ผลกระทบ_1
1.1
ระบบภูมิอากาศโลก
ระบบภูมิอากาศเป็นระบบที่มีความซับซ้อน การเปลี่ยนแปลงและความแปรปรวนของภูมิอากาศเกิดจากการปฏิสัมพันธ์ การแลกเปลี่ยนสสาร และพลังงาน
1.2
ลม ฟ้า อากาศ
และสภาพภูมิอากาศ
ความหมายและความแตกต่างระหว่าง “ลมฟ้าอากาศ” (Weather) และ “สภาพภูมิอากาศ” (Climate)
1.3
การเปลี่ยนแปลง
สภาพภูมิอากาศ
นิยาม ความหมาย สาเหตุของการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ และแหล่งกำเนิดก๊าซเรือนกระจก
ระบบภูมิอากาศโลก
ระบบภูมิอากาศ
“ภูมิอากาศ” เป็นระบบที่ซับซ้อนและมีการปฏิสัมพันธ์กับส่วนอื่น ๆ ของระบบโลก ซึ่งประกอบด้วย บรรยากาศ มหาสมุทรและแหล่งน้ำ พื้นดิน แผ่นน้ำแข็งและสิ่งมีชีวิต ระบบภูมิอากาศมีวิวัฒนาการและเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา ภายใต้อิทธิพลจากพลวัตรภายในของตัวเองและเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของปัจจัยภายนอกที่เรียกว่าแรงขับเคลื่อน ซึ่งแรงขับเคลื่อนภายนอกนี้ รวมถึงปรากฏการณ์ทางธรรมชาติ เช่น การปะทุของภูเขาไฟและความแปรปรวนของแสงอาทิตย์ ตลอดจนการเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบของบรรยากาศและสัณฐานวิทยาของพื้นดินที่เกิดจากมนุษย์ ดังแสดงในรูปที่ 1
สมดุลพลังงานและการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ
สมดุลพลังงานของโลกมีการเปลี่ยนแปลงตาม “วัฏจักรมิแลนโควิช (Milankovich cycle)” คือ การเปลี่ยนแปลงวงโคจรของโลกกับดวงอาทิตย์ ซึ่งเป็นปัจจัยสำคัญทางดาราศาสตร์ที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงต่อแกนหมุนของโลก การเหวี่ยงของแกนโลก และวงโคจรของโลกรอบดวงอาทิตย์ ทำให้โลกอยู่ใกล้หรือห่างจากดวงอาทิตย์และส่งผลให้สภาพภูมิอากาศของโลกเปลี่ยนแปลงไป ทั้งในช่วงที่อุณหภูมิโลกสูงหรือต่ำกว่าปกติ ปรากฏการณ์นี้เกิดขึ้นเป็นวัฏจักรทุก 10,000 – 20,000 ปี (อัศมน ลิ่มสกุล, กัณฑรีย์ บุญประกอบ และอำนาจ ชิดไธสง. 2554: 5) แสดงดังรูปที่ 2
พื้นผิวโลกถูกปกคลุมด้วยวัสดุหลายชนิด (Landcover types) และมีความสัมพันธ์กับสัดส่วนของรังสีดวงอาทิตย์ที่สะท้อนกลับสู่บรรยากาศ หรือที่เรียกว่า “อัลบีโด” (Albedo) ซึ่งมีคุณสมบัติในการสะท้อนแสงแตกต่างกัน อาทิ เมฆและแผ่นน้ำแข็งมีสีขาว (อัลบีโดสูง) มีความสามารถในสะท้อนรังสีดวงอาทิตย์กลับคืนสู่บรรยากาศได้ดี ในขณะที่พื้นดินและป่าไม้ที่มีสีเข้ม (อัลบีโดต่ำ) มีคุณสมบัติในการดูดกลืนรังสีจากดวงอาทิตย์ ดังนั้น สัดส่วนวัสดุปกคลุมพื้นที่แต่ละชนิดจึงเป็นกลไกสำคัญในการควบคุมการสะท้อนรังสีดวงอาทิตย์และอุณหภูมิของโลก แสดงดังรูปที่ 3 และมีความเชื่อมโยงกับการดูดซับและสะท้อนรังสีดวงอาทิตย์กลับออกไปสู่บรรยากาศ กล่าวคือ รังสีดวงอาทิตย์ที่เข้ามายังโลกเป็นรังสีคลื่นสั้น (short-wave radiation) เมื่อกระทบกับพื้นโลกแล้วเปลี่ยนเป็นพลังงานความร้อน หรือรังสีคลื่นยาว (long-wave radiation) หากไม่สามารถสะท้อนกลับสู่ชั้นบรรยากาศได้ จะทำให้เกิดการสะสมของพลังงานความร้อนบริเวณผิวโลก ส่งผลให้อุณหภูมิของโลกเพิ่มขึ้น รวมทั้งการเปลี่ยนแปลงด้านอื่น ๆ ในระบบภูมิอากาศ แสดงดังรูปที่ 4
