ดาวเทียมนาซาพบน้ำจืดบนโลกลดลงเพราะน้ำมือมนุษย์

นักวิทย์นาซาใช้ภาพดาวเทียมสำรวจโลกวิเคราะห์ร่วมกับข้อมูลกิจกรรมของมนุษย์บนโลก เพื่อสร้างแผนที่แสดงการเปลี่ยนแปลงของแหล่งน้ำจืดทั่วโลก พบบริเวณไหนที่น้ำมากก็จะยิ่งมาก บริเวณไหนที่น้ำแล้งก็จะยิ่งแล้ง เป็นไปตามคาดการณ์ของ IPCC

องค์การบริหารการบินอวกาศสหรัฐฯ (นาซา) เผยการศึกษาที่นำทีมโดย แมตต์ โรเดลล์ (Matt Rodell) จากศูนย์การบินอวกาศก็อดดาร์ด (Goddard Space Flight Center) ในกรีนเบลต์ แมรีแลนด์ ซึ่งได้นำข้อมูลจากดาวเทียมสำรวจทรัพยากรโลกของนาซา รวมกับข้อมูลกิจกรรมมนุษย์ เพื่อสร้างแผนที่ระบุตำแหน่งที่แหล่งน้ำจืดมีการเปลี่ยนแปลงทั่วโลก โดยนับเป็นการศึกษาครั้งแรกในเรื่องนี้

การศึกษานี้ได้ตีพิมพ์เผยแพร่ผลงานลงในวารสารเนเจอร์ (Nature) โดยพบว่า บริเวณที่มีแหล่งน้ำทั่วโลกนั้นมีแนวโน้มที่จะมีน้ำมากขึ้น และพื้นที่แห้งแล้งจะยิ่งแห้งแล้งมากขึ้น แปรเปลี่ยนไปตามปัจจัยต่างๆ ซึ่งรวมถึงการจัดการน้ำของมนุษย์ การเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศ และวัฏจักรตามธรรมชาติ

โรเดลล์หัวหน้าทีมวิจัยได้ใช้ข้อมูลสังเกตการณ์นาน 14 ปี ของดาวเทียมสำรวจทรัพยากรเกรซ (U.S./German-led Gravity Recovery and Climate Experiment: GRACE) เพื่อติดตามกระแสน้ำจืดทั่วโลกใน 34 แหล่ง และหาคำตอบว่ามีแหล่ง้ำเหล่านี้ได้อย่างไร โดยใช้มูลดาวเทียมน้ำฝนและหิมะจากโครงการภูมิอากาศวิทยาน้ำฝนโลก (Global Precipitation Climatology Project) ภาพถ่ายดาวเทียมแลนแซท (Landsat) แผนที่ชลประทาน และรายงานสาธารณะด้านการเกษตรของมนุษย์ การทำเหมือง และการดำเนินงานการกักเก็บน้ำ

ข่าวจากนาซาระบุว่า เพียงแค่รวบรวมชุดข้อมูลทั้งหมดเข้าด้วยกัน ก็ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เข้าใจได้อย่างท่องแท้ถึงเหตุผลของการเปลี่ยนแปลงแหล่งน้ำจืดของโลก รวมถึงขนาดของแหล่งน้ำเหล่านั้น



โรเดลล์ระบุว่าเป็นครั้งแรกที่เราได้ใช้การสังเกตจากดาวเทียมหลายดวง เพื่อประเมินการเปลี่ยนแปลงของแหล่งน้ำจืดทุกแห่งทั่วโลก โดยเป้าหมายคือเพื่อจำแนกการเปลี่ยนย้ายของแหล่งน้ำที่เกิดจากปรากฏการณ์ธรรมชาติ อย่างเช่นพื้นที่ชุ่มน้ำและแห้งแล้งที่จากปรากฏการณ์เอลนีโญ (El Niño) และลานีญา (La Niña) ออกจากการเปลี่ยนแปลงของแหล่งน้ำเนื่องจากการกระทำของมนุษย์ เช่น การสูบน้ำบาดาลออกมาใช้มากกว่าที่ธรรมชาติจะเติมกลับไปทดแทนได้ทัน

น้ำจืดบนโลกนั้นพบได้ในทะเลสาบ แม่น้ำ ดิน หิน น้ำบาดาล และน้ำแข็ง ซึ่งน้ำจืดจากแผ่นน้ำแข็งที่ขั้วโลกที่หลุดออกมาเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศนั้น มีนัยสำคัญต่อระดับน้ำทะเลที่สูงขึ้น ส่วนน้ำจืดบนบกนั้นเป็นทรัพยากรโลกที่สำคัญ ทั้งเป็นน้ำดื่มและเพื่อการเกษตร ขณะที่บางพื้นที่การจ่ายน้ำเป็นไปอย่างสม่ำเสมอ แต่พื้นที่อื่นนอกเหนือออกไปนั้นกลับเผชิญภาวะน้ำท่วมหรือไม่น้ำแล้ง

