นี่คือวิธีที่ NASA วัดระดับน้ำทะเลที่เพิ่มขึ้นจากอวกาศ

การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศเป็นภัยคุกคามต่ออนาคตของมนุษยชาติที่ใกล้เข้ามา แต่สภาพอากาศโลกนั้นซับซ้อนมากจนมักจะยากที่จะมองเห็นขนาดของปัญหา วิธีที่ดีที่สุดวิธีหนึ่งที่เราต้องวัดการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศอาจไม่ใช่สิ่งที่คุณคาดหวัง เพราะไม่เกี่ยวกับการวัดดินหรือบรรยากาศ เพื่อเรียนรู้เกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ เราต้องวัดมหาสมุทร

การเพิ่มขึ้นของระดับน้ำทะเลไม่เพียงส่งผลกระทบต่อชุมชนชายฝั่งโดยการลดมวลดิน แต่ยังชี้ให้เห็นถึงปัญหาในวงกว้างของอุณหภูมิโลกที่สูงขึ้นด้วย นั่นหมายถึงการเพิ่มขึ้นของระดับน้ำทะเลมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อ NASA ซึ่งไม่เพียงแต่มองออกไปที่โลกอื่น แต่ยังตรวจสอบโลกจากอวกาศด้วย ดาวเทียมตรวจสอบระดับน้ำทะเลใหม่ Sentinel-6 Michael Freilich เปิดตัวในเดือนพฤศจิกายน 2020 และกลายเป็นภารกิจอ้างอิงอย่างเป็นทางการสำหรับการเพิ่มระดับน้ำทะเลในเดือนมีนาคมปีนี้ หลังจากรับช่วงต่อจาก Jason-3 รุ่นก่อน

เมื่อ Sentinel-6 เข้ามามีบทบาทใหม่ และ Sentinel-6b ซึ่งเป็นทายาทคู่แฝดที่รอคอยอยู่ในปีกเพื่อหยิบกระบองเมื่อจำเป็น เราก็พร้อมสำหรับการวัดระดับน้ำทะเลในอีก 10 ปีข้างหน้า คุณสามารถดูได้ด้วยตาตัวเองว่า Sentinel-6 อยู่ที่ไหนบนโลกในขณะนี้ โดยการติดตามโดยใช้เว็บแอปพลิเคชัน NASA’s Eyes

เราได้พูดคุยกับ Josh Willis จากห้องปฏิบัติการ Jet Propulsion Laboratory ของ NASA นักวิทยาศาสตร์โครงการสำหรับทั้ง Sentinel-6 และ Jason-3 เกี่ยวกับวิธีการวัดระดับน้ำทะเลที่เพิ่มขึ้นจากอวกาศ

ตารางสรุปสถิติการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศของเรา

แผนที่นี้แสดงระดับน้ำทะเลที่วัดโดยดาวเทียม Sentinel-6 Michael Freilich ตั้งแต่วันที่ 5 ถึง 15 มิถุนายน พื้นที่สีแดงคือภูมิภาคที่ระดับน้ำทะเลสูงกว่าปกติ และพื้นที่สีน้ำเงินหมายถึงพื้นที่ที่ต่ำกว่าปกติ
แผนที่นี้แสดงระดับน้ำทะเลที่วัดโดยดาวเทียม Sentinel-6 Michael Freilich ตั้งแต่วันที่ 5 มิถุนายน 2564 ถึง 15 มิถุนายน 2564 พื้นที่สีแดงคือภูมิภาคที่ระดับน้ำทะเลสูงกว่าปกติ และพื้นที่สีน้ำเงินหมายถึงพื้นที่ที่ต่ำกว่าปกติ หอดูดาว NASA Earth

