ธารน้ำแข็งหรือแผ่นน้ำแข็งทั้งบนบกและในทะเล อาจเป็นตัวอย่างที่เห็นได้ชัดเจนมากที่สุดจากผลกระทบของภาวะโลกร้อนและการเปลี่ยนแปลงสภาพอากาศ มันละลายหายไปอย่างรวดเร็วเมื่ออุณหภูมิโลกสูงขึ้น อย่างไรก็ตามยังมีพื้นที่อีกแห่งหนึ่งที่กำลังถูกคุกคามอยู่เงียบ ๆ
สิ่งนั้นคือ ‘เพอร์มาฟรอสต์’ (permafrost) หรือชั้นดินเยือกแข็งที่อยู่ใต้พื้นดินของซีกโลกเหนือถึง 15% ชั้นดินที่เย็นยะเยือกเหล่านี้เริ่มมีการละลายมากขึ้น แต่คำถามคือก๊าซเรือนกระจกทำให้มันละลายมากน้อยแค่ไหน และที่สำคัญที่สุดก็คือ มันจะปล่อยคาร์บอนที่กักเก็บอยู่ในออกสู่ชั้นบรรยากาศมากเพียงใด
“ภาวะโลกร้อนในแถบพื้นที่ชั้นดินเยือกแข็งได้กระตุ้นให้เกิดการปล่อยคาร์บอนผ่านการละลาย แต่การเพิ่มขึ้นของคาร์บอนไดออกไซด์และไนโตรเจนในดินที่มีอยู่จะช่วยเพิ่มผลผลิตของพืชไปพร้อม ๆ กัน ดังนั้นความไม่แน่นอนด้านพลวัตคาร์บอนในภูมิภาคเหล่านี้ยังคงมีมากอยู่” เล่ย หลิว (Lei Liu) หัวหน้าทีมวิจัยจากมหาวิทยาลัยเจิ้งโจว กล่าว
มันเป็นคำถามที่ซับซ้อนอย่างที่คนทั่วไปคาดไม่ถึง เนื่องจากมีกระบวนการต่าง ๆ มากมายเข้ามาเกี่ยวข้องในวัฏจักรคาร์บอนปัจจุบัน ดังนั้นนักวิทยาศาสตร์จึงต้องมองหาวิธีการใหม่ ๆ ในการวัดตัวเลขที่เกิดขึ้น ทีมวิจัยจากมหาวิทยาลัยเจิ้งโจวในจีน 4 คนจึงร่วมมือกับนักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยเพอร์ดูในสหรัฐอเมริกาอีก 1 คนเพื่อหาคำตอบ
ชั้นดินเยือกแข็งส่วนใหญ่ก่อตัวขึ้นในบริเวณที่อุณหภูมิเฉลี่ยรายปีต่ำกว่าจุดเยือกแข็ง โดยหากอุณหภูมิเฉลี่ยต่ำกว่า -5°C การแข็งตัวก็จะคงอยู่ถาวรในระดับสภาพภูมิอากาศปัจจุบัน แต่ความไม่แน่นอนก็เกิดขึ้นเมื่อกิจกรรมของมนุษย์ได้เพิ่มอุณหภูมิพื้นผิวของโลก โดยเฉพาะขั้วโลกที่เพิ่มขึ้นเร็วกว่าพื้นที่อื่น ๆ (อาร์กติกร้อนเร็วขึ้นกว่าค่าเฉลี่ยทั่วโลกเกือบ 4 เท่า)
ปัญหาต่อมาก็คือ การละลายของชั้นดินเยือกแข็งจะปลดปล่อยคาร์บอนเพิ่มเติมออกมา ซึ่งจะไปสนับสนุนภาวะโลกร้อนให้รุนแรงขึ้น โดยนักวิทยาศาสตร์ระบุว่าปริมาณดังกล่าวนั้นจะขึ้นอยู่กับสภาพอากาศที่มนุษยชาติก่อขึ้น รวมถึงปัจจัยอื่น ๆ ด้วยทำให้ตัวเลขที่แท้จริงจังมีความไม่แน่นอนมากอยู่
“สภาพอากาศสุดขั้วและไฟป่าที่ไม่สามารถคาดเดาได้ ต่างเป็นปฏิสัมพันธ์ระหว่างน้ำ พลังงาน คาร์บอน และสารอาหารที่ซับซ้อนซึ่งไม่เหมือนใครระหว่างบรรยากาศ พืช ดิน ชั้นน้ำแข็ง และจุลินทรีย์” ผู้เขียนระบุ
ด้วยเหตุนี้เพื่อลดความไม่แน่นอน นักวิจัยจึงได้ทดลองสร้างสถานการณ์ในอนาคตขึ้นมา 2 แบบเรียกว่า ‘เส้นทางเศรษฐกิจสังคมร่วม’ (Shared Socioeconomic Pathways หรือ SSPs) แบบแรกคือ SSP126 ซึ่งเป็นสถานการณ์ในแง่ที่โลกร่วมมือกันจำกัดไม่ให้ร้อนเกิน 2.0°C