“สิ่งที่เรากำลังเป็นประจักษ์พยานคือการเปลี่ยนแปลงทางอุทกวิทยาอย่างมหาศาล เราได้เห็นรูปแบบที่เด่นชัดของบริเวณที่เป็นพื้นที่ชุ่มน้ำของโลกชุ่มน้ำมากขึ้น ซึ่งพื้นที่เหล่านี้อยู่ในละติจูดสูงๆ และเขตร้อน ขณะที่พื้นที่แห้งแล้งกลับแล้งมากขึ้น เมื่อผนวกเข้ากับพื้นที่แห้งแล้งเราได้เห็น “จุดร้อน” ในหลายพื้นที่ซึ่งเป็นผลจากการสูญเสียน้ำใต้ดิน” เจย์ เฟมิกลิเอตติ (Jay Famiglietti) ผู้ร่วมศึกษาเรื่องนี้จากห้องปฏิบัติการจรวดขับเคลื่อนความดัน (Jet Propulsion Laboratory: JPL) ของนาซาในพาสาดีนา แคลิฟอร์เนีย กล่าว

เฟมิกลิเอตติระบุด้วยว่า ขณะที่สูญเสียน้ำไปในบางภูมิภาคอย่างการละลายของแผ่นน้ำแข็งและภูเขาน้ำแข็งนั้น ชัดเจนว่ามีปัจจัยจากการเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศ แต่การเปลี่ยนแปลงของแหล่งน้ำจืดในพื้นที่อื่นๆ นั้น ยังต้องใช้ทั้งข้อมูลและเวลามากกว่านี้ เพื่อพิจารณาว่าอะไรคือปัจจัย

ทั้งนี้ แบบจำลองจากคณะกรรมการระหว่างรัฐบาลว่าด้วยการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ (IPCC) ได้เคยคาดการณ์ไว้แล้วว่า พื้นที่มีน้ำมากจะยิ่งมีน้ำมากขึ้น แต่พื้นที่แห้งแล้งกลับจะยิ่งแห้งแล้งมากขึ้น แต่เฟมิกลิเอตติกล่าวว่า ทีมนักวิทยาศาสตร์ยังต้องอาศัยชุดข้อมูลที่ยาวนานกว่านี้อีกมาก เพื่อที่จะบอกได้อย่างชัดๆ ว่าการเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศนั้นเป็นต้นเหตุให้เกิดรูปแบบอย่างเดียวกันนี้เหมือนที่ได้จากข้อมูลดาวเทียมเกรซ

สำหรับดาวเทียมเกรซนั้นเป็นดาวเทียมแฝดที่ส่งขึ้นไปเมื่อปี 2002 ในปฏิบัติการความร่วมมือกับศูนย์การบินอวกาศเยอรมัน (German Aerospace Center: DLR) โดยดาวเทียมทั้งคู่สามารถระยะทางระหว่างกันได้อย่างแม่นยำ ทั้งนี้เพื่อตรวจวัดการเปลี่ยนแปลงในสนามแม่เหล็กโลก อันเกิดจากการเคลื่อนย้ายของมวลบนโลกที่อยู่เบื้องล่างดาวเทียมทั้งสอง ซึ่งวิธีการดังกล่าวทำให้ดาวเทียมเกรซได้ติดตามการเปลี่ยนแปลงของแหล่งเก็บน้ำบนโลกทุกเดือน จนกระทั่งปฏิบัติการทางวิทยาศาสตร์ของดาวเทียมได้สิ้นสุดลงเมื่อเดือน ต.ค. 2017 ที่ผ่านมา

อย่างไรก็ตาม ข้อมูลสังเกตการณ์จากดาวเทียมเกรซเพียงอย่างเดียว ไม่อาจบอกได้ว่าอะไรเป็นสาเหตุของการเปลี่ยนแปลงแหล่งน้ำดังที่ปรากฏ โรเดลล์, เฟมิกลิเอตติ และทีมจึงตรวจสอบข้อมูลปริมาณน้ำฝนและน้ำจากฟ้าในรูปแบบต่าง การเกษตร การสูบน้ำบาดาล เพื่อหาคำอธิบายที่เป็นไปได้ สำหรับเมินการเปลี่ยนปริมาณน้ำที่ได้จากข้อมูลดาวเทียมเกรซ