การเพิ่มขึ้นของระดับน้ำทะเลไม่ได้เป็นเพียงสิ่งสำคัญในการทำความเข้าใจมหาสมุทรที่เปลี่ยนแปลงไปเท่านั้น นอกจากนี้ยังเป็นหนึ่งในเครื่องมือที่มีค่าที่สุดที่เรามีในการวัดการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศโดยรวม “ในทางใดทางหนึ่ง มันคือตารางสรุปสถิติ” วิลลิสกล่าว “นี่คือตารางสรุปสถิติของเราสำหรับวิธีที่เราทำกับสภาพอากาศ”

นั่นเป็นเพราะว่าอุณหภูมิเฉลี่ยที่สูงขึ้นของโลกโดยรวมนั้นสะท้อนโดยระดับของมหาสมุทร มีปัจจัยหลักที่มนุษย์สร้างขึ้นสามประการที่ส่งผลให้ระดับน้ำทะเลสูงขึ้น: การละลายของแผ่นน้ำแข็งในกรีนแลนด์และแอนตาร์กติกา การละลายของธารน้ำแข็งขนาดเล็กที่อื่นๆ ทั่วโลก และภาวะโลกร้อนของมหาสมุทรที่ทำให้มันขยายตัว ปัจจัยเหล่านี้มีส่วนทำให้การเพิ่มขึ้นทั้งหมดประมาณหนึ่งในสาม เนื่องจากการเติมน้ำในมหาสมุทรมากขึ้นเมื่อธารน้ำแข็งและแผ่นน้ำแข็งละลาย รวมถึงการขยายตัวของน้ำเนื่องจากอุณหภูมิโลกที่เพิ่มขึ้น ในขณะที่มหาสมุทรครอบคลุมพื้นที่ส่วนใหญ่ของโลก พวกเขาจบลงด้วยการดูดซับความร้อนส่วนเกินที่เกิดจากกิจกรรมของมนุษย์

“ฉันคิดว่าระดับน้ำทะเลที่สูงขึ้นเป็นตัวบ่งชี้ที่ชัดเจนที่สุดเกี่ยวกับการแทรกแซงของมนุษย์ต่อสภาพอากาศ” วิลลิสกล่าว “มหาสมุทรครอบคลุมพื้นที่สองในสามของพื้นผิวโลก โดยดูดซับความร้อนพิเศษ 90% ซึ่งเป็นสาเหตุทั้งหมดของการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ และพวกมันยังดูดซับน้ำทั้งหมดที่ละลายจากธารน้ำแข็งและแผ่นน้ำแข็งด้วย ดังนั้นพวกเขากำลังนับทุกอย่างในแง่ของวิธีที่เรากำลังเปลี่ยนแปลงสภาพอากาศในภาพรวมมากที่สุด”

และปัญหาไม่ได้อยู่ที่ระดับน้ำทะเลที่สูงขึ้นเท่านั้น อัตราการเพิ่มขึ้นนั้นก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน

แผนภูมิแสดงระดับน้ำทะเลที่เพิ่มขึ้น 102.3 มม. ตั้งแต่ปี 2536
NASA

“อัตราการเพิ่มขึ้นของมหาสมุทรไม่คงที่ มันเพิ่มขึ้นจริงๆ” วิลลิสกล่าว “ในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 มหาสมุทรเพิ่มขึ้นในอัตราประมาณสองมิลลิเมตรต่อปี ในช่วงทศวรรษที่ 90 หรือ 2000 มีมากกว่าสามคน และตอนนี้ก็สี่และห้ามิลลิเมตรต่อปีแล้ว ดังนั้นอัตราการเพิ่มขึ้นจึงเพิ่มขึ้นกว่าเท่าตัวในช่วงร้อยปีที่ผ่านมา และจะเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ เร็วขึ้นเรื่อยๆ”

30 ปีของการวัดอย่างต่อเนื่อง

เหตุผลส่วนหนึ่งที่ข้อมูลการเพิ่มขึ้นของระดับน้ำทะเลมีค่ามากก็คือว่ามันเป็นบันทึกระยะยาวที่รวบรวมมาตั้งแต่ปี 1990 การวัดขนาดมหาสมุทรจากอวกาศทั่วโลกครั้งแรกเริ่มขึ้นเมื่อมีการปล่อยภารกิจ TOPEX/โพไซดอนในปี 1992 ตามด้วยดาวเทียม Jason สามดวง และ Sentinel ลำแรก

