สายพานลำเลียงแห่งมหาสมุทร ความรู้ที่น่าอ่าน

ในห้วงมหาสมุทรของโลกนั้นมีสายพานการไหลเวียนของกระแสน้ำอุ่นและน้ำเย็นหมุนเวียนไปทั่วโลกอยู่ตลอดเวลา ซึ่งเราเรียกว่าสายพานลำเลียงขนาดยักษ์แห่งมหาสมุทร (The Great Ocean Conveyor Belt) สายพานที่ว่านี้จะทำหน้าที่นำความร้อนจากดวงอาทิตย์และปริมาณเกลือในน้ำทะเลส่งผ่านไปยังส่วนต่างๆของมหาสมุทรทั่วโลก หรืออาจกล่าวได้อีกนัยหนึ่งก็คือ ความร้อนและความเข้มข้นของน้ำทะเลที่แตกต่างกันในแต่ละส่วนของมหาสมุทรนี่แหละที่เป็นส่วนสำคัญในการขับเคลื่อนให้สายพานที่ว่านี้ทำงาน ดังนั้นสายพานที่ว่านี้จึงอาจถูกเรียกในอีกชื่อหนึ่งก็คือ การไหลเวียนของเทอร์โมฮาไลน์ (Thermohaline circulation) โดย Thermo นั้นจะหมายถึงความร้อนหรืออุณหภูมิของน้ำทะเล และ Haline นั้นหมายถึงเกลือหรือความเค็มของน้ำทะเลนั่นเอง แต่นอกจากอุณหภูมิและความเค็มที่แตกต่างในส่วนต่างๆของมหาสมุทรแล้ว ระดับน้ำขึ้นน้ำลง (Tides) และแรงลมที่พัดเหนือพื้นผิวมหาสมุทรก็มีส่วนเกี่ยวข้องในการขับเคลื่อนวงจรของสายพานนี้เช่นกัน บางคนจึงอาจเรียกสายพานการไหลเวียนกระแสน้ำนี้ว่า Meridional Overturning Circulation หรือ MOC ซึ่งอธิบายถึงกลไกการไหลเวียนของกระแสน้ำทั้งโลก

กระบวนการสายพานลำเลียงพลังงานนี้เริ่มต้นจากการที่พื้นผิวน้ำทะเลบริเวณเส้นศูนย์สูตรถูกทำให้อุ่นขึ้นเนื่องจากความร้อนจากดวงอาทิตย์และน้ำทะเลอุ่นนั้นได้เริ่มต้นไหลไปสู่ขั้วโลก นำพาเอาความร้อนจากเส้นศูนย์สูตรขึ้นไปยังละติจูดที่สูงขึ้นและปลดปล่อยมันออกสู่บรรยากาศ กระแสน้ำอุ่นซึ่งไหลขึ้นไปถึงทางด้านฝั่งตะวันตกของสกอตแลนด์นั้นจะช่วยทำให้ฤดูหนาวของเกาะอังกฤษนั้นไม่หนาวจัดจนเกินไปเมื่อเทียบกับเมืองที่อยู่ในระดับละติจูดเดียวกันอย่างเมืองนิวฟาวด์แลนด์  ประเทศแคนาดา

หลังจากกระแสน้ำอุ่นที่ว่านี้ได้ขึ้นไปสู่บริเวณละติจูดสูงใกล้ขั้วโลกแล้ว มันจะปลดปล่อยความร้อนเข้าสู่บรรยากาศ และเมื่ออุณหภูมิน้ำทะเลลดลงความหนาแน่นน้ำทะเลก็จะเพิ่มมากขึ้น กระแสน้ำอุ่นก็จะค่อยๆจมตัวลงสู่พื้นท้องทะเล ที่ยิ่งไปกว่านั้น ในบริเวณละติจูดสูงๆใกล้ขั้วโลก อากาศจะเย็นลงจนน้ำทะเลกลายเป็นน้ำแข็ง ซึ่งน้ำแข็งนั้นจะประกอบด้วยน้ำจืดมาจับตัวกันและคืนเกลือในตัวให้กับน้ำทะเลที่อยู่บริเวณรอบๆ ส่งผลให้น้ำทะเลบริเวณนั้นมีความเข้มข้นของเกลือเพิ่มมากขึ้น ความหนาแน่นจึงมากขึ้นตามไปด้วย น้ำทะเลบริเวณนี้จึงจมตัวลงด้านล่างของมหาสมุทร

