การไหลเวียนของเทอร์โมไลน์คืออะไร
การไหลเวียนของเทอร์โมฮาลีนเป็นกระแสน้ำในมหาสมุทรที่จำเป็นสำหรับสิ่งมีชีวิตบนโลก
ภาพที่แก้ไขและปรับขนาดโดย Frantzou Fleurine มีอยู่ใน Unsplash
การไหลเวียนของเทอร์โมฮาลีนทั่วโลก (CTG) เทอร์โมซาลีนหรือการไหลเวียนของเทอร์โมฮาลีนเป็นแนวคิดที่อ้างถึงการเคลื่อนที่ของน้ำทะเลในมหาสมุทรผ่านซีกโลกทั้งหมดซึ่งมีหน้าที่ในการทำให้ร้อนและเย็นลงในบางภูมิภาค คำว่า "thermohaline" มาจากคำว่า "thermohaline" โดยที่คำนำหน้า "term" หมายถึงอุณหภูมิ และคำต่อท้าย "halina" หมายถึงเกลือ
ปรากฏการณ์ทางสมุทรศาสตร์นี้เป็นตัวขับเคลื่อนหลักในความแตกต่างของความหนาแน่นระหว่างกระแสน้ำในมหาสมุทร ซึ่งกำหนดโดยปริมาณเกลือและอุณหภูมิของน้ำ ภาวะโลกร้อนและการละลายของน้ำแข็งขั้วโลก ความเข้มข้นของเกลือลดลง ซึ่งสามารถหยุดการไหลเวียนของเทอร์โมฮาลีนได้
- ภาวะโลกร้อนคืออะไร?
นักวิทยาศาสตร์บางคนเตือนว่าสถานการณ์นี้อาจเป็นหายนะต่อมนุษยชาติโดยการเพิ่มปริมาณไฮโดรเจนซัลไฟด์ (H2S) ในมหาสมุทรและชั้นบรรยากาศอย่างมีนัยสำคัญ ก๊าซนี้ซึ่งมีศักยภาพสูงที่จะสร้างความเสียหายให้กับชั้นโอโซน ทำให้เกิดการสูญพันธุ์ครั้งใหญ่ในอดีต เข้าใจ:
- ชั้นโอโซนคืออะไร?
วิธีการทำงานของการไหลเวียนของเทอร์โมฮาลีน
ในมหาสมุทรโดยรวม น้ำเกลืออยู่ที่ผิวน้ำ เพราะอุ่นกว่าน้ำที่มีเกลือน้อยกว่า บริเวณทั้งสองนี้ไม่ผสมกัน ยกเว้นในบางกรณีพิเศษ เช่น การไหลเวียนของเทอร์โมฮาลีน
ดาวเคราะห์โลกซึ่งมีลักษณะแตกต่างกันตามละติจูด ได้รับพลังงานแสงอาทิตย์จำนวนมากขึ้นที่เส้นศูนย์สูตร ซึ่งเป็นบริเวณที่อยู่ใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุด ดังนั้นในพื้นที่นี้ ปริมาณการระเหยของน้ำทะเลจึงมีมากขึ้น ซึ่งทำให้เกลือมีความเข้มข้นมากขึ้น
ปรากฏการณ์ที่เพิ่มความเข้มข้นของเกลือในมหาสมุทรก็คือการก่อตัวของน้ำแข็ง ดังนั้น ทั้งในพื้นที่ที่มีการระเหยของน้ำทะเลมากขึ้น เช่นเดียวกับในพื้นที่ที่มีการก่อตัวของน้ำแข็ง เกลือจะมีความเข้มข้นมากขึ้น
ส่วนที่มีความเข้มข้นสูงสุดของเกลือจะหนาแน่นกว่าส่วนที่มีเกลือน้อยที่สุด ดังนั้น เมื่อส่วนหนึ่งของมหาสมุทรที่มีความเค็มมากกว่ามาสัมผัสกับส่วนหนึ่งของความเค็มน้อยกว่า กระแสน้ำจะก่อตัวขึ้น บริเวณที่มีความหนาแน่นสูงสุด (ที่มีความเข้มข้นของเกลือสูงสุด) จะถูกกลืนและจมลงไปใต้น้ำโดยภูมิภาคที่มีความหนาแน่นต่ำสุด (ที่มีความเข้มข้นของเกลือต่ำที่สุด) การจมน้ำนี้จะสร้างกระแสขนาดใหญ่และช้ามาก เรียกว่าการไหลเวียนของเทอร์โมฮาลีน
