(NASA ปรากฏการณ์โพลีเนีย (Polynya) นอกชายฝั่งทวีปแอนตาร์กติกา เมื่อปี 2017)
ถ้าถามว่าแม่น้ำที่ใหญ่ที่สุดในโลกอยู่ที่ใด ส่วนใหญ่อาจเดาได้ว่ามันคือแม่น้ำอะเมซอน แม่น้ำไนล์ หรือแม่น้ำมิสซิสซิปปี แต่หลายคนอาจยังไม่ทราบว่า แม่น้ำสายใหญ่ที่สุดในโลกนั้นไม่ได้อยู่บนพื้นแผ่นดิน แต่เป็นสายธารขนาดมหึมาบนท้องฟ้าที่เรามองไม่เห็น ซึ่งในแวดวงวิทยาศาสตร์เรียกกันว่า
"แม่น้ำในชั้นบรรยากาศ" (Atmospheric river) หรือกระแสของไอน้ำที่ไหลเวียนและพัดพาเอาความชุ่มชื้นไปทำให้เกิดพายุฝนในส่วนต่าง ๆ ของโลก
โดยแม่น้ำในบรรยากาศเป็น "แม่น้ำ" น้ำจืดที่ใหญ่ที่สุดในโลกโดยเฉลี่ยแล้วมากกว่าสองเท่าของการไหลของแม่น้ำอเมซอน
ล่าสุด ทีมนักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยคาลิฟา ของสหรัฐอาหรับเอมิเรตส์ ได้ค้นพบบทบาทหน้าที่ใหม่ของแม่น้ำบนท้องฟ้าดังกล่าว ในทางอุตุนิยมวิทยาแล้ว ซึ่งช่วยไขปริศนาที่มีมานานว่า เหตุใดผืนน้ำแข็งในมหาสมุทรแถบขั้วโลก โดยเฉพาะอย่างยิ่งในมหาสมุทรแอนตาร์กติก จึงมักจะเกิดรูโหว่ขนาดใหญ่มหึมาขึ้นในแทบทุกปี
ช่องโหว่ขนาดยักษ์กลางผืนน้ำแข็ง หรือ "โพลีเนีย" (Polynya) มีความกว้างหลายหมื่นไปจนถึงหลายแสนตารางกิโลเมตร ในบางครั้งพบว่ามีขนาดใหญ่กว่าประเทศเนเธอร์แลนด์เสียอีก แต่การละลายของน้ำแข็งในรูปแบบประหลาดนี้มีมานานในบันทึกประวัติศาสตร์และในบางปีก็ไม่เกิดขึ้น นักวิทยาศาสตร์จึงเชื่อว่ามันไม่ได้เกิดจากการเปลี่ยนแปลงของสภาพภูมิอากาศที่ทวีความรุนแรงขึ้นเมื่อไม่นานมานี้
แม้ช่องโหว่ "โพลีเนีย" จะสามารถปิดตัวลงเองได้ตามฤดูกาล แต่ก็สามารถเกิดซ้ำในตำแหน่งเดิมได้ ซึ่งก็มีส่วนทำให้ภาวะโลกร้อนรุนแรงยิ่งขึ้นอีกด้วย เนื่องจากสูญเสียพื้นที่หิมะสีขาวที่จะช่วยสะท้อนแสงอาทิตย์กลับคืนสู่ห้วงอวกาศ ในขณะที่ช่องโหว่ซึ่งเป็นผืนน้ำทะเลสีเข้มกลับดูดซับความร้อนเอาไว้มากขึ้น
polynya เป็นพื้นที่ของการเปิดน้ำล้อมรอบด้วยทะเลน้ำแข็ง ส่วนใหญ่มักจะมีรูปร่างเป็นวงรีหรือวงกลม มันถูกนำมาใช้เป็นคำศัพท์ทางภูมิศาสตร์ในพื้นที่ของน้ำทะเล unfrozen ภายในน้ำแข็งที่ต่อเนื่องกัน เป็นคำยืมจากภาษารัสเซียซึ่งหมายถึงหลุมน้ำแข็งตามธรรมชาติ โดยถูกนำมาใช้ในศตวรรษที่ 19 โดยนักสำรวจขั้วโลกเพื่ออธิบายถึงส่วนที่เดินเรือได้ในทะเล
polynyas กลางทะเลที่มีชื่อเสียงที่สุดคือ Weddell Polynya หรือ Maud Rise Polynya ซึ่งเกิดขึ้นในทะเล Lazarev เหนือแนวตะเข็บ Maud Rise พบครั้งแรกในเดือนกันยายน 1973 และคงอยู่ตลอดหลายฤดูหนาว (1974 -1976) และเพิ่งเกิดขึ้นอีกครั้งในเดือนกันยายน 2017
