บทความนี้มีที่มาจากที่เพื่อนผม อ. ดิจิตอลเดี้ยง ไปเจอบทความที่กล่าวถึงการเอาน้ำแข็งไปถมแอนตาร์กติกาเพื่อลดปัญหาระดับน้ำทะเลขึ้นสูงจากภาวะโลกร้อน Stabilizing the West Antarctic Ice Sheet by surface mass deposition โดย Johannes Feldmann[1] แนวทางการปรับระดับน้ำทะเลในบทความของ Feldmann เป็นการนำเสนอการแช่แข็งน้ำทะเลปริมาณ 62 – 875 ล้านตันด้วยเครื่องทำหิมะจากพลังงานลมแล้วเอาไปถมบนผืนดินแอนตาร์กติกาเพื่อชดเชยปริมาณน้ำแข็งที่ละลายลงมาจากการเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศ ซึ่งเพื่อนผมที่เอาบทความมาฝากนี่ แกมองในมุมมอง Thermodynamics แล้วเห็นว่าการทำน้ำแข็งมันจะมีการใช้พลังงานเท่ากับว่าอย่างดีที่สุดมันน่าจะทำให้เกิดน้ำแข็งละลายในอัตราชดเชยเดียวกันตามหลักเอนโทรปี ทว่า ในมุมมองของ Heat transfer การปรับสภาพของดาวเคราะห์ด้วยการปรับค่า Albedo หรือการสะท้อนแสง – รังสีความร้อน มันอาจทำให้คุ้มค่าได้ แต่วิธีการตามบทความที่ว่า เขาอาจต้องมีการปรับวิธีการสักเล็กน้อย
พื้นที่ขั้วโลก เป็นพื้นที่สะสมความเย็น มันเป็นพื้นที่ๆโดนแสงอย่างยาวนานกลางวันถึง 6 เดือน และมีกลางคืนถึง 6 เดือน ถ้าเราคิดแบบง่ายๆ ขั้วโลกควรจะร้อนนรกเป็นทะเลทรายไป 6 เดือนแล้วก็เป็นแดนหนาวเหน็บแค่ 6 เดือน แต่ เราก็เห็นกันอยู่ว่า ขั้วโลก มีน้ำแข็งปกคลุมตลอดปี แม้ว่าปัจจุบันนี้พื้นที่มันจะหดลง เหตุผลตรงนี้ มันมีเรื่องความจุความร้อน กับอีกประเด็นคือเรื่อง Albedo
การสะท้อนและดูดซับแสงของพื้นผิวน้ำแข็งเทียบกับทะเล
สีขาว เป็นสิ่งที่สะท้อนแสงได้ดี Albido สูง และสีทึบดูดซับแสงได้ดี Albido ต่ำ การปกคลุมพื้นดินด้วยหิมะ (ค่า Albido ราว 0.9)[2] จะทำให้พื้นที่นั้นๆดูดซับความร้อนได้น้อยเพราะแสงสะท้อนออกนอกโลกไปแทนที่จะถูกดูดซับ ในฤดูร้อนของขั้วโลก มันเป็นหลังคาสีขาวที่สะท้อนความร้อนออกไป และน้ำแข็งจะค่อยๆละลายออกมาชดเชยกับอุณหภูมิของโลกที่ดูดซับได้ดีในเขตร้อน ส่วนในฤดูหนาว น้ำทะเลมีค่า Albedo ต่ำ (ราว 0.06)[2] สิ่งที่ดูดซับแสงได้ดีมันก็แผ่รังสีได้ดี ทะเลแผ่รังสีออกจากโลกในฤดูหนาวกลายเป็นน้ำแข็ง (ค่า Albedo ราว 0.6)[2] และถูกคลุมไว้ด้วยหิมะอีกที กลายเป็น ตัวกักความเย็นไว้สำหรับฤดูร้อนต่อไป
ความรู้ตรงนี้เราจะเอามาใช้ทำอะไรได้บ้าง???
