กระแสน้ำเทอร์โมฮาลีน

ศาสตราจารย์ ดร.วอลเลส โบรกเกอร์ (Wallace S. Broecker; 1931-) จากคณะวิทยาศาสตร์สิ่งแวดล้อมโลก มหาวิทยาลัยโคลัมเบีย (Columbia University) ได้อธิบายกลไกทางธรรมชาติที่ควบคุมอุณหภูมิของประเทศเมืองหนาวไม่ให้แตกต่างจากประเทศแถบร้อนมากจนเกินไป นั้นคือการไหลเวียนของกระแสน้ำในมหาสมุทรอันเกิดจากแรงดันของเกลือ หรือ Thermohaline Circulation โดยมีรากศัพท์มาจากคำว่า Thermo ที่แปลว่าความร้อนและ Haline ที่แปลว่าเกลือ

จุดเริ่มต้นของ Thermohaline Circulation เกิดขึ้นที่บริเวณทะเลทางตอนเหนือของมหาสมุทรแอตแลนติก สภาพภูมิอากาศที่หนาวเย็นได้ทำให้น้ำทะเลแข็งตัวและก่อให้เกิดแผ่นน้ำแข็งปก คลุมพื้นที่ผิวชั้นบนของมหาสมุทรแอตแลนติกเหนือ

ขณะที่ผิวของน้ำทะเลกำลังก่อตัวเป็นน้ำแข็ง เกลือที่ละลายอยู่ในน้ำทะเลชั้นบนจะถูกดันลงไปอยู่ในน้ำทะเลชั้นล่างถัดลงมา ทำให้มวลของน้ำทะเลชั้นล่างหนักขึ้น เราสามารถทำการทดลองนี้ได้โดยการละลายเกลือลงในแก้วน้ำแล้วนำไปแช่แข็งในตู้ เย็น ส่วนที่เป็นน้ำแข็งจะมีรสจืดและแข็งตัวที่อุณหภูมิต่ำกว่า -2.0 องศาเซลเซียส ในขณะที่ส่วนที่เป็นน้ำจะมีรสเค็มมากขึ้นเนื่องจากเกลือที่ควรจะอยู่ในชั้น น้ำแข็งถูกดันให้ลงมาอยู่ในส่วนที่เป็นน้ำ

นี้คือปรากฏการณ์ทางธรรมชาติที่ทำให้มวลของผิวน้ำมหาสมุทรแอตแลนติกตอนเหนือ จมลงเนื่องจากมวลน้ำมีน้ำหนักมากขึ้นเพราะความหนาแน่นของเกลือเพิ่มสูงขึ้น

หลังจากนั้นมวลของน้ำเย็นจะเคลื่อนตัวใต้น้ำไปตามฝั่งตะวันตกของทวีปแอฟริกาจนถึงแหลมกู๊ดโฮป์ (Good Hope Cape)

มวลน้ำส่วนหนึ่งจะไหลแยกเข้าสู่มหาสมุทรอินเดีย ในขณะที่มวลน้ำอีกส่วนหนึ่งจะไหลเข้าสู่ขั้วโลกใต้และค่อยๆ เคลื่อนตัวไปทางทิศเหนือผ่านทวีปออสเตรเลีย ประเทศฟิลิปปินส์ และไหลเข้าสู่ตอนเหนือของมหาสมุทรแปซิฟิก

ท้ายที่สุดกระแสน้ำเย็นนี้จะลอยตัวขึ้นสู่ระดับผิวน้ำที่ชายฝั่งตะวันตกของอ ลาสกา (Alaska) และไหลย้อนกลับลงมาทางทิศใต้เลียบชายฝั่งตะวันตกของทวีปอเมริกา เพื่อวกกลับมาทางทิศตะวันตก ณ บริเวณเส้นศูนย์สูตรและไหลเข้าสู่ทะเลจีนใต้ผ่านช่องแคบมะละกาเพื่อมาบรรจบ กับกระแสน้ำเย็นที่ยกตัวขึ้นสู่ผิวน้ำที่มหาสมุทรอินเดีย จนกลายเป็นกระแสน้ำอุ่นไหลย้อนกลับไปยังมหาสมุทรแอตแลนติกตอนเหนืออีกครั้ง