NASA ภาพถ่ายดาวเทียมแสดงให้เห็นแถบของกลุ่มเมฆใน "แม่น้ำในชั้นบรรยากาศ" (Atmospheric river)
Weddell Polynya ในวันที่ 7 กันยายน 2017 ขนาดอยู่ที่ประมาณ 2,500 กม. 2 พื้นที่สีดำปราศจากน้ำแข็งในทะเล
[Cr. NASA ]
ผลการศึกษาของมหาวิทยาลัยคาลิฟาที่ตีพิมพ์ในวารสาร Science Advances ระบุว่า ทีมผู้วิจัยได้รวบรวมข้อมูลดาวเทียมเกี่ยวกับสภาพอากาศระหว่างเหตุการณ์โพลีเนียครั้งใหญ่ในปี 1973 และ 2017 ซึ่งเกิดขึ้นตรงผืนน้ำแข็งบริเวณทะเลเวดเดลล์ (Weddell Sea) และนอกชายฝั่งทวีปแอนตาร์กติกา
ผลวิเคราะห์ข้อมูลพบว่า การไหลของกระแสไอน้ำและความร้อนในท้องฟ้านั้นเดินทางไปไกลเกินคาด โดยในปี 2017 แม่น้ำในชั้นบรรยากาศสายหนึ่งเคลื่อนจากชายฝั่งทิศตะวันออกเฉียงใต้ของอเมริกาใต้ ลงต่ำไปยังอาณาเขตของทะเลเวดเดลล์ จนทำให้บริเวณดังกล่าวมีอุณหภูมิสูงขึ้นถึง 10 องศาเซลเซียสในเดือนกันยายนของปีนั้น ทั้งเกิดรูโหว่ขนาดยักษ์ขึ้นบนผืนน้ำแข็งในมหาสมุทรแอนตาร์กติกด้วย
นอกจากจะทำให้อากาศร้อนขึ้นแล้ว แม่น้ำในชั้นบรรยากาศยังทำให้เกิดพายุไซโคลนได้บ่อยครั้งขึ้นและรุนแรงขึ้น เพราะมีการเพิ่มขึ้นของปริมาณไอน้ำอย่างมหาศาล โดยพายุนี้จะทำให้เกิดคลื่นลมซัดผืนน้ำแข็งส่วนที่เริ่มละลายและอ่อนตัวให้สลายไปกลายเป็นช่องโหว่
อย่างไรก็ตาม นักวิทยาศาสตร์คาดการณ์ในระยะยาวว่า หากอัตราการปล่อยคาร์บอนสู่ชั้นบรรยากาศยังคงไม่ลดลงอยู่เช่นนี้ ภาวะโลกร้อนที่ยิ่งย่ำแย่ลงจะทำให้อัตราการเกิดแม่น้ำในชั้นบรรยากาศมีบ่อยครั้งขึ้นกว่าเดิมถึง 50% ซึ่งก็จะพลอยทำให้ปรากฏการณ์ "โพลีเนีย" พบได้มากขึ้นและรุนแรงขึ้นตามไปด้วย
Polynyas มีความสำคัญด้วยเหตุผลหลายประการ โดยเป็นแหล่งความร้อนและความชื้นในชั้นบรรยากาศ และยังเป็นทรัพยากรที่สำคัญสำหรับสัตว์ป่า มันให้การเข้าถึงระหว่างมหาสมุทรกับสัตว์นานาชนิดรวมทั้งแมวน้ำและนกเพนกวิน เนื่องจาก polynyas ที่มีอยู่เป็นระยะเวลานานในมหาสมุทรจะนำสารอาหารมาสู่พื้นผิว แพลงก์ตอนพืชจึงเจริญเติบโตได้ใน polynyas นี้ ซึ่งแพลงก์ตอนพืชเป็นสิ่งมีชีวิตที่มีลักษณะคล้ายพืชซึ่งเป็นพื้นฐานของห่วงโซ่อาหารในทะเล โดยเฉพาะในช่วงฤดูร้อนของแอนตาร์กติก polynyas เป็นหนึ่งในเขตที่มีการผลิตทางชีวภาพมากที่สุดในมหาสมุทรของโลก
มุมมองดาวเทียมของ polynyas (พื้นที่มืด) ใกล้ Oates Coast, แอนตาร์กติกา (พื้นที่สีขาวทึบที่ด้านล่างของภาพถ่าย)
Cr.ภาพโดย NASA
มุมมองทางอากาศของ polynya ในอาร์กติกที่หนาวจัด ที่อยู่ใกล้กับฝั่งตะวันตกของอ่าวฮัดสัน
