ละอองลอยและผลกระทบต่อสภาพอากาศ

พระอาทิตย์ตกที่สว่างที่สุด ท้องฟ้าครึ้ม และวันที่ใครๆ ก็ไอ ล้วนมีบางอย่างที่เหมือนกัน นั่นคือทั้งหมดเป็นเพราะละอองลอย อนุภาคเล็กๆ ที่ลอยอยู่ในอากาศ ละอองลอยอาจเป็นละอองเล็กๆ อนุภาคฝุ่น เศษคาร์บอนสีดำละเอียด และสารอื่นๆ ที่ลอยอยู่ในชั้นบรรยากาศและเปลี่ยนสมดุลพลังงานทั้งหมดของโลก

ละอองลอยมีผลกระทบอย่างมากต่อสภาพอากาศของโลก บางชนิด เช่น คาร์บอนสีดำและสีน้ำตาล ทำให้บรรยากาศของโลกอบอุ่น ในขณะที่บางชนิด เช่น ละอองซัลเฟต จะทำให้เย็นลง นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าโดยทั่วไปแล้ว สเปกตรัมทั้งหมดของละอองลอยจะทำให้โลกเย็นลงเล็กน้อย แต่ก็ยังไม่ชัดเจนนักว่าเอฟเฟกต์ความเย็นนี้รุนแรงเพียงใดและมันดำเนินไปมากเพียงใดในช่วงเวลาหลายวัน หลายปีหรือหลายศตวรรษ

ละอองลอยคืออะไร?

คำว่า "ละอองลอย" เป็นสิ่งที่จับได้ทั้งหมดสำหรับอนุภาคขนาดเล็กหลายชนิดที่ลอยอยู่ทั่วชั้นบรรยากาศ ตั้งแต่ขอบด้านนอกสุดไปจนถึงพื้นผิวของดาวเคราะห์ พวกมันอาจเป็นของแข็งหรือของเหลว มีขนาดเล็กหรือใหญ่พอที่จะมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า

ละอองลอย “หลัก” เช่น ฝุ่น เขม่า หรือเกลือทะเล มาจากพื้นผิวของดาวเคราะห์โดยตรง พวกมันถูกพัดขึ้นไปในชั้นบรรยากาศด้วยลมแรง ทะยานขึ้นไปในอากาศด้วยการระเบิดของภูเขาไฟ หรือถูกยิงออกจากปล่องควันและไฟ ละอองลอย "รอง" เกิดขึ้นเมื่อสารต่างๆ ลอยอยู่ในบรรยากาศ ตัวอย่างเช่น สารประกอบอินทรีย์ที่ปล่อยออกมาจากพืช หยดกรดเหลว หรือวัสดุอื่นๆ ชนกัน ทำให้เกิดปฏิกิริยาทางเคมีหรือทางกายภาพ ตัวอย่างเช่น ละอองลอยรองทำให้เกิดหมอกควันจากชื่อ Great Smoky Mountains ในสหรัฐอเมริกา

ละอองลอยถูกปล่อยออกมาจากแหล่งธรรมชาติและมานุษยวิทยา ตัวอย่างเช่น ฝุ่นผงขึ้นจากทะเลทราย ริมฝั่งแม่น้ำที่แห้งแล้ง ทะเลสาบแห้ง และแหล่งอื่นๆ อีกมากมาย ความเข้มข้นของละอองลอยในบรรยากาศเพิ่มขึ้นและลดลงพร้อมกับสภาพอากาศ ในช่วงที่อากาศหนาวเย็นและแห้งแล้งในประวัติศาสตร์ของโลก เช่น ยุคน้ำแข็งสุดท้าย มีฝุ่นในชั้นบรรยากาศมากกว่าช่วงที่อากาศอบอุ่นกว่าในประวัติศาสตร์โลก แต่ผู้คนมีอิทธิพลต่อวัฏจักรธรรมชาตินี้ บางส่วนของโลกได้รับมลพิษจากผลิตภัณฑ์จากกิจกรรมของเรา ในขณะที่ส่วนอื่นๆ เปียกมากเกินไป

เกลือทะเลเป็นอีกแหล่งธรรมชาติของละอองลอย พวกมันถูกลมพัดปลิวออกจากมหาสมุทรและละอองทะเล และมีแนวโน้มที่จะเติมเต็มส่วนล่างของชั้นบรรยากาศ ในทางตรงกันข้าม การปะทุของภูเขาไฟระเบิดแรงสูงบางชนิดสามารถยิงอนุภาคและละอองลอยขึ้นสู่ชั้นบรรยากาศชั้นบน ซึ่งสามารถลอยได้เป็นเวลาหลายเดือนหรือหลายปี โดยลอยตัวอยู่ห่างจากพื้นผิวโลกหลายไมล์

กิจกรรมของมนุษย์ทำให้เกิดละอองลอยหลายประเภท การเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิลทำให้เกิดอนุภาคที่รู้จักกันดีในชื่อก๊าซเรือนกระจก ดังนั้นรถยนต์ เครื่องบิน โรงไฟฟ้า และกระบวนการทางอุตสาหกรรมทั้งหมดจึงผลิตอนุภาคที่สามารถสะสมในบรรยากาศได้ การเกษตรทำให้เกิดฝุ่นและผลิตภัณฑ์อื่นๆ เช่น ผลิตภัณฑ์ไนโตรเจนจากละอองลอยที่ส่งผลต่อคุณภาพอากาศ

