อาหาร (Food)

วิดีโอวันศุกร์: การเตรียมตัวสำหรับ SubT Final

นักวิทยาศาสตร์ทราบมานานหลายทศวรรษแล้วว่าการปล่อยอนุภาคจากเรือสามารถมีผลกระทบอย่างมากต่อเมฆสตราโตคิวมูลัสที่อยู่ต่ำเหนือมหาสมุทร ในภาพถ่ายดาวเทียม พื้นที่บางส่วนของมหาสมุทรของโลกมีแถบเมฆสีขาวสว่างซึ่งสอดคล้องกับเส้นทางเดินเรือ เมฆที่เจิดจ้าเหล่านี้เป็นผลจากอนุภาคขนาดเล็กที่ผลิตโดยเรือ และพวกมันสะท้อนแสงอาทิตย์กลับสู่อวกาศมากกว่าเมฆที่ไม่ถูกรบกวน และมากกว่ามหาสมุทรสีน้ำเงินเข้มที่อยู่เบื้องล่าง เนื่องจาก “รางเดินเรือ” เหล่านี้ปิดกั้นพลังงานของดวงอาทิตย์บางส่วนไม่ให้ไปถึงพื้นผิวโลก พวกมันจึงป้องกันความร้อนบางส่วนที่อาจเกิดขึ้นได้ การก่อตัวของรอยต่อเรืออยู่ภายใต้หลักการพื้นฐานเดียวกันที่อยู่เบื้องหลังการก่อตัวของเมฆทั้งหมด เมฆปรากฏขึ้นตามธรรมชาติเมื่อความชื้นสัมพัทธ์สูงกว่า 100 เปอร์เซ็นต์ ทำให้เกิดการควบแน่นในบรรยากาศ ละอองของเมฆแต่ละก้อนก่อตัวขึ้นรอบๆ อนุภาคขนาดเล็กมากที่เรียกว่า cloud condensation nuclei (CCN) โดยทั่วไป การเพิ่มขึ้นของ CCN จะเพิ่มจำนวนหยดเมฆในขณะที่ลดขนาดลง ผ่านปรากฏการณ์ที่เรียกว่าเอฟเฟกต์ Twomey ละอองที่มีความเข้มข้นสูงนี้ช่วยเพิ่มการสะท้อนแสงของเมฆ (เรียกอีกอย่างว่าอัลเบโด) แหล่งที่มาของ CCN ได้แก่ ละอองลอย เช่น ฝุ่น ละอองเกสร เขม่า หรือแม้แต่แบคทีเรีย ตลอดจนมลภาวะที่มนุษย์สร้างขึ้นจากโรงงานและเรือ ในพื้นที่ห่างไกลของมหาสมุทร CCN ส่วนใหญ่มีต้นกำเนิดจากธรรมชาติและรวมถึงเกลือทะเลจากคลื่นทะเลที่ซัดเข้าหากัน ภาพถ่ายดาวเทียมแสดง “รอยทางของเรือ” เหนือมหาสมุทร: เมฆที่สว่างซึ่งก่อตัวขึ้นจากอนุภาคที่พ่นออกจากเรือ เจฟฟ์ ชมัลทซ์/MODIS Rapid Response Team/GSFC/NASA เป้าหมายของโครงการ MCB คือการพิจารณาว่าจงใจเพิ่ม CCN เกลือทะเลมากขึ้นหรือไม่ เมฆในทะเลต่ำจะทำให้โลกเย็นลง CCN จะถูกสร้างขึ้นโดยการพ่นน้ำทะเลจากเรือ เราคาดว่าน้ำทะเลที่ฉีดพ่นจะแห้งในอากาศทันทีและก่อตัวเป็นอนุภาคเล็กๆ ของเกลือ ซึ่งจะลอยขึ้นสู่ชั้นเมฆผ่านการพาความร้อนและทำหน้าที่เป็นเมล็ดสำหรับหยดเมฆ อนุภาคที่สร้างขึ้นเหล่านี้จะเล็กกว่าอนุภาคจากคลื่นที่กระทบกระเทือนมาก ดังนั้นจะมีการเพิ่มขึ้นของมวลเกลือทะเลในบรรยากาศเพียงเล็กน้อยเท่านั้น เป้าหมายคือการสร้างเมฆที่สว่างขึ้นเล็กน้อย (ประมาณ 5 ถึง 10 เปอร์เซ็นต์) และอาจยาวนานกว่าเมฆทั่วไป ส่งผลให้แสงแดดสะท้อนกลับสู่อวกาศมากขึ้น “การแทรกแซงของสภาพอากาศจากแสงอาทิตย์” เป็นคำศัพท์เฉพาะสำหรับโครงการอย่างเช่น โครงการของเราที่เกี่ยวข้องกับการสะท้อนแสงอาทิตย์เพื่อลดภาวะโลกร้อนและผลกระทบที่อันตรายที่สุด ข้อเสนออื่นๆ ได้แก่ การโรยเม็ดบีดซิลิเกตสะท้อนแสงบนแผ่นน้ำแข็งขั้วโลก และการฉีดวัสดุที่มีคุณสมบัติสะท้อนแสง เช่น ซัลเฟตหรือแคลเซียมคาร์บอเนต เข้าไปในสตราโตสเฟียร์ ไม่มีความเข้าใจในแนวทางใดในสาขาอายุน้อยนี้ และพวกเขาทั้งหมดมีความเสี่ยงที่ไม่ทราบจำนวนมาก การแทรกแซงของสภาพอากาศพลังงานแสงอาทิตย์ไม่ได้ทดแทนการลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกซึ่งเป็นสิ่งจำเป็น แต่การลดลงดังกล่าวไม่ได้แก้ปัญหาภาวะโลกร้อนจากก๊าซเรือนกระจกที่มีอยู่แล้วในชั้นบรรยากาศ เนื่องจากผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศรุนแรงขึ้นและถึงจุดเปลี่ยน เราอาจต้องการทางเลือกในการป้องกันผลร้ายแรงที่สุดต่อระบบนิเวศและชีวิตมนุษย์ และเราจะต้องมีความเข้าใจที่ชัดเจนเกี่ยวกับประสิทธิภาพและความเสี่ยงของเทคโนโลยีการแทรกแซงสภาพภูมิอากาศจากแสงอาทิตย์ เพื่อให้ผู้คนสามารถตัดสินใจได้อย่างมีข้อมูลว่าจะนำไปใช้หรือไม่ ทีมงานของเราตั้งอยู่ที่มหาวิทยาลัยวอชิงตัน ศูนย์วิจัยพาโลอัลโต (PARC) และห้องปฏิบัติการแห่งชาติแปซิฟิกตะวันตกเฉียงเหนือ ประกอบด้วยผู้เชี่ยวชาญในการสร้างแบบจำลองสภาพภูมิอากาศ ปฏิสัมพันธ์ระหว่างละอองลอยและเมฆ พลศาสตร์ของไหล และระบบสเปรย์ เราเห็นข้อดีที่สำคัญหลายประการที่ทำให้เมฆในทะเลสว่างกว่ารูปแบบอื่น ๆ ของการแทรกแซงสภาพอากาศสุริยะที่เสนอ การใช้น้ำทะเลเพื่อสร้างอนุภาคทำให้เรามีแหล่งวัสดุที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมที่อุดมสมบูรณ์ฟรี ซึ่งส่วนใหญ่จะถูกส่งคืนสู่มหาสมุทรผ่านการสะสม นอกจากนี้ MCB สามารถทำได้จากระดับน้ำทะเลและไม่ต้องพึ่งพาเครื่องบิน ดังนั้นค่าใช้จ่ายและการปล่อยมลพิษที่เกี่ยวข้องจึงค่อนข้างต่ำ ผลกระทบของอนุภาคบนเมฆนั้นเกิดขึ้นชั่วคราวและแปลเป็นภาษาท้องถิ่น ดังนั้น การทดลองบน MCB สามารถดำเนินการได้ในพื้นที่เล็กๆ และช่วงเวลาสั้นๆ (อาจฉีดพ่นเป็นเวลาสองสามชั่วโมงต่อวันในช่วงหลายสัปดาห์หรือหลายเดือน) โดยไม่กระทบต่อสิ่งแวดล้อมหรือสภาพอากาศโลกอย่างร้ายแรง การศึกษาเล็กๆ เหล่านี้ยังคงให้ข้อมูลที่สำคัญเกี่ยวกับผลกระทบของความสว่าง ยิ่งไปกว่านั้น เราสามารถหยุดการใช้ MCB ได้อย่างรวดเร็ว โดยหยุดผลกระทบของมันอย่างรวดเร็ว