#ก๊าซพิษที่เรามองไม่เห็น_แต่ดาวเทียมเห็น
.
     ย้อนไปช่วงกลางเดือนมกราคม 2565 ภูเขาไฟใต้ทะเล ฮังกา ตองกา-ฮังกา ฮายาไป ประเทศตองกา ได้เกิดการปะทุอย่างรุนแรงเมื่อวันที่ 15 ม.ค. ทำให้มวลเถ้าถ่านภูเขาไฟ ก๊าซ และไอน้ำพวยพุ่งสู่ชั้นบรรยากาศโลก สูงประมาณ 30 กิโลเมตร นอกจากนั้นยังก่อให้เกิดคลื่นสึนามิซัดถล่มหลายเกาะของตองกา ส่งผลให้หลายเมืองได้รับความเสียหายหนัก ถูกปกคลุมด้วยเถ้าภูเขาไฟ ผลกระทบของการปะทุใต้น้ำนี้ยังรู้สึกได้ไกลถึงสหรัฐอเมริกาและญี่ปุ่น นับว่าเป็นภูเขาไฟระเบิดที่รุนแรงที่สุดในรอบ 30 ปีจากการบันทึกสถิติการระเบิดของภูเขาไฟทั่วโลก
.
     ในช่วงเวลานั้นดาวเทียม Himawari-8 ของญี่ปุ่นและดาวเทียม GOES-West ของนาซ่า ได้ถ่ายภาพขณะภูเขาไฟกำลังปะทุ ตามที่เราได้เห็นจากทางสื่อต่างๆ ต่อมาอีกไม่นานดาวเทียมรายละเอียดสูงได้เผยภาพความเสียหายของบ้านเรือนตามเกาะต่างๆของตองกาที่ได้รับผลกระทบจากสึนามิและเถ้าภูเขาไฟปกคลุม ซึ่งภาพถ่ายจากดาวเทียมเพียงไม่กี่ภาพ ทำให้คนทั้งโลกเข้าใจถึงความรุนแรงของสถานการณ์และความเสียหายที่เกิดขึ้นได้เป็นอย่างดี
.
     ต่อมาอีกไม่กี่วัน ดาวเทียม Sentinel-5 ขององค์การอวกาศยุโรป ได้เผยอีกหนึ่งข้อมูลที่น่าสนใจ นั่นก็คือกลุ่มของก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ขนาดใหญ่ที่เกิดจากการปะทุของภูเขาไฟฮังกา ตองกา-ฮังกา ฮายาไป ประเทศตองกา ปกคลุมทางตอนเหนือของประเทศออสเตรเลีย ณ วันที่ 18 มกราคม 2565 ซึ่งอยู่ห่างจากภูเขาไฟประมาณ 7,000 กิโลเมตร
.
#ก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์อันตรายอย่างไร?
.
     เป็นก๊าซที่ไม่มีสี ไม่สามารถมองเห็นด้วยตาเปล่า ค่อนข้างจะมีกลิ่นเหม็นแสบจมูกเมื่อทำปฎิกริยากับก๊าซออกซิเจน สามารถละลายน้ำได้ดี ในอากาศจะเป็นซัลเฟอร์ไดออกไซด์และจะรวมตัวเป็นกรดกำมะถัน เมื่อมีความชื้นเพียงพอ จะเกิดมีปฏิกิริยาเติมออกซิเจนเกิดเป็นซัลเฟอร์ไตรออกไซด์ และเป็นกรดกำมะถัน
.
     การปล่อยซัลเฟอร์ไดออกไซด์ที่มีความเข้มข้นสูง มีผลกระทบต่อสุขภาพอย่างมาก ก๊าซนี้มีอันตรายต่อร่างกายมากยิ่งขึ้นเมื่อรวมตัวกับฝุ่น ซึ่งฝุ่นบางชนิดสามารถดูดซึมและละลายก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ไว้ในตัว จะมีผลกระทบต่อการเจ็บป่วยของระบบทางเดินหายใจ โรคปอด โรคเกี่ยวกับหลอดเลือดหัวใจ และผู้ที่ได้รับผลกระทบมากที่สุดคือ เด็ก คนชรา และผู้ป่วยโรคหืด โรคหลอดเลือดหัวใจหรือโรคปอด เช่น โรคหลอดลมอักเสบ ถุงลมโป่งพอง
.
#ดาวเทียมตรวจจับก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ได้อย่างไร?
.
     ด้วยคุณสมบัติการสะท้อนคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในสัดส่วนที่แตกต่างกันของสสารต่างๆบนโลก จึงทำให้ดาวเทียมสำรวจทรัพยากรสามารถแยกแยะก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ที่อยู่ในชั้นบรรยากาศออกจากก๊าซชนิดอื่นๆ รวมถึงเมฆและอนุภาคฝุ่นขนาดเล็กได้ ซึ่งก๊าซแต่ละชนิดก็จะมีสัดส่วนการสะท้อนคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่แตกต่างกันไปด้วยเช่นกัน
.
     ส่วนการที่ก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ไม่สามารถมองเห็นด้วยตาเปล่านั่นหมายถึงในช่วงคลื่นที่ตามองเห็นคือช่วงคลื่นแสงสีน้ำเงินถึงช่วงคลื่นแสงสีแดงที่มีความยาวคลื่นประมาณ 400 – 700 นาโนเมตร ไม่มีการสะท้อนกลับไปยังเซนเซอร์ของดาวเทียมหรือที่ตาของเราหลังจากตกกระทบกับก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์
.