ตรวจสอบการเคลื่อนไหวของการหมุนเวียนของเทอร์โมอัลลีนในแอนิเมชั่นที่สร้างโดย NASA ในวิดีโอด้านล่าง:ภาพเคลื่อนไหวนี้แสดงหนึ่งในภูมิภาคหลักที่มีกระแสน้ำในมหาสมุทรเกิดขึ้นในมหาสมุทรแอตแลนติกเหนือบริเวณกรีนแลนด์ ไอซ์แลนด์ และทะเลเหนือ กระแสน้ำผิวดินนำน้ำใหม่มาสู่บริเวณมหาสมุทรแอตแลนติกตอนใต้ผ่านทางกระแสน้ำกัลฟ์สตรีม และน้ำจะกลับสู่มหาสมุทรแอตแลนติกใต้ผ่านทางกระแสน้ำลึกของแอตแลนติกเหนือ กระแสน้ำอุ่นที่ไหลเข้ามาอย่างต่อเนื่องในมหาสมุทรขั้วโลกของมหาสมุทรแอตแลนติกเหนือทำให้บริเวณรอบๆ ไอซ์แลนด์และกรีนแลนด์ตอนใต้แทบไม่มีน้ำแข็งในทะเลตลอดทั้งปี
แอนิเมชั่นยังแสดงให้เห็นอีกลักษณะหนึ่งของการหมุนเวียนของมหาสมุทรทั่วโลก: กระแสน้ำวนเวียนแอนตาร์กติก บริเวณรอบละติจูด 60 ใต้เป็นเพียงส่วนเดียวของโลกที่มหาสมุทรสามารถไหลผ่านโลกได้โดยไม่มีแผ่นดินขวางทาง ส่งผลให้น้ำผิวดินและน้ำลึกไหลจากตะวันตกไปตะวันออกรอบทวีปแอนตาร์กติกา การเคลื่อนที่แบบวงกลมนี้เชื่อมต่อมหาสมุทรของดาวเคราะห์และช่วยให้การหมุนเวียนของน้ำลึกในมหาสมุทรแอตแลนติกเพิ่มขึ้นในมหาสมุทรอินเดียและมหาสมุทรแปซิฟิก และการไหลเวียนของพื้นผิวจะปิดด้วยกระแสน้ำทางเหนือในมหาสมุทรแอตแลนติก
สีของมหาสมุทรโลกในช่วงเริ่มต้นของแอนิเมชั่นแสดงถึงความหนาแน่นของน้ำผิวดิน โดยบริเวณที่มืดจะหนาแน่นกว่าและบริเวณสว่างจะมีความหนาแน่นน้อยกว่า ในแอนิเมชั่น การเคลื่อนไหวจะถูกเร่งเพื่อให้เข้าใจปรากฏการณ์มากขึ้น แต่ในความเป็นจริงการเคลื่อนไหวนี้ช้ามากและเป็นการยากที่จะวัดหรือจำลอง
ปรับขนาดภาพโดย Kathleen Miller
การหยุดชะงักของการไหลเวียนของเทอร์โมฮาลีนอาจเป็นหายนะ
ในช่วงสองทศวรรษที่ผ่านมา มีความกังวลเพิ่มมากขึ้นในชุมชนวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับการหยุดการไหลเวียนของเทอร์โมอะลีน เมื่ออุณหภูมิโลกสูงขึ้น แผ่นน้ำแข็งและพื้นที่อาร์กติกของกรีนแลนด์เริ่มละลายในอัตราที่น่าตกใจ อาร์กติกซึ่งมีน้ำจืดทั้งหมดประมาณ 70% บนโลก ทำให้ความเข้มข้นของเกลือในมหาสมุทรเจือจางลง
ความเข้มข้นของเกลือที่ลดลงขัดขวางการไหลของกระแสที่เกิดจากเกรเดียนต์ของความหนาแน่น จากผลการศึกษาที่ตีพิมพ์ในวารสาร Nature การไหลของของเหลวในการไหลเวียนของเทอร์โมฮาลีนลดลง 30% นับตั้งแต่ทศวรรษ 1950
การชะลอตัวของการไหลเวียนของเทอร์โมฮาลีนนี้อาจอธิบายการลดลงของอุณหภูมิในบางภูมิภาค แม้ว่าอุณหภูมิโดยรวมของโลกจะเพิ่มขึ้น การไม่มีกระแสน้ำอุ่นในบริเวณที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติจะส่งผลให้อุณหภูมิลดลง
แต่ก็ยังมีความไม่แน่นอนอยู่มากเกี่ยวกับผลกระทบของกระแสน้ำหล่อเย็น หากอุณหภูมิลดลงเล็กน้อย พวกเขาสามารถรับมือกับผลกระทบจากภาวะโลกร้อนในภูมิภาคต่างๆ เช่น ยุโรปได้
