ทำไมโอโซนในอากาศชั้นบนเหนืออเมริกาตะวันตกจึงเพิ่มขึ้น

* รูปภาพใช้เพื่อประกอบเนื้อหาเท่านั้น อาจไม่ใช่ภาพเหตุการณ์จริงหรือภาพจริงจากเรื่องในบทความ

คำว่า “โอโซน” ทำให้หลายคนนึกถึงชั้นบรรยากาศที่ช่วยกรองรังสีจากดวงอาทิตย์ แต่ก๊าซชนิดเดียวกันที่อยู่ในอากาศชั้นล่างกลับเป็นมลพิษได้ ตำแหน่งที่ตรวจจึงสำคัญพอ ๆ กับตัวเลขที่เห็นในข่าว

งานวิจัยใหม่ติดตามโอโซนในบรรยากาศเหนืออเมริกาตะวันตก ซึ่งเป็นบริเวณกว้างตั้งแต่ละติจูด 25–55 องศาเหนือ ระหว่างปี 1994–2021 นักวิจัยสนใจอากาศชั้นโทรโพสเฟียร์อิสระที่อยู่สูงจากพื้นหลายกิโลเมตร ไม่ใช่ค่าฝุ่นหรือโอโซนที่สถานีริมถนนวัดได้

สิ่งที่ชวนสงสัยคือ แม้การปล่อยไนโตรเจนออกไซด์จากพื้นดินในอเมริกาตะวันตกจะลดลง งานวิจัยยังพบว่าโอโซนพื้นหลังในอากาศชั้นบนเพิ่มขึ้นตั้งแต่กลางทศวรรษ 1990 แนวโน้มนี้ไม่ได้บอกว่าทุกเมืองมีโอโซนสูงขึ้น แต่ทำให้ต้องมองไกลกว่าขอบเขตการปล่อยมลพิษในพื้นที่

คำอธิบายที่งานวิจัยชี้คืออากาศที่พาสารตั้งต้นของโอโซนจากเอเชียตะวันออกเฉียงใต้และแปซิฟิกเขตร้อนเดินทางข้ามมหาสมุทร มีส่วนร่วมกับการเปลี่ยนแปลงของการปล่อยจากเรือและเครื่องบินในระดับบรรยากาศสูง ภาพรวมจึงเป็นผลจากหลายแหล่งและเส้นทางที่เปลี่ยนไป ไม่ใช่สาเหตุเดียวที่ชี้ได้จากตัวเลขชุดเดียว

คำว่า “โอโซนพื้นหลัง” ในงานนี้มีความหมายเฉพาะ นักวิจัยใช้ค่าที่อยู่ต่ำกว่าร้อยละ 33 ของการกระจายตัว หรือกลุ่มค่าค่อนข้างต่ำ เพื่อดูสภาพระยะยาวที่ถูกรบกวนจากเหตุการณ์พุ่งสูงเป็นครั้งคราวน้อยกว่า เกณฑ์นี้เป็นการแบ่งตำแหน่งของข้อมูล ไม่ใช่เส้นมาตรฐานความปลอดภัย และไม่ได้หมายความว่าโอโซนมีค่าน้อยจนไม่สำคัญ

เหตุที่ต้องแยกชั้นอากาศก็เพราะ “ชั้นโอโซน” ที่ปกป้องโลกอยู่ในสตราโตสเฟียร์ ส่วนการศึกษานี้วัดโอโซนในโทรโพสเฟียร์และชั้นโทรโพสเฟียร์ตอนบน ซึ่งเชื่อมโยงกับการขนส่งมลพิษและเคมีในอากาศ ผลที่ได้จึงไม่ใช่เรื่องรูโหว่ชั้นโอโซน และไม่ใช่การวัดคุณภาพอากาศที่คนหายใจตรงพื้นถนน