ในหน้าหนาวของขั้วโลก ถ้าหากมนุษย์ย้ายน้ำแข็งจากทะเลขึ้นไปกองบนทวีป พื้นผิวของมหาสมุทรก็จะเปิดขึ้นและมีการแผ่รังสีออกสู่อวกาศมากขึ้นเพราะ Albedo ของน้ำทะเลต่ำกว่าน้ำแข็งและยิ่งต่ำกว่าหิมะ มันจะเร่งการแผ่รังสีออกจากโลก ในขณะที่เมื่อฤดูร้อนมาถึง เราทำการคลุมพื้นที่เป็นบริเวณกว้างด้วยหิมะที่สะสมมาในฤดูหนาว ทำให้สะท้อนแสงออกจากโลกให้มากขึ้น ในภาพรวม เราจะสามารถทำให้สมดุลความร้อนของโลกชดเชยกับการดูดซับความร้อนจากคาร์บอนไดออกไซด์ และอาจสามารถชดเชยกับมุมเอียงของโลกที่ลดลงจากวัฎจักรมิลานโควิชเสียก็ได้ สำหรับปัจจุบัน ค่าเฉลี่ยของการแผ่รังสีระหว่างขั้วโลกกับเส้นศูนย์สูตร มีค่าสมดุลกับแถวๆ -150 และ 150 W/m2[3] ถ้าทำให้สมดุลการแผ่รังสีจากขั้วโลกสูงขึ้น เช่นเป็น -180 W/m2 ด้วยการปรับค่า Albedo ของขั้วโลกจากการย้ายถ่ายน้ำแข็งระหว่าง ฤดูหนาว และ ฤดูร้อน สมดุลพลังงานของโลกก็จะลดลง และเราก็จะได้พื้นที่น้ำแข็งขั้วโลกสูงขึ้น ตรงนี้เราอาจไม่ต้องใช้พลังงานจำนวนมหาศาลในการทำน้ำแข็งตามงานวิจัยของ Feldmann แค่ใช้การเคลื่อนย้ายทำระบบ Logistic ในระดับทวีป และอาศัยกลไกการแผ่รังสีตามกฎของ Stefan–Boltzmann ในการทำน้ำแข็งแทน
สมดุลการแผ่รังสี สังเกตว่าเส้นศูนย์สูตรทำหน้าที่รับความร้อน ส่วนขั้วโลกทำหน้าที่แผ่ความร้อนออกสู่อวกาศ
องค์ความรู้เรื่องการปรับการแผ่และดูดซับรังสีตรงนี้ ถ้าจะเอามาใช้ในสเกลระดับโลก เราต้องศึกษาถึงผลกระทบต่อระบบนิเวศน์อื่นๆด้วย เพราะสิ่งที่ภาวะโลกเรือนกระจกเป็น ไม่ใช่เรื่องอุณหภูมิที่สูงขึ้น แต่เป็นการเปลี่ยนแปลงของสมดุลอุณหภูมิ ถ้าหากเราสร้างระบบในการลดอุณหภูมิของโลกอย่างรวดเร็วเพียงแค่ในช่วงเวลา 10 – 100 ปี หายนะมันก็จะไม่ต่าง หรืออาจจะหนักกว่าภาวะโลกเรือนกระจกที่เราประสบอยู่ แต่ทั้งนี้ สำหรับบ้านเรือน และ ตัวเมือง มันมีเทคโนโลยีที่ใช้หลักการเปลี่ยนแปลงของ Albedo ที่ผมว่านี่ ที่คิดค้นโดย MIT เรียกว่า Thermoleon เป็นวัสดุที่จะมีสีขาวเมื่ออุณหภูมิสูง และกลายเป็นสีทึบเมื่ออุณหภูมิต่ำ โดยมีเป้าหมายจะใช้เป็นวัสดุทำหลังคาและบ้านเพื่อให้สะท้อนแสงออกในฤดูร้อนและเก็บกักความร้อนในฤดูหนาว]4] วัสดุดังกล่าวนี่ผมยังไม่ได้ตามว่ามันพัฒนาออกมาพร้อมใช้งานแล้วหรือไม่ แต่มันน่าจะเป็นวัสดุในอุดมคติในการลดความร้อนของตัวเมือง โดยเฉพาะในกรุงเทพ สะท้อนแสงมากขึ้นตอนกลางวัน แผ่รังสีออกสู่อวกาศในตอนกลางคืน
วัสดุ Thermoleon ที่เปลี่ยนสีได้ตามอุณหภูมิ ปัจจุบันอยู่ระหว่างการวิจัย
เป็นไปได้ไหมที่เราจะลดอุณหภูมิเฉลี่ยโลกด้วยการปรับพื้นที่น้ำแข็งขั้วโลก
ความรู้ตรงนี้เราจะเอามาใช้ทำอะไรได้บ้าง???
