ไฟป่าที่เลวร้ายที่สุดสามารถส่งควันสูงพอที่จะส่งผลกระทบต่อชั้นโอโซน

เมฆ Pyrocumulonimbus สามารถส่งเขม่าและอนุภาคที่เป็นอันตรายอื่น ๆ 23 กิโลเมตรขึ้นไปในอากาศเป็นครั้งแรกที่นักวิทยาศาสตร์ได้เห็นอย่างชัดเจนว่าเมฆที่สูงตระหง่านที่ลอยขึ้นจากไฟป่าที่รุนแรงได้ปล่อยควันขึ้นสู่ชั้นบรรยากาศ ซึ่งมันสามารถคงอยู่เป็นเวลาหลายเดือนและรบกวนชั้นโอโซนที่ป้องกันไว้

อากาศที่เย็นกว่าใกล้กับพื้นผิวโลกมักจะทำให้ควันไม่สูงเกินไป 

แต่เมื่อเกิดเพลิงไหม้หลายสิบแห่งในแคนาดาตะวันตกและแปซิฟิกตะวันตกเฉียงเหนือของสหรัฐฯ ในฤดูร้อนปี 2017 พวกเขาสร้างเมฆพายุขนาดยักษ์ของตัวเองที่เรียกว่า pyrocumulonimbus หรือ pyroCb เมฆ ภายในสองเดือนเมฆเหล่านี้ได้ปล่อยควันขึ้นสู่ชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์เป็นระยะทาง 12 ถึง 23 กิโลเมตร นักวิจัยรายงานใน วารสาร Science เมื่อวัน ที่9 สิงหาคม เขม่าความร้อนจากการแผ่รังสีแสงอาทิตย์ในควันช่วยให้ควันพุ่งขึ้นสูงได้ 

ทีมงานใช้ดาวเทียม บอลลูนตรวจอากาศ และการสำรวจระยะไกลบนพื้นดิน เพื่อติดตามควันไฟเหนือซีกโลกเหนือ โดยวัดระดับของสารอินทรีย์และคาร์บอนแบล็คหรือเขม่า เผิงเฟย หยู นักวิทยาศาสตร์ด้านสภาพอากาศที่มหาวิทยาลัยจี้หนาน ในเมืองกวางโจว ประเทศจีน กล่าวว่า ควันยังคงอยู่ในสตราโตสเฟียร์ประมาณแปดเดือน

แม้ว่าจะมีการสังเกตควันในสตราโตสเฟียร์มาก่อน แต่ “มารดาของ pyroCbs ทั้งหมด” นี้เสนอการสังเกตโดยตรงครั้งแรกของกระบวนการที่เรียกว่า “การยกตัวขึ้นเอง” ผู้เขียนร่วม Alan Robock นักวิทยาศาสตร์ด้านสภาพอากาศที่ Rutgers University ใน New Brunswick รัฐนิวเจอร์ซีย์กล่าว

การสังเกตการณ์ยืนยันว่าการจำลองที่แนะนำจะเกิดขึ้นหากควันจำนวนมากถูกฉีดเข้าไปในสตราโตสเฟียร์ผ่านสงครามนิวเคลียร์ ทีมงานกล่าว “ธรรมชาติทำการทดลองให้เรา” Robock กล่าว เพื่อยืนยันสถานการณ์ “ฤดูหนาวนิวเคลียร์” ซึ่งควันในชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์จากการเผาไหม้ในเมืองจะมีผลกระทบทางภูมิอากาศที่กว้างขวางและยาวนาน รวมถึงการปิดกั้นแสงแดดและส่งผลกระทบต่อโอโซน

การทำความเข้าใจชะตากรรมของอนุภาคควันที่ระดับความสูง “เป็นสิ่งสำคัญมากสำหรับการวิจัยสภาพภูมิอากาศ” ยาฟาง เฉิง นักเคมีในบรรยากาศที่สถาบันเคมีแมกซ์พลังค์ในไมนซ์ ประเทศเยอรมนี กล่าว ซึ่งการวิจัยพบว่าเขม่าไฟป่าจำนวนมากเข้าสู่ สตราโตสเฟียร์