โดยทั่วไป กิจกรรมของมนุษย์ได้เพิ่มจำนวนอนุภาคทั้งหมดที่ลอยอยู่ในชั้นบรรยากาศ และขณะนี้มีฝุ่นอยู่ประมาณสองเท่าของในศตวรรษที่ 19 จำนวนอนุภาคขนาดเล็กมาก (น้อยกว่า 2,5 ไมครอน) ของวัสดุที่เรียกกันทั่วไปว่า “PM2,5” เพิ่มขึ้นประมาณ 60% นับตั้งแต่การปฏิวัติอุตสาหกรรม ละอองลอยอื่นๆ เช่น โอโซน ก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน โดยส่งผลกระทบด้านสุขภาพอย่างร้ายแรงต่อผู้คนทั่วโลก

มลพิษทางอากาศเชื่อมโยงกับความเสี่ยงที่เพิ่มขึ้นของโรคหัวใจ โรคหลอดเลือดสมอง โรคปอด และโรคหอบหืด ตามการประมาณการล่าสุด อนุภาคละเอียดในอากาศมีส่วนทำให้เสียชีวิตก่อนวัยอันควรมากกว่า 2016 ล้านคนทั่วโลกในปี XNUMX และเด็กและผู้สูงอายุได้รับผลกระทบมากที่สุด ความเสี่ยงด้านสุขภาพจากการสัมผัสกับอนุภาคละเอียดนั้นสูงที่สุดในประเทศจีนและอินเดีย โดยเฉพาะอย่างยิ่งในเขตเมือง

ละอองลอยส่งผลต่อสภาพอากาศอย่างไร?

ละอองลอยส่งผลต่อสภาพอากาศในสองวิธีหลัก: โดยการเปลี่ยนปริมาณความร้อนที่เข้าหรือออกจากชั้นบรรยากาศ และโดยส่งผลต่อการก่อตัวของเมฆ

ละอองลอยบางชนิด เช่นเดียวกับฝุ่นหลายชนิดจากหินบด มีสีอ่อนและสะท้อนแสงได้เล็กน้อย เมื่อรังสีของดวงอาทิตย์ตกกระทบพวกมัน มันจะสะท้อนรังสีกลับมาจากชั้นบรรยากาศ ป้องกันไม่ให้ความร้อนนี้ไปถึงพื้นผิวโลก แต่ผลกระทบนี้อาจมีความหมายเชิงลบได้เช่นกัน: การปะทุของ Mount Pinatubo ในฟิลิปปินส์ในปี 1991 ได้โยนอนุภาคสะท้อนแสงขนาดเล็กจำนวนหนึ่งเข้าไปในชั้นสตราโตสเฟียร์ที่สูงซึ่งเทียบเท่ากับพื้นที่ 1,2 ตารางไมล์ ซึ่งต่อมาทำให้โลกเย็นลงอย่างไม่หยุดนิ่งเป็นเวลาสองปี และการปะทุของภูเขาไฟตัมโบราในปี พ.ศ. 1815 ทำให้เกิดสภาพอากาศหนาวเย็นผิดปกติในยุโรปตะวันตกและอเมริกาเหนือในปี พ.ศ. 1816 ซึ่งเป็นเหตุให้ได้รับฉายาว่า "ปีที่ปราศจากฤดูร้อน" - อากาศหนาวเย็นและมืดมนจนเป็นแรงบันดาลใจให้แมรี เชลลีย์เขียนบทกอธิคของเธอ นวนิยายแฟรงเกนสไตน์

แต่ละอองลอยอื่นๆ เช่น อนุภาคขนาดเล็กของคาร์บอนแบล็คจากถ่านหินหรือไม้ที่เผาแล้ว จะทำงานในทางกลับกัน โดยดูดซับความร้อนจากดวงอาทิตย์ สิ่งนี้ทำให้ชั้นบรรยากาศอบอุ่นขึ้น แม้ว่าจะทำให้พื้นผิวโลกเย็นลงโดยการทำให้รังสีของดวงอาทิตย์ช้าลง โดยทั่วไป ผลกระทบนี้อาจจะน้อยกว่าการระบายความร้อนที่เกิดจากละอองลอยอื่นๆ ส่วนใหญ่ แต่ก็มีผลกระทบอย่างแน่นอน และยิ่งมีวัสดุคาร์บอนสะสมอยู่ในชั้นบรรยากาศมากเท่าใด บรรยากาศก็จะยิ่งอุ่นขึ้นเท่านั้น

ละอองลอยยังมีอิทธิพลต่อการก่อตัวและการเติบโตของเมฆ หยดน้ำรวมตัวกันรอบๆ อนุภาคได้ง่าย ดังนั้นบรรยากาศที่อุดมไปด้วยอนุภาคละอองลอยจึงชอบที่จะก่อตัวเป็นเมฆ เมฆขาวสะท้อนแสงอาทิตย์ที่เข้ามา ป้องกันไม่ให้พวกมันไปถึงพื้นผิวและทำให้โลกและน้ำอุ่นขึ้น แต่พวกมันยังดูดซับความร้อนที่แผ่ออกมาจากดาวเคราะห์อย่างต่อเนื่องและกักขังมันไว้ในชั้นบรรยากาศด้านล่าง ขึ้นอยู่กับประเภทและตำแหน่งของเมฆ พวกเขาสามารถอุ่นสภาพแวดล้อมหรือทำให้เย็นลงได้

ละอองลอยมีผลกระทบต่างๆ ต่อโลกที่ซับซ้อน และมนุษย์ก็มีอิทธิพลโดยตรงต่อการมีอยู่ ปริมาณ และการกระจายของพวกมัน และในขณะที่ผลกระทบจากสภาพอากาศมีความซับซ้อนและแปรปรวน ผลกระทบต่อสุขภาพของมนุษย์นั้นชัดเจน ยิ่งอนุภาคละเอียดในอากาศมากเท่าไร ก็ยิ่งส่งผลเสียต่อสุขภาพของมนุษย์มากเท่านั้น