ในหน้าหนาวของขั้วโลก ถ้าหากมนุษย์ย้ายน้ำแข็งจากทะเลขึ้นไปกองบนทวีป พื้นผิวของมหาสมุทรก็จะเปิดขึ้นและมีการแผ่รังสีออกสู่อวกาศมากขึ้นเพราะ Albedo ของน้ำทะเลต่ำกว่าน้ำแข็งและยิ่งต่ำกว่าหิมะ มันจะเร่งการแผ่รังสีออกจากโลก ในขณะที่เมื่อฤดูร้อนมาถึง เราทำการคลุมพื้นที่เป็นบริเวณกว้างด้วยหิมะที่สะสมมาในฤดูหนาว ทำให้สะท้อนแสงออกจากโลกให้มากขึ้น ในภาพรวม เราจะสามารถทำให้สมดุลความร้อนของโลกชดเชยกับการดูดซับความร้อนจากคาร์บอนไดออกไซด์ และอาจสามารถชดเชยกับมุมเอียงของโลกที่ลดลงจากวัฎจักรมิลานโควิชเสียก็ได้ สำหรับปัจจุบัน ค่าเฉลี่ยของการแผ่รังสีระหว่างขั้วโลกกับเส้นศูนย์สูตร มีค่าสมดุลกับแถวๆ -150 และ 150 W/m2[3] ถ้าทำให้สมดุลการแผ่รังสีจากขั้วโลกสูงขึ้น เช่นเป็น -180 W/m2 ด้วยการปรับค่า Albedo ของขั้วโลกจากการย้ายถ่ายน้ำแข็งระหว่าง ฤดูหนาว และ ฤดูร้อน สมดุลพลังงานของโลกก็จะลดลง และเราก็จะได้พื้นที่น้ำแข็งขั้วโลกสูงขึ้น ตรงนี้เราอาจไม่ต้องใช้พลังงานจำนวนมหาศาลในการทำน้ำแข็งตามงานวิจัยของ Feldmann แค่ใช้การเคลื่อนย้ายทำระบบ Logistic ในระดับทวีป และอาศัยกลไกการแผ่รังสีตามกฎของ Stefan–Boltzmann ในการทำน้ำแข็งแทน
องค์ความรู้เรื่องการปรับการแผ่และดูดซับรังสีตรงนี้ ถ้าจะเอามาใช้ในสเกลระดับโลก เราต้องศึกษาถึงผลกระทบต่อระบบนิเวศน์อื่นๆด้วย เพราะสิ่งที่ภาวะโลกเรือนกระจกเป็น ไม่ใช่เรื่องอุณหภูมิที่สูงขึ้น แต่เป็นการเปลี่ยนแปลงของสมดุลอุณหภูมิ ถ้าหากเราสร้างระบบในการลดอุณหภูมิของโลกอย่างรวดเร็วเพียงแค่ในช่วงเวลา 10 – 100 ปี หายนะมันก็จะไม่ต่าง หรืออาจจะหนักกว่าภาวะโลกเรือนกระจกที่เราประสบอยู่ แต่ทั้งนี้ สำหรับบ้านเรือน และ ตัวเมือง มันมีเทคโนโลยีที่ใช้หลักการเปลี่ยนแปลงของ Albedo ที่ผมว่านี่ ที่คิดค้นโดย MIT เรียกว่า Thermoleon เป็นวัสดุที่จะมีสีขาวเมื่ออุณหภูมิสูง และกลายเป็นสีทึบเมื่ออุณหภูมิต่ำ โดยมีเป้าหมายจะใช้เป็นวัสดุทำหลังคาและบ้านเพื่อให้สะท้อนแสงออกในฤดูร้อนและเก็บกักความร้อนในฤดูหนาว]4] วัสดุดังกล่าวนี่ผมยังไม่ได้ตามว่ามันพัฒนาออกมาพร้อมใช้งานแล้วหรือไม่ แต่มันน่าจะเป็นวัสดุในอุดมคติในการลดความร้อนของตัวเมือง โดยเฉพาะในกรุงเทพ สะท้อนแสงมากขึ้นตอนกลางวัน แผ่รังสีออกสู่อวกาศในตอนกลางคืน
[2] https://nsidc.org/cryosphere/seaice/processes/albedo.html
[3] https://earthobservatory.nasa.gov/features/EnergyBalance
[4] https://phys.org/news/2009-10-color-changing-roof-tiles-absorb-winter.html