ลมฟ้าอากาศและสภาพภูมิอากาศ
ลมฟ้าอากาศและสภาพภูมิอากาศ
“ลมฟ้าอากาศ” (Weather) และ “สภาพภูมิอากาศ” (Climate) มีความหมายแตกต่างกัน ดังนี้
ลมฟ้าอากาศ หมายถึง ลักษณะและสภาพอากาศที่เกิดขึ้นในช่วงระยะเวลาสั้น ๆ (นาทีถึงสัปดาห์) ซึ่งตัวแปรทางอุตุนิยมวิทยาหลัก ๆ ที่ตรวจวัด ได้แก่ อุณหภูมิ ความชื้น ความกดอากาศ ลมและฝน
สภาพภูมิอากาศ หมายถึง ลักษณะเฉลี่ยของลมฟ้าอากาศที่เกิดขึ้นในพื้นที่ใดพื้นที่หนึ่งเป็นระยะเวลานาน (โดยปกติ 30 ปี หรือมากกว่า 30 ปี ตามที่องค์กรอุตุนิยมวิทยาโลก ได้กำหนดเป็นระยะเวลาสำหรับการศึกษาการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ) นอกจากนี้ สภาพภูมิอากาศ สามารถอธิบายได้ในแง่ของคำอธิบายเชิงสถิติแนวโน้มและความแปรปรวนของตัวแปรที่เกี่ยวข้อง เช่น อุณหภูมิ หยาดน้ำฟ้า ความดันบรรยากาศ ความชื้นและลม หรือผลรวมของสภาพภูมิอากาศ เช่น ประเภทสภาพอากาศและปรากฏการณ์ซึ่งมีลักษณะทั่วไปของสถานที่ หรือภูมิภาค หรือของโลกในภาพรวมก็ได้ โดยรูปแบบของสภาพภูมิอากาศ เป็นลักษณะสภาพภูมิอากาศที่เกิดขึ้นประจำซึ่งปรากฏอยู่ในนหลาย ๆ คาบเวลา ตัวอย่างเช่น ช่วงน้ำแข็งและช่วงที่อบอุ่นในยุคน้ำแข็งมีระยะเวลาเป็นหมื่น ๆ ปี ในขณะที่ ลมมรสุมเกิดขึ้นซ้ำ ๆ ในแต่ละปี รูปแบบของสภาพภูมิอากาศ อาจแสดงในรูปแบบของวงจรปกติ เช่น รอบวันหรือรอบฤดูกาล เหตุการณ์เกิดขึ้นเป็นระยะ เช่น ปรากฏการณ์เอลนิโญ่ หรือเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นไม่เป็นช่วงระยะที่สม่ำเสมอ เช่น การปะทุของภูเขาไฟในฤดูหนาว เป็นต้น
กัณฑรีย์ บุญประกอบ, 2553: ความรู้พื้นฐานเกี่ยวกับแบบจำลองการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ. ใน: การเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศของไทย ครั้งที่ 2 แบบจำลองสภาพภูมิอากาศและสภาพภูมิอากาศในอนาคต. สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย [อำนาจ ชิดไธสง (บรรณาธิการ)]
การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ
คำนิยามของการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ
“การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ” ได้ถูกนิยามและให้คำจำกัดความแตกต่างกันออกไป แต่ความหมายที่ทางวิชาการยอมรับและนำมาอ้างอิง ได้แก่ คำจำกัดความของคณะกรรมการระหว่างรัฐบาลว่าด้วยการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ (Intergovernmental Panel on Climate Change; IPCC) และกรอบอนุสัญญาสหประชาชาติว่าด้วยการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ (United Nations Framework Convention on Climate Change; UNFCCC)
สาเหตุของการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ
การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศเกิดจาก “ชั้นบรรยากาศมีปริมาณก๊าซเรือนกระจกเพิ่มมากขึ้น” ซึ่งมีสาเหตุหลักจากกิจกรรมต่าง ๆ ของมนุษย์ ที่สร้างก๊าซเรือนกระจกเพิ่มมากขึ้น โดยเฉพาะในช่วงหลังจากการปฏิวัติอุตสาหกรรม (คริสต์ศตวรรษที่ 18) ได้ส่งผลให้ชั้นบรรยากาศสะสมก๊าซเรือนกระจกมากเกินไปจนเสียสมดุลและเกิดเป็น “ภาวะเรือนกระจก” ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ หรือภาวะโลกร้อน ที่ส่งผลกระทบต่อการเปลี่ยนแปลงในส่วนอื่น ๆ ของระบบภูมิอากาศโลก หมายรวมถึง การเปลี่ยนแปลงของตัวแปรทางอุตุนิยมวิทยา เช่น อุณหภูมิ อัตราการคายระเหย และปริมาณน้ำฝน-น้ำท่า ซึ่งก่อให้เกิดภัยพิบัติจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ เช่น ภัยแล้ง และอุทกภัย เป็นต้น แสดงดังรูปที่ 5
IPCC, 2007: Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Solomon, S., D. Qin, M. Manning, Z. Chen, M. Marquis, K. B. Averyt, M. Tignor and H. L. Miller (deds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA.
ก๊าซเรือนกระจกและแหล่งกำเนิด
ก๊าซเรือนกระจก (Greenhouse gases) คือ กลุ่มก๊าซในชั้นบรรยากาศ ที่สามารถกักเก็บหรือดูดกลืนความร้อนหรือรังสีอินฟราเรด (Infrared) จากดวงอาทิตย์ และสามารถปลดปล่อยพลังงานดังกล่าวออกมาในรูปความร้อน ทำให้โลกเกิด “ภาวะเรือนกระจก” ซึ่งหากปริมาณก๊าซเรือนกระจกมีความสมดุลจะช่วยรักษาอุณหภูมิพื้นผิวโลกไม่ให้เปลี่ยนแปลงอย่างฉับพลัน ส่งผลให้โลกมีอุณหภูมิอบอุ่นและเหมาะสมต่อการดำรงอยู่ของสิ่งมีชีวิต
พิธีสารเกียวโต สมัยที่ 8 ปี พ.ศ. 2555 ณ กรุงโดฮา รัฐกาตาร์ ประเทศภาคีพิธีสารฯ ได้จำแนกบัญชีประเภทก๊าซเรือนกระจกที่เกิดจากกิจกรรมของมนุษย์ (Anthropogenic greenhouse gas emission) เป็น 7 ประเภท ได้แก่
- ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2)
- ก๊าซมีเทน (CH4)
- ก๊าซไนตรัสออกไซด์ (N20)
- ก๊าซไฮโดรฟลูออโรคาร์บอน (HFCs)
- ก๊าซเพอร์ฟลูออโรคาร์บอน (PFC)
- ก๊าซซัลเฟอร์เฮกซะฟลูออไรด์ (SF6)
- ก๊าซไนโตรเจนไตรฟลูออไรด์ (NF3)
ก๊าซเรือนกระจกแต่ละประเภทมีแหล่งกำเนิด ดังนี้
- ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) โดยทั่วไปมีแหล่งกำเนิดในธรรมชาติจากการระเบิดของภูเขาไฟและการย่อยสลายของอินทรียวัตถุ แต่ในปัจจุบันกิจกรรมของมนุษย์เป็นตัวการหลักในการสร้างและปลดปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์ เช่น การเผาไหม้เชื้อเพลิงและฟอสซิลต่าง ๆ เป็นต้น
- ก๊าซมีเทน (CH4) เป็นก๊าซที่เกิดจากย่อยสลายของเสียต่าง ๆ ในธรรมชาติ แต่ร้อยละ 60 ของก๊าซมีเทนในชั้นบรรยากาศเกิดจากกิจกรรมของมนุษย์ เช่น การกำจัดขยะด้วยวิธีการฝังกลบ การเผาไหม้เชื้อเพลิง และการทำเกษตรกรรม เป็นต้น