เพื่อเก็บข้อมูลที่สอดคล้องกันซึ่งสามารถเปรียบเทียบได้ตลอดหลายปีที่ผ่านมา ภารกิจทั้งหมดในซีรีส์นี้จึงถูกจัดวางในวงโคจรเดียวกันเพื่อให้ได้รับมุมมองเดียวกันของมหาสมุทร

เมื่อใดก็ตามที่ดาวเทียมดวงใหม่เข้ามาแทนที่จากรุ่นก่อน ทั้งสองจะบินใกล้กันเป็นเวลาหลายเดือน ซึ่งช่วยให้ทำการปรับเทียบอย่างระมัดระวังเพื่อให้แน่ใจว่าข้อมูลสามารถติดตามได้อย่างสม่ำเสมอในดาวเทียมทั้งห้าดวงจนถึงปัจจุบัน

“มันเป็นความสำเร็จที่น่าทึ่งมากในแง่ของบันทึกทางวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับสภาพอากาศของเรา” วิลลิสกล่าว

วัดกันอีก 10 ปี

ภาพจำลองดาวเทียม Sentinel-6 Michael Freilich ของศิลปิน
NASA

“เรามีสถิติที่น่าทึ่งซึ่งยาวนานถึง 30 ปีแล้ว และ Sentinel-6 ถูกสร้างขึ้นเพื่อขยายสถิตินั้นไปอีก 10 ปี” วิลลิสกล่าว เพื่อให้สามารถสังเกตการณ์เพิ่มเติมได้อีก 10 ปี NASA ไม่ได้สร้างดาวเทียมเพียงดวงเดียว แต่มี 2 ดวง ซึ่งทั้งสองดวงเหมือนกันโดยพื้นฐาน ดังนั้นเมื่อ Michael Freilich ที่เพิ่งเปิดตัว Sentinel-6 สิ้นสุดลงในปี 2025 Sentinel-6b คู่แฝดของมันจะเข้ายึดครองได้ . ซึ่งจะทำให้บันทึกระดับน้ำทะเลสูงขึ้นอย่างต่อเนื่องเป็นเวลา 40 ปี

“นี่เป็นครั้งแรกที่เราตัดสินใจในฐานะชุมชนที่จะทำสิ่งนี้ในระยะยาว – เพื่อมุ่งมั่นที่จะทำการวัดระดับน้ำทะเลจากอวกาศ ไม่ใช่แค่ดาวเทียมครั้งละหนึ่งดวง” เขากล่าว “ระดับน้ำทะเลจะไม่หยุดเพิ่มในเร็วๆ นี้ เราไม่สามารถเลิกวัดมันได้ ดังนั้น เราจำเป็นต้องมีการวัดที่ต่อเนื่องกันในภารกิจต่างๆ”

หากดูเหมือนว่าดาวเทียมเหล่านี้มีอายุขัยค่อนข้างสั้นเมื่อเทียบกับภารกิจดาวเทียมอื่นๆ ที่อาจอยู่ได้นานหลายทศวรรษ นั่นก็สัมพันธ์กับระดับความสูงที่พวกมันใช้งาน เมื่อมีการปล่อยดาวเทียมระดับน้ำทะเลขึ้นเป็นครั้งแรก เราไม่มีเทคโนโลยีที่ดีในการกำหนดตำแหน่งของดาวเทียมเหล่านั้น และข้อมูลตำแหน่งเป็นสิ่งสำคัญในการอ่านระดับน้ำทะเลที่แม่นยำ เพื่อให้สามารถทำเช่นนี้ได้ ดาวเทียมจึงถูกปล่อยขึ้นสู่วงโคจรที่สูงมากถึง 13,000 กิโลเมตร ซึ่งมีบรรยากาศน้อยมาก ดังนั้นจึงมีการป้องกันรังสีน้อยมาก