ที่สำคัญ ยูและเพื่อนร่วมงานของเขาแสดงให้เห็นว่า 

“ควันในสตราโตสเฟียร์แขวนอยู่เป็นเวลานาน” Loretta Mickley นักเคมีในบรรยากาศที่มหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ดกล่าว ยิ่งควันอยู่ในชั้นสตราโตสเฟียร์นานเท่าใด สารอินทรีย์และเขม่าในชั้นควันก็ยิ่งต้องดูดซับแสงแดดหรือสะท้อนกลับเข้าไปในอวกาศ เมื่อการปะทุของภูเขาไฟครั้งใหญ่ในช่วงหลายศตวรรษที่ผ่านมาทำให้เกิดการสะท้อนของดวงอาทิตย์ เธอกล่าว ผลกระทบของการหรี่แสงได้นำไปสู่ความล้มเหลวของพืชผลและความอดอยาก

ไม่น่าเป็นไปได้ที่ไฟป่าจะทำให้เกิดควันมากพอที่จะทำให้เกิดเอฟเฟกต์การหรี่แสงในซีกโลก แต่ควันสามารถทำลายชั้นโอโซนได้ ซึ่งช่วยปกป้องโลกจากรังสีอัลตราไวโอเลตที่เป็นอันตรายจากดวงอาทิตย์มากเกินไปในสองวิธีที่แตกต่างกัน

ทันทีที่ควันโอโซนที่ด้อยโอโซนลอยขึ้นสู่สตราโตสเฟียร์ มันจะผลักอากาศที่อุดมด้วยโอโซนออกไป ทำให้สูญเสียโอโซนในบริเวณนั้นชั่วคราว Yu กล่าว ทีมงานของ Yu ใช้เครื่องมือที่มีความละเอียดอ่อนบนดาวเทียม CALIPSO วัดการสูญเสียโอโซนได้ถึง 50 เปอร์เซ็นต์เหนือบางส่วนของแคนาดาในช่วงที่เกิดไฟไหม้ปี 2017

นอกจากนี้ ปฏิกิริยาเคมีกับไอน้ำที่ส่งเข้าไปในชั้นสตราโตสเฟียร์โดยควันไฟป่าที่เกิดขึ้นเมื่อเวลาผ่านไปยังสามารถทำลายโอโซนได้อีกด้วย เมื่อไอน้ำสลายตัว จะปล่อยโมเลกุลของไฮโดรเจนออกไซด์ที่ทำปฏิกิริยาออกมา ซึ่งเรียกว่าอนุมูลอิสระที่ทำลายโอโซน “แม้ว่าเราจะไม่สามารถพูดได้ว่าโอโซนที่สังเกตพบ [การสูญเสียจากไฟเหล่านี้] เกิดจากสารเคมี” ความเสี่ยงของการสูญเสียโอโซนที่เกิดขึ้นจะเพิ่มขึ้นหากมีควันเข้าไปในชั้นสตราโตสเฟียร์มากขึ้น Yu กล่าว  

การสูญเสียโอโซนเหล่านี้มีความสำคัญเพียงใด “เป็นเครื่องหมายคำถามใหญ่ในขณะนี้ แต่กำลังมีการศึกษาอย่างแข็งขัน” Michael Fromm ผู้เขียนร่วมการศึกษานักอุตุนิยมวิทยาที่ Naval Research Laboratory ในวอชิงตัน DC PyroCbs เกิดขึ้นจากสามถึงหกโหลครั้งต่อปี ทั่วโลก Fromm กล่าว แต่กลุ่มเมฆอัคคีภัยเหล่านี้มีขนาดเท่ากัน โดยก้อนที่ใหญ่ที่สุดและรุนแรงที่สุดต้องการ “พายุที่สมบูรณ์แบบ” ของสภาพอากาศร้อน แห้ง และลมแรง พร้อมด้วยกลุ่มไฟที่ร้อนจัดในบริเวณใกล้เคียงเพื่อที่จะไปถึงสตราโตสเฟียร์ เขากล่าว

เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศทำให้ความถี่และความรุนแรงของไฟเพิ่มขึ้นในบางพื้นที่ เช่น อเมริกาเหนือฝั่งตะวันตก ( SN: 12/22/18, p. 18 ) เราอาจคาดหวังว่าจะเห็นเมฆเพลิงเหล่านี้ไปถึงสตราโตสเฟียร์มากขึ้น Fromm กล่าว แต่เขาเตือนว่า “เรายังอยู่ในช่วงการเรียนรู้เมื่อต้องทำความเข้าใจ pyroCbs”