แถบรัฐแคลิฟอร์เนีย สหรัฐอเมริกา ช่วงปลายปีที่แล้วถึงกลางเดือนมกราคมปีนี้ (20 ธันวาคม ค.ศ.2022 ถึง 15 มกราคม ค.ศ.2023) เกิดปรากฏการณ์ลมฟ้าอากาศที่น่าจับตาหลายระลอก

โดยบางวันมีหิมะตกหนักหนาถึง 20 ฟุตในแถบพื้นที่สูง และมีฝนกระหน่ำหนักในช่วง 15-25 นิ้วในพื้นที่ต่ำบางพื้นที่

ลมพายุแถบชายฝั่งรัฐแคลิฟอร์เนียพัดแรงในช่วง 64-128 กิโลเมตรต่อชั่วโมง และในวันที่ 4 มกราคม ลมพายุพัดแรงถึง 160 กิโลเมตรต่อชั่วโมงใกล้ทะเลสาบทาโฮว

พายุฝนทำให้เกิดน้ำท่วม ต้นไม้ล้ม เสาไฟฟ้าล้ม (ซึ่งส่งผลให้ไฟฟ้าดับตามมา) และตลอดช่วงเหตุการณ์กว่า 3 สัปดาห์มีผู้เสียชีวิตอย่างน้อย 20 คน

ในข่าวพูดถึงสาเหตุของปรากฏการณ์คือ แม่น้ำในชั้นบรรยากาศ (atmospheric river) ซึ่งผมขอเรียกง่ายๆ ว่าเป็น “แม่น้ำบนฟ้า” ก็แล้วกัน

คำถามพื้นฐานก็คือ “แม่น้ำบนฟ้า” คืออะไร?

แม่น้ำบนฟ้าเป็นสายธารของไอน้ำปริมาณมหาศาลซึ่งไหลเป็นทางยาวอย่างต่ำ 2,000 กิโลเมตร กว้างในช่วง 400-600 กิโลเมตร และอยู่สูงจากระดับน้ำทะเลราว 1-3 กิโลเมตร กระแสอากาศในแม่น้ำบนฟ้าไหลเร็วอย่างต่ำ 45 กิโลเมตรต่อชั่วโมง

ในภาพที่ให้ไว้ แถบแนวสีเขียวคือแม่น้ำบนฟ้า เนื่องจากมีปริมาณไอน้ำในบรรยากาศสูงกว่าบริเวณข้างเคียง

คำว่า atmospheric river เสนอโดย Yong Zhu และ Reginal E. Newell ในช่วงทศวรรษที่ 1990 โดยขณะนั้นทั้งคู่ทำงานอยู่ที่ภาควิชาวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับโลก บรรยากาศและดาวเคราะห์ สถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ หรือเอ็มไอที (MIT)

ในทางวิชาการ แม่น้ำบนฟ้าจัดเป็นกระแสลมกรดระดับต่ำ (low-level jet stream) ที่เรียกว่า “ระดับต่ำ” เนื่องจากอยู่สูงไม่มากนัก (คือ 1-3 กิโลเมตรเหนือระดับน้ำทะเล) เมื่อเทียบกับกระแสลมกรดแบบอื่นๆ เช่น กระแสลมกรดรอบขั้วโลก (polar jet stream) ซึ่งอยู่สูงราว 9-12 กิโลเมตร หรือกระแสลมกรดซับทรอปิคอล (subtropical jet stream) ซึ่งอยู่สูงราว 10-16 กิโลเมตร เหนือระดับน้ำทะเล

น้ำในแม่น้ำบนฟ้าอยู่ในสถานะก๊าซ หรือเป็นไอน้ำ (water vapor) นะครับ นั่นคือเป็นโมเลกุลเล็กจิ๋วที่ตาเปล่ามองไม่เห็น ไอน้ำส่วนใหญ่ในแม่น้ำบนฟ้าได้มาจากการระเหยของน้ำจากผิวของมหาสมุทรนั่นเอง โดย ณ ขณะหนึ่งๆ โลกนี้มีแม่น้ำบนฟากฟ้าราว 4-5 สายนำพาความชื้นจากแถบเขตร้อนขึ้นไปยังแถบเขตอบอุ่น ปริมาณความชื้นรวมทั้งหมดราว 90% เลยทีเดียว

ส่วนปริมาณความชื้นที่ว่ามหาศาลนี่แค่ไหน?

นักวิทยาศาสตร์พบว่าแม่น้ำบนฟ้าสายใหญ่ๆ อาจมีปริมาณน้ำได้สูงถึงราว 7.5-15 เท่าของปริมาณน้ำในแม่น้ำมิสซิสซิปปี แหล่งข้อมูลบางแห่งระบุเป็นตัวเลขคร่าวๆ ไว้ว่า เพียงแค่ 1 วินาที แม่น้ำบนฟ้ามีปริมาณไอน้ำไหลผ่านสูงถึง 50 ล้านลิตรเลยทีเดียว!