นักวิจัยต้องการส่งดาวเทียมไปยังวงโคจรเดียวกันนี้ต่อไปเพื่อให้แน่ใจว่ามีการวัดอย่างต่อเนื่อง แต่นั่นหมายถึงการยอมรับว่าดาวเทียมเหล่านี้จะถูกทำลายโดยรังสีและจะใช้เวลาเพียงไม่กี่ปีในแต่ละครั้ง

เครื่องมือบนดาวเทียม

ความแม่นยำในการอ่านค่าทำให้ดาวเทียม Sentinel-6 เป็นเครื่องมือที่ได้รับการยอมรับในระดับสากลสำหรับการวัดระดับน้ำทะเลที่สูงขึ้น นักวิจัยจากทุกสาขาและประเทศต่างเห็นพ้องกันว่าการวัดที่นำมาจาก Sentinel-6 และรุ่นก่อนจะถูกนำมาใช้เป็นการวัดมาตรฐานสำหรับการเพิ่มขึ้นของระดับน้ำทะเล

เครื่องมือใน Sentinel-6 ค่อนข้างง่าย อย่างน้อยก็ในเชิงแนวคิด มีเรดาร์ซึ่งส่งคลื่นวิทยุลงสู่ผิวน้ำเพื่อวัดระยะห่างระหว่างดาวเทียมกับมหาสมุทร ระบบกำหนดตำแหน่งที่ให้ข้อมูลเกี่ยวกับระดับความสูงของดาวเทียม จึงสามารถลบออกจากการวัดระดับน้ำทะเล และเครื่องมือสำคัญอีกหนึ่งอย่าง เรียกว่าเรดิโอมิเตอร์

เรดิโอมิเตอร์วัดปริมาณน้ำในบรรยากาศโดยดูจากความสว่างของมหาสมุทร น้ำในบรรยากาศส่งผลต่อคลื่นวิทยุที่ส่งมาจากเรดาร์ ดังนั้นเครื่องวัดคลื่นวิทยุจึงจำเป็นต้องแก้ไขเพื่อแก้ไขปัญหานี้ และรับรองความถูกต้องในระดับสูงสำหรับการวัดระดับน้ำทะเล

เครื่องมือทั้งสามนี้ พร้อมด้วยวงโคจรที่สอดคล้องกัน เป็นสิ่งที่ทำให้ Sentinel-6 เป็นวิธีการที่แม่นยำที่สุดที่เรามีในการวัดระดับน้ำทะเลที่สูงขึ้น และนั่นเป็นเหตุผลว่าทำไมจึงแม่นยำพอที่จะเป็นภารกิจอ้างอิงระดับสากล

มหาสมุทรที่เปลี่ยนไป

Mayflower Autonomous Ship คนเดียวในมหาสมุทร
Oliver Dickinson สำหรับ IBM/ProMare

ส่วนที่ซับซ้อนกว่าในการวัดระดับน้ำทะเลที่เพิ่มขึ้นคือวิธีการตีความข้อมูลที่รวบรวมโดยดาวเทียม มหาสมุทรไม่ได้ราบเรียบ ดังนั้น ดาวเทียมจึงเฉลี่ยการอ่านพื้นที่หลายตารางกิโลเมตรเพื่อให้สามารถทำเช่นนี้ได้

แต่ก็มีปัจจัยอื่นๆ ที่ส่งผลต่อระดับน้ำทะเลเช่นกัน ซึ่งรวมถึงสภาพอากาศเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของความดันบรรยากาศทำให้ทะเลสามารถโค้งงอได้เมื่อความกดอากาศต่ำ กระแสน้ำและกระแสน้ำในมหาสมุทร และแม้แต่แรงโน้มถ่วงของภูเขาใต้น้ำ ซึ่งทำให้ยอดเขาปรากฏขึ้นที่ระดับน้ำทะเลเหนือพวกเขา นักวิจัยที่ใช้ข้อมูลจาก Sentinel-6 เพื่อวัดการเพิ่มขึ้นของระดับน้ำทะเล ต้องคำนึงถึงปัจจัยอื่นๆ เหล่านี้ด้วยการพิจารณาข้อมูลเกี่ยวกับสภาพบรรยากาศและแผนที่ของสนามแรงโน้มถ่วงของมหาสมุทร