- ก๊าซไนตรัสออกไซด์ (N20) มีแหล่งกำเนิดทั้งทางธรรมชาติจากแบคทีเรียทั้งแบคทีเรียในดินและมหาสมุทร รวมถึงการย่อยสลายของอินทรียวัตถุ และแหล่งกำเนิดจากกิจกรรมของมนุษย์ ได้แก่ ภาคอุตสาหกรรม ภาคพลังงาน ภาคเกษตรกรรมและปศุสัตว์ รวมถึงการเผาเศษวัสดุเหลือใช้ทางการเกษตรและเชื้อเพลิงต่าง ๆ
- ก๊าซไฮโดรฟลูออโรคาร์บอน (HFCs) เป็นสารที่ใช้ทำความเย็นในเครื่องปรับอากาศ และเครื่องทำน้ำเย็น
- ก๊าซเพอร์ฟลูออโรคาร์บอน (PFC) เป็นสารที่ใช้ทำความเย็นอีกประเภทหนึ่ง
- ก๊าซซัลเฟอร์เฮกซะฟลูออไรด์ (SF6) เป็นก๊าซที่มีอยู่ในตู้ควบคุมไฟฟ้า สำหรับใช้เป็นฉนวนไฟฟ้าป้องกันการเกิดประกายไฟจากอุปกรณ์ไฟฟ้าแรงสูง หรือช่วยในการระบายความร้อนจากอุปกรณ์ไฟฟ้าแรงสูง
- ก๊าซไนโตรเจนไตรฟลูออไรด์ (NF3) เป็นก๊าซที่ใช้ประกอบในการผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์หรือวงจรสำหรับคอมพิวเตอร์
ตารางที่ 1 อายุที่อยู่ในชั้นบรรยากาศ และศักยภาพในการทำให้เกิดภาวะโลกร้อนของก๊าซเรือนกระจกประเภทต่าง ๆ
| ลำดับ | ก๊าซเรือนกระจก | อายุชั้นบรรยากาศ (ปี) | ศักยภาพในการทำให้เกิดภาวะโลกร้อน (เท่าของคาร์บอนไดออกไซด์) | |
| 20 ปี | 100 ปี | |||
| 1 | ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) | * | 1 | 1 |
| 2 | ก๊าซมีเทน (CH4) | 12.4 | 84 | 28 |
| 3 | ก๊าซไนตรัสออกไซด์ (N20) | 121 | 264 | 265 |
| 4 | ก๊าซไฮโดรฟลูออโรคาร์บอน (HFCs) | 2 วัน – 800 | < 1 – 15,000 | < 1 – 12,400 |
| 5 | ก๊าซเพอร์ฟลูออโรคาร์บอน (PFC) | 1.1 วัน – 50,000 | < 1 – 8,210 | < 1 – 11,100 |
| 6 | ก๊าซซัลเฟอร์เฮกซะฟลูออไรด์ (SF6) | 3,200 | 17,500 | 23,500 |
| 7 | ก๊าซไนโตรเจนไตรฟลูออไรด์ (NF3) | 500 | 12,800 | 16,100 |
* อายุของ CO2 มีมากกว่า 1 ค่า สามารถคำนวนได้จากสมการใน Supplementary Material Section 2013 Impulse response function 8.SM.11. ดูรายละเอียดเพิ่มเติมในรานงาน Climate Change 2013: The Physical Science Basic. Contribution of Working Group I to Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change โดย Joos es al. (2013)
ความเข้มข้นของก๊าซเรือนกระจกในชั้นบรรยากาศ
- IPCC, 2013: Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernment Panel on Climate Change [Stocker, T.F., D. Qin, G.-K. Plattner, M. Tignor, S.K. Allen, J. Boschung, A. Nauels, Y. Xia, V. Bex and P.M. Midgley (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA, 1535 pp.
- National Oceanic and Atmospheric Administration (2019). Carbon dioxide levels hit record peak in May. Retrieved December 9, 2019, from https://research.noaa.gov/article/ArtMID/587/ArticleID/2461/Carbon-dioxide-levels-hit-record-peak-in-May