(แม่น้ำในบรรยากาศเป็นแหล่งน้ำที่สำคัญสำหรับสหรัฐอเมริกาตะวันตก Cr.NOAA)
"Pineapple Express" ซึ่งเป็นแม่น้ำที่มีบรรยากาศแรงซึ่งสามารถนำความชื้นจากเขตร้อนใกล้ฮาวายไปยังชายฝั่งตะวันตกของสหรัฐฯ
แม่น้ำบรรยากาศจะมีลักษณะเป็นแถบยาวที่มีความชื้นแคบ ๆ ในบรรยากาศที่ขยายจากเขตร้อนไปสู่ละติจูดที่สูงขึ้น แม่น้ำเหล่านี้ในท้องฟ้าสามารถพัดพาได้ในปริมาณ 15 เท่าของแม่น้ำมิสซิสซิปปี. เมื่อความชื้นนั้นถูกพัดพามาถึงชายฝั่งและเคลื่อนตัวเข้าหาฝั่งมันจะลอยขึ้นเหนือภูเขาทำให้เกิดฝนและหิมะและบางครั้งก็ทำให้เกิดน้ำท่วมอย่างรุนแรงได้ด้วย
ในการวิจัยของ NOAA (เช่น NOAA Hydrometeorological Testbed และ CalWater) ใช้ดาวเทียมเรดาร์เครื่องบินและการสังเกตการณ์อื่น ๆ ตลอดจนการปรับปรุงแบบจำลองสภาพอากาศเชิงตัวเลขที่สำคัญเพื่อทำความเข้าใจแม่น้ำในชั้นบรรยากาศและความสำคัญต่อสภาพอากาศและสภาพอากาศ
โดยการวิจัยทางวิทยาศาสตร์นี้ ให้ข้อมูลสำคัญที่ช่วยให้นักพยากรณ์อากาศแห่งชาติของ NOAA ออกคำเตือนสำหรับฝนตกหนักและน้ำท่วมที่อาจเกิดขึ้นในพื้นที่ที่มีแนวโน้มที่จะได้รับผลกระทบจากแม่น้ำในชั้นบรรยากาศล่วงหน้าได้มากถึงห้าถึงเจ็ดวัน
โดยในภาพเมื่อวันที่ 27 กุมภาพันธ์ 2019 แม่น้ำในชั้นบรรยากาศผลักไอน้ำออกมากว้าง 350 ไมล์และยาว 1,600 ไมล์ผ่านท้องฟ้าจากมหาสมุทรแปซิฟิกเขตร้อนไปจนถึงชายฝั่งทางตอนเหนือของแคลิฟอร์เนียทำให้เกิดพายุที่ก่อความเสียหายในเขตโซโนมาเพียงเขตเดียวประมาณว่า มากกว่า 100 ล้านเหรียญสหรัฐ.
(ขอขอบคุณที่มาของข้อมูลทั้งหมดและขออนุญาตนำมา)
"Polynya" ที่เกิดจาก"แม่น้ำในชั้นบรรยากาศ"
Cr.ภาพโดย NASA
ในการวิจัยของ NOAA (เช่น NOAA Hydrometeorological Testbed และ CalWater) ใช้ดาวเทียมเรดาร์เครื่องบินและการสังเกตการณ์อื่น ๆ ตลอดจนการปรับปรุงแบบจำลองสภาพอากาศเชิงตัวเลขที่สำคัญเพื่อทำความเข้าใจแม่น้ำในชั้นบรรยากาศและความสำคัญต่อสภาพอากาศและสภาพอากาศ
โดยการวิจัยทางวิทยาศาสตร์นี้ ให้ข้อมูลสำคัญที่ช่วยให้นักพยากรณ์อากาศแห่งชาติของ NOAA ออกคำเตือนสำหรับฝนตกหนักและน้ำท่วมที่อาจเกิดขึ้นในพื้นที่ที่มีแนวโน้มที่จะได้รับผลกระทบจากแม่น้ำในชั้นบรรยากาศล่วงหน้าได้มากถึงห้าถึงเจ็ดวัน
โดยในภาพเมื่อวันที่ 27 กุมภาพันธ์ 2019 แม่น้ำในชั้นบรรยากาศผลักไอน้ำออกมากว้าง 350 ไมล์และยาว 1,600 ไมล์ผ่านท้องฟ้าจากมหาสมุทรแปซิฟิกเขตร้อนไปจนถึงชายฝั่งทางตอนเหนือของแคลิฟอร์เนียทำให้เกิดพายุที่ก่อความเสียหายในเขตโซโนมาเพียงเขตเดียวประมาณว่า มากกว่า 100 ล้านเหรียญสหรัฐ.