ผลกระทบอื่น ๆ ทั้งหมดเหล่านี้สามารถให้ข้อมูลที่เป็นประโยชน์สำหรับการวิจัยด้านอื่น ๆ เมื่อพิจารณาจากค่าเฉลี่ยการอ่านในพื้นที่ที่กำหนด นักวิจัยสามารถประเมินว่าคลื่นใหญ่แค่ไหน และลมแรงแค่ไหน พวกเขาสามารถเห็นได้ว่ากระแสน้ำเคลื่อนตัวผ่านมหาสมุทรในแบบเรียลไทม์อย่างไร เนื่องจากกระแสน้ำทำให้มหาสมุทรเอียง ดังนั้นกระแสน้ำด้านหนึ่งจึงสูงกว่าอีกด้านหนึ่ง นอกจากนี้ยังสามารถติดตามเศษซากหรือน้ำมันเมื่อหกลงในมหาสมุทร

ดาวเทียมยังเก็บข้อมูลต่อไปเมื่อเคลื่อนผ่านพื้นดิน และข้อมูลนี้สามารถใช้เพื่อตรวจสอบทะเลสาบและแม่น้ำได้

ข้อมูลทั้งหมดที่รวบรวมโดยดาวเทียมนั้นเปิดเผยต่อสาธารณะ และมีการใช้โดยนักวิจัยทั่วโลกจากหลากหลายสาขา คุณสามารถค้นหาข้อมูลได้จากเว็บไซต์ JPL หรือเว็บไซต์ข้อมูล Earth ของ NASA

ภัยจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ

ด้วยโครงการอย่าง Sentinel-6 เราสามารถเห็นได้โดยตรงว่าสภาพอากาศของเราเปลี่ยนแปลงไปอย่างไรอันเนื่องมาจากกิจกรรมของมนุษย์ เราเห็นได้ว่าไม่เพียงแต่ระดับน้ำทะเลสูงขึ้นเท่านั้น แต่ยังเพิ่มขึ้นเร็วขึ้นเรื่อยๆ และไม่มีข้อบ่งชี้ว่าการเปลี่ยนแปลงนี้จะช้าลงหรือหยุดในเร็วๆ นี้ มีความหวาดกลัวที่มีอยู่

“ในขณะที่เราเฝ้าดูสิ่งที่เกิดขึ้นกับโลก มันน่ากลัว” วิลลิสกล่าว “เราได้ผลักดันสภาพอากาศของเราไปสู่ดินแดนที่ไม่คุ้นเคยแล้ว และไม่คุ้นเคยมากขึ้นทุกปี”

อย่างไรก็ตาม เขาไม่สิ้นหวังกับอนาคตของมนุษยชาติ แต่เขาเน้นว่าอนาคตของโลกอยู่ในมือเราเอง

“ยังมีที่ว่างสำหรับความหวัง เพราะนี่คือสิ่งที่เราทำได้” วิลลิสกล่าว “เรารู้ว่าปัญหาคืออะไร และเรารู้มากว่าจะแก้ไขอย่างไร ไม่ใช่ว่าจะมีอุกกาบาตขนาดยักษ์ที่กำลังมุ่งหน้าไปยังโลกที่จะล้างพวกเราทุกคนออกไป เราสามารถทำอะไรบางอย่างเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศได้จริง ๆ เราแค่ต้องเรียกร้องเจตจำนง”

คำแนะนำของบรรณาธิการ






(Visited 1 times, 1 visits today)

Be the first to comment

Leave a comment

Your email address will not be published.


*