     จากนั้นดาวเทียมตรวจวัดค่าความหนาแน่นของก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์จากสัดส่วนของรังสีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่สะท้อนมาจากก๊าซ ทำให้ได้ค่าความหนาแน่นของก๊าซเป็นค่าในแนวดิ่งที่ทำมุมเอียงกับผิวโลกเล็กน้อย (a slant column density)
เปรียบเสมือนเราโยนลูกบาสให้ตกกระทบพื้นด้านหน้าเราเพื่อให้เด้งไปหาเพื่อนที่ยืนอยู่ฝั่งตรงข้าม หลังจากตกกระทบพื้นแล้วลูกบาสก็จะเด้งทำมุมเอียงกับระนาบพื้นไปหาเพื่อนเรา ในกรณีนี้ลูกบาสเปรียบเสมือนการเดินทางของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีแหล่งกำเนิดจากดวงอาทิตย์เมื่อตกกระทบกับผิวโลกก็จะสะท้อนบางส่วนไปสู่เซนเซอร์ของดาวเทียมในลักษณะมุมเอียง
.
     จากค่าความหนาแน่นของก๊าซในมุมเอียงก็จะถูกปรับด้วยสมการที่ใช้ปัจจัยมวลอากาศ Air Mass Factor (AMF) เพื่อให้ได้ค่าความหนาแน่นของก๊าซในแนวดิ่งที่แท้จริงคือในแนวที่ทำมุมตั้งฉากกับผิวโลก (a vertical column density) กลายมาเป็นค่าพิกเซลของภาพถ่ายจากดาวเทียมนั่นเอง ซึ่งกระบวนการทั้งหมดนี้เรียกว่า DOAS (Differential Optical Absorption Spectroscopy)
.
#ก๊าซเรือนกระจกอื่นๆที่สามารถตรวจวัดได้ด้วยดาวเทียม
.
     นับตั้งแต่ปี พ.ศ.2552 มนุษย์เราประสบความสำเร็จในการส่งดาวเทียมเพื่อภารกิจตรวจวัดปริมาณก๊าซเรือนกระจก (Greenhouse gas) ที่มีผลต่อการเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศโดยเฉพาะเป็นครั้งแรก นั่นคือดาวเทียม Greenhouse Gases Observing Satellite (GOSAT) พัฒนาโดย Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) และส่งขึ้นสู่วงโคจรเมื่อวันที่ 23 มกราคม 2552 ภารกิจคือตรวจวัดก๊าซคาคาร์บอนมอนอกไซด์ (CO) ก๊าซมีเทน (CH4) และก๊าซโอโซน(O3) หลักจากนั้นอีก 1 เดือน ทาง NASA ก็ได้ทำการส่งดาวเทียม Orbiting Carbon Observatory (OCO) เพื่อภารกิจตรวจวัดปริมาณก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศโลกเช่นกัน
.
     ดาวเทียม Sentinel-5P พัฒนาโดย ESA ถูกส่งขึ้นสู่วงโคจรวันที่ 13 ตุลาคม 2560 ด้วยภารกิจการตรวจวัดข้อมูลสภาพอากาศที่หลากหลายในระดับภูมิภาค เช่น ก๊าซโอโซน (O3) ก๊าซไนโตรเจนไดออกไซด์ (NO2) ก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO2) ก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์ (CO) ก๊าซมีเทน (CH4) และละอองลอย (Aerosols) เป็นต้น ปัจจุบันภาคเอกชนมีบทบาทอย่างมากในการพัฒนาเซนเซอร์ตรวจวัดก๊าซเรือนกระจกแบบรายละเอียดสูงติดตั้งบนดาวเทียมขนาดเล็ก พร้อมให้บริการตรวจวัดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) และก๊าซมีเทน (CH4) ด้วยดาวเทียม GHGSAT ซึ่งเป็นข้อมูลรายละเอียดสูงที่สามารถระบุถึงอาคารได้ปล่อยก๊าซเหล่านี้ได้ทันที
.
     จะเห็นได้ว่าเทคโนโลยีอวกาศช่วยตอบคำถามที่เมื่อก่อนยากต่อการพิสูจน์ให้เป็นเรื่องง่ายๆด้วยนวัตกรรมในปัจจุบัน ตั้งแต่ในมิติที่เกี่ยวข้องกับปัญหาสุขภาพของมนุษย์ ปัญหาผลกระทบจากความผิดปกติของระบบในสิ่งแวดล้อม ปัญหาที่เกิดจากภัยพิบัติทั้งที่เกิดตามธรรมชาติและมนุษย์สร้างขึ้น ไปจนถึงการตรวจจับปัจจัยที่ส่งผลต่อสภาวะโลกร้อนในปัจจุบัน ตอกย้ำให้เห็นถึงศักยภาพของการพัฒนาองค์ความรู้เทคโนโลยีอวกาศตลอดครึ่งทศวรรษที่ผ่านมา ความท้าทายต่อจากนี้คือการต่อยอดข้อมูลเหล่านี้ให้เป็นนวัตกรรมอวกาศเพื่อแก้ไขปัญหาในชีวิตประจำวันให้มากขึ้น เชื่อว่าต้องอาศัยศักยภาพของคนรุ่นใหม่ไอเดียบรรเจิดเข้ามาช่วยกันพัฒนาประเทศด้วยนวัตกรรมจากอวกาศกันต่อไป
.
อ้างอิง
- esa.int
- sentinels.copernicus.eu
- ghgsat.com
.
#จิสด้าก้าวสู่ปีที่22 #จิสด้า #GISTDA #อวกาศ #ภูเขาไฟระเบิด #คลื่นสินามิ #เถ้าภูเขาไฟ #ความเสียหาย #ภาพถ่ายจากดาวเทียม #ก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ #ตองกา #คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า #ดาวเทียมตรวจจับก๊าซ #มีเทน #คาร์บอนมอนอกไซด์ #ละอองลอย #Aerosols #โอโซน