อีกสถานการณ์คือ SSP585 ซึ่งเป็นสถานการณ์ในแง่ร้ายที่โลกต่างใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลแบบไม่หยุดยั้งและเป็นแหล่งพลังงานหลัก จากนั้นนำข้อมูลไปวิเคราะห์ร่วมกับชั้นดินเยือกแข็งในระดับความลึก 6 เมตร ขณะเดียวกันก็เสริมด้วยคาร์บอนอินทรีย์ในดินเพื่อเสริมการวิเคราะห์ให้มีความแม่นยำมากขึ้น
แบบจำลองใหม่เหล่านี้ได้ประเมินพื้นที่ชั้นดินเยือกแข็งในซีกโลกเหนือตั้งแต่ปี 2010 ถึง 2015 ซึ่งมีพื้นที่ราว 14.4 ล้านตารางกิโลเมตร และมีคาร์บอนประมาณ 563 กิกะตัน (Gt) อยู่
ในสถานการณ์แรก SSP126 คาร์บอน 119 กิกะตันจะละลายภายในปี 2100 ทำให้คาร์บอนในระบบนิเวศชั้นดินเยือกแข็งถาวรลดลง 3.4 กิกะตัน กลับกัน สถานการณ์ SSP585 จะมีคาร์บอน 252 กิกะตันละลายและคาร์บอนในระบบนิเวศจะลดลง 15 กิกะตัน
อย่างไรก็ตามทีมวิจัยระบุว่าคาร์บอนที่ละลายเหล่านั้นจะมีเพียง 4-8% เท่านั้นที่ถูกปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศภายในปี 2100 ซึ่งแปลว่าจะมีคาร์บอนสูงสุด 10 กิกะตันในสถานการณ์ SSP126 และอีก 20 กิกะตันในสถานการณ์ SSP585
ตัวเลขเหล่านี้อาจจะดูไม่มาก เนื่องจากถูกเปลี่ยนไปอยู่ในรูปหน่วย ‘กิกะตัน’ แต่ ‘1 กิกะตันนั้นเท่ากับ 1 พันล้านตัน’ ดังนั้นการละลายของชั้นดินเยือกแข็งจะปล่อยคาร์บอนนับพันล้านตันสู่ชั้นบรรยากาศ กระนั้นก็ยังดูเล็กน้อยเมื่อเทียบกับกิจกรรม มนุษย์ที่ปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศราว 300 กิกะตัน ในปัจจุบัน
นอกจากนี้การละลายของชั้นดินเยือกแข็งยังทำให้ไนโตรเจนถูกปล่อยออกมา เช่นเดียวกัน ซึ่งจะไปเพิ่มปริมาณไนโตรเจนของพืชได้ราว 10 ถึง 26 ล้านตันซึ่งจะช่วยให้พืชเติบโตมากยิ่งขึ้น แต่พืชเหล่านั้นไม่สามารถชดเชยคาร์บอนที่ถูกปล่อยออกไปได้เลย ไม่เพียงเท่านั้นมันยังสร้างการเปลี่ยนแปลงในระบบนิเวศเป็นวงกว้าง ซึ่งกระทบกับวัฏจักรคาร์บอนเข้าไปอีก
“นอกจากนี้ผลกระทบจากคาร์บอนและสารละลายอินทรีย์จะช่วยกระตุ้นผลผลิตของพืช พร้อมกับเพิ่มปริมาณคาร์บอนในระบบนิเวศได้อย่างมาก อีกทั้งยังสร้างผลกระทบด้านการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ การเพิ่มธาตุอาหาร และการเสื่อมสภาพของชั้นดินเยือกแข็งร่วมกัน ซึ่งมักจะมีความลึกซึ้งมากกว่าปัจจัยเดียว” ทีมวิจัยเขียน
การศึกษาได้เน้นย้ำถึงความจำเป็นเร่งด่วนในการดำเนินการอย่างเด็ดขาดเพื่อลดภาวะโลกร้อนให้ยุติลง ตราบใดที่ภาวะโลกร้อนยังคงอยู่ ชั้นดินเยือกแข็งก็จะละลายมากซึ่งจะทำให้ผลกระทบรุนแรงมากขึ้นโดยเฉพาะในพื้นที่ละติจูดสูง
สืบค้นและเรียบเรียงข้อมูล : วิทิต บรมพิชัยชาติกุล
ภาพประกอบ ชั้นดินเยือกแข็งที่ละลายท่ามกลางการดำรงอยู่ของสัตว์ต่างๆ
โดย Joel Sartore, Nat Geo Image Collection
ที่มา
https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com
https://phys.org/news/2024-12-permafrost-century-carbon.html