ทีมวิจัยรวบรวมการตรวจวัดจากบอลลูนโอโซน เครื่องวัดไลดาร์ และเครื่องบินหลายโครงการ แล้วใช้แบบจำลอง FLEXPART ร่วมกับข้อมูลอากาศ ERA5 ย้อนดูเส้นทางมวลอากาศก่อนมาถึงพื้นที่รับสัญญาณ การคำนวณเส้นทางย้อนหลังครอบคลุมได้ถึง 15 วัน จึงช่วยเปรียบเทียบว่าอากาศที่มีโอโซนระดับต่างกันเคยอยู่เหนือภูมิภาคใด

ในข้อมูลช่วงปี 1994–2021 มวลอากาศที่สัมพันธ์กับค่าต่ำในโทรโพสเฟียร์อิสระมักมีเส้นทางผ่านเอเชียตะวันออกเฉียงใต้และแปซิฟิกเขตร้อน ขณะที่ค่าที่สูงกว่ามักสัมพันธ์กับเส้นทางผ่านเอเชียตะวันออกเฉียงเหนือ รูปแบบเหล่านี้เปลี่ยนตามฤดูกาลด้วย โดยเส้นทางเด่นชัดขึ้นในฤดูใบไม้ผลิและฤดูหนาวของซีกโลกเหนือ

ตัวเลขหนึ่งที่ช่วยให้เห็นขนาดของความเปลี่ยนแปลงคือ การผลิตโอโซนสุทธิที่เกี่ยวข้องกับอิทธิพลจากเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ต่อกลุ่มค่าต่ำเหนืออเมริกาตะวันตกเพิ่มขึ้นราว 23% ในโทรโพสเฟียร์ชั้นล่าง เมื่อเทียบช่วง 2007–2021 กับ 1994–2006 ตัวเลขนี้เป็นการเปลี่ยนแปลงของการผลิตสัมพัทธ์ในแบบวิเคราะห์ของงาน ไม่ใช่โอโซนในอเมริกาตะวันตกเพิ่มขึ้น 23%

ชั้นสูงราว 8–13 กิโลเมตรมีสัญญาณการเชื่อมโยงกับแหล่งมลพิษเพิ่มขึ้น และเป็นระดับที่เครื่องบินโดยสารจำนวนมากบินผ่าน แต่ผู้วิจัยเตือนว่าข้อมูลชั้นนี้ยังได้รับอิทธิพลจากฟ้าผ่าและการแลกเปลี่ยนอากาศกับสตราโตสเฟียร์ จึงสรุปไม่ได้ว่าเครื่องบินเป็นต้นเหตุเพียงอย่างเดียว อีกทั้งการปล่อยจากเรือก็เปลี่ยนไปในบางบริเวณของมหาสมุทร

ข้อสรุปที่แม่นยำกว่าคือ โอโซนพื้นหลังเหนืออเมริกาตะวันตกไม่ได้ตอบสนองต่อการลดการปล่อยมลพิษในพื้นที่นั้นเท่านั้น เส้นทางลมพาสารตั้งต้นจากภูมิภาคห่างไกล การเปลี่ยนแปลงของการผลิตโอโซน และแหล่งปล่อยในทะเลกับอากาศชั้นสูง ล้วนมีส่วนในภาพรวมที่นักวิจัยพบ

อย่างไรก็ตาม งานนี้มองข้อมูลย้อนหลังถึงปี 2021 และเน้นค่าพื้นหลัง ไม่ได้ทำนายระดับโอโซนของเมืองใดในวันนี้หรือประเมินผลสุขภาพรายบุคคล ข้อค้นพบจึงใช้ชี้ให้เห็นว่าการติดตามมลพิษข้ามภูมิภาคมีความสำคัญ แต่ยังใช้แทนสถานีวัดใกล้บ้านหรือข้อมูลรายวันไม่ได้

เมื่ออากาศเดินทางข้ามมหาสมุทร ปัญหาโอโซนชั้นบนก็ไม่ได้หยุดอยู่ที่เส้นเขตแดน การลดการปล่อยในพื้นที่ยังมีความหมายต่ออากาศใกล้พื้นดิน ส่วนการอธิบายแนวโน้มระยะไกลต้องดูทั้งแหล่งกำเนิด เคมีในบรรยากาศ และการเคลื่อนที่ของลมประกอบกัน