นี้ไม่ได้หมายความว่าส่วนที่เหลือของโลกจะโชคดีมาก ในที่มืด การหมุนเวียนของเทอร์โมฮาลีนที่ลดลงอย่างมากอาจทำให้อุณหภูมิลดลงอย่างมาก หากการชะลอตัวยังคงดำเนินต่อไป ยุโรปและภูมิภาคอื่น ๆ ที่อาศัยการไหลเวียนของเทอร์โมฮาลีนเพื่อให้สภาพอากาศอบอุ่นและเบาสบายพอสมควรสามารถตั้งตารอยุคน้ำแข็งได้
ผลลัพธ์ที่น่าเป็นห่วงมากขึ้นจากการหยุดการไหลเวียนของเทอร์โมฮาลีนคือการกระตุ้นให้เกิดเหตุการณ์ที่เป็นพิษ - น่านน้ำที่เป็นพิษคือบริเวณของน้ำทะเล น้ำจืด หรือน้ำใต้ดินที่มีออกซิเจนละลายน้ำหมดและเป็นภาวะที่ร้ายแรงกว่าของภาวะขาดออกซิเจน
เหตุการณ์ที่เป็นพิษเกี่ยวข้องกับการหยุดชะงักของกระแสน้ำในมหาสมุทรและเหตุการณ์ภาวะโลกร้อนในยุคก่อนประวัติศาสตร์ของโลก เมื่อมหาสมุทรหยุดนิ่งมากขึ้น สิ่งมีชีวิตใต้ท้องทะเลก็มีความกระฉับกระเฉงมากขึ้น สิ่งมีชีวิตในมหาสมุทร เช่น แพลงก์ตอน ซึ่งไม่มีการเคลื่อนไหวเพียงพอที่จะต้านกระแสน้ำ มีโอกาสที่จะขยายพันธุ์เป็นจำนวนมาก
เมื่อชีวมวลในมหาสมุทรเพิ่มขึ้น ปริมาณออกซิเจนในมหาสมุทรก็เริ่มลดลง ชีวิตในมหาสมุทรต้องการออกซิเจนเพื่อความอยู่รอด แต่ด้วยสิ่งมีชีวิตจำนวนมาก การรับออกซิเจนกลายเป็นเรื่องยาก บริเวณที่มีออกซิเจนต่ำอาจกลายเป็นเขตตาย ซึ่งเป็นบริเวณที่สัตว์ทะเลส่วนใหญ่ไม่สามารถอยู่รอดได้
ในช่วงเหตุการณ์ที่เป็นพิษในอดีตของโลก ไฮโดรเจนซัลไฟด์จำนวนมากถูกปล่อยออกจากมหาสมุทร ก๊าซที่เป็นอันตรายนี้เกี่ยวข้องกับการสูญพันธุ์ครั้งใหญ่ เนื่องจากสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมและพืชไม่สามารถอยู่รอดได้ในบรรยากาศ
นักวิจัยคนเดียวกันยังแสดงให้เห็นว่าการปล่อยก๊าซนี้จะทำให้ชั้นโอโซนเสียหาย ทฤษฎีนี้ได้รับการสนับสนุนโดยบันทึกฟอสซิลที่แสดงรอยแผลเป็นที่เกี่ยวข้องกับรังสีอัลตราไวโอเลต (UV) ปริมาณรังสีอัลตราไวโอเลตจำนวนมากจะช่วยให้การสูญพันธุ์ของสิ่งมีชีวิตบนบกง่ายขึ้น ชีวิตมนุษย์ที่เรารู้จักภายใต้สภาวะแวดล้อมเหล่านี้จะเป็นไปไม่ได้
ข้อเท็จจริงที่น่ากลัวยิ่งกว่านั้นก็คือ ทุกครั้งที่มีการสูญพันธุ์ครั้งใหญ่และการหยุดของเทอร์โมฮาลีน โลกได้บันทึกอุณหภูมิโลกและระดับคาร์บอนในชั้นบรรยากาศสูง ในระหว่างการสูญพันธุ์ Permian-Triassic ระดับคาร์บอนในบรรยากาศถึง 1,000 ppm ความเข้มข้นปัจจุบันอยู่ที่ 411.97 ppm (ส่วนในล้านส่วน) โลกยังห่างไกลจากระดับคาร์บอนที่ร้ายแรง แต่นั่นไม่ใช่เหตุผลที่จะปล่อยให้คำถามนั้นหายไป
จำเป็นต้องมีความเข้าใจว่าเมื่อการหมุนเวียนของเทอร์โมฮาลีนหยุดลง จะไม่สามารถเริ่มต้นใหม่ได้จนกว่าจะผ่านไปน้อยกว่าล้านปี!