แม้ว่าการสูบน้ำใต้ดินขึ้นมาใช้เพื่อการเกษตรนั้นจะมีส่วนสำคัญต่อการลดลงของน้ำจืดทั่วโลก ขณะเดียวกันระดับน้ำใต้ดินก็อ่อนไหวต่อวัฏจักรความแห้งแล้งที่ยาวนานหรือฝนที่ตกยาวนาน ซึ่งเฟมิกลิเอตติระบุว่า เมื่อเกิดปัจจัยทั้งสองพร้อมๆ กัน จึงเป็นเหตุให้ปริมาณน้ำใต้ดินลดลงอย่างมีนัยสำคัญ ดังที่สำรวจพบในหุบเขาเซ็นทรัลวัลเลย์ที่แคลิฟอร์เนียระหว่างปี 2007-2015 ซึ่งฝนและหิมะที่เติมเต็มน้ำใต้ดินนั้นลดลง กอปรกับมีการสูบน้ำใต้ดินขึ้นไปใช้ทางการเกษตรมากขึ้น

ทางตะวันตกเฉียงใต้ของแคลิฟอร์เนียนั้นสูญเสียน้ำจืดในช่วงเวลาเดิมๆ ปีละ 4 กิกะตัน ซึ่งปริมาณน้ำ 1 กิกะตันนั้นเราสามารถเติมให้สระว่ายน้ำมาตรฐานโอลิมปิกได้ถึง 400,000 สระ โดยแหล่งน้ำจืดหลักๆ ของแคลิฟอร์เนียนั้นมาจากฝนและหิมะที่สะสมอยู่ ณ ทุ่งหิมะละลายในเซียร์ราเนวาดา โดยหิมะจะค่อยๆ ละลายลงสู่แหล่งน้ำผิวดิน แต่เมื่อวัฏจักรทางธรรมชาติทำให้ฝนและหิมะตกน้อยลง เป็นเหตุให้ทุ่งหิมะและน้ำผิวดินมีขนาดเล็กลง ยิ่งส่งผลให้คนใช้น้ำใต้ดินกันหนักหน่วงยิ่งขึ้น

การลดลงของน้ำจืดที่เห็นได้ชัดในซาอุดิอาระเบียนั้นสะท้อนถึงการทำเกษตรที่หนักหน่วง โดยระหว่างปี 2002-2016 นั้น ซาอุฯ สูญเสียน้ำใต้ดินมากถึงปีละ 6.1 กิกะตัน ซึ่งภาพถ่ายจากดาวเทียมแลนแซทเผยให้เห็นประเทศที่แห้งแล้งนี้มีการเติบโตของพื้นที่เกษตรที่มีการจัดสรรน้ำเพิ่มขึ้นเป็นดอกเห็ดมาตั้งแต่ปี 1987 จนถึงปัจจุบัน ซึ่งเป็นสาเหตุที่อธิบายได้ถึงการ ความแห้งแล้งที่เพิ่มมากขึ้น

ทีมวิจัยยังพบด้วยว่าการผนวกกันระหว่างปัจจัยทางธรรมชาติและความบีบคั้นจากมนุษย์นั้น จะทำให้ภาพสมมุติอันเลวร้ายในบางพื้นที่มีความซับซ้อนยิ่งขึ้น อย่างมณฑลซินเจียงของจีนที่อยู่ทางตะวันตกเฉียงเหนือ มีทิศตะวันตกติดคาซัคสถาน และติดทะเลทรายทากลามากัน (Taklamakan desert) ทางตอนใต้ และรายล้อมด้วยเทือกเขาเทียนซาน (Tien Shan Mountains) ก็เคยประสบภาวะน้ำแล้งเมื่อหลายทศวรรษก่อน แต่ไม่ได้รับการบันทึกข้อมูลไว้

โรเดลล์และคณะพยายามประกอบภาพปัจจัยต่างๆ เพื่ออธิบายถึงการสูญเสียน้ำในแหล่งน้ำจืดที่ซนเจียงมากถึงปีละ 5.5 กิกะตัน ซึ่งไม่อาจกล่าวโทษเพียงเพราะปริมาณน้ำฝนน้อย เนื่องจากน้ำผิวดินได้รับการเติมเต็มจากน้ำแข็งละลายที่เป็นผลจากการเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศ รวมถึงการสูบน้ำใต้ดินออกจากเหมืองถ่านหิน แต่การลดลงของน้ำจืดนั้นยังเป็นผลจากการใช้น้ำไปในการเกษตรระบบชลประทาน รวมถึงการระเหยของแม่น้ำในทะเลทราย

ดาวเทียมรุ่นถัดไปที่จะขึ้นไปปฏิบัติภารกิจต่อจากดาวเทียมเกรซคือดาวเทียมเกรซฟอล์โลว์ออน (GRACE Follow-On) อันเป็นปฏิบัติการร่วมระหว่างนาซาและศูนย์วิจัยเยอรมันทางด้านภูมิศาสตร์ (German Research Centre for Geosciences: GFZ) ซึ่งกำลังประจำอยู่ที่ฐานทัพอากาศแวนเดอร์เบิร์ก เพื่อเตรียมความพร้อมในการส่งดาวเทียมรุ่นใหม่นี้ในวันที่ 22 พ.ค.2018 ที่จะถึงนี้