จากการคำนวณโดยใช้ค่าของคาร์บอน 14 (Carbon 14) ซึ่งเป็นธาตุกัมมันตรังสีและมีระยะเวลาครึ่งชีวิตอยู่ที่ 5,730 ปี 2 คาดว่าระยะเวลาทั้งหมดที่ใช้ในการไหลเวียนของกระแสน้ำ Thermohaline Circulation หนึ่งรอบอยู่ที่ 1,600 ปี

ศาสตราจารย์ ดร.วอลเลส โบรกเกอร์ ได้เปรียบเทียบการไหลเวียนของกระแสน้ำโลกเสมือนสายพานลำเลียงความร้อน จากบริเวณเส้นศูนย์สูตรไปยังประเทศแถบตอนเหนือผ่านการไหลเวียนของกระแสน้ำ อุ่น ด้วยอิทธิพลของกระแสน้ำอุ่นเม็กซิโก (Mexico Gulf Stream) ทำให้ ลอนดอน (London) เมืองหลวงของประเทศอังกฤษมีสภาพอากาศที่อบอุ่นกว่า ซัปโปโร (Sapporo) เมืองท่องเที่ยวที่ตั้งอยู่ทางตอนเหนือของประเทศญี่ปุ่น ทั้งที่ลอนดอนตั้งอยู่ทางตอนเหนือมากกว่าซัปโปโร

อะไรจะเกิดขึ้นหากภาวะโลกร้อนรุนแรงขึ้นเรื่อยๆ จนธารน้ำแข็งรวมทั้งน้ำแข็งที่ปกคลุมอยู่บนผิวทะเลเริ่มละลายตัว?

สิ่งแรกที่จะเกิดขึ้นคือความเค็มของน้ำทะเลจะเริ่มเจือจางลงเรื่อยๆ จนกระทั่งความหนาแน่นของมวลน้ำชั้นบนมีค่าน้อยกว่ามวลน้ำชั้นล่างทำให้การจม ตัวลงของมวลน้ำหยุดชะงัก และส่งผลให้ Thermohaline Circulation อันเป็นที่มาของกระแสน้ำอุ่นหยุดไหล ประเทศที่อยู่ทางตอนเหนือเช่นหมู่เกาะอังกฤษและกลุ่มประเทศยุโรปตะวันตก รวมทั้งมลรัฐทางตอนเหนือของประเทศอเมริกาจะต้องเผชิญกับสภาพอากาศที่หนาว เย็นลงอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ หลังจากนั้นกลไกย้อนกลับในเชิงลบ หรือ Negative Feedback จะเริ่มต้นทำงาน กล่าวคืออุณหภูมิที่ลดลงของน้ำทะเลจะทำให้การดูดซับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ เพิ่มมากขึ้น ปริมาณของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศจึงลดลงส่งผลให้อุณหภูมิเฉลี่ย ในชั้นบรรยากาศลดต่ำลง

นอกจากนี้ การเพิ่มปริมาณของพื้นที่สีขาวอันเกิดจากการปกคลุมของหิมะในซีกโลกเหนือยัง ทำหน้าที่เสมือนกระจกสะท้อนพลังงานจากแสงอาทิตย์กลับไปสู่อวกาศ ทำให้อุณหภูมิเฉลี่ยของโลกยิ่งลดต่ำลงเรื่อยๆ

จนท้ายที่สุดโลกก็จะกลับเข้าสู่ยุคน้ำแข็งอีกครั้ง

ขอบคุณ ศิวัช พงษ์เพียจันทร์ หน่วยวิจัยชีวธรณีเคมีและการเปลี่ยนแปลงสิ่งแวดล้อม คณะการจัดการสิ่งแวดล้อม มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์ E-Mail: pongpiajun@gmail.com