การแทรกแซงของสภาพภูมิอากาศจากแสงอาทิตย์เป็นคำศัพท์เฉพาะสำหรับโครงการที่เกี่ยวข้องกับการสะท้อนแสงอาทิตย์เพื่อลดภาวะโลกร้อนและผลกระทบที่อันตรายที่สุด โครงการของเราครอบคลุมสามด้านที่สำคัญของการวิจัย อันดับแรก เราต้องค้นหาว่าเราสามารถเพิ่มการสะท้อนแสงได้อย่างน่าเชื่อถือและคาดการณ์ได้หรือไม่ ด้วยเหตุนี้ เราจะต้องหาปริมาณว่าการเพิ่มอนุภาคเกลือทะเลที่สร้างขึ้นจะเปลี่ยนจำนวนหยดในเมฆเหล่านี้อย่างไร และศึกษาว่าเมฆมีพฤติกรรมอย่างไรเมื่อมีหยดมากขึ้น MCB อาจส่งผลกระทบต่อสิ่งต่างๆ เช่น อัตราการระเหยของหยดเมฆ โอกาสที่ฝนจะตก และอายุการใช้งานของเมฆ ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับสภาพอากาศ การหาจำนวนผลกระทบดังกล่าวจะต้องมีทั้งการจำลองและการทดลองภาคสนาม ประการที่สอง เราต้องการแบบจำลองเพิ่มเติมเพื่อทำความเข้าใจว่า MCB จะส่งผลต่อสภาพอากาศและสภาพอากาศทั้งในระดับท้องถิ่นและระดับโลกอย่างไร สิ่งสำคัญคือต้องศึกษาผลกระทบเชิงลบที่ไม่ได้ตั้งใจโดยใช้การจำลองที่แม่นยำ ก่อนที่ใครจะพิจารณานำไปปฏิบัติ ทีมงานของเรากำลังมุ่งเน้นไปที่การสร้างแบบจำลองว่าคลาวด์ตอบสนองต่อ CCN เพิ่มเติมอย่างไร ในบางจุด เราจะต้องตรวจสอบงานของเราด้วยการศึกษาภาคสนามขนาดเล็ก ซึ่งจะช่วยปรับปรุงการจำลองระดับภูมิภาคและระดับโลก เราจะดำเนินการเพื่อทำความเข้าใจผลกระทบที่อาจเกิดขึ้นของ MCB ภายใต้สถานการณ์การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศที่แตกต่างกัน การวิจัยที่สำคัญประการที่สามคือการพัฒนาระบบสเปรย์ที่สามารถผลิตขนาดและความเข้มข้นของอนุภาคที่จำเป็นสำหรับการทดลองภาคสนามขนาดเล็กครั้งแรก เราจะอธิบายด้านล่างว่าเราจัดการกับความท้าทายนั้นอย่างไร ขั้นตอนแรกในโครงการของเราคือการระบุกลุ่มเมฆที่คล้อยตามความสว่างได้มากที่สุด จากการศึกษาแบบจำลองและการศึกษาเชิงสังเกต เราพบว่าเป้าหมายที่ดีที่สุดคือเมฆสตราโตคิวมูลัส ซึ่งมีระดับความสูงต่ำ (ประมาณ 1 ถึง 2 กม.) และตื้น เราสนใจเป็นพิเศษในสตราโตคิวมูลัสที่ “สะอาด” ซึ่งมี CCN จำนวนน้อย การเพิ่มขึ้นของ cloud albedo ด้วยการเพิ่ม CCN โดยทั่วไปจะรุนแรงในเมฆเหล่านี้ ในขณะที่กระบวนการอื่นๆ ในเมฆที่ลึกและมีการพาความร้อนสูงจะกำหนดความสว่าง เมฆเหนือมหาสมุทรมักจะเป็นเมฆสตราโตคิวมูลัสที่สะอาด ซึ่งโชคดี เพราะเมฆที่ส่องแสงเหนือพื้นผิวที่มืดมิด เช่น มหาสมุทร จะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงอัลเบโดสูงสุด พวกมันยังอยู่ใกล้กับของเหลวที่เราต้องการฉีดอย่างสะดวก

Back to top button