อันที่จริงแล้วบริเวณเขตร้อนใกล้เส้นศูนย์สูตรก็มีการเพิ่มขึ้นของความเข้มข้นของเกลือในน้ำทะเลเช่นกัน แม้ว่าจะมีฝนตกหนัก แต่ความร้อนอันเนื่องมาจากดวงอาทิตย์นั้นก็ทำให้อัตราการระเหยของน้ำทะเลบริเวณนี้สูงไปด้วย เมื่อน้ำระเหยไปเป็นจำนวนมาก สิ่งที่เหลืออยู่ในท้องทะเลคือน้ำเกลือที่เข้มขึ้นและจมลงสู่พื้นทะเลด้านล่างด้วยเช่นกัน

ผลของกระบวนการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิและความเข้มข้นของน้ำทะเลดังกล่าวมาแล้วข้างต้นนี่เอง ที่ส่งผลให้เกิดการขับเคลื่อนของสายพานขนาดมหึมานี้ไปรอบโลกโดยประมาณกันว่าแต่ละรอบของสายพานที่จะมาบรรจบครบรอบเดิมนั้นกินเวลาถึง 1,000 ปีเลยทีเดียว ถึงแม้ว่าจะช้า แต่ปริมาณของน้ำที่สายพานนี้ขับเคลื่อนไปนั้นมีมากพอๆกับแม่น้ำอเมซอนจำนวน 100 สายมารวมกัน มันจึงมีอิทธิพลอย่างมหาศาลต่อสภาพภูมิอากาศของโลก

มหาสมุทรนั้นยังมีความเกี่ยวข้องอย่างลึกซึ้งกับปริมาณของคาร์บอนไดออกไซค์ในชั้นบรรยากาศ ในมหาสมุทรมีสิ่งมีชีวิตสีเขียวเล็กๆชนิดหนึ่งซึ่งเรียกว่าไฟโตแพลงค์ตอน(phytoplankton) อาศัยอยู่ สิ่งมีชีวิตชนิดนี้มีความสำคัญต่อวงจรชีวิตในมหาสมุทรเป็นอย่างมาก มันเป็นแหล่งอาหารของปลาจำนวนมาก รวมไปถึงสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมบางชนิดที่อาศัยอยู่ในทะเลด้วย บทบาทที่สำคัญมากอีกอย่างหนึ่งของเจ้าไฟโตแพลงค์ตอนนี้ก็คือมันสามารถจับเอาก๊าซคาร์บอนไดออกไซค์ที่มนุษย์ สัตว์และกระบวนการอุตสาหกรรมต่างๆปล่อยออกมา เปลี่ยนกลับไปเป็นออกซิเจนสำหรับให้สิ่งมีชีวิตใช้หายใจได้ โดยปริมาณคาร์บอนไดออกไซค์ที่มันเปลี่ยนให้กลายเป็นออกซิเจนนั้น เทียบได้กับปริมาณที่ได้จากกระบวนการเดียวกันของต้นไม้ทั้งโลกเลยทีเดียว  หรือกล่าวได้ว่าปริมาณออกซิเจนในชั้นบรรยากาศของโลกเรานั้นมีครึ่งหนึ่งมาจากไฟโตแพลงค์ตอนนั่นเอง นอกจากนี้ไฟโตแพลงค์ตอนยังมีส่วนสำคัญในการรักษาปริมาณของคาร์บอนไดออกไซค์ซึ่งเป็นก๊าซเรือนกระจกตัวสำคัญ ให้คงปริมาณอยู่ในระดับที่เหมาะสมอีกด้วย

อุณหภูมิของน้ำทะเลก็มีความสำคัญต่อปริมาณของคาร์บอนไดออกไซค์ในอากาศ โดยคาร์บอนไดออกไซค์นั้นจะสามารถละลายได้ดีในน้ำทะเลที่เย็นมากกว่าในน้ำทะเลที่อุ่น โดยน้ำทะเลที่เย็นจะจับคาร์บอนไดออกไซค์เอาไว้และพาลงไปสู่ทะเลลึก ในทางตรงกันข้ามเมื่อน้ำทะเลมีอุณหภูมิสูงขึ้น มันก็จะปลดปล่อยคาร์บอนได้ออกไซค์คืนกลับมาสู่ชั้นบรรยากาศ

ปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์ที่ศึกษาเกี่ยวกับเรื่องโลกร้อนได้ให้ความสนใจกับ สายพานขนาดยักษ์อันนี้นี้อย่างใกล้ชิด เพราะผลจากการตรวจวัดพบว่าเมื่อโลกร้อนขึ้น แผ่นน้ำแข็งที่บริเวณขั้วโลกก็มีอัตราการละลายตัวที่เร็วขึ้นกว่าเดิม ซึ่งมีผลทำให้น้ำจืดปริมาณมหาศาลถูกปลดปล่อยออกมาสู่ทะเล ส่งผลให้ความเข้มข้นของน้ำทะเลบริเวณมหาสมุทรแอตแลนติกตอนเหนือเจือจางลง สิ่งที่นักวิทยาศาสตร์พากันวิตกกังวลก็คือ การเจือจางนี้จะส่งผลให้ความหนาแน่นของน้ำทะเลบริเวณนั้นลดลงจนไม่สามารถจมตัวลงสู่พื้นมหาสมุทรด้านล่างได้ตามปกติ และอาจส่งผลร้ายแรงถึงขั้นสายพานซึ่งนำพาพลังงานความร้อนหมุนเวียนไปทั่วมหาสมุทรนี้หยุดตัวลง

สิ่งซึ่งดูเหมือนจะขัดแย้งกันอยู่ในที แต่ทว่ามันคือความจริงก็คือ เมื่อโลกร้อนขึ้นนั้นมันอาจส่งผลกระทบให้ทวีปยุโรปทั้งทวีปปกคลุมด้วยน้ำแข็งได้ มีหลักฐานทางโบราณคดีว่า สายพานนี้ได้เคยหยุดตัวลงมาแล้วในอดีต ครั้งล่าสุดที่สายพานนี้หยุดไหลเวียนก็คือเมื่อ  14,500 ปีก่อน ซึ่งส่งผลให้พื้นที่แถบกรีนแลนด์ มีอุณหภูมิลดลงต่ำกว่าปกติถึง 15 องศาเซลเซียส ซึ่งเป็นอุณหภูมิที่ต่ำเกือบจะเท่าอุณหภูมิในช่วงยุคน้ำแข็งเลยทีเดียว (ช่วงเวลานี้เราเรียกว่าช่วง ยังเกอร์ ดรายอัส (The Younger Dryas) – ผู้สนใจสามารถไปค้นหารายละเอียดเพิ่มเติมได้ในhttp://en.wikipedia.org/wiki/Younger_Dryas) เหตุการณ์นี้กินเวลาอยู่ประมาณ 1,300 กว่าปี จากนั้นยุคนี้ก็สิ้นสุดอย่างรวดเร็วในช่วง 11,500 ปีก่อน โดยอุณหภูมิที่แถบกรีนแลนด์ได้เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วถึง 10 องศาเซลเซียสในช่วงเวลาแค่สิบปี เชื่อกันว่าน่าจะมีสาเหตุมาจากสายพานที่ทำหน้าที่ส่งพลังงานความร้อนไปทั่วโลกนี้ได้กลับมาทำงานใหม่อีกหน ปัจจุบันได้มีนักวิทยาศาสตร์บางคนคาดการณ์เอาไว้ว่ามีโอกาสอยู่ราวๆ 70% ที่สายพานลำเลียงพลังงานแห่งมหาสมุทรนี้จะหยุดไหลเวียนอีกครั้งภายในระยะเวลา 200 ปี ถ้าเราไม่พยายามลดก๊าซคาร์บอนไดออกไซค์ที่ปลดปล่อยขึ้นสู่ชั้นบรรยากาศให้น้อยลงกว่าที่เป็นอยู่ในปัจจุบัน

แหล่งข้อมูลอ้างอิงจาก Science101 – Weather , TE Bell - 2007 - Harper Paperbacks

แปลและเรียบเรียง โดย นายอนุชา ศรีเริงหล้า นักอุตุนิยมวิทยาปฏิบัติการ

ตรวจทานและแก้ไข โดย ดร.วัฒนา กันบัว (ผู้อำนวยการศูนย์อุตุนิยมวิทยาทะเล)