่มีเวลาหลายทศวรรษในการปรับแต่งรอบต่อไป และความก้าวหน้าในด้านนี้ในปัจจุบันก็ช้าอย่างแทบขาดเลือด “เราจะเห็นภาวะโลกร้อนจำนวนมากก่อนที่เราจะสามารถสร้างแบบจำลองเมฆที่ปรับขนาดได้ทั่วโลก” เพนเดอร์กราสกล่าว
ดังนั้น ในระหว่างนี้ นักวิทยาศาสตร์กำลังเพียรพยายามรวบรวมบันทึกจากอดีต การสังเกตการณ์จากปัจจุบัน และแบบจำลองของอนาคตเพื่อให้ได้ภาพที่คมชัดยิ่งขึ้นของท้องฟ้าที่มีเมฆมาก เว็บตรง