ในกรณีของเหตุการณ์ที่เป็นข่าวครั้งนี้ ประมาณกันว่าปริมาณน้ำโดยรวมสูงถึง 32 ล้านล้านแกลลอน หรือราว 1 แสน 2 หมื่นล้านลูกบาศก์เมตร ถ้าคิดหน่วยเป็นลิตรก็จะได้ประมาณ 121 ล้านล้านลิตร (1 แกลลอน = 0.00378 ลูกบาศก์เมตร = 3.78 ลิตร โดยประมาณ)

จินตนาการได้ไม่ยากว่า หากปริมาณไอน้ำระดับนี้กลายเป็นหิมะหรือหยดน้ำตกลงมาจะหนักหนาสาหัสแค่ไหน!

อย่างไรก็ดี สายน้ำบนฟากฟ้าจำนวนมากไม่ได้ส่งผลกระทบในลักษณะฝนหรือหิมะตกหนักเสมอไป เนื่องจากในหลายกรณีแม่น้ำบนฟ้าช่วยป้อนน้ำให้พื้นที่ได้ใช้ประโยชน์ในการเกษตรและการชลประทาน และในทางกลับกัน หากมีปริมาณน้ำที่มาจากแม่น้ำบนฟ้าน้อยเกินไปก็ย่อมเกิดการขาดแคลนน้ำ หรือแม้กระทั่งภัยแล้งได้

ดังนั้น การทำความเข้าใจเรื่องแม่น้ำบนฟ้านี้จึงสำคัญในแง่การจัดการทรัพยากรน้ำและการรับมือภัยพิบัติที่อาจเกิดขึ้นนั่นเอง

ลักษณะภูมิประเทศมีผลต่อการเกิดฝนที่มาจากแม่น้ำบนฟ้าด้วยเช่นกัน หากกระแสลมซึ่งหอบเอาไอน้ำปริมาณมหาศาลมาด้วยเคลื่อนที่ปะทะแนวเทือกเขา กระแสลมก็จะถูกบังคับให้ยกตัวสูงขึ้น เมื่อไอน้ำในแม่น้ำบนฟ้ายกตัวสูงขึ้นก็เย็นลง แล้วกลั่นตัวเป็นหยดน้ำ ซึ่งหากมีหยดน้ำในปริมาณมากก็คือ เมฆที่เกิดขึ้นในบริเวณสันเขาฝั่งปะทะลมนั่นเอง

เมื่อมีเมฆมาก ก็ย่อมมีโอกาสที่ฝนจะตกมากขึ้นตามไปด้วย ในกรณีที่ไอน้ำยกตัวขึ้นสูงจนถึงระดับที่อากาศเย็นจัด ก็อาจเกิดเป็นผลึกน้ำแข็งซึ่งหากตกลงมาถึงพื้นก็คือหิมะ

ทิศทางที่แม่น้ำบนฟ้าปะทะเข้ากับแนวเทือกเขาก็สำคัญครับ หากปะทะตั้งฉากแบบจัดเต็ม ก็จะทำให้ปริมาณน้ำส่วนใหญ่แทบทั้งหมดก็จะกลายเป็นฝนหรือหิมะ

ในสื่อบางแห่ง เช่น AccuWeather ที่ https://www.accuweather.com อาจมีแผนภาพแสดงพื้นที่ที่คาดการณ์ว่าจะได้รับผลกระทบจากแม่น้ำบนฟ้าด้วย เช่น น้ำท่วม ดินถล่ม หินตก และโคลนไหล ผลกระทบเหล่านี้สามารถส่งผลกระทบต่อเนื่องตามมา ไม่ว่า ต้นไม้ล้ม บ้านเรือนเสียหาย และเส้นทางการจราจรถูกตัดขาด เป็นต้น

ในกรณีของแม่น้ำบนฟ้าเมื่อวันที่ 4 มกราคม คุณผู้อ่านอาจเจอชื่อเฉพาะคือ Pineapple Express ด้วย ชื่อนี้ใช้เรียกแม่น้ำบนฟ้าที่มีกำเนิดจากบริเวณใกล้ๆ ฮาวายในมหาสมุทรแปซิฟิกและไหลพาความชื้นเข้ามาที่รัฐแคลิฟอร์เนียซึ่งอยู่ทางแถบชายฝั่งภาคตะวันตกของสหรัฐอเมริกาครับ

น่ารู้ด้วยว่าชื่อ Pineapple (สับปะรด) นี่มาจากการที่รัฐฮาวายมีชื่อเล่นหนึ่งคือ Pineapple State แต่ชื่อเล่นยอดนิยมและพิมพ์อยู่บนป้ายทะเบียนรถของรัฐนี้คือ Aloha State ส่วนชื่อเล่นอื่นๆ คือ Paradise of the Pacific, Rainbow State, Youngest State และ 808 State โดยตัวเลข 808 ในชื่อเล่นสุดท้ายคือ Area Code ของรัฐฮาวายในตอนหน้า ผมจะเล่าแง่มุมที่สำคัญอื่นๆ เช่น สเกลที่ใช้ระบุผลกระทบของแม่น้ำบนฟ้า รวมทั้งตอบคำถามที่ว่าภาวะโลกร้อนมีผลต่อแม่น้ำบนฟ้าอย่างไร

โปรดติดตามครับ!

สะดวก ฉับไว คุ้มค่า สมัครสมาชิกนิตยสารมติชนสุดสัปดาห์ได้ที่นี่https://t.co/KYFMEpsHWj

— MatichonWeekly มติชนสุดสัปดาห์ (@matichonweekly) July 27, 2022